DE4105433C2 - Device for contour shape testing on a processing or measuring machine - Google Patents

Device for contour shape testing on a processing or measuring machine

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DE4105433C2 DE19914105433 DE4105433A DE4105433C2 DE 4105433 C2 DE4105433 C2 DE 4105433C2 DE 19914105433 DE19914105433 DE 19914105433 DE 4105433 A DE4105433 A DE 4105433A DE 4105433 C2 DE4105433 C2 DE 4105433C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kontur­ formprüfung, insbesondere zur Kreisformprüfung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device for contour form inspection, especially for circular shape inspection, according to the preamble of claim 1.

Aus der EP-A-02 58 471 ist eine Einrichtung zur Kreisformprüfung an einer NC-Bearbeitungsmaschine bekannt, bei der eine Teleskopstange mit einem ku­ gelförmigen Ende drehbar in der Spindel der Ma­ schine und mit dem anderen kugelförmigen Ende dreh­ bar auf dem Kreuztisch dieser Maschine gelagert ist; in der hohlen Teleskopstange ist eine Posi­ tionsmeßeinrichtung in Form einer Längenmeßeinrich­ tung eingebaut. Die numerische Steuerung der Ma­ schine wird auf eine Kreisbahn programmiert; wäh­ rend der Bewegung des Kreuztisches auf der program­ mierten Kreisbahn zentral zur Spindel werden die Abweichungen der Kreisbahnbewegung von der Kreis­ form mittels der Positionsmeßeinrichtung ermittelt und graphisch registriert. From EP-A-02 58 471 a device for Circular shape test on an NC processing machine known in which a telescopic rod with a ku gel-shaped end rotatable in the spindle of the Ma shine and turn with the other spherical end bar on the cross table of this machine is; there is a posi in the hollow telescopic pole tion measuring device in the form of a length measuring device device installed. The numerical control of the Ma machine is programmed on a circular path; choose During the movement of the cross table on the program mated circular path central to the spindle Deviations of the circular path movement from the circle form determined by means of the position measuring device and registered graphically.  

In der Druckschrift "Der Kreisformtest zur Prüfung von NC-Werkzeugmaschinen" von W. Knapp und S. Hro­ vat, 1986, Eigenverlag S. Hrovat, Trottenstraße 79, CH-8037 Zürich ist gleichfalls eine Einrichtung zur Kreisformprüfung an einer NC-Bearbeitungsmaschine beschrieben, bei der auf einem Kreuztisch der Ma­ schine ein Kreisnormal zentral zur Spindel ange­ ordnet ist. Die numerische Steuerung dieser Ma­ schine wird auf eine Kreisbahn entsprechend dem Kreisnormal programmiert; während der Bewegung des Kreuztisches auf der programmierten Kreisbahn wer­ den die Abweichungen der Kreisbahnbewegung von der Kreisform mittels einer Positionsmeßeinrichtung ermittelt und graphisch registriert. Diese Posi­ tionsmeßeinrichtung besteht aus einem zweidimen­ sionalen Taster, der das Kreisnormal während der Kreisbahnbewegung abtastet.In the publication "The circular shape test for testing von NC-Werkzeugmaschinen "by W. Knapp and S. Hro vat, 1986, self-published by S. Hrovat, Trottenstraße 79, CH-8037 Zurich is also a facility for Circular shape test on an NC processing machine described, in which on a cross table of Ma appear a circular normal to the spindle is arranged. The numerical control of this Ma The machine is on a circular path according to the Programmed as normal; during the movement of the Cross table on the programmed circular path the deviations of the circular path movement from the Circular shape using a position measuring device determined and registered graphically. This posi tion measuring device consists of a two dimes sional push button that switches the circular normal during the Scans circular path movement.

Die beiden vorgenannten Einrichtungen weisen aber den Nachteil eines erheblichen mechanischen Aufwan­ des auf, der Fehlermöglichkeiten in sich birgt.However, the two aforementioned facilities point the disadvantage of a considerable mechanical effort the one that harbors potential for errors.

Die GB 20 34 880 A zeigt eine Meßmaschine mit einem Kreuztisch zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkstückes. Unter dem Kreuztisch ist eine zweidimensionale Meßteilung in Form einer Kreuzteilung angeordnet, die von einer ortsfesten Abtasteinheit abgetastet wird und die für den Meßvorgang zur Vermessung des Werkstückes herangezogen wird.GB 20 34 880 A shows a measuring machine with a Cross table for holding a workpiece to be measured. Under the cross table is a two-dimensional one Measuring graduation arranged in the form of a cross division, which are scanned by a stationary scanning unit and for the measurement process for measurement of the workpiece is used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ richtung zur Konturformprüfung der genannten Gat­ tung anzugeben, die wesentlich einfacher aufgebaut ist sowie Fehlermöglichkeiten ausschließt und somit eine hohe Genauigkeit erzielt.The invention has for its object a Direction for checking the contour shape of the gat  tion to specify, which is much simpler is as well as excludes possible errors and thus achieved high accuracy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of claim 1 solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die vorgeschlagene Abtastung einer zweidimensionalen Meßteilung auf dem Kreuztisch durch eine an der Spindel befestigte Abtasteinheit einer Positionsmeßeinrichtung auf einfache Weise eine hochgenaue und preisgünstige Konturformprüfung ermöglicht wird, da keine zusätz­ lichen mechanischen Elemente erforderlich sind, die zu Fehlermöglichkeiten Anlaß geben können.The advantages achieved with the invention exist especially in that by the proposed Scanning a two-dimensional graduation the cross table by one attached to the spindle  Scanning unit of a position measuring device simple way a highly accurate and affordable Contour shape check is made possible because no additional Liche mechanical elements are required can give rise to possible errors.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.Advances advantageous developments of the invention one the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is based on the drawing explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Bearbei­ tungsmaschine mit einem Kreuz­ tisch, einer Spindel sowie mit einer interferentiellen Posi­ tionsmeßeinrichtung, Fig. 1 a detail of a machining processing machine with a cross table, a spindle, and with an interferential tionsmeßeinrichtung Posi,

Fig. 2 die interferentielle Positions­ meßeinrichtung für zwei Meßrich­ tungen in einer schematischen Seitenansicht, Fig. 2 shows the interferential position measuring device for two Meßrich obligations in a schematic side view,

Fig. 3 eine Platine mit einer Licht­ quelle und mit Photodetektoren in einer Draufsicht, Fig. 3 is a board with a source of light and with photodetectors in a plan view,

Fig. 4 eine Abtastplatte mit zwei ge­ kreuzten Abtastteilungen in ei­ ner Draufsicht und Fig. 4 is a scanning plate with two ge crossed scanning divisions in a plan view and ner

Fig. 5 einen entfalteten Stahlengang für die Positionsmeßeinrichtung nach Fig. 2 in einer Meßrich­ tung. Fig. 5 shows an unfolded steel gear for the position measuring device according to Fig. 2 in a measuring direction.

In Fig. 1 ist in einem Ausschnitt eine numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine BM gezeigt, die auf einem Bett BT einen Kreuztisch KT aufweist, dessen Verschiebungen in der Meßrichtung X durch eine Län­ genmeßeinrichtung LX und in der Meßrichtung Y durch eine Längenmeßeinrichtung LY gemessen werden. Ein am Bett BT angeordneter Ständer ST trägt eine in Meßrichtung Z bewegliche Spindel SP, beispielsweise zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs oder eines Tasters.In Fig. 1, a numerically controlled processing machine BM is shown, which has a cross table KT on a bed BT, the displacements in the measuring direction X by a Län genmeßeinrichtung LX and measured in the measuring direction Y by a length measuring device LY. A stand ST arranged on the bed BT carries a spindle SP movable in the measuring direction Z, for example for receiving a processing tool or a probe.

Eine Einrichtung zur Kreisformprüfung der Bearbei­ tungsmaschine BM weist eine interferentielle Posi­ tionsmeßeinrichtung für die beiden Meßrichtungen X und Y auf, die aus einem auf dem Kreuztisch KT zen­ triert angeordneten Teilungsträger 2 mit einer zweidimensionalen Meßteilung 1 in Form einer Kreuz­ teilung sowie aus einer an der Spindel SP befestig­ ten Abtasteinheit 3 zur Abtastung der Kreuzteilung 1 besteht. Die numerische Steuerung der Bearbei­ tungsmaschine BM wird auf eine Kreisbahn program­ miert; während der Bewegung des Kreuztisches KT auf der programmierten Kreisbahn zentral zur Spindel SP werden die Abweichungen der Kreisbahnbewegung von der Kreisform mittels dieser interferentiellen Po­ sitionsmeßeinrichtung ermittelt und können an­ schließend graphisch registriert werden.A device for checking the circular shape of the machining machine BM has an interferential position measuring device for the two measuring directions X and Y, which is arranged from a centering on the cross table KT centered graduation carrier 2 with a two-dimensional measuring graduation 1 in the form of a cross and from one on the spindle SP fasten th scanning unit 3 for scanning the cross division 1 there . The numerical control of the processing machine BM is programmed on a circular path; During the movement of the cross table KT on the programmed circular path central to the spindle SP, the deviations of the circular path movement from the circular shape are determined by means of this interferential position measuring device and can then be registered graphically.

In Fig. 2 ist in einer schematischen Seitenansicht die interferentielle Positionsmeßeinrichtung für die beiden Meßrichtungen X und Y zur Auflichtmes­ sung dargestellt. Die Abtasteinheit 3 enthält eine Platine 4, einen Kondensor 5 sowie eine Abtast­ platte 6. In Fig. 2, the interferential position measuring device for the two measuring directions X and Y for Auflichtmes solution is shown in a schematic side view. The scanning unit 3 contains a circuit board 4 , a condenser 5 and a scanning plate 6 .

Fig. 3 zeigt die Platine 4 in einer Draufsicht, auf der neben einer Lichtquelle 7 eine erste Gruppe von Photodetektoren D1-D6 für die Meßrichtung X und eine zweite Gruppe von Photodetektoren T1-T6 für die Meßrichtung Y angeordnet sind. Zusätzlich be­ findet sich auf der Platine 4 noch ein positions­ empfindlicher Photodetektor P. Fig. 3 illustrates the board 4 in a plan view, are arranged side by a light source 7, a first group of photodetectors D1-D6 for the measuring direction X and a second group of photodetectors T1-T6 for the measuring direction on the Y. In addition, there is a position-sensitive photodetector P on the circuit board 4.

In Fig. 4 ist die Abtastplatte 6 in einer Drauf­ sicht dargestellt, die eine erste Abtastteilung 8 für die Meßrichtung X sowie eine zweite Abtasttei­ lung 9 für die Meßrichtung Y, beispielsweise in Form von Phasengittern, aufweist. Über der ersten Abtastteilung 8 ist ein erstes Ablenkprisma 10 und über der zweiten Abtastteilung 9 ein zweites Ab­ lenkprisma 11 angeordnet, deren Neigungsorientie­ rungen aus der Fig. 4 ersichtlich sind.In Fig. 4, the scanning plate 6 is shown in a plan view, which has a first scanning graduation 8 for the measuring direction X and a second scanning division 9 for the measuring direction Y, for example in the form of phase gratings. A first deflection prism 10 is arranged above the first scanning division 8 and a second deflection prism 11 is arranged above the second scanning division 9 , the inclination orientations of which can be seen from FIG. 4.

Fig. 5 zeigt einen entfalteten Strahlengang für die interferentielle Positionsmeßeinrichtung nach Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung, und zwar der Übersicht halber nur für die Meßrichtung X; es sind vereinfachend nur bestimmte gebeugte Teilstrahlenbündel eingezeichnet. Ein von der Lichtquelle 7 ausgehendes und vom Kondensor 5 kol­ limiertes Lichtstrahlenbündel L wird beim Durch­ tritt durch die Abtastteilung 8 mit der Gitterkon­ stanten d, deren Teilungsstriche senkrecht zur Meß­ richtung X verlaufen, in ein gebeugtes Teilstrah­ lenbündel B1 (+1. Ordnung), in ein gebeugtes Teil­ strahlenbündel B2 (0. Ordnung) und in ein gebeugtes Teilstrahlenbündel B3 (-1. Ordnung) aufgeteilt. FIG. 5 shows an unfolded beam path for the interferential position measuring device according to FIG. 2 in a perspective illustration, for the sake of clarity only for the measuring direction X; for simplicity only certain diffracted partial beams are shown. A light beam L starting from the light source 7 and limited by the condenser 5 is passed through the scanning graduation 8 with the grating constant d, the graduation lines of which are perpendicular to the measuring direction X, into a diffracted partial beam bundle B1 (1st order), divided into a diffracted part of radiation beam B2 (0th order) and into a diffracted partial beam bundle B3 (1st order).

Diese gebeugten Teilstrahlenbündel B1-B3 durch­ setzen sodann die zweidimensionale Meßteilung 1 in Form der Kreuzteilung, deren gekreuzte Teilungs­ striche diagonal zu den beiden Meßrichtungen X und Y verlaufen. Diese Kreuzteilung 1 besitzt in den durch die beiden gekreuzten Teilungsstriche gege­ benen Richtungen (diagonal zur Meßrichtung X) je­ weils die Gitterkonstante de/ und damit in Meß­ richtung X die effektive Gitterkonstante de, die mit der Gitterkonstanten d der Abtastteilung 8 identisch ist. Eine solche Kreuzteilung 1 ist als eine Struktur definiert, die Lichtstrahlen im we­ sentlichen in zwei orthogonale Richtungen beugt. Die Kreuzteilung 1 spaltet jedes gebeugte Teil­ strahlenbündel B1-B3 in zwei gebeugte Teilstrahlen­ bündel (+1. Ordnung) und in zwei gebeugte Teilstrah­ lenbündel (-1. Ordnung) auf, die sowohl in Meßrich­ tung X als auch in der dazu senkrecht verlaufenden Richtung Y durch die diagonale Anordnung der Kreuz­ teilung 1 abgelenkt werden.These diffracted partial beams B1-B3 then set the two-dimensional measuring graduation 1 in the form of the cross graduation, the crossed graduation lines of which run diagonally to the two measuring directions X and Y. This cross division 1 has in the directions given by the two crossed graduation lines (diagonally to the measuring direction X) each because the grating constant de / and thus in the measuring direction X the effective grating constant de, which is identical to the grating constant d of the scanning division 8 . Such a cross division 1 is defined as a structure which essentially diffracts light rays in two orthogonal directions. The cross division 1 splits each diffracted part of the beam B1-B3 into two diffracted beams (+1 order) and into two diffracted beams (-1 order), both in the measuring direction X and in the direction perpendicular to it Y are diverted by the diagonal arrangement of the cross division 1 .

Es werden somit das gebeugte Teilstrahlenbündel B1 in zwei gebeugte Teilstrahlenbündel C1, C2 (-1. Ord­ nung) - die beiden gebeugten Teilstrahlenbündel (+1. Ordnung) sind hier der Einfachheit halber nicht dargestellt -, das gebeugte Teilstrahlenbündel B2 in zwei gebeugte Teilstrahlenbündel C3, C4 (+1. Ord­ nung) und in zwei gebeugte Teilstrahlenbündel C5, C6 (-1. Ordnung) sowie das gebeugte Teilstrahlenbün­ del B3 in zwei gebeugte Teilstrahlenbündel C7, C8 (+1. Ordnung) und in ein gebeugtes Teilstrahlenbün­ del T (-1. Ordnung) - das andere gebeugte Teilstrah­ lenbündel (-1. Ordnung) ist ebenfalls nicht darge­ stellt - aufgespalten.Thus, the diffracted partial beam B1 into two diffracted partial beams C1, C2 (-1st ord tion) - the two diffracted partial beams (+1 order) are not here for the sake of simplicity shown -, the diffracted partial beam B2 into two diffracted partial beams C3, C4 (+1 ord ) and into two diffracted partial beams C5, C6 (1st order) and the diffracted partial ray beam del B3 into two diffracted partial beams C7, C8 (+1 order) and into a diffracted beam del T (-1st order) - the other diffracted beam len bundle (1st order) is also not shown poses - split.

Die gebeugten Teilstrahlenbündel C1-C8 durchsetzen anschließend wiederum die Abtastteilung 8 und ge­ langen unter erneuter Beugung zur Interferenz. Es entstehen somit hinter der Abtastteilung 8 aus den interferierenden gebeugten Teilstrahlenbündeln C1, C3 das resultierende gebeugte Teilstrahlenbündel E1 (+1. Ordnung) in Meßrichtung X und das resultierende gebeugte Teilstrahlenbündel E3a (0. Ordnung) in Meß­ richtung X, aus den interferierenden gebeugten Teilstrahlenbündeln C2, C4 das resultierende ge­ beugte Teilstrahlenbündel E2 (+1. Ordnung) in Meß­ richtung X und das resultierende gebeugte Teil­ strahlenbündel E4a (0. Ordnung) in Meßrichtung X, aus den interferierenden gebeugten Teilstrahlen­ bündeln C5, C7 das resultierende gebeugte Teil­ strahlenbündel E3b (0. Ordnung) in Meßrichtung X und das resultierende gebeugte Teilstrahlenbündel E5 (-1. Ordnung) in Meßrichtung X sowie aus den inter­ ferierenden gebeugten Teilstrahlenbündeln C6, C8 das resultierende gebeugte Teilstrahlenbündel E4b (0. Ordnung) in Meßrichtung X und das resultierende gebeugte Teilstrahlenbündel E6 (-1. Ordnung) in Meß­ richtung X. Diese resultierenden gebeugten Teil­ strahlenbündel E1-E6 fallen durch das Ablenkprisma 10 und den Kondensor 5 auf die erste Gruppe von Photodetektoren D1-D6 für die Meßrichtung X (die resultierenden gebeugten Teilstrahlenbündel E3a, E3b bzw. E4a, E4b fallen gemeinsam auf den Photo­ detektor D3 bzw. D4). Die Photodetektoren D1-D6 erzeugen elektrische Abtastsignale, aus denen Meß­ werte für die Meßrichtung X gewonnen werden.The diffracted partial beams C1-C8 then again pass through the scanning division 8 and ge with renewed diffraction for interference. Thus, there arise behind the scanning graduation 8 of the interfering diffracted partial beams C1, C3, the resulting diffracted partial beams E1 (+1. Order) in the measuring direction X and the resulting diffracted partial beams E3a (0th order) in the measuring direction X, from the interfering diffracted partial beams C2, C4 the resulting diffracted partial beam E2 (1st order) in measuring direction X and the resulting diffracted partial beam E4a (0th order) in measuring direction X, from the interfering diffracted partial beams C5, C7 bundle the resulting diffracted partial beam E3b (0th order) in measuring direction X and the resulting diffracted partial beam E5 (-1st order) in measuring direction X and from the interfering diffracted partial beams C6, C8 the resulting diffracted partial beam E4b (0th order) in measuring direction X and the resulting diffracted beam Partial beam E6 (1st order) in measuring direction X. This result Ended diffracted part of the beam E1-E6 fall through the deflecting prism 10 and the condenser 5 onto the first group of photodetectors D1-D6 for the measuring direction X (the resulting diffracted partial beams E3a, E3b or E4a, E4b fall together on the photo detector D3 or . D4). The photodetectors D1-D6 generate electrical scanning signals from which measured values for the measuring direction X are obtained.

Ein nicht dargestellter gleichartiger Strahlengang besteht auch für die Meßrichtung Y, so daß die zweite Gruppe von Photodetektoren T1-T6 ebenfalls elektrische Abtastsignale erzeugt, aus denen Meß­ werte für die Meßrichtung Y gewonnen werden. A similar beam path, not shown also exists for the measuring direction Y, so that the second group of photodetectors T1-T6 also generates electrical scanning signals from which measuring values for the direction of measurement Y are obtained.  

Die beiden Trennelemente in Form der Ablenkprismen 10, 11 dienen zur Trennung der gebeugten Teil­ strahlenbündel E1-E6 für die beiden Meßrichtungen X, Y, wenn nur eine Lichtquelle 7 vorgesehen ist. In nicht gezeigter Weise können als Trennelemente auch Gitter oder polarisationsoptische Elemente verwendet werden. Statt einer Lichtquelle können auch mehrere Lichtquellen vorgesehen sein, wobei unter Umständen die Trennelemente entfallen können. Ebenso ist es mit mehreren Lichtquellen möglich, die gebeugten Teilstrahlenbündelgruppen die zu den beiden Meßrichtungen X und Y gehören, mit nur einer einzigen Photodetektorgruppe, z. B. zeitversetzt zu erfassen.The two separating elements in the form of the deflecting prisms 10 , 11 serve to separate the diffracted partial radiation beams E1-E6 for the two measuring directions X, Y if only one light source 7 is provided. In a manner not shown, gratings or polarization-optical elements can also be used as separating elements. Instead of one light source, it is also possible to provide a plurality of light sources, in which case the separating elements may be omitted. It is also possible with several light sources, the diffracted partial beam groups belonging to the two measuring directions X and Y, with only a single photodetector group, e.g. B. to record with a time delay.

Die Photodetektoren D1+D2, D3+D4 und D5+D6 werden jeweils paarweise zusammengeschaltet und liefern die Abtastsignale mit einer von der Ausgestaltung der Abtastteilung 8 abhängigen gegenseitigen Pha­ senverschiebung, vorzugsweise von 120°, aus denen in bekannter Weise die Meßwerte für die Meßrichtun­ gen X und Y gewonnen werden; das gleiche gilt für die zweite Gruppe von Photodetektoren T1-T6. In nicht dargestellter Weise kann auch eine andere Anzahl von Photodetektoren für jede Gruppe ver­ wendet werden, z. B. drei Photodetektoren. Aus den Meßwerten der Photodetektoren D, T in den beiden Meßrichtungen X und Y werden die Abweichungen der Kreisbahnbewegung von der Kreisform ermittelt.The photodetectors D1 + D2, D3 + D4 and D5 + D6 are connected together in pairs and deliver the scanning signals with a mutual dependency on the configuration of the scanning division 8 , Pha sen displacement, preferably of 120 °, from which the measured values for the measuring directions in a known manner X and Y are obtained; the same applies to the second group of photodetectors T1-T6. In a manner not shown, a different number of photodetectors can be used for each group ver, z. B. three photodetectors. The deviations of the circular path movement from the circular shape are determined from the measured values of the photodetectors D, T in the two measuring directions X and Y.

Das von der Kreuzteilung 1 ausgehende gebeugte Teilstrahlenbündel T (-1. Ordnung) fällt durch die Abtastteilung 8 auf den positionsempfindlichen Photodetektor P der Platine 4. Dieser positions­ empfindliche Photodetektor P befindet sich gemäß Fig. 3 außerhalb der Photodetektoren D, T in einem Bereich, der auch bei der Relativbewegung zwischen der Abtasteinheit 3 und dem Teilungsträger 2 mit der Meßteilung 1 praktisch modulationsfrei ist, und liefert somit je nach dem Auftreffpunkt des gebeug­ ten Teilstrahlenbündels T ein richtungs- und posi­ tionsabhängiges Signal. Ein derartiger positions­ empfindlicher Photodetektor ist beispielsweise aus "Das industrielle Elektro/Elektronik-Magazin" Heft 19/1988, Vogel Verlag und Druck KG (Sonderdruck) bekannt.The diffracted partial beam bundle T ( 1st order) emanating from the cross graduation 1 falls through the scanning graduation 8 onto the position-sensitive photodetector P of the circuit board 4 . This position-sensitive photodetector P is located according to FIG. 3 outside of the photodetectors D, T in an area which is practically modulation-free even with the relative movement between the scanning unit 3 and the graduation carrier 2 with the measuring graduation 1 , and thus delivers depending on the point of impact of the diffracted partial beam T a direction and position-dependent signal. Such a position-sensitive photodetector is known, for example, from "The Industrial Electro / Electronics Magazine" issue 19/1988, Vogel Verlag and Druck KG (special edition).

Bei der Montage der Positionsmeßeinrichtung an der Bearbeitungsmaschine kann man nun anhand des vom Hersteller ermittelten Signals des positions­ empfindlichen Photodetektors P durch Drehung der Abtasteinheit 3 oder des Teilungsträgers 2 mit der Meßteilung 1 um die durch die Achse 12 des Strah­ lenganges verlaufende Drehachse die für die Messung erforderliche optimale Winkellage der Abtastteilung 8, 9 der Abtasteinheit 3 bezüglich der Meßteilung 1 des Teilungsträgers 2 um die Normale der Meßtei­ lungsebene auf einfache Weise justieren, so daß einwandfreie Meßwerte für die beiden Meßrichtungen X und Y gewonnen werden.When mounting the position measuring device on the processing machine, you can now use the signal determined by the manufacturer of the position-sensitive photodetector P by rotating the scanning unit 3 or the graduation carrier 2 with the measuring graduation 1 around the axis of rotation extending through the axis 12 of the beam path for the measurement Adjust the required optimal angular position of the scanning graduation 8 , 9 of the scanning unit 3 with respect to the measuring graduation 1 of the graduation carrier 2 around the normal of the measuring division plane in a simple manner, so that perfect measured values for the two measuring directions X and Y are obtained.

Mit der vorgeschlagenen Einrichtung kann außer der beschriebenen Kreisformprüfung eine Prüfung belie­ biger Konturformen vorgenommen werden; derartige Konturen können beispielsweise schräg unter kleinem Winkel zu den Meßrichtungen X und Y liegende Gera­ den, Quadrate oder Rechtecke sein, die innerhalb der Kreuzteilung 1 Platz haben.With the proposed device, in addition to the circular shape test described, any contour shapes can be checked; Such contours can be, for example, obliquely at a small angle to the measuring directions X and Y, the squares or rectangles that have 1 place within the cross division.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Konturformprüfung, insbesondere zur Kreisformprüfung, an einer Bearbeitungsma­ schine oder Meßmaschine mit einem in zwei Meßrichtungen verschiebbaren Kreuztisch und einer Spindel, bei der während der Bewegung des Kreuztisches auf einer programmierten Konturbahn die Abweichungen der Konturbahnbewegung von der Konturform mittels einer Positionsmeßeinrichtung ermittelt werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • a) auf dem Kreuztisch (KT) der Maschine (BM) ist eine zweidimensionale Meßteilung (1) der Positionsmeßeinrichtung in Form einer Kreuzteilung zentriert angeordnet,
  • b) an der Spindel (SP) der Maschine (BM) ist eine Abtasteinheit (3) der Positionsmeßeinrichtung zentriert befestigt,
  • c) bei der Bewegung des Kreuztisches (KT) auf der programmierten Konturbahn wird die Kreuzteilung (1) von der Abtasteinheit (3) zur Konturformprü­ fung abgetastet.
1.Device for contour shape testing, in particular for circular shape testing, on a processing machine or measuring machine with a cross table which can be moved in two measuring directions and a spindle in which the deviations of the contour path movement from the contour shape are determined by means of a position measuring device during the movement of the cross table on a programmed contour path , characterized by the following features:
  • a) on the cross table (KT) of the machine (BM), a two-dimensional measuring graduation ( 1 ) of the position measuring device is arranged in the form of a cross graduation,
  • b) a scanning unit ( 3 ) of the position measuring device is attached to the spindle (SP) of the machine (BM),
  • c) when the cross table (KT) moves on the programmed contour path, the cross division ( 1 ) is scanned by the scanning unit ( 3 ) for contour contour testing.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilungsstriche der Meßteilung (1) diagonal zu den Meßrichtungen (X, Y) ver­ laufen. 2. Device according to claim 1, characterized in that the graduation marks of the measuring graduation ( 1 ) run diagonally to the measuring directions (X, Y) ver. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinheit (3) eine Lichtquelle (7), Photodetektoren (D1 bis D6) und eine Abtastplatte (6) mit zwei gekreuzten Abtastteilungen (8, 9) aufweist, deren Teilungsstriche senkrecht zueinander verlaufen und durch die ein Lichtstrahlenbündel (L) der Lichtquelle (7) auf die Meßteilung (1) fällt.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the scanning unit ( 3 ) has a light source ( 7 ), photodetectors (D1 to D6) and a scanning plate ( 6 ) with two crossed scanning divisions ( 8 , 9 ), the graduation lines perpendicular run to each other and through which a light beam (L) of the light source ( 7 ) falls on the measuring graduation ( 1 ). 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterkonstante d der Abtastteilungen (8, 9) gleich der effektiven Gitterkonstanten der Meßteilung (1) in den beiden Meßrichtungen (X, Y) ist.4. Device according to claim 3, characterized in that the lattice constant d of the scanning divisions ( 8 , 9 ) is equal to the effective lattice constant of the measuring graduation ( 1 ) in the two measuring directions (X, Y). 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Platine (4) der Abtasteinheit (3) für die beiden Meßrichtungen (X, Y) zwei separate Gruppen von Photodetektoren (D1 bis D6, T1 bis T6) vorgesehen sind.5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that two separate groups of photodetectors (D1 to D6, T1 to T6) are provided on a circuit board ( 4 ) of the scanning unit ( 3 ) for the two measuring directions (X, Y). 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Trennung der an den Abtastteilungen (8, 9) und der Meßteilung (1) gebeugten Teilstrahlenbündel (E1 bis E6) der beiden Meßrichtungen (X, Y) Trennelemente (10, 11) vorgesehen sind.6. Device according to claim 5, characterized in that for the separation of the scanning divisions ( 8, 9 ) and the measuring graduation ( 1 ) diffracted partial beams (E1 to E6) of the two measuring directions (X, Y) separating elements ( 10 , 11 ) are provided. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Trennelement (10, 11) aus wenigstens einem Ablenkprisma, einem Beugungsgitter oder einem polarisationsoptischen Element besteht.7. Device according to claim 6, characterized in that each separating element ( 10 , 11 ) consists of at least one deflection prism, a diffraction grating or a polarization-optical element. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Justieren der Abtasteinheit (3) bezüglich der Meßteilung (1) wenigstens ein von der Meßteilung (1) ausgehendes gebeugtes Teilstrahlenbündel (T) auf wenigstens einen positionsempfindlichen Photodetektor (P) der Abtasteinheit (3) auftrifft.8. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that for adjusting the scanning unit ( 3 ) with respect to the measuring graduation ( 1 ) at least one of the measuring graduation ( 1 ) outgoing diffracted partial beam (T) on at least one position-sensitive photodetector (P) the scanning unit ( 3 ) hits. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der positionsempfindliche Photode­ tektor (P) auf der Platine (4) neben den Photo­ detektoren (D1 bis D6, T1 bis T6) für die Meßwerte in einem modulationsfreien Bereich angeordnet ist.9. Device according to claim 8, characterized in that the position-sensitive photodetector (P) on the circuit board ( 4 ) next to the photo detectors (D1 to D6, T1 to T6) for the measured values is arranged in a modulation-free area.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0201840D0 (en) * 2002-01-26 2002-03-13 Renishaw Plc Calibration device for machine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3957378A (en) * 1974-11-25 1976-05-18 The Bendix Corporation Two-axis moire fringe displacement transducer
GB2034880B (en) * 1978-11-11 1983-03-09 Ferranti Ltd Twodimensional measuring apparatus
JPS61209857A (en) * 1985-03-08 1986-09-18 Yoshiaki Kakino Method and apparatus for test accuracy in movement of nc machine tool
US4787715A (en) * 1987-06-22 1988-11-29 Westinghouse Electric Corp. Fuel assembly grid inspection apparatus
DE3834676A1 (en) * 1988-10-12 1990-04-19 Heidenhain Gmbh Dr Johannes PHOTOELECTRIC POSITION MEASURING DEVICE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005006628B4 (en) * 2005-02-09 2014-11-06 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Measuring plate for a position measuring device

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