DE911548C

DE911548C - Mikrometrische Ablesevorrichtung mit Ablesespirale, insbesondere fuer Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE911548C
Application number: DES31532A
Authority: DE
Inventors: Claude Pasquet
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1952-07-25
Filing date: 1952-12-17
Publication date: 1954-05-17
Also published as: FR1067913A

Description

AUSGEGEBEN AM 17. MAI 1954

S 31532 IXb 142h

Claude Pasquet, Paris

ist als Erfinder genannt worden

S.A.G.E.M., Paris

Die Erfindung betrifft die mikrometrischen Ablesevorrichtungen mit Ablesespirale, d.h. die mikrometrischen Geräte, bei welchen die Ablesung dadurch erfolgt, daß durch eine Drehbewegung eine Spirale tangential zu einem Teilstrich des Meßgeräts, ζ. B. Lineal, eingestellt wird, wobei die Amplitude der Drehbewegung der Spirale dem mikrometrischen Bruchteil des abzulesenden Maßes entspricht. Die Erfindung betrifft von diesen Geräten insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, die für Werkzeugmsachinen bestimmten, insbesondere Geräte zur Ablesung des Vorschubs eines Schlittens oder eines Fräsmaschinentisches.

Erfindungsgemäß wird ein derartiges Gerät so ausgebildet, daß der Drehpunkt der Spirale von dem Pol derselben verschiedein ist, wobei' der Abstand zwischen diesen beiden Punkten so bestimmt ist, daß der diesen Geräten eigentümliche theoretische Ablesefehler für eine bestimmte Amplitude der Drehbewegung der Spirale zu Null wird, und zwar vorzugsweise für die dem größten Fehler entsprechende Amplitude.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung werden die betreffenden Meßgeräte so ausgebildet, daß sie auf einem drehbaren, die Spirale tragenden Schirm ein Bild des Abschnitts des Meßlineals ergeben, an welchem die mikrometrische . Ablesung erfolgt.

Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. ι und 2 sind Prinzipschemata zur Erläuterung der Erfindung;

Fig. 3 ist ein Schaubild der systematischen Ablesefehlerkurven für eine mikrometrische Ablesevorric'htung mit bekannter Ablesespirale und ein erfindungsgemäß ausgebildetes Gerät; Fig. 4 ist ein Querschnitt eines Teils einer Fräsmaschine, welche mit einer erfindungsgemäßen mikrometrisc'hen Ablesevorrichtung mit Ablesespirale ausgerüstet ist;

Fig. 5 und 6 zeigen in einem Axialschnitt (in größerem Maßstab) bzw. von oben den Mikrometerkopf dieser Ablesevorrichtung.

Nachstehend ist die Anwendung der Erfindung auf eine Fräsmaschine erläutert. Diese besitzt ein Gestell i, auf welchem ein Tisch 2 gleitet, welcher seitlich ein Lineal 3 zur Messung der Amplitude der Verstellung dieses Tisches 2 gegenüber dem Gestell ι trägt.

Bekanntlich soll bei einer derartigen Anordnung die mikrometrische Ablesevorrichtung eine genauere Ablesung als bei unmittelbarer Beobachtung der Teilung auf dem Lineal 3 ermöglichen. Es kann z. B. wünschenswert sein, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Millimeterstrichen des Lineals 3 eine Ablesung auf einen Hundertstelmillimeter vorzunehmen.

In dem betrachteten Sonderfall einer mikrometrischen Vorrichtung mit Ablesespirale kann man es dann so einrichten, daß, wie auf dem Schema der Fig. 1 gezeigt, die Spirale 6" tangential zu zwei aufeinanderfolgenden Millimeterstridhen T und T + i, welche t bzw. t + 1 mm entsprechen, liegt, wenn die Messung genau einer ganzen Zahl t von Millimetern entspricht, wobei die Spirale dann auf Null eingestellt ist (Zusammenfallen einer festen Kennmarke mit dem Nullstrich eines in hundert Teile geteilten und auf Drehung mit der Spirale fest verbundenen Kreises).

Wenn unter diesen Bedingungen die Ablesung eine Verstellung betrifft, welche nicht genau einer ganzen Zahl von Millimetern entspricht und z. B. zwischen iundi + 1 mm liegt, nehmen die Striche T und T + ι die Stellungen T⁰ und T⁰ + 1 ein, für welche die Spirale zu keinem dieser beiden Striche tangential liegt.

Damit die Spirale von neuem eine Tangente zu diesen Strichen bildet, könnte man sie um ihren Pol P in der Pfeilrichtung um einen Winkel drehen, dessen auf dem geteilten Kreis abgelesener Wert angenähert der Zahl von Hundertstelmillimetern entsprechen würde, welche zu f Millimetern hinzugezählt werden müssen, um den genauen Wert der Verstellung des Lineals 3 gegenüber dem Gestell 1 zu erhalten.

Diese Zuordnung ist in der Tat nur angenähert richtig, da man bei einer mathematischen Untersuchung einer derartigen Anordnung feststellt, daß sie infolge der Drehung der Spirale um ihren Pol P einen Meßfehler ergibt, welcher von der Winkelstellung der Spirale abhängt und größenordnungsmäßig einen Hundertstelmillimeter betragen kann. Ein derartiger Fehler ist natürlich unzulässig, wenn eine Ablesung erfolgen soll, deren Genauigkeit ebenfalls einen Hundertstelmillimeter betragen soll.

Erfindungsgemäß wird die Größe dieses systematischen Fehlers verringert und auf einen annehmbaren Wert gebracht, indem man die Spirale S, wie in größerem Maßstab auf Fig. 2 dargestellt, nicht mehr um ihren Pol P dreht, sondern um einen von diesem Pol entfernten Mittelpunkt C.

Der Abstand zwischen dem Pol P und dem Drehpunkt C wird nun so bestimmt, daß der systematische Fehler für eine vorausbestimmte Winkelverstellung der Spirale zu Null wird, wobei vorzugsweise als Winkelverstellung mit dem systematischen Fehler der Größe Null die gewählt wird, für welche dieser Fehler seinen Höchstwert hat, wenn sich die Spirale um ihren Pol dreht.

Zur Erläuterung der obigen Ausführungen ist auf Fig. 3 die Kurve E des systematischen Fehlers für eine Winkelverstellung von 360⁰ der Spirale S um ihren Pol P dargestellt. Wie man sieht, durchläuft diese Kurve ein Maximum E⁰ für eine Winkelverstellung a° der Spirale. Wenn man den systematischen Fehler für den Wert a° zu Null macht, erhält man eine Fehlerkurve Ε¹, deren Amplitude erheblich kleiner als die Amplitude der Kurve E ist, wobei diese Kurve E¹ drei Punkte mit der Ordinate Null besitzt, nämlich die der tangentialen Lage zu den Linien T und T + 1 entsprechenden äußersten Punkte A und B und den Zwischenpunkt a°, für welchen der Fehler dank der Verschiebung des Drehpunktes C zu Null gemacht wird.

Obwohl eine genaue Bestimmung dieser Ver-Schiebung durch Rechnung erfolgen kann, kann man durch die nachstehende graphische Methode erklären, wie eine derartige Verschiebung hergestellt werden muß und wie sie tatsächlich gestattet, den systematischen Fehler für den Wert a° zu Null zu machen.

In der Fig. 2 ist vollausgezogen (Stellung I) die genaue Stellung dargestellt, welche die Spirale 5" für den Wert a° haben muß, sowie gestrichelt (Stellung II) die Stellung, welche diese Spirale tatsäch- "5 lieh einnehmen würde, wenn die Winkelverstellung a° um den Pol P erfolgen würde.

Der systematische Fehler, welcher der größeren Klarheit der Zeichnung halber auf Fig. 2 erheblich übertrieben wurde, ist dann der Abstand e zwischen den beiden betreffenden Stellungen der Spirale 6\ Man sieht, daß, wenn man als Drehpunkt einen Punkt C wählt, welcher um eine Strecke verschoben ist, welche gleich der Hälfte von e ist, die Spirale S durch eine Drehung einer Amplitude a° um diesen Punkt C in die richtige Lage (Lage I) kommt.

Da außerdem die tangentiale Lage der Spirale

mit den Strichen T und T + ι sich aus der Form der Spirale selbst unabhängig von der Wahl des

- Drehpunktes ergibt, erhält man schließlich die gewünschte Annullierung des systematischen.Fehlers für die drei Punkte A, a° und B.

Eine auf den obigen Ausführungen beruhende: mikrometrische Ablesevorrichtung mit Ablesespirale kann auf verschiedene Weise ausgebildet werden.

ίο Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist das Gerät so ausgebildet, daß auf einem die Spirale tragenden drehbaren Schirm 4 ein Teilbild der Teilung des Lineals 3 erscheint.

Bei dieser Ausführungsform trägt das Gestell 1 gegenüber dem Lineal 3 ein Rohr 5 mit einer Beleuchtungsvorrichtung 6, einem Projektionsobjektiv 7 und einem Prismensystem 8, welches das Lichtbündel auf einen Spiegel 9 wirft, welcher dieses auf den von dem eigentlichen Mikrometerkopf ge-

ao tragenen Schirm 4 wirft.

Dieser Mikrometerkopf ist zweckmäßig in der in Fig. 5 und 6 dargestellten Weise ausgebildet. Hierbei wird der z. B. aus Mattglas bestehende Schirm 4, auf welchem die Spirale 5" eingraviert ist, von einem Dre'hteilio getragen, welcher in einer in dem Gehäuse 11 des Kopfes angebrachten Bohrung zentriert ist.

Eine an dem Gehäuse befestigte Achse 12 trägt eine feste Scheibe 13, in welcher ein Ablesefenster 14 angebracht ist, durch welches man die Striche T und T + ι sowie den diesen Strichen benachbarten Abschnitt der Spirale S sehen kann. Diese Scheibe trägt außerdem eine Kennmarke R.

Auf den Drehteil 10 ist ein Kranz 15 aufgesetzt, welcher eine Teilung (in dem dargestellten Beispiel von hundert Teilstrichen) trägt, deren relative Lage gegenüber der Kennmarke die Bestimmung der Amplitude der dem Schirm 4 erteilten Winkelverstellung gestattet.

Der Kranz 15 und der Drehteil 10 werden auf Drehung durch ein Kupplungssystem gekuppelt, welches die gegenseitige Verdrehung dieser beiden Teile gestattet, um den Kranz auf Null zu stellen, oder die Anfangseinstellung vorzunehmen, in welcher der Nullpunkt der Teilung der Kennmarke R gegenüberliegt, wenn die Spirale tangential zu dem Strich T liegt.

Ein derartiges Kupplungssystem kann z. B-. dadurch gebildet werden, daß der Kranz 15 lose drehbar an dem Drehteil angebracht ist, wobei die Verbindung zwischen diesen beiden Teilen mittels eines gleitenden Teiles mit konischer Auflagefläche 16 hergestellt wird, welcher entgegen der Wirkung von Federn 17 von dem Kranz 15 abgehoben werden kann, wenn dieser freigegeben werden soll.

Schließlich wird die Gesamtheit dieser verschiedenen Teile durch einen Deckel 18 geschützt.

Schließlich ist noch zu bemerken, daß es in der Praxis zweckmäßig ist, eine Doppelspirale zu benutzen und einen Eingabelungspurikt an Stelle eines Berührungspunktes zu bestimmen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mikrometrische Ablesevorrichtung mit Ablesespirale, insbesondere für Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt (C) der Spirale (S) von dem Pol (P) derselben verschieden ist und der Abstand zwischen diesen beiden Punkten so bestimmt ist, daß der derartigen Geräten eigentümliche theoretische Ablesefehler für eine bestimmte Amplitude der Winkelverstellung der Spirale (S) zu Null wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Drehpunkt (C) und dem Pol (P) der Spirale (S) so bemessen ist, daß der theoretische Fehler für die Amplitude der Winkelverstellung der Spirale (S) zu Null wird, welche im wesentlichen dem größten Fehler entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale (S) auf einen drehbaren Schirm (4) gezeichnet ist, auf welchen ein Teilbild des geteilten Lineals (3) projiziert wird, an welchem die mikrometrische Ablesung erfolgen soll.

4. Mikrometrische Ablesevorrichtung mit Ablesespirale für Werkzeugmaschinen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (1) der Werkzeugmaschine gegenüber dem verstellbaren Lineal (3), auf welchem die mikrometrische Ablesung erfolgen soll, ein Rohr (5) trägt, welches eine Beleuchtungsvorrichtung (6), ein Projektionsobjekt (7) und ein optisches System zur Bildung des Bildes des sich in dem Feld des Objektivs befindenden Teils des Lineals auf dem drehbaren Schirm (4) enthält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Schirm (4) durchscheinend ist, z. B. aus Mattglas, und von einer festen undurchsichtigen Scheibe (13) überdeckt wird, in welcher ein Ablesefenster (14) ausgeschnitten ist, durch welches hindurch das Bild von zwei benachbarten Teilstrichen sowie der diesen Strichen benachbarte Abschnitt der Spirale sichtbar sind, und daß die feste Scheibe (13) eine Kennmarke (R) zur Feststellung der Amplitude der Winkelverstellung eines an der Drehbewegung des Schirms (4) teilnehmenden geteilten Kranzes (15) trägt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der geteilte Kranz (15) und der Schirm (4) auf Drehung durch ein Kupplungssystem miteinander verbunden sind, welches insbesondere die gegenseitige ursprüngliche Einstellung dieser beiden Teile und die Zurückstellung auf Null gestattet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 9502 5.54