DD142522B1 - DEVICE FOR CORRECTING MACHINE TROUBLESHOOTING - Google Patents
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Description
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Titel der ErfindungTitle of the invention
Einrichtung zur Korrektur eines Maschinengesantfehlers beim Einsatz translatoriseher MeßsystemeDevice for correcting a machine error when using translatorless measuring systems
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Allgemeiner MaschinenbauGeneral Engineering
Werkzeugmaschinen, insbesondere Koordinatenbohrmasohinen.Machine tools, in particular coordinate drilling machines.
Charakteristik bekannter technischer LösungenCharacteristic of known technical solutions
Es sind elektrische Wegmeßeinrichtungen für mechanische elektrische Wandler, wie induktive kape.zitative und ohmsche Wandler nach DD-Y/P 30 315 bekannt, bei der der mechanisch elektrische Wandler an einer steifen Feder befestigt ist und unter Zwischenschaltung einer weichen Feder über· eine bekannte Verstelleinrichtung beispielsweise einer Mikrometerschraube feinverschiebbar an einem Grundkörper angeordnet und mit elektrischen oder elektronischen Einrichtungen in Verbindung mit einem Anzeige- oder Registriergerät kombiniert ist«There are known electric displacement measuring devices for mechanical electrical converters, such as inductive kape.zitative and ohmic transducer according to DD-Y / P 30 315, in which the mechanical electrical transducer is attached to a stiff spring and with the interposition of a soft spring via a known adjustment For example, a micrometer screw is arranged to be finely displaceable on a base body and combined with electrical or electronic devices in conjunction with a display or recording device. "
Einrichtungen dieser Art werden insbesondere zur Genauigkeitsmessung von Prüfkörpern angewendet oder es können durch Feinverstellung de3 V/andlers Kompensationsmessungen realisiert werden, wobei dann das Anzeige- oder Registriergerät den Nullindikator darstellt.Devices of this type are used in particular for accuracy measurement of test specimens or it can be realized by fine adjustment de V / andlers compensation measurements, in which case the display or recording device is the zero indicator.
Die Korrektur eines Maschinengesamtfehlers beim Einsatz translatorischer Meßsysteme ist mit Hilfe dieser Einrichtung, insbesondere für Koordinateninaschinen hoher Genauigkeit, nicht möglich.The correction of a total machine error when using translational measuring systems is not possible with the aid of this device, in particular for coordinate machines of high accuracy.
Weiter sind automatische Einrichtungen nach DE-OS 15 52 409 zur Kompensation von Fehlern bei Gewindespindeln bekannt, die sich insbesondere auf den Temperaturausgleich bzw. auf den Ausgleich von Wärmedehnungen der Gewinde- oder Leitspindeln bei Werkzeugmaschinen während des Betriebes beziehen.Furthermore, automatic devices according to DE-OS 15 52 409 for compensating errors in threaded spindles are known, which relate in particular to the temperature compensation or to the compensation of thermal expansion of the threaded or lead screws in machine tools during operation.
Automatische Einrichtungen dieser Art gestatten ein System zur Kompensation von Steigungs- und '.värnedehnungsfehlorn bei Gewindespindeln mit Hilfe eines langgestreckten, um einen Drehpunkt verändernden Nocken zu realisieren, sind aber nicht in der Lage, die Korrektur eines llaschinengesamtfehlers beim Einsatz translatorischer Meßsysteme zu realisieren. Allgemein ist der Einsatz translatorischer Meßsysteme für verschiedene Meßoperationen, insbesondere für Werkzeugmaschinen, bekannt.Automatic devices of this type allow a system for compensating pitch and misalignment errors in threaded spindles with the aid of a longitudinally extending pivot point-changing cam, but are unable to realize the correction of a total machine error when using translational measuring systems , In general, the use of translational measuring systems for various measuring operations, in particular for machine tools, known.
Einrichtungen zur Korrektur eines Maschinengesamtfehlers beim Einsatz dieser genannten Meßsysteme sind jedoch nicht aus dem, der Recherche zugrunde liegenden Stand der Technik herleitbar.However, means for correcting a total machine error when using these measurement systems are not deducible from the prior art underlying the search.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Die Erfindung dient den Ziel, eine Einrichtung zur Korrektur eines Maschinengesamtfehlers bein Einsatz translatorischer Meßsysteme für Koordinatenmaschinen hoher Genauigkeit zu schaffen, bei der die Kompensation von nur Steigungs- und Värmedehnungsfehlern behoben werden kann.The invention aims to provide a device for correcting a total machine error using translatory measuring systems for coordinate machines of high accuracy, in which the compensation of only pitch and Värmedehnungsfehlern can be solved.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Die in der Charakteristik der bisherigen Lösung bekannten und darge stellten Mängel sind auf folgende Ursachen zurückzuführen:The known in the characteristics of the previous solution and Darge presented deficiencies are due to the following causes:
1. Es sind elektrische Wegmeßeinrichtungen für mechanische elektrische Wandler, wie induktive kapazitative und ohrasche »'andler mit bekannten Verstelleinrichtungen, wie Mikroneterschrauben, im Einsatz. Diese gestatten jedoch keine Korrektur eines liaschinengesamtfehlers beim Einsatz translatorischer Meßsysteme für Koordinatenmaschinen.1. Electrical displacement measuring devices for mechanical electrical transducers, such as inductive capacitive and ear-type transducers with known adjusting devices, such as micrometer screws, are in use. However, these do not allow a correction of a total machine error when using translatory measuring systems for coordinate machines.
2. Die aus dem Stand der Technik bekannten automatischen Einrichtungen beziehen sich auf die Kompensation von Steigungs- und Wärmedehnungsfehlern bei Gewindespindeln, die insbesondere einen Temperaturausgleich bzw. einen Aasgleich von Wärmedehnungen gestatten. Sie sind nur für das genannte Anwendungsbereich realisierbar.2. The known from the prior art automatic devices relate to the compensation of pitch and thermal expansion errors in threaded spindles, which in particular allow a temperature compensation or a Aasgleich of thermal expansion. They are only feasible for the stated field of application.
Um diese Ursachen zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Korrektur еіпез Maschinengesamtfehlers beim Einsatz translatorischer Ließsysteme zur Anwendung zu bringen, mit deren Hilfe erzeugte Korrekturwerte mittels translatorisch bewegtem Lineal auf einen Meßkopf des Meßsystems übertragen und damit eine definierte Auslenkung des Meßkopfes mit Hilfe bestimmter mechanischer Mittel vorzugsweise bei Koordinatenmaschinen hoher Genauigkeit- reduziert werden kann.To overcome these causes, the invention has for its object to provide a device for correcting éіпез total machine error when using translational Ließsysteme used to transfer generated correction values by means of translationally moving ruler on a measuring head of the measuring system and thus a defined deflection of the measuring head can be reduced by means of certain mechanical means, preferably in coordinate machines of high accuracy.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an einer Grundplatte paarweise Blattfedern angeordnet sind, die ihrerseits an ihrer Oberseite eine Oberplatte tragen, die selbst einen Teil, beispielsweise einen bleßkopf des translatorischen Meßsystems trägt, wobei an der Oberplatte weitere Blattfedern angeordnet sind, welche an ihrem unteren Ende eine Platte tragen, die über einen in der Grundplatte exzentrisch gelagerten Bolzen einerseits einen Hebel aufnimmt, der über eine Rolle zur Übernahme eines Korrekturwertes S1 von einem translatorioch bewegten Lineal verfügt, andererseits eine weitere Rolle aufnimmt, die in einem Drehpunkt geführt ist und mit dem Hebel in Wirkverbindung steht, und damit der Korrekturwert S1 des translatorisch bewegten Lineals auf die weitere Rolle übertragbar ist.This is inventively achieved in that pairs of leaf springs are arranged on a base plate, which in turn carry on its upper side a top plate itself carries a part, such as a bleßkopf the translational measuring system, wherein on the top plate more leaf springs are arranged, which at its lower Carrying the end of a plate which receives on the one hand in the base plate eccentrically mounted on the one hand a lever which has a role for taking over a correction value S 1 of a translatorioch moving ruler, on the other hand receives another role, which is guided in a fulcrum and with the lever is in operative connection, and thus the correction value S 1 of the translationally moving ruler is transferable to the other role.
Der über die weitere Rolle und dem translatorisch bewegten Lineal eingeleitete Korrekturwert S^ führt zu einer Auslenkung der paarweise angeordneten Blattfedern geringerer Federsteife, welche wiederum über den Drehpunkt eine Auslenkung der paarv/oise angeordneten Blattfedern größerer FedersteifeThe introduced via the further role and the translationally moving ruler correction value S ^ leads to a deflection of the paired leaf springs lesser spring stiffness, which in turn via the fulcrum a deflection of paarv / oise arranged leaf springs greater spring stiffness
hervorruft und eine gewollte Relativbewegung zwischen einem translatorisch bewegten Kaßstab und dem auf der Oberplatte angeordneten Ließ kopf des translatorischen lleßsystems realisiert, und diese gewollte Relativbewegung einem Korrekturwert Sp zwischen dem translatorisch bewegten Kaßstab und dem Meßkopf entspricht.causes and a desired relative movement between a translationally moving Kaßstab and arranged on the top plate Ließ head of the translational lleßsystems realized, and this intentional relative movement corresponds to a correction value Sp between the translationally moving Kaßstab and the measuring head.
Damit ist gesagt, daß erfindungsgemäß die gewollte Relativbewegung durch einen, dem translatorisch bewegten Lineal als Weginformation zugeordneten Korrekturwert S. bestimmt ist, v/elcher senkrecht zur Vorschubrichtung über den um einen Drehpunkt gelagerten Hebel oder in anderer Y/eise weitergeleitet wird und gleichzeitig eine Transformation des Korrekturwertes S. in den Korrekturwert Sp erfolgt.This is to say that, according to the invention, the desired relative movement is determined by a correction value S. assigned to the translationally moving ruler as displacement information, which is forwarded perpendicular to the feed direction via the lever mounted about a pivot point or in another direction and at the same time a transformation of the correction value S. into the correction value Sp.
Diese gewollte Relativbewegung entspricht beispielsweise erfindungs gemäß einem Übersetzungsverhältnis da.s der mathematischen Beziehung s · s - 140 · 1This desired relative movement corresponds, for example according to the invention, to a transmission ratio da.s of the mathematical relationship s · s - 140 · 1
folgt, wobei S, den positions gebundenen Korrekturwert des translatorisch bewegten Lineals und Sp den um einen -4- von 90° transformierten Korrekturwert für den Meßkopf verkörpert.where S, the positionally bound correction value of the translationally moving rule, and Sp represent the correction value for the measuring head transformed by a -4- of 90 °.
Der für den Korrekturwert S^ erforderliche Korrekturweg weist dabei erfindungsgemäß, gegenüber dem Korrekturweg des Korrekturwertes Sp des Meßkopfes, ein annähernd lineares Verhältnis auf. Die Speicherung der positions gebundenen Korrekturwerte S. und Sp 1st mit Hilfe an sich bekannter Einrichtungen, wie eines zur Vorschubrichtimg geschwenkten Korrekturlineals möglich.The correction path required for the correction value S 1 has, according to the invention, an approximately linear relationship with respect to the correction path of the correction value Sp of the measuring head. The storage of the position-bound correction values S. and Sp 1 is possible with the aid of devices known per se, such as a correction ruler pivoted to the feed direction.
Es ist aber auch erfindungsgemäß möglich, ein translatorisch bewegtes Lineal aus mehreren Einzelstücken zu bilden, welche zur Vorschubrichtung einzeln schwenkbar sind, wobei damit eine Unterteilung der Kbrrekturbereiche erfolgt oder aber ein translatorisch bewegtes Lineal geringer Steife anzuwenden, welches mit einem Trägerlineal hoher Steife gepaart ist, wobei die verbleibenden und zu korrigierenden Werte einer idealen ICorrekturkurve angepaßt sind, die· den verbleibenden Restfehler weitgehend minimiert.However, it is also possible according to the invention to form a translationally moving ruler from a plurality of individual pieces, which are individually pivotable relative to the feed direction, whereby a subdivision of the Kbrrekturbereiche done or to apply a translationally moving ruler of low stiffness, which is paired with a carrier rule high rigidity, the remaining values to be corrected being adapted to an ideal IC correction curve which minimizes the remaining residual error.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, die an sich bekannte Methode der mechanischen Bearbeitung eines Korrekturlineals,senkrecht zur Vorschubrichtung, zur Speicherung der erforderlichen Korrekturwerte S1 durch die vorteilhaftere Methode des Justierens eines Korrekturlineals kontinuierlich über den gesamten Verstellweg zu ersetzen und nach erfolgter JuStage dasselbe am Trägerlineal mit Hilfe geeigneter .Befestigungselemente zu befestigen.With the aid of the device according to the invention, it is possible to replace the known method of mechanical processing of a correction rule, perpendicular to the feed direction, for storing the required correction values S 1 by the more advantageous method of adjusting a correction rule continuously over the entire adjustment and after JuStage to fasten the same to the support ruler with the help of suitable fastening elements.
Die erfindungsgemäße Lösung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert v/erden.The solution according to the invention will be explained in more detail below using an example.
Die Zeichnung zeigt inThe drawing shows in
Fig. 1 eine Gesamtansicht der Einrichtung, Fig. 2 einen Schnitt I - I durch Fig. 1 Fig. 3 einen Schnitt II - II durch Fig. 1 und Fig. 2.2 shows a section I-I through FIG. 1 FIG. 3 shows a section II-II through FIG. 1 and FIG. 2.
Gemäß Fig. 1 besteht die Einrichtung aus einer Grundplatte bei der paarweise Blattfedern 4 parallel angeordnet sind, die an ihrer Oberseite eine Oberplatte 2 tragen, die selbst einen Teil, beispielsweise einen Meßkopf 11 des translatorischen Meßsystens 12 trägt.According to Fig. 1, the device consists of a base plate in which paired leaf springs 4 are arranged in parallel, which carry on their upper side a top plate 2, which itself carries a part, for example a measuring head 11 of the translational Meßsystens 12.
Aa der Oberplatte 2 sind weitere Blattfedern 5 paarweise angeordnet, die an ihrem unteren Ende eine weitere Platte 3 tragen, die über einen in der Grundpatte 1 exzentrisch gelagerten Bolzen 14 einerseits einen Hebel 8 aufnimmt, der über eine Rolle 6 zur "Übernahme eines Korrekturv/ertes S1 von einem translatorisch bewegten Lineal 10 verfügt, andererseits eine weitere Rolle 7 aufnimmt, die in einem Drehpunkt 9 geführt ist, mit dem Hebel 8 in Wirkverbindung steht und damit ein Korrekturwert S. eines translatorisch bewegten Lineals 10 auf die v/eitere. Rolle 7 übertragen wird.Aa of the top plate 2 more leaf springs 5 are arranged in pairs, which carry at its lower end a further plate 3, on the one hand in the base plate 1 eccentrically mounted bolt 14 on the one hand a lever 8 receives, via a roller 6 to "take over a correction / ertes S 1 has by a translationally moving ruler 10, on the other hand receives a further roller 7, which is guided in a pivot point 9, is in operative connection with the lever 8, and thus a correction value p of a translationally moving ruler 10 urther to the v /. Roll 7 is transmitted.
Der über Rolle б mit dem translatorisch bewegten Lineal 10 eingeleitete Korrekturwert S1 führt zu einer Auslenkung der paarweise angeordneten Blattfedern 5 geringer Federsteife, welche wiederum über den Drehpunkt 9 eine Auslenkung der paarweise angeordneten Blattfedern 5 größerer Federsteife hervorruft und eine gewollte Relativbewegung zwischen einem translator is ch bewegten Haß stab 13 und dec- auf der OberplatteThe introduced via roller б with the translationally moving ruler 10 correction value S 1 leads to a deflection of the paired leaf springs 5 low spring stiffness, which in turn via the pivot point 9 causes a deflection of the paired leaf springs 5 greater spring stiffness and a desired relative movement between a translator is chased hatred 13 and dec- on the top plate
angeordneten Meßkopf des translatoriachen Il eß sys te ms 12 realisiert. Das translator is eh. bewegte Lineal 10 nach Fig. 3 ist einerseits aus mehreren Einzelstücken gebildet, die zur Vorschubrichtung schwenkbar sind, andererseits ein translatorisch bewegtes lineal 10 geringer Steife, welches mit einem Trägerlineal 15 hoher Steife gepaart oder in anderer Weise ausgebildet ist.arranged measuring head of translatoriachen Il eß sys te ms 12 realized. 3 is on the one hand formed of a plurality of individual pieces, which are pivotable to the feed direction, on the other hand, a translationally moving ruler 10 low stiffness, which is paired with a carrier ruler 15 of high stiffness or formed in some other way.
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen LösungMode of action of the solution according to the invention
Die positionsgebundenen Korrekturwerte werden mittels einer Rolle 6, eines Hebels 8 vom translatorisch bewegten lineal 10 übernommen. Der Hebel 8 selbst ist entsprechend einem augeordneten Übersetzungsverhältnis mit einem Bolzen 14 verbunden, der in der Grundplatte 1 exzentrisch ortsfest gelagert ist. Eine auf der Platte 3 ura einen Drehpunkt 9 geführte Rolle 7 überträgt den vom Hebel 8 über Bolzen 14 bestehenden Korrekturwert, wobei Rolle 7 mit der Platte 2 in Vorschubrichtung mit verschoben wird und damit eine Translation des Korrekturwertes in Richtung des Vorschubes realisiert wird.The position-related correction values are taken over by a roller 6, a lever 8 from the translationally moving ruler 10. The lever 8 itself is connected in accordance with an external gear ratio with a bolt 14 which is mounted eccentrically fixed in the base plate 1. A on the plate 3 ura a pivot point 9 guided roller 7 transmits the lever 8 via bolts 14 existing correction value, wherein roller 7 is moved with the plate 2 in the feed direction and thus a translation of the correction value is realized in the direction of feed.
Diese Verschiebung führt zur .Auslenkung der Blattfedern 5 geringerer Federsteife, welche eine Auslenkung der Federn 4 größerer Federsteife nach sich zieht.This shift leads to .Auslenkung the leaf springs 5 lesser spring stiffness, which pulls a deflection of the springs 4 greater spring stiffness by itself.
Damit ist das der besonderen Anordnung zugeordnete Prinzip der Korrektur zwischen Maßstab und Keßkopf entsprechend den. durch diese Lösung möglichen Übersetzungsverhältnis und der daraus resultierenden 'übertragung der Korrekturwerte realisiert.Thus, the special arrangement associated principle of correction between scale and Keßkopf according to the. realized by this solution possible transmission ratio and the resulting 'transfer of the correction values.
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