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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Messen von Winkeln in Werkzeugmaschinen.
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Stand der
Technik
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Werkzeugmaschinen
ist ein allgemeiner Begriff für
Maschinen, die Maschinen zur Schneidebearbeitung mit einem sich
drehenden Werkzeug, wie Bohrer, Drehmaschinen und Fräsen, umfassen.
Bei Werkzeugmaschinen mit einem sich drehenden Werkzeug dreht sich
das Werkzeug um eine Drehachse. Bei Werkzeugmaschinen, welche ein
sich drehendes Werkzeug aufweisen, ist es oft notwendig, dass man
das sich drehende Werkzeug im Verhältnis zu einem zu bearbeitenden
Werkstück
geradlinig bewegen kann. Es ist notwendig sicherstellen zu können, dass
die geradlinige Bewegung wirklich parallel zu der Drehachse verläuft. Dabei
besteht auch die Notwendigkeit, die zwischen anderen Winkeln und Bewegungsrichtungen
in Werkzeugmaschinen vorhanden Winkel messen zu können. Beispielsweise ist
es bei Fräsen üblich, dass
das sich drehende Werkzeug in einer Ebene, die senkrecht zu der
Rotationsachse des Werkzeugs ist, bewegt werden kann.
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Es
gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Methoden zum Messen von Winkeln
in Werkzeugmaschinen. Manche Methoden basieren auf dem Vergleich
zwischen einem rechtwinkligen Stein mit den Bewegungen der Werkzeugmaschine.
Steine wurden benutzt, da sie weniger als Metalle von der Temperatur
beeinflusst werden. Es gibt viele unterschiedliche Arten von Steinen,
die als Messsteine verwendet werden können. Oft wird ein Diabase-Stein
verwendet, der als Messstein sehr gute Eigenschaften aufweist. Seit
einigen Jahrzehnten haben jedoch optische Messverfahren einen zunehmenden
Einfluss gehabt. Vorteilhaft bei auf die Benutzung von rechtwinkligen
Steinen basierenden Verfahren ist jedoch, dass die Messungen manchmal
einfacher werden, da die Tatsache berücksichtigt werden kann, dass der
Stein ebene Oberflächen
aufweist.
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Ein
Problem bei der Benutzung von rechtwinkligen Steinen zum Messen
von Winkeln zwischen Achsen ist jedoch, dass eine ebene Oberfläche notwendig
ist, auf die der Stein platziert werden kann, so dass die Messung
ausgeführt
werden kann. Bei man chen Werkzeugmaschinen gibt es jedoch keine
ebene Oberfläche,
auf der der Stein angeordnet werden kann. Ein Beispiel für solche
Werkzeugmaschinen sind manche Maschinen, die eine Arbeitsstrasse
aufweisen, in der eine Reihe von Maschinen der Strasse zum Ausführen nachfolgender Arbeitsschritte
vorgesehen sind. Jede der Maschinen der Strasse führt einen
oder mehr Arbeitsschritte an einem Werkstück aus, welches entlang der
Maschinen der Strasse bewegt wird. Das Werkstück wird oft an einer Aufspannvorrichtung
befestigt, die an das Werkstück
angepasst ist. In solchen Werkzeugmaschinen gibt es für einen
Stein keine ebene Oberfläche.
Um in solchen Maschinen mit einem herkömmlichen Stein eine Messung
durchführen
zu können,
ist es deshalb notwendig, durch Demontieren der Aufspannvorrichtung
eine ebene Oberfläche
für den Stein
bereitzustellen, und nach der Messung die Aufspannvorrichtung wieder
zu montieren. Dabei handelt es sich jedoch um zeitaufwendige Vorkehrungen, die
vermieden werden sollten. Um diese zeitaufwendigen Vorkehrungen
zu vermeiden, muss eine andere Messmethode, die keine ebene Oberfläche benötigt, benutzt
werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Ermöglichen
der Messung von Winkeln in einer Werkzeugmaschine unter Benutzung
eines Steines mit ebener Oberfläche
bereitzustellen, sogar für
den Fall, dass die Werkzeugmaschine keine ausreichend große ebene
Oberfläche
zum Aufsetzen eines Steines in einer gewöhnlichen Weise aufweist.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Messen von Winkeln in einer Werkzeugmaschine unter Benutzung
eines Steines mit ebenen Oberflächen
bereitzustellen, wobei die Werkzeugmaschine keine ausreichend große ebene
Oberfläche
zum Aufsetzen des Steines in gewöhnlicher
Weise aufweist.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Messvorrichtung
zum Messen von Winkeln in einer Werkzeugmaschine vorgesehen, wobei
die Messvorrichtung einen Stein aufweist, der mindestens zwei ebene
Oberflächen, die
in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Die Messvorrichtung
ist charakterisiert durch das, was in dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 offenbart ist.
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Eine
erfindungsgemäße Messvorrichtung kann
zum Messen von Winkeln in einer Werkzeugmaschine verwendet werden.
Nach der Messung kann die Werkzeugmaschine in Abhängigkeit
von dem Ergebnis der Messung eingestellt werden.
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Durch
Bereitstellung einer Messvorrichtung, bei welcher es möglich ist,
den Stein relativ zu der Spannvorrichtung auszurichten, ist es möglich, sogar dann,
wenn es keine ebene Oberfläche
zum Platzieren eines gewöhnlichen
Messsteins darauf gibt, eine der ebenen Oberflächen in einem rechten Winkel
zu einer der Bewegungsrichtungen der Maschine auszurichten. Dies
spart eine Menge Zeit, da man keine Aufspannvorrichtung oder ähnliches
abmontieren muss. Zusätzlich
zu der Zeitersparnis ist ein weiterer Vorteil, dass mit der „geladenen" (bestückten) Werkzeugmaschine
in gleicher Weise Messungen durchgeführt werden können, wie
dann, wenn sie in der Produktion benutzt wird, Messungen durchgeführt werden
können.
Wenn man eine Aufspannvorrichtung aus der Werkzeugmaschine ausbaut,
so besteht das Risiko, dass sich die Geometrie der Werkzeugmaschine ändert.
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Bei
dem Stein kann es sich um jede Art von Stein handeln, der hinsichtlich
der thermischen Ausdehnung und Beanspruchbarkeit passenden Eigenschaften
aufweist. Ein Beispiel für
eine passende Art von Stein ist ein Diabase.
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Es
ist möglich,
den Stein um zwei Drehachsen relativ zu der Spannvorrichtung auszurichten, wobei
die Drehachsen einen Winkel miteinander bilden. Dadurch, dass der
Stein auf diese Weise ausgerichtet werden kann, wird ein größerer Freiraum
hinsichtlich des Platzierens der Spannmittel an der Werkzeugmaschine
ermöglicht.
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Die
Werkzeugmaschine kann eine Stein-Halte-Vorrichtung aufweisen, die
im Verhältnis
zu dem Stein fest angeordnet ist, und die beweglich mit der Spannvorrichtung
verbunden ist, aufweisen. Dadurch dass die Messvorrichtung die Stein-Halte-Vorrichtung aufweist,
wird es auf einfachere Weise ermöglicht,
den Stein im Verhältnis
zu der Spannvorrichtung auszurichten. Die Stein-Halte-Vorrichtung
besteht aus einem anderen Material als der Stein, beispielsweise
aus Metall, Plastik oder irgendeinem Verbundwerkstoff. Die Stein-Halte-Vorrichtung
kann auf eine Vielzahl unterschiedlicher Weisen an dem Stein befestigt
werden, beispielsweise mit Hilfe eines Klebers oder durch mechanische
Befestigungsmittel.
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Die
Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung können jeweils
eine Hauptoberfläche
definieren, wobei die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung mit
den Hauptoberflächen
einander zugewandt und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet
sind. Falls die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung
in dieser Weise angeordnet sind, ist es möglich, die Stein-Halte-Vorrichtung
und die Spannvorrichtung in kompakter Größe auszubilden.
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Die
Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung können eine
einer Vielzahl verschiedener Ausgestaltungen aufweisen. Beispielsweise
kann jede der Stein-Halte-Vorrichtung
und der Spannvorrichtung im Wesentlichen die Form einer Platte aufweisen.
Bei einer solchen Ausgestaltung haben sie eine kompakte Größe.
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Die
Hauptoberfläche
der Stein-Halte-Vorrrichtung kann parallel zu einer der ebenen Oberflächen des
Steines sein. Durch die Anordnung der ebenen Oberflächen des
Steines auf diese Weise werden beste Möglichkeiten geschaffen, den
Stein auf korrekte Weise im Verhältnis
zu der Werkzeugmaschine auszurichten.
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Es
können
Federmittel angeordnet werden, um gegeneinander mit einer Kraft
auf die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung zu wirken. Mit
Hilfe der Federvorrichtung können
die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung gegeneinander
gepresst werden. Auf diese Weise wird eine stabile Konstruktion
bereitgestellt, bei welcher es hinsichtlich der Platzierung eine
große
Freiheit gibt. Beispielsweise ist es möglich, eine Messvorrichtung
bereitzustellen, bei der der Stein hängt, ohne dass die Funktion
der Messvorrichtung verloren geht.
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Die
Stein-Halte-Vorrichtung kann mit Hilfe eines Kugelgelenks mit der
Spannvorrichtung verbunden sein. Dadurch, dass die Stein-Haltevorrichtung durch
ein Kugelgelenkt mit der Spannvorrichtung verbunden ist, ist es
möglich,
mit nur einer Verbindung um die oben erwähnten beiden Drehachsen zu
drehen. Dies ist somit eine raumeffiziente Ausführung, ein Drehen um zwei Drehachsen
zu ermöglichen.
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Die
Messvorrichtung kann zwei Abstands-Einstell-Mittel aufweisen, die
in einem Abstand von dem Kugelgelenk angeordnet sind, wobei jedes
der Abstands-Einstell-Mittel
zum Anpassen des Abstandes der Stein-Halte-Vorrichtung mit der Spannvorrichtung,
und so auch des Winkels zwischen der Stein-Halte-Vorrichtung und
der Spannvorrichtung, angeordnet ist. Mit solchen Abstands-Einstell-Mitteln
und dem Kugelgelenk kann der Winkel zwischen der Stein-Halte-Vorrichtung
und der Spannvorrichtung auf einfache Weise eingestellt werden.
Bei den Abstands-Einstell-Mitteln kann es sich um irgendeine einer
Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen
han deln. Bei den Abstands-Einstell-Mitteln kann es sich z.B. um
Einstellschrauben handeln, die in eine der Spannvorrichtung oder
der Stein-Halte-Vorrichtung eingeschraubt werden und die gegen die
andere der Spannvorrichtung oder der SteinHalte-Vorrichtung wirken.
Die Abstands-Einstell-Vorrichtung kann mechanisch oder elektrisch betrieben
sein. Bei der Abstands-Einstell-Vorrichtung kann es sich beispielsweise
um mit einem piezoelektrischen Effekt angetriebene Mittel handeln.
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Die
Spannvorrichtung kann Mittel zum Festspannen in der Werkzeugmaschine
aufweisen. Bei diesen Mitteln kann es sich beispielsweise um Löcher in
der Spannvorrichtung handeln, durch welche die Spannvorrichtung
auf die Werkzeugmaschine geschraubt werden kann.
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Wie
oben erwähnt
ist es oft notwendig, eine Komponente in einer Werkzeugmaschine
geradlinig bewegen zu können.
Bei der geradlinigen Bewegung kann es sich beispielsweise um die
geradlinige Bewegung einer Halterung für ein Werkstück im Verhältnis zu
einem sich drehenden Werkzeug handeln. Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Messen der Bewegung
einer Komponente einer Werkzeugmaschine bereitgestellt, wobei die
Komponente in eine erste und eine zweite Richtung bewegt werden
kann. Das Verfahren wird charakterisiert durch das, was in dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 13 offenbart ist.
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Ein
solches Verfahren ist insbesondere nützlich um zu Kontrollieren,
dass zwei getrennte Bewegungen parallel zueinander ablaufen und
somit dass die zwei Bewegungsrichtungen somit parallel zueinander
sind. Solche parallelen Bewegungen können in einer Werkzeugmaschine
vorkommen, in welcher eine der Bewegungen für eine grobe Bewegung einer Komponente
und die zweite Bewegung für
eine genaue Bewegung der Komponente benutzt wird.
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Es
besteht auch eine Notwendigkeit, Winkel zwischen weiteren Achsen
und Bewegungsrichtungen in Werkzeugmaschinen messen zu können. Beispielsweise
ist es in Fräsen üblich, dass
das sich drehende Werkzeug in einer Ebene bewegt werden kann, die
senkrecht zu der Rotationsachse des Werkzeugs ist, bewegt werden
kann. Gemäß eines
dritten Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Messen der Bewegung einer Komponente in einer Werkzeugmaschine
bereitgestellt, wobei die Komponente in eine erste und eine zweite Richtung,
die einen Win kel miteinander bilden, bewegt werden kann. Das Verfahren
ist charakterisiert durch das, was in dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 14 offenbar ist.
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Bei
der ersten Richtung kann es sich beispielsweise um eine horizontale
Richtung und bei der zweiten Richtung um eine senkrechte Richtung
handeln.
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Als
Komponente ist der Teil gemeint, der im Verhältnis zu einem beweglichen
Teil in der Werkzeugmaschine fest ist, und der Teil der Werkzeugmaschine
oder der eine Komponente sein kann, die dazu benutzt wird, um die
Messung auszuführen.
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Mit
dem Verfahren gemäß dem dritten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zu
messen, dass zwei Richtungen einen gewünschten Winkel miteinander
einschließen.
Bevorzugt wird der Stein so ausgerichtet, so dass seine beiden ebenen
Oberflächen
den gewünschten
Winkel miteinander einschließen.
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Es
ist oft wünschenswert,
eine Komponente in einer Werkzeugmaschine in zwei senkrecht aufeinander
stehende Richtungen bewegen zu können.
In solchen Fällen
wird der Stein passend ausgerichtet, so dass die ebenen Oberflächen des
Steines senkrecht aufeinander stehen.
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Der
Abstand zwischen dem Stein und der Komponente kann mechanisch gemessen
werden. Durch mechanisches Messen des Abstandes ist es nicht notwendig,
elektrische Energie der Messvorrichtung zuzuführen. Natürlich umfasst der Schutzbereich
der Erfindung, den Abstand zwischen dem Stein und der Komponente
auf andere Weise als mechanisch zu messen.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
schematisch eine Werkzeugmaschine mit einer Vielzahl von Maschinen
einer Strasse.
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2 zeigt
schematisch die Spannvorrichtung und eine der Maschinen der Strasse
gemäß 1,
wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung
auf der Aufspannvorrichtung angeordnet ist.
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3 zeigt
schematisch die Aufspannvorrichtung und eine andere der Maschinen
der Strasse gemäß 1,
wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung
auf der Aufspannvorrichtung angeordnet ist.
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4 zeigt
detaillierter einen Teil der in 2 gezeigten
Messvorrichtung.
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5 zeigt
schematisch die Aufspannvorrichtung und eine andere der Maschinen
der Strasse gemäß 1,
wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung
auf der Aufspannvorrichtung angeordnet ist.
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6 zeigt
schematisch die Aufspannvorrichtung und eine andere der Maschinen
der Strasse gemäß 1,
wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung
auf der Aufspannvorrichtung angeordnet ist.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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In
der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
werden in den unterschiedlichen Figuren gleiche Merkmale durch die selben
Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt
schematisch eine Werkzeugmaschine 1 mit einer Transportschiene 2,
auf welcher die Aufspannvorrichtung 3 angeordnet ist. Die
Aufspannvorrichtung ist so zur Aufnahme eines Werkstücks 4 angeordnet,
dass sie während
der Bearbeitung des Werkstücks 4 genau
an einer Stelle gehalten wird. Die Werkzeugmaschine 1 weist
auch eine Vielzahl von Maschinen einer Strasse 5 auf, die
jeweils auf einer einzelnen Maschinenschiene 6, die zu der
Transportschiene 2 führen,
angeordnet sind.
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Die
Werkzeugmaschine 1 ist so angeordnet, dass die Aufspannvorrichtung
wiederum zu jeder der Maschinen der Strasse 5 bewegt wird.
Falls die Aufspannvorrichtung 3 mit dem Werkstück 4 zu
einer Maschine der Strasse 5 bewegt wurde, so wird die Maschine
der Strasse 5 auf ihrer Maschinenschiene 6 zu
dem Werkstück 4 bewegt
und führt
eine oder mehrere Bearbeitungsschritte an dem Werkstück 4 aus.
Die Werkzeugmaschine 1 weist eine Arbeitsstrasse auf.
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Nachfolgend
wird der Fall beschrieben, wenn in der Werkzeugmaschine eine Messvorrichtung
zum Messen von Winkeln in der Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Nach
den Messungen mit der Messvorrichtung kann die Maschine in Abhängigkeit von
den Messungen so angepasst werden, dass die gewünschten Winkel in der Werkzeugmaschine
erhalten werden.
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2 zeigt
eine seitliche Ansicht einer Maschine der Strasse gemäß 1 zusammen
mit der Aufspannvorrichtung 3 und einer Messvorrichtung 12 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Die Aufspannvorrichtung 3 ist auf der Transportschiene 2 angeordnet.
Die Maschine der Strasse 5 befindet sich auf einer Maschinenschiene 6,
auf welcher die Maschine der Strasse 5 in horizontaler
Richtung 39 zu oder von der Aufspannvorrichtung 3,
die auf der Transportschiene 2 angeordnet ist, bewegt werden kann.
Die Maschine der Strasse 5 weist eine sich drehende Spindel 7 auf,
die zur Befestigung einer Arbeitsmaschine, wie einer Fräse, angeordnet
ist. Die Spindel 7 ist in senkrechter Richtung 40 auf
der senkrechten Schiene 8 beweglich. Während der Messung ist auf der
Spindel 7 eine Komponente 9 angeordnet, auf der
sich eine Messuhr 10 mit einem Messausleger 11 befindet.
Eine Messvorrichtung 12 ist auf der Aufspannvorrichtung 3 angeordnet.
Die Messvorrichtung 12 weist einen Stein 13 auf,
der eine erste ebene Oberfläche 14 und
eine zweite ebene Oberfläche 15 aufweist,
dessen Oberflächen
senkrecht zueinander angeordnet sind. Der Stein 13 ist
in einer Stein-Halte-Vorrichtung 16 befestigt, die wiederum beweglich
mit einer Spannvorrichtung 17 verbunden ist. Die Spannvorrichtung 17 ist
während
der Messung fest in der Aufspannvorrichtung 3 montiert.
Die Messuhr 10 ist in 2 mit dem
Messausleger 11 gegen die zweite ebene Oberfläche 15 angeordnet. Wenn
die Maschine der Strasse 5 entlang der Maschinenschiene 6 bewegt
wird, ändert
sich, falls die Maschinenschiene 6 nicht parallel zu der
zweiten ebenen Oberfläche 15 ist,
der Messwert auf der Messuhr 10.
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Während der
erfindungsgemäßen Messung mit
der Messvorrichtung 12 ist die Messuhr 10 auf
der ersten ebenen Oberfläche 14 des
Steins 13 angeordnet, wie in 2 gezeigt,
angeordnet. Nachdem die Messuhr 10 abgefragt wurde, wird
die Maschine der Strasse 5 entlang der Maschinenschiene 6 bewegt, und
anschließend
wird die Messuhr 10 wieder abgefragt. Die Stein-Halte-Vorrichtung 16,
und somit der Stein 13, werden entsprechend eingestellt,
so dass der Stein 13 im Verhältnis zu der Spannvorrichtung 17 wieder
im Winkel ausgerichtet wird, so dass die erste ebene Oberfläche 14 parallel
zu der Maschinenschiene 6 wird. Die Einstellung kann iterativ
vorgenommen werden, wobei der Messwert der Messuhr 10 nach
jeder Anpassung der Stein-Halte-Vorrichtung 16 während der
Bewegung der Maschine der Strasse 5 entlang der Maschinenschiene 6 abgefragt
wird. Nachdem der Stein 13 eingestellt wurde, so dass seine
erste ebene Oberfläche 14 parallel
zu der Maschineschiene 6 ist, wird die Messuhr 10 mit ihrem
Messausleger 11 gegen die zweite ebene Oberfläche 15 ausgerichtet.
Danach wird dann, wenn die Spindel 7 senkrecht entlang
der senkrechten Schiene 8 bewegt wird, die Änderung
des Messwertes der Messuhr 10 abgefragt. Mit dem Wissen über die Änderung
des Messwertes der Messuhr 10 und der Größe der Bewegung
der Spindel 7 entlang der senkrechten Schiene 8 ist
es möglich,
den Winkel zwischen der Maschinenschiene 6 und der senkrechten
Schiene 8 zu berechnen.
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3 zeigt
schematisch die Aufspannvorrichtung 3 und eine andere der
Maschinen der Strasse 5 aus 1, wobei
eine erfindungsgemäße Messvorrichtung
auf der Aufspannvorrichtung 3 angeordnet ist. In 3 ist
dargestellt, wie der Winkel der Spindel 7 relativ zu der
Maschinenschiene 6, im Fall, dass es der Spindel 7 nicht
möglich
ist, senkrecht bewegt zu werden, gemessen werde kann. Es werden nur
die Teile beschrieben, die sich in 3 im Vergleich
zu 2 unterscheiden. Der Stein 13 ist eingestellt,
so dass seine erste ebene Oberfläche 14 parallel
zu der Maschinenschiene 6 verläuft, auf gleiche Weise, wie
oben in Bezug auf 2 beschrieben. Danach wird die
Messuhr 10 exzentrisch auf die Spindel 7 montiert,
wobei die Messuhr mit einem bekannten Abstand von dem Mittelpunkt 18 der
Spindel 7 gegen die zweite ebene Oberfläche 15 angeordnet ist.
Die Messuhr 10 wird bei einer ersten Position der Spindel 7 abgefragt.
Danach wird die Spindel 7 um eine halbe Umdrehung zu einer
zweiten Position gedreht, wie dies durch die gestrichelte Linie
angedeutet ist, bevor die Messuhr 10 ein zweites Mal abgefragt
wird. Mit der Kenntnis der Änderung
des Messwertes der Messuhr 10 und dem Abstand zwischen dem
Befestigungspunkt der Messuhr 10 und der Mitte 18 der
Spindel 7 kann der Winkel der Spindel 7 im Verhältnis zu
der Maschinenschiene 6 berechnet werden.
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4 gezeigt
detaillierter einen Teil der in den 2 und 3 gezeigten
Messvorrichtung. In 4 wird die Messvorrichtung von
einem anderen Winkel und in einem anderen Maßstab als in den 2 und 3 gezeigt.
In 4 hat der Stein 13 im Verhältnis zu
der Spannvorrichtung 17 eine andere Größe als in den 2 und 3. 4 zeigt,
wie die Messvorrichtung 12 angeordnet ist, so dass es dem
Stein 13 möglich
ist, sich im Verhältnis
zu der Spannvorrichtung 17 auszurichten. Der Stein 13 ist fest
auf einer Stein-Halte-Vorrichtung 16 angeordnet, die die
Form einer Platte 16 hat, die wiederum um ein Kugelgelenk 20 im
Verhältnis
zu der Spannvorrichtung 17, die auch die Form einer Platte
aufweist, drehbar angeordnet ist. Die Hauptoberfläche 33 der Spannvorrichtung 17 wird
gegen die Hauptoberfläche 34 der
Stein-Halte-Vorrichtung 16 gedreht.
Eine Schraube 21 ist fest in der Stein-Halte-Vorrichtung 16 befestigt
und geht durch eine Kugel 22 und die Spannvorrichtung 17.
Federn in der Form von Dichtungsringen 23 sind zwischen
der Schraube 21 und der Spannvorrichtung 17 angeordnet,
so dass die Spannvorrichtung 17 gegen die Kugel 22 gepresst wird.
Eine erste Einstellvorrichtung, die als erste Einstellschraube 24 ausgebildet
ist und eine zweite Einstellvorrichtung, die als zweite Einstellschraube 25, ausgebildet
ist, sind in die Spannvorrichtung eingezogen angeordnet und drücken gegen
die Stein-Halte-Vorrichtung 16, so dass sich der Abstand
zwischen der Stein-Halte-Vorrichtung 16 und
der Spannvorrichtung 17 ändert, wenn man entweder die
erste Einstellschraube 24 oder die zweite Einstellschraube 25 dreht.
Neben der ersten Einstellschraube 24 und der zweiten Einstellschraube 25 ist
jeweils ein erstes Federmittel 26 und ein zweites Federmittel 27 angeordnet.
Jedes der Federmittel 26, 27 umfasst Stützmittel 28, 29,
die fest in der Stein-Halte-Vorrichtung 16 angeordnet sind
und die durch die Spannvorrichtung 17 laufen, und Federdichtungsringe 30, 31,
die zwischen jeder der Stützmittel 28, 29 und
der Spannvorrichtung 17 angeordnet sind. Die Federmittel 25, 26 gewährleisten,
dass die Stein-Halte-Vorrichtung 16 gegen die Spannvorrichtung 17 gepresst
werden. Wenn die erste Einstellschraube 24 eingestellt
wird, wird die Spannvorrichtung 17 um eine erste Drehachse 37,
die durch die Kugel 22 läuft, gedreht. Wenn die zweite
Einstellschraube 25 angepasst wird, wird die Spannvorrichtung
um eine zweite Drehachse 38, die durch die Kugel 22 läuft, gedreht.
Während
der Einstellung der ersten Einstellschraube 24 und der
Einstellschraube 25 ändert
sich der Abstand 41 und dabei auch der Winkel 42 zwischen
der Stein-Halte-Vorrichtung 16 und der Spannvorrichtung 17.
In der Spannvorrichtung 17 sind auch Mittel zur Befestigung
in der Werkzeugmaschine 1 angeordnet. In der gezeigten
Ausführungsform
sind diese Mittel als Löcher
mit Gewinden 32 ausgeführt.
Andere Befestigungsmittel sind jedoch auch möglich, wie beispielsweise unterschiedliche
Arten von Klemmmitteln.
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5 zeigt
schematisch die Aufspannvorrichtung 3 und eine andere der
Maschinen der Strasse 5 aus 1, wobei
eine erfindungsgemäße Messvorrichtung
an der Aufspannvorrichtung angeordnet ist. In 5 wird
gezeigt, wie der Winkel der Spindel 7 relativ zu der Maschinenschiene 6 in
dem Fall gemessen werden kann, dass die Spindel 7 nur horizontal
bewegt werden kann, was bei den Maschinen der Strasse 5 in 5 der
Fall ist. Es werden nur die Teile, die im Vergleich von 5 mit 2 unterschiedlich
sind, beschrieben. Der Stein 13 hat nur eine erste ebene Oberfläche 14.
Die Maschine der Strasse 5 ist auf einer Maschine einer
Teilstrasse 36 mit einer Oberschiene 35 angeordnet.
Die Komponente 9 kann grob auf der Maschinenschiene 6 in
horizontaler Richtung 39 und genau auf der Oberschiene 35 in
horizontaler Richtung 39 bewegt werden. Der Stein 13 wird
eingestellt, so dass seine erste ebene Oberfläche 14 parallel zu
der Maschinenschiene 6, auf die selbe Weise angeordnet
ist, wie oben in Verbindung mit 2 beschrieben.
Nach der Einstellung wird die Messuhr 10 in einer ersten
Position der Oberschiene 35 abgefragt. Danach wird die Komponente 9 unter
Benutzung der Oberschiene 35 bewegt, bevor die Messuhr
ein zweites Mal abgefragt wird. Mit der Kenntnis über die Änderung
des Messwertes der Messuhr 10 und der Größe der Bewegung unter
Benutzung der Oberschiene 35, kann der Winkel zwischen
der Oberschiene 35 und der Maschinenschiene 6 berechnet
werden. Die oben beschriebene Messung wird oft dazu benutzt, um
sicherzustellen, ob die Oberschiene 35 parallel zu der
Maschinenschiene 6 ist.
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6 zeigt
schematisch die Aufspannvorrichtung 3 und eine andere der
Maschinen der Strasse 5 aus 1, wobei
eine erfindungsgemäße Messvorrichtung
auf der Aufspannvorrichtung angeordnet ist. Die Maschinen der Strasse 5 weist
eine senkrechte Schiene 8 auf. In 6 ist dargestellt,
wie der Winkel der Spindel 7 im Verhältnis zu der senkrechten Schiene 8 gemessen
werden kann. Es werden nur Teile, die in 6 im Vergleich
zu den 2 und 3 unterschiedlich sind, beschrieben.
Der Stein 13 hat nur eine ebene Oberfläche 14 und weist eine langgezogene
Form auf. Der Stein 13 ist eingestellt, so dass seine erste
ebene Oberfläche 14 in
folgender Weise parallel zu der senkrechten Schiene 8 angepasst
ist. Die Messuhr 10 ist auf der ersten ebenen Oberfläche 14 auf
dem Stein 13 angeordnet. Nachdem die Messuhr 10 abgefragt
wurde, wird die Spindel 7 entlang der senkrechten Schiene 8 bewegt
und danach wird die Messuhr 10 erneut abgefragt. Die Stein-Halte-Vorrichtung 16,
und somit der Stein 13, ist entsprechend eingestellt, so
dass der Stein 13 im Verhältnis zu der Spannvorrichtung 17 im
Winkel neu ausgerichtet wird, so dass die erste ebene Oberfläche 14 parallel
zu der senkrechten Schiene 8 wird. Danach wird die Messuhr 10 exzentrisch
auf der Spindel angeordnet, wobei die Messuhr gegen die zweite ebene
Oberfläche 15 in
einem bekannten Abstand von dem Mittelpunkt 18 der Spindel 7 angeordnet
ist. Die Messuhr 10 wird in einer ersten Position der Spindel 7 abgefragt.
Danach wird die Spindel 7, bevor die Messuhr 10 ein
zweites Mal abgefragt wird, um eine halbe Umdrehung, wie durch gestrichelte
Linien angedeutet ist, zu einer zweiten Position gedreht. Mit der
Kenntnis über
die Änderung
des Messwertes der Messuhr 10 und dem Abstand der Befestigungsposition
der Messuhr 10 und dem Mittelpunkt 18 der Spindel 7,
kann der Winkel der Spindel 7 im Verhältnis zu der senkrechten Schiene 8 berechnet werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt,
die auf viele Weisen variiert werden können, ohne von dem Geist und
dem Umfang der Erfindung abzuweichen, die nur durch die angehängten Ansprüche begrenzt
sind.
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Beispielsweise
ist es für
die Federmittel nicht notwendig, dass sie den gezeigten Aufbau aufweisen.
Die Federmittel 26, 27 können beispielsweise Zugfedern
umfassen, die in der Stein-Halte-Vorrichtung 16 und der
Befestigungsvorrichtung 17 befestigt sind.
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Zusammenfassung
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Eine
Messvorrichtung (12) und ein Verfahren zum Messen von Winkeln
in einer Werkzeugmaschine, wobei die Messvorrichtung (12)
einen Stein (13), der mindestens eine ebene Oberfläche (14)
hat, und eine Spannvorrichtung (17) aufweist, die zum Befestigen
der Messvorrichtung (12) in der Werkzeugmaschine angeordnet
ist. Der Stein (13) kann im Verhältnis zu der Spannvorrichtung
(17) ausgerichtet werden.