Es ist bekannt, daß bei Kippung eines Schlittens um einen bestimmten
Winkel die Auswanderung des Yeßpunktes auf der Oberfläche des Werkstückes-umso größer
wird, je weiter dieser Meßpunkt von der Maßstabebene entfernt ist. Maßnahmen zur
Variation der Lage der Bearbeitungsebene hat man bisher nur beiden eingangs genannten
optischen Ableseeinrichtungen vorgeschlagen. Bei der erfindungsgemäßen Möglichkeit,
die Lage der Bearbeitungsebene durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses des
von der Korrektureinrichtung gelieferten Korrekturwertes zu berücksichtigen, ist
folgendes zu beachten:
meinen nicht der Fall, sofern nicht besondere Maßnahmen hierfür
vorgesehen sind. Solche Maßnahmen lassen sich treffen, und sie werden in der nachfolgend
dargelegten Beschreibung bei den einzelnen Meßprinzipien behandelt werden. Grundsätzlich
bietet sich aber eine Möglichkeit an, welche unabhängig von dem vorgesehenen Meßprinzip
angewendet werden kann.
Diese Maßnahme läßt sich besonders leicht durchführen, wenn in der Korrektureinrichtung
unter der Wirkung der Schwerkraft stehende Glieder vorgesehen Bind, wie es z. B.
bei einem vorgeschlagenen digital anzeigenden Neigungsmesser der Fall ist. Gemäß
der Erfindung sind dann Einstellmittel vorhanden, dieses
Glied in
seine Ausgangslage zu bringen, ehe der neue Bearbeitungsebenenabetand eingestellt
wird. Solche unter der Wirkung der Schwerkraft stehende Glieder können auch an sich
bekannte Pendellinsen, pendelnde Spiegel, pendelnde Planplatten oder dergl., die_mit
Hilfe von Magnetkräften in ihre Ausgangslage gebracht werden können, sein. Sieht
man solche Mittel vor, dann bildet man die Korrektureinriohtung zweckmäßig so'aus,
daß sie den Korrekturwert selbst anzeigt. Man kann dann leicht kontrollieren, ob
auch in der Tat die Nullstellung der Korrektureinrichtung erzielt worden ist. Vorteilhaft
wird man die Mittel zur Nullenstellung des Korrekturwertes und die Mittel zur Einstellung
der Zage der Bearbeitungsebene koordinieren, so daß die Bearbeitungsebene nur dann
eingestellt werden kann, wenn vorher die Nulleinstellung in der Korrektureinrichtung
vorgenommen worden ist.
Die Meßeinrichtungen einer ersten Gruppe arbeiten nach dem Analogprinzip, d, h.
sie ermitteln die Verschiebungsgröße als Punktion des Verschiebeweges. Die Meßwertanzeige
kann hierbei ebenfalls analog erfolgen oder nach Zwischenschaltung eines Analog-Digital-Wandlers.
Bei
dieser Ausbildung der Meßeinrichtung besteht grundsätzlich die Möglichkeit, die
Korrektureinrichtung so auszubilden, daß sie ebenfalls die Schlittenkippung und/oder
Drehung analog erfaßt und in den Analogteil der Meßeinrichtung eingibt. Vorteilhaft
steuert die Korrektureinrichtung hierzu eine Nachlaufeinrichtung, die einerseits
auf die die Schlittenkippung und/oder Drehung erfassende Vorrichtung wirkt und andererseits
auf die die Verschiebungsgröße anzeigende Vorrichtung. Um den Arbeitsabstand zu
berücksichtigen, ist bei dieser Ausbildung in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
das Übersetzungsverhältnis zwischen der Nachlaufeinrichtung und der die Schlittenkippung
und/oder Drehung anzeigenden Vorrichtung oder der die Verschiebungsgröße anzeigenden
Einrichtung wählbar. Wird die Nachlaufeinriehtung dadurch in Tätigkeit gesetzt,
daß bei Schlitten kippung und/oder Drehung das Bild einer.Bezugsmarke auswandert,
dann wirkt zweckmäßig die Nachlaufeinrichtung auf optische Elemente, welche zwischen
der Bezugsmarke und den die Lichtströme auffangenden Fotozellen oder dergl. vorgesehen
sind, und die optischen Elemente bringen mit Hilfe des Nachlaufmotors das Bild der
Bezugsmarke wieder in die Sollage. Ist, wie vorgeschlagen, das Übersetzungsverhältnis
zwischen diesen optischen Elementen und dem Nachlaufmotor einstellbar, dann werden
je nach Wahl. des Übersetzungsverhältnisses unterschiedliche Umdrehungszahlen der
Motorwelle notwendig, um den Bildversatz zu erreichen. Die Zahl der Umdrehungen
der le11e ist aber den in@die Meßeinrichtung eingegebenen Korrekturwerten proportional,
so daß sich
die Korrekturgröße mit dem bbersetzungsverhältnis ändert.
Pei dieser Ausbildung ist jedoch ebenfalls zu beachten, daß bei Ein-Stellung des
Übersetzungsverhältnisses keine Korrekturwerte verlorengehen. Hierzu ist in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß bei der Einstellung des UibersetzungsverhC.*ltnisses
die Nachlaufeinrichtung in Tätigkeit gesetzt wird; damit die Korrektureinrichtung
die richtige Zahl von Korrektureinheiten in die Meßeinrichtung addiert. Zweckmäßig
wirkt hierbei, wie oben beschrieben, die Nachlaufeirrichtung auf ein verstellbares
optisches Element, das bei Einstellen des übersetzungsverhältnisses zusätzlich verstellt
wird. In besonderer Ausge--,-staltung der Erfindung ist das optische Element durch
eine Hebelübersetzung mit der Nachlaufeinriehtung verbunden und der Drehpunkt wenigstens
eines Hebels kann zur Einstellung des Ubersetzungsverhältnisses verlagert werden,
Die Wirkung, die sich hierbei ergibt, ist folgende. Ist z. B. das eine Ende des
Hebels mit dem sich in Ruhe befindenden aachlaufmotor verbunden und das andere Hebelende
beispielsweisi mit einer kipp.-baren planparallelen Platte. dann fährt bei Verlagerung
des Drehpunktes des Hebels die planparallele Platte eine zus,;#ttzliche Kippbewegung
aus. hierbei wird der I2chlaufmotor in Tätigkeit gesetzt, um diese Kippung wieder
zu kompensieren, und ein entsprechender V;ert wird in die Anzeigevorrichtung; gegeben.
Meßeinrichtung. Auch hier können Maßnahmen getroffen werden, um
den von der Korrektureinrichtung gelieferten Wert elektrisch .zu über- oder zu untersetzen.
Hierzu können die von der Korrektureinrichtung gelieferten Impulse wahlweise in
einer oder mehreren nachgeschalteten Impulsformerstufen vervielfacht werden.
Werden sehr
hohe Keßgenauigkeiten
gefordert, dann
hat es eich
als vorteilhaft erwiesen, die Korrektureinrichtung so
auszubilden! daß nie eine sehr große Zahl von Korrekturimpulsen liefert,
und bei Einstellung des Bearbeitungoebenenabstandea wird diese Zahl dividiert.
Der hierbei auftretende Uleßfehler ist bei dieser Ausbildung nicht größer als der
Einzelkorrekturimpulaschritt. Im
besonderen ist hierbei ein Zählring vorgesehen,
der eine Vielzahl von Transistorstufen enthält, die beispielsweise wahlweise zur
Wirkung gebracht werden und dadurch aus der Folge der gelieferten Impulse wahlweise
jeden 2., 3., 4., 5. oder dergl.
aussieben.
Hierzu sind beispielsweise
die Plip-Flop-Schaltungen in Reibe geechaltet,und jeder eingehende Impuls wird an
sämtliche Schaltungen gelegt. Die Schaltungen sind weiterhin mit den Polen eines
vielpoligen Schalters verbunden, der seinerseits die Verbindungen einer der Plip-Flop--Schaltungen
mit einem. lmpuleformer und nachgeschaltetem Zählwerk herstellt. Die Wirkungsweise
und weitere Binzelheiten dieser Ausbildung sollen nachfolgend an
Hand der
Zeichnungen
beschrieben werden.
Bei der beschriebenen impulszählenden
Einrichtung
tritt das be-
reite eingangs genannte Problem auf, wenn der Bearbeitungsebenenabstand
geändert wird und die Korrektureinrichtung nicht zufällig gerade den Korrekturwert
Null geliefert hat. Hier kann man grundsätzlich von den eingangs genannten Maßnahmen
Gebrauch ma-
chen, um diesen
Zustand zu erzwingen:
Es
ergibt sich aber auch die Möglichkeit, die von der Korrektureinrichtung gelieferten
Impulse zunächst in@eine Speichereinrichtung zu geben und sie hier nach Einstellung
des Bearbeitungsebenenabstandes abzurufen, so daß sie entsprechend multipliziert
oder dividiert werden. Es sind ferner MeBgeräte vorgeschlagen worden, bei denen
eine Maßverkörperung durch eine Kontaktleiste oder dergleichen beziffert wird, wobei
über die Kontakte wenigstens eine mit dem Schlitten verschiebbare Bürste gleitet
und bei denen ferner die Kontakte mit entsprechenden Kathoden von Ziffernanzeigeröhren
oder dergleichen verbunden sind. Bei diesen Einrichtungen hat man Nullschalter in
den:Kathodenleitungen der Ziffernanzeigeröhre .vorgesehen, um in jeder beliebigen
Schlittenstellung die Ziffern Nu: in den Ziffernanzeigeröhren aufleuchten zu lassen.
Die Nullschalter polen hierzu die Kathoden in geeigneter Weise um. Auch bei einem
derartigen Gerät läßt sich die Erfindung anwenden, indem die Korrektureinrichtung
jetzt wieder auf eine Nachlaufeinrichtung wirkt, welche wenigstens einen der Nullschalter
zusätzlich zur Erzielung der Korrektur betätigt. Besteht der Nullschalter aus wenigstens
zwei Scheiben, von denen eine Scheibe zwei Gruppen von Polen trägt und bei dem die
erste Gruppe von Polen mit den Kathoden der zugeordneten Ziffernanzeigeröhre verbunden
ist und die zweite Gruppe mit den Kontakten der Kontaktleiste und bei dem die zweite
Scheibe drehbar ist und Brücken trägt, welche die Pole der ersten Gruppe mit den
Polen der zweiten Gruppe verbinden, dann verdreht zweckmäßig die Nachlaufeinrichtung
zusätzlich
die die Pole tragende Scheibe. Bei dieser Ausbildung
genügt es, wenn man die Korrekturwerte auf den der niedrigsten Dezimalen zugeordneten
21ullschalter gibt, wenn nur geeignete Mittel vorgesehen worden sind, um beim Wechseln
der Ziffern Null auf Neun oder umgekehrt in der Ziffernanzeigeröhre der -nächst
höheren Dezimalen eine Linheit weiter- oder zurückzuschalten. Hierzu kann ein bereits
vorgeschlagener, vier Scheiben enthaltender 11ullschalter Verwendung finden, wie
er in einem .susführungsbeiapiel beschrieben worden ist.
Meß- und Einstellfehler haben nicht nur ihre Ursache in einer fehlerhaften rührung,
sondern sind z. B. auch durch ungleichmäßige hrw,;--#rmung der kaschine bedingt,
indem dann der Schlitten eine relative Bewegung zum Bett der Maschine ausführt.
Derartige Schlittenverlagerungen lassen sich mit bekannten Litteln ebenfalls erfassen,
vgl. hierzu die deutschen Patentschriften 1 07? 560 und 1 102 000. In der letztgenannten
Schrift sind L:ittel vorgesehen, welche auf eine Nachlaufeinrichtung wirken, die
ihrerseits den Schlitten um Korrekturbeträge verstellt, so daß die Temperatureinflüsse
ausgeglichen werden. Diese zusätzliche Schlittenverschiebung ist in weiterer Entwicklung
des
Erfindungsgegenstaxdes dann nicht notwendig, wenn die vorbekannte.-IJ'achlaufeinrichtung
mit der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtung koordiniert wird,indem beispielsweise
auch hier ein Nachlauf vorgesehen ist und beide rlachlaufeinrichtungen über ein
Additionsglied, beispielsweise ein Differential,die Meßwertkorrekturen gemäß der
Erfindung durchführen.. Auf der Zeichnung sind :iusführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigene
Fig. ä1 eine t'erkzeugmaschine mit der erfindungsgemäßen Ein- |
richtung, |
Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1, |
Fig. 3:'und 4 eine weitere Entwicklung der Korrektureinrichtung |
nach Fig. 1, |
Fig. 5-*und 6 die Einrichtung nach Fig. 2 in geänderter
Aus- |
führung, |
Fig. 7 ein geändertes Ausführungsbeispiel, |
Fig. 8 ein geändertes :msführungsbeispiel, |
Fig. 9 ein geändertes Ausführungsbeispiel, |
Fig. 10 bis 12 Einzelheiten der Pig. 9, |
Fig. 13 ein geändertes Ausführungsbeispiel, |
Fig. 14 eine Weiter-Entwicklung des Ausführungsbeispiels nach |
Fig. 13, |
Fig. 15 ein geändertes Ausführungsbeispiel. |
richtung 5 gibt. Mit dem Schlitten 2 ist ferner eine Kontrolleinrichtung 6 verbunden,
welche Kippungen und Drehungen des Schlittens 2 in seiner Führung impulsmäßig erfaßt.
Die KoZrektureinrichtung,6 gibt Korrekturimpulse an die Registriereinrichtung 5.
Diese addiert die Korrekturimpulse zum Meßwert und zeigt den korrigierten Wert in
Ziffernanzeigeröhren 7 an, Fig. 2 zeigt die Korrektureinrichtung 6 , ausgebildet
für die Kompensation des durch eine Kippung des Schlittens 2 um eine .Achse senkrecht
zur Zeichenebene der Fig. 1 bedingten Meßfehlers., Von einer Lichtquelle 8 wird
über eine hondensorlinse 9 ein Gitter 10 beleuchtet. Das Gitter 10 wird mit Hilfe
zweier Objektive 11 und 11' und eines zwischen den Objektiven angeordneten pendelnd
aufgehängten Prismas 12 auf ein Auffanggitter 13 abgebildet. Das Auffanggitter ist
unterteilt (nicht sargestellt), und die Teilstücke sind gegeneinander um die halbe
Strichbreite versetzt, um ein Vorwärts- und Rückrwö.rtszählen zu . ermöglichen.
Dem Auffanggitter 13 sind zwei Fotozellen 14 und 141 nachgeschaltet, welche entsprechend
der Auswanderung des Bildes des Gitters 10 auf dem Auffanggitter 13 bei Kippung
des Schlittens 2 Lichtimpulse empfangen, Der eine Gitterteil wird hierzu
mittels
eines Keiles 90 und einer Zinse 91 auf die ?Fotozelle 14 abgebildet und der andere
Gitterteil mit Hilfe eines geiles 92 und der Zinse 91 auf die Fotozelle 148. Somit
empfängt die Fotozelle 14 von dem einen Gitterteil Licht und die Fotozelle 141 von
dem anderen Gitterteil. Die Lichtimpulse werdan gemäß der Fig. 1 in der Korrektureinrichtungvorzeichenrichtig
gezählt und in die Zähleinrichtung 5 gegeben, wo sie zum Anzeigewert werden. Wie
aus Fig. 1 weiter zu erkennen ist, ist der-_':bstand der Dearbeitungsebene vom 2Jaßstab
gleich a. Dieser Abstand@a ist so gewählt, daB die Zahl der von der Korrektureinrichtung
6 gelie-. ferten Impulse die Auswanderung eines bießpunktes M bei Kippung .des Schlittens
2 genau kompensiert. Ändert sich der Abstand a, z. B. indem ein Werkstück anderer
Höhe bearbeitet wird, dann liefert die Korrektureinrichtung 6 nicht mehr die richtige
Zahl von Impulsen. Aus diesem Grunde trügt die Korrekturvorrichtung 6 einen Drehknopf
6' und eine Skala 6i", auf der der :7ert a eingestellt werden kann. Der Drehknopf
wirkt auf einen Schalter gemäß Pig. 3. Der Schalter 3 hat drei Kontakte a, b, c,
welche mit Relais R1, R2, R3 verbunden sind (Fig. 4). Über die Kontakte gleiten
drei mit Masse verbundene Bürsten A2 B, C, die je nach Drehstellung des Knopfes
69 bestimmte Relais R1 bis R3 unter Strom setzen. Die Relais steuern Schalter 40,
41, 42 (Fig. 4) Die Schalter 40 bis 42 öffnen und schließen Leitungen von Im-..
pulaformern zu einem Impulszähler Z. Die Einrichtung nach Fig. 4 wirkt wie folgt.
Kommt ein Eingangsimpuls, z. B. von der Einriehtung
der Fig. 2,
auf den Impulsförmer IF1, dann erzeugt die in positiver Richtung aufsteigende Flanke
(dick eingezeichnet) der Impulskurve im Zähler Z einen Zählschritt. Dem Impulsformer
IF1 ist ein Umformer U nachgeschaltet, der in Verbindung mit dem Impulsformer IF2
den Impuls umdreht. Der Impulsformer IF2 gibt wieder einen Impuls an den Zähler
Z, jedoch zeitlich verzögert, da nunmehr die rechte Flanke des Impulses für die
Zählung benutzt wird. Dieselbe Anordnung ist fair einen nachgeschalteten Impulsformer
IF3 und einen weiteren Impulsformer IF4 getroffen, welche jedes Tal zeitlich verzögerte
Impulse an den Zähler Z geben, da sie stets dann erst zur Wirkung kommen, wenn der
Auslöseimpuls der vorhergehenden Stufe eingetroffen ist. Sind sämtliche Schalter
geschlossen, dann wird der Eingangeimpuls über sämtliche Impulsformer zeitlich verzögert
in den Zähler Z gegeben,und dort werden vier Schritte registriert. Das Öffnen eines
oder mehrerer Schalter vermindert die Zahl der in den "ähler Z ge-. langenden Impulse.
Die Anordnung nach Fig. 4 kann fortgesetzt werden, um eine stärkere Vervielfachung
der Eingangsimpulse zu erhalten und damit den Abstand a der Bearbeitungsebene'in
größeren Bereichen variieren zu können. Wie aus Fig. 4 ferner zu erkennen ist, ist
die Einrichtung E 1 ein zweites 4a1 als Einrichtung r, 2 vorgesehen. Die Einrichtung
E 1 nimmt die mit (+) bezeichneten Impulse, welche der Vorwärtszählung dienen und
die Einrichtung E 2 die mit (-.) bezeichneten Impulse, welche der Rückwärtszöhlung
dienen, auf. die aus Fig. 4 weiterhin zu erkennen ist, ist den Einrichtungen E 1
und E 2 eine Speichereinrichtung Sp vorgeschaltet, welche die von der Einrichtung
nach Fig. 2 einlaufenden Impulse
zunächst speichert, ohne sie an
den Zähler Z weiterzugeben. Durch Betätigen eines Knopfes A (Fig..1) wird nach Beendigung
der Schlittenverschiebung der gespeicherte Wert abgerufen und in den Zähler gegeben.
Diese Maßnahme ist vorgesehen, um es zu ermöglichen
daß auch während
den Verschiebens des Schlittens 2 die Bearbeitungsebeneneinstellung mit Hilfe
des Drehknopfes 6t vorgenommen werden kann, ohne daß hierbei Korrekturimpulse verlorengehen.
Fig. 5 zeigt das pendelnd aufgehängte Prisma 12 der 1'ig. 2. In Abänderung der Fig.
2 trägt dieses Prisma an der Unterseite einen Stift 200, dem in der Normalstellung
ein Elektromagnet 201 gegenübersteht. Der Elektromagnet wird durch einen Schalter
202 ein- und ausgeschaltet. Dieser Schalter hat folgenden Zweck. Wenn in einer beliebigen
Stellung des Schlittens eine Änderung der Zage der Bearbeitungsebene vorgenommen
werden soll und demzufolge mit Hilfe des Drehknopfes
6' (Fig. 1) die Einstellung,
vorgenommen wird, dann wird zunächst der Schalter 202 geschlossen, so daß der Elektromagnet
201 den Stift 200 anzieht und das Prisma 12 in seine Ausgangslage schwenkt. In dieser
Stellung ist der an die Einrichtung 5 gelieferte Korrekturwert Null, und es erscheint
dort zunächst ein entsprechend fehlerhafter Wert.