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Einrichtung aum Herstellen und Messen von Steigungen an gewinden von
Werkstücken sowie Werkzeugen Die rfindung betrifft eine Einrichtung zum Herstellen
und Messen von steigungen an Gewinden von Werkstücken sowie Werkzeugen mit Antriebsmitteln
zum Drehen und Längsverschieben des von einem Schlitten getragenen Werkstückes,
sowie Meßmitteln für die Drehbewegung und Lngenverschiebung.
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Bei bekannten derartigen Meßeinrichtungen sind als Meßmittel Impulsgeber
vorgesehen, mit denen sich die Drehbewegungen wie auch Längsbewegungen in elektrische
Signalfolgen umwandeln lassen. Die Signal folgen werden in einen Rechengeber eingegeben
und dort ausgewertet im Sinne einews zuvor eingestellten Übersetzungsverhältnisses.
Abweichungen von dem sollwert des übersetzungsverhltnisses lassen ich nach Digital/Analogwandlung
durch einen Schnell schreiber als fortlaufendes Fehlerdiagrammm aufzeichnen. Wird
dazu für die Kontrolle eines Werkzeuges ein Taster benutzt, der während der Drehung
und Längsver-Schiebung des Werkzeuges mit seinem Kopf fortlaufend an der Flanke
des gewindes anliegt, so lassen sich Fehler des Gewindes als Meßergebnisse feststellen.
Diese bekannten Einrichtungen sind aber auch geeignet zum Herstellen von Gewinden
auf Werkstücken, indem anstelle eines Tasters ein werkzeug für die Bearbeitung des
Gewindes angeordnet wird.
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Dafür ist es dann zweckmäßig unter Ausnutzung der fortlaufend gewonnenen
Meßergebnisse die Drehbewegung in Abhängigkeit von der L ngsbowegung bzw. der jeweils
gewonnenen Neßergebnisse über Antriebsmotoren im Sinne der vorgesehenen Sollwerte
zu regeln. Die Einrichtung dient demzufolge also nicht allein zum Prüfen fertiger,
mit einem Gewinde versehener Werkstücke, sondern auch zum Herstellen von Gewinden
mit einem vorbestimmten Steigungsverhältnis.
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Voraussetzung sowohl für das Herstellen als auch das Messen eines
Gewindes ist es, daß für jede Steigung eine bestit-te Anzahl von Impulsen des Drehgebers
einer bestinirnten Anzahl von Impulsen das Längenmeßmittels zugeordnet wird. Dafür
muß sich das einzustellende Sollübersetzungsverhältnis aus zwei ganzzahligen Zahlen
bilden lassen. Diese Zahlen dürfen in der Praxi jedoch nicht sehr groß sein, da
erst nach Ablauf bzw.
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Durchlauf der entsprechenden Anzahl von Impulsen ein Meßergebnis oder
ein Regelwert ausgegeben werden kann, durch den ein zuvor ermittelter Fehler zu
korrigieren wäre. Daraus ergibt sich eine beschränkte Anwendungsmöglichkeit der
bekannten inrichtungen, wenn eine hohe Genauigkeit eingehalten bleU>en soll und
Steigungsverhältnisse vorliegen, die sich lediglich durch hohe ganzzahlige Zahlen
zum Ausdruck bringen lassen, wie beispieliweise von 10 000 zu 10 001. Zwar läßt
sich allgemein durch Erhöhung der Impulszahl pro Umdrehung bzw. pro Millimeter Längsweg
die Genauigkeit steigern, jedoch kann die durch den Impulsabstand bedingte Genauigkeit
wiederum nur bei wenigen ausgewählten Steigungen erreicht werden, nämlich bei solchen
Steigungen,
die sich durch ein kleiner ganzzahliges Verhältnis ausdrücken lassen.
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Der Erfindung liegt die Auf gabe zugrunde, die wirksame glänge des
Werkstückschlittens, die zwischen zwei Impulsen des Längenmeßmittels zurückgelegt
wird, frei wählbar zu gestalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß das Längenmeßmittel schwenkbar ist zu der Richtung der Längsbewegung des Schlittens
mit dem Werkstück. Daraus ergibt sich der Vorteil der absolut richtig einstellbaren
Steigung und der Kontrollmöglichkeit bei jedem Impuls des Längenmeßmittels, denn
es läßt sich sowohl die wirksame Weglänge des Längsschlittens zwischen zwei Impulsen
kleiner als auch größer als der Impulsabstand des Längenmeßmittels machen.
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Um die wirksame Weglänge des Längsschlittens zwischen zwei Impulsen
kleiner als den Impulsabstand des Längenmeßmittels zu erhalten, ist das Längenmeßmittel
gemäß einer Ausgestaltung mit einer Koppel verbunden, die senkrecht zu dem Schlitten
aus gerichtet ist.
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Um hingegen die wirksame Weglänge des Längsschlittens zwischen zwei
Impulsen größer als den Impulsabstand des Längenmeßmittels zu erhalten, ist das
Längenmeßmittel gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung mit einer Koppel
verbunden, die senkracht zu dem Längenmeßmittel ausgerichtet ist.
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sei der erstgenannten Ausführung ergibt der Impulsabstand multipliziert
mit
dem cosinus des Schwenkwinkels die Weglänge zwischen zwei Impulsen. Im zweitgenannten
Fall, bei dem die wirksame Weglänge zwischen zwei Impulsen größer ist als der Impulsabstand
des Längenmeßmittels ergibt der Impulsabstand dividiert durch den cosinus des Schwenkwinkels
die Weglänge zwischen zwei Impulsen.
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Der Winkel @, um den eine Schwenkung erfolgen muß, um einen bestimmten
cosinus-Wert su erhalten und daraus ein bestimmtes Steigungsverhältnis einstellen
su können, läßt sich im voraus berechnen. rtir die Messung oder Regelung bzw. Kontrolle
einer bestimmten Steigung kann deshalb das Längenmeßmittel mit einem Winkeleinstellmittel
versehen sein. Stattdessen kann anstelle einer unmittelbaren Einstellung des Winkels
α au ch sein Sinus-Wert Bestimmt werden und ersetzt werden durch Endmaße beispielsweise
in Form dünner Scheibchen, die am Ende des Längenmeßstabes aufgelegt werden, um
diesen in einer bestimmten Lage zu halten, die dem entsprechenden Winkel #entspricht.
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Ausführungsbeispiels der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigen 1 Figur 1 Ein Steigungsmaßgerät mit einem
nichtausgeschwenkten Längenmeßmittel.
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Figur 2 Das Steigungsmeßgerät mit einem ausgeschwenkten Längenmeßmittel
und einer Anordnung, nach welcher die Weglänge des Schlittens zwischen zwei Impulsen
kleiner
ist als der Impulsabstand.
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Figur 3 Ein anderes Steigungsmeßgerät mit ausgeschwenktem Längenmeßmittel,
bei dem die Weglänge das Schlittens zwischen zwei Impulsen größer ist als der Impulsabstand.
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Figur 4 Die Winkelverhältnisse bei der Einrichtung nach Figur 2.
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Figur 5 Die Winkelverhältnisse bei der Einrichtung nach Figur 3.
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Das in den Figuren 1 und 2 wiedergegebene Steigungsmeßgera't weist
einen Schlitten 1. auf, der entsprechend dem Doppelpfeil 2 in zwei entgegengesetzten
Richtungen hin und her verschiebbar ist. Der Schlitten trägt ein zu prüfendes Werkstück
6, das drehbar im Schlitten 1 gelagert ist und ein Gewinde aufweist.
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Die Drehbewegung erfolgt Uber einen ersten Motor 3 mit dem in Drehgeber
als Impulszähler 4 verbunden ist. Dieser Drehgeber 4 ist an einen Rechengeber 5
angeschlossen.
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Am Gewinde des Werkstückes 6 liegt der Kopf eines Tasters 7 an. Der
Taster 7 ist ebenfalls über eine Leitung 8 an die Elektronikeinheit 9 angeschlossen
Für die Längenverschiebung des Schlittens 1 in Richtung des Pfeiles 2 ist ein zweiter
Antriebsmotor 10 vorgesehen, der
aber eine Steuereinheit 11 der
Elektronikeinheit 9 regelbar ist.
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Das Längenmeßmittel 13 besteht aus einen Längenmaßstab 14 und einer
elektronischen Gebereinrichtung 15. Das Längenmeßmittel 13 ist schwenkbar gelagert
in einem Drehgelenk 16, so daß es um den Winkel . geschwenkt werden kann, der variabel
ist. Um den genauen Winkel einzustellen ist entweder im Drehgelenk 16 ein Winkelmeßeinrichtung
vorgesehen oder es werden für die Darstellung des Winkels . Endmaße 17 am hinteren
Taxtfinger des Längenmeßmittels 13 zwischengelegt.
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Bei der Ausführungsftrm gemäß Figur 2 ist das Längenmeßmittel 13 mit
einer Koppel 18 verbunden, die senkrecht zu dem Schlitton 1 ausgerichtet ist. Sei
der Ausführungsform gemäß Figur 3 ist hingegen das Längenmeßmittel 13 mit einer
Koppel 18' verbunden, die senkrecht zu dem Längenmeßmittel ausgerichtet ist.
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Aus den Figuren 4 und 5 ist leicht erkennbar, daß in einem Fall, nämlich
dem der Figur 2, die wirksame Weglänge des Werkatückschlittens bei Schwenkung des
Längenmeßmittels um den Winkel w dem Wert cosinus v entspricht und damit als wirksame
Weglänge stets kleiner als ist, wenn die Längs des Längenmeßmittels mit 1 angenommen
wird, während hingegen umgekehrt die Verhältnisse bei der Ausfilhrung gemäß Figur
3 liegen. Dort ist die wirksame Weglänge des Schlittens 1 größer als diejenige des
Impulsabstandes auf dem Längenmeß-A mittel, da dort die Verhältnisse L1 cos.## betragen.
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Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung sei an einem Beispiel
nachfolgend erläutert, bei dem für die Maßverkörperung des Drehgebers z.B. eine
Präzisionsgitterscheibe mit 32.400 Gitterstrichen über 360° vorgesehen ist und für
den Längsgeber ein Längenmaßstab Mit einer Gitterkonstanten von 0,016.
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AUS diesen Werten errechnet sich die Maschinenkonstante. Die Maschinenkonstante
C ergibt sich aus der Multiplikation der Ansahl der Impulse bei einer Umdrehung
mit dem Impulsabstand des Längenmaßstabes in Millimetern.
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Im angeführten Beispiel also : C = 0,016 @@ x 32.400 = 518,4 mm.
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Diese Maschinenkonstante bedeutet, daß bei einem in dar Auswerteelektronik
9 eingestellten Sollübersetzungsverhältnis von 1 : 1 eine Steigung von S18,4 mm
gefahren wird bav. bei einer Umdrehung des Werkstückes eine Längeverschiebung von
518, 4 mm des Schlittens erfolgt.
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Wird durch eine Interpolationselektronik der Abstand zwischen zwei
Gitterstrichen bei beiden Maßmitteln noch in beispielsweise 80 Teile unterteilt,
so ändert sich die Maschinenkonstante nicht.
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Für eine beliebige Steigung h errechnet sich das Übersetsungsverhältnis
wobei der Ansahl der Impulse des Längsmaßstabes entspricht
und Z2
der Anzahl der Impulse des Drehgebers.
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Deses Übersetzungsverhältnis wird in zwei dreistelligen Zählwerken
der Auswerteelektronik eingestellt.
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Als Beispiel soll die Einstellung einer Steigung von 3,1437 mm vorgenommen
werden. Um möglichst kleine Zahlen für 21 und Z2 zu erhalten, wird Z1 = 1 gesetzt.
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Dann wird Z2 = Z1 x C/n = 1 x 518.4/3,1437 = 164, 9012331.
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Da nur ganzzahlige, dreistellige Werte eingestellt werden können,
kann das Übersetsungsverhältnis Z1/Z2 entweder 1/165 oder 1/164 lauten.
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Die wirkliche Steigung ist im Falle von 1/165 = 3,141818182 und im
Falle von 1/164 = 3,16097561.
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Wird der Wert 1/165 = 3,141818182 benutst, so ist die Steigung zu
klein. Da bei der Ausführung nach Figur 2 der vom Meßmittel gegebene Weg nur verkleinert
werden kann, scheidet hier die Verwendung von 165 aus. Anders liegen die Verhältnisse
bei Figur 3. Dort läßt sich der vom Xeßaittel gegebene Weg nur Vergrößern. Deshalb
kommt dort nicht 164, sondern nur die Verwendung von 165 infrage.
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Ein genaueres Ergebnis erhält man, wenn Z1 = 6 gesetzt wird.
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Daraus folgt: Z2 = 6 x 518,4/3,1437 = 989,407386.
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Die wirkliche Steigung bei Z1/Z2 = 6/989 beträgt dann 3,144994944.
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Die tatsächlich gewünschte Steigung kann in Ausnutzung der Erfindung
durch E@nschwenken des Längsmaßstabes erreicht werden.
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Im obigen Zahlenbeispiel wird der cosinus des Einschwenkwinkels bei
Steigungsprüfeinrichtung nach Figur 2 ans der Gleichtung
bestimmt.
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In dieser Gleichung läßt sich wie vorstehend erläutert nur der niedrigere
Wert, d.h. 164 anstatt 165 einstezen, da anderenfalls cos. α größer würde
als 1.
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Die Ausrechnung ergibt den cosinus des Winkels von 5,992965°.
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Der Einschwenkwinkel @ bei Steigungsprüfeinrichtungen gemäß der Figur
3 läßt sich aus der Gleichung bestimmen$von
und ergibt einen Winkel - 1,982566°. Dar entspricht einem Sinuswert von 0,034595.
Ist der Längenianstab 1 m lang, so ist ein Endmaß 17 in Höhg von 34,595 mm anzuordnen.
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Zu beachten ist, daß in der Gleichung für cos. nur der höhere Wert
der beiden an sich infrage kommenden in Höhe von 165 und nicht 164 einzusetzen ist,
da anderenfalls cos.
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größer als 1 wird.
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Zat in deia vorangegangenen Beispiel der Wert cos. r 5,992965°, so
entspricht das einem Sinuswert von 0,104406. Ist also bei der Anordnung von Figur
2 der Längenmaßstab 1 m lang, so ist dort ein Endamß 17 in Höhe von 104,406 mm unteraulegen,
um das ge-Wünschte Steigungsverhältnis zu erhalten.