DE3037042C2 - Einrichtung zur Fehlerkorrektur an Positionsmeßsystemen - Google Patents
Einrichtung zur Fehlerkorrektur an PositionsmeßsystemenInfo
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
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- G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
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Description
a) die in Längserstreckung der Teilungsverkörperung (3; 3') verlaufende Mittellinie (M, M') der
Teilung (4; 4') schließt mit der Meßrichtung (X; X') der beiden Objekte (2, 8; T, 8') zumindest
abschnittsweise einen Winkel (ß; ß', ß", /?'") ein;
b) die Bewegung der Abtasteinheit (5; 5') relativ zur Teilungsverkörpe rung (3;3') erfolgt parallel
zur Mi.tellinie (M; M'Jder Teilung (4;4');
c) zwischen der Abtastcinhck (5; 5') und dem
Mitnehmer (9; 9') ist eine Kupplung vorgesehen, deren in Kontakt befindliche Kupplungselemente (11, 12; 1Γ, 12") im wesentlichen
senkrecht zur Meßrichtung (X; X') parallel zu einer Ebene gegeneinander frei verschieblich
sind, die durch die Meßrichtung (X; X') und die Mittellinie (M; M') der Teilung (4; 4') bestimmt
ist, so daß sich bei dieser Verschiebung der Kupplungselemente (U, 12: 11', 12') in Abhängigkeit vom Winkel (ß; ß', ß", /?'") eine
vorgebbare Korrekturbewegung
{Al)
relativ zwischen der Abtasteinneit (5; 5') und dem
Mitnehmer (9; 9^ μ Mfßrichlung (X; X')
einstellt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie (M) der Teilung (4) über
die gesamte Meßlänge mit der Meßrichtung (X) einen konstanten kleinen Winkel (ß) einschließt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittellinie (M') der Teilung (4') η
wenigstens zwei Bereichen (A. B, Qder Teilungsverkörperung
(3') mit der Meßrichtung (X')unterschied liche kleine Winkel (ß\ ß", ß'") einschließt.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel (ß; ß'. ß",
ß'") in einem Bereich 0° < ß; ß', ß". ß'"
< 10° liegen.
5. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kupplungselemente (11, 12:
11', 12') an der Abtasteinheit (5; 5') und am Mitnehmer (9; 9') an zwei sich kreuzenden
Mantellinien (15, 16; 15', 16') berühren und daß die Mantellinie (15, 16; 15', 16') eines der Kupplungselemente
(11, 12; XV, 12') mit der zur Meßrichtung (X; X') der Objekte (2, 8; 2', 8') senkrechten Richtung
(Y; Kleinen Winkel (α;«') einschließt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel (α; λ') in einem Bereich
0' < w V < 30° liegen.
7. Hinrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet,
daß das Kupplungselement (11: 11') an dci
Abtasteinheit (5:5') oder das Kupplungsclement (12; 12') am Mitnehmer (9; 9') aus einem konischen
Holzen gebildet wird, dessen Mantellinie (15, 16; 15', \W) mit der Richtung (Y; Y') den Winkel (<x; /*')
einschließt, und daß das Kupplungselement (12:12')
am Mitnehmer (9; 9') oder das Kupplungselement (11; Jl') an der Abtasteinheit (5; 5') aus einem
senkrecht dazu angeordneten Zylinderstift besteht.
8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement an der Abtasteinheit oder am Mitnehmer aus einem konischen
Bolzen gebildet wird, dessen Mantellinie mit der zur Meßrichtung der Objekte senkrechten Richtung
einen Winkel einschließt, und daß das Kupplungselement am Mitnehmer oder an der Abtasteinheit aus
einer Rolle besteht, deren berührende Mantellinie parallel zur Drehachse verläuft
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement an der Abtasteinheit oder am Mitnehmer eine Ebene aufweist, die
mit der zur Meßrichtung der Objekte senkrechten Richtung einen Winkel einschließt und von einer
Kugel am Mitnehmer oder an der Abtasteinheit kontaktiert wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wirksamwerden der Fehlerkorrektur der konische Bolzen (12; 12') um seine
Längsachse um 180° schwenkbar ist, so daß seine um
den Winkel (<x; et') gegen die Richtung (Y; Y') geneigte Mantellinie (16; 16') die Mantellinie (15;
15')des Zylinderstifts (11; II') kontaktiert
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Korrektur von Maschinen- und/oder Teilungsfehlern bei Positionsmeßsystemen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Einrichtungen und Verfahren zur mechanischen Korrektur von Maschinen- und/oder Teilungsfehlern
sind bereits bekannt. In der DE-PS 8 66 402 wird zum
Stand der Technik eine Meßeinrichtung mit einem Korrekturlineal genannt, von dem aus die Ablesemarke mechanisch in eine dem jeweiligen i.lcßstrecken-Fehler
entsprechende Stellung gegenüber der Streckenmarke gesteuert wird.
Aus der US-PS 30 39 032 ist ein Stellungsmeßsystem
mit einer Korreklurschablone bekannt, die von einem
*5 Fühler abgetastet wird, der direkt auf den Meßgeber
einwirkt.
Ein weiteres Fehlerkorrektursystem ist in der DE-OS 20 42 505 beschrieben, bei dem das numerische Meßsystem
einer Maschine durch ein eine Korrekturschablone abtastendes Organ eine Zusatzbewegung entsprechend
dem jeweiligen Fehlerwert der Maschinenspindel erfährt. Die genannten Korrektureinrichtungen weisen
jrweils gesondert eine Korrekturschablone oder ein Korrekturlineal auf, die nach der Herstellung am
Meßgerät befestigt und justiert werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Fehlerkorrektur der eingangs genannten
Art anzugeben, mit der eine Kompensation von Maschinen- und/oder Teilungsfehlern ohne ein separates
Fehlerkorrekturprofil erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Neigung der
<>5 Mittellinie der Teilung der Teilungsverkörperung
bezüglich der Meßrichtung (Richtung der Führung der zu messenden Objekte) die Teilungsverkörperung
gleichzeitig die Funktion eines Fehlerkorrekturprofils
besitzt, so daß eine vorgebbare Korrekturbewegung
relativ zwischen der Abuisieinheit und uem Mitnehmer
in MeQrichtung bewirkt wird, ohne daß ein gesondertes Fehlerkorrekturprofil erstellt, am Meßsystem befestigt
und justiert werden muß, so daß sich ein besonders einfach aufgebautes, nur wenig Raum beanspruchendes
Präzisionsmeßsystem ergibt. Des weiteren kann der Anwender selbst an der Maschine den notwendigen
Korrekturgrad auf einfache Weise bei der Montage einstellen und gegebenenfalls gemäß einem sich im
Laufe der Zeit ändernden Fehlerverlauf abändern. Die Erfindung ermöglicht sowohl eine lineare als auch eine
nichtlineare Fehlerkorrektur.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher
erläutert. Es zeigen
F i g. 1 a, b ein Längenmeßgerät in zwei Schnittansichten mit einer Einrichtung zur linearen Fehlerkorrektur
und
F i g. 2a, b ein Längenmeßgerät in einem Längsschnitt und in einem Querschnitt mit einer tinrichtung zur
nichtlinearen Fehlerkorrektur.
In Fig. la, b ist ein Längenmeßgerät mit einem Hohlprofil 1 an einem Bett 2 einer Bearbeitungsmaschine
oder einer Meßmaschine in beliebiger Weise befestigt. Im Hohlprofil 1 ist beispielsweise durch eine
Klebeschicht ein Maßstab 3 mit einer Teilung 4 angebrach'. Eine Abtasteinheit 5 stutzt sich am Maßstab
3 über Rollen 6 und am Hohlprofil 1 über Rollen 7 ab und tastet mit an sich bekannten, in der Zeichnung nicht
dargestellten Mitteln die Teilung 4 des Maßstabs 3 ab. An einem Schlitten 8 der Bearbeitungsmaschine oder
der Meßmaschine ist ein Mitnehmer 9 beispielsweise mittels einer nicht gezeigten Schraubverbindung befestigt,
der die Relativbewegung des Schlittens 8 bezüglich des Betts 2 auf die Abtasteinhei: ό überträgt. Dabei
würden aber Maschinen- und/oder Teilungsfehler ohne Korrektureinrichtung ebenfalls übertragen und gingen
in das Meßergebnis als Fehler ein.
Beim Länger.meßgerät ist daher erfindungsgemäß die in Längserstreckung des Maßstabs 3 verlaufende
Mittellinie M der Teilung 4 über die gesamte Meßlänge um einen Winkel β = 2° gegen die Richtung A" der
Führung 10 zwischen dem Schlitten 8 und dem Bett 2 (Meßrichtung) geneigt, die Relativbewegung der Abtasteinheit
5 bezüglich des Maßstabs 3 erijlgt parallel zur Mittellinie M der Teilung 4 und die Abtasteinheit 5 und
der Mitnehmer 9 sind über Kupplungselemente 11, 12 miteinander gekoppelt, die derart ausgebildet sind, daß
sich bei einer Relativbewegung des Mitnehmers 9 bezüglich des Maßstabs 3 eine Relativbewegung
zwischen den beiden Kupplurigselementen 11,12 ergibt,
die eine korrigierende Relativbewegung zwischen der Abtasteinheit 5 und dem Maßstab 3 bewirkt. Dabei
berühren sich das Kupplungselement 11 in Form eines Zylinderstiftes an der Abtasteinheit 5 und das dazu
senkrecht angeordnete Kupplungselement 12 in Form eines konischen Bolzens am Mitnehmer 9 an zwei sich
kreuzenden Mantellinien 15, 16, wobei die Mantellinie 16 des Kupplungselements 12 mit der zur Richtung X
der Führung JÖ zwischen dem Schlitten 8 und dem Bett
2 senkrechten Richtung Y einen Winkel λ = 13'
einschließt. Bei der Relativbewegung zwischen Mitnchmcr
9 und Maßstab 3 verschiebt sich die Mantcllinie 15 dos Kupplungselemerits 11 entlang der Mantcllinie 16
des Kupplungsclements 12. so daß sich eine korrigieren
de Relativbewegung zwischen der Abtasteinheit 5 und dem Maßstab 3 in Meßrichtung Xentsprechend dem zu
korrigierenden linearen Fehlerverlauf ergibt Die Mantellinien 15, 16 der beiden Kupplungselemente 11,
12 werden mittels einer Zugfeder !3 in ständigem Kontakt miteinander gehalten, die in beliebiger Weise
an der Abtasteinheit 5 und an einem Zapfen 14 des Mitnehmers 9 befestigt ist
Die Einstellung des erforderlichen Korrekturgrades zur linearen Fehlerkompensation erfolgt durch Variation
des Winkels β in Abhängigkeit vom konstanten Winkel «. Dazu ist das Hohlprofil 1 in nicht gezeigter
Weise an. einem Ende am Bett 2 der Maschine schwenkbar gelagert und am anderen Ende mittels eines
Langlochs um den Winkel β verstellbar befestigt Es kann aber auch das Hohlprofil am Bett starr fixiert und
der Maßstab im Hohlprofil durch geeignete Mittel um den Winkel β geneigt werden.
In Fig.2a, b ist ein Längenmeßgcrät mit einem
Hohlprofil Γ an einem Bett 2' einer Bearbeitungsmaschine oder einer Meßmaschine in beliebiger Weise
befestigt. Im Hohlprofil Γ ist durch eine klebeschicht 20
e'"1 Maßstab 3' mit einer Teilung 4' auf einem Trägerteil
21 angebracht. Eine Abtasteinheit 5' stützt sich am Maßstab 3' über Rollen 6' und am Hohlprofil 1' über
weitere nicht gezeigte Rollen ab und tastet mit an ^ich
bekannten in der Zeichnung nicht dargestellten Mitteln die Teilung 4' des Maßstabs 3' ab. An einem Schlitten 8'
der Bearbeitungsmaschine oder der Meßmaschine ist ein Mitnehmer 9' beispielsweise mittels einer nicht
gezeigten Schraubverbindung befestigt, der die Relativbewegung des Schlittens 8' bezüglich des Betts 2' auf die
Abtasteinheit 5' überträgt.
Zur nichtlinearen Fehlerkompensation ist erfindungsgemäß die in Längserstreckung des Maßstabs 3'
verlaufende Mittellinie M' der Teilung 4' in einem Bereich A um einen Winkel ß' = 3°, in einem Bereich B
um einen Winkel ß" = 4° und in einem Bereich Cum
einen Winkel ß'" = 2° gegen die Richtung X' der Führung 10' zwischen dem Schlitten 8' und dem Bett 2'
(Meßrichtung) geneigt,die Relativbewegung der Abtasteinheit 5' bezüglich des Maßstabs 3' erfolgt parallel zur
Mittellinie /W'der Teilung 4' und die Abtasteinheit 5' und
der Mitnehmer 9' sind über Kupplungselemente 1 Γ, 12' miteinander gekoppelt, die derart ausgebildet sind, daß
sich bei einer Relativbewegung des Mitnehmers 9' bezüglich des Maßstabs 3' eine Relativbewegung
zwischen den beiden Kupplungselementen 1Γ, 12' ergibt, die eine unterschiedlich korrigierende Relativbewegung
zwischen der Abtasteinheit 5' und dem Maßstab 3' in den Bereichen A, B, Cbewirkt. Dabei berühren sich
das Kupplungselement 11' in Form eines Zylinderstiftes an der Abtasteinheit 5' und das dazu senkrecht
angeordnete Kupplungselement 12' in Form einec konischen Bolzens am Mitnehmer 9' an zwei sich
kreuzenden Mantellinien 15', 16', wobei die Mantellinie 16' des Kupplungselements 12' mit der zur Meßrichtung
X' senkrechten Richtung Y' einen Winkel α = 12° einschließt. Bei der Relativbewegung zwischen Mitnehmer
9' und Maßstab 3' verschiebt sich die Mantellinie 15' des Kupplungselement W entlang der Mantellinie 16'
des Kupplungselements 12', so daß sich eine korrigierende Relativbewegung zwischen der Abtästeinheit 5'
und dem Maßstab 3' in Meßrichtung X' entsprechend dem zu korrigierenden nichtlinearen Fehlervcrlauf
ergibt. Die Mantellinien 15', 16' der beiden Kupplungselemente ii', 12' wei Jen mittels einer nicht gcvcii'icit
Zugfeder in ständigem Kontakt miteinander gehalten.
die in beliebiger Weise an der AbtasU'inheil "V und am
Mitnehmer 9' befestigt ist.
Die Umstellung des erfordi ι liehen Korrekttirgrades
zur nichtlinearen Fehlerkompensation erfolgt durch Variation der Winkel ß', β ', ß'" in Abhängigkeit vom
konstanten Winkel V. Dazu ist das im Querschnitt L-förmigc Tragerteil 21 mit Einschnitten 24 an den
Grenzen (Vr Hereiche A, Ii, C versehen, so daü die
Mittellinie M der Teilung 4' durch eine leichte Verbiegung des Trägcrteils 21 an den Stellen der '
Einschnitte 24 und damit des Maßstabs .3' um kleine unterschiedliche Winkel β', β", β'" gegen die Meßrichtung
λ "eingestellt werden kann. Das Trügerteil 21 kann zu diesem Zwecke mittels Schrauben 22 in l.anglöchern
23 im starr am fielt 2' fixierten Hohlprofil Γ verstellt :-
werden.
Ferner kann auch das Langenineligerät nach I·' ig. la.
b zu einer nichtlinearen Fehlerkompensation herangezogen werden, indem das llohlprofi! in nicht gezeigter
weise durch geeignete fviitiei derart verbogen wild, ΰ,ι'ύ v
die Mittellinie der Teilung in verschiedenen Bereichen des Maßstabs um kleine Winkel gegen die Meßrichtung
gemäß des erforderlichen Korrekturgrades geneigt ist. In nicht gezeigter Weise können der konische Bolzen
auch an der Abtasteinheit und der dazu senkrechte ->
.Zylinderstift am Mitnehmer angeordnet sein. Des weiteren kann die Mantellinie eines konischen Bolzens,
die mit der zur Meßrichtung senkrechten Richtung einen Winkel einschließt, mit einer dazu senkrechten
Maniellmie einer KoIIe in Kontakt stehen, wobei diese
berührende Mantellinic parallel /ur Drehachse der Rolle verlauft; der konische Bolzen oder die Rolle
können jeweils entweder an der Abtasteinheit oder am Mitnehmer angeordnet sein.
In ebenfalls mehl dargestellter Weise kann das
Kupplungselement an der AblasleinliMl oder am
Mitnehmer eine Ebene aufweisen, die mit der zur Mcßrichtiinp senkrechten Richtung einen Winkel
einschließt und von einer Kugel am Mitnehmer oder an der Abtasleinheit kontaktiert wird.
Soll keine Fehlerkorrektur erfolgen, so werden die Winkel ß:ß'.jl".i! = 0 eingestellt; diese Winkeleinstcllungcn
sind aber mit Toleranzen behaftet, die eine geringe unerwünschte Korrektur /ur Folge haben
können. Daher werden zweckmaUigerwcise auch die
Winkel \: λ' - 0 eingestellt; dies kann beispielsweise
dadurch erfolgen, daß der konische Bolzen 12; 12' um
seine Längsachse um 180" gedreht wird, so daß nun die
utc ivi.niicnmtc i-j; i V ur>
/.viiiiuei siifts ii; ii'
berührende Mantellinie 17; 17 senkrecht zur Mcßrichtung X: X' verläuft. Die Winkel ν \' liegen
vorzugsweise in einem Bereich 0" < \; \'
< JO und die Winkel ß; ß'. ß". ß'" in einem Bereich 0
< ß: ß', ß". ß"f <
IC-.
Die Erfindung ist nicht auf lichtelektrische Meßsysteme
DCJ-chränkt. sondern auch bei optischen, magnetischen,
kapazitiven und induktiven Meßs\steinen mit Frfolg „!,wendbar.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche:I. Einrichtung zur Korrektur von Maschinenund/oderTeilungsfehlern bei Positionsmeßsystemen von Präzisionsmaschinen und -geraten, wobei zur Messung der Position zweier relativ zueinander verschiebbarer Objekte die Teilung einer Teilungsverkörperung von einer Abtasteinheit abgetastet wird, die mit einem der zu messenden Objekte der Maschine oder des Gerätes über einen Mitnehmer verbunden ist, gekennzeichnet durch die Kombination Folgender Merkmale:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803037042 DE3037042C2 (de) | 1980-10-01 | 1980-10-01 | Einrichtung zur Fehlerkorrektur an Positionsmeßsystemen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803037042 DE3037042C2 (de) | 1980-10-01 | 1980-10-01 | Einrichtung zur Fehlerkorrektur an Positionsmeßsystemen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3037042A1 DE3037042A1 (de) | 1982-04-01 |
DE3037042C2 true DE3037042C2 (de) | 1983-02-24 |
Family
ID=6113325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803037042 Expired DE3037042C2 (de) | 1980-10-01 | 1980-10-01 | Einrichtung zur Fehlerkorrektur an Positionsmeßsystemen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3037042C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3216616C2 (de) * | 1982-05-04 | 1985-06-27 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Elektrisches Längen- oder Winkelmeßsystem |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE866402C (de) * | 1944-02-29 | 1953-02-09 | Leitz Ernst Gmbh | Messeinrichtung mit einer Vorrichtung zur Berichtigung des Messstreckenfehlers |
US3039032A (en) * | 1960-03-30 | 1962-06-12 | Andrew H Fowler | Error compensator for a position transducer |
DE2042505A1 (de) * | 1970-08-27 | 1972-03-02 | Werkzeugmasch Heckert Veb | Korrektureinrichtung für numerische Meßsysteme |
-
1980
- 1980-10-01 DE DE19803037042 patent/DE3037042C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3037042A1 (de) | 1982-04-01 |
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