DE3241344A1 - Vorrichtung zur fehlerkorrektur der geradlinigkeit bei maschinen - Google Patents
Vorrichtung zur fehlerkorrektur der geradlinigkeit bei maschinenInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q23/00—Arrangements for compensating for irregularities or wear, e.g. of ways, of setting mechanisms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
Dr. rer. nat. Thomas Berendt
Dr.-Ing. Hans Leyh Innere Wiener Cir. 20 - D 8000 München 80
Unser Zeichen: A 14 Lh/fi
Ferranti plc
Bridge House, Park Road,
Gatley, Cheadle, Cheshire, England
Vorrichtung zur Fehlerkorrektur der Geradlinigkeit bei Maschinen
A 14 590 Ferranti pic
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Korrigieren von Fehlern
in der Geradlinigkeit von Maschinenbetten, insbesondere bei Werkzeugmaschinen.
Die Genauigkeit irgendeiner Maschine, sei es für die Metallbearbeitung, zum Zeichnen, zum Digitieren, oder zum überwachen,
hängt in weitem Umfang von der Geradlinigkeit der Führungsbahnen ab,
längs welcher verschiedene Teile der Maschine bewegt werden. Wenn beispielsweise die Führung längs der X-Achse etwas gekrümmt ist,
so enthalten die Messungen in Richtung der Y-Achse Fehler. Die Fehler können bei der Herstellung der Maschine hineinkommen, oder sie können
sich infolge von Abnutzung und anderen Gründen während des Gebrauchs der Maschine einstellen. Wenn sich die Fehler bei der Herstellung ergeben,
dann ist es möglich, die Maschine zu eichen, so daß diese Fehler kontinuierlich korrigiert werden, dies erfordert jedoch komplexe
elektronische Schaltungen, die jedoch ungeeignet sind, wenn die Fehler während des Gebrauchs der Maschine entstehen, es sei denn,
die letztere wird in gegebenen Intervallen neu geeicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
Korrektur von Geradlinigkeitsfehlern einer Maschine zu schaffen.
Nach der Erfindung ist hierzu eine Vorrichtung vorgesehen mit einem
ersten Teil, das nominal längs einer ersten Achse auf einer Führung
beweglich ist, die von einem zweiten Teil getragen ist, welches einen gespannten Draht aufweist, der an beiden Enden an dem zweiten Teil gehalten
ist und sich längs einer Achse in einem bekannten Winkel zu dieser ersten Achse erstreckt, ferner mit einem Sensor am ersten Teil, der sich
mit diesem bewegt und mit dem gespannten Draht zusammenwirkt, um die Richtung und die Gri5ße jeder Bewegung des ersten Teiles längs einer
zweiten Achse in einem Winkel zur Längsrichtung des Drahtes anzuzeigen.
Vorzugsweise ist die Achse des gespannten Drahtes parallel zu dieser
ersten Achse und senkrecht zu dieser zweiten Achse.
BAD ORIGINAL
2413 44
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnung erläutert, in der
Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Maschine bzw. ein Maschinenwerkzeug zeigt.
Fig. 2 zeigt in Draufsicht eine Ausführungsform eines Sensors.
Fig. 3 zeigt in Seitenansicht den Sensor nach Fig. 2
Fig. 4 zeigt die Arbeitsweise des Sensors nach den Fig. 2 und 3.
Fig. 5 zeigt schematisch eine Schaltung zur Verwendung mit dem Sensor
nach den Fig. 2 und 3.
Fig. 6 und 7 zeigen in Draufsicht und in Seitenansicht eine alternative
Ausführungsform des Sensors.
Die Maschine nach Fig. 1, z.B. ein Teil einer Werkzeugmaschine, hat
einen Schlitten 10, der auf einer Führung beweglich ist, die an einem zweiten Teil 11 angeordnet ist, die das Bett der Maschine bildet.
Die Bewegung des Schlittens erfolgt nominal längs einer ersten Achse 12, die parallel zu der Führung liegt. Das Bett 11 der Maschine trägt einen
gespannten Draht 13, der parallel zur ersten Achse 12 verläuft. Der Support oder Schlitten 10 trägt einen Sensor 14, der noch beschrieben
wird. Bei der in Fig. 1 dargestellten Maschine hat der Schlitten 10 selbst Führungen, auf denen ein weiteres bewegliches Element 15 bewegbar
ist, nominell längs einer zweiten Achse 16. Der Schlitten 10 trägt einen
zweiten gespannten Draht 17, während das Element .15 einen zweiten Sensor trägt.
Da beide Sensoren mit dem entsprechenden gespannten Draht in derselben
Weise zusammenwirken, erfolgt die weitere Beschreibung nur anhand des
Betriebs des Sensors 14 und des Drahtes 13.
32413U
Der gespannte Draht kann, wie gesagt, ein metallischer Draht sein,
der zwischen zwei Punkten eingespannt ist oder auch ein Faden aus Kunststoff. Der letztere wird vorgezogen, da er verwindungs- und
verformungsfrei ist, was bei metallischen Drähten nicht immer von
vornherein gewährleistet ist.
Fig. 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform des Sensors zusammen mit
dem gespannten Draht oder Faden. Der Sensor 14 hat eine Lichtquelle 21 und ein Paar lichtempfindliche Geräte 22 und 23. Zwischen der Lichtquelle
21 und den Geräten 22 und 23 läuft der Faden 13 hindurch. Die Geräte 22 und 23 liegen längs einer Linie senkrecht zur Längsrichtung
des Fadens 13 und nahe beieinander, so daß in einer Bezugsposition der Faden symmetrisch bezüglich der beiden lichtempfindlichen Geräte
angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform des Sensors, bei der nur kleine Veränderungen in der Geradlinigkeit der Führungen der Maschine
angenommen werden, kann die Dicke des Fadens gleich oder auch größer als der aktive Bereich jeder der lichtempfindlichen Geräte sein. In
der Bezugsposition dunkelt daher der Faden einen gleichen Teil der aktiven Fläche jedes Gerätes ab. Geradlinigkeitsfehler führen zu einer
effektiven Bewegung des Fadens über den Sensor, so daß bei einem der Geräte mehr vom aktiven Bereich abgedunkelt wird als beim anderen Gerät.
Wenn die beiden (ier.ite, die /weckiiiäßigerweise Fotodioden sind» parallel
mit entgegengesetzter Polarität an einen Verstärker mit Rückkopplung geschaltet sind, so ergibt sich eine diskriminator-ähnliche Charakteristik,
wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Dieses Diagramm zeigt die Verstärkerausgangsspannung
ν über der Verschiebung d des Fadens gegenüber seiner Bezugsposition. In der Bezugsposition sind gleiche Bereiche jeder Fotodiode
nicht abgedeckt, weshalb die resultierende Ausgangsspannung Null ist. Nur der Teil der Kurve, der in ausgezogenen Linien dargestellt ist,
ist verwendbar.
Fig. 5 zeigt eine beispielsweise Schaltung, in welcher der Sensor benutzt
werden kann. Dargestellt ist der Verstärker A (virtual earth amplifier) mit den beiden Fotodioden D1 und D2, die an seinen Eingängen liegen. Der
Ausgang des Verstärkers wird in einem Analog/Digital-Wandler AD digitiert
BAD ORIGiNAL
und damit in jedem Augenblick durch eine N-ßit-Zahl dargestellt.
Diese Zahl wird an eine Verknüpfungsschaltung LT gelegt, welche die Zahl speichert, die zu irgendeiner gegebenen Abtastzeit vorhanden
ist. Zweckmäßigerweise erfolgen die Abtastungen jedesmal
wenn der Schlitten sich um eine vorgegebene Entfernung längs der
X-Achse bewegt hat, wobei die gemessene Abweichung in der Richtung der Y-Achse liegt. Die auf diese Weise bestimmte Abweichung kann
an den vorhandenen Ausgang des Meßschaltkreises gelegt werden.
Wenn beispielsweise ein Zähler den Wert der Bewegung in Richtung der Y-Achse gegenüber einer Bezugsposition hält, so kann der
Ausgang der Verknüpfungsschaltung einfach dem Wert im Zähler hinzuaddiert werden. Der Richtungssinn der Addition hängt von der .Richtung
der Abweichung ab. Dieselbe Methode wird, wie bereits erwähnt, zur Messung der Abweichung in X-Richtung benutzt.
In der obigen Ausführungsform sind die beiden Fotodioden senkrecht
zur Längsrichtung des Fadens angeordnet. Es mag Fälle geben, in denen dies nicht möglich ist, sondern die Dioden längs einer Linie
angeordnet werden müssen, die geneigt ist relativ zur Längsrichtung
des Fadens. In diesem Fall ist es erforderlich, den Ausgang des
Verstärkers A zu korrigieren, damit er die wahre Abweichung darstellt.
Eine solche Korrektur kann vorgenommen werden unter Verwendung eines Speichers mit direktem Zugriff, an den der Ausgang der Schaltung LT
gelegt wird. Dieser Speicher spricht auf diesen Eingang an und gibt
einen Ausgang, der den korrigierten Wert darstellt.
Wenn die zu erwartende Abweichung größer ist als von zwei Dioden verschafft
werden kann, so kann eine Reihe vom Fotodioden verwendet werden, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Die Fotodioden sind längs einer
Linie angeordnet, die in einem geeigneten Winkel geneigt angeordnet ist, ■ entsprechend der zu erwartenden Abweichung. Die Schaltung wird in diesem
Fall etwas modifiziert, um die Zahl der Fotodioden zu berücksichtigen,
damit zwischen den Ausgängen der verschiedenen Fotodioden unterschieden werden kann.
BAD ORIGINAL
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Korrigieren von Geradl inigkeitsfehlern an einer
Maschine mit einem ersten Element, das nominal längs einer ersten Achse auf Führungen bewegbar ist, die an einem zweiten
Element angeordnet sind, gekennzeichnet durch einen gespannten Faden oder Draht, der an beiden Enden am zweiten Element angebracht
ist und sich längs einer Achse in einem bekannten Winkel zu dieser ersten Achse erstreckt, ferner durch einen Sensor am
ersten Element, der sich mit diesem bewegt und mit dem gespannten Faden zusammenwirkt, um die Richtung und die Größe jeder Bewegung
des ersten Elementes längs einer zweiten Achse anzuzeigen, die in einem Winkel zur Längsrichtung des Fadens verläuft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse
des gespannten Fadens parallel zu der ersten Achse und senkrecht zur zweiten Achse liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der gespannte Faden ein Draht ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der gespannte Faden ein Kunststoff-Faden irt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor eine Lichtquelle und wenigstens zwei lichtempfindliche
Geräte aufweist, um die Position des Fadens längs der zweiten Achse
zu erfassen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Schaltung vorgesehen ist, die auf den Ausgang des Sensors anspricht, um das Ausmaß der Bewegung des ersten
Elementes längs der zweiten Achse zu bestimmen.
BAD ORIGINAL
32a 13λ4
7. Werkzeugmaschine mit wenigstens einer Bewegungsachse, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung zur Korrektur von Geradlinigkeitsfehiern
nach einem der Ansprüche 1-6 aufweist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB08135109A GB2110125B (en) | 1981-11-20 | 1981-11-20 | Machine tool straightness calibration |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3241344A1 true DE3241344A1 (de) | 1983-06-01 |
Family
ID=10526049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823241344 Withdrawn DE3241344A1 (de) | 1981-11-20 | 1982-11-09 | Vorrichtung zur fehlerkorrektur der geradlinigkeit bei maschinen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3241344A1 (de) |
GB (1) | GB2110125B (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5245264A (en) * | 1992-03-24 | 1993-09-14 | J. M. Voith, Gmbh | Real time straightness deviation measuring and compensation device for machine tools |
IT201900008496A1 (it) * | 2019-06-10 | 2020-12-10 | Pama Spa | Verifica di Rettilineità di un Asse di Macchina Utensile |
-
1981
- 1981-11-20 GB GB08135109A patent/GB2110125B/en not_active Expired
-
1982
- 1982-11-09 DE DE19823241344 patent/DE3241344A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2110125A (en) | 1983-06-15 |
GB2110125B (en) | 1985-12-11 |
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