DE3938204A1

DE3938204A1 - Prod. using measurement forces at linear measuring unit - using drive connected on one side with motor measuring system and on other side to measuring force prodn. unit

Info

Publication number: DE3938204A1
Application number: DE19893938204
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl Ing Holzbrecher; Diethard Dipl Ing Sachs; Eckhard Hornschuch
Original assignee: SUHL FEINMESSZEUGFAB VEB
Current assignee: FEINMESSZEUGFABRIK SUHL GMBH, O-6000 SUHL, DE
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1990-06-28
Also published as: CH679947A5; DD278641A1

Abstract

The measurement force prodn. unit (4) is connected to a measuring carriage (2), on which the moving part of a measuring system (3) sits. The measuring system and the motor measuring system (8) are respectively connected to counters (9, 10) of a processor (11) and the measuring system is connected to an indicator. With each movement of the motor (6), each pulse of the first pulse group of the measuring system (3) is entered for the zero setting of the difference of the counter readings between the two measuring systems (3, 8), whereby the zero setting of the counter reading only results if a measurement object detector (22) does not identify a measurement object. The device for carrying out the method consists of two discs (15, 18) with followers (16), stops (19), rotary levers (20) and springs (21). The first disc (15) and the second disc (18) are respectively connected to the motor measuring system (8) and the measuring system (3). ADVANTAGE - Small measurement forced produced with great accuracy, despite play in dirve and friction at measuring carriage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Meßkräften an einem Längenmeßgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method and a device for generating measuring forces on a length measuring device according to the preamble of claim 1.

Es ist eine "Vorrichtung zur Erzeugung einer Meßkraft für ein Längen meßgerät" aus der DD-PS 2 62 068 bekannt. Ein Meßkopf mit Meßsystem trägt zwei Anschläge durch die ein geschlosse nes umlaufendes Zugmittel mit einem Anschlag hindurchge führt ist. Um diesen Anschlag sind zwei Energiespeicher systeme, die gegen die Anschläge am Meßkopf und gegen den Anschlag am Zugmittel vorgespannt sind, angeordnet. Das Zugmittel ist von einem Motor mit Getriebe angetrieben.It is one "Device for generating a measuring force for a length measuring device "from DD-PS 2 62 068. A measuring head with Measuring system carries two stops through the one closed nes rotating traction means with a stop leads is. Around this attack are two energy stores systems against the stops on the measuring head and against the Stop on the traction device are biased arranged. The Traction device is driven by a motor with gear.

Nachteil dieser Lösung ist, daß durch Spiel im Getriebe die Meßgenauigkeit, insbesondere bei sich ändernder Meß richtung, beeinträchtigt wird.The disadvantage of this solution is that through play in the transmission the measurement accuracy, especially when the measurement changes direction, is affected.

Weiterhin ist ein "System für den Spielausgleich im Meß system" aus der EP-PS 2 26 559 bekannt. Ein Schlitten ist mit einer Mutter gekoppelt, welche von einer Gewindespin del angetrieben ist. Die Gewindespindel ist mit einem rotatorischen inkrementalen Meßsystem verbunden. In der Mutter ist über eine Reibkopplung eine Stange gelagert, die an ihren Enden Kontakte trägt, die betätigt werden, wenn das Spiel zwischen der Spindel und der Mutter über wunden ist, das heißt, wenn sich die Mutter tatsächlich bewegt und die Stange von einem Kontakt zum anderen be wegt. Furthermore, a "system for the game compensation in the measurement system "from EP-PS 2 26 559. A carriage is coupled with a nut, which by a threaded spin del is driven. The threaded spindle is with a rotary incremental measuring system connected. In the A rod is supported by a friction coupling, that has contacts at its ends that are operated when the game between the spindle and the nut over is sore, that is, when the mother is actually moves and the rod from one contact to the other be moves.

Solange die Kontakte nicht umschalten, werden die Impulse vom rotatorischen Geber blockiert. Der Schaltabstand zwischen den Kontakten ist kleiner als der kleinste Tei lungsabstand auf dem rotatorischen Geber.As long as the contacts do not switch, the impulses blocked by the rotary encoder. The switching distance between the contacts is smaller than the smallest part distance on the rotary encoder.

Nachteil dieser Lösung ist ihr komplizierter Aufbau, um den kleinen Schaltabstand mit angemessener Genauigkeit herzustellen. Die Reproduzierbarkeit hängt stark von den Reibungsverhältnissen und dem Zustand der Schaltkontakte ab.Disadvantage of this solution is its complicated structure the small switching distance with reasonable accuracy to manufacture. The reproducibility depends heavily on the Friction and the state of the switch contacts from.

Außerdem ist noch ein "Verfahren und eine Anordnung zur Kompensation belastungsabhängiger Längenmeßfehler" aus der DD-PS 2 57 488 bekannt. Der Wälzschraubtrieb einer Werkzeugmaschine ist durch einen Motor angetrieben. An beiden Enden der Spindel des Wälzschraubtriebes ist ein inkrementaler rotatorischer Geber angeordnet. Der Wälz schraubtrieb wird zum Eichen mit einer konstanten und bekannten Kraft beaufschlagt. Die Spindel gibt dieser Kraft nach, was zu einer Winkeldifferenz zwischen den beiden rotatorischen Gebern führt. Von dieser Vergleichs winkeldifferenz ausgehend werden aus den bei unterschied lichen Belastungen auftretenden Winkeldifferenzen, Kor rekturwerte für die Steuereinrichtung des Antriebsmotors berechnet.There is also a "method and an arrangement for Compensation for load-dependent length measurement errors " the DD-PS 2 57 488 known. The hobbing drive one Machine tool is powered by a motor. At both ends of the spindle of the hobbing drive is a incremental rotary encoder arranged. The roller screw drive becomes a constant and known force applied. The spindle gives this Force after, resulting in an angular difference between the leads both rotary encoders. From this comparison starting from the difference in angle angular differences occurring, Cor correction values for the control device of the drive motor calculated.

Als Nachteil dieser Lösung ist zu nennen, daß sie nur für so große Kräfte geeignet ist, die zu meßbaren Verformun gen führen.The disadvantage of this solution is that it is only for so large forces are suitable that the measurable deformation lead.

Geschaffen werden soll ein Verfahren zur Erzeugung von einstellbaren Meßkräften und eine Vorrichtung dafür, die eine gute Reproduzierbarkeit der Meßkräfte ermöglicht.A process is to be created for the production of adjustable measuring forces and a device therefor allows good reproducibility of the measuring forces.

Die Erfindung löst die Aufgabe der Einstellung kleiner Meßkräfte mit hoher Genauigkeit trotz Spiel im Getriebe und Reibung am Meßschlitten. The invention solves the task of setting smaller Measuring forces with high accuracy despite play in the gear and friction on the measuring slide.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 und bei einer Vorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 2 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen An sprüchen gekennzeichnet.According to the invention, this object is achieved in a method by the in the characterizing part of claim 1 and in a device by the in the characteristic Part of claim 2 mentioned features solved. Advantageous training courses are in the dependent An sayings marked.

Bei jeder Bewegungseinleitung durch den Motor einer der ersten Impulse des Meßsystems zum Nullsetzen der Diffe renz der Zählerstände beider Meßsysteme eingesetzt ist, wobei das Nullsetzen der Differenz der Zählerstände nur erfolgt, wenn die Differenz der Zählerstände in einen bestimmten vorwählbaren Bereich liegt und unter Verwen dung zweier Scheiben von denen die erste mit der Getrie bewelle ist und die zweite Scheibe mit zwei Anschlägen und zwei Hebeln auf der Getriebewelle drehbar gelagert ist, wobei die beiden Hebel mittels einer Zugfeder gegen die beiden Anschläge auf der zweiten Scheibe und einen Mitnehmer auf der ersten Scheibe gedrückt werden und die zweite Scheibe über zwei aufwickelbare Zugmittel mit den Enden des Meßschlittens verbunden ist.Each time the motor initiates movement, one of the first impulses of the measuring system for zeroing the differences the counter readings of both measuring systems are used, where zeroing the difference in meter readings only occurs when the difference in the meter readings in one certain preselectable range and use two disks, the first with the gearbox is wave and the second disc with two stops and two levers rotatably mounted on the gear shaft is, the two levers against by means of a tension spring the two stops on the second disc and one Carriers are pressed on the first disc and the second disc over two windable traction means with the Ends of the measuring carriage is connected.

Anhand einer Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Die folgenden Erläuterungen stüt zen sich auf die Anwendung der Erfindung an einer kleinen Längenmeßmaschine in deren Grundkörper 1 ein Meßschlitten 2 präzise geradegeführt ist. Vorzugsweise ist der Meß schlitten 2 in einer Präzisionswälzführung gelagert. Der Meßschlitten 2 trägt den beweglichen Teil des Meßsystems 3, beispielsweise ein inkrementaler Maßstab.The invention will be explained in more detail, for example, with the aid of a drawing. The following explanations are based on the application of the invention to a small length measuring machine in the base body 1 of which a measuring slide 2 is guided precisely. Preferably, the measuring slide 2 is mounted in a precision roller guide. The measuring slide 2 carries the movable part of the measuring system 3 , for example an incremental scale.

An den beiden Enden des Meßschlitten 2 ist je ein Zug mittel 5, 5′ angekoppelt. Die Zugmittel 5 werden von einem Motor 6 mit Getriebe 7 bewegt. At the two ends of the measuring slide 2 , a train medium 5, 5 'is coupled. The traction means 5 are moved by a motor 6 with a gear 7 .

Zwischen den Zugmitteln 5, 5′ und dem Getriebe 7 ist eine Meßkrafterzeugungsvorrichtung 4 angeordnet.Between the traction means 5, 5 ' and the transmission 7 , a measuring force generating device 4 is arranged.

Diese Meßkrafterzeugungsvorrichtung 4 enthält eine erste Scheibe 15 die mit der Welle 14 des Getriebes 7 verbunden ist. Die Scheibe 15 trägt einen Mitnehmer 16. Die Meß krafterzeugungsvorrichtung 4 enthält noch eine zweite Scheibe 18 die auf der Welle 14 des Getriebes 7 drehbar gelagert ist.This measuring force generating device 4 contains a first disk 15 which is connected to the shaft 14 of the transmission 7 . The disc 15 carries a driver 16 . The measuring force generating device 4 also contains a second disk 18 which is rotatably mounted on the shaft 14 of the transmission 7 .

Auf die Scheibe 18 sind die beiden Zugmittel 5, 5′ wechselseitig aufwickelbar. Zwischen dem Zugmittel 5′ und dem einem Ende des Meßschlittens 2 ist eine Zugfeder 17 eingesetzt, welche die beiden Zugmittel 5, 5′ vorspannt. Auf der zweiten Scheibe 18 sind außerdem zwei einstellbare Anschläge 19, 19′ angeordnet und zwei Hebel 20, 20′ um Mittelpunkt der Scheibe 18 drehbar gelagert. Die beiden Hebel 20, 20′ werden von einer Zugfeder 21 gegen den Mitnehmer 16 auf der Scheibe 15 und gegen die beiden Anschläge 19, 19′ auf der Scheibe 18 gedrückt. Die Bewegung des Motors 6 wird von einem Motormeßsystem 8 erfaßt, dessen Signale an einen ersten Zähler 9 einer Verarbeitungseinheit 11 gelangen.On the disc 18 , the two traction means 5, 5 'can be wound alternately. Between the traction means 5 ' and one end of the measuring slide 2 , a tension spring 17 is inserted, which biases the two traction means 5, 5' . On the second disc 18 , two adjustable stops 19, 19 ' are arranged and two levers 20, 20' rotatably mounted about the center of the disc 18 . The two levers 20, 20 ' are pressed by a tension spring 21 against the driver 16 on the disc 15 and against the two stops 19, 19' on the disc 18 . The movement of the motor 6 is detected by a motor measuring system 8 , the signals of which arrive at a first counter 9 of a processing unit 11 .

Am Grundkörper 1 sitzt der zweite Teil des Meßsystems 3 fest, dessen Signale sowohl einer Anzeigeeinheit 12 als auch einem zweiten Zähler 10 der Verarbeitungseinheit 11 zugeführt werden.The second part of the measuring system 3 , whose signals are fed to both a display unit 12 and a second counter 10 of the processing unit 11, is firmly attached to the base body 1 .

In der Verarbeitungseinheit 11 werden die Zählerstände und deren Differenz erfaßt.The counter readings and their difference are recorded in the processing unit 11 .

Außerdem enthält die Verarbeitungseinheit 11 eine Meßob jekterkennungseinrichtung 22. Diese registriert die Anzahl der Impulse beider Meßsysteme 3, 8 in bestimmten Zeitintervallen.The processing unit 11 also contains a measurement object detection device 22 . This registers the number of pulses of both measuring systems 3, 8 at certain time intervals.

Es sind aber auch anders wirkende Meßobjekterkennungsein richtungen, wie beispielsweise elektrische, magnetische oder optische, einsetzbar. However, there are also differently acting object detection directions, such as electrical, magnetic or optical, can be used.

Ausgelöst wird das Nullsetzen von jedem Impuls der ersten Impulsgruppe des Meßsystems 3. Ausgeführt wird das Null setzen der Differenz der Zählerstände nicht, wenn die Anzahl der Impulse pro Zeitintervall beider Meßsysteme größer Null ist und sich die Anzahl der Impulse pro Zeit intervall am Meßsystem 3 auf Null ändert.The zeroing is triggered by each pulse of the first pulse group of the measuring system 3 . The zeroing of the difference in the counter readings is not carried out if the number of pulses per time interval of both measuring systems is greater than zero and the number of pulses per time interval on measuring system 3 changes to zero.

Der Motor 6 wird in Bewegung versetzt. Über den ersten Zähler 9 baut sich in der Verarbeitungseinheit 11 durch die vom Motormeßsystem 8 kommenden Signale ein Zähler standsdifferenz auf.The motor 6 is set in motion. About the first counter 9 builds up in the processing unit 11 by the signals coming from the engine measurement system 8 , counter difference.

Nachdem das Spiel im Getriebe 7 überwunden ist, bewegt sich der Meßschlitten 2 und die Impulse der ersten Im pulsgruppe vom Meßsystem 3 setzt die Zählerstandsdif ferenz in der Verarbeitungseinheit 11 gleich Null. Tastet der Meßschlitten 2 mit seinem Tastbolzen einen Prüfling 13 an, bleibt der Meßschlitten 2 stehen. Das Meßsystem 3 liefert keine Signale mehr an den zweiten Zähler 10, so daß sich die Zählerstandsdifferenz weiter aufbaut, weil die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit am Meßsystem sich auf Null geändert hat, wodurch die Meßobjekterkennungs einrichtung das Nullsetzen der Differenz der Zählerstände in der Verarbeitungseinheit 11 blockiert. Eine gewünschte Meßkraft, beispielsweise von 1 N entspricht einer be stimmten Zählerstandsdifferenz, beispielsweise von 1000 Impulsen.After the game in the transmission 7 is overcome, the measuring carriage 2 moves and the impulses of the first pulse group from the measuring system 3 sets the meter reading difference in the processing unit 11 to zero. If the measuring slide 2 touches a test specimen 13 with its probe pin, the measuring slide 2 stops. The measuring system 3 no longer delivers signals to the second counter 10 , so that the counter reading difference continues to build up because the number of pulses per unit time on the measuring system has changed to zero, as a result of which the object detection device sets the zero of the difference in the counter readings in the processing unit 11 blocked. A desired measuring force, for example of 1 N corresponds to a certain meter reading difference, for example of 1000 pulses.

Der Motor 6 läuft nun so lange weiter, bis diese Zähler standsdifferenz erreicht ist. Dadurch baut sich über die Meßkrafterzeugungsvorrichtung 4 die gewünschte Meßkraft am Prüfling 13 auf, indem der Mitnehmer 16 beispielsweise den Hebel 20 mitnimmt. Dabei wird über die Zugfeder 21 der Hebel 20′ gegen den Anschlag 19′ gedrückt, wodurch die Scheibe 18 und das Zugmittel 5 mit der Meßkraft be aufschlagt werden. Die Zugfeder 17 hält dabei die Zugmit tel 5, 5′ straff. The motor 6 continues to run until this counter level difference is reached. As a result, the desired measuring force builds up on the test specimen 13 via the measuring force generating device 4 , for example by the driver 16 taking the lever 20 with it. In this case, the lever 20 'is pressed against the stop 19' via the tension spring 21 ' , as a result of which the disk 18 and the traction means 5 are opened with the measuring force. The tension spring 17 keeps the Zugmit tel 5, 5 ' taut.

Bewegt man danach den Motor 6 in die umgekehrte Richtung, nimmt die vorhandene Zählerstandsdifferenz wieder ab.If you then move the motor 6 in the opposite direction, the existing meter reading difference decreases again.

Der Mitnehmer 16 bewegt sich zurück, bis beide Hebel 20, 20′ wieder am Mitnehmer 16 und an den Anschlägen 19, 19′ anliegen. Nachdem das Spiel im Getriebe 7 überwun den ist, bewegt sich auch der Meßschlitten 2 und jeder Impuls der ersten Impulsgruppe vom Meßsystem 3 setzt die Zählerstandsdifferenz auf Null, so daß sofort in der anderen Richtung wieder die gewünschte Meßkraft ganz genau aufgebaut werden kann, indem der Mitnehmer 16 den Hebel 20′ mitnimmt, wobei die Zugfeder 21 den Hebel 20 gegen den Anschlag 19 drückt, wodurch die Scheibe 18 und das Zugmittel 5′ mit der Meßkraft beaufschlagt werden. Vorteil der Erfindung ist, daß Spiel im Getriebe und Reibungsunterschiede keinen Einfluß mehr auf die Größe der Meßkraft haben, so daß Präzisionsmessungen, insbeson dere eine hohe Reproduzierbarkeit der Meßkraft gesichert ist.The driver 16 moves back until both levers 20, 20 ' rest against the driver 16 and the stops 19, 19' . After the game in gear 7 is overcome, the measuring slide 2 also moves and each pulse of the first pulse group from the measuring system 3 sets the counter difference to zero, so that the desired measuring force can be built up again exactly in the other direction by the Carrier 16 takes the lever 20 ' , the tension spring 21 presses the lever 20 against the stop 19 , whereby the disc 18 and the traction means 5' are acted upon by the measuring force. Advantage of the invention is that play in the transmission and friction differences no longer have an influence on the size of the measuring force, so that precision measurements, in particular a high reproducibility of the measuring force is ensured.

Zusammenstellung der verwendeten BezugszeichenCompilation of the reference symbols used

1 Grundkörper
2 Meßschlitten
3 Meßsystem
4 Meßkrafterzeugungsvorrichtung
5, 5′ Zugmittel
6 Motor
7 Getriebe
8 Motormeßsystem
9 erster Zähler
10 zweiter Zähler
11 Verarbeitungseinheit
12 Anzeigeeinheit
13 Prüfling
14 Welle des Getriebes 7
15 erste Scheibe
16 Mitnehmer
17 Zugfeder
18 zweite Scheibe
19, 19′ einstellbare Anschläge
20, 20′ Hebel
21 Zugfeder
22 Meßobjekterkennungseinrichtung 1 basic body
2 measuring slides
3 measuring system
4 measuring force generating device
5, 5 ′ traction means
6 engine
7 gears
8 engine measurement system
9 first counter
10 second counter
11 processing unit
12 display unit
13 examinee
14 shaft of the transmission 7
15 first disc
16 carriers
17 tension spring
18 second disc
19, 19 ' adjustable stops
20, 20 ′ lever
21 tension spring
22 Object detection device

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von Meßkräften an einem Längenmeßgerät mit einem Getriebe, welches einerseits mit einem Motor mit dem Motormeßsystem verbunden ist und andererseits an einer Meßkrafterzeugungseinrichtung angeschlossen ist, die mit einem Meßschlitten verbunden ist, an dem der bewegliche Teil eines Meßsystems sitzt, wobei das Meßsystem und das Motormeßsystem je an einem Zähler einer Verarbeitungseinheit angeschlossen sind und das Meßsystem mit einer Anzeigeeinheit in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Bewegungs einleitung durch den Motor (6) jeder Impuls der ersten Impulsgruppe des Meßsystems (3) zum Nullsetzen der Diffe renz der Zählerstände des Meßsystems (3) und des Motor meßsystems (8) eingesetzt ist, wobei das Nullsetzen der Differenz der Zählerstände nur erfolgt, wenn eine Meß objekterkennungseinrichtung (22) kein Meßobjekt erkennt.1. A method for generating measuring forces on a length measuring device with a gearbox, which is connected on the one hand to a motor with the motor measuring system and on the other hand is connected to a measuring force generating device which is connected to a measuring slide on which the movable part of a measuring system is seated, the Measuring system and the motor measuring system are each connected to a counter of a processing unit and the measuring system is connected to a display unit, characterized in that each time the motor ( 6 ) initiates movement, each pulse of the first pulse group of the measuring system ( 3 ) for zeroing the differences limit of the meter readings of the measuring system ( 3 ) and the engine measuring system ( 8 ) is used, the zeroing of the difference between the meter readings only taking place when a measuring object detection device ( 22 ) does not recognize a measuring object.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Getriebe (7) und einem Meßschlitten (2) an einer Welle (14) des Getriebes (7) eine erste Scheibe (15) mit einem Mitnehmer (16) angebracht ist und daß eine zweite Scheibe (18) mit zwei einstellbaren Anschlägen (19, 19′) und zwei um den Mittelpunkt der zweiten Scheibe (18) drehbaren Hebeln (20, 20′), auf der Welle (14) des Getriebes (7) drehbar gelagert ist, wobei die beiden Hebel (20, 20′) mittels einer Zugfeder (21) sowohl gegen die beiden An schläge (19, 19′) auf der zweiten Scheibe (18) als auch gegen den Mitnehmer (16) auf der ersten Scheibe (15) gedrückt werden und daß auf die Scheibe (18) wechselsei tig je ein Zugmittel (5, 5′) aufwickelbar ist, welche andererseits je an einem Ende des Meßschlittens (2) befe stigt sind, wobei zwischen dem einen Zugmittel (5′) und dem Meßschlitten (2) eine Zugfeder (17) eingesetzt ist.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that between a gear ( 7 ) and a measuring slide ( 2 ) on a shaft ( 14 ) of the gear ( 7 ), a first disc ( 15 ) with a driver ( 16 ) is attached and that a second disc ( 18 ) with two adjustable stops ( 19, 19 ' ) and two levers ( 20, 20' ) rotatable about the center of the second disc ( 18 ), on the shaft ( 14 ) of the transmission ( 7 ) is rotatably mounted, the two levers ( 20, 20 ' ) by means of a tension spring ( 21 ) both against the two strikes ( 19, 19' ) on the second disc ( 18 ) and against the driver ( 16 ) on the first disc ( 15 ) are pressed and that on the disc ( 18 ) alternately each traction means ( 5, 5 ' ) can be wound up, which on the other hand are attached to one end of the measuring slide ( 2 ) BEFE, between which a traction means ( 5 ' ) and the measuring slide ( 2 ) a tension spring ( 17 ) is set.