DE2518745C3 - Fehlerkompensation in Positioniersystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation von Ungenauigkeiten einer mit einem Längenmeßsystem ausgerüsteten Maschine, insbesondere von Führungsfehlern an Werkzeug- und Meßmaschinen, wobei das Längenmeßsystem aus einem die Längenmeßteilung darstellenden biegesteifen Maßstabkörper, einem Abtastkopf und einem den Maßstabkörper tragenden biegesteifen Trägerkörper besteht.

Maschinenungenauigkeiten, insbesondere Führungsfehler an einer Werkzeug- oder Meßmaschine bewirken, daß die tatsächliche Verschiebung des zu positionierenden Maschinenteile;, entweder größer oder kleiner ist als die vom Meßsystem festgestellte Verschiebung. Problematisch sind dabei Fehler, die außerhalb der geforderten Maschinentoleranzen liegen. Die Herstellung hochgenauer Führungen zur Behebung des vorgenannten Mangels ist insbesondere bei großen Werkzeug- oder Meßmaschinen äußerst schwierig und kostspielig. Außerdem kann es im Laufe der Zeit durch Verschleiß in den Führungen zu einer Überschreitung der zulässigen Mäschinentoleranzen kommen,

Es sind bereits verschiedene Verfahren und Einrichtungen zur Kompensation von Ungenauigkeiten an Werkzeuge oder Meßmaschinen bekanntgeworden- So ist es z, B, aus der Spalte 1 der DE-AS 14 77 390 bereits bekannt, Führungsfehler dadurch zu kompensieren, daß man die Fehler laufend erfaßt, Um dann über eine Nach' laufeinrichtung Gegenkräfte auf die Führung der Ma* schine auszuüben. Derartige Kompensationssysteme sind aufwendig und teuer.

In der DE-OS 20 42 505 werden zur Fehlerkompensation Korrekturlineale benutzt, die entsprechend der Ungenauigkeit des Maschinenteiles Erhebungen und Vertiefungen aufweisen. Das Korrekturlineal wird dabei über ein Hebelsystem abgetastet, daß das Meßsystem bzw. dessen Abtastkopf entsprechend der Korrekturfunktion nachstellt. Die Herstellung eines solchen Korrekturlineals ist schwierig und teuer. Auch muß das Korrekturlineal im Laufe der Zeit wegen der sich ändernden Fehlerwerte erneuert werden. Einstellbare Korrekturlineale, wie sie .ius der DE-AS 12 31 595 bekannt sind, sind baulich aufwendig.

Bei einem weiteren bekannten Kompensationsverfahren werden an bestimmten Stellen des Weges, an denen eine Korrektur erfolgen soll. Nocken gesetzt, die beim Oberfahren ein Korrektursignal auslösen (DE-AS 15 52 273). Die Justierung der Korrekturnokken ist insbesondere bei großen Maschinen schwierig und zeitraubend.

Aus dem US-Patent 29 88 681 ist es ferner bekannt. Fehler in der Mechanik von Maschinen mit Hilfe eines »Korrekturcomputers« zu kompensieren. Im Computer werden die Auswirkungen sämtlicher Einflußgrößen, die sich auf den Maschinenfehler auswirken, gespeichert, um die Abhängigkeit von der jeweiligen Vorschubposition dem Istsignal das zugehörige Korrektursignal überlagern zu können.

Ein weiteres US-Patent (38 16 002) zeigt eine Meßeinrichtung mit flexiblem, frei gespanntem Maßband, das mit einer federbelasteien Streckvorrichtung versehen ist. Die zum Spannen des Maßbandes dienende Vorrichtung soll zudem Veränderungen der Bandlänge ausgleichen, wenn sich die Gehäuselänge iufgrund von Temperaturschwankungen verändert.

Durch eine derartige Einrichtung lassen sich keine Ungenauigkeiten ausgleichen, die eine Verkürzung des Maßstabes erfordern. Zudem ist ein f.-ei gespanntes, flexibles Band nicht geeignet, in Meßeinrichtungen als Meßnormal zu dienen, die der gleichen Genauigkeitsklasse angehören, wie der Gegenstand der Erfindung. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, durch welches auf besonders einfache Weise und mit geringem baulichem Aufwand eine zuverlässige Fehlerkompensation in Positioniersystemen zu erreichen ist, insbesondere bei Führungsfehlern des zu positionierenden Maschinenteiles von Werkzeug- oder Meßmaschinen. Dabei sollen die angegebenen Nachteile der bekannten Einrichtunen vermieden werden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Maßstabkörper in an sich bekannter Weise an seinem Trägerkörper unter Zwischenschaltung einer elastischen Schicht befestigt ist. daß jedoch zumindest an einem Ende des biegesteifen Maßstabkörpers eine einstellbare Stauch- oder Streckvorrichtung angreift, so daß durch Längenänderung der Meßteilung die Fehlerwerte kompensiert werden bzw. der angezeigte Meßwert berichtigt wird.

Weitere Merkmale, die eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betreffen, finden sich in den Unteransprüchen 2 und 3.

Die Fehlerkompensation, die durch Längsstauchen oder Längsstrecken der Meßteilüng erfolgt, wird

zweckmäßigerweise dadurch bewirkt, daß an den Enden der Meßteilung in entgegengesetzter Richtung wirkende gleich große Kräfte angreifen. Durch diese Maßnahme wird eine besonders genaue Fehlerkompen-

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sation ermöglicht

Durch die Erfindung wird demnach mit besonders einfachen Mitteln eine Möglichkeit zur Fehlerkompensation geschaffen, die auf die jeweilige Maschine nach deren Herstellung abgestimmt werden kann. Hierdurch ergeben sich u. a. auch günstige Herstellungskosten für die Maschine, weil größere Toleranzen bei der Herstellung einzelner Maschinenbauteile zulässig sind. Auch kann die Lebensdauer der Maschine verlängert werden, weil die erfindungsgemäße Kompensations-Vorrichtung auch bei sich ändernden Fehlerwertcn auf einfache Weise und ohne zusätzlichen baulichen Aufwand eine Nachkorrektur der Meßteilung gestattet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt

Mit dem Bezugszeichen 1 ist die Meßteilung eines bekannten inkrementalen Längenmeßsystems bezeichnet. Die Gitterteilung befindet sich an der Fläche Γ. Die Meßteilung 1 ist unter Zwischenfügung einer hochelastischen Schicht 2 am vorspringenden Teil 3 eines ü-förmigen Hohlkörpers 4 befestigt Der biepesteif» Hohlkörper 4, der mittels nicht dargestellter Dichtlippen verschlossen ist, schützt die Meßteilung 1 und den Abtastkopf 5 vor störenden Umwelteinflüssen. Der Abtastkopf 5 umschließt die Meßteilung 1 in dem gegenüber dem Teil 3 vorspringenden Flächenbereich. Die Meßteilung 1 ist im Ausführungsbeispiel ein Glaskörper, der Hohlkörper 4 ein stranggezogenes Aluminiumprofil. Der Hohlkörper 4 ist an einem der Maschinenteile, deren Relativlage gemessen oder eingestellt werden soll, über Winkel 12 befestigt, die eine Schwachstelle aufweisen. Durch die Befestigung des Hohlkörpers 4 über die gelenkartigen Teile 12 werden bei der Montage an der Maschine praktisch keine Zwangskräfte auf diesen ausgeübt
Im Ausführungsbeispiel ist zur Erläuterung der Erfindung ein mit einer Stauchvorrichtung ausgerüstetes Meßsystem dargestellt

Die Stauchvorrichtung enthält eine Druckfeder 8, die in einem am Teil 12 befestigten Gehäuse 7 eingebracht ist Die Druckfeder 8 stützt sich am Endstück 6 der Meßteilung ί ab. An der gegenüberliegenden Seite ist eine einstellbare Mutter 9 vorgesehen, an der sich die Druckfeder 8 über ein Axiallager 10/11 abstützt Die Korrektur an der Meßteilung 1 wird durch Verdrehen der beiden an den Stirnseiten des Meßsystems vorgesehenen Muttern 9 durchgeführt Die dabei auf die Enden der Meßteilung 1 ausgeübten gleich großen Kräfte bewirken eine Stauchung der Meßteilung 1. Eine optimale Korrektur an der Meßteilung I ist dann erfolgt wenn die tatsächliche Verschiebung de- zu positionierenden Maschinenteiles mit eier vom Meitsystem 1/5 festgestellten Verschiebung übereinstimmt

Die Erfindung ist nicht auf das im Ausführungsbeispiel gezeigte Meßsystem mit einer Stauchvorrichtüig beschränkt, sondern sie beinhaltet selbstverständlich auch Meßs,ysteme, an deren Meßteilung Streckvorrichtungen angreifen.

Auch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt daß die auf die Meßteilung ausgeübte Kraft durch Federn bewirkt wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zur Erzeugung der auf die Meßteilung ausgeübten Kraft auch hydraulische oder pneumatische Mittel denkbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

λ r" ■* Λ η ^ r^ ZO 1 Ö Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kompensation von Ungenauigkeiten einer mit einem Längenmeßsystem ausgerüsteten Maschine, insbesondere von Führungsfehlern an Werkzeug- und Meßmaschinen, wobei das Längenmeßsystem aus einem die Längenmeßteilung darstellenden biegesteifen Maßstabkörper, einem Abtastkopf und einem den Maßstabkörper tragenden biegesteifen Trägerkörper besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstabkörper (1) in an sich bekannter Weise an seinem Trägerkörper (3) unter Zwischenschaltung einer elastischen Schicht (2) befestigt ist, daß jedoch zumindest an einem Ende des biegesteifen Maßstabkörpers (1) eine einstellbare Stauch- oder Streckvorrichtung (6, 8) angreift, so daß durch Längenänderung der Meßteilung die Fehlerwerte kompensiert werden bzw. der angezeigte Meßwert berichtigt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßteilung (1) zur Abschirmung gegen Umwelteinflüsse in einem biegesteifen Hohlkörper (4) eingebracht ist, und daß an beiden Enden der im Hohlkörper (4) befestigten Meßteilung (1) eine Stauch- oder Streckvorrichtung (6, 8) angreift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei axial an den Enden der Meßteilung (1) in entgegengesetzter Richtung wirkende Federn (8) angreifen, die sich an der Meßteilung (1) abgewandten "eite über ein Axialkugellager (10,11) an einer Mutter (9) abstützen, -obei die Mutter (9) in einem die Federn (8) aufnehmenden, an der stirnseitigen Wand (12) des Hohikörp <-s (4) befestigten Gehäuse (7) in axialer Richtung verstellbar ist.