DE2520052C3 - Device for automatic measurement of the pitches of threads on workpieces - Google Patents
Device for automatic measurement of the pitches of threads on workpiecesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung /um selbsttätigen Messen der Steigungen von Gewinden an Werkstucken mit einem Maschinenbett, einem auf diesem motorisch längs verschiebbaren Werkstückspindelstock und einer in diesem gelagerten drehangetriebenen Werkstückspindel zum Aufnehmen und Drehen des Werkstückes mit elektrisch auswertbare Signale erzeugenden Einrichtungen in Form eines rolatorischen Impulszählers zum Messen der Drehbewegung, in Form eines mit dem Schlitten gekoppelten Linearmaßstabes zum Messen der Längsverschiebung des Werkstückes und zum Abtasten des zu vermessenden Gewindes, sowie mit einem elektronischen Rechner, der die ihm _ eingegebenen elektrischen Signale verarbeitet und "auswertet.The invention relates to a device / to automatically measure the pitches of threads Workpieces with a machine bed, a workpiece headstock that can be moved lengthways on this machine and a rotatably driven workpiece spindle mounted in this for receiving and rotating the Generating workpiece with electrically evaluable signals Devices in the form of a rotary pulse counter for measuring the rotational movement, in the form a linear scale coupled to the slide for measuring the longitudinal displacement of the workpiece and for scanning the thread to be measured, as well as with an electronic computer, which it _ Processes and "evaluates" the electrical signals entered.
Bei bekannten derartigen Meßeinrichtungen (Zeitschrift »Industrieanzeiger«, Essen, 86,Jg^ Nr1 78 vom 29, Sept. 1964, Seite 1634) sind als Meßmittel Impulsgeber Vorgesehen, mit denen sich die Drehbewegungen wie auch Längsbewegürigeh in elektrische Signalfolgcn umwandeln lassen. Die Signalfolgen Werden in einen Rechner eingegeben und dort ausgewertet im Sinne eines zuvor eingestellten Übersetzungsverhältnisses. Abweichungen von dem Sollwert des Übersetzungsverhältnisses lassen sich nach Digital/Analogwandlung durch einen Schnellschreiber als fortlaufendes Fehlerdiagramm aufzeichnen. Wird dazu für die Kontrolle eines Werkzeuges ein Taster benutzt, der während der Drehung und Längsverschiebung des Werkzev ges mit seinem Kopf fortlaufend an der Flanke des Gewindes anliegt, so lassen sich Fehler des Gewindes als Meßergebnisse feststellen. Diese bekannten Einrichtungen sind auch geeignet zum Herstellen von Gewinden auf Werkstücken, ind^ni anstelle des Tasters ein Werkzeug für die Bearbeitung des Gewindes angeordnet wird. Dafür ist es zweckmäßig, unter Ausnutzung der fortlaufend gewonnenen Meßergebnisse die Drehbewegung in Abhängigkeit von der Längsbewegung bzw. der jeweils gewonnenen Meßergebnisse über Antriebsmotoren im Sinne der vorgesehenen Sollwerte zu regeln. Die Einrichtung dient demzufolge also nicht allem zum Prüfen fertiger, mit einem Gewinde versehener Werkstücke, sondern auch zum Herstellen von Gewinden mit einem vorbestimmten Steigungsverhältnis. In known measuring devices of this type (journal "Industrieanzeiger", Essen, 86, Jg ^ No. 1 78 of September 29, 1964, page 1634), pulse generators are provided as measuring means with which the rotary and longitudinal movements can be converted into electrical signal sequences. The signal sequences are entered into a computer and evaluated there in terms of a previously set transmission ratio. Deviations from the target value of the transmission ratio can be recorded as a continuous error diagram after digital / analog conversion using a high-speed recorder. If a button is used to control a tool, the head of which is continuously in contact with the flank of the thread during the rotation and longitudinal displacement of the tool, then errors in the thread can be determined as measurement results. These known devices are also suitable for producing threads on workpieces, in which a tool for machining the thread is arranged instead of the feeler. For this purpose, it is expedient to use the continuously obtained measurement results to regulate the rotary movement as a function of the longitudinal movement or the measurement results obtained in each case via drive motors in the sense of the intended setpoint values. The device is therefore not only used to test finished workpieces provided with a thread, but also to produce threads with a predetermined pitch ratio.
Voraussetzung sowohl für das Herstellen als auch das Messen eines Gewindes ist es, daß füi jede Steigung eine bestimmte Anzahl von Impulsen des Drehgebers einer bestimmten Anzahl von Impulsen des Längenmeßmittels zugeordnet wird. Dafür muß sich das einzustellende So'rübersetzungsverhältnis aus zwei ganzzahligen Zahlen bilden lassen. Diese Zahlen dürfen in der Praxis jedoch nicht sehr groß sein, da erst nach Ablauf bzw. 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 Anwendungsmoglichkeil der bekannten Einrichtungen, wenn eine hohe Genauigkeit eingehalten sein soll und Sieigungsverhäiinisse vorliegen, die sich lediglich durch hohe ganz/ahlige Zahlen /um Ausdruck bringen lassen, wie beispielsweise von 10 000/u 10 001. Zwar läßt sich allgemein durch Ei höhung der Impulszahl pro Umdrehung b/w. pro Millimeter Längsweg die Grnauigkeit steigern, jedoch kann die durch den Impulsjbstand bedingte Genauigkeit wiederum nur bei wenigen ausgewählten Steigungen erreicht werden, nämlich bei solchen Steigungen, die sich durch ein kleines ganzzahhges Verhältnis ausdrücken lassen. Der Erfindung hegl daher die Aufgabe zugrunde, die wirksame Weglänge des Werkstuckschlitiens. die zwischen zwei Impulsen des l.ängenmeßmitiels zurück gelegt wird, frei wählbar /u gestalten.A prerequisite for both the production and the measurement of a thread is that for every pitch a certain number of pulses from the rotary encoder a certain number of pulses from the length measuring device is assigned. For this, the gear ratio to be set must be made up of two form integer numbers. In practice, however, these numbers should not be very large, since only after Sequence or passage of the corresponding number of pulses, a measurement result or a control value is output through which a previously determined error would have to be corrected. This results in a limited application of the known devices, if a high accuracy is maintained should be and win ratios that are only by high whole / multiple numbers / around expression can bring, such as from 10 000 / u 10 001. Although it is generally possible to increase the number of pulses per revolution by increasing the number of pulses per revolution b / w. per millimeter Increase the roughness lengthways, but the the accuracy due to the pulse spacing can only be achieved with a few selected inclines, namely with such inclines that are through express a small whole number ratio. The invention is based on the object that effective path length of the workpiece slide. the between two impulses of the length measuring device is placed, freely selectable / u design.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der l.inearmaßsiab mittels eines Drehgelenkes am Maschinenbett angelenkt und um das Drehgelenk gegenüber der Vorsihubnchtung des Werkstückspin· dclstocks schwenkbar ist und die Koppel zwischen dem Linearmaßstab und dem Werkstückspindclsiock als aus einem F'ührungsschlitz und einem in diesen eingreifen-According to the invention, this object is achieved by that the linear dimension by means of a swivel joint on the Machine bed articulated and around the swivel joint opposite to the workpiece spin dclstocks is pivotable and the paddock between the Linear scale and the workpiece spindle lock as from a guide slot and an engaging in this
f,o den Zapfen oder Kulissensiein besiehende Gleitführung .""/ausgebildet ist.f, o the pin or link is a sliding guide .""/is trained.
:-r. _ Daraus ergibt sich der Vorteil einer wesentlich genauer einstellbaren Steigung und der Kontrollmöglichkeit bei jedem Impuls des den Linearmaßstab ablesenden Gerätes, denn es läßt sich die wirksame Weglänge des Werkstückspincleistocks zwischen Zwei Impulsen sowohl kleiner als auch größer als der Abstand der vom Linearmaßstab hervorgerufenen Impulse : - r . _ This results in the advantage of a much more precisely adjustable slope and the possibility of checking with each pulse of the device reading the linear scale, because the effective path length of the workpiece spincis stick between two pulses can be both smaller and larger than the distance between the pulses caused by the linear scale
einstellen.to adjust.
Um die wirksame Weglänge des WerKstückspindelstocks zwischen zwei Impulsen kleiner als den Inkrementabstand des Linearmaßstabes zu erhalten, ist der Führungsschlitz am Werkstückspindelstock im rechten Winkel zu dessen Längsbewegungsrichtung anzuordnen.To the effective path length of the workpiece headstock between two pulses smaller than the incremental distance of the linear scale is to be obtained the guide slot on the workpiece headstock at right angles to its longitudinal direction of movement to arrange.
Um hingegen die wirksame Weglänge de*. Werkstückspindelstocks zwischen zwei Impulsen größer als den Inkrementabstand des Linearmaßstabes zu erhalten, iit der Führungsschlitz im rechten Winkel zur Längsachse des Linearmaßstabes anzuordnen.On the other hand, in order to determine the effective path length de *. Workpiece headstock between two pulses larger than To get the incremental distance of the linear scale, iit the guide slot at right angles to the To arrange the longitudinal axis of the linear scale.
Bei der erstgenannten Ausführung ergibt der Impulsabstand multipliziert mit dem Cosinus des Schwenkwinkels die Wegläivge zwischen zwei Impulsen. Im zweitgenannten Fall, bei dem die wirksame Weglänge zwischen zwei Impulsen größer ist als der Impulsabstand des Längenmeßmittels ergibt sich die wirksame Weglänge, wenn der Impulsabstand durch den CoEinus des Schwenkwinkels dividiert wird. jnIn the first version, the pulse spacing is multiplied by the cosine of the Swivel angle is the distance between two pulses. In the second case, in which the effective path length between two pulses is greater than the Pulse spacing of the length measuring means results in the effective path length if the pulse spacing is through the Coeinus of the swivel angle is divided. jn
Der Winkel *, um den eine Schwenkung erfolgen muß, um einen bestimmten Cosinus-Wert zu erhalten und daraus ein bestimmtes Steigungsverhältnis einstellen /u können, läßt sich im voraus berechnen. Zum Einstellen einer bestimmten Steigung kann deshalb der Linearmaßstab mit einer Winkelmeßeinrichtung versehen sein. Anstelle einer unmittelbaren Einstellung des Winkels λ kann jedoch auch sein Sinus-Wert bestimmt und mit Hilfe von Endmaßen eingestellt werden, die zwischen dem freien Ende des Linearmaßstabes und einer am Maschinenbett vorhandenen horizontalen Auflagefläche eingesetzt werden.The angle * that a pan will be made must in order to obtain a certain cosine value and set a certain slope ratio from it / u can be calculated in advance. To set a certain incline, the Linear scale be provided with an angle measuring device. Instead of immediately setting the However, the angle λ can also determine its sine value and adjusted with the help of gauge blocks between the free end of the linear scale and a horizontal support surface on the machine bed can be used.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are explained below with reference to a drawing. It demonstrate
Fig. I und 2 eine Steigungsmeßeinrichtung mit am Werkstückspindelstock angeordnetem Führungsschlilz, so daß die Weglänge des Werkslückspindelstocks zwischen zwei Impulsen gleich oder kleiner ist als der Impulsabstand.FIGS. I and 2 show a pitch measuring device with a guide slot arranged on the workpiece headstock, so that the path length of the work headstock between two pulses is equal to or less than the Pulse spacing.
Fig. 3 eine Steigungsmeßeinrichtung mit am Linearmaßstab angeordnetem Führungsschlitz, so daß die Weglänge des Werkstückspindelstocks zwischen zwei Impulsen gleich oder größer ist als der Impulsabstand.3 shows a slope measuring device on a linear scale arranged guide slot, so that the path length of the workpiece headstock between two Pulses is equal to or greater than the pulse spacing.
Fig. 4 di? Längen- und Winkel Verhältnisse bei der Einrichtung nach F i g. 2 undFig. 4 di? Length and angle relationships in the Device according to fig. 2 and
I ig. 5 die Längen- und Winkelvcrhältnisse bei der Einrichtung nach F1 g. 3. I ig. 5 the length and angle relationships in the device according to F1 g. 3.
Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Steigungsmeßeinrichtung weist ein Maschinenbett 1 mit einem entsprechend dem Doppelpfeil 2' geradlinig hin und her verschiebbaren Werkstückspindelstock 2 auf. Eine im Werkstückspindelstock 2 gelagerte und von einem Motor 3 drehangetriebene Werkstückspindel trägt ein Werkstück 6, das ein zu prüfendes Gewinde aufweist. Mit dem Motor 3 ist ein Impulszähler 4 verbunden, der an einen elektronischen Rechner 5 angeschlossen ist.The in F i g. 1 and 2 shown pitch measuring device has a machine bed 1 with a corresponding the double arrow 2 'straight back and forth displaceable workpiece headstock 2. One in the workhead 2 workpiece spindles mounted in bearings and driven in rotation by a motor 3 carry a workpiece 6, which has a thread to be tested. With the motor 3, a pulse counter 4 is connected to a electronic computer 5 is connected.
Am Gewinde des Werkstückes 6 liegt der Kopf eines Tasters 7 an. Der Taster 7 ist ebenfalls über eine Leitung 8 an eine Auswerteelektronik 9 angeschlossen.The head of a button 7 rests on the thread of the workpiece 6. The button 7 is also via a line 8 connected to evaluation electronics 9.
Für den Vorschub des Werkstückspindelstocks 2 in Richtung des Pfeiles 2' ist ein zweiter Antriebsmotor 10 vorgesehen, der über eine an den Rechner 5 und die Auswerteelektronik 9 angeschlossene Steuereinheit 11 regelbar ist.A second drive motor 10 is used to advance the workpiece headstock 2 in the direction of arrow 2 ′ provided, the control unit 11 connected to the computer 5 and the evaluation electronics 9 is adjustable.
Zu der Steigungsmeßeinrichtung gehören ferner ein Linearmaüstab 14 und ein Ablegegerät 15. Der l.inearmaßstab 14 ist in einem vom Maschinenbett 1 getragenen Drehgelenk 16 schwenkbar gelagert, so daß er um einen beliebigen Winkel α geschwenkt werden kann. Um den genauen Winkel λ einstellen zu kennen, ist entweder im Drehgelenk 16 eine Winkelmeßeinrichtung voi gesehen oder es werden für die Darstellung des Winkels « zwischen das freie Ende des Linearmaßstabes 14 und einer am Maschinenbett 1 vorhandenen Auflagefläche 19 Endmaße 17zwischen.pelegt.The slope measuring device also includes a linear measuring rod 14 and a depositing device 15. Der 1. linear scale 14 is pivotably mounted in a swivel joint 16 carried by the machine bed 1, so that it can be pivoted through any angle α. To know the exact angle λ set, is either seen in the swivel 16 an angle measuring device or it will be used for the representation of the Angle «between the free end of the linear scale 14 and an existing one on the machine bed 1 Support surface 19 gauge blocks 17 sandwiched between.
Der Linearmaßstab 14 ist bei 18 mit dem Werkstückspindelstock 2 gekoppelt. Die Koppel 18 ist als Gleitführung mit einem Führungsschlitz 20 und einem in diesen eingreifenden Zapfen 21 oder Kulissenstein 22 ausgebildet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist dabei der Führungsschlitz 20 am Werkstückspindelstock 2 senkrecht zu dessen Vorschubrichtung und der Zapfen 21 am Linearmaßstab 14 angeordnet, während bei der Ausführungsform nach F i g. 3 der Führungsschlitz 20 mit dem Linearmaßstab 14 quei zu dessen Längsachse verbunden und der Kulissenstein 21 am WerkstückspindelMock gelagert ist.The linear scale 14 is coupled to the workpiece headstock 2 at 18. The coupling 18 is as Sliding guide with a guide slot 20 and a pin 21 or sliding block 22 engaging in this educated. In the embodiment according to FIG. 2, the guide slot 20 is on the workpiece headstock 2 arranged perpendicular to its feed direction and the pin 21 on the linear scale 14, while in the Embodiment according to FIG. 3 the guide slot 20 with the linear scale 14 quei to its longitudinal axis connected and the sliding block 21 is mounted on the workpiece spindle mock.
Wie aus F i g. 4 und 5 leicht erkennbar ist. ergibt sich damit im Fall der F i g. 2 die wirksame Weglänge L2 des Werkstückspindelstocks 2 aus dem Verschiebeweg Li des Linearmaßstabes 14 multipliziert mit dem Cosinus des .Schwenkwinkels ix. Im Fall der F i g. 3 ergibt sich die Weglänge Li hingegen aus der Division des Verschiebewegs L\ durch den Cosinus des Schwenkwinkels α.As shown in FIG. 4 and 5 can be easily recognized. thus results in the case of FIG. 2 the effective path length L 2 of the workpiece headstock 2 from the displacement Li of the linear scale 14 multiplied by the cosine of the .Schwenkwinkel ix. In the case of FIG. 3, however, the path length Li results from dividing the displacement path L \ by the cosine of the swivel angle α.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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