CH635426A5 - Messvorrichtung fuer die kontrolle von, insbesondere mit einer werkzeugmaschine bearbeiteten, oberflaechen. - Google Patents

Description

Die Erfindung befasst sich mit einer Messvorrichtung für die Kontrolle von Oberflächen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die in Rede stehende Messvorrichtung wird insbesondere im Zusammenhang mit der Bearbeitung von Oberflächen in einer Werkzeugmaschine verwendet. Die Messvorrichtung enthält hierzu eine Messonde, die in einem Messgehäuse untergebracht ist. Durch das Gehäuse wird die Messonde entlang von Koordinatenlinien, welche die Oberfläche einnehmen soll, in Stellung gebracht und durch die Relativbewegung zwischen der Messonde und dem Messgehäuse ergibt sich eine Messgrösse, die die Abweichung der Oberfläche von einer gewünschten Gestalt aufzeigt.

Die Überwachung von Werkstücken, welche in numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen bearbeitet werden, wird in herkömmlicher Weise mit Hilfe von Messwerkzeugen durchgeführt, beispielsweise Schublehren, Mikrometern und ähnlichen Mitteln. Diese Messverfahren sind sehr zeitaufwendig und häufig entsteht die Gefahr falscher Messwerte. Um das Messverfahren zu beschleunigen und die Gefahr falscher Werte auszu-schliessen, sind in neuerer Zeit Messeinrichtungen bekannt geworden, welche in einer Spindel der Werkzeugmaschine untergebracht sind und in die Position des Werkzeuges nach der Bearbeitung gebracht werden und anschliessend über die behandelte Oberfläche zur Gewinnung der Messergebnisse geführt werden. Es werden dann Messignale erzeugt, welche der Überwachung der Oberfläche dienen. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise in der schwedischen Patentschrift 393 313 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung ist es jedoch nicht möglich, die Positionen der Messonden innerhalb des Messbereiches aus lediglich einer Messung zu ermitteln.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen bei der Kontrolle der zu behandelnden Oberfläche bzw. der behandelten Oberfläche in einfacher Weise

Direktmesswerte für zwei- oder dreidimensionale Abweichungen in einer Oberfläche von gewünschten Abmessungen zu erhalten.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbil-5 düngen der Erfindung angegeben.

In den beiliegenden Figuren ist zur weiteren Erläuterung der Erfindung im einzelnen ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:

Fig.l einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der îoErfindung und

Fig. 2a bis 2c schematische Darstellungen zur Gewinnung von Messwerten mit Hilfe des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbei-15 spiel der Erfindung, welches ein Gehäuse 1 aufweist, das an einem Arm 2 angeordnet ist. Dieser Arm kann so ausgebildet sein, dass er in der Werkzeugmaschine normalerweise das Werkzeug für die Oberflächenbehandlung aufnimmt. Am Boden 3 des Gehäuses ist eine Messonde angeordnet, die einen 20kugelförmigen Sensor 9 aufweist. Dieser Sensor ist mittels eines Befestigungsarms 8 an einem Halter 7 angeordnet, der über eine Membran 13 mit dem Boden 3 verbunden ist. Aufgrund der Membran kann sich der Halter 7 in axialer Richtung bewegen und er kann ausserdem gegenüber dem Gehäuse gekippt 25 bzw. geneigt werden. Am oberen Ende des Halters ist eine Platte 6 vorgesehen, die mit Hilfe einer Feder 5 gegen den Boden 3 gedrückt ist. Die Feder ist dabei zwischen der Platte und einem Positionsindikatorhalter 4 angeordnet. Dieser ist am Gehäuse vorgesehen. Der Positionsindikatorhalter trägt vier Indikatoren 30 A, B, C und D. Diese sind gleichmässig am Gehäuse entlang verteüt. Der Einfachheit halber sind lediglich zwei Indikatoren A und B in der Figur dargestellt. Die Indikatoren können von herkömmlicher Bauart sein. Sie enthalten einen Differentialübertrager und erzeugen in Abhängigkeit von der vertikalen 35 Verschiebung von Indikatorstiften Ausgangssignale. Diese Ausgangssignale sind proportional der vertikalen Verschiebung der Indikatorstifte. Aus der Figur ist zu ersehen, dass diese Indikatorstifte mit der Platte 6 in Berührung liegen. Die Ausgangssignale der Indikatoren können in eine elektronische Signalaufbe-40 reitungseinrichtung 11 eingebracht werden, die an eine Spannungsquelle 10 angeschlossen ist. Die Aufbereitungseinrichtung 11 kann durch einen Schalter 12 eingeschaltet werden, der dann betätigt wird, wenn der Sensor 9 auf eine Oberfläche aufgesetzt wird. Aus der elektronischen Aufbereitungseinrichtung 11 kön-45 nen die aufbereiteten Signale, welche auf die Indikatoren A, B, C und D zurückzuführen sind, in geeigneter Weise drahtlos an eine Wiedergabeeinrichtung herkömmlicher Bauart weitergegeben werden.

Die Wirkungsweise der dargestellten Vorrichtung soll im 50 einzelnen anhand der Figuren 2a bis 2c noch näher erläutert werden. Diese zeigen schematisch die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen, welche von den Indikatoren A, B, C und D gewonnen werden und den Bewegungen des Sensors 9. Wenn eine Oberfläche zu untersuchen ist, wird das Gehäuse so ange-55 ordnet, dass der Sensor 9 mit der zu untersuchenden Oberfläche in Berührung kommt. Daraufhin wird das Gehäuse entlang von Koordinatenlinien parallel der Gestaltung der behandelten Oberfläche geführt, welche durch die Oberflächenbehandlung erzielt werden soll. Wenn durch diese Messung herausgefunden 60 wird, dass die Oberflächengestalt von der gewünschten Oberflächengestalt abweicht, wird der Sensor 9 relativ gegenüber dem Gehäuse 1 bewegt. In der Fig. 2 ist dargestellt wie dann durch diese Relativbewegungen die Indikatoren betätigt werden. Aus den Figuren 2a und b ist die Horizontalbewegung des Sensors 65 beim Führen des Sensors entlang der x- und y-Koordinaten dargestellt. Diese Horizontalbewegung resultiert aus Unterschieden zwischen der gewünschten Oberflächengestalt und der tatsächlichen Oberflächengestalt. Die Ausgangssignale der Indi-

katoren A, B und C, D sind proportional der Horizontalbewegung des Sensors entlang der x- und der y-Koordinatenachsen. Die vertikale Bewegung bewirkt ein Indikatorausgangssignal, das proportional der Summe der Ausgänge ist. Auf diese Weise lassen sich Messergebnisse erzielen, die der Bewegung des Sensors in allen drei Koordinatenrichtungen entsprechen. Diese

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Werte lassen sich auf sehr einfache Weise direkt gewinnen. Ausserdem ist es möglich, die exakte Lage der Platte 6 nur mit drei Indikatoren zu bestimmen. Es ist dann lediglich die Signalaufbereitung etwas aufwendiger. Wenn eine Bestimmung nur in zwei 5 Koordinatenrichtungen erwünscht ist, genügen auch zwei Indikatoren.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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1. Messvorrichtung für die Kontrolle von, insbesondere mit einer Werkzeugmaschine bearbeiteten, Oberflächen, mit einer Messonde, die in einem Messgehäuse angeordnet ist, das zum Führen entlang von Koordinatenlinien parallel zum gewünschten Oberflächenverlauf bestimmt ist, wobei aus Unterschieden zwischen dem tatsächlichen und dem gewünschten Oberflächenverlauf Relativbewegungen zwischen dem Messgehäuse und der Messonde resultieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde einen Sensor (9) aufweist, der von einem Halter (7) getragen wird, der seinerseits gegenüber dem Messgehäuse (1) beweglich angeordnet ist sowie eine im Messgehäuse eingespannte und mit dem Halter (7) verbundene Platte (6), die sich senkrecht zur Halteachse erstreckt, derart, dass der Halter (7) axial beweglich und um den Umfang der Platte kippbar ist und dass die Platte mit mehreren Indikatoren (A, B, C, D) versehen ist, die in Abhängigkeit von der Verschiebung des Umfangs der Platte in axialer Richtung des Halters Ausgangssignale abgeben.

2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Oberflächenabweichungen in zwei Koordinatenrichtungen zwei Indikatoren auf der Platte (6) angeordnet sind, so dass durch den Sensor (9) in zwei Koordinatenrichtungen Abweichungen erfassbar sind.

3. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Indikatoren vorgesehen sind, so dass durch den Sensor (9) Oberflächenabweichungen in drei Koordinatenrichtungen erfassbar sind.

4. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Indikatoren Differentialübertrager sind.