CH653764A5

CH653764A5 - Hoehenmessgeraet zum vermessen von werkstuecken.

Info

Publication number: CH653764A5
Application number: CH1337/82A
Authority: CH
Inventors: Siegfried Gruhler
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf
Priority date: 1981-03-14
Filing date: 1982-03-04
Publication date: 1986-01-15
Also published as: JPH0250404B2; US4459755A; JPS57158505A; DE3109856C2; DE3109856A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Höhenmessgerät zum Vermessen von Werkstücken, mit einem Ständer, an dem ein einen Messtaster tragender Schlitten höhen verschiebbar angeordnet ist, bei dem der Messtaster in Messposition auf eine Messstelle eine Messkraft ausübt und zum Antrieb des Schlittens ein Motor vorgesehen ist.

Ein derartiges Höhenmessgerät ist in der DE-OS 2 850 875 beschrieben. Bei dem Höhenmessgerät nach der DE-OS 2 850 875 ist der Messtaster über ein Zwischenglied federnd an dem Schlitten befestigt. Zum Anfahren des Messtasters an eine Messstelle ist der Schlitten mittels eines Handrades zu verstellen. Als federnde Verbindung zwischen dem Zwischenglied und dem Schlitten ist ein Federparallelogramm vorgesehen. An dem Zwischenglied ist eine Mass-Ableseeinheit und am Ständer ein Massstab angebracht. Zur Durchführung einer Messung ist der Schlitten so weit zu verfahren, bis eine Marke des Zwischenglieds gegenüber Marken des Schlittens infolge des Anschlagens des Messtasters an der Messstelle ausweicht. Bei geeigneter Einstellung des Federparallelogramms lässt sich in einem kleinen Toleranzbereich des Schlittens eine von dessen Einstellung unabhängige Messkraft erreichen. Ein Motorantrieb für die Messwagenverstellung ist mit tragbarem technischen Aufwand nur bei einer Sonderausführung der offenbarten Messeinrichtung möglich.

Ein ähnliches Höhenmessgerät ist in dem DE-GM 7 934103 beschrieben. Bei diesem sind zwischen dem Schlitten und einem den Messtaster tragenden Tastschieber ebenfalls Federelemente vorgesehen. Der Schlitten wird mittels eines Motors angetrieben. Dieser soll bei dem infolge des Anliegens des Messtasters an der Messstelle erfolgenden Anschlagen des Tastschiebers am Schlitten abgeschaltet werden. Eine annähernd konstante Messkraft lässt sich nur dadurch erreichen, dass an den Anschlagflächen oder am Schlittengehäuse Schaltkontakte vorgesehen sind, die gemeinsam ein Schaltelement mit Öffner-Funktion darstellen, wodurch beim Abheben des Anschlages ein Schaltimpuls erzeugt wird, der zu Steuerzwecken nutzbar ist.

Die bekannten, mit Federlementen arbeitenden Höhen-messgeräte erfordern ein am Schlitten verschieblich geführtes Federglied. Dies ist bauaufwendig. Ausserdem sind durch die Federelemente die motorischen Antriebsmöglichkeiten beschränkt.

In der Praxis wurde bei motorischen Antrieben des Schlittens der Einsatz von Rutschkupplungen vorgeschlagen.

Diese sind allerdings nicht beim regelmässigen Messvorgang wirksam, sondern dienen bekanntermassen lediglich dem Schutz der Einrichtung gegen mechanische Überlastung.

Aus der DE-OS 2 262 392 ist es bekannt, den Messkopf über einen Fühldornhalter an einem über eine Umlenkrolle laufenden Seil zu befestigen, an das andererseits ein Gegengewicht angebunden ist. Die Verschiebung des Messkopfes erfolgt von Hand. Nach der DE-OS 2317 241 ist der Schlitten mit einem Ritzel versehen und auf einer Zahnstange zur Feinjustierung verfahrbar. Für die schnelle Verschiebung des Schlittens und die Grobjustierung muss der Schlitten von der Zahnstange entkoppelt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Höhenmessgerät der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Messkraft unabhängig von der Lage der Messstelle und der auf diese bezogenen Schlittenstellung einstellbar und über den gesamten Messbereich konstant ist.

Erfmdungsgemäss ist obige Aufgabe dadurch gelöst, dass der Messtaster am Schlitten starr angebracht ist und zur Erzeugung einer konstanten Messkraft dem Motor eine Magnetfeld-Kupplung nachgeschaltet ist. Derartige Kupplungen sind handelsüblich. Sie weisen im Gegensatz zu Rei-bungs-Rutschkupplungen ein äusserst konstantes Schlupfmoment auf. Dieses beruht auf dem Einsatz eines Magnetfeldes zur antriebseitigen und abtriebseitigen Kopplung.

Der Schlitten mit dem Messtaster wird vom Motor an die Messstelle gebracht. Sobald dort der Messtaster mit einer dem Schlupfmoment der Magnetfeld-Kupplung entsprechenden Messkraft anliegt, «rutscht» die Kupplung durch. Der Motor läuft weiter und hält über die Kupplung den Messtaster an der Messstelle. Diese Messkraft ist unabhängig von der Höhenlage der Messstelle. Zwischen Schlitten und Ständer ist die Messgrösse abzulesen. Der Motor und die Magnetfeld-Kupplung übernehmen bei der Erfindung einerseits den Antrieb des Schlittens und andererseits die Erzeugung der Messkraft. Durch die Erfindung wird zugleich der Aufbau des Geräts vereinfacht, da ein zwischen dem Messtaster und dem Schlitten vorgesehenes, an diesem geführtes Messglied und Federelemente entfallen.

Die auf die Messstelle wirkende Messkraft ist unabhängig von dem Verfahrweg des Schlittens konstant und reproduzierbar.

In Ausgestaltung der Erfindung sind der Motor und die Magnetfeld-Kupplung am Schlitten angeordnet und der Motor treibt über die Magnetfeld-Kupplung ein am Ständer gelagertes Antriebsrad an.

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In anderer Ausgestaltung der Erfindung ist der Schlitten an einem über eine obere Umlenkrolle des Ständers geführten Band befestigt, und der Motor treibt über die Magnetfeld-Kupplung die Umlenkrolle an.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den abhängigen Patentansprüchen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Höhenmessge-räts zum Vermessen von Werkstücken in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Antrieb des Höhenmessgeräts nach Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Höhenmessgeräts in schematischer Darstellung,

Fig. 4 den Antrieb des Höhenmessgeräts nach Fig. 3,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel des Höhenmessgeräts,

Fig. 6 den Antrieb des Höhenmessgeräts nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Einrichtung zur Verstellung einer Magnetfeld-Kupplung des Antriebs und

Fig. 8 eine weitere Einrichtung zur Verstellung der Magnet-feld-Kupplung.

Ein Höhenmessgerät weist einen Ständer 1 mit einer Führung 2 auf. An der Führung 2 ist ein Messschlitten 3 gelagert. An dem Messschlitten 3 ist ein Messtaster 4 starr befestigt. Die Messablesung erfolgt zwischen dem Messschlitten 3 und dem Ständer 1 bzw. der Führung 2.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 hängt der Schlitten 3 an einem endlosen Stahlband 5, welches über eine obere Umlenkrolle 6 und eine untere Umlenkrolle 7 des Ständers 1 geführt ist. Auf der dem Schlitten 3 entgegengesetzten Seite ist am Stahlband 5 ein Gegengewicht 8 befestigt, dessen Gewicht gleich dem von Schlitten 3 und Messtaster 4 ist.

Die untere Umlenkrolle 7 ist über eine Magnetfeld-Kupplung 9 von einem Getriebe-Elektromotor 10 angetrieben.

Die Magnetfeld-Kupplung 9 weist antriebseitig eine Dauermagnetanordnung 11 auf, deren Magnetfeld über einen Spalt 12 auf eine abtriebseitige Metallscheibe 13 wirkt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das Stahlband 5 lediglich über die obere Umlenkrolle 6 geführt. Diese ist über die Magnetfeld-Kupplung 9 vom am Ständer 1 gelagerten Elektromotor 10 angetrieben.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 sind die Magnetfeld-Kupplung 9 und der Motor 10 nicht am Ständer 1, sondern im Schlitten 3 angeordnet. Zwischen dem Motor 10 und der Magnetfeld-Kupplung 9 ist ein Riementrieb 14 vorgesehen. An der Magnetfeld-Kupplung 9 sitzt abtrieb-seitig eine Hülse 15, in der drehfest, jedoch verschieblich eine ein Antriebsrad 16 tragende Achse 17 gelagert ist. Die Achse 17 ist mittels einer Druckfeder 18 belastet. Das Antriebsrad 16 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und liegt mit seiner Umfangsfläche 16' unter der Kraft der Druckfeder 18 an einer Kante der Führung 2 an.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 ist es günstig, ein Gegengewicht 8 vorzusehen, dessen Gewicht gleich dem Gewicht des Schlittens 3, des Messtasters 4 und der Antriebsteile 10 bis 18 ist. Das Gegengewicht 8 wird, v/ie auch bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 3 am Ständer 1, beispielsweise mit einer Kugelführung, geführt. Es ist ähnlich wie in Fig. 1, insbesondere so wie in Fig. 3 dargestellt, angeordnet.

Anstelle des Stahlbandes 5 kann ein Seil verwendet werden.

Das von der Magnetfeld-Kupplung 9 maximal übertragbare Moment hängt wesentlich von der Lage der Dauermagneten in der Dauermagnetenanordnung 11 ab. Handelsübliche Magnetfeld-Kupplungen weisen zur Verstellung des maximal übertragbaren Moments einen Einstellring 19 auf. In Fig. 7 ist eine Möglichkeit der von einer nicht näher dargestellten elektronischen Steuereinrichtung des Geräts steuerbaren Verstellung des Einstellrings 19 gezeigt. Im Bereich des Einstellrings 19 ist ein Magnetschalter 20 vorgesehen, der bei einem Verstellbefehl der Steuereinrichtung den Einstellring 19 klemmt. Ein Winkeltastkopf 21 ist vorgesehen, um die durch den Motor 10 bei geklemmtem Einstellring 19 erfolgende Relativdrehung zwischen der Dauermagnetanordnung

11 und dem Einstellring 19 zu erfassen und nach einer gewünschten Relativdrehung über die Steuereinrichtung den Einstellring 19 wieder freizugeben.

Das von der Magnetfeld-Kupplung 9 maximal übertragbare Moment lässt sich auch durch die Verstellung des Luftspalts 12 steuern. In Fig. 8 ist eine Anordnung gezeigt, mit der sich der Luftspalt 12 verstellen lässt. Die beiden Kupplungshälften 11 und 13 sind an getrennten Lagerstellen 22 und 23 gelagert. Die Lagerstelle 22 ist zur Verstellung des Luftspalts

12 axial mittels eines nicht näher dargestellten weiteren Antriebs verstellbar.

Die gemeinsamen Funktionsmerkmale der beschriebenen Geräte sind folgende:

Wird der Motor 10 eingeschaltet, dann läuft der Messschlitten 3 zu der zu messenden Stelle des betreffenden Werkstücks. Aufgrund des Gewichtsausgleichs bedarf es hierzu nur eines kleinen Drehmoments. Wenn der Messtaster 4 an die Messstelle angefahren ist, dann wird er vom Schlitten 3 mit einer Messkraft gegen diese gedrückt. Die Messkraft entspricht dabei dem Moment, das die Magnetfeld-Kupplung 9 beim Schlupf aufbringt. Aufgrund des beschriebenen Gewichtsausgleichs kann die Messkraft klein sein. Gegebenenfalls ist sie einstellbar. Der Motor 10 läuft während der Messung ständig weiter, so dass der Messtaster 4 während der Messung ständig gegen die Messstelle gedrückt wird. Aufgrund der Eigenschaften der Magnetfeld-Kupplung 9 ändert sich dabei die Messkraft nicht. Die Messkraft ist über den gesamten Messbereich des Geräts konstant. Sie ist auch unabhängig davon, ob der Messtaster 4 von unten oder von oben an eine Messstelle gefahren wird. Die Messkraft ist auch nicht von der Geschwindigkeit abhängig, mit der der Schlitten 3 verfahren wird. Sie ist bei jeder Messung - abgesehen von der möglichen gewünschten Verstellung - gleich.

Günstig ist bei abgeschaltetem Motor 10 das durch die Magnetfeld-Kupplung 9 und die Selbsthemmeigenschaft des im Motor 10 integrierten Getriebes entstehende Haltemoment, da dadurch bei einem Abnehmen des Messtasters 4 der Schlitten 3 nicht von selbst verfährt.

Eine manuelle Verstellung des Schlittens 3 ist ohne weiteres möglich. Es braucht hierzu nur das Haltemoment der Magnetfeld-Kupplung 9 überwunden zu werden.

Die beschriebenen Höhenmessgeräte eignen sich für hohe Auflösungen des Messbereichs. Es lassen sich auch Bohrungen oder Wellen vermessen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine hohe Standfestigkeit des Geräts erreicht, da die Magnetfeld-Kupplung 9 und der Getriebemotor 10 unten angeordnet sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erübrigen sich Massnahmen zum Spannen des Bandes 5.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind Schwingungen, die sich über ein angetriebenes Band auf den Schlitten 3 fortpflanzen könnten, von vornherein dadurch vermieden, dass der Schlitten 3 unmittelbar angetrieben wird. Die Druckfeder 18 stellt den notwendigen Reibschluss zwischen dem kegel-stumpfförmigen Antriebsrad 16 und der Führungskante sicher.

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3 Blatt Zeichnungen

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1. Höhenmessgerät zum Vermessen von Werkstücken, mit einem Ständer, an dem ein einen Messtaster tragender Schlitten höhenverschiebbar angeordnet ist, bei dem der Messtaster in Messposition auf eine Messstelle eine Messkraft ausübt und zum Antrieb des Schlittens ein Motor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtaster (4) am Schlitten (3) starr angebracht ist und dass zur Erzeugung einer konstanten Messkraft dem Motor (10) eine Magnetfeld-Kupplung (9) nachgeschaltet ist.

2. Höhenmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (10) und die Magnetfeld-Kupplung

(9) am Schlitten (3) angeordnet sind und der Motor (10) über die Magnetfeld-Kupplung (9) ein am Ständer (1) gelagertes Antriebsrad (16) antreibt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Höhenmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (3) an einem über eine obere Umlenkrolle (6) des Ständers (1) geführten Band (5) befestigt ist und der Motor (10) über die Magnetfeld-Kupplung (9) die Umlenkrolle (6) antreibt.

4. Höhenmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (3) an einem über eine obere Umlenkrolle (6) und eine untere Umlenkrolle (7) umlaufenden Band (5) befestigt ist und der Motor (10) die untere Umlenkrolle (7) über die Magnetfeld-Kupplung (9) antreibt.

5. Höhenmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein Getriebemotor

(10) mit selbsthemmendem Getriebe ist.

6. Höhenmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einei"*Magnetfeld-Kupplung mit Einstellring, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlupfmoment der Magnetfeld-Kupplung und somit die wirksame Messkraft motorisch nach Vorgabe einer Steuerung eingestellt werden kann, indem zur Klemmung des Einstellrings (19) ein Magnetschalter (20) und zur Feststellung eines Verdrehwinkels zwischen Dauermagnetanordnung (11) der Magnetfeld-Kupplung (9) und Einstellring (19) ein Winkeltastkopf (21) vorgesehen ist.

7. Höhenmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung eines Luftspalts (12) der Magnetfeld-Kupplung (9) eine der Kupplungshälften (11,13) axial verschiebbar gelagert ist.