DE2142359B2 - Weitbereichs-laengenmessvorrichtung - Google Patents

Description

bzw. Spindel gedreht wird, beispielsweise durch einen Impulsmotor. Dabei läßt sich der Abstand zwischen den Fühlern automatisch auf einen anderen Wert einstellen, je nach dem Durchmesser des zu schleifenden Werkstücks.

Diese Vorrichtung bringt jedoch noch einige Schwierigkeiten mit sich, die die Meßgenauigkeit beeinträchtigen. Beispielsweise werden bei einer Abstandsänderung die Steigungs- bzw. Teilungsfehler des Links- und Rechtsgewindes die auftretenden Einstellungsgenauigkeiten verdoppeln. Auch kann ein Spiel zwischen den Halteblocks und den Führungsstangen und irgendeine Unebenheit oder Nicht-Linearität bei den Führungsstangen dazu führen, daß die Fühler geringfügig verkanten. Außerdem wird die durch den impulsmotor erzeugte Wärme unerwünschterweise auf die Vorschubwelle oder Spindel und auf andere Elemente der Meßvorrichtung übertragen. AU diese Faktoren treten normalerweise beim Betrieb einzeln auf, jedoch verursachen sie insgesamt einen merklichen Einfluß auf die Genauigkeit einer derartigen Meßvorrichtung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile der bisherigen Meß vorrichtungen zu vermeiden und eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der automatisch rasch und genau ein Paar einen Werkstückdurchmesser abtastender Fühler auf einen vorbestimmten Abstand voneinander eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste Block eine mit einer Antriebseinrichtung gekuppelte drehbare Vorschubwelle trägt, die über einen ersten Gewinde- oder Spindelabschnitt mit dem Hauptkörper und über einen zweiten Gewinde- oder Spindelabschnitt mit dem zweiten Block zusammenwirkt, wobei beide Gewindeabschnitte entweder Rechts- oder Linksgewinde aufweisen, jedoch die Teilung bzw. Steigung des zweiten Gewindeabschnitts doppelt so groß ist wie die des ersten Gewindeabschnitts.

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung besteht darin, daß der Abstand zwischen den Meßfühlergliedern durch die Drehung der Vorschubwelle, und zwar nur durch einen Abschnitt dieser Welle Steuer- und kontrollierbar ist, wobei die Mittenposition des Abstandes zwischen dem Meßfühlerpaar nicht verändert wird. Dabei ist die Vorschubwelle durch den ersten und zweiten Block überdeckt, so daß sie nicht mit Kühlmittel bespritzt werden kann, so daß auch in dieser Hinsicht keine Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit eintreten kann, d. h. die Meßgenauigkeit bleibt konstant.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden im folgenden an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert, wobei einander entsprechende Teile in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Es zeigt

F i g. 1 die Seitenansicht einer Durchmesser-Meßvorrichtung mit weitem Meßbereich gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt, gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie 11-1 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt, gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie 1II-I1I in Fig. 1,

F i g. 4 einen Längsschnitt, gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie TV-TV in F i g. 1 und

F i g. 5 einen Vertikalschnitt, gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie V-V in F i g. 4.

In F i g. 1 ist eine Meßvorrichtung zur Messang eines Werkstückdurchmessers gezeigt, bei der ein Führungssupport 13 durch eine Führungsstange 10 und eine Kolbenstange 11 eines herkömmlichen hydraulischen Betätigungsgliedes horizontal verschiebbar ist. Ein Schwalbenschwanzteil 12 und eine Zahnstange 14 sind auf der Vorderseite des Führungssupports 13 vertikal ausgerichtet und ein gabelartiger Tragarm 15 mit Schwalbenschwanznut wirkt mit dem Schwalbenschwanz 12 am Führungssupport 13 zusammen. Wie F i g. 2 zeigt, ist eine Einstellwelle 17 mit einem Ritzel 16 versehen, das mit der Zahnstange 14 kämmt und drehbar im Tragarm 15 gehaltert ist. Die Vertikalstellung des Tragarms 15 läßt sich damit durch Drehung der Welle 17 einstellen. Zur Halterung des Tragarms 15 am Führungssupport 13 sind Schrauben 18 vorgesehen.

F i g. 4 läßt horinzontal ausgerichtete Drehzapfen 19 erkennen, die an den oberen Enden des gabelartigen Tragarms 15 befestigt sind und an der Unterseite des Hauptkörpers 20 befestigte Arme 21 werden durch Kugellager über die Zapfen 19 drehbar gehalten. Eine Zugfeder65 (s. Fig. 1) ist zwischen einer Schraube 70, die in einem vorderen Vorsprung 71 am Tragarm 15 eingesetzt ist und dem vorderen unteren Ende des Hauptkörpers 20 gespannt, um damit eine Gleichgewichtsbalance für den Hauptkörper 20 und andere Elemente zu gewährleisten, was weiter unten in Einzelheiten erläutert wird. Anschläge 72 sind auf eine Schraube 22 aufgezogen, die am oberen Ende des Tragarms 15 gehalten wird, und ein Anschlag 73, der an der Unterfläche des Hauptkörpers 20 befestigt ist, ragt zwischen die Anschläge oder Anschlagflächen 72 hinein, um Schwingungen oder Bewegungen des Hauptkörpers 20 zu begrenzen.

Wie F i g. 5 erkennen läßt, ist eine erste vertikale Führungsstange 23 am Hauptkörper 20 befestigt und weist einen oberen gleitbar dadurch gehaltenen Block

24 auf. Eine zweite Führungsstange 25 ist gleitbar in den oberen Block 24 parallel zur ersten Führungsstange 23 eingesetzt und ein unterer Block 26 ist am unteren Ende der zweiten Führungsstange 25 befestigt und ragt von der Unterseite des oberen Blocks 24 aus nach unten. Damit ist die Genauigkeit der Relativbewegung vom unteren und oberen Block 24 bzw. 26 nur von der Genauigkeit der zweiten Führungsstange

25 abhängig.

Weiterhin wird eine Vorschubwelle 27 drehbar vom oberen Block 24 parallel zur ersten Führungsstange bzw. zweiten Führungsstange 23 bzw. 25 mittels eines Axialdruck- bzw. Schulterlagers 28 und über Nadellager 29 gehalten. \m obeion Ende der Vor-

schubwelle 27 ist ein Rechtsgewinde 30 vorgesehen, während das untere Ende mit einem ähnlichen Rechtsgewinde 31 versehen ist, dessen Steigung jedoch doppelt so groß ist wie die des Rechtsgewindes 30. Das Rechtsgewinde 31 greift in eine untere Vorschubmutter 32 ein, die mit dem unteren Block 26 verbunden ist, während das Rechtsgewinde 30 mit einer oberen Vorschubmutter 34 kämmt, die mit einem vom Hauptkörper 20 getragenen Bock 33 fest verbunden ist.

Ein Zahnrad 35 ist auf die Welle 36 eines Impulsmotors 66 aufgesetzt, der an der Seite des Hauptkörpers 20 befestigt ist. Das Zahnrad 35 kämmt mit einem Zahnrad 38, das drehbar auf eine am Haupt-

körper 20 befestigte Zwischenwelle 37 aufgesetzt ist. Ein weiteres Zahnrad 40, das auf eine Welle 39 aufgezogen ist, die über geeignete Lager im Hauplkörper 20 und dem Bock 33 gehalten ist, kämmt mit dem Zahnrad 38. Auf die Welle 39 ist weiterhin ein relativ großes Zahnrad 41 aufgekeilt, das mit einem Zahnrad 42 kämmt, das mit der Vorschubwelle 27 nahe einem Ende fest verbunden ist. Damit läßt sich die Drehung der Achse 36 des Impulsmotors 66 über die Zahnräder 35, 38, 40 und 42 auf die Vorschubwelle 27 übertragen. Wird die Vorschubwelle 27 von oben gesehen im Uhrzeigersinn gedreht, so wird der obere Block 24 entlang der ersten Führungsstange 23 nach unten bewegt, und zwar über das Rechtsgewinde 30 und die obere Vorschubmutter 34, während der untere Block 26 zusammen mit der Führangsstange 25 um einen Betrag nach oben verschoben wird, der genau der Abwärtsbewegung des oberen Blocks 24 entspricht, und zwar auf Grund des Eingriffs des Rechtsgewindes 31 in die untere Vorschubmutter 32.

Wird umgekehrt die Vorschubwelle 27 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so wird der obere Block 24 nach oben und der untere Block 26 nach unten verschoben. Die Genauigkeit de* Relativabstandes zwischen dem oberen Block 24 und dem unteren Block 26 hängt damit nur von der Steigungsgenauigkeit des Rechtsgewindes 31 und nicht vom Rechtsgewinde 30 ab.

Wie die F i g. 3 und 5 zeigen, ist der obere Block 24 mit einer Zahnstange 43 und einem Schwalbenschwanz 44 versehen. Ein feststehendes Meßglied oder ein Fühler 46 ist mit einer Schwalbenschwanznut versehen, in die der Schwalbenschwanz 44 der Platte 45 eingreift. Eine Einstellstange 48 mit einem Ritzel 47. das mit der Zahnstange 43 kämmt, wird drehbar auf dem feststehenden Meßfühler 46 gehalten, so daß sich die Vertikalstellung des feststehenden Meßfühlers 46 entlang der Platte 45 durch Drehung der Einstellstange 48 einjustieren läßt. Schrauben 49 halten den feststehenden Meßfühler 46 auf der Platte 45.

Zurück zu F i g. 1: Ein bewegliches Meßglied oder ein Meßfühler 50 ist am unteren Block 26 mittels über Kreuz angeordneter Blattfedern Si festgehalten. Das innere Ende des Meßfühlers 50 steht in Kontakt mit einem Differentialübertrager 52, der am unteren Block 26 befestigt ist um irgendwelche Verschiebung des beweglichen Meßglieds 50 festzustellen.

Wie F i g. 4 erkennen läßt, sind mit dem Block 33 bzw. mit dem Hauptkörper 20 elastische Einsatzteile 55 bzw. 56 verbunden, die Strahldurchtrittskanäle 53 bzw. 54 aufweisen, die auf entgegengesetzte Seiten des Zahnrades 42 gerichtet sind. Die Strahlöffnungen 53 und 54 sind jeweils an Leitungen 57 und 58 angeschlossen, die zu einer nicht gezeigten Druckluftquefle führen. Die Leitungen 57 und 58 sind mit Druckmeßfühler 59 bzw. 60 ausgerüstet, so daß der Dnickmeßfühler 59, wenn das Zahnrad 42 die Strahl-Öffnung 53 verschließt, den oberen Totpunkt der Vorschubwelle 27 abtastet, um ein zu weites Ausfahren zu verhindern. In ähnlicher Weise wird der untere δο Totpunkt der Vorschubwelle 27 über den Druckmeßfühler 60 ermittelt, wenn das Zahnrad 42 die Strahl-Öffnung 54 verschließt. Die konstant über die Strahl-Öffnungen 53 und 54 austretende Druckluft durchströmt das Innere des Hauptkörpers 20 und eine öff- «5 nung 61 (siehe Fi g. 5) und umströmt das Äußere des Impulsmotors 66 und entweicht dann über ein Filter 62 in die Außenatmosphäre, das an einem Gehäuse 74 befestigt ist, das vom Hauptkörper 20 getragen wird, und den Impulsmotor 66 umgibt. Damit umströmt die Luft zwangsweise den Impulsmotor 66 und die Temperatur in der Nahe der Vorschubwelle 27 wird damit auf einem gleichmäßigen Wert gehalten, so daß auch die Meßgenauigkeit beibehalten wird, unabhängig von der durch den Impulsmotor 66 erzeugten Wärme. Zwischen dem Impulsmotor 66 und dem Hauptkörper 20 sind weiterhin Wärmeisolatoren 63 und ein Reflektor 64 befestigt, um einen Wärmedurchgang oder Übergang vom Impulsmotor 66 auf die Vorschubwelle 27 und andere Elemente weiter zu unterbinden.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist wie folgt:

Zunächst muß der Arbeitspunkt des Differentialübertragers 62, bei dem ein dem gewünschten Werkstückdurchmesser angebendes Signal erzeugt wird, in bezug auf einen Referenz- oder Ursprungspunkt genau eingestellt werden. Diese Einstellung erfolgt vorzugsweise unter Verwendung einer genauen Lehre oder eines speziell vorbereiteten Werkstücks. Dabei wird die Lehre mit dem genauen äußeren Endmaß, vorzugsweise zwischen das Meßfühlerpaar eingesetzt. Die Vertikalstellung der gesamten Vorrichtung wird dann relativ zum Führungssupport 13. wie oben erwähnt, eingestellt. Ebenso wird der stationäre Meßfühler 46 relativ zur Platte 45 einjustiert, so daß die Meßfühler den Außenmantel bzw. die einander gegenüberstehenden Mantellinien der Lehre unter leichtem Anlagedruck berühren. Unter dieser Voraussetzung wird der Arbeitspunkt des Differentialübertragers 52 so eingestellt, daß er ein der Durchmesserabmessung der Lehre entsprechendes elektrisches Signal liefert. Wird der Nenndurchmesser der Lehre oder des Musterstücks als Bezug genommen, so wird eine der Differenz zwischen diesem Bezugspunkt und einer vorgewählten Abmessung entsprechenden Impulssignal dem Impulsmotor 66 zugeführt, so daß die Vorschubweile 27 über die zuvor beschriebene Folge von Zahnrädern angetrieben wird. Es sei angenommen, die Welle 36 des Impulsmotors 66 drehe sich im Gegenuhrzeigersinn (in F i g. 5 von oben gesehen), so daß die Vorschubwelle 27 damit in Uhrzeigerrichtung gedreht wird und damit die Vorschubwelie 27 nach unten verschoben wird. Als Folge davon wird der obere Block 24 nach unten entlang der ersten Führungsstange 23 verschoben. Damit wird der feststehende Meßfühler 46 um einen Abstand nach unten bewegt, der der dem Impulsmotor 66 zugeführten Impulssignalanzahl entspricht. Wie oben beschrieben, wird der untere Block 26 mit dem bewegbaren Meßfühler 50 um einen Abstand nach oben verschoben der doppelt so groß ist wie der Abstand um den dei feststehende Meßfühler 46 nach unten verschobei wird, und zwar auf Grund der Steigung des Rechtsge windes 31 der Vorschubwelle 27, die. wie beschrie ben, doppelt so groß ist wie die des Rechtsgewinde 30. Damit läßt sich der Abstand zwischen einem MeB fühlerpaar als auch der Arbeitspunkt einer Meßvor richtung ohne Änderung der Mittelposition des Ah Standes zwischen dem Meßtuhlerpaar verändern. It Anschluß an diesen Einstellvorgang wird, wenn di Abmessung des Werkstücks den bestimmten Wert ei reicht, em Ausgangssignal am Differenüal-Obertragt an einen in der Zeichnung nicht gezeigten Kompan tor abgegeben, der anzeigt, daß der Werkstückdurd messer nun mit dem vorgegebenen Wert übereil stimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Bewegungsrichtung des ersten Blocks entgegengesetz- Patentanspriiche: ter Richtung um den gleichen Betrag. Zur genauen Bearbeitung eines Werkstücks auf

1. Meßvorrichtung mit großem Meßbereich zur einen bestimmten Durchmesser mittels eines Werk-Bestimmung des Durchmessers eines Werkstücks, 5 zeugs, beispielsweise mittels eines Schleifrades, ist es mit einem Tragarm und einem drehbar an den erforderlich, den Durchmeser während der Bearbei-Arm gehalterten Hauptkörper, einem ersten am tung, insbesondere während des Schleifens, kontinu-Hauptkörper gleitbar gelagerten Block mit einem ierlich zu messen. Im allgemeinen wird zu diesem vom Block gehaltenen Meßfühler, einem gleitbar Zweck eine Meßvorrichtung verwendet, die ein Paar am ersten Block gehaltenen zweiten Block mit io auf Abstand voneinander stehende Meßfühler aufeinem vom zweiten Block gehaltenen Meßfühler, weist, die mit dem Umfang oder der Mantelfläche des mit einer ersten Betätigungsvorrichtung zur Ver- Werkstücks in Berührung gebracht werden. Soll ein Schiebung des ersten Blocks und einer zweiten Be- Werkstück auf einen bestimmten Durchmesser getätigungsvorrichtung zur Verschiebung des zwei- schliffen werden, der sich von dem des im vorherten Blocks in zur Bewegungsrichtung des ersten 15 gehenden Schleifgang geschliffenen Werkstück unterBlocks entgegengesetzter Richtung um den glei- scheidet, muß zuvor die Voreinstellung des Abstands chen Betrag, dadurch gekennzeichnet, der Fühler der Meßvorrichtung geändert werden,
daß der erste Block (24) eine mit einer Antriebs- Bei herkömmlichen Meßvorrichtungen dieser Art einrichtung gekuppelte drehbare Vorschubwelle ist ein feststehender und ein drehbarer Meßfühler vor-(27) trägt, die über einen ersten Gewinde- oder 20 gesehen, die von zugeordneten Halteblocks abgestützt Spindelabschnitt (30) mit dem Hauptkörper (20) werden and der Abstand zwischen den Fühlern wird und über einen zweiten Gewinde- oder Spindel- unter Verwendnug von Lehren oder einem Werkstück, abschnitt (31) mit dem zweiten Block (26) zusam- das auf genaues Endmaß gearbeitet wurde, manuell menwirkt, wobei beide Gewindeabschnitte (30,31) auf einen Abstand eingestellt, der dem gewünschten entweder Rechts- oder Linksgewinde aufweisen, 25 Durchmesser entspricht. Die Meßfühler werden dann jedoch die Teilung bzw. Steigung des zweiten Ge- auf dieses bestimmte Abstandsverhältnis an einen Windeabschnitts (31) doppelt so groß ist wie die Meßkopf über die abstützenden Halteblocks fixiert, die des ersten Gewindeabschnitts (30). damit fest verbunden sind. Der eine Fühler ist drehbar

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch an seinem zugeordneten Halteblock befestigt, wobei gekennzeichnet, daß eine erste Führungsstange 30 ein Ende mit einem Verschiebe- oder Vorschubdetek-(23) mit dem Hauptkörper (20) fest verbunden ist, tor oder entsprechenden Fühler operativ verbunden daß der erste Block (24) gleitbar mit der ersten ist, beispielsweise einem Differentialübertrager, um Führungsstange (23) verbunden ist, daß eine zweite die Bewegung des anderen Endes auf Grund von Anmit dem zweiten Block (26) fest verbundene Füll- derungen abzutasten, die der Werkstückdurchmesser rungsstange (25) gleitbar vom ersten Block (24) 35 während des Schleifvorgangs erfährt.

gehalten ist und daß die Antriebseinrichtung einen Bei einer herkömmlichen Meßvorrichtung dieser

am Hauptkörper (20) befestigten Impulsmotor Art jedoch, bei der die Fühlerhalteblocks mit dem

(66) aufweist. Meßkopf nach Einstellung des Abstandes zwischen

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch den Fühlern fest verbunden sind, läßt sich der Fühlergekennzeichnet, daß um das Äußere des Impuls- 40 abstand nicht mehr automatisch so ändern, daß eine motors (66) über düsenartige Durchtrittsöffnun- Anpassung an einen neu zu wählenden Durchmesser gen Druckluft zuführbar ist. für ein anderes nachfolgend zu schleifendes Werk-

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, stück erfolgen kann. Das heißt in anderen Worten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubwelle wenn irgendein Werkstück auf einen anderen Durch-(27) ein vom Impulsmotor (66) aus antreibbares 45 messer als ein zuvor bearbeiteter Werkstückdurch-Zahnrad (42) trägt, daß eine erste mit einem messer bearbeitet werden soll, so muß wieder eine Druckmeßfühler verbundene Druckluftstrahl- manuelle Einstellung zur Änderung des Abstandes Durchtrittsöffnung (53) gegen die eine Seite des zwischen den Fühlern vorgenommen werden. Diese Zahnrads (42) und eine zweite mit einem anderen Neujustierung des Abstandes der Fühler ist relativ Druckmeßfühler (60) in Verbindnug stehende 50 arbeitsaufwendig und begrenzt dementsprechend die zweite Druckluftstrahl-Durchtrittsöffnung (54) ge- Vielseitigkeit einer derartigen Meßvorrichtung.

gen die andere Seite des Zahnrads (42) gerichtet Um diesem Nachteil zu begegnen, ist schon eine

ist. Meß vorrichtung vorgeschlagen worden, bei der eine

manuelle Neu- oder Nachjustierung zur Bestimmung

55 eines unterschiedlichen Werkstückdurchmessers nicht

erforderlich ist. Dabei erfolgt die Einstellung durch eine Gleitverschiebiing eines Fühlerpaars entlang von

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung mit Führungsstangen aufeinander zu und voneinander großem Meßbereich zur Bestimmung des Durchmcs- weg in bezug auf die Mitte eines zu messenden Werkseis eines Werkstücks, mit einem Tragarm und einem 60 Stücks, so daß der Abstand zwischen den Fühlern cntdrchbar an dem Arm gehalterten Hauptkörper, einem sprechend der Durchmesseränderung, die für ein becrsten am Hauptkörper gleitbar gelagerten Block mit stimmtes Werkstück gewünscht wird, veränderbar ist. einem vom Block gehaltenem Meßfühler, einem gleit- Dabei ist eine Vorschubwelle oder eine Vorschubbar am ersten Block gehaltenen zweiten Block mit spindel mit Links- bzw. Rechts-Gewindeabschnittcn einem vom zweiten Block gehaltenen Meßfühler, mit 65 an den Enden vorgesehen und die beiden Fühlerhalteeiner ersten Betätigungsvorrichtung zur Verschiebung blocks dienen als Gegenstück für diese Gewindeabdes ersten Blocks und einer zweiten Betätigungsvor- schnitte, so daß die Fühler aufeinander zu und voneinrichtung zur Verschiebung des zwcile.'i Blocks in zur ander weg bewegbar sind, wenn die Vorschubwelle