DE2811969C2 - Vorrichtung zum Messen einer sphärischen Fläche in Abhängigkeit von einer zylindrischen oder kegeligen Fläche - Google Patents

Description

In der Meßtechnik ist es mitunter erforderlich, sphärische Flächen in Abhängigkeit von einer zylindrischen oder kegeligen Fläche zu messen, z. B. sphärische Bordführungsfläche eines Kegelrollenlager-Innenringes in Abhängigkeit von seiner Laufbahn.

Durch die DE-OS 23 60 827 ist bereits ein Radius-Meßgerät bekanntgeworden, bei dem der Meßtaster an einem drehbar gelagerten Arm befestigt ist, dessen Länge in Obereinstimmung mit der Größe des Sollradius einstellbar ist Mit diesem bekannten Gerät ist es jedoch nicht möglich, eine F^;äche in Abhängigkeit von einer anderen Fläche zu messen.

In der DE-PS 11 00 982 wird eine Prüfvorrichtung für Kegelradkörper beschrieben, die ein auf einem Support angeordnetes Meßgerät aufweist, das über einen mit einem Hauptschlitten verbundenen Rundleiltisch um eine senkrecht zur Achs, des Radkörpers verlaufende Einstellachse verschwenkbar und auf dem Radkörper entlang einer die Einstellachse schneidenden Geraden verschiebbar ist und einen Spannkopf für die Aufnahme des zu messenden Körpers besitzt. Diese bekannte Vorrichtung ist für das genaue Messen von Radien, insbesondere von verschieden großen Reuen und für das Messen einer sphärischen Fläche in Abhängigkeil von einer zylindrischen oder kegeligen Fiäche ungeeignet, weil sie keine geeignete Einstellmöglichkeit für verschiedene Radien aufweist und der Support, der das Meßgerät trägt, frei verschiebbar ist.

Durch die DE-OS 26 11 476 ist es nicht mehr neu, einen an einem Arm befestigten Taststift eines Profilindikators verschwenkbar anzuordnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art /u schaffen.

i-nit der eine sphärische Fläche in Abhängigkeit von einer zylindrischen oder kegeligen Fläche einfach und unkompliziert gemessen werden kann, wobei die Meßgenauigkeit sehr hoch und die Reproduzierbarkeil der Messung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Support für den Radial-Tastkopf drehbar auf dem Hauptschlitten angeordnet und der Abstand zwischen dem Drehpunkt des Rundteiltisches und dem Drehpunkt des Supports z. B. in Übereinstimmung mit der Größe des Sollradius einstellbar ausgeführt ist und der Support in zwei um 90^e versetzten Stellungen auf dem Hauptschlitten durch einen mit dem Support-Unterteil verbundenen Arretierstift fixiert werden kann, der je nach Stellung des Supports in vorzugsweise zwei kegelige Bohrungen an der Oberseite des Hauptschlittens angreifend angeordnet ist.

Mit der Vorrichtung nach der Erfindung isl es möglich, z. B. bei einem Kegelrollenlager-Innenring, die

Bordführungsfläche in Abhängigkeit von der Laufbahn zu messen und zwar nicht als Öffnungswinkel, sondern so, wie es der tatsächlichen Konstruktion entspricht

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Mit der Ausgestaltung nach dem Anspruch 2 wurde eine Vorrichtung geschaffen, die ein leichtes Versetzen des auf dem Haupischlitten angeordneten Supports gestattet

Durch die Maßnahme nach Anspruch 3 wird eine genaue Schwenkbewegung des Supports gegenüber dem Hauptschlitten erreicht Mit der Ausgestaltung nach den Ansprüchen 4 bis 12 werden günstige Getriebeausführungen und Anordnungen geschaffen, durch die präzise Schwenk- und Vorschubbewegungen des Rundteiltisches und der Schlitten erzielt werde n.

Weitere Einzelheiten sind den Figuren und der nachfolgenden Beschreibung eines Äusführungsbeispiels einer Meftvorrichtung zu entnehmen. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Meßvorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g- 2 den Schnitt A -B der in der F i g. 1 dargestellten Meßvorrichtung im vergrößerten Maßstab,

F i g. 3 den Schnitt E-F-C-H der in der F ι g. 1 dargestellten Meßvorrichtung im vergrößerten Maßstab,

F i g. 4 den Schnitt CD gemäß F i g. 1 im vergrößerten Maßstab und

F i g. 5 bis 7 durch einen Geradlinienschreiber aufgezeichnete Profilkurven für Bords mit gleichem Soll- und Istradius bzw. mit von dem Sollradius abweichenden Istradien und

F i g. 8 ein Meßbeispiel an einem Kegelrollenlager-Innenring.

Die in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Meßvorrichtung, z. B. für Kegelrollenlager-Innenringe 1 mit sphärischem Bord 2, besteht aus einem Rundteiltisch 3 mit einer aufgeschraubten Deckplatte 4, auf der die Führungsschiene S und die mit dieser verbundene Prismenleiste 6 befestigt ist, dem Hauptschlitten 7. der auf der Führungsschiene 5 mit der Prismenleiste 6 angeordnet ist, dem Support-Ur'.erteil 8 und dem Support-Oberteil 9 mit dem Radial-Tastkopf 10. Der Support-Unterteil 8 wird auf dem Hauptschlitten 7 durch einen Drehbolzen 11 geführ·:, der mittels eines unter Federvorspannung stehenden Drucklagers 11a gelagert ist. Der Rundteiltisch 3 wird durch einen Synchronmotor 12 über ein Zahnradgetriebe Π und ein Schneckengetriebe (nicht gezeichnet) angetrieben. Das Zahnradgetriebe 13 wird durch eine Rutschkupplung gegen Überlastungen und damit gegen Beschädigungen geschützt. Die Rutschkupplung ist im Antrieb angeord:,"H und besteht aus der Kupplungsbüchse 14, dem Kupplungsrad 15 und zwei einstellbaren NutTiuttern 16. Zur Einstellung des Schwenkwinkels von Hand ist ein ausrückbares Handrad 17 vorgesehen, das auf einer Laufbüchse 18 angeordnet ist und von einer auf einer Drückscheibe 19 aufliegenden Druckfeder 20 in Betriebsstellung gehalten wird. Die Begrenzung des Schwenkwinkels erfolgt durch einen Anschlagwinkel 21, der einen auf einer Zwischenplatte befestigten Mikroschalter 22 betätigt, wobei der Anschlagwinkel durch eine Rändelschraube 23 und einen Nutstein (nicht gezeichnet) in der vorgesehenen Stellung fixiert wird. Der Antrieb des Hauptschlittens 7 erfolgt durch einen Synchronmotor 24 über ein Zahnradgetreibe 25. Das ausrückbare Zahnrad 26 ist auf einer Stellbüchse 27 axial verschiebbar angeordnet, die auf der Getriebewelle 28 des Synchronmotors 24 festgeklemmt ist und wird von einer in einer Druckscheibe 29 geführten Druckfeder 30 in Betriebsstellung gehalten. Das Verdrehen der Zugspindel 31 und damit eine Verstellung des Hauptschlittens 7, erfolgt durch das im Lagerflansch 32 in axialer Richtung fixierte Zahnrad 33, das auf dem Gewinde der Zugspindel 31 angeordnet ist. Hierfür muß der Klemmbolzen 34 der Spindelmutter 35 angezogen werden, so daß diese die Zugspindel 31 umschließt. Ein Gleitbügel 36 sichert die Zugspindel 31 gegen Verdrehen. Für die Begrenzung des Versteliweges des Hauptschlittens 7 sind zwei Distanzbüchsen 37 vorgesehen.

Die Einstellbewegung des Tastweges wird durch Anschlagstücke 38 eingestellt, die durch Rändelschrauben 39 fixiert werden und einen Mikroschalter 40 betätigen. Der im Support-Oberteil 9 angeordnete Radial-Tastkopf 10 kann zusammen mit dem Support-Unterteil 8 um 90° versetzt werden, so daß ein Abtasten der Laufbahn 41 und ein Abtasten der Bordführungsfläche 2 des Kegelrollenlager-Innenringes 1 möglich ist. Vor dem Versetzen des Support-Unterteils 8 muß der Schwenkhebel 42 niedergedrückt werden, wobei der kegelig ausgeführte Arretierstift 43 (F i g. 4) aus einer entsprechenden Bohrung des Hauptschlittens 7 ...rausgezogen wird. Der Arretierstift 43 rastet dann, nach dem Versetzen des Support-Unterteils um 90°, in eine zweite kegelige Bohrung 44 ein. Der Schwenkradius zur Überprüfung des sphärischen Bordes 2 wird mittels einer auf der Führungsschiene 5 durch Spannlaschen 45 befestigten Maßstab-Leiste 46 und einer auf dem Hauptschlitten 7 angeordneten Noninusplatte 47 eingestellt. Die genaue Einstellung der Meßspitze 48 auf den Mittelpunkt des Drehbolzens 11 wird durch Versteilen des Support-Oberteils 9 und durch Verschieben des Tastkopfes 10 mit Hilfe des mit dem Tastkopf fest verbundenen Stellringes 10a erreicht, wobei in der gezeichneten Stellung die Justierung in Richtung der Hauptschüttenbewegung durch die Stellschraube 49 und die Einstellung in Richtung quer zur Hauptschüttenbewegung durch die Stellschraube 50 erfolgt. Beide Stellschrauben werden nach dem Ausrichten der Meßspitze 48 durch Klemmschrauben arretiert. Als Gegengewicht zum Schlittengewicht ist eine Stahlkugel 51 vorgesehen, so daß die Lagerung de«; Rundteiltisches 3 vor Verkantungen geschützt ist. Die vom Radial-Tastkopf 10 aufgenommenen Meßänderungen werden über einen Verstärker auf den Schreibstift eines Schreibgeräts (nicht gezeichnet) übertragen. Als Schreibgerät wird ein herl-ömmliches Geradlinien-Schreibgerät verwendet.

Der zu messende Kegelrollenlager-Innenring 1 wird auf einem in einer kegeligen Bohrung der Meßvorrichtung angeordneten Aufnahmezapfen 52 durch eine

so Scheibe 53 und eine Rändelschraube 54 fixiert.

Vor dem Abtasten der Laufbahn 41 bzw. des sphärischen Bordes 2 des Kegelrollenlager-Innenringes 1 wi,d der Rundteiltisch 3 mit dem gesamten Tastsystem um oen lialoen Laufbahnwinkel ^geschwenkt. Dies erfolgt durch Drehen des ausgerückten Handrades 17 entsprechend der Winkelskala 55 am Rundteiltisch 3. In dieser Stellung wird der Rundteiltisch 3 durch Verschieben des verstellbaren Anschlagwinkels 21 begrenzt. Der Radius für die sphärisch- Bordform wird durch Verschieben des Hauptschlittens 7 von Hand, wobei die Spindelmutter 35 gelöst sein muß, eingestellt. Nach grober Einstellung wird der Klemmbolzen 34 wieder ie.Ugezogen und die Feineinstellung mit dem ausgerückten Stellrad 26 vorgenommen. Das Ablesen der Radiusgröße erfolgt mittels der eingebauten Noniusplatte 47, die über eine mit der Führungsschiene 5 verbundene Maßstab-Leiste 46 gleitet.
Beim Einstellen der Meßvorrichtung muß die Achse

des Tastkopfes 10 senkrecht auf der zu messenden Laufbahn 41 stehen. Danach wird der Tastkopf 10 um 90° versetzt und die Laufbahn 41 des Kegelrollenlager-Innenringes 1, beginnend vom kleinen Laufbahndurchmesser, mit Hilfe des Synchronmotors 24 abgetastet und die Profilkurve mit dem Geradlinienschreiber aufgezeichnet, wobei die Anschläge 38 entsprechend der Tastlänge eingestellt sein müssen. Anschließend wird der Tastkopf 10 wieder um 90° versetzt und die Bordführungsfläche 2, beginnend am Einstich, aufgezeichnet. hierbei erfolgt der Antrieb des Rundteiltisches 3 über den Synchronmotor 12 und das Zahnradgetriebe 13. Durch die Verwendung eines sogenannten X- V-Schreibers ergibt sich, wie aus der F i g. 5 unten zu Sehen ist, nur dann eine gerade Linie, wenn der Schwenkradius R₅ (Sollradius) mit dem Bordradius /?i (Istradius) übereinstimmt. Bei einem kleineren Schwenkradius (F i g. 6) erhält man eine konvexe Kurve und bei einem größeren

Srhu/pnlcraHiiiQ pinp knnlravp Kurvp /F i σ 7\ AiifiprHpm

zeigen die Profilkurven (Fig. 6 und 7) auch noch einen schrägen Verlauf, weil der Schwenkradius-Mittelpunkt nicht mit dem Bordradius-Mittelpunkt übereinstimmt und dadurch auch die Bordlage verändert wird.

Bei Kegelrollenlager-Innenringen, die keine Bordlage- bzw. Radienfehler aufweisen, verlaufen der ausgewertete Teil der Profilkurve für die Laufbahn, in der F i g. 8 mit m bezeichnet, und die Profilkurve für die Bordführungsfläche, deren ausgewertete Fläche in der F i g. 8 mit Λ gekennzeichnet ist, parallel zueinander, wobei die absolute Lage auf dem Diagrammstreifen ohne Bedeutung ist. Bei einem Radienfehler ist, wie bereits oben ausgeführt, der ausgewertete Teil h der Profilkurve der Bordführungsfläche nicht geradlinig und verläuft auch nicht relativ zum ausgewerteten Teil m der Profilkurve der Laufbahn parallel. Die Ursache hierfür ist, daß jede Radienänderung gleichzeitig die Bordlage verändert, d. h. bei einem zu kleinen Radius trägt die Kegelrolle nur an der Außenkante der Bordführungsfläche und bei einem zu großen Radius nur an der Innenkante. Verläuft z. B. die ausgewertete Fläche h der Profilkurve der Bordführungsfläche geradlinig aber unter einem Winkel λ zur ausgewerteten Fläche m der Profilkurve der Laufbahn, so liegt nur ein Bordlagefehler vor. Aus dem in der F i g. 8 dargestellten Meßbeispiel an einem Kegelrollenlager-Innenring ist ersichtlich, daß sowohl ein Radienfehler als auch ein Bordlagefehler vorhanden ist

Die Meßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, die Bordführungsfläche 2 in Abhängigkeit von der Laufbahn 41 zu messen. Bei dieser Meßmethode ist die MeSgenauigkeit und die Reproduzierbarkeit sehr hoch, da sie nicht von der Kantenbildung und der Breite des Einstiches am Kegelrollenlager-Innenring 1 beeinträchtigt wird.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt Es sind ohne weiteres im Rahmen des Erfindungsgedankens konstruktive Änderungen möglich. So kann beispielsweise, falls für den Hauptschlitten 7 die Genauigkeit einer Prismenführung nicht ausreicht, ein sogenannter Luftschiitten verwendet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen einer sphärischen Fläche in Abhängigkeit von einer zylindrischen oder kegeligen Fläche, z. B. der sphärischen Bordführungsfläche eines Kegelrollenlager-Innenringes in Abhängigkeit von seiner Laufbahn, mit einem auf einem Support angeordneten Radial-Tastkopf, dessen Achse senkrecht oder parallel zur Bewegungsrichtung eines Hauptschlittens gerichtet ist, wobei der Radial-Tastkopf über einen mit dem Hauptschlitten verbundenen Rundteiltisch drehbar angeordnet ist, und einem Spannkopf für die Aufnahme des zu messenden Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß der Support (8,9) drehbar auf dem Kauptschlitten (7) angeordnet und der Abstand zwischen dem Drehpunkt (56) des Rundteiltisches (3) und dem Drehpunkt (57) des Supports (8,9) in Übereinstimmung mit der Größe des Sollradius einstellbar ausgefüi-.rt ist und der Support (8,9) in zwei um 90° versetzten Stellungen auf dem Hauptschlitten (7) durch einen mit dem Support-Unterteil (8) verbundenen Arretierstift (43) fixiert werden kann, der je nach Stellung des Supports (8,9) in zwei kegelige Bohrungen (44) an der Oberseite des Hauptschlittens (7) eingreifend angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Support-Unterteil (8) verbundene Arretierstift (43) mit einem Schwenkhebel (42) in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jer Support-Unterteil (8) unter Zwischenschaltung eines unter Federvorspannung stehenden Druckla^srs (HaJ und einem Drehbolzen (11) mit dem Hauptschlitten (7) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundteiltisch (3) über ein Schneckengetriebe und ein Zahnradgetriebe (13) mit einem Synchronmotor (12) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (17) des Zahnradgetriebes (13) auf seiner Laufbüchse (18) axial verschiebbar angeordnet ist und von einer auf einer Druckscheibe (19) aufliegenden Druckfeder (20) in Betriebsstellunggehalten wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradgetriebe (13) eine Rutschkupplung aufweist, die aus der Kupplungsbüchse (14), dem Kupplungsrad (15) und zwei einstellbaren Nutmuttern (16) besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 6, gekennzeichnet durch einen die Schwenkbev/egung des Rundteiltisches (3) begrenzenden Anschlag (21) und einen Mikroschalter (22).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschlitten (7) über eine Zugspindel (31) und ein Zahnradgetriebe (25) mit dem Synchronmotor (24) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (26) des Zahnrad^ · iriebes (25) auf einer Stellbüchse (27) axial verschiebbar angeordnet ist, die mit der Getriebewelle (28) des Synchronmotors (24) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (33) des Zahnradgetriebes (25) eine Gewindebohrung aufweist, auf einem entsprechenden Gewinde der Zugspindel (31) angeordnet und in axialer Richtung in einem Lagerflansch (32) fixiert ist

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Zugspindel (31) eine geschlitzte Spindelmutter (35) vorgesehen ist, die durch einen Klemmbolzen (34) in Eingriff gebracht wird.

12. Vorrichtung nach einem der Anspruch? 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Einstellbewegung des Tastweges Anschlagstükke (38) und ein Mikroschalter (40) vorgesehen sind.