DE2926679A1

DE2926679A1 - Vorrichtung zum abmessen eines werkstuecks

Info

Publication number: DE2926679A1
Application number: DE19792926679
Authority: DE
Inventors: Henri Judet
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1978-07-07
Filing date: 1979-07-02
Publication date: 1980-01-17
Also published as: DE2926679C2; FR2430595A1; FR2430595B1; US4306811A

Description

SOCIETE DUPLICATIONS GENERALES D'ELECTRICITE ET DE MECANIQUE SAGEM

Vorrichtung zum Abmessen eines Werkstücks

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abmessen eines Werkstücks, mit einem Werkstückträger, mit einer relativ zum Werkstückträger in Richtung auf das Werkstück und von diesem weg verschiebbar gelagerten Anordnung und mit einer Einrichtung zum Messen dieser Verschiebungen relativ zum Werkstückträger.

Das bevorzugte Anwendungsgebiet sind das Abmessen von Werkstücken in einer Werkzeugmaschine, z.B. einer Drehbank.

Vorhandene Vorrichtungen zum Messen des Durchmessers eines Werkstücks in einer Drehbank besitzen im wesentlichen einen oder mehrere mechanische Fühler, die mit der Werkstückoberfläche in Berührung gebracht werden. Die Anwendung dieser Vorrichtungen unterliegt in vieler Hinsicht Einschränkungen. Insbesondere ist es schwierig, eine hohe Meßgenauigkeit zu erzielen. Es lassen sich nur Messungen durch Vergleich mit einem Kaliber ausführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die bei einfachem Aufbau eine hohe Meßgenauigkeit bietet und eine selbsttätige Messung ermöglicht.

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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die verschiebbar gelagerte Anordnung einen Schlitten aufweist, dessen eines Ende eine Gabel zum Übergreifen des Werkstücks bildet, und daß der eine Arm der Gabel eine Einrichtung trägt, die ein paralleles Lichtstrahlbttndel, vorzugsweise senkrecht zur Verschieberichtung des Schlittens, auf den anderen Arm richtet, der einen Lichtempfänger zur Erzeugung einer Abbildung und - in Abhängigkeit von dieser - eines Signals zu Beginn und am Ende der durch das Werkstück bewirkten Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels aufweist.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der Lichtempfänger einen Bildschirm aufweist, der durch eine Faseroptik mit einem lichtempfindlichen Detektor verbunden ist, z.B. einen Fotoelektronen-Vervielfacher .

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch das Prinzip der Anbringung der Vorrichtung an einer Drehbank mit schrägstehendem Bett,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Meßvorrichtung mit ihren wesentlichen mechanischen Bestandteilen in größerem Maßstab,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 2 und

Fig. 4 und 5 Einzelteilansichten, jeweils von der Seite und von oben, eines am Ende der Vorrichtung nach Fig. 2 angebrachten Adapters zum Messen von Innendurchmessern.

Die erfindungsgemäße optische Meßvorrichtung kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel dient zur Messung von Werkstücken, die auf einer Horizontaldrehbank mit schrägem Bett der in Fig. 1 dar-

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gestellten Art bearbeitet werden. Diese Drehbank kann ein in Bezug auf die vertikale geneigtes Bett 10 mit einem Revolverkopf 11 aufweisen. Das Werkstück P liegt während der Bearbeitung zwischen horizontalen Spitzen frei vor den Augen der Bedienungsperson. Dabei ist die Gefahr ausgeschlossen, daß heiße Werkzeugspäne auf das Bett 10 fallen, dieses erhitzen und verformen.

Diese Anordnung ermöglicht eine einfache Anbringung der Meßvorrichtung 14, die durch ausgezogene Linien in Betriebsstellung und durch strichpunktierte Linien in Ruhestellung dargestellt ist.

Die Vorrichtung ist längs einer Stange 15 (Fig. 1 und 2) verschiebbar, die gleichzeitig eine Drehachse bildet. Die Stange 15 ist im Maschinengestell gelagert und verläuft parallel zur Achse des Reitstocks 13. Sie ist so lang, daß die Bedienungsperson das Werkstück außerhalb der Meßzeiten freisetzen kann. Zur Abstützung der Meßvorrichtung in der Ruhelage kann ein Anschlag 16 (Fig. 2) vorgesehen sein.

Die Vorrichtung 14 hat einen quer zum Werkstück feststehenden Schlitten 17 und einen verschiebbaren Schlitten 18. Der Schlitten 17 ist auf der Stange 15 axial verschiebbar und um diese drehbar gelagert. Er weist eine stabile vertikale Platte mit zwei in der vertikalen Ebene weit auseinanderliegenden Gleitschienen 19 auf. Der Schlitten 18 trägt vier Lager 20, die dfe Gleitschienen 19 umgeben und eine Verschiebung des Wagens 18 auf dem feststehenden Wagen 17 aus einer zurückgezogenen in eine maximale Vorschublage (die in den Fig. 2 und 3 durch ausgezogene Linien dargestellt ist) gestatten, Die Extremlagen des verschiebbaren Schlittens 18 sind durch Lagerböcke 21 bestimmt, die die Gleitschienen 19 tragen und an denen die Lager 20 anschlagen.

Zwischen dem feststehenden Schlitten 17 und dem beweglichen

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Schlitten 18 ist eine Einrichtung zum Messen eines geradlinigen Verschiebungsweges angeordnet. Diese Meßeinrichtung weist einen Meßstab mit einer Teilung 24a (hoher Genauigkeit) am Schlitten 17 und einen Meßfühler (Aufnehmer) 25a am Schlitten 18 auf. Der Verschiebeweg kann visuell oder, was bevorzugt wird, selbsttätig abgelesen werden, wie nachstehend noch näher erläutert wird.

Das dem Schlitten 17 abgekehrte Ende des Schlittens 18 bildet eine Gabel mit zwei Armen 22 und 23, die das Werkstück P, dessen Durchmesser gemessen werden soll, übergreifen. Die Länge der Arme 22 und 23 ist entsprechend dem maximal zu messenden Durchmesser, der durch strichpunktierte Linien in Fig. 2 angedeutet ist, gewählt. Der Arm 22 ist mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines dünnen Lichtstrahlenbündels versehen, das senkrecht zur Vorschubrichtung des Schlittens 18 auf dem Schlitten 17 auf den anderen Arm 23 gerichtet ist. Diese Einrichtung enthält eine Lichtquelle 25, einen Kondensor 25 und einen Umlenkspiegel 26, die innerhalb des Arms 22 angeordnet sind. Das aus dem Arm 22 austretende Lichtstrahlenbündel 27 kann durch das Werkstück P, in Abhängigkeit von der Lage des Schlittens 18, unterbrochen werden. Der Arm 23 enthält in seinem Inneren eine Einrichtung zum Empfangen und Umlenken des Lichtstrahlenbündels 27. Diese Einrichtung weist einen ersten Spiegel 28 und ein Objektiv 29 auf, das ein Bild einer Erzeugenden bzw. Mantellinie des Werkstücks auf einen Lichtempfänger 29', z.B. einen Bildschirm, wirft. Sodann sind Spiegel 30 und 31 vorgesehen, damit der optische Strahlengang zwischen Spiegel 28 und Lichtempfänger 29' dem Auszug des Objektivs entspricht. Dem Lichtempfänger 29^f ist ein lichtempfindliches Organ nachgeschaltet, das beim Durchgang der Abbildung der Werkstück-Mantellinie ein Signal erzeugen kann. Hierfür kann ein Fotoelektronen-Vervielfacher 32 verwendet werden, der in der Mitte des Bildschirms 25' über eine Faseroptik 33 angeschlossen ist. Beim Durchgang der Mantellinie

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des Werkstücks durch das Lichtstrahlenbündel bewirkt der Fotoelektronen-Vervielfacher eine Spannungsänderung, die ausreicht, allein das Lichtsignal in der Mitte des Bildschirms abzunehmen und so eine hohe Genauigkeit zu erzielen. Dieser fotoelektronische Teil der Meßvorrichtung kann weitgehend mit der in der US-PS 3 778 167 beschriebenen übereinstimmen.

Die Wirkungsweise wird nachstehend kurz beschrieben, soweit sie sich nicht bereits aus der Beschreibung des Aufbaus ergibt.

Wenn der Durchmesser des Werkstücks P (Fig. 2) gemessen werden soll, werden zunächst die Schlitten längs der Stange 15 verschoben, so daß sie außer Eingriff mit dem Anschlag 16 kommen. Anschließend wird der Schlitten 17 am Anschlag 34 angelegt, der ihn in horizontaler Lage hält. Dann wird der Schlitten vorgeschoben. In dem Augenblick, in dem das Lichtstrahlenbündel 27 durch die rechte Mantellinie des Werkstücks P unterbrochen wird, ändert sich der vom Fotoelektronen-Vervielfacher 32 erzeugte Strom sprungartig. Eine nicht dargestellte elektronische Einrichtung, die vom Fotoelektronen-Vervielfacher 32 beaufschlagt wird, erzeugt daraufhin ein kurzes Meßsignal. In dem Maße, wie der Schlitten 18 weiter nach rechts verschoben wird, registriert der Meßfühler 25a die Anzahl der Teilstriche auf dem Meßstab 24a, die er abtastet. Wenn der Schlitten schließlich soweit verschoben worden ist, daß das Lichtstrahlenbündel 27 nicht mehr unterbrochen wird, d.h. beim Durchgang der linken Mantellinie, erzeugt die am Fotoelektronen-Vervielfacher 32 angeschlossene elektronische Einrichtung erneut ein kurzes Signal, die das Zählen der Teilstriche auf den Meßstab 24 anhält. Das Zählergebnis kann auf einer Sichtanzeigeeinheit 35 angezeigt werden.

Die Verschiebung des Schlittens 18 relativ zum Schlitten 17 und zur Stange 15, die einen feststehenden Träger bildet, braucht nicht mehr manuell zu erfolgen, sondern kann mittels

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eines Motors bewirkt werden. Wenn ein Schrittvorschubmotor benutzt wird, können der Meßstab 24a und der Meßfühler 25a entfallen. Stattdessen braucht lediglich ein einfacher Zähler vorgesehen zu sein, der mit Jedem Vorschubschritt des Motors weitergeschaltet wird, und zwar von Beginn bis Ende der Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels.

Die Vorrichtung gestattet nicht nur die Messung eines Durchmessers, sondern grundsätzlich der Abmessungen eines Werkstücks P in Verschieberichtung des Schlittens ohne Materialberührung und ohne daß eine Verschiebung nach rückwärts erfolgen muß, vielmehr ermöglicht die Meßvorrichtung die Messung in einem einzigen Verschiebevorgang in einer einzigen Richtung.

Die Vorrichtung kann auch so ergänzt werden, daß sie die Messung von Innendurchmessern gestattet. Eine derartige Messung kann bei einem zwischen den Backen des Spannfutters einer Drehspindel gehaltenen Werkstück , das innen bearbeitet wird, erforderlich sein. Zu diesem Zweck kann die beschriebene Vorrichtung mit einem Adapter versehen werden, wie er beispielsweise in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. In diesen Figuren sind die bereits in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Bauteile mit den gleichen Bezugszahlen versehen und lediglich die Gabel des Schlittens 18 dargestellt.

Der Adapter hat einen schrägen Arm 36, der starr am Joch 38 der Gabel des Schlittens 18 befestigt ist. Die Art der Befestigung ist beliebig. Beispielsweise kann er mittels Klemmschrauben 39 befestigt sein, die durch Löcher hindurchgreifen und ihn auf einer schwalbenschwanzförmigen Führungsschiene festklemmen. Das freie Ende des Arms weist eine Achse 41 auf, die etwa in der durch die Achse des Lichtstrahlenbündels 27 verlaufenden Ebene liegt und senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Schlittens 18 steht. Um die Achse ist ein zweiarmiger Hebel 42 schwenkbar gelagert, der am Ende seines einen Arms ; eilen Abtaster, z.B. eine Rolle 43, trägt. Das freie Ende des ^: anderen Hebelarms bildet eine Abdeckklappe 44, die das Licht-

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strahlenbündel 27 unterbrechen kann. Die Hebelarme sind im allgemeinen gleich lang, so daß sie eine direkte Anzeige bzw. übersetzung bewirken. Grundsätzlich können die Arme des Hebels 42 jedoch auch verschieden lang sein, um beispielsweise die Messung von Durchmessern zu ermöglichen, die in großer Tiefe liegen.

Die Wirkungsweise der mit dem Adapter versehenen Vorrichtung ist ähnlich der zuvor beschriebenen, nur daß nacheinander eine Verschiebung in der einen und dann in der anderen Richtung erfolgen und das Meßergebnis entsprechend dem Durchmesser der Rolle 43, der mittels eines Eichrings gemessen werden kann, korregiert werden muß.

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Claims

Patentansprüche

1.}Vorrichtung zum Abmessen eines Werkstücks, mit einem Werkstückträger, mit einer relativ zum Werkstückträger in Richtung auf das Werkstück und von diesem weg verschiebbar gelagerten Anordnung und mit einer Einrichtung zum Messen dieser Verschiebungen relativ zum Werkstückträger, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbar gelagerte Anordnung einen Schlitten (18) aufweist, dessen eines Ende eine Gabel zum Übergreifen des Werkstücks (P) bildet^und daß der eine Arm (22) der Gabel eine Einrichtung trägt, die ein paralleles Lichtstrahlbündel (27), vorzugsweise senkrecht zur Verschieberichtung des Schlittens, auf den anderen Arm (23) richtet, der einen Lichtempfänger (29*) zur Erzeugung einer Abbildung und - in Abhängigkeit von dieser - eines Signals zu Beginn und am Ende der durch das Werkstück bewirkten Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger einen Bildschirm (29*) aufweist, der durch eine Faseroptik (33) mit einem lichtempfindlichen Detektor verbunden ist, z.B. einem Fotoelektronen-Vervielfacher (32).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (18) von einem in Verschieberichtung des Schlittens (18) feststehenden Schlitten (17) getragen wird, der längs einer senkrecht zur Verschieberichtung des ersten Schlittens (18) und relativ zum Werkstückträger feststehenden

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- 2 Stange (15) verschiebbar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitten (18) einen Meßfühler (25a) trägt, der mit einem am zweiten Schlitten (17) befestigten Meßstab (24a) und einem elektronischen Zähler zusammenwirkt, der die Anzahl der Teilstriche auf dem Meßstab während der Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels zählt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Adapter aufweist, der das Messen des Innendurchmessers von Werkstücken gestattet und einen zweiarmigen Hebel (42) aufweist, dessen Drehachse an der Gabel befestigt ist und dessen einer Arm einen Abtaster (43) trägt, der mit dem Werkstück in .Berührung bringbar ist, so daß der andere Arm eine Unterbrechungsklappe (44) für das Lichtstrahlenbündel bildet.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für eine Drehbank, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger durch das Drehbankgestell gebildet ist, auf dem eine Drehspindel oder ein Reitstock gelagert istuid daß der erste Schlitten (18) in Richtung auf die Achse der Drehspindel oder des Reitstocks und von dieser bzw. diesem weg verschiebbar ist.

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