DE3121800A1

DE3121800A1 - Verfahren zum bestimmen von innen- und aussenabmassen von werkstuecken, insbesondere an rundschleifmaschinen, und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens

Info

Publication number: DE3121800A1
Application number: DE19813121800
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ing.(grad.) 4703 Bönen Böcker; Werner Ing.(grad.) 4700 Hamm Böcker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-02
Filing date: 1981-06-02
Publication date: 1982-12-23

Description

Stand der Technik

Durch die DE-OS 28 32 369 ist eine digitale Meßvorrichtung zum Bestimmen von Innen- und Außenmaßen von Werkstücken mit zwei Meßfühlern vorbekannt, die von zwei sich gegenüberliegenden, parallel und gegenläufig verschiebbaren Tastarmen getragen werden, wobei der eine Arm mit einem Maßstab verbunden und eine Ab-tasteinheit zum Abtasten der Teilung des Maßstabes vorgesehen ist. Der andere Tastarm ist mit einer Strichplatte verbunden, wobei eine fest angeordnete Abtastein-heit die Teilungen der Strichplatte und des etwa gleichlangen, mit dem einen Tastarm verbundenen Maßstabes zum unmittelbaren Bestimmen der relativen Verschiebung der beiden Meßfühler abtastet.

Nachteilig bei dieser vorbekannten Bauart ist es, daß beim Meßvorgang relativ große Massen bewegt werden müssen, was entsprechende Massenkräfte bewirkt. Die Fol-ge davon sind Meßfehler, die zu Ungenauigkeiten führen. Darüber hinaus bedürfen solche Vorrichtungen beim Ändern von

Abmaßen stets genauer Einjustierung, was umständlich erscheint, zumal während des laufenden Betriebsvorganges, z. B. an Rundschleifmaschinen, die jeweils ge-wünschten Abmaße nicht verändert und kontrolliert werden können.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 insbesondere dahingehend zu verbessern, daß auch bei kleinen Werkstückzahlen bei einer Werkstückaufspannung sich beliebige Abmaße oder beliebige Durchmesser, z. B. beim Schleifen, auch während des Bearbeitungs-vorganges, erzielen lassen, und zwar ohne daß umständliche Justierarbeiten erfor-derlich sind. Dies soll auch bei unterbrochenem Schnitt möglich sein.

Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen. Die Vorrichtung soll relativ einfach aufgebaut sein, so daß sich für ihre Elemente an sich handelsübliche Teile verwenden lassen. Die Vorrichtung soll insbesondere im Zusammenwirken mit einer sogenannten NC-Steuerung, z. B. an Rundschleifmaschinen, aber auch für an-dere Werkzeugmaschinen, zur Erzielung beliebiger Abmaße oder Durchmesser ver-wendbar sein, und zwar ebenfalls ohne daß eine umständliche Einjustierung beim Ändern der Abmaße notwendig wäre.

Lösung bezüglich des Verfahrens

Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Ein erfindungsgemäßes Verfahren ermöglicht es, beliebig oft während des Bearbei-tungsvorganges in die vorgegebenen Werte, z. B. über eine NC-Steuerung, einzu-greifen und diese Werte beliebig zu ändern, ohne daß ein Einjustieren erforderlich wäre.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren spielt die Form des zu bearbeitenden Werkstückes an sich keine Rolle. Es können rotationssymmetrische Körper, z. B. Wellen, Achsen o. dgl., aber auch plattenförmige Körper, bearbeitet, z. B. geschliffen werden. Zum Beispiel ist es möglich, über eine NC-Steuerung die Tastarme entspre-chend einer sich stetig oder abrupt ändernden Form zu steuern, z. B. eine Eiform, ei-ne Spindelform, eine Kugelform, eine Faßform, oder eine andere Form mit Vorsprün-gen, Rücksprüngen, Einschnitten, Kerben o. dgl., zu bearbeiten. Die eigentlichen Taster der Tastarme, deren System an sich bekannt ist, sind dabei so ausgestaltet, daß auch ein unterbrochener Schnitt zu fahren ist, z. B. wenn in Wellen nutförmige Vertiefungen für Nut-Feder-Verbindungen angeordnet sind.

Die jeweilige Meßposition der Meßkopfträger wird durch ein Linear-Meßsystem, und zwar vorzugsweise durch einen Glasmaßstab, der außerhalb der Führungssäulen und parallel zu diesen verlaufend angeordnet ist, automatisch eingefahren. Die auf den Meßkopfträgern angeordnete Meßköpfe messen dann die Abweichung des zu bearbeitenden Werkstückes von dem an der NC-Steuerung vorgegebenen Maß. Durch diese Anordnung wird also nur die Auslenkung der massearmen Meßfühler über ein bei solchen Meßfühlern vorbekanntes Dämpfungssystem in den Meßköpfen gemessen und der Maschinenzyklus, also die Zustellbewegungen des Werkzeuges durch eine Steuerung, insbesondere über die NC-Steuerung, geregelt.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel - teils schema-tisch - veranschaulicht ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung in Anwendung auf ein Meßsteuergerät veran-schaulicht, das sich mit besonderem Vorteil an Rundschleifmaschinen, aber auch an anderen Werkzeugmaschinen einsetzen läßt. Derartige Werkzeugmaschinen oder Rundschleifmaschinen sind aber aus Gründen der Einfachheit in der Zeichnung nicht veranschaulicht worden.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein lediglich schematisch angedeutetes NC-Steuergerät veranschaulicht, wie es z. B. von Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Bohrwerken o. dgl., vielfältig vorbekannt ist. Das NC-Steuergerät ist über ein elektrisches Kabel 2 mit einem bei der dargestellten Ausführungsform als Gleichstrommotor ausgebildeten Stellmotor 22 verbunden, der eine Gewindespindel oder eine vorgespannte, spielfreie Kugelrollspindel 3 antreibt, die bei der dargestellten Ausführungsform auf dem einen Abschnitt mit Rechtsgewinde und auf ihrem anderen Längenabschnitt mit Linksgewinde versehen ist, so daß bei einer Drehbewegung der Spindel 3 zwei Meß-kopfträger 4 bzw. 5 in Richtung X bzw. Y, also stets entgegengesetzt zueinander, be-wegt werden.

Die Meßkopfträger 4 und 5 sind über geeignete Führungen, z. B. durch vorgespann-te, nicht dargestellte spielfreie oder spielarme Führungen, insbesondere Wälzführun-gen, auf zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordneten Führungssäulen 6 bzw. 7 geführt und gelagert, die an ihren einander abgekehrten Seiten durch je eine Grundplatte 8 bzw. 9 miteinander, z. B. durch Schrauben, verbunden sind.

Mit jedem der Meßkopfträger 4 bzw. 5 ist jeweils ein Meßkopf 10 bzw. 11 mitnehm-bar, also einstückig, verbunden. Jeder der Meßköpfe 10 bzw. 11 weist je einen Tast-arm 12 bzw. 13 auf, die parallel zueinander zu einer Seite der Vorrichtung gerichtet und diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind. Jeder der Tastarme 12 und 13 weist jeweils einen nur schematisch angedeuteten Fühler 14 bzw. 15 auf, die nachgiebig angeordnet und gedämpft gelagert sind. Bei den Tastarmen 12, 13 und Fühlern 14, 15 handelt es sich um vorbekannte Konstruktionen, die z. B. auf indukti-ver, kapazitiver, optischer o. dgl. Weise, z. B. absolut, arbeiten. Die Bewegungen der Fühler 14, 15 werden somit über ein geeignetes Dämpfungssystem, z. B. über eine hydraulische oder sonstige federelastische Dämpfung, elektrisch bzw. elektronisch, auf die Meßköpfe

10 bzw. 11 übertragen. Jeder der Meßköpfe 10 bzw. 11 ist über ein Kabel 16 bzw. 17 mit einem Gerät 18 verbunden, das die gemessenen Werte mittelt und in Abhängig-keit vom Mittelwert über eine elektrische Leitung 19 ein Bearbeitungswerkzeug, z. B. eine Schleifscheibe 20, steuert, also zustellt, um ein Werkstück 21, z. B. eine Welle zu bearbeiten.

Statt einer Gewindespindel oder Kugelrollspindel können z. B. auch über ein Ritzel gegeneinander bewegliche Zahnstangen vorgesehen werden, die die Meßköpfe 10, 11 bewegen.

Das Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Maßstab, der bei der dargestellten Ausfüh-rungsform als Glasmaßstab ausgebildet ist und eine geeignete Maßeinteilung (nicht dargestellt) aufweist, die über ein Abtastkopf 24 abgetastet werden kann. Der Glas-maßstab 23 ist bei der dargestellten Ausführungsform mit dem in der Zeichnungs-ebene gesehen unteren Meßkopfträger 5 einstückig verbunden. In der zur Zeich-nungsebene rechtwinklig stehenden Ebene weist die Vorrichtung eine geringe Er-streckung auf, so daß sie sich auch in engere Bereiche, praktisch überall hin, bewe-gen läßt. In einem durch die Spindelachse verlaufenden Längsschnitt ergibt sich so-mit eine schmale Rechteckgestalt, was die äußere Umhüllende anbelangt.

Mit dem Bezugszeichen 25 ist ein Lagerung für die Gewindespindel 3 bezeichnet, die somit mittig gelagert ist, wodurch sich gleichmäßige Längenänderungen und damit geringe Fehler durch Temperaturschwankungen ergeben.

Die Wirkungsweise des aus der Zeichnung ersichtlichen Meßsteuergeräts ist folgen-de:

Angenommen, es soll ein im Durchmesser kreisförmiges Werkstück, z. B. eine Welle 21, durch Schleifen bearbeitet werden. Dann wird an dem NC-Steuergerät 1 der je-weils gewünschte Durchmesser digital eingegeben. Die Hauptmeßachse wird durch die zwei Führungssäulen 6 und 7 für den oberen und unteren Meßkopfträger 4 und 5 gebildet. Die jeweilige Meßposition der Meßkopfträger 4 und 5 wird durch das Linear-Meßsystem (Glasstab) 23 über das NC-Steuergerät 1 und den Elektromotor 22 da-nach automatisch eingefahren. Die auf den Meßkopfträgern 4 und 5 angeordneten Meßköpfe 10 und 11 mit ihren Tastarmen 12 und 13 messen dann die Abweichun-gen des zu bearbeitenden Werkstückes 21 von dem vorgegebenen Sollwert. Die ge-messenen Werte werden über die Leitungen 16 und 17 an das Gerät 18 weitergege-ben, der die Schleifscheibe 20 o. dgl. zustellt.

Durch diese Anordnung wird also nur die Auslenkung der massearmen Meßfühler 14 und 15 über ein Dämpfungssystem in den Meßköpfen 10 und 11 gemessen und der Maschinenzyklus in der erwähnten Weise gesteuert. Dadurch wird die Genauigkeit erhöht und die Bedienung von allen Justierarbeiten freigehalten. Die Vorrichtung kann z. B. durch einen Blechmantel ummantelt sein, so daß sie in der zur Zeich-nungsebene senkrechten Ebene nur geringe Querschnittsabmessungen aufweist und sich in nahezu alle Positionen fahren läßt.

Über das NC-Steuergerät 1 lassen sich in allen Achsen Messungen durchführen, so daß nicht nur kreisförmige, sondern auch ellyptische oder sonstige gekrümmte Kur-ven bearbeitet, z. B. geschliffen, werden können. Der Meßkopfträger wird somit in Abhängigkeit zu den zugeordneten Achsen positioniert.

Die Vorrichtung ist im Vergleich zu bekannten Systemen erheblich kostengünstiger, z. B. um ein Vielfaches billiger, da sie sich im wesentlichen aus handelsüblichen Grundbausteinen, besonders was die Tastarme 12 und 13, die Meßfühler 14 und 15 und die Meßkopfträger 10 und 11 anbelangt, zusammensetzen läßt.

Es ist auch möglich, das Gerät umgekehrt arbeiten zu lassen, d. h. die Meßkopfträ-ger 4 und 5 auf den jeweils gewünschten Istwert einzufahren und sie gewissermaßen dort festzuhalten, so daß die Tastarme unter dem Übermaß ausgelenkt werden und bei Erreichen des Istmaßes die Abschaltung des Bearbeitungsvorganges erfolgt. Des weiteren ist es möglich, die Vorrichtung auf diese Weise auch zu prüfen, also zum Messen der Fertigungstoleranzen und zum Messen des Istmaßes heranzuziehen.

Die in der Beschreibung und in den Patentansprüchen beschriebenen sowie in der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Literaturverzeichnis

DE-OS 29 35 897

DE-OS 27 35 894

DE-OS 24 52 488

DE-OS 28 32 389

DE-AS 13 02 461

DE-AS 23 29 055

DE-AS 24 44 855

DE-AS 14 77 902

DE-PS 22 11 590

Bezugszeichenliste

1 NC-Steuergerät

2 Kabel

3 Gewindespindel, Kugelrollspindel, Spindel, Zahnstangen

4 Meßkopfträger

5 ´´

6 Führungssäule

7 ´´

8 Grundplatte

9 ´´

10 Meßkopf

11 ´´

12 Tastarm

13 ´´

14 Fühler, Meßfühler

15 ´´

16 Kabel

17 ´´

18 Gerät

19 Leistung

20 Bearbeitungswerkzeug

21 Werkstück

22 Stellmotor

23 Maßstab

24 Abtastkopf

25 Lagerung

X Richtung

Y ´´

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen von Innen- und Außenmaßen von Werkstücken, insbe-sondere an Rundschleifmaschinen, mit zwei in ihren Bewegungen gedämpften, das zu bearbeitende Werkstück abtastenden Messfühlern, die von zwei diametral gegen-überliegenden und parallel und gegenläufig bewegbaren, an Armen angeordneten Meßköpfen getragen sind, mit einem Maßstab und einer Abtasteinheit zum Abtasten der Einteilung dieses Maßstabes, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß- und Steuerprozeß für beliebige Durchmesser und/oder beliebige Abmaße durch ein Zwei-kreismeßverfahren vorgenommen wird.

2. Verfahren zum Bestimmen von Innen- und Außenmaßen von Werkstücken, insbesondere an Rundschleifmaschinen, mit zwei in ihren Bewegungen gedämpften, das zu bearbeitende Werkstück abtastenden Meßfühlern, die von zwei diametral ge-genüberliegenden und parallel und gegenläufig bewegbaren, an Armen angeordne-ten Meßköpfen getragen sind, mit einem Maßstab und einer Abtasteinheit zum Ab-tasten der Einteilung dieses Maßstabes, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die massearmen Meßfühler (14, 15) jeweils gesondert elektrischleitend an ein Gerät (18) angeschlossen sind, das über einen Mittelwert die Zustellbewegungen des Bearbeitungswerkzeuges (20) beeinflußt; b) die Hauptmeßachse ist durch zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordneten Führungssäulen (6, 7) gebildet, auf denen zwei Meßkopfträger (4, 5) gegenläufig verstellbar gelagert sind, die jeweils einen Meßkopf (10 bzw. 11) mit dem zugeordneten Tastarm (12 bzw. 13) tragen;

c) wobei die Meßkopfträger (4, 5) durch einen Antrieb (22) in Längsrichtung der Führungssäulen (6 bzw. 7) verstellbar sind;

d) der Antrieb (22) für die Meßkopfträger (4, 5) ist über eine NC-Steuerung (1), an der das jeweils gewünschte Maß eingebbar ist, steuerbar;

e) der Maßstab (23) ist außerhalb der Führungssäulen (6, 7) und parallel zu diesen verlaufend angeordnet, wobei der Abtastkopf (24) an einem der Meßkopfträger

(z. B. 4) einstückig angeordnet ist, während der Maßstab (23) mit dem anderen Meß-kopfträger (z. B. 5) einstückig verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelantrieb eine spielarm gelagerte Spindel (3) oder eine Kugelrollspindel ist, die von einem Gleich-strommotor (22) in beiden Richtungen antreibbar ist, wobei der Gleichstrommotor (22) von einem NC-Gerät (1) beeinflußt ist.