DE3330058A1 - Elektronischer messkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Meßkopf für Lineardimensionen von mechanischen Werkstücken, insbesondere während der Bearbeitung auf Schleifmaschinen, wobei der Meßkopf ein Außengehäuse, mindestens einen beweglichen Arm, einen an diesem angebrachten Meßfühler, eine elastische Vorrichtung, welche den beweglichen Arm in Meßrichtung drückt, einen Lagengeber, der ein Signal in Abhängig- IQ keit von der Stellung des beweglichen Arms erzeugt, eine elektrische Abhubvorrichtung mit einem ersten Element, das aus einem Elektromagneten und einem zweiten Element, das aus einem Anker und einer Justiervorrichtung besteht, um die Größe des Abhubs einzustellen, aufweist.

Herkömmliche elektronische Meßköpfe für Schleifmaschinen weisen einen oder zwei bewegliche Arme auf, die mit Druckfedern oder ähnlichen Vorrichtungen bestückt sind, um die an den beweglichen Armen angebrachten Meßfühler in Berührung mit der Oberfläche eines Werkstückes zu bringen oder, falls kein Werkstück vorhanden ist, sie in eine Ruhestellung zu führen.

Im Falle von Köpfen mit zwei Meßfühlern für die Messung von Innen- und Außendurchmessern entsprechen die Ruhestellungen dem maximalen und minimalen Abstand zwischen den Fühlern.

Diese Meßköpfe sind normalerweise mit einer "Abhubvorrichtung" versehen, um den beweglichen Arm oder die Arme aus der Ruhestellung in eine eingefahrene Stellung zu bringen, die durch mechanische Anschläge gekennzeichnet ist. Damit wird vermittels hydraulischer Schlitten oder ähnlichen Vorrichtungen ein Aufprall der Fühler am Prüfling oder an anderen Hindernissen vermieden, wenn der Meßkopf zum Werkstück hin-oder von diesem wegbewegt wird.

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Die Abhubvorrichtungen können verschieden ausgelegt sein (Druckluft, hydraulisch usw.)/ jedoch die meist vorgezogene Auslegung ist die elektrische Bauart, weil sie einfacher, zweckmäßiger und sicherer ist. Praktisch hängt beispielsweise eine Druckluftabhubvorrichtung von äußeren Versorgungsleitungen ab, welche für ihren Betrieb eine Druckluftanlage erfordern, die mit gefilterter Luft und dadurch zusätzlicher Ausrüstung arbeiten muß.

Es ist offensichtlich, daß auch hydraulische Abhubvorrichtungen unter ähnlichen Nachteilen wie UnZweckmäßigkeit und mangelnde Sicherheit leiden.

Außerdem könnte es nötig werden, die Größe des Abhubes oder Zurückfahrens des Armes in Abhängigkeit von beispielsweise geometrischen Merkmalen des Prüflings einzustellen.

Vor allem darf im Falle von Meßköpfen zum Prüfen der Innendurchmesser während der Bearbeitung auf einer Schleifmaschine der Wert des Abhubes nicht zu groß sein, um ein zufälliges Aufprallen der Fühler auf der Schleifscheibe zu verhindern, wenn er in dem zu prüfenden Loch noch angordnet ist und ziemlich viel von den durch das Loch gebildeten Raum einnimmt.

Beispielsweise wird nach der italienischen Patentschrift Nr. 664 927 eine regelbare elektrische Abhubvorrichtung im Meßkopf verwendet, um Innendurchmesser zu prüfen. Bei diesem Meßkopf zieht ein Elektromagnet in seinen Wicklungen einen Kern an, der an einem seiner Enden mit einem konischen Kopf versehen ist, welcher über zwei Rollen

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mit beweglichen Armen bewegt und mit diesen zusammenwirkt, wodurch sich die beiden Fühler gegenseitig annähern. Die Amplitude dieser Bewegung kann durch Nachstellen (über eine Schraube mit Knopf) eines Anschlages eingestellt werden, der die Versetzung des Magnetkerns begrenzt.

In der italienischen Patentschrift Nr. 965 618 ist eine weitere Bauart eines Meßkopfes für Innendurchmesser beschrieben, der zwei bewegliche Arme aufweist, die zwei Flachanker tragen, welche durch zwei vom Meßkopfgehäuse getragene Elektromagneten angezogen werden. Die Größe des Abhubs oder des Zurückfahrens wird durch Drehung einer Scheibe mit zwei Schlitzen eingestellt, in welchen zwei an den Ankern befestigte Bezugselemente aufgenommen sind.

Wegen des begrenzten an Schleifmaschinen zur Verfügung stehenden Platzes ist es zweckmäßig, daß die Meßköpfe im allgemeinen ziemlich kleine Abmessungen aufweisen. Wenn außerdem die Elektromagneten der Abhubvorrichtung verhältnismäßig stark sind, so kann dies zu übermäßigen Wärmeverlusten führen, welche einen Leistungsabfall des Meßkopfes bewirken können.

Wenn jedoch gleichzeitig die Anziehungskraft des Elektromagneten genügend hoch ist, so können als Folge von Schwingungen der Schleifmaschine Störungen bei der Abhubvorrichtung auftreten, beispielsweise eine unerwünschte Freigabe der beweglichen Arme.

Die Abhubvorrichtungen der in den beiden vorerwähnten italienischen Patentschriften erwähnten Meßköpfe brauchen für ihre Betriebssicherheit ziemlich starke Elektromagneten, die natürlich übermäßige Wärmeverluste mit sich bringen.

i_n Bezug auf den in der ersten der beiden italienischen Patentschriften beschriebenen Meßkopf hängt dies einerseits

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davon ab, daß die Abhubvorrichtung eine Tauchkernkonstruktion aufweist. Außerdem hängt bei beiden in den vorerwähnten italienischen Patentschriften beschriebenen Meßköpfen die durch die Elektromagneten auf den Kern und den Anker beim Zurückfahren der beweglichen Arme ausgeübte Anziehungskraft von der Stellung der Justiervorrichtungen ab, d.h. von der Stellung des Anschlages sowie der der Scheibe in den Schlitzen.

IQ Daher wird bei diesen vorerwähnten Meßköpfen ein schlechter Kompromiß zwischen sich gegenseitig ausschließenden Forderungen erzielt wie ihre Abmessungen und geringe Wärmeverluste, Betriebssicherheit der Abhubvorrichtungen, weiter Stellbereich für die Größe des Zurückfahrens.

Die technische Frage, welche die Erfindung zu lösen trachtet, ist ein Meßkopf mit einer einstellbaren Hubvorrichtung, die sehr betriebssicher ist, einen großen Verstellbereich aufweist, die Gefahr einer möglichen Freigabe des Zurückfahrens in einer Weise gestattet, die nicht von einer bestimmten Einstellung abhängt, und der schließlich mit geringen Gesamtabmessungen ausgelegt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Meßkopf gelöst, wie er eingangs kurz beschrieben wurde, wobei die Justiervorrichtungen an einem der Elemente der Abhubvorrichtung befestigt sind, wobei dieses Element und die Justiervorrichtung gleichzeitig verstellbar sind.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die einzige Zeichnung, die den Rahmen der Erfindung nicht einschränken soll, zeigt einen teilweisen Seitenschnitt eines Meßkopfes mit zwei beweglichen Armen für das Prüfen von Innendurchmessern.

Der Meßkopf weist ein Außengehäuse 1 auf_/an welchem zwei seitliche Platten angebracht sind, von denen nur eine, die Platte 2, in der Zeichnung sichtbar ist. Ein im wesentlichen T-förmiger Träger 3 ist an einer Seite des Gehäuses mit Schrauben 4 befestigt.

Zwei Meßfühler 5, 5' sollen ein zu messendes Werkstück berühren. Die Meßfühler 5, 5' sind mit Armen 7, 7' verbunden, die aus dem Gehäuse 1 durch Öffnungen 8, 8¹ her- ^Q ausragen. Die in Längsrichtung des Meßkopfes verlängerten Arme 7, 7¹ sind mit dem am Gehäuse 1 mit Stiften 9, 9¹ befestigten Element 3 verbunden, wobei die Stifte den Armen Drehbewegungen um Achsen ermöglichen, die zur Ebene der Zeichnung senkrecht stehen.

Jeder Fühler 5, 5¹ wird mit dem Werkstück 6 durch je eine Rückholfeder 10, 10' in Berührung gehalten, die zwischen den Armen 7, 7¹ und dem feststehenden Element 3 angeordnet sind.

Die Stellung der Arme 7, 7¹ wird durch zwei induktive Stellunggeber 11, 11' abgegriffen, die je einen ersten Abschnitt 12,12' aufweisen, der hauptsächlich aus elektrischen am Element 3 befestigten Wicklungen besteht und einem Kern 13, 13', die über einen Schaft 14, 14' mit den Armen 7, 7' verbunden sind.

Der Meßkopf weist zwei Abhubvorrichtungen mit zwei ersten Elementen auf, die Elektromagnete 15, 15' darstellen und mit zwei zweiten Elementen, die aus scheibenförmigen Ankern 16, 16" bestehen. Die Elektromagnete 15, 15' weisen am Mittelschaft des Elements 3 befestigte Bewegungen auf, deren Zweck darin besteht, die Arme 7, 7' durch Einwirkung auf die Anker 16, 16' anzuziehen, welche aus mit den Armen 7, 7' verbundenen ferromagnetischen Scheiben bestehen.

Im Mittelpunkt der Anker 16, 16" sind halbkugelförmige Karbidanschläge 17, 17¹ angeordnet, die mit anderen Anschlägen 18, 18" zusammenwirken, welche an den Bewehrungen des Elektromagneten 15, 15¹ befestigt sind. Die Anschlage 17, 17' bilden Justiervorrichtungen für das Abheben oder Zurückfahren.

Die Einstellung des Abhebens erfolgt durch axiale Versetzungen der Anschläge 17, 17" durch Ein- oder Ausschrauben von zwei Schraubenschäften 19, 19', die mit den Ankern 16, 16' einstückig ausgeformt sind, in entsprechende Gewindebohrungen 20, 20' der Arme 7, 7¹. Die Schäfte 19, 19' liegen senkrecht zu den Armen 7, 7¹ und sind auch senkrecht zu diesen verstellbar, d.h. praktisch in einer zur Meßrichtung der Arme 7, 7' parallelen Richtung. Zwischen den Wänden der Bohrungen 20, 20" und der Schäfte 19, 19' sind Reib- oder Bremselemente eingesetzt, die aus den Gewindeschneideinsätzen 21, 21' bestehen, welche die Betriebssicherheit und Stabilität der Einstellung gewährleisten.

Um diese Einstellung durchzuführen gibt es die Möglichkeit des Zuganges von außen durch Einführen eines Schraubenziehers in Schlitze an den Enden der Schäfte 19, 19' durch zwei Öffnungen 22, 22', die im Gehäuse 1 ausgeformt sind und mit den Bohrungen 20, 20' fluchten und unter Betriebsbedingungen durch die Kappen 23, 23' verschlossen sind.

Bei Veränderung der Einstellung des Abhubs bleibt der Luftspalt zwischen jedem Elektromagneten 15, 15' und den zugeordneten Ankern 16, 16" bei Betätigung des Zurückfahrens konstant und sehr gering, da er insgesamt durch die Dicke der Anschläge 17, 17' bestimmt wird.

Zwei Anschläge 24, 24' sind an zugeordnete Schraubenschäfte 26, 26' befestigt, die über zwischengeordnete Schraubenschneideinsätze 28, 28' mit den Oberflächen der Gewindebohrungen 27, 27' des Außengehäuses 1 in Eingriff stehen. Zwei weitere Karbidanschläge 25, 25' sind an den Armen 7, T befestigt und wirken mit den Anschlägen 24, 24" zusammen, wobei sie den Hub der Arme begrenzen, während sie in den Meßrichtungen laufen und damit die sogenannte Ruhestellung schaffen. Um diesen gesamten Hub zu justieren müssen die Schäfte 26, 26' eingestellt werden.

Mit nicht gezeigten Dichtungen versehene Dichtungsbohrungen 8, 8' ermöglichen gleichzeitig die Bewegung der beweglichen Arme 7, 7'. Um die Versetzung der beweglichen Arme 7, 7' zu dämpfen kann der Innenraum des Meßkopfes mit Silikondämpfungsflüssigkeiten gefüllt werden.

Die runden Flächen der Anker 16, 16", die den freien Enden oder den Grundflächen der Elektromagneten 15, 15' zugekehrt sind, weisen fast identische Abmessungen mit denen der gleichen Grundfläche auf, wodurch sich ein hohes Verhältnis zwischen den von den Elektromagneten 15, 15' auf die Anker 16, 16' ausgeübten Bezugs- oder Abhubkräften und den planmäßigen Abmessungen der gesamten Abhubvorrichtung ergibt.

Gleichzeitig kann man die Größe des Abhubs in einem ziemlich breiten Bereich (z.B. einige wenige Millimeter) einstellen, weil die von den Elektromagneten 15, 15' auf die Anker 16, 16' ausgeübten Abhubkräfte nicht von einer speziellen Einstellung der Anker 16, 16' oder der der Anschläge 17, 17' gegenüber den beweglichen Armen 7, 7' abhängen, wenn diese zurück- oder eingefahren sind.

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Nach Einschalten des Abhubvorganges können die Elektromagneten mit weniger Strom versorgt werden, wodurch sich eine geringere Wärmeableitung ergibt, wobei jedoch gleichzeitig eine sichere Dauer des Abhubes gewährleistet ist.

Der vorstehend beschriebene Meßkopf gewährleistet auch hohe Genauigkeiten der Abhubvorrichtung, da sich die zurückgefahrene Stellung durch den Kontakt zwischen den halb kugelförmigen Oberflächen der Anschläge 17, 17' und den

Q ebenen Flächen der Anschläge 18, 18' ergibt und kaum durch Staub oder andere Fremdstoffe beeinflußt wird, die möglicherweise in den Meßkopf eindringen können.

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Claims (10)

1. 333QÜÖ8

   PATENTANSPRÜCHE;

   Λΐ. /Elektronischer Meßkopf zum Prüfen von linearen Abmessungen mechanischer Werkstücke, insbesondere während der Bearbeitung auf Schleifmaschinen, mit einem Außengehäuse, mindestens einem beweglichen Arm, einem mit dem beweglichen Arm verbundenen Fühler, einer elastischen Vorrichtung, welche den beweglichen Arm in Meßrichtung drückt, einem Stellungsgeber, der ein Signal in Abhängigkeit von der Stellung des beweglichen Arms erzeugt, einer elektrischen Abhubvorrichtung mit einem aus einem Elektromagneten bestehenden ersten Element und einem aus einem Anker bestehenden zweiten Element sowie mit Verstellvorrichtungen, um die Größe des Abhubes einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß die EinStellvorrichtungen (17;17') an einem (16,16') der Elemente (15,16;15',16·) der Abhubvorrichtung befestigt sind, wobei dieses Element (16; 16') und die Einstellvorrichtungen (17;17') gleichzeitig einstellbar sind.
2. 2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtungen einen ersten am Anker (16; 16') befestigten mechanischen Anschlag (17;17') aufweisen und, daß ein zweiter mechanischer Anschlag (18;18') mit dem Elektromagneten (15;15') verbunden ist, wobei der erste und zweite Anschlag (17,18^7',ΐδ¹) einander berühren sollen, um die Größe des Abhubes zu bestimmen.
3. 3. Meßkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen am Gehäuse (1) befestigten Träger (3) aufweist, daß der Elektromagnet (15;15') mit dem Träger (3) und der Anker (16;16') in verstellbarer Weise mit dem beweglichen Arm (7;7') verbunden sind.

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4. 4. Meßkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (16; 16") im wesentlichen scheibenförmig ausgeformt ist und einem Ende des Elektromagneten (15,15') zugekehrt ist.
5. 5. Meßkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (16;16') mit dem beweglichen Arm (7; 7") über eine Spindel (19;19') durch eine Schraubverbindung (21; 21') verbunden ist.
6. 6. Meßkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste mechanische Anschlag (17;17") mit dem Anker (16;16') an einer Stelle verbunden ist, welche den

   Mittelpunkt des Ankers (16;16') entspricht. 15
7. 7. Meßkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubverbindung einen Einsatz ähnlich einem Gewindeschnexdeinsatz (21;21') aufweist.
8. 8. Meßkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) Bohrungen (22;22") aufweist, um von außen an die Einstellvorrichtungen (19,17;19',17') gelangen zu können.
9. 9. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Anschläge (17;17') eine runde und der andere (18;18') eine ebene Oberfläche aufweist.
10. 10. Meßkopf nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 bis 9 mit einem zweiten beweglichen Arm, einem zweiten Meßfühler, einem zweiten Stellungsgeber, einer zweiten Abhubvorrichtung sowie einer zweiten Einstellvorrichtung, wobei das Gehäuse eine Vorderseite mit Bohrungen zur Durchführung der beweglichen Arme und eine Rückseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der

    Träger (3) an der Rückseite des Gehäuses (1) befestigt ist und die beweglichen Arme (7,7')sowie die Elektromagneten (15,15') trägt.