DE8116298U1

DE8116298U1 - Vorrichtung zum Bestimmen von Innen- und Außenabmaßen von Werkstücken, insbesondere an Rundschleifmaschinen

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Publication number: DE8116298U1
Application number: DE8116298U
Authority: DE
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Priority date: 1981-06-02
Publication date: 1982-10-21

Description

Patentanwalt Dipl.—Ing. R. Beyer Gneisenaustraße 1 D-4030 Ratingen 6

errichtung zu« Bestimmen von Innen- wind AuBenabaaBen von Werkstücken, insbesondere an Rmiimdschleifmaschinen

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 M/erden, \i/obei der eine Arm mit einem Maßstab verbunden und eine Abtasteinheit zum Abtasten der Teilung des Maßstabes vorgesehen ist. Der andere Tastarm ist mit einer Strichplatte verbunden, wobei eine fest angeordnete Abtasteinheit 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 Folge davon sind Meßfehler, die zu Ungenauigkeiten führen. Darüber hinaus bedürfen solche Vorrichtungen beim Ändern von

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

Aufgabe

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung 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 Bearbeitungsvorganges, erzielen lassen, und zwar ohne daß umständliche Justierarbeiten erforderlich sind. Dies soll auch bei unterbrochenem Schnitt möglich sein .

Darüber hinaus liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die relativ einfach aufgebaut ( ) ist, so daß sich für ihre Elemente an sich handelsübliche Teile verwenden lassen. Die Vorrichtung soll insbesondere im Zusammenwirken mit einer sogenannnten NC-Steuerung, ; z. B. an Rundschleifmaschinen, aber auch für andere Werkzeugmaschinen, zur Erzielung beliebiger Abmaße oder Durchmesser verwendbar sein, und zwar ebenfalls ohne daß eine umständliche Einjustierung beim Ändern der Abmaße notwendig wäre .

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Die Aufgabe wird durch die im Anspmuclti) 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Eine neuerungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, beliebig oft während des Bearbeitungsvorganges in die vorgegebenen Werte, z. B, über eine NC-Steuerung, einzugreifen und diese Werte beliebig zu ändern, ohne daß ein Einjustieren erforderlich wäre.

Die Form des zu bearbeitenden Werkstückes spielt 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 entsprechend einer sich stetig oder abrupt ändernden Form zu steuern, z. B. eine Eiform, eine Spindelform, eine Kugelform, eine Faßform, oder eine andere Form mit Vorsprüngen, 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.

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Über die NC-Steuerung kann das jeweils gewünschte Maß genau vorgegeben werden, wobei die zur Zeit auf dem Markt bekannten Tastarme und Meßköpfe ein Abschaltgenauigkeit von 0,5 my aufweisen.

• Eine neuerungsgemäße Vorrichtung läßt sich mit besonderem ^v Vorteil an Rundschleifmaschinen anwenden, wobei ebenfalls der Meß- und Steuerprozeß für beliebige Durchmesser oder Abmaße durch ein Zweikreismeßverfahren erfolgt. Die Hauptmeßachse wird durch zwei Führungssäulen gebildet, an denen zwei Meßkopfträger geführt sind, die jeweils einen der Tastarme aufweisen. Die Führung der Meßkopfträger an den Säulen kann über vorgespannte, spielarme Wälzführungen

; erfolgen.

J Die Meßbewegungen dieses Meßkreises werden durch eine ; zwischen den beiden Führungssäulen angeordnete Gewindespindel, die von einem Gleichstrommotor angetrieben ist, j oder durch eine vorgespannte, spielarme Kugelrollspindel, O j bewegt. Der Gleichstrommotor wird über eine NC-Steuerung ! beeinflußt.

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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 Maschinen- | zyklus, 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 Neuerung an einem Ausführungsbeispiel - teils schematisch - veranschaulicht ist.

In der Zeichnung ist die Neuerung in Anwendung auf ein Meßsteuergerät veranschaulicht, das sich mit besonderem ί 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 Stell- \ motor 22 verbunden, der eine Gewindespindel oder eine vorge

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spannte, 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 Meßkopfträger 4 bzw. 5 in Richtung X bzw. Y, also stets entgegengesetzt zuein- | ander, bewegt werden.

Die Meßkopfträger 4 und 5 sind über geeignete Führungen, z. B. durch vorgespannte, nicht dargestellte spielfreie oder spielarme Führungen, insbesondere Wälzführungen, 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 mitnehmbar, also einstückig, verbunden. Jeder der Meßköpfe 10 bzw. 11 weist je einen Tastarm f , 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 induktiver, kapazitiver, optischer o. dgl. Weise, z. B. absolut, arbeiten. Die Bewegungen der Fühler 14, 15 werden somit über ein geeignetes Dämpfungssystem, ζ. B. über eine hydraulische oder sonstige federelastische Dämpfung, elektrisch bzw. elektronisch, auf die Meßköpfe

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10 bzw. 11 übertragen. Jeder der Meßköpfe 10 bzw. 11 ist über ein Kabel 16 bzw. 17 mit einem Gerät IB verbunden, das die gemessenen Werte mittelt und in Abhängigkeit vom Mittelwert über eine elektrische Leitung 19 ein Bearbeitungs\i/er kzeug, z. B. eine Schleifscheibe 20, steuert, also zustellt, um ein Werkstück 21, z. B. eine Welle zu bearbeiten.

5tatt 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 Ausführungsform als Glasmaßstab ausgebildet ist und eine geeignete Maßeinteilung (nicht dargestellt) aufweist, die über ein Abtastkopf 24 abgetastet werden kann. Der Glasmaßstab 23 ist bei der dargestellten Ausführungsform mit dem in der Zeichnungsebene gesehen unteren Meßkopfträger 5 einstückig verbunden. In der zur Zeichnungsebene rechtwinklig stehenden Ebene weist die Vorrichtung eine geringe Erstreckung auf, so daß sie sich auch in engere Bereiche, praktisch überall hin, bewegen läßt. In einem durch die Spindelachse verlaufenden Längsschnitt ergibt sich somit 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 folgende:

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Angenommen, es soll ein im Durchmesser kreisförmiges Werkstück, z. B. eine Welle 21, durch Schleifen bearbeitet werden. Dann v/ird an dem NC-Steuergerät 1 der jeweils 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 danach automatisch eingefahren. Die auf den Meßkopfträgern 4 und 5 angeordneten Meßköpfe IQ und 11 mit ihren Tastarmen 12 und 13 messen dann die Abweichungen des zu bearbeitenden Werkstückes 21 von dem vorgegebenen Sollwerts Die gemessenen Werte werden über die Leitungen 16 und 17 an das Gerät 18 weitergegeben, 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 Zeichnungsebene 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 Kurven bearbeitet, z. B. geschliffen, werden können. Der Meßkopfträger wird somit in Abhängigkeit zu den zugeordneten Achsen positioniert.

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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 Meßkopfträger 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 Schutzansprüchen beschriebenen sowie in der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen ( für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

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29. September 1981

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I.

Ing. (grad.) Werner Böcker Schleusenweg 22

D-4700 Hamm 1

II.

Ing. (grad.) Ulrich Böcker Kettinghauser Weg 2

D-4703 Bönen

Vorrichtung zum Bestimmen veim Innen- wind AuiiBenabimaBen von) Werkstücken, insbesondere an Rundschleif !maschinen

ZusammeinifassuiiTig

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen von Innen- und Außenabmaßen von Werkstücken, besonders an Rundschleifmaschinen. Es wird ein Weg aufgezeigt, M/ie mittels einer Vorrichtung mit einem Zweikreismeßsystem ohne komplizierte Einjustierarbeiten auch bei kleinen Losgrößen mit großer Genauigkeit vorgegebene Abmaße eingehalten werden können. Durch die Neuerung wird es möglich, auch vi/ährend des Bearbeitungsvorganges beliebig oft einzugreifen und den jeweiligen Wert abzurufen. Die Vorrichtung funktioniert auch bei unterbrochenem Schnitt, z. B. wenn Wellen mit Nuten für Nut-Feder-Verbindungen bearbeitet werden sollen.

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Literaturverzeichnis

DE-OS	29	35	897
DE-OS	27	35	894
DE-OS	24	52	488
DE-OS	28	32	369
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

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Bezugszeicthie ic: liste

NC-Steuergerät Kabel Gewindespindel, Kugelrollspindel, Spindel, Zahnstangen Meßkopfträger Il

Führungssäule Il

Grundplatte Il

Meßkopf Il

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Gerät Leistung Bearbeitungswerkzeug Werkstück Stellmotor Maßstab Abtastkopf Lagerung Richtung

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Claims

1. Vorrichtung 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 gegenüberliegenden 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 die massearmen Meßfühler (14,15) jweils durch ein elektrisches Kabel mit einem Gerät körperlich bestimmt verbunden sind, das die Zustellbewegungen des Bearbeitungswerkzeuges (20) zu beeinflußt, wobei die Hauptmeßachse durch zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordnete Führungssäulen (6,7) gebildet ist, 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, und daß die Meßkopfträger (4,5) durch einen Antrieb (22) in Längsrichtung der Führungssäulen (6 bzw. 7) verstellbar sind,und der Antrieb (22) für die Meßkopfträger (4,5) mit einer NC-Steuerung (1) körperlich verbunden ist, wobei der Maßstab außerhalb der Führungssäulen (6,7) und parallel zu diesen verlaufend angeordnet ist,und daß der Abtastkopf (24) an einem der Meß-

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

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