DE102007060661B4 - Measuring device, on a machine tool, in particular grinding machine, arranged to determine the cross-sectional dimension of rotationally symmetrical workpiece areas - Google Patents

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Abstract

Messvorrichtung, an einer Werkzeugmaschine, insbesondere Schleifmaschine, angeordnet, zur Bestimmung der Querschnittsabmessung von rotationssymmetrischen Bereichen eines Werkstücks, mit einem an einer Halterung befestigten Messkopf, der an den rotationssymmetrischen Werkstück-Bereich in radialer Richtung anstellbar ist und zwei Messflanken aufweist, die beim Messvorgang den rotationssymmetrischen Werkstück-Bereich bereichsweise übergreifen und mit einander gegenüberliegenden Anlageflächen zur Anlage an den Werkstück-Bereich versehen sind, wobei die Messvorrichtung einen Messbereich mit einer unteren und einer oberen Messgrenze aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berührung mit dem Werkstück-Bereich (1, 2; 21, 22) an jeder Messflanke (6, 7; 26, 27) mindestens zwei Anlageflächen (14, 15) ausgebildet sind, die eine Stufung zur Erweiterung der Messgrenzen nach unten und/oder nach oben aufweisen.Measuring device, on a machine tool, in particular grinding machine, arranged for determining the cross-sectional dimension of rotationally symmetrical areas of a workpiece, with a mounted on a holder measuring head, which is adjustable to the rotationally symmetrical workpiece area in the radial direction and has two measuring edges, the measuring process in the axially overlapping rotationally symmetrical workpiece area and provided with opposing contact surfaces for abutment with the workpiece area, wherein the measuring device has a measuring range with a lower and an upper measuring limit, characterized in that for contact with the workpiece area (1, 2 21, 22) on each measuring flank (6, 7, 26, 27) at least two bearing surfaces (14, 15) are formed, which have a gradation to extend the measurement limits downwards and / or upwards.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung, an einer Werkzeugmaschine, insbesondere Schleifmaschine, angeordnet, zur Bestimmung der Querschnittsabmessung von rotationssymmetrischen Bereichen eines Werkstückes, mit einem an einer Halterung befestigten Messkopf, der an den rotationssymmetrischen Werkstück-Bereich in radialer Richtung anstellbar ist und zwei Messflanken aufweist, die beim Messvorgang den rotationssymmetrischen Werkstück-Bereich bereichsweise übergreifen und mit einander gegenüberliegenden Anlageflächen zur Anlage an den Werkstück-Bereich versehen sind, wobei die Messvorrichtung einen Messbereich mit einer unteren und einer oberen Messgrenze aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a measuring device, arranged on a machine tool, in particular a grinding machine, for determining the cross-sectional dimension of rotationally symmetrical regions of a workpiece, with a measuring head attached to a holder, which can be set against the rotationally symmetrical workpiece region in the radial direction and has two measuring flanks. in the measurement process, the rotationally symmetrical workpiece area overlap areas and are provided with opposing contact surfaces for abutment with the workpiece area, the measuring device having a measuring range with a lower and an upper measuring limit, according to the preamble of claim 1.

Messvorrichtungen dieser Art sind in der industriellen Praxis bekannt und werden in verschiedenen Ausführungen angeboten. Bei einer ersten Ausführungsart sind die Messflanken divergierend nach Art einer V-förmigen Gabel an dem Messkopf angesetzt und übergreifen den zu messenden Werkstück-Bereich teilweise. Zwischen den beiden Messflanken befindet sich in dem Messkopf der Messtaster mit einem Taststift. Bei der Messung liegen die beiden Messflanken und der Taststift an der Oberfläche des zu messenden Werkstück-Bereichs an. Dabei ist der Taststift verschiebbar und steht mit dem Messtaster in Wirkverbindung. Aus der Dreipunkt-Berührung, die durch die beiden Messflanken und den verschiebbaren Taststift zustande kommt, lässt sich in einer Auswerteelektronik der Durchmesser des betreffenden Werkstück-Bereiches bestimmen.Measuring devices of this type are known in industrial practice and are offered in various designs. In a first embodiment, the measuring edges are divergent in the manner of a V-shaped fork attached to the measuring head and partially overlap the workpiece area to be measured. Between the two measuring edges, the probe has a stylus in the measuring head. During the measurement, the two measuring edges and the stylus lie against the surface of the workpiece area to be measured. The stylus is displaceable and is in operative connection with the probe. From the three-point contact, which comes about through the two measuring edges and the movable stylus, can be determined in an evaluation of the diameter of the relevant workpiece area.

Eine andere Variante der bekannten Messvorrichtung hat einen Messkopf mit zwei Messflanken, die im Abstand zueinander annähernd parallel verlaufen. Bei der Messung werden die beiden Messflanken symmetrisch von beiden Seiten an den Werkstück-Bereich herangefahren; aus der zustande kommenden Querverschiebung der beiden Messflanken ergibt sich wieder durch rechnerische Auswertung der gemessene Durchmesser.Another variant of the known measuring device has a measuring head with two measuring edges, which run approximately parallel to one another at a distance from each other. During the measurement, the two measuring flanks are moved symmetrically from both sides to the workpiece area; From the coming transverse displacement of the two measuring edges results again by arithmetic evaluation of the measured diameter.

Den bekannten Messvorrichtungen ist gemeinsam, dass die größte Messgenauigkeit in einem verhältnismäßig engen Durchmesser-Bereich des zu messenden Werkstück-Bereiches vorliegt. Die Eichkurve derartiger Messvorrichtungen hat funktionsbedingt einen Abschnitt höchster Genauigkeit, in dem der Verlauf des errechneten Durchmessers über der gemessenen Verschiebung des Taststiftes oder des Querabstandes eine Gerade ist. Werden diese Messvorrichtungen bei Werkstück-Bereichen verwendet, deren Durchmesser sehr stark von dem Durchmesser abweicht, der der Eichung zugrunde gelegen hat, so können sich ungenauere Ergebnisse einstellen. Eine Abhilfe würde darin bestehen, an einer Werkzeugmaschine mehrere Messvorrichtungen anzuordnen, von denen jede für einen bestimmten Werkstück-Bereich, also für einen bestimmten Nenndurchmesser, die optimalen Ergebnisse liefert. Eine derartige Vorgehensweise verbietet sich aber aus Gründen des zur Verfügung stehenden Raumes und wegen der damit verbundenen hohen Kosten.The known measuring devices have in common that the greatest measuring accuracy is present in a relatively narrow diameter range of the workpiece area to be measured. The calibration curve of such measuring devices has functionally a section of highest accuracy, in which the course of the calculated diameter over the measured displacement of the stylus or the transverse distance is a straight line. If these measuring devices are used for workpiece areas whose diameter deviates very much from the diameter on which the calibration was based, inaccurate results can be obtained. A remedy would be to arrange a plurality of measuring devices on a machine tool, each of which provides the optimum results for a certain workpiece area, ie for a specific nominal diameter. However, such a procedure is prohibited for reasons of the available space and because of the associated high costs.

Eine für beliebige Durchmesser ausgelegte Messvorrichtung, die in allen Durchmesser-Bereichen optimale Ergebnisse liefert, wäre ähnlich aufwendig und voluminös.A designed for any diameter measuring device that provides optimal results in all diameter ranges would be similarly complex and bulky.

Bei den heutigen durchrationalisierten Fertigungsabläufen werden aber viele Bearbeitungsvorgänge nacheinander oder gleichzeitig an einem Werkstück in einer einzigen Aufspannung vorgenommen. Dabei ist es erforderlich, während der Bearbeitung stets wieder Messungen vorzunehmen, um zu einem optimalen Ergebnis zu kommen. Es besteht also ein Bedarf an Messvorrichtungen, mit denen die Querabmessungen von Werkstücken während der Bearbeitung mehrmals und an verschiedenen Stellen gemessen werden können. Dabei sollen die Messergebnisse auch sofort ausgewertet und für den weiteren Bearbeitungsablauf herangezogen werden.However, in today's streamlined manufacturing operations, many machining operations are performed sequentially or simultaneously on a workpiece in a single set-up. It is necessary to take measurements again during processing in order to achieve an optimal result. There is therefore a need for measuring devices with which the transverse dimensions of workpieces during processing can be measured several times and at different locations. The measurement results should also be evaluated immediately and used for further processing.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung an einer Werkzeugmaschine, insbesondere Schleifmaschine, der eingangs genannten Art sowie eine derartige Werkzeugmaschine mit einer derartigen Messvorrichtung zu schaffen, die bei kompakter und kostengünstiger Ausführung bzw. mit der so genannte In-Prozess-Messungen während der Bearbeitung auch für mehr als einen Nenndurchmesser mit großer Schnelligkeit und Genauigkeit ermöglichen.The invention is therefore an object of the invention to provide a measuring device on a machine tool, in particular grinding machine of the type mentioned and such a machine tool with such a measuring device in a compact and cost-effective design or with the so-called in-process measurements during allow machining for more than one nominal diameter with great speed and accuracy.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt einerseits mit einer Messvorrichtung der eingangs genannten Art gemäß Anspruch 1 sowie mit einer Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 11 erfindungsgemäß dadurch, dass zur Berührung mit dem Werkstück-Bereich an jeder Messflanke mindestens zwei Anlageflächen ausgebildet sind, die eine Stufung zur Erweiterung der Messgrenzen nach unten und/oder nach oben aufweisen. Der Begriff „Anlagefläche” beschreibt dabei die grundsätzliche Formgebung. Durch Wölbung der Anlageflächen kann sich eine linien- oder punktförmige Anlage der Messflanken an dem Werkstückbereich ergeben. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.The solution of this object succeeds on the one hand with a measuring device of the type mentioned according to claim 1 and with a machine tool according to claim 11 according to the invention in that for contact with the workpiece area at each measuring edge at least two contact surfaces are formed, a gradation to extend the measurement limits down and / or up. The term "contact surface" describes the basic shape. Curvature of the contact surfaces may result in a linear or punctiform contact of the measuring flanks on the workpiece area. Advantageous developments are defined in the respective dependent claims.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass bei der Bearbeitung eines bestimmten Werkstücks in der Massenproduktion die Zahl der ständig zu messenden Werkstück-Bereiche verhältnismäßig gering ist. Sollen beispielsweise die Haupt- und Hublager einer Kurbelwelle geschliffen werden, so müssen vor allem diese beiden Lager ständig betrieblich vermessen werden, damit ein optimales Schleifergebnis zustande kommt. Daher wird im Gegensatz zu den Messvorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei dem die Anlageflächen der Messflanken durchgehend geradlinig verlaufen, erfindungsgemäß eine Abstufung der Anlageflächen vorgenommen, so dass sich zwischen den beiden Messflanken zwei unterschiedliche Abstände ausbilden, die unterschiedlichen Durchmessern der zu messenden Werkstück-Bereiche entsprechen. Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass dieselbe Messvorrichtung an zwei Werkstück-Bereichen unterschiedlichen Durchmessers angesetzt werden kann, wobei die Messung dennoch im Bereich der größten Genauigkeit entsprechend der linearen Steuercharakteristik des Messtasters erfolgt. Im Falle der Kurbelwelle reicht also eine einzige Messvorrichtung aus, um sowohl die Haupt- als auch die Hublager mit großer Genauigkeit im laufenden Schleifbetrieb vermessen zu können.The invention is based on the consideration that in the machining of a particular workpiece in mass production, the number of workpiece areas to be measured constantly is relatively low. If, for example, the main and stroke bearings of a crankshaft are to be ground, then Above all, these two bearings must be continuously measured operationally, so that an optimal grinding result is achieved. Therefore, in contrast to the measuring devices according to the prior art, in which the contact surfaces of the measuring flanks are continuously rectilinear, according to the invention a gradation of the contact surfaces made, so that form two different distances between the two measuring edges, the different diameters of the workpiece to be measured Correspond to areas. This is achieved in an advantageous manner that the same measuring device can be applied to two workpiece areas of different diameters, wherein the measurement is still carried out in the range of greatest accuracy corresponding to the linear control characteristic of the probe. In the case of the crankshaft, therefore, a single measuring device is sufficient to be able to measure both the main and the stroke bearings with great accuracy in the current grinding operation.

Dabei ist auch eine Ausbildung von mehr als zwei Stufen je Messflanke ohne weiteres möglich. Die Vereinfachung des Messvorganges führt gleichfalls zu einer Verkürzung der Bearbeitungszeit.It is also a training of more than two levels per measuring edge readily possible. The simplification of the measuring process also leads to a shortening of the processing time.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch verwirklicht werden, dass die Messflanken an dem Messkopf nach außen in Richtung auf den rotationssymmetrischen Werkstück-Bereich divergierend ausgebildet sind und dass innen zwischen den Messflanken ein beweglicher Taststift angeordnet ist, der mit einem Messrechner in Wirkverbindung steht und gleichfalls an dem Werkstück-Bereich zur Anlage kommt.According to an advantageous development, the measuring device according to the invention can be realized in that the measuring flanks on the measuring head are designed to be divergent outwards in the direction of the rotationally symmetrical workpiece area and that a movable stylus is arranged internally between the measuring flanks and is operatively connected to a measuring computer and also comes to rest on the workpiece area.

Ebenso ist aber auch in vorteilhafter Weise eine Ausführung möglich, bei der die Messflanken für einen Messvorgang in zumindest annähernd parallel zueinander verlaufender Stellung ausgebildet sind.Likewise, however, an embodiment is also possible in an advantageous manner, in which the measuring flanks are designed for a measuring operation in at least approximately mutually parallel position.

Vor allem in dem letzten Fall ist es vorteilhaft, wenn die Messflanken verschwenkbar an dem Messkopf angeordnet sind und wahlweise entweder die parallel zueinander verlaufende Messstellung oder eine divergierende Stellung einnehmen, in der der Messkopf zwischen der Messstellung und einer Ruhestellung verfahren wird. Die divergierende Stellung der Messflanken, bei der die Messflanken scherenartig auseinander gefahren werden, soll verhindern, dass die Messflanken beim Heranfahren an den zu messenden Werkstück-Bereich anstoßen und das Werkstück oder sich selber beschädigen.Especially in the latter case, it is advantageous if the measuring flanks are arranged pivotably on the measuring head and optionally occupy either the mutually parallel measuring position or a divergent position in which the measuring head is moved between the measuring position and a rest position. The diverging position of the measuring flanks, in which the measuring flanks are moved apart in a scissor-like manner, is intended to prevent the measuring flanks from striking the workpiece area to be measured when approaching and damaging the workpiece or itself.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird vorgesehen, dass an jeder Messflanke des Messkopfes ein auswechselbarer Anlageschuh eingesetzt ist, an dem sich eine innere Anlagefläche und eine äußere Anlagefläche befinden, wobei der Abstand zwischen den inneren Anlageflächen der beiden Anlageschuhe einen Werkstück-Bereich von kleinerem Durchmesser und der Abstand zwischen den äußeren Anlageflächen einen Werkstück-Bereich von größerem Durchmesser erfasst. Durch die Verwendung dieser abgestuften Anlageschuhe wird es möglich, eine und dieselbe Messvorrichtung wahlweise mit Anlageschuhen zu versehen, die einer bestimmten Durchmesser-Paarung für einen bestimmten Anwendungsfall entsprechen. Die Angaben „außen” und „innen” beziehen sich dabei auf die Lage der Anlageflächen in Bezug auf den Messkopf. Die inneren Anlageflächen liegen nahe dem Messkopf, die äußeren Anlageflächen sind weiter davon entfernt.In a further advantageous embodiment, it is provided that on each measuring edge of the measuring head, a replaceable investment shoe is used, on which an inner contact surface and an outer bearing surface are, wherein the distance between the inner contact surfaces of the two plant shoes a workpiece area of smaller diameter and the Distance between the outer contact surfaces detected a workpiece area of larger diameter. The use of these stepped plant shoes makes it possible to optionally provide one and the same measuring device with plant shoes which correspond to a specific diameter pairing for a particular application. The specifications "outside" and "inside" refer to the position of the contact surfaces in relation to the measuring head. The inner contact surfaces are close to the measuring head, the outer contact surfaces are further away.

Nach weiteren vorteilhaften Maßnahmen kann an jedem Anlageschuh zwischen der inneren Anlagefläche und der äußeren Anlagefläche eine Übergangskontur nach Art einer Rampe mit kontinuierlichen Übergang vorgesehen sein. Dieser kontinuierliche Übergang kann in seiner Form frei variiert werden. Zum schonenden Heranfahren und genauen Messen ist ferner vorgesehen, dass die Anlageflächen in der Richtung quer zu der Längsrichtung der Messflanken gewölbt ausgebildet sind. Ferner können in vorteilhafter Weise die Anlageflächen jedes Anlageschuhs aus Hartmetall-Plättchen bestehen, die in den Anlageschuh eingesetzt sind. Die Dauer der Befestigung kann dabei durch Löten erfolgen.According to further advantageous measures may be provided on each investment shoe between the inner bearing surface and the outer bearing surface a transition contour in the manner of a ramp with continuous transition. This continuous transition can be freely varied in shape. For gentle approach and exact measuring is further provided that the contact surfaces are curved in the direction transverse to the longitudinal direction of the measuring flanks. Furthermore, the contact surfaces of each attachment shoe can advantageously consist of hard metal plates which are inserted into the attachment shoe. The duration of attachment can be done by soldering.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist ein Anlageschuh in der Grundform eines Bolzens, auf den in Längsrichtung die Hartmetall-Plättchen und die Übergangskontur nach Art eines Kamms aufgesetzt sind. Auf diese Weise muss in den Messflanken eine Bohrung vorgenommen werden, in die der bolzenförmige Anlageschuh eingeschoben wird. Dabei können Führungsschultern an dem Bolzen sein Verdrehen verhindern und einen passgenauen Sitz bewirken.An advantageous embodiment is a plant shoe in the basic form of a bolt, are placed on the longitudinal direction of the hard metal plates and the transition contour in the manner of a comb. In this way, a hole must be made in the measuring flanks, in which the bolt-shaped investment shoe is inserted. In this case, guide shoulders on the bolt prevent its rotation and cause a snug fit.

Die Erfindung betrifft auch eine Werkzeugmaschine, insbesondere Schleifmaschine, zur Bearbeitung rotationssymmetrischer Bereiche von Werkstücken, mit einem in radialer Richtung gegen das Werkstück zustellbaren Werkzeugkopf und einer gleichfalls gegen das Werkstück zustellbaren Messvorrichtung zur Bestimmung von Durchmesser und/oder Rundheit der rotationssymmetrische Bereiche. Dabei wird erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise eine Messvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10 an der Werkzeugmaschine vorgesehen.The invention also relates to a machine tool, in particular a grinding machine, for machining rotationally symmetrical regions of workpieces, having a tool head deliverable in the radial direction against the workpiece, and a measuring device likewise able to be delivered against the workpiece for determining the diameter and / or roundness of the rotationally symmetric regions. In this case, a measuring device according to claims 1 to 10 is provided on the machine tool according to the invention in an advantageous manner.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist besonders dann vorteilhaft, wenn bei einer derartigen Werkzeugmaschine eine Auswerte- und Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch die der Bearbeitungsvorgang selbsttätig aufgrund von Durchmesser-Messungen gesteuert wird, die während der Bearbeitung erfolgen. Da das Steuern einer einzigen Messvorrichtung, die allein durch das Heranfahren an die Werkstück-Bereiche selbsttätig deren unterschiedliche Durchmesser berücksichtigt, sehr schnell erfolgt, kommt das der automatischen, selbsttätig gesteuerten Gesamtbearbeitung entgegen.The measuring device according to the invention is particularly advantageous if, in such a machine tool, an evaluation and control device is provided, by means of which the machining process is automatically controlled on the basis of diameter measurements which occur during the Processing done. Since the control of a single measuring device, which automatically takes into account their different diameters solely by approaching the workpiece areas, takes place very quickly, this counteracts the automatic, automatically controlled overall processing.

Die hochgenauen Ergebnisse, die mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung zustande kommen, machen diese besonders zur Anordnung an Schleifmaschinen geeignet.The highly accurate results that come with the measuring device according to the invention, make them particularly suitable for use on grinding machines.

Die Erfindung wird anschließend noch näher anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Figuren zeigen das Folgende:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments which are illustrated in the drawings. The figures show the following:

1 ist eine Ansicht von vorn auf eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung. 1 is a front view of a first embodiment of the measuring device according to the invention.

2 zeigt entsprechend der Einzelheit X aus 1 einen Anlageschuh der Messvorrichtung in vergrößerter Darstellung. 2 shows X according to the detail 1 a plant shoe of the measuring device in an enlarged view.

3 stellt den Anlageschuh gemäß 2 in zwei räumlichen Darstellungen mit entgegengesetzter Längsrichtung dar. 3 sets the investment shoe according to 2 in two spatial representations with opposite longitudinal direction.

4 zeigt eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einer Seitenansicht, wobei ein Werkstück-Bereich kleineren Durchmessers gemessen wird. 4 shows a second embodiment of the measuring device according to the invention in a side view, wherein a workpiece area of smaller diameter is measured.

5 ist eine der 4 entsprechende Darstellung beim Messen eines Werkstück-Bereiches mit größerem Durchmesser. 5 is one of the 4 corresponding representation when measuring a workpiece area with a larger diameter.

6 lässt Einzelheiten aus den 4 und 5 in vergrößerter Darstellung erkennen. 6 leaves details out of the 4 and 5 recognize in an enlarged view.

7 zeigt die Messflanken der zweiten Ausführung in ihrer parallelen oder Messstellung. 7 shows the measuring flanks of the second embodiment in their parallel or measuring position.

8 zeigt im Gegensatz zu 7 die Messflanken in ihrer divergierenden Stellung, in der sie an den zu messenden Werkstück-Bereich herangefahren werden. 8th shows in contrast to 7 the measuring edges in their divergent position, in which they are moved up to the workpiece area to be measured.

In 1 ist eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einer Ansicht von vorn dargestellt. Demgemäß sind die Stirnseiten zweier rotationssymmetrischer Werkstück-Bereiche 1 und 2 dargestellt. Für jeden der beiden Werkstück-Bereiche 1 und 2 sind zwei gestrichelte Linien als Umfangsbegrenzung eingezeichnet; dadurch wird für jeden der beiden unterschiedlichen Durchmesser die Größe des Messbereiches angedeutet, der mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung hochgenau erfasst werden kann. Zwei typische Durchmesser für die beiden Werkstück-Bereiche 1 und 2 könnten z. B. in der Größe von 70 mm und 100 mm liegen. Die Messvorrichtung ist aber keineswegs auf die Messung zylindrischer Werkstück-Bereiche beschränkt. Vielmehr können Messbereiche von verschiedener konvexer Wölbung erfasst werden wie z. B. auch Kegel und Ellipsoide.In 1 a first embodiment of the measuring device according to the invention is shown in a front view. Accordingly, the end faces of two rotationally symmetrical workpiece areas 1 and 2 shown. For each of the two workpiece areas 1 and 2 two dashed lines are shown as perimeter border; As a result, the size of the measuring range is indicated for each of the two different diameters, which size can be detected with high accuracy using the measuring device according to the invention. Two typical diameters for the two workpiece areas 1 and 2 could z. B. in the size of 70 mm and 100 mm. The measuring device is by no means limited to the measurement of cylindrical workpiece areas. Rather, measuring ranges of different convex curvature can be detected such. B. also cones and ellipsoids.

Die Messvorrichtung gemäß 1 kann auf dem Schleifspindelstock einer Schleifmaschine aufgebaut sein und dazu dienen, die Durchmesser von Haupt- und Hublagern an Kurbelwellen während des Betriebes zu messen. An einer Halterung 3, die verstellbar mit dem Schleifspindelstock verbunden ist, ist mittels Befestigungsschrauben 4 der Messkopf 5 befestigt. An dem Messkopf 5 sind zwei Messflanken 6, 7 ausgebildet, so dass sich eine gabelförmige Kontur des Messkopfes 5 ergibt. Ferner hat der Messkopf 5 einen beweglichen Taststift 8, der mit dem Messtaster 9 im Inneren des Messkopfes 5 verbunden ist. Durch Verschieben des Taststiftes 8 beim Ansetzen an einen Werkstück-Bereich 1 oder 2 wird in dem Messtaster 9 ein Signal gebildet, das in einem Rechner zu einem Durchmesser-Signal der Werkstück-Bereiche 1 oder 2 ausgewertet wird.The measuring device according to 1 can be built on the wheelhead of a grinding machine and serve to measure the diameter of main and crank bearings on crankshafts during operation. On a bracket 3 , which is adjustably connected to the wheelhead, is by means of fastening screws 4 the measuring head 5 attached. At the measuring head 5 are two measuring edges 6 . 7 formed, so that a fork-shaped contour of the measuring head 5 results. Furthermore, the measuring head has 5 a movable stylus 8th , with the probe 9 inside the measuring head 5 connected is. By moving the stylus 8th when applying to a workpiece area 1 or 2 will be in the probe 9 a signal formed in a computer to a diameter signal of the workpiece areas 1 or 2 is evaluated.

Die Messvorrichtung wird in einer radialen Anstellrichtung 11 an den zu messenden Werkstück-Bereich 1 oder 2 herangefahren, wobei der Messkopf 5 sich in Bezug auf die beiden Messflanken 6 und 7 stets auf der Mittellinie 10 der Werkstück-Bereiche 1 oder 2 befindet.The measuring device is in a radial setting direction 11 to the workpiece area to be measured 1 or 2 moved up, the measuring head 5 in relation to the two measuring edges 6 and 7 always on the midline 10 the workpiece areas 1 or 2 located.

Zur Anlage der Messflanken 6 und 7 an den Werkstück-Bereichen 1 und 2 dienen die beiden Anlageschuhe 12 und 13, die in die Messflanken 6 und 7 eingesetzt sind. Die Einzelheiten der Anlageschuhe 12 und 13 gehen aus den 2 und 3 hervor.To create the measuring edges 6 and 7 at the workpiece areas 1 and 2 serve the two investment shoes 12 and 13 in the measuring flanks 6 and 7 are used. The details of the investment shoes 12 and 13 go out of the 2 and 3 out.

Die beiden Anlageschuhe 12 und 13 sind identisch ausgebildet. Jeder Anlageschuh 12, 13 hat die Grundform eines Bolzens von kreisförmigem Querschnitt. Dabei ist aber in der Längsrichtung des Bolzens eine kammartige Kontur aufgesetzt, die sich aus einer ersten oder inneren Anlagefläche 14, einer Übergangskontur 16 nach Art einer Rampe und einer zweiten oder äußeren Anlagefläche 15 zusammensetzt. Die Übergangskontur 13 geht mit kontinuierlichem Übergang in die innere Anlagefläche 14 und die äußere Anlagefläche 15 über. Die Anlageflächen 14 und 15 werden von Hartmetall-Plättchen gebildet, die auf den Anlageschuh 12, 13 aufgesetzt, z. B. aufgelötet sind. In der Richtung quer zur Längsrichtung der Messflanken 6 und 7 sind die Anlageflächen 14 und 15 gewölbt ausgebildet. Ferner sind an den bolzenförmigen Anlageschuhen 12 und 13 in Längsrichtung verlaufende Führungsschultern 17 ausgebildet, die einen festen und lagegenauen Sitz der Anlageschuhe 12 und 13 in den Messflanken 6 und 7 bewirken.The two investment shoes 12 and 13 are identical. Every investment shoe 12 . 13 has the basic shape of a bolt of circular cross-section. In this case, however, a comb-like contour is placed in the longitudinal direction of the bolt, which consists of a first or inner contact surface 14 , a transitional contour 16 in the manner of a ramp and a second or outer contact surface 15 composed. The transition contour 13 goes with continuous transition into the inner contact surface 14 and the outer contact surface 15 above. The contact surfaces 14 and 15 are formed by carbide tipped on the investment shoe 12 . 13 put on, z. B. are soldered. In the direction transverse to the longitudinal direction of the measuring flanks 6 and 7 are the contact surfaces 14 and 15 arched trained. Furthermore, on the bolt-shaped plant shoes 12 and 13 longitudinally extending guide shoulders 17 formed, which is a firm and accurate fit of investment shoes 12 and 13 in the measuring flanks 6 and 7 cause.

Die Messvorrichtung nach der ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 arbeitet wie folgt:
Die Halterung 3, die an dem Schleifspindelstock der Schleifmaschine befestigt ist, wird in ihrer radialen Anstellrichtung 11 und damit in der Richtung der Mittellinie 10 an den zu messenden Werkstück-Bereich 1 oder 2 herangefahren. Je nachdem, welcher der beiden Werkstück-Bereiche gemessen wird, kommen die Messflanken 6 und 7 mit ihren inneren Anlageflächen 14 oder ihren äußeren Anlageflächen 15 zur Anlage. Hierbei erfassen die inneren Anlageflächen 14 den Werkstück-Bereich 1 kleineren Durchmessers und die äußeren Anlageflächen 15 den Werkstück-Bereich 2 größeren Durchmessers. Zugleich wird der Tastkopf 8 des Messtasters 9 auf eine bestimmte Wirkungslinie 18 verschoben. Durch rechnerische Auswertung ergibt sich der entsprechend dem Fortschritt des Schleifvorganges jeweils erreichte genaue Durchmesser des Werkstück-Bereiches 1 oder 2. The measuring device according to the first embodiment according to the 1 to 3 works as follows:
The holder 3 , which is attached to the wheelhead of the grinding machine, is in its radial adjustment direction 11 and in the direction of the midline 10 to the workpiece area to be measured 1 or 2 moved up. Depending on which of the two workpiece areas is measured, the measuring edges come 6 and 7 with their inner contact surfaces 14 or their outer contact surfaces 15 to the plant. Here, the inner contact surfaces capture 14 the workpiece area 1 smaller diameter and the outer contact surfaces 15 the workpiece area 2 larger diameter. At the same time the probe is 8th of the probe 9 to a certain line of action 18 postponed. By computational evaluation results in accordance with the progress of the grinding process each achieved exact diameter of the workpiece area 1 or 2 ,

Eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist in den 4 bis 8 dargestellt. Die 4 und 5 zeigen diese Ausführung in Seitenansichten. Dabei ist auf einem Schleiftisch 24 ein Zwischensockel 32 aufgebaut, auf dem eine Halterung 23 für einen Messkopf 25 hydraulisch verschiebbar ist. Die Verschiebung erfolgt in der radialen Anstellrichtung 31, welche der Mittellinie 30 der zu messenden Werkstück-Bereiche 21 und 22 entspricht.A second embodiment of the measuring device according to the invention is in the 4 to 8th shown. The 4 and 5 show this version in side views. It is on a grinding table 24 an intermediate socket 32 built on a bracket 23 for a measuring head 25 is hydraulically displaceable. The shift takes place in the radial setting direction 31 , which is the midline 30 the workpiece areas to be measured 21 and 22 equivalent.

Auch die Messvorrichtung der zweiten Ausführung hat wieder zwei Messflanken 26 und 27, die von dem Messkopf 25 ausgehen. In diesem Fall wird der radiale Abstand zwischen den Messflanken 26, 27 zur Bestimmung des Durchmessers ausgewertet. Die Messflanken 26, 27 sind hier von zusammengesetzter Ausführung, wobei in 7 Befestigungsglieder 28 und Justierglieder 29 angedeutet sind.The measuring device of the second embodiment again has two measuring edges 26 and 27 coming from the measuring head 25 out. In this case, the radial distance between the measuring edges 26 . 27 evaluated to determine the diameter. The measuring edges 26 . 27 are here of composite design, being in 7 fasteners 28 and adjusters 29 are indicated.

Der Messkopf 25 wird in der radialen Anstellrichtung 31 symmetrisch zur Mittellinie 30 an die zu messenden Werkstück-Bereiche 1 oder 2 herangefahren. Hierbei nehmen die Messflanken 26, 27 eine divergierende Stellung ein, vgl. hierzu 8 im Unterschied zu 7. Die Messflanken 26, 27 öffnen sich dabei vorzugsweise scherenartig, um ein Verklemmen oder ihre Beschädigung zu vermeiden. Beim Messen werden die Messflanken 26, 27 parallel verlaufend und quer zu ihrer Längserstreckung an den Werkstück-Bereich 1 oder 2 herangefahren, wobei die radiale Querverschiebung 33 als Messgröße dient.The measuring head 25 becomes in the radial adjustment direction 31 symmetrical to the midline 30 to the workpiece areas to be measured 1 or 2 moved up. Here take the measuring edges 26 . 27 a divergent position, cf. For this 8th in contrast to 7 , The measuring edges 26 . 27 preferably open like scissors, to avoid jamming or damage. When measuring, the measuring edges 26 . 27 parallel and transverse to its longitudinal extension to the workpiece area 1 or 2 approached, wherein the radial transverse displacement 33 serves as a measured variable.

Zur Anlage der Messflanken 26, 27 an die Werkstück-Bereiche 21 und 22 sind wieder Anlageschuhe 12 und 13 vorgesehen, die grundsätzlich genauso ausgebildet sind wie die Anlageschuhe 12 und 13 der ersten Ausführungsform. Deswegen sind die 2 und 3 mit den unveränderten Bezugsziffern 12 bis 17 auch für die Ausführung nach den 5 bis 8 maßgebend. Bei der Ausführung nach den 5 bis 8 wird stets bei zumindest annähernd paralleler Stellung der Messflanken 26 und 27 gemessen, weil dabei die größte Genauigkeit erzielt wird.To create the measuring edges 26 . 27 to the workpiece areas 21 and 22 are again investment shoes 12 and 13 provided, which are basically designed as the investment shoes 12 and 13 the first embodiment. That is why they are 2 and 3 with the unchanged reference numbers 12 to 17 also for the execution after the 5 to 8th prevail. In the execution of the 5 to 8th is always at least approximately parallel position of the measuring edges 26 and 27 measured, because the highest accuracy is achieved.

Der Sinn der dargestellten Ausführungen mit den zweistufig unterschiedlichen inneren und äußeren Anlageflächen 14 und 15 besteht in der Massenfertigung von Werkstücken, bei denen ständig zwei Werkstück-Bereiche von unterschiedlichem Nenndurchmesser gemessen werden müssen. Man kommt hierbei mit einer einzigen Messvorrichtung aus, die auf den Bereich ihrer größten Genauigkeit geeicht ist. Dies ist der Bereich, in dem der Zusammenhang zwischen der Auslenkung der Messglieder und dem ermittelten Werkstück-Durchmesser geradlinig, also proportional verläuft. Wollte man bei den dargestellten Messvorrichtungen mit geradlinig verlaufenden Messflanken 6, 7 bzw. 26, 27 einen weiten Durchmesser-Bereich abdecken, so müsste man den Tastkopf 8 bei der ersten Ausführungsform für einen sehr großen Verschiebeweg einrichten, ebenso die Messflanken 26, 27 bei der zweiten Ausführungsform auf einen großen quer verlaufenden Verschiebeweg 33. Die Messvorrichtung würde dann in einem ungünstigen Bereich ihrer Eichkurve arbeiten. Durch die Abstufung der Anlageflächen 14, 15 an den Anlageschuhen 12 und 13 gelingt es, für die wenigen tatsächlich erforderlichen Werkstück-Bereiche 1, 2, die in der Massenfertigung gemessen werden müssen, die Arbeitsweise im Bereich größter Genauigkeit der Messvorrichtung beizubehalten.The meaning of the illustrated embodiments with the two-stage different inner and outer contact surfaces 14 and 15 consists in the mass production of workpieces, in which constantly two workpiece areas of different nominal diameter must be measured. This is done with a single measuring device, which is calibrated to the range of their greatest accuracy. This is the area in which the relationship between the deflection of the measuring members and the determined workpiece diameter is rectilinear, ie proportional. If you wanted to in the illustrated measuring devices with rectilinear measuring edges 6 . 7 respectively. 26 . 27 cover a wide diameter range, so you would need the probe 8th set up in the first embodiment for a very large displacement, as well as the measuring edges 26 . 27 in the second embodiment on a large transverse displacement 33 , The measuring device would then operate in an unfavorable range of its calibration curve. Due to the gradation of the contact surfaces 14 . 15 on the plant shoes 12 and 13 manages for the few required workpiece areas 1 . 2 that must be measured in mass production to maintain the operation in the range of utmost accuracy of the measuring device.

Die Abstufung kann auch auf mehr als zwei Anlageflächen erweitert werden.The gradation can also be extended to more than two contact surfaces.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
erster rotationssymmetrischer Werkstück-Bereichfirst rotationally symmetrical workpiece area
22
zweiter rotationssymmetrischer Werkstück-Bereichsecond rotationally symmetrical workpiece area
33
Halterungbracket
44
Befestigungsschraubefixing screw
55
Messkopfprobe
66
Messflankemeasuring edge
77
Messflankemeasuring edge
88th
Taststiftfeeler
99
Messtasterprobe
1010
Mittelliniecenter line
1111
radiale Anstellrichtungradial setting direction
1212
Anlageschuhconditioning Shoe
1313
Anlageschuhconditioning Shoe
1414
innere Anlageflächeinner contact surface
1515
äußere Anlageflächeouter contact surface
1616
Übergangskontur (Rampe)Transition contour (ramp)
1717
Führungsschulterguide shoulder
1818
Wirkungslinieline of action
2121
erster rotationssymmetrischer Werkstück-Bereichfirst rotationally symmetrical workpiece area
2222
zweiter rotationssymmetrischer Werkstück-Bereichsecond rotationally symmetrical workpiece area
2323
Halterungbracket
2424
Schleiftischgrinding table
2525
Messkopfprobe
2626
Messflankemeasuring edge
2727
Messflankemeasuring edge
2828
Befestigungsgliedattachment member
2929
Justiergliedadjuster
3030
Mittelliniecenter line
3131
radiale Anstellrichtungradial setting direction
3232
Zwischensockelbetween the base
3333
Querverschiebungtransverse displacement

Claims (13)

Messvorrichtung, an einer Werkzeugmaschine, insbesondere Schleifmaschine, angeordnet, zur Bestimmung der Querschnittsabmessung von rotationssymmetrischen Bereichen eines Werkstücks, mit einem an einer Halterung befestigten Messkopf, der an den rotationssymmetrischen Werkstück-Bereich in radialer Richtung anstellbar ist und zwei Messflanken aufweist, die beim Messvorgang den rotationssymmetrischen Werkstück-Bereich bereichsweise übergreifen und mit einander gegenüberliegenden Anlageflächen zur Anlage an den Werkstück-Bereich versehen sind, wobei die Messvorrichtung einen Messbereich mit einer unteren und einer oberen Messgrenze aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berührung mit dem Werkstück-Bereich (1, 2; 21, 22) an jeder Messflanke (6, 7; 26, 27) mindestens zwei Anlageflächen (14, 15) ausgebildet sind, die eine Stufung zur Erweiterung der Messgrenzen nach unten und/oder nach oben aufweisen.Measuring device, on a machine tool, in particular grinding machine, arranged for determining the cross-sectional dimension of rotationally symmetrical areas of a workpiece, with a mounted on a holder measuring head, which is adjustable to the rotationally symmetrical workpiece area in the radial direction and has two measuring edges, the measuring process in the axially overlapping rotationally symmetrical workpiece area and provided with opposing contact surfaces for abutment with the workpiece area, wherein the measuring device has a measuring range with a lower and an upper measuring limit, characterized in that for contact with the workpiece area ( 1 . 2 ; 21 . 22 ) on each measuring edge ( 6 . 7 ; 26 . 27 ) at least two contact surfaces ( 14 . 15 ) are formed, which have a gradation to extend the measurement limits down and / or upwards. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messflanken (6, 7) an dem Messkopf (5) nach außen in Richtung auf den rotationssymmetrischen Werkstück-Bereich (1, 2) divergierend ausgebildet sind und dass innen zwischen den Messflanken (6, 7) ein beweglicher Taststift (8) angeordnet ist, der mit einem Messrechner in Wirkverbindung steht und gleichfalls an dem Werkstück-Bereich (1, 2) zur Anlage kommt.Measuring device according to claim 1, characterized in that the measuring edges ( 6 . 7 ) on the measuring head ( 5 ) outwardly in the direction of the rotationally symmetrical workpiece area ( 1 . 2 ) are formed diverging and that inside between the measuring edges ( 6 . 7 ) a movable stylus ( 8th ), which is in operative connection with a measuring computer and also on the workpiece area ( 1 . 2 ) comes to the plant. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messflanken (26, 27) für einen Messvorgang in zumindest annähernd parallel zueinander verlaufender Stellung ausgebildet sind.Measuring device according to claim 1, characterized in that the measuring edges ( 26 . 27 ) are formed for a measuring operation in at least approximately mutually parallel position. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messflanken (26, 27) verschwenkbar an dem Messkopf (25) angeordnet sind und wahlweise entweder die parallel zueinander verlaufende Messstellung oder eine divergierende Stellung einnehmen, in der der Messkopf (25) zwischen der Messstellung und einer Ruhestellung verfahren wird.Measuring device according to claim 1 or 3, characterized in that the measuring edges ( 26 . 27 ) pivotable on the measuring head ( 25 ) are arranged and optionally take either the parallel measuring position or a divergent position in which the measuring head ( 25 ) is moved between the measuring position and a rest position. Messvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Messflanke (6, 7; 26, 27) des Messkopfes (5; 25) ein auswechselbarer Anlageschuh (12, 13) eingesetzt ist, an dem sich eine innere Anlagefläche (14) und eine äußere Anlagefläche (15) befinden, wobei der Abstand zwischen den inneren Anlageflächen (14) der beiden Anlageschuhe (12, 13) einen Werkstück-Bereich von kleinerem Durchmesser und der Abstand zwischen den äußeren Anlageflächen (15) einen Werkstück-Bereich von größerem Durchmesser erfasst.Measuring device according to claim 1 to 4, characterized in that on each measuring edge ( 6 . 7 ; 26 . 27 ) of the measuring head ( 5 ; 25 ) a replaceable investment shoe ( 12 . 13 ), in which an inner contact surface ( 14 ) and an outer contact surface ( 15 ), wherein the distance between the inner contact surfaces ( 14 ) of the two investment shoes ( 12 . 13 ) a workpiece area of smaller diameter and the distance between the outer bearing surfaces ( 15 ) detects a workpiece area of larger diameter. Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Anlageschuh (12, 13) zwischen der inneren Anlagefläche (14) und der äußeren Anlagefläche (15) eine Übergangskontur (16) nach Art einer Rampe mit kontinuierlichem Übergang vorgesehen ist.Measuring device according to claim 5, characterized in that on each investment shoe ( 12 . 13 ) between the inner contact surface ( 14 ) and the outer contact surface ( 15 ) a transition contour ( 16 ) is provided in the manner of a ramp with a continuous transition. Messvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (14, 15) in der Richtung quer zu der Längsrichtung der Messflanken (6, 7; 26, 27) gewölbt ausgebildet sind.Measuring device according to claim 5 or 6, characterized in that the contact surfaces ( 14 . 15 ) in the direction transverse to the longitudinal direction of the measuring flanks ( 6 . 7 ; 26 . 27 ) are formed arched. Messvorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (14, 15) jedes Anlageschuhs (12, 13) aus Hartmetall-Plättchen bestehen, die in den Anlageschuh (12, 13) eingesetzt sind.Measuring device according to claim 5 to 7, characterized in that the contact surfaces ( 14 . 15 ) of each investment shoe ( 12 . 13 ) consist of hard metal plates which are in the investment shoe ( 12 . 13 ) are used. Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageschuh (12, 13) die Grundform eines Bolzens hat, auf den in Längsrichtung die Hartmetallplättchen und die Übergangskontur (16) nach Art eines Kamms aufgesetzt sind.Measuring device according to claim 8, characterized in that the investment shoe ( 12 . 13 ) has the basic shape of a bolt, on the longitudinal direction of the hard metal flakes and the transition contour ( 16 ) are placed in the manner of a comb. Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Taststift (8) mit einer Diamant-Beschichtung versehen ist.Measuring device according to claim 2, characterized in that the stylus ( 8th ) is provided with a diamond coating. Werkzeugmaschine, insbesondere Schleifmaschine, zur Bearbeitung rotationssymmetrischer Bereiche von Werkstücken, mit einem gegen das Werkstück zustellbaren Werkzeugkopf und einer gleichfalls gegen das Werkstück zustellbaren Messvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10 an der Werkzeugmaschine zur Bestimmung von Durchmesser und/oder Rundheit der rotationssymmetrischen Bereiche.Machine tool, in particular grinding machine, for machining rotationally symmetrical regions of workpieces, with a deliverable against the workpiece tool head and also deliverable against the workpiece measuring device according to claims 1 to 10 on the machine tool for determining the diameter and / or roundness of the rotationally symmetric areas. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerte- und Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch die der Bearbeitungsvorgang selbsttätig auf Grund von Durchmesser-Messungen gesteuert wird, die während der Bearbeitung erfolgen.Machine tool according to claim 11, characterized in that an evaluation and control device is provided by which the machining operation is automatically controlled on the basis of diameter measurements that take place during machining. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine eine Schleifmaschine ist. Machine tool according to claim 11 or 12, characterized in that the machine tool is a grinding machine.
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