DE102009042252A1 - Meßvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, insbesondere zur Inprozeß-Messung an Prüflingen während eines Bearbeitungsvorganges an einer Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer Schleifmaschine.
- Bei der Herstellung von Kurbelwellen ist es erforderlich, die Kurbelzapfen der Kurbelwelle auf einer Schleifmaschine auf Maß zu schleifen. Um sicherzustellen, daß der Schleifvorgang beendet wird, sobald ein gewünschtes Maß erreicht ist, ist es erforderlich, den Kurbelzapfen im Rahmen eines Inprozeß-Meßverfahrens während des Bearbeitungsvorganges fortlaufend zu prüfen, insbesondere hinsichtlich seines Durchmessers und seiner Rundheit.
EP-A-0859689 offenbart eine entsprechende Meßvorrichtung. - Durch
EP-A-1370391 ist eine Meßvorrichtung der betreffenden Art bekannt, die zur Inprozeß-Messung von Kurbelzapfen während eines Schleifvorganges an einer Schleifmaschine dient. Die bekannte Meßvorrichtung weist einen Meßkopf auf, der über ein Gestänge um eine erste Schwenkachse schwenkbar mit einem Grundkörper der Meßvorrichtung verbunden ist. Die bekannte Meßvorrichtung weist ferner Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes in eine Meßposition bzw. aus der Meßposition auf. Zur Durchführung einer Inprozeß-Messung an einem Kurbelzapfen wird der Meßkopf durch die dafür vorgesehenen Mittel in eine Meßposition eingeschwenkt, in der der Meßkopf, beispielsweise mittels eines Meßprismas, an dem zu vermessenden Kurbelzapfen zur Anlage gelangt. Während des Schleifvorganges führt der Kurbelzapfen eine Orbitaldrehung um die Drehachse der Kurbelwelle aus. Hierbei bleibt die Schleifscheibe in Kontakt mit dem Kurbelzapfen und ist hierzu radial zur Drehachse der Kurbelwelle beweglich gelagert. Um sicherzustellen, daß während des gesamten Schleifvorganges Messungen an den Kurbelzapfen ausgeführt werden können, vollzieht der Meßkopf die Bewegungen des Kurbelzapfens nach. Hierzu ist der Grundkörper der Meßvorrichtung mit einem Grundkörper der Schleifmaschine verbunden, so daß die Meßvorrichtung während des Schleifvorganges in Radialrichtung der Kurbelwelle synchron mit der Schleifscheibe der Schleifmaschine bewegt wird. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, die einfach im Aufbau und raumsparend gestaltet ist.
- Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
- Die Erfindung sieht vor, daß das Gestänge ein erstes Gestängeelement und ein zweites Gestängeelement aufweist, die um die erste Schwenkachse schwenkbar angeordnet sind. Die Erfindung sieht ferner vor, daß mit dem der ersten Schwenkachse abgewandten Ende des zweiten Gestängeelementes um eine zweite Schwenkachse schwenkbar ein drittes Gestängeelement verbunden ist, mit dessen der zweiten Schwenkachse abgewandtem Ende um eine dritte Schwenkachse schwenkbar ein viertes Gestängeelement verbunden ist, das entfernt von der dritten Schwenkachse um eine vierte Schwenkachse schwenkbar mit dem ersten Gestängeelement verbunden ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Gestänges verschwenkt dieses unter kinematisch besonders günstigen Verhältnissen zwischen einer Ruheposition, in der der Meßkopf aus dem Bereich der Schleifscheibe zurückgezogen ist, in eine Meßposition, in der sich der Meßkopf in Kontakt mit dem zu vermessenden Prüfling, beispielsweise einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle, befindet. Durch die gewählte Kinematik der Einschwenkbewegung gelangt der Meßkopf während einer Annäherung des Meßkopfes an den Prüfling besonders sicher an dem Prüfling zur Anlage, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Meßkopf in Eingriff mit der Schleifscheibe gelangt und hierbei beschädigt wird. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäß vorgesehene Kinematik im Hinblick darauf besonders vorteilhaft, daß der Meßkopf zumindest über einen bestimmten Bereich Bewegungen des Prüflings, beispielsweise eine Drehung eines Kurbelzapfens einer Kurbelwelle um die Drehachse der Kurbelwelle, während des Meßvorganges nachvollzieht.
- Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung besteht darin, daß sie relativ raumsparend gestaltet ist. Dies ist insbesondere angesichts der bei der Integration einer entsprechenden Meßvorrichtung in eine Schleifmaschine beengten Raumverhältnisse von Bedeutung.
- Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie relativ einfach im Aufbau und damit wartungsfreundlich und robust ist.
- Dient die erfindungsgemäße Meßvorrichtung beispielsweise zur Vermessung eines Kurbelzapfens einer Kurbelwelle, so bewegt sich der Meßkopf während eines typischen Meßvorganges beispielsweise mit einem Winkelhub von –7° und +5°, also insgesamt etwa 12° in Umfangsrichtung des Kurbelzapfens. Diese Relativbewegung des Meßkopfes in Umfangsrichtung des Kurbelzapfens kann bei der Auswertung der mittels des Meßtasters aufgenommenen Meßwerte berücksichtigt werden.
- Unter einem Ein- bzw. Ausschwenken wird erfindungsgemäß eine Bewegung des Meßkopfes zwischen seiner Ruheposition und einer Meßposition, in der der Meßkopf an dem zu vermessenden Prüfling anliegt, verstanden, unabhängig von der Bahnkurve, die der Meßkopf bei seiner Bewegung zwischen der Ruheposition und der Meßposition beschreibt. Insbesondere kann der Meßkopf sich entlang einer beliebigen, beispielsweise paraboloiden Bahnkurve zwischen seiner Ruheposition und seiner Meßposition bewegen. Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ist besonders gut zur Inprozeß-Messung an Prüflingen während eines Bearbeitungsvorganges an einer Bearbeitungsmaschine geeignet. Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ist jedoch auch zur Durchführung von Messungen außerhalb eines Bearbeitungsvorganges geeignet.
- Die Gestängeelemente der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung sind vorzugsweise starr ausgebildet.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das erste Gestängeelement und das zweite Gestängeelement zueinander nichtparallel angeordnet sind. Auf diese Weise ergeben sich hinsichtlich der Kinematik des Meßkopfes beim Ein- bzw. Ausschwenken sowie während des Meßvorganges besonders günstige Verhältnisse.
- Um die kinematischen Verhältnisse bei der Bewegung des Meßkopfes zwischen seiner Ruheposition und seiner Meßposition weiter zu verbessern, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Abstand zwischen der ersten Schwenkachse und der zweiten Schwenkachse kleiner als der Abstand zwischen der dritten Schwenkachse und der vierten Schwenkachse ist.
- Grundsätzlich kann der Meßkopf unmittelbar mit einem der Gestängeelemente des Gestänges verbunden sein. Um die räumlichen Freiheiten bei der Integration der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in einer Bearbeitungsmaschine weiter zu erhöhen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Meßkopf an einem Haltearm angeordnet ist, der mit einem der Gestängeelemente, insbesondere dem vierten Gestängeelement, verbunden ist.
- Grundsätzlich kann der Haltearm erfindungsgemäß beweglich mit dem zugeordneten Gestängeelement verbunden sein. Im Sinne eines möglichst einfachen Aufbaus der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist es jedoch vorteilhaft, daß der Haltearm starr mit einem der Gestängeelemente verbunden ist, wie diese eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsieht.
- Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sehen vor, daß ein den Meßkopf haltendes freies Ende des Haltearmes zu der ersten Schwenkachse hin abgewinkelt oder abgebogen ist und/oder daß der Haltearm oder ein mit dem zugeordneten Gestängeelement verbundener Teil des Haltearmes mit dem zugeordneten Gestängeelement einen Winkel von größer 90° bildet. Auf diese Weise ergeben sich unter Berücksichtigung der erfindungsgemäß gewählten Kinematik bei der Bewegung des Meßkopfes zwischen seiner Ruheposition und seiner Meßposition hinsichtlich des Kontaktes des Meßkopfes mit dem Prüfling besonders günstige Verhältnisse.
- Erfindungsgemäß kann der Meßkopf einen beliebigen geeigneten Meßtaster aufweisen. Hierbei ist das Meßprinzip des Meßtasters entsprechend den jeweiligen Anforderungen innerhalb weiter Grenzen wählbar. Beispielsweise können berührungslos, insbesondere optisch, arbeitende Meßtaster verwendet werden. Im Sinne eines besonders einfachen und auch unter Prozeßverhältnissen während eines Bearbeitungsvorganges robusten Aufbaus ist es bevorzugt, daß der Meßtaster ein taktil arbeitender Meßtaster ist. Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, daß der Meßkopf wenigstens einen linear auslenkbaren Meßtaster aufweist.
- Um den verwendeten Meßtaster während des Meßvorganges in Eingriff mit dem Prüfling zu halten, kann der Meßkopf in beliebiger geeigneter Weise ausgestaltet sein. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, daß der Meßkopf wenigstens ein Meßprisma aufweist. Bei dieser Ausführungform befindet sich der Meßkopf in der Meßposition des Meßtasters in einem Dreipunktkontakt mit dem Prüfling, nämlich an zwei Stellen des Meßprismas sowie in Umfangsrichtung zwischen diesen Stellen mittels des Meßtasters.
- Die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes können einen Antrieb aufweisen, dessen Antriebsprinzip innerhalb weiter Grenzen wählbar ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, daß die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes wenigstens einen Linearantrieb mit einem linear beweglichen Abtriebsorgan und Mittel zum Umwandeln einer Linearbewegung des Abtriebsorganes in eine Schwenkbewegung des Meßkopfes aufweisen.
- Die Übertragung einer Antriebskraft bzw. eines Antriebsdrehmomentes zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes von den Mitteln zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes auf den Meßkopf kann auf beliebige geeignete Weise erfolgen. Eine im Sinne eines einfachen Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafte Weiterbildung sieht insoweit vor, daß die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes an dem Gestänge angreifen.
- Entsprechend den jeweiligen Anforderungen können die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes eine gemeinsame Ein- und Ausschwenkvorrichtung aufweisen oder die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes können wenigstens eine Einschwenkvorrichtung und wenigstens eine separate Ausschwenkvorrichtung aufweisen, wie dies andere Weiterbildungen der Erfindung vorsehen. Erfindungsgemäß können entsprechend den jeweiligen Anforderungen eine gemeinsame Ein- und Ausschwenkvorrichtung oder eine separate Einschwenkvorrichtung und eine separate Ausschwenkvorrichtung vorgesehen sein.
- Eine zum Ein- bzw. Ausschwenken benötigte Kraft bzw. ein benötigtes Drehmoment können auf beliebig geeignete Weise aufgebracht werden. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, daß die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes Federmittel mit wenigstens einer Feder aufweisen, die den Meßkopf beaufschlagt. Bei dieser Ausführungsform wird eine benötigte Kraft bzw. eine benötigtes Drehmoment für das Ein- bzw. Ausschwenken des Meßkopfes über Federmittel aufgebracht. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders einfacher und insbesondere unter Prozeßbedingungen während eines Bearbeitungsvorganges robuster und wartungsarmer Aufbau.
- Um den Aufbau der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung weiter zu vereinfachen, sieht eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform vor, daß die Feder zwischen dem Grundkörper der Meßvorrichtung und einem Gestängeelement des Gestänges oder einem damit verbundenen Teil angeordnet ist.
- Bei den vorgenannten Ausführungsformen läßt sich der Aufbau der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung besonders einfach und wartungsarm gestalten, wenn wenigstens eines der Gestängeelemente, insbesondere das zweite Gestängeelement, einen Hebelarm aufweist, derart, daß der Hebelarm zusammen mit dem Gestängeelement einen zweiarmigen Hebel bildet, wobei die Feder an den Hebelarm angreift, wie dies eine andere Weiterbildung der Erfindung vorsieht.
- Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kann die Feder als Zugfeder ausgebildet sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch insoweit vor, daß die Feder als Druckfeder ausgebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders raumsparender Aufbau der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung. Dies ist im Hinblick auf eine Integration der Meßvorrichtung in eine Bearbeitungsmaschine, beispielsweise eine Schleifmaschine, zur Durchführung eines Inprozeß-Meßverfahrens besonders vorteilhaft.
- Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes wenigstens einen Hydraulikzylinder aufweisen, der mit dem Meßkopf zum Ein- und Ausschwenken desselben in Wirkungsverbindung steht oder bringbar ist. Entsprechende Hydraulikzylinder stehen als relativ einfache, kostengünstige und wartungsarme Standardbauteile zur Verfügung und ermöglichen eine präzise Steuerung des Ein- bzw. Ausschwenkvorganges. Erfindungsgemäß können die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes nach einem beliebigen Antriebsprinzip arbeiten, beispielsweise mittels Federkraft oder mittels wenigstens eines Hydraulikzylinders. Darüber hinaus können auch andere Antriebsprinzipien verwendet werden, beispielsweise eine Pneumatikanordnung oder wenigstens ein elektromotorischer Antrieb.
- Um die Mittel zum Ein- und Ausschwenken weiter zu vereinfachen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß zum Ausschwenken des Meßkopfes ein Mitnehmer vorgesehen ist, der den Meßkopf oder ein damit verbundenes Teil, insbesondere ein Gestängeelement, in einer Ausschwenkrichtung lose beaufschlagt.
- Bei der vorgenannten Ausführungsform ist der Mitnehmer vorteilhafter Weise als um die Schwenkachse schwenkbar gelagerter Hebel ausgebildet.
- Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsform mit dem Mitnehmer sieht vor, daß der Mitnehmer mit dem Hydraulikzylinder in Wirkungsverbindung steht.
- Die Übertragung einer Antriebskraft von einem Abtriebsorgan der Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes auf den Mitnehmer kann auf beliebig geeignete Weise erfolgen. Um den Aufbau insoweit relativ einfach und wartungsarm zu gestalten, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Mitnehmer über eine Hebelanordnung mit einem Abtriebsorgan der Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes in Wirkungsverbindung steht.
- Um die Bewegung des Meßkopfes am Anfang bzw. am Ende einer Aus- bzw. Einschwenkbewegung des Meßkopfes langsamer, im weiteren Verlauf der Ein- bzw. Ausschwenkbewegung jedoch schneller zu gestalten, sieht eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform vor, daß die Hebelanordnung einen Kniehebel aufweist.
- Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht Sensormittel zum Abfühlen der jeweiligen Position des Meßkopfes vor. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, vor, während oder nach einer Bewegung des Meßkopfes die jeweilige Position des Meßkopfes abzufühlen und die Position des Meßkopfes in einer gewünschten Weise zu steuern.
- Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht Steuerungsmittel zur Steuerung der Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes vor, wobei die Steuerungsmittel gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung mit den Sensormitteln in Wirkungsverbindung stehen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten, stark schematisierten Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung dargestellt ist. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und deren Rückbezügen sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung.
- Es zeigt:
-
1 in stark schematisierter Darstellung eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in einer Ruheposition des Meßkopfes, -
2A bis2E die Meßvorrichtung gemäß1 in verschiedenen kinematischen Phasen, -
3 in gleicher Darstellung wie1 das Ausführungsbeispiel gemäß1 während der Bewegung des Meßkopfes in die Meßposition. -
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung2 , die zur Inprozeß-Messung an Prüflingen während eines Bearbeitungsvorganges an einer Schleifmaschine4 dient. Die Schleifmaschine4 , die aus Gründen der Vereinfachung lediglich teilweise dargestellt ist, weist eine um eine maschinenfeste Drehachse6 drehbare Schleifscheibe8 auf, die zum Bearbeiten eines Prüflings dient, der bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Kurbelzapfen10 einer Kurbelwelle gebildet ist. - Die Meßvorrichtung
2 weist einen Meßkopf12 auf, der über ein Gestänge14 um eine erste Schwenkachse16 schwenkbar mit einem Grundkörper18 der Meßvorrichtung2 verbunden ist. - Die Meßvorrichtung
2 weist ferner Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes12 in eine Meßposition bzw. aus der Meßposition auf, die weiter unten näher erläutert werden. - Zunächst wird anhand von
2A der Aufbau des Gestänges14 näher erläutert. In den2A –2E sind aus Gründen der Übersichtlichkeit die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes12 in die Meßposition bzw. aus der Meßposition weggelassen. Das Gestänge18 weist ein erstes Gestängeelement20 und ein zweites Gestängeelement22 auf, die um die erste Schwenkachse16 schwenkbar angeordnet sind. Mit dem der ersten Schwenkachse16 abgewandten Ende des zweiten Gestängeelementes22 ist um eine zweite Schwenkachse24 schwenkbar ein drittes Gestängeelement26 verbunden, mit dessen der zweiten Schwenkachse24 abgewandtem Ende um eine dritte Schwenkachse28 schwenkbar ein viertes Gestängeelement verbunden ist, das entfernt von der dritten Schwenkachse28 um eine vierte Schwenkachse schwenkbar mit dem ersten Gestängeelement20 verbunden ist. - Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das erste Gestängeelement
20 und das dritte Gestängeelement26 zueinander nichtparallel angeordnet, wobei der Abstand zwischen der ersten Schwenkachse16 und der zweiten Schwenkachse24 kleiner ist als der Abstand zwischen der dritten Schwenkachse28 und der vierten Schwenkachse32 . - Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das zweite Gestängeelement
22 einen Hebelarm34 auf, derart, daß der Hebelarm34 zusammen mit dem Gestängeelement22 einen zweiarmigen Winkelhebel bildet, dessen Funktion weiter unten näher erläutert wird. - Der Meßkopf
12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an einem Haltearm35 angeordnet, der mit dem vierten Gestängeelement30 , das über die vierte Schwenkachse32 hinausgehend verlängert ist, verbunden ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zwischen dem Haltearm34 und dem vierten Gestängeelement30 starr ausgeführt. Wie aus2A ersichtlich ist, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein den Meßkopf12 haltendes freies Ende des Haltearmes34 zu der ersten Schwenkachse16 hin abgewinkelt, wobei ein mit dem vierten Gestängeelement40 verbundener Teil des Haltearmes34 mit dem vierten Gestängeelement30 einen Winkel von größer 90° bildet. - Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Meßkopf
12 einen linear auslenkbaren Meßtaster36 auf, der in2a durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Der Meßkopf12 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ferner ein Meßprisma38 auf. Die Art und Weise, wie mittels einer Anordnung aus einem linear auslenkbaren Meßtaster36 und einem Meßprisma38 Rundheits- und/oder Dimensionsmessungen an einem Prüfling, insbesondere einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle oder einem anderen zylindrischen Bauteil ausgeführt werden, ist dem Fachmann allgemein bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert. - Die Meßvorrichtung
2 weist ferner Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes12 auf, die an dem Gestänge14 angreifen und anhand von1 näher erläutert werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes12 eine Einschwenkvorrichtung40 und eine separate Ausschwenkvorrichtung42 auf. - Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Einschwenkvorrichtung
40 Federmittel auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel eine als Druckfeder ausgebildete Feder44 auf, die den Meßkopf12 über das Gestänge14 in einer in1 durch einen Pfeil46 symbolisierten Einschwenkrichtung beaufschlagt. Die Feder44 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Druckfeder ausgebildet und stützt sich an ihrem einen Ende an dem Grundkörper18 der Meßvorrichtung2 und an ihrem anderen Ende an dem Hebelarm34 ab, so daß die Feder44 den Hebelarm34 in1 entgegen dem Uhrzeigersinn und damit den Meßkopf12 mittels des Gestänges14 in der Einschwenkrichtung46 beaufschlagt und zu bewegen sucht. - Die Ausschwenkvorrichtung
42 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Hydraulikzylinder48 auf, dessen Kolben an seinem freien Ende mit dem Grundkörper18 der Meßvorrichtung2 verbunden ist. Mit der Kolbenstange50 des Hydraulikzylinders48 ist eine bei diesem Ausführungsbeispiel als Kniehebel ausgebildete Hebelanordnung42 verbunden, dessen der Kolbenstange50 abgewandtes freies Ende zu der ersten Schwenkachse16 exzentrisch mit einem einarmigen Hebel54 verbunden ist, der zu der Schwenkachse16 koaxial gelagert ist. Der Hebel54 weist an seinem freien Ende einen in die Zeichenebene hinein verlaufenden Zapfen56 auf, der das erste Gestängeelement20 lose beaufschlagt, so daß der Hebel54 bei einer Bewegung in einer Ausschwenkrichtung, die in der Zeichnung einer Bewegung im Uhrzeigersinn entspricht, als Mitnehmer für das erste Gestängeelement20 fungiert. - Zum Abfühlen der jeweiligen Position des Meßkopfes
12 sind Sensormittel vorgesehen, die mit Steuerungsmitteln zur Steuerung der Einschwenkvorrichtung40 und der Ausschwenkvorrichtung42 in Wirkungsverbindung stehen. - Die Auswertung von Meßwerten, die mittels des Meßtasters
36 während eines Meßvorganges aufgenommen werden, erfolgt mittels eines Auswertungsrechners. Die Art und Weise, wie entsprechende Meßwerte ausgewertet werden, ist dem Fachmann allgemein bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert. - Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung
2 ist wie folgt:
In der in1 und2A dargestellten Ruheposition befindet sich der Meßkopf12 außer Eingriff von dem Kurbelzapfen10 . In dieser Ruheposition ist der Hydraulikzylinder48 stillgesetzt, so daß eine Bewegung des Hebelarmes34 in1 entgegen dem Uhrzeigersinn, die die Druckfeder44 zu bewirken sucht, blockiert ist. - Zum Einschwenken des Meßkopfes
12 in der Einschwenkrichtung46 wird der Hydraulikzylinder48 derart betätigt, daß seine Kolbenstange50 in1 nach rechts ausfährt. Beim Ausfahren der Kolbenstange50 drückt die Feder44 gegen den Hebelarm34 , so daß der Hebelarm34 in1 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Da der Hebelarm34 drehfest mit dem zweiten Gestängeelement22 verbunden ist, wird hierbei das zweite Gestängeelement22 und damit das gesamte Gestänge14 in1 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. -
2B zeigt den Meßkopf12 in einer Position zwischen der Ruheposition und der Meßposition. - Beim Erreichen einer vorgegebenen, in
2C dargestellten Winkellage läuft der Hebelarm34 auf einen Anschlag56 , wobei beim Auflaufen des Hebelarmes34 auf den Anschlag56 ein Steuerungssignal an die Steuermittel übermittelt wird, aufgrund dessen der Hydraulikzylinder48 stillgesetzt wird.2C zeigt den Meßkopf12 in einer Suchposition, in der er sich noch nicht in Kontakt mit dem Kurbelzapfen10 befindet. -
2D zeigt den Meßkopf12 in seiner Meßposition, in der er sich in Kontakt mit dem Kurbelzapfen10 befindet. -
2E entspricht2C , wobei der Meßkopf12 in seiner Suchposition im Bezug auf einen Kurbelzapfen10' größeren Durchmessers dargestellt ist. -
3 zeigt die Meßvorrichtung2 in der Suchposition des Meßkopfes12 , die auch in2C dargestellt ist. Wie sich aus einem Vergleich von1 mit3 ergibt, wird der Hebel54 mittels der Hebelanordnung42 beim Ausfahren der Kolbenstange50 des Hydraulikzylinders48 in1 entgegen dem Uhrzeigersinn verschenkt, bis die in3 dargestellte Winkellage des Hebels54 erreicht ist. Wie aus3 ersichtlich ist, ist in dieser Winkellage die Rolle56 in Umfangsrichtung der ersten Drehachse16 zu dem ersten Gestängeelement20 beabstandet, so daß sich das erste Gestängeelement20 und damit das gesamte Gestänge14 unter der Wirkung der Gewichtskraft des Meßkopfes12 einschließlich Haltearm34 und der von der Feder44 ausgeübten Druckkraft frei bewegen kann. In der Meßposition (vgl.2D ) liegt der Meßkopf12 an dem Kurbelzapfen10 an, wobei der Meßkopf Orbitaldrehungen des Kurbelzapfens10 um die Kurbelwelle während des Schleifvorganges nachvollzieht. Hierzu ist der Grundkörper18 der Meßvorrichtung2 verschiebefest mit einer Halterung der Schleifscheibe8 verbunden, so daß die Meßvorrichtung2 translatorische Bewegungen der Schleifscheibe8 in Radialrichtung der Drehachse6 nachvollzieht. - Während des Kontaktes des Meßkopfes
12 mit dem Kurbelzapfen10 nimmt der Meßtaster36 Meßwerte auf, anhand derer in dem dem Meßtaster36 nachgeordneten Auswertungsrechner die Rundheit und/oder der Durchmesser des Kurbelzapfens beurteilt werden können. Ist beispielsweise ein bestimmtes Maß des Durchmessers erreicht, so wird die Schleifscheibe8 außer Eingriff von dem Kurbelzapfen10 gebracht. - Um den Meßkopf
12 nach Beendigung der Messung entgegen der Einschwenkrichtung46 auszuschwenken, steuert die Steuerungseinrichtung den Hydraulikzylinder48 derart an, daß sich seine Kolbenstange50 in3 nach links bewegt. Hierbei wird der Hebel54 mittels der Hebelanordnung42 in3 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Solange die Rolle56 in Umfangsrichtung der ersten Schwenkachse16 zu dem ersten Gestängeelement20 beabstandet ist, bleibt der Meßkopf12 zunächst in der Meßposition. Gelangt die Rolle56 bei einem weiteren Verschwenken des Hebels54 in3 im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse16 an dem ersten Gestängeelement20 zur Anlage, so fungiert der Hebel54 bei einem weiteren Verschwenken im Uhrzeigersinn als Mitnehmer und nimmt das erste Gestängeelement20 und damit das gesamte Gestänge14 im Uhrzeigersinn mit, so daß der Meßkopf entgegen der Einschwenkrichtung46 ausgeschwenkt wird, bis die in1 dargestellte Ruheposition erreicht ist. - Während des Meßvorganges bewegt sich der Meßkopf in Umfangsrichtung des Kurbelzapfens
10 mit einem Winkelhub, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa –7° und +5°, also insgesamt 12° beträgt. - Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung
2 ist relativ einfach im Aufbau sowie robust und wartungsfreundlich. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Ausbildung des Gestänges14 ergeben sich hinsichtlich der Kinematik beim Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes12 besonders günstige Verhältnisse. - In
4A ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung2 dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß1 bzw.2 hinsichtlich der Ausschwenkvorrichtung42 unterscheidet. Die Ausschwenkvorrichtung42 weist einen Hydraulikzylinder48 auf, dessen Kolben an seinem freien Ende mit einem Hebelarm58 eines zweiarmigen Hebels60 verbunden, der um eine Schwenkachse62 schwenkbar gelagert ist. Der andere Hebelarm64 des zweiarmigen Hebels16 weist an seinem freien Ende einen Zapfen66 auf, der in einem Langloch68 einer Lasche70 längsverschieblich geführt ist, deren dem zweiarmigen Hebel60 abgewandtes Ende gelenkig mit dem ersten Gestängeelement20 entfernt von dessen Ende verbunden ist. -
4A zeigt den Meßkopf12 in Meßposition in der der Meßkopf12 Bewegungen des Kurbelzapfens10 nachvollzieht und hierbei Schwenkbewegungen um die erste Schwenkachse16 ausführt, wobei der Zapfen66 in dem Langloch68 der Lasche70 gleitet, so daß der Meßkopf um die erste Schwenkachse16 freischwenkbar ist. - Zum Ausschwenken des Meßkopfes
12 wird der Hydraulikzylinder so angesteuert, daß sich seine Kolbenstange in4A nach links bewegt. Hierdurch wird der zweiarmige Hebel60 in4A um die Schwenkachse62 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. Hierbei gelangt der Zapfen66 an dem dem Hebel60 zugewandten Ende des Langloches68 der Lasche70 zur Anlage, so daß die Lasche70 bei einer weiteren Schwenkbewegung des Hebels60 in4A nach rechts bewegt wird. Hierbei wird das erste Gestängeelement20 um die erste Schwenkachse16 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so daß der Meßkopf12 ausgeschwenkt wird. -
4B zeigt den Meßkopf12 in der ausgeschwenkten Position. - In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. sich entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die
2A bis2E zeigen eine konstruktiv leicht abgewandelte Variante des Ausführungsbeispieles gemäß1 und3 , die hinsichtlich des erfindungsgemäßen Grundprinzipes jedoch mit dem Ausführungsbeispiel gemäß1 und3 übereinstimmt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0859689 A [0002]
- EP 1370391 A [0003]
Claims (26)
- Meßvorrichtung, insbesondere zur Inprozeß-Messung an Prüflingen während eines Bearbeitungsvorganges an einer Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer Schleifmaschine, mit einem Meßkopf, der über ein Gestänge um eine erste Schwenkachse schwenkbar mit einem Grundkörper der Meßvorrichtung verbunden ist und mit Mitteln zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes in eine Meßposition bzw. aus der Meßposition, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (
14 ) ein erstes Gestängeelement (20 ) und ein zweites Gestängeelement (22 ) aufweist, die um die erste Schwenkachse (16 ) schwenkbar angeordnet sind und daß mit dem der ersten Schwenkachse (16 ) abgewandten Ende des zweiten Gestängeelementes (22 ) um eine zweite Schwenkachse (24 ) schwenkbar ein drittes Gestängeelement (26 ) verbunden ist, mit dessen der zweiten Schwenkachse (24 ) abgewandtem Ende um eine dritte Schwenkachse (28 ) schwenkbar ein viertes Gestängeelement (30 ) verbunden ist, das entfernt von der dritten Schwenkachse (28 ) um eine vierte Schwenkachse (32 ) schwenkbar mit dem ersten Gestängeelement (20 ) verbunden ist. - Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gestängeelement (
20 ) und das dritte Gestängeelement (26 ) zueinander nichtparallel angeordnet sind. - Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der ersten Schwenkachse (
16 ) und der zweiten Schwenkachse (24 ) kleiner ist als der Abstand zwischen der dritten Schwenkachse (28 ) und der vierten Schwenkachse (32 ). - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (
12 ) an einem Haltearm (34 ) angeordnet ist, der mit einem der Gestängeelemente, insbesondere mit dem vierten Gestängeelement (30 ), verbunden ist. - Meßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltearm (
34 ) starr mit einem der Gestängeelemente (30 ) verbunden ist. - Meßvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Meßkopf (
12 ) haltendes freies Ende des Haltearmes (34 ) zu der ersten Schwenkachse (16 ) hin abgewinkelt oder abgebogen verläuft. - Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltearm (
34 ) oder ein mit dem zugeordneten Gestängeelement (30 ) verbundener Teil des Haltearmes (34 ) mit dem zugeordneten Gestängeelement (30 ) einen Winkel von größer 90° bildet. - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (
12 ) wenigstens einen linear auslenkbaren Meßtaster (36 ) aufweist. - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (
12 ) wenigstens ein Meßprisma (38 ) aufweist. - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes (
12 ) wenigstens einen Linearantrieb mit einem linear beweglichen Abtriebsorgan und Mittel zum Umwandeln einer Linearbewegung des Abtriebsorganes in eine Schwenkbewegung des Meßkopfes (12 ) aufweisen. - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes (
12 ) an dem Gestänge (14 ) angreifen. - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes (
12 ) eine gemeinsame Ein- und Ausschwenkvorrichtung aufweisen. - Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes (
12 ) wenigstens eine Einschwenkvorrichtung (40 ) und wenigstens eine separate Ausschwenkvorrichtung (42 ) aufweisen. - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes (
12 ) Federmittel mit wenigstens einer Feder (44 ) aufweisen, die den Meßkopf (12 ) beaufschlagt. - Meßvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (
44 ) zwischen dem Grundkörper der Meßvorrichtung (2 ) und einem Gestängeelement des Gestänges (14 ) oder einem damit verbundenem Teil angeordnet ist. - Meßvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Gestängeelemente, insbesondere das zweite Gestängeelement (
22 ), einen Hebelarm (34 ) aufweist, derart, daß der Hebelarm (34 ) zusammen mit dem Gestängeelement (22 ) einen zweiarmigen Hebel bildet, und daß die Feder (44 ) an dem Hebelarm (34 ) angreift. - Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (
44 ) als Druckfeder ausgebildet ist. - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes (
12 ) wenigstens einen Hydraulikzylinder (48 ) aufweisen, der mit dem Meßkopf (12 ) zum Ein- bzw. Ausschwenken desselben in Wirkungsverbindung steht oder bringbar ist. - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausschwenken des Meßkopfes (
12 ) ein Mitnehmer vorgesehen ist, der den Meßkopf (12 ) oder ein damit verbundenes Teil insbesondere ein Gestängeelement (20 ), in einer Ausschwenkrichtung lose beaufschlagt. - Meßvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer als um die erste Schwenkachse (
16 ) schwenkbar gelagerter Hebel (54 ) ausgebildet ist. - Meßvorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer mit dem Hydraulikzylinder (
48 ) in Wirkungsverbindung steht. - Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer über eine Hebelanordnung (
52 ) mit einem Abtriebsorgan der Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes (12 ) in Wirkungsverbindung steht. - Meßvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelanordnung (
52 ) einen Kniehebel aufweist. - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Sensormittel zum Abfühlen der jeweiligen Position des Meßkopfes (
12 ). - Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Steuerungsmittel zur Steuerung der Mittel zum Ein- und Ausschwenken des Meßkopfes (
12 ). - Meßvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel mit den Sensormitteln in Wirkungsverbindung stehen.
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