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Die
Erfindung betrifft ein Tastmessgerät, insbesondere zum Antasten
von Werkstücken
in Werkzeugmaschinen, mit einer zumindest radial auslenkbaren Tastspitze,
die am vorderen Ende einer Tastnadel angeordnet ist, die den vorderen
Endbereich eines über
ein Kugelgelenk an einem Gehäuse
abgestützten,
aus diesem herausragenden Übertragungsbalkens
bildet, durch den eine einer Anzeigeeinrichtung zugeordnete Betätigungseinrichtung
steuerbar ist, und mit einer Einrichtung zur Justierung der Tastspitze.
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Eine
Anordnung dieser Art ist aus der
DE 41 00 396 A1 bekannt. Bei dieser bekannten
Anordnung enthält
die Einrichtung zur Justierung der Tastspitze im Gehäuse angeordnete,
radiale Stellschrauben, die mit einer den Übertragungsbalken und einen
vom Übertragungsbalken
betätigbaren
Schieber aufnehmenden Büchse
zusammenwirken, die mit Radialspiel und allseits kippbar im Gehäuse angeordnet
ist. Die hier mittels der Stellschrauben bewegbare Baugruppe enthält eine
vergleichsweise große
Masse. Die Stellschrauben sind daher im Betrieb vergleichsweise
großen
Massenkräften
ausgesetzt, die zu einer ungewollten Selbstverstellung führen können. Es besteht
daher die Gefahr von Ungenauigkeiten.
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Hiervon
ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Anordnung eingangs erwähnter
Art mit einfachen und kostengünstigen
Mitteln so zu verbessern, dass eine hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit erreicht
werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Übertragungsbalken
eine Hohlspindel und einen von dieser mit Radialspiel umfassten,
die Tastnadel tragenden Tragstab enthält, der mit seinem von der
Tastnadel abgewandten, rückwärtigen Endbereich
an der Hohlspindel angebracht und mittels einer im Bereich des vorderen,
aus dem Gehäuse
herausragenden Endes der Hohlspindel vorgesehenen, einstellbaren
radialen Stützeinrichtung
gegenüber
der Achse der Hohlspindel in radialer Richtung auslenkbar ist.
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Hierbei
wird in vorteilhafter Weise die Justierbewegung in den Übertragungsbalken
hinein verlegt. Nur dessen inneres Element inform des die Tastnadel tragenden
Tragstabs wird hier gegenüber
dem äußeren, durch
die Hohlspindel gebildeten Element bewegt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen
stellen daher sicher, dass die mit der Stützeinrichtung zusammenwirkende
Baugruppe vergleichsweise massearm ist, was die Einstellung erleichtert
und die Gefahr einer ungewollten Selbstverstellung verringert.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen
der übergeordneten
Maßnahmen sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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Gemäß einer
besonders zu bevorzugenden Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann
der Tragstab als Biegestab ausgebildet sein, der mit seinem rückwärtigen Endbereich
mit der Hohlspindel verspannt und mittels der Stützeinrichtung in radialer Richtung
federnd auslenkbar ist. Durch die Verwendung eines eingespannten
Biegestabs wird eine Gelenkverbindung überflüssig, wodurch nicht nur der
hiermit verbundene Aufwand entfällt,
sondern auch die Genauigkeit gesteigert werden kann, da keinerlei
Lagerspiel zu berücksichtigen
ist. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass der Biegestab aufgrund
seiner Eigenelastizität
mit Vorspannung an der zugeordneten, radialen Stützeinrichtung anliegen kann,
wodurch diese vergleichsweise einfach ausgebildet sein kann. In
der Regel genügen
dabei zwei um einen Winkel von vorzugsweise 90° gegeneinander versetzte Stellschrauben.
Diesen zugeordnete Gegenelemente sind hierbei aufgrund der Eigenspannung
des Federstabs in vorteilhafter Weise nicht erforderlich.
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Zur
Erzielung eines großen
Einstellfelds ist der den Tragstab bildende Biegestab zweckmäßig so vorgebogen,
dass er in der Ausgangsposition im Bereich der Stützeinrichtung
bezüglich
der Achse der Hohlspindel exzentrisch ist.
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Eine
weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin
bestehen, dass der den Tragstab bildende Biegestab im Bereich vor
seiner Einspannung mit einer Verjüngung versehen ist. Dies erhöht die Biegsamkeit.
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Vorteilhaft
ist der Tragstab gegen Verdrehen gesichert. Dies ermöglicht eine
Verbindung mit der Tastnadel durch koaxialer Schraubverbindung,
was einen schnellen Wechsel der Tastnadel ermöglicht.
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Zweckmäßig ist
der Tragstab mit einem der Tastnadel zugeordneten Anschlussflansch
versehen, der mit der vorderen Stirnseite der Hohlspindel einen vorteilhaft
durch einen elastischen Dichtring verschlossenen Spalt begrenzt.
Dieser stellt sicher, dass trotz des die Anschlussgenauigkeit erhöhenden Anschlussflansches
die Verstellbarkeit des Tragstabs nicht behindert wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen
sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der
nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
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In
der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
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1 eine
Ansicht eines erfindungsgemäßen Tastmessgeräts und
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2 einen
Vertikalschnitt durch das Tastmessgerät gemäß 1.
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Das
in den 1 und 2 dargestellte Tastmessgerät besitzt
ein mit einem Zapfen 1 zum Einspannen in der Werkzeughalterung
einer Werkzeugmaschine versehenes Gehäuse 2, aus dem eine mit
einer kugelförmigen
Tastspitze 3 versehene Tasteinrichtung zum Antasten der
Definitionskanten eines in der Werkstückhalterung der Werkzeugmaschine
aufgenommenen Werkstücks
herausragt. Die Tastspitze 3 ist radial, hier zusätzlich auch
axial, auslenkbar, was eine sogenannte 3d-Abtastung ermöglicht.
Im Bereich der Bedienungsseite des Gehäuses 2 ist eine Anzeigeeinrichtung 4 vorgesehen,
auf der die Position der Tastspitze 3 bezüglich der
Spindelachse der Werkzeugmaschine angezeigt wird. Die Anzeigeeinrichtung
ist hier als digitale Anordnung mit einem Display ausgebildet, auf
dem gleichzeitig eine numerische Anzeige und eine grafische Anzeige
vorgesehen sind. Selbstverständlich
könnte
aber auch eine mit einem Zeiger etc. versehene, analoge Anzeigeeinrichtung
vorgesehen sein.
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Die
Auslenkung der Tastspitze 3 gegenüber der Null-Stellung, das
heißt
der mit der Spindelachse fluchtenden Stellung, wird mittels eines
in 2 sichtbaren Übertragungssystems
auf einen in axialer Richtung im Gehäuse 2 verschiebbar
gelagerten Schieber 5 übertragen,
der mit einer der Anzeigeeinrichtung 4 zugeordneten elektronischen
und/oder mechanischen Betätigungseinrichtung
zusammenwirkt. Das Übertragungssystem
enthält
einen über ein
Kugelgelenk 6 allseitig schwenkbar gehäuseseitig abgestützten Übertragungsbalken 7,
an dessen unterem Ende die Tastspitze 3 vorgesehen ist
und der am rückwärtigen Ende
eine Kugel 8 trägt,
die mit einer schlittenseitigen Kalotte zusammenwirkt. Selbstverständlich wäre es auch
denkbar, den Übertragungsbalken
mit einer rückwärtigen Kalotte
und den Schlitten 5 mit einer Kugel zu versehen. Das Kugelgelenk 6 enthält eine
vom Übertragungsbalken 7 durchgriffene
Kugel, die auf einer den unteren Gehäuseabschluss bildenden Stützpfanne 9 aufliegt.
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Der Übertragungsbalken 7 ist
mehrteilig ausgebildet, wobei seine in radialer Richtung ineinander angeordneten
Baugruppen in radialer Richtung gegeneinander verstellbar sind.
Die radial äußere Baugruppe
wird durch eine die Kugel des Kugelgelenks 6 durchgreifende,
hiermit auf der Stützpfanne 9 abgestützte Hohlspindel 10 gebildet,
die an ihrem rückwärtigen Ende
die mit dem Schieber 5 zusammenwirkende Kugel 8 trägt und deren
vom Schieber 5 abgewandtes, vorderes Ende aus dem Gehäuse 2 hier nach
unten herausragt. Die Tastspitze 3 ist der radial inneren,
in die Hohlspindel 10 eingreifenden Baugruppe zugeordnet.
Die Tastspitze 3 ist am unteren Ende einer austauschbaren,
unterhalb der Hohlspindel 10 sich befindenden Tastnadel 11 angebracht,
die mit ihrem der Tastspitze 3 gegenüberliegenden, rückwärtigen Ende
an das vordere Ende eines hierzu koaxialen, in die Hohlspindel 10 eingreifenden
Tragstabs 12 ansetzbar ist, der im Bereich seines rückwärtigen Endes
mit dem rückwärtigen Endbereich der
Hohlspindel 10 verbunden ist.
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Die
Tastnadel 11 ist zweckmäßig durch
eine zentrale Schraubverbindung lösbar am Tragstab 12 festlegbar.
Hierzu ist der Tragstab 12 an seinem vorderen, aus der
Hohlspindel 10 herausragenden Ende mit einem Gewindezapfen 13 versehen,
der in eine Gewindebohrung der Tastnadel 11 einschraubbar
ist. Selbstverständlich
wäre es
auch denkbar, die Tastnadel 11 mit einem Gewindezapfen
und den Tragstab 12 mit einer Gewindebohrung zu versehen.
In jedem Fall ist der Tragstab 12 an seinem unteren, aus
der Hohlspindel 10 herausragenden und dementsprechend außerhalb
des Gehäuses 2 sich
befindenden Ende mit einem radialen Flansch 14 versehen,
an dem ein Gegenflansch 15 der Tastnadel 11 zur
Anlage bringbar ist. Zwischen der Rückseite des Flansches 14 und
der vorderen Stirnseite der Hohlspindel 10 ist ein Spalt 16 vorgesehen,
der zweckmäßig durch
einen elastischen Dichtring 17 verschlossen ist.
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Der
in die Hohlspindel 10 eingreifende Tragstab 12,
der im Bereich seines rückwärtigen Endes an
der Hohlspindel 10 angebracht ist, besitzt außerhalb
dieser Anbringung gegenüber
der Innenkontur der Hohlspindel 10 allseitigen, radialen
Abstand, so dass eine allseitige, radiale Auslenkung nach Art eines
Pendels möglich
ist. Um eine derartige radiale Auslenkung zu ermöglichen, kann der Tragstab 12 gelenkig
an der Hohlspindel 10 aufgenommen sein. Im dargestellten,
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Tragstab 12 als federnder Biegestab ausgebildet,
der mit seinem rückwärtigen Endbereich
nach Art einer Einspannung starr an der Hohlspindel 10 festgelegt
ist. Diese ist hierzu mit einer geeigneten Fassung versehen.
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Im
dargestellten Beispiel ist der als Biegestab ausgebildete Tragstab 12 an
seinem rückwärtigen Ende
mit einem einen Flansch 18 überragenden Gewindezapfen 19 versehen.
Der Flansch 18 besitzt einen dem Innendurchmesser der Hohlspindel 7 in etwa
entsprechenden Außendurchmesser
und liegt an der Innenseite eines rückwärtigen Kragens der Hohlspindel 10 an.
Dieser Kragen wird vom Gewindezapfen 19 durchgriffen, der
in eine die Kugel 8 tragende Gewindemuffe 20 eingreift,
die sich auf der Rückseite
des Kragens der Hohlspindel 10 abstützt, so dass sich eine Einspannung
des genannten Kragens der Hohlspindel 10 zwischen dem Flansch 18 und
der Gewindemuffe 20 ergibt. Zur Bewerkstelligung einer
Verdrehsicherung des Tragstabs 12 ist dieser im Bereich
des Flansches 18 mit einem Radialstift 21 versehen,
der in eine zugeordnete, innere Nut der Hohlspindel 10 eingreift.
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Bei
in die Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine eingespanntem Tastmessgerät kann es vorkommen,
dass die Tastspitze 3 nicht mit der Spindelachse fluchtet.
Um diesen Fehler auszugleichen, wird die Tastspitze 3 so
verstellt, dass sich die gewünschte
Fluchtung ergibt. Zur Bewerkstelligung dieser Justierung wird der
die die Tastspitze 3 enthaltende Tastnadel 11 aufnehmende
Tragstab 12 gegenüber
der Achse der Hohlspindel 10 in radialer Richtung ausgestellt,
wie in 2 durch unterbrochene Linien in übertriebener
Weise angedeutet ist. Diese radiale Stellbewegung erfolgt im dargestellten
Beispiel durch entsprechende elastische Biegung des den Tragstab 12 bildenden
Biegestabs. Dieser hat innerhalb der Hohlspindel 10 gegenüber dieser,
wie erwähnt,
ausreichend Radialspiel und außerhalb
dieser ausreichend Axialspiel in Form des durch den elastischen Dichtring 17 verschlossenen
Spalts 16. Der Dichtring 17 gibt in ausrechendem
Maße nach.
Zur Erleichterung der federnden Verbiegung des den Tragstab 12 bildenden
Biegestabs ist dieser unterhalb seiner Befestigung an der Hohlspindel 10 mit
einer Verjüngung 23 versehen.
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Zur
Bewerkstelligung einer definierten Position der Tastspitze 3 wirkt
der an seinem rückwärtigen Ende
an der Hohlspindel 7 angebrachte Tragstab 18 mit
seinem unteren Endbereich mit einer radialen, einstellbaren Stützeinrichtung 22 zusammen.
Diese befindet sich im aus dem Gehäuse 2 herausragenden,
vorderen Endbereich der Hohlspindel 10 und ist daher zur
Einstellung von außen
zugänglich.
Die Stützeinrichtung 22 besteht
im dargestellten Ausführungsbeispiel,
wie aus 1 ersichtlich ist, aus zwei um
einen Winkel von vorzugsweise 90° gegeneinander
versetzten, radialen Stellschrauben 22a, 22b an deren
radial innerem Ende der dortige Außenumfang des Tragstabs 12 mit
Vorspannung anliegt.
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Zweckmäßig kann
der den Tragstab 12 bildende Biegestab dabei so vorgebogen
sein, dass er in der Ausgangsposition im Bereich der Stützeinrichtung 22 gegenüber der
Achse der Hohlspindel exzentrisch ist. Hierdurch wird erreicht,
dass der den Tragstab 12 bildende Biegestab bereits in
der Ausgangsposition mit Vorspannung an den auf ihre Ausgangsposition
zurückgeschraubten
Stellschrauben 22a, 22b anliegt und dass hiervon
ausgehend ein vergleichsweise großes Einstellfeld zur Verfügung steht, das
praktisch dem doppelten des kleinsten radialen Abstands zwischen
Hohlspindel 10 und Tragstab 12 entspricht.
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Sofern
der Tragstab 12 durch ein Gelenk schwenkbar an der Hohlspindel 10 angebracht
ist, sind den Stellschrauben 22a, 22b gegenüberliegende
Konterschrauben oder Federn erforderlich, um in jedem Fall eine
zuverlässige
Anlage zu bewerkstelligen. Bei der dargestellten Ausführung sind
derartiger Konterelemente entbehrlich. Diese wären hier aber auch nicht schädlich. Durch
die um einen Winkel von vorzugsweise 90° gegeneinander versetzten Stellschrauben 22a, 22b lässt sich
der Tragstab 12 im gesamten Winkelfeld verstellen. Zweckmäßig erfolgt eine
Verstellung entlang der Winkelhalbierenden.