DE1205711B - Pneumatischer Feintaster - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIb

Deutsche Kl.: 42 b-22/03

Nummer: 1205 711

Aktenzeichen: C 22885IX b/42 b

Anmeldetag: 5. Dezember 1960

Auslegetag: 25. November 1965

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Feintaster zur Durchmesser- und Abstandsmessung an Werkstücken mit gegenüber dem Feintaster fixierter Relativlage, bei dem zwei gegenüberliegende, gegeneinander einstellbare und an eine gemeinsame Druckluftleitung mit einem Druckmesser angeschlossene, am Werkstück anliegende Tastelemente vorgesehen sind.

Bei einem bekannten pneumatischen Feintaster dieser Art bestehen die Tastelemente aus am Werkstück anliegenden Stößeln, welche in Bohrungen von Meßkörpern verschieblich gelagert sind. Die Stößel werden von der Druckluft beaufschlagt und durch diese aus dem Meßkörper heraus in begrenztem Hub gegen das Werkstück gedrückt. Die Druckluft kann zusätzlich zur Verringerung der Anpreßkraft seitlich entweichen. Die Meßkörper sind ihrerseits in Bohrungen eines Lagergehäuses verschieblich geführt, wo sie durch seitliche Klemmschrauben in ihrer jeweiligen Relativlage zum Werkstück fixierbar sind. Damit ist eine Grobeinstellung der Meßkörper zum Werkstück möglich. Ein Verschieben der Stößel innerhalb der Meßkörper durch die Anlage am Werkstück hat einen Druckabfall im Druckluftkreislauf zur Folge, der am Druckmesser ablesbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feintaster der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit ihm eine genaue symmetrische Einstellung beider Tastelemente zum Werkstück vor dem eigentlichen Meßvorgang möglich wird. Bei Beginn des Meßvorganges soll also der jeweils durch ein Tastelement hervorgerufene Druckabfall möglichst genau mit dem durch das andere Tastelement hervorgerufenen Druckabfall übereinstimmen. Eine solche genaue symmetrische Einstellung zum Werkstück ist für Feinmessungen unerläßlich notwendig.

Zwar wird auch bei der bekannten Anordnung durch die Verwendung zweier gegenüberliegender Tastelemente der durch eine unsymmetrische Lage des zu messenden Werkstückes zu den Tastelementen hervorgerufene Fehler etwas ausgeglichen, da einem durch einen weniger eingedrückten Stößel hervorgerufenen geringeren Druckabfall ein durch den anderen Stößel hervorgerufener größerer Druckabfall gegenübersteht, jedoch ist dieser Fehlerausgleich nur über einen sehr engen Meßbereich linear. Bei den in der Praxis vorkommenden Meßbereichen für Feinmessungen wird hierdurch die Meßgenauigkeit in unzulässiger Weise beeinträchtigt.

Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Tastelemente als an sich bekannte, zum Werkstück schwenkbar angeordnete und in Ruhelage je eine Luftdüse schließende Pneumatischer Feintaster

Anmelder:

The Cincinnati Milling Machine Co.,

Cincinnati, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:
James Gordon Wiatt, Cincinnati, Ohio;
Greig Spencer Butterworth,
Columbus, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 8. Februar 1960 (7293) - -

Tastfinger ausgebildet sind, die in je einem an einem Lagerbock des Feintasters angeordneten und in der Tastebene verschiebbaren Schlitten gelagert sind und daß durch zeitlich aufeinanderfolgende, die Düsenspalte bei am Werkstück anliegenden Tastfingern ändernde Verschiebung jedes der Schlitten und unter Ablesung der hierdurch entstehenden Druckänderung am Druckmesser die Spaltgrößen bei beiden Tastfingern auf gleiche Werte einstellbar sind.

Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine genau symmetrische Einstellung der beiden Tastfinger zum zu messenden Werkstück zu erreichen, indem zunächst nur bei Anlage eines der Tastfinger am Werkstück mit einer bestimmten vorher gemessenen Spaltgröße zwischen Düse und Finger der dadurch hervorgerufene Druckabfall am Druckmesser abgelesen oder eingestellt wird. Danach wird auch der zweite Tastfinger auf genau die gleiche Spaltgröße gebracht und der hierdurch hervorgerufene zusätzliche Druckabfall am Druckmesser abgelesen. Nachdem nun sowohl die Größe des einzelnen Druckabfalles als auch die Gesamtgröße des durch beide Tastfinger hervorgerufenen Druckabfalles bekannt ist, ist ein wiederholtes Einstellen auf Werkstücke verschiedener Größe einfach dadurch möglich, daß nacheinander erst die Spaltgröße am einen Tastfinger und dann die Spaltgröße am anderen Tastfinger durch Einstellung mittels der verschiebbaren Schlitten auf die entsprechenden vorher abgelesenen Werte am Druckmesser herbeigeführt wird. Der folgende eigentliche Meßvorgang arbeitet dann mit optimaler Genauigkeit im linearen Bereich.

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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Druck- len 45 und 46 versehenen Lagerblock 30 auf, an

messer mit beweglichen Einstellmarken versehen ist, welchem zwei Schlitten 30 und 34 mittels Schwal-

die auf die den bestimmten Spaltgrößen entsprechen- benschwanzführungen 31,32 (Fig. 3) senkrecht ver-

den Druckwerte einstellbar sind. schieblich gelagert sind. Die senkrechte Verstellung

Die erfindungsgemäße Anordnung hat außerdem 5 der Schlitten 33 und 34 erfolgt durch an den Schlit-

den Vorteil, daß der Durchmesserbereich des Werk- ten befestigte Schraubenbolzen 39, deren zugehörige Stückes, gegenüber dem die beiden Tastfinger exakt Muttern 38 drehbar, aber unverschieblich an Trä-

symmetrisch einstellbar sind, durch den Verschiebe- gern 37 gelagert sind. Die Träger 37 sind ihrerseits

bereich der Schlitten im Gegensatz zu bekannten am Lagerblock 30 durch Schraubenbolzen befestigt.

Anordnungen beliebig groß wählbar ist. io Die Feststellung der Schlitten 33 und 34 in der ein-

Der Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden gestellten Lage erfolgt durch die Schraubenbolzen

Aufgabe vermag auch eine weitere bekannte Anord- 36, durch die ein zur Führung 31, 32 verlaufender

nung nicht zu dienen, die zwei um eine gemeinsame Längsschlitz 35 (Fig. 3) im Lagerblock 30 zum

Achse gegenläufig schwenkbare und mit ihren freien Zwecke der Festklemmung der Führung zusammen-

Enden je eine Luftdüse schließende Tastfinger auf- 15 gezogen wird.

weist. Bei dieser Anordnung sind zwar den Hub der An jedem der Schlitten 33 und 34 ist ein Tast-

Tastfinger infolge des Federdruckes zu den Düsen finger 41 um einen Zapfen 42 im Inneren des Schlit-

hin begrenzende Anschläge vorgesehen, deren Ein- tens schwenkbar gelagert, der mit Anlageflächen zur

stellbarkeit jedoch stark begrenzt ist und keine Mög- Berührung mit dem Werkstück 12 versehen ist. Eine

lichkeit zur genauen wiederholten Einstellung der 20 sich im Schlitten gegen diesen abstützende Feder 43

Spaltgrößen zwischen Tastfingern und Düsen bietet. drückt den Tastfinger 41 in Meßstellung gegen das

Der erfindungsgemäße Feintaster kann für ver- Werkstück. Die Tastfinger 41 sind außerdem mit je schiedene Durchmesser- und Abstandsmessungen an einer der Feder 43 gegenüberliegenden Dichtfläche stationären Werkstücken benutzt werden, wobei versehen, die dem Abschluß der Öffnung einer Luftdurch Anwendung eines Paßstückes und vermittels 25 düse 40 durch die Kraft der Federn 43 dient, wenn einer entsprechenden Eichung des Druckmessers die Tastfinger 41 nicht am Werkstück anliegen,
auch Absolutgrößen am Druckmesser ablesbar sind. Die Luftdüsen 40 sind über Kanäle 70 in den Hierzu kann auch ein zweiter parallelgeschalteter Schlitten an die Luftleitungen 45 und 46 im Lager-Druckmesser herangezogen werden. In besonders block 30 angeschlossen. Um diesen Anschluß trotz vorteilhafter Weise ist der erfindungsgemäße Fein- 30 der Verstellung der Schlitten 33 und 34 zu gewährtaster jedoch zur ständigen Messung an in Bearbei- leisten, sind die Leitungen 45 und 46 an ihren den tung befindlichen Drehkörpern geeignet. Vorzugs- Schlitten zugewandten Enden mit Erweiterungen 45 α weise kann er bei der Feinbearbeitung von Werk- und 46 a versehen. Das schlittenseitige Ende der stücken mittels Rundschleifmaschinen eingesetzt Finger 41 befindet sich in einer werkstückseitig durch werden. Hier kann auch eine Schaltanordnung der- 35 einen Balgen 72 abgeschlossenen Kammer 73, die art getroffen werden, daß mittels des Feintasters bei durch einen Kanal 71 mit der Umgebungsluft in Ver-Erreichen des Endmaßes eine weitere Zustellung der bindung steht.
Schleifscheibe abgeschaltet wird. In der hohlen Schubstange 15 befindet sich die

Zur Erleichterung der wiederholten Messung kön- Anschlußleitung 47 für die Druckluft, die über ein

nen die Schlitten in ihre Einstellage feststellbar sein. 40 Verbindungsstück 48 an die Leitungen 45 und 46

Zur Verstellung der Schlitten kann ein Spindeltrieb und damit an den Lagerblock 30 angeschlossen ist.

dienen. Fig. 4 zeigt das Schaltbild des pneumatischen

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Stromkreises. Die Druckluft wird dieser Anordnung

Ausführungsbeispieles in Anwendung auf eine durch eine Zuleitung 55 über ein Regelventil 56 zu-

Rundschleifmaschine in den Zeichnungen näher er- 45 geführt. Der Ausgang des Regelventils 56 mündet in

läutert. zwei Zweigleitungen 47 und 57, wobei die Leitung

F i g. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Feintaster in 47 über ein Drosselventil 60 zum Meßkopf 14 führt.

Arbeitsstellung beim Messen eines auf einer Rund- Die Zweigleitung 57 führt über zwei Drosselventile

schleifmaschine bearbeiteten Werkstückes; 58 und 59 ins Freie.

F i g. 2 ist ein Schnitt durch den Meßkopf des 50 In der Anordnung ist ein Ausgleichschalter 61

Tasters; vorgesehen, der in zwei Kammern 63 und 64 aufge-

F i g. 3 ist der Schnitt 3-3 nach F i g. 2; teilt ist. Die Kammer 64 wird durch einen Balgen 62

Fig. 4 ist ein Schaltbild des pneumatischen gebildet, bei dessen Ausdehnung der Rauminhalt der

Stromkreises. Kammer 63 verkleinert wird. Der Balgen 62 betätigt

Der in F i g. 1 dargestellte Feintaster hat einen mit 55 bei seiner Bewegung Schalter 66 und 67 sowie eine zwei Tastfingern versehenen Meßkopf 14, der mittels mechanische Anzeigevorrichtung 65.
einer hohlen Schubstange 15 durch eine Vorschub- Die Zweigleitung 57 ist zwischen den Drosselveneinrichtung 17 auf das Werkstück 12 hin- und von tilen 58 und 59 mit der Kammer 63 verbunden, wähdiesem wegbewegt werden kann. Die Bewegung er- rend die Zweigleitung 47 zwischen Drosselventil 60 folgt mittels einer Traverse 18. Beim dargestellten 60 und Meßkopf 14 mit der Kammer 64 verbunden ist. Ausführungsbeispiel ist der Feintaster auf einer Kon- An die Zweigleitung 47 ist hinter dem Drosselventil sole 26 befestigt, die ihrerseits am Tisch 10 einer 60 noch ein Druckmesser 68 mit einem Zeiger 68 a Rundschleifmaschine angebracht ist. Das Werkstück sowie beweglichen, der Einstellung der Schlitten 33 12 wird mittels einer Schleifscheibe 13 bearbeitet. und 34 dienenden Einstellmarken 68 b und 68 c an-Der Vorschub des Meßkopfes 14 kann pneumatisch 65 geschlossen,
oder auch hydraulisch erfolgen. In der Zweigleitung 57 herrscht ein konstanter

F i g. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Druck, dessen Größe durch die Drosselventile 58

Meßkopf 14. Dieser weist einen mit Druckluftkanä- und 59 einstellbar ist. Die Größe des Druckes in der

Zweigleitung 47 hängt von der Auslenkung der Tastfinger 41 und damit von der Größe des Spaltes 44 zwischen der Dichtfläche des Tastfingers und der öffnung der Düse 40 ab. Zusätzlich ist dieser Druck mittels des Drosselventils 60 einstellbar. In Abhängjgkeit von der Werkstückgröße und damit vom Schwenkweg der Tastfinger 41 ändert sich also der Druck in der Kammer 64, was zu einer Bewegung des Balgens 62 führt. Durch die Schalter 66 und 67, die bei einem bestimmten Hub des Balkens 64 ge- ίο öffnet bzw. geschlossen werden, ist die Zustellung der Schleifscheibe 13 (Fig. 1) zum Werkstück 12 betätigbar.

Im Betrieb wird diese Anordnung wie folgt gehandhabt: In die Anordnung wird ein dem zu erzeugenden Durchmesser entsprechender Meßkopf 14 eingesetzt. In der Ruhelage, in der die Tastfinger 41 das Werkstück 12 nicht berühren, sind die Öffnungen der Düsen 40 durch die Dichtflächen der Tastfinger 41 geschlossen. Mittels der Muttern 38 werden nun ao die Schlitten 33 und 34 so eingestellt, daß zwischen die Tastfinger 41 ein Paßstück oder auch das Werkstück 12 einführbar ist, ohne die Tastfinger zu berühren. Einer der Schlitten wird nun so weit zugestellt, bis sich zwischen der Öffnung der Düse 40 und der Dichtfläche des Tastfingers 41 ein Spalt 44 — beispielsweise mit einer Größe von 0,075 mm — gebildet hat. Der dadurch hervorgerufene Druckabfall führt zu einer Linksdrehung des Zeigers 68 a des Druckmessers 68 bis zu einem bestimmten Wert. An dieser Stelle wird die Einstellmarke 68 b aufgesetzt. Anschließend wird der andere Schlitten so weit zugestellt, bis der andere Tastfinger die gleiche Auslenkung wie der erste Tastfinger erfahren hat und mithin zwischen ihm und der zugeordneten Düse ein gleich großer Spalt gebildet ist. Eine Vergleichsmessung der Auslenkung der Tastfinger bzw. der Größen der Spalte ist hierzu notwendig. Der durch die Zustellung des zweiten Schlittens herbeigeführte Druckabfall führt zu einer weiteren Linksdrehung des Zeigers 68 a. Auf den nun angezeigten Wert wird die Einstellmarke 68 c aufgesetzt. Damit ist die Anordnung so justiert, daß bei der weiteren wiederholten Benutzung am Druckmesser 68 jeweils erkennbar ist, ob für die beiden Tastfinger genau die gleiche Spaltgröße eingestellt und damit eine optimale Meßgenauigkeit erreicht wurde.

Die nächste Einstellung geht dann so vor sich, daß der Meßkopf 14 mit seinen Tastfingern 41 über das in Bearbeitung befindliche Werkstück 12 geschoben wird, wobei der eine Tastfinger durch Bewegung des zugehörigen Schlittens vom Werkstück entfernt wird. Der andere Schlitten wird nun so lange verschoben, bis der Zeiger 68 a auf die Marke 68 b zeigt. Anschließend wird der zweite Schlitten ebenfalls in Richtung auf das Werkstück so weit zugestellt, bis der Zeiger 68 a auf die Marke 68 c zeigt. In dieser Lage werden beide Schlitten mittels der Klemmschrauben 36 fixiert.

Es ist also nach der Justage möglich, für beide Tastfinger genau die gleiche Spaltgröße ohne deren aufwendiges Messen durch Ablesen des Druckmessers 68 einzustellen. Zum eigentlichen Meßvorgang kann nun der so eingestellte Meßkopf wiederholte Male über das in Bearbeitung befindliche Werkstück geschoben werden. Die dadurch bewirkte Änderung des Druckes in der Leitung 47 führt zu einer Druckänderung in der Kammer 64 innerhalb des Balgens 62 und damit zu einer Bewegung des Balgens gegen den konstanten Druck in der Kammer 63. Die jeweilige Durchmesseränderung ist am Anzeigegerät 65 ablesbar. Bei Verwendung von Paßstücken zur Einstellung der Spaltgrößen der Tastfinger 41 ist für kleine Meßbereiche bei entsprechender Eichung des Anzeigegerätes 65 und Einstellung mittels der Ventile 58 und 59 mit dem erfindungsgemäßen Gerät eine Ablesung von Absolutwerten am Anzeigegerät 65 möglich. Mittels der Schalter 67 und 66 ist eine Automatisierung insofern möglich, als bei Erreichen des vorgegebenen Durchmessers die Zustellung der Schleifscheibe 13 abgeschaltet wird, wenn sich die Tastfinger 41 in ständigem Eingriff mit dem Werkstück 12 befinden.

Da die Durchtrittsspalten 44 beider Tastfinger 41 stets gleich groß sind, arbeitet der Feintaster stets im linearen Bereich und damit mit optimaler Meßgenauigkeit.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Pneumatischer Feintaster zur Durchmesserund Abstandsmessung an Werkstücken mit gegenüber dem Feintaster fixierter Relativlage, bei dem zwei gegenüberliegende, gegeneinander einstellbare und an eine gemeinsame Druckluftleitung mit einem Druckmesser angeschlossene, am Werkstück anliegende Tastelemente vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Tastelemente als an sich bekannte, zum Werkstück (12) schwenkbar angeordnete und in Ruhelage je eine Luftdüse (40) schließende Tastfinger (41) ausgebildet sind, die in je einem an einem Lagerbock (30) des Feintasters angeordneten und in der Tastebene verschiebbaren Schlitten (33,34) gelagert sind, und daß durch zeitlich aufeinanderfolgende, die Düsenspalte (44) bei am Werkstück (12) anliegenden Tastfingern (41) ändernde Verschiebung jedes der Schlitten (33, 34) und unter Ablesung der hierdurch entstehenden Druckänderung am Druckmesser (68) die Spaltgrößen bei beiden Tastfingern auf gleiche Werte einstellbar sind.

2. Pneumatischer Feintaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmesser (68) mit beweglichen Einstellmarken (68 b, 68 c) versehen ist, die auf bestimmten Spaltgrößen entsprechende Druckwerte einstellbar sind.

3. Pneumatischer Feintaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (33, 34) in ihrer Einstellage feststellbar sind.

4. Pneumatischer Feintaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (33, 34) mittels eines Spindeltriebes (38, 39) verstellbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 893 264, 960 861;

USA.-Patentschriften Nr. 2 360421, 2712181, 713 207, 2 801 473, 2 882 650, 2 898 683;

Zeitschrift »Feingerätetechnik«, 1958, S. 132 bis 138;

Zeitschrift »Draht«, 1959, S. 465 bis 471.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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