DE1260159B - Mess- und Anreissgeraet fuer Werkstuecke grosser Abmessungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIb

Deutsche KL: 42 b - 23/01

Nummer: 1260159

Aktenzeichen: D 42238 IX b/42 b

Anmeldetag: 14. August 1963

Auslegetag: 1. Februar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meß- und Anreißgerät für Werkstücke großer Abmessungen, bei dem an einem höhenverstellbaren und durch einen Längs- und einen Querschlitten in zwei horizontalen Achsen motorisch verschiebbaren Tragarm ein Meß- und Anreißkopf mit einem senkrecht nach unten zeigenden Meßfinger zum Antasten des Werkstückes in drei Koordinaten befestigt ist, wobei Ablesevorrichtungen für die Verschiebungswerte des Maß- und Anreißkopfes vorgesehen sind.

Beispielsweise handelt es sich bei den in Frage kommenden Werkstücken um Preßformen, Preßformenmodelle, große Gußstücke oder Schmiedestücke, Einzelteile von Schiffen, von Fahrzeugaufbauten, ganze Karosserien, Flugzeugkanzeln u. dgl.

Es sind in der Technik grundsätzlich zwei Arten von Lösungen für ein derartiges Meß- und Anreißgerät bekannt. Im einen Fall weist eine Einrichtung einen Meßfinger auf, der auf einem System aus zwei oder drei Schlitten besteht, welche in zwei oder drei Koordinaten verschiebbar sind. Der Meßfinger ist dabei starr auf dem Meßkopf befestigt, und der Bedienende verschiebt von Hand oder aber mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung die zwei oder drei Schlitten unabhängig voneinander oder gemeinsam, bis der Finger die Stelle erreicht hat, an der die Messung durchgeführt werden soll. Die Genauigkeit, mit der der Bedienende hierbei den Meßfinger in die Meßstellung bringen kann, ist sehr gering. Wenn nämlich der Bedienende die Schlitten von Hand verschiebt, treten Reibungswiderstände und Trägheitswiderstände auf Grund der zu verschiebenden Massen auf. Wenn er direkt einen Druck auf den Meßfinger ausübt, bringt die ungenügende Steifigkeit des Systems Deformationen der Halterung des Fingers mit sich, wodurch Ungenauigkeiten auftreten. Wenn dagegen die Hebel oder Betätigungsvorrichtungen mit Hilfe von Motoren betätigt werden, kann dies nur von einem sehr geschickten und aufmerksamen Bedienenden rasch vorgenommen werden, falls dem Bedienenden nicht eine ausreichend empfindliche Vorrichtung zur Verfügung steht, um den Augenblick festzulegen, in welchem der Kontakt zwischen Finger und zu messendem Werkstück gebildet wird.

Eine zweite Lösung bekannter Art verwendet zur Markierung an Stelle eines Fingers ein starres Prisma mit ziemlich großen Abmessungen. Der Bedienende nimmt dabei die Verschiebung in zwei Stufen vor, wobei er in der ersten Stufe das Prisma in eine bestimmte räumliche Stellung führt; in der zweiten Stufe mißt er beim Verlassen der einen oder der anderen Fläche des Prismas den Abstand der Fläche Meß- und Anreißgerät für Werkstücke großer
Abmessungen

Anmelder:

D. E. A. Digital Electronic Automation,

Turin (Italien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Begrich

und Dipl.-Ing. A. Wasmeier, Patentanwälte,

8400 Regensburg, Lessingstr. 10

Als Erfinder benannt:

Franco Sartorio,

Giorgio Minucciani, Turin (Italien)

Beanspruchte Priorität:

Italien vom 28. Juni 1963 (21113)

von dem zu messenden Punkt, wobei letztere Messung mit Hilfe üblicher Mittel (z. B. mit Hilfe eines Reglers, der z. B. in Millimetern geeicht ist, oder mit Hilfe eines Parallelreißers) durchgeführt wird. Durch Kombinieren der beiden Messungen wird schließlich die Lage des Punktes in Hinblick auf das Meßsystem, das gewählt worden ist, erhalten. Die bekannte Lösung hat den Nachteil, daß herkömmliche Mittel verwendet werden müssen, die für die zweite Meßstufe ungenau sind (z. B. der in Einheiten unterteilte Regler und der Parallelreißer). Ferner ist es notwendig, die vom Regler vorgenommene Messung jedesmal zu addieren und zu koordinieren, wobei die Lage der Fläche des Prismas, von der man ausgegangen ist, erhalten wird. Des weiteren ist es zur Bestimmung der Lage eines einzelnen Punktes des Gegenstandes notwendig, von drei verschiedenen Flächen des Pris-

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mas auszugehen, um die drei Koordinaten des Punk- Zweiganggetriebe durchgeführt. Auf diese Weise wird tes zu erhalten. Eine gleichzeitige Messung der drei erreicht, daß die Bewegungsgeschwindigkeit innerhalb Koordinaten läßt sich dabei nicht erzielen, so daß weiter Grenzen (etwa 1:1000) verändert werden auch dadurch eine verhältnismäßig langsame Arbeits- kann, so daß sowohl eine ziemlich schnelle Grobweise des Systems erhalten wird. 5 verschiebung als auch eine sehr genaue Feineinstel-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein lung erreicht werden kann.

Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei Eine Vorrichtung, die z. B. mit Potentiometern,

dem bei der Einstellung des Meß- und Anreißgerätes Dehnungsmeßvorrichtungen, Differentialtransformaam Werkstück der Meßfinger mit Hilfe der die Längs- toren, verstellbaren Kondensatoren," piezoelektrischen und Querschlitten in den beiden horizontalen Koordi- io Elementen, Druckluftaufnahmegeräten usw. arbeiten natenachsen verschiebbaren Stellmotoren direkt und kann, nimmt die Verschiebung des Fingers längs der genau auf den gewünschten anzutastenden Punkt am beiden waagerechten Achsen auf und setzt die AnWerkstück gebracht werden kann. triebsmotoren in Bewegung. Der Antrieb kann stufen-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- weise erfolgen. Die Motordrehzahl und die Schaltung löst, daß der Meßfinger in einem Kardangelenk ge- 15 des elektromechanischen Wechselgetriebes kann lagert ist und durch Schrägstellung durch den Bedie- linear oder nichtlinear der Abweichung des Fingers nenden während der Einstellung des Meß- und An- aus der Ruhestellung nach den beiden waagerechten reißkopfes mit Hilfe von Ansätzen zwei um 90° Koordinaten entsprechen. Die Motoren werden erst gegeneinander versetzte Differentialtransformatoren stillgesetzt, wenn der von der Feder zurückgeholte verstellt, deren Ausgangsimpulse die zugehörigen An- 20 Finger in seine Ruhestellung gekommen ist. triebsmotoren für die horizontalen Schlittenverschie- Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines

bungen steuern. Ausführungsbeispieles veranschaulicht. Es zeigt

Vorzugsweise sind dabei auf dem Meß- und An- Fig. 1 eine Längsansicht des gesamten Gerätes in

reißkopf in vier im Winkel von 90° gegeneinander schematischer Darstellung, versetzten Stellungen vier Schäfte einstellbarer Länge 25 F i g. 2 eine seitliche Ansicht des Gerätes nach befestigt, durch die Mikroschalter betätigt sind. F i g. 1 und

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird so- F i g. 3 einen senkrechten Schnitt des beweglichen

mit das Antasten von Werkstücken auf elektrischem Meß- und Anreißkopfes in vergrößertem Maßstab. Wege bewirkt (Nachlaufverfahren), wobei die Ver- Der Tragrahmen zur Aufnahme des Meß- und An-

schiebungswerte z. B. numerisch auf einen Leucht- 30. reißgerätes besteht aus den Ständern 1, die auf der schirm projeziert werden. Ein derart ausgebildetes Bezugsebene 2 angebracht sind und das Längsgestell 3 Gerät bietet eine sehr hohe Genauigkeit, wobei die aufnehmen, das aus Rohren besteht, die durch Guß-Zeit, die für den Arbeitsvorgang benötigt wird, nur stücke 4 festgehalten werden. An beiden Seiten des etwa ein Achtel der Zeit beträgt, wie sie bei den be- Gestelles bildet je eine Schiene 5 die Verschiebebahn kannten Geräten erförderlich ist. Dabei ist die An- 35 für einen Querschlitten 6, der ebenfalls aus mehreren, Wendung des erfindungsgemäßen Gerätes nicht auf starr miteinander verbundenen Rohren besteht und horizontale oder annähernd horizontale Oberflächen auf denen eine senkrecht stehende Einrichtung 7 verbeschränkt, und es läßt sich mit Hilfe des erfindungs- schiebbar angeordnet ist. In der Einrichtung 7 ist der gemäßen Meßfingers jeder Punkt des Werkstückes Meß- und Anreißkopf 8 mit der Spitze 9 (Meßfinger) antasten, ohne daß die Oberfläche, auf der das Werk- 4° in senkrechter Richtung verschiebbar angebracht, stück aufgebracht istj verändert werden muß. Des Fig. 3 zeigt die Einzelheiten des erfindungsweiteren ist die Kraft, die an dem Meßfinger auf- gemäßen Meß- und Anreißkopfes, wobei die Spitze 9 gebracht werden muß, sehr gering, und deshalb treten als Anreißnadel dienen kann. Ein hohler, senkrechter keinerlei Deformationen auf, die das Meßergebnis Arm 10, der so gelagert ist, daß er längs seiner Achse verändern könnten. Die auf das Gestell wirkende 45 verschiebbar ist, nimmt in seinem Inneren die Lei-Beanspruchung ist sehr klein, so daß dieses trotz der tungen für die verschiedenen Verbindungen auf und Leichtbauweise keine- Durchbiegung erfährt. Der erweitert sich an seinem unteren Ende zu einem Ge-Bedienende hat nur den Meßfinger während der häuse 11, das einen Zylinder 12 umschließt. In diesem Bewegung in der Richtung, in der der Meßkopf ver- Zylinder 12 ist ein Rohr bzw. Kolben 13 verschiebschoben werden soll, auszurichten. Die Einfachheit 50 bar angeordnet, das bzw. der von einer Feder 14 nach der Betätigung wird noch dadurch verbessert, daß der unten gedrückt wird. Die Feder 14 stützt sich an Motor mit einer regelbaren Geschwindigkeit von Null einer Buchse 15 ab, die ihrerseits von einer relativ bis zum Maximalwert arbeiten kann, wobei eine starren Feder 16 nach abwärts gedrückt wird, größere Verschiebung des Meßfingers einer höheren Am unteren Ende des Rohres 13 ist mit Hilfe

Motorgeschwindigkeit entspricht. Ein ganz wesent- 55 zweier gegeneinander ausgerichteter (nicht dargestelllicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes ist die ter) Stifte ein Ring 17 befestigt, dessen Achse senkhohe Genauigkeit, mit der die Spitze immer in die recht zur Zeichenebene steht. Diese Stifte bilden zugleiche Stellung zurückgebracht wird, und zwar unter sammen mit den Stiften 18, 19, die am Ring 17 anEinwirkung der Rückführung. gebracht sind und deren Achse senkrecht zu den vor-In den meisten Anwendungsfällen sind die Ver- 60 genannten Stiften stehen, ein Kardangelenk. Die Schiebungen des Meßfingers in vertikaler Richtung Stifte 18, 19 verbinden das gabelförmig ausgebildete kleiner als die Verschiebungen in den beiden anderen Ende eines Schaftes 20 mit dem Ring 17. Der Schaft Richtungen. Zweckmäßigerweise werden die senk- 20 weist einen Ansatz 21 auf, an dem ein einstellrechten Bewegungen von Hand ausgeführt, auch barer Zapfen 22 angebracht ist. Am Schaft 20 ist ein wenn das abgeglichene Gerät ein verhältnismäßig 65 Meßfinger 23 mit der Spitze 9 abnehmbar befestigt, geringes Gewicht aufweist. Die beiden waagerechten Am Zapfen 22 ist der Eisenkern 24 eines Differen-Bewegungen hingegen werden z. B. über einen Stell- tialtransformators 25 mit einer Primär- und zwei motor und ein mechanisches, elektrisch gesteuertes Sekundärwicklungen angebracht. Ein ähnlicher Dif-

ferentialtransformator ist gegenüber dem ersten Differentialtransformator um 90° versetzt angeordnet.

An vier gegeneinander um 90° versetzten Stellen sind vier Schäfte 26 einstellbarer Länge gegenüber Mikroschaltern 27 angebracht, die Mittel, z. B. Fedem, aufweisen, welche sie in der offenen Stellung halten. Auf einer Seite des Gehäuses 11 sind drei Schalter 28 und drei Nullstell-Druckknöpfe 29 vorgesehen.

Der untere Teil des Gehäuses 11 weist einen Ansatz mit kleinerem Durchmesser auf, der aus einer Muffe 30 besteht, auf der eine zweite Muffe 31 drehbar gelagert ist. In der Muffe 31 ist ein Griff 32 mit einem Anreißfinger 33 angebracht, der durch die Feder 34 nach unten vorgespannt wird.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gerätes ist wie folgt: Zu Beginn der Messung liegt der Meßfinger 23 mit der Spitze 9 auf der als Bezugspunkt gewählten Stelle auf, und durch Betätigung der Druckknöpfe 29 wird ein Nullstellimpuls ausgesandt, ao der drei (nicht dargestellte) Zähler, die den Wert der drei Koordinaten angeben, auf Null stellt. Der Bedienende führt dann von Hand den Meßfinger 23 von der Ausgangsstellung auf eine andere Stelle, an der die Messung oder das Anreißen vorgenommen werden soll. Bei dieser Verschiebung ergibt sich eine Neigung des Fingers 23 und damit des Ringes 17, z. B. nach rechts. Auf Grund dieser Bewegung drückt der Zapfen 22 gegen den Eisenkern 24 des Transformators 25, bei dessen Verstellung ein Impuls bzw. eine Impulsfolge abgegeben wird, welcher verstärkt wird und das Anlassen eines Motors bewirkt, der den Querschlitten 6 nach rechts bringt. Damit verschiebt sich der gesamte Meß- und Anreißkopf in der gleichen Richtung wie der Finger 23. Soll der Antrieb in entgegengesetztem Sinn erfolgen, so wirkt der Transformator 25 in entgegengesetzter Richtung, wobei eine Feder im Transformator den Eisenkern 24 gegen den Zppfen 22 drückt.

Ist die Länge der Schlittenbewegung verhältnismäßig groß, so wird zweckmäßigerweise die Zeitdauer des Vorganges verkürzt, d. h., es ist zusätzlich noch eine Schnellbewegung vorgesehen. Diese wird dadurch erreicht, daß durch eine stärkere Neigung des Fingers 23 das Rohr 13 zunächst gegen einen Anschlag 40 bewegt wird und bei einer weiteren Verschiebung, d. h. Schrägstellung, der Widerstand der stärkeren Feder 16 überwunden wird. Dabei bewirkt die stärkere Neigung des Fingers 23, daß der Ring 17 auf einen der Schäfte 26 einwirkt und dadurch einen entsprechenden Mikroschalter 27 betätigt, der einen weiteren Motor mit höherer Drehzahl (oder eine Wicklung, die auf höhrere Drehzahl umschaltbar ist) zur Verschiebung des Schlittens mit erhöhter Geschwindigkeit in der vorgegebenen Richtung einschaltet.

Durch den stärkeren mechanischen Widerstand des Fingers 23 gegenüber der Neigungsbewegung des Bedienenden merkt dieser, wann die hohe Geschwindigkeit eingeschaltet ist. Nimmt die Neigung ab, so wird der Schaft 26 nicht weiter betätigt, und der Mikroschalter 27 öffnet den Stromkreis. Die Spitze des Zapfens 22 befindet sich dann in einer Ebene, die durch die Achsen der das Kardangelenk bildenden Stifte 18,19 bestimmt ist. Will man eine Verschiebung in der Richtung einer der Koordinaten sperren, so genügt eine Betätigung des entsprechenden Schalters 28.

Soll das erfindungsgemäße Gerät zum Anreißen verwendet werden, so wird zweckmäßigerweise noch ein Griff 32 eingebaut. Durch Drehen der Muffe. 31 wird dann die im Winkel geneigte Anreißnadel 33 so ausgerichtet, daß seine Wirkebene durch die Richtung geht, in der der Anreißvorgang durchgeführt werden soll. Eine Feder 34 wirkt auf die Anreißnadel 33 und schiebt sie mit konstanter Kraft nach unten, so daß der Anreißvorgang gleichmäßig durchgeführt wird. Zum Auslösen der Verschiebungen für den Anreißvorgang wird entweder direkt auf den Schaft 20 eingewirkt oder auf den Handgriff 32.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Meß- und Anreißgerät für Werkstücke großer Abmessungen, bei dem an einem höhenverstellbaren und durch einen Längs- und einen Querschlitten in zwei horizontalen Achsen motorisch verschiebbaren Tragarm ein Meß- und Anreißkopf mit einem senkrecht nach unten zeigenden Meßfinger zum Antasten des Werkstückes in drei Koordinaten befestigt ist, wobei Ablesevorrichtungen für die Verschiebungswerte des Meß- und Anreißkopfes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfinger (20, 23) in einem Kardangelenk (17, 18,19) gelagert ist und durch Schrägstellung durch den Bedienenden während der Einstellung des Meß- und Anreißkopfes (8) mit Hilfe von Ansätzen (21, 22) zwei um 90° gegeneinander versetzte Differentialtransformatoren (24, 25) verstellt, deren Ausgangsimpulse die zugehörigen Antriebsmotoren für die horizontalen Schlittenverschiebungen (6, 7) steuern.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Meß- und Anreißkopf (8) in vier im Winkel von 90° gegeneinander versetzten Stellungen vier Schäfte (26) einstellbarer Länge befestigt sind, durch die Mikroschalter (27) für Antriebsmotoren höherer Geschwindigkeit betätigbar sind, wobei die Schäfte (26) bei einer Auslenkung des Schaftes (20) in eine geneigte Stellung mit einem Ring (17) des Kardangelenkes zusammenwirken.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß- und Anreißkopf (8) drei Unterbrecher (28) aufweist, deren jeder die Verschiebungen in Richtung einer der Koordinaten sperrt, sowie drei Nullstell-Druckknöpfe (29) zur Zurückführung der die Verschiebungen des Meß- und Anreißkopfes messenden Zähler auf Null.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Gehäuses (11) des Meß- und Anreißkopfes einen Ansatz mit verkleinertem Durchmesser aufweist, welcher von einer Muffe (30, 31) gebildet wird, auf der ein Griff (32) mit einer von einer Feder (34) vorgespannten Anreißnadel (33) befestigt ist.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (13) an seinem unteren Ende einen kreisringförmigen Ansatz aufweist, den eine Feder (14) gegen einen entsprechenden ringförmigen Ansatz des Schaftes (20) des Meßfingers (23) drückt, wobei die Kontaktebene mit der Ebene der Rotationsachsen des Kardangelenkes (17,18,19) zusammenfällt.