DE19533847A1 - Meßkopf zur Dicken- oder Durchmesser-Messung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf zur Dicken- oder Durchmesser-Messung von insbesondere zylindri­ schen oder vorzugsweise zumindest über einen Teil ihres Umfangs zylindrischen Werkstücken, vorzugs­ weise zur Steuerung von Rundschleifmaschinen, mit zwei abgewinkelt gestalteten Tastarmen, die - unab­ hängig von ihrer Meßstellung - stets parallel zuein­ ander verlaufende, freie Meßtaster aufweisen, wobei die Tastarme mit einer Meßeinrichtung zusammenwir­ ken.

Ein Meßkopf der eingangs genannten Art geht aus dem europäischen Patent 0 177 744 hervor. Er weist einen oberen sowie einen unteren Block auf, die je­ weils elastisch an einer Halterung befestigt sind und sich voneinander entfernen oder zueinander be­ wegen können, wobei ihre Bewegungen von einer Meß­ einrichtung erfaßt werden. Die in etwa Z-förmig ab­ gewinkelt gestalteten Tastarme behalten - unabhängig von ihrer Meßstellung - einen parallelen Verlauf ih­ rer freien Meßtaster bei. Aufgrund der Z-förmig ge­ stalteten Tastarme ist es möglich, diese - zur An­ passung an das zu messende Werkstück - vor der Mes­ sung derart zu verschwenken, daß der Abstand zwi­ schen ihren freien Meßtastern etwa dem Maß des zu messenden Durchmesser entspricht. In der gewählten Drehwinkelstellung werden die Meßarme dann festge­ legt und die Messung schließlich unter Verschieben des oberen und des unteren Blocks durchgeführt.

Ferner sind Meßköpfe bekannt, die geradlinig ver­ laufende, drehbeweglich angeordnete Meßarme aufwei­ sen, zwischen denen sich das zu messende Werkstück befindet. Je nach Durchmesser des Werkstücks öffnen sich die Meßarme schnabelförmig, so daß durch diese Öffnungsbewegung erfolgende Verlagerung der Abtast­ punkte gegebenenfalls nicht im größten Durchmesser­ bereich des Werkstückes gemessen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit einfachen Mitteln eine hochpräzise Messung er­ möglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Tastarm als zur beim Meßvorgang erfolgen­ den Anlage an dem zu messenden Werkstück drehbeweg­ lich gelagerte Kurbel ausgebildet ist, die einen Exzenter aufweist, der mit einem Meßwertgeber der Meßeinrichtung zusammenwirkt. Mithin werden - in Ab­ hängigkeit von den Abmessungen des Werkstücks - die Tastarme jeweils nach Art einer Kurbel verschwenkt, wobei eine Drehbewegung erfolgt. Diese Drehbewegung wird auf einen Exzenter übertragen, der - entspre­ chend dem Drehweg - einen Meßwertgeber beaufschlagt. Die Drehlagerung jedes kurbelförmig ausgestalteten Tastarms schafft gleichzeitig die Drehlagerung des Exzenters. Mit sehr einfachen Mitteln läßt sich diese Lagerung hochpräzise und spiel frei ausgestal­ ten, zum Beispiel mit vorgespannten Lagern, so daß die Exzenterbewegung eine exakte Meßwertübertragung gestattet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß der Meßwertgeber ein sich entlang einer geradlinigen Bewegungsbahn verlagerbares Meßwert- Aufnahmeglied aufweist. Dieses Meßwert-Aufnahme­ glied wirkt mit dem Exzenter zusammen, so daß die Verlagerungsbewegung des Exzenters aufgrund der Drehbewegung des kurbelförmig gestalteten Tastarmes zu einer Verschiebung des Meßwert-Aufnahmeglieds entlang der geradlinigen Bewegungsbahn führt, wobei die Länge dieser Bewegungsbahn ein Maß für die Meß­ größe des Werkstückes ist. Mithin wird die Drehbe­ wegung des Tastarmes in eine geradlinige Bewegung umgesetzt, so daß hochpräzise und dennoch preis­ werte Meßwertgeber zum Einsatz gelangen können, welche reproduzierbare Meßergebnisse sicherstellen.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Exzenter und dem Meßwert-Aufnahmeglied ein nur oder im wesentlichen nur in Richtung der geradlinigen Bewegungsbahn verlagerbares Zwischenglied angeord­ net ist. Dieses Zwischenglied verhindert, daß auf das Meßwert-Aufnahmeglied Querkräfte wirken, also Kräfte, die quer zur geradlinigen Bewegungsbahn verlaufen. Zwar treten am Zwischenglied aufgrund der Drehbewegung des Exzenters Querkräfte auf, die jedoch nicht vom Zwischenglied auf das Meßwert-Auf­ nahmeglied des Meßwertgebers übertragen werden.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen Meßkopf und

Fig. 2 eine Detailansicht im Bereich eines Meß­ wertgebers des Meßkopfes gemäß Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt einen Meßkopf 1, der aus einem oberen Kopfteil 2 und einem unteren Kopfteil 3 be­ steht. Nachstehend wird nur das obere Kopfteil 2 näher erläutert, wobei entsprechendes für das un­ tere Kopfteil 3 gilt, das spiegelbildlich zu einer zwischen dem oberen Kopfteil 2 und dem unteren Kopfteil 3 liegenden, gedachten Ebene 4 ausgebil­ det ist.

Das obere Kopfteil 2 weist einen Grundkörper 5 auf, in dem eine Welle 6 mittels vorzugsweise zweier, verspannbarer Kugellager 7 spiel frei drehbeweglich um eine Drehachse 8 lagert. An einem Ende 9 der Welle 6 ist - quer zur Drehachse 8 - vorzugsweise rechtwinklig zu ihr, ein Hebel 10 drehfest befe­ stigt, an dem - parallel beabstandet zur Drehachse 8 - ein freier Meßtaster 11 angebracht ist. Die nach Art einer Kurbel angeordneten Teile, nämlich Welle 6, Hebel 10 und Meßtaster 11, bilden einen gekröpft ausgebildeten Tastarm 12, wobei der freie Meßtaster 11 zur Durchführung einer Messung an dem - in Fig. 1 nicht dargestellten - Werkstück anliegt. Je nach Durchmesser des Werkstücks wird der kurbelförmig gestaltete Tastarm 12 mehr oder weniger um die Drehachse 8 verdreht, das heißt, die Drehstellung der Welle 6 stellt ein Maß für das Werkstück dar. Die Länge des Hebels 10 bestimmt den Meßbereich des Meßkopfes. Je länger er ist, desto größer ist der Meßbereich; entsprechendes gilt umgekehrt. Insofern ist es möglich, ohne eine mechanische Umrüstung problemlos Werkstücke mit unterschiedlich großen Abmessungen/Durchmessern zu messen.

Drehfest an der Welle 6 ist ein Exzenter 13 ange­ ordnet, der über ein Zwischenglied 14 von einem im Grundkörper 5 angeordneten Meßwertgeber 15 abgeta­ stet wird. Der Meßwertgeber 15 weist ein sich ent­ lang einer geradlinigen Bewegungsbahn verlagerbares Meßwert-Aufnahmeglied 16 auf. Die geradlinige Bewe­ gungsbahn steht vorzugsweise senkrecht auf der Drehachse 8. Das Zwischenglied 14 tastet vorzugs­ weise mit einer Spitze die Oberfläche des Exzenters 13 ab und überträgt die vom Exzenter 13 vorgegebene Stellung auf das Meßwert-Aufnahmeglied 16 ohne daß nennenswerte Querkräfte zwischen dem Zwischenglied 14 und dem Meßwert-Aufnahmeglied 16 auftreten. Vor­ zugsweise ist das Zwischenglied 14 über eine Hal­ teanordnung 17 am Grundkörper 5 derart befestigt, daß eine Verlagerung quer zur Drehachse 8 möglich ist, jedoch eine Bewegung in Richtung der Drehachse 8 möglichst vermieden wird. Die Halteanordnung 17 kann - nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel­ als Blattfeder ausgebildet sein.

Zur Dämpfung der Drehbewegung der Welle 6 kann an dieser ein Flügel 18 befestigt sein, der sich in einer ölgefüllten Kammer 19 im Grundkörper 5 befin­ det.

Um eine Abhebung des freien Meßtasters 11 vom Werk­ stück auf einfache Weise zu ermöglichen, ist ein Drehmagnet 20 im Grundkörper 5 angeordnet, der über eine Kurbel 21 auf einen Querhebel 22 am Ende 23 der Welle 6 wirkt, so daß eine Verdrehung des Tastarmes 12 in eine gewünschte Abhebestellung mög­ lich ist. Der Drehmagnet 20 läßt sich sowohl rechts - als auch linksherum durch entsprechende An­ steuerung verdrehen, wobei er in der einen Dreh­ richtung die erwähnte Abhebestellung herbei führt und in der anderen Drehrichtung den Meßtaster 11 in Anlage an das zu messende Werkstück bringt, so daß für die Messung ein definierter Meßdruck erzeugt wird. Anstelle des Drehmagneten 20 können auch me­ chanische, pneumatische oder hydraulische Vorrich­ tungen treten.

Schließlich ist eine Mittenlagenblockierung 24 vor­ gesehen, die einen Querstift 25 aufweist, der im Grundkörper 5 radial zur Drehachse 8 verschieblich gelagert ist und mit seinem Ende in eine Aufnahme­ vertiefung 26 der Welle 6 zu deren Fixierung ein­ greifen kann.

Der Hebel 10 ist - wie erwähnt - zwar drehfest mit der Welle 6 verbunden, wobei diese Verbindung je­ doch vorzugsweise als Klemmverbindung ausgebildet ist, so daß - durch Lösen der Klemmverbindung - eine gewünschte Winkelzuordnung zu dem Exzenter 13 - vor­ zugsweise unter Zuhilfenahme des in Arretierstel­ lung verbrachten Querstiftes 25 - vorgenommen werden kann. Ist dies erfolgt, so wird die Klemmverbindung wieder angezogen.

Es ergibt sich folgende Funktionsweise: Zwischen den beiden Meßtastern 11 des oberen und unteren Kopfteils 2, 3 befindet sich das Werkstück, bei­ spielsweise ein zylindrisches Teil, das auf einer Rundschleifmaschine bearbeitet wird. Entsprechend dem Durchmesser des Werkstücks verdrehen sich bei der Werkstückabtastung die beiden kurbelförmig ge­ stalteten Tastarme 12, wobei entsprechende Stellun­ gen der beiden Exzenter 13 herbeigeführt werden. Diese Exzenterstellungen werden von den beiden translatorisch arbeitenden Meßwertgebern 15 einer Meßeinrichtung erfaßt und führen zur Abgabe von elektrischen Meßsignalen, die über elektrische Lei­ tungen 27 einer nicht dargestellten Auswertungsein­ richtung zugeführt werden.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, daß keine Zwischenglieder 14 vor­ gesehen sind, das heißt, die Meßwert-Aufnahmeglie­ der 16 der Meßwertgeber 15 wirken direkt mit den Exzentern 13 zusammen.

Claims (3)

1. Meßkopf zur Dicken - oder Durchmesser-Messung von insbesondere zylindrischen oder vorzugsweise zumin­ dest über einen Teil ihres Umfangs zylindrischen Werkstücken, bevorzugt zur Steuerung von Rund­ schleifmaschinen, mit zwei abgewinkelt gestalteten Tastarmen, die - unabhängig von ihrer Meßstellung - stets parallel zueinander verlaufende, freie Meßta­ ster aufweisen, wobei die Tastarme mit einer Meß­ einrichtung zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tastarm (12) als zur beim Meßvorgang er­ folgenden Anlage an dem zu messenden Werkstück drehbeweglich gelagerte Kurbel (Welle 6, Hebel 10, Meßtaster 11) ausgebildet ist, die einen Exzenter (13) aufweist, der mit einem Meßwertgeber (15) der Meßeinrichtung zusammenwirkt.

2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (15) ein sich entlang einer geradlinigen Bewegungsbahn verlagerbares Meßwert- Aufnahmeglied (16) aufweist.

3. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Exzenter (13) und dem Meßwert-Aufnahmeglied (16) ein nur oder im wesentlichen nur in Richtung der geradlini­ gen Bewegungsbahn verlagerbares Zwischenglied (14) angeordnet ist.