DE2006404C3 - Meßvorrichtung für Werkstücke mit sphärisch gekrümmten Flächen - Google Patents

Description

mif den mSh ^T^ ^Ebe™ ^werde" ^der Mefltaster ^ü"^{rf die}

daß^mer^nf mif den mSh T P
eSügunTsvoSchtZ ISjS₁ Γ'F T ^{in eilts}P^fechend_er Weise mit den Bezugszeichen 18

d rXhen der SJlη f\ ^{dle den uad l9 v}^ehen. Der MeBtaster 18 des inneren MeßoroSo^l dem Sii f ^US^^{Und der Prai}'- ^{füh!ers l7} «t mit der inneren Oberfläche 30 eines eßKi JSenü2.r Γ\5 ^'(Wwinkels 3 Werkstückes 23 bei einer Drehung des Meßfühlers

veSdit und daß dt ,J^{0ri20ntaletl B}™&' " in einer vertikalen Ebene durch den Motor und

_a?der TusSSchsdüset,? ς, ^OmUnl^{Smittddruck die} Getriebeanordnung 29 in Eingriff bringbar. Die

κ-,ΐίη ÄninsiSnf,no< Κ^ngu^dei- ^{aUf de}" ^ΜοΙΟΓ' ^und Getriebeanordnung 29 ist auf dem auf-

räfl de^Frfindnn» · H ^drU,^{CkS d}"^nt· ^{rechten Teil} 27 der Grundplatte Il gelagert und mit S SIbS!? ST,"¹"^{11 d}y ^Druck· ^{mit l0 der We}»* M verbunden. Der innere Meßfühler kann

^tTL·^*t?^h]W r^d- ^{bd unter}- ^{um eine}" Winkel von etwas mehr als 180" ge-

f f nlÄKpnff ^{S0 verandsrt}> ^hwenkt werden, während er auf die innere ObIr-

ί SlSI? 'S ¹H^ fffJ** E.gengewichts fläche 30 einen im wesentlichen konstanten Druck

des Meßtasters auf die Andrückkraft ausgeglichen ausübt

^Η?ΓΛΪ!Ϊ1Λ '"Λ¹¹' 1^a^^{Sich der Druck}' ^{l3 Die} Meßanordnung 10 weist eine Haltevorrichtung

^ml ,^rY in S *» Ausgleichstasten beauf- 32 auf, die drehbar in dem aufrechten Teil 27 der

^S Ä L^LrT⁸, ^VOm u^{Smus des Nei}" Grundplatte 11 mit Hilfe eines Wälzlagers 33 gela-

f !"* u^iltnl t^&TT*J^S&?^Ub*^{T der h0riz0n}- 6^{ßrt isl Dadu}^h ist die Hallevorrichtuni 32 um eine

taten Bezugsebene ändert. H.erdurcn iäßt sich auf feststehende vertikale Achse 35 des aufrechten Teil-,

einlache Weise der Einfluß des Eigengewichts des ao 27 drehbar. Bei dieser Ausführu^sform fällt die ver-

McJiasters auf die Andruockraft des Meßfühlers tikale Achse 35 mit einer feststehenden vertikalen

ausschalten. _{Ebene zusammen in der die} Längsachsen der Meß-

Vorleilhafte Weiterbildungen sind in den Unteren- taster 18 bei ihrer Drehung sich bewegen, während

Sprüchen angegeben. _{sie mU den zugeordneten} oberflächen des Werk-

/.um besseren Verständnis der nrfindung wird ein a₅ Stücks 23 in Eingriff stehen.

Ausuihrungsbeispiel nachfolgend an Hand von An der Haltevorrichtung 32 ist ein Tisch 40 befe-

Zeichnungen beschrieben. _{stigt> der eine kreis}förmige Tragfläche 41 aufweist,

ir ig. I und 2 zeigen ems Seiten- bzw. Frontansicht die in einer horizontalen Ebene angeordnet ist. Auf einer erfindungsgemaßen Meßvorrichtung; _der kreisförmigen ebenen Fläche 41 ist eine Spanner ι g· 3[zeigt im Schnitt einen Teil der Meßvorrich- 30 vorrichtung 42 angeordnet, die eine Tragfläche 43 tung nach den F1 g. 1 und 2; aufweist. Die Tragfläche 43 nimmt das sphärisch ge-

F1 g. 4 zeigt schematisch eine Steuereinrichtung formte Werkstück 23 auf und sichert das Werkstück

füreineMeßvomchtungnachdenFig. 1 bis 3; gegen Verschiebungen, während die Meßtaster mit

F1 g. 5 zeigt eine Darstellung von Kraftvektoren. dem Werkstück in Eingriff stehen.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Meßanordnung 35 Über einen Motor und eine Getriebeanordnung 45 10 weist eine Grundplatte 11 mit einem Lagerteil 12 ist die Haltevorrichtung 32 und dr.mit auch der auf, der eine Wälzlageranordnung 13 trägt, welche Werktisch 40 um eine vertikale Achse 35 drehbar, ihrerseits eine horizontal angeordnete Welle lagert, Die Getriebeanordnung 45 besitzt ein Antriebs-Stirndie im wesentlichen reibungslos um die horizontale zahnrad, das mit einem Ringzahnrad 47 kämmt, das Achse 15 drehbar ist. An der Welle 14 ist in geeigqe- 4° seinerseits konzentrisch zu dem aufrechten Teil 27 ter Weise ein Ann 16 befestigt, an dessen äußerem der Grundplatte 11 angeordnet ist. Die Getriebean-Ende ein äußerer Meßfühler 17 angeordnet ist. Der Ordnung 45 ist so in der Meßanordnung 10 angeordäußere Meßfühler 17 hält einen Meßtaster 18, der net, daß der Werktisch 40 sich selbsttätig um einen höhenverstellbar in dem Meßfühler angeordnet ist Winkel von 360° zu drehen vermag. Eine manuell und der eine Spitze 19 aufweist, die mit einem Werk- 45 betätigbare Überholvorrichtung 48 ist mit dem Mostückin Eingriff bringbar ist. ' tor und der Getriebeanordnung 47 verbunden, so

Die Meßanordnung 10 weist eine aus einem Motor daß entweder der Werktisch 40 manuell in eine be- und einem Getriebekai.^#en bestehende Anordnung 20 stimmte Lage gebracht oder wieder zurückgestellt auf, die auf einer Halterung 21 angeordnet ist, die werden kann, ohne daß die Drehung des Werktisches auf dem oberen Teil 12 der Grundplatte 11 befestigt 50 40 vollständig automatisch erfolgen kann. Die Geist. Die Anordnung 20 ist mit der horizontalen Welle tritbeanordnung 45 und das damit zusammenwir-14 verbunden und vermag über die Welle 14 den kende Ringzahnrad 47 ermöglichen eine genaue Be-Arm und den äußeren Meßfühler 17 um einen Win- wegung und Einstellung des Werktisches 40 und des kel von etwas mehr als 180° in der vertikalen Ebene Werkstücks 23 um die vertikale Achse 35. Die Gezu drehen. Bei der Verdrehung des Meßfühlers 17 55 trieberäder 46 und 47 stellen eine Bremse dar, die wird der Meßtaster gegen die äußere Fläche eines den Werktisch 10 gegen eine weitere Drehung aus jesphärisch gebogenen Werkstückes 23 gehalten. der Lag? heraus hindern. Obwohl die Meßtaster 18

Die Meßanordnung 10 besitzt eine weitere Wälz- lediglich in einer feststehenden vertikalen Ebene be-

lageranordnung 24, in der eine horizontale Welle 25 wegbar sind, wird durch die unbegrenzte Verdrehung

im wesentlichen reibungslos um eine horizontale 60 des Werkstückes um die vertikale Achse 35 jeder

Achse 26 gelagert ist. Die Wälzlageranordnung 24 ist Punkt der Oberfläche des Werkstückes 23 für die in-

von einem vorstehenden Teil 27 der Grundplatte 11 neren und äußeren Meßtaster 18 erfaßbar. Jeder

gelagert. Die Welle 25 besitzt einen weiteren Meß- Meßfühler 17 besitzt eine Ausgleichsvorrichtung 50

fühler, der als innerer Meßfühler bezeichnet werden zum Ausgleich des Gewichts des Meßtasters 18 und

soll und der drehfest mit der Welle verbunden ist. Da 65 zur Steuerung der Kraft, die durch die Spitze 19 des

der innere Meßfühler dem äußeren Meßkopf 17 sehr Meßtasters 18' gegen das Werkstück 23 ausgeübt

ähnlich ist, wird er ebenfalls mit dem Bezugszeichen wird, sie hält somit diese Kraft im wesentlichen kon-

17 versehen. stant.

Der Einfachheit halber und zur leichteren Darstellung sollen nunmehr die Einzelheiten der dem inneren Meßfühler 17 zugeordneten Ausgleichsvorrichtung 50 beschrieben werden.

Es versteht sich, daß eine im wesentlichen der Ausgleichsvorrichtung 50 entsprechende Ausgleichsvorrichtung für den äußeren Meßfühler 17 vorgesehen ist. Die Beschreibung der dem inneren Meßfühler zugeordneten Ausgleichsvorrichtung 50 ist volltragen wird. Die Leitung 68 besitzt eine einstellbare Druckreguliervorrichtung 68/4. Die Druckreguliervorrichtung 68/i ist in geeigneter Weise mit einer Druckluftquelle verbunden.

Die Ausgleichsvorrichtung 50 besitzt ferner eine Leitung 73, die am einen Ende mit dem Relais 71 verbunden ist, wobei eine feststehende Drossel in die Leitung 73 nahe dem Umsteuerrelais 71 geschaltet ist. Das andere Ende der Leitung 73 ist mit einer

ständig auf die dem äußeren Meßfühler zugeordnete io Druckreguliervorrichtung 74 verbunden, die einen Ausgleichsvorrichtung übertragbar. genau abgestimmten Druck erzeugt. Der Betrieb die-

Der Meßtastcr 18 ist im Meßfühler 17 hin- und ser Druckreguliervorrichtung 74 wird in Abhängigherschicbbar. Der Meßtaster 18 weist einen strö- keit von dem Steuerdruck in der Leitung 73 genau mungsmittelbetätigten Kolben 52 auf, der vom hinte- gesteuert. Die Ausgleichsvorrichtung 50 weist ferner ren Abschnitt des Meßtasters gebildet ist. Der Meß- 15 eine Leitung 75 auf. Das eine Ende 77 der Leitung taster 18 und damit der Kolben 52 gleiten axial ent- 75 ist mit der Druckreguliervorrichtung und das gelang einem geradlinigen Weg. der mit einer Längs- genübcrliegende Ende in geeigneter Weise mit dem achse 51 des Meßtasters 18 zusammenfällt. Der KoI- Meßfühler 17 verbunden. Dort steht sie in Verbinben 52 gleitet in einer Strömungsmittelkammer 53. dung mit einem inneren Kanal 76 im Meßfühler 17, die von einer im Meßfühler 17 gebildeten kreiszy- 20 der zur Kammer 53 führt.

linderförmigen Fläche 54 begrenzt ist. Die Aus- Die Druckreguliervorrichtung 74 weist eine Lei-

gleichsvorrichtung 50 steuert den Druck eines Strö- tung auf, durch die Druckluft von einer geeigneten mungsmittels, das die Innenfläche 55 des Kolbens 52 Druckluftquelle herangeführt wird Es ist eine Leiin Abhängigkeit von dem Winkel zwischen der Achse tung 81 vorgesehen, deren eines Ende mit dem Ende 51 und einer Bezugsebene beaufschlagt. Dadurch as 77 der Leitung 75 und deren anderes Ende mit einem wird die auf den Meßtaster !8 aufgebrachte Kraft ge- geeigneten Vakuum verbunden ist, das versucht, in gen das Werkstück 23 gesteuert. der Leitung 75 eine konstante Druckluftströmung

Bei dieser Darstellung soll eine horizontale Ebene unter negativem Druck aufrechtzuerhalten. Die als Bezugsebene dienen. Die Ausgleichsvorrichtung Druckluftreguliercinriditung 74 speist regulierte Luft 50 steuert den Druck des Strömungsmittels, z. B. 30 in das Ende 77 der Leitung 75, um sowohl das in der

Leitung 81 herrschende Vakuum als auch unterschiedliche Mengen, die von der Größe des Signals in der Leitung 73 abhängen, auszugleichen. Die Leitung 73 steht in Verbindung mit der Betätigungsvorrich-

Ncigungswinkeln der Achse 51 des Meßfühlers 17 in 35 tung. Dadurch wird in der Kammer 53 entweder ein bezug auf die Bezugshorizontalcbenc im wesentli- gesteuerter Unterdruck oder ein gesteuerter Uberchcn konstant zu halten. druck erzeug!.

Die Ausgleichsvorrichtung 50 enthält eine Betäti- Die oben beschriebenen Teile der Vorrichtung 50

gungsvorrichtung mit einem Gehäuse 60, das in ge- bilden die Hauptteile eines Druckluftsystems, bei eigncter Weise am Meßfühler 17 befestigt ist. Das 40 d-^rn bei einem Anheben des Meßfühlers 17 und der Gehäuse 60 weist einen Düsenkörper 61 auf, der in Betätigungsvorrichtung 58 oberhalb einer horizontaeinen Endteil 62 des Gehäuses geschraubt ist. Der len LageA (dargestellt in den Fig.4 und5) deren Düsenkörper 61 besitzt eine erste planare Fläche 63 parallele Achsen 51 und 57 aus der zu einer horizon-(F i g. 3 und 4) mit einer als Ausgleichsdüse dienen- talen Ebene parallelen Lage in vertikaler Richtung den Öffnung 64. aus der Strömungsmittel, beispiels- 45 verschoben werden. Dadurch wird die ebene Fläche weise Luft, senkrecht zur Fläche 63 ausströmen 66 näher an die ebene Fläche 63 gedruckt, und zwar kann. Die Betätigungsvorrichtung besitzt ein stabförmiges Gewich; 65. das eine zweite planare Fläche 66
aufweist, die das eine Ende des Gewichtes 64 bildet.

Die ebene Fläche 66 ist senkrecht zur L-ängsachse 67 50 mittelsignal in der Leitung 73 zu der Druckregulierdes Gewichts 65 angeordnet. Das Gewicht 65 und vorrichtung 74 entsprechend der Wirksamkeit des damit die ebene Fläche 66 sind beweglich gelagert
und können entlang der Achse 67 geradlinig auf die
ebene Fläche 63 zu geschoben oder von ihr fortgeschoben werden. Die Achse 67 verläuft parallel zur 55 Achsen 51 und 67 gegenüber der horizontalen Ebene Achse 51 des Meßtasters 18. Die ebenen Flächen 63 ab. Das Strömungsmittelsignal in der Leitung 73 be- und 66 bleiben bei der geradlinigen Bewegung des tätigt die Druckreguliervorrichtung 74, die als Gewichts 65 parallel zueinander. Druckquelle für die Kammer 53 dient. Die Druckre-

Die Ausgleichsvorrichtung 50 weist Strömungsmit- guliervorrichtung steuert den Druck in der Kammer telleitungen auf. Eine Leitung 70 davon ist über 60 53 und dadurch die Kraft, mit der die Spitze 19 ues einen inneren Kanal 69 im Düsenkörper 61 mit der Meßtasters 18 gegen die innere Oberfläche 30 des Ausgleichsdüse 64 verbunden. In die Leitung 70 ist Werkstücks 23 gedrückt wird.

ein pneumatisches Umsteuerrelais 71 geschaltet. In Bezüglich der Steuerung des Druckes in der Kam-

Strömungsmittelrichtung am oberen Ende der Lei- mer 53 wird erwähnt, daß sowohl solche Fälle, bei tung 70 ist eine Druckluftreguliereinrichtung an- 65 denen der Druck in der Kammer 53 positiv ist'und geordnet, die durch eine geeignete Druckluftquelle damit größer als der Atmosphärendruck, so daß der gespeist ist. Das Umsteuerrelais 71 ist mit regulier- Kolben 52 und der Meßtaster 18 in eine zuriickgezotem Druck gespeist, der von einer Leitung 63 über- gene Lage gedrückt werden, als auch solche Fälle,

Luft, in der Kammer 53 als Funktion vom Sinus des Neigungswinkels der Achse 51 gegenüber der horizontalen Ebene, um dadurch die vom Meßtaster 18 gegen das Werkstück 23 ausgeübte Kraft bei allen

wegen der Schwerkraft des Gewichts 65. In der I ~itung 70 wird dadurch ein größeres Strömungsmittelsignal erzeugt und damit ein kleineres Strömunes-

Umsteuerrelais 71 abgegeben. Die Größe des Sfrömungsmittelsignals in der Leitung 73 nimmt direkt proportional mit dem Sinus des Neigungswinkels der

bei denen der Druck in der Kammer 53 negativ ist und damit kleiner als der Atmosphärendruck, so daß der Kolben 52 und der Meßtaster 18 nach außen in eine ausgefahrene Lage gedrückt werden, durch die vorliegende Beschreibung erfaßt werden sollen. Werden der innere Meßfühler 17, der Mcßtastcr 18 und die Betätigungsvorrichtung 58 aus der mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage Λ in Fig. 4 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn zum höher gelegenen Teil des Werkstücks 23 bewegt, so ergibt sich, daß ein »o größeres Vakuum erforderlich ist, um die Spitze des Meßtasters 18 mit einer vorgegebenen konstanten Kraft gegen die innere Oberfläche des Werkstücks 23 zu drücken. Dieses erhöhte Vakuum wird mit Hilfe der ebenen Fläche 66 erreicht, die wegen der Schwerkraft näher an die ebene Fläche 63 heranbewegt wird. Dadurch wird in der Leitung 73 ein größeres Signal erzeugt, das zur Druckreguliervorrichtung 74 geleitet wird. Die Druckreguliervorrichtung

stellung aufrechterhalten wird. Die dem inneren Meßtaster 18 zugeordnete Kammer 53 wird bei allen Lagen A bis D mit einem Vakuum versorgt. Bei einer Bewegung des Meßtasters von der Lage/1 zur Lage D nimmt das Vakuum zu, so daß die Meßkraft, die durch den inneren Meßtaster 18 gegen die innere Oberfläche 30 ausgeübt wird und die ebenfalls mit einem Pfeil K bezeichnet ist, in allen Lagen im wesentlichen konstant gehalten wird.

Aus dem bisherigen geht hervor, daß die Druckreguliervorrichtung 74 zur Regulierung des absoluten Druckes, der dem inneren Meßtastcr 18 zugeordnet ist, in der zugeordneten Kammer einen Druck erzeugt, der dem Druckzustand der Kammer 53 des äußeren Meßtasters entgegengesetzt ist. So wird z. B. in der Lage C in der Kammer für den inneren Meßtaster ein Vakuum erzeugt. In der Kammer des äußeren Meßtasters wird ein positiver Druck erzeugt. In jeder Lage A bis D

gibt Luft von geringcrem Druck in den Leitungsteil ao für jeden Meßtaster 18 hängt der Druckzustand in

77 der Leitung 75, wodurch in der Leitung 75 ein der zugeordneten Kammer, ganz gleich ob negativ

größeres Vakuum hervorgerufen wird. oder positiv, vom Sinus des Neigungswinkels gegcn-

Bd dem äußeren Meßfühler und seinem Meßtaster über der Horizontalen ab.

18 wird der Kolben 52 die Spitze 19 des Meßtasters Jeder Meßtaster 18 und sein zugeordneter Kolben

normalerweise fester gegen die äußere Oberfläche 22 as 52 sind in geeigneter Weise im wesentlichen rci-

dcs Werkstückes drücken. Die Einstellung des abso- bungsfrei hin- und herschicbbar gelagert, beispicls-

lutcu Druckes der Druckrcgulicrvorrichtung 64 für weise mit Hilfe eines Lufllagers. Dadurch ist der

den auCcren Meßfühler 17 wird so erfolgen, daß Druckzustand in der Kammer 53 praktisch allein von

Druckluft von genügend größcrem Druck als Atmo- dem obenerwähnten Neigungswinkel gegenüber der

spliu'cndruck in der Kammer 53 erzeugt wird, um 30 Horizontalen abhängig.

Gewicht des Meßtasters auszugleichen und um Um sicherzustellen, daß die Bctätigungsvorrich-

zustcllcn, daß der äußere Meßtaster 18 mit tung 58 der Ausgleichsvorrichtung 50 eine optimale

vorgegebenen konstanten Kraft gegen das Empfindlichkeit aufweist, ist das längliche, stabför-

stiick 23 gedrückt wird. Diese konstante Kraft migc Gewicht 65 zwecks reibungsloser, axialer Bcwc-

von gleicher Größe sein wie die konstante 35 gung entlang einem geraden Weg durch ein Luftlager

Kra·.. die von dem inneren Meßtaster 18 aufgebracht gelagert. Wie ersichtlich, besitzt die Belätigungs-

^win vorrichtung einen zylindrischen Einsatz 83, der im

^ '-: oben gezeigt, verändert sich der Druck oder Gehäuse 60 angeordnet ist. Der Einsatz 83 besitzt

das Vakuum, die in der Kammer 53 erforderlich eine zylindrische Bohrung 84, in der das Gewicht 65

sind mit unterschiedlichen Neigungswinkeln der zu- 40 geführt ist. Der Einsatz 83 kann aus porösem Wcrk-

geoi.lneten Meßfühler. Dies geht in einfacher Weise stoff hergestellt sein, der einen gesteuerten L uft-

das
sie! ·.
ein ei

Weil
kanu

i g. 5 hervor. Unabhängig davon, ob der Druck in ei:ier bestimmten Kammer positiv'oder negativ ist, ist vi-ine Größe und damit die gegen den Kolben 52 des zugeordneten Meßtasters wirkende Kraft eine Fun s 1 ion des Sinus des Neigungswinkels des zugeo:-,!neten Meßtasters gegenüber einer horizontalen Zum besseren Verständnis der Erfindung

die F i g. 5 vertikale Linien von verschiedenen

durchfluß ermöglicht, wobei die Steuerung des Luftdurchflusses von der Art des porösen Werkstoffes abhängt.

Die Ausgleichsvorrichtung 50 besitzt eine Leitung 85, die in einem Kanal 86 des Gehäuses 60 mündet. Der Kanal 86 steht in Verbindung mit einer Ringkanrner 90, die von zwei kreisförmigen Flanschen 91, die sich an entgegengesetzten Enden des zylin-

Liingen, die die Größe der Drücke in der zugeordne- 50 derartigen Teils radial nach außen erstrecken, beten Kammer 53 und damit die Kräfte, die gegen den grenzt wird. Sie sind gegenüber der zylindrischen

zugeordneten Meßtaster 18 bei unterschiedlichen La- " ' «~ .·

gen wirken, wiedergeben. Die Lage A gibt eine Stel-

:ic.

lung des Meßtasters 18 wieder, bei der die Achsen

Bohrung 92, die die Innenfläche des Gehäuses bildet, abgedichtet. Das in Strömungsrichtung obere Ende der Leitung 85 ist mit einer einstellbaren Druckrcgu-

51 und 67 des Meßtasters 18 und des Gewichts 65 55 Iiervorrichtung 93 versehen, die mit Druckluft von

horizontal verlaufen. Die Lage D gibt eine Stellung einer geeigneten Druckluftquelle gespeist wird. Die

des Meßtasters 18 wieder, bei der die Achsen des ~

Meßtasters und des Gewichtes 65 vertikal verlaufen.

Der F i g. 5 ist zu entnehmen, daß der äußere Meß-

Dmckreguliervorrichtung 93 ist so eingestellt, daß Druckluft in die Kammer 90 und durch den porösen Werkstoff des zylinderförmigen Teils 83 hindurch-

taster in der Lage A in seiner Kammer 53 ein Va- 60 tritt, so daß die Druckluft in den zylindrischen Spalt kuum aufweist, das an einem Punkt zwischen den 95 zwischen dem Einsatz 83 und dem Gewicht 85

Lagen A und B sich zu einem Druck verwandelt. Der -:—-·« *,.r -*■— «'-= . · ~ ....

äußere Meßtaster 18 wird in den Lagen B, C und D mit einem positiven Druck beaufschlagt. Von der Lage B zur Lage D muß der Druck erhöht werden, so daß die Meßkraft, die durch den äußeren Mcßtasler gegen die äußere Oberfläche 22 ausgeübt wird und durch den Pfeil K dargestellt wird, bei jeder Winkcl-

eintritt. Auf diese Weise wird ein Druckluftlagcr erzeugt, das im wesentlichen eine reibungslos axiale Bewegung des Gewichts 65 im Gehäuse 60 ermöc licht. ^

Die Betätigungsvorrichtung 58 besitzt zwei Federn 96 und 97, die, falls erforderlich, gleiche IVderkonstantcn aufweisen. Die Feder 96 ist zwischen d.-r

ίο

del ein Abfluß 70 über die Leitung 104 zur Atmosphäre, wodurch die Größe des in der Leitung 7f. auflietenden Signals wirksam gesteuert wird.

Die Ausgleichsvorrichtung 50 weist außerdem eine 5 Leitung 110 auf, die an einem Ende mit der Leitung 75 und mit dem anderen linde mit einem Druckanzeiger 111 verbunden ist. Ein Absperrventil 112 isi in Strömungsrichtung oberhalb des Druckanzeiger; 111 in die Leitung 110 geschaltet. Das Ventil 112

F.ndwand 100 des Gehäuses 60 und dem einen Ende
des Gewichtes 65 angeordnet, während die Feder 97
'.wischen dem gegenüberliegenden Ende des Gewichts 65 und dem Endteil 62 des Gehäuses liegt.
Die Feder 97 legt sich konzentrisch um den inneren
Teil des Düsenkörpcrs 61. In diesem Beispiel sind
die ebenen F.'j'chen 63 und 66 inneihalb der Windungen der I l'.Isi 97 angeordnet. Die Federn 96 und
97 bilden eine nachgebende Halterung für das bolzcnförmige Gewicht 65 und damit für die ebene io und der Druckanzeiger IH werden für die anfäng-Fläche 66, die in einer gewünschten Lage gegenüber liehe Einstellung der Ausgleichsvorrichtung 50 verder ebenen Fläche 63 gehalten wird. Die Federn ei- wendet.

möglichen eine Bewegung der ebenen Fläche aufein- Bei der anfänglichen Einstellung des Druckluflsy-

ander zu oder voneinander fürt; die Flächen bewegen stems ist ein Ventil 106 geschlossen, um einen Druck ••ich mehr aufeinander zu, wenn die Schwerkraft, die 15 von 0,8 bis 1 kg/cm² herzustellen. Wie vorher bereits die fläche 66 in Richtung der ebenen Fläche 63 angedeutet, sind die ebenen Flächen 63 und 66 so drückt, mit zunehmendem Neigungswinkel des Ge- angeordnet, daß ihr Abstand 0,15 mm nicht überwichts 65 gegen der Horizontalen ansteigt. schreitet. Dieser 0,15 mm Abstand entspricht dem Ii-

Die Federn 96 und 97 werden so eingebaut, daß nearen Bereich einer Düse von 1,95 mm. Die Üffsie eine vergleichsweise geringe Vorspannung auf-wei- ao nung 64 in diesem Aiisführungsbeispiel hat den sen, wodurch sie lediglich für eine Zentrierung des Durchmesser von 1,95 mm.

Gewichts 65 in der gewünschten Lage im Gehäuse 60 Bei einer horizontalen Lage des Meßfühlers 17

sorgen. Es hat sieh durch Versuche herausgestellt, und seiner zugeordneten Betätigungsvorrichtung und daß bei einer vergleichsweise höheren Vorspannung bei geschlossenem Ventil 106 wird der Düsenkörper der Federn 96 und 97 der Arbeitsweise der Betäti- 25 61 schraubend gegenüber der Gehäusewand 62 \>:rgungsvorrichtung 50 eine Dämpfung überlagert wird, stellt, um die Lage der Flächen 63 und 66 zueinanso daß bei Bewegung des zugeordneten Meßfühlers der zu verändern, bis ein Steuersignal der Grobe 17 und des Meßtasters 18 in verschiedene Winkel- 1,05 kg/cm² in der Leitung 70 erzeugt wird. Der instellungen eine Verminderung der Schwingungsfähig- nere Meßfühler 17 (zusammen mit dem Meßtaster IH keit des Gewichts 65 eintritt. Indem ein Gefäß der 30 und der Betätigungsvorrichtung 58) wird in seiner Leitung 70 hinzugefügt wird, das bei einer gegebenen Lage zwischen der horizontalen Lage/1 und der \erLänge ein größeres Volumen aufweist als die Lei- tikalen LageD (Fig. 5) verstellt. Die einstellbare tung 70 bei gleicher Länge, wird die Neigung des Ge- Drossel 102 wird so eingestellt, bis ein vorgegebener wichts 65 zum Schwingen ebenfalls gedämpft. Aussehlag von dem Druckanzeiger 111 ablesbar isi.

Die Betätigungsvorrichtung 50 kann mit einer ein- 35 Das Ventil 106 wird geschlossen gehalten, während stellbaren Drossel 101 versehen werden, die in die das Ventil 112 während dieses Vorganges offenbleibt. Der Ausschlag, beispielsweise die Differenz der Meßangaben auf dem Anzeiger 111. gibt die Änderung im Druck oder im Vakuum wieder, welch.■

Leitung 70 zwischen der Druckreguliervorrichtung
72 und dem pneumatischen Umsteuerrelais 71 geschaltet ist. Die einstellbare Drossel 101 kann so eingestellt werden, daß diese Einstellung mit der Ein- 40 ihrerseits dem tatsächlichen Gewicht des Meßtasto stellung der Druckreguliervorrichtung 72 zusammen- 18 und seines mit ihm verbundenen Kolbens 52 en wirkt, um jeden gewünschten Druck im Fühlerteil
des Strömungsmittelsystems zu erzeugen. Beispielsweise können die Reguliervorrichtung 72 und die

Umsieuerrelais 71 und dem Lagefühler 58 angeordnet ist, sich zwischen 0,85 und I kg/cm² bewegt, wobei die ebenen Flächen 63 und 66 ihren größten bzw.
geringsten Abstand voneinander aufweisen.

Die Ausgleichsvorrichtung 50 besitzt ferner eine
einstellbare Drossel 102, die in eine Leitung 103 eingeschaltet ist, die an einem Ende mit der Leitung 73
verbunden und die mit dem anderen Ende zur Atmo-

spricht. Bei einer horizontalen Stellung des Meßfühlers 17 und des Meßtasters 18 wird die Druckreyi; liervorrichtung 77 so eingestellt, daß auf dem Druck Drossel 101 so eingestellt werden, daß der Betriebs- 45 anzeiger 111 ein der gewünschten Meßkraft entdruck in dem Teil der Leitung 70, der zwischen dem sprechender Druck angezeigt wird.

Damit sich der Meßtaster 18 zurückbewegt, wird das Absperrventil 106 geöffnet. Dies führt zu einer Verringerung der Größe des Signals in der Leitung 50 70 und zu einem Anstieg des Signals zur Druckgasreguliervorrichtung 74 um einen festen Betrag, der durch das Maß des Abflusses durch die Leitung 104 bestimmt ist. Der Meßtaster kann dadurch bei jedem Neigungswinkel zurückbewegt werden, und zwar Sphäre hin geöffnet ist. Die Drossel 102 dient zur 55 ohne Gefahr, daß er zu fest zrriickbewegt wird, weil Herbeiführung eines gewünschten konstanten Ab- weiterhin noch ein gewisser Druck in der Leitung flusses in die Atmosphäre, wodurch die Wirksamkeit vorhanden sein wird. Falls erforderlich, ist das Abverringert und damit die Größe des Signals gesteuert sperrventil 112 während des Meßkontaktes durch wird, das von der Betätigungsvorrichtung 58 über die den Meßtaster 18 geschlossen. Es ist ersichtlich, Leitungen 70 und 73 zur Druckreguliervoirichtung 74 60 daß die Einstellung und der Gebrauch der Ausgeleitet wird. Es ist ferner eine Leitung 104 vorgesehen, gleichsvorrichtung 50 mit größtmöglicher Einfachheit die mit einem Ende mit der Leitung 70 verbunden erfolgen kann und von vergleichsweise unerfahrenen und die mit dem anderen Ende zur Atmosphäre ge- Technikern durchgeführt werden kann, öffnet ist. Eine weitere einstellbare Drossel YuS ist in Wie vohrer bereits erwähnt, hat die Ausgleichs-

die Leitung 104 geschaltet und liegt in Reihe mit 65 düse 64, durch die ein Luftstrom aus der ebenen einem Absperrventil 108, das zwischen der Drossel Fläche 63 ansiritt, eine öffnung mit einem Durch-105 und dem Verbindungspunkt der Leitung 104 mit messer von 1,95 mm. Sie ermöglicht genaue Druckder Leitung 70 liegt. Die einstellbare Drossel 105 bil- signale bei einer totalen Verschiebung von 0,15 mm

11 ^ 12

zwischen den ebenen Flachen 63 und 66 zu erzielen. nie 124 bezeichnet sind, werden von der Flüche 120 Die Federn 96 und 97 zusammen mit dem Aufbau und der Fläche 117 der Einrichtung 116 so reflekder Teile des Lagcfühlers 58 sind so ausgebildet, daß tiert, daß sie aus der Einrichtung 116 mit einem Abbei einer Verschwenkung des zugeordneten Meßfüh- stand zu den Strahlen 123 austreten, wie bei 126 erlers 17 von der horizontalen in die vertikale Stellung 5 sichtlich. Dadurch wird ein Interferenzbild erzeugt,
die totale Abstandsänderung zwischen den ebenen Die Photozellen 121 erfassen dieses Bild und erFlächen 63 und 66 0,075 mm beträgt. Die Betäti- zeugen elektrische Signale, die über Leitungen 130 gungsvorrichtung 50 erzielt so ein Optimum an Lei- zu einer Vorrichtung 131 gelangen. Die Photozellen stungsfähigkeit. 121 und die Vorrichtung 131 dienen zur Bestimmung

Die Meßanordnung 10 nach diesem Ausführungs- io der Lage der Fläche 115 gegenüber der Vorrichtung beispiel der Erfindung weist berührimgsfreie, wie 116 und damit der Lage der Spitze 19, wenn sie mit etwa elektrooptische Mittel auf, die dem Meßtaster Hilfe der Ausgleichsvorrichtung 50 mit einer kon-18 zugeordnet sind, um die Lage eines solchen Füh- stanten Kraft gegen das Werkstück 23 gedruckt lers und damit seiner äußeren Spitze 19 anzuzeigen. wird. Die Vorrichtung 131 formt die Eingangssignale Die elektrooptischen Mittel bestehen aus einer Ein- 15 von den Photozellen in bekannter Weise zu Ausrichtung 116 zur Aufteilung eines Lichtstrahles, die gangssignalen um, die den Abmessungen des Werkmit einer reflektierenden Fläche 115 am Kolben 52 Stückes entsprechen. Die Ausgangssignale werden iusammenwirkt, um eine genaue Anzeige der Lage auf einer Wiedergabevorrichtung 132, die mit der des Meßiasters zu ermöglichen. Vorrichtung 131 verbunden ist, wiedergegeben.

Dit Einrichtung 116 besitzt eine reflektierende 10 Bei diesem Aüsführungsbeispicl der Erfindung

Fläche 117 und eine zu 50⁰O reflektierende diago- sind jedem Meütaster 18 der Meßanordnung 10 elek-

nale Fläche 120. Mehrere Photozellen 121 sind an trooptische Mittel zugeordnet, um die Lage des

dem Meßfühler 17 mit Abstand zueinander befestigt. Meßtasters 18 anzuzeigen. Es können jedoch auch

Es ist eine geeignete Lichtquelle 122 vorgesehen, de- andere Mittel zur Anzeige der Lage des Meßtasters

ren Licht auf die Einrichtung 116 zur Aufteilung des as 18 verwendet werden. Es verstehi sich ferner, daß je-

Lichtstrahles fällt. Das Licht der Lichtquelle 122 der Meßfühler 17 mit geeigneten Mitteln versehen

fällt so auf die Einrichtung 116, daß die Strahlen 123 werden kann, um ihn gegenüber der Halterung in sei-

durch die Einrichtung 116 hindurchgehen und von ner Lage zu verändern, damit eine Anpassung an die

den Flächen 115 und 120 zu den Photozellen 121 hin unterschiedlichen Abmessungen eines Werkstücke¹=

abgelenkt werden. Andere Strahlen, die durch die Li- 30 erzielt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Betätigungsvorrichtung (58) ein rohrförmiges Ge- Patentansprüche: häuse (60) mit einem hülsenförmigen Einsatz aufweist, der das als DruckluHlager ausgebildete

1. Meßvorrichtung, insbesondere für Werk- Lager (83) für das Gewicht bildet, und daß die stücke mit sphärisch gekrümmten Flächen, mit 3 beiden das Gewicht abstützenden Federn (96, 97) einem Meßfühler, dessen Meßtaster in Richtung zwischen den entgegengesetzten Enden des Geseiner Längsachse auf das Werkstück zu oder wichtes und dem Gehäuse (60) eingespannt sind, von diesem fort beweglich ist und mit einem mit 7. Meßvorrichtung nach einem der vorherge-Strömungsmittel beaufschlagbaren Kolben ver- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bunden ist, wobei die auf den Meßtaster in Rieh- xo dem Meßtaster (18) eine elektrooptische Einrichtung des Werkstücks wirkende Kraft abhängig ist tung (116) zum Bestimmen seiner Lage zugeordvon dem auf den Kolben wirkenden Druck des net ist. Ströraungsmittels, und mit einer Ausgleichsvorrichtung, die durch Steuerung des Strömungsmitteldrucks die auf den Meßtaster in Richtung des 15

Werkstücks wirkende Kraft auf einen konstanten
Wert hält, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Ausgleich des bei unterschiedlichen

Neigungswinkeln gegenüber einer horizontalen Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung, insbe-

Bezugsebene veränderten Eigengewichts · des ao sondere für Werkstücke mit sphärisch gekrümmten

Meßtasters (18) die Ausgleichsvorrichtung (50) Flächen, mit einem Meßfühler, dessen Meßtaster in

eine Ausgleichsdüse (64) aufweist, gegenüber der Richtung seiner Längsachse auf das Werkstück zu

im Abstand eine Prallfläche (66) angeordnet ist, oder von diesem fort beweglich ist und mit einem mit

daß ferner eine mit dem Meßfühler (17) gekop- Strömungsmittel beaufschlagbaren Koiben verbun-

pelte Betätigungsvorrichtung (58) vorgesehen ist, as den ist, wobei die auf den Meßtaster in Richtung des

die den Abstand zwischen der Ausgleichsdüse Werkstücks wirkende Kraft abhängig ist von dem auf

(64) und der Prallfläche (66) proportional dem den Kolben wirkenden Druck des Strömungsmittels,

Sinus des Neigungswinkels des Meßtasters gegen- und mit einer Ausgleichsvorrichtung, die durch

über der horizontalen Bezugsebene verändert, Steuerung des Strömungsmitteldrucks die auf den

und daß der Strömungsn;^:.tteldn:^k an der Aus- 30 Meßtaster in Richtung des Werkstücks wirkende

gleichsdüse (64) zur Steuenng des auf den KoI- Kraft auf einen konstanten Wert hält,

ben (52) wirkenden Stromungsmiuddrucks dient. Bei bekannten Meßvorrichtungen dieser Art (Pa-

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch tentschriften 63 887 und 24 512 des Amtes für Erfingekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung dungs- und Patentwesen in Ost-Berlin, britische Pa-(58) ein Gewicht (65) aufweist, das in einem La- 35 tentschrift 839 996 und USA.-Patentschrift ger (83) verschiebbar angeordnet ist und in bei- 3 194 055) wird eine Meßdüse pneumatisch so geden Bewegungsrichtungen von Federn (96, 97) steuert, daß sie vom Werkstück einen konstanten beaufschlagt ist, daß das Lager (83) mit dem Abstand beibehält. Die sich dadurch ergebenden Meßfühler (17) so gekoppelt ist, daß das Gewicht Verschiebungen der Meßdüse werden mechanisch (75) parallel zum Meßtaster (18) bewegbar ist, 40 gemessen. Damit sich ein konstanter Abstand eindaß die Prallfläche (66) an dem Gewicht (65) an- stellt, wird die Meßluft der Meßdüse über eine Kamgeordnet ist und daß die Ausgleichsdüse (64) fest mer zugeführt, deren eine Wand von einer Membran in bezug auf das Lager (83) angeordnet ist. gebildet wird, die mit der Meßdüse gekoppelt ist. Bei

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, einer Abstandsänderung ändert sich der Druck in der dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmit- 45 Kammer, was eine entsprechende Auslenkung der tel Luft ist. Membran zur Folge hat, wodurch die Meßdüse ihren

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, ursprünglichen Abstand wieder einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsdüse Die bekannten Meßvorrichtungen lassen allerdings (64) eine zur Ausströmrichtung senkrecht verlau- den Einfluß des Eigengewichts des Meßtasters unbefende Planarfläche (63) aufweist, die parallel zu 30 rücksichtigt. Wenn sich nämlich der Neigungswinkel, der Prallfläche (66) verläuft, und daß die Prall- unter dem die Bewegungsrichtung des Meßtasters zur fläche ebenfalls planar ausgebildet und am einen Horizontalen verläuft, ändert, hat das Eigengewicht Stirnende des stabförmigen Gewichtes (63) vor- des Meßtasters einen unterschiedlich großen Einfluß gesehen ist, so daß die beiden zusammenwirken- auf die Andrückkraft des Meßtasters. Bei Präzisionsden planaren Flächen senkrecht zur Bewegungs- 55 messungen extrem hoher Genauigkeit spielt dieser richtung des Gewichtes und des Meßtasters (18) Einfluß eine nicht zu vernachlässigende Rolle, verlaufen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung

5. Meßvorrichtung nach einem der An- der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfehler vermieden werden, die durch infolge un-Ausgleichsdüse (64) über eine Leitung (70) an 60 terschiedlicher Neigungswinkel des Meßfühlers auf der den Kolben (52) des Meßtasters (18) mit den Meßtaster ausgeübte unterschiedliche Kräfte Strömungsmittel versorgenden Druckquelle ange- hervorgerufen werden.

schlossen ist, so daß in der Leitung (70) ein Dies wird bei einer Meßvorrichtung der eingangs

Drucksignal erzeugt wird, das dem Sinus des Nei- ^angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht,

gungswinkels des Meßtasters gegenüber der Be- 65 'daß zum Ausgleich des bei unterschiedlichen Nei-

zugsebene proportional ist. gungswinkeln gegenüber einer horizontalen Bezugs-

6. Meßvorrichtung nach einem der An- ebene veränderten Eigengewichts des Meßtasters die Sprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsvorrichtung eine Ausgleichsdüse aufweist,