DE2011346A1

DE2011346A1 - Gerät zur Messung von Werkstückabmessungen

Info

Publication number: DE2011346A1
Application number: DE19702011346
Authority: DE
Inventors: John Bletchley Buckinghamshire Loxham (Großbritannien)
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1969-03-11
Filing date: 1970-03-10
Publication date: 1970-09-24
Also published as: GB1306068A

Description

Gerät zur Messung von Werkstückabmessungen

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung von Abmessungen von Werkstücken mit einem Tastkopf, der u.a» an der Viand einer Bohrung angesetzt werden kann, um deren' Abmessungen zu prüfen. · ■

Moderne numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen können komplizierte Werkstücke auf genaue Abmessungen mit hohen Fertigungszahlen herstellen. Die Prüfgeräte haben mit dieser Entwicklung nicht Schritt gehalten und mit dem Gerät, das gegenwärtig zur Verfügung steht, kann die Nachprüfung der Abmessungen eines Werkstücks, das mit einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine hergestellt worden ist, mehrere Male langer dauern als die Bildung des Werkstückes. Ausserdem

Teiegr-AdR: ELPÄTENT" Postscheckkonto München 86510 Deutsche Bank Augsburg Kto. 08/34192

kann es notwendig werden, von einer Anzahl verschiedener Bezugspunkte aus zu messen, was nicht nur ein Umspannen des Werkstückes mit einem entsprechenden Zeitverlust bedingt, sondern auch zu Ungenauigkexten führt.

Das erfindungsgemSsse Gerät zum Messen von Abmessungen von Werkstücken besitzt einen Tastkopf, der auf einem Schlitten angeordnet ist, der auf einem drehbaren Kopf radial beweglich ist, eine Einrichtung zum Einstellen des Tastkopfes auf einen gewünschten Radius durch Bewegen des Schlittens, welcher Tastkopf auf einem schwenkbaren Hebel zur Verlagerung in einer radialen Richtung angeordnet ist und welcher Hebel h mit einem Wandler zur Anzeige der radialen Verlagerung des Tastkopfes zusammenwirkt, wenn der drehbare Kopf mit dem Tastkopf in Kontakt mit einer zylindrischen Fläche eines zu messenden V/erkstückes gedreht wird.

Der Tastkopf und der Wandler sind vorzugsweise so ausgebildet, daß Verlagerungen in jeder Richtung gemessen werden können, d.h. sowohl auf die Drehachse des drehbaren Kopfes zu bzw. von dieser weg. Eine solche Bauform ermöglicht das Messen sowohl von Innen- als auch von Aussenabmessungen von Bohrungen und zylindrischen Körpern. Der Tastkopf bzw. der Taster kann mit einem zweiten Wandler zur Messung axialer Verlagerungen des Tasters versehen sein, die sich aus Abweichungen in der Lage von Flächen des Werkstückes ergeben. Ein erfindungsgemässes Gerät kann daher ebenso gut zur Prüfung der Genauigkeit bearbeiteter Flächen wie zur Messung von Abmessungen zylindrischer Flächen benutzt werden. Für diesen Zweck kann der drehbare Kopf axial verstellbar vorgesehen werden und kann der Hebel an einem Endanschlag zur Bildung einer starren Abstützung für den Körper des Wandlers zur Anlage kommen. Der drehbare Kopf kann ferner zur Schwenkbewegung um eine Achse gelagert werden, die zur Drehachse senkrecht ist, damit geneigte Flächen und Bohrungen geprüft werden können.

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Der Schlitten kann mit Hilfe eines Schrittmotors bewegt werden, der eine Leitspindel antreibt. Um die Präzision der Verstellung sicherzustellen, ist der Schlitten an einer Mutter aus Polytetrafluoräthylen befestigt, die auf die Leitspindel aufgeschraubt ist, um einen Totgang auszuschalten. Der Schlitten ist auf einer vorbelasteten Kugelbahn gelagert. Zur Vergrösserung des Einstellbereiches des Tasters in der radialen Richtung ist der Schlitten vorteilhaft mit einem abnehmbaren Lagerblock versehen, welcher den Wandler und den Hebel mit dem Taster trägt und welcher durch ein Dreipunkt-Feststellsystem an jeder von zwei radialen Stellungen auf dem Schlitten genau festgestellt werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht des Meßkopfes des erfindunesgemässen Gerätes;

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie H-II in Fig. I₅

Fig. 3 eine teilweise Draufsicht, welche die verstellbare Lagerung für dms Gerät zeigt, und

Fig. «♦ eine Ansicht der in Fig. 3 dargestellten Lagerung in Aufriß.

Das GerÄt besitzt einen Meßkopf 10, der mittels eines Trägers 11 auf einer numerisch gesteuerten Maschine drehbar und verstellbar gelagert ist, durch welchen Träger der Kopf in den x- und y-Koordinaten mit bezug auf einen (nicht gezeigten) Tisch, auf den daa Werkstück aufgespannt ist, eingestellt werden kann* Die verstellbar« Lagerung des Trägers 11 ermög-

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licht ferner eine Bewegung längs der Drehachse und eine Schwenkbewegung um eine Achse, die zur Drehachse senkrecht ist, so daß der Kopf 10 in einer gewünschten Ebene, wie es das zu messende Werkstück erforderlich macht, eingestellt und ausgerichtet werden kann. Einzelheiten der verstellbaren' Lagerung des Kopfes 10 sind in Fig. 3 und 4 dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben.

Der Kopf 10 trägt einen Schlitten 12, der auf einer vorbelasteten Kugelbahn 13 (Fig. 2) gelagert ist. Der Schlitten 12 trägt eine Mutter 14 aus Polytetrafluoräthylen, das auf eine Leitspindel 15 aufgeschraubt ist, welche in Lagern 16 und 17 im Kopf 10 gelagert ist. Die Leitspindel 15 ist ψ durch eine Kupplung 18 aus einem biegsamen Balg mit einem Schrittmotor 19 herkömmlicher Art verbunden, der im Kopf 10 angeordnet ist. Der Schlitten 12 trägt einen Lagerblock 20, in welchem ein Wandler 21 und ein Hebel 22 gelagert sind. Der Hebel 22 ist in Präzisionslagern 2 3 schwenkbar und trägt einen zweiten Wandler 24. Die Wandler 21 und 24 sind elektromagnetische Wandler und haben Schreibstifte 25 und 26, die je am Ende einer Stange getragen werden, die einen Anker zwischen zwei Induktionsspulen bewegt und dadurch eine Brückenschaltung unsymmetrisch macht.

Der Schreibstift 25 des Wandlers 21 liegt gegen eine Saphir-Kontaktfläche 27 am oberen Ende des Hebels 22 an. Der Wandler ψ

24, der den unteren Arm des Hebels 22 bildet, ist ausser mit dem Schreibstift 26 mit zwei Tastspitzen 28 und 29, je eine auf jeder Seite, versehen. Die radial äussere Tastspitze 28 dient zur Messung von Innenabmessungen, während die radial innere Tastspitze 29 zur Messung von Aussenabmessungen dient. Bei der Anlage der Tastspitze 28 beispielsweise an der Wand einer Bohrung wird jede Unregelmässxgkeit im Radius der Bohrung durch den Hebel 22 über die Kontaktfläche 27 und den Schreibstift 25 auf den Wandler 21 über-

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tragen. Der Hebel 22 ist zwischen zwei Anschlägen 30 und 31 verlagerbar und ist in der einen oder in der anderen Richtung durch eine Feder 32 belastet, die durch einen Kniehebelmechanismus 33 verstellbar ist. Die Belastung durch die Feder 32 dient dazu, den Kontakt der Tastspitze 28 bzw. 29 mit der Fläche des Werkstückes sicherzustellen.

Der Stift 26 dient zur Messung von Flächen des Werkstückes und zur Prüfung auf Unregelmässigkeiten derselben. Wenn der Hebel 22 gegen den Anschlag 31 anliegt, wird der Körper des Wandlers 24· starr gehalten und seine axiale Stellung kann durch die nachstehend beschriebene verstellbare Lagerung eingestellt werden. Wenn die Fläche des Werkstückes nicht die erforderliche Stellung hat, wird der Stift 26 verlagert, so daß aus dem Wandler ein Ausgang erhalten wird.

Der Lagerblock 20 ist am Schlitten 12 durch eine Feder 34 gesichert, die an einem Gewindebolzen 35 verankert ist, welcher mit Hilfe einer Mutter 36 angehoben oder abgesenkt werden kann, die durch eine Schnecke 37, welche mit dem verzahnten Umfang der Mutter in Eingriff steht, gedreht werden kann. Die Stellung des Lagerblockes 20 auf dem Schlitten 12 wird durch ein kinematisches Dreipunkt-Feststellsystem genau festgelegt, dessen Scheitel eine Kugel 3.8 ist, die in konischen Eintiefungen 39 und 40 im Schlitten 12 bzw. im Block 20; sitzt. Der Block 20 ist in seiner radial äussersten Stellung gezeigt, kann jedoch durch ein zweites Halte- und Feststellsystem verstellt werden, dessen Elemente mit den Bezugsziffern 35' bis 37* und 39* bezeichnet sind, die den Elementen 35 - 37 und 39'des ersten Halte- und Feststellsystems entsprechen. Die beiden Schnecken 37 und' 37¹ sind auf einer gemeinsamen Verstellsp.indel 41 befestigt. . . ,\ . ' %

Wenn der Block 20 durch das, zweite ^ssädial inner e^alte^..und

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Feststellsystem gehalten wird, kann der Schlitten verstellt werden, um die Tastspitze 28 mit der Drehachse zum Zusammenfallen zu bringen. Der Kopf wird dann durch die Maschine in den genauen Mittelpunkt einer zu prüfenden Bohrung im Werkstück gebracht und der Schlitten wird auf den genauen Radius herausbewegt. Der Kopf wird gedreht und der Ausgang des Wandlers 21, der auf einem Blattschreiber dargestellt werden kann, zeigt jede Abweichung der Werkstückbohrung von den richtigen Abmessungen an. Ein ähnliches Verfahren kann für Aussenabmessungen mit der Tastspitze 29 angewendet werden und der Stift 26 ermöglicht die Überprüfung von Flächenmessungen, wie vorangehend erläutert.

In Fig. 3 und 4 ist eine verstellbare Lagerung U2 für den Kopf 10 dargestellt. Der Träger 11 ist an einem Querschlitten 45 befestigt, der zur Bewegung längs einer Gleitführung 46 in einem Hauptschlitten 47 angeordnet ist. Der Schlitten ist seinerseits längs einer zweiten Gleitführung 48 beweglich, die senkrecht zur ersten Gleitführung 46 gerichtet ist. Die Gleitführungen 46 und 48 ermöglichen das Verstellen des Kopfes 10 in den x- und y-Koordinaten mit bezug auf einen (nicht gezeigten) Werktisch.

Der Träger 11 ist an dem Querschlitten 45 zur Gleit- und Schwingbewegung mit bezug auf diesen befestigt. Es ist daher eine dritte Gleitführung 49 vorgesehen, durch welche der Träger 11 am Querschlitten 45 angebracht ist und welche eine Bewegung des Kopfes 10 zum Werktisch bzw. von diesem weg, d.h. längs der Drehachse 50 des Kopfes 10 zuläßt. Diese Bewegungsrichtung (Z) ist senkrecht zu den beiden Koordi- , naten χ und y. Um eine Schwenkbewegung zu ermöglichen, ist der Träger 11 durch ein Drehlager 51 am Querschlitten 45 angebracht und das Lager 51 ermöglicht eine Schwingbewegung des Kopfes 10 um eine Achse durch das Lager 51 parallel zur

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x-Koordinate und senkrecht zur Drehachse des Kopfes.

Zum Messen der Grosse von Bewegungen längs der x-, y- und Z-Koordinaten und der Grosse des Schwenkbogens um das Lager 51 ist eine Einrichtung vorgesehen. Bei der einfachen dargestellten Form besteht diese Einrichtung aus Nonius-Skalen 52a-d.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche :

1.' Gerät zur Messung von Abmessungen von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taster (28, 29) von (21) auf einem Schlitten (12) angeordnet ist, der auf einem drehbaren Kopf (10) radial beweglich ist, Mittel (12, Fig. 3 und 1) zur Einstellung des Kopfes (10) in eine gewünschte Stellung in einer Ebene, sowie Mittel (11, fc 15, 19) zur Einstellung des Tasters (28, 29 von 21) auf

einen gewünschten Radius durch Bewegen des Schlittens (12) vorgesehen sind und der Taster (28, 29 von 21) auf einen schwenkbaren Hebel (22) zur Verlagerung in einer radialen Richtung angeordnet ist und der Hebel (22) nit einen Wandler (21) zur Anzeige der radialen Verlagerung des Tasters (28, 29 von 21) zusammenwirkt, wenn der Kopf (10) mit dem Taster (28, 29 von 21) in Kontakt mit einer zylindrischen Fläche eines zu messenden Werkstückes gedreht wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (22) auf die Drehachse (50) zu bzw. von dieser weg schwenkbar ist«und der Wandler (21) auf eine Bewegung des Hebels (22) in der einen oder anderen Richtung anspricht .

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein verstellbarer Federmechanismus (32, 33) den Hebel (22) zur Bewegung in der einen oder in der anderen Richtung belastet.

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Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel zwischen Begrenzungsanschlägen (30, 31) schwenkbar ist.

S. Gerät nach den Ansprüchen 1-1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Taster (26) und ein zweiter Wandler (2Ό vorgesehen sind, welch letzterer auf eine Bewegung des zweiten Tasters in einer zur Drehachse (50) des Kopfes (10) parallelen Richtung anspricht.

6, Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, d£ der zweite Taster (26) und der zweite Wandler (2¹O von dem Hebel (22) getragen werden und ein Anschlag (31), an dem der Hebel (22) zur Anlage kommen kann, zur Bildung einer starren Abstützung für den zweiten Wandler (.2*), wenn durch diesen Messungen vorgenommen werden sollen, gesehen ist.

7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Taster (28, 29) bzw. (26) von dem zweiten Wandler (2¹O getragen werden.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Taster aus zwei Tastspitzen (28, 29) besteht, die auf entgegengesetzten Seiten des Körpers des zweiten Tasters,;. (2 ¹O vorgesehen und parallel zur radialen Richtung

angeordnet sind. .

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9. Gerät nach den vorangehenden Ansprüchen» dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (22) von einem Lagerblock (20) getragen wird, der abnehmbar auf dem Schlitten (12) angebracht ist und in eine Vielzahl von Stellungen auf den Schlitten C12) gebracht werden kann.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stellung des Blockes (20) dieser am Schlitten (12) mittels eines Dreipunkt-FestStellsystems anliegt, dessen ^ Scheitel eine Kugel (38) ist, welche in konischen komple-" mentären Ausnehmungen (39, 40) im Block (20) und im Schlitten (12) sitzt, wobei eine Federanordnung (34 - 37) vorgesehen ist, um den Block (20) in Richtung zum Schlitten (12) zu belasten.

11. Gerät nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einstellung des Tasters auf einen gewünschten Radius aus einem Schrittmotor (19), der eine Leitspindel (15) antreiben kann, mit welcher der Schlitten Cdurch 14) gekuppelt ist, besteht.

12. Gerät nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen des Kopfes in eine gewünschte Stellung in einer Ebene zwei zueinander senkrecht gerichtete Gleitführungen (46, 48) und einen längs derselben beweglichen Querschlitten (45), an dem ι der Kopf (10) angebracht ist, aufweist.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der

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Kopf ClOl a» Querschlitten (45.) durch eine weitere Gleitführung (49) angebracht ist, die senkrecht zu den neiden ersterwähnten €leitführungen (46 .und !geordnet ist·

Gerat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf ClQ) ferner an dem Querschlitten (45) durch ein Drehlager CSD angebracht ist, welches eine Schwingbewegung* des Kopfes ClO) um eine zur Drehachse C50) des Kopfes ClO) senkrechte Achse ermöglicht.

15» Gerat nach den Ansprüchen 12 -I¹*, dadurch gekennzeichnet, dafi Hittel (52a* b) zur Ifessung der Bewegungsgrosse des Kopfes ClO) »it bezug auf jede Gleitführung.-C¹IS-,. 48) vorgesehen sind«

16. Gerat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß MIttel C52c, d) zur Messung der Bewegungsgrössen des Kopfes ClO) »it bezug auf den Querschlitten C 45) vorgesehen sind.

17. Gerat nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Wandler C21 bzw. 24) eine elektromagnetische Vorrichtung mit einen Stift C2B) bzw· (25) ist, der zum Bewegen eines Ankers zwischen zwei Induktionsspulen gekuppelt ist, welcher Stift auf eine Verlagerung des zugeordneten Tasters anspricht.

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