DE2029973C3 - MeBvorrichtung zum Messen von radialen Abweichungen der Oberfläche eines runden Gegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messer von Unrundheiten bei Rotationskörpern, mit einei kreisförmigen Bezugsfläche, die in Berührung mit dei Oberfläche des Rotationskörpers bringbar ist unc einem Meßwertgeber, der radiale Abweichungen dei Oberfläche gegenüber der Bezugsfläche mißt während Rotationskörper und Bezugsfläche gegeneinander gedreht werden.

Einen Überblick über die gängigen Verfahren dei Rundheitsmessung geben z. B. die in »Werkstattstech nik« 55. Jahrgang (1965), Heft 12, S. 594 bis 602 und in »Ame.ican Machinist« Special Report 467, Dezember 1958, S. 109 bis 120 veröffentlichten Artikel. Danach sind zwei wesentlich unterschiedliche Meßverfahrer bekannt. Beim ersten wird der Prüfling gegenüber einei sehr präzise bearbeiteten, starren Bezugsfläche gedrehi und die Lage des von dieser jeweils am weitesten ent fernten Punktes wird von einem Längenmeßgerät an gezeigt Der Prüfling kann an der starren Bezugsfläche an einem Punkt anliegen (ebene Bezugsfläche; Ein punktverfahren), an zwei Punkten anliegen (prismatische, V-förmige Bezugsfläche; Dreipunktverfahren' oder an mehreren Punkten anliegen (Meßring odei Kreisabschnitte als Bezugsfläche). Meßringe haben der Nachteil, daß für jeden Prüfling ein gesonderter Meß ring erforderlich ist; am verbreitesten ist das Dreipunktverfahren.

Eine neuerdings allgemein verwendete und zufrie denstellend arbeitende Dreipunkt-Meßvorrichtung zurr Messen der Rundheit von Gegenständen ist in dei USA.-Patentschrift 3 274 693 beschrieben. Diese mißi beim Drehen des Gegenstandes im wesentlichen der Abstand sämtlicher Punkte an seinem Umfang vor zwei oder mehreren V-förmigen Blöcken oder ähnlichen Auflagevorrichtungen und ermittelt aus dieser Meßwerten mit hoher Genauigkeit die radialen Abweichungen des Querschnittes eines im wesentlichen zy lindrischen Gegenstandes von der Kreisform unabhän gig von der Art und der Anzahl der Erhöhungen aul dem Umfang. Allerdings ist es nicht möglich. Gegenstände genau abzufühlen und zu vermessen, die eine gewisse Anzahl von symmetrisch verteilten Erhöhungen aufweisen (z. B. 11, 12, 13, 14, 24, 25 und 26, wenr zwei V-Blöcke mit einem Winkel von 60 bzw. 120° ver wendet werden).

Bei dem zweiten Meßverfahren, dem Präzisionsspindelverfahren, wird der Prüfling auf einer sehr präzise gelagerten spielfreien Spindel befestigt und mit ihr gedreht. Ein Taster mißt dann den Abstand der Oberfläche des Prüflings von der genau festgelegten Spindelachse. Dieses Verfahren wird zur Zeit als das genaueste angesehen.

Drcipunktverfahren haben prinzipiell den Nachteil daß je nach dem Winkel des Prismas gewisse »Gleich-

dicke« (am Um .ng symmetrisch verteilte gleich hohe Erhöhungen) unentdeckt bleiben (bei 60°-Prisma, z.B. Oval, fünf-, Eiebenseitiges Gleichdick).

Das Präzisionsspindelverfahren hat den Nachteil, daß die Meß vorrichtung in der Regel stationär ist, daß der Prüfling sorgfältig auf die Achse zentriert werden muß und daß sehr lange unter ihrem Gewicht durchhängende Teile zweiseitig genau fluchtend gelagert werden müssen.

Alle bekannten Verfahren erfordern teure mechanisehe Präzisionsteile und erlauben nicht, Messungen an einem in einer Werkzeugmaschine eingespannten Prüfling auszuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen von Unrundheiten bei Rotaionskörpem zu -.5 schaffen, die trotz einfachen Aufbaus genaue Messungen ermöglicht Diese Aufgabe wird durch eine Meßvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Bisher war nicht erkannt worden, daß die Länge des Bogens, der die in einem größeren Bereich des Umfangs eines nominell runden Gegenstandes gelegenen Erhöhungen oder Punkte größten-radialen Abstandes übsrdeckt, im wesentlichen konstant ist, unabhängig von der Lage des Bogens auf dem Umfang. Daher hält jede Fläche, wie die von der erfindungsgemäß vorgesehenen flexiblen, nicht dehnbaren Schlinge dargestellte Fläche, die derartige Erhöhungen in einem solchen Bogen der Oberfläche eines kreisförmigen Gegenstandes umschließen bzw. sich ihnen anschmiegen kann, die Mitte des Gegenstandes im wesentlichen stationär in bezug auf eine Bezugsfläche, wenn der Gegenstand gedreht wird. Auf diese Weise können die tatsächlichen radialen Oberflächenabweichungen oder Unrundheiten des Gegenstandes an einem Meßpunkt mit Hilfe eines Fühlers oder eines Meßwertgebers gemessen werden, ohne daß Fehler durch ein Hin- und Herbewegen der Mitte des Gegenstandes gegenüber der Bezugsfläche eingeführt werden. Diese Fehler werden bisher nur mit dem Präzisionsspindelverfahren vermieden. Werden z. B. V-Blöcke nach der USA.-Patentschrift 3 274 693 verwendet, um zwei Bezugspunkte auf der Oberfläche des zu messenden Gegenstandes zu bilden, dann ändern sich diese Punkte dauernd, wenn der Gegenstand während des Meßvorganges gedreht wird. Da die Oberfläche des Gegenstandes nicht tatsächlich kreisförmig ist, werden diese Punkte nicht immer im gleichen Abstand voneinander liegen. Daher wird sich die Mitte des Gegenstandes in den V-BIock hinein oder aus diesem heraus bewegen. Diese Bewegung wird von dem Meßwertgeber fälschlicherweise als radiale Abweichungen der Oberfläche erfaßt.

Bei einer Messung von radialen Abweichungen des Umfangs eines Gegenstandes an zwei in Längsrichtung auf Abstand gehaltenen Punkten mit zwei oder mehreren erfindungsgemäßen Meßlehren, wird eine noch höhere Genauigkeit erreicht, wobei Schlingen verwendet werden, die an den Umfang auf unterschiedlich langen Bögen anliegen, und wobei die ermittelten Meßwerte zusammengefaßt werden. Tatsächlich wird mit derartigen Meßlehren mit mehreren Schlingen und einem einzigen Meßgeber der maximale Fehler auf ± !0% des wahren Wertes herabgesetzt, und für die meisten Unrundheiten ist der Fehler noch viel kleiner, so daß die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der der mit Präzisionssptnde.ln arbeitenden Vorrichtungen vergleichbar ist. Während bei der Meßvorrichtung nach der USA.-Patentschrift 3 274 693 bei gewissen Unebenheiten Fehler von 300% und mehr auftreten können, liegen die Fehler der erfindungsgemäßen Meß vorrichtung, sogar wenn nur eine einzige Schlinge ver wendet wird, bei drei Überhöhungen im Bereich voi t- 29%, bei zwei Überhöhungen im Bereich voi - 17% und in allen anderen Fällen bei weniger al ± 12%.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Meßvor richtung sind, daß auch in Werkzeugmaschinen einge spannte Prüflinge rasch und einfach vermessen werdei können; daß die Meßvorrichtung innerhalb eines be stimmten Bereichs für beliebige Durchmesser des Prüf lings verwendet werden kann; und daß die Meßvorrich tung keine teuren und empfindlichen mechanischer Präzisionsteile aufweist

Mehrere Ausführungsformen der Erfindung werder nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben. E: zeigt

F i g. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfin dungsgemäBen Meßvorrichtung mit einer bestimmten Ausbildung der Schlinge,

F i g. 2 eine Vorderansicht der Meßvorrichtung nach F i g. 1,

F i g. 3 die gleiche Ansicht der Meßvorrichtung nach F i g. 2, wobei jedoch einige Teile fortgebrochen sind; in der Meßvorrichtung befindet sich ein runder Gegenstand, der vermessen werden soll,

F i g. 4 einen Schnitt durch die Meßvorrichtung nach F i g. 3 längs der Linie 4-4,

F i g. 5 eine zu F i g. 3 ähnliche Aufsicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung, in der sich ein runder zu messender Gegenstand befindet

F i g. 6, 7 und 8 Ansichten von verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten der Schlinge nach F i g. 1 und

F i g. 9 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung zur Vermessung von runden Gegenständen wird hier an Hand einer Vorrichtung dargestellt und beschrieben, mit der die Rundheit von nominell zylindrischen Gegenständen gemessen wird, die auf einer die runde Form des Gegenstandes herstellenden Maschine angeordnet sind.

Die vorliegende Erfindung kann jedoch ohne weiteres auch so abgewandelt werden, daß sie Kugeln vermessen kann oder in Meßvorrichtungen verwendet werden kann, in der zu messende Gegenstände zwischen zwei gegenüberliegenden Zentren angeordnet sind, um mit irgendwelchen Mitteln gegenüber der Schlinge gedreht zu werden. Umgekehrt kann die Schlinge auch gegenüber den Gegenständen gedreht werden.

Die Meßvorrichtung 10 (F i g. 1) zum Messen von Unrundungen eines zylindrischen Gegenstandes 12 hat eine Halterung 14, die identische Meßlehren 16 und 18 aufweist, die mittels einer gabelförmigen Abstützvorrichtung 19 in einem festen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Meßlehren 16 und IS haben Rahmen 20 und 21, die flexible, nicht ausdehnbare Schlingen 22 bzw. 24 aufweisen, die auf den Rahmen derart befestigt sind, daß die Schlingen offene Schleifen bilden. Die Schlingen 22 und 24 legen sich im großen Bogen über den kreisförmigen Umfang des zu vermessenden Gegenstandes 12. Dadurch halten sie teilweise die Meßvorrichtung 10 in einem festen Abstand vom Gegenstand 12. Die Abstützvorrichtung 19 ist an den Rahmen 20 und 21 befestigt und liegt auf einem festen Auflager 28 auf. Dieses ist so angeordnet, daß die Halterung 14

Während des Meßvorsranir«: um f>inon Hoinon \\i;«i.«i

gegenüber der Horizontalen angehoben wird. Selbstverständlich kann das Aufliegen der Schlingen 22 und 24 auf dem Gegenstand 12 auch durch Berühren der Halterung 14 von Hand herbeigeführt werden. In diesem Fall kann die Abstützvorrichtung 19 von Hand gehalten werden, um dazu beizutragen, daß die Meßvorrichtung während des Meßvorgangs in Ruhe bleibt. Die Schlingen 22 und 24 sind an ihren zugeordneten Rahmen 20 und 21 mit Hilfe von Befestigungsblöcken 30 und 32 (es ist nur jeweils einer gezeigt) befestigt. Diese Befestigungsblöcke 30 und 32 können in einer später noch zu beschreibenden Weise verstellt werden, so daß jede Schlinge 22 und 24 in einem unterschiedlich großen Bogen sich um den Umfang des Gegenstandes 12 legt. In der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform umgibt die Schlinge 22 den Gegenstand 12 über einen Winkel von 145°, die Schlinge 24 über einen Winkel von 240°.

Bei Verwendung zweier derartig eingesteller Meßlehren und richtiger Addition ihrer Anzeigen werden die Fehler bei der Vermessung von Erhöhungen beliebiger Art und Anzahl auf ein Mindestmaß verringert. An den Rahmen 20 und 21 sind Meßwertgeber 34 und 36 mit Meßfühlern 38 bzw. 40 befestigt, die über Durchtrittsöffnungen 42 bzw. 44 in den Schlingen 22 bzw. 24 an der Umfangsfläche des Gegenstandes 12 anliegen. Diese Durchtrittsöffnungen sind für den Betrieb der Meßlehren nicht erforderlich, werden jedoch bevorzugt, da die Meßfühler dann den Oberflächenabweichungen des Gegenstandes die flexiblen Schlingen durchsetzend folgen können. Die Meßwertgeber 34 und 36 können von irgendeiner geeigneten Art sein und liefern ein elektrisches Ausgangssignal, das der Verschiebung der Spitze der Meßfühler 38, 40 entspricht. Die Meßwertgeber 34 und 36 sind mit einem Summierverstärker 46 verbunden, der in geeigneter, an sich bekannter Weise angeordnet ist. Beim Drehen des Gegenstandes 12, wobei die Schlingen 22 und 24 und die Meßwertgeber 34 und 36 an diesem anliegen, erzeugt der Summierverstärker 46 ein Ausgangssignal, das ein Maß für die tatsächlichen radialen Abweichungen der Oberfläche des Gegenstandes ist Selbstverständlich kann auch eine Anzeige der radialen Abweichungen erhalten werden, indem der Gegenstand 12 stationär gehalten und die Meßvorrichtung 10 um den Gegenstand gedreht wird, wobei die Meßvorrichtung immer in derselben transversalen Ebene gehalten wird. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 46 wird über eine Leitung 48 auf ein Anzeigegerät 50 gegeben. Das Ausgangssignal kann auch Ober eine Leitung 52 auf einen Schreiber 54 mit Polarkoordinatendarstellung gegeben werden, wobei die Aufzeichnungskarte mittels bekannter, durch die gestrichelte Linie 55 angedeuteter Mittel synchron mit dem Gegenstand 12 angetrieben wird.

Die Meßwertgeber 34 und 36 und der Summierteil des Summierverstärkers 46 können durch einen Meßwertgeber 56 (Fig.9) ersetzt werden, der auf einem einzigen Rahmen 57 in der Mitte zwischen den beiden Schlingen 22 und 24 angeordnet ist Bei der Anordnung des .Meßwertgebers 56 in der Mitte zwischen den Schlingen 22 und 24 ergibt sich automatisch eine summierte, gemittelte Anzeige für die beiden Schlingen, die direkt auf den nicht gezeigten Verstärker gegeben wird, dessen Ausgangssignal über die Leitungen 48 bzw. 52 auf das Anzeigegerät 50 (F i g. 1) und den Schreiber 54 gegeben werden kann. Eine derartige Anordnung vermindert nicht nur die Anzahl der erforderlichen Meßwertgeber, sondern erübrigt auch eine Schaltungsanordnung, die summiert und mittelt. Dabei ist eine derartige Anordnung ebenso genau wie die bisher bekannten Meßvorrichtungen zum Messen von Rundungen.

Die Einzelheiten der Meßlehren 16 und 18 werden an Hand der Meßlehre 18 (F i g. 2, 3) näher beschrieben. Der Rahmen 21 hat eine U-Form, wobei Schenkel 58 und 60 des U an ihren freien Enden gegabelt sind, so daß Vorsprünge 64 gebildet werden, in denen Halteblöcke 32 für die Schlinge 24 schwenkbar gelagert sind.

Jeder Halteblock 32 weist einen Schwenk block 66 auf, der mit Hilfe eines Stiftes 68 zwischen den Vorsprüngen 64 angelenkt ist. Auf den Schwenkblöcken 66 sind Einstellblöcke 70 für die Schlinge mittels einer Schraube 72, die sich durch einen Längsschlitz 74 erstreckt, verschiebbar befestigt Die elastische Schlinge 24 ist an den freien Enden der Einstellblöcke 70 mit Hilfe von Schirauben 76 und Scheiben 78 befestigt, so daß die Schlinge 24 eine Schleifenform annimmt. Die Schlinge 24 kann aus irgendeinem flexiblen, nicht dehnbaren Material bestehen, wie einem Metall, einem aus Glasfaser gewebten Band oder verdrillten Nylon- oder Metallfäden. Die Schlinge ist vorzugsweise mit einem Material niedriger Reibung bedeckt, um die Reibung zwischen dem Gegenstand 12 und der Schlinge während des Meßvorgangs zu verringern. Statt dessen können auch einzige Faden- oder Schnurstücke oder parallele, gleich lange Faden- oder Schnurstücke 79 und 80 (F i g. 6) für die Schlinge verwendet werden. Eine andere mögliche Ausbildung der Schlinge besteht aus einzelnen Faden- oder Drahtstücken 81 und 82 (F i g. 7), die an den Halteblöcken 32 befestigt sind, und die an ihren inneren Enden über einen elastischen Ring 83 verbunden sind, der eine Durchtrittsöffnung bildet Diese Durchtrittsöffnung liegt wie die Durchtrittsöffnung 44 der Schlinge 24 in der Mitte der Schlinge 81, 83 und 82. Um sicherzustellen, daß die Schlinge 24 flach an dem Umfang des Gegenstandes 12 anliegt, wenn sie um diesen herumgelegt wird, kann diese eine Reihe von Löchern 86 aufweisen (F i g. 8), die sich in Längsrichtung der Schlinge erstrecken, damit die äußeren Kanten der Schlinge während des Meßvorgange:» eng gegen den Gegenstand 12 anliegen.

Der U-förmige Rahmen 21 (F i g. 3) nimmt den Meßwertgeber 36 verstellbar in einer Durchgangsöffnung 90 auf, die im Steg des Rahmens vorgesehen ist so daß der Meßfühler 40 sich durch den Steg des Rahmens 21 zur Schlinge 24 hin erstreckt Die Befestigung des Meßwertgebers 36 erfolgt mittels einer L-förmigen frei tragenden Stange 92, die an einem Ende durch Schrauben 94 am Rahmen 21 befestigt ist Die Stange 92 hat einen frei tragenden Arm 96, der sich parallel zum Steg des Rahmens 21 erstreckt Der Meßwertgeber 36 geht durch eine Durchgangsöffnung 98 im Arm 96 hindurch. Damit kann der Meßwertgeber 36 in den öffnungen 90 und 98 um große Strecken verschoben werden, und durch eine Festellschraube 100 wird er in der gewünschten Lage fixiert so daß auch der Meßfühler 40 eine gewünschte Lage zum Rahmen 21 einnimmt Zur Feineinstellung des Meßfühlers 40 ist die L-förmige Stange 92 mit einer Kerbe 102 versehen, so daß der Arm 96 federt und am freien Ende des Armes 96 ist eine Feineinstellschraube 104 angebracht die an dem Rahmen 21 anschlägt Da die Stange 92 federt, wird beim Drehen der Feineinstellschraube 104 eine sehr genaue Einstellung des Meßfühlers 40 bezüglich des Gegenstandes 12 erreicht

Im schmaleren Bereich des Schenkels 58 des U-för-

migen Rahmens 21 ist zum Positionieren eine Führungsvorrichtung 110 (F i g. 3 und 4) in Form eines gegabelten Schlittens 112 angeordnet. Der Schlitten 112 kann mit Hilfe einer Feder 116 und einer Verstellschraube 118, die in eine Gewindebohrung 120 des Rahmens 21 eingeschraubt ist, auf die Schlinge 24 und den zu messenden Gegenstand 12 zu- oder von diesem fortbewegt werden. Auf derselben Seite des Rahmens 21, auf der die Führungsvorrichtung UO angeordnet ist, erstreckt sich eine Abstützvorrichtung 122 nach außen, die dazu beiträgt, daß die Meßvorrichtung während des MeS.organgs in der richtigen Lage gehalten wird, wenn nur eine Meßlehre 18 zum Messen verwendet wird.

Bei der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform sind Teile, die identisch mit den bereits beschriebenen Teilen sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der abgewandelten Meßvorrichtung berührt der Meßwertgeber 36 den Gegenstand 12 in einem Gebiet zwischen den Enden einer Schlinge 130 ohne Öffnungen und nicht durch eine Durchtrittsöffnung 44 wie bei den Ausführungsformen der F i g. 1 bis 4. Bei dieser Ausführungsform hat ein Rahmen 132 L-Form und weist einen längeren Schenkel 134 und einen kürzeren Schenkel 136 auf, wobei der letztere die Führungsvorrichtung 110 in der in F i g. 4 dargestellten Weise trägt. Der kürzere Schenkel 136 ist jedoch mit einer Öffnung 140 versehen, in die ein Halteblock 142 für die Schlinge 130 verschiebbar angebracht ist und durch eine einen Längsschlitz 146 des Halteblockes 142 durchsetzende Schraube 144 in jeder gewünschten Lage befestigt werden kann. Ein ähnlicher Halteblock 148 ist verstellbar an einem Befestigungsblock 150 angebracht, der bündig in einer Ausnehmung 152 sitzt, die im freien Ende des längeren Schenkels 134 ausgebildet isl. Der Befestigungsblock 150 ist entfernbar, jedoch fest in der Ausnehmung 152 durch einen Stift 154 befestigt, der durch entsprechende Öffnungen im Schenkel 134 und im Befestigungsblock 150 hindurchgeht. Der Halteblock 148 ist an dem Befestigungsblock 150 mittels einer Schraube 158 befestigt, die durch einen Längsschlitz 156 im Halteblock 148 hindurchgeführt ist, so daß der Haheblock 148 auf den Meßwertgeber 36 zu oder von diesem fortbewegt werden kann. Auf diese Weise kann die Schiinge 130 auf zwei Weisen um den zu vermessenden Gegenstand 12 so herumgelegt werden: Entweder wird die Schlinge 130 über das freie Ende des Gegenstandes 12 geschoben, falls dieser so angebracht werden soll, oder der Stift 154 wird herausgezogen, so daß der Befestigungsblock 150 und der Halteblock 148 vom Schenkel 134 gelöst werden, so daß die Schlinge 130 um den Gegenstand 12 herumgelegt werden kann. Danach wird der Befestigungsblock 150 wieder in die Ausnehmung 152 eingesetzt und durch den Stift 154 befestigt

Auch wenn sich der zu messende Gegenstand 12, z. B. als Drehstück, noch in der ihn formenden Maschine befindet, erlaubt die erfindungsgemäße Meßvorrichtung, die radialen Abweichungen des Gegenstandes genau zu messen. Die Meßlehren 16 und 18 arbeiten in gleicher Weise. In der Tat kann eine Meßvorrichtung, die die Meßlehre mit einer Präzisionsspindel ausgenommen, genauer als irgendeine bekannte Meßvorrichtung ist, dadurch erhalten werden, daß lediglich eine der beiden Meßlehren 16 oder 18 allein verwendet wird, während sie bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zusammenarbeiten. Nachfolgend soll daher angenommen werden, daß nur eine dieser Meßlehren, ζ. B. die Meßlehre 18 zur Durchführung des Meßvorgangs verwendet werden soll.

In F i g. 4 ist der Gegenstand 12 durch ein Einspannfutter 170 einer Werkzeugmaschine oder einer anderen Vorrichtung drehbar gehaltert. Das Einspannfutter 170 wird von einer nur teilweise gezeigten Antriebswelle 172 der Werkzeugmaschine in Richtung des Pfeiles C gedreht. Da die Halteblöcke 32 schwenkbar am Rahmen 21 angelenkt sind, nehmen sie zunächst infolge der

ίο Schwerkraft eine ähnliche Lage wie in F i g. 2 ein und bilden eine vergrößerte Aufnahmeöffnung zwischen den Enden der Schlinge 24, so daß der zu messende Gegenstand eingesetzt werden kann. Die Meßlehre 18 wird dann nach unten über den kreisförmigen Umfang des Gegenstandes 12 gebracht, so daß die Schenkel des U-förmigen Rahmens 21 den Gegenstand 12 umfassen und die Schlinge 24 den Gegenstand umschlingt. Das Gewicht der Meßvorrichiung führt dazu, daß die Schlinge 24 sich eng an den Umfang des Gegenstandes

«ο legt Die Halteblöcke 32 nehmen die in F i g. 3 gezeigte Lage ein. Die Meßlehre 18 kann in dieser Lage von Hand gehalten werden. Obwohl dies nicht erforderlich ist kann in diesem Fall auf sie ein zusätzlicher Druck ausgeübt werden, um die Schlinge 24 eng an den Ge-

as genstand zu legen. Die Abstützvorrichtung 122 kann auch auf das Auflager 28 aufgelegt werden, so daß die Meßlehre 18, wie in F i g. 3 gezeigt, einen Winkel zur Horizontalen einnimmt und die Schlinge 24 durch das Gewicht der Meßlehre stramm gehalten wird. Der Bogen, auf dem die Schlinge 24 am Gegenstand 12 anliegt, kann in weiten Grenzen durch Verstellen der verschiebbaren Einstellblöcke 70 verändert werden. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß der Umschlingungswinkel θι etwa in der Gegend von 200° liegen sollte, wo bei Verwendung einer einzigen Meßlehre 18 die höchste Genauigkeit erhalten wird. Bei einer Ausführungsform, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist ergibt sich der günstigste Umschlingungswinkel Θ2 zu etwa 160°.
Der Gegenstand 12 wird in der Meßvorrichtung 10 wie folgt angebracht: Durch Einstellen der Führungsvorrichtung TlO wird der Meßwertgeber 36 mit der Mitte des Gegenstands 12 ausgerichtet um sicherzustellen, daß die Schlinge 24 und der Meßwertgeber 36 in fester Lage gegenüber dem Gegenstand 12 bleiben.

Wenn eine seitliche Bewegung der Schlinge 24 nicht verhindert wird, nimmt die Genauigkeit der Meßvorrichtung ab. In diesem Fall bewirkt die Schwerkraft daß die Führungsvorrichtung 110 gegen den Gegenstand 12 rutscht und so den Gegenstand 12, die Schlinge 24 und den Meßfühler 40 in genauer Lagebeziehung hält Selbstverständlich können auch andere Kräfte, wie etwa Federkräfte oder magnetische Kräfte dazu verwendet werden, diese Positionierung durchzuführen. Eine endgültige Einstellung erfolgt durch Lösen der Feststellschraube 100, Anlegen des Meßfühlers 40 an die Oberfläche des Gegenstandes 12 und anschließendes Festziehen der Feststellschraube 100. Eine Feineinstellung des Meßfühlers 40 wird dann mit Hilfe der Einstellschraube 104 durchgeführt

Nachdem diese Einstellungen durchgeführt worden sind, kann die Vermessung schnell vonstatten gehen, indem der Gegenstand 12 in Richtung des Pfeiles C gedreht wird, wodurch der Meßfühler 40 der Oberfläche des Gegenstandes 12 folgt Seine Bewegung kann, wie in F i g. 1 gezeigt von einem Anzeigegerät 50 angezeigt werden oder von einem Schreiber 54 mit Polarkoordinatendarstellung aufgezeichnet werden. Wie bereits erwähnt bildet die Schlinee 24 eine Referenzflä-

ehe, da sie über eine konstante Länge mit dem Umfang des Gegenstandes in Berührung steht, wenn dieser gedreht wird, unabhängig davon, welche Umfangsabschnitte des Gegenstandes die Schlinge berühren, so daß die Mitte des Gegenstandes 12, bezogen auf den Meßfühler 40, während der Drehung des Gegenstandes im wesentlichen am selben Ort verbleibt. Daher wird der Meßfühler 40 nur durch radiale Abweichungen der Oberfläche des Gegenstandes verschoben, so daß die Rundheil des Gegenstandes 12 sehr genau gemessen wird.

Zur Messung kann die bevorzugte Ausführungsform nach F i g. 5 auf den Gegenstand 12 unter Verwendung des Stiftes 154 sehr rasch in analoger Weise aufgesetzt werden. Wie aus F i g. 5 zu ersehen ist, ist der L-förmige Rahmen 132 über die Schlinge 130 mit dem Gegenstand 12 verbunden. Die Aufstützvorrichtung 122 liegt weiterhin auf dem Auflager 28 auf, das jedoch in diesem Fall auf der anderen Seite des Gegenstandes angeordnet ist. Sie hält den Rahmen 132 in einem ähnlichen Winkel wie bei der Anordnung nach F i g. 3, so daß die Führungsvorrichtung UO sich gegen den Gegenstand 12 legt und den Meßfühler 40 genau auf die Mitte des Gegenstandes 12 ausrichtet. Durch die Einstellung der Halteblöcke 142 und 148 kann der Umschlingungswinkel Θ2 auf den gewünschten Wert Θ2 eingestellt werden, der bei Verwendung einer einzigen Meßlehre 160° beträgt. Die Einstellung der Führungsvorrichtung 110 und des Meßwertgebers 36 erfolgt in der gleichen Weise wie bei den Ausführungsformen der F i g. 2 bis 4 beschrieben. Nach diesen Einstellungen wird der Gegenstand 12 in Richtung des Pfeiles D gedreht. Die Vermessung der radialen Oberflächenabweichungen erfolgt in der bereits vorher beschriebenen Weise.

Bei der Meßvorrichtung nach F i g. 1 werden vorteilhaft zwei oder mehr Schlingen verwendet, wobei deren Umschlingungswinkel 145° bzw. 240° betragen, wenn zwei Schlingen 22 und 24 vorgesehen sind. Sind die beiden Schlingen 22 und 24 so eingestellt und wird im Betrieb das Ausgangssignal eines einzelnen Meßwertgebers 56 oder zweier Meßwertgeber 34 und 36 in der vorher beschriebenen Weise verarbeitet, so ist das resultierende Signal ein sehr genaues Maß für die radialen Abweichungen des Gegenstandes 12, auch bei verschiedenartigen und in großer Anzahl vorkommender Überhöhungen, die die Anzeige der bekannten Vorrichtungen verfälschen. Das resultierende Signal wird mit einem Anzeigegerät 50 und/oder einem Schreiber 54 dargestellt.

Obwohl nicht dargestellt, kann die Schlinge 24 so ausgebildet sein, daß sie den Gegenstand 12 mehrmals umschlingt Für einen bestmöglichen Betrieb bei solchen Anwendungen soll der genannte Umschlingungswinkel ein Mehrfaches von 360° plus den angedeuteten Winkel für die entsprechenden Ausführungsformen betragen.

Obwohl die Meßwertgeber 34 und 36 so gezeigt sind, daß sie mit dem offenen Teil der Schlinge 24 fluchten, können sie auf irgendeinem Ort des Bogens um den Gegenstand herum angeordnet sein, solange sich ihre Lage gegenüber der Schlinge während des Meßvorganges nicht ändert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen von Unrundhciten bei Rotationskörpern, mit einer kreisförmigen Bezugsfläche, die in Berührung mit der Oberfläche des Rotationskörpers bringbar ist, und einem Meßwertgeber, der radiale Abweichungen der Oberfläche gegenüber der Bezugsfläche mißt, während Rotationskörper und Bezugsfläche gegeneinander gedreht we-den, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsfläche von mindestens einer nicht ausdehnbaren, flexiblen Schlinge (22, 24, 130) gebildet ist, deren Enden in einem Rahmen (20,21,57,132) befestigt sind, an dem auch der Meßwertgeber (34, 36, 56) angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (34,36,56) an dem Rahmen (20, 21, 57,132) in der Ebene der Schlinge (22,24,130) angeordnet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Rahmen (132) den Meßwertgeber (36) gegen einen Bogenbereich der zu messenden Oberfläche hält der nicht von der Schlinge (130) umgeben ist und daß der Winkel des *5 von der Schlinge (130) umschlungenen Bogens 160° beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (21) den Meßwertgeber (36) innerhalb des von der Schlinge (24) umschlungenen Bogens der zu messenden Oberfläche hält und daß der Winkel des umschlungenen Bogens 200° beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rahmen (20, 21) mit je einer Schlinge (22, 24) und je einem Meßwertgeber (34, 36) vorgesehen sind, daß jeder Rahmen seinen Meßwertgeber gegen einen Bogenbereich hält, in dem die Schlinge die Oberfläche umschlingt und daß der Winkel des von der Schlinge umschlungenen Bogens etwa 140° bzw. 240° beträgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rahmen (57) mit zwei Schlingen (22, 24) und einem Meßwertgeber (56) vorgesehen sind, daß der Meßwertgeber von dem Rahmen in der Mitte zwischen den Schlingen (22, 24) und der Mitte des von den Schlingen umschlungenen Bogens der Oberfläche gehalten wird, und daß der Winkel des von den Schlingen umschlunge Hen Bogens etwa 145 bzw. 240° beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen eine Verstellvorrichtung für die Schlinge (22, 24, 130) aufweist, daß die Verstellvorrichtung aus zwei mit gegenseitigem Abstand auf dem Rahmen angeordneten Halteblöcken (32, 142, 248) besteht, von denen mindestens einer gleitend im Rahmen verstellbar Ist, wodurch der Abstand zwischen den Enden der Schlinge veränderbar ist und daß mindestens ein Halteblock (32, 148) außerdem schwenkbar angeordnet ist, wodurch die öffnung der Schlinge ebenfalls veränderbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Schlinge am Rahmen (132) lösbar befestigt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Rahmen (20, 21, 57, 132) eine verstellbare Führungsvorrichtung (110) angebracht ist, die eine vorgegebene Lage zwischer dem zu vermessenden Rotationskörper (12) unc dem Meßwertgeber aufrecht hält, und daß die Füh rungsvorrichtung (110) den Rotationskörper (12 beiderseits der Schlinge (22,24,130) berührt

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bi« 9, gekennzeichnet durch eine an dem Rahmen (20 21, 132) vorgesehene Abstützvorrichtung (122) zui teilweisen Abstützung des Rahmens auf einem Auflager (28).