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Einrichtung zum Messen eines Durchmessers an einem sich drehenden
zylindrischen Körper Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen
eines Durchmessers an einem sich drehenden, zylindrischen Körper mittels eines in
Reibkontakt mit dem Körper bringbaren Meßrades vorbestimmten Durchmessers, dessen
Unzahl der Umdrehungen verglichen wird mit der Anzahl der Umdrehungen des Körpers,
insbesondere für die Steuerung von Bearbeitungsvorgängen an spanabhebenden Werkzeugmaschinen.
Derartige Einrichtungen sind bekannt. Ein Durchmesser an einem sich drehenden zylindrischen
Körper wird mit diesen Einrichtungen gemessen, indem ein Meßrad vorbestimmten Durchmessers
in Reibkontakt mit dem sich drehenden Körper gebracht wird, wobei die Umdrehungen
des Meßrades bzw. der vom Meßrad während der Meßdauer zurückgelegte gesamte Drehwinkel
gemessen wird und mit dem gleichzeitig gemessenen, wahrend derselben Meßdauer vom
Körper zurückgelegten Drehwinkel mit Hilfe geeigneter Einrichtungen verglichen wird.
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Beispielsweise bei der Bearbeitung von wenigstens teilweise zylindrischen
Werkstücken in Drehmaschinen erwärmen sich die Werkstücke während der Bearbeitung
in zunehmendem Maße. Das bedeutet dass trotz an präziser Einstellung der Werkzeuge
ein mit geringst
möglichen Toleranzen zu erzeugender Durchmesser
an dem Werkstück nicht erzielbar ist. Dies deshalb, weil die Ausdehnung des Werkstücken
infolge der Erwartung während der Bearbeitung für die Steuerung bzw. Stellung des
Werkzeuges nicht erfaßt wird. Besonders nachteilig wirken sich diese Bearbeitungsfehler
bei verhältnismässig langen Werkstücken aus. Bei diesen ergibt sich nämlich ein
stetiges Verringern eines vorbestinten Durchmessers von der Stelle des Beginns der
Bearbeitung bis zur Stelle der Beendigung der Bearbeitung. Der Grund hierfür liegt
in der ständig steigenden Erwartung und entsprechenden Ausdehnung des Werkstückes
während der Bearbeitung. Als weitere Schwierigkeit tritt hinzu, dass die Erwärmung
und entsprechende Ausdehnung während der Bearbeitung nicht proportional vor sich
geht, sondern zunächst verhätnis@ässig stark und dann ständig geringer werdend in
der Zeiteinheit ansteigt. Abgesehen von den Jeweiligen Temperaturen hängt das Maß
der Ausdehaung ausserdem von der Art des Stoffes ab, aus den das Werkstück bzw.
der Körper besteht. - Die aufgezeigten Bearheitungsfehler können mit den bekannten
Meßeinrichtungen nicht vermieden werden.
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Der Erfindung/liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der
genannten Art so auszubilden, base die Meßergebnisse derart korrigiert werden, dass
die erwähnten Bearbeitungsfehler möglichst weitgehend vermieden werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wäre es z.B. nöglich, die Temperatur des
Werkstüokes bzw. Körpers an bzw. ii Bereich der Meßstelle mit geeigneten Einrichtungen
zu messen und diese Temperaturmessung zur entsprechenden Korrektur der eigentlichen
Durchmessermessung zu verwenden. Die Erfindung
zeigt jedoch einen
anderen, wirtschaftlich weniger aufwendigeren und besseren Weg zur Lösung dieser
Aufgabe auf.
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Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art besteht die Erfindung
zur Lösung dieser Aufgabe darin, dass das Meßrad aus dem gleichen Material wie der
Körper besteht.
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Hierdurch wird erreicht, dass sich infolge der gleichen Ausdehnungskoeffizienten
des Materials des Meßrades und des Materials des Körpers Maßänderungen des Körpers
bei z.B.v@@ der Raumtemperatur abweichender Temperatur nicht wesentlich verfälschend
auf das Bearbeitungsergebnis auswirken können, weil sich auch das Meßrad proportional
mit seiner entsprechenden Erwärmung in seinem Durchmesser ändert. Dabei ist es allerdings
zweckmassig, zum Messen des Durchmessers an Körpern das Meßrad an solchen Stellen
au den Körper anzusetzen, an denen die Gewähr für bestmögliche Wärmeübertragung
vom körper auf das Meßrad gegeben ist. Beispielsweise könnte ohne Zuhilfenahme weiterer
Mittel ein Meßrad derart auf einem sich drehenden zylindrischen Körper mit etwa
waagerechter Drehachse angesetzt werden, dass zur Wärmeübertragung ausser dem Reibkontakt
auch die natiirliche Konve'tion ausgenutzt wird.
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Zum Erzielen eines guten Reibkontaktes zwischen Meßrad und Körper
ist es vorteilhaft, das auf bzw. in die Laufflache des @eßrades korund oder ähnliches
hartes Material auf- bzw. eingebracht ist. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass
feines Granula@. aus Korung in die Lauffläche des Meßrades teilweise eingepreßt
bzw. eingewalzt wird.
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Ferner ist es zweckmässig, dass das Meßrad in Umfangsrichtung verlaufende
Rillen oder dgl. aufweist. Hierdurch ist die Lauffläches des Meßrades in axialer
Richtung gesehen unterbrochen, so dass erreicht wird, dass evtl.
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auf dem Werkstück bzw. Körper befindliches Schmiermittel, Schmutz
und dgl. in die Rillen verdrängt wird, so dass es sich nicht wesentlich reibungamindernd
auswirken kann.
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Ferner kann es aus verschiednen Gründen, insbesondere zur Verminderung
des Verschleisses, zweckmässig sein, dass das Meßrad mit einer knierung aus .verhältnismässig
abriebfestem Kunststoff, z.B. Teflon, versehen ist. Selbstverständlich muß dieser
Kunststoff eine genügende Härte haben, damit keine Verfälschungen der Messungen
eintreten durch Verformen der Kunststoffarmierung infolge des Anlagedruckes des
Meßrades am Körper. Bei einer derartigen Ausführungsform eines Meßrades kann Korund
oder ähnliches hartes Material sinngemäß in die*Lauffläche des Meßrades bildende
Seite der Armierung eingebracht bzw. aufgebracht sein.
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Damit die erfindungsgemässe Einrichtung an möglichst vielen in ihrem
Material unterschiedlichen Werkstücken bzw.
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Körpern eingesetzt werden kann, ist es weiterhin vorteilhaft, dass
das Meßrad auswechselbar ist. Auf diese Weise kann die Einrichtung durch Wahl von
Meßrädern cus unterschiedlichen Materialien den verschiedenen Anforderungen angeDaßt
werden.
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Anhand der FiGuren 1 und 2 der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden
naher erläutert.
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* die
In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete
Einrichtung zum Messen eines Durchmessers an einem sich drehenden, zylindrischen
Körper, z.B. an einem Werkstück, dargestellt. Die Einrichtung 1 weist ein Meßrad
2 auf, welches sich in Reibkontakt mit einem zylindrischen Körper 3 befindet. Der
Körper 3 dreht sich beispielsweise in dem bezeichneten Sinn und kann Teil eines
in einer Werkzeugmaschine eingespannten, zum Zeitpunkt der Messung bearbeiteten
Werkstückes sein. Das Meßrad 2 besteht aus dem gleichen Material wie der Körper
3. In der Lauffläche 4 des Meßrades 2 sind Rillen 5svorgesehen, um bei Vorhandensein
von Schmutz, Schmiermitteln und dgl. auf der Werkstückoberfläche einen besseren
Reibkontakt mit dem Körper 3 zu erzielen bzw. aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel mit
Hilfe eines Gewindebolzens 6 ist das Meßrad 2 auf einem Konus 7 befestigt, der sich
am einen Ende einer Welle 8 befindet. Die Welle 8 ist in einem Gehäuse 9 mittels
Kugellagern 10 und 11 drehbar gelagert. Auf der Welle 8 befindet sich eine Scheibe
12 mit Markierungen 13, die gleichmässig auf dem Umfang der Scheibe 12 verteilt
auf dieser vorgesehen sind und mittels einer Abtasteinrichtung 14 abgetastet werden.
Die Abtasteinrichtung 14 kai,iii z.B. auf elektro-optischer Grundlage arbeiten.
Jedoch sind auch andere Verfahren möglich, die Umdrehungen des Meßrades 2 in kleine
Winkelbewegungen gleicher Größe zu zerlegen und entsprechende digitale Signale abzugeben,
die in einer nicht näher dargestellten elektrischen Schaltungsanordnung verarbeitet
werden.
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Bei genügend langem Kontakt des Meßrades 2 mit dem Körper 3 erhält
das Meßrad auch darch die Bewegu@g der
den Körper umgebenden, gegenüber
der Raumtemperatur erwärmten Luft eine dem Körper etwa entsprechende Temperatur,
so dass der Einfluß der auf Temperaturänderungen beruhenden Änderungen der Abmessungen,
insbesondere Durchmesseränderungen, des Körpers kompensiert wird, weil auch das
Meßrad an diesen Änderungen im entsprechenden Maße teilnimmt.
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In Fig. 2 ist ein Meßrad 15 mit einer Armierung 16 aus abriebfestem
Kunststoff dargestellt. In der Armierung 16 befinden sich in UmfangsricOtung verlaufend
Rillen 17.
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Zweckmässig ist in die allgemein mit 18 bezeichnete Lauffläche der
Armierung 16 feines Granulab aus Korurd oder ähnlich hartem Material eingebracht
zur Erhöhung des Reibungswiderstandes während eines Meßvorganges.
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Das Material, aus dem die Armierung 16 besteht, hat in den meisten
Fällen zwar nicht gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie das Material des Xeßrades15.
Jedoch wirkt sich dieser andere Ausdehnungskoeffiient nur sehr geringfügig auf die
Meßergebnisse aus, weil die Stärke der Armierung in radialer Richtung gesehen im
Verhältnis zum Radius des übrigen, zumeist metallischen Teiles des Meßrades 15 nur
sehr gering ist und damit der andere Ausdehnungskoeffizient des Materials der Armierung
16 vernachlässigbar ist.