DE2059504C3 - Vorrichtung zum Messen zylindn scher Flachen - Google Patents

Description

45 sten.

Schließlich ist eine Vorrichtung zum Bestimmen

der Manteldicke eines isolierten Kabels bekannt

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (deutsche Ausjcgeschrift 1 239 484), bei der der

zum Messen zylindrischer Bohrungs- oder Mantelflä- Meßkopf um das in axialer Richtung fortschreitende

chen, insbesondere von Wälzlageningen, mittels 50 Kabel rotiert. Auch hier sind keine Vorkehrungen

eines einzigen, den Prüflingen in zwei axial versetz- getroffen, um in diskreten Radialebencn abtasten zu

ten Radialebenen sowie zwischen diesen entlang können.

einer diese verbindenden Linie abtastenden Meßkop- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

... . , , Vorrichtung zum Messen zylindrischer Bohrunes-

• u lu ^deutschen Patentschrift 1026 541 gehört 55 oder Mantelflächen zu schaffen, die trotz einfacher

ein halbautomatisches Gerät zum Maßprüfen von Bauweise frei von Meßfehlern ist und icproduzier-

Walzlagerringen zum Stand der Technik, bei wel- bare Ergebnisse liefert

ehern in zwei axial versetzten Radialebenen je ein Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der ein-

Meßkopf angesetzt ist, der den Außendurchmesser gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß gelöst

tnrm^enn ΑΤτΤΪ'· "* η** °^{Is 6}° ^{durch dne in einer Ku}g^elfüh™g axial verschiebbar

-M ηΤ··^Ρ#^-Ν«¹¹¹«¹¹',.« bei diesem Gerät ist, gelagerte rotierende Führungssfange, an der der

^^eß,^k7^f.^{e erf}\^df^{rllch s} "V^{On denen jeder Mcßk}°P^{f befcsti}S^{l ist und die} ™ Steuerung der

c l! tp τ ^el\^Maß; ^{Und Formab}- Axialverschiebungen über einen gelenkig mit dieser

wechungcn am Pruning zwischen den beiden Ra- verbundenen Schwinghebel mit der Hubkurven-

nenΐϋΓρίΓ^ν^{1 terfaß}4^Dar^^hinaUSkÖn- «^{5 Scheibe einer} Steuerwelle in Verbindung steht. Der

sen werden S Fr," ""' ^T ^""^ ⁸^' ^PrÜflinS ^{stcht dabei sti}" ^{und ist in eine}' geeigneten

sen werden. Die Fertigung e.nes derartigen Meßgerä- Aufnahme eingespannt.

tes ist komphziert und relativ teuer. _{Eine so}lche Vorrichtung ist in ihrem Aufbau sehr

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ginfach; zum Prüfen verschieden breiter Ringe od. dgl. ist es lediglich erforderlich, die Hubkurvenscheibe auszuwechseln. Da nach einem anderen Merkmal der Erfindung zur Erzeugung der Rotations- und Translationsbewegung nur ein einziger Motor über Riementriebe mit den anzutreibenden Teilen verbunden ist, wird zugleich mit der Rotationsbewegung auch die Translationsbewegung erzeugt, ohne daß zusätzlich Antriebsmittel erforderlich sind.

Die gestellte Aufgabe kann gemäß der Erfindung auch gelöst werden durch eine in einer Kugelführung axial verschiebbar gelagerte axial belastete Führungsstange mit einem den Prüfling in Rotation versetzenden Drehkopf, der am Ende der Führungsstange drehbeweglich gelagert ist und den Prüfling gegen einen Drehteller drückt, welcher koaxial zum stillstehenden Meßkopf verschiebbar ist. wobei die Führungsstange zur Steuerung ihrer Axialverschiebungen mit der Hubkurvenscheibe einer Steuerwelle in Wirkverbindung ist. Zur Erzeugung einer üefinierten Druckrichtung des Prüflings ist es cabci vorteilhaft, wenn der Drehkopf exzentrisch zum Meßkopf angeordnet ist.

Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß keine zusätzlichen Spannelemente für den Prüfling erforderlich sind; durch die Longitudinalbeweg-jng der Führungsstange mit ihrem Drehkopf wird der Prüfling auf dem Drehteller radial festgehalten und gleichzeitig in Richtung zum Meßkopf hin verschoben.

Mit der Erfindung ist es auf einfache Weise möglich, die zylindrische Fläche an einem Prüfling Γη mehreren Ebenen mit Hilfe nur eines Meßkopfes abzutasten, ohne dazu eine umfangreiche und teuere Meßapparatur zu benötigen. Der Prüfling wird nicht nur in zwei Radialebenen gemessen, sondern zsvijchen diesen an nahezu beliebig vielen Punkten seiner Oberfläche, vorzugsweise entlang einer Schraubenlinie, abgetastet. Je nach den gewählten Verhältnissen der Translations- zur Rotationsgeschwindigkeit ist es möglich, die Fläche zwischen den beiden Radialebenen in möglichst vielen Punkten abzutasten. Die Praxis hat gezeigt, daß ein Prüfling, der nur an zwei Radialebenen gemessen wird, an diesen zwar maßhaltig sein, aber in anderen Ebenen jedes beliebige Maß haben kann. Derartige Fehlerquellen sind ausgeschaltet.

Die Erfindung ist nachstehend an Ausfülmmgsbeispielen erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 das Prinzip einer (abgewickelt dargestellten) Hubkurvenscheibe mit vier Phasen des Meßvorganges,

F i g. 3 eine andere Ausführungsfurm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 das Prinzip der in Fig. 3 verwendeten Hubkurvenscheibe in drei Meßphasen,

Fig. 5 die vergrößerte Ansicht des in Fig. 3 dargestellten Bohrungsmeßgerätes,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das in Fig. 5 dargesteifte BohrungsmeßgcTät,

F i g. 7 eine schematischc Darstellung der cxzentrisehen Anordnung drr Achsen vom Meßkopf und Drehkopf des in den F i g. 5 und 6 dargestellten Bohrungsmeßgerätes,

F i g, 8 die Ansicht eines in die Vorrichtung gemäß F i g. 3 einsetzbaren Mantelmeßgerütes und

Fig.9 eine Draufsicht auf das in Fig.8 dargestellte Mantelmeßgeräu

S In Fi g, I ist eine pneumatisch arbeitende Vorrichtung zum Messen von Bohrungen von Wälzlagerringen dargestellt. Auf einer Grundplatte 1 sind alle Teile dieser Vorrichtung aufgebaut. Ein Getriebemotor2 treibt eine Steuerwelle 3 an, auf der Steuerkurvenscheiben 4 angebracht sind, von denen über Näherungsinitiatoren 5 die Meßzeit, die Lösung des Meßergebnisses und die Ringvereinzelung gesteuert werden. Eine Riemenscheibe 6 treibt über einen Riemen 7 die Führungswelle 8 an. Die Steuerwelle 3 ist

lä an ihrem vom Getriebemotor 2 abgekehrten Ende in einem Lager 9 aufgenommen. In geringem Abstand vom Lager 9 ist auf der Steusrwelle3 eine Hubkurvenscheibe 10 befestigt, auf der der Außenring eines Kugellagers 11 abrollt. Das Kugellager 11 ist an

einem Ende eines Schwinghebels 12 befestigt, dessen anderes Ende gelenkig mit einer an der Führungswelle 8 angeordneten Lagerbuchse 13 verbunden ist. Die Lagerbuchse 13 nimmt ein auf der Führungswelle 8 angeordnetes Lager 14 auf. Eine Zugfeder 15.

der^n freies Ende am Schwinghebel 12 befestigt ist, sorgt für ständigen Kontakt des Schwinghebels 12 mit der Hubkurvenscheibe 10. Der Schwinghebel 12 ist in einen Drehpunkt 16 gelagert. Auf der Grundplatte 1 ist die Oberplatte 17 mit Säulen 18 befestigt.

Auf der Oberplatte 17 ist ein Lagerbock 19 angebracht, daran ist eine Kugelführung 20 angeschraubt, in der die Führungswelle 8 gelagert ist. An ihrem Ende nimmt die Führungswelle 8 einen pneumatischen Meßkopf 21 auf. Die Spannvorrichtung 22 für den Prüfling 23 besteht aus einer Führungsplatte 24 und einer Spannplatte 25, zwischen denen der Prüfling 23 gehalten wird. Am anderen Ende der Führungsweüe8 ist ein Rotationsverteilcr 26 angebracht, zu dem eine Leitung27 führt. Die zum Messen benötigte luft wird dem Meßkopf 21 durch die Leitung 27, den Rotationsverteiler 26 und die in der Führungs\ve!ie8 angebrachte Bohrung29 zugeführt. In die Leitung 27 ist ein pneumatisches Meßgerät 30 geschaltet, das über eine Meßuhr 31 mit der den Meßablauf steuernden Elektronik 32 verbunden ist. Die Steuerimpulse werden von den Näherungsinitiatoren 5 zur Elektronik 32 geleitet.

Der Meßvorgang läuft folgendermaßen ab: Der Prüfling 23 wird in der Spannvorrichtung22 fixiert.

Unter konstanter Rotationsbewegung schiebt sich der pneumatische Meßkopf 21, gesteuert durch die Hubkurvenscheibe 10, in die Bohrung des Prüflings 23 bis zur ersten Meßebene vor. Nich n'ern Stabilisieren des Meßsystems führt der Meßkopf 21 noch eine halbe Umdrehung aus, wodurch die erste Meßebene vollkommen vermessen ist. Der Meßkopf 21 schiebt sich jetzt bei weiterhin gleichbleibender Rotationsbewegung, ebenfalls gesteuert durch die Hubkurvenscheibe 10, langsam axial weiter bis zur zweiten Mcßebene, wobei zwischen der ersten und der zweiten Meßebene die Bohrung entlang einer Schraubenlinie abgetastet wird In der zweiten Meßebene verharrt der Meßkopf 21 axial, bis er eine halbe Umdrehung ausgeführt hat, dann ist auch die zweite Meßebene vermessen. Anschließend zieht sich der Meßkopf 21, gesteuert durch die Hubkurvenscheibe 10, wieder aus der Bohrung des Prüflings 23 zurück, und es kann ein neuer Meßvorfiane beginnen. Die vom oneuma-

tischen Meßgerät 30 und dem Takt der Meßmechanik gesteuerte Elektronik 32 sortiert die Prüflinge nach Qualität in gewünschte Gruppen. Je nach Ausführung der Elektronik 32 wird im einfachsten Fall eine Längsmessung durchgeführt, darüber hinaus können die Ovalität und die Konizität sowie andere Merkmale erfaßt und ausgewertet werden. Durch Anordnung oder Austausch der Hubkurvenscheibe 10 können beliebige Abstände zwischen den Meßebenen abgetastet werden. Ferner kann durch Steuerung der Drehzahl der Führungswelle 8 jede gewünschte Schraubenlinie eingestellt werden.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die beschriebene Anordnung für einen mechanischen, elektrischen oder optischen Meßkopf 21 zu verwenden. Durch entsprechende Änderung des Meßkopfes 2t und der Spannvorrichtung 22 kann die Vorrichtung auch zum Messen zylindrischer Mantelflächen eingesetzt werden.

In F i g. 2 ist das System der Hubkurvenscheibe für die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung erläutert. An der Abwicklung der Hubkurvenscheibe 10 sind die einzelnen Meßphasen eingezeichnet.

In der Phase A (Laden und Entladen) wird dem Meßgerät ein Prüfling 23 zugeführt, nachdem ein bereits gemessener Prüfling 23 aus der Spannvorrichtung 22 entfernt worden ist. Durch weitere Rotation der Hubkurvenscheibe 10 gelangt der Meßkopf 21 in die erste Meßebene. Nach dem Stabilisieren (B) führt der Meßkopf 21 noch eine halbe Umdrehung aus, wobei der Prüfling 23 in der ersten Meßebene (C) vollkommen vermessen ist. Beim Abrollen in die zweite Meßebene führt der Meßkopf 21 mehrere Umdrehungen durch, wobei die Bohrung entlang einer Schraubenlinie vermessen wird (D). In der zweiten Meßebene (E) verharrt der Meßkopf 21 axial, während er eine halbe Umdrehung ausführt. Nach Verlassen der zweiten Meßebene kehrt der Meßkopf 21 sehr schnell durch den steilen Anstieg der Flanke an dieser Stelle der Hubkurvenscheibe 10 in die Ausgangssteltung zurück, und ein neuer Meßvorgang kann beginnen.

F i g. 3 zeigt eine abgewandelte Vorrichtung zum Messen an Innen- und Außendurchmessern, in diesem Fall zur Bohrungsmessung. Auf der Grundplatte 1 ist der Getriebemotor 2 befestigt. Dieser treibt eine Rundriemenscheibe 33 an, wodurch über einen Rundriemen 34 dem Drehkopf 35 eine rotierende Bewegung erteilt wird. Der Rundriemen 34 wird dabei über ein Riemenscheibenpaar 36 gelenkt. Der Drehkopf 35 ist an einem Ende einer Füh rungsstange 37 gelagert. Diese Führungsstange 37 ist ihrerseits in einer Kugelführung 26 axial beweglich angeordnet. An der Unterseite des Drehkopfes 35 ist eine Auflage 38 aus Kunststoff, Gummi od. dgl. befestigt. Durch ein Gewicht 39 am anderen Ende der Führungsstange 37 ist diese beschwert. Die vertikale Steuerung der Führungsstange 37 erfolgt durch die Hubkurvenscheibe 10, die am Ende der Steuerwelle 3 befestigt ist. Die Steuerwelle 3 wird über einen Keilriemen? vom Getriebemotor2 angetrieben. Auf der Steuerwelle 3 sind Steuerkurvenscheiben 4 zur Steuerung von Meßzeit, Löschzeit und Zentriereinrichtung angebracht. Die Schaltung kann beliegig über RoI-Ienhebelventile oder Näherungsinitiatoren 5 erfolgen.

Bei der Abwärtsbewegung der Führungsstange 37 ⁶S wird der Drehkopf 35 mit seiner Auflage 38 auf den Prüfling 23 gedruckt, so daß dieser radial fixiert ist

und ebenfalls rotiert. Der Prüfling 23 ruht auf einem auf einer Führungsplatte 40 drehbar gelagerten Drehtcller41.

In den Fi g. 5 und 6 ist das Bohrungsmcßgerat gemäß Fig. 3 näher dargestelllt. Auf einem Gehäuse 42 ist die Führungsplatte 40 mil mindestens zwei Führungssäulcn 43 axial verschiebbar angebracht. In der Führungsplatte 40 befindet sich der in einem Kugelkranz44 gelagerte Drehteller41, auf dem der Prüfling 23 während des Messens rotiert. Zum Messen wird der Prüfling 23 zusammen mit der Führungsplatte 40 vom Drehkopf 35 heruntergedrückt. Dabei wird die Bohrung des Prüflings 23 von den drei festen Mcßspitzcn 45, die in den Meßkopf 21 hart eingelötet sind, und der beweglichen Meßspitze 46 abgetastet. Der Meßkopf 21 behält dabei seine ursprüngliche Lage. Die bewegliche Meßspitze 46 ist für verschiedene Durchmesser verschiebbar in einer Führung 47 befestigt, die an einem Federparallelogramm 48 angeschraubt ist. Am Federparallelogramm 48 ist der Meßdruck einstellbar. Eine elektrische Meßuhr 49 ist am Gehäuse42 so befestigt, daß sie die radialen Bewegungen des Federparallelogramms 48 und somit der beweglichen Meßspitze 46 auf eine Elektronik 32 zwecks Anwer-| tung Uijd Sortierung überträgt.

Wie aus F i g. 7 hervorgeht, ist der Drehkopf 35 exzentrisch zum Meßkopf 21 angeordnet. Damit wird bewirkt, daß der Drehkopf 35 bei einer Rotation in Richtung des Pfeiles R den Prüfling 23 mit seiner Bohrung gegen die linke und die obere feste Meßspitze 45 drückt, so daß die bewegliche Meßspitze 46 die Bohrung exakt abtasten und vermessen kann.

In Fig.4 ist das System der Hubkurvenscheibc 10 aus der in Fi g. 3 dargestellten Vorrichtung erläutert. Wie in F i g. 2 zeigt auch hier die Hubkurvenscheibe 10 die Abschnitte für Laden und Entladen (A) dei Meßstation, Stabilisieren des Meßgerätes (B), Abtasten der ersten Ebene (C), Abtasten entlang einer Schraubenlinie (D) und schließlich Abtasten dei zweiten Meßebene (E). Die Stellung der Hubkurvenscheihe 10, die über einen an der Führungsstange 37 befestigten Fortsatz 50 mit einem Wälzlager 51 den Drehkopf 35 auf und ab bewegt (F i g. 3), und des Prüflings 23 sind in den drei Phasen A. C und E dar gestellt.

Die in F i g. 3 gezeigte Vorrichtung kann auch zum Messen zylindrischer Mantelflächen verwendet werden. Hierzu muß lediglich das in Fi g. 5 und 6 dargestellte Bohrungsmeßgerät gegen das in Fig.8 und S abgebildete Manlelmeßgerät ausgetauscht werden Auch bei diesem Meßgerät ist die Führungsplatte 4t mit Säulen 43 auf dem Gehäuse 42 befestigt. Beirr Herunterdrücken des Prüflings 23 durch den Dreh kopf 35 wird nur der Drehteller 41 mit herunterge druckt. Dabei tasten die Meßspitzen die Mantelober flache des Prüflings 23 ab. Bei diesem Meßgerät sine drei feste Meßspitzen 45 an der Führungsplatte 4( befestigt. Die bewegliche Meßspitze 46 ist wie be dem in den F i g. 5 und 6 dargestellten Bohrungsmeß gerat befestigt, hier wirkt sie jetzt in der entgegenge setzten Richtung. Fi g. 9 zeigt wieder eine Draufsich auf die Exzentrizität von Drehkopf 35 und Meßkop! n²^· ^{ehteIIer 41}· ^Der Drehkopf 35 drückt der Prüfling 23 gegen die linke und die obere feste Meß spitze 45, so daß die bewegliche Meßspitze 46 der Prüfling 23 am Außenumfang exakt abtasten kann Nach Beendigung des Meßvorgangs kehrt der Dreh

kopf 35 wieder in die Ausgangsstellung zurück. Gleichzeitig wird der Prüfling 23> durch um die Führungssäulen 43 gelegte Druckfedern 52 hochgedrückt und dann weiterbefördert.

Neben den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen sind selbstverständlich andere

Konstruktionen möglich, die im Rahmen des Erfindungsgedankens liegen. So ist es beispielsweise möglich, bei den beschriebenen Vorrichtungen zum Messen eine weitere Steuerkurvenscheibe vorzusehen, die bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung im Takt der Meßvorgänge die Spanneinrichtung betätigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

si Daneben sind bereits Meßvorrichtungen allgemein Patentansprüche: bekannt, bei denen die Prüflinge zum Erfassen der Meßwerte mehrerer Ebenen in mehreren Meßstatiu-

1. Vorrichtung zum Messen zylindrischer Boh- neu gemessen werden. Hierzu sind umfangreiche und rungs- oder Mantelflächen, insbesondere von 5 teuere Aniagen erforderlich, weil mehrere Meßgeräte Wälzlagerringen, mittels eine« einzigen, den Prüf- in Reihe geschaltet werden müssen.

ling in zwei axial versetzten Radialebenen sowie Gegenstand der Patentschrift f>3 888 des Amtes für zwischen diesen entlang einer dieser verbinden- Hrfmdungs- und Patentwesen in Ost-Berlin ist ein den Linie abtastenden Meßkopfes, ge kenn- Gerät zum Messen der Radialluft von Wälzlagern, zeichnet durch eine in einer Kugelführung i° also der mittleren theoretischen Verschiebemöglich- (20) axial verschiebbar gelagerte rotierende Füh- keit eines Lagerringes zum festgehaltenen anderen rungsstange (8), an der der Meßkopf (21) befe- Lagerring von Grenzlage zu Grenzlage in radialer stigt ist und die zur Steuerung der Axialverschie- Richtung. Zu diesem Zweck wird das gesamte Lager bungen über einen gelenkig mit dieser verbünde- nur in einer Radialebene, jedoch in mehreren axialen nen Schwinghebel (12) mit der Hubkurven- is Ebenen — dort in jeweils einem Punkt — gemessen, scheibe (10) einer Steuerwelle (3) in Verbindung wobei die axialen Ebenen beispielsweise um 120 ' zusteht, einander versetzt sind. Hierzu wird der Meßtaster

2. Vorrichtung zum Messen zylindrischer Boh- nach erfolgter Messung in einer Ebene abgehoben rungs- oder Mantelflächen, insbesondere von und das gesamte Lager um den gewünschten Winkel Wälzlagerringen, mittels eines einzigen, den Prüf- 20 gedreht, wobei Innen- und Außenring ihre Lage zulingen in ?wei axial versetzten Radialebenen so- einander nicht verändern dürfen. Nach dieser Drewie zwischen diesen entlang einer diese verbin- hung wird der Außenring erneut belastet und der denden Linie abtastenden Meßkopfes, gekenn- Meßiaster wieder angesetzt. An ein Vermessen von zeichnet durch eine in einer Kugelführung (2G) zylindrischen Flächen in mehreren axial versetzten axial verschiebbar gelagerte axial belastete Füh- 25 Radialebenen ist nicht gedacht.

rungsstange (37) mit einem den Prüfling (23) in Durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 828 233

Rotation versetzenden Drehkopf (35), der am und die schweizerische Patentschrift 351 670 sind Ende der Führungsstange (37) drehbeweglich ge- Vorrichtungen zum Messen der Unrundheit eines /\- Iagert ist und den Prüfling (23) gegen einen lindrischen Körpers bekanntgeworden, bei denen die-Drehteüer (41) drück;, welcher koaxial zum still- 30 ser während des Meßvorgangs in axialer Richtung stehenden Meßkopf (21) verschiebbar ist, wobei verschoben und gleichzeitig mittels Antriebsrollen die Führungsstange (37) zur Steuerung ihrer um seine eigene Achse gedreht werden kann. Die Axialverschiebung^: mit /jr Hubkurvenscheibe Möglichkeit, in zwei diskreten Radialebenen abzuta-(10) einer Steuerwelle (3ϊ in Wirkverbindung ist. sten, um reproduzierbare Meßergebnisse zu erhalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 ist nicht vorhanden.

kennzeichnet, daß zur Erzeugung einer definier- Bei einem in der Zeitschrift »Wälzlagertechnik.-.,

ten Druckrichtung des Prüflings (23) der Dreh- Heft 2. 1965, S. 16/17 beschriebenen Gerät zum Prükopf (35) exzentrisch zum Meßkopf (21) an- fen der Mantellinie von Zylindern oder Kegeln steht geordnet ist. der Prüfling still, während der Meßtaster eine trans-

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden 40 latonsche Bewegung ausführt. Es ist nicht voreesc-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er- hen, den Meßtaster zusätzlicn zur translatorischen zeugung der Rotations- und Translationsbewe- eine rotierende Bewegung ausführen zu lassen, um gung ein Motor (2) über Riementriebe mit den auf diese Weise die Fläche zwischen zwei Radialanzutreibenden Teilen verbunden ist. ebenen entlang einer Schraubenlinie od. dal. abzuia-