DE2105654B2 - Befestigungsvorrichtung für ein Reibrad-Längenmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für ein Reibrad-Längenmeßgerät gemäß dem Gattungsteil des Anspruchs 1.

Ein in großer Anzahl eingesetztes Reibrad-Meßgerät ist im US-Patent 33 78 929 beschrieben. Eine übliche Einsatzmöglichkeit für Reibrad-Meßgeräte besteht an Werkzeugmaschinen, um den Weg eines Teils einer Werkzeugmaschine relativ zu einem anderen Teil der Werkzeugmaschine zu messen. Z. B. wird oft ein eine Führungsmaschine eines Drehbankbettes berührendes Reibrad-Meßgerät an einem Schlitten der Drehbank befestigt um den von dem Schlitten entlang des Drehbankbettes zurückgelegten Weg zu messen. Solche Meßgeräte sind in ihrer Anwendung jedoch nicht auf Drehbänke beschränkt; es hat sich für sie eine Reihe weiterer Einsatzmöglichkeiten, z. B. in Koordinaten-Meßgeräten und an allen anderen Werkzeugmaschinen ergeben.

Das im US-Patent 33 78 929 beschriebene Reibrad-Meßgerät besitzt im Inneren des Gehäuses eine Übersetzung der Drehbewegung des Reibrades, so daß sie die von dem Reibrad gemessene Weglänge auf in Millimeter, Zehntel- und Hundertstel-Millimeter unterteilten Skalen präzise anzeigen läßt Ferner läßt sich die gemessene Weglänge zu einem digitalen Sichtgerät mit einer mehreren Umdrehungen des Reibrades entsprechenden Anzeigekapazität fernübertragen.

Durch die Einführung der die genannte Anzeigekapazität besitzenden Meßsysteme wurde ein Problem der Reibrad-Meßgeräte erkannt, welches in einem von der Umgebung des Meßgerätes erzeugten Fehler der Reproduzierbarkeit besteht Ein Reproduzierbarkeitsfehler tritt dann auf, wenn das Meßgerät bei seiner Rückkehr in eine »Null-Position« nach mehreren Bewegungszyklen von der »Null-Position« weg und wieder in die »Null-Position« zurück nicht »Null« anzeigt; dabei umfaßt jeder Bewegungszyklus Vorzugs-

weise mehrere Umdrehungen des Reibrades. Fehlende Reproduzierbarkeit ist insbesondere dann sehr störend, wenn das Meßgerät bei der Bearbeitung eines komplexen Werkstückes auf einer großen Werkzeugmaschine eingesetzt ist und für den Beaibeitungsprozeß mehrere Arbeitstage eines Facharbeiters benötigt werden.

Es hat sich herausgestellt, daß beim Einsatz der Meßgeräte für die Messung kurzer Längen Reproduzierbarkeitsfehler nicht wahrnehmbar waren. Dagegen traten beim Einsatz von für größere Längen geeigneten Digitalanzeigegeräten unerklärliche Reproduzierbarkeitsfehler auf. Beim mehrfachen Messen größerer Längen zeigte das gleiche Gerät in exakt der gleichen Anordnung auf der gleichen Werkzeugmaschine zwar keine Änderung der Genauigkeit, wohl aber Reproduzierbarkeitsfehler. Es stellte sich ferner heraus, daß die Größe der Reproduzierbarkeitsfehler des gleichen Meßgerätes sich von Werkzeugmaschine zu Werkzeugmaschine änderten, selbst dann, wem es sich um Werkzeugmaschinen der gleichen Modellnummer der gleichen Fabrikationsstelle handelte. Diese Feststellungen zeigten, daß die Reproduzierbarkeitsfehler nicht den Reibrad-Meßgeräten, sondern den individuellen Werkzeugmaschinen zuzuordnen waren.

Es stellte sich schließlich heraus, daß Reproduzierbarkeitsfehler durch nicht reproduzierbare Durchbiegungen sowohl der bisher als absolut steif betrachteten Einzelteile der Werkzeugmaschine selbst als auch der Befestigungsvorrichtung des Meßgerätes an der Werkzeugmaschine erzeugt wurden. Die Durchbiegungen sind zwar sehr klein, ihr Wert reicht jedoch aus, um in einem zyklisch über größere Längen betriebenen Reibrad-Meßgerät Reproduzierbarkeitsfehler zu erzeugen.

Daraufhin wurde ein Verfahren zur Befestigung der Meßgeräte entwickelt, das die durch die nicht reproduzierbaren Durchbiegungen erzeugten Reproduzierbarkeitsfehler weitgehend kompensierte. Das Verfahren bestand darin, die Größe des erzeugten Reproduzierbarkeitsfehlers zu ermitteln, wenn das Meßgerät mit seiner Rotationsebene parallel zur Geraden der Brutto-Relativbewegung des Meßgerätes entlang der mit dem Meßrad im Eingriff stehenden Meßfläche befestigt ist, und dann das Meßgerät so zu justieren, daß die Rotationsachse des Meßrades aus der Senkrechten (d. h. daß die Rotationsebene des Meßrades aus der Parallelität) zur Geraden der Brutto-Relativbewegung um einen den Reproduzierbarkeitsfehler kompensierenden Betrag ausgelegt ist In anderen Worten, das Meßgerät wurde absichtlich so befestigt, daß im Ruhezustand das Meßrad schräg zur Bewegungsrichtung des Meßrades zu laufen schien; der Anstellwinkel war dabei so groß, daß die ?uftretenden Reproduzierbarkeitsfehler weitgehend inhärent kornpensiert wurden. Der Begriff »Brutto-Relativbewegung« wird in dieser Beschreibung verwendet, um die dem Betrieb des Meßgerätes zugrundegelegte, beabsichtigte Bewegungsart zu kennzeichnen.

Reproduzierbarkeitsfehler werden durch einen oder mehrere der drei folgenden Kausalfaktoren erzeugt: (1.) Spureinstellung des Meßrades schräg zur Richtung der Brutto-Relativbewegung zwischen z. B. dem Bett und dem Schlitten einer Drehbank, (2.) Änderungen des Sturzes des Meßrades relativ zur Meßfläche und (3.) Änderungen der Berührungskraft des Meßrades mit der Meßfläche. Änderungen des Sturzes des Meßrades relativ zur Meßfläche sind bedeutungsvoll, da gemäß

US-Patent 33 07 265 für das Mißrad eine Kugelfläche statt einer geraden Zylinderfläche als Umfangsfläche bevorzugt wird. Das bekannte Verfahren eliminierte inhärent weitgehend alle durch die Faktoren (1.) und (2.) erzeugten Reproduzierbarkeitsfehler; der Faktor (3.) blieb jedoch weiterhin infolge des im US-Patent 33 07 265 beschriebenen »metal elastic crowding« Problem behaftet

Eine allgemein übliche Befestigungsvorrichtung für Reibrad-Längenmeßgeräte ist im US-Patent 33 78 929 beschrieben. Diese Befestigungsvorrichtung ist charakterisiert durch den Einsatz von steifen Federn, die zum Erzeugen der gewünschten Andrückkraft des Meßrades vorgespannt sind. Bei jeder Feder ist die von der Feder ausgeübte Kraft gleich dem Produkt aus der effektiven Federsteifheit mal dem Betrag der Auslenkung der Feder. Wenn die Feder eine hohe Steilheit besitzt, übt die Feder bei einer kleinen Auslenkung eine große Kraft aus. Darüber hinaus ist die bekannte Befestigungsvorrichtung durch eine weitgehend lineare Federkennlinie gemäß F i g. 6, jedoch mit einer großen durch die gleitende Reibung des Meßgerätes relativ zur Befestigungsvorrichtung erzeugten Reibungshysteresis charakterisiert.

Schwankungen der Berührungskraft des Meßrades mit der Meßfläche gemäß Faktor (3.) können entweder durch Durchbiegen der Werkzeugmaschine verursacht sein, durch die das Meßrad von der Meßfläche weg oder auf die Meßfläche zu bewegt wird, oder die Kraftschwankungen werden dadurch verursacht daß die Meßfläche nicht eben, sondern leicht gewellt ist In beiden Fällen besteht die Wirkung darin, daß das Meßgerät gegen die Spannung der bei der bekannten Befestigungsvorrichtung eingesetzten Feder bewegt wird, wodurch der Auslenkungszustand der Feder und damit die Berührungskraft zwischen dem Meßrad und der Meßfläche geändert wird.

Wie bereits erwähnt, führen aber die von der Meßfläche auf das Meßgerät übertragenen nicht reversiblen Kraftschwankungen zu Reproduzierbarkeitsfehlern, die durch die bekannten Befestigungsvorrichtungen nicht beseitigt werden. Da die dem Stand der Technik gemäßen Federelemente weitgehend steif sind und ihre Federkennzahl einen nennenswerten Wert besitzen, so daß sich die Federauslenkungen als Schwankungen der Berührungskraft des Meßrades mit der Meßfläche äußern. Da die dem Stand der Technik gemäßen Reibrad-Meßgeräte relativ zur Befestigungsbasis gleitend befestigt sind, tritt eine merkliche Reibungs-Hysteresis auf. In F i g. 6 ist eine Kraft-Weg-Kennlinie 41 einer typischen dem Stand der Technik gemäßen Vorspannfeder dargestellt; die Kennlinie 41 ist linear und besitzt eine die große Steifheit der Feder kennzeichnende nennenswerte Steigung. Die Federkennzahl der durch die Kennlinie 41 charakterisierten Feder ist durch die Steigung der Kennlinie 41 gegeben. Die Steigung der Federkennlinie ist die erste Ableitung (dF/dS) der Kraft-Weg-Kurve einer gegebenen Feder; wobei F die von der Feder bei dem jeweiligen Auslenkungsweg Serzeugte Kraft ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsvorrichtung für ein Reibrad-Meßgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Reprodu-Zierbarkeitsfehler, die durch von der Meßfläche auf das Meßgerät übertragene nicht-reversible Schwankungen der Andrückkraft des Meßrades erzeugt werden, eliminiert oder weitgehend reduziert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung liegen insbesondere darin, daß nennenswerte Schwankungen der Andrückkraft des Meßrades an ^r> die Meßfläche nicht auftreten, sondern daß die Andrückkraft während des Einsatzes des Meßgerätes nahezu konstant ist, wobei die an den Enden belastete Federanordnung gewünschter Steifheit die gewünschte Andrückkraft erzeugt. Die Kennliniensteigung der ι ο Federanordnung, am Meßrad gemessen, ist weitgehend Null, und die Federkennlinie ist frei von Änderungen infolge von Reibungshysterese. Reproduzierbarkeitsfehler infolge von Änderungen der Berührungskraft des Meßrades an der Meßfläche, verursacht durch Uneben- i^r> heiten der Meßfläche oder durch Durchbiegungen der Werkzeugmaschinen, treten daher nicht auf. Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung ist außerdem stabil, konstruktiv einfach, leicht herstellbar und sowohl wirtschaftlich als auch funktionsgerecht. _>n

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen be- 2Ί schrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung für ein an einer Werkzeugmaschine befestigtes Reibrad-Meßgerät;

F i g. 2 einen Schnitt 2-2 gemäß F i g. 1; jo

Fig. 3 einen Schnitt 3-3 gemäß Fig. 1;

F i g. 4 eine Ansicht eines elastischen Federblattes im nicht-ausgelenkten Zustand durch die öffnung der Kammer in der Befestigungsvorrichtung gemäß F i g. 1;

F i g. 5 eine Ansicht ähnlich F i g. 4, in der jedoch das > ■ elastische Federblatt zur Erzeugung einer Vorspannkraft eines gewünschten Wertes ausgelenkt ist;

Fig.6 eine grafische Darstellung der Kraft-Weg-Charakteristik einer bei einer bekannten Befestigungsvorrichtung eingesetzten Feder; ·»< >

Fig.7 eine grafische Darstellung der Kraft-Weg-Charakteristik des elastischen Federblattes bei der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig.8 eine Draufsicht einer alternativen Ausfüh- '"> rungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung;

F i g. 9 einen Schnitt 9-9 gemäß F i g. 8; und

Fig. 10 eine Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befesti- >ⁿ gungsvorrichtung.

Gemäß F i g. 1 ist ein Reibrad-Längenmeßgerät 1 z. B. an einem Drehbankschlitten 2 mittels einer erfindungsgemäBen Befestigungsvorrichtung 3 befestigt, um den Weg des Schlittens 2 relativ zu einem Drehbankbett 4 zu messen. Das Meßgerät 1 besitzt ein Gehäuse 5, in dem ein Meßrad 6 eines sorgfältig bestimmten und bekannten Umfanges drehbar gelagert ist Das Meßrad 6 ist derart im Gehäuse 5 angeordnet, daß beim Gebrauch des Meßgerätes 1 der Rand des Meßrades 6 ^h" eine von dem Drehbankbett 4 gebildete Meßfläche 7 reibend berührt Entlang der Meßfläche 7 werden die Messungen dies von dem Schlitten 2 relativ zum Bett 4 zurückgelegten Weges vorgenommen.

Auf der Oberseite des Gehäuses 5 ist eine in einer ·>> gewünschten Meßskala (z. B. in Millimetern) kalibrierte Grobanzeigescheibe 8 angeordnet Die Anzeigescheibe 8 ist gemäß US-Patent 33 78 929 direkt mit einer das Meßrad 6 tragenden Welle gekuppelt. Ferner ist auf der Oberseite des Gehäuses 5 eine Feinanzeigescheibe 9 zum Anzeigen von gemessenen kleinen Wegschritten angeordnet. Die Anzeigescheibe 9 besitzt eine z. B. in Zehntel- und Hundertstel-Millimetern kalibrierte Skala (nicht dargestellt) und einen mit der Skala zusammenwirkenden Zeiger. Der Zeiger ist gemäß US-Patent 33 78 929 über ein spielfreies Übersetzungsgetriebe mit dem Meßrad 6 verbunden. Jede Winkelbewegung des Meßrades 6 wird unmittelbar von den Anzeigescheiben 8 und 9 angezeigt. In Kombination dienen die Anzeigescheiben 8 und 9 zur Anzeige des von dem Meßrad 6 entlang der Meßfläche 7 zurückgelegten Weges. Wenn, wie dargestellt, das Meßgerät 1 Teil eines zur Fernanzeige geeigneten Langstrecken-Reibrad-Längenmeßsystems ist, ist im Gehäuse 5 ferner eine von dem Meßrad 6 angetriebene Mechanik zur Erzeugung von diskrete Winkelschritte des Meßrades 6 repräsentierenden elektrischen Signalen angeordnet Die elektrischen Signale werden vom Gehäuse 5 über ein Leiterkabel 40 zu einem entfernt aufgestellten Digital-Sichtgerät übertragen.

Ein mit seiner Längsrichtung parallel zur Längserstreckung des Gehäuses 5 ausgerichteter Schwalbenschwanz 10 ist an der Unterseite des Gehäuses 5 befestigt. Die Längserstreckung des Gehäuses 5 ist während des Meßeinsatzes des Gerätes 1 vorzugsweise rechtwinklig zur Meßfläche 7 ausgerichtet Der Schwalbenschwanz 10 gleitet gemäß Fig.2 in einer Schwalbenschwanznut 11. Die Schwalbenschwanznut

11 ist in der Oberseite eines ersten Befestigungsblockes

12 (auch als erstes relativ bewegbares Element oder Teil bezeichnet) gebildet Der Befestigungsblock 12 ist die obere Komponente der Befestigungsvorrichtung 3. Ein zweiter Befestigungsblock 13 (auch als zweites relativ bewegbares Element oder Teil bezeichnet) ist mit seiner Unterseite mit Hilfe von Bolzen 15 (es ist nur einer dargestellt) an einer Platte 14 befestigt. Das untere Ende eines Befestigungssockels 16 ist mit Hilfe von Bolzen 17 fest mit dem Drehbankschlitten 2 verschraubt Das obere Ende des Sockels 16 besitzt einen Umfangsflansch 18. Ein Justierschrauben-Paar 19 ist auf einer Senkrechten zur Meßfläche 7 durch den Flansch 18 geschraubt so daß es an der Unterseite der Platte 14 anliegt die Platte 14 jedoch nicht durchdringt Der Flansch 18 ist mittels eines auf einer Parallelen zur Meßfläche 7 angeordneten Bolzen-Paares 20 (es ist nur einer dargestellt) mit der Platte 14 gekuppelt Die Schrauben 19 sind im Flansch 18 verstellbar, um den Sturz der Rotationsebene des Meßrades 6 relativ zur Meßfläche 7 derart zu verändern, daß sich aus im US-Patent 33 07 265 genannten Gründen der effektive Umfang des Meßrades 6 relativ zum maximalen Umfang wahlweise verstellen läßt Die Bolzen 20 sind im Flansch 18 verstellbar, um das Meßgerät 1 um seine Längsachse zu verdrehen und dadurch den gewünschten Spurwinkel des Meßrades 6 relativ zur Meßfläche 7 einzustellen.

Dünne metallische Biegeplatten 21 sind mit den Enden des ersten und des zweiten Befestigungsblockes

12 und 13 verbunden, um die Befestigungsblöcke 12 und

13 derart miteinander zu kuppeln, daß die Blöcke 12 und 13 relativ zueinander nur entlang einer Normalen zur Meßfläche 7, d. h. entlang einer Parallelen zur Länge des Schwalbenschwanzes 10, bewegbar sind. Die Konfigurationen der Unterseite des ersten Befestigungsblockes 12 und der Oberseite des zweiten Befestigungsblockes 13 bilden, wenn die Befestigungsblöcke 12 und 13 durch die Biegeplatten 21 miteinander gekuppelt sind, zwischen

sich eine Kammer 30. Die Decke und der Boden der Kammer 30 werden von in den Blöcken 12 und 13 geformten einander gegenüberliegenden konkaven Oberflächen 22 gebildet; es ist jedoch offensichtlich, daß sich auch andere Oberflächenkonfigurationen zur Bildung der Kammer 30 verwenden lassen. In der Kammer 30 ist ein längliches Blatt 23 aus Federmetall angeordnet. Einander gegenüberliegende Enden des Federblattes 23 liegen in der Nähe der Meßfläche 7 am unteren Ende des ersten Befestigungsblockes 12 und von der Meßfläche 7 entfernt am oberen Ende des zweiten Befestigungsblockes 13 an; sie sind mit den Enden der Blöcke 12 und 13 jedoch nicht fest verbunden; d. h. das Federblatt 23 ist als Stütze belastet. Die Blöcke 12 und 13 sind so arrangiert, daß eine is Verbindungsgerade zwischen den Enden des Blattes 23 mehr parallel als senkrecht zur Länge des Schwalbenschwanzes 10 verläuft. Zu beiden Seiten des Federblattes 23 sind die Blöcke 12 und 13 mit Fenstern 24 zur Kammer 30 ausgerüstet, so daß ein Maschinist oder ein anderer Benutzer der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 3 die Auslenkung des Federblattes 23 beobachten kann. Das hintere Ende des Schwalbenschwanzes 10 liegt an einem Schraubenkopf 25 an, der gemäß F i g. 3 in ein weitgehend steifes und nicht elastisches U-förmiges Joch 26 eingeschraubt ist. Die Enden 28 des Joches 26 sind an das der Meßfläche 7 abgekehrte Ende des Befestigungsblockes 12 angelenkt. F i g. 3 ist eine Draufsicht der Befestigungsvorrichtung 3 gemäß F i g. 1 und 2. Löcher 27 dienen zur Durchführung der Bolzen 15 durch den Block 12 in den Block 13. Wenn die Bolzen 15 angezogen sind, sind sie mit dem oberen Block 12 nicht im Eingriff, so daß sie die Bewegung des Blockes 12 relativ zum Block 13 nicht behindern. Die Biegeplatten 21 sind relativ dünn, so daß sie eine reibungslose Biegekuppiung sehr geringer Steife zwischen den Blöcken 12 und 13 bilden; die Steifheit dieser Kupplung ist weitgehend geringer als die Steifheit des Federblattes 23, so daß die Berührungskraft des Meßrades 6 mit der Meßfläche 7 ausschließlich durch die Wirkung des Federblattes 23 bestimmt wird.

Fig.4 und 5 sind fragmentarische Seitenansichten der Befestigungsvorrichtung 3 des Federblattes 23 in der Kammer 30 durch die Fenster 24. F i g. 4 zeigt das Federblatt 23 im unausgelenkten Zustand; F i g. 5 zeigt das Federblatt 23 im ausgelenkten Zustand. Nachdem das Gießgerät 1 und die Befestigungsvorrichtung 3 gemäß F i g. 1 zusammengebaut worden sind, ist der Maschinist dadurch in der Lage, durch Drehen am Knopf 25 jederzeit die normale Betriebsauslenkung des Federblattes 23 einzustellen.

Das in der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung verwendete Federblatt besitzt infolge seiner Anordnung zwischen den Blöcken 12 und 13 wenn es durch die Bewegung des Blockes 12 entlang der einzigen dem Block 12 von den Biegeplatten 21 aufgezwungenen Bewegungsrichtung von der Meßfläche 7 weg ausgelenkt wird, eine typische Kraft-Weg-Kennlinie 42 gemäß Fig.7; diese Bewegung wird vom Betätigungsknopf 25 erzeugt, der gemäß F i g. 1 den Schwalbenschwanz 10 relativ zum Block 12 nach links drückt Während dieser Bewegung ist das Federblatt 23 weitgehend wie eine Stütze mit einer niedrigen Exentrizität des Lastangriffspunktes belastet (vgL z. B. Timoshenko and Mac Cu Hough: »Elements of Strength of Materials« Band 1, 3. Auflage 1949, Seite 288—291, D. van Nostran Company Ine, New York). Da das Federblatt 23 als Stütze belastet ist, bewirkt die durch die Betätigung des Knopfes 25 aufgebrachte Kraft anfangs praktisch keine Auslenkung. Wenn jedoch die kritische Last der Stütze erreicht wird, knickt die Stütze aus und legt sich an eine der beiden von den Blöcken 12 und 13 gebildeten konkaven Oberflächen 22 an. Gemäß F i g. 7 tritt damit die kritische Last des als Stütze belasteten Federblattes 23 am Knie 43 der Kennlinie 42 auf. Bei Belastungen unterhalb des kritischen Wertes ist die Stütze weit steifer als dem Stand der Technik gemäße Vorspannfedern. Wenn jedoch das Federblatt 23 über den kritischen Punkt hinaus belastet wird und ausknickt, besitzt es eine sehr niedrige Federkennzahl, weitgehend gleich Null. Die Kennlinie 42 zeigt, daß zusätzliche Belastungen zusätzliche Auslenkungen des Federblattes 23 bewirken, d. h. wenn während des Einsatzes des Meßgerätes 1 das Federblatt 23 im ausgeknickten Zustand arbeitet, bewirken Bewegungen des Gehäuses 5 zu der Meßfläche 7 hin oder von der Meßfläche 7 weg sehr geringe Änderungen der Belastung des Federblattes 23, dadurch ist die von dem Federblatt 23 erzeugte Andrückkraft des Meßrades 6 weitgehend konstant.

Die Kennlinie 42 ist eine für eine Stütze mit einer niedrigen Exzentrizität des Lastangriffspunktes repräsentative Kraft-Weg-Kennlinie. Wenn der Lastangriffspunkt der Stütze eine größere Exzentrizität besitzt, ist das Knie 43 der Kennlinie 42 runder und die Kennlinie besitzt rechts vom Knie eine etwas größere Steigung (vgl. obige Literaturstelle, Seite 290).

Länge, Dicke und Breite des Federblattes 23 sind in Konbination mit der Exzentrizität des Lastangriffspunktes des Federblattes 23 (d.h. in Kombination mit der Geometrie der Blöcke 12 und 13) so gewählt, daß die kritische Last des als Stütze beiasteten Federblattes 23 geringfügig unter dem Wert der während des Einsatzes des Meßgerätes 1 erwünschten Andrückkraft des Meßrades 6 liegt.

Funktionsgemäß wird das Meßgerät 1 gemäß F i g. 1 mittels der Befestigungsvorrichtung 3 derart an der Werkzeugmaschine 2 befestigt, daß das Meßrad 6 mit der Meßfläche 7 zum Eingriff kommt und das Federblatt 23 unbelastet ist Anfangs liegt der Schwalbenschwanz 10 relativ lose zwischen die Seiten der Schwalbenschwanznut 11 bildenden Leisten 45. Die Schraube 25 wird dann mit dem hinteren Ende des Schwalbenschwanzes 10 in Eingriff gebracht und so gedreht, daß sie den Schwalbenschwanz 10 nach links drückt Da jedoch das Meßrad 6 die Meßfläche 7 berührt, zieht die Schraube 25 bei dieser Operation den Block 12 relativ zum stationären Block 13 entlang des Schwalbenschwanzes 10 nach rechts. Der Benutzer dreht die Schraube 25 in der gleichen Richtung weiter, während er den Auslenkungszustand des Federblattes 23 durch das Fenster 24 beobachtet Anfangs, bevor das Federblatt 23 auszuknicken beginnt, erstreckt sich gemäß Fig.4 das Federblatt 23 im Fenster 24 sichtbar diagonal über das Fenster 24; die Blöcke 12 und 13 sind so profiliert, daß dies der Fall ist Wenn das Federblatt 23 ausknickt, beginnt sich der im Fenster 24 sichtbare Teil des Federblattes 23 gemäß Fig.5 in Richtung auf eine der beiden diagonalen Ecken des Fensters 24 zu bewegen. Nach dem Beginn des Ausknickens des Federblattes 23 fährt der Benutzer fort, die Schraube 25 zu betätigen, bis der durch das Fenster 24 sichtbare Teil des Federblattes 23 eine der von dem Block 12 gebildeten untersten Grenzen des Fensters 24 zu schneiden scheint, d. h. die Ecken 46 gemäß F i g. 4 und 5; in diesem Punkt ist das Federblatt 23 in einen Zustand

ausgelenkt, der gemäß F i g. 7 durch einen ungefähr mittig zwischen dem Knie 43 und dem das Anlegen des Federblattes 23 an eine Fläche 22 repräsentierenden Endpunkt 48 der Kennlinie 42 liegenden Punkt 47 repräsentiert wird. In diesem Zustand wirkt das Federblatt 23 als Feder sehr geringer Steife, die die gewünschte Andrückkraft zwischen dem Meßrad 6 und der Meßfläche 7 erzeugt Wenn das Federblatt 23 in den gewünschten Zustand ausgelenkt worden ist, werden die Leisten 45 gemäß F i g. 2 und 3 mit Hilfe von Schrauben 50 gegen den Schwalbenschwanz 10 gespannt, um den Schwalbenschwanz 10 mit dem Block 12 zu verriegeln. Auf diese Art werden Bewegungen des Schwalbenschwanzes 10 relativ zum Block 12 verhindert, falls sich die Schraube 25 während des Einsatzes des Meßgerätes 1 löst Ein Vergleich der F i g. 7 mit F i g. 6 zeigt die weitgehende Elimination der Reibungshysteresis. Danach kann sich während der Benutzung des Meßgerätes

1 das Meßgerät 1 ohne nennenswerte Schwankungen der Andrückkraft des Meßrades 6 auf die Meßfläche 7 von der Meßfläche 7 weg oder auf die Meßfläche 7 zu bewegen.

Eine alternative erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 55 für das Meßgerät 1 ist in Fig.8 und 9 dargestellt Die Befestigungsvorrichtung 55 besitzt einen mittels eines Gelenkstiftes 57 an einen Befestigungsblock 58 angelenkten steifen Hebelarm 56. Im Einsatz ist der Block 58 derart mit Hilfe von Bolzen 59 z. B. an einem Drehbankschlitten 2 befestigt, daß die Achse 60 des Gelenkstiftes 57 parallel zu einer von einem Drehbankbett 4 gebildeten Meßfläche 7 und rechtwinklig zur Richtung der Brutto-Relativbewegung zwischen dem Drehbankbett 4 und dem Drehbankschlitten 2 angeordnet ist Das Meßgerät 1 wird von einem Paar Schwalbenschwanzstege 61 gehalten, die mit Hilfe von Bolzen 62 relativ aufeinander zu bewegbar sind, um das Meßgerät 1 sicher am freien Ende des Hebelarmes 56 derart anzuklemmen, daß die Rotationsachse des Meßrades 6 parallel zur Achse 60 des Gelenkstiftes 57 verläuft Eine eine Andrückkraft erzeugende Feder 64 steht in der Nähe des Gelenkstiftes 57 mit dem Hebelarm 56 und dem Befestigungsblock 58 im Eingriff. Die Feder 64 ist eine schraubenförmige Druckfeder; ihr eines Ende liegt an dem Hebelarm 56 und ihr anderes Ende liegt an einer an einem Ende eines Krafteinstellbolzens 66 befestigten Druckscheibe 65 an. Der Bolzen 66 ist durch einen an dem der Meßfläche 7 abgekehrt gelegenen Ende des Blockes 58 von dem Block 58 wegragenden Finger 67 geschraubt Gemäß F i g. 8 läßt sich durch Justieren des Bolzens 66 die von der Feder 64 auf den Hebelarm 56 wirkende, das Meßrad an die Meßfläche 7 drückende Kraft variieren.

Zur Einstellung des Sturzes und der Spur des Meßrades 6 des mittels der Befestigungsvorrichtung 55 befestigten Meßgerätes aus den bereits beschriebenen Gründen relativ zur Meßfläche 7 ist es wünschenswert, daß der Befestigungsblock 58 mit Hilfe von in übergroßen Löchern 69 sitzenden Bolzen 59 und mit Hilfe von Bolzen 68, an dem Drehbankschlitten 2 befestigt ist Gemäß F i g. 8 liegen die Bolzen 68 an dem Drehbankschlitten 2 an, ohne in den Drehbankschlitten

2 eingeschraubt zu sein. Es sind zwei Bolzen 68 vorgesehen, je einer am oberen und unteren Ende des Befestigungsblockes 58 mittig zwischen den benachbarten Bolzen 59, die an den vier Ecken des Befestigungsblockes 58 angeordnet sind. Die Bolzen 59 und 68 sind auf die gleiche bereits beschriebene Art einstellbar wie die Bolzen 20 und die Schrauben 19 gem. F i g. 1, um den Spurwinkel des Meßrades 6 relativ zur Richtung der Brutto-Relativbewegung zwischen dem Drehbankschlitten 2 und dem Drehbankbett 4 zu verändern. Da die Löcher 69 im Befestigungsblock 58 für die Bolzen 59 relativ zum Schaft der Bolzen 59 überdimensioniert sind, läßt sich der Befestigungsblock 58 auf dem Drehbankschlitten 2 derart positionieren, daß sich die Achse 60 des Gelenkstiftes 57, wie zur Verstellung des Sturzes des Meßrades 6 zur Meßfläche 7 erforderlich, aus ihrer

Parallelität zur Meßfläche 7 bringen läßt.

Es ist zu beachten, daß die Bewegung des Meßgerätes 1 gemäß Fig.8 und 9 nicht, wie im Fall der Befestigungsvorrichtung gemäß Fig. 1, vollständig liniear, sondern leicht um den Gelenkstift 57 gekrümmt ist. Da die Achse 60, um die sich das Meßgerät 1 bewegt parallel zur Achse des Meßgerätes 6 ist, hat die Winkeländerung dieser Bewegung, wenn sie klein gehalten wird, keinen Einfluß auf die Genauigkeit des Meßgerätes 1 oder auf den evtl. mit dem speziellen Einsatz des Meßgerätes 1 verbundenen Reproduzierbarkeitsfehler. Da in der Befestigungsvorrichtung 55 die Feder 64 in einigem Abstand von dem Meßgerät 1 angeordnet ist kann die Feder 64 eine geringe Steife besitzen und doch, bezogen auf die Berührungsfläche zwischen dem Meßrad 6 und der Meßfläche 7, so wirksam sein, daß sie die gewünschte Andrückkraft erzeugt. Bei der Hebelanordnung gemäß F i g. 8 und 9 wird die Kraft der Feder 64 mit dem Hebelverhältnis der Anordnung, die Wirkung der Federsteifheit bzw. Federkennzahl jedoch mit dem Quadrat des Hebelverhältnisses multipliziert Daher kann in der Befestigungsvorrichtung 55 die Feder 64 eine weiche Schraubenfeder ohne nachteilige Wirkung hinsichtlich des Problems der Änderungen der Andrückkraft des Meßrades 6 sein.

Falls gewünscht läßt sich in der Befestigungsvorrichtung 55 an Stelle einer Schraubenfeder auch gemäß Fig. 10 eine als Stütze belastete Blattfeder verwenden. Ferner läßt sich, falls gewünscht der Gelenkstift 57 gemäß Fig. 10 durch ein reibungsloses Biegegelenk ersetzen.

Infolge ihrer Kompaktheit wird die Befestigungsvorrichtung 3 gemäß F i g. 1 gegenüber der Befestigungsvorrichtung 55 gemäß Fig.8, 9 in denjenigen Situationen bevorzugt in denen die Umgebung den Einsatz der Befestigungsvorrichtung 3 gestattet

Gemäß Fig. 10 besitzt eine weitere alternative erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 70 eine direkt und fest z. B. mit dem Drehbankschlitten 2 mit Hilfe von Bolzen 72 verschraubte Grundplatte 71. Die Befestigungsvorrichtung 70 besitzt ferner einen an die Grundplatte 71 mittels eines Paares sich rechtwinklig kreuzender dünner metallischer Biegeplatten 74 und 75 angelenkten vertikalen Hebelarm 73. Die Biegeplatten 74 und 75 bilden eine zur Rotationsebene des Meßrades 6 eines am oberen Ende des Hebelarmes 73 befestigten Meßgerätes 1 parallele Gelenkachse 76. Der obere Endteil 77 des Hebelarmes 73 bildet eine von zwei Hauptkomponenten einer Sturz- und Spur-Einstellvorrichtung 78. Die andere Komponente 79 der Einstellvorrichtung 78 steht mit dem Schwalbenschwanz 10 des Meßgerätes 1 im Eingriff. Die Sturz- und Spur-Einstellvorrichtung 78 bildet ein Kugelgelenk zwischen den Komponenten 77 und 79; ihre Funktion beruht auf der komplementären Einstellung von zwei gleichzeitig die Komponenten 77 und 79 miteinander verbindenden Bolzen 80 mit Kegelenden zur Spureinstellung und auf der Einstellung einer zwischen den Komponenten 77 und 79 angeordneten Schraubspindel (nicht dargestellt) zur Sturzeinstellung.

Der Hebelarm 73 ist mittels einer als Stütze belasteten, zwischen dem Hebelarm 73 und der Grundplatte 71 in der Nähe der Gelenkachse 76 angeordneten Blattfeder 82 um die Gelenkachse 76 in einer das Meßrad 6 in Berührung mit der Meßfläche 7 drückenden Richtung vorgespannt. Die Blattfeder 82 besitzt weitgehend die gleiche Charakteristik wie die Feder 23; sie wirkt entlang einer normal im geringen Abstand zur Gelenkachse 76 angeordneten Geraden. Die Blattfeder 82 erstreckt sich durch einen mittig zwischen ihren Enden auf der Grundplatte 71 befestigten, die Auslenkung begrenzenden Ring 83. Die Enden der Feder 82 sind in einer Nut 84 des Hebelarmes 73 und einer Nut eines drehbar am Ende eines Belastungsbolzens 86 befestigten Widerlagers 85 gelagert. Der Bolzen 86 ist durch einen von der Grundplatte 71 aufragenden Block 87 geschraubt. Der Begrenzungsring 83 begrenzt die Ausknickung der Feder 82.

Es ist offensichtlich, daß sich die Sturz- und Spur-Einstellungsvorrichtung gemäß Fig. 1, falls gewünscht, in den Hebelarm 73 einbauen läßt Da die Befestigungsvorrichtung 70 gemäß Fig. 10 ein großes Hebelverhältnis besitzt, läßt sich auch die weiche Schraubenfeder 64 gemäß F i g. 8 statt der Blattfeder 82 verwenden, ohne unerwünschte, schädliche Schwankungen der Andrückfeder des Meßrades 6 zu bewirken.

Von den Befestigungsvorrichtungen 3 und 70 wird die Befestigungsvorrichtung 3 bevorzugt, da selbst der exakte Bewegungsweg eines mit der Vorrichtung 70 verbundenen Meßgerätes 1 potentiell einen nachteiligen Einfluß auf die Meßgenauigkeit ausübt. Da die Gelenkachse 76 weitgehend parallel zur Rotationsebene des Meßrades 6 ist, könnten Schwenkungen des Hebelarmes 73 um die Gelenkachse 76 Änderungen des effektiven Radius des Meßrades 6 bewirken, deren Größe ausreicht, um die Meßgenauigkeit des Meßgerätes 1 zu beeinträchtigen. Die Gefahr des Auftretens solcher Meßungenauigkeiten wird soweit wie möglich dadurch reduziert, daß der Abstand zwischen der Achse 76 und dem Meßrad 6 so groß wie möglich gemacht wird, so daß bei den kleinen in Betracht kommenden Bewegungen des Hebelarmes 73 sich das am oberen Ende des Hebelarmes 73 befestigte Meßgerät 1 entlang eines weitgehend geraden Weges auf die Meßfläche 7 zu und von der Meßfläche 7 wegbewegt. In der Befestigungsvorrichtung 55 ist ebenfalls ein langer Hebelarm 56 eingesetzt, so daß das mit der Befestigungsvorrichtung 55 verbundene Meßgerät 1 eine weitgehend geradlinige Bewegung ausführt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Befestigungsvorrichtung für ein Reibrad-Längenmeßgerät, mit einem durch ReibungsschluB angetriebenen längs einer Meßfläche abrollenden, in s einem Gehäuse angeordneten Meßrad, wobei das Meßgerät an einem bewegten Schlitten od. dgl. befestigt ist und das Meßgerät durch vorgespannte Federelemente gegen die Meßfläche angedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Meßgerät (1) verbundener erster Befestigungsblock (12,56,73) durch Einrichtungen (21,57, 74) derart relativ zu einem mit dem bewegten Schlitten (2) verbundenen zweiten Befestigungsblock (13, 58, 71) bewegbar ist, daß sich das Meßgerät (1) während der Relativbewegung nur entlang eines einzigen geradlinigen Weges im wesentlichen parallel zur Rotationsebene des Reibrades (6) bewegt und daß durch eine zwischen den beiden Befestigungsblöcken vorgesehene Federan-Ordnung (23, 64, 82) der erste Befestigungsblock in einer vorgegebenen Richtung und mit einer vorgegebenen Kraft relativ zum zweiten Befestigungsblock derart elastisch vorgespannt ist, daß deren Federwirkung auf das Reibrad (6) während der Bewegungen des Meßgerätes (1) entlang der Meßfläche (7) nahezu konstant ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung aus einem zwischen dem ersten Befestigungsblock (12; 73) und dem zweiten Befestigungsblock (13, 71) angeordneten länglichen Federblatt (23; 82) besteht, das durch Bewegungen des ersten Blockes (12; 73) in der entgegengesetzten Richtung entlang des Weges relativ zum zweiten Block (13; 71) als schlanke Stütze belastet und ausgelenkt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsgerade zwischen den einander gegenüberliegenden Enden des Federblattes (23) mehr parallel als senkrecht zum Bewegungs- weg verläuft

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen (24) zur Beobachtung der Auslenkung des Federblattes (23).

5. Vorrichtung nach einem der Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblatt (23) in einer zwischen dem ersten Befestigungsblock (12) und dem zweiten Befestigungsblock (13) gebildeten Kammer (30) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch to gekennzeichnet, daß die Kammer (30) weitgehend vollständig von dem ersten und dem zweiten Befestigungsblock (12,13) umschlossen ist und daß zur Beobachtung der Auslenkung des Federblattes (23) die beiden Befestigungsblöcke (12,13) zu beiden Seiten des Federblattes (23) mit Fenstern (24) zur Kammer (30) ausgerüstet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (21) zur relativ beweglichen Verbindung des ersten Befestigungs- «> blockes (12) mit dem zweiten Befestigungsblock (13) aus einem Paar dünner, die beiden Blöcke miteinander verbindender, rechtwinklig zum Weg des ersten Blockes (12) angeordneter Metallplatten (21) bestehen. (T)

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mit dem ersten Befestigungsblock (12) verbundene und mit dem am ersten Block

(12) befestigten Meßgerät (1) zusammenwirkende Einrichtungen (25, 26) zur Bewegung des ersten Blocks (12) zum Vorspannen des elastischen Federblattes (23).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen (10,11) zwischen dem ersten Befestigungsblock (12) und dem Meßgerät (1) einen fest mit dem Meßgerät (1) verbundenen Schwalbenschwanz (10) enthalten, und daß die Oberseite des ersten Blockes (12) mit einer den Schwalbenschwanz (10) gleitend aufnehmenden Schwalbenschwanznut (11) ausgerüstet ist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des ersten Blockes (12) und die Oberseite des zweiten Blockes (13) konkave Flächen besitzen und daß jedes Ende des Federblattes (23) derart in fester Berührung mit der zugeordneten konkaven Fläche steht daß die konkaven Flächen die maximale Auslenkung des Federblattes (23) begrenzen.

11. Vorrichtung nach Ansprüche und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtungen (23,26) eine mit einem Ende des Schwalbenschwanzes (10) in Eingriff bringbare Schraube (25) enthalten und daß die Schraube (25) in einem mit seinen beiden Enden an dem ersten Block (12) angelenkten U-förmigen Element (26) befestigt ist