DE2148066A1

DE2148066A1 - Durchmesser-Meßgerät für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2148066A1
Application number: DE19712148066
Authority: DE
Inventors: Elio; Guerci Carlo; Ivrea Turin Pagella (Italien)
Original assignee: Olivetti SpA
Current assignee: Olivetti SpA
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1971-09-22
Publication date: 1972-04-06
Also published as: US3781997A; FR2108700A5; CH535939A; GB1320860A

Description

Durchmesser-Meßgerät für Werkzeugmaschinen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Durchmesser-Meßgerät für Werkzeugmaschinen mit zwei Tastern zum Abfühlen zweier diametral gegenüberliegender Punkte eines auf der Werkzeugmaschine angeordneten Werkzeugs von zylindrischem Querschnitt.

Es sind Durchmesser-Meßgeräte dieses Typs bekannt, bei denen die beiden Taster mit zwei kapazitiven oder elektromagnetischen Umwandlerr. verbunden sind. In diesen Vorrichtungen wird die Kapazität eines Kondensators oder der mit einer Wicklung verbundene Magnetfluß durch Verschieben eines beweglichen Elements in bezug auf ein feststehendes Element verändert.

Die Kapazität oder der Fluß geben das Maß des Durchmessers als die irr: allgemeinen recht kleine Differenz zu einem Mustereichdurchmesser der Vorrichtung an. V/enn eine Vielzahl von Durchmessern an einem Teil oder Werkstück gemessen werden soll, wird es bei den Durchmesser-Meßgeräten der genannten Art erforderlich, daß für jeden theoretischen Durchmesser eine Einstellung auf Null oder eine Rückstellung vorgenommen wird durch Messung eines geeichten Musters mit gleichem Durchmesser. Diec macht es aber nicht sehr leicht, eine Vielzahl von Durchmessern an dem gleichen Teil zu messen. Da diese Meßgeräte außerdem die Meßeinheit der-Maschine nur unter Anzeige der Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem theoretischen Durchmesser liefern, werden nachfolgende Manipulationen erforderlich, um das Maß des tatsächlichen Durchmessers zu erhalten.

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Weiterhin sind absolute Meßgeräte für Durchmesser bekannt, bei denen die beiden Taster von zwei Armen getragen werden, die an der gleichen Seite des Werkstücks und drehbar angebracht sind, um sich dem Werkstück selbst zu nähern. Nach dieser Drehung wird der eine Taster zuerst mit dem Werkstück, das gemessen werden soll, in Berührung gebracht, und der andere Taster wird danach in Meßposition gebracht. Bei einem dieser bekannten absoluten Meßgeräte wird die Folge dieser Bewegungen durch zwei Mikroschalter gesteuert, die während ihrer Bewegung durch die Taster selbst betätigt werden. Dieses Meßgerät hat den Nachteil, daß es sehr kompliziert zu handhaben ist und für die Annäherung an das Teil eine ziemlich lange Zeit benötigt.

Bei einem anderen dieser bekannten absoluten Meßgeräte werden die beiden Taster gleichzeitig durch zwei sich gegenüberliegende Schrauben und Muttern bis zu einer gegebenen Null-Position verstellt. Die Messung des Durchmessers des Werkstücks wird als Differenz zwischen der Entfernung zwischen den Tastern und der Entfernung der Taster vom Werkstück bewirkt. Diese Meßgeräte haben den Nachteil, daß die Messung nicht sehr genau ist. Daher sind sie für bestimmte Bearbeitungsverfahren unbrauchbar.

Die erwähnten Nachteile werden durch die Erfindung vermieden, die ein Durchmesser-Meßgerät für Werkzeugmaschinen mit zwei Tastern vorsieht, die durch zwei fluodyn^mieche Vorrichtungen betätigt werden, um zwei diametral sich gegenüberliegende Punkte auf einem Werkstück während der Bearbeitung abzutasten, und in dem ein Stellungsumwandler mit den Tastern verbunden ist, um ein elektrisches Signal abzugeben, das die Relativ-Stellung zwischen den Tastern anzeigt, wobei die Taster von zwei sich gegenüberliegenden parallelen Armen getragen werden, die aus einer entsprechenden Hülse heraus ragen, die elastisch mit der entsprechenden fluodynamischen Vorrichtung verbunden ist, wobei die Hülsen koaxial und aufeinander

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verschiebbar geführt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Durchmesser-Meßgeräts

entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie ΙΙ-Π der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie HI-III der Fig. 1.

Das Durchmesser-Meßgerät entsprechend der Erfindung ist dazu geeignet, die Durchmesser eines Teils oder Werkstücks von rundem Querschnitt zu messen. Insbesondere ist das Meßgerät geeignet, das Werkstück während der Bearbeitung zu messen, um z.B. den Vorschub des Werkzeugs zu steuern. Hierfür kann das Meßgerät an dem Rahmen der Werkzeugmaschine angebracht werden, die z.B. eine Drehmaschine, eine Fräsmaschine oder eine Schleifmaschine sein kann.

Entsprechend Fig. 1 ist eine Führungsschiene 5 am Rahmen der Maschine befestigt, und ein Schlitten 4, der den Rahmen 6 des Durchmesser-Meßgeräts trägt, ist verschiebbar auf der Führungsschiene 5 angebracht. Die Führungsschiene liegt quer zu einem Werkstück 3, das bearbeitet werden soll, und ist in bekannter Weise an der Maschine befestigt. Das Meßgerät ist außerdem in bezug auf ein Werkzeug 2 an der gegenüberliegenden Seite angebracht, so daß das Maß des tatsächlichen Durchmessers während des Bearbeitungszyklus ständig geliefert werden kann. Der Schlitten 4 ist auf der Führungsschiene 5 rechtwinklig zum Werkstück verschiebbar, z. B. durch eine nicht dargestellte hydraulische Vorrichtung, so daß das Meßgerät zu- oder weggeführt werden kann vor Beginn oder nach Abschluß des Meß vorgange s.

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Das Meßgerät umfaßt zwei vertikale Taster 7 und 8, die von zwei horizontalen und parallelen Armen 9 und 10 getragen werden. Die Taster 7 und 8 können vertikal in den Armen 9 und 10 verschoben werden und sind in diesen durch Stellschrauben 11 und 12 befestigt.

Der Arm 9 bildet ein Stück mit einem im wesentlichen rechtwinkligen Formstück 13 (Fig. 2), das zum Ende hin an den Arm 9 angrenzend schmaler wird. Das Formstück 13 ist an einer Hülse 14 (Fig. 1) befestigt die auf zwei Reihen von Kugeln 15 und 16 vertikal verschiebbar ist, die von einem Käfig 17 gehalten werden, der ebenfalls vertikal verschiebbar ist. Die Kugeln 15 und 16 gleiten vertikal auf einer Welle 18, deren Enden am Rahmen 6 des Meßgeräts befestigt sind.

Das Durchmesser-Meßgerät umfaßt einen Stellungsanzeiger aus zwei Elementen 19 und 34, die zueinander vertikal bewegbar sind und im wesentlichen den in US-PS 2 799 835 beschriebenen entsprechen. Das Element 19 stellt das sogenannte Gleitstück des Stellungsanzeigers dar, der ein Paar mehrpolige Primärwicklungen umfaßt, die abgebo - gen sind, so daß sie räumlich in der Phase voneinander verschoben sind. Sie werden durch gedruckte Schaltungen auf einer Tafel 45 aus isolierendem Material dargestellt, die an dem Element 19 befestigt ist. Die Enden der Wicklungen sind an vier Kontaktstücke 46 angeschlossen.

Das Element 34 bildet die sogenannte Skala des Stellungsanzeigers und umfaßt eine mehrpolige Sekundärwicklung, die ebenfalls durch eine gedruckte Schaltung an einer Tafel 47 aus isolierendem Material dargestellt wird, die an dem Element 34 befestigt ist. Die Enden der Sekundärwicklung sind an zwei Kontaktstücke 48 angeschlossen.

Der Stellungsanzeiger ist durch die Kontaktstücke 46 und 48 der

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Primär- und der Sekundärwicklung an ein nicht dargestelltes elektronisches Gerät angeschlossen, z.B. an eines entsprechend dem italienischen Patent Nr. 737 711. Dieses Gerät umfaßt einen Analog-Digital-Umsetzer, der es ermöglicht, daß die Vorrichtung von Zeit zu Zeit einen numerischen Wert der durchgeführten Messung auegibt. Dieses Gerät gestattet weiterhin die Auslösung des Anzeigers an vorbestimmter Position und die sichtbare Darstellung der numerischen Werte der anderen Positionen im Verhältnis zu dieser vorbestimmten Position.

Mit dem Element 19 ist ein Formstück 20 verbunden, das an seinem oberen Ende einen Zapfen 21 hat. Ein weiterer Zapfen 22 ist fest mit einem hydraulischen Kolben 23 verbunden, der in einem Zylinder 24 verschiebbar ist, normalerweise den Zapfen 21 sperrt und dadurch die Formstücke 13 und 20 sowie das Element 19 in Gegenwirkung zur Kraft einer Feder 25 (Fig. 3). Diese Feder ist mit ihrem oberen Ende an einem durchbohrten Zapfen 26 befestigt, der von einer Platte 50 getragen wird, die am Rahmen 6 des Meßgeräts befestigt ist. Die Feder 25 ist an ihrem unteren Ende durch einen Zapfen 27 fest mit dem Formstück 13 verbunden.

Der Arm 10 (Fig. 1) bildet ein Stück mit einem weiteren Formstück 28, das die gleiche Form wie das Formstück 13 hat, und ist an einer zweiten Hülse 29 befestigt. Diese Hülse kann vertikal auf zwei Reihen von Kugeln 30 und 31 verschoben werden, die von den Käfigen 32 bzw. 33 gehalten werden. An der Hülse 29 ist ein Zapfen 42 befestigt, an dem das untere Ende einer Feder 40 angebracht ist. Das obere Ende der Feder 40 ist an einem weiteren Zapfen 41 festgemacht, der durchbohrt ist und von der Platte 50 getragen wird.

Die Kugeln 30 gleiten vertikal auf der Welle 18, während die Kugeln 31 vertikal auf der äußeren Oberfläche der Hülse 14 gleiten. Am anderen

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Ende des Formstücke 28 ist das andere Element oder die andere Skala 34 des Stellungsanzeigers befestigt, das mit einem Formstück 35 verbunden ist, das an seinem freien Ende einen Zapfen 36 trägti Ein weiterer Zapfen 37 ist fest verbunden mit einem zweiten hydraulischen Kolben 38, der in einem weiteren Zylinder 39 verschiebbar gelagert ist und normalerweise den Zapfen 36 entgegen der Einwirkung der Schwerkraft der Formstücke 28 und 35 sowie des Elements 34 sperrt. Die Feder 40 übt daher die Funktion eines Gegengewichts aus, das teilweise das Gewicht dieser Teile ausgleicht.

Die Zufuhr von Öl in die Zylinder 24 und 39 und die Entleerung des Öls aus ihnen findet durch Leitungen statt, von denen die Leitungen 43 und 44 für die Einführung in die unteren Kammern der Zylinder in Fig. 1 und 2 dargestellt sind. Diese Leitungen sind mit einer nicht dargestellten hydraulischen Steuereinheit in an sich bekannter Weise verbunden.

Während des Betriebs, wenn das zu messende Werkstück 3 z.B. zwischen den Spitzen der Werkzeugmaschine festgemacht worden ist, wird öl unter Druck durch die entsprechenden Leitungen gepreßt, so daß der Kolben 23 nach unten und der Kolben 38 nach oben gedrückt werden. Als Folge davon schiebt der Zapfen 22 den Zapfen 21 nach unten entgegen der Kraft der Feder 25 und schiebt den Arm 9 und den Taster 7 infolgedessen nach unten. Gleichzeitig drückt der Kolben 38 den Zapfen 36 mittels des Zapfens 37 nach oben. Dadurch werden der Arm 10 und zwangsläufig der Taster 8 nach oben geschoben.

Durch Einwirkung auf die hydraulische Steuervorrichtung des Schlittens 4 wird der Schlitten 4 nun auf das Werkstück 3 zu bewegt, um die beiden Taster 7 und 8 in die vertikale Ebene zu bringen, die durch die Achse der Spitzen,zwischen denen das Werkstück 3

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selbst befestigt ist, hindurch führt* Um die Taster 7 und 8 auf das Werkstück 3 zu bringen, wird nun Öl in den unteren Teil des Zylinders 24 und in den oberen Teil des Zylinders 39 gegeben. Der Kolben 23 bewegt sich daraufhin nach oben, der Kolben 38 nach unten. Der Zapfen 22 des Kolbens 23 verläßt den Zapfen 21. Als Folge davon veranlaßt die Feder 25 die Hülse 14 auf der Welle 18 zu gleiten, und den Arm 9, sich nach oben zu bewegen. Der Taster 7 wird dadurch mit dem Werkstück 3 in Berührung gebracht. Ebenso verläßt der Zapfen 37 des Kolbens 38 den Zapfen 36. Dadurch und durch die Wirkung der Schwerkraft gleitet die Hülse 29 nach unten auf der V/elle und der Hülse 14, wodurch sich der Arm 10 nach unten bewegt. Der Taster 8 wird dadurch in Berührung mit dem Werkstück 3 gebracht. Die Federn 25 und 40 sind so geeicht, daß die Berührung der Taster 7 und 8 mit dem Werkstück 3 unter einem solchen Druck sichergestellt ist, daß keine Fehler in die Messung eingeführt werden. Diese Meßfehler können entstehen entweder, weil die Taster 7 und 8 nicht Kontakt mit dem Werkstück 3 beibehalten oder dem Werkstück 3 nicht vollkommen folgen infolge ungenügenden Drucks oder weil zu hoher Druck elastische Formänderungen in den Armen 9 und 10 verursacht, sowie infolge der Wirkung möglicher Rückstöße und Vibrationen der Taster 7 und 8 auf dem Werkstück.

Aufgrund der von den Tastern 7 und 8 eingenommenen Stellung nehmen die beiden Elemente 19 und 34, die den Stellungsanzeiger bilden, eine entsprechende Relativstellung ein, die durch die Relatiwerschiebung zwischen der Sekundärwicklung und dem Paar Primärwicklungen angezeigt wird.

Um den numerischen Wert der Messung der Durchmesser zu erhalten, muß der Anfangs wert der von dem elektronischen Gerät gelieferten numerischen Werte einem Durchmesser des Null-Werts entsprechen,

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der durch dasDorchmesser-Meßgerät oder das elektronische Meßgerät angezeigt wird. Hierzu ist erforderlich, daß eine Eichung vorgenommen wird.

Hierfür wird ein Musterwerkstück von bekanntem Durchmesser auf die Werkzeugmaschine gespannt, und die Messung wird wie vorher beschrieben vorgenommen. Im allgemeinen liefert das elektronische Gerät nicht den numerischen, dem Durchmesser des Musterwerkstücks entpsrechenden Wert, da der Anfangswert der numerischen Werte tim einen bestimmten Wert in bezug auf den Null-Durchmesser abweicht. Bekanntlich enthält das elektronische Gerät eine Nullstellungs-Vorrichtung, um den Anfangewert der gelieferten numerischen Werte zu verschieben. Durch Betätigung dieser Vorrichtung wird das Ergebnis der Messung so lange verändert, bis es mit dem bekannten Wert des Musterdurchmessers Übereinstimmt* Diese Eichung wird zu Beginn einer Reihe von Messungen durchgeführt und dient für alle weiteren Messungen. Die Eichung kann jedoch auch auf jede andere bekannte Weise durchgeführt werden, z.B. durch Dickenmesser,

In Fig. 1 sind die beiden Arme 9 und 10 im wesentlichen in weitester öffnung dargestellt, so daß der Durchmesser des Werkstücks 3 in den Zeichnungen im wesentlichen der größte meßbare Durchmesser ist. Der Umfang der durch das Durchmesser-Meßgerät meßbaren Durchmesser stimmt im wesentlichen mit dem vertikalen Hub der beiden Arme 9 und 10 überein. Der geringste meßbare Durchmesser ist in Fig. 1 in strichpunktierten Linien dargestellt.

Durch Veränderung der Stellung der Taster 7 und 8 in bezug auf die Arme 9 und 10 mit Hilfe der Stellschrauben 11 und 12 ist es möglich, diese Reichweite der Messung einerseits so zu übersetzen,

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daß der Maximaldurchmesser mit umfaßt wird, was etwas weniger als die maximale Entfernung beträgt, die von den Armen 9 und 10 erreicht werden kann. Zum anderen kann diese Reichweite der Messung so übersetzt werden, daß sie einen Durchmesser gleich Null mit umfaßt.

Daraus ergibt sich klar, daß die Taster 7 und 8 in entgegengesetzter Richtung und gleichzeitig teleskopartig bewegbar sind, so daß eine höhere Geschwindigkeit bei der Annäherung der Taster an das Werkstück möglich ist.

Es ist weiterhin klar, daß das Durchmesser-Meßgerät sicher und zuverlässig arbeitet, da die Bewegung der Taster nicht durch Mikroschalter gesteuert wird.

Patentansprüche;

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Claims

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Patentansprüche

Durchmesser-Meßgerät für Werkzeugmaschinen mit zwei Tastern, die durch zwei fluodynamische Vorrichtungen betätigt werden, um zwei diametral sich gegenüberliegende Punkte auf einem Werkstück während der Bearbeitung abzutasten, und in dem ein Stellungsumwandler mit den Tastern verbunden ist, um ein elektrisches Signal zu liefern, das die Relativbewegung zwischen den Tastern anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Taster (7, 8) von zwei sich gegenüberliegenden parallelen Armen (9,10) getragen sind, die jeweils aus einer entsprechenden Hülse (14, 29) herausragen, die elastisch mit der entsprechenden fluo dynamischen Vorrichtung (24, 39) verbunden ist, wobei die Hülsen koaxial und aufeinander verschiebbar geführt sind.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (14, 29) durch eine Reihe rollender Elemente (31) koaxial zueinander verschiebbar sind.
3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (14, 29) mittels einer festen Welle (18) innerhalb der Hülsen geführt sind.

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4. Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hülse (14) durch die Welle (18) mittels rollender Elemente (15,16), die sich über die gesamte Länge der Hülce erstrecken, geführt ist, während dis äußere Hülse (29) durch die Welle mittels anderer rollender Elemente (30) geführt ist, die sich an einem Ende der äußeren Hülse branden, entfernt von dem Ende, das auf der inneren Hüls 2 geführt ist.
5. Meßgerät nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die fluodynamischen Voirrich+urigon avs zwei hydraulischen Zylindern (23, 39) bestehen, die parallel zueinander und in bezug auf die Hülsen angebracht sind.
6. Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch gokennzoichnot, daß

die beiden Taster (7,8) vertikal zueinander ausgerichtet sind, wobei die untere (14) der Hülsen mit dem Kolben (23) des entsprechenden hydraulischen Zylinders durch eine erste Feder (25) verbunden ist, die sich zwischen Hülse und Rahmen (6) des Meßgeräts erstreclrt und die federnde Lagerung don Tasters (7) auf dem Werkstück ermöglicht, während Taster (8) am oberen Ende des Werkstücks unter Einwirkung der Schwerkraft angeordnet ist, tind eine weitere Feder (40) sich zwischen der zweiten Hülse (20) und dem Rahmen dss Meßgeräts erstreckt und teilweise das Gewicht des oberen Tasters ausgleicht.

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