DE2151557A1

DE2151557A1 - Messgeraet

Info

Publication number: DE2151557A1
Application number: DE19712151557
Authority: DE
Inventors: Wieg Heinrich J
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1970-10-19
Filing date: 1971-10-15
Publication date: 1972-04-20
Also published as: FR2109893A5; US3757423A; GB1359688A; CA933749A

Description

Dr. Ing. H. Negendsnk

Dipl. Ing. H. Hauck Dipl. Phys. Vv'. Sc!->mitz

Tel. 5380586

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center _{12>
oktober 1g?l}

Southfield,Mich.48075,USA Anwaltsakte M-1767

Meßgerät

Gegenwärtig sind zahlreiche Meßgeräte im Einsatz, mit welchen die Größenabmessungen von Werkstücken gegenüber einer Anzahl von Bezugsachsen gemessen werden, die beispielsweise als die zueinander senkrecht stehenden Achsen X und Y in einer Horizontalebene angeordnet sein können. Viele dieser bekannten Meßgeräte oder Meßmaschinen besitzen Führungen oder Werkzeugschlitten, die reibungslos in einer grob waagerechten Ebene gelagert sind, und bei einem bestimmten Meßgerät ist die Führung gewöhnlich parallel zum und über dem waagerechten Aufspanntisch angeordnet, wobei dieser Schlitten zur Gewährleistung der Genauigkeit während der Messung eine senkrecht angeordnete Stütze oder Stange von großer Länge und Masse trägt, an deren unteren Ende eine Meßsonde oder der Meßkopf befestigt ist. Bei Meßstellen für die Mittelpunkte von öffnungen in einem Werkstück in der X-Y-Ebene, an welchen das Werkstück beispielsweise aus verhältnismäßig weichem oder

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leicht verletzlichem Material besteht, ergab es sich, daß die durch den Meßkopf, der durch die lange Stütze getragen wird, ausgeübte nach unten gerichtete und unausgewuchtete Kraft sehr schwer auf einem Wert gehalten werden kann, der klein genug ist, um eine Beschädigung des Werkstücks bzw. eine Ausweitung der Öffnungen zu vermeiden. Außerdem ist es wegen der verhältnismäßig großen Masse dieser langen Stütze sehr schwierig, den Meßkopf schnell zurückzuziehen und damit eine serienmäßige Schnellpositionierung über einer Anzahl von Öffnungen zu ermöglichen, die auf ihre Lage ge- W prüft bzw. gemessen werden sollen. Sodann müssen bei der langen Stütze mit großer Masse der gegenwärtigen Meßgeräte die Stütze und der Meßkopf langsam auf das Werkstück zubewegt werden, um sicherzustellen, daß das Werkstück nicht beschädigt wird. Somit weisen die gegenwärtigen Meßgeräte oder Meßmaschinen insofern Mängel auf, als sie zur Positionierung des Meßkopfes am Werkstück verhältnismäßig lange Rüstzeiten erfordern, wobei dies auch für das Zurückziehen bzw. Abheben der Meßsonde für eine erneute Positionierung an einer anderen Meßstelle gilt.

Erfindungsgemäß wird ein verbessertes Meßgerät mit einer dieses Meßgerät umfassenden Meßvorrichtung geschaffen, die von einfachem und wirtschaftlichem Aufbau ist und schnelle sowie wirksame Messungen eines Werkstückes ermöglicht, ohne dieses zu beschädigen. Weiter ergibt sich durch die Erfindung ein verbessertes Meßverfahren.

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Das erfindungsgemäße Meßgerät besitzt eine Führung oder einen Schlitten, der im wesentlichen in einer Ebene frei beweglich ist und eine lange Stütze für Querbewegungen in dieser Ebene trägt. Die lange Stütze besitzt an ihrem Unterende ein Meßgerät, das eine schnelle Positionierung des Schlittens und der Stütze ermöglicht, sobald die Wirkverbindung mit dem zu messenden Werkstück hergestellt ist. Die Vorrichtung besitzt ein Außengehäuse und eine Welle, die in diesem Gehäuse zur Ausführung von genau gesteuerten Teleskopbewegungen gelagert ist und an ihrem äußeren Ende mit einem Meßkopf ausgestattet ist. Die Masse und die kombinierte Länge der Welle und des Meßkopfes sind klein gegenüber der Masse und der Länge der langen Stütze, wodurch ein schnelles Zurückziehen bzw. Abheben des Meßkopfes von einem zugehörigen Anschlag unter Verwendung preisgünstiger Rückfahreinrichtungen ermöglicht wird, welche diese Vorrichtung enthalten. Die kleine Masse der Welle und des Meßkopfes gewährleisten auch, daß dieser durch zugeordnete Druckmittel elastisch gegen das entsprechende Werkstück mit einer genau gesteuerten Kraft gedrückt wird, wodur chls icher gestellt wird, daß das Werkstück nicht beschädigt wird.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Meßgeräts, von welchem die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ein Teil ist;

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Fig. 2 die perspektivische Ansicht mit Teilausschnitten zur Darstellung der Lagerung eines Schlittens des Meßgeräts der Fig. 1 zur Bewegung in einer im wesentlichen waagerechten Ebene;

Fig. 3 der vergrößerte Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung des Geräts der Fig. 1;

fc Fig. 4 der Teilgrundriß eines Werkstücks in der Form einer

gedruckten Schaltung, die mit dem Gerät der Fig. 1 gemessen werden kann;

Fig. 5 ein Querschnitt wie Fig. 3 mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Meßvorrichtung;

Fig. 6 ein Querschnitt wie Fig. 3 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Form des numerisch gesteuerten Meßgeräts 20 gezeigt. Das Gerät 20 besitzt den Sockel 21 zur Lagerung des Werk- oder Spanntisches 22, wobei der Sockel 21 mit dem senkrechten Teil 23 versehen ist, dessen waagerechte Führungsbahnen 24 (Fig. 2) den Schlitten 25 tragen, der sich waagerecht in der allgemein so benannten X-Achse bewegt. Der Schlitten 25 trägt die Führungsschiene oder den

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Querbalken 26, auf dem wiederum der Schlitten 27 zur Ausführung waagerechter Bewegungen in der allgemein so benannten Y-Achse gelagert ist, die quer zur X-Achse liegt. Der Schlitten 25 ist mit einer Anzahl von Rädern oder Rollen 30 versehen, in denen er sich leicht in den Führungsbahnen 24 bewegen kann, und der Schlitten ist für waagerechte Bewegungen längs des Querbalkens 26 durch die Wälzlagereinrichtung 31 mit den Rädern oder Rollen 32 gelagert. Somit kann sich der Schlitten 27 im wesentlichen in einer Ebene frei bewegen, die im Ausführungsbeispiel eine Horizontalebene ist.

Der Schlitten 2 7 trägt das starre längliche stabförmige Bauteil zur senkrechten Bewegung in der Z-Achse, wobei geeignete Lager und Halterungen verwendet werden und sichergestellt wird, daß sich das Unterende des Bauteils 33 nicht verbiegen oder anderweitig in einer\Richtung bewegen kann, die quer zu seiner senkrechten Längsachse steht. Außerdem besitzt das Bauteil 33 eine verhältnismäßig große Masse. Der Schlitten 27 ist von einer erheblichen senkrechten Höhe, wodurch gewährleistet wird, daß das Bauteil 33 auf einem wesentlichen Teil seiner Höhe abgestützt wird.

Das Gerät 20 ist mit der Meßvorrichtung 34 ausgerüstet, die am unteren Ende des Bauteils 33 gehalten wird, wobei die Meßvorrichtung 34 nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Von der Meßvorrichtung 34 erstreckt sich der konische Meßkopf 35, der mit dem Werkstück W in Wirkverbindung tritt, wobei das Werkstück W auf dem Werktisch 22 durch eine Spannvorrichtung gehalten wird, die aus einer Anzahl zusammenwirkender Bauteile besteht, die

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- 6 jeweils das gleiche Bezugszeichen 36 tragen.

Im Ausführungsbeispiel besteht das Werkstück W aus einer gedruckten elektrischen Leiterplatte (Hg. 4), die aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt sein kann, wie z.B. aus Epozydharz,und auf welcher die Metalleiter 37 in geeigneter Weise angebracht sind, in denen wiederum eine Anzahl von Öffnungen 38 ausgeformt ist. Die Öffnungen 38 müssen zur Aufnahme von Teilen, wie z.B. Stiften elektrischer Bauteile, sehr genau ausgeformt sein und müssen somit .geprüft bzw. gemessen werden, ohne sie aufzuweiten oder die gedruckte Schaltung bzw. das Werkstück W anderweitig zu beschädigen.

Das Gerät 20 ist mit dem Steuerpult 40 ausgestattet, das mit dem Hauptteil des Gerätes entsprechend zusammengeschaltet ist, und das Pult 40 besitzt eine Anzeigetafel mit der entsprechenden Anzeige 41 für die senkrechte Stellung des Meßkopfes 35 und damit seiner Stellung gegenüber einem Bezugspunkt in der Z-Achse, die Anzeige 42 für die Stellung des Meßkopfes 35 gegenüber diesem Bezugspunkt sowie in der X-Achse und die Anzeige 43 für die Stellung des Meßkopfes 35 gegenüber diesem Bezugspunkt sowie in der Y-Achse. Die Anzeigeeinrichtung kann von bekannter Bauart sein und enthält gewöhnlich beleuchtete mit einem geeigneten elektronischen Gerät zusammengeschaltete Teile, wobei die Stellungsänderung des Meßkopfes automatisch in Millimeter und Dezimalbrüchen von Millimetern mit hoher Genauigkeit angezeigt wird, welche von der Anwendung des Geräts 20 abhängt und häufig Genauigkeiten von

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_+ 0,0025 mm gegenüber der Ist-Stellung und sogar noch höhere Genauigkeiten liefert.

Wie vorstehend erwähnt, läuft der Schlitten 25 auf den Führungsbahnen 24, während der Schlitten 2 7 zwecks Bewegung auf dem Querbalken 26 in der Rolleneinrichtung 31 gelagert ist. Soweit das Gerät 20 numerisch gesteuert ist, ist es mit geeigneten Antriebsmitteln (nicht gezeigt) versehen, welche für eine automatische Bewegung der Schlitten 25 und 27 sorgen.

Die Antriebsmittel können zum Antrieb des Schlittens 27 und der Stütze 33 betätigt werden, und damit werden auch die Meßvorrichtung 34 und ihr Meßkopf 35 von der Programmeinrichtung des Steuerpulses 40 gesteuert. Die Programmeinrichtung kann als Magnetband, Lochstreifen, Lochkarte und dergleichen ausgebildet sein, und im Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht sie aus dem in einem herkömmlichen Stanzkopf 45 angeordneten Lochstreifen 44. Das Gerät 20 besitzt eine bekannte elektrische Anlage zur Steuerung der Antriebsmittel des Meßgerätes 34, um den Meßkopf 35 automatisch unmittelbar über der theoretischen Mittelstellung einer Öffnung 38 des zu prüfenden Werkstücks W zu positionieren (Fig,4) , worauf die erfindungsgemäße Vorrichtung 34 betätigt wird und bewirkt, daß der Meßkopf 35 in einer nachstehend im einzelnen beschriebenen Weise in die Öffnung 38 hineinragt. Die Schlitten 25 und 27 sind frei beweglich, wobei der kegelförmige Meßkopf 35 zur automatischen Positionierung der Schlitten 27 und 25 dient, wenn er in die zu prüfende Öffnung 38 hineinragt, so daß die

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senkrechte Achse 47 des Meßkopfes mit dem Mittelpunkt der Öffnung 38 zusammenfällt. Die Ist-Stellung der Öffnung 38 wird dann durch die Anzeigen 42 und 43 angezeigt, wodurch beispielsweise die Lage der öffnung 38 in der X-Y-Ebene gemeldet wird. Dann kann der lochstreifengesteuerte Meßkopf 35 automatisch zurückgezogen und in die theoretische Stellung des Mittelpunktes einer anderen öffnung 38 des zu prüfenden Werkstücks W gefahren werden, wobei man den Meßkopf 35 wiederum automatisch in die öffnung hineinragen läßt, um den SelbstZentrierungsvorgang auszulösen, der den Meßkopf 35 automatisch positioniert, so daß dessen senkrechte Achse 47 wiederum mit dem effektiven Mittelpunkt der zweiten zu prüfenden öffnung 38 zusammenfällt und seine genaue Stellung inder gleichen Weise wie oben beschrieben angezeigt wird. Da der Schlitten 27 längs des Querbalkens 26 und der Schlitten 25 längs der Führungsbahnen 24 frei beweglich ist, erfolgt der Selbstzentrierungsvorgang durch den Meßkopf 35 mit einem minimalen Kraftaufwand, und normalerweise erfolgt diese automatische Zentrierung beim erfindungsgemäßen Meßgerät 20 mit einer Kraft von ca. 75 oder 100 g.

Es ist jedoch offensichtlich, daß der Meßkopf 35 nicht mit übermäßiger Kraft gegen das Werkstück W gedrückt werden darf, da die ser Druck eine Beschädigung des Werkstücks W mit einer/möglichen Aufweitung der öffnungen 38 bewirken kann. Im Prinzip ist dies eine derlHauptschwierigkeiten der gegenwärtigen Meßgeräte, da sie ein verhältnismäßig massives senkrecht bewegliches. Bauteil verwenden, an dessen Unterende der Meßkopf angebracht ist. Wie

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vorstehend erwähnt, ist die durch das senkrecht bewegliche Bauteil und den Meßkopf auf das Werkstück ausgeübte Meßkraft bei den gegenwärtigen Geräten sehr schwer zu steuern, wobei übermäßig Zeit dafür aufgewandt werden muß, um sicherzustellen, daß das Meßteil in seine Meßendstellung eingefahren wird und verhältnismäßig komplizierte und teuere Antriebsmittel zur senkrechten Positionierung dieses Meßteils erforderlich sind. Wie aus der nachstehenden Beschreibung hervorgeht, vermeidet die Meßvorrichtung 34 jedoch diese Schwierigkeiten.

Die Meßvorrichtung 34 besitzt das Gehäuse 50 (Fig. 3), in welchem die Welle 51 zu Ausführungen von Teleskopbewegungen gelagert ist. Der obere Gewindeteil 52 des kegelförmigen Meßkopfes oder Meßstiftes 35 ist mit der Gewindebohrung 53 im Unterende dieser Welle verschraubt. Die Gegenmutter 54 ist mit dem Gewindeteil 52 des Meßstiftes 35 sowie mit der unteren ringförmigen Fläche 55 der Welle 51 verschraubt, um den Meßstift 35 festzuhalten. Die Masse und axiale Länge der Welle 51 mit dem Meßstift 35 an ihrem Unterende sind klein gegenüber der Masse und axialen Länge des Bauteils 33. Die axiale Länge der Welle 51 mit dem Meßstift 35 ist als Kennzeichen 56 der Fig. 1 gezeigt und kann leicht mit der Gesamtlänge oder Höhe des Bauteils 33 verglichen werden.

Der Unterteil 57 der Welle 51 besitzt einen größeren Durchmesser, wobei dieser Unterteil in dem Wälzlager 60 gelagert ist, um .reibungslos genaue Senkrechtbewegungen durchführen zu können, während gewährleistet ist, daß die Welle 51 mit dem Meßstift 35 keine Be- .

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wegungen oder Verbiegungen quer zur senkrechten Achse 47 des Meßkopfes durchführen können. Das Lager 60 ist als Kugellagerbuchse mit dem Kugellager 61 ausgeführt, das gegen die Außenfläche des Unterteils 57 vorgespannt ist, und das Lager 60 ist im Gehäuse durch die Lagerhalterung 62 befestigt. Die Lagerhalterung 62 ist mit leichtem Preßsitz in das Gehäuse 50 eingeführt, und der Sprengring 63 ist in die entsprechende Ringnut 64 des Gehäuses 50 eingelassen, um einen festen Sitz der Lagerhalterung 62 zu gewährleisten.

An der Welle 51 befindet sich der zweite Sicherungsring 65, der in der am Oberteil 66 der Welle 51 angeordneten Ringnut eingesetzt ist. Der Ring 65 dient zur Herstellung der Wirkverbindung mit der Obefläche 67 des Anschlagringes 70, der entsprechend im Gehäuse 50 befestigt ist. Im Oberteil des Gehäuses 50 ist das Pinolenlager 71 vorgesehen, das zur radialen Lagerung des Oberteils 66 der Welle 51 dient und dabei freie senkrechte Gleitbewegungen dieser Welle 51 zuläßt.

Sodann ist die Meßvorrichtung 34 mit der Druckfeder 72 ausgestattet, um die Welle 51 und damit den Meßkopf in eine verlängerte oder äußere Stellung zudrücken. Diese Druckfeder 72 wird zwischen der ringförmigen Bodenfläche des Pinolenlagers 71 und der Oberfläche des Sicherungsringes 65, um die Welle 51 nach außen zu drücken, bis die Unterfläche des Sicherungsringes 65 mit der Oberfläche 67 des Anschlagringes 70 in Eingriff kommt.

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Dadurch wird die Welle 51 und damit auch der Meßstift 35 durch eine genau gesteuerte unausgewuchtete nach unten gerichtete Kraft geringer Größe nach außen in eine verlängerte Stellung gedrückt, wobei die Größe der Kraft durch das verhältnismäßig leichte Gewicht der Bauteile 51 und 35 sowie durch die durch die Druckfeder 72 ausgeübte Kraft bestimmt wird, wodurch die zum Meßkopf 35 auf das Werkstück W ausgeübte Kraft auf einem Minimum gehalten werden kann. Um auch zu gewährleisten, daß das Gewicht des Bauteils bzw. der Welle 51 so gering wie möglich ist, ist im Unterteil 57 der Durchbruch 68 vorgesehen. Die einzige, sich der nach außen gerichteten Bewegung des Meßkopfes entgegenstellende Kraft ist jetzt eine Reibkraft, die bestrebt ist, die Welle 51 oben zu halten. Diese Reibkraft wird jedoch mit Hilfe des Lagers 60 auf einem kontrollierten Minimum gehalten.

Die Vorrichtung 34 besitzt Mittel zum Zurückfahrender Zurückziehen der Welle 51 mit dem Meßkopf 35 in das Gehäuse 50, die beim Ausführungsbeispiel der Erfindung als elektrische Magnetspule 73 herkömmlicher Bauart ausgeführt sind, die durch Wechselstrom beaufschlagt wird. Die Magnetspule dient zum Zurückfahren der Welle,bis die obere ringförmige Fläche 74 ihres Unterteils 57 mit der Unterfläche des Rings 75 in Wirkverbindung tritt, der in dem Anschlagring 70 eingebettet ist. Der Ring 75 besteht aus einem Werkstoff hoher elektrischer Leitfähigkeit, und wenn die obere Fläche 74 gegen ihn gedrückt wird, dann wird der bestmögliche Magnetflußweg hergestellt, wodurch die Magnetspule 73 während einer erheblichen Zeitdauer bei einer sehr geringen Erwärmungsmöglichkeit betätigt werden kann.

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Die Meßvorrichtung 34 kann an das verlängerte Bauteil 33 durch beliebige geeignete Mittel befestigt werden, die einen schnellen Ein- und Ausbau gestatten. Im Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt das Bauteil 33 eine im wesentlichen an ihrem Unterende stumpfkegeIige Hohl- oder Innenfläche 76, und das Gehäuse 50 ist mit einer entsprechenden stumpfkegeligen Oberfläche 77 ausgerüstet, die durch den mittig angeordneten ringförmigen Ausschnitt unterbrochen wird, an welchem die Vorrichtung 34 schneiIjangebracht oder befestigt werden kann, indem die Außenfläche 77 mit der stumpfkegeIigen Innenfläche 67 verkeilt wird, und die schnell vom Bauteil 33 abgenommen werden kann, indem die Vorrichtung 34 durch Klopfen mit dem Finger nach unten von ihrer Klemmung gelöst wird.

Während des Betriebs des Geräts 20 wird die Magnetspule 73 zum Zurückziehen der Welle 51 mit dem Meßstift 35 erregt, worauf der Schlitten 27 und damit auch der Meßstift 35 entsprechend über einer Öffnung 38 positioniert werden, wobei die genaue Stellung auszumessen ist. Dann wird die Magnetspule 73 abgeschaltet, wodurch die Druckfeder und das Gewicht der Welle 51 mit dem Meßkopf 35 diesen schnell in einer genau gesteuerten Weise in Stellung bringen, und da die Gesamtmasse der Welle 51 mit dem Meßstift vergleichsweise gering ist, besteht nur eine geringe Wahrscheinlichkeit für eine Aufweitung der öffnung 38 oder eine anderweitige Beschädigung des Werkstücks W.

Der Meßstift 35 befindet sich hier gewöhnlich in einer stabilen oder ausgeschwungenen Stellung innerhalb eines Bruchteiles einer

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Bogensekun.de und übt eine entsprechende und betriebssichere maximale Meßkraft von ca. 225 g auf das Werkstück aus. Dies steht im Gegensatz zu den unausgewuchteten nach unten gerichteten Kräften von mindestens 700 g, die durch die Meßköpfe der bekannten Geräte ausgeübt werden.

Da das durch das erfindungsgemäße Meßgerät angewandte Verfahren lediglich ein Zurückziehen der den Meßkopf tragenden Welle bis zu einem Anschlag erfordert, kann dieses Zurückziehen mit der bestmöglichen Geschwindigkeit unter Verwendung der Hochleistungskennlinien der Wechselstrommagnetspule 73 bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführt werden. Außerdem wird der Meßkopf 35 erfindungsgemäß nur um die erforderliche Strecke zurückgezogen, wodurch sich die Zeit für den Arbeitszyklus weiterhin verringert, und für eine elektrische gedruckte Schaltung mit zu prüfenden öffnungen von einem Durchmesser von ca. 3 mm würde die erfindungsgemäße Meßvorrichtung 34 für einen Rückfahrweg von ca. 6,5 mm ausgelegt werden. Man erkennt jedoch, daß der Weg der Welle 51 und damit des Meßkopfes 35 beliebig gewählt werden kann, und daß er je nach Anwendung der Erfindung entweder weniger oder mehr als 6,5 mm betragen kann; der Weg kann im allgemeinen auch in der Größenordnung von mehreren Zentimetern liegen.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßgeräts. Die in Fig. 5 gezeigte Meßvorrichtung ist der Meßvorrichtung 34 sehr ähnlich. Somit wird die zweite Meßvorrichtung im allgemeinen mit 34a bezeichnet, und Teile der Meß-

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Vorrichtung 34a,die den entsprechenden Teilen der Meßvorrichtung 34 entsprechen, werden ebenfalls mit den entsprechenden Bezugs zeichen mit dem Anhang A gekennzeichnet und nicht nochmal beschrieben. Lediglich die Bauteile der Vorrichtung 34a, die von denen der Vorrichtung 34 verschieden sind, werden mit einem neuen Kennzeichen mit dem Buchstaben A bezeichnet und im einzelnen beschrieben.

Der Hauptunterschied der Vorrichtung 34a gegenüber der Vorrichtung P 34 besteht darin, daß sie durch ein Druckströmungsmittel anstelle einer mechanischen Feder nach außen gedrückt wird. Außerdem wird die Vorrichtung vorzugsweise durch ein Druckströmungsmittel in zurückgefahrener Normalstellung gehalten, anstatt in der ausgefahrenen oder verlängerten Stellung der Vorrichtung 37.

Die Vorrichtung 34a besitzt eine genau überwachte Zylinderbohrung 82a im Oberteil ihres Gehäuses 50a, und der Kolben 23a ist in geeigneter Weise am Oberteil 66a ihrer Welle 51a befestigt. Der KoI- ^ ben 23a ist für axiale Gleitbewegungen in der Bohrung 82a in bekannter Weise gelagert, wobei die Bewegung der Welle 51a mit dem Meßkopf 35a durch den auf die gegenüberliegenden Flächen 84a und 85a des Kolbens 83a ausgeübten Druck gesteuert wird.

Das Gehäuse 50a ist mit dem Rohr 86a versehen, das über die Leitung 87a an eine Strömungsmittelquelle mit kontrolliertem Druck in bekannter Weise angeschlossen ist. Weiter ist oben am Gehäuse 50a der Einsatz 88a mit dem Rohr 90a angeordnet, wobei dieses

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Rohr über die Leitung 91a mit einer Strömungsmittelquelle mit kontrolliertem Druck angeschlossen ist.

Der Kolben 83a und damit der Meßkopf 85a wird dadurch zurückgezogen, daß Strömungsmittel unter überwachtem bzw. gesteuertem Druck durch das Rohr 86a gegen die Unterfläche 84a des Kolbens 83a geleitet werden, wodurch der Meßkopf 35a über eine öffnung 38 in einem Werkstück W in gleicher Weise positioniert werden kann wie vorher in Verbindung mit der Vorrichtung 34 beschrieben wurde. Nach der Positionierung des Meßkopfes 35a, wobei noch ein gesteuerter Druck gegen die Fläche 84a ausgeübt wird, fließt Strömungsmittel unter genau gesteuertem Druck durch das Rohr 90a, wobei die Wirkung des Strömungsmitteldrucks gegen die Fläche 84a aufgehoben wird und damit die Welle 51a mit dem Meßkopf 35a mit gesteuerter Kraft elastisch nach unten gegen das Werkstück W gedrückt werden, wodurch der Meßkopf 35a in der vorstehend beschriebenen Weise für eine automatische Zentrierung des der Meßvorrichtung 34a zugeordneten Schlittens sorgt. Man erkennt, daß die durch den Meßkopf 35a ausgeübte Kraft mit höchster Genauigkeit durch Verwendung von Strömungsmitteln mit überwachten Drücken gesteuert werden kann.

Rin weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist in Fig. 6 gezeigt. Die Vorrichtung der Fig. 6 ist der Vorrichtung 34 sehr ähnlich; daher wird diese Vorrichtung im allgemeinen mit 34b bezeichnet, und Teile der Vorrichtung 34b, die den Teilen der Vorrichtung 34 entsprechen, werden mit dem

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gleichen Kennzeichen wie die Vorrichtung 34 und dem Buchstaben b bezeichnet und nicht weiter beschrieben. Nur die Bauteile, die von den entsprechenden Teilen der Vorrichtung 34 verschieden sind, erhalten ein neues Kennzeichen mit dem Buchstaben b und werden im einzelnen beschrieben.

Der Hauptunterschied zwischen der Vorrichtung 34b und der Vorrichtung 34 besteht darin, daß die Welle 51b und damit der Meß- ^ kopf 35b durch die Druckfeder 92b dauernd in der zurückgezogenen oder eingefahrenen Stellung gehalten werden. Die Feder 92b wirkt zwischen der oberen Fläche 93b der Lagerhalterung 62b und der unteren Fläche 94b des Kolbens 95b, der an der Welle 51b befestigt ist und im Gehäuse 50b für Gleitbewegungen in der Zylinderbohrung 96b gelagert ist.

Da der Kolben durch die Feder 92b dauernd in der zurückgezogenen Stellung gehalten wird, muß er lediglich nach unten bewegt werden, wenn der Meßkopf 35b entsprechend über eine Öffnung 38 im Werk- w stück W positioniert wurde, und zu diesem Zweck wird ein Druckströmungsmittel durch das Rohr 100 b im Gehäuse 50b geleitet, wobei das Rohr 100b über die Leitung 101b mit einer Strömungsmittelquelle verbunden ist, die unter geregeltem Druck gehalten wird. Wenn der Meßkopf 35b in die Meßstellung ausgefahren werden soll, braucht lediglich Druckströmungsmittel unter genauer Steuerung durch das Rohr 100b geleitet zu werden, wodurch die Wirkung der Druckfeder 92b aufgehoben wird, so daß die durchüen Meßkopf 35b

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ausgeübte Kraft minimal ist, wobei dieser Meßkopf 35b für eine automatische Zentrierung des Schlittens und der gesamten zugeordneten Schlittenanordnung in der Weise sorgt, wie sie vorstehend beschrieben wurde.

Obwohl allgemein ein flüssiges Druckströmungsmittel im Zusammenhang mit den Vorrichtungen 34a und 34b vorausgesetzt wurde, erkennt man, daß auch Luft unter genau geregelten Druck vorzugsweise genutzt werden kann, und da die bekannten herkömmlichen Verfahren für die Druckluftversorgung dieser Meßvorrichtungen verwandt werden können, wie z.B. Druckluftregler, Ventile, Versorgungsquellen usw., werden sie nicht gezeigt. Weiter erkennt man, daß die Magnetspule 73 der Meßvorrichtung 34 ebenfalls in bekannter Weise mit elektrischem Strom versorgt wird. Auch das gesamte Meßgerät 20 wird in herkömmlicher Weise zur Betätigung seiner Steuereinrichtung, ihrer Antriebsmittel zur automatischen Bewegung des Schlittens 2 durch Lochstreifensteuerung in Bezugsstellungen und in die verschiedenen Sollstellungen über den zu prüfenden Öffnungen, zur Betätigung ihrer Stellungsanzeige usw. mit Strom versorgt.

Für den Staubschutz der Rollen, in welchen der Schlitten 27 zur Bewegung längs des Querbalkens 26 gelagert ist sind die beiden Staubschirme 103 (Fig. 1) überlappend auf einer Seite des Deckels 105 für den Querbalken 26 und das Schlittenaggregat 25 in bekannter Weise angeordnet. Ebenso können die beiden Staubschirme 104 am Deckel 105 entsprechend angebracht werden, wobei jeder Schirm 104 über die zugeordnete Rolle 106 bewegt werden kann, die im

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Gerüst des Geräts 20 gelagert ist und an deren Unterende das Gewicht 107 angebracht werden kann, um zu gewährleisten, daß die Schirme 107 für den gewünschten Schutz sorgen, während sie ungehindert bewegt werden können.

Anstelle der Vorrichtung 34 kann jede der Meßvorrichtungen 34a und 34b mit dem Meßgerät 20 verwendet werden, indem einfach die geregelte Druckluft für die Meßvorrichtung 34a oder 34b angeschlossen wird. Obwohl die Meßvorrichtungen 34, 34a und 34b in Verbin-

" dung mit einem numerisch gesteuerten Meßgerät beschrieben wurden, bei welchem die zugeordnete Meßvorrichtung und ihr Meßkopf durch automatische Steuereinrichtungen in ihre Sollstellungen eingefahren werden, können diese erfindungsgemäßen Meßvorrichtungen und das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Geräten benutzt werden, bei welchen der Meßkopf von Hand in die Sollstellungen gebracht wird, worauf die genaue Stellung oder Lage einer zu messenden öffnung, Oberfläche oder dergleichen in der gleichen vorstehend beschriebenen Weise angezeigt wird, und diese Stellung oder Lage kann beliebig auf eine geeignete Bezugsstellung bezogen werden.

Der Meßkopf der Meßvorrichtungen 34, 34a und 34b wurde als stumpfkegeliger Meßstift zur Messung der genauen Stellung von öffnungen oder Bohrungen 38 in einem Werkstück in der Form einer gedruckten Schaltungsplatte dargestellt. Dieser Meßkopf kann jedoch von beliebiger Form sein und kann zur Messung der genauen Stellung und Form von Flächen, Auskragungen und dergleichen verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

Meßgerät, das eine Maschine mit einem im wesentlichen in einer Richtung frei beweglichen Schlitten und einer langen durch den Schlitten gelagerten Stütze zur Ausführung von Querbewegungen zu dieser Ebene sowie mit einer in der Stütze gelagerten Meßvorrichtung umfaßt, wobei das Gerät eine schnelle Positionierung des Schlittens und der Stütze gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (34) ein Gehäuse (50) besitzt, daß eine Welle (51) im Gehäuse zur Ausführung teleskopartiger Bewegungen gelagert ist, daß am Außenende der Welle (51) ein Meßkopf (35) angebracht ist und daß die Masse und die axiale Länge der Welle klein sind gegenüber der Masse und axialen Länge der Stütze (33), ferner daß Mittel vorgesehen sind (72), um die Welle (51) mit einer gesteuerten Kraft nach außen in eine ausgefahrene Stellung zu drücken, daß im Gehäuse (50) ein Anschlag

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(75) angebracht ist und daß Mittel (73) zum Zurückziehen der Welle (51) bis zum Anschlag (75) vorgesehen sind und schließlich, daß die geringe Masse und axiale Länge gewährleisten, daß der Meßköpf (35) durch die Druckmittel (72) mit einer genau gesteuerten Kraft gegen ein zugeordnetes Werkstück (W) gedrückt wird und daß die Mittel zum Zurückziehen (73) ein schnelles Rückfahren des Meßkopfes (35) gestatten, während die Stellung der Stütze (33) gegenüber dem Schlitten (2 7) unverändert beibehalten wird.
2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (54) zur lösbaren Befestigung des Meßkopfes (35) am Außenende der Welle (51).
3. Gerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Wälzlager (61), in welchem die Welle (51) zur Ausführung von Senkrechtbewegungen gelagert ist.
* 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel aus einer mechanischen Druckfeder (72) bestehen.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß die Druckmittel aus einem strömungsmittelbetätigten Kolben (83a) bestehen.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zurückziehen aus einer elektrischen Magnetspule (73) bestehen.

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7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zurückziehen aus einer mechanischen Druckfeder (92b) bestehen.
8. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Welle (51) ein Durchbruch (68) ausgeformt ist, um ihre Masse weiterhin zu verkleinern.
9. Gerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein am Ende der Welle (51) befestigtes Bauteil (65), das gegenüber dem Meßkopf (35) angeordnet ist und dazu dient, mit einem Anschlag (67) in Eingriff zu kommen, um den nach außen gerichteten Weg der Welle (51) und des Meßkopfes (35) zu begrenzen.
10. Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß es nach der vorstehenden Beschreibung und den zugehörenden Zeichnungen ausgeführt ist.

209817/0965