DE2244161A1 - Vorrichtung zur abtastung der aussenabmessungen unrunder werkstuecke - Google Patents

Description

Bei der Bearbeitung von Werkstücken durch Schleifen sind die zulässigen Maßtoleranzen häufig so eng, daß Vorkehrungen getroffen werden müssen, um den Einfluß der Ausdehnung der Schleifmaschine aufgrund der Erwärmung im Betrieb zu eliminieren« Die Schleifmaschinen müssen deshalb laufend nachjustiert werden, wozu ein erheblicher Arbeitsaufwand qualifizierter Kräfte erforderlich ist.

Es sind deshalb Vorrichtungen zur Abtastung der Außenabmessungen von Werkstücken entwickelt worden, mit denen die Jeweilige. Abmessung des Werkstückes im Zuge der Bearbeitung gemessen wird» sei es in Schleifpausen, sei es während des eigentlichen Schleif ens, und sobald diese Vorrichtung keine Abweichung mehr vom Sollmaß feststellt, wird der Schleif Vorgang beendet·

Die bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art sind im wesentlichen für rund zu schleifende Werkstücke gedacht

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und geeignet und üblicherweise mit zwei Tastarmen auegestattet, die auf das Werkstück gedruckt werden und einen Meßfühler zwischen sich betätigen. Bs werden normalerweise zwei Arme gewählt» weil Verlagerungen des Befestigungspunktee der Vorrichtung mit Bezug auf die Wcrkctückachse auf beide Arme gleichsinnig wirken* so daß diese Verlagerungen in das Heßergebnis nicht eingehen.

Solche zweiarmigen Vorrichtungen sind auch bereits zur Abtastung der Abmessungen von unrunden Werkstücken» nämlich PC4- und P3~Prof ilen benutzt worden. Beim Schleifen von PC4~Profilen wird dabei ein besonderes Speichersystem verwendet, in dem der Durchmesser des einbeschriebenen Kreises und des unbeschriebenen Kreises gespeichert werden.

Zum Abtasten der -Abmessungen allgemeiner unrunder Werkstücke sind diese bekannten Vorrichtungm Jedoch nicht geeignet, insbesondere auch nicht zur Abtastung von zu schleifenden Nocken. Bas liegt vor allem daran« daß die erzielbare Meßgenauigkeit von den zu erfassenden Maßabweichungen abhängt, die beispielsweise bei Nocken durch die maximale Erhebung des Nockens über dem Grundkreisdurchmesser vorgegeben sind.

In Sonderfällen sind auch bereits Vorrichtungen zur Abtastung der Abmessungen von eingespannten, rotierenden Werkstücken mit einem Tastarm und einem von diesen betätigten Meßfühler verwendet worden, diese unterliegen aber den gleichen Beschränkungen hinsichtlich der Μββ-

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genauigkeit, so daß sie zur Abtastung der Abmessungen von Nocken ebenfalls nicht geeignet sind.

Beim Schleifen von Nockenwellen wurde deshalb bisher auf die Abtastung der Abmessungen verzichtet und den unvermeidlichen Verlagerungen der Schleifmaschine durch häufiges Nachjustieren Rechnung getragen.

Durch die Erfindung soll eine Vorrichtung zur Abtastung der Abmessungen von unrunden Werkstücken, insbesondere Nocken, verfügbar gemacht werden, deren Meßgejiauigkeit durch die Erhebung nicht beeinträchtigt wird.

Prinzipiell wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nur eine Extremabmessung eines unrunden Werkstückes erfaßt wird, beispielsweise bei Nocken der Grundkreisdurchmesser. Tastet der Tastarm am Werkstück Bereiche außerhalb der Extremabmessung ab, dann wird er vom Meßfühler gelöst, so daß der letztere nicht für die volle Auslenkung des Tastärmes beispielsweise vom Grundkreisdurchmesser des Nockens bis zur maximalen Erhebung ausgelegt zu werden braucht.

Ausgehend von der bekennten Vorrichtung zur Abtastung der Abmessungen von eingespannten, rotierenden Werkstücken, mit einem Tastarm und einem von diesem betätigten Meßfühler wird deshalb die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Abtastung einer Extremabmessung unrunder Werkstücke die Anlage des Tastarms am Meßfühler bei die Schleifzugabe übersteigender Abweichung vom Sollmaß der Extremabmessung gegen die Wirkung einer den Tastarm auf das Werkstück und den Meßfühler zu

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drängenden Federung aufhebbar ist.

Um eine unnötige Abnutzung der Vorrichtung zu vermeiden, wird gemäß einer speziellen Ausbildung, der Erfindung , ■

Erhebung des WerkstucKproilTs, und dai der Tastarm in der der großen/Abweichung vom Sollm&ß entsprechenden Stellung selbstsperrend ausgebildet und diese Sperre aufgrund eines Signals lösbar aus· geführt. Nach einer Umdrehung des Werkstückes bleibt bei dieser Ausbildung der Erfindung der Tastarm vom Werkstück entfernt, wird also nicht abgenutzt und der Meßfühler bleibt unbetätigt, bis eine erneute Abtastung gewünscht wird und das entsprechende Signal gegeben wird. Dazu wird zweckmäßigerweise am Tastarm eine Kurvenscheibe vorgesehen, deren Kurve von ihrem Bewegungsweg bei Auslenkung des Tastarms abweicht und an der eine Wippe anliegt, und ist die Wippe ηί% einem Elektromagneten von der Kurve abhebbar . Je weiter der Tastarm ausgelenkt wird, umso stärker weicht die Kurve vom Bewegungsweg des Tastarms und der Kurvenscheibe ab, und umso weiter wird die Wippe vorgedrängt_t so daß sie einem Rücklauf des Tastarms in eine Stellung kleinerer Auslenkung einen Widerstand entgegensetzt. Nur wenn die Wippe mit dem Elektromagneten von der Kurve abgehoben wird, kann der Tastarm in die Stellung minimaler Auslenkung zurückfallen, die im Betrieb durch das Werkstück vorgegeben ist.

Bei den üblichen Vorrichtungen zur Abtastung der Abmessungen von Werkstücken betätigt der Tastarm den Meßfühler direkt. Durch den gewählten Meßfühler wird dann praktisch der gesamte Aufbau festgelegt, und um dem Konstrukteur eine größere Freiheit einzuräumen, wird gemäß einer speziellen Ausbildung der Erfindung zwischen dem Tastarn und dem Meßfühler wenigstens ein

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Übertragungshebel angeordnet· Durch die Dimensionierung dieses Übertragungshebels ist es möglich, bei gleichem Meßfühler verschiedenen Maßabweichungen Rechnung zu tragen» alt andern Worten zur Erhöhung der Maßgenauigkeit nur die kleinste interessierende Maßabweichung zu erfassen» da ja erfindungsgemäß bei größeren Ausienkungen der Tastarm vom Meßfühler getrennt wird und ohne Beeinträchtigung des Meßfühlers diesen folgen kann* Stattdessen, oder auch zusätzlich, kann zur Erreichung des gleichen Ziels der Tastarm selbst als zweiarmiger Hebel ausgebildet werden.

Die Verwendung von Hebeln, sei es als Übertragungselement» sei es die Ausbildung des Tastarms selbst als Hebel, hat gegenüber den häufig verwendeten Geradführungen für die Tastarme bekannter Vorrichtungen den Vorteil, daß Jeder Hebel spielfrei an seinem Schwenkpunkt gelagert werden kann, beispielsweise mit Blattfedern oder Kreuzfedergelenken*

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 schematißch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und

Fig« Z einen Längsschnitt durch eine praktische AußfUhrungsfora einer erfindungsgeoäßen Vorrichtung.

Wie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist» besteht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abtastung einer Extremabmessung unrunder Werkstücke aus einem Tastana 10,

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der bei 11 schwenkbar gelagert 1st und dadurch einen zweiarmigen Hebel bildet» einer diesen gegen den Ohr* zeigersinn um den Schwenkpunkt 11 drängenden Federung 12, einem Winkelhebel 13» einer Verbindungsstelle 14 und einem einarmigen Hebel 15» der bei 16 schwenkbar gelagert ist und am Stößel 17 einer Ueßdose 18 anliegt, der mit einer weiteren Feder 19 zur Anlage an einarmigen Hebel gedringt wird. Der Tastarm 10 liegt mit einem Auflager an einem Nocken 21 an, der beispielsweise im Sinne des 22 rotiert.

In der dargestellten Stellung liegt das Auflager 20 am Grundkreis des Nockens 21 an» und in dieser Stellung drückt ein Auflager 23 am anderen Ende des Hebels auf einen Arm des Winkelaebels 13» so daß dieser über den Verbindungsst&b 14 eine Kraft auf den. einarmigen Hebel ausübt»mitdsrderStößel 17 gegen die Wirkung der Pederung in die Meßdose 18 gedrängt wird· Dreht sich der Nocken um mehr als 90° aus der dargestellten Stellung heraus, so verläßt das Auflager 20 den Orundkreis und könnt mit der eigentlichen Nockenform in Berührung, so daß der Tastern 10 gegen die Wirkung der Feder 12 is Ohrzeigerainn verschwenkt wird. Me'Federung 19 drangt dabei den Stößel. 17 weiter nach rechts, und verschwenkt damit, ' -über "dem einarmigen Hebel 15 'und den Verbindungsstab den Winkelhebel 13 gegen den Uhrzeigersinn, Ms der ' . maximale Weg des Stößels 17 erreicht ist. Wird dar Tastarm 10 durch 'die Brhebung des Nockens 21 noch welter im Uhrzeigersinn versohvenkt, als der Winkel- .' . -¹OtIwI 15 folgen kann, so hebt das Auflager 23 vom ,. ' Winkelhebel 13 ab, so daß di« Verbind»»; odä»r .Asiat· * ' ^ ' des Tastarms 10 am Meßfühler If₉ 18 aufgehobon 1st« . ''

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Der Tastarm 10 kann dann praktisch beliebigen Nockenformen folgen» ohne daß der übrige Teil der Vorrichtung für entsprechend große Wege ausgelegt werden muß.

Bei der in Flg. 2 dargestellten praktischen Ausführungsform der Erfindung 1st der Tastarm 10 in zwei Teile 10a und 10b unterteilt, damit 1st es möglich, verschiedene Längen des freien Arms je nach der gestellten Aufgabe zu wählen« ohne daß an der Vorrichtung selbst etwas geändert werden muß; ferner kann bei Abnutzung des Auflagers 20 dieser vorstehende Teil 1OB des Tastarms leicht ausgewechselt worden»

Der Sohwenkpunkt 11 des Tastarms 10, ebenso wie der Schwenkpunkt 24 des Winkelhebels 13* 1st als Kreuzfedergelenk ausgebildet, so daß sich eine spielfreie Lagerung der beiden Hebel ergibt« Zur Lagerung des einarmigen Hebels 15 1st eine Blattfeder 16 vorgesehen» so daß auch hier eine spielfreie Lagerung erzielt wird; eine Blattfeder genügt den hier auftretenden Anforderungen vollauf.

Am Teil 10a des Tastarme 10 ist eine Kurvenscheibe 25 vorgesehen» deren Kurve 26 von einem Kreis um den Schwenkpunkt 11 abweicht» und zwar in dem Sinne, daß der obere Teil 27 näher am Schwenkpunkt 11 liegt als der untere Teil 28. An dieser Kurve liegt, über eine Auflagerkugel 29, eine Wippe 30 an, die in nicht näher dargestellter Weise federnd auf die Kurve 26 zu gedrängt ist. Ferner ist ein Elektromagnet 31 vorgesehen, mit dem die Wippe 30 von der Kurve 26 abgehoben werden kann, sobald der Hagnet 31 erregt wird.

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Sobald der Tastarm 10 Im Uhrzeigersinne um dem Schwenkpunkt 11 verechwenkt wird, und dabei die Kurvenscheibe mitnimmt, wandert der Berührungspunkt der Auflagerkugel an der Kurve 26 nach links» gesehen in Fig* 2, so daß die Wippe 30 duroh die nicht dargestellte Federung nach« gedrängt wird. Verschwindet die die Verschwenkung des Testarms bewirkende Kraft, also wandert beispielsweise die höchste Erhebung des Nockens 21 am Auflager 20 (Fig. 1) vorbei« versucht die Federung 12« den Tastarm 10 wieder gegen den Uhrzeigersinn In die ursprüngliche Stellung zurückzuziehen. Dazu müßte Jedoch die Wippe 30 in Fig· nach links zurückgeführt werden« und dazu reicht die Kraft der Feder 12 nicht aus« so daß der Tastann 10 In der maximal auegelenkten Stellung verbleibt« wie beispielsweise in unterbrochenen Linien bei 10* dargestellt. Ersichtlich ist dann das Auflager 25 vom Winkelhebel entfernt.

Soll der Tastarm 10 wieder In die Stellung minimaler Auslenkung zurückkehren« wird duroh Erregung des Magneten die Wippe 30 von der Kurve 26 abgehoben« so daß die Feder den Tastarm 10 wieder in die dargestellte Stellung zurückholen kann·

Erfindungsgemäße Vorrichtungen können auch paarweise verwendet werden« wobei jeweils einander diametral gegenüberliegende Stellen des Werkstücks abgetastet werden können, es kann dann eine ähnliche Unabhängigkeit von Verlagerungen der Maschine erreicht werden wie bei den bekannten zweiarmigen Vorrichtungen. Stattdessen kann aber auch die andere Extremabmessung abgetastet werden»

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Bei Nocken tritt dieser Wunsch im allgemeinen nt bt auf₉ -v/eil bei modernen Nockenwellenschleifmaschinen die Nocken« form auf jeden Fall ausreichend genau erzielt wird, beim Schleifen von PC4-Profilen kann dann aber der Durchmesser des Umkreises ebenfalls erfaöt werden.

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Claims (1)

1. 22U161

   Patentansprüche

   Vorrichtung zur Abtastung der Abmessungen von eingespannten, rotierenden Werkstücken, mit einem Tastern und einem von diosem betätigten Meßfühler, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtastung einer Extremabmessung unrunder Werkstücke die Anlage des Tastarms am Meßfühler bei die Schleifzugabe übersteigender Abweichung von So11ma3 der Extremabmesaung gegen die Wirkung einer den Tastarm auf des Werkstück und den Meßfühler zu drängenden Federung .aufhebbar ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch daß der Tastarm in der der größten Abweichung vom Sollmaß entsprechenden Stellung selbstsporrend ist und diese Sperre aufgrund eines Signals lösbar ist.

   3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. daß am Tastarm eine Kurvenscheibe vorgesehen ist» deren Kurve von ihrem Bewegungsweg bei Auslenkung des Tastarms abweicht und an der eine Wippe anliegt, und die Wippe mit einem Elektromaga ten von der Kurve abhebbar ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet. daß zwischen dem Tastarm und dem Meßfühler wenigstens ein Übertragungshebel angeordnet ist«

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

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   dadurch gekennzeichnete daß der Tastarm als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist*

   6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet* dad jeder Hebel spielfrei an seinem Schwenkpunkt gelagert ist.

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