DE2421365C3 - Meßeinrichtung mit einem Reibrad-Präzisionsmeßgerät - Google Patents

Description

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtungen (56, 52) einen sich von der unteren ebenen Fläche (40) des Rahmens (20) in eine Ausnehmung (54) des Tragteils (30) erstreckenden Ansatz (52) und Feststellschrauben (56) enthalten, die durch den Tragteil (30) gegen den Ansatz (52) anziehbar sind.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (20) eine der Meßfläche abgewandte rückseitige Fläche (47) aufweist, die senkrecht zur ebenen Fläche (40) gekrümmt ist, daß der Krümmungsmittelpunkt der rückseitigen Fläche (47) in einer durch die Drehachse des Meßrades (22) senkrecht zur Kippachse verlaufenden Ebene liegt, und daß die Stelleinrichtung (46) gegen die Rückseite (47) des Rahmens (20) wirkt.

5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche des Meßrades (22) senkrecht zur Laufrichtung mit einer Krümmung versehen ist, und daß der Krümmungsmittelpunkt an der gleichen Stelle wie der Krümmungsmittelpunkt der gekrümmten rückseitigen Fläche (47) des Rahmens (20) liegt.

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung mit einem Reibrad-Präzisionsmeßgerät, z.B. einem Wegaufnehmer, das ein längs einer Meßfläche abrollendes, in einem Rahmen drehbar angeordnetes Meßrad enthält, mit einer Halterung zur Befestigung der Meßeinrichtung an finem Lagerblock, der relativ zur Meßfläche beweglich ist, wobei die Halterung einen beweglichen Tragteil und einen Grundteil aufweist, die mit dem Rahmen bzw. dem Lagerblock verbindbar sind, wobei ein zwischen Tragteil und Grundteil wirkendes Federelement den Tragteil gegen die Meßfläche vorspannt

Meßeinrichtungen mit Reibrad-Präzisionsmeßgeräten der genannten Art sind z. B. aus der US-PS 33 78 929 bekannt und arbeiten mit einem Reibrad, das auf einer Meßfläche abläuft, um z.B. eine vom Reibrad-Präzisionsmeßgerät relativ zur Meßfläche zurückgelegte Strecke zu messen. Derartige Einrichtungen werden z. B. in Verbindung mit Werkzeugmaschinen verwendet, um den Weg anzuzeigen, um den sich ein Schlitten auf der Maschine oder dem Werkzeug relativ zum Maschinen- oder Werkzeugrahmen oder einem anderen Bezugspunkt verschiebt. Beispielsweise kann eine derartige Meßeinrichtung an dem Schlitten einer Drehbank befestigt sein, wobei das Reibrad an der Führungsfläche des Bankrahmens anliegt und die Strecke anzeigt, die der Schlitten längs der Drehbank verfährt. Das Reibrad ist mit Sorgfalt auf einen genau bestimmten Umfang geschliffen, der es ermöglicht, daß die Umdrehung des Rades in eine Distanzmeßanzeige umgesetzt wird.

Es hat sich ergeben, daß die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Messungen, die mit derartigen Einrichtungen ausgeführt werden, durch eine Anzahl von Fehlerquellen beeinflußt wird. Diese Fehlerquellen stellen sich dar als der Betrag des Schräglaufs, der Neigung und des Druckes zwischen der Radoberfläche und der Meßfläche, und diese Größen sind daher von besonderer Bedeutung. Die Wirkung des Schräglaufes, d. h. jede Abweichung der Rotationsebene des Meßrades von der Parallelität mit der Linie der Relativbewegung der Meßvorrichtung längs der Meßfläche beeinflußt die Fähigkeit der Vorrichtung, sich in wiederholbarer Weise längs der Meßfläche zu bewegen und dennoch wieder auf die Nullpunktstelle am Ausgangspunkt zurückzukehren; der dabei auftretende Fehler wird als Wiederholbarkeitsfehler bezeichnet. Die Wirkung des Schräglaufwinkels auf Wiederholbarkeitsfehler ist im einzelnen in der US-PS 35 61 120 diskutiert worden.

Eine Veränderung der Neigung dient zur Steuerung des effektiven Umfangs des Rades, indem die periphere Radfläche als Teil einer Kugelfläche statt als Zylinder ausgebildet wird. Auf die US-PS 33 07 265 darf in diesem Zusammenhang verwiesen werden.

Veränderungen in der Kraft des gegenseitigen Eingriffes zwischen Meßrad und Meßfläche haben ebenfalls einen schädlichen Einfluß. Zu dessen Ausschaltung kann man daran denken, eine Halterung für das Meßinstrument zu schaffen, bei der eine nachgiebige Last so ausgenutzt wird, daß sie eine effektive Federkonstante von der Größe Null hat, d. h. die durch die elastische Einrichtung ausgeübte Kraft ist im wesentlichen konstant als Funktion der Auslenkung. Das Ablenkungs-Lastsystem führt bei seiner Kombination mit einer einstellbaren Halterung unter dem Vorspann- oder Lastmechanismus zu Problemen, indem nämlich die Achsen, um die Positionseinstellungen ausgeführt werden, um beträchtliche Abstände von der Ebene des Meßrades selbst verschoben sind. Wegen

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dieses relativ großen Momentarmes führt die Justierung des Neigungswinkels zu einer großen Verschiebung der Halterang in eine Richtung senkrecht zur Meßfläche. Diese Verschiebung erschwert die Einsttilung der gewünschten Neigung und bleibt dennoch innerhalb der Grenzen, die durch die konstante Kraft des Vorspannsystems gezogen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung mit einem Reibrad-Präzisionsmeßgerät und einer Ha'^rung für das Reibrad-Präzisionsmeßgerät zu schaffen, bei der sowohl die Querbelastung des Meßrades gegen die Meßfläche als auch der Winkel zwischen der Rotationsebene des Meßrades und der Meßfläche auf einfache Weise sehr genau einstellbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die Achsen, um die eine Justierung stattfindet, sehr nahe am Meßrad liegen. Die Schwenkachse, um die herum die Schrägstellung justiert wird, befindet sich unmittelbar an der unteren ebenen Fläche des Reibrad-Längenmeßgeräts. Verrutschbewegunger oder Spiel der Schrägstelleinrichtung haben daher einen minimalen Einfluß auf die Meßgenauigkeit des Meßgeräts. Dies ist deshalb von besonderer Bedeutung, da die Schrägstellung eine Justierung der Genauigkeit darstellt Darüber hinaus bewegt die Halterung für das Meßgerät eine erhebliche verringerte Gesamthöhe, wodurch das Meßgerät fester an dem Lagerblock ankoppelbar ist, wodurch die Elastizität zwischen Meßgerät und Halterung, die eine Hysterese hervorrufen kann, verringert ist. Die Kompaktheit der Meßeinrichtung verringert den unerwünschten Einfluß von Elastizität auf ein Minimum.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung, die auf einer Werkzeugmaschine montiert ist,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die in F i g. 1 dargestellte Meßeinrichtung, wobei der obere Teil der Meßeinrichtung abgenommen ist,

F i g. 3 eine schematische Ansicht der Meßeinrichtung von der Seite, aus der die Lage der Kippachse deutlich wird, um welche die Kippjustierung stattfindet,

Fig.4 eine Draufsicht auf das Lagerteil der Meßeinrichtung bei abgenommenem Meßgerät.

In den Figuren bezeichnet 10 allgemein ein Reibrad-Wegemeßgerät von der in der US-PS 33 78 929 beschriebenen Art. Das Meßgerät 10 ist auf einem beweglichen Teil einer Werkzeugmaschine, beispielsweise dem Schlitten einer Drehbank od. dgl., über einen Lagerblock 12 befestigt der in F i g. 1 teilweise zu erkennen ist Der Lagerblock 12 kann z. B. über vier Schrauben an der Werkzeugmaschine befestigt sein (vgl. US-PS 33 07 265). Das Befestigen des Meßgerätes umfaßt weiter eine einstellbare Befestigungsanordnung 14, die weiter unten im einzelnen beschrieben werden wird. Eine Bewegung des Schlittens läßt das Meßgerät 10 parallel zu einer Meßfläche 16 verfahren, die beispielsweise eine Führungsfläche oder eine andere bearbeitete Fläche sein kann.

Das Meßgerät 10 weist ein Gehäuse auf, das aus

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65 einem oberen Rahmen oder Rahmenteil 18 und einem unteren Rahmen oder Rahmenteil 20 gebildet wird. Ein Meßrad 22 wird in dem Gehäuse drehbar gehalten, so daß ein Segment der Peripherie des Meßrades durch eine öffnung 24 in dem Gehäuse so weit vorsteht, daß sie an der Meßfläche 16 anliegen kann. Ein inneres, nicht dargestelltes Getriebe verstärkt die Drehung des Meßrades 22 und erzeugt eine proportionale Drehung auf einer vergrößerten Skala 26 und einer Feinanzeige 28.

Die Halterung des Meßgerätes 10 wird von einem Tragteil 30 gebildet das durch eine Feder vorgespannt ist Ferner ist ein unteres Grundteil 32 vorgesehen, das an dem Befestigungsblock 12 verbolzt oder in anderer Weise befestigt ist Das Tragteil 30 und das Grundteil 32 werden durch ebene Federblätter 34 und 36 zueinander relativ verschiebbar auseinandergehalten, welche sich zwischen den Enden des Tragteils und des Lagerteils erstrecken. Diese Federblätter erlauben eine Querbewegung des Tragteils 30 relativ zu dem Grundteil 32. Ein verlängertes Federblatt 38 liegt an gegenüberliegenden Enden an dem Tragteil und dem Grundteil so an, daß eine auf das Tragteil 30 in einer von der Meßfläche 16 wegweisenden Richtung wirkende Kraft das Blatt 38 in der Mitte unter Druck zusammenkrümmen läßt Im zusammengedrückten Zustand ist die zum Einbiegen des Federblattes 38 erforderliche Kraft im wesentlichen konstant als Funktion der relativen seitlichen Verschiebung zwischen Grundteil und Tragteil.

Um eine Querbelastung des Meßrades 22 gegen die Meßfläche 16 zu haben und gleichzeitig den Winkel zwischen der Rotationsebene des Meßrades 22 und der Meßfläche 16 zu ändern, ist eine Einstellvorrichtung zur Festlegung des unteren Rahmens 20 des Meßgerätes gegenüber dem Tragteil 30 vorgesehen. Dazu weist der Rahmen 20 eine im wesentlichen ebene untere Fläche 40 auf, die auf einem Paar Lagern 42 ruht, das vom Tragteil 30 nach oben vorsteht. Die festen Lager 42 werden mit Vorteil von einer gebogenen Fläche gebildet, so dr.ß die ebene Fläche 40 des Rahmens 20 leichter über die Lager 42 hinweggleiten kann. Die Achsen der beiden festen Lager 42 sind im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens 12 ausgerichtet.

Die Quer-Positionierung des Rahmens 20 wird von einer Stellschraube 46 getätigt, die sich durch einen integralen Ansatz 48 mit Gewinde auf der Oberseite des Tragteils 30 erstreckt.

Die Stellschraube 46 wirkt gegen die Hinterseite 47 des Rahmenteils 20 längs einer Achse, die durch die Mitte des Meßrades 22 in einer Richtung im wesentlichen parallel zur ebenen Fläche 40 verläuft Die Hinterseite 47 des Rahmens 20 (F i g. 3) ist zylindrisch geformt und besitzt einen Radius R bezüglich eines Punktes 49, der auf der genannten Achse liegt. Ein Anziehen der Stellschraube 46 übt eine senkrechte Kraft zwischen dem Meßrad 22 und der Meßfläche 16 aus, wobei praktisch kein Kräftemoment entsteht, das das Rahmenteil 20 um irgendeine Achse drehen möchte. So kann die Justierung mit der Stellschraube 46 an dem Rahmenteil 20 ausgeführt werden, welches frei auf den Lagern 42 des Tragteils ruht.

Um die Neigung des Meßradgehäuses 10 zu justieren, besitzt das Gehäuse 10 einen Schaft 60 integral an dem Rahmenteil 20, der sich vom Rahmenteil 20 nach rückwärts seitlich vom Ansatz 48 des Tragteils 30 erstreckt. Der Schaft 60 besitzt einen Längsschlitz 64. Unmittelbar unterhalb des Schaftes 60 befinden sich in dem Tragteil 30 zwei Schraublöcher 66 und 68 (F i g. 4),

die längs einer Achse 70 zentriert sind, welche die Achse der Lager 42 in der Mitte zwischen diesen kreuzt. Das Loch 66 nimmt eine Schraube 72 auf. Wenn eine weitere Schraube 76 in der Mitte des Längsschlitzes 64 des Schaftes 60 angeordnet ist, liegt der Punkt 49 des Radius R im wesentlichen über der Achse der Lager 42. Das obere Ende der Schraube 72 liegt am Boden des Schaftes 60 an und stellt damit einen dritten Lagerpunkt für das Meßgerät 10 dar. Die Drehung der Schraube 72 läßt das Ende des Schaftes 60 anheben oder absenken. Die Schraube 76 erstreckt sich durch den Schlitz 64 und reicht mit Gewinde in das Schraubenloch 68 und legt das Rahmenteil 20 auf dem Kopf der Schraube 72 sowie auf den Köpfen der Lager 42 fest. Durch Hin- und Herbewegen des Rahmenteiles 20 des Meßgerätes 10 auf den Lagern 42 kann die Ebene des Meßrades 22 relativ zur Meßfläche 16 gekippt werden und damit die Neigung justiert werden. Wie Fig.3 zeigt, ist das Meßrad an seiner äußeren Peripherie mit einer gebogenen Fläche vom Radius R versehen, der größer als der Radius des Meßrades ist. Indem somit das Gehäuse 10 auf den festen Lagern 42 gekippt wird, kann der wirksame Umfang des Meßrades an der Kontaktstelle mit der Meßfläche 16 variiert werden. Das Gehäuse des Meßgerätes 10 wird arretiert gegen seitliche Verschiebung mit Hilfe eines Anschlages 52, der sich unter die ebene Fläche 40 erstreckt und mit dieser integral ist und in eine Ausnehmung 54 in dem Tragteil 30 zwischen den festen Lagern 42 reicht. Zwei Schraublöcher erstrecken sich durch das Tragteil 30 zur Aufnahme von Feststellschrauben 56, die sich gegen beide Seiten des Anschlages 52 anlegen und das Gehäuse 10 arretieren.

Um die Halterung zu justieren werden die Feststellschrauben 56 und die Schraube 76 gelockert. Die Stellschraube 46 wird dann so lange angezogen, bis das Federbiatt 38 sich gerinfügig krümmt. Diese Verhältnisse sind durch Marken 81, 82 auf der Seite des Tragteils 30 und des GrundtRÜs 32 markiert. Wenn die Marke 81 zwischen den Marken 82 sich befindet, ist die Vorrichtung in der richtigen Weise vorgespannt. Die Schraube 72 und die Arretierschraube 76 werden dann so justiert, daß die richtige Neigung des Gehäuses 10 auf den Lagern 42 eingestellt ist, um die gewünschte Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Längenmessung zu erhalten.

Wie man aus Fig.3 erkennt, verändert die Neigung des Rahmens 20 nicht den Abstand zwischen der Meßfläche 16 und der Schraube 46, weil die gekrümmte Peripherie des Meßrades 22 und die gebogene Rückseite 47 des Rahmens 20 einen Krümmungsmittelpunkt besitzen. Dadurch kann die Querlage zuerst eingestellt werden und dann sich daran die Justierung der Neigung anschließen, ohne daß die Querlage davon beeinträchtigt würde. Nach beiden Justierungen wird der Rahmen in der festgelegten Stellung durch die Schrauben 56 arretiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Meßeinrichtung mit einem Reibrad-Präzisionsmeßgerät, z. B. einem Wegaufnehmer, das ein längs einer Meßfläche abrollendes, in einem Rahmen drehbar angeordnetes Meßrad enthält, mit einer Halterung zur Befestigung der Meßeinrichtung an einem Lagerblock, der relativ zur Meßfläche beweglich ist, wobei die Halterung einen beweglichen Tragteil und einen Grundteil aufweist, die mit dem Rahmen bzw. dem Lagerblock verbindbar sind, wobei ein zwischen Tragteil und Grundteil wirkendes Federelement den Tragteil gegen die Meßfläche vorspannt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (20) eine ebene untere Fläche (40) aufweist, die auf einem vom Tragteil (30) abstehendes Paar fester Lager (42) ruht, die die Fläche (40) längs einer Linie berühren, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung der relativ zum Grundteil (32) auf den Tragteil (30) wirkenden Vorspannkraft ausgerichtet ist, daß eine Stelleinrichtung (46) zwischen dem Rahmen (20) und dem Tragteil (30) vorgesehen ist, daß der Rahmen (20) bezüglich dem Tragteil (30) im wesentlichen parallel zur Richtung der Vorspannkraft gegen die Meßfläche bewegbar ist, daß die Stelleinrichtung (46) am Rahmen (20) längs einer durch die Mitte des Meßrads (22) verlaufenden Achse angreift, daß Stellmittel (76,72) zwischen dem Rahmen (20) und dem Tragteil (30) vorgesehen sind, daß der Rahmen (20) auf den Lagern zur Schrägstellung der Ebene des Meßrads (22) relativ zur Meßfläche (16) kippbar und in geneigter Stellung bezüglich des Tragteils (30) feststellbar ist, und daß Feststelleinrichtungen (56, 52) zur Sicherung des Rahmens (20) gegen lineare Bewegungen bezüglich des Tragteils (30) vorgesehen sind, die bei Sicherung des Rahmens (20) die Betätigung der Stelleinrichtung (46) zulassen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (46) als Stellschraube ausgebildet ist, die in einem Ansatz (48) des Tragteils (30) geführt ist und gegen den Rahmen (20) wirkt.