DE2909836C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Präzisions­ meßvorrichtung für zylindrische Objekte gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Bisher wurden die Durchmesser größerer Walzen hauptsächlich mit Hilfe sogenannter Reiter und mechani­ scher Mikrometer gemessen, jedoch waren dabei die Meßer­ gebnisse nicht genau genug.

Aus der DE-OS 27 27 062 ist bereits eine Präzisionsmeßein­ richtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 be­ kannt, mit der geprüft und bestimmt werden kann, ob zwei zylindrische Oberflächen koaxial zueinander ausgerichtet sind. Zu diesem Zweck ist der Meßbügel seitlich des zu messenden zylindrischen Objekts angeordnet und er trägt in diesem Bereich zwei im Umfangsabstand zueinander stehende Laufrollen. In der Symmetrieachse des Meßbügels ist ein Schwenkzapfen (32) vorgesehen, der parallel zur Walzen­ achse ausgerichtet ist und fest an einem weiteren Meßkopf (19) sitzt, dessen Bewegung senkrecht zur Objektachse abgegriffen werden kann. Mit dieser Meßvorrichtung können Exzentrizitäten aus der Schwenkbewegung des Meßbügels abgeleitet werden, der zu diesem Zweck mit einem Taster zusammenarbeitet, der an einem den Laufrollen abgewandten Hebelarm des Meßbügels angreift. Da diese Vorrichtung in axialer Richtung des zu messenden Objekts eine nicht unbe­ trächtliche Dimension besitzt, eignet sich diese Vor­ richtung nur bedingt zum Messen von zylindrischen Objekten im Bereich von deren Enden. Darüber hinaus hat sich ge­ zeigt, daß diese Vorrichtung nicht in der Lage ist, Exzen­ trizitäten und Formabweichungen in Längsrichtung des zu messenden Objektes kontinuierlich zu messen. Punktförmige Messungen reichen jedoch heutzutage häufig nicht mehr aus, die Fertigung von Präzisionswalzen, wie sie beispielsweise für die Papierindustrie benötigt werden, in ausreichender Weise zu überwachen.

Auch herkömmliche sogenannte Reiter zur Messung von Durchmessern größerer Walzen, bei denen zusätzlich Tast­ uhren eingesetzt wurden, haben sich nicht als geeignet erwiesen, die erforderlichen Messungen mit ausreichender Genauigkeit durchzuführen. Die zur Anhebung der Genauigkeit zusätzlich getroffenen Maß­ nahmen, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 9 51 775 in Form von Dauermagnet-Einrichtungen vorgesehen sind, konnten die Schwächen derartiger Vorrichtungen nicht be­ seitigen, wobei sich zusätzlich auch Probleme hinsichtlich der maximalen Baugröße ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Präzisions­ meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die mit einem Höchstmaß an Genauigkeit in der Lage ist, Formabweichungen von großen Präzisionswalzen über die gesamte Länge kontinuierlich zu erfassen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein auf dem zu messenden zylindri­ schen Objekt quasi schwimmender Meßbügel vorgesehen, der durch geeignete Gestaltung der Laufrollen in der Lage ist, unter Drehung des Objekts eine kontinuierliche Messung auch in Längsrichtung der Walze zuzulassen. Dabei kommt die gewichtskompensierte Aufhängung des Meßbügels der Anhebung der Flexibilität der Meßvorrichtung zugute, indem die Möglichkeit eröffnet wird, eine Vielzahl von verschie­ denen Meßbügeln mit unterschiedlich hohem Gewicht zum Einsatz zu bringen, ohne dadurch die zu messenden Objekte übermäßig zu belasten und dadurch die Meßergebnisse zu verfälschen.

Die erfindungsgemäße Präzisionsmeßeinrichtung eignet sich deshalb in vorteilhafter Weise für die Messung des Objekts während des Endbearbeitungsvorgangs wobei durch die hängende Anordnung des Meßbügels das Bett der Maschine, die die Walze trägt, vollkommen unbeeinflußt bleibt. Dadurch wird nicht nur das Umrüsten der Präzi­ sionsmeßvorrichtung zur Messung verschieden dimensionier­ ter Walzen vereinfacht, sondern es wird darüber hinaus dafür gesorgt, daß das Maschinenbett ausschließlich im Hinblick auf die Bearbeitungsvorgänge der Walze dimen­ sioniert und gestaltet werden muß.

Weil die anmeldungsgemäße Meßvorrichtung von der Konzep­ tion her so gestaltet ist, daß sie sozusagen dynamisch Messungen des Objekts vornimmt, kann sie auch in bislang nicht erreichter Weise elektronische Meßwertgeber aus­ lasten, die ihrerseits eine Anhebung der Abtastgeschwin­ digkeit erlauben. Die anmeldungsgemäße Vorrichtung kann auf diese Weise sehr wirtschaftlich betrieben werden.

Mit Hilfe der Meßeinrichtung ist es möglich, die Walze allein dadurch zu zentrieren, daß man mit dem elektro­ nischen Meßtaster (unter Sperrung einer waagerechten Be­ wegung desselben) an den beiden Enden der Walze mißt und aufgrund des Meßergebnisses zentriert. Durch die Möglich­ keit der Messung unter Drehung der Walze bei ihrer Bear­ beitung, können Produktionsfehler sofort leicht behoben werden. Die Gestaltung der Taster kommt diesem Einsatz entgegen, da keine kratzenden Spitzen vorhanden sind, die die Walzen-Außenfläche beschädigen könnten und an denen eine Schmutz-Ansammlung auftreten könnte. Aufgrund des Aufbaus der Taster ist es darüber hinaus möglich, die Walze von einer Endkante bis zur anderen zu messen.

Die Präzisionsmeßeinrichtung kann eine Digi­ talanzeige sowie eine Schreib- bzw. Aufzeichnungseinrich­ tung aufweisen, wodurch sich eine einfache Ablesung auf einem Meß­ protokoll ergibt.

Die von dem Meßbogen auf das Meß­ objekt, bzw. die Walze einwirkende Kraft wird vorzugsweise mit Hilfe eines an sich bekannten verstellbaren Gegengewichts ver­ ringert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Aus­ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung nä­ her erläutert.

Fig. 1 ist eine Gesamt-Seitenansicht eines Aus­ führungsbeispiels der Präzisions-Meßein­ richtung.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch einen Taster.

Fig. 3 zeigt den Taster unter Drehung um 90°, wobei der untere Teil im Schnitt darge­ stellt ist.

An einem Meßbogen 1 sind drei mit Laufrollen 2 versehene Spitzen bzw. Tastköpfe oder Taster angebracht, nämlich ein Meßtaster 4, der einen elektronischen Meß­ wertgeber 3 bewegt und unter Federvorspannung an einer in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien dargestellten Walze 5 anliegt, ein Gegentaster 6, der an der gegenüber­ liegenden Seite der Walze anliegt und waagerecht an einem senkrechten Bogenarm verstellbar ist, und ein an dem höchsten Punkt des Walzenumfangs anliegender Stütztaster 7, der vertikal verstellbar ist und über den der Meßbogen 1 auf der Walze 5 liegt. Die Taster 6 und 7 sind mit (nicht gezeigten) Strichskalen und Festlege-Schrauben versehen. Die Laufrollen 2 sind über Kugellager in Kopf­ teilen 8 gelagert, die wiederum über Kugellager an den Enden der Taster 4, 6 und 7 so gelagert sind, daß sie frei drehbar sind, wobei der Rollenmittelpunkt in bezug auf die Mittellinie des Tasters 4, 6 oder 7 um eine Strec­ ke e exzentrisch ist, so daß sich die Laufrolle wie bei einer Klavier-Rolle immer zur Bewegungsrichtung einstellt. Hierbei sind zylindrische Laufrollen denkbar, jedoch sind sie vorteilhafterweise kugelförmig. Der Aufbau der Taster wird später anhand der Fig. 2 und 3 in Einzelheiten be­ schrieben, bei welchen die Laufrollen kugelförmig ausge­ bildet sind.

Der Meßbogen 1 ist als Kastenkonstruktion aufge­ baut, die zur Schwingungsdämpfung mit Körnern aus einem Schaumkunststoff aus Polystyrol (Styrox) gefüllt ist, welche mit Hilfe von Dampf aufgeschäumt sind. Der Meßbo­ gen 1 hat einen Handgriff 9 und ist leicht durch einen kleineren oder größeren Bogen dadurch ersetzbar, daß er mittels einer Gabel 11 und einer mit einem Griffkopf versehenen Schraube 12 an einem Gleitarm 10 befestigt wird. Der Gleitarm 10 ist gleichfalls kastenförmig aufgebaut und am entgegengesetz­ ten Ende zu einem Gleitschlitten ausgebildet, der in diesem Fall mit 16 Kugellagerrollen versehen ist, wodurch er leicht entlang eines Viereck-Gleitrohrs 13 aus fein­ geschliffenem Sinterstahl bewegbar ist. Das Gleitrohr 13 ist an seinem anderen Ende mit Kugellagern und einem Zapfen 15 an einem Tragteil 14 gelagert. An dem Gleitrohr 13 ist mit zwei Bolzen ein Verlängerungsarm 16 befestigt, an dessen in Fig. 1 rechter Seite ein versetzbares Gegen­ gewicht 17 befestigt ist. Infolgedessen ist die ganze Kombination aus dem Meßbogen 1, dem Gleitarm 10, dem Gleitrohr 13, dem Verlängerungsarm 16 und dem Gegenge­ wicht 17 um den Zapfen 15 schwenkbar, wobei der Meßbogen 1 und der Gleitarm 10 mit dem Gleitschlitten außerdem mit Hilfe der Kugellager entlang des Gleitrohrs 16 ver­ schiebbar ist. Deshalb ist der Meßbogen 1 mit dem Meßwert­ geber leicht in allen Richtungen in einer zum Zapfen 15 und der Walze 5 senkrechten Ebene bewegbar.

Das Tragteil 14 ist an einer Tragsäule 18 verstell­ bar so angebracht, daß es eine dem Durchmesser der Trag­ säule entsprechende Öffnung mit einem vertikalen Ein­ schnitt hat und mittels einer Schraubspindel 19 und einer Kurbel 20 angehoben oder abgesenkt werden kann sowie mit Hilfe einer Spannschraube 21 fest um die Tragsäule herum geschlossen werden kann (wobei ein Bedienungsgrad bzw. ein Bolzen der Spannschraube 21 in Fig. 1 hinter dem Verlän­ gerungsarm 16 abgedeckt liegen). Die Tragsäule 18 sitzt ihrerseits in einem Sockel 22, in welchem sie mit Hilfe einer Schraube und eines Hebelarms 23 in der Höhe ver­ stellt und festgelegt werden kann. Der Sockel 22 kann mit Bolzen an dem Schlitten einer Drehbank oder Schleifma­ schine für die Walze befestigt werden. Die Bewegung des Meßbogens 1 und des Gleitarms 10 entlang dem Gleitrohr 13 kann mittels eines Anschlags 24 begrenzt werden, der an einer Stange verstellbar ist, die mit einem Ende an dem Gleitschlitten des Gleitarms 10 befestigt ist und am ande­ ren Ende in einem am Gleitrohr 13 befestigten Teil ver­ schiebbar ist.

Der elektronische Meßwertgeber 3 gibt ständig Meßergebnisse über eine teilweise durch den Meßbogen 1 hindurch verlaufende Leitung 25 an eine Anzeigeeinheit 26 ab, die an beliebiger Stelle angeordnet sein kann, jedoch im Fall gemäß Fig. 1 an sichtbarer Stelle mit Hilfe eines Tragarms 27 an dem oberen Teil der Tragsäule 18 angebracht ist. In der Anzeigeeinheit 26 ist eine Digitalanzeige 28 mit 16 mm hohen 7-Segment-Ziffern sowie ferner eine Auf­ zeichnungseinrichtung angebracht, mit der die Meßergeb­ nisse auf einem Papierstreifen 29 aufgezeichnet werden.

Die Aufzeichnungsgeschwindigkeit ist mittels eines Zeit­ gebers an einem Knopf 30 im Bereich von dreimal je Sekunde bis einmal je 2 Minuten verstellbar. Der Meßbereich für den Durchmesser der Walze beträgt 30 bis 1500 mm bei einer Genauigkeit von 0,01 mm bis 0,002 mm.

Die drei Taster 4, 6 und 7 sind gleich und können entweder mit zylindrischen oder mit kugelförmigen Laufrol­ len versehen sein. Nachstehend wird anhand der Fig. 2 und 3 ein Taster-Aufbau mit einer kugelförmigen Laufrolle 2 als Gegentaster 6 beschrieben. An einem Achszapfen 31 ist eine kugelförmige Laufrolle 2 mittels zweier Kugellager 32 gelagert, zwischen denen ein Zwischenring 33 sitzt, um ein Spiel zwischen Beilagscheiben 34 zu verhindern. Der Achszapfen 31 steht in rechtem Winkel zu einer Längsachse 35 des Kopfteils 8, das an einer als Rohr geformten Stange für den Taster befestigt ist und dessen gabelförmiger unterer Teil unterhalb des Achszapfens 31 als mit der Laufrolle 2 konzentrische Kugel ausgebildet ist. Aufgrund einer Exzentrizität bzw. Versetzung e zwischen der Mittel­ achse des Achszapfens 31 und der Längsachse 35 des Tasters 6 erzielt man den Vorteil, daß sich die Rolle dann, wenn sie über die Endkante auf die Oberfläche bzw. Umfangsflä­ che der Walze gleitet bzw. rollt, immer in die richtige Lage unabhängig von der Lage stellt, bei welcher sie an die Walzenendkante gelangt ist. Daher können von einer Kante der Walze bis zur anderen Kante Messungen vorge­ nommen werden. Die Exzentrizität e kann 3 bis 4 mm betragen.

Die Längsachse 35 des Kopfteils ist mittels eines Paars von Kugellagern 36 in einem Lagerzylinder 37 gela­ gert, der in ein Taster-Rohr eingetrieben ist, das für eine Grobeinstellung mit einer Skala versehen ist. Das Kopfteil 8 ist in bezug auf die Längsachse 35 mit Hilfe eines Gegengewichts 38 ausgewuchtet, das aus Blei beste­ hen kann und einen Teil des Oberteils des Kopfteils bil­ den kann. An dem Kopfteil 8 ist mittels einer Schraube ein Schaber 39 aus dünnem Stahlblech (von beispielsweise 0,02 mm) befestigt, der die Laufrolle 2 reinigt.

An der mit der Walze 5 in Berührung kommenden Be­ rührungsfläche der kugelförmigen Laufrolle 2 ist eine schmale zylindrische Zone 2 a angeschliffen, wobei der Rundlauf der Fläche gegenüber dem Achszapfen 31 sicherge­ stellt ist. Dadurch wird die Berührungsfläche mit der Walze größer, was insbesondere bei der Messung an Walzen mit weicher Deckschicht (wie Kupfer, Gummi usw.) von Be­ deutung ist.

Die Fig. 1 zeigt in gestrichelten Linien die Um­ risse der bewegten Teile, wenn sie sich in einer abwei­ chenden Lage befinden. Eine derartige Abweichungs-Lage ist sichtlich übertrieben dargestellt; tatsächlich be­ wegen sich die Teile nur um hundertstel Millimeter, so daß die Fig. 1 nur darstellt, wie sich die Teile bewegen.

Claims (5)

1. Präzisionsmeßeinrichtung für zylindrische Objekte, insbesondere große Walzen, wie Papiermaschinen-Walzen, die an dem Schlitten einer Spitzendrehmaschine oder Spitzen­ schleifmaschine befestigbar ist und einen in zur Walzenachse senkrechter Richtung mittels eines kugelgelagerten Schlit­ tens verschiebbaren und um eine zur Walzenachse parallele Achse verschwenkbaren bogenförmigen Meßbügel mit Tastern aufweist, die an dessen Enden als Laufrollen ausgebildet sind, die mittels einer Federeinrichtung gegen das Meßob­ jekt drückbar sind, und mit einem mittig angeordneten dritten Taster, dadurch gekennzeichnet, daß
der Meßbügel als ein das Meßobjekt (5) übergreifender Meßbogen (1) ausgebildet ist,
die Laufrollen (2) Bestandteile von separat beweg­ lichen Tastern (4, 6) bilden, von denen der eine ein unter Federvorspannung an einer Umfangsseite des Meßobjekts (5) anliegender Meßtaster (4) ist, der mit einem elektro­ nischen Meßwertgeber (3) verbunden ist und der andere Taster ein an der gegenüberliegenden Umfangsseite des Meßobjekts (5) anliegender festeinstellbarer Gegentaster (6) ist, und daß
der dritte Taster als am höchsten Umfangspunkt des Meßobjekts (5) sitzender festeinstellbarer Stütztaster (7) vorgesehen ist, über den der Meßbogen (1) das Meßobjekt (5) mit einstellbar vermindertem Eigengewicht belastet, wobei
der Meßbogen (1) mit Hilfe von Kugellagern sowohl in einem Gleitarm (10) als auch an einem Zapfen (15) gelagert und von einer Tragsäule (18) gehalten ist, die über einen Sockel (22) am Schlitten befestigbar ist.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Meßobjekt (5) lastende Gewicht des Meßbogens (1) mittels eines an sich bekannten verstell­ baren Gegengewichts (17) vermindert ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßbogen (1) mittels einer Gabel (11) und einer mit einem Griffkopf versehenen Schraube (12) an dem Gleitarm (10) be­ festigt ist, der am anderen Ende als Gleitschlitten mit Rollenlagern ausgebildet ist, welcher leicht und genau ent­ lang eines viereckigen Gleitrohrs (13) bewegbar ist, das an seinem Ende mit Kugellagern und dem waagerechten Zapfen (15) an einem Tragteil (14) gelagert ist, das in Verlän­ gerung des Gleitrohrs an der Gegenseite einen Verlänge­ rungsarm (16) mit dem verstellbar befestigten Gegenge­ wicht (17) trägt und daß in der Höhe einstellbar an der Tragsäule (18) befestigt ist.

4. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (2) jeweils über Kugellager an einem Kopfteil (8) gelagert sind, das gleichfalls über Kugellager am Ende des jeweiligen Tasters (4, 6, 7) so angebracht ist, daß es um die Mittellinie des Tasters frei drehbar ist, wobei die Laufrollen in bezug auf die Mittellinien exzentrisch gelagert sind, wodurch sie sich selbsttätig in die richtige Stellung stellen, und wobei die Laufrollen zu ihrer Säuberung mit dünnen Schabern (39) versehen sind.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Laufrollen (2) mit Ausnahme einer schmalen zylindrischen Zone (2 a) als Berührungsfläche gegenüber dem Meßobjekt (5) Kugelform haben, daß die Enden der Kopfteile (8), die Lagerungsgabeln für die Laufrollen bilden und an denen Kugellagerachsen (31) befestigt sind, an ihrem unteren Teil eine der Kugelform der Laufrollen entsprechende, zumindest gleich große Kugelform haben und daß die Kopfteile in bezug auf die Mittellinien der Taster (4, 6, 7) mit Hilfe von Gegengewichten (38) ausge­ wuchtet sind.