DE2926679C2 - Vorrichtung zum Messen des Durchmessers eines Werkstücks auf einer Drehbank - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Durchmessers eines Werkstücks auf einer Drehbank, mit einem ersten Schlitten, der parallel zur Drehachse des Werkstücks auf der Drehbank verschieb bar ist, und einem nur auf dem ersten Schlitten senkrecht zur Drehachse verschiebbaren zweiten Schlitten, dessen eines Ende als Gabel ausgebildet ist. deren einer Arm eine Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels aufweist, das vorzugsweise senkrecht iur Verschieberichtung des zweiten Schlittens auf eine Lichtempfangseinrichtung gerichtet ist, die vom anderen Arm der Gabel getragen wird, um ein Signal vom Beginn bis zum Ende der Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels durch das Werkstück zu erzeugen, wobei der zweite Schlitten einen Fühler trägt, der mit einem am ersten Schlitten befestigten Meßstab zusammenwirkt und eine Messung der Verschiebung des zweiten Schlittens gestattet.

Eine bekannte Meßvorrichtung dieser Art (DE-GM 31 701) ist von der Drehbank getrennt, so daß sich Schwierigkeiten bei der Installation der Meßvorrichtung ergeben. Sie ermöglicht das Messen eines Werkstück-Durchmessers lediglich durch Messen der Lage einer Werkstückkante relativ zu einer Bezugslage, so daß die genaue Kenntnis der Bezugslage oder die Verwendung eines Meßkalibers erforderlich ist Die Meßvorrichtung ist zwar in Längsrichtung verschiebbar, jedoch nur, um Messungen in zwei Ebenen durchzuführen. Sodann ist sie auf der dem Schneidwerkzeug gegenüberliegenden Seite des Werkstücks angeordnet, was ihre Anbringung an zahlreichen Drehbankarten ίο unmöglich macht und darüber hinaus ein Messen durch manuelle Verschiebung der Gabel zum Werkstück hin oder von diesem weg verhindert

Diese bekannte Meßvorrichtung kann daher nur bei Drehbänken verwendet werden, deren hinlerer Teil zugänglich ist, und sie erfordert zwangsläufig komplizierte automatische Meßeinrichtungen.

Sodann ist eine Meßvorrichtung mit einer Meßgabel,

die einen Lichtsender und -empfänger aufweist, bekannt (DE-OS 25 14 612). Diese Meßvorrichtung muß jedoch in üblicher Weise jedesmal zur Hand genommen werden, urn die Größe eines Werkstücks zu messen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die ein genaues Messen des Werkstück-Durchmessers bei einfacher Bedienbarkeit gestattet, ohne im Arbeitsbereich der Drehbank hinderlich zu sein.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gabel eine solche Länge und Größe hat, daß durch eine Verschiebung des zweiten Schlittens aus einer Ruhelage heraus in Richtung auf das Werkstück nacheinander der Beginn und das Ende der Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels bewirkt wird, daß der erste Schlitten drehbar auf einer Stange gelagert ist, die parallel zur und vor der Drehachse des Werkstücks auf der Drehbank gelagert ist, und daß der Fühler mit einem elektronischen Zähler zusammenwirkt, der die Anzahl der Teilstriche auf dem Meßstab während der Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels zählt.

Diese Meßvorrichtung ermögliche eine Absolutwertmessung und vermeidet zusätzliche Meßfehler durch Einstellungen relativ zu einer Bezugslage. Da sie auf der vor der Drehbank angeordneten Stange sowohl längsverschiebbar als auch verdrehbar ist, kann sie auf einfache Weise völlig aus dem Arbeitsbereich der Drehbank entfernt werden, ohne die Zugänglich keit der Drehbank zu beeinträchtigen. Das Meßergebnis wird durch einfaches Zählen der Teilstriche erfaßt und kann leicht durch optische Mittel sichtbar gemacht werden. Auf diese Weise wird einerseits die Meßgenauigkeit gesteigert und andererseits ein Ablesefehler vermieden. Eine Weiterbildung der Meßvorrichtung besteht dcrin, daß sie einen Adapter aufweist, der das Messen des Innendurchmessers von Werkstücken gestattet und einen zweiarmigen Hebel aufweist, dessen Drehachse an der Gabel befestigt ist und dessen einer Arm einen Abtaster trägt, der mit dem Werkstück in Berührung bringbar ist, so daß der andere Arm eine Unterbrechungsklappe für das Lichtstrahlcnbündel bildet.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch das Prinzip der Anbringung der Vorrichtung an einer Drehbank mit schrägstehendem Bett,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Meßvorrichtung mit ihren wesentlichen mechanischen Bestandteilen in größerem Maßstab,

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung

nach F i g. 2 und

F i g. 4 und 5 Einzelteilansichten, jeweils von der Seite und von oben, eines am Ende der Vorrichtung nach Fig.2 angebrachten Adapters zum Messen von Innendurchmessern.

Die dargestellte optische Meßvorrichtung dient zum Messen des Durchmessers von Werkstücken, die aui einer Horizontaldrehbank der in F i g. 1 dargestellten Art bearbeitet werden. Diese Drehbank kann ein in bezug auf die ve: tikale geneigtes Bett 10 mit einem Revolverkopf 11 aufweisen. Das Werkstück P liegt während der Bearbeitung zwischen horizontalen Spitzen frei vor den Augen de»· Bedienungsperson. Dabei ist die Gefahr ausgeschlossen, daß heiße Werkzeugspäne auf das Bett 10 fallen, dieses erhitzen und verformen.

Diese Anordnung ermöglicht eine einfache Anbringung der Meßvorrichtung 14, die durch ausgezogene Linien in Betriebsstellung und durch strichpunktierte Linien in Ruhestellung dargestellt ist

Die Vorrichtung ist längs einer Stange 15 (F i g. 1 und 2) verschiebbar, die gleichzeitig eine Drehachse bildet Die Stange 15 ist im Maschinengeste!! gelagert und verläuft parallel zur Achse des Reitstocks 13. S;e ist so lang, daß die Bedienungsperson das Werkstück außerhalb der Meßzeiten freisetzen kann. Zur Abstützung der Meßvorrichtung in der Ruhelage kann ein Anschlag 16 (F i g. 2) vorgesehen sein.

Die Vorrichtung 14 hat einen quer zum Werkstück feststehenden Schlitten 17 und einen verschiebbaren Schlitten 18. Der Schlitten 17 ist auf der Stange 15 axial verschiebbar und um diese drehbar gelagert Er weist eine stabile vertikale Platte mit zwei in der vertikalen Ebene weit auseinanderliegenden Gleitschienen 19 auf. Der Schlitten 18 trägt vier Lager 20, die die Gleitschienen 19 umgeben und eine Verschiebung des Schlittens 18 auf dem feststehenden Schlitten 17 aus einer zurückgezogenen in eine maximale Vorschublage (die in den Fig.2 und 3 durch ausgezogene Linien dargestellt ist) gestatten. Die Extremlagen des verschiebbaren Schlittens 18 sind durch Lagerböcke 21 bestimmt, die c.e Gleitschienen 19 tragen und an denen die Lager 20 anschlagen.

Zwischen dem feststehenden Schlitten 17 i>nd dem beweglichen Schlitten 18 ist eine Einrichtung zum Messen eines geradlinigen Verschiebungsweges angeordnet Diese Meßeinrichtung weist einen Meßstab 24a mit einer Teilung (hoher Genauigkeit) am Schlitten

17 und einen Meßfühler (Aufnehmer) 25a am Schlitten

18 auf. Der Verschiebeweg kann visuell oder, was bevorzugt wird, selbsttätig abgelesen werden, wie nachstehend noch näher erläutert wird.

Das dem Schlitten 17 abgekehrte Ende des Schlittens 18 bildet eine Gabel mit zwei Armen 22 und 23, die das Werkstück P, dessen Durchmesser gemessen werden soll, übergreifen. Die Länge der Arme 22 und 23 ist entsprechend dem maximal zu messenden Durchmesser, der durch strichpunktierte Linien in F i g. 2 angedeutet ist, gewählt. Der Arm 22 ist mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines dünnen Lichtstrahlenbündels versehen, das senkrecht zur Vorschubrichtung des Schlittens 18 auf dem Schlitten 17 auf den anderen Arm 23 gerichtet ist. Diese Einrichtung enthält eine Lichtquelle 25, einen Kondensor 25 und einen Umlenkspiegel 26, die innerhalb des Arms 22 angeordnet sind. Das aus dem Arm 22 austretende Lichtstrahlenbündel 27 kann durch das Werkstück P, in Abhängigkeit von der Lage des Schlittens 18, unterbrochen werden. Der Arm 23 enthält in seinem Inneren eine Einrichtung zum Empfangen und Umlenken des Ui-htsirahlenbünde!s 27 Dbsc Einrichtung weist einen ersten Spsege! 5S! ','rvJ iiü Objekiv 29 suf, das ein Bild einer Erzeugend!??. bv#. rtW,tc':^:;i;e des Werkstücks auf einen Lichtempfänger 29', z. B. einen Bitdichicm, wirft Sodann sinri Spiegel 30 und 31 vorgesehen, damit der optische Strahlengang zwischen Spiegel 28 und Lichtempfänger 29' dem Auszug des Objektivs entspricht Dem Lichtempfänger 29' ist ein lichtempfindliches Organ nachgeschaltet das beim

ίο Durchgang der Abbildung der Werkstück-Mantellinie ein Signal erzeugen kann. Hierfür kann ein Fotoelektronen-Vervielfacher 32 verwendet werden, der in der Mitte des Bildschirms 29' über eine Faseroptik 33 angeschlossen ist Beim Durchgang der Mantellinie des Werkstücks durch das Lichtstrahlenbündel bewirkt der Fotoelektronen-Vervielfacher eine Spannungsänderung, die ausreicht, allein das Lichtsignal in der Mitte des Bildschirms abzunehmen und so eine hohe Genauigkeit zu erzielen. Dieser fotoelektronische Teil der Meßvorrichtung kann weitgehend mit der in der US-PS 37 78 167 beschriebenen übereinstimmt· ;.

Die Wirkungsweise wird nachstehend kurz beschrieben, soweit sie sich nicht bereits aus der Beschreibung des Aufbaus ergibt

Wenn der Durchmesser des Werkstücks P(Fig.2) gemessen werden soll, werden zunächst die Schlitten längs der Stange 15 verschoben, so daß sie außer Eingriff mit dem Anschlag 16 kommen. Anschließend wird der Schlitten 17 am Anschlag 34 angelegt der ihn in horizontaler Lage hält Dann wird der Schlitten 18 vorgeschoben. In dem Augenblick, in dem das Lichts'.rahlenbündel 27 durch die rechte Mantellinie des Werkstücks P unterbrochen wird, ändert sich der vom Fotoelektronen-Vervielfacher 32 erzeugte Strom sprungartig. Eine nicht dargestellte elektronische Einrichtung, die vom Fotoelektronen-Vervielfacher 32 beaufschlagt wird, erzeugt daraufhin ein kurzes Meßsignal. In dem Maße, wie der Schlitten 18 weiter nach rechts verschoben wird, registriert der Meßfühler 25a die Anzahl der Teilstriche auf dem Meßstab 24a, die er abtastet. Wenn der Schlitten schließlich so weit verscl oben worden ist, daß das Lichtstrahlenbündel 27 nicht mehr unterbrochen wird, d. h. beim Durchgang der linken Mantellinie, erzeugt die am Fotoe!ektronen-Vervielfacher 32 angeschlossene elektronische Einrichtung erneut ein kurzes Signal, die das Zählen der Teilstriche auf dem Meßstab 24 anhält. Das Zählergebnis kann auf einer Sichtanzeigeeinheit 35 angezeigt werden.

Die Verschiebung des Schlittens 18 relativ zum Schlitten 17 und zur Stange 15, die einen feststehenden Träger bildet, braucht nicht mehr manuell zu erfolgen, sondern kann mittels e'.ines Motors bewirkt werden. Wenn ein Schrittvorschubmotor benutzt wird, können der Meßitrib 24a und der Meßfühler 25a entfallen. Statt dessen braucht lediglich ein einfacher Zähler vorgesehen zu sein, der mit jedem Vorschubschritt dts Motors weitergeschaltet wird, und zwar von Beginn bis Ende der Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels.

Die Vorrichtung gestattet iiiciü nur die Messung eine' Durchmessers, sonde, η grundsätzlich der Abmessungen eines Werkstücks P in Verschieberichtung des Schlittens ohne Materialberührung und ohne daß eine Verschiebung nach rückwärts erfolgen muß, vielmehr ermöglicht die Meß»"->rrichtun_ä die Messung in einem einzigen Verschleiß -O.i.ang in einer einzigen Richtung.

Dit- Vorrichtung kann a"ch so ergänzt werdrr, Jaiii

lic die Messunc von Innendurchmesser'! gestattet Eine derartige Messung kann bei einem zwischen den Backen

des Spannfutters einer Drehspindel gehaltenen Werkstück, das innen bearbeitet wird, erforderlich sein. Zu diesem Zweck kann die beschriebene Vorrichtung mit einem Adapter versehen werden, wie er beispielsweise in den F i g. 4 und 5 dargestellt ist. In diesen Figuren sind die bereits in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Bauteile mit den gleichen Bezugszahlen versehen und lediglich die Gabel des Schlittens 18 dargestellt.

Der Adapter hat einen schrägen Arm 36, der starr am )och 38 der Gabel des Schlittens 18 befestigt ist Die Art der Befestigung ist beliebig. Beispielsweise kann er mittels Klemmschrauben 39 befestigt sein, die durch Löcher hindurchgreifen und ihn auf einer schwalbenschwanzförmigen Führungsschiene festklemmen. Das freie Ende des Arms weist eine Achse 41 auf, die etwa in der durch die Achse des Lichtstrahlenbündels 27 verlaufenden Ebene liegt und senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Schlittens 18 steht. Um die Achse ist ein zweiarmiger Hebel 42 schwenkbar gelagert, der am Ende seines einen Arms einen Abtaster, z. B. eine Rolle 43, trägt. Das freie Ende des anderen Hebelarms bildet eine Abdeckklappe 44, die das Lichtstrahkanbündel 27 unterbrechen kann. Die Hebelarme sinu im allgemeinen gleich lang, so daß sie eine direkte Anzeige bzw. Übersetzung bewirken. Grundsätzlich können die Arme des Hebels 42 jedoch auch verschieden lang sein, um beispielsweise die Messung von Durchmessern zu ermöglichen, die in großer Tiefe liegen.

Die Wirkungsweise der mit dem Adapter versehenen Vorrichtung ist ähnlich der zuvor beschriebenen, nur daß nacheinander eine Verschiebung in der einen und dann in der anderen Richtung erfolgen und das Meßergebnis entsprechend dem Durchmesser der Rolle· 43, der mittels eines Eichrings gemessen werden kann, korrigiert werden muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen des Durchmessers eines Werkstücks auf einer Drehbank, mit einem ersten Schlitten (17), der parallel zur Drehachse des Werkstücks auf der Drehbank verschiebbar ist, und einem nur auf dem ersten Schlitten senkrecht zur Drehachse verschiebbaren zweiten Schlitten (18), dessen eines Ende als Gabel ausgebildet ist, deren einer Arm (22) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels (27) aufweist, das vorzugsweise senkrecht .zur Verschieberichtung des zweiten Schlittens auf eine Lichtempfangseinrichtung (28 bis 33) gerichtet ist, die vom anderen Arm der Gabel getragen wird, um ein Signal vom Beginn bis zum Ende der Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels durch das Werkstück zu erzeugen, wobei der zweite Schlitten einen Fühler (25a) trägt, der mit einem am ersten Schlitten befestigten Meßstab [24a) zusammenwirkt und eine Messung der Verschiebung des zweitenSchiiUensgestattet, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabel eine solche Länge und Größe hat, daß durch eine Verschiebung des zweiten Schlittens (18) aus einer Ruhelage heraus in Richtung auf das Werkstück nacheinander der Beginn und das Ende der Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels bewirkt wird, daß der erste Schlitten (17) drehbar auf einer Stange (IS) gelagert ist, die parallel zur und vor der Drehachse des Werkstücks (P) auf der Drehbank gelagert ist, und daß der Fühler (25a) mit einem elektronische-'. Zähler zusammenwirkt, der die Anzahl der Teilstriche auf den Meßstab während der Unterbrechung des Lichtstrahlenbündels zählt

2. Vorrichtung nach Anspruch ], dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Adapter aufweist, der das Messen des Innendurchmessers von Werkstücken gestattet und einen zweiarmigen Hebel (42) aufweist, dessen Drehachse an der Gabel befestigt ist und dessen einer Arm einen Abtaster (43) trägt, der mit dem Werkstück in Berührung bringbar ist, so daß der andere Arm eine Unterbrechungsklappe (44) für das Lichtstrahlenbündel bildet