DE29720584U1

DE29720584U1 - Vorrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines Werkzeugs

Info

Publication number: DE29720584U1
Application number: DE29720584U
Authority: DE
Original assignee: MOSELAGE KLAUS
Current assignee: MOSELAGE KLAUS
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2007-11-21

Description

PATENTANWÄLTE _#. j j · ; ; · ··; J>-33330Gütetsloh,Vennstraße9

* * Telefon: (05241)13054

Dipi.-ing. Gustav Meldau DlpLPhys. Dr. Hans-Jochen Strauß Datum: 19.11.97 DipL-Ing. Hubert HötOttO Unser Zeichen: Sch 907/1-hF

Herr

Volker Schröder

Ulmenstraße 84

33415 Verl

Herr

Klaus Moselage

Peitzweg 16a

33415 Verl

Vorrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines Werkzeugs

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines Werkzeuges an einer CNC- oder strecken-gesteuerten Werkzeugmaschine.

Vor dem Bearbeiten eines Werkstücks in einer CNC- oder strecken-gesteuerten Werkzeugmaschine mit Werkzeugen müssen diese bezüglich Länge und Durchmesser vermessen werden. Dafür wird zunächst die Länge und - falls erforderlich - der Durchmesser vermessen, um exakte Bohrungen bzw. Fräserbahnen an dem zu bearbeitenden Werkstück zu ermöglichen. Der Bearbeitungsvorgang an dem Werkstück erfolgt nach Eingaben bestimmter Koordinaten programmgesteuert.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, daß besonders die Vermessung des Werkzeugs, beispielsweise mit einer Schieblehre vorgenommen wird, um den Durchmesser des Werkzeugs zu vermessen. Eine andere Möglichkeit zur Vermessung des Werkzeugs besteht in der Vermessung seiner Projektion mit einer optischen Messvorrichtung, wobei letztere Vorrichtung hinsichtlich der Installation und auch hinsichtlich der Kosten nur für Bohr- bzw. Fräsautomaten mit hoher Kapazitätsauslastung verwendbar ist. Somit verbleibt für das Bestimmen des Werkzeug-Durchmessers an Fräs- oder Bohrmaschinen letztendlich nur die Möglichkeit, die Durchmesserbestimmung mittels z.B. einer Schieblehre durchzuführen. Wesentlicher Nachteil bei dieser Art der Vermessung ist der Zeitaufwand und die Ungenauigkeit bei Werkzeugen mit ungerader Schneidenzahl, insbesondere solcher mit einer Schneide. Hier wird mindestens ein Probelauf durchgeführt und das Ergebnis nachgemessen, um so auf den Durchmesser des Werkzeugs schließen zu können. Dies ist wiederum wegen des damit verbundenen Zeitaufwandes unwirtschaftlich.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung vor dem aufgezeigten Stand der Technik, hier eine Vorrichtung zum Bestimmen des Durchmessers eines Werkzeuges an einer CNC- oder Strecken-gesteuerten Werkzeugmaschine anzugeben, die in der Maschine integrierbar ist, bei der das Vermessen einfacher und schneller durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf den Tisch der Werkzeugmaschine ein Block mit Meßuhr aufspannbar ist, die mit einem Meßtaster zusammenwirkt, der parallel zur Tischebene der Werkzeugmaschine angeordnet ist, wobei die Werkzeug-Umfangsflache zur Durchmesserbestimmung parallel an der Meßtasterfläche derart anliegt, daß sie ein fixes Distanzmaß zu einer numerisch ebenfalls fixierten NuIlpunktlage der Werkzeug-Achse einnimmt. Die Ausbildung der Vorrichtung weist den wesentlichen Vorteil auf, daß die Durchmesserbestimmung sehr schnell mittels der Numerik der Maschine vorgenommen werden kann. Die Vorrichtung kann in einfacher Weise auf den Tisch einer Fräs- bzw. Bohrmaschine installiert werden, wobei zunächst die Nullpunktlage ermittelt wird. Ist diese Nullpunktlage festgelegt und ge-

speichert, fährt man mit dem zu vermessenden Werkzeug an den Meßtaster, der seitlich an dem Block der Vorrichtung angeordnet ist. Liegt das Werkzeug an der Meßtasterfläche des Meßtasters an, wird das anliegende Werkzeug soweit verfahren, bis die Meßuhr einen exakt vorgegebenen Wert anzeigt, so daß sich ein fixes Distanzmaß zur Nullpunktlage ergibt. Es versteht sich nun von selbst, daß sich aus der Differenz von dem fixen Distanzmaß und der vorher festgelegten Nullpunktlage am Meßtaster, das entsprechende Radienmaß ergibt, aus dem sich auf den Durchmesser des Werkzeugs schließen läßt. Somit ist erreicht worden, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine maschinenbezogene Durchmesserbestimmung durchgeführt werden kann, die schnell und einfach ist.

In vorteilhafter Weiterbildung fällt die fixierte numerische Nullpunktlage mit der Symmetrieachse des Blockes zusammen, wobei sich das fixe Distanzmaß quer zur Symmetrieachse erstreckt, und wobei dessen exaktes Maß sich über den Meßtaster in Verbindung mit der Meßuhr ablesen läßt. Aufgrund des gefühlsmäßigen Heranfahrens des Werkzeugs an die Meßtasterfläche des Meßtasters kann auf diese Weise exakt das Distanzmaß zur Bestimmung des Durchmessers an der Einrichtung abgelesen bzw. eingestellt werden.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist der Meßtaster aus einem Stift gebildet, der gegen die Wirkung einer Feder in einer Führungsbuchse verschiebbar gelagert ist. Das freie Ende des Stiftes ist zur Anlage der Werkzeugumfangsflache mit einer plan ausgebildeten Meßtasterfläche versehen. Das andere Ende des Stiftes ist zum Gehäuseinneren hin kegelförmig ausgebildet; die kegelige Mantelfläche dieses nach innen weisenden Endes wirkt im Gehäuseinneren des Blockes auf einen zentrierten, zwangsgeführten Bolzen, der wiederum über einen Stellstößel mit der Meßuhr in Kontakt steht. Somit ist gewährleistet, daß eine genaue Bewegungsabstimmung des Werkzeugs direkt an der Meßuhr abgelesen werden kann. Hierzu wirken die Umfangsfläche des Stiftes sowie des Stellstößels der Meßuhr mit einer am Bolzenumfang umlaufenden Nut zusammen. In zweckmäßiger Weise ist der zentrierte Bolzen ebenfalls gegen die Wirkung einer Feder in Führungsbuchsen ver-

Sch 907/1

schiebbar gelagert.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß der zentrierte Bolzen ebenfalls eine Tastfläche zur numerischen Bestimmung der Länge des Werkzeugs aufweist. Aufgrund dieser Ausbildung ist gewährleistet, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung neben der Durchmesserbestimmung auch zur Bestimmung der Werkzeuglänge herangezogen werden kann.

In erfindungsgemäßer Weiterbildung, um besonders den Block ortsfest auf dem Tisch einer Bohr- bzw. Fräsmaschine installieren zu können, wird die Vorrichtung mittels eines Trägers auf dem Tisch der Maschine festgelegt. Hierzu gibt es zwei Ausführungsformen, wobei die eine Ausführungsform eines Trägers derart ausgestaltet ist, daß der Träger an seiner Oberseite eine Aufnahme zur formschlüssigen Verbindung für den Block aufweist und mit seiner Unterseite in den Tischnuten der Maschine festspannbar ist. In einer zweiten Ausführungsform eines Trägers wird vorgesehen, daß der Träger als Platte ausgebildet ist, die nach unten weisende Zapfen aufweist. Diese Zapfen gestatten eine lösbare Anlage in der Maschine, etwa an den Kanten des Maschinentisches oder eines Schraubstockes.

Hierbei weist die Platte ebenfalls an ihrer Oberseite eine Aufnahme zur formschlüssigen Verbindung für den Block auf. Die Ausbildung des Trägers, der über eine Spanneinrichtung verfügt, ist insbesondere für den Einsatz bestimmt, wo die Vorrichtung als fixierter Festpunkt auf der Tischfläche der CNC- oder strecken-gesteuerten Maschine installiert werden soll. Insbesondere für Einmal- bzw. Kurzmessungen bietet es sich an, die zweite Ausführungsform zu benutzen, wobei lediglich der als Platte ausgebildete Träger durch die nach unten weisenden Zapfen justiert an eine Kante angelegt und der Block einfach formschlüssig aufgesteckt wird, so daß eine schnelle Messung bzw. Einmessung des Werkzeugs vorgenommen werden kann. Ist die Messung beendet, läßt sich die Vorrichtung schnell wieder von der Maschine entfernen.

Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen:

sch 907/1

Fig. 1: Eine teil-geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Werkzeug-Durchmesser ;

Fig. 2: Eine Ausführungsform eines Trägers für die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1;

Fig. 3: Eine weitere Ausführungsform eines Trägers für die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1.

Die Figur 1 zeigt in teilweise geschnittener Seitenansicht eine Vorrichtung 1, mittels der man einfach und schnell den Durchmesser eines Werkzeugs 2 an einer nicht näher dargestellten CNC- oder strecken-gesteuerten Maschine erfassen kann. Die Vorrichtung 1 besteht dabei aus einem auf einen Tisch 3 der Maschine festlegbaren Block 4, der mit einer Meßuhr 5 und mit einem Meßtaster 6 bestückt ist. Der Meßtaster 6 ist dabei parallel zum Tisch 3 der Maschine ausgerichtet und wirkt dabei direkt oder auch indirekt mit der Meßuhr 5 zusammen. Wie aus dieser Seitenansicht zu erkennen ist, kann zunächst die mit der Achse 8 zusammenfallende Nullpunktlage des Werkzeugs 2 ermittelt werden, das hierzu (gestrichelt dargestellt) auf die Tastfläche 19 gefahren wird, wobei die Werkzeug-Länge feststellbar ist.

Ist dieser Wert numerisch abgespeichert, wird das Werzeug 2 parallel so weit verfahren, daß seine Umfangsflache 10 nahe an der Meßtasterfläche 9 des Meßtasters 6 liegt. Danach erfolgt die exakte Abstimmung durch Verfahren des Werkzeugs in der Weise, daß die Umfangsflache 10 des Werkzeugs 2 so weit parallel zur Achse 8 verfahren wird, bis an der Meßuhr 5 auf dem Zifferblatt die Nullstellung erreicht wird, was einem fixierten Distanzmaß A entspricht. Es versteht sich nun von selbst, daß aus dem Verfahr-Weg aufgrund des vorgegebenen fixen Maßes "A" auf den Radius "B" und somit auf den Durchmesser des Werkzeugs 2 geschlossen werden kann. Infolge der numerisch abgespeicherten Koordinaten des Maßes "A" und der zum Erreichen der fixen Parallel-Anlage der Umfangsflache 10 des Werkzeugs 2 an der Meßtasterfläche 9 notwen-

qo7/i

digen Wegstrecke ergibt sich das Radius-Maß "B" als Differenz; aus diesem Radius-Maß wird der gesuchte Durchmesser des Werkzeugs 2 durch bloße Verdoppelung gewonnen.

In Weiterbildung fällt dabei die fixierte, mit der Achse 8 zusammenfallende numerische Nullpunktlage mit der Symmetrieachse des Blockes 4 zusammen. Das fixe Distanzmaß "A" erstreckt sich dabei quer zur Symmetrieachse, wobei sich dessen exaktes Maß "A" über den Meßtaster 6 in Verbindung mit der Meßuhr 5 einstellen läßt. Wie aus der geschnittenen Seitenansicht zu erkennen ist, wirkt der Meßtaster 6 mit einem Stift 11 zusammen, der gegen die Wirkung einer Feder 12 in einer Führungsbuchse 13 verschiebbar gelagert ist. Das freie Ende des Stiftes 11 ist zur Anlage der Umfangsflache 10 des Werkzeuges 2 plan ausgebildet und bildet die Meßtasterfläche 9, wohingegen das gegenüberliegende freie Ende des Stiftes 11 zum Gehäuseinneren des Blockes 4 kegelförmig ausgebildet ist. Die kegelförmig ausgebildete Mantelfläche des freien Endes des Stiftes 11 wirkt im Gehäuseinneren des Blockes 4 auf einem zentriert zwangsgeführten Bolzen 14, der wiederum über einen Stellstößel 15 mit der Meßuhr 5 in Kontakt steht. Zur Übertragung des exakten Distanzmaßes A wirkt die Umfangsfläche des Stiftes 11 sowie des Stellstößels 15 der Meßuhr 5 mit einer am Bolzenumfang vorgesehenen umlaufenden keilförmigen Nut 16 zusammen. Es versteht sich aus der Mechanik heraus von selbst, daß eine Wegveränderung dadurch hervorgerufen wird, daß der Stift 11 sowie der Stößel 15 entsprechende Längenänderungen an den Flanken der Nut 16 erfahren, wenn sich der Bolzen 14 in seiner Längsrichtung verschiebt. Der zentrierte Bolzen 14 ist dabei ebenfalls gegen die Wirkung einer Feder 17 in Führungsbuchsen 18 verschiebbar gelagert.

In vorteilhafter Weiterbildung weist der zentrierte Bolzen 14 ebenfalls eine rechtwinklig zur Achse 8 liegende Tastfläche 19 zur numerischen Bestimmung der Länge des Werkzeugs 7 auf, wobei hier die Nullpunktlage durch Anlage der Werkzeugfront bzw. -spitze an der Tastfläche 19 gegeben ist. Dabei wirkt die Tastfläche 19 des Bolzens 14 über die V-fömige Nut 16 auch mit der Meßuhr 5 zusammen, so daß eine entsprechende Nullpunktlage für die Front oder die Spitze des Werk-

• ScK 907/1

zeugs 7 mit der Meßuhr 5 ermittelt werden kann; dabei ergibt sich die Werkzeug-Länge selbst durch die voher bestimmte Nullpunktlage.

Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Vorrichtung mittels eines Trägers 20 auf dem Tisch 3 der Maschine festlegbar; dabei weist der Träger 20 an seiner Oberseite eine Aufnahme 23 zur formschlüssigen Verbindung mit dem Block 4 auf, der definiert eingesetzt werden kann. Bei einer Ausbildung wird dazu, wie aus der geschnittenen Seitenansicht der Figur 1 zu erkennen ist, der Träger 20 mit Verspannschrauben 21 in einer der im Tisch 3 vorhandenen Nuten 22 verspannt. Bei einer zweiten Ausbildung ist der Träger 20, wie in Figur 3 dargestellt, als Platte 24 ausgebildet, die nach unten weisende Zapfen 25 zur schnellen lösbaren Anlage an Kanten in einer Maschine, beispielsweise an einer der Tischkanten 26 des Maschinentisches 3 oder eines Schraubstockes aufweist. Vorteilhaft sind dabei die Zapfen 25 in einem rechten Winkel zueinander angeordnet, die mit zwei rechtwinklig zueinander stehenden Kanten so zusammenwirken, daß immer eine exakt justierte Anlage des als Platte 24 ausgebildeten Trägers 20 gegeben ist.

Claims

PATENTANWÄLTE _#·* ; ·· $-3333$ Gftereialj Vennstraße 9

Tel«!»«: (052*1)13054

Dipl.-Ing. Gustav Meldau

Dipl.Phys. Dr. Hans-Jochen Strauß Datum: 19.11.97

Dipl.-Ing. Hubert Flötotto UnserZeichen: Sch 907/1-hF

Schutzansprüche

01. Vorrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines Werkzeugs, wie Fräser, Bohrer o.dgl. an einer CNC- oder einer strecken-gesteuerten Maschine, gekennzeichnet durch einen auf den Tisch (3) der Maschine festlegbaren Block (4) mit einer Meßuhr (5), die mit einem Meßtaster (6) zusammenwirkt, der parallel zur Tischebene (3) der Maschine angeordnet ist, wobei zur Durchmesserbestimmung die Umfangsflache (10) des Werkzeugs (2) parallel an der Meßtasterfläche (9) anliegt, und zwar in der Weise, daß die Umfangsfläche (10) ein fixes Distanzmaß (A) zur Achse (8) einnimmt.

02. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse eines sich in numerisch fixer Nullpunktlage befindliches Werkzeugs (7) mit der Symmetrieachse des Blockes (4) zusammenfällt.

- 2 - .·::·: : · set» 807/i

03. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das fixe Distanzmaß (A) quer zur Symmetrieachse erstreckt, wobei sich dessen exaktes Maß (A) über den Meßtaster (6) in Verbindung mit der Meßuhr (5) einstellbar ist.

04. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßtaster (6) mit einem Stift (11) zusammenwirkt, der gegen die Wirkung einer Feder (12) in einer Führungsbuchse (13) verschiebbar gelagert ist.

05. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine freie Ende des Stiftes (11) zur Anlage der Umfangsfläche (10) des Werkzeugs (2) als Meßtasterfläche (9) plan und das andere freie Ende zum Gehäuseinneren des Blockes (4) hin kegelförmig ausgebildet sind.

06. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Mantelfläche des freien Endes des Stiftes (11) im Gehäuseinneren des Blockes (4) auf einen zentriert zwangsgeführten Bolzen (14) einwirkt, der wiederum über einen Stell stößel (15) mit der Meßuhr (5) in Kontakt steht.

07. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache des Stiftes (11) sowie der Stellstößel (15) der Meßuhr (5) mit einer am Bolzenumfang umlaufenden Nut (16) zusammenwirkt.

08. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrierte Bolzen (14) gegen die Wirkung einer Feder (17) in Führungsbuchsen (18) verschiebbar gelagert ist.

09. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrierte Bolzen (14) eine Tastfläche (19) zur numerischen Bestimmung der Nullpunktage der Stirnfront oder der

- 3 - -!&Lgr;.¹' .:. .· .· 8*507/1

Spitze des in Nullpunktlage befindlichen Werkzeuges (7) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) mittels eines Trägers (20), der an seiner Oberseite eine Aufnahme (23) zur formschlüssigen Verbindung für den Block (4) aufweist, an der Maschine festlegbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20) mit seiner Unterseite mit Verspannschrauben (21) in den Tischnuten (22) der Maschine verspannbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (20) als Platte (24) ausgebildet ist, die nach unten weisende Zapfen (25) zur lösbaren Anlage an eine Kante in der Maschine, vorzugsweise an eine der Kanten (26) des Maschinentisches (3) oder eines Schraubstockes aufweist.