DE3029513C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines rotationssymmetrischen Elementes, die die Merkmale des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 aufweist.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 19 46 767 bekannt und dient zu einer exakten radialen Einstellung eines Werk­ stücks. Mit der bekannten Vorrichtung soll zum Einfräsen von Wellennuten eine gegenüber einem Fingerfräser einzu­ spannende Welle genau ausgerichtet werden. Hierzu werden mehrere Punkte der Welle mit dem Tastelement in Eingriff gebracht, wobei die Zeigeranzeige überwacht wird. Ein das Tastelement tragender Arm wird in Längs- oder Quer­ richtung der zu vermessenden Welle ausgerichtet und an­ schließend um 180° verschwenkt; wenn die jeweils gewonnenen beiden Messungen gleich sind, schneidet die Mittelachse der Welle die Mittelachse einer Arbeitsspindel unter einem rechten Winkel. Es ist mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich, sowohl Abweichungen in der Zentrierung als auch Exzentrizitäts-Fehler bei der Drehung des Elementes festzustellen.

Aus der DE-PS 6 76 104 ist ein Verfahren bekannt, mit welchem die rechtwinklige Lage von Maschinenteilen mit zylindrischen oder konischen Flächen zueinander gemessen werden kann, etwa um festzustellen, ob Kolben und Kurbelwelle eines Motors rechtwinklig zueinander stehen. Hierzu wird der zu untersuchende Kolben über seine Pleuelstange mit einem Meßdorn verbunden, der auf eine Auflage aufgelegt wird. Pleuelstange und Motorkolben werden um die Auflage ge­ schwenkt, wobei sich der Motorkolben an einem festen Anschlag entlang bewegt, während ein beweglicher Anschlag am Kolben entlanggleitet. Dadurch wird der Anschlagstift verschoben, und der Zeigerausschlag einer Meßuhr kann mit großer Genauigkeit abgelesen werden. Daraufhin werden die Pleuelstange und der Motorkolben aus der Meßvorrichtung herausgehoben, um 180° gedreht, und die Messung wird wiederholt. Die Rechtwinkligkeit ist dann gegeben, wenn der Zeiger auf der Skala bei beiden Messungen den gleichen Umkehrpunkt erreicht. Der Grundgedanke dieser bekannten Meßvorrichtung liegt daher darin, daß gewährleistet wird, daß in den beiden um 180° zueinander verdrehten Lagen des Motorkolbens die zylindrische Seitenwand des Motorkol­ bens die gleiche Lage einnimmt, was aus der Zeigerstellung abgelesen werden kann; sind dagegen die beiden um 180° zueinander verdrehten Lagen des Motorkolbens nicht iden­ tisch, so ist die angestrebte Rechtwinkligkeit nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beispiels­ weise aus der DE-OS 19 46 767 bekannte Vorrichtung weiter­ zuentwickeln und eine derartige Vorrichtung zu schaffen, mit welcher sowohl Abweichungen in der Zentrierung als auch Exzentrizitäts-Fehler bei der Drehung des Elements festgestellt werden können.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruhen darauf, daß die Meßeinrichtung so um die Welle gedreht wird, daß die beiden Tastglieder in Anlage an die Oberfläche des drehbar gelagerten Elementes kommen. Wird nun das Element um seine Achse gedreht, so sollten sich beide Tastglieder ständig im Kontakt mit der Oberfläche des Elements befinden. Auf diese Weise läßt sich feststellen, daß die geometrische Achse des Elements mit dessen Rotations­ achse, nämlich der Rotationsachse des Teils zusammenfällt. Anschließend wird das zweite Tastglied zurückgezogen, so daß nur noch das erste Tastglied an der Oberfläche des Elements anliegt. Gleichzeitig wird die Meßeinrichtung in der entsprechenden Winkel- beziehungsweise Schwenklage auf der Welle fixiert. Nun kann mittels des ersten Tast­ gliedes die Rotationsachse des Elements beziehungsweise des Halterungsteils in seitlicher Richtung ausgerichtet werden, um dadurch etwaige Exzentrizitäts-Fehler zu elimi­ nieren.

Eine derartige, mit großer Präzision durchführbare axiale Ausrichtung und Anordnung ist insbesondere bei der Ein­ stellung von Honahlen von Vorteil, bei denen jeder Ausricht­ fehler und insbesondere jede Exzentrizität zu Fehlern in den bearbeiteten Werkstücken führen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine an einer Honmaschine angebrachte und an einer in einem einstellbaren Spindelkopf gehaltenen Honahle angreifende Meß­ einrichtung in einer Ausführungsform der Erfin­ dung,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seiten­ ansicht in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Meßeinrichtung in Rich­ tung der Pfeile 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig. 1,

Fig. 5 eine vergrößerte Teilschnittansicht in Richtung der Pfeile 5-5 in Fig. 1,

Fig. 6 eine Ansicht der Unterseite der Meßeinrichtung nach Abnahme eines unteren Deckels,

Fig. 7 eine vergrößerte Teilschnittansicht in Richtung der Pfeile 7-7 in Fig. 1,

Fig. 8 eine Ansicht einer verstellbaren Abtasteinrich­ tung der Meßeinrichtung und

Fig. 9 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht der Meßein­ richtung mit vergrößertem Axialabstand zwischen den am auszurichtenden Teil angreifenden Teilen.

Eine in Fig. 1 dargestellte Meßeinrichtung 20 ist auf einer feststehenden Welle 22 angebracht und hat zwei Tastglieder 24, 26, welche sich in gegenseitigem Axial­ abstand in Anlage an einer auf den Arbeitskopf 28 eines auszurichtenden drehbaren Teils, z. B. eine Honahle 30, geschobenen Buchse 31 befinden (Fig. 2). Die Innenfläche der Buchse 31 hat den gleichen Durchmesser wie eine zu honende Bohrung, und ihre Außenfläche ist mit der Innen­ fläche konzentrisch. Die Honahle 30 sitzt in einem Paß­ stück 32, welches seinerseits in einer Bohrung 34 eines dreh­ baren Spindelkopfs 36 gehalten ist. Der Spindelkopf 36 ist mittels Einrichtungen zum Ausrich­ ten und Zentrieren der Drehachse der Honahle 30 verstell­ bar. Die Meßeinrichtung 20 wird in Verbindung mit dem Spindelkopf 36 verwendet, um die Honahle 30 auszurichten, so daß deren geometrische Achse mit ihrer Drehachse koin­ zidiert, und um sie in bezug auf den Spindelkopf zu zentrieren. Dazu sind zwei aufeinanderfolgende Schritte notwendig: zunächst erfolgt die Ausrichtung der Honahle unter Verwendung zweier in gegenseitigem Abstand ange­ ordneter Tastglieder, so daß die geometrische Achse der Honahle insgesamt parallel zur Drehachse zu liegen kommt, und anschließend die Querverstellung der Honahle unter Verwendung nur eines Tastglieds zum Zentrieren derselben in bezug auf die Drehachse.

Wie man in Fig. 1 und 2 erkennt, ist die die Meßein­ richtung 20 tragende, feststehende Welle 22 im wesent­ lichen parallel zu der auszurichtenden Honahle 30 ange­ ordnet. Die Meßeinrichtung 20 ist auf der Welle 22 verdrehbar, um die Tastglieder 24, 26 in Anlage an der Buchse 31 zu bringen. Zum Ausrichten der Drehachse der Honahle 30 bleibt die Meßeinrichtung 20 auf der Welle 22 frei verdrehbar, zum Zentrieren der Honahle wird sie jedoch mittels eines Arretierhebels 40 festgesetzt. Der Arretierhebel 40 steht durch eine längliche Öffnung 42 eines Gehäuses 44 hervor. Das Gehäuse 44 trägt eine rückwärts hervorstehende Halterung 46 mit einer Bohrung 48 für die Aufnahme der Welle 22 (Fig. 4). Der Hebel 40 steht an einem Ring 50 hervor, welcher seinerseits auf einer Schraube 52 befestigt ist. Diese durchsetzt eine Bohrung 54 in einer oberen Backe 56 der Halterung 46 und ist an eine Gewindebohrung 58 in einer unteren Backe 60 geschraubt. Beim Verschwenken des Hebels 40 in einer Richtung zieht die Schraube 52 die Backen 56 und 60 zu­ sammen, um damit die Meßeinrichtung 20 auf der Welle 22 festzuspannen. In der anderen Endstellung des Hebels 40 ist die Meßeinrichtung 20 frei auf der Welle 22 verdrehbar.

Die Welle 22 hat eine Umfangsnut 62, und an der unteren Backe 60 der Halterung 46 ist eine Blattfeder 64 befe­ stigt (Fig. 4, 6). Diese trägt einen Zapfen 66, welcher durch eine Bohrung 68 in der Backe 60 hindurch in die Bohrung 48 hineinragt und in die Nut 62 der Welle 22 greift, um die Meßeinrichtung 20 in Axialrichtung un­ verschieblich auf der Welle 22 zu fixieren. Die Nut 62 ist in einer solchen Stellung angeordnet, daß die beiden Tastglieder 24, 26 dabei in gegenseitigem Axialabstand an der auf den Arbeitskopf 28 der Honahle 30 aufge­ setzten Buchse 31 angreifen.

Die Halterung 46 hat ein in das Gehäuse 44 hineinragendes Endstück 70, welches mittels an den Enden hervorste­ hender Zapfen 72, 74 in miteinander fluchtenden Bohrungen 76 bzw. 78 in den Seitenwänden des Gehäuses gelagert ist. An der inneren Stirnfläche des Endstücks 70 ist das eine Ende eines in Längsrichtung des Gehäuses 44 verlaufenden Hebels 80 befestigt, welcher am anderen Ende eine von einer Gewindebohrung 84 durchsetzte Buchse 82 trägt. Die Gewindebohrung 84 nimmt eine drehbar in der oberen Wandung des Gehäuses 44 gelagerte Einstell­ schraube 86 auf. Eine in einer erweiterten Bohrung 87 der Buchse 82 sitzende Druckfeder 85 belastet den Kopf 88 der Einstellschraube in Anlage am Gehäuse 44. Durch Verdrehen der Einstellschraube 86 mittels des gerändel­ ten Kopfs 88 läßt sich das Gehäuse 44 mit den Tastglie­ dern 24, 26 um die Anlenkzapfen 72, 74 herum verschwen­ ken. Dabei ist die Schwenkbewegung des Gehäuses 44 um die Zapfen 72, 74 durch die Buchse 82 begrenzt. Zum Zentrieren der Drehachse der Honahle 30 läßt sich die Meßeinrichtung 20 mit ziemlicher Genauigkeit auf der Welle 22 ausrichten und festsetzen, so daß anschließend nur noch geringe Korrekturen der Stellung mittels des Rändelkopfs 88 notwendig sind.

Nach dem Aufschieben der Meßeinrichtung 20 auf die Welle 22 werden die Tastglieder 24, 26 in Anlage an der auf den Arbeitskopf 28 der Honahle 30 aufgesetzten Buchse 31 gebracht. Das Ausrichten und Zentrieren der Honahle erfolgt dann mittels des Spindelkopfs, die Meß­ einrichtung 20 dient dabei zum Ermitteln der richtigen Einstellung des Spindelkopfs 36.

Nahe der Öffnung 42 für den Hebel 40 hat die obere Wand des Gehäuses 44 eine längliche, kreisbogenförmige Öff­ nung 90 mit einer daran angeordneten Skala 92, welche in der Mitte eine Nullmarkierung und beiderseits der­ selben weitere Markierungen trägt. Oberhalb der Skala 92 ragt die Spitze eines beweglich im Gehäuse 44 gelagerten Zeigers 94 in die Öffnung 90 hinein. Der Zeiger 94 ist an einem im wesentlichen zylindrischen Körper 96 befe­ stigt, welcher mittels einer Welle 98 drehbar im Gehäuse 44 gelagert ist. Der Körper 96 hat an einer Seite einen Ausschnitt 100 für die Aufnahme des einen Endes 102 eines um ein Gelenk 105 verschwenkbar, im Gehäuse 44 gelagerten Winkelhebels 104 (Fig. 5 bis 7). Eine mit einem Ende in einer Bohrung 108 des Körpers 96 sitzende, über einen Einstellnocken 110 geführte und mit dem anderen Ende 112 im Gehäuse 44 verankerte Drahtfeder 106 bela­ stet den Körper 96 in Anlage am Winkelhebel 104 (Fig. 6).

Der Winkelhebel 104 ist mit einer Bohrung 114 in seinem mittleren Bereich auf einem im Gehäuse 44 befestigten Zapfen 116 gelagert und hat an seinem anderen Ende eine Blindbohrung 118, in welche das eine Tastglied 24 eingestemmt ist. Dieses ist eine vorzugsweise aus einem harten und verschleißfesten Metall geformte Kugel. Am Winkelhebel 104 ist das eine Ende einer weiteren Draht­ feder 120 befestigt, welche über einen anderen Einstell­ nocken 122 geführt und mit dem anderen Ende im Gehäuse 44 verankert ist. Die Feder 120 belastet den Winkelhebel 104 mit einer in ihn eingepreßten Metallkugel in Anlage an dem Körper 96 und hält das Tastglied 24 damit in einer aus dem Gehäuse vorgestreckten Stellung.

Das Gehäuse 44 hat zwei in gegenseitigem Parallelabstand angeordnete Innenwände 124, 126 beiderseits einer Reihe von insbesondere in Fig. 1 dargestellten Öffnungen 128, 130, 132. In der gleichen Reihe liegt auch eine in einer Seite des Gehäuses 44 geformte Öffnung 134. Zwischen den Innenwänden 124 und 126 ist ein Gleitstück 136 ver­ schieblich geführt (Fig. 6). Dieses ist von vier in einer Reihe angeordneten Gewindebohrungen 138, 140, 142 und 144 durchsetzt und hat eine nahe an einer Seite an der Ober­ seite hervorstehende Nase 146, welche in einer Nut 147 in einem Wandungsteil 148 geführt ist. An einer Seite hat das Gleitstück 136 eine Vertiefung 152 für die Aufnahme einer gekrümmten Feder 154, welche sich an der Innenwand 126 abstützt, um vorhandenes Spiel auf­ zuheben.

Durch Verschieben des Gleitstücks 136 lassen sich die Gewindebohrungen 138 bis 144 auf die Öffnungen 128 bis 134 ausrichten. In eine der miteinander fluchtenden Gewindebohrungen und Öffnungen ist dann eine Schraube 156 einsetzbar, welche an einem Ende das Tastglied 26 trägt und am anderen Ende einen Rändelkopf 158 hat (Fig. 8). Die die jeweilige Öffnung durchsetzende und in die damit fluchtende Gewindebohrung eingeschraubte Schraube 156 steht mit dem Tastglied 26 an der anderen Seite des Gehäuses 44 hervor, so daß die beiden Tastglieder 24 und 26 in gegenseitigem Axialabstand in Anlage an der auf den Arbeitskopf 28 der Honahle gesetzten Buchse 31 bewegbar sind. Die Wahl der Öffnung zum Einsetzen der Schraube 156 ist abhängig von der Länge des Arbeitskopfs 28 der Honahle. Je größer diese Länge ist, um so weiter sollten die Tastglieder 24, 26 voneinander entfernt sein. Ist die Länge des Arbeitskopfs 28 größer als die Breite des Gehäuses 44, so wird die Schraube 156 vorzugsweise in die letzte Gewindebohrung 144 des Gleitstücks 136 eingeschraubt und dieses zwischen den Innenwänden 124, 126 aus dem Gehäuse 44 hervorgezogen, bis die Nase 146 vom Ende der Nut 147 im Wandungsteil 148 aufgehalten wird.

Je weiter die Tastglieder 24 und 26 voneinander entfernt sind, um so genauer ist die erzielbare Ausrichtung der Honahle.

Zum Ausrichten einer Honahle mittels eines einstellbaren Spindelkopfs wird die Buchse 31, deren Innendurchmesser demjenigen einer zu bearbeitenden Bohrung entspricht, und deren Umfangsfläche koaxial mit der Innenfläche verläuft, auf den Arbeitskopf 28 der Honahle 30 aufgesetzt. Darauf wird der Honstein der Ahle radial auswärts ver­ stellt, bis er und die Stützschuhe der Honahle in satter Anlage an der Innenseite der Buchse 31 sind. Darauf wird die Meßeinrichtung 20 wie vorstehend beschrieben lose auf die Welle 22 aufgesetzt und in eine Stellung gebracht, in welcher das Tastglied 24 an der Außenseite der Buchse 31 aufsetzt. Dann wird das andere Tastglied 26 so eingestellt, daß es ebenfalls an der Buchse 31 angreift. In dieser Stellung werden dann die vorderen Einstellschrauben des Spindelkopfs verstellt, bis in allen Drehstellungen der Honahle die gleiche Anzeige auf der Skala 92 erscheint, während sich die beiden Tastglieder 24 und 26 in Anlage an der Außenfläche der Buchse 31 befinden. Damit ist die Achse der Honahle parallel zur Drehachse der Spindel der Honmaschine aus­ gerichtet. Während des Ausrichtens ist die Honahle 30 in verschiedene Stellungen zu verdrehen. In der fertig ausgerichteten Stellung zeigt der Zeiger 94 der Meß­ einrichtung 20 vorzugsweise gleichbleibend auf die in der Mitte der Skala befindliche Nullmarke. Mit einiger Übung kann eine Bedienungsperson die Honahle so ausrich­ ten, daß ihre Achse genau parallel zur Drehachse ver­ läuft.

Nach dem Ausrichten der Achse unter Verwendung beider Tastglieder 24 und 26 wird die Meßeinrichtung 20 durch Betätigung des Hebels 40 auf der Welle 22 festgesetzt und das Tastglied 26 zurückgeschraubt, so daß nur das eine Tastglied 24 in Anlage an der Buchse 31 bleibt. Darauf werden dann die hinteren Einstellschrauben des Spindelkopfs betätigt, um die Achse der Honahle in bezug auf die Achse der Spindel der Honmaschine zu zentrieren. Während dieser Einstellung kann der Zeiger 94 durch Ver­ stellen des Rändelkopfs 88 auf der Nullmarke gehalten werden. Bei genauer Zentrierung der Honahle ergibt sich bei einer Drehung derselben mit in Anlage an der Buchse 31 befindlichem Tastglied 24 keinerlei Änderung in der Anzeige der Meßeinrichtung.

Nach dem Ausrichten und Zentrieren der Honahle wird die Buchse 31 von dieser abgenommen. Die Ausrichtung der Honahle ermöglicht dann eine äußerst genaue Bearbeitung. Die beschriebene Meßeinrichtung kann auch dazu ver­ wendet werden, die Ausrichtung und Zentrierung einer Honahle schnell und genau zu überprüfen, um gegebenen­ falls vorhandenen Verschleiß ausgleichen zu können.

Die Verwendung der Meßeinrichtung beschränkt sich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausrichten einer Honahle. Die Meßeinrichtung ist vielmehr auch für ähnliche Zwecke in Verbindung mit anderen drehbaren Teilen, z. B. rotierenden Werkzeugen verwendbar.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Ausrichtung eines rotationssymmetrischen Elements

• a) mit einer Halterung für das Element und
• b) mit einer Meßeinrichtung,
  • b1) mit einem an der Oberfläche des Elementes anliegen­ den Tastglied und
  • b2) mit einem mit dem Tastglied gekoppelten, über eine Skala verschiebbaren Zeiger,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale

• c) die Halterung (28, 30, 32) nimmt das Element (31) um seine Rotationsachse drehbar auf;
• d) auf einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden Welle (22) ist die Meßeinrichtung (20) schwenkbar gelagert;
• e) die Meßeinrichtung (20) ist in einer definierten Schwenklage bei Anlage des ersten Tastgliedes (24) an dem Element (31) fixierbar; und
• f) die Meßeinrichtung (20) weist auf:
  • f1) das erste Tastglied (24) für die seitliche Ausrich­ tung des drehbaren Elementes (31) zu seiner Zen­ trierung in bezug auf seine Rotationsachse bei fixierter Meßeinrichtung (20), und
  • f2) ein zweites Tastglied (26) für die Ausrichtung der geometrischen Achse des Elements (31) mit seiner Rotationsachse in Verbindung mit dem ersten Tastglied (24).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß

• g) das Gehäuse (44) von in Abständen ausgebildeten Öffnun­ gen (128-134) für die Aufnahme des zweiten Tastglie­ des (26) durchsetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine in dem Gehäuse (44) vorgesehene Einrichtung (106, 120) zum Vorspannen des ersten Tastgliedes (24) in eine Lage, in der es aus dem Gehäuse (44) heraus vorsteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (62, 64, 66, 68) zum Verhindern von Axialbewegungen des Gehäuses (44) auf der Welle (22).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Honahle (30) mit einem radial verstellbaren Stein eine als rotationssymmetrisches Element dienende Buchse (31) aufgeschoben ist.