DE3109856A1

DE3109856A1 - Hoehenmessgeraet

Info

Publication number: DE3109856A1
Application number: DE19813109856
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 7243 Vöhringen Gruhler
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Current assignee: Tesa SARL
Priority date: 1981-03-14
Filing date: 1981-03-14
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE3109856C2; US4459755A; CH653764A5; JPS57158505A; JPH0250404B2

Description

ΓΊΡ 81
Ga/Ro

Mauser-Werke Oberndorf GmbH, 7238 Oberndorf

— Höhenmeßgerä t

Die Erfindung betrifft ein Höhenmeßgerät mit einem Ständer, an dem ein einen Meßtaster tragender Schlitten verfahrbar ist und bei dem der Meßtaster auf eine Meßstelle eine Meßkraft ausübt und zum Antrieb des Schlittens ein Motor vorgesehen ist.

Ein derartiges Höhonmeßgorät ist in dor DE-OS 28 50 beschrieben. Bei dem Höhenmeßgerät nach der DE-OS 28 50 875 ist der PfeDtaster⁴ über ein Zwischenglied federnd an dem Schlitten befestigt. Zum Anfahren des Meßtasters an eine Meßstelle ist der Schlitten mittels eines Handrades zu verstellen. Als federnde Verbindung zwischen dem Zwischenglied und dem Schlitten ist ein Federparallelogramm vorgesehen. An dem Zwischenglied ist eine Maß-Ableseeinheit und am Ständer ein Maßstab angebracht. Zur Durchführung einer Messung ist der Schlitten so weit zu verfahren, bis eine Marke des Zwischenglieds gegenüber Marken des Schlittens infolge des Anschlagens des 'Maßtastors ^an der Meßstelle auawoicltt, Bei geeigneter Einstellung des Federparallelogramms

läßt sich in einem kleinen Toleranzbereich des Schlitten:; ei no von dnssen Einstellung unabhängige Meßkraft arm ionon. Lin Motorantrieb des Schlittens wäre nur in Vurüiiulimg mit. uinnr relativ aufwendigen Lageregelung möglich und bietet sich hier nicht an, da der Motor sehr exakt innerhalb des Bereichs zum Stillstand gebracht werden müßte, in dem das Federparallelogramm noch wirksam ist.

1Ü Ein ähnliches Höhenmeßgerät ist in dem DE-GM 79 3k 103 beschrieben. Bei diesem sind zwischen dem Schlitten und einem den Meßtaster tragenden Tastschieber ebenfalls Federelemente vorgesehen. Der Schlitten wird mittels eines Motors angetrieben. Dieser soll bei dem infolge das Anliegens des Meßtasters an der Meßstelle erfolgenden Anschlagena des Tastschiebers am Schlitten abgeschaltet worden. IClrie konstante Meßkraft läßt sich dabei nicht erreichen, da bei einem solchen Abschalten der Tastschieber von dem Schlitten belastet ist, wobei die Fir- kung der an sich vorgesehenen Federelemente, die eine annähernd konstante Meßkraft erzeugen sollen, aufgehoben ist.

Die bekannten, mit Federelementen arbeitenden Hb'henmeß-

geräte erfordern ein am Schlitten verschieblich geführtes Federglied. Dies ist bauaufwendig. Außerdem sind durch die Federelemente die motorischen iAntriebsmöglichkeiten beschränkt.

DoL motorischen Antrieben des Schlittens wurde der Einsatz von Rutschkupplungen vorgeschlagen. Diese sind nicht beim regelmäßigen Meßvorgang wirksam, sondern dienen lediglich dem Schutz der Einrichtung gegen mechanische

Überlastung. „

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Aufgabe der Erfindung 1st es, ein Höhenmeßgerät dc>r olrigangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die MeOkraft unabhängig von der Lage der Meßstelle und der auf diese bezogenen Schlittenstellung ist.
5

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Höhenmeßgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Meßtaster am Schlitten festliegt und zur Erzeugung einer konstanten Meßkraft dem Motor eine Magnetfeldkupplung nachgeschaltet ist. Derartige Kupplungen sind handelsüblich. Sie weisen im Gegensatz zu Reibungs-Rutschkupplungen ein äußerst konstantes Schlupfmoment auf. Dies beruht auf dem Einsatz eines Magnetfeldes zur antriebsei tigen und abtriebseitigan Kopplung.

Der Schlitten mit dem Meßtastef wird vom Motor an die Meßstelle gebracht. Sobald dort der Meßtaster mit einer dem Schlupfmoment der Kupplung entsprechenden Meßkraft anliegt, "rutscht" die Kupplung durch. Der Motor läuft weiter und hält über die Kupplung den Meßtaster an der Meßstelle. Diese Meßkraft ist unabhängig von der Höhenlage der Meßstelle. Zwischen Schlitten und Ständer ist die Meßgröße abzulesen. Der Motor und die Kupplung übernehmen bei der Erfindung einerseits den Antrieb des Schlittens und andererseits die Erzeugung der Meßkraffc. Durch die Erfindung wird zugleich der Aufbau des Geräts vereinfacht, da ein zwischen dem Meßtaster und dem Schlitten vorgesehenes, an diesem geführtes Meßglied und Federelemente entfallen.

Die auf die Meßstelle wirkende Meßkraft ist unabhängig von dem Verfahrweg des Schlittens konstant und reproduzierbar. ...'·■

In Ausgestaltung der Erfindung sind der Motor und die Kupplung am Schlitten angeordnet. Der Motor treibt über die Kupplung ein am Ständer laufendes Antriebsrad an.

cj Tn anderer Ausgestaltung der Erfindung ist der Schlitten an einem über eine Umlenkrolle des Ständers geführten Band befestigt unil der Motor treibt über die Kupplung die Umlenkrolle an.

Um mit kleinen Meßkräften arbeiten zu können, ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ein Gegengewicht zum Schlittengewicht vorgesehen,

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den Unteransprüchen. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Höhenmeß- _?0 geräte schematise!"!,

Figur 2 einen Antrieb des Höhenmeßgeräts nach Figur 1,

Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Höhenmeßgeräts schematisch,

Figur h den Antrieb des Höhenmeßgeräts nach Figur 3f

Figur 5 ein drittes Ausführungsbeispiel des Höhenmeßgeräts,

Figur 6 den Antrieb des Höhenmeßgeräts nach. Figur 5 t

Figur 7 eine Einrichtung zur Verstellung einer Magnet feldkupplung des Antriebs und

Figur 8 eine weitere Einrichtung zur Verstellung der

Magne t feldkupplung.

<] Q Ein Höhenmeßgerät weist einen Ständer 1 mit elnor Führung 2 auf. An der Führung 2 ist ein Meßschlitten 3 gelagert. An dem Meßschlitten 3 ist ©in Meßhastor k starr befestigt. Die Maßablesung erfolgt zwischen dem Meßschlitten 3 und dem Ständer 1 bzw. der Führung 2.

Beim Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 1 hängt der Schlitten 3 aJti einem endlosen Stahlband 5» welches über eine obere Umlenkrolle 6 und eine untere Umlenkrolle 7 des Ständers 1 geführt ist. Auf der dem Schlitten 3 entgegengesetzten Seite ist am Stahlband 5 ein Gegengewicht 8 befestigt, dessen Gewicht gleich dem von Schlitten 3 und rfeßtaster h ist.

Die untere Umlenkrollo 7 ist über eine Magnotfeldkupplung 9 von einem Getriebe-Elektromotor 10 angetrieben.

Die Magnetfeldkupplung 9 weist antriebseitig eine Dauermagnet anordnung 11 auf, deren Magnetfeld über einen Spalt 12 auf eine abtriebseitige Metallscheibe 13 wirkt. 30

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 is-t das Stahlband

lediglich über die obere Umlenkrolle 6 geführt. Diese ist über dio Magnetfeldkupplung 9 Vom am Ständer 1 gelagerten Elektromotor 10 angetrieben.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 und 6 ist die Kupplung 9 und der Motor 10 nicht am Ständer 1, sondern im Schlitten 3 angeordnet. Zwischen dem Motor und der Kupplung 9 ist ein Riementrieb 14 vorgesehen. An dor Kupplung 9 sitzt abtriebsei t.ig eine Hülse 15, in der drehfest, jedoch vorschieblich eine ein Antriebsrad 16 tragende Achse 17 gelagert ist. Die Achse 17 ist mittels einer Druckfeder 18 belastet. Das Antriebsrad ist kegeistumpfförmig ausgebildet und liegt mit seiner Umfangsflache 16' unter der Kraft der Druckfeder 18 an einer Kante der Führung 2 an.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 und 6 ist es günstig, ein Gegengewicht 8 vorzusehen, dessen Gewicht gleich dem Gewicht des Schlittens 31 des Mgßtasters k und

2Q der Antriebsteile 10 bis 18 ist. Das Gegengewicht 8 wird, wie auch bei den Ausführungsbeispielen nach Figur und 3 am Stander 1, beispielsweise mit einer Kugelführungjgeführt. Ee ist ähnlich wie in Figur 1, insbesoTuIoro ho wlo in Figur 3 dargestellt angeordnet.

Anstelle des Stahlbandes 5 kann ein Seil verwendet werden.

Das von der Magnetfeldkupplung 9 maximal übertragbare Moment hängt wesentlich von der Lage der Dauermagneten in der Dauermagnetanordnung 11 ab. Handelsübliche Magnetfeldkupplungen weisen zur Verstellung des maximal übertragbaren Moments einen Einstellring 19 auf. In Figur

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ist eine Möglichkeit der von einer nicht näher dargestellten elektronischen Steuereinrichtung des Geräts steuerbaren Verstellung des Einstellrings 19 gezeigt. Im Bereich des Einstellrings 19 ist ein Magnetschalter 20 vorgesehen, der bei einem Verstellbefehl der Steuereinrichtung den Einstellring 19 klemmt. Ein Winkeltastkopf 21 ist vorgesehen, um die durch den Motor 10 bei geklemmtem Einstellring 19 erfolgende

&**" Relativdrehung zwischen der Dauermagnefcanordnung 11 und dem Einstellring 19 zu erfassen und nach einor gewünschten Relativdrohung über die Steuereinrichtung den Einstellring 19 wieder freizugeben.

Das von der Magnetfeldkupplung 9 maximal übertragbare Moment läßt sich auch durch die Verstellung des Luftspalts 12 steuern. In Figur 8 ist eine Anordnung gezeigt, mit der sich der Luftspalt 12 verstellen läßt. Die beiden Kupplungshälften 11 und 13 sind an getrennten Lagerstellen 22 und 23 gelagert. Die Lagerstelle 22 ist zur Verstellung des Luftspalts 12 axial mittels eines nicht näher dargestellten weiteren Antriebs verstellbar.

Die gemeinsamen Funktionsmerkmale der beschriebonen Geräte sind folgende:

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Wird der Motor 10 eingeschaltet, dann läuft der Meßschlitten 3 zu der zu messenden Stelle des betreffenden Werkstücks. Aufgrund des Gewichtsausgleichs bedarf es hierzu nur eines kleinen Drehmoments. Wenn der Neßtaster k an die Meßstelle angefahren ist, dann wird er vom

Schlitten 3 mit einer Meßkraft gegen diese gedrückt. Die Meßkraft entspricht dabei dem Moment, das die Kupplung 9 beim Schlupf aufbringt. Aufgrund des beschriebenen Gewichtsausgleichs kann die Meßkraft klein sein. Gegebenenfalls ist sie einstellbar. Der Motor 10 läuft während der Messung ständig weiter, so daß der Meßtaster '+ während der Messung ständig gegen die Meßstelle gedrückt wird. Aufgrund der Eigenschaften der Magnetfeldkupplung ändert sich dabei die Meßkraft nicht. Die Meßkraft ist

■] Q über den gesamten Meßbereich des Geräts konstant. Sie ist auch unabhängig davon, ob der Meßtaster h von unten oder von oben an eine Meßstelle gefahren wird. Die Meßkraft ist auch nicht von der Geschwindigkeit abhängig, mit der der Schlitten 3 verfahren wird. Sie ist bei jeder Messung - abgesehen von der möglichen gewünschten Verstellung - gleich.

Günstig ist bei abgeschaltetem Motor 10 das durch die Kupplung 9 und die Selbsthemmeigenschaft des im Motor integrierten Getriebes entstehende Haltemoment, da dadurch bei einem Abnehmen des Meßtasters h der Schlitten 3 nicht von selbst verfährt.

Eine manuelle Verstellung des Schlittens 3 ist ohne 5 weiteres möglich. Es braucht hierzu nur das Haltemoment der Kupplung 9 überwunden zu werden.

Die beschriebenen Höhenmeßgeräte eignen sich für hohe Auflösungen des Meßbereichs. Es lassen sich auch Bohrungen oder Wellen vermessen.

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Beim AusfUhrungsbei spiel nach Figur 1 ist eine hohf>
Standfestigkeit dos Geräts erreicht, da dl.o Kupp] uhr; 9
und der Getriebomotor 10 unten angeordnet sind.

Beim Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 3 erübrigen sich
Maßnahmen zum Spannen des Bandes 5.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 sind Schwingungen, die sich über ein angetriebenes Band auf den Schlitten 3 fortpflanzen könnten, von vornherein dadurch vermieden,
daß der Schlitten 3 unmittelbar angetrieben wird. Die
Druckfeder 18 stellt den notwendigen Reibschluß zwischen dem kegeistumpfförmigen Antriebsrad 16 und der Fiihrunfjskante sicher.

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Leersei.te

Claims

Patentansprüche

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/ 1. .' Höhenmeßgerät mit einem Ständer, an dem ein einen Meßtastsrtragender Schlitten verfahrbar iat und bei dom der Meßtaster auf eine Meßstolle eine Meßkraft ausübt und zum Antrieb des Schlittens ein Motor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Msßtaster (h) am Schlitten (3) festliegt und zur Erzeugung einer konstanten Meßkraft dem Motor (1O) eine Magnetfeldkupplung (9) nachgeschaltet ist.

2. Höhenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1O) und die Magnetfeldkupplung (9) am Schlitten (3) angeordnet sind und der Motor (1O) über die Magnetfeldkupplung (9) ©in am Ständer (1) laufendes Antriebsrad (16) antreibt.

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JH^ 3· Höhenmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegengewicht (8) vorgesehen ist, das über eine Umlenkrolle (6) des Ständers (i) mit dem Schlitten (3) verbunden ist.

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k, Höhenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (3) an einem über eine obere Umlenkrolle (6) des Ständers (i) geführten Band (5) befestigt ist und der Motor (1O) über die Magnetfeldkupplung (9) die Umlenkrolle (6) antreibt.

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5. Höhenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (3) an einem über eine obers Umlenkrolle (6) und eine untere Umlenkrolle (7) umlaufenden Band (5) befestigt ist und der Motor (10) die untere Umlenkrolle (7) über die Magnetfeldkupplung (93 antreibt.

6. Höhenmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem

Hl [land (5) Qin Gegengewicht (Θ) angeordnet ist.

7. Höhenmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Getriebemotor (10) mit selbsthemmenden Getriebe ist.

8. Höhenmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Magnetfeldkupplung mit Einstellring, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlupfmoment der Magnetfeldkupplung und somit die wirksame Meßkraft motorisch nach Vorgabe der Steuerung eingestellt werden kann, in dem zur Klemmung des Einstellrings (19) ein Magnetschalter (20) und zur Feststellung eines Verdrehwinkels zwischen Dauermagnetanordnung (11) der Magnetfeldkupplung (9) und Einstellring (19) ein

Winkeltastkopf (21) vorgesehen ist.
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9. Höhenmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung eines Luftspalts (12) der Magnetfeldkupplung (9) eine der Kupplungshälften (11, 12) axial verschiebbar gelagert ist.

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