DE3241882A1

DE3241882A1 - Messeinrichtung zum ermitteln von laengsabmessungen

Info

Publication number: DE3241882A1
Application number: DE19823241882
Authority: DE
Inventors: Guido 40126 Bologna Golinelli; Narciso 40050 Monteveglio Bologna Selleri
Original assignee: Finike Italiana Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 1981-11-20
Filing date: 1982-11-12
Publication date: 1983-06-01
Also published as: SE8206581D0; FR2517049B1; CH658311A5; JPH023444B2; US4441257A; SE454213B; SE8206581L; FR2517049A1; GB2112141B; IT1145540B; JPS58100701A; GB2112141A; IT8103579A0

Description

Beschreibung^

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zum Ermitteln von Längsabmessungen, wie z.B. Abmessungen mechanischer Bauteile, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch

Es ist bekannt, daß die seit vielen Jahren benutzten sogenannten Koordinatenmeßvorrichtungen normalerweise Meßköpfe aufweisen, die mittels Schieber verstellt werden, um einen, an einem beweglichen Arm des Meßkopfes befestigten Fühler in Berührung mit dem zu überprüfenden Bauteil zu bringen.

Diese Meßköpfe wirken normalerweise als Schalter, da sie ein oder mehrere Paare von elektrischen Kontakten aufweisen, die in Ruhestellung des beweglichen Arms geschlossen sind und öffnen, wenn der Arm aus der Ruhestellung herausbewegt wird; letzteres geschieht, wenn der Fühler das zu überprüfende Bauteil berührt. 20

Durch das öffnen der Kontakte wird ein Signal erzeugt, das die Anzeige der Meßwerte steuert, die in den Schiebern zugeordneten Lagegebern erzeugt werden.

Diese Meßköpfe» sogenannte Berührungsschalter, liefern deshalb keinen tatsächlichen Meßwert, sondern nur ein logisches Signal, das anzeigt, daß der Arm aus der Ruhestellung verschoben ist.

Damit der - von den Schiebern zugeordneten Wandlern abgegriffene - Meßwert genau ist, ist es notwendig, daß das öffnen der Kontakte bei stets gleichen Verhältnissen stattfindet, d.h. genau dann, wenn vorbestimmte Verschiebungen des Arms aus der Ruhestellung stattfinden.

Auch ist bekannt, daß die zunehmende Verwendung hochentwickelter numerischer Steuerungen, wie z.B. CNCs (= nume-

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rische Steuerung mittels Rechner), bei Werkzeugmaschinen, wie z.B. Drehmaschinen und Bearbeitungsstellen, zur Verwendung von Berührungsschaltern auch bei diesen Maschinen
geführt hat, um die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern und die Funktion der Maschinen zu automatisieren.

Die Anwendung von Köpfen bei zerspanenden Werkzeugmaschinen, die denjenigen bei Koordinatenmeßvorrichtungen gleichen oder ähneln, ruft jedoch Probleme hervor, die im wesentlichen auf die bei diesen Maschinen vorhandenen Vibrationen und Beanspruchungen, die erheblich größer sind als diejenigen bei Koordinatenmeßvorrichtungen, und im allgemeinen auf die ungünstigsten Arbeitsbedingungen zurückzuführen sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Schaffung einer Meßeinrichtung vom Berührungsschalter-Typ <, die für die Anwendung bei zerspanenden Werkzeugmaschinen
hinsichtlich Genauigkeit bei wiederholten Messungen und

Stabilität besonders geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine oben beschriebene Meßeinrichtung gelöst, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist
durch eine Schalteinrichtung, die zwei elastische Plätt-

chen umfaßt, deren erstes Ende mit dem beweglichen Arm

verbunden ist und deren zweites Ende frei ist, eine Steuereinrichtung, die mit dem beweglichen Arm verbunden ist
und erste Bezugsflächen aufweist, und zweite Bezugsflächen, die den Plättchen zugeordnet sind, wobei die elektrischen

®^ Kontakte zwei bewegliche Kontakte, die mit den Plättchen neben den freien Enden der Plättchen und mit den zweiten Bezugsflächen verbunden sind, und entsprechende stationäre Kontakte umfassen, die am Träger befestigt sind, wobei die ersten Bezugsflächen bei einer vorbestimmten Verschie~ bung des beweglichen Arms aus der Ruhestellung mit den
zweiten Bezugsflächen zusammenarbeiten, um eines der
Plättchen elastisch auszubiegen und einen der beweglichen

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Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5
Fig.	6,7

elektrischen Kontakte von dem entsprechenden stationären Kontakt abzuheben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend, ohne Einschränkung, in einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht eines Berührungsschalter-Kopfes ;

einen teilweisen Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten Kopfes entlang der Linie II-II in Fig.1; einen Querschnitt der Arme des Kopfes von Fig.2; Fig. 4 eine verkleinerte Ansicht einiger Einzelheiten des Kopfes von Fig. 1-3;

eine Schnittansicht der in Fig. 4 gezeigten Einzelheiten entlang der Linie V-V in Fig. 4; zwei, noch weiter verkleinerte Köpfe mit unterschiedlichen beweglichen Armen.

Der Meßkopf nach Fig. 1 und 2 weist ein im wesentlichen zylindrisches äußeres Gehäuse 1, auf, an das mittels Schrauben 2 ein einstückiges Teil 3 befestigt ist, dessen Aufbau klarer in Fig. 4 und 5 gezeigt ist.

Das Teil 3 umfaßt eine obere Basis 4 mit Durchgangsbohrungen 5 für die Schrauben 2, Gewindebohrungen 6 zum Einspannen einer Kabeleinführung 8 - mittels Schrauben ⁷ ^O Fig. 1 und 2) - an der Basis 4 und eine Durchgangsbohrung 9.

Zwei benachbarte längsverlaufende Trägerelemente 10 und 11, die ebenfalls in Fig. 4 gezeigt sind, sind einstückig mit der Basis 4 und mittels zweier Verbindungsabschnitte 12 und 13 mit einer Basis 14 verbunden. Die Abschnitte 12 und 13 der Elemente 10 und 11 weisen dünne elastische Abschnitte auf, die im wesentlichen eine horizontale Dreh-

BAD ORIGINAL

achse der Basis 14 bezüglich der Elemente 10 und 11 defi-' nieren.

Ein Dorn 15, der ebenfalls integraler Teil des Teils 3 ist, bildet einen Teil - koaxial mit dem Gehäuse 1 verlaufend eines beweglichen Arms und weist Löcher 16 und 17 auf. Die Fig. 6 und 7 zeigen die Art, in der weitere Elemente 18, 18',20,2O¹ verschiedener Arten von beweglichen Armen am Dorn 15 befestigt sein können. Die Elemente 18,20 und 18' 20' sind mittels aus relativ schwachem Material gefertigter Stifte 19 befestigt, die Schwachstellen bilden, die brechen können, um die anderen Elemente der Meßeinrichtung gegen Beanspruchungen durch zufälliges Aufschlagen der Fühler 21 ,22,23;21 ',22·,23· zu schützen, die an den Enden der Elemente 20 und 20' angeordnet sind. Die Fühler 21-23; 21'-23' sind bezüglich der Längsachse des Meßkopfs versetzt

Eine Dichtmanschette 25 ist am Dorn 15 und an einer gebohrten Basis 24 des Gehäuses 1 befestigt. An der Basis 14 ist eine gebohrte Platte 26 befestigt. Eine nachgiebige, dem Aufprall von Spänen widerstehende Schutzmembran 27 ist mit einem äußeren Rand zwischen die Basis 24' und die Platte 26 geklemmt und mit einem inneren Rand am Dorn 15 befestigt.

²^ Ein Element, d.h. eine Stange 28 mit einem im wesentlichen T-förmigen Längsprofil weist eine Basis 29 auf, die mittels Schrauben 30 an der Basis 14 des Teils 3 befestigt ist und in Längsrichtung der Meßeinrichtung zwischen den Elementen

10 und 11 verläuft.
30

Die Meßeinrichtung umfaßt eine Schalteinrichtung, die eine Steuereinrichtung aufweist, die zwei Bezugsteile 31 und 32 - aus verschleißfestem Material beträchtlicher Härte, wie z.B. Karbid - aufweist, die einzeln verstellbar quer am

Dorn der Stange 28 befestigt sind.

An den Elementen 10 und 11 sind mittels Schrauben 33 und

34 (Fig. 3) zwei Querstücke 35 und 36 befestigt, die Gewindelöcher aufweisen, in denen zwei Zapfen 37 und 38 einstellbar aufgenommen sind, deren Außenenden Anschlagflächen bilden.

Nahe den Querstücken 35 und 36 sind an den Elementen 10 und 11 zwei weitere Querstücke 41 und 4 2 mittels Schrauben 39 und 40 befestigt. Jeder der Querstücke 41 und 42 bildet in seinem mittleren Abschnitt einen Sitz zur Aufnähme eines Fiberglas-Einsatzes 43 und 44, der einen elektrischen Kontakt 45 und 46 aus leitfähigem, verschleißfestem Material beträchtlicher Härte, wie z.B. Karbid, enthält.

Die Einsätze 43 und 44 sind mittels eines geeigneten Harzes in die zugeordneten Sitze geklebt.

An den Kontakten 4 5 und 46 sind elektrische Drähte 4 7 und 48 (Fig. 2) angeschweißt, die aus dem Gehäuse 1 durch ein Kabel 49 herausgeführt sind, das durch die Kabelklemme 8 geführt ist.

Die Basis 14 des Teils 3 hat zwei seitliche Flächen, an denen mittels Schrauben 50 die unteren Enden zweier flaeher, elastischer Plättchen 51 und 52 befestigt sind; das Plättchen 52 ist teilweise in Fig. 1 gezeigt.

Die Plättchen 51 und 52 verlaufen entlang beinahe der gesamten Länge des Gehäuses 1 und tragen nahe ihrer oberen freien Enden zwei Karbid-Kontakte 53 und 54, die mit einer gewissen Kraft die Kontakte 45 und 46 fest berühren, wenn sich die Meßeinrichtung in Ruhestellung befindet.

Nahe den Kontakten 53 und 54 weisen die Plättchen 51 und 52 zwei Karbid-Grenzanschläge 55 und 56 auf, die den Bezugselementen 31 und 3 2 gegenüberliegen.

Die Abdichtung der Meßeinrichtung ist durch zwei elastische Ringe 57 und 58 sichergestellt, die zwischen der Kabelklemme 8 und der Basis 4 bzw. zwischen dem Gehäuse 1 und der Basis 4 angeordnet ist.
5

Der Meßkopf funktioniert folgendermaßen: Bei nicht betätigter Stellung schließen die zwei Kontakte 45,53;46,54, die zum Schalter der Meßeinrichtung gehören, einen Stromkreis über die Plättchen 51 und 52 und die Basis 14.

Angenommen, daß ein Fühler 21,22,23 bzw. 21·,22',23' die Oberfläche des Bauteils bei einer relativen Verschiebung des Meßkopfes und des Bauteils berührt, so erfolgt eine Drehung des Dorns 15, der Basis 14 und der Stange 28 im Gegenuhrzeigersinn um die von den Abschnitten 12 und 13 definierte Achse (Fig. 2).

In der Anfangsphase der Drehung im Gegenuhrzeigersinn hält das Plättchen 51 die Kontakte 46 und 54 geschlossen, weil ^O in Ruhestellung die Plättchen einer angemessenen Vorspannung ausgesetzt sind (in den Figuren nicht dargestellt).

Nach einem Anfangshub vorbestimmter Größe - während dem die Anfangsausbiegung des Plättchens 52 zunimmt und die des Plättchens 51 abnimmt - berührt das Teil 31 den Anschlag 55 und führt infolgedessen (da der Anschlag 55 unmittelbar neben dem Kontakt 53 liegt) sofort ein Abheben des Kontaktes 53 von dem zugeordneten Kontakt 45 herbei.

Der Meßkopf gibt deshalb ein logisches Signal an das nu-

merische Steuerungssystem ab. Das Signal wird zum Ermitteln der Abmessung des Bauteils (in Abhängigkeit von dieser Lage wird die Abmessung oder die geforderte Größe berechnet) und zum Abbrechen der Bewegung verwendet.

Eine mögliche Fortsetzung der Drehung der Stange 28 führt nach Ausführung eines zusätzlichen Hubes vorbestimmter

Größe zu einer Berührung des Plättchens 52 oder einer am Plättchen 52 befestigten Begrenzungsfläche mit dem Zapfen 38. Infolgedessen ändert sich von diesem Augenblick an die Eingriffskraft der Kontakte 46 und 54 selbst bei fortgesetzer Drehung nicht, wodurch die Durchbiegung des Abschnitts des Plättchens 52 zwischen Dorn 38 und Basis 14 zunimmt. Dieser Abschnitt ist beträchtlich länger als der kurze Abschnitt zwischen Dorn 38 und Kontakt 43.

Die Plättchen 51 und 52 sind so lang, daß sie die Gleitbewegung zwischen den Kontakten 45,53,-46^54 auf einen vernachlässigbaren Wert reduzieren und die angelegte Eingriffskraft minimalisieren.

Die abgebogene Form des Elements 20 oder 20' des Arms des Meßkopfes ermöglicht das Ermitteln von Abmessungen entlang zweier senkrechter Achsen, während die Größe des Vorhubes und andere Betriebsbedingungen im wesentlichen gleich bleiben, da die geraden Linien, die den Berührungspunkt der Fühler 21,22,23 oder 21',22',23' am Bauteil mit dem Schnitt punkt der Längsachse des Meßkopfes und der von den Abschnit ten 12 und 13 definierten Drehachse verbinden, im wesentlichen einen Winkel von 45° mit der Längsachse des Meßkopfes einschließen.

Es versteht sich, daß die in den Zeichnungen gezeigte Meßeinrichtung geändert und modifiziert werden kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

- a-

Leerseite

Claims

1.' Meßeinrichtung zum Ermitteln von Längsabmessungen, wie z.B. Abmessungen mechanischer Bauteile, mit einem Träger (1,4,10,11), einem Arm (15,18-20), der bezüglich des Trägers (1,4,10,11) bewegbar ist und einen Abschnitt (15) aufweist, der eine geometrische Längsachse definiert, einer Verbindungseinrichtung (4,13,14) zum Verbinden des Arms (15,18-20) mit dem Träger (1,4,10,11), so daß der Arm (15,18-20) bezüglich des Trägers (1,4,10, 11) in zwei entgegengesetzten Richtungen verschiebbar ist, Fühler (21-23), die die Oberfläche des zu überprüfenden Bauteiles berühren und an einem Ende (20) des beweglichen Armes (15,18-20) befestigt sind, und einer Schalteinrichtung mit in der Ruhestellung geschlossenen elektrischen Kontakten (45,46,53,54), die dem Arm (15) und dem Träger (10,11) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zwei elastische Plättchen (51,52), deren erstes Ende mit dem beweglichen Arm verbunden ist und deren zweites Ende frei ist, und eine Steuereinrichtung (28) aufweist, die mit dem beweglichen Arm verbunden ist und erste Bezugsflächen (31,32) und zweite, mit den Plättchen (51,52) verbundene Bezugsflächen (55,56) aufweist, daß die elektrischen Kontakte zwei bewegliche Kontakte (53,54) umfassen, die mit den Plättchen (51,52) neben den freien Enden der Plättchen (51,52) und mit den zweiten Bezugsflächen (55,56) verbunden sind, sowie entsprechende stationäre Kontakte (45,46), die am Träger (11,12) befestigt sind, wobei die

^ow ersten Bezugsflächen (31,32) bei einer vorbestimmten Verschiebung des beweglichen Arms (15,18-20) aus der Ruhestellung mit den zweiten Bezugsflächen (55,56) zusammenarbeiten, um eines der Plättchen (51,52) elastisch auszubiegen und einen der beweglichen elektrischen Kontakte

(53,54) von dem entsprechenden stationären Kontakt (45, 46) abzuheben.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger zwei benachbarte, längs der Längsachse sich erstreckende Elemente (10,11) aufweist, wobei die Steuereinrichtung eine Stange (28) aufweist, die zwisehen den zwei benachbarten Elementen (10,11) angeordnet ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1,4,10,11) zwei, mit den benachbarten Elementen (10,11) verbundene Querstücke (41,42) aufweist, wobei die stationären Kontakte (45,46) mit den Querstükken (41,42) verbunden sind.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen Stromkreis umfaßt, in dem die stationären und beweglichen Kontakte (45,46, 53,54), die Plättchen (51,52) und die Verbindungseinrichtung (14) liegen.

5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zwei Anschläge (37,38) aufweist, die am Träger (10,11) befestigt sind und die Plättchen (51,52) neben den beweglichen Kontakten (53,54) und die zweiten Bezugsflächen (55,56) berühren können.

6. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger zwei benachbarte, entlang der Längsachse verlaufende Elemente (10,11) aufweist, daß die Verbindungseinrichtung zwei Abschnitte (12,13) mit zwei elastischen Abschnitten aufweist, die mit einer gemeinsamen Basis (14) verbunden sind, wobei die zwei elastischen Abschnitte eine Drehachse des Arms (15,18-20) definieren, die senkrecht zur Längsachse steht.

Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger weiters ein äußeres, im wesentlichen zy-

lindrisches Gehäuse (1) und ein mit dem äußeren Gehäuse verbundenes Teil (3) aufweist, das die zwei benachbarten Elemente (10,11) umfaßt.

8. Meßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtmanschette (25), die mit dem äußeren Gehäuse (1) und dem beweglichen Arm (15) verbunden ist, eine mit dem äußeren Gehäuse (1) verbundene Verschlußplatte (26), eine Schutzmembran (27) , die mit der Verschlußplatte (26) und dem beweglichen Arm (15) verbunden ist, eine Kabelklemme (8), die mit dem Teil (3) und der Dichteinrichtung (57,58) verbunden ist, die zwischen der Kabelklemme (8) und dem Teil (3) und zwischen dem Teil (3) und dem äußeren Gehäuse (1) angeordnet ist, vorgesehen sind.

9. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1,4,10,11), die Verbindungseinrichtung (4,13,14) und der bewegliche Arm (15,18-20) ein integrales Teil (3) aufweisen, das eine erste Basis (4), zwei benachbarte, längs der Längsachse sich erstreckende Elemente (10,11), zwei, elastische Abschnitte aufweisende Abschnitte (12,13) und eine zweite Basis (14) aufweist, die einen Armabschnitt bildet, wobei die elastisehen Abschnitte Drehbewegungen des Arms (15,18-20) um eine Achse zulassen, die senkrecht zur Längsachse steht.

10. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4 und 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm einen gebogenen Ab-^ÖW schnitt (20;20') aufweist, dessen eines Ende den Fühler (21-23;21'-23¹) trägt, wobei der Fühler bezüglich der geometrischen Längsachse versetzt ist, um Längsabmessungen in zwei senkrechten Achsen zu messen.