DE3335123A1 - Messeinrichtung zum bestimmen der mittenlage von kreisfoermigen werkstuecken - Google Patents

Description

-4-B e' sch'reibung

USM Corporation

Farmington, Connecticut 06032
Zustellanschrift: 181, Elliott Street

Beverly, MA 01915

28.9.1983-Nt/nt U 4877

Meßeinrichtung zum Bestimmen der Mittenlage von kreisförmigen Werkstücken

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung zur Mittenbestimmung bei kreisförmigen Werkstücken, die im Durchmesser variieren können, durch Anlage an einer Umfangsseite.

Es ist üblich, die Mitte von kreisförmigen Werkstücken dadurch zu bestimmen, daß der Durchmesser mit Tastvorrichtungen gemessen wird, welche die Werkstücke diametral überspannen. Wenn der Durchmesser bestimmt ist, liegt die Mitte offensichtlich bei der Hälfte des Durchmessers. Dieses Verfahren ist einfach, wenn die Werkstücke relativ kleine oder mittelere Durchmesser haben, und das betreffende Verfahren ist lediglich dann möglich, wenn gegenüberliegende Enden des Durchmessers des Werkstücks zugänglich sind. Bei großen oder platzraubenden kreisförmigen Teilen, wie bei Eisenbahnrädern, sind beide Seiten des Werkstücks üblicherweise nicht ohne weiteres zugänglich, und zwar insbesondere dann nicht, die betreffenden Teile in einer Maschine untergebracht sind.

Eine Anwendung für eine derartige Mittenbestimmung besteht darin, die Achse eines Werkstücks zu der Achse eines rotierenden Trägers bzw. Supports in einer Maschine auszurichten, vde zu den Mitten oder Spannfuttern einer Drehmaschine oder Schleifmaschine. In der US-PS 4 215 482 ist eine Anzeigeanordnung gezeigt, mit deren Hilfe die Achse eines zylindrischen Werkstücks in einer Walzendrehmaschine so festgelegt wird, daß die Achsen der Walze und der Drehmaschinen ausgerichtet sind. Die Anwendung der Einrichtung, ob ein einzelner Taster oder ein hin- und hergehender Doppeltaster, arbeitet mit Auslenkungs-Anzeigeeinrichtungen, die lediglich eine fehlerhafte Ausrichtung einer Walzenachse und einer Drehbankachse anzeigen.

In der US-PS 3 525 158 ist eine Vorrichtung beschrieben, mit deren Hilfe die Achse eines zylindrischen Werkstücks zu der Achse einer Bezugswelle ausgerichtet wird. Wie in der betreffenden Patentschrift angegeben, werden Anzeige-Lehren auf Ansätze an dem betreffenden Werkstück aufgespannt, um die Abweichung des Umfangs des Werkstücks von der Bezugswelle anzuzeigen. Die Anwendung einer derartigen Vorrichtung setzt voraus, daß die Durchmesser bereits bekannt sind.

In der US-PS 3 281 995 ist eine Vorrichtung gezeigt, die in Verbindung mit einer Walzenschleifmaschine brauchbar ist, um eine fehlerhafte Ausrichtung der Achsen der Walze und der Drehmitte der betreffenden Maschine zu ermitteln. Ein Joch bzw. ein Bügel mit Walzenkontaktstellen wird dabei zu dem Walzenlager abwärts bewegt, bis eine Berührung des Lagers erfolgt, was eine Bewegung des Joches bzw. Bügels zur Folge hat, bis dessen Mitte mit der Achse der Walze zusammenfällt.

Eine geradlinige Bewegung des betreffenden Joches bzw. Bügels von einer Bezugsstelle aus zeigt somit das Ausmaß der fehlerhaften Ausrichtung der Walze und der

Maschinenachsen an, und zwar zur Einleitung einer Korrekturmaßnahme.

Die aus den vorstehend beschriebenen Patentschriften bekannten Vorrichtungen sind brauchbar für die Ermittlung von fehlerhaften Ausrichtungen und/oder für die Anzeige der Koinzidenz von Werkstück- und Maschinenachsen, um eine Maschineneinstellung vorzunehmen, beispielsweise in einer Drehmaschine oder Schleifmaschine.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mißt nun den Durchmesser von großen kreisförmigen Werkstücken und/oder bestimmt das Ausmaß der Bewegung, welches erforderlich ist, um ein großes kreisförmiges Werkstück so zu bewegen, daß die Mitte weitgehend ausgerichtet ist zur Achse von Arbeits- bzw. Betätigungselementen der Maschine. Aufgrund der Größe und des Gewichts von Werkstücken, wie von Eisenbahnrädern oder großen Walzen bzw. Rollen, ist es wünschenswert, am Umfang des betreffenden Rades lediglich von einer Seite während einer Größenmeßoperation anzu]—egen. Zu diesem Zweck ist das Rad so festgelegt, daß die Achse der Radwelle in der vertikalen Ebene der Arbeitselemente der Maschine liegt. Eine Lehrenplatte mit zwei in Abstand voneinander vorgesehenenTastemist so angeordnet, daß eine Bewegung vornehmbar ist, gemäß der einer der betreffenden Taster längs der Ebene bewegt wird, die durch die Achse des betreffenden Rades sich erstreckt. Nachdem der betreffende eine Taster am Umfang des Rades anliegt, schwenkt die Platte um den Taster herum, und zwar soweit, bis der andere Taster ebenfalls am Umfang des Rades anliegt. Während einer derartigen Schwenkbewegung wird ein Bügel bzw. eine Schiene in eine Winkelposition geschwenkt, wobei das Ausmaß dieser Schwenkung vom Ausmaß der Schwenkung der Tasterplatte abhängt. Die

_daß die Platte bei

als bei einem Rad größeren Durchmessers. Die Winkelverschiebung des Bügels bzw. der Schiene ist dabei für den kleineren Durchmesser größer als für den größeren Durchmesser. Demgemäß ist der Winkel des betreffenden Bügels bzw. der Schiene von einem Ausgangspunkt aus proportional kennzeichnend für die Radgröße und die Lage der Radmitte. Durch Messen des Winkels oder durch Bewegung eines Elements längs einer Bahn, welche den betreffenden Bügel bzw. die betreffende Schiene unterbricht, wird die Lage der Mitte bestimmt.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer linken Seitenansicht schematisch eine die Erfindung verkörpernde Vorrichtung zum genauen Messen von Werkstücken großer Durchmesser. Fig. 2 veranschaulicht in einer ähnlichen Ansicht wie Fig. 1 die einzelnen Teilen in ihren Ausgangspositionen.

Fig. 3 zeigt eine rechte Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten einzelnen Teile.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Teile.
Fig. 5 zeigt in einer Perspektivansicht die in Fig.

dargestellten Teile.

Fig. 6 zeigt in vergrößertem Maßstab und teilweise im Schnitt ein Schwenklager für Meßfühlereinrichtungen. Fig. 7 zeigt in einer Perspektivansicht sowie teilweise im Schnitt die die Erfindung verkörpernde Vorrichtung in einer typischen Maschine, welche dem Messen von Eisenbahnrädern zugehörig ist.

Nunmehr wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Beziehungen einer Vielzahl von Raddurchmessern W sowie

der Bestimmung bzw. Festlegung der Mitten A dieser Räder und der Winkelanordnung des die Erfindung verkörpernden Meße.lementes veranschaulicht. Dabei ist eine Meßeinrichtung veranschaulicht, welche den Durchmesser eines großen kreisförmigen Werkstücks, wie eines Eisenbahnrades W, zu messen vermag. Das Rad ist längs einer Bahn bzw. Schiene T (Fig. 7) durch einen in der betreffenden Schiene vorgesehenen V-förmigen Eindruck 12 festgelegt. Eine Meßplatte 14 (Fig. 1 und 2) ist mit zwei Tastern bzw. Fühlern 15,16 vorgesehen und so gelagert, daß diese um ein Lager 18 (Fig. 6) schwenkbar sind, welches koaxial zu dem Berührungspunkt des ersten Fühlers 15 vorgesehen ist. Die Platte 14 ist an einer Welle 20 angebracht, die in dem Lager 18 schwenkbar ist, und zwar in einer Platte 22, die zur Ausführung einer hin- und hergehenden Bewegung in Richtung der Höhe an einem Bügel bzw. einer Stange 24 angebracht ist. Die betreffende Stange ist von einem Ausleger 25 getragen, der an einem Rahmen 26 befestigt ist und der einen an der Platte 22 befestigten Schieber 28 aufnimmt.

Die Meßplatte 14 und ihre zugehörige Platte 22 werden durch einen Zylinder 30 in Richtung der Höhe hin- und herbewegt. Der betreffende Zylinder ist an dem Ausleger 25 mittels eines Zapfens 31 befestigt; er weist eine Kolbenstange auf, die mit der Meßplatte 14 mittels eines Zapfens 32 schwenkbar verbunden ist. Die Betätigung des Zylinders 30 führt dazu, daß die Meßplatte 14 in Richtung der Höhe so weit bewegt wird, bis der Fühler 15 den Umfang des Rades W berührt. Der Fühler 15 wird damit in Richtung der Höhe längs einer radialen Ebene bewegt, welche die Achse des Rades W schneidet. Nachdem der Fühler 15 Kontakt hat, wird die Meßplatte 14 auf der Welle 20 durch fortgesetzte Betätigung des Zylinders 30 so weit geschwenkt, bis der Fühler 16

ebenfalls den Umfang des Rades berührt, wie dies in Fig. 1 veranschaulicht ist. Sodann erfolgt eine Stillsetzung der weiteren Schwenkbewegung der Meßplatte. Ein Hebel 34 (Fig. 3 und 6) ist mittels eines Bolzens 33 an dem Ende der Welle 20 befestigt, welches der Meßplatte 14 gegenüberliegt; der betreffende Hebel wird in Übereinstimmung mit der betreffenden Meßplatte geschwenkt. Damit wird eine Meßfläche 36, die an einer an dem Hebel 34 befestigten Stange 37 gebildet ist, veranlaßt, eine bestimmte Winkelstellung einzunehmen, die vom Ausmaß der durch die Größe des Rades W gesteuerten Schwenkbewegung der Meßplatte abhängt. Es dürfte somit ersichtlich sein, daß die Meßfläche an bzw. auf der Meßplatte gebildet sein könnte anstatt auf einem gesonderten Hebel, ohne daß vom Erfindungsgedanken abgewichen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Zylinder 38 betätigt, und die Meßplatte 14 wird hinsichtlich einer weiteren Bewegung in bezug auf die Platte 22 festgeklemmt, womit die Meßfläche 36 in ihrer Winkelstellung verriegelt ist. In Fig. 3 ist die Winkelstellung der Fläche 36 schematisch als für die Größe des Rades W kennzeichnend veranschaulicht.

Ein Schlitten 40 vermag in Richtung der Höhe längs einer Stange bzw. Schiene 42 zu gleiten, die an gegenüberliegenden Enden an der Platte 22 befestigt ist und die einen Grenzschalter 44 mit einem Betätigungsglied 45 trägt, welches die Meßfläche 36 zu berühren vermag, wenn diese in Richtung der Höhe bewegt wird bzw. ist. Der Schlitten 40 ist an einem Ende eines Kabels 48 befestigt, welches in einer Ummantelung bzw. Verkleidung 50 eingeschlossen ist, die an der Stelle 52 mit der Platte 22 verbunden ist. Das andere Ende des Kabels 48 kann an einer Hebeeinrichtung 54 (Fig. T) derart befestigt sein, daß deren Bewegung den Schlitten 40 veranlaßt, gleichzeitig in

-ιοί Richtung der Höhe bewegt zu werden. Die Bewegung der Hebeeinrichtung 54 in Richtung der Höhe bei der dargestellten Maschine führt zum Anheben des Rades ¥, bis das Grenzschalter-Betätigungsglied 45 die Meßfläche 36 berührt, wodurch die Bewegung der Hebeeinrichtung in der Höhe stillgesetzt wird. Da die Winkelstellung der Meßfläche von der Größe des Rades abhängt (was durch die Berührung der Fühler 15 und 16 am Radumfang bestimmt ist), wird somit die Radmitte an der gewünschten Stelle in einer Maschine festgelegt sein.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß das Rad W (oder ein anderer großer zylindrischer Gegenstand) von zwei Spitzen- bzw. Knopfteilen 56 getragen wird, welche vom einen Ende der Hebeeinrichtung 54 abstehen(siehe auch Fig. 7). Es dürfte einzusehen sein, daß ein Werkstück kleineren Durchmessers weiter nach unten zwischen die betreffenden Spitzen ragt als ein größeres Werkstück. Aus diesem Grunde wird die anfängliche Bewegung der Meßeinrichtung in Richtung der Höhe vor dem Anlegen des Tasters 15 am Umfang des Werkstücks bei dem kleineren Werkstück klein sein. Unabhängig von seiner winkelmäßigen Einstellung bzw. Festlegung würde die Meßfläche 36 tiefer abgesenkt und schneller an dem Schalterbetätigungsglied 45 zur Anlage gelangen, was zu einer falschen Steuerungsanzeige führen würde. Aus diesem Grunde ist die Schiene 37 (Fig. 3) an ihrem oberen Ende an dem Hebel 34 befestigt, und an ihrem unteren Ende ist sie nicht befestigt, sondern kann vielmehr an einer Einstellschraube zur Anlage gelangen, durch die die Schiene 37 so gebogen werden kann, daß eine Meßfläche bereitgestellt ist, wie dies in gestrichelten Linien veranschaulicht ist. Demgemäß kann die Meßfläche 36 in Anpassung an Fehler verändert werden, die aufgrund der Handhabung von Werkstücken unterschiedlicher Größe auftreten können»

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Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, welches zum Messen und Handhaben von Eisenbahnrädern geeignet ist, dürfte ohne weiteres ersichtlicht sein, daß die Meßeinrichtung andere Formen annehmen kann, ohne daß vom Erfindungsgedanken abgewichen wird. Ein bedeutsames Element der Erfindung liegt darin, daß die Meßeinrichtung radial am Werkstück angeordnet wird. Auf diese Weise schwenkt die Meßeinrichtung um den ersten Fühler und führt eine solche Schwenkung aus, daß der zweite Fühler am Werkstückumfang anliegt, wobei die Schwenkung in einem Ausmaß erfolgt,das· proportional der Größe des Werkstücks ist. Demgemäß ist die Winkelanordnung der Meßfläche kennzeichnend für die Werkstückgroße. Anstatt der Steuerung der Werkstückbewegung durch die winkelmäßige Anordnung der einen Schalter steuernden Meßfläche liegt es im Rahmen der Erfindung, eine Anzeige bezüglicht der Winkelanordnung für ein direktes Ablesen der Werkstückgroße bereitzustellen. Außerdem ist in Betracht gezogen, daß die Meßeinrichtung, anstatt an einer Maschine befestigt zu sein, transportabel sein könnte.

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Leerseite

Claims (7)

Patentansprüche 10

1. Meßeinrichtung zum Bestimmen der Mittenlage von kreisförmigen Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tragplatte (22) vorgesehen ist, an der ein Meßglied (14) schwenkbar angebracht ist, welches radial von dem Werkstück aus vorgesehen ist, daß das Meßglied (14) einen ersten Fühler (15), der an dem Werkstückumfang längs einer radialen ibene anzuliegen vermag, und einen zweiten Fühler (16) umfaßt, der an dem betreffenden Umfang an einer Stelle anzuliegen vermag, die von dem ersten Fühler (15) in Abstand vorgesehen ist, wobei diese Anlage durch ein Schwenken des Meßgliedes (14) um die Kontaktstelle des ersten Fühlers (15) herum erfolgt, wobei die Schwenkachse koaxial zu der Kontaktstelle des ersten Fühlers (15) verläuft,

daß dem Meßglied (14) eine Meßfläche (36) zugehörig ist, welche in bezug auf die genannte Ebene eine

Winkelstellung einnimmt, die vom Ausmaß der Schwenkbewegung des betreffenden Meßgliedes (14) abhängt, welche für die Anlage der beiden Fühler (15,16) erforderlich ist,

und daß die betreffende Winkeleinstellung der Meßfläche (36) kennzeichnend ist für die Strecke zwischen dem Umfang und der Mitte des Werkstücks (W).

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß sie einer Einrichtung (Fig.1,7) zugehörig ist, welche die Mitte des Werkstücks und die Meßeinrichtung längs derselben radialen Ebene festlegt.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die betreffende Einrichtung zwei Knöpfe (56) umfaßt, die an dem betreffenden Umfang anliegen und zwischen denen das Werkstück zentriert ist.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Platte (22) längs der betreffenden radialen Ebene bewegbar ist und daß das Meßglied (14) sowie die betreffende Platte (22) durch einen Zylinder (30) bewegt werden, der außerdem derart wirksam ist, daß er das Meßglied (14) so zu schwenken gestattet, daß der zweite Fühler (16) nach Anlage des ersten Fühlers (15) in Anlage gelangt.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Meßfläche (36) aufweisender Hebel (34) an einer Welle (20), an der das Meßglied (14) befestigt ist, angebracht ist und die Schwenkachse umfaßt.

6. Meßeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß eine Klemmeinrichtung (38) vorgesehen ist, welche die winklige Anordnung des Meßgliedes (14) auf Beendigung seiner Schwenkbewegung fixiert.

7. Meßeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß eine Hebeeinrichtung (54) vorgesehen ist, die das Werkstück längs der radialen Ebene bewegt, und daß ein die Bewegung der Hebeeinrichtung (54) steuernder Schalter (45) an der Platte (22) zur Bewegung mit der betreffenden Hebeeinrichtung (54) und relativ zu der Meßfläche (36) angebracht ist, derart, daß die Hebeeinrichtung (54) das Werkstück so weit bewegt, bis der Schalter (45) durch Anlage an der Meßfläche (36) betätigt ist und die Werkstückmitte an einer bestimmten Stelle festgelegt ist.