-
-
Meßkopf für Schleifmaschinen
-
Die Erfindung betrifft einen Meßkopf für Schleifmaschinen nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Rundschleifmaschinen für anspruchsvolle Schleifaufgaben sind heute
im allgemeinen mit einem solchen sogenannten Durchmesser-Meßkopf, und zusätzlich
mit einem sogenannten Längenmeßkopf ausgerüstet. Der Durchmesser-Meßkopf dient zum
Messen eines oder mehrerer Durchmesser während des Schleifens oder nach dem Schleifen.
Der Längenmeßkopf dient dazu, die Abweichung der axialen Lage einer Werkstückschulter
relativ zu einer idealen definierten Schulterlage (Soll-Lage) aufzunehmen. Strenggenommen
ist also der Ausdruck "Längenmeßkopf" nicht ganz korrekt, er hat sich aber eingebürgert.
Diese Bestimmung der Abweichung dient zum sogenannten Längsausrichten. Unter Längsausrichten
versteht man die axiale Verschiebung des eingespannten Werkstücks unter laufender
Messung seiner Abweichung von seiner axialen Soll-Lage, bis diese Abweichung einen
zulässigen Grenzwert unterschritten hat, das Werkstück also seine Soll-Lage erreicht
hat. Heute sind bei modernen Maschinen auch andere Methoden zum Ausgleich dieser
Abweichung üblich, Beispielsweise kann die Abweichung des Werkstücks aus seiner
Soll-Lage erfaßt und in der Maschinensteuerung als Korrekturwert verrechnet werden.
Auch für diese Methoden wird der Begriff "Längsausrichten benutzt.
-
Ein solcher Längenmeßkopf erfordert bisher nicht nur einen erheblichen
konstruktiven Aufwand in Form einer kompletten Meßeinrichtung einschließlich einer
zusätzlichen Steuerungsachse zum Bewegen zum Werkstück und zurück, sondern stellt
auch eine erhebliche räumliche Behinderung für den Bedienungsmann dar.
-
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den konstruktiven Aufwand für
das Längsausrichten herabzusetzen und die räumliche Behinderung durch den Längenmeßkopf
vor dem Werkstück zu beseitigen.
-
Grundsätzlich wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
der Durchmesser-Meßkopf auch zur Durchführung von Längenmessungen eingerichtet wird;
erfindungsgemäß wird er dazu mit den im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angeführten
Merkmalen versehen.
-
Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es
zeigen: FIG. 1 schematisch eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer bekannten
Rundschleifmaschine mit einem Durchmesser-Meßkopf und einem getrennten Längenmeßkopf,
FIG. 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen modifizierten Durchmesser-Meßkopfes,
FIG. 3 schematisch den oberen Meßbacken des Meßkopfes nach FIG. 2, FIG. 4 eine schematische,
teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
FIG. 5A und 5B schematisch den Taster-Teil einer dritten Ausführungsform der Erfindung
und FIG. 6 schematisch den Taster-Teil einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
-
In FIG. 1 ist schematisch eine Rundschleifmaschine 1 mit einem Maschinenbett
11, einem auf dem Maschinenbett 11 in Richtung eines Pfeiles X bewegbaren Schleifschlitten
2 mit einer Schleifscheibe 12 und einem auf dem Maschinenbett 11 quer zur X-Richtung
(senkrecht zur Zeichenebene) verfahrbaren Werkstückschlitten 13 dargestellt, welche
in bekannter Weise einen Durchmesser-Meßkopf 14 und einen Längenmeßkopf 15 aufweisen.
Der Durchmesser-Meßkopf 14 ist an einem Querschlitten 3,der an einer Säule 4 parallel
zum Werkstücktisch 13 verschiebbar geführt ist, in Richtung eines Doppelpfeiles
5 um eine Achse 6 mittels eines Schwenkantriebes 19 aus einer mit ausgezogenen Linien
dargestellten Meßposition 7 in eine mit strichpunktieren Linien dargestellte Ruheposition
8 schwenkbar gelagert. Für den Durchmesser-Meßkopf 14 ist eine programmierbare NC-Achse
Y notwendig, um die Taster 16 und 17 des Durchmesser-Meßkopfes 14 entsprechend den
zu messenden Durchmessern eines Werkstücks 18 zu positionieren. Die Taster 16 und
17 sind also in Richtung der Doppelpfeile Y beweglich geführt.
-
Der Längenmeßkopf 15 ist auf einer fest mit dem Maschinenbett 11 verbundenen
Konsole 22 in Richtung eines Doppelpfeiles U verschiebbar, so daß sein Taster 20
aus seiner mit ausgezogenen Linien dargestellten Ruheposition in eine mit strichpunktierten
Linien dargestellte Arbeitsposition 20a überführbar ist. Vor dem jeweils erforderlichen
Längsausrichten des Werkstücks 18 wird der Taster 20 in seiner Arbeitsposition 20a
etwa auf den mittleren Radius einer abzutastenden Schulter 21 des Werkstücks 18
positioniert, was die strichpunktierte Position 20a andeutet. Ersichtlich behindert
diese bei bekannten Rundschleifmaschinen übliche Anordnung des Längenmeßkopfes 15
mit seiner zugehörigen programmierbaren NC-Achse U und der den Längenmeßkopf tragenden
Konsole 22 den Zugang zum Werkstück 18
erheblich, so daß die Bedienung
der Maschine für das Bedienungspersonal erschwert ist.
-
Erfindungsgemäß soll deshalb der Durchmesser-Meßkopf 14 so abgewandelt
werden, daß er auch zur Abtastung von Schultern 21 von Werkstück 18 verwendet werden
kann, was gemäß der Erfindung dadurch erreicht wird, daß wenigstens einer der Taster
des Meßkopfes 14 so ausgebildet ist, daß er neben der Tast- und Meßfunktion senkrecht
zur Werkstückachse für die Durchmessermessung auch eine Tast-und Meßfunktion parallel
zur Werkstückachse für die Längenmessung ausführen kann.
-
Ein solcher abgewandelter Durchmesser-Meßkopf ist in den Figuren 2
und 3 dargestellt und mit den Bezugszeichen 14a bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform
wird der obere Meßtaster 16a so ausgestaltet, daß er zusätzlich zu seiner Funktion
des Durchmessermessens auch die Funktion eines Tasters für die Längenmessung übernehmen
kann, und zwar vorzugsweise in der Weise, daß ein und dasselbe Meßwerk 30 sowohl
für die Durchmessermessung als auch für Längenmessung genutzt werden kann. Hierzu
ist bei der Ausführungsform nach den Figuren 2 und 3 der obere Meßtaster 16a auf
einer Welle 32 befestigt, die in einem Rohr 33 drehbar gelagert und längsverschiebbar
geführt ist, das an seinem oberen Ende einen Klotz 34 trägt, welcher ortsfest relativ
zum Meßkopf 14aangeordnet ist, entsprechend der die Meßstange aufnehmenden Pinole
bei einer üblichen Konstruktion eines solchen Durchmesser-Meßkopfes. Die Welle 32
trägt an ihrem oberen Ende einen Bügel 35, und dieser liegt entweder, wie in FIG.
3 gezeigt, direkt oder in bekannter Weise über eine zwischengeschaltete Meßstange
am Meßfühler 29 des Meßwerks 30 an. Der Bügel 35 ist mit einer Doppelkeilfläche
36 ausgestattet, in die ein Bolzen 37
eingreift, der an einer Stirnfläche
des Klotzes 34 senkrecht zur Richtung der Welle 32 vorsteht. Auf der diametral mit
Bezug auf die Welle 32 gegenüberliegenden Seite trägt der Bügel 35 eine Stange 38,
die in einen durch eine Feder 43 belasteten Mittensteller 39 eingreift. Dieser Mittensteller
hat die Form einer um eine Achse 45 drehbaren Scheibe 44 mit zwei axial vorstehenden
Bolzen 40, zwischen denen die Stange 38 angeordnet ist. Infolge der Zugwirkung der
Feder 43 werden die Bolzen 40 von entgegengesetzten Seiten gegen die Stange 38 gedrückt,
so daß diese in Richtung ihrer Nullstellung gedrückt wird und diese Nullstellung
einzuhalten bestrebt ist. über die mit dem Bügel 35 fest verbundene Welle 32 stellt
sich der Taster 16a, der zur Längenmessung in Richtung eines Doppelpfeiles 23 auslenkbar
ist, außerhalb der Meßvorgänge in seine Nullstellung zurück.
-
Das in FIG. 2 dargestellte Werkstück 18, das eine Schulter 21a aufweist,
ist zwischen einer Spitze 24 eines nicht dargestellten Reitstocks und einer verdeckten
Spitze eines schematisch angedeuteten Werkstückspindelstocks 25 drehbar eingespannt.
-
Beim Messen von Durchmessern mit dem beschriebenen Meßkopf 14a wird
in der gleichen Weise gearbeitet wie mit üblichen Durchmesser-Meßköpfen: Der obere
Meßtaster 16a legt sich an den Außenumfang des Werkstückes 18 an und hebt gegebenenfalls
die Welle 32 an, so daß der Bügel 35 den Meßfühler des Meßwerks 30 anhebt, wobei
in üblicher Weise eine parallele Messung mit dem unteren Meßtaster 17a vorgenommen
werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, ausschließlich mit einem Meßtaster,
im dargestellten Fall mit dem oberen Meßtaster 16a, zu messen und den unteren Meßtaster
17a nur zur Kompensation zu benutzen.
-
Vor der Bearbeitung des Werkstücks 18 muß sichergestellt sein, daß
seine axiale Lage mit der axialen Soll-Lage übereinstimmt, daß also die axiale Lage
des Werkstücks 18 mit der in der Steuerung der Schleifmaschine gespeicherten Lage
übereinstimmt. Für die Feststellung der genauen axialen Position des Werkstücks
18 ist die Längenmessung mittels des Tasters 16a vorgesehen. Bei der Längenmessung
wird der Taster 16a seitlich an eine Werkstückschulter 21a angelegt und dabei gegebenenfalls
aus seiner Stellung seitlich ausgelenkt, so daß die Welle 32 verdreht wird.
-
Bei Drehung der Welle 32 wird der mit ihr fest verbundene Bügel 35
mit dem entsprechenden Teil der Doppelkeilfläche 36 gegen den Bolzen 37 gedrängt
und dabei proportional zur seitlichen Auslenkung des Tasters 16a nach oben gegen
den Meßfühler 29 des Meßwerks geschoben, was sich auf das Meßwerk 30 in derselben
Weise auswirkt wie ein Anheben des Tasters 16a bei einer Durchmessermessung. Dank
der Doppelkeilfläche 36 ist es dabei gleichgültig, ob der Taster 16a nach links
oder rechts verdreht wird. Durch entsprechende Umgestaltung der Keilfläche 36 lassen
sich selbstverständlich auch andere Bewegungsarten, wie über- oder unterproportionale
Anhebung oder auch Anhebung bei Drehung in einer Richtung und Absenkung bei Drehung
in der anderen Richtung erreichen. Nach der Längenmessung wird die Mittelstellung
des Meßtasters 16a jeweils durch den Mittensteller 39 erzwungen.
-
FIG. 4 zeigt eine Variante 14b eines Durchmesser-Meßkopfes nach FIG.
2. Hier ist der untere Meßtaster 17b ausgestaltet wie der obere Meßtaster 16a gemäß
FIG. 3, so daß dieser zum Längsausrichten verwendet werden kann. Für gleiche Teile
sind in FIG. 4 dieselben Bezugszeichen verwendet wie in FIG. 1.
-
Die Figuren 5A und 5B zeigen eine andere Ausführungsform eines Durchmesser-Meßkopfes
nach FIG. 2 mit einer Einrichtung zum Längenmessen. FIG. 5A zeigt eine Vorderansicht
und FIG. 5B eine Seitenansicht eines Teils eines solchen Meßkopfes. Die beiden Meßtaster
16c und 17c sind in üblicher Weise in Richtung der Y-Achse verschiebbar, zusätzlich
ist jedoch der obere Meßtaster 16c um eine zur Y-Achse und zur Werkstückachse 26
senkrechte Achse 46 verschwenkbar. Zu diesem Zweck sitzt der obere Meßtaster 16c
auf einer entsprechend konzentrisch zur Achse 46 angeordneten Welle 42, die an einem
Ende mit einem schematisch angedeuteten Winkelaufnehmer 41 fest oder über ein spielfreies
Vorgelege verbunden ist. Der Winkelaufnehmer 41 selbst ist zwar dann in der Richtung
der Y-Achse verschiebbar, ansonsten aber weder in einer anderen Richtung verschiebbar
noch verschwenkbar gegenüber dem nicht dargestellten Meßkopf. Auch hier kann ein
Mittensteller vorgesehen sein, wie er in FIG. 3 dargestellt ist, ist aber der Übersichtlichkeit
halber nicht gezeigt. Bei dieser Ausführungsform nach den Figuren 5A und 5B ist
der obere Taster 16c mitsamt einem Winkelmeßwerk 41 also schwenkbar am unteren Ende
der in Y-Richtung verschwenkbaren Stange 27 befestigt.
-
Auch hier kann natürlich der untere Taster 17c als Längenmeßtaster
ausgebildet sein.
-
Es ist gemäß der Erfindung auch möglich, die Ausführungen der Meßtaster
nach den Figuren 5A, 5B und den Figuren 2 bzw.
-
3 miteinander zu kombinieren. In diesem Fall können an die Genauigkeit
des Winkelaufnehmers 41 (in FIG. 5B) geringere Anforderungen gestellt werden, da
dieser in diesem Fall nur dazu benutzt wird, anzuzeigen, wenn gerade eine Längenmessung
stattfindet. Die eigentliche Längenmessung erfolgt dann durch Auslenkung des Meßtasters
16a/16c in Richtung
des Pfeiles 23 entsprechend FIG. 3, wobei der
dabei vom Meßwerk 30 gewonnene Wert infolge des vom Winkelaufnehmer 41 abgegebenen
Signals eindeutig als Längenmeßwert identifiziert werden kann. Dies ist von besonderem
Vorteil, weil an das Durchmessermeßwerk 30 ohnehin sehr hohe Genauigkeitsanforderungen
gestellt werden müssen.
-
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in FIG. 6 in einer Seitenansicht
gezeigt. Das Werkstück ist wieder mit 18 bezeichnet und weist eine Schulter 21 auf.
Die Meßtaster 16d und 17d arbeiten in der üblichen Weise als Durchmesser-Meßtaster.
Der Meßtaster 16d, der an der Stange 27 befestigt und wie der Taster 17d in Y-Richtung
zur Durchmessererfassung bewegbar ist, trägt ein handelsübliches Längenmeßwerk 47
mit einem Meßtaster 48 für die Längenmessung am Werkstück 18. Hier ist also für
die Längspositionierung des Werkstücks 18 ein zusätzlicher Taster 48 am Meßkopf
14a vorgesehen.
-
Die Arbeitsweise aller Ausführungsformen der Erfindung ist gleich:
Mit Hilfe einer nicht gezeigten Maschinensteuerung wird jeweils der für die Längenmessung
vorgesehene Taster in Richtung der Y-Achse des Meßkopfes 14a bzw. 14b auf den gewünschten
Abtastradius, nämlich etwa auf die Mitte der der abzutastenden Schulter 21, gebracht.
Dabei kann zur Längenabtastung vorgesehene Taster bereits federnd an dieser Schulter
21 anliegen, oder er wird nach seiner Positionierung in Richtung der Y-Achse durch
eine entsprechende Bewegung des Werkstückschlittens 13 oder des den Meßkopf tragenden
Querschlittens 3 zur Anlage an die Schulter 21 e J gebracht. Da die jeweiligenPositionG
es Werkstückschlittens 13 und des Querschlittens 3 exakt bekannt sind, gibt der
an der abzutastenden Schulter 21 anliegende Taster 16a, 17b,
16c
bzw. 48 die genaue Ist-Lage der Werkstückschulter 21 an.
-
Zum Längsausrichten des Werkstücks wird diese Ist-Lage nun mit seiner
Soll-Lage verglichen, und es wird entweder ein der Abweichung der Ist-Lage von der
Soll-Lage entsprechender Korrekturwert in die Maschinensteuerung übernommen oder
es wird das Werkstück durch Verschieben des Werkstücktisches 13 in seine Soll-Lage
gebracht. Nach diesem Längsausrichten wird der Meßkopf in üblicher und bekannter
Weise als Durchmesser-Meßkopf eingesetzt.
-
Vorsorglich ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung auch bei Durchmesser-Meßköpfen
angewendet werden kann, bei denen die Y-Achse nicht in der Maschinensteuerung programmiert
ist, sondern auf einen bestimmten Werkstückdurchmesser vorjustiert ist, wie das
bei Großserien-Produktion häufig der Fall ist.