DE3521710A1

DE3521710A1 - Vorrichtung an einer werkzeugmaschine, insbesondere an einer schleifmaschine, zum messen des durchmessers exzentrisch umlaufender werkstuecke

Info

Publication number: DE3521710A1
Application number: DE19853521710
Authority: DE
Inventors: Roland 7000 Stuttgart Schemel
Original assignee: Schaudt Maschinenbau GmbH
Current assignee: Schaudt Maschinenbau GmbH
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1985-06-18
Publication date: 1986-01-09
Anticipated expiration: 2005-06-19
Also published as: DE3521710C2

Description

Vorrichtung an einer Werkzeugmaschine, insbesondere
an einer Schleifmaschine, zum Messen des Durchmessersexzentrisch umlaufender Werkstücke exzentrisch umlaufender Werkstücke Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einer Werkzeugmaschine, insbesondere an einer Schleifmaschine, zum Messen des Durchmessers exzentrisch umlaufender Werkstücke während ihrer Bearbeitung, z. 8. zum Messen des Hubzapfens einer Kurbelwelle während des Schleifens, mit wenigstens einem den zu messenden Durchmesser abtastenden Meßtaster und einem die Stellung des Meßtaster erfassen -den und entsprechende Meßsignale abgebenden Meßkopf.
Das Messen von Durchmessern rotationssymmetrischer Werkstücke mittels mit Meßtastern versehenen Meßkdpfen während der Bearbeitung ist allgemein bekannt.
Schwierig wird dies bei exzentrisch umlaufenden Werkstücken, beispielsweise beim Schleifen der Hubzapfen einer Kurbelwelle, die beim Schleifen um die Drehachse der Hauptlager exzentrisch umlaufen.
Hier besteht das Problem, die Meßtaster während des gesamten exzentrischen Werkstückumlaufes ständig in ihrer MeB-position zu halten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung zum Messen des Durchmessers exzentrisch umlaufender Werkstücke während ihrer Bearbeitung zu schaffen, die dem exzentris-chen Bewegungsverlaufs des Werkstücks ständig folgen kann und dabei eine sichere Meßposition gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Meßkopf mit einem an den Werkstückumfang anzulegenden Führungselement versehen ist, welches zusammen mit dem Meßko.pf etwa radial zum Werkstück verschiebbar und schwenkbar gelagert ist, und daß eine Andrückvorrichtung zum Andrücken des Fü-hfungselementes an den Werkstückumfang vorgesehen ist.
Gemäa der Erfindung ist das Führungselement zwecks seiner Verschiebbarkeit über eine Kolbenstange mit einem in einem Zylinder geführten Kolben verbunden, und zwecks Schwenkbarkeit des Führungselementes ist der Zylinder schwenkbar gelagert.
Die Andrückvorrichtung für das Führungselement besteht nach der Erfindung aus einer im Zylinder befindlichen vorgespanfiten Druckfeder, die das Führungselement in stänòigem Kontakt mit dem zu bearbeitenden Werkstück halt.
Zum Zurückziehen des Führungselementes mit Meßkopf vom Werkstück, was beispielsweise beim Werks-tückwechs.el erforderlich ist, ist gemäß der Erfindung der im Zylinder geführte Kolben gegen die Wirkung der Druckfeder mit einem Druckmittel beaufschlagbar.
Die am Werkstückumfang anliegende Seite des Führu.ngselementes kann unterschiedlich gestaltet sein.
So ist sie nach einem Merkmal der Erfindung als Prisma ausgebildet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Anlageseite des Führungselementes an den Werkstückumfang als Schale ausgebildet.
Gemäß der. Erfindung ist auch vorgesehen, an der Anlage seite des Führungselementes zwei oder mehrere Rollen vorzusehen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das ührvngselement auf verschiedene Werkstückdurchmesser einstellbar ausgebildet ist.
Dabei besteht das Führungselement erfindungsgemäß aus zwei relativ zueinander verschiebbaren Teilen, die miteinander verschieden große Prismen zur Anlage an verschie.-dene Werkstückdurchmesser bilden.
Um eine Fixierung der gewählten Durchmessereinstellung vornehmen zu können, sind die beiden verschiebbaren Teile des Führungselementes mit Langlochpaarungen sowie mit Feststellelementen versehen.
Vorteilhaft ist es, nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal, die verschiebbaren Teile des einstellbaren Fuhrungselementes zur Einstellung des Werkstückdurchmessers mit einer Skala zu versehen.
Zur Halterung der Meßvorrichtung ist erfindungsgemäß ein Halteelement vorgesehen, an dem einerseits der Zylinder schwenkbar gelagert ist und das andererseits an der Maschine befestigt ist.
Der Drehpunkt des Zylinders im Halteelement ist dabei so angeordnet, daß der Zylinder ein Gegengewicht zum Meßkopf mit seinem Führungselement bildet, so daß die Meßvorrichtung nahezu trägheitslos ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfind:ung ist eine Arretiereinrichtung vorgesehen, die den Meßkopf mit dem Führungselement beim Werkstückwechsel in einer definierten Lage hält, so daß das Führungselement das neue ungeschliffene Werkstück,das ebenfalls in einer vorbestimmten Winkellage zur Drehachse positioniert ist, beim Heranfahren an dieses sicher trifft.
Erfindungsgemäß ist diese Arretiereinrichtung al er ein Indexbolzen ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung. kann unterscfi:ied'lich an. der Maschin.e angeordnet sein.
So ist sie nach einem Merkmal der Erfindung mittels des Halteelem.entes fest am Maschinentisch angeordnet.
Eine .derartige Anordnung ist nur möglich, wenn nu.r ein: exzentrisch umlaufendes Werkstück zu bearbeiten ist bzw.
wenn je Werkstück ein eigener Meßkopf vorgesehen ist.
Eine andere ~Möglich.keit' besteht nach der Erfindung darin, daß di.e-Meßvorrichtung mittels des Halteelementes-Fest am Maschinenunterbau angeordnet ist. Hierbei ist esmöglich, im ausgeschwenkten Zustand der Meßvorrichtung Maschinenaufbauten, z. 8. Setzstöcke, vorbei.fahren zu las.sen. Die tleßvorrichtung ist dabei genau gegegenüber der Bearbeitungsstelle angeordnet, so daß verschiedene nacheinander bearbeitete Werkstückexzenter gemessen werden können.
Eine weitere erfindungsgemäße Variante besteht darin, die Meßvorrichtung auf einem relativ zum Maschinentisch verschiebbaren Schlitten anzuordnen. Dadurch ist es möglich, die Meßvorrichtung an verschiedene Meßstellen zu bewegen Die e-rfindun-gsgemäß ausgebildete Meß.vorrichtu'ng esrmöglicht einen sicheres Halten des Meßkopfes mit seinen Meßtastern in Meßposition am Werkstückumfanq während des gesamten exzentrischen Werkstückumlaufes sowie unterschiedliche Anordnungsvarianten an der Maschine.
Die .Erfin-dung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
In den Zei-chnungen zeigen Figur 1 die e'rfindungsgemäße Vorrichtung mit direkter BeFestigung auf dem Maschinentisch einer Schleifmaschine, Figur 2 die erfindun-gs.gemäße Vorrichtung mit Befestigung am Maschinenunterbau, Figur 3 die schematische Darstellung der auf einer Verschiebeeinrichtun-g montierten erfindungsgemäße-n Vorrichtung, Figur 4 bis 6 verschiedene Ausführungen von Führungselemen ten, Figur 7 ein einstellbares Führungselement.
Zum Messen des Durchmessers eines exzentrisch umlaufenden Werkstücks, nach Figur 1 eines mit einer Exzentrizität e um die Drehachse M umlaufenden Hubzapfens 1 einer Kurbelwelle 2, während des Schleifens muß gewährleistet sein, daß die Meßtaster 3 des Meßkopfes 4 ständig in Meßposition gehalten werden.
Hierzu ist ein handelsüblicher Meßkopf 4 (z. 8. der Firma Marposs oder Movomatik) mit einem fest mit diesem verbundenen Führungselement 6 versehen, welches am Umfang des Hubzapfens 1 anliegt. Damit das Führungselement 6 mit dem Meßkopf 4 und den mit einer Meßschneide 5 versehenen Meßtastern 3 der exzentrischen Bewegung des Hubzapfens 1 foLgen kann, ist dieses etwa radial zum Hubzapfen 1 verschiebbar und schwenkbar gelagert. Dazu ist das Führungselement 6 über eine Kolbenstange 7 mit in einem Zylinder 8 geführten Kolben 9 verbunden, der durch eine vorgespannte Druck feder- 11 belastet ist und somit der Hubbewegung des exzentrisch umlaufenden Hubzapfens 1 folgend das Führungselement 6 ständig an diesen andrückt.
Die gleichzeitig erforderliche Schwenkbewegung des Führungselementes 6 wird erreicht, indem der Zylinder 8 in dem gabelförmigen Ende 12 eines am Maschinentisch 13 einer Schleifmaschine befestigten Halteelementes 14 um Drehzapfen 16 schwenkbar gelagert ist. Dabei ist der Drehpunkt der Schwenkbewegung so angeordnet, daß der Zylinder 8 als Gegengewicht zum Meßkopf 4 und Führungselement 6 bei der Schwenkbewegung dient, um die Meßvorrichtung möglichst trägheitsfrei zu machen.
Um eine Zurückziehung des Meßkopfes 4 und des Führungselementes 6 zu gewährleisten, was beispielsweise für den Werkstückwechsel unbedingt erforderlich ist, läßt sich der Kolben 9 entgegen der Kraft der Druckfeder 11 durch ein Druckmittel, z. B. Luft oder (11, beaufschlagen. Hierzu weist der Zylinder 8 einen Stutzen 17 zum gesteuerten Zu-und Abströmen des Druckmittels auf.
Über eine Arretiereinrichtung, beispielsweise einen tnde.xbo 1 -zen 18, einen Riegel oder dergl., wird der Meßkopf 4 mit dem Führungselement 6 in der waagerechten bzw. in einem definierten Winkel dazu gehalten, um bei einem Werkstückwechsel das neue, noch ungeschliffene Werkstück, das ebenfalls- in einer vorbestimmten Winkel lage zur Drehachse M positioniert ist, sicher wieder zu treffen.
Während des Schleifens des exzentrisch umlaufenden Hubzapfens 1 befinden sich somit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Meßtaster 3 ständig in Meßposition am Hubzapfen 1, so daß der Meßkopf 4 ständig die Stellung der Meßtaster 3 erfaßt ubd bei Erreichen des Fertigmaßes ein entsprechendes Signal an die Maschinensteuerung 19 gibt, so daß die Schleifscheibe 21 vom fertig geschliffenen Hubzapfen 1 abrückt. Die Maschinensteuerung 19 ist in Figur 1 nur schematisch angedeutet. Es kann hierbei die Steuerung vom Typ 53G der Firma Siemens verwendet werden Während die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung fest auf dem Maschinentisch 13 angeordnet ist, was nur möglich ist beim Be-arbeiten nur eines Hubzapfens 1 oder wenn je Hubzapfen 1 ein eigener Meßkopf 4 mit Meßtaster 3 und Führungselement 6 vorgesehen ist, zeigt die Figur 2 eine Variante, bei der die Meßvorrichtung am Maschinenunterbau 22 befestigt ist, so daß sie im zurückgezogenen und ausgeschwenkten Zustand Tischaufbauten, z. B. Setzstöcke 23, vorbeifahren lassen kann. Die Meßvorrichtung ist dabei genau gegenüber der Bearbeitungsstelle angeordnet, so daß verschiedene nacheinander zu bearbeitende Werkstückexzenter, hier Hubzapfen 1 der Kurbelwelle 2, gemessen werden können.
Figur 3 zeigt die Anordnung der erfindungsgemäßen tießvorrichtung auf einem seitenverschieblichen Schlitten 2'1, welcher relativ zum Maschinentisch 13 beweglich ist, so daß hiermit mehrere Meßstellen A, B an einer zwischen dem Werkstückspindelstock 26 und demReitstock 27 einer Schleifmaschine eingespannten Kurbelwelle 2 bedient werden können. Zur Schlittenbewegung ist ein in der Zeichnung nur schematisch angedeuteter Antrieb 28 vorgesehen. Das kann beispielsweise ein elektromotorischer, hydraulischer oder pneumatischer Antrieb sein.
Die Anlageseite des Führungselementes an den Werkstückumfang, hier an den Umfang des Hubzapfens 1 der Kurbelwelle 2, kann unterschiedlich ausgebildet sein.
Gemäß Figur 1 und 4 weist sie die Form eines Prismas 29 auf, in Figur 5 ist sie als Schale 31 gestaltet, und nach Figur 6 sind an ihr zwei Rollen 32 vorgesehen.
Das Führungselement 6 kann auch auf verschiedene Werkstückdurchmesser einstellbar ausgebildet sein. So ist in Figur 7 ein solches Führungselement 6 gezeigt, welches aus zwei Teilen 6a, 6b besteht, die relativ zueinander verschiebbar sind und dabei unterschiedlich große, dem jeweiligen Werkstückdurchmesser anpaßbare Prismen 29 zur Anlage an den Werkstückumfang bilden. Beide Teile 6a, 6b sind zu ihrer gegenseitigen Verschiebung mit je zwei quer zur Längsachse des Führungselementes 6 angeordneten Langlöchern 33a bzw. 33b versehen, wobei für jede Langlochpaarung 33a, 33b ein Feststellelement 34 vorgesehen ist, mit denen sich die gewählte Einstellung fixieren läßt. Das verstellbare Führungselement 6 ist außerdem mit einer Skala 36 zur Einstellung auf den Werkstückdurchmesser versehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich außer beim hier beschriebenen Kurbelwellenschleifen auch beim Schleifen anderer exzentrisch umlaufender Werkstücke sowie bei einer andersartigen Bearbeitung exzentrischer Werkstücke, beispielseise durch Fräsen, verwenden.
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Claims

P a t e n t a n s p r u c h e 1. Vorrichtung an einer Werkzeugmaschine, insbesondere an einer Schleifmaschine, zum Messen des Durchmessers exzentrisch umlaufender Werkstücke während ihrer #earbeitung, z. B. zum Messen des Hubzapfens einer Kurbelwelle während des Schleifens, mit wenigstens einem den zu messenden Durchmesser abtastenden Meßtaster und einem die Stellung des-Meßtasters erfassenden und entsprechende fleßsignale abgebenden Meßkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (4) mit einem an den Werkstückumfang anzulegenden Führungselement (6) versehen ist, welches zusammen mit dem Meßkopf (4) etwa radial zem Werkstück #) verschiebbar und schwenkbar gelagert ist, und daß eine AndruckLorrichtung zum Andrücken des Führungselemen tes ¢6) an den Werkstückumfang vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (6) zwecks seiner Verschiebbarkeit über eine Kolbenstange (7) mit einem in einem Zylinder (8) geführten Kolben (9) verbunden ist und zwecks seiner Schwenkbarkeit der Zylinder (8) schwenkbar gelagert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückvorrichtung für das Fuhrungselement (6.) aus einer im Zylinder (8) befindlichen vorgespannten Druckfeder (11) besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zurückziehen des Führungselementes (6) mit Meßkopf (4) vom Werkstück (1) der im Zylinder (8j geführte Kolben (9) gegen die Wirkung der Druckfeder (11) mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageseite des Führungselementes (6) an den Werkst.ückumfang als Prisma (29) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageseite des Führungselementes !6) an den Werkstückumfang als Schale 31 ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4', dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageseite des Führungselementes ;6) an den Werkstückumfang mit zwei oder mehreren Rollen 32; versehen ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führunselement (6) auf verschiedene Werkstückdurchmesser einstellb.nr ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (6) aus zwei relativ zueinander ver-schiebbaren Teilen (6a, 6b) besteht, die miteinander verschieden große Prismen (29) zur Anlage an verschiedene Werkstückdurchmesser bilden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden verschiebbaren Teile (6a, 6b) des Führungselementes (6) mit Langlochpaarungen (33a, 33b) sowie mit Feststellelementen- (34) zur Fixierung der gewählten Einstellung versehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbaren Teile (6a, 6b) mit einer Skala (36)- zur Einstellung des Werkstückdurchmessers versehen sind.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halteelement (14, 14a) vorgesehen ist, an dem einerseits der Zylinder (8) schwenkbar gelagert ist, und das andererseits an der Maschine befestigt ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt des Zylinders 8) im Halteelement (14, 142i so angeordnet ist, daß der Zylinder (8) ein Gegengewicht zum MeßkopF '4) mit seinem Führungselement (6) bildet.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche+¢ dadurch gekennzeichnet, daß eine Arretiereinrichtung vorgesehen ist#, die den Meßkopf (4) mit dem Führungselement (6) beize Werkstückwechsel in einer derinierten Lage hält.
15. Vorrichtung nach Anspruch l'l, dadurch gekennzeichnet, daß als Arretiereinrichtung ein Indexbolzen (18) vorgesehen ist
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels des Halteelementes (14) fest am Maschinentisch (13) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels des Haltelementes (14a) fest am Maschinenunterbau angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einem relativ zum Maschinentisch (13) verschiebbaren Schlitten (24! angeordnet ist.