DE3733814A1 - Vorrichtung zum messen der durchmesser eines werkstuecks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Durch­ messer eines mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmes­ sern aufweisenden Werkstücks, mit den einzelnen Abschnitten zu­ geordneten Meßfühlern, die auf einem sich parallel zur Achse des zu messenden Werkstücks erstreckenden Halter angeordnet sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (In­ ternationale Patentanmeldung WO 86/01 885) sind die Meßaufneh­ mer fest an einem sich in Längsrichtung des Werkstückes er­ streckenden Halter angebracht. Um preiswerte Meßaufnehmer mit kurzem Meßweg auch bei Werkstücken mit unterschiedlichen Di­ mensionen einsetzen zu können und damit eine Umrüstung auf ein neues Werkstück zu erlauben, wird zwischen dem Werkstück und den Meßaufnehmern ein Träger mit Übertragungsstangen angeord­ net, die sich von den Abschnitten mit unterschiedlichen Durch­ messern zu den Meßaufnehmern erstrecken. Aufgrund unterschied­ lich langer Übertragungsstangen können dann unterschiedliche Werkstücke in der Vorrichtung gemessen werden. Wenn Werkstücke gemessen werden sollen, die sich nicht nur bezüglich der Durch­ messer der einzelnen Abschnitte unterscheiden, sondern auch be­ züglich der Lage der einzelnen Abschnitte, so soll bei der be­ kannten Bauart vorgesehen werden, daß dann weitere Meßaufnehmer an dem Halter angebracht werden sowie entsprechende Träger mit Übertragungsstangen vorgesehen werden. Dadurch ergibt sich ein relativ hoher Aufwand, wobei es zusätzlich erforderlich ist, daß eine Vielzahl von Teilen bereitgehalten wird. Außerdem ist bei einem Umstellen auf ein anderes Werkstück in erheblichem Maße Handarbeit notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in einfacher und schneller Weise eine Umstellung auf unterschiedliche Werkstücke möglich ist, vor allem Werkstücke mit unterschiedlich angeord­ neten Abschnitten unterschiedlicher Durchmesser.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Meßfühler jeweils an einem Schlitten angebracht sind, der auf dem als Führung ausge­ bildeten Halter in axialer Richtung des zu messenden Werkstücks verstellbar und arretierbar ist, und daß für die Schlitten ein gemeinsamer Verstellantrieb vorgesehen ist, an dem die einzel­ nen Schlitten mit schaltbaren Kupplungen angeschlossen sind.

Bei dieser Ausbildung ist es möglich, die Schlitten mit den Meßfühlern automatisch an die gewünschte Position zu verfahren, wo dann die Schlitten arretiert werden. Dadurch ist es möglich, diese Vorrichtung sehr schnell und einfach auf unterschiedliche Werkstücke umzurüsten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Schalten der Kupplungen mittels eines Rechners gesteuert ist, der mit einer Eingabeeinheit zum Eingeben der gewünschten Position der Schlitten verbunden ist, wobei Mittel zum Abgeben von Informationen über die Position der Schlitten mit dem Rech­ ner verbunden sind. Dadurch ist es möglich, die gewünschte Po­ sition der Schlitten in den Rechner einzugeben, wonach die Schlitten mit den Meßfühlern diese gewünschten Positionen auto­ matisch anfahren.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Einrichtungen zum Aufnehmen der Enden des zu messenden Werkstücks vorgesehen, von denen wenigstens eines an einem verfahrbaren, mittels einer schaltbaren Kupplung mit dem Verstellantrieb der Schlitten der Meßfühler verbundenen Schlitten angebracht ist. Dadurch wird es möglich, auch selbsttätig und automatisch die für ein Werkstück benötigte Aufnahme bereitzustellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Schlitten mit Meßfühlern versehen sind, die ausfahrbare Meßtaster enthalten und die als Signalgeber ausgebildet sind, die mit dem Rechner verbunden sind, in welchem über eine Einga­ beeinheit die Sollwerte der Durchmesser eingebbar sind, die der Rechner mit den gemessenen Werten vergleicht. Auf diese Weise ist es möglich, von dem bisher üblichen Verfahren der sogenann­ ten Mehrstellen-Meßgeräte abzugehen, bei dem immer ein Werk­ stück als ein Master erstellt wurde, das zum Einstellen der Meßaufnehmer diente, so daß nachher jeweils eine Vergleichsmes­ sung mit dem Master durchgeführt werden konnte. Mit der erfin­ dungsgemäßen Ausgestaltung ist es dagegen möglich, Absolutwerte zu messen und auch über den Rechner zur Anzeige zu bringen. Da­ bei kann der Rechner auch Informationen über die Art, die Größe und die Lage der unzulässigen Abweichung geben und gegebenen­ falls über einen verbundenen Drucker ausdrucken lassen. Es ist auch möglich, daß der Rechner eine optische und/oder akkusti­ sche Anzeigeeinrichtung steuert, die einer Bedienungsperson an­ zeigt, ob das gemessene Werkstück innerhalb der zulässigen To­ leranz liegt oder ob es zum Ausschuß gehört oder gegebenenfalls einer Nacharbeit bedarf.

Meßfühler mit ausfahrbaren Meßtastern sind bekannt. Derartige Meßtaster werden beispielsweise von der Firma Dr. Johannes Hei­ denhain GmbH, D-8225 Traunreut, hergestellt. Die Meßtaster die­ ser bekannten Bauart haben Meßwege zwischen 12 und 100 mm.

Eine Meßvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist einfach und schnell auf Werkstücke mit unterschiedlichen Abmes­ sungen umrüstbar, so daß diese Meßvorrichtung auch dann sinn­ voll einsetzbar ist, wenn nur relativ kleine Stückzahlen an den zu messenden Werkstücken erzeugt werden. Da auch die Handhabung einfach ist, ist eine 100%-Kontrolle ohne weiteres auch bei re­ lativ geringen Stückzahlen möglich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zum gleichzeitigen Messen an mehreren Stellen,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 durch eine weitere Ausführungsform.

Die dargestellte Vorrichtung besitzt eine Grundplatte (2), an deren Enden zwei Lagerböcke (5, 6) angeordnet sind. Die Lager­ böcke (5, 6) nehmen zwei Führungsstangen (7, 8) auf, auf denen Schlitten (9 a, 9 b, 9 c) verschiebbar geführt sind. In den Lager­ böcken (5, 6) sind außerdem Rollen (16, 17) gelagert, die von einem endlosen Band (15) umschlungen sind. Die Rolle (16) ist mittels eines Antriebsmotors (18) angetrieben. Die Schlitten (9 a, 9 b, 9 c) sind mit schaltbaren Kupplungen (20 a, 20 b, 20 c) versehen, mit denen sie mit dem Band (15) kuppelbar oder orts­ fest arretierbar sind. Die konstruktive Gestaltung dieser Aus­ bildung wird später anhand von Fig. 2 noch weiter erläutert werden.

Auf den von den Stangen (7, 8) gebildeten Führungen ist ein weiterer Schlitten (12) verschiebbar angeordnet, der mit einer Spitze (13) versehen ist. Dem Schlitten (12) ist eine Kupplung (19) zugeordnet, die es ermöglicht, den Schlitten (12) mit dem Band (15) oder einer ortsfesten Arretierung zu kuppeln. Die konstruktive Ausbildung entspricht der Kupplung (20), die spä­ ter noch anhand von Fig. 2 erläutert wird.

Der Schlitten (12) trägt eine Spitze (13), der derart gegen­ überliegend in dem Lagerbock (6) eine weitere Spitze (14) zu­ geordnet ist, daß ein Werkstück (1) parallel zu den Stangen (7, 8) aufgenommen werden kann, d.h. parallel zu der Verschiebe­ richtung (A-B) der Schlitten (9 a, 9 b, 9 c und 12).

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, besitzt das rotationssymmetri­ sche Werkstück (1) Abschnitte (1′, 1′′, 1′′′) mit unterschied­ lichen Durchmessern. Mit der Vorrichtung soll ermöglicht wer­ den, gleichzeitig die Durchmesser dieser Abschnitte (1′, 1′′, 1′′′) zu messen. Hierzu sind die Schlitten (9 a, 9 b, 9 c) mit Meßfühlern (10 a, 10 b, 10 c) versehen, die ausfahrbare Meßtaster (11 a, 11 b, 11 c) aufweisen. Die Meßtaster (11 a, 11 b, 11 c) können pneumatisch aus- und einfahrbar sein. Sie werden somit dem Werkstück (1) zum Messen zugestellt, nachdem dieses Werkstück (1) zwischen die Spitzen (13, 14) eingesetzt ist, von denen zweckmäßigerweise eine in axialer Richtung federelastisch nach­ giebig gehalten ist.

Das Einstellen der Schlitten (9 a, 9 b, 9 c) und des Schlittens (12) sowie das Ausfahren der Meßtaster (11 a, 11 b, 11 c) wird von einem Rechner (21) gesteuert. Dem Rechner (21) ist eine Einga­ beeinheit (45) zugeordnet, über welche ihm die entsprechenden Daten eingegeben werden. Zweckmäßigerweise steuert der Rechner (21) alle Schlitten (9 a, 9 b, 9 c und 12) zunächst in eine Grund­ position, in welcher sie hintereinander auf der rechten oder linken Seite aufgereiht sind, wobei der letzte gegen den Lager­ bock (5 oder 6) anschlägt. In dieser Position sind alle Kupp­ lungen (19, 20 a, 20 b, 20 c) in der Stellung, in welcher sie die Schlitten (9 a, 9 b, 9 c, 12) mit dem Band (15) verbinden. Der Rechner (21) schaltet dann den Motor (18) ein, so daß das Band (15) läuft und die Schlitten (9 a, 9 b, 9 c, 12) verfährt. An dem Motor (18) oder an einem anderen Teil des Antriebs sitzt ein Weggeber, über welchen dem Rechner (21) der Weg des Bandes (15) und damit die Position der Schlitten (9 a, 9 b, 9 c, 12) eingege­ ben wird. Sobald diese die gewünschte Position erreicht haben, werden die Kupplungen (19, 20 a, 20 b, 20 c) derart umgeschaltet, daß der Antrieb unterbrochen und eine Arretierung erhalten wird. Der Rechner (21) steuert, über entsprechende Verstärker (46), Stellglieder (29) der Kupplungen (20) (Fig. 2).

Über die Eingabeeinheit (45) werden dem Rechner (21) auch die Sollwerte der Durchmesser der Abschnitte (1′, 1′′, 1′′′) des Werkstücks (1) eingegeben. Der Rechner (21) gibt einem Stell­ glied (47), beispielsweise einem pneumatischen Ventil, den Be­ fehl zum Ausfahren der Meßtaster (11 a, 11 b, 11 c), die dann den entsprechenden Abschnitten (1′, 1′′, 1′′′) des Werkstücks (1) zugestellt werden. Die von den Meßfühlern (10 a, 10 b, 10 c) ge­ messenen Werte werden in den Rechner (21) eingegeben, der diese gemessenen Werte nach einer Umrechnung mit den vorgegebenen Sollwerten vergleicht. Festgestellte Abweichungen können über den Rechner (21) von einer nicht dargestellten optischen und/ oder akustischen Anzeigeeinrichtung zur Anzeige gebracht wer­ den. Dabei ist es möglich, eine digitale Anzeige für die gemes­ senen Durchmesserwerte vorzunehmen und gegebenenfalls auch an­ zuzeigen, ob es sich um Ausschuß handelt oder ob und an welcher Stelle das Werkstück (1) nachzuarbeiten ist.

In weiterer Ausgestaltung der Ausführungsform nach Fig. 1 wer­ den noch zusätzliche Meßfühler an dem Lagerbock (6) und dem Schlitten (12) angebracht, die mit Meßtastern ausgerüstet sind, die zu den Stirnenden des Werkstücks (1) ausfahrbar sind, so daß auch eine Längenmessung durchgeführt wird.

In Fig. 2 ist eine konstruktive Ausbildung einer Vorrichtung dargestellt, bei welcher die Schlitten (9, 12) mittels eines Bandes (15) angetrieben werden. In der Regel wird eine Vorrich­ tung so ausgeführt werden, daß jeweils einem Abschnitt (1′,1′′, 1′′′) eines Werkstückes (1) zwei Meßtaster (11 a, 11 b, 11 c) an diametral gegenüberliegenden Stellen zugestellt werden. Dies bedeutet, daß in Fig. 2 nur die Hälfte der Vorrichtung darge­ stellt ist, zu der eine im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer durch die Achse des Werkstücks (1) gelegte Ebene ausge­ bildete zweite Hälfte als Ergänzung gedacht werden muß. An dem Schlitten (9), der auf den Stangen (7, 8) verschiebbar geführt ist, ist ein Bügel (30) angebracht, der mit einer ebenen Fläche in geringem Abstand zu dem Band (15) verläuft. Der Bügel (30) wird von Führungen (25, 26) durchdrungen, die eine bezüglich des Bügels (30) auf der anderen Seite des Bandes (15) liegende Platte (22) mit einer auf der dem Band (15) abgewandten Seite des Bügels (30 befindlichen Platte (27) verbinden. Die Platte (22) ist beidseitig mit Reibbelägen (23, 24) versehen. Die Platte (27) ist über einen Kolben (28) mit einem Stellglied (29) verbunden, das beispielsweise ein Elektromagnet oder ein Pneumatikzylinder o.dgl. sein kann. Dem dem Band (15) abgewand­ ten Reibbelag (24) der Platte (22) liegt eine parallel zu den Stangen (7, 8) verlaufende Schiene (32) mit einer Fläche (31) gegenüber.

In Fig. 2 ist die Kupplung (20) in einer Zwischenstellung ge­ zeigt, die sie in der Praxis nur bei einem Umschalten einnimmt, d.h. entweder ist die Platte (22) mit dem Reibbelag (24) gegen die Schiene (32) gepreßt oder die Platte (22) ist mit dem Reib­ belag (23) gegen das Band (15) gepreßt, das dann seinerseits gegen den Bügel (30) angepreßt ist. In dem ersten Fall ist der Schlitten (9) arretiert und im zweiten Fall mit dem Band (15) gekuppelt. Wie schon erwähnt wurde, ist die Kupplung (19) des Schlittens (12) entsprechend der Kupplung (20) ausgebildet, so daß diese nicht noch einmal erläutert werden muß.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist somit eine kraftschlüs­ sige Kupplung (20) geschaffen. Um eine formschlüssige Kupplung (20) zu bilden, ist es möglich, den Riemen (15) als Zahnriemen auszubilden, dessen Zähne dem dann ebenfalls eine Verzahnung aufweisenden Belag (23) zugewandt sind. In diesem Fall ist si­ chergestellt, daß die Schlitten (9, 12) praktisch schlupffrei von dem Band (15) mitgenommen werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist parallel zu den eine Führung für die Schlitten (9 oder 12) bildenden Stangen (7, 8) eine Gewindespindel (44) angeordnet, die über einen nicht dar­ gestellten, von dem Rechner (21) gesteuerten Antriebsmotor zu Drehungen in beiden Drehrichtungen angetrieben wird. Die Schlitten (9 oder 12) werden über eine formschlüssige Kupplung (33) mit der Gewindespindel (44) verbunden oder von dieser ge­ löst. An den Schlitten (9 oder 12) ist ein um eine zur Gewinde­ spindel (44) parallele Achse (35) in Richtung der Pfeile (G und H) verschwenkbarer doppelarmiger Hebel (34) vorgesehen, dessen Arm (36) eine in axialer Richtung halbierte Spindelmutter (38) trägt, die um eine zur Gewindespindel (44) parallele Achse (39) verschwenkbar an dem Hebelarm (36) angebracht ist. Der Hebelarm (36) wird über eine Druckfeder (37), die sich an dem Schlitten (9) abstützt, derart belastet, daß die (halbe) Spindelmutter (38) mit der Gewindespindel (44) in Eingriff ist. Dem anderen Hebelarm (40) des Hebels (34) ist ein Stellglied (42) zugeord­ net, das an dem Schlitten (9) angebracht ist. Dieses Stellglied (42) kann ein Pneumatikzylinder oder ein Magnet o.dgl. sein. Das Stellglied (42) besitzt einen ausfahrbaren Kolben (43), der auf den Hebelarm (40) einwirkt und diesen um die Achse (35) in Richtung des Pfeiles (G) gegen die Kraft der Druckfeder (37) derart verschwenkt, daß die Spindelmutter (38) mit der Gewinde­ spindel (44) außer Eingriff kommt. Die dem Kolben (43) abge­ wandte Seite des Hebelarms (40) ist mit einem Reibbelag (41) versehen, der sich dann gegen eine Fläche (31) einer Schiene (32) anlegt, so daß damit der Schlitten (9) arretiert ist.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Messen der Durchmesser eines mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisenden Werkstücks, mit den einzelnen Abschnitten zugeordneten Meßfüh­ lern, die auf einem sich parallel zur Achse des zu messenden Werkstücks erstreckenden Halter angeordnet sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Meßfühler (10) jeweils an einem Schlitten (9) angebracht sind, der auf dem als Führung (7, 8) ausgebilde­ ten Halter in axialer Richtung des zu messenden Werkstücks (1) verstellbar und arretierbar ist, und daß für die Schlitten (9) ein gemeinsamer Verstellantrieb (15, 44) vorgesehen ist, an den die einzelnen Schlitten (9) mit schaltbaren Kupplungen (20, 33) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalten der Kupplungen (20, 33) mittels eines Rechners (21) gesteuert ist, der mit einer Eingabeeinheit (45) zum Ein­ geben der gewünschten Position des Schlittens (9) verbunden ist, wobei Mittel zum Abgeben von Informationen über die Posi­ tion der Schlitten (9) mit dem Rechner (21) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Einrichtungen (13, 14) zum Aufnehmen der En­ den des zu messenden Werkstückes (1) vorgesehen sind, von denen wenigstens eine an einem verfahrbaren, mittels einer schaltba­ ren Kupplung (19) mit dem Verstellantrieb (15, 44) der Schlitten (9) der Meßfühler (10) verbundenen Schlitten (12) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Arretieren der Schlitten (9, 12) in der vorgegebenen Position vorgesehen sind, die wechselweise mit den jeweiligen Kupplungen (19, 20, 33) geschaltet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb ein angetriebenes Band (15) enthält, mit dem die Schlitten (9, 12) kuppelbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb eine Gewindespindel (44) enthält, mit der die Schlitten (9, 12) kuppelbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Führung (7, 8) eine Schiene (32) vorgesehen ist, an der die Schlitten (9, 12) arretierbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine formschlüssige Kupplung (33) zwischen den Schlitten (9, 12) und dem Verstellantrieb (44) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine kraftschlüssige Kupplung (19, 20) zwi­ schen den Schlitten (9, 12) und dem Verstellantrieb (15) vorge­ sehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (10) ausfahrbare Meßtaster (11) enthalten, die als Signalgeber ausgebildet sind, die mit dem Rechner (21) verbunden sind, in welchem über eine Eingabe­ einheit (45) die Sollwerte der Durchmesser eingebbar sind, die der Rechner (21) mit den gemessenen Werten vergleicht.