DE4028650A1 - Messeinheit fuer cnc-betrieb - Google Patents
Messeinheit fuer cnc-betriebInfo
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Description
Für den Maschinenbau, die Herstellung von Getrieben und Fahrzeugen und
für viele andere Bereiche der metallverarbeitenden Industrie, werden
rotationssymmetrische Werkstücke in großen Stückzahlen und mit hoher
Präzision benötigt. Rotationssymmetrische Werkstücke haben mit großer
Wahrscheinlichkeit den höchsten Mengenanteil, bezogen auf die Gesamt
heit der insgesamt hergestellten, präzisen Werkstücke.
Rotationssymmetrische Werkstücke, z. B. Achsen, Wellen, Räder, Trans
portgewinde, weisen größtenteils Lagerstellen, Einstiche, Ansätze,
Konen und Bohrungen auf. Sie werden in präzisen Gleit- oder Wälzla
gern geführt. Besonders die Lagersitze müssen, funktionsbedingt, mit
hoher Genauigkeit gefertigt werden. Nicht nur die Funktion, sondern
auch der Montagebau und die lange Lebensdauer technischer Güter er
fordern die sichere Einhaltung vorgegebener Toleranzen.
Für die dimensionelle Prüfung rotationssymmetrischer Teile gibt es
eine Anzahl von Möglichkeiten. Die meisten bekannten Meßzeuge oder
Meßeinrichtungen haben jedoch Nachteile. Meßzeuge, wie Meßschieber
und Meßschrauben, sind zu ungenau und die dimensionelle Prüfung läßt
sich damit auch nicht automatisieren. Andere bekannte Meßeinrichtungen
für rotationssymmetrische Werkstücke sind Mehrstellenmeßgeräte.
Diese sind zwar ausreichend genau, ihr Nachteil ist jedoch, daß sie im
mer nur auf eine einzige Werkstückgeometrie ausgelegt sein müssen.
Eine andere Möglichkeit zur Prüfung sind Drei-Koordinaten-Meßmaschinen.
Damit lassen sich mit ausreichender Genauigkeit nahezu alle geometri
schen Elemente an einem Werkstück prüfen. Für die Prüfung rotations
symmetrischer Teile haben jedoch die Koordinaten-Meßmaschinen minde
stens drei Nachteile - es ist ein hoher Sachaufwand nötig, die Bedie
nung setzt erfahrenes Personal voraus und der Prüfablauf rotations
symmetrischer Werkstücke ist relativ langsam -.
In der deutschen Patentschrift Nr. 29 41 412 ist ein handgeführtes
Meßgerät beschrieben, welches speziell für die Prüfung rotations
symmetrischer Werkstücke konstruiert ist.
Bei diesem Gerät werden die Werkstücke zwischen Spitzen, Spannprismen
oder anderen Vorrichtungen, parallel zur Meßachse aufgenommen. In der
Meßachse ist ein opto-elektronisches Meßsystem installiert, mit welchem
über Antastelemente die Längen an Werkstücken gemessen werden kann.
Für die Prüfung der Durchmesser werden Meßmodule mit bügelförmigen Meß
elementen benutzt. Diese Module werden, wie die Tastelemente für Längen,
manuell parallel zum Werkstück verfahren und in Meßposition gebracht.
Die Module für die Durchmesserprüfung sind so angeordnet, daß die Meß
pinole mit dem Meßeinsatz rechtwinklig zur Verschiebeachse steht.
Die bisher bekannten und benutzten Meßmodule dieser Art sind konstruk
tionsbedingt nur für den manuellen Betrieb geeignet.
Im Zuge der Fortentwicklung der Technik werden von den Anwendern - insbe
sondere solchen, die CNC-Bearbeitungsmaschinen in Betrieb haben - auch
CNC-ausgerüstete Meßgeräte verlangt. Diese Meßgeräte müssen so beschaf
fen sein, daß damit ohne Umbauten Werkstücke der unterschiedlichsten
Geometrien gemessen werden können.
In dieser Schutzrechtsanmeldung wird eine Meßeinheit beschrieben, wel
che sich für den CNC-Betrieb eignet und die übrigen Forderungen der
Praxis erfüllt.
Ein axial motorisch verfahrbarer Schlitten ist so ausgelegt, daß darauf
ein Aufnahmeteil befestigt werden kann. Die Seitenkanten dieses Aufnah
meteils sind so ausgebildet, daß die Meßeinrichtung lagegerichtet und
präzise auf dem verfahrbaren Schlitten klemmbar ist.
Im Aufnahmeteil ist in Wälzführungen die eigentliche Meßeinheit gela
gert. Diese Meßeinheit besteht im wesentlichen aus dem Aufnahmekörper,
dem Schieber mit der beweglichen Meßpinole, dem opto-elektronischen,
induktiven oder interferometrischen Meßsystem, dem motorischen Antrieb
für die Meßeinheit, dem Bügel mit dem Meßamboß und der magnetischen
Arretierung der Meßeinheit.
Fig. 1 zeigt das Meßmodul in seitlicher Ansicht.
Auf dem nur angedeuteten Meßschlitten (1) ist der
Aufnahmekörper (2) befestigt. Der Schieber (3)
ist wälzgelagert im Aufnahmekörper geführt. Der
Meßbügel (4) ist am Schieber (3) befestigt. Die
Meßpinole (5) trägt an ihrer Spitze eine wider
standsfähige Meßschneide (5a), welche gegen die
Meßschneide (4a) am Meßbügel (4) genau ausge
richtet ist.
Mit der Arretiervorrichtung, die aus einer Metall
zunge (30) und einem Elektromagneten (31) besteht,
kann der Schieber in einer bestimmten Position
fixiert werden.
Fig. 2 zeigt die Meßeinheit im Querschnitt.
Deutlich erkennbar ist der Aufnahmekörper
mit dem wälzgeführten Schieber (3), der Maßver
körperung (6) mit opto-elektronischem Sensor am
Halter (7), der Antriebswelle für die Pinole
und den Schieber (13), das Antriebsritzel (14),
welches in die Zahnstange (15) eingreift.
Die Schenkelfeder (16) bewirkt in Verbindung
mit dem Ritzel (17) und dem Stift (19) das
definierte Zurückfahren des Schiebers (3) mit
dem Meßbügel (4). Das Ritzel (17) greift in
die Zahnstange (18) ein und bewirkt die Bewegung
der Meßpinole.
Fig. 3 zeigt das Meßmodul in Draufsicht.
Der Motor (11) treibt über die Transmission (12)
die Welle (13) an. Die Ritzel (14) und (16)
greifen in die Zahnstangen (15) und (18) ein.
Fig. 4 zeigt die Anordnung der Meßeinheit auf dem
CNC-betriebenen Meßgerät.
Die Erfindung beschreibt ein Meßmodul, mit dem in Kombination mit dem
in der Deutschen Patentanmeldung Nr. 29 41 412 beschriebenen Längen
meßgerät im CNC-Betrieb Durchmesser und Rundheit von Werkstücken ge
messen werden können. Auf dem fest mit dem Meßschlitten verbundenen
Aufnahmekörper ist der Schieber (3) beweglich gelagert. In diesem
Schieber wiederum läuft die Meßpinole in Wälzlagern.
Auf der Meßpinole ist in geeigneter Weise eine bekannte Maßverkörpe
verkörperung aufgebracht, die von einem Sensor abgelesen wird.
Dieser Sensor kann opto-elektronisch, kapazitiv oder interferometrisch
wirken. Voraussetzung ist, daß der Meßweg des Sensors, seine Genauig
keit und seine Langzeitstabilität den technischen Anforderungen ent
sprechen.
Am Schieber (3) ist der Meßbügel (4) starr befestigt. Die Anordnung
ist so gewählt, daß der Meßamboß und die Pinole mit der Maßverkörperung
in einer Geraden liegen und die Pinole in geschlossenem Zustand am Amboß,
der auch als Meßschneide ausgebildet sein kann, anliegt.
Da die Meßpinole (5) im Schieber (3) gelagert ist und beide über eine
gemeinsame Welle angetrieben werden, ist es erforderlich, daß die Meß
pinole doppelt so schnell und in entgegengesetzter Richtung wie der
Schieber fährt. Pinole und Meßbügel sind so befestigt, daß sich beim
Zusammenfahren Pinole und Meßamboß bzw. Meßschneide im Zentrum (Z1)
treffen. Da die Prüflingsachse (Z2) nie mit dem Zentrum genau zusammen
fällt, muß ein Bewegungsausgleich zwischen Meßpinole und Bügel statt
finden. Der Motor (11) treibt über ein geeignetes Antriebselement (12)
die Welle (13) an. Diese Welle (13) ist im Schieber (3) gelagert und
trägt ein Ritzel (14), welches in die Zahnstange (15) eingreift.
Am gegenüberliegenden Ende der Welle (13) ist das Ritzel (17) befestigt.
Dieses greift in die Zahnstange (18) ein und hat bei gleichem Modul
doppelt soviel Zähne als das Ritzel (14). Durch diese Anordnung bewegen
sich Meßpinole und Schieber mit Bügel in entgegengesetzter Richtung
und treffen sich durch die unterschiedliche Geschwindigkeit im Zentrum.
Da erfahrungsgemäß zwischen Achse des aufgespannten Prüflings und dem
Zentrum der Meßeinheit (Z1) eine kleine Differenz auftritt, ist ein Be
wegungsausgleich nötig. Dieser Bewegungsausgleich bewirkt, daß beide Meß
schneiden zur Anlage an die Mantelfläche des Prüflings kommen.
Damit dies sichergestellt ist, wird zwischen Welle (13) und Ritzel (17)
eine Ausgleichsmechanik vorgesehen. Die Schenkelfeder (16) dient als
elastische Verbindung zwischen der Welle (13) und dem Ritzel (17).
Mit dem Stift (19) wird die Schenkelfeder auf eine bestimmte Kraft vor
gespannt. Durch einen zweiten Stift wird das Überdrehen der Schenkel
feder vermieden.
Mit der beschriebenen Ausgleichsmechanik sind auch Rundlaufmessungen
auszuführen. Im CNC-Betrieb werden die Meßflächen (4a) und (5a) an den
Prüflingen angefahren; die Positionierregelung erkennt dies.
Anschließend wird die Meßeinheit um eine geringe Wegstrecke motorisch
aufgezogen. Dabei bleibt die Meßschneide (5a) in Kontakt mit der Man
telfläche des Prüflings. Der Schieber wird mit dem Elektromagneten (31)
und der Metallzunge (30) in dieser Position arretiert.
Wird der Prüfling nun in Rotation versetzt, wird bei feststehendem Schie
ber die Meßpinole, welche die Maßverkörperung trägt, bewegt und die ra
diale Abweichung der Mantelfläche des Prüflings erfaßt. Die Arretierung
des Schiebers kann elektromagnetisch oder pneumatisch erfolgen.
Claims (10)
1. Längenmeßgerät auf einem schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Auf
nahmekörper mit einem beweglichen Schieber, an welchem ein bügel
artiges Teil mit einer Meßschneide angebracht ist und einer beweg
lichen Pinole, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßpinole in dem Schieber motorisch verschiebbar gelagert
ist, daß mit diesem Schieber das bügelartige Teil fest verbunden
ist, daß durch eine steuerbare Vorrichtung der bewegliche Schie
ber in einer vorgewählten Stellung wieder lösbar fixiert werden
kann.
2. Längenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Bewegungsmechanismus für die Pinole
und den Schieber ein Ausgleichselement zur Positionskorrektur
integriert ist.
3. Längenmeßgerät nach Anspruch 1 und 2 dadurch ge
kennzeichnet, daß an der Unterseite des Schiebers
eine blattfederartige Zunge angebracht ist, die durch einen
Elektromagneten, der am Aufnahmekörper befestigt ist, durch
ein Steuersignal gehalten und wieder gelöst werden kann.
4. Längenmeßgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Schieber im Aufnahmekörper
mit Längs- oder Kugelumlauflagern geführt ist.
5. Längenmeßgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Pinole mit der Maßverkör
perung im Schieber mit einem Längs- oder Umlaufkugellager ge
führt ist.
6. Längenmeßgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Meßsensor am Schieber so an
gebracht ist, und daß er mit der Maßverkörperung auf der Pinole
zusammenwirkt.
7. Längenmeßgerät nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekenn
zeichnet, daß auf dem beweglichen Schieber eine Welle ge
lagert ist, welche an jedem Ende ein Ritzel trägt, wobei das Ritzel,
welches auf die Pinole einwirkt, bei gleichem Modul die doppelte
Zähnezahl hat.
8. Längenmeßgerät nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schieber und die Pinole, die durch eine
gemeinsame Welle angetrieben werden, sich gegenläufig bewegen, und
daß die Pinole die doppelte Wegstrecke wie das bügelförmige Teil
zurücklegt.
9. Längenmeßgerät nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ritzel mit der kleineren Zähnezahl in
eine Zahnstange eingreift, welche auf dem Schieber befestigt ist.
10. Längenmeßgerät nach Anspruch 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das integrierte Längenmeßsystem
inkremental-optoelektronisch, kapazitiv oder interferometrisch
ausgelegt ist.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19904028650 DE4028650C2 (de) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | Meßeinheit für CNC-Betrieb |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4028650A1 true DE4028650A1 (de) | 1992-03-12 |
DE4028650C2 DE4028650C2 (de) | 2002-12-12 |
Family
ID=6413937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904028650 Expired - Fee Related DE4028650C2 (de) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | Meßeinheit für CNC-Betrieb |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4028650C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109115095A (zh) * | 2018-08-03 | 2019-01-01 | 成都天佑创软科技有限公司 | 一种非接触式R-test测量仪的结构参数优化方法 |
CN109959321A (zh) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | 中核核电运行管理有限公司 | 一种用于核级闸阀阀座密封面间距、角度测量的装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5124892B1 (de) * | 1969-04-26 | 1976-07-27 | ||
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-
1990
- 1990-09-10 DE DE19904028650 patent/DE4028650C2/de not_active Expired - Fee Related
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CN109959321B (zh) * | 2017-12-22 | 2024-03-19 | 中核核电运行管理有限公司 | 一种用于核级闸阀阀座密封面间距、角度测量的装置 |
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DE4028650C2 (de) | 2002-12-12 |
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee | ||
8170 | Reinstatement of the former position | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HELIOS MESSTECHNIK GMBH & CO. KG, 74676 NIEDERNHAL |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |