DE4100396A1 - Tastmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tastmeßgerät mit einem Gehäuse, aus dem ein Steuerarm mit Tastspitze stirnseitig heraus­ ragt und in dem eine axiale Führung für einen, vom Steuer­ arm mittig durchsetzten und tastspitzenseitig mit kugelför­ miger Lagerfläche versehenen Stützkörper vorgesehen ist, der mit seiner Lagerfläche in einem, radiale Schwenkbe­ wegungen des Steuerarm erlaubenden ringförmigen Widerlager abgestützt ist, wobei das innere Ende des Steuerarms über ei­ nen Radialaxial-Wegumsetzer mit einem in einer weiteren Füh­ rung des Gehäuses axial beweglichen Schieber in Kontakt steht, der mit einer Meßeinrichtung verbunden ist und der bei Axialverlagerung der Tastspitze einen gleich großen Axialhub ausführt, wobei der Radialaxial-Wegumsetzer eine rotationssymmetrische Steuerfläche aufweist, die eine Radial­ bewegung der Tastspitze über den dabei verschwenkenden Steuer­ arm in eine mindestens angenähert gleich große Axialverschie­ bung des Schiebers umsetzt.

Ein derartiges Tastmeßgerät ist aus der DE 37 01 730 A1 be­ kannt. Das bekannte Tastmeßgerät hat sich aufgrund seiner einfachen Bauweise und der hohen Genauigkeit in der Praxis bewährt. Das Meßgerät weist entweder einen Steilkegel zur Befestigung in einer Spindelaufnahme einer Werkzeugmaschine auf oder ist mit einem Befestigungszapfen versehen, mit dem das Gerät seinerseits in einem Steilkegeladapter oder einem ähnlichen Befestigungsmittel befestigt werden kann. Das Meßgerät ist besonders gut zum Einspannen in NC-Ma­ schinen geeignet, um Werkstückkanten horizontal und auch vertikal abtasten zu können.

In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß beim Ein­ spannen des Tastmeßgerätes Ungenauigkeiten auftreten können, die zu einem Radialschlag führen. Die Folge ist, daß die Tastspitze einen Rundlauffehler hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Tastmeßgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß solche Rundlauffehler auf einfache Weise eliminiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß min­ destens eine der Führungen des Stützkörpers und/oder des Schiebers mit Radialspiel im Gehäuse angeordnet und mittels von außen betätigbarer Einstellmittel radial verstellbar ge­ haltert ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei getrennte Einstellmittel für die Führung vorgesehen, die in zwei recht­ winklig zueinander liegenden Axialebenen wirksam sind. Jedes Einstellmittel kann in Form einer radial im Gehäuse ver­ schraubbaren Stellschraube ausgebildet sein. Zwar liegt es im Rahmen der Erfindung auch mehr als zwei Einstellmittel für die Justierung zu verwenden, jedoch ist die Justage mit zwei rechtwinklig zueinander wirkenden Einstellmitteln am einfachsten.

Zur Justierung des Rundlaufes wird die Rundlaufabweichung vektoriell in zwei zueinander rechtwinklige Komponenten zerlegt, die dann nacheinander durch Drehen an den beiden Stellschrauben eliminiert werden. Für jede vektorielle Abweichungskomponente wird die Spindel mit dem an ihr be­ festigten Tastmeßgerät um 180° gedreht. Die dabei auftre­ tende Abweichung wird gemessen. Die Justierung erfolgt nun mit der Hälfte des Abweichungswertes in der ersten Richtung. Derselbe Vorgang wiederholt sich mit der anderen Einstell­ schraube für die zweite Richtung.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß federnde Widerlager oder mindestens ein federndes Widerlager in der den Stellschrauben gegenüberliegenden Hälfte der Führung vor­ gesehen sind. Theoretisch genügt ein federndes Widerlager, um die Führung an beiden Stellschrauben in Anlage zu halten. Das Widerlager liegt dann in der Winkelhalbierungsebene der die beiden Stellschrauben enthaltenden Axialebenen. Um je­ doch jegliche gegenseitige Beeinflussungen der beiden Ein­ stellmittel auszuschließen, besteht eine weitere Ausgestal­ tung der Erfindung darin, daß jedem Einstellmittel in radialer Ausfluchtung ein federndes Widerlagerelement insbesondere in Form eines handelsüblichen federnden Druckstückes zuge­ ordnet ist.

Obwohl es möglich ist, die Tastspitzenseitige Führungshülse für den Stützkörper mit den erfindungsgemäßen Einstellmitteln auszustatten, wird an Justiergenauigkeit gewonnen, wenn der Radialschlag dort kompensiert wird, wo er hauptsächlich auf­ tritt, nämlich an der Einspannstelle des Tastmeßgerätes. Aus diesem Grund wird vorgezogen, für die Führung des Schiebers eine längliche Hülse vorzusehen, die mit Radialspiel im Gehäuse gelagert ist und bis in die Nähe des Stützkörpers reicht. Am stützkörperzugewandten Ende ist diese Hülse spiel­ frei zentrisch so gelagert, daß das gegenüberliegende schie­ berseitige Ende in mindestens zwei rechtwinklig zueinander liegenden Radialrichtungen verschwenkbar ist. Die Einstell­ mittel verschwenken dann diese Führungshülse nahe dem Bereich, wo auch die Einspannung des Tastmeßgerätes in einem Adapter bzw. einem Spannfutter oder dergl. stattfindet.

Insbesondere liegt es auch im Rahmen der Erfindung, sowohl die Führung für den Stützkörper als auch diejenige für den Schieber in Form einer einstückigen Hülse auszubilden, die mittels eines äußeren Lagerringes im Bereich des Stützkör­ pers am Gehäuse spielfrei gelagert ist.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung darstellt, wird die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des neuen Tastmeßgerätes,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Tastmeßgerätes, wobei nur die für die Justage notwendigen Teile dargestellt sind und

Fig. 3 einen Querschnitt in der die Einstellmittel enthal­ tenden Radialebene.

Das Tastmeßgerät 10 gemäß Fig. 1 ist rückseitig mit einem genormten Steilkegel 14 zum Einsetzen in eine Werkzeugma­ schinenspindel ausgestattet. Das sich daran anschließen­ de Gehäuse 12 hat eine mehrfach gestufte Bohrung 16, in de­ ren unterem Ende eine erste Führungshülse 18 mit Axialnut 20 für einen kugelförmigen Stützkörper 24 eingesetzt ist, der von einem Steuerarm 30 durchsetzt wird, welcher aus ei­ ner Öffnung 36 einer Widerlagerplatte 34 herausragt und am herausragenden Ende eine Tastnadel 38 mit Tastspitze 40 trägt. Die Achse 28 des Steuerarms 30 durchsetzt das Zentrum 26 des Stützkörpers 24. Ein Querstift 32, der den Stützkörper 24 ebenfalls zentrisch und rechtwinklig zur Achse 28 durch­ setzt, ragt in die Nut 20 hinein, so daß der Steuerarm 30 schwenkbar, jedoch undrehbar gelagert ist.

In der Bohrung 16 ist eine lange Führungshülse 42 mit allsei­ tigem Radialspiel angeordnet und mittels eines äußeren Lager­ ringes 62 benachbart dem Stützkörper 24 im Gehäuse 12 derart gelagert, daß das obere Ende der Führungshülse 42 nach allen Seiten radial verschwenken kann. In der Füh­ rungshülse 42 ist ein Schieber 44 verschiebbar, der einen Radialarm 46 trägt, welcher durch einen Langschlitz 48 im Gehäuse und einen damit kongruenten Langschlitz 68 in der Führungshülse 42 hindurch nach außen ragt und mit einem Be­ tätigungsglied 50 einer Meßuhr 52 in Verbindung steht, die an einem Schieber 54 angeordnet und damit justierbar ist.

Der Schieber 44 hat bodenseitig eine etwa konische, in der Praxis kalottenförmige Ausnehmung 56, die eine Steuerfläche darstellt, an der eine Kugel 58 anliegt, die am oberen Ende des Steuerarms 28 gelagert ist. Eine Feder 60 hält den Schieber 44 in Anlage an der Kugel 58 des Steuerarms 28 und drückt letzteren mit seinem Stützkörper 24 gegen das Widerlager 34 des Gehäuses 12.

Am schaftseitigen Ende des Gehäuses 12 weist dieses zwei rechtwinklig zueinanderliegende radiale Gewindebohrungen auf, in denen Stellschrauben 64 verschraubbar sind, mit welchen die Führungshülse 42 um den Lagerring 62 um zwei zueinander rechtwinklig liegende Achsen verschwenkt werden kann. Jeder Stellschraube 64 ist in der gegenüberliegenden Gehäusehälfte radial ausgefluchtet ein federndes Widerlagerelement 66 zuge­ ordnet, das die Führungshülse 42 gegen die jeweilige Stell­ schraube 64 drückt.

Die Verschwenkbarkeit der Führungshülse 42 ist in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt. Das Gehäuse 12 weist hier in Abweichung von der Ausführung gemäß Fig. 1 einen axialen Be­ festigungszapfen auf, der in einem Adapter mittels einer Klemmschraube 22 festgeklemmt wird. Der Adapter mit Steil­ kegel wird in der Maschinenspindel befestigt. Beim Einspan­ nen des Tastmeßgerätes kann die Tastspitze 40 einen Radial­ schlag haben, den es zu eliminieren gilt.

Angenommen die Führungshülse 42 ist ursprünglich mit ihrem oberen Ende nach links (Fig. 2) verschwenkt, wie mit aus­ gezogenen Linien dargestellt ist und/oder durch die Klemm­ schraube 22 hat sich ein Einspannfehler ergeben, der zur einer Auslenkung der Tastspitze 40 aus einer zur Achse der Stell­ schraube 64 rechtwinklig liegenden Axialebene führt. Die Spindel ist dann um 180° zu drehen, wobei die Führungshülse 42 in die strichpunktiert dargestellte Stellung gelangt und die Tastspitze die Stellung 40′ erreicht. Der Gesamtwert x dieser Verlagerung der Tastspitze 40 wird gemessen z. B. mit der geräteeigenen Maßuhr 52 oder einer separaten Meßuhr und die Schraube 64 wird nun soweit eingeschraubt, bis die Tastspitze 40 um x/2 verschwenkt. Dann wird anschließend genauso in der dazu rechtwinkligen Ebene mit der zweiten Verstellschraube 64 justiert. Die Tastspitze 40 hat dann einen fehlerlosen Rundlauf.

Die Justierung erfordert also kein langes Probieren. Es sind lediglich zwei Drehungen der Spindel um 180° erforder­ lich, wobei die jeweiligen Verschiebewege der Tastspitze 40 gemessen und die beiden Stellschrauben 64 soweit ver­ schraubt werden, daß die jeweiligen Meßwerte halbiert wer­ den. Damit ist auch gleichzeitig ein geräteeigener Meßfeh­ ler aufgrund unvermeidlicher Herstellungstoleranzen kompen­ siert.

Claims (9)

1. Tastmeßgerät mit einem Gehäuse, aus dem ein Steuerarm mit Tastspitze stirnseitig herausragt und in dem eine axiale Führung für einen vom Steuerarm mittig durch­ setzten und tastspitzenseitig mit kugelförmiger La­ gerfläche versehenen Stützkörper vorgesehen ist, der mit seiner Lagerfläche in einem, radiale Schwenkbewe­ gungen des Steuerarms erlaubenden ringförmigen Wider­ lager abgestützt ist, wobei das innere Ende des Steuer­ arms über einen Radialaxial-Wegumsetzer mit einem, in einer weiteren Führung des Gehäuses axial beweglichen Schieber in Kontakt steht, der mit einer Meßeinrichtung verbunden ist und der bei Axialverlagerung der Tastspitze einen gleich großen Axialhub ausführt, wobei der Radial­ axial-Wegumsetzer eine rotationssymmetrische Steuerflä­ che aufweist, die eine Radialbewegung der Tastspitze über den dabei verschwenkenden Steuerarm in eine mindestens angenähert gleich große Axialverschiebung des Schiebers umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Führungen (18, 42) des Stützkörpers (24) und/oder des Schiebers (44) mit Radialspiel im Gehäuse (12) ange­ ordnet und mittels von außen betätigbarer Einstellmittel (64, 66) radial verstellbar gehaltert ist.

2. Tastmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Einstellmittel (64, 66) für die Füh­ rung (18; 42) vorgesehen sind, die in zwei rechtwinklig zueinander liegenden Axialebenen wirksam sind.

3. Tastmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Einstellmittel (64, 66) eine im Ge­ häuse (12) radial verschraubbare Stellschraube aufweist, welcher ein in der gegenüberliegenden Hälfte auf die Füh­ rung (18, 42) wirkendes federndes Widerlagerelement (66) zugeordnet ist.

4. Tastmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Einstellschraube (64) und ein Widerlager­ element (66) radial ausgefluchtet sind.

5. Tastmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Führung (42) für den Schieber (44) aus einer länglichen Hülse besteht, die an ihrem Stütz­ körper zugewandten Ende spielfrei zentrisch derart gela­ gert ist, daß das schieberseitige Ende in mindestens zwei rechtwinklig zueinanderliegenden Radialrichtungen ver­ schwenkbar ist.

6. Tastmeßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenklager (62) der Führungshülse (42) benachbart dem Stützkörper (24) angeordnet ist.

7. Tastmeßgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (62) der Führungshülse (42) aus einem in das Gehäuse (12) eingreifenden Ringkörper besteht.

8. Tastmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Führung (18) für den Stützkörper (24) und die Führung (42) für den Schieber (44) aus ei­ ner einstückigen Hülse besteht.

9. Tastmeßgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hülse (42) einen axialen Längsschlitz (68) aufweist, der mit einem entsprechenden Längsschlitz. (48) des Gehäuses (12) zur Deckung konmt und daß ein in einer Querbohrung des Schiebers (44) eingreifender Radial­ arm (46) die beiden Längsschlitze (48, 68) durchsetzt und das Betätigungselement für die Meßuhr (52) darstellt.