DE4100396C2 - Tastmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tastmeßgerät mit einem Gehäuse, aus dem ein Steuerarm mit Tastspitze stirnseitig herausragt und in dem eine axiale Führung für einen vom Steuerarm mittig durchsetzten und tastspitzenseitig mit kugelförmiger Lagerfläche versehenen Stützkörper vorgesehen ist, der mit seiner Lagerfläche in einem, radiale Schwenkbewegungen des Steuerarms erlaubenden ringförmigen Widerlager ab­ gestützt ist, wobei das innere Ende des Steuerarms über einen Radialaxial-Wegum­ setzer mit einem, in einer Führungshülse des Gehäuses gleitbaren 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 Radialbewegung der Tast­ spitze über den dabei verschwenkenden Steuerarm in eine mindestens angenähert gleich große Axialverschiebung des Schiebers umsetzt.

Ein derartiges Tastmeßgerät ist aus der DE 37 01 730 A1 bekannt. Für den prak­ tischen Einsatz weist es häufig einen Steilkegel oder einen Befestigungszapfen auf, um es in einer Spindelaufnahme einer Werkzeugmaschine befestigen zu können. Ins­ besondere in Verbindung mit NC-Maschinen dient ein derartiges Tastmeßgerät zum Abtasten horizontaler und vertikaler Werkstückkanten. Auch wenn die Mechanik im Tastmeßgerät sehr präzis arbeitet, können dennoch Ungenauigkeiten durch das Ein­ spannen des Tastmeßgerätes in der Maschinenspindel auftreten. Es kann zu einem Radialschlag kommen, der zu Rundlauffehlern der Tastspitze führt.

Aus der DE 24 58 082 A1 ist eine Meßtaste in Form eines Vorsatzgerätes bekannt, das koaxial auf das Ende eines Gewindebolzens einer Meßtaste aufgeschraubt wird und das einen einstellbaren Kontaktarm aufweist, der stirnseitig aus dem Vorsatzgehäuse herausragt und am gegenüberliegenden Ende eine Stützkugel aufweist, die in einer konischen Aufnahme des Vorsatzgehäuses allseitig schwenkbar gelagert ist. Am Austrittsende des Kontaktarmes sind im Vorsatzgehäuse vier in gleichen Umfangsabständen verteilte Einstellschrauben vorgesehen, die eine Justierung des Kontaktarmes durch dessen Verschwenken in zwei zueinander senkrechten Ebenen erlauben. Allerdings findet diese Justierung am tastspitzenseitigen Ende des Armes statt. Für eine bestimmte Drehstellung des Vorsatzgehäuses kann zwar die Tastspitze in eine genaue Position bewegt werden, jedoch eignet sich dieser Vorschlag nicht für die Kompensation von Einspannfehlern, weil die Einspannstelle des eigentlichen Meßgerätes, an dessen Gewindebolzen das Vorsatzgehäuse befestigt ist, von dem Schwenkpunkt des justierbaren Armes des Vorsatzgehäuses einen großen Abstand hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Tastmeßgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Rundlauffehler auf einfache Weise eliminiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungshülse des Schiebers mit Radialspiel im Gehäuse angeordnet und an ihrem stützkörperseitigen Ende spielfrei zentrisch derart gelagert ist, daß das schieberseitige Ende in mindestens zwei rechtwinklig zueinanderliegenden Radialrichtungen schwenkbar ist, und daß am schieberseitigen Ende der Führungshülse zwei getrennte Einstellmittel angreifen, die in zwei rechtwinklig zueinander liegenden Axialebenen wirksam sind und die jeweils eine im Gehäuse radial verschraubbare Stellschraube aufweisen, welcher ein diametral gegenüberliegendes, radial ausgefluchtetes Widerlagerelement zugeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Tastmeßgerät wird also - im Gegensatz zu dem an zweiter Stelle genannten Stand der Technik - kein Vorsatzgehäuse am Steuerarm be­ festigt, sondern die Justierung wird in das Tastmeßgerät hinein verlagert. Weiterhin wird die Justierebene nicht am tastspitzenseitigen Ende sondern in möglichst großer Entfernung davon, nämlich am schieberseitigen Ende der Führungshülse angeordnet. Auf diese Weise wird der Abstand zwischen der Einspannung des Tastmeßgerätes in der Maschinenspindel von der Justierebene minimiert. Der Erfolg ist, daß Rundlauffehler insbesondere aufgrund von Einspannungsfehlern an der Stelle des Entstehungsortes kompensiert werden und sich daher nicht mehr auf die Bewegung der Tastspitze auswirken. Allerdings ist die Verschwenkung eines Einstellarmes um einen Kugelmittelpunkt und die Feststellung des Einstellarmes mittels zweier Schraubpaare, die rechtwinklig zueinander wirken, aus der zweitgenannten Druckschrift bekannt. Dennoch gibt dieses zweitgenannte Dokument keine Anregung, die Einstellebene der Führungshülse in den Bereich der Einspannstelle des Tastmeßgerätes zu legen, weil dort die Einstellebene mit dem größtmöglichen Abstand von der Einspannstelle des Tastmeßgerätes entfernt liegt.

Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, wird diese nachstehend 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 diese 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 Meßuhr 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 Meßfehler aufgrund unvermeidlicher Herstellungstoleranzen kompen­ siert.

Claims (5)

1. Tastmeßgerät mit einem Gehäuse, aus dem ein Steuer­ arm mit Tastspitze stirnseitig herausragt und in dem eine axiale Führung für einen vom Steuerarm mittig durchsetzten und tastspitzenseitig mit kugelförmiger Lagerfläche versehenen Stützkörper vorgesehen ist, der mit seiner Lagerfläche in einem, radiale Schwenk­ bewegungen des Steuerarms erlaubenden ringförmigen Widerlager abgestützt ist, wobei das innere Ende des Steuerarms über einen Radialaxial-Wegumsetzer mit einem, in einer Führungshülse des Gehäuses gleit­ baren Schieber in Kontakt steht, der mit einer Meß­ einrichtung verbunden ist und der bei Axialverlage­ rung der Tastspitze einen gleich großen Axialhub aus­ führt, wobei der Radialaxial-Wegumsetzer eine rotationssymmetrische Steuerfläche aufweist, die eine Radialbewegung der Tastspitze über den dabei ver­ schwenkenden Steuerarm in eine mindestens angenähert gleich große Axialverschiebung des Schiebers umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (42) des Schiebers (44) mit Radialspiel im Gehäuse (12) angeordnet und an ihrem stützkörperseitigen Ende spielfrei zentrisch derart gelagert ist, daß das schieberseitige Ende in mindestens zwei rechtwink­ lig zueinanderliegenden Radialrichtungen verschwenk­ bar ist, und daß am schieberseitigen Ende der Füh­ rungshülse (42) zwei getrennte Einstellmittel (64, 66) angreifen, die in zwei rechtwinklig zueinander lie­ genden Axialebenen wirksam sind und die jeweils eine im Gehäuse (12) radial verschraubbare Stellschraube (64) aufweisen, welcher ein diametral gegenüberliegendes, radial ausgefluchtetes Widerlagerelement (66) zugeord­ net ist.

2. Tastmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlagerelement (66) federnd ausgebildet ist.

3. Tastmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schwenklager (62) der Führungshülse (42) benachbart dem Stützkörper (24) angeordnet ist.

4. Tastmeßgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkla­ ger (62) der Führungshülse (42) aus einem in das Ge­ häuse (12) eingesetzten Ringkörper besteht.

5. Tastmeßgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs­ hülse (42) für den Schieber (44) auch die Führung (18) für den Stützkörper (24) bildet.