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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung von
Dimensionsmerkmalen und geometrischen Merkmalen eines Stiftes, der
sich um eine geometrische Drehachse dreht, die gegenüber der
Stiftachse versetzt ist, mit einer V-förmigen Vorrichtung, die Ruhe-
und Bezugsflächen
aufweist, die mit dem zu überprüfenden Stift
zusammenwirken, einer Messvorrichtung, die mit der V-förmigen Vorrichtung
gekoppelt ist und einen Fühler
zum Kontaktieren der Oberfläche
des zu überprüfenden Stiftes und
zum Durchführen
von Linearverschiebungen entlang einer Messrichtung, die zwischen
den Ruhe- und Bezugsflächen
der V-förmigen
Vorrichtung liegt, aufweist, und einer Lagervorrichtung zum Lagern
der V-förmigen
Vorrichtung und der Messvorrichtung, wobei die Lagervorrichtung
ein stationäres
Lagerelement und einen Kopplungsmechanismus aufweist, der Kopplungselemente
besitzt, die auf bewegliche Weise mit dem stationären Lagerelement
gekoppelt sind, die V-förmige
Vorrichtung tragen und Verschiebungen der V-förmigen Vorrichtung relativ
zum stationären
Lagerelement ermöglichen.
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Vorrichtungen
mit diesen Eigenschaften, beispielsweise zur Überprüfung des Kurbelzapfendurchmessers
einer Kurbelwelle, der sich mit einer Umlaufbewegung um eine geometrische
Achse im Verlauf der Bearbeitung in einer Schleifmaschine dreht,
sind in der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
WO-A-9712724 beschrieben, die vom Inhaber der vorliegenden Anmeldung
eingereicht wurde.
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Bei
den in der vorstehend genannten internationalen Patentanmeldung
beschriebenen Ausführungsformen
besitzen die Vorrichtungen V-förmige Bezugsvorrichtungen,
die auf dem zu prüfenden
Kurbelzapfen ruhen, und halten im wesentlichen durch Schwerkraft
eine korrekte Zusammenwirkung mit der Oberfläche des Kurbelzapfens aufrecht.
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Die
in der vorstehend erwähnten
Patentanmeldung beschriebenen Ausführungsformen garantieren ausgezeichnete
metrologische Ergebnisse und geringe Trägheitskräfte, und die Verhaltensstandards der
Vorrichtungen mit diesen Eigenschaften, die vom Inhaber der vorliegenden
Patentanmeldung hergestellt werden, bestätigen die beträchtliche
Qualität und
Zuverlässigkeit
dieser Ausführungsformen.
Des weiteren können
diese bekannten Vorrichtungen zur Durchführung von Überprüfungen der Rundheit der zylindrischen
Oberflächen
der Stifte bzw. Zapfen verwendet werden, während die Kurbelwelle montiert wird
und sich auf der Schleifmaschine dreht.
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Die
internationale Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO-A-0166306,
die vom Inhaber der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde, betrifft
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überprüfen der Rundheit von Kurbelzapfen
bei der Umlaufbewegung an einer Schleifmaschine. Diese in ternationale
Patentanmeldung beschreibt das Detektieren von Durchmesserabmessungen
des Kurbelzapfens in vorgegebenen Winkellagen der Kurbelwellendrehung
mit Hilfe eines Messkopfes, der einen Fühler und V-förmige Bezugsflächen aufweist, die
auf dem Teil ruhen, und eines Signalumformers, der Verschiebungen
des Fühlers
entlang einer Messrichtung detektiert, die mit der Schnittlinie
des V übereinstimmt
oder geringfügig
hierzu geneigt ist.
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Die
detektierten Abmessungen werden bearbeitet, um Änderungen infolge des speziellen
Typs des verwendeten Kopfes zu kompensieren (Modulation der Formfehler
der überprüften Fläche, die
mit dem Bezugs-V in Kontakt steht) und um andere Kompensationen
durchzuführen,
um die vom Kopf auf der Oberfläche
des Kurbelzapfens eingenommene Position, spezieller die winklig
angeordnete Position des Kontaktpunktes des Fühlers relativ zu einer bekannten
Bezugsposition, zu berücksichtigen,
die von der Relativlage zwischen dem Lagerelement und der Kurbelwelle
und von den Eigenschaften und entsprechenden Konfigurationen der
den Kopf tragenden Lagervorrichtung abhängen. Die 1a und 1b zeigen
in einer extrem vereinfachten Form einige Teile einer bekannten
Vorrichtung, die mit dem Schleifradschlitten einer Schleifmaschine
gekoppelt ist, im Verlauf der Überprüfungen eines
zylindrischen Kurbelzapfens. Um zu betonen, wie die Winkellage der vom
Fühler
T definierten Messrichtung D von der wechselseitigen Position zwischen
dem zu überprüfenden Teil
und dem Kopplungsbereich der Vorrichtung abhängt, zeigen die 1a und 1b zwei unterschiedliche
Prüfzustände. Im
ersten Zustand (1a) überprüft die Vorrichtung den Zapfen,
während
sich dieser in Kontakt mit dem Schleifrad befindet, und im zweiten
Zustand (1b) findet die Überprüfung statt,
während
der Schleifradschlitten relativ zum Teil zurückgezogen ist. Ferner ist es
erforderlich, zu erkennen, dass im Verlauf der Überprüfung eines Zapfens in einer
Umlaufbewegung (beispielsweise eines Kurbelzapfens) Veränderungen
in der Konfiguration der Lagervorrichtung entsprechende Veränderungen
in der Winkellage des Fühlers
bewirken.
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Das
in der internationalen Patentanmeldung WO-A-0166306 beschriebene
Verfahren ermöglicht die
Erzielung von ausgezeichneten Ergebnissen trotz der unvermeidbaren
Annäherungen
infolge der verschiedenen Bearbeitungen, die auf dem theoretischen
Verhalten der involvierten mechanischen Teile basieren.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur dimensionalen
und geometrischen Überprüfung von
Stiften, die im Verlauf der Bearbeitung in einer Werkzeugmaschine
rotieren, beispielsweise zur Überprüfung von
Kurbelzapfen während der
Bearbeitung in einer Schleifmaschine, die eine Umlaufbewegung durchführen, zu
schaffen, die die gleichen Verhaltensstandards in bezug auf Genauigkeit
und Zuverlässigkeit
garantiert wie die Vorrichtungen gemäß den vorstehend erwähnten internationalen
Patentanmeldungen und eine einfachere Überprüfung der Rundheitseigenschaften
der Stifte ermöglicht.
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Dieses
Problem wird durch eine Prüfvorrichtung
des vorstehend beschriebenen Typs gelöst, bei der der Kopplungsmechanismus
des weiteren Beschränkungselemente
zum Beschränken der
Verschiebungen der V-förmigen
Vorrichtung auf eine im wesentlichen ebene Translationsbewegung
aufweist, wenn diese auf dem Drehstift ruht und diesem folgt.
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Das
Lagerelement gemäß der Erfindung
ermöglicht,
dass die V-förmige
Bezugsvorrichtung und die Messvorrichtung im wesentlichen ebene
Translationsverschiebungen in der Ebene senkrecht zur Drehachse
durchführen.
Mit anderen Worten, wie in vereinfachter Form in den 2a und 2b gezeigt,
die Winkellage der Messrichtung D, entlang der der Fühler T eine
Translationsbewegung durchführt, verändert sich
nicht, wenn die Anordnung der verschiedenen Teile, die die Lagervorrichtung
bilden, variiert.
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Ein
Vorteil, den die vorliegende Erfindung bietet, besteht darin, dass
die Winkellage der Kontaktrichtung des Fühlers auf der Oberfläche des
zu prüfenden
Teiles vorher und unabhängig
von der wechselseitigen Lage zwischen dem Lagerelement und dem zu
prüfenden
Teil eingestellt wird. Sollte daher die Vorrichtung beispielsweise
für Rundheitsüberprüfungen eingesetzt
werden, ist zumindest ein Teil der Bearbeitungen der detektierten
Werte, die für
die von den bekannten Vorrichtungen durchgeführten Überprüfungen erforderlich sind, nicht
erforderlich, so dass auf diese Weise u.a. die Annäherungen
in den Berechnungen minimiert und die Prüfoperationen schneller und
zuverlässiger
durchgeführt
werden können.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen,
die in kei ner weise beschränkend sind,
im einzelnen beschrieben. Hiervon zeigen:
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1a und 1b in
vereinfachter Form die Anordnung einer bekannten Vorrichtung in
zwei unterschiedlichen Betriebszuständen;
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2a und 2b in
vereinfachter Form die Anordnung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
in den beiden unterschiedlichen Betriebszuständen, die in den 1a und 1b gezeigt
sind;
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3 eine
Seitenansicht einer Messvorrichtung gemäß eine bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die auf dem Schleifradschlitten einer Kurbelzapfenschleifmaschine
montiert ist, in Bearbeitungszuständen im Verlaufe der Überprüfung eines Kurbelzapfens,
während
dieser bearbeitet wird;
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4 eine
Teilschnittansicht des Messsystems der Vorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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5 eine
Teilschnittansicht des Messsystems der Vorrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform;
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6 eine
Seitenansicht einer Messvorrichtung ge mäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, die auf dem Schleifradschlitten einer Kurbelzapfenschleifmaschine
montiert ist, in Bearbeitungszuständen im Verlauf der Überprüfung eines Kurbelzapfens,
während
dieser bearbeitet wird;
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7 eine
Seitenansicht der Messvorrichtung der 6 in einem
Ruhezustand;
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8 eine
Seitenansicht einer Messvorrichtung, die auf dem Schleifradschlitten
einer Kurbelzapfenschleifmaschine montiert ist, gemäß einer dritten
Ausführungsform
der Erfindung;
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9 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht einer Messvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung, die auf dem Schleifradschlitten einer Kurbelzapfenschleifmaschine
montiert ist; und
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10 eine
Schnittansicht eines speziellen Teiles der Vorrichtung der 9 entlang
Linie X-X in 9.
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Wie
in 3 gezeigt, lagert der Schleifradschlitten 1 einer
durch einen Computer numerisch gesteuerten Schleifmaschine (CNC-Schleifmaschine)
zum Schleifen einer Kurbelwelle eine Spindel 2, die die
Drehachse 3 des Schleifrades 4 bildet. Der Schleifradschlitten 1 trägt eine
Lagervorrichtung mit einem stationären Lagerelement 5 und
einem Kopplungsmechanismus mit Kopplungs- und Beschränkungselementen.
Genauer gesagt, das Lagerelement 5 lagert mit Hilfe eines
Drehzapfens 6 ein erstes rotierendes Kopplungselement 9.
Der Zapfen 6 besitzt eine erste Drehachse 7 parallel
zur Drehachse 3 des Schleifrades 4 und zur Drehachse 8 der
zu prüfenden
Kurbelwelle. Das Kopplungselement 9 lagert mit Hilfe eines
zweiten Drehzapfens 10, der eine zweite Drehachse 11 parallel
zu den Achsen 3 und 8 besitzt, ein zweites rotierendes
Kopplungselement 12. Am freien Ende des zweiten Kopplungselementes 12 ist
mit Hilfe eines dritten Drehzapfens 13, der eine dritte
Drehachse 14 parallel zu den Achsen 3 und 8 besitzt,
ein Führungsgehäuse 15 gekoppelt,
in dem eine Übertragungsstange 16,
die einen Fühler 17 zum
Kontaktieren der Oberfläche
des zu überprüfenden Kurbelzapfens 18 trägt, eine
axiale Translationsbewegung durchführen kann. Die Verschiebungen
der Stange 16 werden von einer Messvorrichtung detektiert,
wie hiernach beschrieben. Am unteren Ende des Führungsgehäuses 15 ist ein Lagerblock 19 angekoppelt,
der eine V-förmige
Bezugsvorrichtung 20 mit Ruhe- und Bezugsflächen zum
Kontaktieren der Fläche
des zu überprüfenden Kurbelzapfens 18 lagert.
Der Fühler 17 und
die Übertragungsstange 16 sind
im wesentlichen entlang einer Messrichtung bewegbar, die mit der
Schnittlinie der V-förmigen
Bezugsvorrichtung 20 zusammenfällt oder hierzu geringfügig winklig
angeordnet ist, jedoch in jedem Fall die V-förmige Vorrichtung 20 zwischen den
zugehörigen
Ruhe- und Bezugsflächen
kreuzt.
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Das
Führungsgehäuse 15 ist
starr (in bekannter Weise winklig einstellbar, was in den Figuren nicht
im Detail dargestellt ist) mit einem starren Verbindungsstreifen 30 ver bunden,
der ebenfalls gelenkig am Drehzapfen 13 gelagert ist, und
mit Hilfe eines weiteren Zapfens 31 mit einem länglichen
Element oder einer Stange 32 verbunden. Ein Verbindungselement
in der Form eines „L" oder Quadrates 33 ist gelenkig
am Zapfen 10 und an einem ersten Ende mit Hilfe eines Zapfens 34 an
der Stange 32 gelagert. Ein anderes längliches Element oder eine
Stange 35 ist gelenkig am anderen Ende des Quadrates 33 (mit Hilfe
eines Zapfens 36) und am Lagerelement 5 (mit Hilfe
eines Zapfens 37) gelagert.
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Eine
zu überprüfende Kurbelwelle 22 ist
auf dem Werktisch 23 zwischen nichtgezeigten Zentrierungen,
die die Drehachse 8 bilden, die mit der geometrischen Hauptachse
der Kurbelwelle 22 zusammenfällt, angeordnet. Der Kurbelzapfen 18 führt daher
eine Umlaufbewegung um die Achse 8 durch. Obwohl sich der
Kurbelzapfen 18 exzentrisch um die Achse 8 dreht,
kann durch Beschreibung einer kreisförmigen Trajektorie die Trajektorie
des Zapfens relativ zum Schleifradschlitten 1 im Verlauf
der Bearbeitung dargestellt werden, und zwar im wesentlichen durch
die gestrichelt gezeigte und mit dem Bezugszeichen 25 versehene
Bogenlinie. Infolgedessen beschreibt die Bezugsvorrichtung 20,
die auf dem Kurbelzapfen 18 ruht, eine entsprechende Trajektorie
mit einer hin- und hergehenden Bewegung von oben nach unten und
umgekehrt und mit einer Frequenz, die der der Umlaufbewegung des
Kurbelzapfens 18 entspricht (einige zehn Umdrehungen pro
Minute). Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Prüfvorrichtung
vom Schleifradschlitten 1 gelagert wird, der bei modernen
numerisch gesteuerten Schleifmaschinen die Kurbelzapfen bearbeitet,
da diese sich in einer Umlaufbewegung drehen, indem er den Zapfen
so folgt, dass das Schleifrad mit der zu schleifenden Fläche in Kontakt
gehalten wird. Offensichtlich wird der querverlaufenden „Folgebewegung" eine Vorschubbewegung
für die
Materialentfernung hinzugefügt.
Die Verschiebungen der Elemente, die die Prüfvorrichtung bilden, sind daher
mit relativ geringen Trägheitskräften verbunden,
was ein vorteilhaftes metrologisches Verhalten, einen begrenzten Verschleiß und eine
verbesserte Zuverlässigkeit
der Vorrichtung zur Folge hat.
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Eine
schematisch in 3 gezeigte Steuervorrichtung
besitzt einen doppelt wirkenden Zylinder 28, beispielsweise
vom hydraulischen Typ. Der Zylinder 28 wird vom Schleifradschlitten 1 gelagert
(auf bekannte Weise, in der Figur nicht gezeigt) und umfasst eine
Stange 29, die mit dem Kolben des Zylinders 28 verbunden
ist und eine Kappe 27 an ihrem freien Ende trägt. Ein Übertragungsarm 24 ist
starr und winklig mit dem Kopplungselement 9 verbunden und
trägt ein
Zwangsanschlagelement mit einem nichtangetriebenen Rad 21.
Wenn der Zylinder 28 aktiviert ist, um den Kolben und die
Stangen 29 nach rechts (in 3) zu verschieben,
kontaktiert die Kappe 27 das nichtangetriebene Rad 21 und
bewirkt, dass sich die Vorrichtung in eine Ruhelage verschiebt,
gemäß der die
Bezugsvorrichtung 20 über der
geometrischen Achse 8 und der oberen Position des Kurbelzapfens 18 angeordnet
ist.
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Das
Zurückziehen
der Prüfvorrichtung
in die Ruhelage wird normalerweise von der numerischen Steuerung
der Schleifmaschine gesteuert, wenn aufgrund des Messsignals der
Prüfvorrichtung
detektiert wird, dass der Kurbelzapfen 18 die erforderliche
(diametrale) Abmessung erreicht hat. Danach findet die Bearbeitung
von anderen Teilen der Kurbelwelle statt, oder das Teil wird manuell
oder automatisch entfernt und der Werktisch 23 wird mit
einem neuen Teil beschickt, wenn die Bearbeitung der Kurbelwelle beendet
worden ist.
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Wenn
ein neuer Kurbelzapfen bearbeitet werden muss, wird er vor das Schleifrad 4 gebracht, üblicherweise
durch Verschiebung des Werktisches 23 (im Fall einer Schleifmaschine
mit einem einzigen Schleifrad), und die Vorrichtung verschiebt sich
in den Prüfzustand.
Dies geschieht durch Steuern des Zylinders 28 mit Hilfe
der numerischen Steuerung der Schleifmaschine, so dass die Stange 29 zurückgezogen
wird.
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Somit
tritt die Kappe 27 mit dem nichtangetriebenen Rad 21 außer Eingriff,
und durch die Drehungen der Kopplungselemente 9, 12 und
des Führungsgehäuses 15 infolge
des spezifischen Gewichtes der Teile der Prüfvorrichtung nähert sich
die Bezugsvorrichtung 20 durch Ausführung einer Trajektorie mit
einer hauptsächlich
vertikalen Komponente dem Kurbelzapfen 18, der sich mittlerweile
gemäß seiner
Umlauftrajektorie 25 bewegt. Wenn die korrekte Zusammenwirkung
zwischen dem Kurbelzapfen 18 und der Bezugsvorrichtung 20 erreicht
ist, wird diese Zusammenwirkung im Verlauf der Prüfphase mit
Hilfe der Verschiebungen der Kopplungselemente 9, 12 und
des Führungsgehäuses 15,
verursacht durch Schwerkraft und durch den Druck des Kurbelzapfens 18,
wobei letzterer der Schwerkraft der Teile der Prüfvorrichtung entgegenwirkt,
aufrechterhalten.
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Der
Mechanismus zum Koppeln der Messvorrichtung mit dem Lagerelement 5,
der zusätzlich zum
ersten 9 und zweiten 12 Kopplungselement Beschränkungselemente
enthält,
die entsprechende Stangen 35 und 32, das Verbindungselement 33 und den
Verbindungsstreifen 30 umfassen, bildet zwei Parallelogrammstrukturen.
Diese Parallelogrammstrukturen, die, wie vorstehend beschrieben,
Drehachsen parallel zu den Drehachsen 3 und 8 des Schleifrades 4 und
der zu prüfenden
Kurbelwelle 22 besitzen, ermöglichen im wesentlichen ebene
Translationsverschiebungen des Führungsgehäuses 15 und
der daran fixierten Bezugsvorrichtung 20, mit anderen Worten,
eine unveränderte
Aufrechterhaltung der Winkellage der Messrichtung, entlang der sich der
Fühler 17 verschiebt,
unabhängig
von der Konfiguration der diversen Teile des Kopplungsmechanismus.
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Dies
erleichtert u.a. die Überprüfung der Rundheitseigenschaften
des umlaufenden Zapfens, da infolge der Tatsache, dass die Winkellage
der Kontaktrichtung des Fühlers
auf der Oberfläche
des Zapfens bekannt und konstant ist (wie in den Skizzen der 2a und 2b gezeigt),
die mit Hilfe der Messvorrichtung detektierten Werte nicht den zugehörigen Kompensationen,
die im ersten Teil der vorliegenden Beschreibung erwähnt wurden,
unterzogen werden müssen.
Daher hängen
die detektierten Werte nicht von der gegenseitigen Lage des Lagerelementes 5 und
der überprüften Kurbelwelle 22 und von
den Eigenschaften und entsprechenden Konfigurationen der Lagervorrichtung,
die die Messvorrichtung trägt,
ab.
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4 zeigt
einige Einzelheiten einer möglichen
Ausführungsform
einer Vorrichtung oder eines Messkopfes 39, der in der
Vorrichtung gemäß der Erfindung
verwendet wird. Die axialen Verschiebungen der Übertragungsstange 16 relativ
zu einer Bezugsposition werden mit Hilfe eines Signalumformers detektiert,
der am Gehäuse 15 fixiert
ist, beispielsweise mit Hilfe eines Signalumformers 41 eines
bekannten LVDT- oder
HBT-Typs mit festen Wicklungen 44 und einem ferromagnetischen
Kern 43, der mit einer Welle 42 verbunden ist,
die einstückig
mit der Übertragungsstange 16 ausgebildet
ist. Die Axialverschiebung der Übertragungsstange 16 wird
von zwei Buchsen 45 geführt,
die zwischen dem Gehäuse 15 und
der Stange 16 angeordnet sind, und eine Druckfeder 49 drückt die
Stange 16 und den Fühler 17 gegen
die Oberfläche
des zu prüfenden
Zapfens 18 oder, beim Fehlen des Zapfens, in eine Ruhelage
des Fühlers 17,
die durch nicht in den Figuren gezeigte Anschlagflächen festgelegt
wird. Ein Metallbalg 46, der in bezug auf Torsionskräfte steif
ist und dessen Enden an der Stange 16 und am Gehäuse 15 oder
einem Abschnitt eines einstückig
damit ausgebildeten Blocks 19 fixiert sind, übernimmt
die beiden Aufgaben der Verhinderung einer Drehung der Stange 16 relativ
zum Gehäuse 15 (so
dass verhindert wird, dass der Fühler 17 falsche
Positionen einnimmt) und einer Abdichtung des unteren Endes des
Gehäuses 15.
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Der
Lagerblock 19 ist am Führungsgehäuse 15 mit
Hilfe eines Paares von Schrauben 47 befestigt, die sich
durch Schlitze 48 erstrecken, und lagert die Bezugsvorrichtung 20,
die aus zwei Elementen 38 mit Schrägflächen besteht, an denen zwei
stangenförmige
Fühler 40 befestigt
sind. Die Ruhelage des Fühlers 17 kann
mit Hilfe der Schrauben 47 und Schlitze 48 eingestellt
werden.
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Der
Signalumformer 41 des Messkopfes 39 ist an eine
Bearbeitungs- und Anzeigevorrichtung 51 angeschlossen,
die wiederum an die numerische Steuerung 50 der Schleifmaschine
angeschlossen ist (beide sind schematisch in 3 gezeigt).
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5 zeigt
eine Vorrichtung oder einen Messkopf 39', der sich vom Kopf 39 durch
die asymmetrische Anordnung der V-förmigen
Bezugsvorrichtung 20' unterscheidet.
Letztere ist so angeordnet, dass die Messrichtung, entlang der sich
der Fühler 17 translatorisch
bewegt, winklig zur Schnittlinie des V erstreckt. Bei dem in 5 gezeigten
Beispiel beträgt
die Größe der Winkel α1 und α2 47° und 33°. Die Verwendung
des asymmetrischen V 20' ist
besonders vorteilhaft zur Durchführung
von Rundheitsprüfungen
mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, da hierdurch die Empfindlichkeit der Vorrichtung vergrößert und
die Prüfung
von zylindrischen Flächen
mit ausgebauchten Querschnitten in großem Umfang ermöglicht wird.
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Die 6 bis 9 zeigen
in einer speziell vereinfachten Form unterschiedliche mögliche Ausführungsformen
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Genauer
gesagt, die Vorrichtung gemäß den 6 und 7 unterscheidet
sich von der der 3 dadurch, dass sie ein unterschiedliches
Verbindungselement aufweist, das durch eine Platte 33' verwirklicht
wird, an der Kopplungs elemente 9 und 12 und Stangen 32 und 35 gelenkig
gelagert sind. Was die in 3 gezeigte
Ausführungsform
betrifft, so ist das zweite Kopplungselement 12 mit der
Platte 33' mit
Hilfe eines zusätzlichen
Drehzapfens 10' in
einer stationären
Position relativ zum Zapfen 10 verbunden.
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Relativ
zur 3 ist in der Ausführungsform der 6 und 7 ein
zusätzliches
Merkmal vorhanden, d.h. eine Einstellvorrichtung mit einer Platte 60,
die mit einem Zapfen 6 verbunden ist, der um die erste
Drehachse 7 drehbar ist, und einen Zapfen 37 trägt, mit
dem die Stange 35 gelenkig verbunden ist.
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Die
Winkellage der Einstellplatte 60 relativ zum Lagerelement 5 wird
während
des Prüfzustandes
der Vorrichtung fixiert, d.h. es wird eine Seite von einer der Parallelogrammstrukturen
fixiert und somit die Winkellage der Messrichtung, entlang der sich der
Fühler 17 verschiebt,
festgelegt, wie vorstehend in Verbindung mit 3 beschrieben
wurde. Die Winkellage der Einstellplatte 60 kann mit Hilfe
von bekannten mechanischen Vorrichtungen (die in der Zeichnung nicht
gezeigt sind) verändert
werden, indem Schwenkbewegungen der Platte 60 um die Achse 7 durchgeführt werden,
um die oben genannte Winkellage der Messrichtung, entlang der sich
der Fühler 17 verschiebt,
zu ändern.
Die Einstellplatte 60 kann dann in der neuen modifizierten
Position (mit Hilfe von bekannten mechanischen Einrichtungen, die
in der Zeichnung nicht gezeigt sind) fixiert werden, um neue Prüfvorgänge durchzuführen. Durch dieses
Merkmal wird die Einsatzflexibilität der Vorrichtung vergrößert, und
es werden einfache und rasche Einstellungen ermöglicht, um bessere Eigenschaften
bei Anwendungsfällen
mit anderen Merkmalen zu erhalten, so weit die Abmessungen und/oder
die Anordnung der Maschinenkomponenten betroffen sind. Darüber hinaus
kann die Winkellage der Einstellplatte 60 auch verändert und
dann fixiert werden (beispielsweise über automatische Einrichtungen),
während
sie sich vom Prüfzustand
in die Ruhelage (und umgekehrt) bewegt, um eine sicherere Position
des Messkopfes 39 weit weg vom Schleifrad 4 und
von anderen sich bewegenden Maschinenteilen zu garantieren, während sich
die Vorrichtung in dem in 7 gezeigten
Außerbetriebszustand
befindet.
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Die
Einstellplatte 60 kann auch bei der Ausführungsform
der 3 Verwendung finden.
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Bei
der in 8 gezeigten Vorrichtung ist eine der beiden Parallelogrammstrukturen
durch eine Linearführung
oder einen entsprechenden Schlitten, die bzw. der in vereinfachter
Form in der Figur gezeigt und mit dem Bezugszeichen 70 versehen
ist, ersetzt, wobei mit Hilfe derselben bzw. desselben ein Verbindungselement 33'' auf beschränkte gleitende Weise mit dem
Lagerelement 5 verbunden ist. Das Kopplungselement oder
der Arm 12 und die Stange 32 sind mit Hilfe der
Zapfen 10' und 34 mit
dem Verbindungselement 33'' verbunden.
Eine Einstellplatte, die der (60) von 6 und 7 entspricht,
kann schwenkbar um den Zapfen 10' mit der Platte 33' verbunden sein
und den Zapfen 34 tragen.
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Die
Lagervorrichtungen der in den 6, 7 und 8 gezeigten
Ausführungsformen
besitzen Kopplungsmechanismen, die, wie die Lagervorrichtung der 3,
Kopplungs elemente und Beschränkungselemente
enthalten, welche es ermöglichen,
dass sich das Bezugs-V 20 (oder 20') dem zu prüfenden Zapfen 18 nähern und
sich von diesem weg verschieben kann sowie dem Zapfen 18 in
seiner Umlaufbahn folgen kann, indem Translationsverschiebungen
durchgeführt
werden, gemäß denen
die durch die Verschiebungen des Fühlers 17 und der Übertragungsstange 16 definierte
Messrichtung im wesentlichen parallel zu sich selbst verbleibt.
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Die
in den 3 und 6 bis 8 dargestellten
Ausführungsformen
sind lediglich beispielhaft gezeigt, so dass auch andere Ausführungsformen unter
den Umfang der Erfindung fallen. Beispielsweise können die
Kopplungsmechanismen der Lagervorrichtung zwei Lagerabschnitte umfassen,
die „in Reihe" wie die Parallelogrammstrukturen
der 3, 6 und 7 oder der
Schlitten und die Parallelogrammstruktur der 8 verbunden
sind, wobei jeder der beiden Abschnitte Beschränkungen festlegt, die nur ebene
reziproke Translationsverschiebungen zwischen den verbundenen Teilen
ermöglichen.
Neben diesen Parallelogrammstrukturen und Schlitten gibt es auch
andere bekannte Vorrichtungen, die die vorstehend erwähnten Merkmale
besitzen, beispielsweise der schematisch in der Ausführungsform
der 9 und 10 gezeigte Kopplungsmechanismus, bei
dem die beiden Lagerabschnitte rotierende Kopplungselemente 79 und 82 mit
parallelepipedförmigen geschlossen
Gehäusen 74 und 75 aufweisen.
Genauer gesagt, das erste Kopplungselement 79 ist mit Hilfe
eines stationären
Zapfens 76, der mit Lagern im Gehäuse 74 (nicht in den
Figuren gezeigt) in Eingriff steht und eine erste Drehachse 77 besitzt,
gelenkig mit dem Lagerelement 5 verbunden. Ein zweiter
Zapfen 80, der eine zweite Drehachse 81 besitzt,
wirkt mit Lagern in beiden Gehäusen 74 und 75 (in 10 sind
aus Einfachheitsgründen
keine Lager dargestellt) zusammen, um wechselseitige Drehbewegungen
zwischen dem ersten und zweiten Kopplungselement 79 und 82 zu
ermöglichen.
Mit dem freien Ende des zweiten Kopplungselementes 82 ist
das Führungsgehäuse 15 des
Messkopfes 39 (oder 39') über einen dritten Zapfen 83 und
entsprechende Lager im Gehäuse 75,
die eine dritte Drehachse 84 bilden, verbunden.
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Die
Beschränkungselemente
umfassen eine erste stationäre
Riemenscheibe 85, die am stationären Zapfen 76 fixiert
ist, eine zweite und dritte Riemenscheibe 86 und 87,
die am zweiten Zapfen 80 fixiert sind, und eine vierte
Riemenscheibe 88, die am dritten Zapfen 83 fixiert
ist. Die Beschränkungselemente
umfassen ferner einen ersten und zweiten Riemen 89 und 90 (d.h.
Zahnriemen), die fest mit der ersten (85) und zweiten (86)
Riemenscheibe und mit der dritten (87) und vierten (88)
Riemenscheibe verbunden sind. Durch die Anordnung der beiden Lagerabschnitte,
die die vorstehend genannten Gehäuse, Riemenscheiben
und Riemen aufweisen, bleibt die Winkellage der Messrichtung, entlang
der sich der Fühler 17 verschiebt,
während
Bewegungen des Kopplungsmechanismus, die eine wechselseitige Drehung
zwischen den Elementen 79 und 82 umfassen, unverändert. In
der Tat schränkt
während
der Drehbewegungen des Kopplungselementes 79 um die Achse 77 der
erste Riemen 89 die zweite Riemenscheibe 86 so
ein, dass diese ihre Winkellage um die Achse 81 beibehält. Die
dritte Riemenscheibe 87 ist wie die Riemenscheibe 86 am
Zapfen 80 fixiert, so dass daher auch ihre Winkellage um
die Achse 81 unverändert
bleibt. In der gleichen Weise verhindert der zweite Riemen 90,
dass sich die vierte Riemenscheibe 88 um die Achse 84 dreht.
Demzufolge verändert
sich die Winkellage des dritten Zapfens 83, der starr an
der Riemenscheibe 88 befestigt ist und das Führungsgehäuse 15 trägt, um die
Achse 84 während
der Schwenkbewegungen der Kopplungselemente 79 und 82 nicht,
so dass die Winkellage der Messrichtung, entlang der sich der Fühler 17 verschiebt,
beibehalten wird und ebene Translationsverschiebungen des Kopfes 39 ermöglicht werden.
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Ein
mögliches
zusätzliches
Merkmal der Ausführungsform
der 9 und 10 besteht in einer Einstellvorrichtung,
die eine einstellbare Kopplung zwischen der ersten stationären Riemenscheibe 85 und
dem Lagerelement 5 ermöglicht
und bekannte Einrichtungen verwendet, die nicht in den Zeichnungen
dargestellt sind. Die einstellbare Kopplung ermöglicht eine Modifizierung und
Fixierung der Winkellage der Riemenscheibe 85 um die Achse 77,
um Einstellungen des Kopplungsmechanismus in der gleichen Weise,
wie vorstehend in Verbindung mit der Einstellplatte 60 der 6 und 7 beschrieben,
durchzuführen.
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Die
Ausführungsform
der 9 und 10 besitzt einige Vorteile im
Vergleich zu den anderen vorstehend erwähnten Ausführungsformen, was die Dichtigkeit
anbetrifft. In der Tat verhindert die im wesentlichen geschlossene
Einheit und die Möglichkeit einer
einfachen Abdichtung der Öffnungen
mit den Lagern der Gehäuse 74 und 75,
dass Staub und Kühlmittel
sich störend
auf den richtigen Betrieb der Vorrichtung auswirken.
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Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden Erfindung
können
auch bekannte Kopplungsmechanismen umfassen, die nicht deutlich
in zwei Abschnitte mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen unterteilbar
sind und Kopplungselemente und Beschränkungselemente aufweisen, deren
kombinierte Verschiebungen eine Beschränkung der miteinander verbundenen
Teile ermöglichen,
so dass diese im wesentlichen ebene Translationsverschiebungen durchführen.
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Andere
mögliche
Varianten in bezug auf die hier beschriebenen und dargestellten
Ausführungsformen
können
auch die Konstruktion und Anordnung der Steuervorrichtung und/oder
die Verwendung der Begrenzungsvorrichtungen mit Anschlagflächen betreffen,
beispielsweise zum Begrenzen der hin- und hergehenden Bewegungen der verschiedenen
Teile der Lagervorrichtung in der Ruhelage. Des weiteren ist es
auch möglich,
ein zusätzliches
Führungselement
vorzusehen, das mit der Bezugsvorrichtung 20 gekoppelt
ist, und/oder eine Ausgleichsfeder, wie sie beispielsweise in der
internationalen Patentanmeldung WO-A-9712724 beschrieben ist.
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Eine
Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist besonders geeignet für
die Überprüfung von
Kurbelzapfen während
einer Umlaufbewegung und während der
Bearbeitung derselben, kann jedoch offensichtlich auch zum Überprüfen der
Abmessungen oder der Form von Stiften bzw. Zapfen in einer Umlaufbewegung
vor oder nach der Bearbeitung sowie zur Überprüfung (vor, während oder
nach der Bearbeitung) von Stiften bzw. Zapfen, die sich um ihre
Symmetrieachsen drehen, eingesetzt werden.