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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Arm für einen Kopf zum Prüfen der
linearen Abmessungen von mechanischen Teilen, wobei der Kopf ein Gehäuse und
einen beweglichen Armsatz aufweist und der Arm ein erstes Ende zum
Anschließen
des beweglichen Armsatzes und ein zweites Ende zum Lagern eines
Fühlers
besitzt.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Kopf zum Prüfen der linearen Abmessungen
von mechanischen Teilen einschließlich eines Gehäuses, das eine
geometrische Längsachse
aufweist, und eines Armsatzes, der relativ zur Lagereinheit bewegbar
ist und einen Arm sowie einen mit dem Arm verbundenen Fühler zur
Berührung
einer Oberfläche
des zu prüfenden
mechanischen Teiles trägt.
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Es
sind Prüf-
oder Messköpfe
zum Prüfen der
linearen Abmessungen von mechanischen Teilen bekannt, die ein Gehäuse, einen
beweglichen Armsatz, einen Arm, der mit dem beweglichen Armsatz verbunden
ist und einen Fühler
trägt,
und einen Signalumformer zum Vorsehen eines Signals in Abhängigkeit
von der Position des Fühlers
umfassen.
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Ein
Kopf dieses Typs ist beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung
mit der Veröffentlichungsnummer
WO 98/20297 beschrieben.
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Bei
den bekannten Köpfen
sind die Arme, die in Abhängigkeit
vom Anwendungsfall mehr oder weniger lang sein können, typischerweise aus Stahl
hergestellt und haben kreisförmige,
quadratische oder rechteckige Querschnitte.
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Die
Arme müssen
ziemlich starr und relativ leicht sein. Diese Anforderungen sind
besonders wichtig bei dynamischen Prüfungen, mit anderen Worten,
in Fällen,
in denen die Prüfung
unter Bedingungen einer wechselseitigen Bewegung zwischen dem Kopf
und dem Teil durchgeführt
wird.
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Einer
der problematischsten Anwendungsfälle hinsichtlich einer dynamischen
Prüfung
betrifft das Prüfen
von Teilen mit einer unterbrochenen Oberfläche, beispielsweise von genuteten
Teilen, im Verlauf einer von Schleifmaschinen durchgeführten Bearbeitung.
Die Teile und das Schleifrad drehen sich mit hohen Geschwindigkeiten
und sind einem Kühlmittelstrom
ausgesetzt, der den Arm belasten kann. Angesichts des Trends zur
Erhöhung
der Geschwindigkeiten und generell der Produktivität von derartigen
Bearbeitungsvorgängen
und zur gleichzeitigen Verringerung der Toleranzen der bearbeiteten Teile
ist es verständlich,
dass es bei einigen Anwendungsfällen
schwierig sein kann, Prüfköpfe mit
einer angemessenen Wiederholbarkeit und Genauigkeit herzustellen.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Prüf- oder Messkopf zum Prüfen der
linearen Abmessungen von mechanischen Teilen zu schaffen, der hohe
Standards an Wiederholbarkeit und Genauigkeit garantiert und bei
dem ein ausreichend steifer und leichter Arm Verwendung findet,
d.h. ein Arm, der besonders geeignet ist, um die vom Kühlmittelstrom ausgeübten Belastungen
auszuhalten, und der zum Prüfen
von Teilen mit einer unterbrochenen Oberfläche, die sogar aus weichem
Material hergestellt sind, eingesetzt wird.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung
eines Armes für
einen Prüf- oder
Messkopf, der die vorstehend erwähnten
Merkmale aufweist, in einer extrem einfachen und raschen Weise ohne
teure und länger
andauernde mechanische Bearbeitungen.
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Noch
ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung
eines Prüf-
oder Messkopfes, bei dem die Position des Armes relativ zum Kopf
auf einfache und rasche Weise eingestellt werden kann.
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Diese
und andere Ziele werden mit einem Arm für einen Kopf zum Prüfen der
linearen Abmessungen von mechanischen Teilen nach Patentanspruch
1 und einen Kopf zum Prüfen
der linearen Abmessungen von mechanischen Teilen nach Patentanspruch
8 erreicht.
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Die
Erfindung wird nunmehr in größeren Einzelheiten
in bezug auf die beigefügten
Zeichnungen rein beispielhaft beschrieben. Von den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Prüfkopfes, der
mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Arm versehen ist;
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2 eine
Draufsicht eines Armes und einer mit einem Gewinde versehenen Kopplungs-
und Einstellvorrichtung des Kopfes der 1; und
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3 eine
Schnittansicht entlang Linie III-III des Armes und der mit Gewinde
versehenen Kopplungs- und Einstellvorrichtung der 2.
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Der
in 1 gezeigte Kopf, genauer gesagt ein Prüfkopf, umfasst
ein im wesentlichen parallelepipedförmiges Stahlgehäuse 1,
das ein Lagerelement bildet und eine geometrische Längsachse
aufweist. Ein beweglicher Armsatz 3 ist teilweise im Gehäuse 1 untergebracht
und trägt
an dem Endabschnitt, der vom Gehäuse 1 vorsteht,
ein Lagerelement 5 für
einen Arm 7. Der Arm 7 hat ein erstes Ende 13 zum Koppeln
des beweglichen Armsatzes 3 und ein zweites Ende 15,
das einen Fühler 9 zum
Kontaktieren eines zu prüfenden
Teiles lagert. Der Arm 7 besitzt ein Element 11 aus
gebogenem Blech, beispielsweise Titanblech, mit zwei getrennten
Längsabschnitten 17 und 19,
die Seite an Seite angeordnet sind, und einem Abschnitt 25 zum
Verbinden der beiden Längsabschnitte 17 und 19 am
ersten Ende 13.
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Die
beiden Längsabschnitte 17 und 19 haben
freie Enden am zweiten Ende 15, mit denen eine Kopplungsvorrichtung
zum Verbinden des Fühlers 9 mit
dem Arm 7 einschließlich
eines Elementes oder einer kleinen Platte 31 zum Lagern
des Fühlers 9 und ein
mit einer Mutter versehener Bolzen 29, der ein Paar von
gegenüberliegenden
Löchern
in den beiden freien Enden und ein entsprechendes Loch in der Platte 31 durchdringt,
verbunden sind. Durch Festschrauben der Mutter des Bolzens 29 werden
die freien Enden der Längsabschnitte 17 und 19 mit
der Platte 31 verklemmt. Um die Steifigkeit des Armes 7 zu
erhöhen,
sind die Längsabschnitte 17 und 19 über Versteifungselemente 21 und 23,
beispielsweise Niete, die in entsprechende Paare von gegenüberliegenden
Löchern
eingesetzt sind, welche in den beiden Längsabschnitten 17 und 19 vorgesehen
sind, miteinander verbunden.
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Der
Abschnitt 25 zum Verbinden der beiden Längsabschnitte 17 und 19 kann
elastisch beansprucht werden, um die Verbindung des Blechelementes 11 mit
dem beweglichen Armsatz 3 in der hiernach beschriebenen
Weise zu ermöglichen.
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Eine
mit Gewinde versehene Kopplungs- und Einstellvorrichtung 33 besitzt
eine mit Innengewinde versehene Buchse 35, eine Stellschraube 44 und
einen elastischen Sicherheitsring 45.
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Die
Stellschraube 44 ist am Element 11 am Verbindungsabschnitt 25 mit
Hilfe des elastischen Sicherheitsringes 45, der in einen
Schlitz 47 im Verbindungsabschnitt 25 eingreift,
so befestigt, dass durch Festschrauben oder Lösen der Schraube 44 letzterer sich
drehen, jedoch keine Translationsbewegung relativ zum Verbindungsabschnitt 25 durchführen kann. Die
Schraube 44 greift in das Gewindeloch der Buchse 35 ein.
Die mit Gewinde versehene Kopplungs- und Einstellvorrichtung 33 ermöglicht eine
Verbindung des Armes 7 mit dem beweglichen Armsatz 3 und
eine Einstellung von dessen Position relativ zum Gehäuse 1 in
einer Richtung z, wie durch die Pfeile in 3 angedeutet
ist.
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Was
die Verbindung des Armes 7 mit dem beweglichen Armsatz 3 anbetrifft,
so wird die durch das Element 11, die Stellschraube 44 und
die Buchse 35 gebildete Einheit, die in der vorstehend
beschriebenen Weise zusammengebaut ist, mit dem Lager 5 verbunden,
indem die Buchse 35, die eine ringförmige Ausnehmung 37 besitzt,
in ein Loch des Lagers 5 eingesetzt wird, bis die ringförmige Ausnehmung. 37 gegen
eine Fläche 39 des
Lagers 5 stößt, und
die Buchse 35 mit Hilfe einer Schraube 41 und
einer Unterlegscheibe 43 mit dem Lager 5 verklemmt
wird.
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Wenn
der Arm 7 einmal mit dem Lager 5 verbunden ist,
ist es möglich,
dessen Position relativ zum Kopf durch Betätigung der Stellschraube 44 einzustellen.
Da sich die Stellschraube 44 drehen, jedoch keine Translationsbewegung
relativ zum Arm 7 durchführen kann, wird durch Einschrauben/Herausschrauben
der Schraube 44 mit Hilfe eines eingestellten Schraubenschlüssels und
durch stationäres
Halten des Elementes 11, um zu verhindern, dass sich dieses
zusammen mit der Schraube 44 dreht, der Arm 7 verschoben,
um sich dem Lager 5 anzunähern oder von diesem zu entfernen,
mit anderen Worten ein Absenken/Anheben des Armes relativ zum Kopf in 1 zu
bewirken.
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Wenn
der Arm 7 einmal die gewünschte Position erreicht hat,
wird er über
ein Verriegelungselement 11 mit Hilfe eines Bolzens 32 mit
einer Mutter, der in ein Paar von gegenüberliegenden Löchern eingesetzt
ist, welche in den zwei Längsabschnitten 17 und 19 angeordnet
sind, an der Buchse 35 fixiert, wodurch eine elastische
Verformung des Verbindungsabschnittes 25 bewirkt wird.
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Um
nachfolgende Einstellungen durchzuführen, ist es ausreichend, den
Bolzen 32 zu lösen,
die Position des Armes 7 mit Hilfe der Stellschraube 44 einzustellen
und den Bolzen 32 wieder anzuziehen.
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Somit
ermöglicht
die mit einem Gewinde versehene Kopplungs- und Einstellvorrichtung 33 eine Befestigung
des Armes 7 am beweglichen Armsatz 3 und eine
Positionierung desselben auf eine extrem einfache und rasche Weise
innerhalb einer geeigneten Zone zum nachfolgenden Bewirken der elektrischen
Nulleinstellung des Kopfes in bekannter Weise.
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Der
Hauptvorteil, den die vorliegende Erfindung ermöglicht, besteht in der speziellen
Form des Armes, die eine Verringerung seines Querschnittes auf ein
Drittel im Vergleich zu herkömmlichen
Armen bei gleichem Leistungsstandard ermöglicht. Die Belastungen, die
von dem auf die erfindungsgemäß ausgebildeten
Arme strömenden
Kühlmittel
ausgeübt werden,
werden somit beträchtlich
reduziert, da der Flächenbereich
des Armes, der diesem Kühlmittelfluss
ausgesetzt ist, geringer ist.
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Die
spezielle Materialart, die vorzugsweise verwendet wird, nämlich Titan,
sorgt für
ein optimales Verhältnis
zwischen dem Elastizitätsmodul
und dem spezifischen Gewicht und ermöglicht die Schaffung von steifen
Armen mit geringer Trägheit.
Die geringe Trägheit
des Armes ist besonders wichtig, wenn der Kopf zum Prüfen von
Teilen mit einer unterbrochenen Oberfläche eingesetzt wird. In diesen
Fällen
bewirken die Stoßbelastungen,
die zwischen dem Fühler und
dem Teil auftreten, wenn sich die Oberfläche von einem vorstehenden
Abschnitt in einen zurückspringenden
Abschnitt verändert,
dass der Arm einen Sprung macht, der proportional zur Trägheit des
Armes ist. Wenn ein schwerer Arm nach Durchführung eines Sprunges auf das
Teil fällt,
kann er dieses beschädigen,
insbesondere wenn das Teil aus einem weichen Material besteht.
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Bei
solchen Anwendungsfällen
ist selbst die Steifigkeit des Armes ein Merkmal von besonderer Wichtigkeit.
In der Tat kann sich ein nicht zu steifer Arm infolge von Stoßbelastungen,
die zwischen dem Fühler
und dem Teil auftreten, selbst verformen.
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Ein
weiterer Vorteil wird durch die Einfachheit der Herstellung des
Armes erreicht, der hergestellt werden kann, indem ein Blechstreifen
durchtrennt (beispielsweise über
Laserschneidmaschinen), gebogen und danach aufgeschnitten wird,
um die entsprechenden Löcher
vorzusehen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Schweißvorgang
zu vermeiden, bei dem es sich, wie bekannt ist, um einen Prozess handelt,
der zur Erhöhung
des thermischen Driftes, d.h. der Verfor mungen der mechanischen
Teile infolge von Temperaturänderungen,
die Messfehler verursachen können,
beitragen kann.
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Der
Arm kann auch unter Verwendung von Materialien, die von Titan verschieden
sind, wie beispielsweise Stahl, hergestellt werden.
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Der
Herstellprozess wird weiter vereinfacht, wenn ein rostfreies Material,
wie Titan oder rostfreier Stahl, verwendet wird, da es in diesen
Fällen
nicht erforderlich ist, abschließende Antioxidationsbehandlungen
durchzuführen.