DE9405888U1 - Vorrichtung zur Überprüfung der Maße eines mechanischen Werkstückes - Google Patents

Vorrichtung zur Überprüfung der Maße eines mechanischen Werkstückes

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Description

K 203a
Knäbel, Horst, Dipl.-Ing., Friedenstr. 10a, 40667 Meerbusch
Vorrichtung zur Überprüfung der Maße eines mechanischen Werkstückes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überprüfung der Maße eines mechanischen Werkstückes, bestehend aus mindestens einem an einem der Meßaufgabe angepaßten Träger befestigbaren Meßtaster, der aus einem eine Meßinduktionsspule aufnehmenden Gehäuse und einem sich auf der Meßoberfläche des Werkstückes abstützenden und für die Meß-Induktionsspule als Ablenkkörper wirkenden Tastelement gebildet ist, wobei das bedarfsweise mit Druckluft beaufschlagbares Gehäuse noch eine Kompensations-Induktionsspule mit Ablenkkörper aufnimmt, die mit der Meß-Induktionsspule als sogenannte Halbbrücke geschaltet ist.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 40 23 504 sowie aus dem DE-GM 90 15 229 bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist der Ablenkkörper der eigentlichen Meß-Induktionsspule entweder als Platte, Feder oder Kugel ausgebildet, wobei der Abstand zwischen der Induktionsspule und dem Tastelement die Meßgröße bildet. Bei einer anderen Ausgestaltung kann der Ablenkkörper aus einer Platte oder Feder bestehen, die einen in die Meß-Induktionsspule eintauchbaren Zapfen mit kreisförmigen Querschnitt besitzt. Durch diese Ausgestaltungen können mit derartigen Meßvorrichtungen nur kleine Meßbereiche von ca. =i 0,2 mm bis i 0,4 mm realisiert werden.
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Eine Änderung des Tastelementes bzw. eine andere Ausgestaltung der Tastfläche macht normalerweise eine andere Ausgestaltung der gesamten Vorrichtung erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überprüfung der Maße eines mechanischen Werkstückes so auszugestalten, daß bei gleichzeitiger Reduzierung des Einbauraumes für den Meßtaster der Meßbereich vergrößert wird. Darüber hinaus soll die Vorrichtung, insbesondere aber der an dem Träger befestigbare Meßtaster einfach installierbar, wartungsfreundlich und gegen Verschmutzungen unempfindlich sein. Das der Meß-Induktionsspule zugeordnete und als Ablenkkörper wirkende Tastelement soll insbesondere leicht auswechselbar sein und ohne Änderung von anderen Teilen der Vorrichtung bzw. des Meßtasters den jeweiligen Meßaufgaben angepaßt werden können. Schließlich soll noch die bei der Meßung bewegte Masse des Meßtasters äußerst gering sein, damit der Meßtaster auch für dynamische Meßaufgaben eingesetzt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgaben wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß das Tastelement als in der Meß-Induktionsspule verschiebbarer, pneumatisch beaufschlagbarer Kolben ausgebildet ist, der aus einem sich durch das Gehäuse erstreckenden Taststift aus nicht bzw. nur schwach magnetisierbarem Werkstoff und einer auf demselben fest aufgesetzten, in der Grundstellung des Taststiftes nur geringfügig in die Meß-Induktionsspule ragenden Hülse aus magnet is ierbarem Werkstoff besteht.
Durch diese Ausgestaltung ist das Tastelement leicht auswechselbar und gegebenenfalls auch durch ein anders ausge-
bildetes Tastelement ersetzbar. Der Meßweg kann jetzt erheblich größer sein und bis zu 10 mm betragen, wobei über den gesamten Meßbereich eine Reproduzierbarkeit von gleich oder kleiner als 0,2 &mgr;&idiagr;&eegr; erzielt wird. Die bewegbare Masse des Tastelementes ist äußerst gering, so daß derselbe auch für dynamische Meßaufgaben eingesetzt werden kann.
Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-14 offenbart.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch einen der Meßaufgabe angepaßten Träger mit einem Meßtaster gemäß der Erfindung und
Fig. 2 einen besonders ausgestalteten Träger mit nur einen angedeuteten Meßtaster zur Überprüfung der Maße von Bohrungen in ringförmigen Werkstücken.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist ausschnittsweise eine Vorrichtung gezeigt, die zur Ermittlung, insbesondere zur Überprüfung eines Maßes eines nicht dargestellten Werkstückes dient. Diese Vorrichtung besteht aus einem nur angedeuteten Träger 1, der beispielsweise, wie in Fig. 2 gezeigt, als Meßdorn ausgebildet ist. Dieser Träger 1 besitzt in seiner Mantelfläche 2 eine paßfederartige Nut 3.
In diese Nut 3 ist nun der eigentliche Meßtaster 4 eingebaut. Dieser Meßtaster 4 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Gehäuse 5 aus nicht oder nur schwach magnetisierbarer!! Werkstoff, welches ebenfalls eine
paßfederartige Gestalt besitzt und mittels einer Schraube 6 in der Nut 3 des Trägers 1 befestigt werden kann. Das Gehäuse 5 ist bodenseitig durch eine beispielsweise aufgeklebte Platte 7 dicht verschlossen. Diese Platte 7 liegt auf dem Boden 3a der Nut 3 auf. Auch die Platte 7 besteht in gleicher Weise wie das Gehäuse 5 aus nicht bzw. nur schwach magnetisierbarem Werkstoff. In diesem Boden 3a münden zwei Kanäle 8,9 des Trägers 1, denen Bohrungen 10,11 in der Platte 7 zugeordnet sind.
In das paßfederartige und damit längliche Gehäuse 5 des Meßtasters 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei Spulenträger 12,13 eingesetzt, die sich beiderseits der Schraube 6 befinden und jeweils eine Induktionsspule 14,15 aufnehmen. Dabei sind die Spulenträger 12,13 aus magnetisierbarem Werkstoff gebildet. Von den beiden Induktionsspulen 14,15 dient die Induktionsspule 14 als sogenannte Meß-Induktionsspule 14, während die andere Induktionsspule 15 eine sogenannte Kompensations-Induktionsspule 15 bildet. Jeder Spulenträger 12,13 ist mit einer Bohrung 16 ausgestattet.
Die Bohrung 16 des Spulenträgers 12 und die Bohrung 10 der Platte 7 nehmen mit geringem Spiel, jedoch führend, ein als Pneumatikkolben ausgebildetes Tastelement 17 auf, welches innerhalb der Meß-Induktionsspule 14 axial verschiebbar ist. Dabei ist das Tastelement 17 aus einem Taststift 18 und einer Hülse 19 zusammengesetzt, wobei die Hülse 19 fest mit dem Taststift 18 verbunden ist. Der Taststift 18 besteht aus nicht bzw. nur schwach magnetisierbarem Werkstoff, während die Hülse 19 aus magnetisier-
barem Werkstoff gebildet ist und in der Grundstellung des Taststiftes 18 nur zum Teil in die Meß-Induktionsspule 14 ragt. In dieser Grundstellung kann das äußere Ende der Hülse 19 beispielsweise an einem Anschlag 8a anliegen. Der Taststift 18 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine konvex ausgebildete Tastfläche 2 0 auf. Auch eine spitze oder schneidendartig ausgestaltete Tastfläche 20, die alle nur punktartig an dem zu überprüfenden Werkstück zum Anliegen kommen, sind möglich. Bedarfsweise kann die Tastfläche 20 auch durch besondere Einsätze aus Zirkonoxid, Rubin oder Diamant gebildet sein. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Tastfläche 2 0 kann es erforderlich sein, den Taststift 18 gegen Drehung zu sichern. Dazu ist es möglich, dem Taststift 18 oder Hülse 19 eine Platte zuzuordnen, die über eine Aussparung an einem Stift geführt wird.
Die Hülse 19 weist im gezeichneten Ausführungsbeispiel eine zylindrische Mantelfläche auf. Bedarfsweise kann diese Mantelfläche auch konisch, konkav oder konvex gestaltet sein. Durch eine solche Ausgestaltung des Querschnittes der Hülse 19 kann die Veränderung der Induktion beim weiteren Eindringen der Hülse 19 in die Meß-Induktionsspule 14 als Funktion zum Weg beeinflußt und den jeweiligen Meßgegebenheiten angepaßt werden. In einem solchen Fall ist es jedoch erforderlich, der Hülse 19 eine besondere Führungshülse zuzuordnen, die eine ausreichende Führung des Tastelementes 17 sicherstellt. Durch die Ausgestaltung des Tastelementes 17 als Kolben kann das Tastelement 17 problemlos ausgewechselt und durch ein anderes, ebenfalls kolbenförmiges Tastelement 17 ersetzt werden.
Der Kompensations-Induktionsspule 15 ist ein fest in den Spulenträger 13 eingesetzter Ablenkkörper 21 zugeordnet, der um ein vorgegebenes Maß in die Kompensations-Induktionsspule 15 ragt. Diese Kompensations-Induktionsspule ist mit der Meß-Induktionsspule 14 als sogenannte Halbbrücke geschaltet. Dadurch werden auch Temperaturschwankungen ausgeglichen, die sich somit nicht auf das Meßergebnis auswirken können. Bedarfsweise kann der Ablenkkörper 21 noch einen nicht dargestellten Stift aufnehmen, der über ein Gewinde im Ablenkkörper 21 drehbar und axial verschiebbar ist. Dadurch ist ein sogenannter Nullabgleich möglich. Sobald dieser durchgeführt wurde, wird der axial verschiebbare und nicht gezeichnete Stift mit dem Ablenkkörper 21 fest verbunden. Beide Induktionsspulen 14,15 sind in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise elektrisch an eine nur angedeutete Kontaktplatte 2 3 angeschlossen, von der ein mehradriges Kabel 24 über den Kanal 9 nach außen geführt ist.
Dem Meßtaster 4 kann im dargestellten Ausführungsbeispiel über den Kanal 9 Druckluft zugeführt werden, die einerseits mit sogenannter Spülfunktion über den Spalt zwischen der Bohrung 16 und dem Taststift 18 und andererseits über den Spalt zwischen der Hülse 19 und der Bohrung 10 austritt. Dabei wirken diese Spalte als eine Art Drossel, über die Druckluft aus dem Gehäuse 5 entweicht. Der Innendruck im Gehäuse wirkt auf die Ringfläche 19a der Hülse 19 und führt dazu, daß das Tastelement 17 in einer Grund- bzw. Ausgangsstellung gehalten wird, in der die Hülse 19, wie bereits erwähnt, an dem Anschlag 8a anliegt. In dieser Lage des Tastelementes 17 kann dem Träger 1 ein zu messendes Werkstück zugeführt werden.
Sobald das Werkstück seine Meßposition eingenommen hat, wird über eine Bohrung 25 dem Kanal 8 Druckluft zugeführt. Diese bewirkt, daß sich der Taststift 18 aus dem Gehäuse 5 nach außen bewegt und mit seiner Tastfläche 2 0 an der Meßfläche zum Anliegen kommt. Nach durchgeführter Messung wird die Bohrung 25 wieder drucklos gemacht bzw. nach außen geöffnet, so daß jetzt der Taststift 18 über die vom Kanal 9 zugeführte Druckluft wieder in seine Grund- bzw. Ausgangslage zurückkehren kann.
In der Fig. 2 der Zeichnung ist ein dornartiger Träger 1 gezeigt, der von einer Grundplatte 2 6 getragen wird. In dem Träger 1 sind beispielsweise zwei sich diametral gegenüberliegende Meßtaster 4 eingesetzt, von denen jeoch nur ein Gehäuse 5 mit dem Tastelement 17 eingezeichnet ist. Ferner sind hier die Kanäle 8,9 dargestellt, an die Leitungen 27 bzw. 28 für die Zufuhr von Druck- bzw. Spülluft angeschlossen sind. Die Leitung 28 ist dabei direkt mit einer Versorgungsleitung 29 verbunden, während die Leitung 27 über ein einstellbares Drosselventil 30 an die Versorgungsleitung 29 angeschlossen ist. Hinter dem Drosselventil 3 0 führt eine Leitung 31, die mit der Leitung in Verbindung steht, zu einem Auflager 3 2 für das zu überprüfende Werkstück.
In vorteilhafter Weise trägt dabei die Platte 2 6 drei Auflager 32, die gleichmäßig verteilt auf der Platte 26 angeordnet sind. In jedem Auflager 3 2 ist eine Austrittsöffnung 33 vorgesehen, durch die dann, wenn sich noch kein Werkstück auf dem Auflager 32 befindet, Druckluft austreten kann, die hier als Spülluft wirkt und die die
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Auflagefläche sauber hält. Über den Druck in der Leitung 28 und damit im Gehäuse 5 wird das Tastelement 17 in seiner eingezeichneten Grundstellung gehalten. Sobald nun alle Austrittsöffnungen 33 durch ein zu überprüfendes Werkstück geschlossen sind, baut sich in der Leitung 31 und damit in der Leitung 27 ein Druck auf, der dazu führt, daß das Tastelement 17 aus seiner gezeichneten Grundstellung im Gehäuse 5 in eine sogenannte Meßstellung herausbewegt wird. Diese Ausgestaltung hat zur Folge, daß dann, wenn sich ein zu überprüfendes Werkstück ordnungsgemäß auf den Auflagern 32 befindet, automatisch ein Meßvorgang durchgeführt wird und daß die Taststifte 18 der Meßtaster 17 zurückgezogen sind wenn das Werkstück aufgelegt wird.

Claims (14)

K 203a Knäbel, Horst, Dipl.-Ing., Friedenstr. 10a, 40667 Meerbusch Schutzansprüche
1. Vorrichtung zur Überprüfung der Maße eines mechanischen Werkstückes, bestehend aus mindestens einem an einem der Meßaufgabe angepaßten Träger befestigbaren Meßtaster, der aus einem eine Meß-Induktionsspule aufnehmenden Gehäuse und einem sich auf der Meßoberfläche des Werkstückes abstützenden und für die Meß-Induktionsspule als Ablenkkörper wirkenden Tastelement gebildet ist, wobei das bedarfsweise mit Druckluft beaufschlagbare Gehäuse noch eine Kompensations-Induktionsspule mit Ablenkkörper aufnimmt, die mit der Meß-Induktionsspule als sogenannte Halbbrücke geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tastelement (17) als in der Meß-Induktionsspule (14) verschiebbarer, pneumatisch beaufschlagbarer Kolben ausgebildet ist, der aus einem sich durch das Gehäuse (5) erstreckenden Taststift (18) aus nicht bzw. nur schwach magnetisierbarem Werkstoff und einer auf denselben fest aufgesetzten, in der Grundstellung des Taststiftes (18) nur geringfügig in die Meß-Induktionsspule (14) ragenden Hülse (19) aus magnetisierbarem Werkstoff besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Taststift (18) in einem aus magnetisierbarem Werkstoff bestehenden Spulenträger (12) und die Hülse
(19) in einem aus nicht oder nur schwach magnetisierbarem Werkstoff bestehenden Teil des Gehäuses (5) geführt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tastelement (17) auswechselbar ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hülse (19) eine zylindrische, konische, konkave oder konvexe äußere Mantelfäche besitzt, der eine Führungshülse aus nicht oder nur schwach magnetisierbarem Werkstoff zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tastelement (17) unter Bildung eines Spülluftspaltes im Gehäuse (5) und/oder in einem im Gehäuse (5) gesicherten Spulenträger (12) geführt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Tastelement (17) durch die auch zur Spülung dienende Druckluft in seiner Grundstellung im Gehäuse (5) gehalten wird.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tastelement (17) durch eine äußere Feder oder durch ein Druckgas, insbesondere Druckluft, in die Meßstellung bewegbar ist.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Tastelement (17) bzw. dem Taststift (18) eine Drehsicherung zugeordnet ist.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ablenkkörper (21) der Kompensations-Induktionsspule (15) einstellbar ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (5) paßfederartig ausgebildet und mittels einer Schraube (6) im Träger (1) gefestigt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (5) rückseitig durch eine Platte (7) geschlossen ist.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Träger (1) als auf einer Grundplatte (26) angeordneter Dorn ausgebildet ist und daß die Grundplatte (26) mindestens drei stiftartige Elemente (32) zur Abstützung des Werkstückes trägt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Abstützelement (32) ein mit dem Kanal (8) unter dem Tastelement (17) in Verbindung stehenden Leitung (31) mit einer in die Auflagefläche ragende Ausströmöffnung (33) besitzt.
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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kanälen (8) und (9) eine vorzugsweise als Drossel ausgebildete Verbindung besteht.
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