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MESSEINRICHTUNG UND VERWENDUNG DERSELBEN
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Messeinrichtung und Verwendung derselben Die vorliegende Erfindung
betrifft eine Messeinrichtung mit mindestens einer Messanordnung, die einen stationären
Teil und einen beweglichen Teil mit einem Messorgan aufweist, wobei einer dieser
Teile einen Massstab und der andere einen Lesekopf aufweist, um einen Positionierzähler
zu steuern, mit einer Antriebseinrichtung, um das Messorgan mittels eines Mitnehmers
gegen den Prüfling und von diesem wieder wegzuführen, und mit einer Aufhängung des
Messorgans, welche eine Bewegung des Messorgans relativ zum Mitnehmer entgegen einer
Kraft gestattet. Eine solche Messeinrichtung wird durch das DE-GBM 78 35 649 offenbart.
Diese bekannte Messeinrichtung hat jedoch den Nachteil, dass das Messorgan nur in
Abhängigkeit vom Prüfling positioniert wird. Mit andern Worten, das Messorgan wird
zum Prüfling geführt, trifft dort auf und der Antrieb geht weiter, bis eine Feder
einen genügenden Messdruck aufgebaut hat und der Motor zum Stillstand kommt, indem
ein Kräftegleichgewicht zwischen Antriebskraft und Federkraft auftritt. Da der Federweg
bis zu diesem Moment relativ lang ist, kann heim Verschieben des Prüflings das Messoryan
beispielsweise in eine Nute einfallen und beschädigt werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden.
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Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Antriebseinrichtung
eine Positioniereinrichtung ist, welche den Mitnehmer mit dem Messorgan in eine
vorbestimmte Messposition bringt und dort festhält. Dies hat den Vorteil, dass das
Messorgan in eine ganz bestimmte Position gebracht und in dieser Position belassen
werden kann, bis eine Messung beendet ist. Es ist auch möglich, das Nuten oder andere
Ausnehmungen aufweisende Werkstück während eines Bearbeitungsvorgangs zu messen.
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Zweckmässigerweise ist die Aufhängung derart ausvestaltet, dass das
Messorgan, wenn keinKontaktmitdemPrüfling stattfindet, sich in einer bestimmten
Stellung in Bezug auf den Mitnehmer befindet. Dies ermöglicht es, das Messorgan
genau zu positionieren. Beträgt beispielsweise das Sollmass 12 mm, so kann die Positioniereinrichtung
angewiesen werden, zur Stellung 11,9 mm zu fahren. In dieser Stellung würde sich
dann das Messorgan befinden, wenn ein Prüfling vorhanden wäre. Ist jedoch ein Prüfling
vorhanden, der ein Mass von 12,05 mm aufweist, so bleibt zwar das Messorgan bei
12,05 mm stehen, aber der Mitnehmer bewegt sich noch 0,15 mm weiter.
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Befindet sich im Prüfling eine Nute, so kann das Messorgan nicht tiefer
als um diesen kleinen Differenzbetrag in die Nute einfallen und wird daher bei einer
weiteren Bewegung des Prüflings leicht wieder aus der Nute gehoben ohne dass es
beschädigt wird.
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Die Positioniereinrichtung enthält zweckmässigerweise eine Positioniersteuerung
mit einem Schrittmotor. Dies ergibt eine besonders einfache Ausbildung der Positioniereinrichtung.
Iis wäre aber auch möglich, eine Positioniersteuerung mit einem Gleichstrommotor
vorzusehen. In diesem Falle weist die Positioniereinrichtung vorteilhaft auch noch
einen Encoder auf.
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Gleichstrommotoren mit angebautem Encoder sind auf dem Markt relativ
billig erhältlich.
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Es wäre aber auch möglich, die Positioniersteuerung an den Positionierzähler
anzuschliessen, um die Positionierung mit dem Massstab vorzunehmen. Zu diesem Zwecke
kann ein Sensor vorgesehen werden, der bei einer vorbestimmten Abweichung des Messorgans
von der genannten bestimmten Stellung den Antrieb anhält.
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Um ein Einfallen des Messorgans in eine Vertiefung im Prüfling zu
vermeiden, kann ein Bewegungsdämpfer vorgesehen werden, der eine Bewegung des Messorgans
in Richtung gegen den Prüfling dämpft. Wird somit das Messorgan über eine Vertiefung
geführt, so reicht die Zeit in der Regel nicht aus, um eine schädliche Bewegung
des Messorgans in die Vertiefung zu gestatten.
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Von besonderem Interesse ist eine Messeinrichtung mit zwei Messanordnungen,
deren Messorgane einander gegenüberliegend angeordnet sind. Eine solche Messeinrichtung
ist vorallem bei Schleifmaschinen von Interesse, wobei es auch möglich ist, exzentrische
Werkstücke zu messen.
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Besonders vorteilhaft ist eine Messeinrichtung mit zwei Messanordnungen
dann, wenn die stationären Teile beider Messanordnungen durch einen einzigen gemeinsamen
Massstab gebildet werden. Die Verwendung eines einzigen Massstabes führt zu einer
sehr hohen Genauigkeit der Messung.
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Die Leseköpfe der beiden Messanordnungen können dabei an einen gemeinsamen
Vorwärts-Rückwärtszähler angeschlossen sein. Dies führt zu einer besonders einfachen
und billigen Ausgestaltung der Messeinrichtung.
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Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Messeinrichtung zum
Messen eines Prüflings vor und/oder während und/oder nach der Bearbeitung auf einer
Bearbeitungsmaschine, z.B.
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einer Schleifmaschine. Es besteht ein grosses Bedürfnis zum kontinuierlichen
Messen, z.B. während eines Schleifvorgangs.
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Dies wird durch die erfindungsgemässe Messeinrichtung auch dann ermöglicht,
wenn das Werkstück Aussparungen aufweist, in welche bei den bekannten Messeinrichtungen
die Messorgane einfallen und beschädigt werden konnten.
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Von besonderem Interesse ist auch eine Verwendung, wo die Positioniereinrichtung
in Abhängigkeit der Stellung des Prüflings durch einen Weggeber gesteuert wird.
Dies erlaubt die kontinuierliche Messung von Prüflingen in Abhängigkeit einer Wegstrecke.
Weiter ist es möglich, eine Messeinrichtung zum Messen der Durchbiegung des Prüflings
beim Schleifen zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass vor allem beim letzten Schleifvorgang
mit einer kleinen Durchbiegung gearbeitet wird und das Werkstück eine genaue Form
erhält.
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Es zeigt: Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
eines Messgeräts gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines
weiteren Messgeräts gemäss der Erfindung mit zwei zusammenarbeitenden Messorganen,
Fig.
3 eine schematische Darstellung der Verwendung eines Messgerätes bei einer Unrundschleifmaschine
und Fig. 4 eine schematische Darstellung der Verwendung eines Messgerätes zur Messung
der Durchbiegung beim Schleifen.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist das Messgerät 11 als Messtaster
ausgebildet und befindet sich zusammen mit dem Prüfling 13 auf einer Messplatte
15.
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Das Messgerät 11 besitzt eine Bodenplatte 17, in welcher eine Säule
19 angeordnet ist, die am oberen Ende einen Flansch 21 trägt. Die Säule 19 dient
als Führung des Messschlittens 23.
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Zur besseren Führung und Stabilisierung werden vorteilhaft noch weitere,
nicht eingezeichnete Säulen vorgesehen, wie dies nach dem Stande der Technik bekannt
ist.
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Zwischen der Bodenplatte 17 und dem Flansch 21 sind die Antriebsspindel
25 und der Massstab 27 angeordnet. Der Massstab 27 ist in bekannter Weise mit der
Bodenplatte 17, z.B.
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durch Kleben, fest verbunden und im Flansch 21 längsbeweglich gehaltert.
Er weist eine Gitterteilung 28 auf, die vom Lesekopf 29 abgelesen werden kann. Bei
der gezeigten Ausführungsform ist der Lesekopf 29 am Messschlitten 23 befestigt.
Ebenfalls am Messschlitten befestigt ist das Messorgan 31, das beim gezeigten Ausführungsbeispiel
die Form eines Messarmes aufweist.
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Der Messschlitten 23 mit dem Messorgan 31 kann durch einen Mitnehmer
33 entlang der Säule 19 positioniert werden. Dem Transport des Mitnehmers 33 dient
die Antriebsspindel 25, die vom Motor 35 oder einer anderen geeigneten Antriebseinrichtung
bewegt wird. Eine Aufhängung 37 ist vorgesehen, um eine Bewegung des Messorgans
31 relativ zum Mitnehmer 33 entgegen einer Kraft zu gestatten. Dementsprechend kann
sich der Mitnehmer 33 immer noch bewegen, auch wenn das Messorgan 31 auf dem Prüfling
13 aufliegt. Die Aufhängung 37 ist derart ausgestaltet, dass das Messorgan 31, wenn
keine Messkraft auf es ausgeübt wird, sich immer in einer bestimmten Stellung in
Bezug auf den Mitnehmer 33 befindet. Zu diesem Zwecke ist ein Kolben 39 vorgesehen,
der von der Kraft der Feder 41 so weit bewegt wird, bis ein Anschlag am Lappen 45
des Schlittens 23 anschlägt. Der Kolben 39 wirkt auf eine Nase 45 des Mitnehmers
33. Eine weitere Feder 47 ist vorgesehen, die in entgegengesetzter Richtung zur
Feder 41 wirkt, so dass die Nase 45 in einer bestimmten Stellung festgehalten wird.
Wirkt jedoch eine Kraft von unten oder von oben auf das Messorgan 31, so wird die
Feder 41 oder die Feder 47 zusammengedrückt; das Messorgan kann also durch eine
solche Kraft, wenn sie gross genug ist, in Bezug auf den Mitnehmer bewegt werden.
Das Messorgan 31 ist also gewissermassen auf dem Mitnehmer 33 schwimmend gelagert.
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Es ist zu beachten, dass beim gezeigten Ausführungsbeispiel auch noch
ein Bewegungsdämpfer 49 vorgesehen ist, welcher eine Bewegung des Kolbens 39 nach
unten dämpft.
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Eine Positionssteuerung 51 ist vorgesehen, um den Motor 35, der die
Antriebsspindel 25 antreibt, zu steuern. Dieser Motor 35 kann ein Schrittmotor sein.
Es wäre aber auch möglich, beispielsweise einen Gleichstrommotor und einen Encoder
36 vorzusehen. Weiter wäre es möglich, den Positionszähler 53 zur Positionssteuerung
zu verwenden, wie dies durch die gestrichelte Linie 55 angedeutet ist. In diesem
Falle ist ein Sensor 55 vorgesehen,
der die Positionssteuerung
51 veranlasst, den Motor 35 abzustellen, wenn eine Relativverschiebung zwischen
Messorgan 31 und Mitnehmer 33 einen vorbestimmten Betrag übersteigt. Wie aus der
Zeichnung ersichtlich, spricht der Sensor 55 auf eine Verschiebung des Kolbens 39
an.
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Zur Inbetriebnahme der Messeinrichtung wird diese vorerst geeicht,
indem das Messorgan 31 beispielsweise zuerst mit der Messplatte 15 in Berührung
gebracht wird und dann die Nulltaste 59 gedrückt wird, um den Positionszähler in
die Stellung 0 zu bringen, was durch die Positionsanzeige 60 angezeigt wird.
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Eine Eichung könnte aber auch dadurch erfolgen, dass beispielsweise
an Stelle des Prüflings 13 ein Messblock mit bekannten Dimensionen auf die Messplatte
aufgelegt und mit dem Messorgan 31 abgetastet wird, wobei dann die Höhe des Messblocks
über die Setzwerteingabe 61 eingegeben wird. Die Setzwerteingabe 61 kann beispielsweise
durch eine Tastatur gebildet werden.
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Beim Messen können der Positionssteuerung 51 nacheinander verschiedene
Werte zugeführt werden, welche das Messorgan 31 kontinuierlich in Abhängigkeit von
der Wegstrecke in verschiedene Messlagen bringen. Dies kann beispielsweise dazu
dienen, nacheinander verschiedene Dimensionen des Prüflings 13 zu messen, bzw. die
Abweichungen von bestimmten Sollwerten festzustellen.
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Bei der Messung kann es von Bedeutung sein, dass das Messorgan 13
nicht in irgendwelche Vertiefungen des Prüflings 63 einrastet und dabei beschädigt
wird. Dies wird durch den Anschlag 43 verhindert. Zudem ist ein Bewegungsdämpfer
43 vorhanden, der lediglich eine langsame Abwärtsbewegung des Messorgans 31 ermöglicht.
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Die Ausführungsform gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von jener in
Figur 1 im wesentlichen dadurch, dass zwei Messgeräte 11 vorgesehen sind, die jedoch
einen gemeinsamen Massstab 27 aufweisen. Auch ist lediglich ein Positionszähler
vorhanden, der als Vorwärts- Rückwärtszähler ausgebildet ist und an den der Lesekopf
jedes Messgerätes 11 angeschlossen ist. Die Funktionsweise eines solchen Gerätes
mit zwei Leseköpfen und einem gemeinsamen Glasmassstab ist in der schweizerischen
Patentanmeldung Nr. 2 208/81-2 vom 1.4.1981 beschrieben.
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Figur 3 zeigt eine mögliche Verwendung einer oder mehrerer Messeinrichtungen
11 bei einer Unrundschleifmaschine. Das Werkstück 13 ist zwischen Spindelstock 65
und Reitstock 67 eingespannt. Ein Weggeber in Form eines Impulsgebers 69 erfasst
den Werkstückdrehwinkel und führt einer Schaltung 71 Impulse zu, um die Positionssteuerung
51 zu veranlassen, das oder die Messorgane 31 in die gewünschte Stellung zu bringen.
Mit der Bezugsziffer 73 ist die Schleifscheibe bezeichnet. Die beschriebene Anordnung
steuert die Messorgane 31 so, dass sie sich ständig so bewegen, wie dies dem Verlauf
der z.B. exzentrischen Oberflächen des Werkstücks 13 entspricht. Dies verhindert
auch hier ein Einfallen eines Messorgans 31 in eine Nute oder dergleichen des Werkstückes.
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In Figur 4 sind die beiden Messorgane 31 einer Anordnung gemäss Fig.
2 dargestellt. Ein weiteres Messorgan 31' einer weiteren Messeinrichtung dient dazu,
die Durchbiegung des Werkstücks beim Schleifen zu messen. So ist es möglich zum
Schruppen beispielsweise eine relativ grosse Durchbiegung zu tolerieren, aber beim
Schlichten darauf zu achten, dass die Durchbiegung möglichst gering ist.