Vorrichtung zum Messen von Innendurchmessern an ringförmigen Werkstücken
Beim Schleifen von Innendurchmessern an ringförmigen Werkstücken, beispielsweise den Innen- und Aussenringen von Wälzlagern, wird in der Massenfertigung in immer steigendem Masse das sogenannte Schuhschleifverfahren angewendet. Bei diesem Verfahren wird der Ring nicht mehr in einem Futter eingespannt, sondern mit dem bereits vorher geschliffenen Aussendurchmesser auf zwei im allgemeinen rechtwinklig zueinander stehenden Kufen oder Schuhen aufgelegt. Die axiale Fixierung wird meist durch eine rotierende, den Ring antreibende magnetische Platte vermittelt. Die Zustellung der Schleifscheibe erfolgt in Richtung auf den einen Schuh.
Die Hauptforderung in der Massenfertigung ist nun darauf gerichtet, alle zu schleifenden Innendurchmesser eines Loses von Werkstücken möglichst mit dem gleichen Mass zu erzielen. Um dieses Ziel zu erreichen ist es üblich, die Werkstücke während der Bearbeitung zu messen und auf Grund der Messwerte die Maschine zu steuern, ein Verfahren, das unter der Bezeichnung Messsteuerung allgemeine Verbreitung gefunden hat.
Die für die Messsteuerung bekanntgewordenen Messvorrichtungen tasten nun die Innendurchmesser entweder mit einem oder mit zwei beweglichen Messtastern ab. Die Geräte mit einem beweglichen Messtaster sind zur Messsteuerung von Schuhschleifmaschinen nicht geeignet. Infolge der Auflage der Ringe auf dem Aussenumfang und infolge der unterschiedlichen Masse der Aussendurchmesser der Werkstücke eines Loses liegt der Mittelpunkt der Ringe je nach dem jeweiligen Aussendurchmesser an verschiedenen Stellen. Die Vorrichtung mit einem Messtaster steuert dann die Maschine so, dass alle Werkstücke gleiche Wandstärke haben, nicht aber gleichen Innendurchmesser. Ringe mit zu grossem Aussendurchmesser erhalten also eine zu grosse Bohrung, Ringe mit zu kleinem Aussendurchmesser eine zu kleine.
Die Messvorrichtungen mit zwei beweglichen Messtastern sind zwar im Prinzip brauchbar, es treten aber bei ihrer Anwendung bei kleinen innendurchmessern erhebliche Schwierigkeiten auf. Da die Schleifscheibe stets möglichst gross sein soll, bleibt für die beiden Messtaster nur sehr wenig Platz, sie müssen deshalb sehr dünn ausgeführt werden, so dass eine zuverlässige Messung nicht mehr gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung zu vermitteln, bei der nur ein einziger Messtaster den zu schleifenden Innenumfang berührt und trotzdem eine richtige Messung und damit eine richtige Steuerung der Maschine bei verschiedenen Aussendurchmessern der Werkstücke ermöglicht ist.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung mit zwei beweglichen Tastarmen zum Messen von Innendurchmessern an ringförmigen Werkstücken mit bereits bearbeiteten Aussendurchmessern dadurch gelöst, dass beide Tastarme in gleicher Richtung arbeiten, wobei das Werkstück von einem Taster am Innen- und von dem anderen am Aussenumfang berührt wird, die Relativstellung der Tastarme zwischen ihren beiden Enden abgegriffen wird und die Tastarme so gelagert sind, dass bei gleichsinniger und gleich grosser Verschiebung der Auflagepunkte der Tastarme die Verschiebung der Tastarme an der Abgriffstelle verschieden gross ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der eine Tastarm drehbar, der andere geradlinig verschiebbar gelagert sein. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Abgriffstelle in der Mitte zwischen der Lagerachse und dem Auflagepunkt des drehbaren Tastarmes angeordnet ist. Die drehbare Lagerung des einen Tastarmes kann durch ein Kreuzfedergelenk, die geradlinige verschiebbare Lagerung des anderen Tastarmes durch ein Federparallelogramm vermittelt sein. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Dreh- achse des drehbar gelagerten Tastarmes senkrecht zur Tastrichtung verschiebbar sein. Ferner können die Kontaktstellen der beiden Tastarme so ausgeführt sein, dass der Verschleiss an dem den Aussenumfang des Werkstücks berührenden Tastarm doppelt so gross ist wie an dem die Bohrung berührenden Tastarm.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Auf einer Grundplatte 1 ist ein Federparallelogramm 2 befestigt, an dessen beweglichem vorderen Teil 3 ein Tastarm 4 angeordnet ist, der eine Tastspitze 5 aufweist. Der bewegliche Teil 3 des Federparallelogramms 2 ist mit einem Durchbruch 6 versehen, durch den ein um die Achse 7 drehbarer Tastarm 8 hindurchragt. Der obere Teil 9 des beweglichen Teiles 3 des Federparallelogramrus 2 ist durchbohrt und nimmt einen Feintaster 10 auf, dessen Tastspitze 11 mit dem Tastarm 8 im Punkt 12 zusammenwirkt.
Denkt man sich durch die Tastspitze 5 des Tastarmes 4 eine Linie in der Bewegungsrichtung des Federparallelogramms 2 gezogen, so trifft sie den Tastarm 8 im Punkt 13. Die Abmessungen des Tastarmes 8 sind so gewählt, dass sich der Abstand der Drehachse 7 vom Punkt 12 zum Abstand der Achse 7 vom Punkt 13 wie 1:2 verhält. Durch den Feintaster 10 wird die Lage des beweglichen Teiles 3 des Federparallelogramms 2 zum Tastarm 8 festgestellt. Der Feintaster kann mechanisch, elektrisch, elektronisch, optisch oder pneumatisch arbeiten. Der bewegliche Teil 3 des Federparallelogramms 2 und der Tastarm 8 sind durch die Federn 14 und 15 belastet.
Die Vorrichtung ist am Bett 16 einer Bohrungsschleifmaschine befestigt. Das Werkstück 17 liegt auf den Schuhen 18 und 19 und wird von dem Magnetspannfutter 20 axial fixiert und angetrieben. Die Schleifscheibe 21 bearbeitet die Innenfläche 22. Die Tastspitze 5 berührt die Bohrungsfläche 22, der Tastarm 8 liegt im Punkt 13 auf der äusseren Umfangfläche 23 auf.
Durch die Schleifbearbeitung wird der Innendurchmesser vergrössert, so dass sich der bewegliche Teil 3 des Federparallelogramms 2 mit der Tastspitze 5 nach unten bewegt. Dadurch wird die Tastspitze 11 des Feintasters 10 nach oben verschoben und löst bei Erreichung des gewünschten Innendurchmessermasses ein Steuersignal aus, das den Schleifvorgang beendet.
Bearbeitet man dann einen Ring, dessen Aussendurchmesser um d d grösser ist als bei dem vorhergehenden, so verschiebt sich der Punkt 13 des Tastarmes 8 um d d nach oben, der Punkt 12 jedoch infolge des Hebelverhältnisses von 1:2 nur um 2. Da das Steuersignal immer dann gegeben wird, wenn der Punkt 12 des Tastarmes 8 und der bewegliche Teil des Federparallelogramms 2 die gleiche Lage zueinander einnehmen, erfolgt diesmal das Signal, wenn auch der bewegliche Teil des Federparallelogramms 2 um den Betrag #d/2 weiter oben steht. Das ist aber dann der Fall, wenn der Innendurchmesser die gleiche Grösse hat wie bei dem vorhergegangenen Werkstück.
Der gleiche Vorgang mit umgekehrtem Vorzeichen spielt sich bei der Bearbeitung eines Werkstückes mit einem um d d kleineren Aussendurchmessers ab. Der an den Kontaktstellen der Tastarme mit dem Werkstück auftretende unvermeidliche Verschleiss muss nicht zu Messfehlern führen, wenn erfindungsgemäss die Kontaktstellen so ausgebildet sind, dass der Verschleiss des den Aussenumfang berührenden Tastarmes 8 doppelt so gross ist wie derjenige des die Bohrung berührenden Tastarmes 4.
Device for measuring inner diameters on ring-shaped workpieces
When grinding inner diameters on ring-shaped workpieces, for example the inner and outer rings of roller bearings, the so-called shoe grinding process is increasingly used in mass production. In this process, the ring is no longer clamped in a chuck, but placed with the previously ground outside diameter on two runners or shoes that are generally at right angles to one another. The axial fixation is usually mediated by a rotating magnetic plate that drives the ring. The grinding wheel is delivered in the direction of one shoe.
The main requirement in mass production is now aimed at achieving all the inner diameters of a batch of workpieces to be ground with the same dimension as possible. To achieve this goal, it is common to measure the workpieces during processing and to control the machine on the basis of the measured values, a process that has become widely used under the name of measurement control.
The measuring devices that have become known for measuring control now scan the inside diameter either with one or with two movable measuring probes. The devices with a movable measuring probe are not suitable for measuring control of shoe grinding machines. As a result of the support of the rings on the outer circumference and as a result of the different mass of the outer diameter of the workpieces of a lot, the center of the rings is at different points depending on the respective outer diameter. The device with a measuring probe then controls the machine so that all workpieces have the same wall thickness, but not the same inside diameter. Rings with an outside diameter that is too large have a bore that is too large, and rings with an outside diameter that is too small get too small a bore.
The measuring devices with two movable measuring probes can in principle be used, but considerable difficulties arise when they are used with small internal diameters. Since the grinding wheel should always be as large as possible, there is very little space left for the two measuring probes, so they have to be made very thin, so that a reliable measurement is no longer guaranteed.
The invention is therefore based on the object of providing a measuring device in which only a single measuring probe touches the inner circumference to be ground and nevertheless enables correct measurement and thus correct control of the machine with different external diameters of the workpieces.
According to the invention, this object is achieved in a device with two movable probe arms for measuring inner diameters on ring-shaped workpieces with already machined outer diameters in that both probe arms work in the same direction, the workpiece being touched by one probe on the inner circumference and the other on the outer circumference , the relative position of the probe arms is tapped between their two ends and the probe arms are mounted so that when the support points of the probe arms are displaced in the same direction and of the same size, the displacement of the probe arms at the tap point is different.
In a further embodiment of the invention, one probe arm can be rotatably mounted and the other can be displaced in a straight line. It is also advantageous if the tapping point is arranged in the middle between the bearing axis and the support point of the rotatable probe arm. The rotatable mounting of one probe arm can be mediated by a cross-spring joint, the linear displaceable mounting of the other probe arm by a spring parallelogram. In a further embodiment of the invention, the axis of rotation of the rotatably mounted probe arm can be displaced perpendicular to the probe direction. Furthermore, the contact points of the two probe arms can be designed such that the wear on the probe arm touching the outer circumference of the workpiece is twice as great as on the probe arm touching the bore.
An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description with reference to the drawing.
A spring parallelogram 2 is attached to a base plate 1, on the movable front part 3 of which a probe arm 4 is arranged, which has a probe tip 5. The movable part 3 of the spring parallelogram 2 is provided with an opening 6 through which a probe arm 8 rotatable about the axis 7 protrudes. The upper part 9 of the movable part 3 of the Federparallelogramrus 2 is pierced and receives a precision probe 10, the probe tip 11 of which interacts with the probe arm 8 at point 12.
If you imagine a line drawn through the probe tip 5 of the probe arm 4 in the direction of movement of the spring parallelogram 2, it meets the probe arm 8 at point 13. The dimensions of the probe arm 8 are chosen so that the distance between the axis of rotation 7 from point 12 to Distance between axis 7 and point 13 is 1: 2. The position of the movable part 3 of the spring parallelogram 2 in relation to the probe arm 8 is determined by the precision probe 10. The precision probe can work mechanically, electrically, electronically, optically or pneumatically. The movable part 3 of the spring parallelogram 2 and the feeler arm 8 are loaded by the springs 14 and 15.
The device is attached to the bed 16 of a bore grinder. The workpiece 17 lies on the shoes 18 and 19 and is axially fixed and driven by the magnetic chuck 20. The grinding wheel 21 processes the inner surface 22. The probe tip 5 touches the bore surface 22, the probe arm 8 rests at point 13 on the outer circumferential surface 23.
The grinding process increases the inside diameter, so that the movable part 3 of the spring parallelogram 2 moves downwards with the probe tip 5. As a result, the probe tip 11 of the fine probe 10 is moved upwards and, when the desired inside diameter is reached, triggers a control signal that ends the grinding process.
If you then work on a ring whose outside diameter is dd larger than the previous one, point 13 of probe arm 8 moves upwards by dd, but point 12 only by 2 due to the lever ratio of 1: 2. Since the control signal is always is given when the point 12 of the probe arm 8 and the movable part of the spring parallelogram 2 occupy the same position to each other, this time the signal occurs when the movable part of the spring parallelogram 2 is above the amount # d / 2. But this is the case when the inside diameter is the same as that of the previous workpiece.
The same process with the opposite sign takes place when machining a workpiece with an outside diameter d d smaller. The inevitable wear occurring at the contact points of the probe arms with the workpiece need not lead to measurement errors if, according to the invention, the contact points are designed so that the wear of the probe arm 8 touching the outer circumference is twice as great as that of the probe arm 4 touching the bore.