RADIALKRAFT-VORRICHTUNG FÜR EIN KONTURMESSGERÄT UND MESSSYSTEM

Beschreibung

[0001] Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine Radialkraft-Vorrichtung für ein Konturmessgerät und ein Messsystem.

[0002] Unter Verwendung eines Konturmessgeräts lässt sich eine Kontur eines Werkstücks vermessen. Die US 2 696 675 A offenbart ein Messgerät mit verstellbarer Halterung. Die DE 29 09 8367 A1 offenbart eine Präzisionsmeßvorrichtung für zylindrische Objekte. Die US 2020/0309503 A1 beschreibt ein drehbares Gestell, das in der Lage ist, die Belastung einer Zuführvorrichtung und die Verformung einer Ablageebene zu reduzieren. Die US 2 701 170 A beschreibt eine Spindellagerung.

Offenbarung der Erfindung

[0003] Vor diesem Hintergrund werden mit dem vorliegenden Ansatz eine Radialkraft-Vorrichtung für ein Konturmessgerät und ein Messsystem gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

[0004] Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass eine Möglichkeit geschaffen wird, eine Vermessung eines belasteten Werkstückes während einer Messwertaufnahme durchzuführen.

[0005] Es wird eine Radialkraft-Vorrichtung für ein Konturmessgerät zum Messen einer Kontur eines um eine Rotationsachse rotierbaren wellenförmigen Werkstücks vorgestellt. Mit Hilfe der Radialkraft-Vorrichtung kann eine radiale Kraft auf das Werkstück gebracht werden. Die Radialkraft-Vorrichtung weist einen Klemmkörper, eine Krafteinleitungsrolle, zumindest eine Gegenrolle und eine Koppeleinrichtung auf. Der Klemmkörper ist zum radialen Umgreifen eines in dem Konturmessgerät aufgenommenen Werkstückabschnitts des Werkstücks ausgeformt. Die Krafteinleitungsrolle ist zum Aufbringen einer mechanischen radialen Kraft auf das Werkstück ausgebildet, um eine Belastung auf das Werkstück einzuleiten, wobei die Krafteinleitungsrolle radial verschiebbar zum Werkstück an dem Klemmkörper gelagert ist. Die Gegenrolle ist in dem Klemmkörper gelagert und zum Abstützen des Werkstücks beim Aufbringen der Kraft ausgebildet. Die Koppeleinrichtung ist zum Koppeln des Klemmkörpers an dem Konturmessgerät ausgeformt.

[0006] Die hier vorgestellte Radialkraft-Vorrichtung ermöglicht ein Aufbringen einer mechanischen Kraft auf ein Werkstück, wobei die Kraft beispielsweise eine Betriebskraft im für das Werkstück vorgesehenen Betrieb simuliert, um einen Betriebstest beispielsweise in Bezug auf eine Materialbeständigkeit und/oder Verformbarkeit für das Werkstück zu ermöglichen. Die Krafteinleitungsrolle ist parallel zur Rotationsachse, im Folgenden auch als "C-Achse" bezeichnet, rotierbar gelagert, beispielsweise in einem Kugellager. Hierbei ist die Krafteinleitungsrolle radial auf die Rotationsachse zu verschiebbar an dem Klemmkörper gelagert, entlang einer orthogonal zu der Rotationsachse verlaufenden Y-Achse. Die Gegenrolle dient hierbei vorteilhafterweise einer Stabilisierung des Werkstücks beim Aufbringen der Kraft, damit das Werkstück nicht aus seiner Position zwischen beispielsweise zwei Zentrierspitzen des Konturmessgeräts gedrückt wird. Auch die Gegenrolle ist parallel zur Rotationsachse rotierbar in einem Kugellager gelagert.

[0007] Der Klemmkörper kann im Wesentlichen U-förmig zum radialen Umgreifen des Werkstückabschnitts ausgeformt sein, wobei die Krafteinleitungsrolle und Gegenrolle auf je gegenüberliegenden Schenkeln des U-förmigen Klemmkörpers angeordnet sind. Dies schafft eine praktische Möglichkeit zum Umgreifen des Werkstücks. Auch kann ein solcher U-förmiger Klemmkörper praktischerweise über die Öffnung des U-förmigen Klemmkörpers an ein bereits in dem Konturmessgerät positioniertes Werkstück geschoben werden, oder aber das Werkstück kann erst beim Positionieren in das Konturmessgerät in die Öffnung des bereits an dem Konturmessgerät gekoppelten U-förmigen Klemmkörpers geschoben werden.

[0008] Die Radialkraft-Vorrichtung weist ferner zumindest eine in dem Klemmkörper gelagerte zweite Gegenrolle zum Abstützen des Werkstücks beim Aufbringen der Kraft auf.

[0009] Dies erhöht eine Stabilität des Werkstücks in dem Konturmessgerät beim Aufbringen der Kraft.

[0010] Gemäß der Erfindung sind die Gegenrolle und die zweite Gegenrolle fluchtend angeordnet. Dies vergrößert eine der Kraft entgegengebrachte Abstützfläche und somit Stabilität für das Werkstück in dem Konturmessgerät beim Aufbringen der Kraft.

[0011] Die Krafteinleitungsrolle ist in einer horizontalen Ebene zwischen der Gegenrolle und der zweiten Gegenrolle angeordnet, für den Fall, dass sie fluchtend angeordnet sind. Beispielsweise kann die Krafteinleitungsrolle mittig zwischen der Gegenrolle und der zweiten Gegenrolle angeordnet sein. Dies ermöglicht ein gleichmäßiges Abstützen und ein Vermeiden eines Kippens des Werkstücks beim

[0012] Aufbringen der Kraft. In dem Klemmkörper ist weiterhin eine weitere Gegenrolle gelagert, auf horizontaler Ebene mit der Gegenrolle angeordnet ist, und eine weitere zweite Gegenrolle gelagert, die auf horizontaler Ebene mit der zweiten Gegenrolle angeordnet ist. Es kann so das Werkstück beim Aufbringen der Kraft auf einen mittigen Abschnitt einer Seite des Werkstücks beispielsweise an einem oberen Abschnitt auf einer der Seite gegenüberliegenden Seite zwischen der Gegenrolle und der weiteren Gegenrolle abgestützt werden und an einem unteren Abschnitt auf der der Seite gegenüberliegenden Seite zwischen der zweiten Gegenrolle und der weiteren Gegenrolle abgestützt werden.

[0013] Die Radialkraft-Vorrichtung weist ferner ein Bauteil auf in dem die Krafteinleitungsrolle gelagert ist. Das Bauteil ist radial verschiebbar an dem Klemmkörper gelagert. Dies schafft eine Möglichkeit zur beweglichen Aufnahme der Krafteinleitungsrolle sowie zum Schutze dieser.

[0014] Gemäß der Erfindung weist die Radialkraft-Vorrichtung eine Bewegungsumkehreinrichtung auf, die ausgebildet ist, um den Klemmkörper ansprechend auf eine Bewegung des Bauteils in eine radiale erste Richtung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung zu bewegen. Die radiale erste Richtung kann eine Bewegung entlang der Y-Achse auf das Werkstück zu sein, um im Folgenden die Kraft auf das Werkstück zu bewirken. Die Bewegungsumkehreinrichtung ermöglicht somit vorteilhafterweise auch ein Andocken oder sogar eine der Kraft entgegengesetzten Kraft der gegenüberliegenden Gegenrolle/n an das Werkstück hin. Dies kann lediglich durch die Bewegung des die Krafteinleitungsrolle haltenden Bauteils zu dem Werkstück hin bewirkt werden.

[0015] Die Koppeleinrichtung kann ausgeformt sein, um eine Längsbewegung des Klemmkörpers entlang einer Y-Achse und/oder eine Rotationsbewegung um die Y-Achse und/oder eine Längsbewegung des Klemmkörpers entlang einer X-Achse und/oder eine Rotationsbewegung um die X-Achse zu ermöglichen, wobei die Y-Achse und die X-Achse orthogonal zueinander und orthogonal zu der Rotationsachse ausgerichtet sind. Dies ermöglicht mehrere Freiheitsgrade, beispielsweise vier Freiheitsgrade, gegenüber dem Konturmessgerät, wodurch sich vorteilhafterweise ein anpassungsfähiger geschlossener Kraftfluss zwischen der Radialkraft-Vorrichtung und dem Werkstück ergibt. Die Bewegungsumkehreinrichtung ermöglicht im Zusammenspiel mit den 4 Freiheitsgraden ein Vermeiden oder Reduzieren von Querkräften.

[0016] Beispielsweise kann die Koppeleinrichtung zum Koppeln mit dem Klemmkörper eine Kugelführungseinheit mit einer Buchse, einem in der Buchse angeordneten Kugelkäfig und einer in dem Kugelkäfig aufgenommenen oder aufnehmbaren Welle aufweisen, die zum Einführen in eine Einlassöffnung in dem Klemmkörper ausgeformt ist. Die Buchse kann sich orthogonal zu der Rotationsachse erstrecken, beispielsweise entlang der Y-Achse. Eine solche Kugelführungseinheit schafft eine bewegliche Verbindung zwischen dem Klemmkörper und dem Messsystem, wobei der Klemmkörper zwei Freiheitsgrade, beispielsweise entlang und um die Y-Achse, gegenüber dem Messsystem aufweist, wenn die Welle über die Einlassöffnung in dem Klemmkörper gelagert ist.

[0017] Die Koppeleinrichtung kann ferner einen Bolzen zum beweglichen Verbinden der Welle mit dem Klemmkörper aufweisen. Der Bolzen kann sich orthogonal zu der Welle erstrecken, beispielsweise entlang der X-Achse. Die Welle und der Klemmkörper können je Aufnahmeöffnungen für den Bolzen aufweisen, um die Bewegungen entlang und um die X-Achse zu ermöglichen, wodurch sich demnach zwei weitere Freiheitsgrade ergeben, beispielsweise entlang und um die X-Achse.

[0018] Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Radialkraft-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform eine Krafteinleitungseinheit zum Einleiten der Kraft aufweist. So kann die Kraft sowohl manuell, z.B. mittels eines Kniehebelspanners, oder automatisiert, z.B. pneumatisch über Pneumatikzylinder, bewirkt werden. Eine Druckfeder kann Bestandteil der Kraftbereitstellungseinrichtung sein, unabhängig, ob dies manuell oder automatisiert erfolgt. Diese Druckfeder ist dafür verantwortlich, eine definierte Kraft einzuleiten.

[0019] Es wird ferner ein Messsystem mit einer Radialkraft-Vorrichtung in einer der vorangehend beschriebenen Varianten und dem Konturmessgerät mit zwei Zentrierspitzen zum drehbaren Einspannen des Werkstücks entlang der Rotationsachse vorgestellt. Ein solches Messsystem schafft vorteilhafterweise eine drehbare Aufnahmemöglichkeit für das Werkstück sowie eine Möglichkeit zur Durchführung einer Vermessung des Werkstückes während dieses belastet wird.

[0020] Das Messsystem kann ferner eine Messeinrichtung zum Vermessen einer Kontur des Werkstücks aufweisen. So kann ein Messsystem mit mehreren Funktionen, zum Vermessen und zum Durchführen einer Vermessung des Werkstückes während dieses belastet wird, realisiert sein.

[0021] Der Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische seitliche Darstellung einer Radialkraft-Vorrichtung für ein Konturmessgerät zum Messen einer Kontur eines um eine Rotationsachse rotierbaren wellenförmigen Werkstücks gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine seitliche Querschnittdarstellung eines Messsystems mit einer Radialkraft-Vorrichtung und einem Konturmessgerät zum Messen einer Kontur eines um eine Rotationsachse rotierbaren wellenförmigen Werkstücks gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Radialkraft-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

[0022] In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

[0023] Fig. 1 zeigt eine perspektivische seitliche Darstellung einer Radialkraft-Vorrichtung 100 für ein Konturmessgerät zum Messen einer Kontur eines um eine Rotationsachse 105 rotierbaren wellenförmigen Werkstücks 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel.

[0024] Lediglich beispielhaft ist das Werkstück 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in der Radialkraft-Vorrichtung 100 aufgenommen.

[0025] Die Radialkraft-Vorrichtung 100 weist einen Klemmkörper 115, eine Krafteinleitungsrolle 120, zumindest eine Gegenrolle 125 und eine Koppeleinrichtung 130 auf. Der Klemmkörper 115 ist zum radialen Umgreifen eines in dem Konturmessgerät aufgenommenen Werkstückabschnitts des Werkstücks 110 ausgeformt. Die Krafteinleitungsrolle 120 ist zum Aufbringen einer mechanischen radialen Kraft 135 auf das Werkstück 110 ausgebildet, um die Belastung auf das Werkstück 110 zu ermöglichen, wobei die Krafteinleitungsrolle 120 radial verschiebbar an dem Klemmkörper 115 gelagert ist. Die Gegenrolle 125 ist in dem Klemmkörper 115 gelagert. Die Gegenrolle 125 ist zum Abstützen des Werkstücks 110 beim Aufbringen der Kraft 135 vorgesehen. Die Koppeleinrichtung 130 ist zum Koppeln des Klemmkörpers 115 an dem in Fig. 2 gezeigten Konturmessgerät 205 ausgeformt.

[0026] Die Krafteinleitungsrolle 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel parallel zur Rotationsachse 105, die im Folgenden auch als "C-Achse" bezeichnet" wird, rotierbar gelagert, beispielsweise in einem Kugellager. Die Krafteinleitungsrolle 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel radial auf die Rotationsachse 105 zu verschiebbar an dem Klemmkörper 115 gelagert, hier entlang einer orthogonal zu der Rotationsachse 105 verlaufenden Y-Achse. Auch die Gegenrolle 125 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel parallel zur Rotationsachse 105 rotierbar gelagert, beispielsweise in einem Kugellager.

[0027] Der Klemmkörper 115 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen U-förmig zum radialen Umgreifen des Werkstückabschnitts ausgeformt, wobei die Krafteinleitungsrolle 120 und Gegenrolle 125 auf je gegenüberliegenden Schenkeln 140 des U-förmigen Klemmkörpers 115 angeordnet sind.

[0028] Die Radialkraft-Vorrichtung 100 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner zumindest eine in dem Klemmkörper 115 gelagerte zweite Gegenrolle 145 zum Abstützen des Werkstücks 110 beim Aufbringen der Kraft 135 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Gegenrolle 125 und die zweite Gegenrolle 145 fluchtend angeordnet. Ferner ist die Krafteinleitungsrolle 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine horizontale Ebene zwischen der Gegenrolle 125 und der zweiten Gegenrolle 145 angeordnet. Hierbei ist die Krafteinleitungsrolle 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittig zwischen der Gegenrolle 125 und der zweiten Gegenrolle 145 angeordnet. Die Krafteinleitungsrolle 120 kann aber auch asymmetrisch angeordnet sein. Das ist werkstückabhängig. Jedoch ist die Krafteinleitungsrolle 120 stets zwischen den Gegenrollen 125, 145 angeordnet. In dem Klemmkörper 115 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel weiterhin eine weitere Gegenrolle 150 gelagert, die auf horizontaler Ebene mit der Gegenrolle 125 und/oder eine weitere zweite Gegenrolle 155 gelagert, die auf horizontaler Ebene mit der zweiten Gegenrolle 145 angeordnet ist. Ein oberer Abschnitt des Werkstücks 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittig zwischen der Gegenrolle 125 und der weiteren Gegenrolle 150 mit diesen kontaktiert oder kontaktierbar. Ein unterer Abschnitt des Werkstücks 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittig zwischen der zweiten Gegenrolle 145 und der weiteren zweiten Gegenrolle 155 mit diesen kontaktiert oder kontaktierbar. Die Krafteinleitungsrolle 120 ist angeordnet, um einen mittleren Abschnitt 160 des Werkstücks 110 zu kontaktieren, der zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt angeordnet ist. Ein Außenumfang des mittleren Abschnitts 160 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel größer als ein Außenumfang des oberen Abschnitts und des unteren Abschnitts. Alternativ können der Außenumfang des mittleren Abschnitts 160 auch gleich oder kleiner als ein Außenumfang des oberen Abschnitts und des unteren Abschnitts sein.

[0029] Die Radialkraft-Vorrichtung 100 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner ein Bauteil 165 auf, wobei die Krafteinleitungsrolle 120 in dem Bauteil 165 gelagert ist. Das Bauteil 165 ist beispielsweise als ein quaderförmiger Block ausgeführt. Das Bauteil 165 ist radial verschiebbar an dem Klemmkörper 115 gelagert.

[0030] Ferner weist die Radialkraft-Vorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Bewegungsumkehreinrichtung auf, die ausgebildet ist, um den Klemmkörper 115 ansprechend auf eine Bewegung des Bauteils 165 in eine radiale erste Richtung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung zu bewegen. Die radiale erste Richtung ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Bewegung entlang der Y-Achse auf das Werkstück 110 zu, um im Folgenden die Kraft 135 auf das Werkstück 110 zu bewirken. Dadurch bewegt sich der Klemmkörper in die zweite (- Y-Richtung) auf das Werkstück 110 zu, sodass die Gegenrollen 125, 145, 150, 155 auch anliegen

[0031] Die hier vorgestellte Radialkraft-Vorrichtung 100 realisiert einen Mechanismus zur radialen Kraftbeaufschlagung eines wellenförmigen Werkstückes 110, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel als eine Nockenwelle ausgeformt ist. Die Radialkraft-Vorrichtung 100 ist für alle Messmethoden einsetzbar, die eine radiale Kraftbeaufschlagung während der Messung benötigen. Hierzu erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel eine örtliche Aufbringung der mechanischen Kraft 135 in Form einer Radialkraft an dem wellenförmigen Werkstück 110 während der Vermessung des Werkstücks 110.

[0032] Die Radialkraft-Vorrichtung 100 ermöglicht eine Querkraftfreie radiale Belastung wellenförmiger Werkstücke 110. Vorteilhafterweise erfolgt lediglich ein minimaler Verschleiß an werkstückberührenden Komponenten wie der Krafteinleitungsrolle 120 und/oder den Gegenrollen 125, 145, 150, 155.

[0033] Fig. 2 zeigt eine seitliche Querschnittdarstellung eines Messsystems 200 mit einer Radialkraft-Vorrichtung 100 und einem Konturmessgerät 205 zum Messen einer Kontur eines um eine Rotationsachse 105 rotierbaren wellenförmigen Werkstücks 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei der Radialkraft-Vorrichtung 100 kann es sich um die in Fig. 1 beschriebene Radialkraft-Vorrichtung 100 handeln. Auch das Werkstück 110 kann das in Fig. 1 beschriebene Werkstück 110 sein.

[0034] Das Konturmessgerät 205 weist zwei Zentrierspitzen 210 zum drehbaren Einspannen des Werkstücks 110 entlang der Rotationsachse 105 auf. Optional weist das Messsystem 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Messeinrichtung 215 zum Vermessen der Kontur des Werkstücks 110 auf.

[0035] Die Koppeleinrichtung 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeformt, um eine Längsbewegung des Klemmkörpers 115 entlang der Y-Achse und/oder eine Rotationsbewegung um die Y-Achse und/oder eine Längsbewegung des Klemmkörpers 115 entlang einer X-Achse und/oder eine Rotationsbewegung um die X-Achse zu ermöglichen, wobei die Y-Achse und die X-Achse orthogonal zueinander und orthogonal zu der Rotationsachse 105 ausgerichtet sind.

[0036] Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Koppeleinrichtung 130 zum Koppeln mit dem Klemmkörper 115 eine Kugelführungseinheit 217 mit einer Buchse 220, einem in der Buchse 220 angeordneten Kugelkäfig 225 und/oder einer in dem Kugelkäfig 225 aufgenommenen oder aufnehmbaren Welle 230 auf, die zum Einführen in eine Einlassöffnung 235 in den Klemmkörper 115 ausgeformt ist. Die Buchse 220 erstreckt sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel orthogonal zu der Rotationsachse 105, hier beispielsweise entlang der Y-Achse. Die Koppeleinrichtung 130 weist ferner gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Bolzen 240 zum beweglichen Verbinden der Welle 230 mit dem Klemmkörper 115 auf. Der Bolzen 240 erstreckt sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel orthogonal zu der Welle 230 und/oder der Rotationsachse 105, hier beispielsweise entlang der X-Achse. Die Welle 230 und der Klemmkörper 115 weisen gemäß diesem Ausführungsbeispiel je Aufnahmeöffnungen für den Bolzen 240 auf, um die Bewegungen entlang und um die X-Achse zu ermöglichen.

[0037] Die Radialkraft-Vorrichtung 100 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Krafteinleitungseinheit 245 zum Einleiten der Kraft auf. Zwischen der Krafteinleitungseinheit 245 und der Krafteinleitungsrolle 120 ist ferner gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Druckfeder 250 aufgenommen. Durch die Druckfeder 250 wird die Kraft auf das Werkstück 110 gebracht. Die Krafteinleitung erfolgt mechanisch, z.B. mittels eines Kniehebelspanners oder pneumatisch.

[0038] Die Radialkraft-Vorrichtung 100 ermöglicht gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine automatisierte Möglichkeit für eine Vermessung des Werkstückes 110 während dieses belastet wird, wodurch vorteilhafterweise eine Zeitersparnis gegenüber einer manuellen Vermessung entsteht.

[0039] Der Klemmkörper 115 kann zusammen mit dem Bauteil 165 auch als Druckvorrichtung 255 bezeichnet werden.

[0040] Die hier vorgestellte Radialkraft-Vorrichtung 100 ermöglicht es vorteilhafterweise, eine zusätzliche Radialkraftbelastung an wellenförmigen Werkstücken 110 während der Vermessung in Konturmessgeräten 205, auch "Contour"-Geräte genannt, durchzuführen. Hierbei wird das zwischen den Zentrierspitzen 210 vertikal gespannte Werkstück 110 aufgrund der von der Kraft bewirkten Querkraftbelastung jedoch vorteilhafterweise nicht aus seiner Spannposition herausgedrückt und es wirken keine Querkräfte auf die Zentrierspitzen 210.

[0041] Es ist ferner eine Anbindung der Radialkraft-Vorrichtung 100 am Konturmessgerät 205 realisiert, wobei diese vorteilhafterweise gemäß diesem Ausführungsbeispiel vier Freiheitsgrade gegenüber dem Konturmessgerät 205 hat. Dadurch ergibt sich ein geschlossener Kraftfluss zwischen der Radialkraft-Vorrichtung 100 und dem Werkstück 110. Als werkstückberührende Elemente kommen kugelgelagerte Scheiben zum Einsatz, hier die Krafteinleitungsrolle 120 und die Gegenrollen 125, 145, 150, 155.

[0042] Die radiale Kraftbelastung während der Vermessung des Werkstücks 110 simuliert gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Betriebskraft, die später im endeingebauten Zustand auf diese wirkt. So kann bereits im Vorfeld festgestellt werden, ob die geometrischen Toleranzvorgaben unter Last eingehalten werden.

[0043] Die radiale Krafteinleitung auf das Werkstück 110 sollte nicht einseitig ausgeführt werden, da sonst durch die radiale Belastung Querkräfte an den Zentrierspitzen 210 des Contour-Messgerätes auftreten und so die Gefahr besteht, dass das Werkstück 110 aus den Zentrierspitzen 210 herausgedrückt wird. Daher wurde die Radialkraft-Vorrichtung 100 entwickelt, die keine Querkräfte auf die Zentrierspitzen 210, trotz radialer Belastung auf das Werkstück 110, überträgt.

[0044] Die gesamte Radialkraft-Vorrichtung 100 besteht gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus der Koppeleinrichtung 130 in Form eines "Grundkörpers der Druckvorrichtung" und der Druckvorrichtung 255, die über die Kugelführungseinheit 217 im "Grundkörper der Druckvorrichtung" gelagert ist. Somit hat die Druckvorrichtung 255 zwei Freiheitsgrade, die Y-Translationsachse und Y-Rotationsachse, gegenüber der Koppeleinrichtung 130, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel fest mit einem Maschinenbett des Konturmessgeräts 205 verschraubt ist. Weiterhin ist die Welle 230 der Kugelführungseinheit 217 gemäß diesem Ausführungsbeispiel über den Bolzen 240 im Klemmkörper 115 gelagert, woraus sich zwei weitere Freiheitsgrade ergeben, die X-Translationsachse und X-Rotationsachse. Die restlichen zwei Freiheitsgrade, eine Z-Translation entlang der Z-Achse und Z-Rotation um die Z-Achse, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel gesperrt. Der Klemmkörper 115 dient als Aufnahme der beispielhaft vier Gegenrollen 125, 145, 150, 155 und der Krafteinleitungsrolle 120, wobei die Krafteinleitungsrolle 120 in Y-Richtung schiebbar über das hier beispielhaft quaderförmige Bauteil 165 im Klemmkörper 115 gelagert ist. Beispielsweise ist eine Achse der Krafteinleitungsrolle 120 von einer Durchgangsöffnung des Bauteils 165 aufgenommen. Die Gegenrollen 125, 145, 150, 155 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel fest mit dem Klemmkörper 115 verschraubt und/oder es sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel jeweils zwei Gegenrollen 125, 150 oberhalb und zwei Gegenrollen 145, 155 unterhalb der Krafteinleitungsrolle 120, in Z-Richtung gesehen, angeordnet. Die Krafteinleitungsrolle 120 und/oder die vier Gegenrollen 125, 145, 150, 155 selber sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel jeweils mit einem Kugellager gelagert.

[0045] Bei einem Funktionsbeispiel wird das Werkstück 110 zwischen den zwei Zentrierspitzen 210 aufgenommen. Zum Aufbringen der simulierten Betriebskraft auf das zu messende Werkstück 110 erfolgt die Krafteinleitung über die in +Y-Richtung schiebbare Krafteinleitungsrolle 120, die sich am Klemmkörper 115 abstützt. Dadurch wird der gesamte Klemmkörper 115 über die Kugelführungseinheit 217 in -Y-Richtung geführt bis die Gegenrollen 125, 145, 150, 155 auch am Werkstück 110 anliegen. Das Führen des Klemmkörpers 115 in der -Y-Richtung erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel durch das Verschieben der Krafteinleitungsrolle 120 an das Werkstück 110. Das Verschieben der Krafteinleitungsrolle 120 kann wiederum manuell, z.B. über einen Kniehebelspanner, oder auch pneumatisch, z.B. durch einen Pneumatikzylinder, erfolgen. Über die Druckfeder 250 wird die erforderliche, radiale Belastung auf das Werkstück 110 gebracht. Der Kraftfluss erfolgt dabei vom Klemmkörper 115 auf die Krafteinleitungsrolle 120 über das Werkstück 110 auf die Gegenrollen 125, 145, 150, 155 zurück auf den Klemmkörper 115. Durch die vier gegebenen Freiheitsgrade wirken keine Querkräfte auf das zu messende Werkstück 110, wodurch eine querkraftfreie, radiale Belastung bezogen auf das Maschinenbett des Werkstückes 110 möglich ist.

[0046] Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf eine Radialkraft-Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in Fig. 1 oder 2 beschriebene Radialkraft-Vorrichtung 100 handeln.

[0047] Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden, wobei der Schutzumfang der Erfindung allerdings durch die nachfolgenden Ansprüche eingeschränkt ist.

[0048] Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine "und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Ansprüche

1. Radialkraft-Vorrichtung (100) für ein Konturmessgerät (205) zum Messen einer Kontur eines um eine Rotationsachse (105) rotierbaren wellenförmigen Werkstücks (110), wobei die Radialkraft-Vorrichtung (100) die folgenden Merkmale umfasst:

einen Klemmkörper (115) zum radialen Umgreifen eines in dem Konturmessgerät (205) aufgenommenen Werkstückabschnitts (160) des Werkstücks (110);

eine Krafteinleitungsrolle (120) zum Aufbringen einer mechanischen radialen Kraft (135) auf das Werkstück (110), um eine Belastung auf das Werkstück (110) einzuleiten, wobei die Krafteinleitungsrolle (120) entlang einer orthogonal zu der Rotationsachse (105) verlaufenden Y-Achse radial verschiebbar zum Werkstück (110) an dem Klemmkörper (115) gelagert ist, wobei die Krafteinleitungsrolle (120) parallel zur Rotationsachse (105) rotierbar gelagert ist;

zumindest eine in dem Klemmkörper (115) gelagerte Gegenrolle (125) zum Abstützen des Werkstücks (110) beim Aufbringen der Kraft (135), wobei die Gegenrolle (125) parallel zur Rotationsachse (105) rotierbar gelagert ist, und eine in dem Klemmkörper (115) gelagerte weitere Gegenrolle (150), die auf horizontaler Ebene mit der Gegenrolle (125) gelagert ist;

zumindest eine in dem Klemmkörper (115) gelagerte zweite Gegenrolle (145) zum Abstützen des Werkstücks (110) beim Aufbringen der Kraft (135), und eine in dem Klemmkörper (115) gelagerte weitere zweite Gegenrolle (155), die auf horizontaler Ebene mit der zweiten Gegenrolle (145) angeordnet ist, wobei die Gegenrolle (125) und die zweite Gegenrolle (145) fluchtend angeordnet sind und die Krafteinleitungsrolle (120) in einer horizontalen Ebene zwischen der Gegenrolle (125) und der zweiten Gegenrolle (145) angeordnet ist, sodass die Gegenrolle (125) und die weitere Gegenrolle (150) oberhalb und die zweite Gegenrolle (145) und die weitere zweite Gegenrolle (155) unterhalb der Krafteinleitungsrolle (120), in Z-Richtung gesehen, angeordnet sind;

ein Bauteil (165), wobei die Krafteinleitungsrolle (120) in dem Bauteil (165) gelagert ist, das radial verschiebbar an dem Klemmkörper (115) gelagert ist;

eine Bewegungsumkehreinrichtung, die ausgebildet ist, um den Klemmkörper (115) ansprechend auf eine Bewegung des Bauteils (165) in eine radiale erste Richtung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung zu bewegen; und

eine Koppeleinrichtung (130) zum Koppeln des Klemmkörpers (115) an dem Konturmessgerät (205).

2. Radialkraft-Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, bei der der Klemmkörper (115) im Wesentlichen U-förmig zum radialen Umgreifen des Werkstückabschnitts (160) ausgeformt ist, wobei die Krafteinleitungsrolle (120) und Gegenrolle (125, 150) auf je gegenüberliegenden Schenkeln (140) des U-förmigen Klemmkörpers (115) angeordnet sind.

3. Radialkraft-Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Koppeleinrichtung (130) ausgeformt ist, um eine Längsbewegung des Klemmkörpers (115) entlang der Y-Achse und/oder eine Rotationsbewegung um die Y-Achse und/oder eine Längsbewegung des Klemmkörpers (115) entlang einer X-Achse und/oder eine Rotationsbewegung um die X-Achse zu ermöglichen, wobei die Y-Achse und die X-Achse orthogonal zueinander und orthogonal zu der Rotationsachse (105) ausgerichtet sind.

4. Radialkraft-Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Koppeleinrichtung (130) zum Koppeln mit dem Klemmkörper (115) eine Kugelführungseinheit (217) mit einer Buchse (220), einem in der Buchse (220) angeordneten Kugelkäfig (225) und/oder einer in dem Kugelkäfig (225) aufgenommenen oder aufnehmbaren Welle (230) aufweist, die zum Einführen in eine Einlassöffnung (235) in dem Klemmkörper (115) ausgeformt ist.

5. Radialkraft-Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, bei der die Koppeleinrichtung (130) einen Bolzen (240) zum beweglichen Verbinden der Welle (230) mit dem Klemmkörper (115) aufweist.

6. Radialkraft-Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Krafteinleitungseinheit (245) zum Einleiten der Kraft (135).

7. Messsystem (200) mit einer Radialkraft-Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche und dem Konturmessgerät (205) mit zwei Zentrierspitzen (210) zum drehbaren Einspannen des Werkstücks (110) entlang der Rotationsachse (105).

8. Messsystem (200) gemäß Anspruch 7, mit einer Messeinrichtung (215) zum Vermessen einer Kontur des Werkstücks (110).

Claims

1. Radial force apparatus (100) for a contour measuring device (205) for measuring a contour of a shaft-shaped workpiece (110) which is rotatable about an axis of rotation (105), wherein the radial force apparatus (100) comprises the following features:

a clamping body (115) for radially engaging a workpiece portion (160) of the workpiece (110) received in the contour measuring device (205);

a force introduction roller (120) for applying a mechanical radial force (135) to the workpiece (110) in order to introduce a load on the workpiece (110), wherein the force introduction roller (120) is mounted on the clamping body (115) so as to be radially displaceable relative to the workpiece (110) along a Y axis extending orthogonally to the axis of rotation (105),

wherein the force introduction roller (120) is rotatably mounted in parallel with the axis of rotation (105);

at least one counter roller (125) mounted in the clamping body (115) for supporting the workpiece (110) during application of the force (135), wherein the counter roller (125) is rotatably mounted in parallel with the axis of rotation (105), and a further counter roller (150) mounted in the clamping body (115), which further counter roller is mounted on the horizontal plane with the counter roller (125);

at least one second counter roller (145) mounted in the clamping body (115) for supporting the workpiece (110) during application of the force (135), and a further second counter roller (155) mounted in the clamping body (115), which further second counter roller is arranged on the horizontal plane with the second counter roller (145), wherein the counter roller (125) and the second counter roller (145) are arranged in alignment, and the force introduction roller (120) is arranged in a horizontal plane between the counter roller (125) and the second counter roller (145), so that the counter roller (125) and the further counter roller (150) are arranged above the force introduction roller and the second counter roller (145) and the further second counter roller (155) are arranged below the force introduction roller (120), seen in the Z direction;

a component (165), wherein the force introduction roller (120) is mounted in the component (165), which is mounted on the clamping body (115) so as to be radially displaceable;

a movement reversing device which is designed to move the clamping body (115) in a radial first direction in a second direction counter to the first direction in response to a movement of the component (165), and a coupling device (130) for coupling the clamping body (115) to the contour measuring device (205).

2. Radial force apparatus (100) according to claim 1, wherein the clamping body (115) is substantially U-shaped for radially engaging the workpiece portion (160), the force introduction roller (120) and counter roller (125, 150) being arranged on opposite legs (140) of the U-shaped clamping body (115).

3. Radial force apparatus (100) according to either of the preceding claims, wherein the coupling device (130) is formed to allow a longitudinal movement of the clamping body (115) along the Y axis and/or a rotational movement about the Y axis and/or a longitudinal movement of the clamping body (115) along an X axis and/or a rotational movement about the X axis, the Y axis and the X-axis being oriented orthogonally to one another and orthogonally to the axis of rotation (105).

4. Radial force apparatus (100) according to any of the preceding claims, wherein the coupling device (130) for coupling to the clamping body (115) has a ball guide unit (217) having a bushing (220), a ball cage (225) arranged in the bushing (220), and/or a shaft (230) which is or can be received in the ball cage (225) and which is formed for insertion into an inlet opening (235) in the clamping body (115).

5. Radial force apparatus (100) according to claim 4, wherein the coupling device (130) has a bolt (240) for movably connecting the shaft (230) to the clamping body (115).

6. Radial force apparatus (100) according to any of the preceding claims, comprising a force introduction unit (245) for introducing the force (135).

7. Measuring system (200) comprising a radial force apparatus (100) according to any of the preceding claims and the contour measuring device (205) having two centering tips (210) for rotatable clamping of the workpiece (110) along the axis of rotation (105).

8. Measuring system (200) according to claim 7, comprising a measuring device (215) for measuring a contour of the workpiece (110).

Revendications

1. Dispositif à force radiale (100) pour un appareil de mesure de contour (205) permettant de mesurer un contour d'une pièce (110) ondulée pouvant tourner autour d'un axe de rotation (105), dans lequel le dispositif à force radiale (100) comprend les caractéristiques suivantes :

un corps de serrage (115) permettant d'entourer radialement une section de pièce (160) de la pièce (110), laquelle section de pièce est reçue dans l'appareil de mesure de contour (205) ;

un rouleau d'introduction de force (120) permettant d'appliquer une force (135) radiale mécanique sur la pièce (110) afin d'introduire une charge sur la pièce (110), dans lequel le rouleau d'introduction de force (120) est monté sur le corps de serrage (115) de manière à pouvoir coulisser radialement par rapport à la pièce (110) le long d'un axe Y s'étendant orthogonalement par rapport à l'axe de rotation (105),

dans lequel le rouleau d'introduction de force (120) est monté de manière à pouvoir tourner parallèlement à l'axe de rotation (105) ;

au moins un contre-rouleau (125) monté dans le corps de serrage (115) et permettant de supporter la pièce (110) lors de l'application de la force (135), dans lequel le contre-rouleau (125) est monté de manière à pouvoir tourner parallèlement à l'axe de rotation (105), et un autre contre-rouleau (150) monté dans le corps de serrage (115) et monté sur un plan horizontal avec le contre-rouleau (125) ;

au moins un second contre-rouleau (145) monté dans le corps de serrage (115) et permettant de supporter la pièce (110) lors de l'application de la force (135), et un autre second contre-rouleau (155) monté dans le corps de serrage (115) et disposé sur un plan horizontal avec le second contre-rouleau (145), dans lequel le contre-rouleau (125) et le second contre-rouleau (145) sont disposés en affleurement et le rouleau d'introduction de force (120) est disposé dans un plan horizontal entre le contre-rouleau (125) et le second contre-rouleau (145), de sorte que, vus dans la direction Z, le contre-rouleau (125) et l'autre contre-rouleau (150) sont disposés au-dessus du rouleau d'introduction de force (120) et le second contre-rouleau (145) et l'autre second contre-rouleau (155) sont disposés en dessous du rouleau d'introduction de force ;

un composant (165), dans lequel le rouleau d'introduction de force (120) est monté dans le composant (165), lequel composant est monté de manière à pouvoir coulisser radialement sur le corps de serrage (115) ;

un moyen d'inversion de mouvement qui est conçu pour déplacer le corps de serrage (115), en réponse à un mouvement du composant (165) dans une première direction radiale, dans une seconde direction opposée à la première direction ; et un moyen d'accouplement (130) permettant d'accoupler le corps de serrage (115) à l'appareil de mesure de contour (205).

2. Dispositif à force radiale (100) selon la revendication 1, dans lequel le corps de serrage (115) est formé sensiblement en forme de U pour entourer radialement la section de pièce (160), dans lequel le rouleau d'introduction de force (120) et les contre-rouleaux (125, 150) sont disposés sur chacun des bras (140) opposés du corps de serrage (115) en forme de U.

3. Dispositif à force radiale (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'accouplement (130) est formé pour permettre un mouvement longitudinal du corps de serrage (115) le long de l'axe Y et/ou un mouvement de rotation autour de l'axe Y et/ou un mouvement longitudinal du corps de serrage (115) le long d'un axe X et/ou un mouvement de rotation autour de l'axe X, dans lequel l'axe Y et l'axe X sont orientés orthogonalement l'un par rapport à l'autre et orthogonalement par rapport à l'axe de rotation (105).

4. Dispositif à force radiale (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'accouplement (130) destiné à l'accouplement au corps de serrage (115) présente une unité de guidage à billes (217) comportant une douille (220), une cage à billes (225) disposée dans la douille (220) et/ou un arbre (230) reçu ou pouvant être reçu dans la cage à billes (225), lequel arbre est formé pour être inséré dans une ouverture d'entrée (235) dans le corps de serrage (115).

5. Dispositif à force radiale (100) selon la revendication 4, dans lequel le moyen d'accouplement (130) présente un boulon (240) permettant de relier de manière mobile l'arbre (230) au corps de serrage (115).

6. Dispositif à force radiale (100) selon l'une des revendications précédentes, comportant une unité d'introduction de force (245) permettant d'introduire la force (135).

7. Système de mesure (200) comportant un dispositif à force radiale (100) selon l'une des revendications précédentes et l'appareil de mesure de contour (205) comportant deux pointes de centrage (210) pour le serrage de manière à pouvoir tourner de la pièce (110) le long de l'axe de rotation (105).

8. Système de mesure (200) selon la revendication 7, comportant un moyen de mesure (215) permettant de mesurer un contour de la pièce (110).

Zeichnung