DE2908114C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Stärke des Abriebs von Werkstücken, die einem Abrieb unterworfen sind.

Bekanntlich sind an ein rotierendes Werkstück angedrückte Flächen eines feststehenden Körpers, z. B. eines Werkzeugs, einem Verschleiß durch Abrieb unterworfen, so daß diese Flächen durch ständige Rückbildung das Werkzeug stetig ver­ kürzen. Bei betriebsbedingt starkem Anpreßdruck, wie er bei Setzstockbacken zum axialen Ausrichten einer rotierend zu schleifenden Welle u. dgl. erforderlich ist, ist diese Ver­ kürzung auch entsprechend groß. Da insbesondere bei Setz­ stockbacken das Unterschreiten einer gegebenen Länge selbst um nur wenige Mikron den einwandfreien Schleifvorgang einer Welle u. dgl. schon in Frage stellt, ist es erforderlich, die am Werkstück anliegenden, dem Abrieb unterworfenen und somit für die Verkürzung der Setzstockbacken maßgebenden Flächenteile besonders zu beachten. Es wurde daher schon vorgeschlagen, diese Flächen mit einer harten, abriebfesten Materialschicht zu kaschieren. Eine solche Vorkehrung schließt jedoch nicht aus, daß die Setzstockbacken mangels anderer Einrichtungen nach rein empirischen Ermittlungen die Materialbeschaffenheit, die Größe und andere Faktoren das zu bearbeitende Werkstück betreffend von Zeit zu Zeit gegen neue ausgetauscht werden müssen, wobei vor allem die Erfahrung des Bedienungspersonals mit entscheidend ist.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, mit denen Messungen an Maschinenteilen, die einem Abtrieb unterworfen sind, vor­ genommen und nach außenhin zur Anzeige gebracht werden können. So wird bei einer gebräuchlichen Vorrichtung der Abrieb von Maschinenteilen mittels einer stabförmig ausge­ bildeten Meßsonde und einer in einen Meßkreis eingeschalte­ ten elektrischen Spule auf induktivem Wege ermittelt. Diese Meßsonde kann eine relativ geringe Flächenabnutzung ver­ hältnismäßig dickwandiger Maschinenteile mit hoher Empfind­ lich- und Genauigkeit messen. Hierbei ist ein Arbeitsspalt seiner Dicke nach durch zwei Abschnitte des Magnetkreises begrenzt und die flächenmäßige Ausdehnung des Arbeits­ spaltes auf den der spulenabgewandten Seite begrenzenden Flächenbereichen der beiden Abschnitte des Magnetkreises direkt im und bündig mit der Abnutzung unterworfenen Fläche des Maschinenteils angeordnet. Demgemäß sind hier die Stirnseite der Meßsonde und die damit zu messende abgeriebene Fläche (hier die Innenseite der Zylinderwand eines Diesel­ motors) denselben Abriebskräften und somit Verschleiß unter­ worfen, so daß die Abnutzung beider Flächen - Sonde und Zy­ linderinnenfläche - unter Berücksichtigung der jeweiligen Materialien stets gleich groß ist. Daher könnte diese An­ ordnung keinesfalls der Messung des Abriebs zweier unter­ schiedlich voneinander angeordneter Abriebsflächen ohne weitere zusätzliche Meßanordnungen dienlich sein. Des wei­ teren ist eine Einrichtung zum Messen der Belagstärke von Reibteilen, insbesondere von Bremsbelägen gebräuchlich, die ständig oder teilweise einer Reibung unterliegen und somit einen Abrieb erfahren. Mit dieser Einrichtung, die die Be­ lagstärke von Bremsen oder Kupplungen oder dergleichen mißt, wird ein in der Nähe des Belags vorgesehener mechanisch- elektrischer Längengeber verwendet, der ein der Belagstärke analoges elektrische Signal liefert. Zu diesem Zweck wird ein Stift, der in einem Hydraulikkolben angeordnet und durch den Boden der Druckkammer geführt ist, mit seinem einen Ende gegen eine Bremsscheibe gedrückt, während sein anderes Ende axial verschiebbar in einer Spule gelagert ist, und beim Aufwärtsbewegen in Richtung des Bremsbelages hin die in einem entsprechenden Meßkreis anzeigbare Induktivität der Spule ändert, wobei diese Änderung ein Maß für den Ab­ rieb der Stärke des Bremsbelages ist. Schließlich dient bei einer weiteren Anordnung, die eine Sicherheitseinrichtung für Maschinen mit in axialen und/oder radialen Gleitlagern geführten umlaufenden Teilen, insbesondere für Dampf- und Gasturbinen betrifft, bei Abnutzung des Gleitwerkstoffes und/oder unzulässigen Lageänderungen des umlaufenden Teils ein sich ändernder Druck zwischen Drosselstelle und Aus­ strömstelle als Impuls für eine mechanisch-hydraulische Auslöse- bzw. Anzeigevorrichtung. Gemäß dieser Anordnung soll der Verschleiß von Lagerteilen angezeigt werden, wo­ bei diese Anzeige aber erst dann gewährleistet ist, wenn die Lagerabnutzung bereits unzulässig groß wird.

Bei allen diesen bekannten Anordnungen ist es zwar möglich, den Abrieb eines, gegebenenfalls auch mehrere in einer Ebene liegenden Flächenteile eines Werkzeuges oder Werk­ stückes zu messen, jedoch kann der Abrieb eines Flächen­ teils, z. B. eines Setzstockes und gleichzeitig auch eine bestimmte, durch den Abrieb eines anderen Flächenteils, z. B. eines dem Setzstock zugeordneten Meßstiftes, erreich­ te Ablängung und deren Anzeige bzw. akustische Meldung nicht bewirkt werden.

Anknüpfend an diesen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu erstellen, mit der es einerseits möglich wird, den Abrieb an einem Werk­ zeug zu messen und andererseits darüber hinaus auch den Abrieb des dafür maßgeblichen Meßwerkzeuges, z. B. Meßstiftes, zu erfassen, um dadurch seine für sein notwendiges Auswech­ seln erforderliche Ablängung bestimmen und zur Anzeige bringen zu können.

Nach der Erfindung ist das bei einer Vorrichtung zum Messen der Stärke des Abriebes von Werkstücken, die einem Abrieb unterworfen sind, bestehend aus einer zylindrischen Meß­ hülse mit einem darin axial verschiebbar angeordneten Meß­ stift und mit einem in der Hülse vorgesehenen elektrischen Kontakt, der mit dem freien Ende des im Hülseninneren vor­ gesehenen Meßstiftes in elektrische Wirkverbindung gebracht werden kann, dadurch möglich, daß für weitere zusätzlich erforderliche Messungen der Abtriebsstärke von Werkstück­ teilen und/oder der Meßanordnung (Meßstift und Setzstock) außerhalb der zylindrischen Meßhülse Meßfühler vorgesehen sind, die mit einem Wegerfassungssystem verbunden von einer Endablängung des in der Hülse eingeschobenen Meß­ stiftes bei dessen Zurückgleiten in seine Ausgangslage eine gegebene Soll-Länge mit einer veränderbaren Endab­ längung vergleichend messen. Vorzugsweise sind die Meß­ fühler Berührungssensoren, die induktiv oder kapazitiv wirken.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung, in der ein Aus­ führungsbeispiel davon dargestellt ist, näher veranschau­ licht. Es zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht eines festste­ henden Körpers mit einem als ein Meßstift ausgebildetes, darin axial verschiebbares Flächenteil­ stück im Schnitt,

Fig. 2 eine Teilansicht eines festste­ henden Körpers gemäß Fig. 1, der in Arbeitslage an einem ro­ tierenden Körper anliegt,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 2, mit durch den rotierenden Körper abgeriebener Oberfläche des feststehenden Körpers zusammen mit der Oberfläche des Flächen­ teilstückes bzw. der Oberfläche des Meßstiftes und

Fig. 4 eine Ansicht gemäß Fig. 3 mit durch den rotierenden Körper abgeriebenen Oberflächen, und zwar sowohl des festen Körpers als auch der des Meßstiftes in Ausgangslage des Meßstiftes.

In einem Teil eines feststehenden Körpers, der hier ein Werkzeug, und zwar eine Teilansicht eines Setzstockbackens 1 darstellt, ist in dessen Inneren, senkrecht zu einer dem Abrieb unterworfenen Oberfläche 2 stehend, eine Meßhülse 3 vorgesehen. In dieser ist ein Flächenteilstück aus der ge­ samten Abrieboberfläche als ein Meßstift 4 ausgebildet, das bzw. der axial X-X nach einer Richtung hin federvorgespannt verschiebbar gelagert ist. Zu diesem Zweck ist am Boden 5 konzentrisch in der Meßhülse eine Druckfeder 6 angeordnet, die am hülsenseitigen Boden 7 des Meßstiftes diesen federnd in Richtung nach außen drückt, so daß er mit seinem ober­ flächenseitigen freien Ende 8 in Ausgangslage über die Ab­ riebfläche 2 hinausragt. Ein Werkstück, im vorliegenden Fall eine zu schleifende Welle 9, an das der Setzstockbacken an­ gestellt ist, Fig. 2, drückt den Meßstift entgegen der Fe­ derkraft in das Hülseninnere, ohne vorerst eine vorgegebe­ ne Einschubwegstrecke a zu überschreiten. Gleichzeitig pas­ siert das hülsenseitige Ende, das durch den Boden 7 des Meßstiftes definiert wird, um eine Ist-Länge A die an der Meßhülse angebrachten Meßfühler 10 eines Wegerfassungssy­ stems. Beim Abheben des Werkzeugs vom Werkstück kehrt der Meßstift wieder in seine Ausgangslage zurück. Da durch die Verschiebung des Meßstiftes keine der vorgegebenen Weg­ strecken weder über- a noch unterschritten A worden ist, wurde auch kein elektrisches Signal durch die dafür vorgesehenen Schaltmittel ausgelöst. Durch den im Lauf der Zeit bei Rotation des Werkstückes erfolgten Abrieb des daran ange­ drückten Werkzeugs, also des Setzstockbackens 1, wird die­ ser im Bereich der Achse X-X des Meßstiftes um eine Abrieb­ länge 11 verkürzt. Dabei wird auch das freie Ende 8 des Meß­ stiftes abgerieben und demgemäß auch dieser verkürzt. In Fig. 3, die den Extremfall zeigt, ist der Abrieb des Setz­ stockbackens schon so groß, daß der Meßstift 4 über die Ein­ schubwegstrecke a hinaus in die Hülse hineingeschoben wird, so daß er mit einem am Boden 5 der Metallhülse vorgesehenen elektrischen Kontakt 12 in Berührung kommt und dadurch ein elektrisches Signal in einer hier nicht dargestellten elek­ trischen Schaltanordnung auslöst, in der der unzulässig große Abrieb und die dadurch bedingte Verkürzung des Werkzeuges optisch und/oder akustisch angezeigt wird. Beim Zurückzie­ hen des Meßstiftes in seine Ausgangslage, Fig. 2, wird in einem hier nicht dargestellten Wegerfassungssystem die Ist-Länge A - also die Strecke einer Endablängung 13 des Meßstiftes, die bis zum Boden 7 bzw. zur Bodenkante 77 des Meßstiftes an den Meßfühlern 10 vorbeigeführt wird, im Vergleich zu einer Soll- Länge B, also einer Mindestlänge, die daran vorbeigeführt wird bzw. vorbeigeführt werden soll, gemessen. Im besonderen ist das in Fig. 4 verdeutlicht, in der gezeigt ist, daß der Meß­ stift an seinem freien Ende 8 bereits soweit abgerieben wurde, daß sich seine gesamte Länge und somit auch die an den Füh­ lern 10 vorbeizuführende Soll-Länge B des Endteils 13 so weit verkürzt hat, daß diese beim Vorbeigleiten an den Meßfühlern unterschritten wird. Diese Feststellung wird dem Wegerfas­ sungssystem zugeleitet und durch dieses in gleicher Weise ein optisches oder akustisches Signal auslöst.

Durch die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung ist es mög­ lich, eine der Bearbeitung eines Werkstückes abträgliche Verkürzung eines Werkzeuges bis auf wenige Mikron herab un­ mittelbar zur Anzeige zu bringen. Es kann aber - wie vor­ stehend ausgeführt ist, - außer dem Abrieb bzw. der Abrieb­ tiefe am eigentlichen Werkzeug selbst - hier an einem Setz­ stockbacken - auch die Abnutzung an einer allfälligen zu­ sätzlichen Einrichtung, die beispielsweise dem Werkzeug als eine Hilfseinrichtung dienlich sein kann - hier als ein Meß­ stift - gemessen und zur Anzeige gebracht werden. Das ist im vorliegenden Fall bedeutsam, um Fehlanzeigen, die von der Meßeinrichtung selbst verursacht werden können, vor­ zubeugen. Die Vorrichtung kann aber auch für andere Fälle von Interesse sein, z. B. wenn der Abrieb von mehreren Flächen gemessen werden soll, von denen wenigstens eine davon relativ zu einer feststehenden Fläche im wesentlichen senkrecht zu deren Oberfläche bewegbar sein soll.

Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß sowohl die Ober­ fläche 2 des Werkzeuges wie auch das freie, über diese Ober­ fläche des Werkzeuges ragende Ende 8 des Meßstiftes 4 mit einem möglichst abriebfesten Material beschichtet sind.

Es sei noch zu erwähnen, daß die Meßfühler 10 Be­ rührungssensoren, die induktiv bzw. kapazitiv wirken, sind.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Messen der Stärke des Abriebes von Werk­ stücken, die einem Abrieb unterworfen sind, bestehend aus einer zylindrischen Meßhülse mit einem darin axial verschiebbar angeordneten Meßstift und mit einem in der Hülse vorgesehenen elektrischen Kontakt, der mit dem freien Ende des im Hülseninneren vorgesehenen Meßstiftes in elektrische Wirkverbindung gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß für weitere zusätzlich erforderliche Messungen der Abriebs­ stärke von Werkstückteilen und/oder der Meßanordnung (Meßstift und Setzstock) außerhalb der zylindrischen Meßhülse (3), Meßfühler (10) vorgesehen sind, die mit einem Wegerfassungssystem verbunden von einer Endab­ längung (13) des in der Hülse eingeschobenen Meßstiftes bei dessen Zurückgleiten in seine Ausgangslage eine gegebene Soll-Länge (B) mit einer veränderbaren End­ ablängung (13) vergleichend messen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler Berührungssensoren sind, die induktiv oder kapazitiv wirken.