DD220389A1

DD220389A1 - METHOD AND DEVICE FOR EXAMINING SHAPE AND LOCATION DEVIATIONS

Info

Publication number: DD220389A1
Application number: DD25704083A
Authority: DD
Inventors: Hanno Grallert; Wolfram Haeussler; Andreas Kreyssig; Bernhard Oertel; Harry Trumpold; Reinhard In Der Stroth; Gerhard Richter
Original assignee: Tech Hochschule
Priority date: 1983-11-24
Filing date: 1983-11-24
Publication date: 1985-03-27

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN UND EINE EINRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG VON FORM- UND LAGEABWEICHUNGEN AN ROTATIONSSYMMETRISCHEN PRUEFLINGEN BEI LAGEAENDERUNGEN DER DREHACHSE, WODURCH EINE IN-PROZESS-MESSUNG MOEGLICH WIRD. GLEICHZEITIG KOENNEN MIT DEN MESSINFORMATIONEN DIE FORM DES ROTATIONSSYMMETRISCHEN PRUEFLINGS, DIE DURCHMESSER SOWIE DIE BAHN DER DREHACHSE BESTIMMT WERDEN, WODURCH EINE UEBERWACHUNG DER RUNKTIONSEIGENSCHAFTEN DER SPINDELLAGERUNG MOEGLICH WIRD. DIE FORM- UND LAGEABWEICHUNGEN AN ROTATIONSSYMMETRISCHEN PRUEFLINGEN BESTIMMT MAN, INDEM DER PRUEFLING MITTELS AUFNAHMEELEMENTEN BEFESTIGT WIRD, DIE PRUEFLINGSOBERFLAECHE DURCH EIN SYSTEM VON MESSGROESSENAUFNEHMERN ANGETASTET UND DANACH IN SCHRITTEN VON MINDESTENS EINE UMDREHUNG AUSGEFUEHRT WIRD, WOBEI NACH JEDEM SCHRITT EINE AUFNAHME DER MESSWERTE ERFOLGT. ZUR BESTIMMUNG DER FORMABWEICHUNG AN BELIEBIGEN ROTATIONSSYMMETRISCHEN KOERPERN SIND ZUSAETZLICHE VERSCHIEBUNGEN LAENGS DER DREHACHSE NOTWENDIG, UM DIE GESAMTE MANTELFLAECHE DES PRUEFLINGS ZU ERFASSEN. NACH JEDER BEWEGUNG GELANGEN DIE MESSWERTE ZU EINER AUSWERTEEINHEIT, IN DER NACH BEENDIGUNG DER MESSUNG DIE OBERFLAECHENFORM, DIE FORMABWEICHUNG, DIE DURCHMESSER UND DIE BEWEGUNG DES DREHPUNKTES BZW. DER DREHACHSE BESTIMMT WERDEN.The invention relates to a method and apparatus for determining shape and position deviations of rotationally symmetrical prefludes at rotational axis position changes, thereby allowing an in-process measurement. AT THE SAME TIME, THE MEASUREMENT INFORMATION MAY DETERMINE THE FORM OF THE ROTATIONAL SYMMETRIC TESTING, THE DIAMETER AND THE STATION OF THE ROTARY AXLE, THUS MAY MAKE A MONITORING OF THE ROTATIONAL PROPERTIES OF THE SPINDLE STORAGE. THE FORM AND LOCATION VARIATIONS ON ROTATION BALANCED specimens DETERMINED MAN BY THE DUT BY RECORDING ELEMENTS ATTACHED IS THE specimen surface THROUGH A SYSTEM Transducer IS UNDER ATTACK AND AFTER MOVING AT LEAST ONE TURN IN PROGRESS IS BEING AFTER EACH STEP RECORDING INSTRUMENTS IS. IN ORDER TO DETERMINE THE FORM OF DEVIATION OF ANY ROTATIONAL SYMMETRIC BODIES, ADDITIONAL MOVEMENTS OF THE ROTARY AXLE ARE NECESSARY TO CAPTURE THE ENTIRE MANUFACTURED SURFACE OF THE REVIEW. AFTER EACH MOVEMENT, THE MEASUREMENTS ENTER TO AN EVALUATION UNIT IN WHICH, AFTER TERMINATION OF THE MEASUREMENT, THE SURFACE FORM, THE FORM DEVIATION, THE DIAMETERS AND THE MOTION OF THE TORQUE, OR THE THRUST AXIS TO BE DETERMINED.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Prüfung von Form- und LageabweichungenMethod and device for checking deviations in shape and position

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Form- und Lageabweichungen an rotationssymmetrischen Prüflingen und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei eine Anwendung sowohl zur Inprozeß-Messung (z.B. automatische, Fertigung) als auch zur Labormessung möglich ist.The invention relates to a method for testing deviations in shape and position on rotationally symmetrical test specimens and to a device for carrying out the method, wherein an application is possible both for in-process measurement (for example automatic, production) and for laboratory measurement.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Für die Prüfung von Form- und Lageabweichungen an rotationssymmetrischen Formelementen existieren verschiedene Meßverfahren, so zum Beispiel die Messung mit Formprüfgerät mit Präzisionsspindel, mit Formverkörperung und Feinzeiger, mit pneumatisch zentrierten Stützelementen und Feinzeiger, mit Rundlaufmeßexnrichtung, mit Koordinatenmeßgeräten und mit Dreipunktmeßgeräten, wie beispielsweise mit Prisma und Feinzeiger oder Reiterelement. Der grundlegende Nachteil der Dreipunkt-Meßverfahren besteht darin, daß. die einzelnen Harmonischen mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten übertragen wer- den und in der Praxis stets Harmonische existieren, die nicht erfaßt werden können.Characteristics of the known technical solutions For the examination of shape and position deviations on rotationally symmetric form elements, there are various measuring methods, for example the measurement with shape tester with precision spindle, with shape embossing and dial indicator, with pneumatically centered support elements and dial indicator, with Rundlaufmeßexnrichtung, with coordinate and with Dreipunktmeßgeräten , such as prism and pointer or Reiterelement. The fundamental disadvantage of the three-point measuring method is that. the individual harmonics are transmitted with different sensitivities and in practice there are always harmonics that can not be detected.

Durch zusätzliche selbsteinstellende Stützen können diese Kachteile derzeit vermindert werden, allerdings wird der Meßaufbau sehr empfindlich und schwer handhabbar· Bei Aufnahme zwischen Spitzen und Anwendung von 1- oder 2-Punkt-Meßverfahren darf sich weiterhin die Drehachse nicht oder nur vernachlässigbar gering ändern.By additional self-adjusting supports these Kachteile can currently be reduced, but the measurement setup is very sensitive and difficult to handle · When recording between tips and application of 1- or 2-point measurement method may continue to change the axis of rotation not or only negligibly small.

Formprüfgeräte mit Präzisionsspindel besitzen diese Nachteile nicht, sind aber wesentlich aufwendiger. In DEOS 2425226 wird, ein Verfahren beschrieben, mit dem mittels eines Meßgrößenaufnehmers sowohl die·Kreisform, als ^ auch die Exzentrizität des Kreismittelpunktes zur Drehachse erfaßt werden können, indem das Signal vom Meßgrößenaufnehmer und die Winkelorientierungssignale in geeigneter Weise zu einem Ausgangssignal verarbeitet werden. Da nur die Exzentrizität erfaßt wird, ist das Verfahren ungeeignet, um Lage« änderungen der Drehachse während'einer Umdrehung zu ermitteln und den Einfluß dieser Lageänderungen auf die Bestimmung der Kreisformabweichung zu eliminieren. Ein wesentlicher Nachteil besteht· darin, daß die Anwendung auf die Zylinderformprüfung nicht möglich ist.Formprüfgeräte with precision spindle do not have these disadvantages, but are much more expensive. In DEOS 2425226, a method is described, by means of a Meßgrößenaufnehmers both the circular, and the eccentricity of the circular center can be detected to the axis of rotation by the signal from the Meßgrößenaufnehmer and the angular orientation signals are processed in an appropriate manner to an output signal. Since only the eccentricity is detected, the method is unsuitable for detecting position "changes in the axis of rotation during one revolution and eliminating the influence of these position changes on the determination of the circularity deviation. A major disadvantage consists in the fact that the application to the cylinder shape test is not possible.

Ί5 Ziel der ErfindungΊ5 Object of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, die Bestimmung von Form- und Lageabweichungen an rotationssymmetrischen Formelementen so zu verbessern, daß es möglich wird, die Form des Prüflings zu bestimmen und gleichzeitig Informationen über die Durchmesser des Prüflings, Lageänderungen der Drehachse sowie Rückschlüsse auf die Funktionseigenschaften der Lager zu bekom- men.The invention aims to improve the determination of shape and position deviations of rotationally symmetrical shaped elements so that it is possible to determine the shape of the specimen and at the same time information about the diameter of the specimen, changes in position of the axis of rotation and conclusions about the functional properties of the bearings to get.

-Wesen der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Form- und Lageprüfung an rotationssymmetrischen Formelementen, insbesondere im Bereich der höheren Harmonischen, mit \ gleichzeitiger Bestimmung der Durchmesser sowie der Bahn der Drehachse des Prüflings bzw. der Meßeinrichtung zu schaffen, wobei Relativbewegungen zwischen kreisringförmigem trägereIement und der Meßbasis möglich sind. ' , Die Aufgabe wird erfindungsgemäß unter Anwendung an sich bekannter Meßgrößenaufnehmer, die mittels Trägerelemente am Umfang des Prüflings angeordnet sind, dadurch gelöst, daß der Prüfling mittels bekannter Aufnahmeelemente, die entwe-The invention has for its object to provide a method for shape and position test of rotationally symmetrical form elements, in particular in the field of higher harmonics, with \ simultaneous determination of the diameter and the path of the axis of rotation of the specimen and the measuring device, wherein Relative movements between annular support member and the measuring base are possible. The object is achieved according to the invention by using per se known Meßgrößenaufnehmer, which are arranged by means of support elements on the circumference of the test specimen, characterized in that the test specimen by means of known receiving elements, the entwe-

,35 der eine veränderliche oder eine konstante Drehachse besitzen, drehbar gelagert wird, danach gleichzeitig mit mindeistens vier, vorzugsweise voreingestellten, unter definier-, 35 which have a variable or a constant axis of rotation, is rotatably mounted, then simultaneously with at least four, preferably preset, under defined

ten Winkeln f.. ··· f in mindestens einem, vorzugsweise kreisringsektorförmigem Trägerelement angeordneten, Meßgrößenaufnehmern angetastet wird. Anschließend erfolgt eine Drehung des Prüflings um die Drehachse in Winkelachritten A^f. In jeder Meßstellung werden die Meßwerte von allen Meßgrößenaufnehmern' erfaßt und ausgewertet. Mit diesen einfachen Verfahrensschritten wird erreicht, daß die Maße des Bezugskör'pers, der Formabweichung, des Prüflingsdurchmessers sowie der Bahn der Drehachse gleichzeitig'bestimmbar sind..ten angles f .. ··· f in at least one, preferably annular sector-shaped support member arranged Meßgrößenaufnehmer is touched. Subsequently, a rotation of the specimen about the axis of rotation takes place in Winkelachritte A ^ f. In each measuring position, the measured values of all Meßgrößenaufnehmern 'are detected and evaluated. With these simple method steps it is achieved that the dimensions of the reference body, the shape deviation, the DUT diameter and the path of the rotation axis can be determined simultaneously.

Nach der Beendigung der Drehung besteht die Möglichkeit, das Trägerelement axial zu verschieben und danach erneut zu messen* Dadurch gelangt man zu weiteren Informationen über die Form- und Lageabweichungen des Prüflings. Anstelle der Drehung des Prüflings kann mit dem gleichen Effekt eine Drehung der Trägerelemente erfolgen.After completion of the rotation, it is possible to move the support member axially and then measure again * This leads to more information about the shape and position deviations of the specimen. Instead of the rotation of the specimen can be done with the same effect, a rotation of the support elements.

Wenn mehrere kreisringsektorförmige Trägerelemente zur Anwendung kommen, werden diese über stabförmige Verbindungselemente, die ebenfalls Meßgrößenaufnehmer tragen können, verbunden. Je zwei Meßgrößenaufnehmer an den Trägerelementen können durch feste Antastelemente, z.B. in Form von Prismen bzw. Reitern, ersetzt werden. Damit wird eine weitere Vereinfachung der Meßeinrichtung erreicht. Bei der Verwendung von Prismen oder Reitern kann jedoch die Bahn der Drehachse nicht bestimmt werden, sondern nur die Maße des Bezugskörpers, die Formabweichung sowie die Prüflingsdurchmesser. Die erfindungsgemäßen Einrichtungen bestehen: 1· Aus kreisringsektorförmigen Trägerelementen, in denen vier oder mehr Meßgrößenaufnehmer auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Die Meßgrößenaufnehmer können mittels einer Krei'sform-Verkörperung voreingestellt werden. Anstelle der Voreinstellung kann durch Messung die Stellung der Meßgrößenaufnehmer zu einem nominalen Kreis bestimmt werden, wobei der Einfluß der Rauheit ausgeschlossen sein muß. 'If several circular sector-shaped support elements are used, they are connected via rod-shaped connecting elements, which can also carry Meßgrößenaufnehmer. Two Meßgrößenaufnehmer on the support elements can by fixed probing elements, e.g. in the form of prisms or riders. Thus, a further simplification of the measuring device is achieved. When using prisms or riders, however, the path of the axis of rotation can not be determined, but only the dimensions of the reference body, the shape deviation and the Prüflingsdurchmesser. The devices according to the invention consist of: 1. From circular-sector-shaped carrier elements in which four or more transducers are arranged on a circular path. The Meßgrößenaufnehmer can be preset by means of a Krei'sform-embodiment. Instead of the default, the position of the Meßgrößenaufnehmer can be determined to a nominal circle by measurement, the influence of roughness must be excluded. '

2._;Aus kreisringsektorförmigen Trägerelementen und mindestens einem Verbindungselement, in denen vier oder mehr Meßgrößenaufnehmer bzw. Meßgrößenaufnehmer im Verbindungselement angeordnet sind.2 _.; From annular sector-shaped support elements and at least one connecting element, in which four or more Meßgrößenaufnehmer or Meßgrößenaufnehmer are arranged in the connecting element.

Die Meßgrößenaufnehmer können mittels einer Sylinderformverkörperung voreingestellt werden oder es muß durch Messung die Stellung der Meßgroßenaufnehraer zu einem nominalen Zylinder bei Eliminierung der Rauheit bestimmt werden. 3» Aus einernfPrisma oder Reiter bei der Kreisformprüfung bzw. Priemen oder 2 Reitern mit Verbindungselementen bei der Zylinderformverkörperung, die entsprechend 1. bzw. 2. anateile zweier kreisringsektorförmige Trägerelemente angeordnet sind.The Meßgrößenaufnehmer can be preset by means of a Sylinderformverkörperung or it must be determined by measurement, the position of the Meßgroßenaufnehraer to a nominal cylinder with elimination of roughness. 3 »From a single prism or rider in the circular form test or belt or 2 riders with connecting elements in the cylindrical form of embodiment, which are arranged according to the 1st and 2nd anateile of two circular sector-shaped support elements.

.10 Ausführungsbeispiel:.10 embodiment:

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand von Zeichnungen erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen sind: Fig. 1: eine schemätische Darstellung der Meßeinrichtung mit Trägerelement als -Ansicht von vorn Ii¹Ig. 2: eine schematische Darstellung der Meßeinrichtung .mi/tThe invention will be explained with reference to an embodiment with reference to drawings. In the accompanying drawings: Fig. 1: a schematic representation of the measuring device with carrier element as a front view Ii ¹ Ig. 2: a schematic representation of the measuring device .mi / t

Trägerelement als Ansicht von oben Fig. 3: e;Lne schematisc.he Darstellung der Meßeinrichtung mit-¹ Prismen ale Ansicht von vorn , ^: Support member as a view from above Fig. 3: e; schematisc.he Lne representation of the measuring device ¹ with- prisms ale front ^view:

Pig. 4: eine schematische Darstellung der Meßeinrichtung mit Reitern ale Ansicht von vornPig. 4: a schematic representation of the measuring device with tabs ale view from the front

Ein zu messender Prüfling 1 wird mit seiner Drehachse 2 in :.Aufnahmeelementen 3 gelagert. Die Trägerelemente 4 mit ihren , Meßgrößenaufnehmern 5 werden in Meßstellung gebracht, d.h. die Anzeigen aller Meßgrößenaufnehmer 5 befinden sich im Anzeigebereich. Anschließend erfolgt eine Voreinstellung auf das jeweilige Formelernent. Durch eine Drehung zwischen den Trägerelementen 4 und dem Prüfling 1 um den Betrag Δ-f, der .mit Hilfe eines Winkelgebers 6 erhalten wird, gelangt man zu den verschiedenen Meßstellungen. In jeder Meßstellung werden die von den ivleßgrößenaufnehmern 5 kommenden Signale einer Aue-'werteeinheit 7 zugeführt und dort gespeichert. Nach frühestens einer Umdrehung kann die Berechnung der Forraabwe^ichung, des Durchmessers des Prüflings sowie der Bahn des Drehpunktes erfolgen und durch eine Anzeigeeinheit 8 ausgegeben werden.A test object 1 to be measured is mounted with its axis of rotation 2 in: receiving elements 3. The carrier elements 4 with their Meßgrößenaufnehmern 5 are brought into the measuring position, i. The displays of all Meßgrößenaufnehmer 5 are in the display area. Subsequently, a default setting is made to the respective Formelernent. By a rotation between the support elements 4 and the specimen 1 by the amount .DELTA.-f, which. By means of an angle encoder 6 is obtained, one arrives at the different measuring positions. In each measuring position, the signals coming from the ivleßgrößenaufnehmer 5 are supplied to a flood value unit 7 and stored there. After at the earliest one revolution, the calculation of the foramen deflection, the diameter of the test object and the path of the fulcrum can be carried out and output by a display unit 8.

Bei Verwendung (Fig. 2) von mindestens einem zweiten krcisringeektorförmlgem Trägerelement 4 sowie von einem oder mehreren ütabförmigen Verbindungselementeη 9, die zusätzliche I-Ießgrößenaufnehmer 5 tragen können, ist die FormbcStimmungWhen using (Figure 2) at least one second krzisringeektorförmi carrier element 4 and one or more ütabförmigen Verbindungselementeη 9, which can carry additional Ileßgrößenaufnehmer 5, the Formbc humor

an beliebigen rotationssymmetriGchen Körpern möglich. Wach Beendigung der Formprüfung in der ereten Ebene kann dabei eine Verschiebung in Richtung der Drehachse des Prüflings mit anschließender erneuter Aufnahme der Meßinformationen erfolgen, die einer Auswerteeinheit 7 zur Speicherung übergeben werden. Wenn alle Ivleßinformationen über die Körperform gespeichert sind, berechnet die Auswerteeinheit 7 die Form- und Lageabweichung und die Durchmesser dee Prüflings. Anstelle von zwei Meßgrößenaufnehmern können in 2 Trägerelement en (Pig. 3) Priemen 10 oder auch (1''Ig 4) Reiter 10 zur-Anwendung kommen. ^ ,possible on any rotationally symmetrical bodies. At the end of the form test in the ground plane, a shift in the direction of the axis of rotation of the test object can take place, followed by a renewed recording of the measurement information, which is transferred to an evaluation unit 7 for storage. When all information about the body shape has been stored, the evaluation unit 7 calculates the shape deviation and the diameter of the test object. Instead of two Meßgrößenaufnehmern can in 2 carrier element en (Pig 3) belt 10 or (1''Ig 4) tab 10 come to the application. ^,

Analog den angeführten Ausführungsbeiepielen ist die Prüfung von Innenmaßen (Bohrungen) mit einer entsprechenden .Einrichtung ebenfalls möglich.Analogous to the mentioned Ausführungsbeiepielen the examination of internal dimensions (holes) with a corresponding .Einrichtung is also possible.

Claims

invention claim

1. A method for testing deviations in shape and position, preferably on rotationally symmetrical specimens using per se known Meßgrößenaufnehmer, which are ange¬ by means of a support element on the circumference of the specimen, characterized in that the Prüfling (1) by means of known receiving elements ( 3), which have either a variable or a constant axis of rotation (2) is rotatably supported, then simultaneously with at least four, preferably preset, at defined angles / f .. _i at least one, preferably kreisringsektorförmigem support element (4 Then, a rotation of the test piece (1) about the variable or constant axis of rotation (2) takes place in angular steps δf and in each measuring position the measured values of all Meßgrößenaufnehmer (5) are detected and evaluated.

2. The method according to item 1, characterized in that after rotation of the specimen (1), an axial displacement of the sector-shaped carrier element (4). 3 · Method according to items 1 and 2, characterized in that, instead of the test piece (1), the circular-sector-shaped carrier element (4) is rotated,
4 »device for checking deviations in shape and position, characterized in that the carrier elements (4) by one or more rod-shaped connecting elements (9) which carry in particular Meßgrößenaufnehmer (5) are rigidly interconnected
5. Device according to item 4, characterized in that instead of two Meßgrößenaufnehmern (5) on the support elements (4) fixed probing elements (10), for example in the form of prisms or riders, are arranged.

- For this 2 sheets drawings -