DD234068A1

DD234068A1 - DEVICE FOR AUTOMATIC MEASUREMENT OF EXTERNAL AND INTERNAL DIAMETERS

Info

Publication number: DD234068A1
Application number: DD27250985A
Authority: DD
Inventors: Gerald Laemmel; Dieter Loeffler; Dieter Leonhardt
Original assignee: Werkzeugmasch Forschzent
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1985-01-11
Publication date: 1986-03-19

Abstract

Ziel der Erfindung ist ein zeitsparender Messvorgang mit einer einfachen und robusten Messvorrichtung. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, mit der ein gleichzeitiges Messen von Aussen- und Innendurchmessern erfolgt und eine Selbstzentrierung des Werkstueckes gegenueber der Messvorrichtung eintritt. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass ein Schlitten ein Verschiebeelement aufnimmt, das zum Werkstueck gerichtet und an Anlagestellen des Werkstueckes anlegbar ist, die Grundplatte einen Anlagedorn traegt, der in die Werkstueckbohrung ragt und an seinem oberen Ende eine in radialer Richtung hervorstehende Messspitze aufweist, wobei die Messspitze in der Fluchtlinie der Antastelemente liegt und die Anlagestellen des Verschiebeelementes waehrend der Messstellung des Werkstueckes symmetrisch zur Fluchtlinie liegen. Fig. 1The aim of the invention is a time-saving measuring process with a simple and robust measuring device. The object of the invention is to provide a device with which a simultaneous measurement of outside and inside diameters takes place and a self-centering of the workpiece occurs opposite the measuring device. According to the invention this is achieved in that a carriage receives a sliding element, which is directed to the work piece and can be applied to contact points of the workpiece, the base plate carries a plant mandrel which protrudes into the Werkstueckbohrung and at its upper end has a projecting measuring tip in the radial direction, wherein the measuring tip lies in the alignment line of the probing elements and the contact points of the displacement element are symmetrical to the alignment line during the measuring position of the workpiece. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Vorrichtungen zum automatischen Messen von Außen- und Innendurchmessern, wobei der Einsatz der Meßvprrichtung entweder als Einzelaufstellung an der Bearbeitungsmaschine oder innerhalb von automatischen Meßstationen erfolgt.The field of application of the invention extends to devices for the automatic measurement of outside and inside diameters, wherein the use of the measuring device takes place either as an individual installation on the processing machine or within automatic measuring stations.

Als spezielles Anwendungsgebiet kommt der Einsatz in Fertigungszellen unter Verwendung von Industrieroboter für den Werkstückwechsel in Betracht.As a special field of application is the use in manufacturing cells using industrial robots for the workpiece change into consideration.

Characteristic of the known technical solutions

Zum automatischen Messen von Innendurchmessern wurde bereits eine Meßvorrichtung vorgeschlagen, die aus einer Grundplatte besteht, auf der zwei diametral zueinander bewegbare Trägerelemente gelagert sind. Die Trägerelemente sind durch eine Zylinder-Kolben-Einheit verbunden und tragen je ein Antastelement, die an die zu messende Bohrungswand anlegbar sind. Die Bewegungen der Antastelemente werden von einem Meßwandler aufgenommen und in Signale umgewandelt. Auf Grund der Lagerung der Trägerelemente auf der Grundplatte mittels Kugeln, können die beiden Trägerelemente als eine Einheit Längs- und Querbewegungen ausführen. Das ermöglicht eine Selbstzentrierung der Meßvorrichtung gegenüber der Werkstückbohrung und wirkt sich vorteilhaft auf einen automatischen Meßvorgang unter Verwendung von Industrieroboter für den Werkstückwechsel aus. Mit dieser Vorrichtung können jedoch nur Innendurchmesser gemessen werden. Sollen auch Außendurchmesser gemessen werden, so wäre eine zusätzliche Meßvorrichtung notwendig.For automatic measurement of inner diameters, a measuring device has already been proposed, which consists of a base plate, are mounted on the two diametrically mutually movable support elements. The support elements are connected by a cylinder-piston unit and each carry a probing element which can be applied to the bore wall to be measured. The movements of the probing elements are recorded by a transducer and converted into signals. Due to the mounting of the carrier elements on the base plate by means of balls, the two carrier elements can perform as a unit longitudinal and transverse movements. This allows a self-centering of the measuring device relative to the workpiece bore and has an advantageous effect on an automatic measuring process using industrial robots for the workpiece change. However, only internal diameters can be measured with this device. If outside diameters are also to be measured, an additional measuring device would be necessary.

Nach der DE-OS 31 21 800; G01B, 21/00 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Innen- und Außendurchmessern bekannt. Die Vorrichtung besteht aus zwei das zu messende Werkstück antastenden Antastelementen, die über Tastarme mit je einem Schlitten verbunden und diametral zueinander bewegbar sind. Die verschiebbare Lagerung der Schlitten erfolgt auf Führungen. Die Bewegungen der Antastelemente nimmt ein Meßwandler auf.According to DE-OS 31 21 800; G01B, 21/00 discloses a method and apparatus for measuring inside and outside diameters. The device consists of two probing probing the workpiece to be measured, which are connected via scanning arms, each with a carriage and are movable diametrically to each other. The slidable mounting of the carriage takes place on guides. The movements of the probing elements takes on a transducer.

Die Vorrichtung dient insbesondere zum Messen von Außendurchmessern. Sollen auch Innendurchmesser gemessen werden, so muß ein gesonderter Meßvorgang eingeleitet werden. Dazu ist ein Umrüsten der Vorrichtung auf andere Antastelemente erforderlich. Darüber hinaus erfordert das Innen-Durchmesser-Messen das Zentrieren der Werkstücke zur Meßvorrichtung. Diese Maßnahmen haben einen hohen Zeitaufwand zur Folge und verlangen zusätzliche Vorrichtungsteile.The device is used in particular for measuring outside diameters. If internal diameters are also to be measured, then a separate measuring procedure must be initiated. This requires a conversion of the device to other probing elements. In addition, inside diameter measurement requires centering the workpieces to the measuring device. These measures result in a high expenditure of time and require additional device parts.

Object of the invention

Als Ziel der Erfindung soll im automatischen Betrieb ein zeitsparender Meßvorgang mit einer einfachen und robusten Meßvorrichtung erreicht werden. ™~ The object of the invention is to be achieved in automatic operation, a time-saving measuring operation with a simple and robust measuring device. ™ ~

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum automatischen Messen von Außen- und Innendurchmessern an vorzugsweise rotationssymmetrischen Werkstücken, bestehend aus einer Grundplatte, auf der sich eine Werkstückauflage befindet, die Längs- und Querbewegungen des Werkstückes ermöglicht, beidseitig der Werkstückauflage ein Zustellelement diametral zueinander einstellbar angeordnet ist, jedes Zustellelement einen Schlitten verschiebbar aufnimmt und jeder Schlitten mindestens einen Meßwandler trägt, der mit je einem diametral zueinander gerichteten Antastelement versehen ist, zu schaffen, mit der ein gleichzeitiges Messen von Außen- und Innendurchmessern erfolgt und eine Selbstzentrierung des Werkstückes gegenüber der Meßvorrichtung eintritt.The invention has for its object to provide a device for automatically measuring outer and inner diameters of preferably rotationally symmetrical workpieces, consisting of a base plate on which a workpiece support is located, the longitudinal and transverse movements of the workpiece allows, on both sides of the workpiece support a delivery element diametrically to each other is arranged adjustable, each feed element slidably receives a carriage and each carriage carries at least one transducer, which is provided with a respective diametrically directed to each other sensing element, with a simultaneous measurement of outside and inside diameters and a self-centering of the workpiece against the Measuring device occurs.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß ein Schlitten ein Verschiebeelement aufnimmt, das zum Werkstück gerichtet und an Anlegestellen des Werkstückes anlegbar ist, die Grundplatte einen Anlagedorn trägt, der in die Werkstückbohrung ragt und an seinem oberen Ende eine in radialer Richtung hervorstehende Meßspitze aufweist, wobei die Meßspitze in der Fluchtlinie der Antastelemente liegt und die Anlagestellen des Verschiebeelementes während der Meßstellung des Werkstückes symmetrisch zur Fluchtlinie liegen.According to the invention this is achieved in that a carriage receives a displacement element which is directed to the workpiece and can be applied to berthing of the workpiece, the base plate carries a plant mandrel which projects into the workpiece bore and at its upper end has a projecting measuring tip in the radial direction, wherein the probe tip is in the alignment of the probing elements and the contact points of the displacement element during the measuring position of the workpiece are symmetrical to the alignment line.

Zur dämpfenden Anlage des Werkstückes an der. Meßspitze ist das Verschiebeelement im Schlitten axial verschiebbar entgegen der Wirkung einer Druckfeder gelagert. Weiterhin ist das Verschiebeelement werkstückseitig mit einem V-förmigen Anlagearm versehen, damit eine sichere Zentrierung des Werkstückes in Meßposition erfolgen kann.For dampening attachment of the workpiece to the. Meßspitze the sliding element in the carriage is axially displaceable against the action of a compression spring stored. Furthermore, the displacement element on the workpiece side is provided with a V-shaped contact arm, so that a secure centering of the workpiece can be done in the measuring position.

embodiment

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to a preferred embodiment.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:In the accompanying drawings show:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit eingelegtem Werkstück in Meßposition und Fig. 2: in Draufsicht die Anlagestellen der Meßvorrichtung am Werkstück in Meßposition.Fig. 1: a schematic representation of the device according to the invention with inserted workpiece in the measuring position and Fig. 2: in plan view, the contact points of the measuring device on the workpiece in the measuring position.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der an einer Fertigungszelle Außen- und Innendurchmesser rotationssymmetrischer Werkstücke gleichzeitig gemessen werden. Dabei erfolgt der Werkstückwechsel durch einen Industrieroboter.The exemplary embodiment relates to a device according to the invention with which outer and inner diameters of rotationally symmetrical workpieces are measured simultaneously on a production cell. The workpiece change takes place by an industrial robot.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Grundplatte 1, auf der eine Trägerplatte 2 zur Aufnahme des Werkstückes 3 mittels Kugeln 4 linear allseitig verschiebbar gelagert ist. Weiterhin sind auf der Grundplatte 1 zwei Zustellelemente 5, 6 diametral zueinander einstellbar angeordnet und befinden sich beidseitig der Trägerplatte 2. Jedes Zustellelement 5, 6 nimmt verschiebbar einen Schlitten 7, 8 auf, die zur Gewährleistung der Verschiebbarkeit mit je einem nichtdargestellten pneumatischen Antrieb verbunden sind. Jeder Schlitten 7, 8 weist einen Meßwertaufnehmer auf, der mit je einem diametral zueinander gerichteten Antastelement 9,10 versehen ist. Im Schlitten 7 ist ein Verschiebeelement 11 axial verschiebbar entgegen der Wirkung einer Druckfeder gelagert. Das Verschiebeelement 11 weist werkstückseitig V-förmige Anlagearme 12 auf, die an Anlagestellen 13,14 des Werkstückes 3 anlegbar sind. In Meßposition des Werkstückes 3 liegen die Anlagestellen 13,14 symmetrisch zur Fluchtlinie 15 der Antastelemente 9,10.The inventive device consists of a base plate 1, on which a support plate 2 for receiving the workpiece 3 by means of balls 4 is linearly displaceably mounted on all sides. Each feed element 5, 6 slidably receives a carriage 7, 8, which are connected to ensure the displaceability with a non-illustrated pneumatic drive, respectively , Each carriage 7, 8 has a transducer, which is provided with a respective diametrically directed to each other sensing element 9,10. In the carriage 7, a displacement element 11 is mounted axially displaceable against the action of a compression spring. The displacement element 11 has workpiece-side V-shaped contact arms 12 which can be applied to abutment points 13, 14 of the workpiece 3. In the measuring position of the workpiece 3, the contact points 13,14 are symmetrical to the line of flight 15 of the probing elements 9,10.

Auf der Grundplatte 1 ist weiterhin ein Anlagedorn 16 aufrechtstehend befestigt, der durch eine Ausnehmung 17 der Trägerplatte 2 hindurchreichend in die Werkstückbohrung ragt. Der Anlagedorn 16 weist an seinem oberen Ende eine in radialer Richtung hervorstehende Meßspitze 18 auf, die innerhalb der Fluchtlinie 15 liegt. Das Trägerelement 2 stützt sich durch eine Druckfeder 19 federnd gegen das Zustellelement 6 ab.On the base plate 1, a contact pin 16 is further attached upright, which extends through a recess 17 of the support plate 2 reaching into the workpiece bore. The attachment mandrel 16 has at its upper end a projecting in the radial direction of the measuring tip 18, which lies within the alignment line 15. The support member 2 is supported by a compression spring 19 resiliently against the feed element 6.

Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:The operation of the device according to the invention shown in the drawing is the following:

Das zu messende Werkstück 3 wird von einem nichtdargestellten Industrieroboter auf der Trägerplatte 2 so abgelegt, daß sich der Anlagedorn 16 innerhalb der Werkstückbohrung befindet. Danach werden die Schlitten 7, 8 durch einen pneumatischen Antrieb in Richtung des Werkstückes 3 bewegt. Dadurch berühren zuerst die V-förmigen Anlagearme 12 des Verschiebeelementes 11 das Werkstück 3 und es kommt anschließend zum Verschieben des Werkstückes 3 so weit, bis die Bohrungswand des Werkstückes an der Meßspitze 18 des Anlagedorns 16 anliegt. Während dieses Verschiebevorganges führt das Werkstück 3 mit der Trägerplatte 2 auf Grund der Lagerung mittels Kugeln 4 auf der Grundplatte 1 Längs- und Querbewegungen aus. Das bewirkt eine Selbstzentrierung des Werkstückes 3 in Meßposition. Diese Selbstzentrierung ist abgeschlossen, wenn sich eine Dreipunktanlage des Werkstückes 3 an den Anlagestellen 13,14 und der Meßspitze 18 eingestellt hat. Gleichzeitig mit dem Verschieben der Schlitten 7, 8 sind die Antastelemente 9,10 an die Mantelfläche des Werkstückes 3 zur Anlage gebracht worden. Der Meßvorgang wird nun eingeleitet, indem die Bewegungen der Antastelemente 9,10 von den vorher abgeglichenen Meßwertaufnehmern in Signale umgewandelt und einer Auswerteeinheit zugeführt werden. Das Messen des Außendurchmessers erfolgt durch direkte Zweipunktmessung durch Anlage der Antastelemente 9,10 an der Mantelfläche des Werkstückes 3. Gleichzeitig erfolgt das indirekte Ermitteln des Innendurchmessers aus der Differenz des Außendurchmessers abzüglich des doppelten Abstandes vom Anlagepunkt des Meßwertaufnehmers 9 an der Mantelfläche des Werkstückes 3 zum Anlagepunkt der Meßspitze 18 an der Bohrungswand des Werkstückes 3.The workpiece 3 to be measured is deposited by an unillustrated industrial robot on the support plate 2 so that the abutment mandrel 16 is located within the workpiece bore. Thereafter, the carriages 7, 8 are moved by a pneumatic drive in the direction of the workpiece 3. As a result, first the V-shaped contact arms 12 of the displacement element 11 touch the workpiece 3 and then the displacement of the workpiece 3 occurs until the bore wall of the workpiece bears against the measuring tip 18 of the abutment mandrel 16. During this displacement process, the workpiece 3 with the support plate 2 due to the storage by means of balls 4 on the base plate 1 longitudinal and transverse movements. This causes a self-centering of the workpiece 3 in the measuring position. This self-centering is completed when a three-point system of the workpiece 3 has been set at the contact points 13,14 and 18 of the measuring tip. Simultaneously with the displacement of the carriage 7, 8, the probing elements 9,10 have been brought to the lateral surface of the workpiece 3 to the plant. The measurement process is now initiated by the movements of the probing elements 9, 10 are converted by the previously adjusted transducers into signals and fed to an evaluation unit. At the same time, the indirect determination of the inner diameter of the difference of the outer diameter less twice the distance from the contact point of the transducer 9 takes place on the lateral surface of the workpiece 3 for Investment point of the probe tip 18 at the bore wall of the workpiece. 3

Nach Beendigung des Meßvorganges werden die Schlitten 7, 8 nach außen bewegt und dadurch das Verschiebeelement 11 und die Antastelemente 9,10 vom Werkstück 3 abgehoben. Gleichzeitig verschiebt die Druckfeder 19 die Trägerplatte 2 mit dem Werkstück 3 in Richtung des Zustellelementes 5. Das bewirkt ein Abheben des Werkstückes 3 von der Meßspitze 18. Abschließend erfolgt das Wegführen des Werkstückes 3 aus der Meßvorrichtung mit dem Industrieroboter.After completion of the measuring operation, the carriages 7, 8 are moved outwards and thereby the sliding element 11 and the probing elements 9, 10 are lifted off the workpiece 3. At the same time, the compression spring 19 moves the support plate 2 with the workpiece 3 in the direction of the Zustellelementes 5. This causes a lifting of the workpiece 3 of the probe 18. Finally, the removal of the workpiece 3 from the measuring device with the industrial robot.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ermöglicht somit mit der Messung des Außendurchmessers eine gleichzeitge Ermittlung des Innendurchmessers und bewirkt eine zeitsparende Ermittlung dieser Werte. Auf Grund der Selbstzentrierung des Werkstückes gegenüber der MeSvorrichtung ist diese vorzugsweise im automatischen Fertigungsprozeß einsetzbar, bei dem geringe Positionierungsgenauigkeiten bei der Werkstückzufuhr unproblematisch sind und selbsttätig ausgeglichen werden.The measuring device according to the invention thus allows the measurement of the outer diameter of a simultaneous determination of the inner diameter and causes a time-saving determination of these values. Due to the self-centering of the workpiece relative to the measuring device, this is preferably used in the automatic production process, in which low positioning accuracies in the workpiece supply are unproblematic and are automatically compensated.

Claims

Invention claim:

1. A device for automatically measuring outer and inner diameters of preferably rotationally symmetrical workpieces, consisting of a base plate on which a workpiece support is, the longitudinal and transverse movements of the workpiece allows, on both sides of the workpiece support a feed element is arranged diametrically opposite each delivery element Carriage slidably receives and each carriage carries at least one transducer, which is each provided with a diametrically directed to each other probing element, characterized in that a carriage (7 or 8) receives a sliding element (11), which directed to the workpiece (3) and at contact points (1.3, 14) of the workpiece (3) can be applied, the base plate (1) carries a contact pin (16) which projects into the workpiece bore and at its upper end a radially projecting measuring tip (18), wherein the measuring tip ( 18) in the alignment line (15) of the probing elements (9, 10) and the contact points (13,14) during the measuring position of the workpiece (3) are symmetrical to the alignment line (T5).

2. Device according to item 1, characterized in that the displacement element (11) in the carriage (7) is mounted axially displaceable against the action of a compression spring and workpiece-side V-shaped contact arms (12).

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