DD236797A1 - Messeinrichtung fuer automatische innen- und aussendurchmessermessung - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist eine hohe Messgenauigkeit im automatischen Betrieb. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung, mit der ein direktes Messen von Innen- und Aussendurchmessern erfolgt und sich dabei die zu messende Bohrungswand und zylindrische Mantelflaeche des Werkstueckes nacheinander und selbsttaetig gegenueber den zugehoerigen Antastelementen ausrichten. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass ein Messschlitten vier Antastelemente und der andere Messschlitten zwei Antastelemente traegt, wobei die vier Antastelemente paarweise symmetrisch, zu einer Fluchtlinie angeordnet sind, die durch die beiden anderen Antastelemente und einer Symmetrieachse des in Messstellung befindlichen Werkstueckes verlaeuft. Fig. 1

Description

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung in Seitenansicht mit eingelegtem Werkstück in

Meßstellung und Fig. 2: in Draufsicht die Antastelemente, wobei sich die Antastelemente für die Innendurchmessermessung in Dreipunktanlage an der Bohrungswand befinden.

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung besteht aus einer Grundplatte 1, auf der zwei diametral zueinander verschiebbare Meßschlitten 2,3 angeordnet sind. Die Verschiebbarkeit der Meßschlitten 2, 3 gewährleistet eine antreibbare Spindel-Mutter-Einheit 4, die an einem Basisteil 5 befestigt ist und die Meßschlitten 2, 3 miteinander verbindet. Der Meßschlitten 2 trägt paarweise vier Antastelemente 6, 7 und 8, 9 und der andere Meßschlitten 3 trägt fluchtend hintereinanderliegend zwei Antastelemente 10,11. Alle Antastelemente 6 bis 11 sind dabei austauschbar auf den Meßschlitten 2,3 befestigt. Die Antastelemente 6,7 und 8,9 befinden sich symmetrisch zu einer Fluchtlinie 12, die durch die Antastelemente 10,11 und der Symmetrieachse 13derzu messenden Bohrung und Mantelfläche des in Meßstellung befindlichen Werkstückes 14verläuft. Der Meßschlitten 2 weist einen Meßwertaufnehmer 15 mit einem Taststift 16 auf. Der Taststift 16 liegt an einem Anschlag 17 an, der an dem Meßschlitten 3 befestigt ist. Im Wirkungsbereich der Antastelemente 6 bis 11 befindet sich eine Meßplatte 18 zur Aufnahme des Werkstückes 14. Die Meßplatte 18 ist auf einer Trägerplatte 19 mittels Kugeln 20 allseitig linear verschiebbar gelagert und durch eine nichtdargestellte Antriebsvorrichtung höhenverstellbar. Bei allen möglichen Bewegungsrichtungen der Meßplatte 18 behält diese stets eine parallele Lage zu den Meßschlitten 2,3 bei. Zur Gewährleistung der linearen Beweglichkeit der Antastelemente 6 bis 11 weist die Meßplatte 18 Ausnehmungen 21 auf

Die Wirkungsweise der in den Zeichnungen dargestellten Meßeinrichtung ist folgende:

Das zu messende Werkstück 14 wird durch einen nichtdargestellten Industrieroboter auf die Meßplatte 18 abgelegt. Dazu befindet sich die Meßplatte 18 oberhalb der Antastelemente 6 bis 11. Durch das nachfolgende Absenken der Meßplatte 18 gelangt das Werkstück 14 in Meßhöhe. Danach erfolgt das Einleiten des Meßvorganges für die Messung des Innendurchmessers. Hierzu wird die Spindel-Mutter-Einheit 4 mit einer solchen Drehrichtung beaufschlagt, damit sich die Meßschlitten 2, 3 nach außen bewegen. Dadurch gelangen die Antastelemente 8,9 und 10 an die Bohrungswand und realisieren hier eine Dreipunktanlage. Die Dreipunktanlage und die gegen die Bohrungswand wirkende Meßkraft der Antastelemente 8, 9 und 10 sowie die allseitige lineare Beweglichkeit der Meßplatte 18 mit dem Werkstück 14, gewährleisten ein selbsttätiges Ausrichten der Bohrung in Meßstellung. Die Meßstellung für die Innendurchmessermessung ist erreicht, wenn sich die Symmetrieachse 13 der Bohrung mit der Fluchtlinie 12 schneidet. Der bei diesem Vorgang zurückgelegte Weg der Antastelemente 8, 9 und 10 wird von dem abgeglichenen Meßwertaufnehmer 15 durch Anlage des Taststiftes 16 an dem Anschlag 17 aufgenommen und in bekannter Weise in Signale umgewandelt und einer Auswerteeinheit zugeführt.

Für das nachfolgende Messen des Außendurchmessers erfolgt eine Umkehr der Drehbewegung an der Spindel-Mutter-Einheit 4. Dadurch heben sich die Antastelemente 8,9 und 10 von der Bohrungswand ab und die Antastelemente 6,7 und 11 kommen an der Mantelfläche des Werkstückes 14 zur Anlage. Aufgrund der Dreipunktanlage und der Meßkraft der Antastelemente 6, 7 und 11 sowie der allseitigen linearen Beweglichkeit der Meßplatte 18 mit dem Werkstück 14, richtet sich die zu messende Mantelfläche selbsttätig in Meßstellung aus. Der dabei zurückgelegte Weg der Antastelemente 6,7 und 11 wird von dem abgeglichenen Meßwertaufnehmer 15 erfaßt, in Signale umgewandelt und der Auswerteeinheit zugeführt. Damit ist das Messen des Außendurchmessers abgeschlossen.

Nach Beendigung des zweiten Meßvorganges werden die Antastelemente 6 bis 11 in Mittelstellung gefahren, um beim Aufwärtsbewegen der Meßplatte 18 eine Beschädigung der Antastelemente 6 bis 11 zu vermeiden. Die Aufwärtsbewegung der Meßplatte 18 ist abgeschlossen, wenn sich diese oberhalb der Antastelemente 6 bis 11 befindet. In dieser Stellung erfolgt abschließend das Wegführen des Werkstückes durch den Industrieroboter und ein neues Werkstück kann der Meßeinrichtung zugeführt werden.

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung ist auf Grund ihrer selbstzentrierenden Eigenschaft vorteilhafterweise in einem automatischen Fertigungsprozeß einsetzbar. Positionierungsgenauigkeiten bei der Werkstückübergabe werden selbsttätig ausgeglichen.

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch:

   Meßeinrichtung für die automatische Innen- und Außendurchmessung, bestehend aus einer Grundplatte mit zwei diametral zueinander verschiebbaren Meßschlitten, wobei jeder Meßschlitten mindestens ein Antastelement trägt, ein Meßschlitten mit mindestens einem Meßwertaufnehmer versehen ist, der mit einem auf dem anderen Meßschlitten befestigten Anschlag in Wirkverbindung steht und daß im Wirkungsbereich der Antastelemente eine Meßplatte angeordnet ist, die Längs- und Querbewegungen des Werkstückes gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßschlitten (2) vier Antastelemente (6,7 und 8,9) und der andere Meßschlitten (3) zwei Antastelemente (10,11) trägt, wobei die vier Antastelemente (6,7 und 8,9) paarweise symmetrisch zu einer Fluchtlinie (12) angeordnet sind, die durch die beiden anderen Antastelemente (10,11) und einer Symmetrieachse (13) des in Meßstellung befindlichen Werkstückes (14) verläuft.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Einrichtungen zum automatischen Messen von Innen- und Außendurchmessern an vorzugsweise rotationssymmetrischen Werkstücken. Die Bearbeitung der Werkstücke erfolgt auf Werkzeugmaschinen und der Werkstückwechsel durch Industrieroboter. Als spezielles Anwendungsgebiet kommt der Einsatz in Fertigungszellen in Betracht, wobei die Meßeinrichtungen jeweils in den Arbeitsbereich des Industrieroboters einbezogen sind.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Zum automatischen Messen von Innendurchmessern wurde bereits eine Meßeinrichtung vorgeschlagen, die aus einer Grundplatte besteht, auf der zwei diametral zueinander bewegbare Meßschlitten gelagert sind. Die Meßschlitten 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 Meßschlitten auf der Grundplatte mittels Kugeln, können die beiden Meßschlitten als eine Einheit Längs- und Querbewegungen ausführen. Das ermöglicht eine selbsttätige Zentrierung der Antastelemente gegenüber der Werkstückbohrung. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch die Zweipunktanlage der Antastelemente an der Bohrungswand nicht immer eine exakte Einstellung des Bohrungsdurchmessers eintritt. Das beeinflußt das Erreichen einer hohen Meßgenauigkeit negativ. Andererseits können mit dieser Einrichtung nur Innendurchmesser gemessen werden. Sollen auch Außendurchmesser gemessen werden, so wäre eine zusätzliche Meßeinrichtung notwendig.

   Weiterhin ist eine Vorrichtung zum automatischen Messen von Außen- und Innendurchmessern vorgeschlagen worden. Hierbei wird das Werkstück von einer schwimmend gelagerten Trägerplatte aufgenommen und durch ein V-förmiges Verschiebeelement gegen einen in die Werkstückbohrung ragenden Anlagedorn gedrückt. Das Messen des Außendurchmessers erfolgt direkt durch Anlegen der Antastelemente an die Mantelfläche des Werkstückes und die Ermittlung des Innendurchmessers erfolgt indirekt über die Antastelemente und den Anlagedorn durch Differenzbildung. Diese Meßvorrichtung ermöglicht mit der Messung des Außendurchmessers eine gleichzeitige Ermittlung des Innendurchmessers und bewirkt damit eine Zeiteinsparung beim Meßvorgang. Nachteilig wirkt sich dabei jedoch aus, daß Lageabweichungen der Bohrungswand gegenüber der Mantelfläche des Werkstückes in das Meßergebnis eingehen und damit den ermittelten Bohrungsdurchmesser verfälschen. Die Ursachen für diesen Meßfehler sind in der indirekten Ermittlung des Bohrungsdurchmessers begründet. Außerdem erfolgt die Abnahme der Meßwerte an Meßpunkten, die in einer Fluchtlinie liegen.

   Ziel der Erfindung

   Als Ziel der Erfindung soll im automatischen Betrieb eine hohe Meßgenauigkeit erreicht werden.

   Darlegung des Wc :~ens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung für die automatische Innen- und Außendurchmessermessung, bestehend aus einer Grundplatte mit zwei diametral zueinander verschiebbaren Meßschlitten, wobei jeder Meßschlitten mindestens ein Antastelementträgt, ein Meßschlitten mit mindestens einem Meßwertaufnehmer versehen ist, der mit einem auf dem anderen Meßschlitten befestigten Anschlag in Wirkverbindung steht und daß im Wirkungsbereich der Antastelemente eine Meßplatte angeordnet ist, die Längs- und Querbewegungen des Werkstückes gewährleistet, zu schaffen, mit der ein direktes Messen von Innen- und Außendurchmessern erfolgt und sich dabei die zu messende Bohrungswand und zylindrische Mantelfläche des Werkstückes nacheinander und selbsttätig gegenüber den zugehörigen Antastelementen ausrichten. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß ein Meßschlitten vier Antastelemente und der andere Meßschlitten zwei Antastelemente trägt, wobei die vier Antastelemente paarweise symmetrisch zu einer Fluchtlinie angeordnet sind, die durch die beiden anderen Antastelemente und einer Symmetrieachse des in Meßstellung befindlichen Werkstückes verläuft.