DD262713A1

DD262713A1 - DEVICE FOR CHECKING CIRCULAR AND COAXIALITY DEVIATIONS

Info

Publication number: DD262713A1
Application number: DD30517487A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Szyminski
Original assignee: Univ Magdeburg Tech
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1988-12-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pruefen von Rundlauf- und Koaxialitaetsabweichungen zweier geometrischer Formelemente eines Werkstueckes bzw. einer montierten Baugruppe zueinander in ortsunabhaengigen Pruefstellen. Dabei stellt ein Formelement eine Basisflaeche und wird von einem Messkoerper aufgenommen. Mit dem Messkoerper ist eine Tasteraufnahme, deren Tastelemente das zweite, das Pruefmerkmal kennzeichnende Formelement radial antasten. Zur Erhoehung der Genauigkeit werden die bekannten Vorrichtungen derart veraendert, dass sie kein Spiel mehr aufweisen. Desweiteren verringert sich infolge der statischen Prueflage die Pruefzeit. Erfindungsgemaess sind Messkoerper und die Tasteraufnahme verdrehsicher und gegen axiale Verschiebung gesichert miteinander verbunden. Fig. 1The invention relates to a device for testing concentricity and Koaxialitaetsabweichungen two geometric shape elements of a workpiece or a mounted assembly to each other in location-independent Pruefstellen. In this case, a form element is a Basisflaeche and is recorded by a measuring body. With the measuring body is a button recording, the probe elements touch the second, the test feature characterizing form element radially. To increase the accuracy of the known devices are changed so that they have no game. Furthermore, the test time decreases as a result of the static test. According to the invention, the measuring body and the probe receptacle are secured against rotation and secured together against axial displacement. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Rundlauf- und Koaxialitätsabweichungen zweier geometrischer Formelemente eines Werkstückes bzw. einer montierten Baugruppe zueinander in ortsunabhängigen Prüfstellen und wird vorrangig in der automatisierten Fertigung angewendet.The invention relates to a device for testing concentricity and Koaxialitätsabweichungen two geometric shape elements of a workpiece or a mounted assembly to each other in location-independent test centers and is used primarily in automated manufacturing.

Characteristic of the known state of the art

Um Rundlauf- und Koaxialitätsabweichungen in der laufenden Produktion mit ökonomisch vertretbarem Aufwand feststellen zu können, wurden im Gegensatz zu ortsfesten Dreikoordinatenmeßgeräten und Form- und Lageprüfmaschinen ortsunabhängige Vorrichtungen entwickelt. In der DE-OS 2612920 ist eine Lehre zur Prüfung von Rundlauf- und Koaxialitätsabweichungen beschrieben, bei der durch Einsatz von zwei Scheiben und einem rotationssymmetrischen Grundkörper mit definiertem Durchmessermaßen einePaarungslehrung durchgeführt wird. Bei dieser technischen Lösung treten Spiele zwischen dem Grundkörper und den Scheiben sowie zwischen den Scheiben und den prüfmerkmalskennzeichnenden Werkstückoberflächen auf, so daß diese Vorrichtung auf Grund der aus den Spielen resultierenden Meßunsicherheit nur begrenzt einsetzbar ist. Zur Vermeidung eines Spiels zwischen Werkstück und Prüfgerät wurde'eine Vorrichtung entwickelt, bei der das jeweilige Prüfgerät einseitig von einer Werkstückbasisfläche aufgenommen und an die das Werkstückprüfmerkmal kennzeichnende zweite Oberfläche über ein Gestänge mit einem oder zwei Meßtastern angetastet wird, wobei zum Messen eine rotatorische Relativbewegung zwischen Meßtastern und Werkstück erzeugt wird. Zu diesem Zweck sind das Prüfgerät und die Tasteraufnahme drehbar miteinander verbunden (US-PS 4439925, DD-PS 50329, DE-OS 2649652, DE-OS 2412677 und EP 0033722). Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht darin, daß die für die Relativbewegung erforderlichen Lagerungen Spiele bedingen, die dann eine relativ hohe Meßunsicherheit zur Folge haben. Die damit zu erreichende Meßgenauigkeit ist für bestimmte Anwendungsfälle nicht mehr ausreichend.In order to determine concentricity and coaxiality deviations in current production with economically justifiable effort, in contrast to stationary Dreikoordinatenmeßgeräten and form and Lageprüfmaschinen location-independent devices have been developed. In DE-OS 2612920 a doctrine for testing concentricity and Koaxialitätsabweichungen is described in which by using two discs and a rotationally symmetrical body with a defined Durchmessermaßen a pairing teaching is performed. In this technical solution occur games between the base body and the discs and between the discs and the test feature characteristic workpiece surfaces, so that this device is due to the resulting uncertainty from the games limited use. To avoid a clearance between the workpiece and the test device, a device was developed in which the respective test device is received on one side by a workpiece base surface and the workpiece inspection characteristic characterizing second surface is probed via a linkage with one or two probes, wherein for measuring a rotational relative movement between Measuring probes and workpiece is generated. For this purpose, the tester and the button recording are rotatably connected to each other (US-PS 4439925, DD-PS 50329, DE-OS 2649652, DE-OS 2412677 and EP 0033722). The disadvantage of this technical solution is that the bearings required for the relative movement require games, which then have a relatively high uncertainty measurement result. The measurement accuracy to be achieved is no longer sufficient for certain applications.

Bei beiden technischen Lösungen ist eine im wesentlichen vom Ausrichten und der Drehbewegung abhängige Prüfzeit erforderlich.In both technical solutions, a substantially dependent on the alignment and the rotational movement test time is required.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine ortsunabhängige Vorrichtung zu schaffen, deren Anwendungsbereich gegenüber den bekannten ortsunabhängigen Vorrichtungen bei vergleichsweise gleichen bzw. wenig erhöhtem Herstellungs- und Bedienaufwand wesentlich erweitert ist.The aim of the invention is to provide a location-independent device, the scope of which is substantially expanded compared to the known location-independent devices with relatively the same or little increased manufacturing and operating costs.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen zur ortsunabhängigen Prüfung von Rundlauf- und Koaxialitätsabweichungen mittels Meßkörper und mit diesem verbundener Tasteraufnahme unter Verwendung verhältnismäßig einfacher Mittel derart zu verändern, daß sie eine höhere Genauigkeit und eine kürzere Prüfzeit ermöglichen.The invention has for its object to change the known devices for location-independent testing of concentricity and Koaxialitätsabweichungen means of measuring body and associated with this probe recording using relatively simple means such that they allow a higher accuracy and a shorter test time.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Meßkörper und die Tasteraufnahme verdrehsicher und gegen axiale Verschiebung gesichert miteinander verbunden sind.According to the invention the object is achieved in that the measuring body and the probe recording are secured against rotation and secured against axial displacement with each other.

Jenach Meßaufgabe sind in der Tasteraufnahme drei zur Ermittlung von Rundlaufabweichungen bzw. fünf Tastelemente zur Ermittlung von Koaxialitätsabweichungen angeordnet, wobei letztere in mindestens zwei die Achse des Werkstückes annähernd senkrecht schneidenden Ebenen angeordnet sind.After measuring task are arranged in the probe recording three to determine concentricity deviations or five probe elements for determining Koaxialitätsabweichungen, the latter being arranged in at least two the axis of the workpiece approximately perpendicularly intersecting planes.

Der Meßkörper kann in bekannter Weise das die Basisfläche darstellende Formelement als Achslagenverkörperung spielfrei aufnehmen. Beispielsweise ist dazu die Verwendung eines Dehndornes möglich.The measuring body can record in a known manner, the base surface performing form element as Achslagenverkörperung backlash. For example, the use of a mandrel is possible.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, als Meßkörper ebenfalls eine Tasteraufnahme zu verwenden, in der die Tastelemente in gleicherweise wie in der oben beschriebenen Tasteraufnahme angeordnet sind. In diesem Fall besteht die Vorrichtung aus zwei messend einander zugeordneten Tastersystemen.However, it is particularly advantageous to also use a probe receptacle as the measuring body, in which the feeler elements are arranged in the same way as in the probe receptacle described above. In this case, the device consists of two measuring systems associated with each other.

Um die Vorrichtung für unterschiedliche Werkstücke und Baugruppen bzw. Meßaufgaben anwenden zu können, ist es vorteilhaft, Meßkörper und Tasteraufnahme miteinander zu verbinden.In order to use the device for different workpieces and assemblies or measurement tasks, it is advantageous to connect the measuring body and probe recording with each other.

Für den Einsatz der Vorrichtung in der automatischen Fertigung ist es zweckmäßig, die Tastelemente an einen Rechner anzuschließen.For the use of the device in automatic production, it is expedient to connect the probe elements to a computer.

Das Zuordnungsprinzip sowie die Wahl der Anzahl der Tastelemente sind von der jeweils zu erreichenden Meßunsicherheit sowie von dem jeweiligen Prüfmerkmal abhängig. Bezüglich der Lagezuordnung der Tastelemente sollten günstigerweise jeweils drei Tastelemente um je 120° versetzt angeordnet sein.The assignment principle as well as the choice of the number of feeler elements depend on the measurement uncertainty to be achieved and on the respective test feature. With regard to the positional assignment of the scanning elements, three probing elements should each be advantageously arranged offset by 120 ° each.

Die durch die Tastelemente gewonnenen Meßwerte stellen Koordinaten eines Zylinderkoordinatensystems dar, aus denen die Lage der beiden Zylinderachsen der Formelemente zueinander nach bekannten Zusammenhängen exakt ermittelt werden können.The measured values obtained by the scanning elements represent coordinates of a cylindrical coordinate system, from which the position of the two cylinder axes of the shaped elements can be exactly determined relative to one another according to known relationships.

Durch die während des Meßvorganges starre Zuordnung der die Formelemente aufnehmenden bzw. antastenden Meßmittel läuft der Meßvorgang spielfrei ab, so daß gegenüber den bekannten, eine rotatorische Realtivbewegung zwischen Werkstück und Tastelement erfordernden Vorrichtung eine höhere Genauigkeit erreicht wird. Da der Meßvorgang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung diese Drehbewegung nicht mehr erfordert, d. h. die Vorrichtung die abweichungsbestimmenden Meßwerte in einer statischen Lage zum Werkstück übernimmt, verringert sich auch die Meßzeit.Due to the rigid during the measurement assignment of the mold elements receiving or antastenden measuring means of the measuring process is free of play, so that over the known, a rotary realtivbewegung between the workpiece and the probe-requiring device a higher accuracy is achieved. Since the measuring process with the device according to the invention no longer requires this rotational movement, d. H. the device takes over the deviation-determining measured values in a static position to the workpiece, also reduces the measuring time.

Der besondere Vorteil der Erfindung, der durch die messend einander zugeordneten Tastersysteme erreicht wird, besteht darin, daß die Vorrichtung kein genaues Ausrichten und Spannen mehr erfordert. Sie muß gegenüber dem Werkstück lediglich so positioniert werden, daß jedes Tastelement eine Anzeige realisiert, d. h. die Ausrichtgenauigkeit entspricht etwa dem Meßbereich der Tastelemente.The particular advantage of the invention, which is achieved by the metering mutually associated probe systems, is that the device requires no more accurate alignment and clamping more. It only needs to be positioned with respect to the workpiece such that each probe element realizes a display, i. H. the alignment accuracy corresponds approximately to the measuring range of the scanning elements.

embodiment

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenBelow, the invention will be explained in more detail by way of example. In the accompanying drawing show

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung der Koaxialität in Zuordnung zum Werkstück im Axialschnitt und Fig. 2: die Vorrichtung im Radialschnitt ohne Werkstückdarstellung.1 shows a device according to the invention for testing the coaxiality in association with the workpiece in axial section, and FIG. 2 shows the device in radial section without workpiece representation.

Die Vorrichtung besteht aus einem Grundkörper T und einem mit diesem spielfrei verschraubten Werkstückaufnahmekörper 2, der die achsgetreue Aufnahme eines Werkstückes 3 realisiert und demzufolge den Meßkörper darstellt. Auf den Grundkörper 1 ist ferner eine Meßwertgeberbuchse 4 koaxial, auswechselbar und arretierbar angeordnet. Die Meßwertgeberbuchse 4 besitzt im vorliegenden Beispiel fünf Radialdurchbrüche zur Aufnahme von Meßwertgebern 5 bis 9, die gemäß Fig.2 am Umfang der Meßwertbuchse 4 verteilt sind. Das Zuordnungsprinzip besteht darin, daß in einer Radialebene um 120° versetzt die Meßwertgeber 5,7 und 8 und in einer zur ersten parallelen Ebene die Meßwertgeber 6 und 9 angeordnet sind. Sie sind über einen nicht dargestellten Meßstellenumschalter mit einem extern programmierbaren Einchipmikrorechner verbunden, der nach vorgegebener Auswertevorschrift die Koaxialitätsabweichung bestimmt und über eine Anzeige- bzw. Druckereinheit bekanntgibt.The device consists of a base body T and a workpiece receiving body 2 screwed thereto in a clearance-free manner, which realizes the axis-true reception of a workpiece 3 and therefore represents the measuring body. On the main body 1, a transmitter socket 4 is also arranged coaxially, interchangeable and lockable. The transmitter socket 4 has in the present example five radial openings for receiving transducers 5 to 9, which are distributed according to Figure 2 on the circumference of the Meßwertbuchse 4. The assignment principle is that in a radial plane offset by 120 °, the transmitter 5,7 and 8 and in a first parallel plane, the sensors 6 and 9 are arranged. They are connected via a Meßstellenumschalter not shown with an externally programmable Einchipmikrorechner that determines according to a predetermined evaluation rule the Koaxialitätsabweichung and announces a display or printer unit.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben werden.In the following, the operation of the device will be described.

Die Vorrichtung wird mit ihrem Aufnahmekörper 2 in der Bohrung eines der zu prüfenden Werkstückgeometrie entsprechenden Einstellnormals mit zurückgenommenen Meßwertgebern 5 bis 9 spielfrei gespannt und lagefixiert. Anschließend wird die Meßwertgeberbuchse 4 auf dem Grundkörper 1 in axialer Richtung derart eingestellt und gespannt, daß die Meßwertgeber 5 bis 9 an der Oberfläche des Außendurchmessers des Einstellnormals zur Anlage kommen. Danach werden die Meßwertgeber 5 bis 9 in axialer Richtung nach o.g. Zuordnungsprinzip und in radialer Richtung meßwertanzeigend eingestellt. Nach Beendigung dieser Geometrieeinstellung erfolgt die Justierung der Vorrichtung durch Kalibrierung des über den Mikrorechner ermittelten Meßwertes. Nunmehr kann die Vorrichtung zum Messen der Koaxialität am Werkstück selbst eingesetzt werden. Der Meßvorgang reduziert sich dann nur noch auf das Einspannen des Werkstückaufnahmekörpers 2 in die Bohrung des Werkstückes 3 bei zurückgenommenen Meßwertgebern 5 bis 9, das Absenken der Meßwertgeber 5 bis 9 auf den zu prüfenden Außendurchmesser des Werkstückes 3 und die Auslösung der Meßwertübernahme einschließlich der Meßwerterfassung durch den Mikrorechner.The device is stretched with its receiving body 2 in the bore of one of the workpiece geometry to be tested adjustment standard with withdrawn transducers 5 to 9 backlash-free and fixed in position. Subsequently, the transmitter socket 4 is set and tensioned on the base body 1 in the axial direction such that the transducers 5 to 9 come to rest on the surface of the outside diameter of the adjustment standard. Thereafter, the transducers 5 to 9 in the axial direction o.g. Assignment principle and adjusted in the radial direction indicative. After completion of this geometry adjustment, the adjustment of the device is carried out by calibration of the measured value determined via the microcomputer. Now, the device for measuring the coaxiality can be used on the workpiece itself. The measuring process is then reduced only to the clamping of the workpiece receiving body 2 in the bore of the workpiece 3 at withdrawn transmitters 5 to 9, lowering the transmitter 5 to 9 to be tested outer diameter of the workpiece 3 and the triggering of the measured value acquisition including the measured value by the microcomputer.

Claims

1. Device of concentricity and Koaxialitätsabweichungen two geometric shape elements of a workpiece or a mounted assembly to each other, of which a mold element is a base surface and is received by a measuring body of the device, with a button recording, the probe of the second, the test feature characterizing form element radially biased, is connected, characterized in that the measuring body and the probe receptacle are secured against rotation and secured against axial displacement with each other.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that arranged in the probe receptacle at least three sensing elements in a radial plane to the axis of the probe receptacle.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that arranged in the probe receptacle at least five sensing elements in at least two radial planes to the axis of the probe receptacle.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the measuring body receives the base surface performing form element as Achslagenverkörperung backlash.

5. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the measuring body is a probe receptacle, are arranged in the at least three sensing elements in a radial plane to the axis of the measuring body.

6. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the measuring body is a probe receptacle, are arranged in the at least five sensing elements in at least two radial planes to the axis of the measuring body and the probe receptacle.

7. Apparatus according to claim 1 to 6, characterized in that the measuring body and the probe receptacle for the sensing elements, which probe the test feature characterizing mold element, are releasably connected together.

8. Apparatus according to claim 1 to 7, characterized in that all the scanning elements are connected to a computer.