DD277508A1 - MEASURING DEVICE FOR MEASURING THE INTERNAL DIAMETERS OF HOLES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung ist beim messtechnischen Ueberwachen der spanabhebenden Bearbeitung von Bohrungen auf numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen anwendbar. Hierfuer ist ein Einpunkt-Messelement mittels Messschieber in einer Fuehrungsbohrung eines Messkopfes verstellbar, der pendelnd auf einer Schwenkachse aufgenommen ist. Diese bildet sowohl mit der Achse der Fuehrungsbohrung als auch mit der des Messgeraetes einen rechten Winkel und sie ist im Messgeraet gelagert, das mit einem Lasermesssystem gekoppelt ist. Dessen Strahl verlaeuft durch mindestens eine im Messgeraet angeordnete Blende und trifft auf einen Planspiegel, der im Messkopf vorgesehen ist, wodurch das Lasermesssystem registriert, um welchen Betrag der Messkopf ausschwenkt, sowie dieser in die Bohrung eingefahren wird und das Einpunkt-Messelement am Innendurchmesser zur Anlage gelangt. Fig. 1The invention is applicable to the metrological monitoring of the machining of bores on numerically controlled machine tools. For this purpose, a single-point measuring element is adjustable by means of caliper in a Fuehrungsbohrung a measuring head, which is accommodated swinging on a pivot axis. This forms a right angle both with the axis of the guide bore and with that of the measuring device and it is mounted in the measuring device, which is coupled with a laser measuring system. Whose beam passes through at least one arranged in the measuring device aperture and encounters a plane mirror, which is provided in the measuring head, whereby the laser measuring system registers by which amount the measuring head pivots, as this is retracted into the bore and the single-point measuring element at the inner diameter to the plant arrives. Fig. 1
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings
Die Erfindung ist beim meßtechnischen Überwachen der spanabhebenden Bearbeitung von Bohrungen auf numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen anwendbar.The invention is applicable to the metrological monitoring of the machining of bores on numerically controlled machine tools.
Für das meßtechnische Überwachen von Bohrungen, die auf einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine hergestellt wurden, ist bereits bekannt, in die Werkzeugspindel über den automatischen Werkzeugwechsel dieser Maschine auch Meßgeräte einzuwechseln, die mit einem maschinenunabhängigen Meßsystem arbeitet und im maschinenspezifischen Werkzeugspeicher bereitliegen. Eine solche in der Fachliteratur veröffentlichste Lösung weist festeingestellte 3-Punkt-Meßelemente auf, die von einer Kalibrierhülse umgeben sind, welche ein Meßnormal darstellt und auf dem Meßgerät gegen Federdruck verschiebbar ist. Dadurch gibt die Hülse die Meßolemente frei, wenn letztere in die Bohrung eingefahren werden. Ein solches Meßgerät mit ortsfesten Meßelementon verfügt jedoch nur über einen geringen Meßbereich. In einer automatisierten flexiblen Fertigung sind jedoch eine Vielzahl unterschiedlich großer Dohrungsdurchmesser zu fertigen und zu kontrollieren, so daß eine entsprechende Anzahl von Meßgeraten mit unterschiedlichen Meßdurchmessern im Werkzeugspeicher bereitzuhalten sind. Diese durch Moßmittel blockierten Speicherplätze gehen jedoch für die Bereitstellung von Werkzeugen verloren, was gleichermaßen oin Problem ist. Nach DE-OS 3533239 ist eine Meßeinrichtung bekannt, bei der die Meßelemente an in der Art eines Spannfutters radial vorstellbaren Backen befestigt sind, wodurch einer solchen Meßeinrichtung oin großer Meßbereich zugosprochen wird. Diese Lösung woist jedoch wesentliche Mängel lauf. Eine gonauo Messung ist hierbei nämlich nur dann gewähloisiot, wonn die radiale Vorstollbowogung dieser mohreren Meßelemente absolut synchron abläuft, was jedoch auf Grund von Fertigungsfehlern praktisch kaum zu orreichen ist. Die vorhandenen Ungonauigkeiten gehen somit in die Messung oin. Es wird auch dio Anordnung von nur einorn Mcßeloment, also an einem Backen nur für möglich gehalten. Wie dieses eine Elomenf jedoch dio Exzentrizität dor Moßlago in der Bohrung ausloten soll, wird nicht offenbart, denn dazu gehören zumindest zwoi sich gogonüborliogondn Abstandssignalo. Daa Einfahren dos Meßdornes in dio Bohrung wird in der Regel exzentrisch orlolyon und für don Fall, daß das oino Maßolement zur Anlage gelangt, wird eine einseitige Nullstellung signalisiert und das roalo Moßorgobnis bleibt aus. Üborhaupt gohon in oine solche Messung, welche das Wegmeßsystem dor Maschine nutzt, alle Maschinenfohlor und Vorschmutzungon oin, aucn das FehlvGrhalten des Pendolfutters, an welchem die Meßeinrichtung zum Ausgleich oines Achsvorsatzos aufgehängt worden soll.For the metrological monitoring of holes that have been produced on a numerically controlled machine tool, it is already known to load into the tool spindle via the automatic tool change this machine and measuring instruments that works with a machine-independent measuring system and are available in the machine-specific tool memory. Such published in the literature solution has permanently set 3-point measuring elements, which are surrounded by a Kalibrierhülse, which is a Meßnormal and is displaceable on the meter against spring pressure. As a result, the sleeve releases the Meßolemente when the latter are moved into the bore. However, such a meter with stationary Meßelementon has only a small range. In an automated flexible manufacturing, however, a variety of different sizes Dohrungsdurchmesser to manufacture and control, so that a corresponding number of measuring devices are to be prepared in the tool memory with different Meßdurchmessern. However, these memory-blocked memory locations are lost to the provision of tools, which is equally a problem. According to DE-OS 3533239 a measuring device is known in which the measuring elements are attached to the manner of a chuck radially conceivable jaws, whereby such a measuring device oin large measuring range zugosprochen. This solution, however, has significant deficiencies. A gonauo measurement is in this case only gewähloisiot, wonn the radial Vorstollbowogung this mohreren measuring elements runs absolutely synchronously, which, however, due to manufacturing errors is virtually impossible to achieve. The existing unevenness thus goes into the measurement oin. It is also the dio arrangement of only einorn Mcßeloment, so thought of a baking only possible. However, it is not revealed how this is supposed to elicit the eccentricity of the Moßlago in the hole, since at least two gogo-transmembrane distance signals are involved. Daa retracting the mandrel in dio bore is usually eccentric orlolyon and for the case that the oino Maßolement comes to rest, a unilateral zero position is signaled and the roo Moßorgobnis remains off. Usually, in such a measurement, which uses the measuring system of the machine, all machine foils and pre-soiling oin, also the incorrect behavior of the pendulum nut, on which the measuring device is supposed to be suspended in order to compensate for an axle attachment.
Ziel det*Erf indung ist, ein auf einen größeren Meßbereich einstellbares Meßgerät so zu gestalten, daß es den objektiven Zustand fehlerfrei mißt.The object of the invention is to design a measuring device which can be set to a larger measuring range in such a way that it measures the objective state without error.
Es ist Aufgabe der Erfindung, in einem Meßgerät mit von der Maschine unabhängigem Meßsystem und radial verstellbarem Meßelement, durch Anlage desselben an beliebigen Punkten der Bohrung einen Ausschlag zu realisieren, der sich als Signal verarbeiten läßt.It is an object of the invention to realize in a measuring device with independent of the machine measuring system and radially adjustable measuring element, by conditioning the same at any points of the bore a rash that can be processed as a signal.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Einpunkt-Meßelement in einem Meßkopf verstellbar angeordnet ist, der pendelnd auf einer Schwenkachse aufgenommen ist, die sowohl mit der Führung für die Verstellung als auch der Achse des Meßgerätes einen rechten Winkel bildet und im Meßgerät gelagert ist, das mit einem Lasermeßsystem gekoppelt ist, despen Strahl auf einen Planspiegel einwirkt, der im Meßkopf angeordnet ist. Als Führung ist im Meßkopf eine zur Achse des Meßgerätes radial gerichtete Führungsbohrung vorgesehen, in der ein Meßschieber gegen Klemmkraft verschiebbar gelagert ist, welcher eine Tastkugel als Einpunkt-Meßelement trägt. Die Schwenkachse ist hierbei exzentrisch im Meßgerät angeordnet und ihr radial gegenüberliegend Ot eine Anschlagschraube vorgesehen, welche im Meßgerät befestigt und mit ihrem Anschlag im Meßkopf aufgenommen ist, wobei zwischen den Anschlägen von Meßkopf und Anschlagschraube eine Druckfeder angeordnet ist. Für die Klemmung ist im Meßkopf quer zur Führungsbohrung eine Klemmbohrung vorgesehen, in der gegeneinander gerichtete Druckfedern auf jeweils eine Klemmkugel einwirken, die beidseitig am Umfang des Meßschiebers anliegen. Der Planspiegel ist in der dem Meßgerät zugewandten Planfläche des Meßkopfes zentrisch angeordnet und seiner Spiegelfläche ist eine Blende zugekehrt, die durch das Meßgerät geführt ist und den Laserstrahl leitet. Es kann auch in der Blende noch ein Prismenspiegel angeordnet sein, dessen beide Spiegelflächen jeweils einer Blende zugekehrt sind, die radial im Meßgerät vorgesehen sind und miteinander fluchten.According to the invention this is achieved in that a single-point measuring element is arranged adjustably in a measuring head, which is received on a swinging pivot axis, which forms a right angle with both the guide for the adjustment and the axis of the measuring device and is mounted in the measuring device, which is coupled to a laser measuring system, the beam acting on a plane mirror, which is arranged in the measuring head. As a guide to the axis of the measuring instrument radially directed guide bore is provided in the measuring head, in which a caliper is slidably mounted against clamping force, which carries a probe ball as a single-point measuring element. The pivot axis is in this case arranged eccentrically in the meter and its radially opposite Ot provided a stop screw, which is mounted in the meter and recorded with its stop in the measuring head, wherein a compression spring is disposed between the stops of the measuring head and stop screw. For clamping a clamping bore is provided transversely to the guide bore in the measuring head, in the oppositely directed compression springs acting on a respective clamping ball, which rest on both sides of the circumference of the caliper. The plane mirror is arranged centrally in the plane facing the meter face of the measuring head and its mirror surface is facing a diaphragm, which is guided by the meter and directs the laser beam. It can also be arranged in the diaphragm, a prism mirror, the two mirror surfaces are each facing a diaphragm, which are provided radially in the meter and are aligned.
Bei dieser Lösung ist also ein einziges Meßeiemeni in einem Meßkopf einstellbar gelagert, der irn Meßgerät pendelnd aufgehängt ist. Dieses Meßelement holt alle in der Bohrung abzunehmenden Signale selbst ein, so daß keine durch unterschiedliche Elemente bedingten Abweichungen auftreten können.In this solution, therefore, a single Meßiemeni is mounted adjustable in a measuring head, which is pendulum suspended in the meter. This measuring element fetches all signals to be taken in the bore itself, so that no deviations caused by different elements can occur.
Das eine Meßeiement wird geeicht und es mißt jeweils durch eine Ausschwenkung des Meßkopfes im Meßgerät und es werden die Unterschiede zwischen der Soll- und der Ist-Schwenklage als maschinenunabhängige Meßsignale abgenommen und im Rechner als fehlerfreies Meßergebnis ausgewertet.The one Meßeiement is calibrated and it measures each by a swinging of the measuring head in the meter and it will be the differences between the desired and the actual pivot position as machine-independent measurement signals taken and evaluated in the computer as error-free measurement result.
Nachstehend wird die Erfinidung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The Erfinidung is explained in more detail in a preferred embodiment. In the accompanying drawings show:
Fig. 1: einen teilweisen Längsschnitt durch das Meßgerät,1 is a partial longitudinal section through the meter,
Fig. 2: den Ausschnitt einer Seitenansicht, teilweise geschnitten.Fig. 2: the detail of a side view, partially cut.
Fig. 1 zeigt ein Meßgerät 1 mit einer Achse A, einem abgebrochenen Steilkegel 1.1 für die Spindelaufnahme und einem Ansatz 1.2 für den Werkzeugwechsel sowie einen sich anschließenden Zylinder 1.3. Das Meßgerät 1 ist mit einer axsialen Bohrung als zentralen Blende 2 sowie zwei miteinander fluchtenden radialen Blenden 2.1 und 2.2 versehen, wobei im Kreuzungspunkt der Blende 2 mit den Blenden 2.1; 2.2 ein Prirmenspiegel 3 eingebaut ist, von dem jede der Spiegelflächen in einem Winkel von 45° sowohl zu einer der Blenden 2.1; 2.2 als auch der Blende 2 geneigt ist. Im Zylinder 1.3 ist an einer Stelle seines Umfanges einer Lagerplatte 4 eingelassen und befestigt, welche in Fig. 2 als Draufsicht gezeigt ist. Die Lagerplatte 4 ist mit einer spielarmen Lagerung 5.1 versehen, die eine Schwenkachse 5 aufweist, welche einen Meßkopf 6 aufnimmt. Dieser ist zudem der Schwenkachse 5 radial gegenüber auf einer Anschlagschraube 7 geführt, die mit ihrem Kopf als Anschlag 7.1 im Meßkopf 6 und mit ihrem Schraubenteil im Meßgerät 1 sitzt, zu diesem also achsparallel angeordnet ist, wobei zwischen Meßkopf 6 und Anschlag 7.1 eine Druckfeder 8 vorgesehen ist.Fig. 1 shows a measuring device 1 with an axis A, a broken steep taper 1.1 for the spindle and a neck approach 1.2 for the tool change and a subsequent cylinder 1.3. The measuring device 1 is provided with an axsialen bore as the central aperture 2 and two aligned radial diaphragms 2.1 and 2.2, wherein at the intersection of the aperture 2 with the aperture 2.1; 2.2 a Prirmenspiegel 3 is installed, of which each of the mirror surfaces at an angle of 45 ° to both the aperture 2.1; 2.2 and the aperture 2 is inclined. In the cylinder 1.3 a bearing plate 4 is inserted and fixed at one point of its circumference, which is shown in Fig. 2 as a plan view. The bearing plate 4 is provided with a low-play bearing 5.1, which has a pivot axis 5 which receives a measuring head 6. This is also the pivot axis 5 radially out on a stop screw 7, which sits with its head as a stop 7.1 in the measuring head 6 and with its screw part in the measuring device 1, that is arranged axially parallel to this, between the measuring head 6 and stop 7.1 a compression spring is provided.
Quer zur Achse A des Meßgerätes 1 und des Meßkopfes 6 ist in letzterem eine radiale Führungsbohrung 6.1 vorgesehen, in der ein Meßschieber 9 sitzt, der an seinem aus dem Meßkopf 6 herausragenden Ende eine Tastkugel 9 als Einpunkt-Meßelement aufweist. In Fig. 2 ist die Klemmung des Meßschiebers 9 dargestellt, wozu unterhalb des Meßschiebers 9 im Meßkopf 6 eine zur Führungsbohrung 6.1 quer gerichtete Klemmbohrung 6.2 vorgesehen ist, welche zwei Klemmkugeln 10 aufnimmt, die beidseitig des Meßschiebers 9 an dessom Umfang unter dem Druck einer Druckfeder 11 anliegen, die andererseits an je einer Schraube 12 anliogen, welche -.'ie Klemmbohrung 6.2 beidseitig abschließen. In der Planfläche des Meßkopfes 6, welche der unteren Planfläche des N'eßgorates 1 zugekehrt ist, ist an zentraler Stelle ein Planspiegel 13 eingelassen, dessen Spiegelfläche der Blonde 2 zugekehrt ist. Dio Blendon 2; 2.1; 2.2 nehmen einen Laserstrahl auf, der von einem nicht dargestellten Lasermeßsystem ausgosondet und ontwoder radial oingoloitet und durch den Prismenspiogpl 3 umgelenkt oder unter Verzicht auf den Prismenspiegel 3 von der Spindelmitte her durch die Blende 2 auf den Planspiegel gerichtet wird. In Fig. 1 ist mit 14 eine Workzougspindel und mit 15 oino Workstückbohrung angodeutetTransverse to the axis A of the measuring device 1 and the measuring head 6, a radial guide bore 6.1 is provided in the latter, in which a caliper 9 is seated, which has at its protruding from the measuring head 6 end a Tastkugel 9 as a single-point measuring element. In Fig. 2, the clamping of the caliper 9 is shown, including below the caliper 9 in the measuring head 6 for a guide bore 6.1 transverse clamping bore 6.2 is provided, which receives two clamping balls 10, the both sides of the caliper 9 dessom circumference under the pressure of a compression spring 11 abut, on the other hand, each at a screw 12 anliogen, which -. Complete the clamping bore 6.2 on both sides. In the plane of the measuring head 6, which is the lower plane of N'eßgorates 1 faces, a plane mirror 13 is inserted at a central point, the mirror surface of the Blonde 2 faces. Dio Blendon 2; 2.1; 2.2 take a laser beam ausgeosondet of a laser measuring system, not shown, and radially oingoloitet ontwoder and deflected by the Prismenspiogpl 3 or directed waiving the prism mirror 3 from the spindle center through the aperture 2 on the plane mirror. In Fig. 1, 14 is a Workzougspindel and with 15 oino workpiece bore angodeutet
Die Wirkungsweise dos orfindungsgomäßen Meßgerätes ist folgende: The mode of operation of the measuring instrument according to the invention is the following:
Nachdem das Moßgorät 1 in dio Spindel 14 eingewechselt wordon ist, fährt dioso ein nicht dargestulltes Einstollolement an, wolchos in dio Führungsbohrung 6.1 eingreift und den Meßschieber 9 auf den zu messenden Durchmesser einstellt, d.h. radial vorschiobt. Daraufhin wird das Meßgerät 1 zu oinom nicht dargesteliien Meßnormal gefahren, das der Maschine in zweckmäßiger Woiso auf dor Workstückpalette zugeführt wurde, und der Meßkopf 6 taucht in eine dem zu messenden Bohrungsdiirchmessor entsprechende Soll-Bohrung ein, an der die Tastkugol 9.1 zur Anlage gelangt, die den Meßkopf 6 dadurch ausschwonkt. Das Maß diosor Auslenkung wird vom Laserstrahl registriert und in ein Signal umgesetzt. Ein zweites Signai wird z. B. durch eine Messung auf Umschlag an dor gegenüberliegenden Stelle abgenommen. Daraufhin fährt das Meßgerät 1 dieAfter Moßgorät 1 is changed into dio spindle 14 wordon, dioso arrives at an unmarked Einstollolement, wolchos engages in dio guide bore 6.1 and sets the caliper 9 to the diameter to be measured, i. radially vorschiobt. Thereafter, the meter 1 is driven to oinom not dargesteliien Meßnormal that was fed to the machine in appropriate Woiso on dor workpiece pallet, and the measuring head 6 immersed in a the Bohrungsdiirchmessor corresponding to measured target bore at which the Tastkugol 9.1 comes to rest, which swings the measuring head 6 thereby. The dimension diosor deflection is registered by the laser beam and converted into a signal. A second Signai is z. B. removed by a measurement on envelope at dor opposite point. Then the meter 1 drives the
Werkstückbohrung 15 an, in die der Meßkopf 6 eintaucht und dadurch die Tastkugel 9.1 zur Anlage bringt. Damit wird wiederum der Meßkopf 6 ausgeschwenkt und diese Auslenkung wird wiederum vom Laserstrahl registriert und in ein Signal umgesetzt, welcher Vorgang an gegenüberliegender Stelle wiederholt wird. Auf Grund der Unterschiede in der exzentrischen Lage des Meßgerätes 1 im Meßnormal zur exzentrischen Lage in der Werkstückbohrung 15 werden die Soll-Signale aus dem Normal entsprechende Größenunterschiede zu den Ist-Signalen aus der Werkstückbohrung 15 aufweisen und diese Unterschiede ermöglichen dem angeschlossenen Rechner die Ermittlung der objektiven Größe des Ist-Durchmessers der Werkstückbohrung 15.Workpiece bore 15, in which the measuring head 6 is immersed and thereby brings the Tastkugel 9.1 to the plant. Thus, in turn, the measuring head 6 is swung out and this deflection is in turn registered by the laser beam and converted into a signal, which process is repeated at the opposite location. Due to the differences in the eccentric position of the measuring device 1 in the measuring standard for eccentric position in the workpiece bore 15, the desired signals from the normal corresponding size differences to the actual signals from the workpiece bore 15 and have these differences allow the connected computer to determine the objective size of the actual diameter of the workpiece bore 15.
Die Aufhängung des Meßkopfes 6 im Meßgerät 1 läßt einen seinem möglichen Ausschlag entsprechenden Toleranzbereich zu, der bis in den Millimeterbereicbh geht. Die Einstellung des Meßschiebers 9 ordnet diesen Toleranzbereich jeweils einem anderen Meßdurchmesser zu, wodurch jedes dieser Meßgeräte eine Mehrzahl von Durchmessern erfassen kann und somit einen großen Meßbereich aufweist.The suspension of the measuring head 6 in the measuring device 1 can be a tolerance range corresponding to its possible rash, which goes up to the Millimeterbereicbh. The setting of the caliper 9 assigns this tolerance range in each case to a different measuring diameter, whereby each of these measuring devices can detect a plurality of diameters and thus has a large measuring range.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD32231988A DD277508A1 (en) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | MEASURING DEVICE FOR MEASURING THE INTERNAL DIAMETERS OF HOLES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD32231988A DD277508A1 (en) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | MEASURING DEVICE FOR MEASURING THE INTERNAL DIAMETERS OF HOLES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD277508A1 true DD277508A1 (en) | 1990-04-04 |
Family
ID=5604355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DD32231988A DD277508A1 (en) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | MEASURING DEVICE FOR MEASURING THE INTERNAL DIAMETERS OF HOLES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD277508A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1750084A1 (en) | 2005-08-04 | 2007-02-07 | Rheinmetall Waffe Munition GmbH | Measuring device for measuring an internal diameter, in particular in a weapon barrel |
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1988
- 1988-11-29 DD DD32231988A patent/DD277508A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1750084A1 (en) | 2005-08-04 | 2007-02-07 | Rheinmetall Waffe Munition GmbH | Measuring device for measuring an internal diameter, in particular in a weapon barrel |
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