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Verfahren und Vorrichtung zur Nachprüfung der Kontur und der Kantenschrägung
von Bauteilen auf Einhaltung vorgeschriebener Genauigkeitstoleranzen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung gefertigter Teile auf
Einhaltung vorgeschriebener Genauigkeitstoleranzen, damit diese mit anderen Teilen
zwecks Bildung einer baulichen Einheit zusammenpassen.
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Die Einzelüberprüfung von in Massenproduktion hergestellten Teilen
ist ein teurer und zeitraubender Vorgang, vor allem, wenn es sich um verwickelte
Formen und Konturen handelt, die sehr viele komplizierte Messungen erfordern.
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Als ein schnelles Verfahren zur Überprüfung bestimmter Teile hat
sich die Vergleichsprüfung erwiesen, bei der die Kontur, Oberfläche bzw. die Teile
im ganzen überprüft werden, indem sie unmittelbar an eine Schablone angelegt oder
in deren Nähe gebracht werden und dadurch ihre Abweichungen von der vorgeschriebenen
Gestalt, Größe oder Form leicht feststellbar sind.
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So wurde bereits vorgeschlagen, den Prüfling in einen mit federbelasteten
Prüflehren versehenen Rahmen einzuspannen, die fest am Rahmen angeordnet sind, wobei
die Rahmeninnenkante eine unveränderliche, der Soll-Kontur des Prüflings entsprechende,
ihr gegenüber ein wenig vergrößerte Kontur aufweist, so daß die Länge des über die
Innenkante hervorstehenden Lehrenendes ein Maß für die Kontur des Prüflings bildet.
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Ersichtlicherweise ist dieses Verfahren in solchen Fällen unpraktisch.
wo es eine sehr große Zahl verschiedener Schablonen erfordert. Beispielsweise ist
es in der Flugzeugindustrie notwendig, die Genauigkeit einer großen Zahl von aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellten Teilen nachzuprüfen, die schließlich
eine einzige Baueinheit ergeben sollen. Häufig weichen die Teile einer solchen Baueinheit,
beispielsweise die einen sich verjüngenden Flügel bildenden Rippen, in ihrer Kontur,
Abschrägung oder Abmessung nur ganz wenig voneinander ab. Die Überprüfung dieser
Teile nach herkömmlichen Vergleichsverfahren erfordert eine große Anzahl von Schablonen
und Klemmvorrichtungen und macht den Prüfvorgang ziemlich umständlich.
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Andererseits sind auch Meßvorrichtungen für die verschiedensten Zwecke
bekannt, bei denen eine Vielzahl Stifte parallel nebeneinander und axial verschiebbar
in einem Gestell angeordnet sind, deren vorstehende Spitzen gegen eine auszumessende
Kontur vorgeschoben werden und die so abgetastete Kontur durch irgendwelche Mittel
aufgezeichnet wird.
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Hiermit kann in einem Arbeitsgang jedoch nur die Kontur in einer Schnittebene
nachgemessen werden.
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Auch gibt es bereits eine Vorrichtung zum Über-
prüfen einer sich
bewegenden Fläche, bei der der Prüfling an einer einzelnen Prüflehre vorbeigeführt
wird. Auf diese Weise läßt sich zwar die Kontur eines in bezug auf seine Bewegungsrichtung
gleichmäßig gekrümmten Werkstücks prüfen, nicht jedoch die Kontur eines beliebigen
Werkstücks.
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Die Erfindung hat sich gegenüber diesem Stand der Technik die Aufgabe
gesetzt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die bekannten
Vergleichsprüfungsvorgänge vereinfacht und verbessert werden können und ein und
dieselbe Ausrüstung zum Überprüfen unterschiedlicher Teile beliebiger Krümmung verwendet
werden kann, ohne daß für jeden Teil eine besondere dreidimensionale Schablone erforderlich
ist.
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Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß zunächst an
vorbezeichneten Stellen der Schablone längs deren Kante als Paßlehren oder Toleranzlehren
dienende Schrägungsprüflehren ange ordnet und mit bekannten Haftmitteln verankert
werden, danach der zu prüfende Teil, auf die Paßlehren ausgerichtet, auf die Schablone
aufgelegt wird und schließlich die Kontur und die Kantenschrägung des zu prüfenden
Teils mit den Prüfflächen der Toleranzlehren visuell verglichen werden.
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Hierbei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß es bereits bekannt
ist, magnetische, elektromagnetische oder pneumatische Mittel zur Verankerung von
Teilen an einem Träger zu verwenden.
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Die Prüfvorrichtung zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens
weist eine Arbeitsfläche und eine auf dieser ruhende Schablone auf und ist dadurch
gekennzeichnet, daß Schrägungsprüflehren als Paßlehren bzw. Toleranzlehren sowie
ein- und ausschaltbare Verankerungsmittel zur vorübergehenden Befestigung der Prüflehren
längs der Schablonenkante auf der Arbeitsfläche vorgesehen sind.
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Die Prüfkanten oder -flächen der Lehren werden parallel zur Kante
des zu prüfenden Teils an einer gegebenen Stelle angeordnet, wobei sich Prüfkanten
einiger im folgenden als Paßlehren bezeichneter Lehren unmittelbar an die Kante
des Prüflings anlegen, während die Prüfkanten anderer, im folgenden als Toleranzlehren
bezeichneter Lehren einen gewissen Abstand von dieser Kante bzw. Fläche besitzen,
um einen Zwischenraum für eine »Gut-Ausschuß(<-Lehre frei zu lassen. Die allgemeine
Kontur der Oberfläche eines Teils kann mit dieser Ausrüstung bequem durch Verankern
der Lehren und gegebenenfalls der Schablone auf der Arbeitsfläche überprüft werden,
wobei die Lehren in solcher Stellung an die Schablonenkante angesetzt werden, daß
sie zusammen mit der Schablone ein Skelettmuster der Prüflingsoberfläche bilden.
Auf diese Weise stellen die lotrecht angeordneten Lehren über und neben der Wirkkante
der Schablone einen Umriß der Oberfläche des zu prüfenden Teils dar, so daß dieser
mit der zu überprüfenden Fläche in Anschlag mit den für einen solchen Anschlag vorgesehenen
Prüfkanten oder -flächen der Paßlehren auf der Schablone angeordnet werden kann.
Die Prüfkanten oder -flächen der Toleranzlehren dagegen sollen einen räumlichen
Abstand von der Prüflingsoberfläche haben und bilden einen Zwischenraum entsprechend
der größten, bei der Teilefertigung zu erwartenden Toleranz. Der zu prüfende Teil
wird als in Ordnung befunden, wenn der Zwischenraum den »Gut«-Teil einer »Gut-Ausschuß«-Lehre
aufnimmt, deren Ausschußteil aber abweist.
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Zur Verankerung der Lehren und gewünschtenfalls auch der Schablone
auf der Arbeitsplatte vor dem Prüfvorgang können verschiedene an sich bekannte Mittel
verwendet werden. Beispielsweise kann die Verankerungskraft auf magnetischem einschließlich
elektromagnetischem Weg oder durch Unterdruckanpressung gewonnen werden. Besonders
gut läßt sich die magnetische Anziehungskraft zur Verankerung der Schablone und
Lehren in fester Wirkstellung auf dem Untersuchungstisch bei der Überprüfung von
Teilen aus praktisch unmagnetischem Material verwenden, weil dann der Teil leicht
gehandhabt und gegenüber der voreingestellten Schablone bzw. den Lehrengliedern
bewegt werden kann.
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Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen sollen ein besseres
Verständnis der Erfindung vermitteln. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht
der bei der Durchführung der Erfindung verwendeten Ausrüstung, bei der Schablone
und Schrägrmgsprüflehren auf magnetischem Weg auf der Arbeitsplatte verankerbar
sind, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,
aus dem ersichtlich
ist, wie das Werkstück zwecks Überprüfung in Berührung mit den
Kanten einer Paßlehre gebracht wird, Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich Fig. 2, bei
dem der zu überprüfende Teil Abstand von den Toleranzlehren besitzt, Fig. 4 eine
perspektivische Ansicht ähnlich Fig. 1 einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
bei der die Schablone und die Prüflehren durch Unterdruck in fester Lage auf der
Arbeitsplatte verankerbar sind, und Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Prüflehre,
wie sie bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform verwendet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Überprüfung
von Teilen gemäß Fig. 1 auf der Oberseite einer elektromagnetischen Fläche bzw.
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Arbeitsplatte 10 eines Tisches 11. Die Magnetisierung der Fläche 10
wird durch unter der Tischfläche angeordnete elektrische Spulen bewirkt, die über
einen Ein-Aus-Schalter 12 an eine Stromquelle angeschlossen sind. Befindet sich
der Schalter 12 in seiner Aus-Stellung, so ist die Fläche 10 entmagnetisiert.
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Der Tisch besitzt sehr viele Schubladen 13, die als Vorratsbehälter
für unterschiedlich geformte, umgekehrt T-förmige Schrägungsprüflehren 14 dienen,
die nachfolgend im einzelnen beschrieben werden.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine flache
Stahlschablone 15 in Verbindung mit den Lehren 14 benutzt. Die Schablone 15 besitzt
eine lotrechte Kante 15 a, deren Kontur genau der Soll-Kontur einer Kante des zu
prüfenden Teils entspricht.
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Die Oberseite der Schablone 15 ist mit einer Reihe von Markierungen
15 b versehen, die genau die Prüfpunkte angeben. Bei jeder Markierung 15 b ist in
die Oberseite der Schablone 15 eine Angabe 15c eingeschrieben, die angibt, welche
spezielle Lehre an dieser Markierung angeordnet werden muß.
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Die umgekehrt T-förmigen Lehren 14 stellen entweder Paßlehren 14'
(Fig. 2) oder Toleranzlehren 14" (Fig. 3) dar. Beide Arten von Lehren weisen allgemein
eine Grundplatte 14 a aus Stahl, einen lotrecht angeordneten Stegteill4b und eine
an einem Ende des Stegteils 14 b ausgebildete Prüffläche 14 c auf.
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Unter der wirksamen Prüffläche 14 c befindet sich ein lotrechter Teil
14 e, der die Schablonenkante berühren soll, so daß die Prüffläche 14 c über der
Schablonenoberseite gehalten wird. Auf der Vorderseite des Stegs sind Angaben 14d
zur Kennzeichnung der Kontur der Prüffläche 14 c vermerkt. Beispielsweise trägt
die in Fig. 2 dargestellte Lehre 14' die Angabe »40«, die besagt, daß die Fläche
um 40 gegenüber dem Lot geneigt ist. Die in Fig. 3 dargestellte Lehre 14" trägt
die Angabe »30«.
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Gewünschtenfalls können die Flächen der Lehrenstege 14 b zusätzlich
mit Markierungen 21 zur Kennzeichnung der richtigen Höhe einer Prüflingskante über
der Grundfläche versehen sein. Andererseits können die Flächen 14 c der Lehren auch
eine viel größere Höhe und/oder Breite besitzen, damit sie für die Überprüfung welliger
oder nicht flacher Teile verwendet werden können.
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Die Lehren 14' und 14" unterscheiden sich oadurch, daß im ersten
Fall die Prüffläche 14 c mit dem Prüfling 20 in Anschlagberührung gebracht werden
soll, während bei den Toleranzlehren 14" ein Zwischenraum 14g die Prüffläche 14
c von der Kante des zu prüfenden Teils 20 trennt.
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Bei der Anwendung der Erfindung wird zunächst die Schablone 15 für
den betreffenden Prüfling auf dem Tisch 10 aufgestellt und werden anschließend die
durch die Angaben 15 c vorgeschriebenen, passenden Lehren 14 aus den Schubladen
13 herausgesucht. Vorzugsweise sind die Schubladen 13 so markiert, daß sie die Schräge
oder sonstige Kontur der Fläche 14 c der in ihnen enthaltenen Lehren angeben. Sodann
werden die richtigen Lehren 14 an den durch die Markierungen 15 b angegebenen Stellen
an die Schablonenkante 15 a angesetzt.
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Von den verwendeten Lehren 14 sind die wenigsten Paßlehren 14', vielmehr
werden in erster Linie Toleranzlehren an die Schablone 15 angesetzt. Die Paßlehren
14' dienen zum leichteren Anbringen des zu prüfenden Teils 20 in richtiger Stellung
auf der Schablone 15, so daß hierfür meistens nur einige wenige Lehren an örtlich
getrennten Stellen, beispielsweise an jedem Schablonenende und einmal etwa in der
Mitte dazwischen, verwendet zu werden brauchen.
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Wenn die Schablone 15 und alle Lehren 14 richtig auf der Arbeitsfläche
aufgestellt sind, wird der Schalter 12 auf »EIN« umgelegt. Hierdurch wird die Tischplatte
10 magnetisiert und verankert die Stahlschablone nebst allen Lehren fest in ihrer
voreingestellten Lage. Nunmehr können die zu prüfenden Teile 20 nacheinander auf
die Schablone aufgesetzt werden, wobei die zu prüfende Fläche auf Anschlag mit den
Flächen 14 c der Paßlehren 14' ausgerichtet wird. Bei dieser Ausführungsform der
Erfindung ist jeder Teil 20 vorzugsweise aus Aluminium oder aus einem praktisch
unmagnetischen Material gefertigt, so daß er leicht gehandhabt und in die richtige
Lage bezüglich der Flächen 14 c der Schrägungsprüflehren verschoben werden kann.
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Die richtige Kontur und Kantenschrägung der Prüflingsfläche kann
dann an jeder Prüfstelle 15 b visuell überprüft werden. Wenn keine deutliche Ungenauigkeit
zu erkennen ist, kann der Teil durch in die Zwischenräume der Toleranzlehren 14"
eingeführte »Gut-Ausschuß-Lehren« genauer überprüft werden. Die Zwischenräume 14g
der Lehren 14" entsprechen vorzugsweise der größten bei der Teilefertigung zu erwartenden
Toleranz. Wenn nur der »Gut«-Teil, nicht aber der »Ausschuß«-Teil der »Gut-Ausschuß«-Lehre
in den Zwischenraum eingebracht werden kann, liegt der zu prüfende Teil innerhalb
der erforderlichen Toleranz und wird zugelassen, andernfalls wird er ausgesondert.
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Sind beispielsweise die Lehren auf Schaffung eines 1,25 mm breiten
Normalspalts gearbeitet und besitzt der Teil 20 eine Kante, bei der die Einhaltung
einer Krümmungstoleranz von + 0,25 mm gefordert wird, so muß der «Gut»-Teil der
»Gut-Ausschuß«-Lehre eine Stärke von 1,00 mm und der »Ausschuß«-Teil eine solche
von 1,50 mm besitzen. Der Teil20 besteht die Prüfung ohne Beanstandung, wenn der
»Gut«-Teil in den Spalt hineinpaßt und der »Ausschuß«-Teil nicht.
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Bei der Nachprüfung gewisser Teile genügt selbstverständlich der
Nachprüfung der Kantenkrümmung in bezug auf die Prüfflächenl4c der Lehrenl4. In
einem solchen Fall kann es zweckmäßig sein, entweder nur Paßlehren 14' oder nur
Toleranzlehren 14" zu verwenden.
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Nach Überprüfung aller Teile wird der Schalter 12 wieder in »AUS«-Stellung
gebracht und dadurch die
Tischarbeitsplatte 10 entmagnetisiert, wodurch die Schablone
und die Lehren wieder frei werden. Nunmehr kann auf der Tischplatte 10 zwecks Untersuchung
andersartiger Prüflinge eine neue Zusammenstellung vorgenommen werden, oder die
Lehren können bis zur Wiederverwendung in die Schubladen 13 zurückgelegt werden.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden
die Schrägungsprüflehren 14 und die Schablone 15 durch Unterdruck und nicht durch
Magnetismus auf der Arbeitsplatte 10 festgehalten. Dieses Vakuumsystem hat gegenüber
dem Magnetsystem den Vorteil, daß es nicht auf die Überprüfung von aus unmagnetischem
Material gefertigten Prüflingen beschränkt ist.
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Der in Fig. 4 dargestellte Tisch 11' entspricht in seinem Aufbau
grundsätzlich dem Tisch 11 gemäß Fig. 1, nur daß er an seiner Vorderseite mit einer
Anzahl von Vakuumanschlußstutzen 41 versehen ist, die alle mit einer gemeinsamen,
über die ganze Tischlänge hinweg reichenden und an einer Seite zwecks Anschluß an
eine Unterdruckquelle herausragenden Leitung in Verbindung stehen. Für jeden Stutzen
41 ist ein handbetätigter Absperrhahn 41' vorgesehen.
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Die auf dem Tisch 11' ruhende Tischarbeitsplatte 10' ist eine flache
Richtplatte mit der üblichen ebenen und glatten Fläche für Prüfzwecke, obwohl der
Tisch selbstverständlich gewünschtenfalls in geeigneter Weise zur wahlweisen Benutzung
im Rahmen des magnetischen oder des Unterdrucksystems ausgestattet sein kann.
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Auch im vorliegenden Fall kann die Schablone 15 gemäß der eingangs
beschriebenen Ausführungsform verwendet werden; sie wird sich wegen ihres Gewichts
während des Prüfvorgangs nicht leicht verschieben. Die Schrägungsprüflehren 14 der
ersten Ausführungsform werden gemäß Fig. 5 für Unterdruckbetrieb abgewandelt, indem
die Unterseite 30 der Grundplatte 14 a mit einer über ein lotrechtes Bohrlochs mit
einem waagerechten Kanal 24 in Verbindung stehende Mulde 23 versehen wird. Das offene
Ende des Kanals 24 ist bei 26 zur Aufnahme des Gewindeendes eines normalen Schnellkupplungsanschlusses
26' mit einem Gewinde versehen.
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Die Grundplatte 14 a der Lehre 14 ist gemäß Fig. 5 so ausgearbeitet,
daß sie in der Nähe ihrer Außenkanten um die Mulde 23 herum zwei in Längs- und zwei
in Querrichtung verlaufende enge Schlitze 27 aufweist. Zwischen jedem Schlitz und
der benachbarten Außenkante der Grundplatte ist das Plattenmaterial bei 28 weggeschnitten.
Eine Dichtung 29 aus nachgiebigem Material, vorzugsweise aus Gummi, ist in die Schlitze
27 eingeklebt und umgibt die erhöhte Fläche 30 der Grundplatte 14 a und die darin
gebildete Mulde 23. Die Unterkante der Dichtung 29 ist ein wenig nach außen gekrümmt,
so daß sie bei Verankerung auf der Arbeitsplatte 10' durch Unterdruckwirkung auf
allen Seiten nach außen hin verformt wird.
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An jedem Anschlußstutzen 41 ist ein biegsamer Schlauch 31 angeschlossen,
der mit Hilfe einer an seinem freien Ende vorgesehenen normalen Schnellkupplung32
luftdicht mit dem Anschluß26' einer beliebigen Lehre verbunden werden kann.
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Während der Prüfung läuft der gleiche Arbeitsvorgang wie beim erstbeschriebenen
Beispiel bis zu dem Zeitpunkt ab, in welchem die verschiedenen Lehren
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aus den Schubfächern 13 ausgewählt werden.
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Diese Lehren werden einzeln durch Einführen ihres Anschlusses 26'
in die Kupplung 32 eines Schlauchs mit diesem verbunden und so auf die Arbeitsplatte
10' aufgesetzt, daß sie die Kante der Schablone 15 jeweils an den vorgesehenen Stellen
berühren. Danach wird der Hahn 41' in der jeweils zugehörigen Leitung geöffnet,
wodurch die Luft aus der Mulde 23 der Lehre abgesaugt und die Lehre durch Unterdruck
fest auf der Tischplatte verankert wird. Nachdem alle Lehren richtig an der Schablone
angeordnet sind, werden die Prüflinge in früher beschriebener Weise nachgeprüft.
Nach Beendigung werden alle Hähne 41' in den verwendeten Unterdruckleitungen geschlossen
und die in Betrieb gewesenen Schläuche 31 durch eine geringe Drehung der Kupplung
31 in Richtung des darauf eingravierten Pfeils von ihren Lehren getrennt. Nunmehr
können die Lehren von der Tischarbeitsplatte entfernt und wieder in die entsprechenden
Schubladen zurückgelegt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann entweder an eine äußere Unterdruckquelle
angeschlossen werden oder mit einer eigenen Vakuumpumpe versehen sein. Zweckmäßigerweise
steht diese Pumpe über einen Speicher mit der Leitung 22 in Verbindung, so daß kein
Dauerbetrieb der Pumpe während der Benutzung der Vorrichtung erforderlich ist.
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Obgleich die Schablone 15 in der Regel so groß und dick ist, daß
ihr Gewicht eine ungewollte Verschiebung auf der Arbeitsplatte 10 verhindert, ist
es denkbar, daß in gewissen Fällen eine noch festere Aufstellung wünschenswert ist.
Zu diesem Zweck kann die Platte 10' rnit verschiedenen Gewindeöffnungen 33 versehen
sein, die jeweils über Leitungen 34 mit der Vakuumleitung 22 in Verbindung stehen.
Die Öffnungen können bei Nichtgebrauch durch Gewindestopfen 35 verschlossen werden.
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Während des Betriebs werden die Gewindestopfen aus den Öffnungen,
die von der Schablone nach ihrer Aufstellung auf der Arbeitsplatte bedeckt würden,
herausgeschraubt und beiseite gelegt.