DE19954734A1 - Messmaschine - Google Patents

Abstract

Durch die Erfindung wird eine wesentlich höhere Meßgenauigkeit von Zylindern und somit Betriebssicherheit erzielt als es bei manuellen Verfahren der Fall ist. Über die vollautomatische Regelung und Erfassung sämtlicher Parameter sind externe Fehlerquellen vernachlässigbar. Die Handhabung wird somit wesentlich durch diese Meßmaschine verbessert, so daß durch diese Einrichtungen, betriebswirtschaftlich gesehen, erhebliche Ersparnisse zu erreichen sind. DOLLAR A Durch den hohen individuellen Anwendungsbereich können die Einrichtungen in verschiedenen Branchen eingesetzt werden. DOLLAR A In der Gesamtheit wird durch diese Erfindung die Möglichkeit geschaffen, umfangreichere Messungen durchzuführen, bei erheblich weniger Zeitaufwendung. Zudem werden weniger Werkzeuge benötigt, dieses spart Ressourcen und schont die Umwelt. DOLLAR A Über diese Erfindung wird der Stand der Technik erheblich verbessert.

Description

In der Industrie wird eine Vielzahl von Zylindern in Form von Umlenkwalzen, Andruckwalzen, Tiefdruckzylindern für die Druckindustrie, Gummiwalzen etc. benötigt.

Üblicherweise werden derartige Zylinder während der Fertigung mit mechani­ schen oder digitalen Meßwerkzeugen, in Form Meßschiebern und Bügelmeß­ schrauben, und oder festen Lehren, wie Rachenlehren oder Lehrdornen etc., vermessen.

Da durch Fertigungsverfahren Erwärmungen eintreten, werden Maßkontrollen bei der Endprüfung durchgeführt. Die gesamten Messungen werden manuell durch einen Mitarbeiter erledigt. Hierbei entsteht das Problem, daß durch die ungleiche Meßkraft und Handhabung der Meßwerkzeuge ein ungleiches Er­ gebnis hervorgerufen wird und somit ein Restfehler bleibt.

Zudem ist die Messung sehr aufwendig, erfordert viel Geschick und eine Viel­ zahl an Meßwerkzeugen. Das Resultat ist in der Regel nur eine Stichprobe, so daß Reklamationen entstehen können.

Weiterhin gibt es Hilfsmittel mit elektronischen Tastern, welche mit Wegauf­ nehmern versehen sind, um Konturen abzutasten und Maße abzuleiten. Einzel­ ne Meßpunkte müssen jedoch von einem Mitarbeiter exakt angefahren und freigegeben werden, für jeden Zylindertyp erneut. Die Genauigkeit des Systems reicht in den meisten Fällen nicht aus. Derartige Systeme stellen jedoch keine Verbesserung gegenüber manuellen Messungen dar. Durch die Antastung ent­ steht zudem Verschleiß, welcher wiederum auf das Ergebnis Einfluß nimmt.

Weiterhin gibt es Lasermeßeinrichtungen, welche äußere Konturen an zwei Punkten abtasten und somit ein Maß berechnen. Hierbei muß das zu messende Werkstück aufwendig ausgerichtet werden, um ein auswertbares Ergebnis zu erzielen. Mit diesem System sind nur Außenmessungen möglich und es können nur kleine Zylinder/Produkte vermessen werden.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, die aufwendigen manuellen Messungen mit einer Vielzahl von Meßwerkzeugen durch eine vollautomatische Meßmaschine mit höherer Genauigkeit zu ersetzen und somit derartige Aufgaben zu vereinfachen.

Dieses Problem wird durch die Patentanspruch aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Erfindung betrifft eine Meßmaschine zur Vermessung von Zylindern in hori­ zontaler Lage, welche aus einem Gestell (1) besteht, auf dem zwei horizontal verstellbare Rollenpaarböcke (2) zur Zylinderauflage montiert sind, und auf dem ein horizontal verfahrbarer Meßschlitten (3) montiert ist, in dem die Meßein­ richtungen versehen sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß na­ hezu unbegrenzte Zylindertypen automatisch vermessen werden können.

Hierbei wird ein Zylinder (4) mit dem Zylinderballen auf den Rollenpaaren in der Maschine abgelegt. Zuvor wurden die Rollenpaare für den Zylinderballen, über die Eingabe in der Maschinensteuerung, grobpositioniert (X1). Durch die grobe Angabe des Zylinderballendurchmessers in der Maschinensteuerung, stellen sich die Rollenpaare auf Abstand und positioniert die Hebeeinrichtung der Rol­ lenpaare den Zylinder in die Position der Meßachse (Y1).

Um vorab die Genauigkeit sicherzustellen wird vor der Vermessung automa­ tisch eine Kalibrierung eingeleitet, indem die Meßeinheit über ein fest installier­ tes Normal (5) geführt wird, von dem alle Maße bekannt sind.

Anschließend fährt der Meßschlitten von der rechten Ausgangsposition über den Zylinder hinweg und ermittelt ein Millimeter genaues Abbild der Zylinderdi­ mensionen (X2), mit einem lotrecht über der Meßachse montierten Triangulati­ onssensor. Somit werden beispielsweise Zapfenabsätze, Zapfenlängen, Freisit­ ze, Nuten, Radien Ballenlängen etc. ermittelt.

Nachdem der Meßschlitten bis zur linken Endposition gefahren ist, fährt er zu­ rück und ermittelt auf dem Rückweg alle Einzelmaße mit einer hohen Präzision berührungslos ab, indem drei Meßeinheiten (6) (Zeichnung 2), jeweils beste­ hend aus einer Plattform mit Führungen, einer Antriebsspindel mit Motor, mit Wegaufnehmern und mit montierten Triangulationssensoren, an die zu ermit­ telnden Meßpunkte heranfahren (Y2, Yz) und das tatsächliche Maß erfassen. Da drei dieser Meßeinheiten (6, Zeichnung 2) mit montierten Triangulationssen­ soren (7) ausgestattet sind und der Meßweg (X2) vom Meßschlitten ebenfalls aufgenommen wird, ist ein dreidimensionales Bild darstellbar. Eine aufwendige Justierung der Lage des Zylinders entfällt.

Durch Schrittmotoren, mit Drehgebern zur Ermittlung der Rotationsposition, wird der Zylinder über die Rollenböcke in eine Drehung (N) um eigene die Achse versetzt. Somit können Rundheitsfehler und Nutenpositionen zusätzlich be­ rechnet werden.

Die dreidimensionale Darstellung ermöglicht sämtliche Berechnungen zur Form, Lage, Rundheit, Länge, etc..

Für Innenmessungen, z. B. von Hohlzylindern, ist eine Präzisionskamera (8) stirnseitig mit horizontaler Blickrichtung der Linse, ausgerichtet auf der Meß­ achse (9), um Bohrungen, Innenkegel und Innennuten zu vermessen. Diese Kamera fährt im Bedarfsfall aus und wird für die gegenüberliegende Messung um 180 Grad geschwenkt.

Über die exakte Wegermittlung von Meßschlitten (3) in Richtung (X2) und der berührungslosen Abtastung von Oberflächen kann eine Berechnung der Rauig­ keit erfolgen. Die Oberfläche wird hierzu dreidimensional dargestellt und Rauig­ keitswerte berechnet.

Weiterhin wird über eine Temperaturerfassung an verschiedenen Stellen eine Materialausdehnung rechnerisch berücksichtigt.

Das Resultat der Vermessung ist eine exakte Darstellung und Dokumentation aller gewünschten Maße.

Somit werden Fehler vermieden, die Genauigkeit und die Betriebssicherheit gefertigter Zylinder im Einsatz erhöht.

Da das System berührungslos arbeitet, sind Verschleißerscheinungen an den Meßelementen ausgeschlossen. Durch die geringe Meßzeit von ca. 3-5 Minu­ ten wird die Endprüfungsaufwendung auf ein Minimum reduziert.

Claims (10)

1. Vorrichtung (Zeichnung 1) zur vollautomatischen Vermessung, insbesonde­ re von Zylindern (4), bestehend aus einem Innengestell (1') auf dem zwei höhenverstellbare Rollenpaarböcke (2) mit Antrieb zur ballenseitigen Zylin­ deraufnahme montiert sind, einem Grundgestell (1) mit einem angetriebe­ nen und rechtwinkelig zum Grundgestell (1) stehenden Meßschlitten (3), welcher mit drei Meßeinheiten (6) (Zeichnung 2) und einer schwenkbaren Präzisionskamera (8) ausgestattet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Innengestell (1') innerhalb des Grundgestells (1) steht und zur Gewichtsentlastung lastfrei verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem der Zylinder (4) mit dem Zylinder­ ballen auf angetriebenen Rollenpaaren (2) aufgelegt wird, welche je nach Ballendurchmesser verstellt (Z1) werden können, um ein herunterfallen zu unterbinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem eine Rolle (2") der Rollenpaare mit einem Schrittmotor versehen ist und somit definierte Drehungen ermöglicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Rollenpaare (2) in der Horizon­ talen (X1) parallel zum Gestell verstellt werden können, um verschiedene Ballenlängen der Zylinder (4) aufzunehmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Rollenpaare (2) in der Vertikalen (Y1) verstellt werden können, um den Zylinder (4) in der Meßachse (9) zu positionieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem der Meßschlitten (3) mit einem An­ trieb und einem Wegaufnehmer ausgestattet ist, um eine horizontale Be­ wegung (X2) auf dem Gestell (1) mit Positionierung zur ermöglichen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem der Meßschlitten (3) rechtwinkelig zum Grundgestell (1) steht und mit einer festen Meßeinheit (10), lotrecht über der Meßachse (9) montiert und nach unten zeigend, sowie drei varia­ blen Meßeinheiten (6) (Zeichnung 2), eine davon lotrecht über der Meßach­ se montiert, nach unten zeigend, zwei weitere jeweils um 120 Grad um die Meßachse gedreht, von der lotrecht Angeordneten ausgehend, versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Meßeinheiten (6) (Zeichnung 2) aus einer Plattform mit Führungen bestehen, auf denen ein Triangulations­ sensor (7) montiert ist, welcher über eine Spindel (7") und einem Schritt­ motor (7') angetrieben wird und in eine gewünschte Position versetzt wer­ den kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Meßeinheiten (6) (Zeichnung 2) ein genaues Abbild der Oberfläche berührungslos abtastet, indem diese an das Werkstück mit einem definierten Abstand heran fahren, einen Wert be­ rechnen von der maßgenauen Schlittenbewegung (X2) und den von den Triangulationssensoren (7) (Zeichnung 2) erzeugen Spitzenwerten, und somit entsprechende Rauigkeitswerte ableitet.