DE202008005154U1 - Device for checking the dimensional and geometrical tolerances of contours on workpieces - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Überprüfung der Mal-, Form- und Lagetoleranzen von rotationssymmetrischen Innen- und/oder Außenkonturen eines Werkstückes, bestehend aus einem mit einer Welle einer Antriebseinheit verbindbaren Messdorn sowie einer dazugehörigen Mess- und Auswertelektronik, dadurch gekennzeichnet, dass der Messdorn (1) aus einem Messgeräteträger (3) und mindestens einem in einer Ebene frei beweglichen Tastbalken (5) mit zwei das Werkstück gleichermaßen berührenden Tastelementen (8a, 8b) sowie aus zwei in dem Messgeräteträger (3) des Messdornes (1) befindlichen und die Lage des Tastbalkens (5) in dieser Ebene erfassenden Messtastern (9a, 9b) gebildet ist.contraption to check the Painting, shape and position tolerances of rotationally symmetrical inner and / or outer contours a workpiece, consisting of a connectable to a shaft of a drive unit Thorn and an associated Measuring and evaluation electronics, characterized in that the measuring mandrel (1) from a measuring device carrier (3) and at least one freely movable in one level Tastbar (5) with two the workpiece equally touching Tastelementen (8a, 8b) and two in the measuring device carrier (3) the measuring mandrel (1) located and the position of the Tastbalkens (5) formed in this level measuring probes (9a, 9b) is formed.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überprüfung der Maß-, Form- und Lagetoleranzen von rotationssymmetrischen Innen- und/oder Außenkonturen eines Werkstückes, bestehend aus einem mit einer Welle einer Antriebseinheit verbindbaren Messdorn sowie einer dazugehörigen Mess- und Auswertelektronik.The The invention relates to a device for checking dimensional, geometrical and positional tolerances of rotationally symmetrical inner and / or outer contours of a workpiece, consisting from a measuring mandrel which can be connected to a shaft of a drive unit and an associated Measuring and evaluation electronics.
Zu solchen Werkstücken gehören beispielsweise Zylinderköpfe von Verbrennungsmotoren und Kompressoren, Gehäuse von Regel- und Absperrventilen, Ventilsitzringe, Hydraulikkomponenten und dgl.To such workpieces belong for example, cylinder heads internal combustion engines and compressors, control and shut-off valve bodies, Valve seat rings, hydraulic components and the like.
Es sind mechanische Vorrichtungen bekannt, die mittels eines drehbar gelagerten, im Ventilsitz und/oder in der Ventilschaftbohrung eines Werkstückes geführten Messdorns den Ventilsitz kontrollieren, um so die Rundheit im Ventilsitz und seinen Rundlauf zur Bohrung des Ventilschaftes ermitteln zu können. Die Messelemente derartiger Vorrichtungen können induktive Messtaster aber auch pneumatische Messdüsen sein. Die Nachteile dieser Vorrichtungen bestehen darin, dass die Ventilschaftbohrung als Bezugselement ungeeignet ist und ihre Maß- und Formabweichungen nicht oder nur unzureichend erfasst und berücksichtigt werden können und dass Lagetoleranzen der Werkstückkontur damit nicht überprüfbar sind. Darüber hinaus besteht auch keine Möglichkeit, den Ventilsitz in Bezug auf seinen Winkel und seine Breite zu kontrollieren sowie auch die ihm vorgelagerten Übergangsflächen zu erfassen.It Mechanical devices are known which by means of a rotatable stored, in the valve seat and / or in the valve stem bore of a workpiece out Mandrel check the valve seat, so the roundness in the valve seat and to be able to determine its concentricity for drilling the valve stem. The However, measuring elements of such devices can inductive probes also pneumatic measuring nozzles be. The disadvantages of these devices is that the Valve stem bore is unsuitable as a reference element and their dimensional and shape deviations not or insufficiently recorded and can be taken into account and that position tolerances of the workpiece contour so that are not verifiable. About that there is also no possibility to control the valve seat in relation to its angle and width as well as the transition areas upstream of it.
Es sind ferner Messvorrichtungen bekannt, bei denen ein mit einem optischen Sensor bestückter drehbarer Messdorn von einem Roboter geführt wird, der längs der Rotationsachse die Werkstückoberfläche scannt und aus den dabei ermittelten Daten die Werkstücktoleranzen überprüft. Ein Nachteil dieser Messeinrichtungen sind die hohen Investitionskosten und der hohe Aufwand bei der Installation einer solchen Vorrichtung. Der scheinbar große Vorteil einer optischen Messvorrichtung, das berührungslose Messen, führt dazu, dass derartige Vorrichtungen nur in Labors oder ähnlich ausgestatten Räumen aufgestellt werden können, da durch die in Werkstätten auftretenden Schwingungen und Erschütterungen eine Überprüfung derartiger Werkstücke, bei denen die zu kontrollierenden Toleranzen im μm-Bereich liegen, kaum möglich ist.It Furthermore, measuring devices are known in which one with an optical Sensor equipped rotatable Mandrel performed by a robot which is longitudinal the axis of rotation scans the workpiece surface and checked the workpiece tolerances from the data obtained. One Disadvantage of these measuring devices are the high investment costs and the high cost of installing such a device. The seemingly big one Advantage of an optical measuring device, the non-contact measuring leads to that such devices set up only in laboratories or similarly equipped rooms can be there by the occurring in workshops Vibrations and vibrations a review of such Workpieces, where the tolerances to be controlled in the micron range are hardly possible.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überprüfung der Maß-, Form- und Lagetoleranzen von Werkstücken mit rotationssymmetrischen Innen- und oder Außenkonturen so auszugestalten, dass sie problemlos in Fertigungswerkstätten aufgestellt werden und bei Verwendung handelsüblicher Komponenten alle relevanten Merkmale derartiger Konturen mit hoher Genauigkeit und in kürzester Zeit messtechnisch erfassen, überprüfen und räumlich zuordnen kann.Of the Invention is now based on the object, a device for checking the Dimensional, shape and position tolerances of workpieces with rotationally symmetrical inner and / or outer contours that they are easily installed in manufacturing workshops and when used commercially Components all relevant features such contours with high Accuracy and in the shortest possible time Time recording, checking and spatial can assign.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, dass der Messdorn aus einem Messgeräteträger und mindestens einem in einer Ebene frei beweglichen Tastbalken mit zwei das Werkstück gleichermaßen berührenden Tastelementen sowie aus zwei in dem Messgeräteträger des Messdornes befindlichen und die Lage des Tastbalkens in dieser Ebene erfassenden Messtastern gebildet ist.to solution This object is achieved according to the invention proposed in a device of the type described above, that the measuring mandrel consists of a measuring device carrier and at least one in a level freely movable Tastbalken with two equally touching the workpiece Tastelementen as well as two in the gauge carrier of the Messdornes located and the position of the Tastbalkens in this plane is formed by detecting probes.
Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, die besten Voraussetzungen für eine einfache und effektive Vorrichtung zu schaffen, die mit ihren ihr zugeordneten Messtastern und dem frei beweglichen Tastbalken in der Lage ist, auch Konturen zu erfassen, denen auf Grund ihres geringen Querschnitts, ihrer großen Tiefe und ihrer besonderen Lage kein Messmittel mit einem entsprechend großen Messbereich zugeordnet werden kann, so dass auch Fluchtungsabweichungen zwischen der Vorrichtung und dem zu kontrollierenden Werkstück erfassbar sind, die möglicherweise noch vor der eigentlichen Messung mechanisch korrigiert und/oder dann bei der Messwertauswertung rechnerisch mit berücksichtigt werden können. Bei Änderungen der Maße eines Werkstücks oder bei Umrüstung der Vorrichtung auf ein anderes Werkstück ist es möglich, dass nur der Tastbalken und nicht der komplette Messdorn ausgetauscht werden muss.By Such a design makes it possible to have the best conditions for one to create a simple and effective device that is associated with her Probes and the freely movable tactile bar is able to Also contours to capture, due to their small cross section, their huge Depth and its particular location no measuring means with a corresponding huge Measuring range can be assigned, so that also misalignment detectable between the device and the workpiece to be controlled that may be mechanically corrected before the actual measurement and / or then be taken into account mathematically in the evaluation of the measured value can. In case of changes the crowd a workpiece or during conversion The device on another workpiece, it is possible that only the tactile bar and not the entire measuring mandrel needs to be replaced.
Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß dieser Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 15 offenbart.Further Features of a device according to this Invention are in the claims 2 to 15 disclosed.
Die Erfindung sowie weitere Vorteile derselben werden nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigenThe Invention as well as further advantages thereof are described below an embodiment shown in a drawing explained in more detail. there demonstrate
In
der
Das
aus dem Gehäuse
des Messgeräteträgers
Befindet
sich beispielsweise das vom Federstab
Der
von dem Gehäuse
des Messgeräteträgers
Der
Messdorn
Während der
Außenring
des als Festlagers dienenden Wälzlagers
Diese
Ausbildung löst
zwei markante Nachteile bei der üblichen
Verwendung eines Fest- und eines Loslagers zur Lagerung einer Welle,
die darin bestehen, dass zum einen der Außenring des Festlagers beim
Eindrücken
in das Lagergehäuse
nicht durch die Unrundheit der Bohrung beeinträchtigt werden kann und zum
anderen, dass das erforderliche Spiel, mit dem der Außenring
des Loslagers, insbesondere bei Federvorspan nung, in das Gehäuse eingesetzt
werden muss, nicht benötigt
wird. Wenn dieses Spiel auch gering sein kann, wirkt es sich bei
derartigen Anwendungen dennoch nachteilig aus, da es unkontrollierbar
ist, unterschiedlich groß sein
kann und sich mit einer beachtlichen Hebelwirkung auf die Lage und
den Lauf der an eine Welle angeflanschten Teile, beispielsweise
den Messdorn
Für den Antrieb
der Welle
Aber auch der Einsatz eines Gleichstrom-Servomotors mit einem entsprechenden fein auflösenden Impulsgeber und einem vorgeschalteten Getriebe ist möglich, jedoch besteht dabei die Gefahr, dass sich durch den diskontinuierlichen Betrieb das unvermeidliche Getriebespiel im Laufe der Zeit vergrößert und sich damit auch eine größere, nicht kontrollierbare Regelabweichung ergibt.But also the use of a DC servo motor with a corresponding fine dissolving Pulse generator and an upstream gear is possible, however There is a risk that is due to the discontinuous Operation enlarges the inevitable transmission clearance over time and thus also a larger, uncontrollable Deviation results.
Die Übertragung
der Drehbewegung des Schrittmotors
Um
die realen, axialen Form- und Laufabweichungen der an der Lagerung
der Welle
Durch
die Verwendung des vorbeschriebenen und als zweischenkeliger Hebel
ausgebildeten Tastbalkens
Am
anderen Schenkel des Tasthebels
In
Ergänzung
des gezeichneten Ausführungsbeispieles
kann entsprechend der
In
gleicher Weise kann das Tastelement
In beiden Fällen kommt es durch die Antastkraft zu einem kraftschlüssigen Kontakt zwischen Stift und Bohrung, so dass sich das erforderliche Lagerspiel nicht negativ auf das Messergebnis auswirken kann. Auch bei einer derartigen Vorrichtung ist gewährleistet, dass die Messung exakt rechtwinklig zur Rotationsachse erfolgt und die Wippe des induktiven Einbaumesstasters weder tangential noch quer zur Messrichtung belastet wird.In both cases it comes through the probing force to a non-positive contact between pin and bore, so that the required clearance can not adversely affect the measurement result. Also at one such device is ensured that the measurement takes place exactly perpendicular to the axis of rotation and the rocker of the inductive panel scanner neither tangentially nor is loaded transversely to the direction of measurement.
Zur
Kalibrierung und Linearisierung der beschriebenen Vorrichtung wird
die Verwendung eines an sich bekannten Meisters empfohlen, dessen
Ausnehmungen vorher exakt vermessen und protokolliert wurden und
der statt dem Werkstück
zur Vorrichtung hin genau positioniert wird. In einer für die Kalibrierung
geeigneten Position legt sich der Tastbalken
Für eine solche
Kalibrierung wird der Antrieb gestartet und der Messdorn
Um
die Vorrichtung auf den Winkel des Meisters abgleichen zu können, wird
sie dem Meister soweit zugestellt, dass das möglichst weit eingefahrene Tastelement
Die Summe beider Messreihen ergibt den Gesamtwinkel des Kegels, der nach dem Abgleich mit dem gemessenen Winkels des Meisters identisch sein muss. Aus der Differenz der beiden Teilwinkel lässt sich die Lage der Kegelmittelinie in dieser Ebene ermitteln.The Sum of both series of measurements gives the total angle of the cone, the be identical after adjustment with the measured angle of the master got to. From the difference of the two partial angle, the position of the cone center line can be at this level.
Es
ist aber auch möglich,
den Abgleich dadurch vorzunehmen, dass die Vorrichtung schrittweise
axial verfahren und die Welle
Bei
der Messung des nicht gezeichneten Werkstücks wird in ähnlicher
Weise verfahren. Die Vorrichtung wird so weit zugestellt, dass der
Tastpunkt des Tastelements
Bei
der Überprüfung von
rechtwinklig oder schräg
zur Rotationsachse verlaufender Flächen, wie sie beispielsweise
bei Ventilsitzen vorkommen, können
die axialen Form- und Lageabweichungen der an der Lagerung der Welle
So
ist es möglich,
nach einer Umdrehung des Messdorns
Der Durchmesser einer solchen Ventilschaftbohrung liegt meist im Bereich von 4 bis 8 mm, der eines derartigen Ventilsitzes bei 20 bis 36 mm.Of the Diameter of such a valve stem bore is usually in the range from 4 to 8 mm, of such a valve seat at 20 to 36 mm.
Es besteht ohne weiteres auch die Möglichkeit, den sich aus den Lageabweichungen ergebenden Mittenversatzfehlers zu ermitteln, um ihn zur Berechnung der tatsächlichen Maß- und Formabweichungen einsetzen zu können.It there is also the possibility the center offset error resulting from the positional deviations to use it to calculate the actual dimensional and shape deviations to be able to.
Das Bezugelement kann das Gestell sein, auf dem die Vorrichtung messtechnisch kontrolliert dem Werkstück zugeführt wird, die Werkstückaufnahme oder das Gestell auf dem das Werkstück messtechnisch kontrolliert der Vorrichtung zugeführt wird.The Reference element may be the frame on which the device metrologically controls the workpiece supplied will, the workpiece holder or the frame on which the workpiece is metrologically checked the device is supplied.
Zur Überprüfung des
Ventilsitzwinkels, der Ventilsitzbreite und der Übergänge des Ventilsitzes zu den
angrenzenden Fasen bzw. Flächen
muss die Vorrichtung zum Werkstück
hin soweit zugestellt werden, dass das Tastelement
Aus
dem Verlauf der Messwerte über
der Wegstrecke lassen sich die Ventilsitzbreite und der Teilwinkel
des Ventilsitzes berechnen. Die Summe der Teilwinkel aus beiden
Messreihen ergibt den zu überprüfenden Gesamtwinkel.
Aus den in beiden Messreihen ermittelten Ventilsitzbreiten kann
ein Mittelwert gebildet, aber auch der Breitenunterschied als Merkmal
dargestellt werden. Die Messwerte des Messtasters
Dieser Messvorgang kann in mehreren, beliebig gewählten Drehwinkelstellungen durchgeführt werden, um die Ventilsitzkontur sektorweise oder nahezu vollständig kontrollieren zu können, wenn sicher gestellt ist, dass die Messreihen in jeweils diametral gegenüberliegenden Drehwinkelstellungen aufgenommen werden.This Measurement can be done in several, arbitrarily selected rotation angle positions be performed, to check the valve seat contour sector by sector or almost completely to be able to if it is ensured that the measurement series in each case diametrically opposite Rotation angle positions are recorded.
Beim
Austausch eines Messgeräteträgers
Beim
Austausch eines kompletten Messgeräteträgers
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist nicht nur zur Kontrolle fertiger Zylinderköpfe geeignet, sondern auch
zur Überprüfung von
nur vorbearbeiteten Werkstücken
mit und ohne Ventilsitzringen oder andersartiger Stufenbohrungen,
wie auch zur Vermessung von Ventilsitzringen außerhalb der Zylinderköpfe einsetzbar.
Dazu kann ein weiterer Messtaster an ein anders geartetes Gehäuse des
Messgeräteträgers
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202008005154U DE202008005154U1 (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | Device for checking the dimensional and geometrical tolerances of contours on workpieces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202008005154U DE202008005154U1 (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | Device for checking the dimensional and geometrical tolerances of contours on workpieces |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202008005154U1 true DE202008005154U1 (en) | 2008-07-24 |
Family
ID=39646503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202008005154U Expired - Lifetime DE202008005154U1 (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | Device for checking the dimensional and geometrical tolerances of contours on workpieces |
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-
2008
- 2008-04-15 DE DE202008005154U patent/DE202008005154U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20080828 |
|
R163 | Identified publications notified | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20110720 |
|
R157 | Lapse of ip right after 6 years | ||
R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20141101 |