DE2938662C2

DE2938662C2 -

Info

Publication number: DE2938662C2
Application number: DE2938662A
Authority: DE
Inventors: Gastone Bologna It Albertazzi
Original assignee: Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 1978-09-25
Filing date: 1979-09-25
Publication date: 1990-10-31
Also published as: JPH0156699B2; ES484674A1; GB2033588A; JPS5598330A; DE2938662A1; FR2436970B1; IT7803539A0; FR2436970A1; GB2033588B; IT1108236B; US4364181A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Meßmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Meßmaschine ist aus der DE-OS 26 26 079 bekannt. Dabei erfolgt die Messung eines drehbar angeordneten rotati onssymmetrischen Werkstücks, insbesondere des Zylinders einer Einspritzpumpe, hinsichtlich Rechtwinkligkeit und Kon zentrizität verschiedener Flächen mittels entsprechend ange ordneter Meßspitzen und Meßköpfe, deren Signale in einer Signalverarbeitungsschaltung ausgewertet werden.

Ein Anord nung zum Messen axialer Abstände an einem rotationssymmetri schen Teil eines Lagers ist aus der SE 78021 bekannt.

Ferner sind aus der Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb" 110. Jahr gang, 1977, Heft 8, S. 517-520 Koordinaten-Meßmaschinen bekannt, mit denen sich nahezu alle Meßaufgaben durchführen lassen, die aber verhältnismäßig langsam arbeiten, da die gewünschten Meßpunkte nacheinander angefahren werden, so daß solche Vorrichtungen für Messungen an Werkstücken bestimmter Gestaltung weniger geeignet sind. Dies gilt beispielsweise für Messungen an den Käfigen von bekannten Gleichlauf-Kugel gelenken für den Kraftfahrzeugantrieb, die zum Beispiel in der Zeitschrift "Antriebstechnik" 10/1971, Nr. 12, S. 437-440, beschrieben werden.

Solche Gelenke bestehen aus einer glockenförmigen äußeren Gelenkhälfte und einer inneren kugelförmigen Gelenkhälfte. Zwischen den Gelenkhälften befindet sich ein Käfig mit Käfigöffnungen zum Halten von Kugeln, die der Drehmoment übertragung zwischen den Gelenkhälften dienen. Um ein rich tiges Arbeiten des Gleichlaufgelenks sicherzustellen und eine lange Lebensdauer zu erhalten, müssen die verschiedenen Bauteile innerhalb sehr enger Herstellungstoleranzen gefer tigt werden. Insbesondere für den Käfig reicht es nicht aus, wenn man nur den Durchmesser und die Koplanarität mißt bzw. ermittelt.

Ausgehend von einer Meßmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Käfig eines Antriebsgelenkes zu vermessen und hieraus Meßwerte zu ermitteln, mit denen die Genauigkeit der Abmes sungen des Käfigs in dem gewünschten Maße überprüft werden kann.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird beim Käfig eines Antriebsgelenks die Koplanarität der Mittelpunkte der Käfigöffnungen überprüft. Dies erfolgt unter der Annahme, daß die Mittelpunkte der Käfigöffnungen auf vorgegebenen Mantellinien ein und dersel ben zylindrischen Oberfläche liegen. Dabei wird eine Refe renzebene ermittelt, welche im Mittel den Mittelpunkten der Käfigöffnungen am nächsten kommt. Diese Ermittlung erfolgt vorzugsweise nach dem bekannten Verfahren der kleinsten qua dratischen Abweichung. Außerdem werden die Abstände der Mit telpunkte der Käfigöffnungen von dieser Referenzebene berechnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugsnahme auf die beiligende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch den Käfig eines Antriebs gelenkes;

Fig. 2 einen transversalen Schnitt durch den in Fig. 1 ge zeigten Käfig;

Fig. 3 einen vereinfachten vertikalen Schnitt durch eine Meßmaschine zum Überprüfen des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Käfigs;

Fig. 4 eine schematische Aufsicht auf einen Teil der in Fig. 3 gezeigten Meßmaschine, in welcher die Anordnung von Meßspitzen skizziert ist, welche die innenliegen de Oberfläche und die außenliegende Oberfläche des Käfigs vermessen;

Fig. 5 einen vertikalen Schnitt durch einen Teil der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Meßmaschine längs einer Ebene, welche durch die Mittelpunkte zweier einander gegenüberliegender Käfigöffnungen geht und senkrecht auf den Stirnflächen des Käfigs steht;

Fig. 6 eine Aufsicht auf einen Teil der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Meßmaschine, in welcher die An ordnung der mit den Käfigöffnungen zusammenarbeiten den Meßspitzen und mit ihnen zusammenarbeitender Meßköpfe sowie eine Einrichtung zum Verschwenken dieser Meßspitzen und der Meßköpfe zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung wiederge geben sind; und

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsein heit, welche mit den Meßköpfen der in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Meßmaschine verbunden ist.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Käfig 1 eines Antriebsgelenkes für Kraftfahrzeuge mit Vorderradantrieb dargestellt, der eine Wand 2 mit einer inneren Oberfläche 3 und einer Oberfläche 4 aufweist. Die äußeren Oberflächen 3 und 4 stellen jeweils Teile theoretisch konzentri scher Kugelflächen dar. Der Käfig 1 hat ferner zwei ebene Stirn flächen 5 und 6, welche die Gestalt kreisförmiger Kronen haben.

In der Wand 2 des Käfigs 1 sind sechs Öffnungen 7, 8, 9, 10, 11 und 12 ausgebildet, die dazu dienen, in der Zeichnung nicht wiedergegebene Kugeln des Gelenkes aufzunehmen.

Fig. 3 zeigt schematisch einen vertikalen Schnitt durch eine Meßmaschine zum Ausmessen des Käfigs 1. Dieser wird durch eine Klemm platte 13 in der zum Messen verwendeten Lage gehalten. Die Klemm platte 13 ist in vertikaler Richtung verlagerbar und drückt den Käfig 1 über eine in der Zeichnung nicht wiedergegebene Feder in Rich tung auf drei als Auflage dienende Tragarme 14, von denen in Fig. 3 nur einer gezeigt ist. Die notwendige winkelmäßige Positionie rung des Käfigs erfolgt unter Verwendung mechanischer Anschläge, welche vorzugsweise mit dem Rand einer oder mehrerer der Käfig öffnungen zusammenarbeiten. Die Klemmplatte 13 kann um eine so große Strecke angehoben werden, daß man den Käfig 1 einsetzen kann.

In der Meridianebene des Käfigs 1, welche der Zeichenebene von Fig. 3 entspricht, sind acht Meßspitzen 15 bis 22 angeordnet. Die Meßspitze 15 ist starr mit einem Arm 23 verbunden, der von einem Schwenklager 24 getragen ist. Der Arm 23 trägt seinerseits einen als Patrone ausgebildeten Meßkopf 25, welcher ein Meß glied 26 aufweist, das an einer auf einem Referenzkörper 27 aus gebildeten Referenzfläche anliegt.

Am Referenzkörper 27 ist ein weiterer Meßkopf 28 angeordnet, des sen Meßglied 29 an einem Arm 30 anliegt, der seinerseits von einem Schwenklager 31 getragen ist. Die Meßspitze 16 ist am Arm 30 befestigt. Die Meßspitze 17 liegt an einem Punkt der Äquatorebene der äußeren Oberfläche des Käfigs an, welcher den jenigem Punkt diametral gegenüberliegt, welchen die Meßspitze 15 berührt. Die Meßspitze 18 berührt einen Punkt der außenliegen den Oberfläche des Käfigs, der demjenigen Punkt diametral gegenüber liegt, welchen die Meßspitze 16 berührt. Die beiden Meßspitzen 16 und 18 sind symmetrisch oberhalb bzw. unterhalb der Äquator ebene des Käfigs 1 angeordnet. Die Meßspitze 18 ist an einem Arm 32 befestigt, welcher von einem Schwenklager 33 getragen ist.

Zur Messung der Stellung des Armes 32 dient ein Meßkopf 34, des sen Meßglied 35 an einer feststehenden Referenzfläche 36 anliegt.

Die Meßspitze 19 ist starr an einem Arm 37 befestigt, der seiner seits von einem Parallelogrammgestänge getragen ist. Dieses be steht aus zwei flexiblen Streifen 38, 39. Ein Träger 40 trägt eine Platte 41, welche die beiden Enden der Materialstrei fen 38 und 39 abstützt, sowie einen Stift 42, um welchen ein Übersetzungshebel 43 verschwenkbar ist. Am einen Ende des Über setzungshebels 43 ist eine Rolle 44 drehbar gelagert, die mit einer Referenzfläche eines Referenzkörpers 45 zusammenarbeitet, der am Arm 37 befestigt ist. Der Übersetzungshebel 43 weist an seinem anderen Ende einen Referenzkörper 46 auf, welcher mit einer Referenzfläche 47 zusammenarbeitet.

Zur Ermittlung der Stellung des Armes 37 dient ein Meßkopf 48, der auf einem stationären Träger 49 befestigt ist. Die Meßspitze 20 liegt an einem Punkt der innenliegenden Oberfläche des Käfigs an, der demjenigen Punkt diametral gegenüberliegt, welchen die Meßspitze 19 berührt. Die beiden Meßspitzen 19 und 20 sind symmetrisch unter bzw. oberhalb der Äquatorebene des Käfigs 1 angeordnet. Die Meßspitzen 21 und 22 berühren zwei einander diametral gegenüberliegende Punkte der inneren Oberfläche des Käfigs, die in der Äquatorebene des Käfigs liegen.

Die Meßspitze 21 ist an einem Arm 50 befestigt, welcher von einem Schwenklager 51 getragen ist. Zur Ermittlung der Stellung des Armes 50 dient ein Meßkopf 52, der an einem Träger 53 befestigt ist. Letzterer ist mit dem Rahmen der Vorrichtung verbunden. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, hat die Vorrichtung zwei weitere Meßspitzen 54 und 55, die an Punkten des außenliegenden Äquators des Käfigs anliegen, die in einer vertikalen Ebene liegen, wel che mit der Zeichenebene von Fig. 3 einen Winkel von 60° ein schließt. Es sind ferner äquivalente weitere Meßspitzen 56 und 57 vorgesehen, die ebenfalls an einander gegenüberliegenden Punkten der außenliegenden Äquatorlinie des Käfigs anliegen, welche in einer vertikalen Ebene liegen, die einen Winkel von 60° mit derjenigen vertikalen Ebene einschließt, welche durch die Berührpunkte der Meßspitzen 54 und 55 zur außenliegenden Oberfläche des Käfigs liegen. Zwei weitere Meßspitzen 58 und 59 liegen an Punkten der innenliegenden Äquatorlinie des Käfigs an, welche in derselben vertikalen Ebene liegen, die auch die Berühr punkte der Meßspitzen 54 und 55 enthält. Entsprechend sind zwei weitere Meßspitzen 60 und 61 vorgesehen, die an Punkten der innenliegenden Äquatorlinie des Käfigs anliegen, die in derselben vertikalen Ebene liegen wie die Berührpunkte der Meßspitzen 56 und 57.

Bewegbare Arme, Übersetzungshebel und Meßköpfe sind auch für die Meßspitzen 17, 20, 22 und 54 bis 61 ganz analog vorgesehen, um die Stellung der entsprechenden Meßspitzen zu ermitteln. Diese Vorrichtungsteile sind aber in der Zeichnung nicht im einzelnen wiedergegeben. Zwei Gehäuseschalen 62 und 63, die an dem mit 64 bezeichneten Rahmen der Vorrichtung befestigt sind, schützen die Meßspitzen und die zugeordneten Arme, Hebel und Meßköpfe.

Um das Einsetzen und Entnehmen von Käfigen 1 in die Vorrichtung zu ermöglichen, ist eine Vorrichtung zum vorübergehenden Zurück ziehen aller in den Fig. 3 und 4 gezeigten Meßspitzen aus ihrer Meßstellung vorgesehen. Zu dieser Vorrichtung gehört eine Welle 65, die in vertikaler Richtung verschiebbar geführt ist und einen kegelstumpfförmig sich verjüngenden Kopf 66 aufweist. Letzterer arbeitet über Rollen 67 bzw. 68 und Kolben 69 bzw. 70, über den Referenzkörper 46 und die äquivalenten Referenz körper sowie über den Übersetzungshebel 43 und äquivalente Übersetzungshebel auf den Arm 37 und die äquivalenten Arme, welche die Meßspitzen tragen. Wird z. B. die Rolle 68 radial nach außen bewegt, so wird der Übersetzungshebel 43 entgegen dem Uhr zeigersinne verschwenkt, da die Referenzfläche 47 den Referenz körper 46 beim nach außen Bewegen des Kolbens 70 mitnimmt. Ent sprechend nimmt eine auf dem Übersetzungshebel 43 liegende Re ferenzfläche 71 eine Referenzfläche 72 mit, die vom Arm 32 ge tragen ist. Auf diese Weise wird letzterer im Uhrzeigersinne verschwenkt, und hierdurch wird die Meßspitze 18 von der außen liegenden Oberfläche des Käfigs zurückgezogen. Auf den Arm 37 wird dagegen über die Rolle 44 eine Druckkraft ausgeübt, und hierdurch wird die Meßspitze 19 von der innenliegenden Oberflä che des Käfigs wegbewegt.

Wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, weist die Meßmaschine ferner sechs Paare von Meßköpfen auf, welche dazu dienen, die Käfigöffnungen zu überprüfen. in Fig. 5 sind zwei Meßköpfe, 73 und 74 wiedergegeben. Die Meßköpfe 73 und 74 haben bewegbare Arme 75 bzw. 76, an denen Meßspitzen 77 bzw. 78 befestigt sind. Die Meßköpfe 73 und 74 sind an einer Platte 79 befestigt, die ihrerseits fest mit einem Arm 80 verbunden ist (vgl. Fig. 6).

Der Arm 80 ist von einem Schwenklager 81 getragen, welches aus zwei senkrecht aufeinanderstehenden flexiblen Streifen besteht. Der Arm 80 kann um die Achse des Schwenklagers 81 durch einen Antrieb verschwenkt werden, zu welchem ein Riemen 82 und eine Riemenscheibe 83 gehören.

In Fig. 6 sind weitere Paare von Meßeinrichtungen zum Vermessen der Käfigöffnungen nur teilweise in Form ihrer bewegbaren Arme 84, 85, 86, 87, 88 wiedergegen. Für diese Meßeinrichtungen sind ähnliche Meßspitzen, Meßköpfe und Einrichtungen zum Bewegen der Meßspitzen und Meßköpfe zwischen einer Meßstellung und einer vom Käfig entfernten Ruhestellung vorgesehen, wie sie obenstehend für die Bauteile 74 bis 78 beschrieben wurden.

Um ein Einsetzen und Entnehmen eines Käfigs 1 zu ermöglichen, wer den die sechs Meßkopfpaare vorübergehend durch den Riemen 82 der art verlagert, daß die bewegbaren Arme in eine solche Stellung gelangen, wie sie in Fig. 6 für die Arme 75 und 84 bis 88 durch gestrichelte Linie wiedergegeben sind (Ruhestellung).

Die unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 beschriebenen Meß köpfe sind alle mit einer insgesamt mit 89 bezeichneten Signal verarbeitungseinrichtung 89 verbunden, die in Fig. 3 nur schema tisch wiedergegeben ist und dazu dient, aus den Ausgangssignalen der Meßköpfe Signale herzustellen, welche den zu überwachenden Eigenschaften des Käfigs entsprechen und entsprechende Anzeigen und Warnmeldungen zu verlassen.

Nunmehr wird unter zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 7 das Ar beiten der Meßmaschine beschrieben.

Bevor ein Käfig eingesetzt wird, werden die Meßspitzen und Meßköpfe in die zurückgefahrene Ruhestellung bewegt, indem man die Welle 65 und den Riemen 82 betätigt. Nach Einsetzen des Käfigs, werden die Meßspitzen und Meßköpfe in die Meßstellung bewegt, und die nachstehenden Messungen werden durchgeführt.

In der Signalverarbeitungseinheit 89 ist ein Rechenkreis 90 vorge sehen (Summierstufe), welcher die Ausgangssignale der Meßkopfpaare verarbeitet, die den Meßspitzen 21, 22; 58, 59; 60, 61 zugeordnet sind. Diese Meß spitzen messen drei verschiedene Durchmesser der innenliegenden Oberfläche 3 des Käfigs. Ein vierter Durchmesser der innenliegen den Oberfläche des Käfigs wird dadurch gemessen, daß man die Ausgangssignale der den Meßspitzen 19 und 20 zugeordneten Meß köpfe summiert. In einem weiteren Rechenkreis 91 (Summierstufe) werden die Aus gangssignale derjenigen Meßköpfe addiert, die den Meßspitzen 15, 17 und 54 bis 57 zugeordnet sind. Man erhält auf diese Weise drei Durchmesser der außenliegenden Oberfläche 4 des Käfigs 1. Einen vierten Durchmesser der außenliegenden Oberfläche 4 erhält man dadurch, daß man die Ausgangssignale der den Meßspitzen 16 und 18 zugeordneten Meßköpfe summiert.

Da die Meßköpfe durch auf Stellungsänderungen ansprechende Wandler gebildet sind, sind die gemessenen Größen direkt die Durchmesserabweichungen von den Sollwerten.

Ein Rechenkreis 92 der Signalverarbeitungseinheit 89 berechnet die Hälfte der Differenz zweier Signale der Meßkopfpaare, welche den Meßspitzen 21, 22; 58, 59; 60, 61 zugeordnet sind. Auf diese Weise erhält man drei verschiedene Meßweite für die Lage des Mittelpunktes Mi der innenliegenden Oberfläche 3 in der Äquatorebene des Käfigs. In ähnlicher Weise ermittelt ein Rechenkreis 93 der Signalver arbeitungseinheit 89 die Hälfte des Unterschiedes zwischen den beiden Signalen der Meßkopfpaare, die den Meßspitzen 15, 17; 54, 55; 56, 57 zugeordnet sind. Auf diese Weise erhält man drei verschie dene Meßwerte der Lage des Mittelpunktes M _a der außenliegenden Oberfläche in der Äquatorebene des Käfigs.

Ein weiterer Rechenkreis 94 der Signalverarbeitungseinheit 89 berechnet den Unterschied der so erhaltenen Signale, und auf diese Weise kann man drei Prüfwerte für die Güte der Konzentrizi tät zwischen der äußeren Oberfläche 4 und der inneren Oberfläche 3 des Käfigs erhalten, wobei die Messung längs gerade Linien erfolgt, welche durch die Berührpunktsätze der Meßspitzen 15, 17, 21, 22; 54, 55, 58, 59; 56, 57, 60, 61 vorgegeben sind. Das Maxi mum der so erhaltenen drei Werte kann in guter Näherung als Maß für den Konzentrizitätsfehler der beiden Oberflächen in der Äquatorebene des Käfigs angesehen werden. Man kann auch nur die Signale der unter Bezugnahme auf die Fig. 3 beschriebenen Meßköpfe verwenden, um die Konzentrizität der beiden Käfig oberflächen in Richtung der Käfigachse zu überprüfen.

Die Höhe der Öffnungen 7 bis 12 oder genauer gesagt die Abwei chungen dieser Höhen von den zugeordneten Sollwerten werden dadurch ermittelt, daß in einem Rechenkreis 95 der Signalver arbeitungseinheit 89 die beiden Signale eines jeden der sechs Meßkopfpaare, die unter Bezugsnahme auf die Fig. 5 und 6 oben beschrieben wurden, zusammengefaßt werden.

In einem weiteren Rechenkreis 96 der Signalverarbeitungsein heit 89 wird die Hälfte der Differenz derselben Signalpaare berechnet, und die so erhaltenen Werte sind ein Maß für die Höhe der Mittelpunkte der Käfigöffnungen oder genauer gesagt der Abweichungen der Mittelpunkte der Käfigöffnungen in vertika ler Richtung von ihrer Sollage.

Die komplizierteste Messung betrifft die Koplanarität der Mittelpunkte der Käfigöffnungen und/oder die Koplanarität dieser Mittelpunkte und des Mittelpunktes der inneren und/oder der äußeren Ober fläche des Käfigs.

Die wichtigste Berechnung, welche die Koplanarität der Mittelpunkte der Öffnungen und des Mittelpunktes der außenliegenden Oberfläche betrifft, erfolgt im wesentlichen so, wie dies nun nachstehend genauer beschrieben wird:

Es wird eine geometrische Referenzebene eingeführt, die durch diejenige Ebene gegeben ist, welche im Mittel den sieben ermittelten Mittelpunkten, nämlich sechs Mittelpunkten der Käfigöffnungen und einem Mittelpunkt einer Kugelfläche am nächsten liegt.

Das Bestimmen der Referenzebene erfolgt nach der bekannten Methode der kleinsten quadratischen Abweichung, die nachstehend auf die Überprüfung von Käfigen von Antriebsgelenken angewandt und in ihren Grundzügen dargelegt wird und die im einzelnen in dem Buch "Statistical Treatment of Experimental Data" von Hugh D. Young, Mc Graw-Hill Book Company, Inc. 1962, Seiten 101 bis 132 beschrieben ist.

Es sei angenommen, daß in einem cartesischen Raum (x, y, z) die Zuordnung von N Koordinatenpaaren x _i, y _i (i = 1 - N) zu Ordinaten z _i bekannt ist. Es wird ferner angenommen, daß es eine gewisse funktionale Beziehung z = f (z, y) bekannter Form gibt, in welcher einige Parameter derart bestimmt werden sollen, daß die zunächst allgemeine Funktion so spezialisiert wird, daß man eine bestmögliche Annäherung an die vorgegebenen Punkte (x _i, y _i, z _i) erhält.

Die beste Annäherung erhält man dann, wenn man die Summe der Quadrate der N Abstände in z-Richtung d _i = f (x _i, y_i) - z _i der bekannten Punkte (x _i, y_i, z_i) von denjenigen, die durch die durch die funktionale Zuordnung vorgegebenen Fläche vor gegeben sind, zu einem Minimum macht.

Man muß also die nachstehende Summe minimisieren:

Bezeichnet man mit A _j (j = 1 - k) die zu bestimmenden Parameter, so muß man die nachstehenden partiellen Ableitungen alle gleich Null setzen, damit die Summe ein Minimum wird.

und zwar für alle j = 1 bis k.

Man muß also ein System von k Gleichungen mit k Unbekannten lösen, das sich wie folgt schreiben läßt:

Wendet man dieses Verfahren des kleinsten quadratischen Fehlers auf die in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Meßspitzen an, so sollte deren Abstand zur Solläquatorebene des Käfigs im Idealfall Null sein. Diese Äquatorebene ist im Koordinatensystem x, y, z die Ebene z = 0. Es wird ferner angenommen, daß die sechs Mittelpunkte der Käfigöffnungen auf Mantellinien derselben zylindrischen Fläche liegen, welche die den Mittelpunkt M _a Schneidende z-Achse als Achse hat und einen Radius R hat, und es wird ferner angenommen, daß diese Mantellinien in drei Ebenen liegen, welche die z-Achse enthalten, wobei diese Ebenen jeweils einen Winkel von 60° zur vorhergehenden Ebene einschließen. Der Wert für den Radius R entspricht dem Abstand der Berührpunkte der Meßspitzen, die in den Fig. 5 und 6 gezeigt sind, von der z-Achse und ist bekannt.

Die zu ermittelnde funktionale Beziehung entspricht der Glei chung der oben erwähnten Referenzebene. Daher gilt:

f(x, y) = ax + by + c,

i = 1 bis 7; j = 1 bis 3,

A₁ = a, A₂ = b; A₃ = c,

x _i = R cos j _i (i = 1 bis 6),

y _i = R sin ϑ _i (i = 1 bis 6),

x₇ = y₇ = 0,

ϑ₁ = 0°; ϑ₂ = 60°; ϑ₃ = 120°; ϑ₄ = 180°; ϑ₅ = 240°; ϑ₆ = 300°,

mit i = 1 bis 6 für die Mittelpunkte der Käfig öffnungen und i = 7 für den Mittelpunkt M _a.

Löst man das obige Gleichungssystem nach den Unbekannten a, b und c auf, so erhält man:

Ein Rechenkreis 97 ermittelt, aus den Signalen der Meßspitzen 16, 18 und 15, 17 einen Wert z₇ und erhält aus 96 die Werte z₁ bis z₆. Die Berechnung der Unbekannten a, b und c erfolgt im Rechenkreis 97 gemäß den vorstehenden Gleichungen, und nachdem man so die Referenzebene berechnet hat, be rechnet der Rechenkreis 97 ferner die in Richtung der z-Achse gemessenen axialen Abstände der Mittelpunkte der Käfigöffnungen und des Mittelpunktes M _a von der Referenzebene gemäß der nachstehenden Gleichung:

d _i = z _i - (ax _i + by _i + c) (i = 1 bis 6).

Der Rechenkreis 97 berechnet dann die Unterschiede d _i - d₇, näm lich

D _i = z _i - z₇ - ax _i - by _i (i = 1 bis 6),

d₇ = z₇ - c.

Die so ermittelten Abstände D _i sind ein Maß für den Koplanaritäts fehler der Mittelpunkte der Öffnungen und des Mittelpunktes der außenliegenden Oberfläche des Käfigs und werden zusammen mit den Ergebnissen der in den Rechenkreisen 90 und 91 sowie den Rechen kreisen 93, 94, 95 und 96 erhaltenen Rechnungen auf einer Über wachungseinheit 98 zur Anzeige gebracht.

Die oben beschriebene Ausführung der Koplanaritätsprüfung der Mittelpunkte der Käfigöffnungen (und eines oder beider der Mittel punkte der äußeren und der inneren Oberfläche des Käfigs) ist be sonders wichtig und vorteilhaft. Man könnte die Überprüfung auch einfacher durchführen, z. B. unter Verwendung der Stirnflächen 5 und 6 des Käfigs. In diesem Falle wären jedoch die Prüfergeb nisse nur von geringerem Informationswert und geringerer Bedeutung, da es möglich ist, daß bei einem Käfig, bei dem die Öffnungen und die äußere Oberfläche und die innere Oberfläche exakt bearbeitet sind und der ein gutes Arbeiten sicherstellen kann, diejenige Ebene, welche durch die Mittelpunkte der Käfigöffnungen und die Mittelpunkte der inneren Oberfläche und der äußeren Oberfläche geht, nicht parallel zur Ebene oder den Ebenen der Stirnflächen verläuft.

Es versteht sich, daß man die oben beschriebene Prüfvorrichtung mit Einrichtungen zum Einlegen und Entnehmen von Prüflingen sowie zum Sortieren der Prüflinge in Abhängigkeit vom Prüfer gebnis versehen kann, um ein mehr oder weniger stark automatisier tes Arbeiten zu erhalten.

Es versteht sich, daß man auch die Anordnung der Berührstellen der Meßspitzen anders wählen kann und daß man die Prüfvorrich tung mit einer Mehrzahl von Prüfstationen versehen kann anstelle einer einzigen, wie dies beim oben beschriebenen Ausführungs beispiel der Fall war.

Claims

1. Elektrische Meßmaschine zum Bestimmen von Abmessun gen eines Werkstücks mit mindestens einer Öffnung, mit einer Einrichtung zum Festhalten des Werkstücks, mit einem Meß kopf mit mindestens zwei Meßspitzen und mit einer Signal verarbeitungseinheit zum Berechnen von sich aus der Meß position der Meßspitzen ergebenden Abmessungen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausmessen eines mit Öffnungen zur Aufnahme von Gelenkkugeln versehenen Käfigs eines Antriebsgelenkes für jede Käfigöffnung (7-12) ein Meßkopf (73, 74) mit zwei Meßspitzen (77, 78) vorge sehen ist, die paarweise an dem oberen und unteren Rand der Käfigöffnungen angeordnet sind, und die Signalver arbeitungseinheit (89) aus den Meßwerten die Mittelpunkte der Käfigöffnungen (Rechenkreis 96), aus den Mittelpunkten eine geometrische Referenzebene (Rechenkreis 97) und zur Bestimmung der Koplanarität die Abstände der Mittelpunkte von der Referenzebene (Rechenkreis 97) ermittelt.

2. Elektrische Meßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Meßspitzen (21, 22, 58, 59, 60, 61) paarweise auf jeweils einer durch den Käfigmittelpunkt gehenden Geraden an Punkten der inneren Käfigoberfläche angeordnet sind und die Signalverarbei tungseinheit (89) den Mittelpunkt der inneren Käfigober fläche (Rechenkreis 92), die geometrische Referenzebene aus den Mittelpunkten der Käfigöffnungen und dem Mittel punkt der inneren Käfigoberfläche (Rechenkreis 97) und die Differenz zwischen den Abständen der Mittelpunkte der Käfigöffnun gen von der Referenzebene und dem Abstand des Mittelpunktes der inneren Käfigoberfläche von der Referenzebene (Rechen kreis 97) ermittelt.

3. Elektrische Meßmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Meßspitzen (15, 17, 54, 55, 56, 57) paarweise jeweils auf einer durch den Käfig mittelpunkt gehenden Geraden an Punkten der äußeren Käfig oberfläche angeordnet sind und die Signalverarbeitungs einheit (89) den Mittelpunkt der äußeren Käfigoberfläche (Rechenkreis 93), die geometrische Referenzebene aus den Mittelpunkten der Käfigöffnungen und dem Mittelpunkt der äußeren Käfigoberfläche (Rechenkreis 97) und die Differen zen zwischen den Abständen der Mittelpunkte der Käfigöffnungen von der Referenzebene und dem Abstand des Mittelpunktes der äußeren Käfigoberfläche von der Referenzebene ermittelt (Rechenkreis 97).

4. Elektrische Meßmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit (89) die geometrische Referenz ebene nach der Methode der kleinsten quadratischen Abwei chung ermittelt (Rechenkreis 97).

5. Elektrische Meßmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit (89) aus den Meßwerten der an den Rändern der Käfigöffnungen angeordneten Meßspitzen (77, 78) die Höhe der Käfigöffnungen ermittelt (Rechen kreis 95).

6. Elektrische Meßmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß min destens sechs Meßspitzen (15, 17, 54-57; 21, 22, 58-61) an Punkten der äußeren und inneren Oberfläche des Käfigs in Abständen am Umfang verteilt angordnet sind.

7. Elektrische Meßmaschine nach Anspruch 2 und 3, da durch gekennzeichnet, daß die Signalver arbeitungseinheit (89) aus den Meßwerten der an der äußeren und inneren Käfigoberfläche angeordneten Meßspitzen (15, 17, 54-57; 21, 22, 58-61) den Konzentrizitätsfehler zwischen dem Mittelpunkt der inneren Oberfläche und dem Mittelpunkt der äußeren Oberfläche des Käfigs ermittelt (Rechenkreis 94).

8. Elektrische Meßmaschine nach Anspruch 2 und 3, da durch gekennzeichnet, daß die Signalver arbeitungseinheit (89) aus dem Meßwerten der an der inneren und äußeren Käfigoberfläche angeordneten Meßspitzen (15, 17, 54-57; 21, 22, 58-61) drei Durchmesser der inneren und der äußeren Käfigoberfläche in der Äquatorebene längs dreier einen Winkel von 60° ein schließender Richtungen ermittelt (Rechenkreise 90, 91).

9. Elektrische Meßmaschine nach Anspruch 2 und 3, da durch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Konzentrizität der inneren und äußeren Käfigoberfläche zwei Meßspitzen (19, 20) vorgesehen sind, die den Durch messer der inneren Käfigoberfläche in einer zur Äquator ebene des Käfigs geneigten Ebene messen, sowie zwei Meß spitzen (16, 18) vorgesehen sind, die den Durchmesser der äußeren Käfigoberfläche in einer anderen zur Äquatorebene geneigten Ebene messen.

10. Elektrische Meßmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrich tung (79-83) zum vorübergehenden Rückziehen aller Meß spitzen (77, 78), welche an den Rändern der Käfigöffnungen angeordnet sind.

11. Elektrische Meßmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet durch eine Einrich tung (65-70) zum vorübergehenden Zurückziehen aller Meß spitzen, die an den inneren und äußeren Käfigoberflächen angeordnet sind.