DE3303637A1

DE3303637A1 - Vorrichtung zur messung der querschnittsabmessungen an hohlzylindrischen werkstuecken

Info

Publication number: DE3303637A1
Application number: DE19833303637
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 7901 Illerrieden Beller; Hans 7917 Vöhringen Wiedenmann
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1983-02-03
Filing date: 1983-02-03
Publication date: 1984-08-16
Also published as: GB2135055A; GB2135055B; FR2540621A1; FR2540621B1; JPS59196410A; DE3303637C2; GB8402976D0

Description

Vorrichtung zur Messung der Querschnittsabmessungen an hohlzylindrischen Werkstücken

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Querschnittsabmessungen an hohlzylindrischen Werkstücken, bei der j eine zu messende Probe des Werkstücks über einen Aufnahmedorn geschoben ist und mindestens ein Paar Führungsrollen sowie Meßsysteme am Umfang der Probe angeordnet sind.

Eine Vorrichtung der genannten Art etwa nach der DE-PS 735.915 gestattet lediglich die Messung der Wanddicke an einer hohlzylindrischen Probe.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Meßvorrichtung anzugeben, mit der in kurzer Meßzeit außer der Wanddicke"gleicnzeitig Außen- bzw. Innendurchmesser gemessen und darüber hinaus Aussagen" über Unrundheit und üngleichwandigkeit der Probe gemacht werden können.

Dabei ist die Unrundheit definiert als die halbe Differenz zwischen dem größten und kleinsten Außendurchmesser, gemessen in derselben senkrecht zur Rohrachse stehenden Ebene. Analog wird die Üngleichwandigkeit errechnet als die halbe Differenz zwischen der größten und kleinsten Wanddicke, ebenfalls gemessen in derselben senkrecht zur Rohrachse stehenden Ebene.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

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Die Führungsrollen bewirken die exakte Ausrichtung der Probe hinsichtlich des Aufnahmedorns. Bei Rotation des Aufnahme-

die Probe
dorns wälzt sich'infolge Reibschluß auf diesem ab, wobei das Führungsrollenpaar einerseits die diametrale Ausrichtung aufrechterhält und zum andern die für den Reibschluß erforderliche Andrückkraft aufbringt. Mit dem oberen Meßsystem läßt sich die Wanddicke direkt erfassen. Das untere Meßsystem erfaßt den Abstand zwischen Aufnahmedorn und Außenwandung der Probe. Der AuSendurchmesser ergibt sich damit als Summe dieses Abstandes, des Durchmessers des Aufnahmedorns und der Wanddicke. Der ..„;nendurch^esser, · die Unrundheit und cie Ungleichwandigkext lassen sich indirekt bestirmen.

Für die Einhaltung einer kurzen Meßzeit sorgen der rotierende Aufnahmedorn sowie die Verwendung eines Rechners, welcher der Steuerung des Meßvorgangs, der Datenerfassung und der Datenverarbeitung dient-

Um mit derselben Vorrichtung ■ Werkstücke unterschiedlichen Durchmessers messen zu können, ist der Aufnahmedorn vorzugsweise mit variabler Geschwindigkeit antreibbar. Dem gleichen Zweck dient die verstellbare Anordnung der Führungsrollen.

Für die sichere Ausrichtung der jeweiligen Probe empfiehlt es sich, wenn die Achsen der Führungsrollen oberhalb des Aufnahmedorns angeordnet sind. Dabei beträgt der Winkel <$C zwischen der

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Mittelsenkrechten und der Geraden durch die Mittelachse der Führungsrolle und die Mittelachse der jeweiligen Probe vorzugsweise 45 bis 60°.

j 5 Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

sind mehrere Paare von Führungsrollen in zueinander parallelen Ebenen vorgesehen.

Il Die Führungsrollen selbst sind vorzugsweise als Präzisions-

;." 10 kugellager ausgebildet. Für die Meß systeme werden in vorteil-

^!1 hafter Weise inkrementale Meßtaster eingesetzt.

Zur schnellen Durchführung der Messung empfiehlt es sich, wenn der Rechner folgenden Befehlsablauf gibt: Susteilen der Führungs- !5 rollen, Einstellen der Meßsysteme, Antrieb des Aufnahmedorns, Erfassung der Meßwerte, Halt des Aufnahmedorns, Zurückstellen der Meßsysteme, Zurückstellen der Führungsrollen und Verarbeitung der Meßwerte.

0 Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein ideales Rohr sur Darstellung der Meßgrößen,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein reales Rohr sur Darstellung der Meßgrößen,

BAD

Fig. 3 die scheraatische Anordnung einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung im Querschnitt und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung .
5

Ein ideales Rohr nach Fig. 1 ist durch die beiden Querschnittsabmessungen Außendurchmesser D bzw. Innendurchmesser d und Wanddicke s eindeutig bestimmt.

Bei einem realen Rohr nach Fig. 2 werden Extremwerte D _r/D

bzw. s /^sm-_n dieser Größen gemessen. Zur Charakterisierung raaler Rohre werden zusätzlich ünrundheit und Üngleichwandigkeit herangezogen:
·

Ünrundheit UR

max ~ min

max min

üngleichwandigkeit U =

In Fig. 3, 4 ist die Vorrichtung zur Messung der Querschnittsinessungen (Außen-, Innendurchmesser, Wanddicke, ünrundheit, üngleichwandigkeit) dargestellt, wobei sich eine Rohrprobe (Mittelachse 1¹) in Meßposition befindet.

Die Vorrichtung besteht aus einem aus seiner Lagerung auskragenden, rotierenden Aufnahmedorn 2 definierten Durchmessers d- (Mittelachse 2^f), mindestens einem Paar zwangsläufig zentrisch zum Aufnahmedorn 2 synchron bewegbarer

BAD ORIGINAL .

Führungsrollen 3 (Mittelachsen 3'), dem oberen und unteren Meßsystem 4 und 5 sowie einem Rechner 6.

Zur Messung wird die Rohrprobe 1 über den Aufnahmedorn 2 geschoben und durch Absenken des verstellbaren Führungsrollenpaares 3 die diametrale Ausrichtung der Rohrprobe 1 zum Aufnahmedorn 2 sowie zu den Meßsystemen 4 und 5 erzwungen, so daß die Innenwandung der Rohrprobe 1 linienförmig auf dem Aufnahmedorn 2 aufliegt. Dabei liegen die Mittelachsen 3' der Führungsrollen 3 oberhalb der horizontalen Mittenebene 7 der Rohrprobe 1. Die gleich hoch angeordneten Mittelachsen 3' und die Mittelachse 2' des Aufnahmedorns 2 bilden ein gleichschenkliges Dreieck. Die Meßsysteme 4 und 5 liegen diametral auf der Mittelsenkrechten zur Verbindungsstrecke der Mittelachsen 3' dez Führungsrollen 3. Der Winkel Oc zwischen dieser Mittelsenkrechten und der Geraden durch die Mittelachse 3' der Führungsrolle 3 und die Mittelachse 1' der jeweiligen Rohrprobe 1 beträgt bevorzugt 45 bis 60°.

In Fig. 3 ist ein weiteres Führungsrollenpaar 8 in einer zum Führungsrollenpaar 3 versetzten, parallelen Ebene angedeutet, das beispielsweise bei einer Rohrprobe unterschiedlichen Durchmessers zur Anwendung kommt. Die Führungsrollen 3 und 8 sind im Ausführungsbeispiel als Präzisionskugellager ausgebildet.

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Wird nun der Aufnahmedorn 2 in Rotation versetzt, so wälzt sich die Rohrprobe 1 infolge Reibschluß auf dem Aufnahmedorn 2 ab, wobei das Führungsrollenpaar 3 einerseits die diametrale Ausrichtung aufrechterhält und zum andern die für den Reibschluß erforderliche Andrückkraft aufbringt.

Die Meßsysteme 4 und 5 sind im Ausführungsbeispiel als inkrementale Meßtaster ausgebildet, die vor der Messung bezüglich des Aufnahmedorns 2 geeicht werden. Der obere Meßtaster 4 übernimmt bei rotierender Rohrprobe 1 kontinuierlich oder schrittweise den Meßwert für die Wanddicke s, der untere Meßtaster 5 den Meßwert b für den Abstand zwischen Aufnahmedorn 2 und Außenwandung der Rohrprobe 1 (der Durchmesser d. des Aufnahmedorns 2 ist bekannt). Die Wanddicke s kann somit direkt, die interessierenden Größen Außendurchmesser D, Innendurchmesser d, Unrundheit UR und üngleichwandigkeit ü können nach Verarbeitung der Meßwerte s, b und d mittels des Rechners 6 bestimmt werden (Außendurchmesser D und Innendurchmesser d wahlweise als Extremwert oder Mittel-0 wert).

Wie in Fig. 3 durch vom Rechner 6 ausgehende Pfeile angedeutet, ergibt sich nach Aufschieben der Rohrprobe 1 auf den Aufnahmedorn 2 folgender Befehlsablauf durch den Rechner 6: 25

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Die Führungsrollen 3 werden zugestellt, die Meßsysteme 4, 5 werden eingestellt, der Aufnahmedorn 2 wird angetrieben und die Messungen der Größen s und b durchgeführt. Danach wird
der Aufnahmedorn 2 angehalten, Meßsysteme 4, 5 und Führungs rollen 3 kehren in die Ausgangsposition zurück. Parallel da zu werden die Größen s und b in der beschriebenen Weise ver arbeitet.

lange
Beispiele: Es wurden jeweils etwa 30/mm Proben 1 von Werk-

stücken auf einen Aufnahmedorn 2 mit definiertem

Durchmesser d. = 7 mn geschoben.

Die Meßzeit zur Ermittlung der Meßwerte an fünfzehn Meßpunkten betrug etwa zwei Sekunden.
15

1. Installationsrohr aus Kupfer mit den Nennmaßen 10 χ 0,75 mm:

	Vom Rechner	wurden	die	folgenden	= 0	,01	mm	Werte ausgedruckt:
		max	= 9	,99	= 0	,80	mm
20		^Dmin	= 9	,97	= 0	,75	mm
		D	= 9	,986
		(Mittelwert)	mm
	Unrundheit	UR	mm	, 9,99 - 9,97 0,02 „ _Q1
		S max	mm	¹ 2 2 '
25		^smin

s = 0,782 mm
(Mittelwert)

BADORfGiNAL ··· ^C0PY

■- 11 —

üngleichwandigkeit ü = 0,025 mm ( =

2. Nadellager-Innenring 0 15 χ 0 18mm:

5 Vom Rechner wurden die folgenden Werte ausgedruckt:

^Dmax ^{= 17}'⁹⁹

^Dmin ^{= 17}'⁹⁵

D = 17,989 mm

(Mittelwert)

Unrundheit

= 0,025

UR =0,02 mm (=- - 17,95 _

= 0,(1

^smax = ¹'⁵² ™

^smin ⁼ l'^{50 1}^ ε =1,512 mm

(Mittelwert)

üngleichwandigkeit U =0,01 mm( =

= 0,01 mm}·

BAD ORIGINAL

- Leerseite -

Claims

Wieland-Werke AG 7900"Ülm (Donau), 1.2.1983 ka

TPT-2659

Patentansprüche :

/ 1.^Vorrichtung zur Messung der Querschnittsabmessungen an hohlzylindrischen Werkstücken, bei der eine zu messende Probe (1) des Werkstücks über einen Aufnahmedorn (2) geschoben ist und mindestens ein Paar Führungsrollen (3) sowie Meßsysteme (4, 5) am Umfang der Probe (1) angeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Innenwandung der Probe (1) liegt auf einem rotierenden, zylindrischen Aufnahmedorn (2) definierten Durchmessers (d^) linienförmig auf,

b) die Mittelachsen (3¹) der Fühtungsrollen (3) liegen oberhalb der horizontalen Mittenebene (7) der Probe (1), wobei die gleich hoch angeordneten Mittelachsen (3') und die Mittelachse (2¹) des Aufnahmedorns (2) ein gleichschenkliges Dreieck bilden,

c) es sind zwei diametral gegenüberliegende Meßsysteme

(4, 5) vorgesehen, die auf der Mittelsenkrechten zur Verbindungsstrecke der Mittelachsen (3¹) der Führungsrollen (3) angeordnet sind und

d) es ist ein Rechner (6) zur Steuerung des Meßvorgangs, der Datenerfassung und der Datenverarbeitung vorgesehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmedorn (2) mit variabler Geschwindigkeit antreibbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (3) verstellbar angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Mittelachsen (3¹) der Führungsrollen (3) oberhalb des Aufnahmedorns (2) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (OC) zwischen der Mittelsenkrechten und der Geraden durch die Mittelachse (3') der Führungsrolle (3) und die Mittelachse (1¹) der jeweiligen Probe (1) 45 bis 60° beträgt.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von Führungsrollen (3, 8) in zueinander parallelen Ebenen vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Führungsrollen (3, 8) als Präzisionskugellager ausgebildet sind.

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8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Meßsysteme (4, 5) als inkrementale Meßtaster ausgebildet sind.
;
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn-

zeichnet/ ' j

daß der Rechner (6) folgenden Befehlsablauf gibt: )

Zustellen der Führungsrollen (3) , Einstellen der Meßsysteme (4/ 5), Antrieb des Aufnahmedorns (2), Erfassung der Meßwerte, Halt des Aufnahmedorns (2), Zurückstellen der Meßsysteme (4, 5), Zurückstellen der Führungsrollen (3) und Verarbeitung der Meßwerte.

BAD