DE3930630C1

DE3930630C1 - Hole dia. automatic measurement device - has feeler pin consisting of string of balls of increasing diameter and moving vertically till preset measuring force is reached

Info

Publication number: DE3930630C1
Application number: DE19893930630
Authority: DE
Inventors: Robert 8901 Ustersbach De Nass; Erich Dipl.-Ing. Freibert (Fh), 8900 Augsburg, De
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-09-13
Filing date: 1989-09-13
Publication date: 1990-09-27
Anticipated expiration: 2009-09-14

Abstract

The device consists of a feller-pin (17) which is vertically suspended from a spring (5) in a housing (15) and is movable in the vertical direction. The feeler-pin (17) consists of a number of balls (8) strung together on the axis (8). The diameter of the balls increases in steps by a given amount. The vertical movement of the feeler-pin (17) is done by a motor-drive (1,2,3) and the vertically operating spring (5) is connected to a switching-element (6) that switches off the motor-drive (1,2,3) when the present measuring force is reached. USE/ADVANTAGE - Automatic measurement of diameter of circular holes, esp. with thin walls e.g. in PCB, without any damage to holes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Durchmessers von Rundlöchern, bei der in einem Gehäuse ein in vertikaler Richtung verschiebbarer Lehrdorn angeordnet ist.The invention relates to a device for determining the Diameter of round holes, in which in one housing vertical plug gauge is arranged.

Rundlöcher bzw. Bohrungen werden entweder mit Grenzlehrdornen, mit Meßstiften, mit Innenmeßgeräten oder optisch z.B. mit Pro jektoren gemessen. Das Messen mit Grenzlehrdornen ergibt nur eine Gut-/Schlechtaussage. Das Messen mit Meßstiftsätzen ist sehr zeitaufwendig, die Stifte werden leicht verwechselt was zu Fehlaussagen führt. Zudem verkanten die Stifte in der Boh rung. Innenmeßgeräte verfälschen durch die ihnen eigene Meß kraft vor allem bei dünnwandigen Bauteilen das Meßergebnis. Optische Messungen werden durch Grad, Unrundheit und z.B. bei fasrigen Werkstoffen, wie glasfaserverstärkten Folien durch Fussel erschwert oder unmöglich.Round holes or bores are either made with limit plug gauges, with measuring pins, with internal measuring devices or optically e.g. with pro ejectors measured. Measuring with limit plug gauges only results a good / bad statement. Measuring with measuring pin sets is very time consuming, the pens are easily confused what leads to false statements. In addition, the pins in the Boh tilt tion. Internal measuring instruments falsify by their own measuring The measurement result is particularly strong with thin-walled components. Optical measurements are determined by degrees, out-of-roundness and e.g. at fibrous materials, such as glass fiber reinforced films Lint is difficult or impossible.

In der schweizer Patentschrift 2 93 460 wird eine stiftförmige Vorrichtung beschrieben, bei der in einem Gehäuse ein in verti kaler Richtung federnd aufgehängter und verschiebbarer Lehrdorn angeordnet ist. Der Durchmesser des Lehrdorns steigt dabei stu fenweise an, jedoch sind die für die Messung ausschlaggebenden Vergleichselemente konusförmig ausgebildet.In the Swiss patent 2 93 460 a pen-shaped Device described in which a verti in a housing calender direction, spring-loaded and movable plug gauge is arranged. The diameter of the plug gauge increases steadily in some cases, but they are decisive for the measurement Comparative elements are conical.

Bei einer solchen Vorrichtung besteht jedoch vor allem bei dünnwandigen Bohrungen die Gefahr der Zerstörung.In such a device, however, there is mainly thin-walled holes the risk of destruction.

Aus der ebenfalls noch genannten US-PS 12 25 315 ist es bereits bekannt, mit Hilfe von Kugeln mit unterschiedlichem Durchmesser Messungen vorzunehmen, wobei die jeweilige Kugel an einem ent sprechenden Griff befestigt wird. Dabei können auch an beiden Enden Kugeln vorgesehen sein, oder es kann mit Hilfe einer an einem Ende befestigten Kugel und mehrerer weiterer, im Inneren eines Hohlraumes des Griffes befindlichen Kugeln eine Abstands messung mit einer Genauigkeit von bis zu 1/1000 mm vorgenommen werden. Aber auch diese Anordnung gibt keinen Hinweis dafür, wie selbsttätig und unter Schonung dünnwandiger Bohrungen der artige Messungen vorgenommen werden könnten.From the also mentioned US-PS 12 25 315 it is already known, with the help of balls of different diameters To make measurements, the respective ball on an ent speaking handle is attached. You can also do both End balls may be provided, or it can be made using a one end attached ball and several others inside balls in a cavity of the handle a distance measurement with an accuracy of up to 1/1000 mm will. But this arrangement also gives no indication that as automatic and with care of thin-walled holes like measurements could be made.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Durchmessers von Rundlöchern anzugeben, die eine automatische Messung gewährleistet, wobei jedoch insbesondere dünnwandige Bohrungen durch eine Messung nicht zerstört werden sollen.The object of the present invention is to provide a device for Determination of the diameter of round holes that specify a automatic measurement guaranteed, but in particular thin-walled holes cannot be destroyed by a measurement should.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Vorrichtung gemäß der Er findung derart ausgebildet, daß der Lehrdorn, der auch in hori zontaler Richtung federnd aufgehängt ist, aus mehreren hinter einander auf einer Achse aufgereihten Kugeln besteht, die im Durchmesser um einen vorgegebenen Betrag stufenweise steigen, daß die Vertikalbewegung des Meßdorns über einen motorischen Antrieb erfolgt und daß der in vertikaler Richtung wirkenden Feder ein Schaltelement zugeordnet ist, das den motorischen An trieb abschaltet, wenn die voreingestellte Meßkraft erreicht ist.To solve this problem, the device according to the Er invented such that the plug gauge, which is also in hori zontal direction is suspended resiliently, from several behind balls are lined up on one axis, which in the Gradually increase the diameter by a predetermined amount, that the vertical movement of the measuring mandrel via a motor Drive takes place and that the acting in the vertical direction Spring is assigned a switching element that the motorized the drive switches off when the preset measuring force is reached is.

Durch diese Maßnahmen wird eine vom Gefühl des Messenden unab hängige Meßvorrichtung für Rundlöcher, insbesondere Bohrungen geschaffen, die insbesondere bei dünnwandigen Bohrungen, wie sie in flächigen Bauteilen, wie z.B. an Kernen von Leiterplat ten vorkommen, geeignet ist. Zudem erhält man anstelle einer qualitativen eine quantitative Messung, wobei die Stufung die Meßgenauigkeit bestimmt. These measures make one independent of the feeling of the person measuring hanging measuring device for round holes, especially bores created, especially in thin-walled holes, such as in flat components, e.g. on cores of printed circuit board ten times is suitable. You also get instead of one qualitative a quantitative measurement, the grading the Measuring accuracy determined.

Die Federkraft der in vertikaler Richtung wirkenden Feder kann über eine auf sie einwirkende Stellschraube verändert werden.The spring force of the spring acting in the vertical direction can can be changed using an adjusting screw acting on them.

Das Schaltelement läßt sich dabei als Kugelschalter ausbilden und zwischen Schaltelement und motorischem Antrieb kann ein Verzögerungsglied eingeschaltet sein. Dadurch wird nach Öffnen des Schaltelements die motorische Längsbewegung zeitlich ver zögert angehalten, wodurch Prellwirkungen des Schaltelements unterdrückt werden.The switching element can be designed as a ball switch and between the switching element and the motor drive can Delay element must be switched on. This will open after of the switching element the motor longitudinal movement temporally ver hesitates stopped, causing bouncing effects of the switching element be suppressed.

Der Meßdorn läßt sich an seinem vorderen Ende auch mit einem Zentrierkegel versehen und mittels einer Steuerungsvorrichtung ist es möglich, die Vertikalbewegung des Meßdorns anzuhalten, wenn der konzentrische Ausrichtvorgang des Prüfling zur Längs achse des Meßdorns beendet ist. Anschließend wird der Prüfling plan gespannt, wonach der Meßvorgang gestartet werden kann. Die Betätigung des Niederhalters kann manuell oder automatisch er folgen. The measuring mandrel can also be used with a Centering cone provided and by means of a control device it is possible to stop the vertical movement of the measuring mandrel, when the specimen is concentrically aligned to the longitudinal axis of the arbor is finished. Then the examinee plan excited, after which the measuring process can be started. The The hold-down device can be operated manually or automatically consequences.

Der ermittelte Durchmesser des Rundloches kann mittels einer Anzeigevorrichtung angezeigt werden, die beispielsweise eine Skala sein kann. Für den Prüfling läßt sich eine Auflage vor sehen, die eine Bohrung aufweist, die nur geringfügig größer ist als das zu messende Rundloch. Dadurch wird auch das Messen an relativ weichen Bauteilen ermöglicht.The diameter of the round hole can be determined using a Display device are displayed, for example a Scale can be. There is a requirement for the examinee see that has a hole that is only slightly larger is the round hole to be measured. This also makes measuring on relatively soft components.

Günstig ist es die Kugeln aus Hartmetall, z.B. Wolframcarbit, auszuführen.The carbide balls, e.g. Tungsten carbite, to execute.

Anhand des Ausführungsbeispiels nach der Fig. wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail using the exemplary embodiment according to FIG .

Der Lehrdorn 17 besteht aus hintereinander auf einer Achse 16 aufgereihten Kugeln 8, deren Durchmesser um einen vorgegebenen Betrag, z.B. einem Bruchteil eines vorgegebenen Toleranzbe reiches, stufenweise ansteigt. Am vorderen Ende dieses Stufen lehrdorns ist ein Zentrierkegel 9 zur Zentrierung zwischen Bohrung des Prüflings 11 und der Achse 16 des Lehrdorns ange bracht. Der Lehrdorn ist in Längsrichtung verschiebbar. Er wird an seinem oberen Ende durch die Kugel des Meßelements 6 gehal ten. Diese Kugel wird durch die Feder 5 belastet, deren Feder kraft über die Stellschraube 4 verändert werden kann, so daß die Federkraft zusammen mit dem Gewicht des Lehrdorns die Meß kraft ergibt. In horizontaler Richtung wird die Achse des Lehr dorns ebenfalls federnd über die beiden Blattfedern 7 geführt, dadurch wird eine seitliche Reibung, die aus dem Mittenversatz der Prüfunglingsbohrung zur Längsachse des Lehrdorns herrührt, vermieden.The plug gauge 17 consists of balls 8 lined up one behind the other on an axis 16 , the diameter of which increases gradually by a predetermined amount, for example a fraction of a predetermined tolerance range. At the front end of this stages plug gauge is a centering cone 9 for centering between the bore of the test specimen 11 and the axis 16 of the plug gauge is introduced. The plug gauge can be moved lengthways. It is held at its upper end by the ball of the measuring element 6. This ball is loaded by the spring 5 , the spring force can be changed via the adjusting screw 4 , so that the spring force together with the weight of the plug gauge gives the measuring force. In the horizontal direction, the axis of the teaching mandrel is also resiliently guided over the two leaf springs 7 , thereby avoiding lateral friction resulting from the center offset of the test bore to the longitudinal axis of the teaching mandrel.

Die Vertikalbewegung des Lehrdorns 17 wird automatisch über den Motor 1 die Spindel 2 und die Längsführung 3 bewerkstelligt. Zwischen der Längsfeder 5 und dem Ende des Lehrdorns 16 ist das Schaltelement 6, das als Kugelschaltelement ausgebildet ist, angebracht. Das Schaltelement besteht dabei aus einer Kugel, die auf zwei gegenüberliegenden gewölbten Kontaktflächen auf liegt. Dadurch wird eine taumelnde Bewegung des Lehrdorns ohne Schalteröffnung ermöglicht. Wenn die Kraft des in die Bohrung des Prüflings eindringenden Lehrdorns größer wird als die ein gestellte Meßkraft wird das Schaltelement und damit ein Strom kreis geöffnet und über eine Regeleinrichtung 14 der Vorschub des Lehrdorns gestoppt. Mit Hilfe eines nicht dargestellten Verzögerungsgliedes kann dabei ein zeitlicher Versatz zwischen Abschalten des Schaltelementes und der motorischen Längsbewe gung erreicht werden, wodurch eine eventuelle Prellwirkung des Schaltelementes unterdrückt wird. Der Prüfling 11 liegt dabei auf der Auflage 12 auf die eine Bohrung 19 enthält, die gering fügig größer ist als die Bohrung 18 des Prüflings 11. Dadurch lassen sich auch Bohrungen in weichen Strukturen in einfacher Weise messen. Die als Skala ausgebildete Anzeigevorrichtung 13 zeigt den unmittelbaren Wert der Bohrung bzw. des Rundloches an, da eine direkte Proportionalität zwischen Vertikalbewegung des Lehrdorns und Durchmesser des Rundloches besteht. Über die Steuereinrichtung 14 kann zugleich die Längsbewegung des Lehr dorns angehalten werden wenn der Vorzentrierkegel 9 die Bohrung 18 im Prüfling 11 konzentrisch zur Längsachse 16 des Lehrdorns ausgerichtet hat. Um ein Verschieben während des Meßvorganges des Prüflings 11 zu vermeiden ist der Niederhalter 10 vorgese hen der erst dann geschlossen wird wenn die konzentrische Aus richtung erfolgt ist. Der Lehrdorn, das Schaltelement, die Längs- und Querfederung sowie die Stellschraube 4 sind gemein sam in einem Gehäuse 15 untergebracht. Das Gehäuse 15 ist dabei an der Längsführung 3, die durch die Spindel 2 und dem Motor 1 auf- und abbewegt wird, befestigt.The vertical movement of the plug gauge 17 is automatically accomplished via the motor 1, the spindle 2 and the longitudinal guide 3 . The switching element 6 , which is designed as a ball switching element, is attached between the longitudinal spring 5 and the end of the plug gauge 16 . The switching element consists of a ball, which lies on two opposite curved contact surfaces. This allows the plug gauge to wobble without opening the switch. When the force of the plug into the bore of the test specimen becomes greater than the measuring force set, the switching element and thus a current circuit is opened and the feed of the plug gauge is stopped via a control device 14 . With the help of a delay element, not shown, a time offset between switching off the switching element and the motor longitudinal movement can be achieved, whereby a possible bouncing effect of the switching element is suppressed. The test specimen 11 lies on the support 12 on which contains a bore 19 which is slightly larger than the bore 18 of the test specimen 11 . This makes it easy to measure holes in soft structures. The display device 13 designed as a scale shows the immediate value of the bore or the round hole, since there is a direct proportionality between the vertical movement of the plug gauge and the diameter of the round hole. Via the control device 14 , the longitudinal movement of the teaching mandrel can also be stopped when the precentering cone 9 has aligned the bore 18 in the test specimen 11 concentrically with the longitudinal axis 16 of the teaching mandrel. In order to avoid displacement during the measuring process of the test specimen 11 , the holding-down device 10 is provided which is only closed when the concentric direction has taken place. The plug gauge, the switching element, the longitudinal and transverse suspension and the set screw 4 are housed together in a housing 15 . The housing 15 is fastened to the longitudinal guide 3 , which is moved up and down by the spindle 2 and the motor 1 .

Claims

1. Apparatus for determining the diameter of round holes, in which in a housing a resiliently suspended in the vertical direction and displaceable in the vertical direction mandrel is arranged, characterized in that the mandrel, which is also suspended in the horizontal direction, from several in a row on an axis ( 16 ) lined up balls ( 8 ) which gradually increase in diameter by a predetermined amount, that the vertical movement of the measuring mandrel ( 17 ) via a motor drive ( 1 , 2 , 3 ) and that in the vertical direction Acting spring ( 5 ) is assigned a switching element ( 6 ) which switches off the motor's drive ( 1 , 2 , 3 ) when the preset measuring force is reached.

2. Device according to claim 1, characterized in that the spring force of the spring ( 5 ) acting in the vertical direction can be changed via an adjusting screw ( 4 ) acting on it.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching element ( 6 ) is a ball switch.

4. The device according to claim 3, characterized in that between the switching element ( 6 ) and the motor drive ( 1 , 2 , 3 ) a United delay element is switched on.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring mandrel ( 17 ) at its front end holds a centering cone ( 9 ) ent.

6. The device according to claim 5, characterized in that a control device ( 14 ) is provided which stops the vertical movement of the measuring mandrel ( 17 ) when the concentric alignment process of the test object ( 11 ) to the longitudinal axis of the measuring mandrel ( 17 ) has been det .

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the average diameter of the round hole ( 18 ) is indicated by means of a display device ( 13 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the display device ( 13 ) is a scale.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a layer ( 12 ) for the test specimen ( 11 ) is provided which has a drilling ( 19 ) which is only slightly larger than the round hole to be measured ( 18 ) .

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a holding-down device ( 10 ) is provided which holds the test specimen ( 11 ) on the position ( 12 ) and aligns it flat.

11. The device according to claim 10, characterized in that the never derhalter ( 10 ) is operated only after concentric alignment of the test specimen ( 11 ).

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the actuation of the hold-down ( 10 ) is carried out automatically.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the balls made of hard metal, e.g. Tungsten carbite.