DE4035648A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der praezision eines gewindekanals - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum messen der praezision eines gewindekanalsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich
tung zum Messen der Präzision eines Gewindekanals bzw.
einer Gewinderille und ein Verfahren zum Auswerten der
Genauigkeit. Insbesondere betrifft die Erfindung ein
verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrich
tung, mit dem bzw. der die Präzision einer Gewindenut
in einer Tiefenrichtung und in Richtung einer Gewinde
achslinie mittels einer einseitig gerichteten (eindi
mensionalen) Erfassungsvorrichtung gemessen werden
kann, wobei gleichzeitig nicht nur die örtliche Präzision
der Gewindenut, sondern die gesamte Präzision leicht
erfaßt werden kann.
Eine herkömmliche Vorrichtung dieser Art ist beispiels
weise in der japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 54-1 03 156 mit dem Titel "Automatische Meßvorrichtung
für Gewindeelemente" offenbart worden. Diese Meßvorrich
tung kann Elemente eines Gewindes wie Ganghöhe, Neigung,
effektiven Durchmesser, Außendurchmesser und dergleichen
messen und hat einen Meßkopf mit einem Detektor für
kleine Verstellung, der den Umfang einer zweidimen
sionalen Verlagerung erfassen kann, und einen Kontakt
geber, der mit dem Detektor verbunden ist und in Kontakt
mit beiden gegenüberliegenden Flanken einer Gewindenut
steht, wobei der Meßkopf dazu verwendet wird, Ver
stellungen in einer radialen Richtung und in einer
axialen Richtung über die gesamte Länge eines Gewinde
kanals zu messen. Anschließend wird jedes Element des
Gewindes auf der Basis der Ergebnisse dieser Messung
bestimmt. Außerdem kann der Außendurchmesser des Gewindes
bestimmt werden, indem der Kontaktgeber des Meßkopfes in
Kontakt mit der Oberseite des Gewindes gebracht wird
und eine ähnliche Messung ausgeführt wird.
Da bei dieser herkömmlichen Vorrichtung zweidimensionale
Verlagerungen erfaßt werden müssen (in Tiefenrichtung
und in Breitenrichtung des Gewindekanals), ist ein großer
und teurer Detektor für zweidimensionale kleine Strecken
erforderlich. Da der Kontaktgeber zudem im Falle der
Messung eines Gewindekanals stets in Kontakt mit beiden
Flanken stehen muß, um die Messung präzise auszuführen,
muß ein hoher Meßdruck auf den Meßkopf ausgeübt werden,
wodurch die Vorrichtung große Abmessungen erhält, mit
dem Ergebnis, daß die Vorrichtung nicht zur Messung
eines Innengewindes geeignet ist, bei dem nur ein ge
ringer Raum verfügbar ist.
Außerdem ist im Falle einer Mutter mit einem Kugel
gewinde und einem Schraubenschaft beim Messen der
Präzision eines Gewindekanals die Genauigkeit der
geometrischen Orte der Kontaktpunkte einer verwendeten
Kugel mit beiden Flanken wichtig, und im Falle anderer
Gewinde die Präzision einer Position eines effektiven
Durchmessers. Somit ist es zur Ausführung einer genauen
Messung erforderlich, einen Kontaktgeber vorzusehen,
der einen Radius hat, der der Größe des Gewindes ent
spricht. Dies ist umständlich und erhöht die Anzahl der
Bauteile, wodurch die Vorrichtung teuer wird.
Außerdem muß ein Kontaktgeber mit einem vorbestimmten
Radius verwendet werden, und dieser Radius ist viel
größer als kleine Unregelmäßigkeiten einer Fläche, die
zu messen sind. Deshalb ist es unmöglich, eine sehr
kleine Form der Fläche zu messen.
Obwohl zudem nach der herkömmlichen Technik örtlich
genaue Meßdaten eines Gewindekanals erlangt werden
können, steht kein Verfahren zur Verfügung, um leicht
die gesamte Präzision erfassen zu können, woraus sich
das Bedürfnis ergibt, ein Verfahren zu entwickeln, die
gemessenen Daten wirkungsvoll einem Herstellungsprozeß
zurückzuführen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zu Präzisionsmessung
anzugeben, das bzw. die die Genauigkeit in einer Tiefen
richtung und in einer Gewindeachslinienrichtung eines
Gewindekanals mit einer eindimensionalen Verlagerungs
meßvorrichtung messen kann, und ein Verfahren zum Aus
werten der Präzision anzugeben, das es ermöglicht, die
gemessenen Daten in einen Herstellungsprozeß zurückzu
führen.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird eine Verlagerung eines Punktes an jeder Flanke
eines Flankenpaares, das einen Gewindekanal bildet, in
Längsrichtung des Gewindekanals gemessen, und Elemente
eines Paares gemessener Datenfolgen werden in mehrere
Gruppen eingeordnet, so daß jede Gruppe ein Paar der
Elemente enthält, die jeweils in dem Paar der gemessenen
Datenfolgen enthalten sind und die einander entsprechen.
Auf der Basis einer Summe der Elemente in jeder Gruppe
wird die Genauigkeit in der Tiefenrichtung des Gewinde
kanals bezüglich eines Referenzgewindekanals erhalten,
und auf der Basis einer Differenz zwischen den Elementen
in jeder Gruppe wird die Genauigkeit der Gewindeachs
linienrichtung des Gewindekanals bezüglich des Referenz
gewindekanals erhalten.
Hierbei entspricht die Tiefenrichtung des Gewindekanals
der Richtung H in den Fig. 6A und 6B, und sie hat
dieselbe Bedeutung als Radiusrichtung des Gewindekanals.
Außerdem meint die Längsrichtung des Gewindekanals eine
Richtung der Ausdehnung des Kanals selbst oder die Rich
tung L in Fig. 7. Die Gewindeachslinienrichtung des Ge
windekanals meint eine axiale Richtung eines Gewindehaupt
körpers und entspricht einer vertikalen Richtung in den
Fig. 5 oder 7.
Wenn ein Gewindekanal in Richtung der Tiefe und in Rich
tung der Gewindeachslinie gegenüber einem Bezugsgewinde
kanal verlagert ist (d. h., ein Fehler ist vorhanden),
führt die Verlagerung in Tiefenrichtung zu Abweichungen
eines Paares geneigter Flächen, die den Gewindekanal in
der Tiefenrichtung bilden, und die Verlagerung in Rich
tung der Achse führt zu Abweichungen des Paares der ge
neigten Flächen in der Tiefenrichtung in Abhängigkeit
von Neigungswinkeln dieser geneigten Flächen.
Außerdem erscheint die Verlagerung des Gewindekanals
in der Tiefenrichtung (Richtung H in den Fig. 6A und
6B) als Abweichungen derselben Größe und derselben Rich
tung beider Paare geneigter Flächen, die den Gewinde
kanal bilden. Die Verlagerung in Breitenrichtung (Rich
tung W in den Fig. 6A und 6B) erscheint hingegen als
Abweichungen dieser geneigten Flächen von zueinander ent
gegengesetzten Richtungen. In diesem Fall ist die Größe
der Abweichung in Tiefenrichtung, verursacht durch die
Verlagerung in der Gewindeachslinienrichtung der Gewinde
nut, in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel jeder der
geneigten Flächen bestimmt, und wenn die geneigten
Flächen Ebenen sind und die Neigungswinkel gleich sind,
ist die Größe der Abweichungen dieselbe, während dann,
wenn die geneigten Flächen gekrümmt sind und die Ver
lagerung sehr gering ist, die Abweichungen im wesent
lichen eine gleiche Größe haben.
Wenn demnach die Verlagerung in der Tiefenrichtung von
jedem Punkt auf den Paaren geneigter Flächen in Längs
richtung des Gewindekanals gemessen wird und die Ele
mente der erhaltenen gemessenen Datensequenzen so
gruppiert werden, daß jede Gruppe ein Paar von Elementen
der jeweiligen gemessenen Datensequenzen enthält, die
in einer zur Längsrichtung senkrechten Ebene liegen,
und wenn die Summe der Elemente der Gruppe errechnet
wird, werden die Abweichungen durch Summierung dieser
Elemente aufgehoben, da die Verlagerungen in der Brei
tenrichtung des Paares geneigter Flächen als Abwei
chungen in der Tiefenrichtung erscheinen, die zuein
ander entgegengesetzt sind.
Im Ergebnis enthält die Summe der Elemente jeder Gruppe
nur eine Komponente der Verlagerung in der Tiefenrich
tung, womit auf der Basis des Rechenergebnisses die
Präzision (Fehler) in der Tiefenrichtung des Gewinde
kanals bezüglich des Referenzgewindekanals erhalten
werden kann.
Wenn andererseits die Differenz zwischen den Elementen
der gruppierten Paare berechnet wird, werden dabei die
Verlagerungen in der Tiefenrichtung des Gewindekanals
aufgehoben, und da das errechnete Ergebnis nur eine
Komponente der Verlagerung in der Breitenrichtung ent
hält, kann die Präzision (Fehler) in Breitenrichtung
des Gewindekanals bezüglich des Referenzgewindekanals
erhalten werden.
Als ein Standard zum Gruppieren der Elemente in dem
Paar gemessener Datensequenzen werden beispielsweise
zwei Elemente in eine Gruppe eingeordnet, die in der
selben orthogonalen Ebene zur Längsrichtung des Ge
windekanals liegen, wobei alternativ zwei Elemente
in eine Gruppe eingruppiert werden können, die in dem
selben Querschnitt parallel zur Gewindeachslinie liegen.
Der Standard oder die Art der Gruppierung der Elemente
in den gemessenen Datensequenzen ist im Hinblick darauf
bestimmt, welcher Fehler in Abhängigkeit von der Art
der Ausbildung des Gewindekanals verursacht ist.
Im einzelnen ist bei dem ersten Verfahren der Gruppierung
angenommen, daß der Gewindekanal durch Schneiden in der
Längsrichtung ausgebildet ist. Somit werden die Elemente,
die auf der orthogonalen Ebene zu der Längsrichtung des
Gewindekanals positioniert sind, als ein Paar oder eine
Gruppe eingeordnet, der in einem Punkt auf einer von
beiden Flanken enthaltene Fehler steht in der oben be
schriebenen Beziehung zu dem Fehler, der in dem anderen
Punkt der anderen Flanke enthalten ist, und die Genauig
keit in der Tiefenrichtung oder in der Gewindeachslinien
richtung des Gewindekanals wird aus der Summe oder Diffe
renz zwischen den gruppierten Elementen erhalten.
Bei der zweiten Methode der Gruppierung ist angenommen,
daß der Gewindekanal durch Preßwerkzeuge oder dergleichen
ausgebildet ist. Wenn die Elemente, die auf dem Quer
schnitt parallel zu der Gewindeachslinie als ein Paar
gruppiert werden, ähnlich der ersten Methode, wird die
Präzision in Tiefenrichtung oder in der Gewindeachs
linienrichtung aus der Summe oder der Differenz zwischen
den gruppierten Elementen erhalten, da der Fehler, der
in einem Punkt auf einer Flanke enthalten ist, in der
oben beschriebenen Beziehung zu dem Fehler steht, der
in dem anderen Punkt auf der anderen Flanke enthalten
ist.
Außerdem werden die Meßpunkte auf beiden Flanken bei
spielsweise so ausgewählt, daß diese Punkte auf dem
selben effektiven Durchmesser des Gewindes liegen oder
daß diese Punkte jeweils auf den geometrischen Orten
einer Kugel auf beiden Flanken liegen in dem Fall, in
dem das Gewinde ein Außengewinde ist mit einem Kugel
gewinde oder ein lnnengewinde mit einem Kugelgewinde.
Anders ausgedrückt ist die Auswahl der Positionen der
Punkte im Hinblick darauf bestimmt, wie die nützliche
Präzision erhalten wird, wobei in einem normalen Gewinde
die Genauigkeit auf dem effektiven Durchmesser wichtig
ist, während in dem Außengewinde mit einem Kugelgewinde
oder dem Innengewinde mit einem Kugelgewinde die Prä
zision auf den geometrischen Orten der Kugel von Wichtig
keit ist.
In dem Fall, in dem die Meßpunkte auf den geometrischen
Orten einer Kugel auf beiden Flanken gewählt werden,
werden die Koordinaten einer Vielzahl von Punkten beider
Flanken entlang der Gewindeachslinienrichtung gemessen,
und die Koordinaten der zahlreichen auf einer Flanke
gemessenen Punkte werden mit den Koordinaten der zahl
reichen Punkte verglichen, die auf der anderen Flanke
gemessen sind. Zwei Punkte werden als Ausgangsmeßpunkte
auf den jeweiligen Flanken ausgewählt, die dieselbe
radiale Koordinate haben, deren Abstand in der Gewinde
achslinienrichtung gleich ist einem axialen Abstand
zwischen den geometrischen Orten der Kugel auf beiden
Flanken, was von einer gewünschten Größe bekannt ist.
Noch spezieller gesagt sind die Positionen der geo
metrischen Kugelorte auf beiden Flanken in der Tiefen
richtung (Positionen in der radialen Richtung) gleich,
und der Abstand in der Gewindeachslinienrichtung zwischen
den geometrischen Kugelorten auf beiden Flanken ist von
der Konstruktionsgröße her bekannt. Wenn demnach die Ko
ordinaten mehrerer Punkte auf beiden Flanken gemessen
werden und wenn die gemessenen Koordinaten miteinander
verglichen werden, liegen die zwei Punkte auf den zwei
geometrischenKugelorten, die dieselbe radiale Koordinate
haben, deren Abstand in der Gewindeachslinienrichtung
gleich ist dem Abstand zwischen den zwei geometrischen
Kugelorten. Wenn somit diese Punkte als Ausgangsmeß
punkte verwendet werden und die Messung von diesen
Punkten entsprechend einem Gewindesteigungswinkel des
Gewindekanals ausgeführt wird, können die Meßpunkte auf
dem geometrischen Ort der Kugel erhalten werden.
Nach dem ersten Aspekt der Erfindung kann, wie vor
stehend beschrieben, der Fehler in der Tiefenrichtung
und der Fehler in der Gewindeachslinienrichtung des
Gewindekanals mit einer eindimensionalen Verlagerungs
erfassungseinrichtung gemessen werden. Dies führt zu
dem Vorteil, daß im Vergleich zu einer zweidimensionalen
Verlagerungserfassungseinrichtung der Meßdruck, der auf
den Detektor der Verlagerungserfassungseinrichtung aus
geübt wird, klein sein kann, und die eindimensionale
Verlagerungserfassungseinrichtung ist nicht so groß,
wodurch die gesamte Meßvorrichtung kleine Abmessungen
erhalten kann. Wenn somit der Raum eines Meßabschnitts
begrenzt ist wie beispielsweise bei einem Außengewinde
oder dergleichen, entstehen bei der Messung keine Pro
bleme. Da es zudem nicht erforderlich ist, den Kontakt
geber der Verlagerungserfassungseinrichtung in Abhängig
keit von der Form und Größe des Gewindekanals zu er
setzen, ist die Anzahl der Bauteile klein, und da die
eindimensionale Verlagerungserfassungseinrichtung im
Vergleich zu einer zweidimensionalen Verlagerungser
fassungseinrichtung billig ist, kann die gesamte Vor
richtung mit niedrigen Kosten verbunden sein. Da zudem
eine beliebige Messung mit einem Kontaktgeber ausgeführt
werden kann, der einen Radius einer beliebigen Größe hat,
kann ein Fehler in der Form mit einer kleinen Gewinde
steigung wie beispielsweise eine Erschütterung oder der
gleichen gemessen werden.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird, nachdem
die Präzision des Gewindekanals in der Tiefenrichtung
und die Präzision des Gewindekanals in der Gewindeachs
linienrichtung bezüglich des Referenzgewindekanals
gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erhalten ist,
ein Näherungsausdruck bzw. eine Näherungsformel einer
den Gewindekanal darstellenden Spirallinie aus der Prä
zision in Tiefenrichtung und der Präzision in Gewinde
achslinienrichtung nach einer Fehlerquadratmethode
erhalten. Dann wird die Genauigkeit des Gewindekanals
auf der Basis einer Differenz zwischen der Näherungs
formel der Spirallinie und einer Formel einer Spiral
linie errechnet, die einen geometrischen Ort des Re
ferenzgewindekanals wiedergibt.
In diesem Fall ist bevorzugt, die Näherungsformel zu
erhalten, die der Formel gleicht, die den geometrischen
Ort des Referenzgewindekanals wiedergibt. Mit anderen
Worten wird dann, wenn die Bezugsformel eine Formel
einer Spirallinie ist, die den Gewindekanal darstellt,
die Näherungsformel ebenfalls zu einer Formel einer
Spirallinie gemacht.
Die Präzision des Gewindekanals wird auf der Basis
einer Differenz (Exzentrizität, Neigung oder dergleichen)
zwischen der erhaltenen Näherungsformel und der Referenz
formel errechnet. Auf diese Weise wird die Gesamtprä
zision (Durchschnittspräzision) des Gewindekanals,
nicht die örtliche Präzision zahlenmäßig ausgedrückt
bzw. ausgewertet.
Der Vorteil des zweiten Aspekts liegt darin, daß das
Ergebnis der Messung der Genauigkeit wirkungsvoll
mit einem Herstellungsprozeß rückgekoppelt werden
kann, da die Gesamtpräzision des Gewindekanals ausge
wertet wird, wobei dies zur Verbesserung der Präzision
der Produkte sehr wichtig ist. Da die Gesamtgenauigkeit
zwischen dem Gewindekanal und der Bezugsebene des Ge
windes ausgewertet werden kann, kann die Beziehung
zwischen dem Kanal bzw. der Gewindennut und der Bezugs
ebene wirkungsvoll in den Herstellungsprozeß zurückge
führt werden.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist das Ver
fahren der Auswertung bzw. Errechnung der Präzision
des Gewindekanals grundsätzlich dasselbe wie bei dem
zweiten Aspekt der Erfindung. Ein Unterschied besteht
jedoch darin, daß Exzentrizität und Neigung gemessen
werden zwischen einem Spirallinienausdruck, der einen
geometrischen Ort eines Bezugsgewindekanals darstellt,
und einer Bezugsebene des Gewindes, und daß die Ge
nauigkeit des Gewindekanals bezüglich der Bezugsebene
des Gewindes ausgewertet wird auf der Basis einer
Näherungsformel einer den Gewindekanal darstellenden
Spirallinie, der den geometrischen Ort des Bezugsge
windekanals darstellenden Spirallinienformel und der
Exzentrizität sowie der Neigung.
Selbst wenn der den geometrischen Ort des Bezugsgewinde
kanals darstellende Spirallinienausdruck nicht genau
auf der Basis der Bezugsebene des Gewindes festgesetzt
ist, kann die Präzision (Fehler) zwischen dem Gewinde
kanal und der Bezugsebene des Gewindes bestimmt werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie
anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine teilweise weggeschnittene Ansicht einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ge
windepräzisionsmeßvorrichtung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Exzentri
zitätskorrekturtisches gemäß Fig. 1;
Fig. 3A eine Aufsicht auf den Neigungseinstelltisch
gemäß Fig. 1;
Fig. 3B eine Querschnittsansicht entlang der Linie
A-A in Fig. 3A;
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Grund
züge eines Bearbeitungsprozesses gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Er
findung;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer Mutter mit
einem Kugelgewinde gemäß Fig. 1;
Fig. 6A eine Querschnittsansicht eines Gewindekanals
zur Erläuterung einer Suchmethode eines Meß
startpunktes einer oberen Flanke;
Fig. 6B eine Querschnittsansicht eines Gewindekanals
zur Erläuterung einer Suchmethode eines Meß
startpunktes einer unteren Flanke;
Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung einer
Beziehung zwischen Meßpunkten auf der oberen
und der unteren Flanke;
Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung der Punkte,
an denen eine Kugel in Kontakt mit den Flan
ken steht;
Fig. 9A ein Diagramm, das ein Beispiel des Meßergeb
nisses gemäß einer Ausführungsform der Er
findung zeigt;
Fig. 9B ein Diagramm, das ein Beispiel des Rechener
gebnisses gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung zeigt;
Fig. 10A eine Darstellung zur Erläuterung eines
Fehlers in einer radialen Richtung eines
Gewindekanals;
Fig. 10B eine Darstellung zur Erläuterung eines
Fehlers in einer Gewindesteigungsrichtung
eines Gewindekanals und
Fig. 11 eine Darstellung zur Erläuterung einer
Beziehung einer Bezugsschraubenkurve und
einer Schraubenkurve, die durch Annäherung
an Meßpunkte erhalten ist.
Fig. 1 zeigt eine Gewindepräzisionsmeßvorrichtung zum
automatischen Messen der Genauigkeit eines Gewindekanals
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zunächst wird der Aufbau der Vorrichtung beschrieben.
Die Vorrichtung 1 enthält eine Drehtischeinheit 3, die
von einem kastenartigen Bett 2 gehalten ist und eine
vertikal durchdringende, drehbare Spindel 4 aufweist.
Ein unteres Ende der Spindel 4 ist mit einer Abgabe
welle eines elektrischen Dreh- und Antriebsmotors 6
über eine Kupplung 5 verbunden. Der elektrische Motor
ist von einem Kasten 2a gehalten, der an dem Bett 2 be
festigt ist und einen axial mittigen Abschnitt der
Spindel 4 überdeckt.
Ein oberes Ende der Spindel 4 hält einen Korrekturtisch
7 an einer Stelle oberhalb der Drehtischeinheit 3, so
daß der Korrekturtisch 7 gemeinsam mit der Spindel 4
drehbar ist. Der Korrekturtisch 7 dient dazu, die Exzen
trizität und Neigung eines zu messenden Objektes zu
korrigieren, wenn das Objekt befestigt ist.
Der Korrekturtisch 7 enthält einen Exzentrizitätskorrek
turtisch 7A, der in Fig. 2 abgebildet ist, und einen
Neigungskorrekturtisch 7B gemäß den Fig. 3A und 3B.
Der Neigungskorrekturtisch 7B ist auf einer Oberseite
des Exzentrizitätskorrekturtisches 7A befestigt, um den
Korrekturtisch 7 zu bilden.
Wie Fig. 2 zeigt, enthält der Exzentrizitätskorrektur
7A zwei Bewegungstische 9a und 9b, die verschieblich
auf einer Bodenplatte 8 angeordnet sind, wobei ein
Bewegungstisch 9a von einer Führung 12a auf der Ober
seite der Bodenplatte 8 geführt ist, und erstreckt sich
in einer Richtung Y0 in der Figur. Der Bewegungstisch
9a ist in Richtung Y0 bezüglich der Bodenplatte 8 durch
einen elektrischen Motor 10a verschiebbar, der an der
Bodenplatte 8 befestigt ist, und mittels einer Gewinde
spindel 11a, die mit einer Drehwelle des elektrischen
Motors 10a verbunden ist und sich in Richtung Y0 er
streckt, sowie durch einen Kugelgewindemechanismus,
der aus einer in dem Bewegungstisch 9a dargestellten
Mutter (nicht dargestellt) und vielen Kugeln (nicht
dargestellt) besteht.
Der andere Bewegungstisch 9b ist von einer Führung 12b
geführt, die einstückig mit dem Bewegungstisch 9a ausge
bildet ist, und erstreckt sich in der Figur in Richtung
X0. Der Bewegungstisch 9b ist in Richtung X0 bezüglich
der Bodenplatte 8 mittels eines elektrischen Motors 10b
verschiebbar, der an dem Bewegungstisch 9a befestigt
ist, und mittels einer Gewindespindel 11b, die mit einer
Drehwelle des elektrischen Motors 10b verbunden ist und
sich in Richtung X0 erstreckt, sowie mittels eines Kugel
gewindemechanismus, der aus einer in dem Bewegungstisch
9b ausgebildeten Mutter (nicht dargestellt) und vielen
rollenden Kugeln (nicht dargestellt) besteht.
Der andere Bewegungstisch 9b ist integral mit dem einen
Bewegungstisch 9a ausgebildet und von einer Führung 12b
geführt, die sich in der Figur in Richtung X0 erstreckt.
Der Bewegungstisch 9b ist in Richtung X0 bezüglich der
Bodenplatte 8 mittels eines elektrischen Motors 10b
bewegbar, der an dem Bewegungstisch 9a befestigt ist,
und mittels einer Gewindespindel 11b, die mit einer
Drehwelle des elektrischen Motors 10b verbunden ist
und sich in Richtung X0 erstreckt, sowie mittels eines
Kugelgewindemechanismus, der aus einer in dem Bewegungs
tisch 9b ausgebildeten Mutter (nicht dargestellt) und
vielen rollenden Kugeln (nicht dargestellt) besteht.
Somit bewegt sich der Bewegungstisch 9b in Richtung
Y0 gemeinsam mit dem Bewegungstisch 9a bei Umlauf
des elektrischen Motors 10a und gleichzeitig in Rich
tung X0 bei Umlauf des elektrischen Motors 10b. Der
Bewegunstisch 9b kann somit in eine beliebige Position
auf der Bodenplatte 8 bewegt werden.
Der Neigungseinstelltisch 7B enthält, wie die Fig.
3A und 3B zeigen, eine obere Scheibe bzw. Platte 13a
und eine untere Scheibe bzw. Platte 13b sowie ein kugel
förmiges Auflager bzw. Fußstück 14a, das an einem
mittigen Abschnitt einer Unterseite der oberen Platte
13a befestigt ist und verschieblich in eine konkave
Ausnehmung 14c eines Lagers 14b eingreift, das an einem
mittigen Abschnitt einer Oberseite der unteren Platte
13b befestigt ist, so daß die beiden Platten 13a und
13b zueinander schwenkbar sind.
Eine Feder 15 und zwei Einstellschraubenmechanismen
20a und 20b sind in Umfangsrichtung voneinander beab
standet zwischen der oberen Platte 13a und der unteren
Platte 13b angeordnet. Die zwei Einstellschraubenmecha
nismen 20a und 20b sind in Umfangsrichtung um 90° von
einander beabstandet.
Die Feder 15 ist von einem Federhalter 15a an einer
Stelle gehalten, die von beiden Einstellschrauben
mechanismen 20a und 20b in Umfangsrichtung am meisten
beabstandet ist, und drückt so gegen die obere und die
untere Platte 13a und 13b, daß diese weiter voneinander
getrennt werden, d. h. in eine Richtung, in der die
obere Platte 13a gegen die Einstellschraubenmechanis
men 20a und 20b gedrückt wird.
Die Einstellschraubenmechanismen 20a und 20b enthalten
jeweils einen elektrischen Motor 16a und 16b, an deren
Drehwellen jeweils ein Zahnrad 17 kleinen Durchmessers
befestigt ist. Jedes Zahnrad 17 kleinen Durchmessers
greift in ein Zahnrad 18 großen Durchmessers ein, das
an einer Einstellschraube 19 angeordnet ist, wobei ein
oberes Ende der Einstellschraube 19 an der Unterseite
der oberen Platte 13a anliegt, während ein unteres Ende
der Einstellschraube 19 in Eingriff mit einer Mutter 19a
steht, die an der unteren Platte 13b angeordnet ist, so
daß die Einstellschraube 19 vertikal bewegbar ist.
Wenn somit eine Drehantriebskraft des elektrischen
Motors 16a oder 16b über das Zahnrad 17 kleinen Durch
messers und das Zahnrad 18 großen Durchmessers auf die
Einstellschraube 19 übertragen wird, wird die Einstell
schraube 19 in ihrer axialen Richtung vorgeschoben oder
zurückgezogen.
Wenn die Einstellschraube 19 des Einstellschrauben
mechanismus 20a vorgeschoben und zurückgezogen wird,
schwenkt die obere Platte 13a um eine Achse, die durch
die Mitte der oberen Platten 13a und das obere Ende der
Einstellschraube 19 des Einstellschraubenmechanismus
20b verläuft, und entsprechend schwenkt die obere
Platte 13a beim Vorschub und Zurückziehen der Einstell
schraube 19 des Einstellschraubenmechanismus 20b um
eine Achse, die durch die Mitte der oberen Platte 13a
und das obere Ende der Einstellschraube 19 des Ein
stellschraubenmechanismus 20a verläuft.
Im Ergebnis kann die obere Platte 13a in einem be
liebigen Winkel zu der unteren Platte 13b geneigt
werden.
Der Korrekturtisch 7 ist gebildet, indem die untere
Platte 13d des Neigungskorrekturtisches 7B auf einer
Oberseite des Bewegungstischs 19b des Exzentrizitäts
korrekturtisches 7A befestigt ist.
Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein Drehkodierer 21 zur
Erfassung einer Drehposition der Spindel 4 innerhalb
des die Spindel 4 umgebenden Kastens 2a angeordnet,
und eine elektrische Zuführeinrichtung 22 befindet
sich an einer Unterseite des Drehkodierer 21. Die elek
trische Zuführeinrichtung 22 ist trennbar, derart, daß
sie verbunden ist, wenn elektrischer Strom den Motoren
10a, 10b, 16a und 16B des Korrekturtisches 7 zugeführt
wird, und daß sie getrennt ist, wenn die Spindel 4 sich
dreht.
Die elektrische Zuführeinrichtung 22 enthält einen Zu
führseitenkontakt 22a, der bewegbar in den Kasten 2a
eingesetzt ist, und einen Drehseitenkontakt 22b, der
an der Spindel 4 angebracht ist. Wenn elektrischer Strom
zugeführt wird, wird der Zufuhrseitenkontakt 22a in den
Drehseitenkontakt 22b zur Verbindung mit diesem gedrückt,
während dann, wenn kein elektrischer Strom zugeführt
wird, der Zuführseitenkontakt 22a herausgezogen und
von dem Drehseitenkontakt 22b getrennt ist. Die Bewegung
des Zuführseitenkontaktes 22a kann von Hand oder auto
matisch unter Verwendung eines Luftzylinders oder der
gleichen erfolgen.
Auf dem Bett 2 befindet sich ein vertikales Gestell 23,
das eine vertikale Achse 24 parallel zu der Spindel 4
hält, und ein vertikales Gleitstück 25, das auf der
vertikalen Achse 24 sitzt, so daß das vertikale Gleit
stück 25 entlang der vertikalen Achse 24 aufwärts und
abwärts bewegbar ist.
Das Vertikalgleitstück 25 kann in einer vertikalen
Richtung in eine beliebige Position mittels eines
Kugelgewindemechanismus bewegt werden, der eine ver
tikal sich erstreckende Gewindespindel 28 aufweist,
die über Zahnräder 27a und 27b mit einer Abgabewelle
eines elektrischen Motors 26 gekoppelt ist, und eine
Mutter 29, die integral mit dem Vertikalgleitstück 25
ausgebildet ist und mit der Gewindespindel 28 über
mehrere Rollkugeln (nicht dargestellt) in Eingriff
steht.
Außerdem ist ein Linearkodierer 30 zur Erfassung einer
Vertikalposition des Vertikalgleitstücks 25 an dem
vertikalen Gestell 23 angeordnet.
Ein Arm 31 ist mit einem Basisende an dem Vertikal
gleitstück 25 so gehalten, daß der Arm 31 in einer
horizontalen Richtung bewegbar ist, und der Arm 31
ist durch die Drehkraft eines elektrischen Motors 32
bewegbar, der an dem Vertikalgleitstück 25 befestigt
ist, wobei eine vorgeschobene oder zurückgezogene
Position des Arms 31 von einem Linearkodierer 33 er
faßt wird, der an dem Vertikalgleitstück 25 befestigt
ist.
Der Arm 31 hat an seinem äußersten Ende ein eindimen
sionales elektrisches Mikrometer 35 als Meßeinrich
tung zur Erfassung einer horizontalen Verlagerung,
und ein Zwischenabschnitt des Arms 31 ist in einer
rechtwinkligen Form gebogen, um eine Kollision mit
einem zu messenden Objekt zu vermeiden.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Fall beschrieben,
bei dem die Präzision eines Gewindekanals einer Mutter
40 mit einem Kugelgewinde mit Hilfe des Gewindepräzi
sionsmeßgerätes 1 gemessen wird. Um das Ausmaß der Ex
zentrizität und Neigung der auf dem Korrekturtisch 7
plazierten Mutter 40 zu messen, sind ein Verlagerungs
sensor 41 zur Erfassung einer radialen Verlagerung
einer vertikalen Bezugsfläche 40a der Mutter 40 und
ein Verlagerungssensor 42 zur Erfassung einer vertikalen
Verlagerung einer horizontalen Bezugsfläche 40b der
Mutter 40 angeordnet.
Wenn im einzelnen die Achse der Mutter 40 auf die Dreh
achse der Spindel 40 ausgerichtet ist, wird keine Ver
lagerung der vertikalen Bezugsfläche 40a und der hori
zontalen Bezugsfläche 40b hervorgerufen, selbst wenn
die Mutter 40 zusammen mit der Spindel 4 gedreht wird.
Wenn jedoch zwischen der Achse der Mutter 40 und der
Drehachse der Spindel 4 eine Exzentrizität besteht,
wird eine Verlagerung der vertikalen Bezugsfläche 40a
hervorgerufen, und wenn eine Neigung zwischen der Achse
der Mutter 40 und der Drehachse der Spindel 4 besteht,
werden sowohl Verlagerungen der vertikalen Bezugsfläche
40a als auch der horizontalen Bezugsfläche 40b verur
sacht. Wenn demnach Verlagerungen der vertikalen Bezugs
fläche 40a und der horizontalen Bezugsfläche 40b von
den Verlagerungsensoren 41 und 42 gemessen werden,
wird die Exzentrizität und die Neigung der Achse der
Mutter 40 bezüglich der Drehmitte der Spindel 4 er
faßt.
Der elektrische Motor 6 zum Drehen der Spindel 4, die
elektrischen Motoren 10a, 10b, 16a und 16b, die für
den Korrekturtisch 7 verwendet werden, der elektrische
Motor 26 zum vertikalen Bewegen des Vertikalgleitstücks
25 und der elektrische Motor 26 zum horizontalen Be
wegen des Armes 31 werden von einer Steuereinrichtung
45 gesteuert. Außerdem wird ein erfaßtes Signal sowohl
des Drehkodierers 21 zum Erfassen der Drehposition
der Spindel 4, des Linearkodierers 30 zum Erfassen
einer vertikalen Position des Vertikalgleitstücks 25,
des Linearkodierers 33 zur Erfassung einer horizontalen
Position des Arms 31, des elektrischen Mikrometers 35
zum Messen einer sehr kleinen Verlagerung eines Ge
windekanals (weiter unten beschrieben) und der Ver
lagerungssensoren 41 und 42 zum Erfassen von Verlagerun
gen der Bezugsflächen 40a und 40b der Steuereinrichtung
45 zugeführt.
Die Steuereinrichtung 45 enthält einen Mikrocomputer,
eine Anpassungsschaltung, einen A/D Wandler, einen
D/A Wandler, Antriebsschaltungen der elektrischen
Motore und dergleichen (alles nicht dargestellt),
und führt Bearbeitungsschritte aus, was nachfolgend
beschrieben wird, um die Präzision des Gewindekanals
der Mutter 40 zu messen und die gemessenen Ergebnisse
an eine Output-Einrichtung 46 wie einen Drucker abzu
geben.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm der von dem Mikrocom
puter ausgeführten Bearbeitung und die Betriebsweise
der Ausführungsform, was nachfolgend näher beschrieben
wird.
Vor der Ausführung der Arbeitsschritte durch die
Steuereinrichtung 45 wird die zu messende Mutter 40
so auf dem Korrekturtisch 7 angeordnet, daß die Achse
der Mutter 40 annähernd auf die Drehmitte der Spindel
4 ausgerichtet ist, woraufhin die Mutter 40 mittels
Magneten oder einer Festspanneinrichtung befestigt
wird.
Dann wird in Stufe 1 in Fig. 7 die Exzentrizität und
die Neigung der Mutter 40 gemessen.
Im einzelnen wird der elektrische Motor 6 betätigt,
um die Mutter 40 zu drehen, und die Outputs der Ver
lagerungssensoren 41 und 42 werden während der Drehung
gelesen. Die Neigung der Mutter 40 wird auf der Basis
eines gemessenen Wertes des Verlagerungssensors 42
errechnet, und das Ausmaß der Exzentrizität der Mutter
40 wird auf der Basis eines Wertes errechnet, der
durch Subtrahieren einer Neigungskomponente aus einem
gemessenen Wert des Verlagerungssensors 41 erhalten
wird.
Dann wird in Schritt 2 das Ausmaß der Exzentrizität
und der Neigung der Mutter 40, das in Schritt 1 er
halten wurde, korrigiert, so daß die Achse der Mutter
40 auf die Drehmitte der Spindel 40 ausgerichtet ist.
In näheren Einzelheiten geht dies so vor sich, daß
während der Überwachung des Outputs des Drehkodierers
21 die Erregung des elektrischen Motors 6 unterbrochen
wird, um die Drehung der Spindel 4 in einem Zustand
zu stoppen, in dem der Zufuhrseitenkontakt 22a und
der Drehseitenkontakt 22b der elektrischen Zuführein
richtung 22 einander gegenüberliegen. Dann werden der
Zuführseitenkontakt 22a und der Drehseitenkontakt 22b
miteinander verbunden. Jeder der elektrischen Motoren
10a, 10b, 16a und 16b werden so angetrieben, daß der
Exzentrizitätskorrekturtisch 7a und der Neigungstisch
7b in einer Richtung angetrieben werden, in der die
Exzentrizität und die Neigung der Mutter 40, die in
dem Schritt 1 erhalten wurden, korrigiert wurden.
Nach Beendigung des Schrittes 2 schreitet das Programm
zu Schritt 3 fort, und die Exzentrizität und die Nei
gung der Mutter 40 werden gemessen, indem ein ähnlicher
Vorgang wie in Schritt 1 wiederum ausgeführt wird, und
die Ergebnisse werden in einem vorgegebenen Speicher
bereich in dem Mikrocomputer gespeichert. Der Schritt 3
wird ausgeführt, um das Extrahieren der Präzision des
Gewindekanals durch Subtrahieren der in dem Schritt
3 gemessenen Exzentrizität und Neigung der Mutter 40
von der später gemessenen Präzision des Gewindekanals
zu ermöglichen und zwar in einem solchen Fall, in dem
die Exzentrizität und die Neigung der Mutter 40 in
dem Bearbeitungsschritt 2 nicht vollständig korrigiert
werden kann.
Anschließend wird in Schritt 4 ein Meßstartpunkt inner
halb des Gewindekanals der Mutter 40 gesucht.
Bei der Präzision eines Gewindekanals ist, wie Fig.
5 zeigt, die Genauigkeit der geometrischen Orte 1 1 und
12 der Kontaktpunkte zwischen einem Gewindekanal 50 der
Mutter 40 und einer Kugel 51, die in dem Gewindekanal
50 rollt, wichtig, und der Meßstartpunkt wird so ausge
wählt, daß er ein Punkt auf jeder der geometrischen Orte
1 1 und 1 2 ist.
Da die Positionen der Orte 1 1 und 1 2 in Tiefenrichtung
(radialer Richtung der Mutter 40) innerhalb der Gewinde
nut 50 zueinander gleich sein sollten, und ein Abstand
h0 in einer axialen Richtung zwischen den Orten 1 1 und
1 2 bekannt ist, können die Meßstartpunkte auf den geome
trischen Orten 1 1 und 1 2 auf folgende Weise gesucht
werden.
Wie Figure 6A zeigt, liegt ein Kontaktgeber 35a des
elektrischen Mikrometers 35 einem oberen Ende oder
einem unteren Ende des Gewindekanals 50 gegenüber, und
das elektrische Mikrometer 35 wird durch Antrieb des
elektrischen Motors 26 zunehmend nach oben bewegt in
einem Zustand, in dem die Drehung der Mutter 40
(Spindel 4) gestoppt ist, und radiale Positionen r11,
r12, ..., r1i, ..., r1n werden an axialen Positionen
z11, z12, ..., z1i..., z1n einer oberen Flanke 50a des
Gewindekanals 50 gemessen. Auf gleiche Weise werden,
wie Fig. 6B zeigt, radiale Positionen r21, ..., r2i,
..., r2n an axialen Positionen z21, z22, ..., z2i...,
z2n einer unteren Flanke 50b des Gewindekanals 50 ge
messen. Dann werden die Punkte, die die Bedingung
r1i = r2i und z1i-z2i = h0 erfüllen, gesucht. Hier
bei ist h0 der Abstand zwischen den Orten 1 1 und 1 2
in axialer Richtung.
Die Punkte, die die oben erwähnten Bedingungen erfüllen,
sind ein Punkt A1 auf dem geometrischen Ort 1 1 und ein
Punkt B1 auf dem Ort 1 2, wie Fig. 7 zeigt. Diese Punkte
werden als Meßstartpunkte ausgewählt, und die Koordi
naten dieser Punkte (eine axiale Position, eine radiale
Position, und einDrehwinkel der Mutter 40) werden ge
speichert.
Bei der Bearbeitung des Schritts 4 entspricht das elek
trische Mikrometer 35 einer Koordinatenmeßeinrichtung,
und der Mikrocomputer in der Steuereinrichtung 45 ent
spricht einer Vergleichseinrichtung und einer Meßstart
punktauswähleinrichtung.
Nachdem auf diese Weise die Meßstartpunkte erhalten
sind, geht das Programm zu Schritt 5 über, und eine tat
sächliche Messung wird von dem Meßstartpunkt A1 auf dem
geometrischen Ort 1 1 entlang des Ortes 1 1 ausgeführt.
Im einzelnen wird in einer verbundenen Beziehung mit
einer Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors 6
und einem entsprechenden Gewindesteigungswinkel β
des Gewindekanals 50 der elektrische Motor 26 ange
trieben und die Messung ausgeführt, während ein Zustand
aufrecht erhalten wird, in dem der Kontaktgeber 35a
des elektrischen Mikrometers 35 stets in Kontakt mit
dem geometrischen Ort 1 1 steht, und Daten (Φ, rA,
ZA) werden erhalten, um eine Datensequenz auf dem Ort
1 1 zu erzeugen. Hierbei ist Φ ein Drehwinkel der
Mutter 40, der von dem Drehkodierer 21 erfaßt wird,
rA ein Meßwert des Mikrometers 35, der eine Verlagerung
auf dem Ort 1 1 in einer horizontalen Richtung wieder
gibt, und ZA eine axiale Position des Mikrometers 35,
die von dem Linearkodierer 30 erfaßt wird.
Dann schreitet das Programm zu Schritt 6 vor, und eine
aktuelle Messung wird ähnlich Schritt 5 von dem Meß
startpunkt B1 auf dem Ort 1 2 durchgeführt, und Daten
(Φ, rB, ZB) werden erhalten, um eine Datensequenz auf
dem Ort 1 2 zu erzeugen. Hierbei sind rB und ZB ähnlich
rA und ZA, wie vorstehend beschrieben.
Da Programm schreitet zu Schritt 7 vor, und Elemente
der in den Stufen 5 und 6 erhaltenen Datensequenzen
werden in Paare oder Gruppen von Elementen gruppiert,
so daß jedes Paar oder jede Gruppe Elemente enthält,
die jeweils aus den zwei Datensequenzen ausgewählt
sind.
Die Kugel 51 rollt in dem Gewindekanal 50, während sie
gleichzeitig an zwei Punkten auf der geometrischen Bahn
1 1 und 1 2 in Kontakt mit der Nutfläche steht. Die zwei
gleichzeitigen Kontaktpunkte sind, wie die Fig. 7
und 8 zeigen, auf einer Linie positioniert, die senk
recht zu einer Bewegungsrichtung (Längsrichtung des
Kanals 50, d. h. Richtung L in Fig. 7) der Kugel 51
verläuft. In dem Fall des Kugelgewindes ist die Prä
zision der zwei Punkte auf den Bahnen 1 1 und 1 2, an
denen die Kugel 51 gleichzeitig in Kontakt mit dem
Gewindekanal 50 steht, wichtig, damit die Kugel 51
glatt rollen kann. In diesem Zusammenhang liegen die
zwei Punkte, an denen die Kugel 51 gleichzeitig in
Kontakt mit dem Gewindekanal 50 steht, an Stellen,
die zur selben Zeit geschnitten werden, wenn der Ge
windekanal 50 ausgebildet wird.
Demnach werden die zwei Punkte, an denen die Kugel 51
gleichzeitig in Kontakt mit dem Gewindekanal 50 steht,
d. h. die zwei Punkte, die jeweils bei den Datense
quenzen für die Bahnen 1 1 und 1 2 erhalten werden, aus
gewählt und in ein Paar oder eine Gruppe eingruppiert.
Dieses Eingruppieren kann ausgeführt werden, nachdem
alle Messungen für die Orte 1 1 und 1 2 ausgeführt sind,
oder parallel zu den Messungen für den Ort 1 2. Wenn
beispielsweise die Kugel 51 in Kontakt mit dem Meßstart
punkt A1 steht, steht gleichzeitig die Kugel 51 in Kon
takt mit einem Punkt B1, an dem eine gerade Linie, die
orthogonal zu der Bahn 1 1 durch den Punkt A1 verläuft,
die Bahn 1 2 schneidet. Dieser Punkt B1 befindet sich an
einer Stelle, die von dem Meßstartpunkt B1, um
h0 sin β in einer ansteigenden Richtung entlang der
Bahn 1 2 beabstandet ist.
Wenn demnach zur Zeit der Messung der unteren Flanke 50b
durch den Mikrometer 35 der Punkt B1 als ein neuer Meß
startpunkt ausgewählt wird und die Messung für die geo
metrische Bahn 1 2 in dem gleichen Abstand wie die
Messung für die Bahn 1 1 ausgeführt wird und ferner das
Eingruppieren der Daten in der Reihenfolge der Messung
ausgeführt wird, wird leicht eine gewünschte Gruppierung
erhalten wie A1 und B1, A2 und B2 und so fort.
Nach Beendigung der Gruppierung bzw. Einordnung
schreitet das Programm zu Schritt 8 vor und die ge
wünschten Werte der Orte 1 1 und 1 2, die als Bezug
verwendet werden, werden von den in den Schritten 5
und 6 gemessenen Werten substrahiert und die horizon
talen Abweichungen δA und δB (d. h. die horizon
talen Verlagerungen der Orte 1 1 und 1 2) der jeweiligen
Orte 1 1 und 1 2 werden erhalten.
Fig. 9A zeigt ein Beispiel der errechneten Ergebnisse
der Abweichungen δA und δB.
Dann schreitet das Programm zu Schritt 9 fort, und ein
örtlicher Fehler in einer radialen Richtung Δr und
ein örtlicher Fehler in einer Gewindesteigungsrichtung
Δz des Gewindekanals 50 werden mit den folgenden
Gleichungen errechnet:
Dabei sind δA und δB Paare oder Gruppen von Daten,
deren Entsprechung in Schritt 7 erhalten wurde, und
α stellt einen Kontaktwinkel der Kugel 51 mit der
oberen Flanke 50a und der unteren Flanke 50b (Fig. 10)
dar.
Nachfolgend wird erläutert, aus welchem Grund der
radiale Fehler Δr und der Fehler in der Gewinde
steigungsrichtung Δz auf der Basis der vorstehenden
Gleichungen (1) und (2) erhalten werden können.
Wenn der radiale Fehler Δr an einer beliebigen
Position in Längsrichtung des Gewindekanals 50 verur
sacht wurde, ist, wie Fig. 10A zeigt, eine durch die
gestrichelte Linie dargestellte Verlagerung bezüglich
eines Bezugsgewindekanals verursacht, der mit der durch
gezogenen Linie dargestellt ist. Damit ist eine Ver
lagerung in derselben Richtung und derselben Größe
wie der radiale Fehler Δr sowohl für die obere Flanke
50a als auch für die untere Flanke 50b verursacht.
Wenn zudem der Fehler Δz in Gewindesteigungsrichtung
an einer beliebigen Position in der Längsrichtung des
Gewindekanals 50 hervorgerufen wurde, wurde, wie Fig.
10B zeigt, eine durch die gestrichelte Linie darge
stellte Verlagerung gegenüber einem Bezugsgewindekanal
verursacht, der durch die durchgezogene Linie darge
stellt ist. Damit sind radiale Verlagerungen mit je
weils unterschiedlichen Richtungen für die obere
Flanke 50a und die untere Flanke 50d verursacht, wobei
beide Verlagerungen dieselbe Größe Δz tan α haben.
In Fig. 10 sind die Fehler in der Gewindesteigungs
richtung größer dargestellt als tatsächlich vorhanden,
um dies besser erläutern zu können, und somit sind die
Abweichungen δA und δB in Fig. 10B unterschiedlich
groß gezeichnet. Da der Fehler Δz in der Gewinde
steigung ausreichend kleiner ist als der Krümmungs
radius der oberen und der unteren Flanke 50a und 50b,
können die radialen Verlagerungen der oberen und der
unteren Flanke 50a und 50b infolge des Fehlers Δz
in Richtung der Gewindesteigung tatsächlich als zu
einander gleich betrachtet werden. Diese Verlagerungen
sind vollständig gleich, wenn eine geneigte Fläche des
Gewindekanals 50 eine Ebene ist.
Wenn demnach sowohl der radiale Fehler Δr und der
Fehler Δz in Gewindesteigungsrichtung in dem Gewinde
kanal 50 auftreten, können die von dem Mikrometer 35
gemessenen Abweichungen δA und δB durch die folgenden
Gleichungen (3) und (4) ausgedrückt werden:
δA = Δr+Δz tan α (3)
δB = Δr-Δz tan α (4)
Wenn die Gleichungen (3) und (4) bezüglich Δr und Δz
gelöst werden, werden die obigen Gleichungen (1) und
(2) erhalten.
Fig. 9B zeigt den radialen Fehler Δr und den Fehler
Δz in Gewindesteigungsrichtung, die auf der Basis
der Abweichungen δA und δB gemäß Fig. 9A erhalten
werden.
Im Schritt 10 werden die in den Fig. 9A und 9B
dargestellten Werte an eine Ausgabeeinrichtung 46 wie
einen Drucker, einen CRT oder dergleichen abgegeben,
so daß die örtliche Genauigkeit des Gewindekanals 50
leicht erkannt werden kann (wenn jedoch bei der
Messung des Schritts 3 eine Exzentrizität und eine
Neigung der Mutter 40 gemessen wurde, ist es erfor
derlich, diese Größen zu subtrahieren. Im Falle der
Auswertung der Gesamtpräzision des Gewindekanals 50
kann, wie später beschrieben wird, die Größe der Ex
zentrizität und der Neigung von dem endgültigen Aus
wertungsergebnis subtrahiert werden).
Im Falle dieses Beispiels ist ersichtlich, daß die
obere und die untere Flanke 50a und 50b eine Rundungs
form derselben Phase haben. Außerdem ist der Fehler
Δz in der Gewindesteigungsrichtung im wesentlichen
= 0 und gleichzeitig der radiale Fehler Δr groß, und
da zwei vorspringende Abschnitte in einer Steigung er
kannt werden, wird ein Fehler mit einer elliptischen
Komponente erfaßt.
Bei der vorstehend beschriebenenAusführungsform der
Gewindepräzisionsmeßvorrichtung 1 kann der radiale
Fehler Δr und der Fehler Δz in Gewindesteigungs
richtung des Gewindekanals 50 mit dem eindimensionalen
elektrischen Mikrometer 35 gemessen werden.
Im Vergleich zu dem Fall, in dem ein zweidimensionaler
Verlagerungsdetektor verwendet wird, ist es möglich,
einen geringeren Meßdruck auf das elektrische Mikro
meter 35 auszuüben, und da das eindimensionale Mikro
meter 35 nicht so groß ist, hat die gesamte Vorrich
tung kleine Abmessungen. Selbst wenn der zur Messung
erforderliche Raum begrenzt ist, wie beispielsweise
bei einem Innengewinde, kann die Messung ohne Schwierig
keiten ausgeführt werden.
Da ferner nicht die Notwendigkeit besteht, den Kontakt
geber 35a des elektrischen Mikrometers 35 in Abhängigkeit
von der Form und Größe des Gewindekanals 50 zu ersetzen,
ist die Anzahl der Bauteile klein, und der eindimen
sionale Verlagerungsdetektor ist im Vergleich zu dem
zweidimensionalen Verlagerungsdetektor billig. Damit
kann die erfindungsgemäße Gewindepräzisionsmeßvorrich
tung 1 billiger hergestellt werden als eine herkömmliche
Vorrichtung.
Da zudem das Kopfende des Kontaktgebers 35a einen
beliebigen Radius hat, ist es möglich, einen Form
fehler eines sehr kleinen Abstands wie eine Erschütterung
oder dergleichen zu messen.
Anschließend wird ein Verfahren zum Abschätzen bzw.
Auswerten der Gesamtpräzision der Mutter 40 durch Ver
wendung der lokalen Genauigkeit beschrieben, die mit
der Gewindepräzisionsmeßvorrichtung 1 erhalten wird.
Der radiale Fehler Δr und der Fehler Δz in Gewinde
steigungsrichtung, die im Schritt 9 erhalten werden,
sind lokale Fehler des Gewindekanals 50, und diese
Fehler geben nicht die Gesamtpräzision des Gewindekanals
50 wieder. Anders ausgedrückt, ist es unmöglich, die
Größe der Exzentrizität und der Neigung zwischen dem
Gewindekanal 50 der gemessenen Mutter und den Referenz
flächen 40a und 40b zu beurteilen.
Selbst wenn der radiale Fehler Δr und der Fehler
Δz in Gewindesteigungsrichtung eines anfänglichen
Produktes erhalten werden, war es deshalb unmöglich,
das gemessene Ergebnis einem Herstellungsprozeß bzw.
Bearbeitungsprozeß wirkungsvoll zurückzuführen.
Die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung ent
wickelten das Konzept, daß die Gesamtpräzision des
Gewindekanals 50 abgeschätzt werden kann, indem eine
Näherungsgleichung erhalten wird, die einen geome
trischen Ort des gemessenen Gewindekanals 50 auf der
Basis des erhaltenen radialen Fehlers Δr und des
Fehlers Δz in Gewindesteigungsrichtung wiedergibt,
und indem die Näherungsgleichung mit einer Gleichung
verglichen wird, die einen geometrischen Ort eines Be
zugsgewindekanals darstellt (es gibt keinerlei Exzen
trizität und Neigung bezüglich der Referenzflächen
40a und 40b). Nachfolgend wird ein konkretes Vorgehen
des Abschätzverfahrens bzw. Auswertungsverfahrens be
schrieben.
Der geometrische Ort des Bezugsgewindekanals, d. h. eine
schraubenförmige Bezugskurve, wird durch die folgenden
Gleichungen 5 und 6 ausgedrückt, wenn sie durch die zy
lindrischen Koordinaten R-Φ-Z ausgedrückt sind, wobei
ein Radius einer Nominalgröße R0 und eine Steigung 1 0
sind.
R = R₀ (5)
Z = l₀×Φ/2π (6)
Wenn diese Kurve in dreidimensionalen Rechteckkoordi
naten X, Y, Z gezeichnet wird, ist diese Kurve durch
eine schraubenförmige Kurve L0 in Fig. 11 dargestellt.
Wenn der Ort des Gewindekanals 50, wie er durch eine
schraubenförmige Kurve l1 in gestrichelter Linie in
Fig. 11 dargestellt ist, exzentrisch und gegenüber
der Bezugsschraubenkurve L0 geneigt ist, d. h. die
schraubenförmige Kurve L1 ist um (x, y) exzentrisch be
züglich des Ursprungs O und um ΦL in einer Richtung
ΦL geneigt, und somit ein Gewindesteigungsfehler Δ1,
ein radialer Fehler ΔR und ein Phasenfehler δ ent
stehen, wird die Kurve L1 durch die folgenden Gleich
chungen (7) und (8) wiedergegeben. Damit der Unter
schied zwischen den beiden Kurven L0 und L1 klar wird,
sind die Kurven in Fig. 11 durch eine Drehung und
eine Bewegung des Koordinatensystems abgebildet.
D. h., das O, X1, Y1, Z-Koordinatensystem ist durch
Drehung des O, X, Y, Z-Koordinatensystems auf der
X, Y-Ebene um einen Winkel δ gebildet, und ferner ist
das O, X2, Y2, Z2 - Koordinatensystem durch Neigung
der Z-Achse des O, X2, Y1, Z-Koordinatensystems in
einer Richtung ΦL um einen Winkel ΨL gebildet, und
außerdem ist das O′, X3, Y3, Z3-Koordinatensystem
gebildet durch Bewegung des Ursprungs O des O, X2,
Y2, Z2-Koordinatensystems um (X, Y) auf der X, Y-
Ebene. Damit ist dieses O′, X3, Y3, Z3-Koordinatensystem
ein Koordinatensystem, das durch die Achse der Kurve L1
paßt.
wobei R einen Winkel darstellt, der beim Vorrücken
auf der schraubenförmigen Kurve L1 erhalten wird.
Hierbei wird eine Punktsequenz (Φ, γ, δ) aus
der folgenden Gleichung gewonnen:
γ = R₀ + Δr, δ = (Φ/2π) l₀ + Δz
entsprechend den Punktsequenzen der Daten (Φ, Δr, Δz),
die in dem Schritt 9 erhalten wird (siehe Fig. 9B).
Wenn diese Punktsequenz (Φ, γ, δ) in dem X, Y, Z-
Koordinatensystem aufgetragen wird, werden die
schwarzen Punkte der Fig. 11 erhalten. Da diese
schwarzen Punkte als Punktsequenz entlang des Gewinde
kanals 50 erhalten werden, sind sie im wesentlichen
auf einer schraubenförmigen Kurve gezeichnet.
Dann wird die Punktsequenz (Φ, γ, δ) in die
Gleichungen (7) und (8) eingesetzt und durch Anwendung
einer Fehlerquadratmethode werden die Unbekannten x,
y, ΦL, ΨL, Δ1, ΔR und δ erhalten, und eine Näherungs
gleichung einer Kurve wird erhalten, die durch die
Punktsequenz (Φ, γ, δ) vorgegeben ist.
Da (x, y) eine Durchschnittsgröße der Exzentrizität
des Gewindekanals 50 bezüglich des Referenz koordina
tensystems darstellt und (ΦL, ΨL) eine Durchschnitts
neigungsrichtung und eine Durchschnittsgröße der Nei
gung des Gewindekanals 50 bezüglich des Referenz ko
ordinatensystems angeben, wenn die Größe der Exzentri
zität und der Neigung der Referenzflächen 50a und 50b
bezüglich des Referenzkoordinatensystems subtrahiert
sind von den (x, y) und (ΦL, ΨL), kann eine Durch
schnittsneigungsrichtung der Exzentrizität und eine
Durchschnittsgröße der Exzentrizitätsneigung des Ge
windekanals 50 bezüglich den Referenzflächen 40a und
40b erhalten werden, wenn die Näherungsgleichung
erhalten ist. Hierbei gibt Δ1 einen Durchschnitts
gewindesteigungsfehler des Gewindekanals 50 und ΔR
einen Durchschnittsradiusfehler des Gewindekanals 50
an. Wenn eine neue schraubenförmige Kurve erhalten
wird durch Umformen der obigen Gleichungen 5 und 6
auf der Basis der Größe der Exzentrizität und der
Neigung der Referenzflächen 40a und 40b bezüglich
des Referenzkoordinatensystems, kann die Durch
schnittsneigungsrichtung der Exzentrizität und die
Durchschnittsgröße der Neigung der Exzentrizität des
Gewindekanals 50 bezüglich den Referenzflächen 40a
und 40b erhalten werden, indem nur die neue schrauben
förmige Kurve mit der schraubenförmigen Kurve L1 ver
glichen wird.
Da die Richtung der Verringerung der Fehler zwischen
den Gewindekanal 50 und den Bezugsflächen 40a und 40b
leicht aus den Durchschnittswerten bestimmt werden kann,
wie oben erwähnt ist, wenn das Ergebnis in den Bear
beitungsprozeß zurückgeführt wird, ist es sehr einfach
und nützlich, die Präzision der Mutter 40 zu verbessern.
Wenn beispielsweise ausgewertet wird, daß die Exzen
trizität und die Neigung bezüglich den Bezugsflächen
groß sind, kann abgeschätzt werden, daß die Einspann
genauigkeit an einer Bearbeitungsmaschine gering ist,
und wenn zudem ausgewertet wird, daß die axiale Genauig
keit nicht zufriedenstellend ist, kann bestimmt werden,
daß die Vorschubgenauigkeit eines Maschinenwerkzeugs
während der Bearbeitung verbessert werden muß.
Bei der vorstehenden Ausführungsform entspricht das
elektrische Mikrometer 35 einer Meßeinrichtung, die
Bearbeitung in dem Schritt 7 entspricht einer Gruppierungs
einrichtung, die Bearbeitung der Gleichung 1 in dem
Schritt 9 entspricht einer Recheneinrichtung und die
Bearbeitung der Gleichung 2 in dem Schritt 9 ent
spricht einer zweiten Recheneinrichtung.
Während in der vorstehenden Ausführungsform die vor
liegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Messen
der Präzision des Gewindekanals 50 eines Kugelgewindes
mit dem Querschnitt eines gotischen Bogens angewendet
ist, ist die Erfindung nicht auf diese Anwendung zum
Messen der Präzision begrenzt.
Beispielsweise kann auch ein Gewindekanal einer Mutter
mit einem Kugelgewinde einer einzigen Bogenform ge
messen werden. In diesem Fall kann, da eine Kugel nur
mit einer Flankenfläche des Gewindes in Berührung steht,
ein Meßpunkt der anderen Flanke auf einer Linie ausge
wählt werden, die durch einen Kontaktpunkt zwischen der
anderen Flankenfläche und eine Linie verläuft, die den
geometrischen Ort der Kugel auf der einen Flanke kreuzt
und die parallel zu der Drehachse der Mutter verläuft.
Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung ange
wandt werden.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf
eine Nut mit einer dreieckigen Querschnittsform oder
einer Trapzeform, bei der eine Flanke an einer ge
neigten Flanke eine Ebene ist. Wenn die Nut ein Ge
windekanal eines Außengewindes oder eines lnnengewindes
ist, ist es bevorzugt, den Meßpunkt entlang des effek
tiven Durchmessers zu wählen.
Ein weiteres Beispiel, bei dem die Präzision gemäß
der vorliegenden Erfindung gemessen werden kann, be
trifft eine Lauffläche eines Lagers. Bei der herkömm
lichen Messung der Präzision wurde die Messung an
dem Boden einer Nut ausgeführt (einer Stelle eines
maximalen Durchmessers), womit die axiale Präzision
(d. h. in einer Breitenrichtung der Nut) nicht bestimmt
werden kann, obwohl die radiale Präzision bestimmbar
ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann sowohl die
radiale als auch die axiale Präzision gemessen werden,
indem die vorstehend beschriebenen Schritte ausgeführt
werden, womit ein Pendeln oder eine Neigung der Lauf
fläche bestimmbar ist.
Darüberhinaus kann unter Verwendung der vorliegenden
Erfindung nicht nur die Präzision des Gewindekanals
gemessen werden, sondern auch die Präzision einer
Rippe wie eines Gewinderückens oder dergleichen. Wenn
eine ähnliche Messung wie oben beschrieben an den ge
neigten Flächen ausgeführt wird, die die Rippe bilden,
und eine ähnliche Berechnung und Vorgehensweise mit
den Meßwerten ausgeführt wird, ist es möglich, die
Präzision in einer Dickenrichtung (Höhenrichtung) und
in einer Breitenrichtung der Rippe auszuführen.
Außerdem können gemäß der vorliegenden Erfindung die
Genauigkeit einer Nut (eine Nut einer linearen Führung
etc.) und einer Rippe (eine Schiene etc.) gemessen
werden, die nicht in einer Umfangsrichtung durchgehend
sind, wobei der geometrische Ort der Nut oder der
Rippe auf einer geraden Linie liegen können. Es ist
lediglich notwendig, eine ähnliche Messung durchzu
führen wie oben beschrieben, während eine Meßeinrichtung
wie ein elektrisches Mikrometer entlang einer Längsrich
tung der Nut oder der Rippe bewegt wird, und eine Be
rechnung und Vorgehensweise auszuführen, wie sie weiter
oben auf der Basis der gemessenen Werte beschrieben
ist.
Weiter oben ist ein Fall beschrieben, bei dem die ge
messenen Daten in Gruppen oder Paare gruppiert werden,
so daß zwei Meßpunkte in dieselbe Gruppe oder dasselbe
Paar eingeordnet werden, die in einer Ebene senkrecht
zu einer Längsrichtung des Gewindekanals liegen. Im
Falle eines Gewindekanals, der durch Preßstempel oder
dergleichen gebildet ist, ist es jedoch bevorzugt,
zweiMeßpunkte (in Fig. 7 A1 und B1′, A2 und B2′) in
dieselbe Gruppe oder dasselbe Paar zu gruppieren, die
in einer Ebene parallel zu einer Gewindeachslinie liegen.
Da der Gewindekanal parallel zu der Gewindeachslinie
ungeachtet eines Steigungswinkels des Gewindekanals
ausgebildet wird, wenn der Gewindekanal von den Preß
stempeln ausgebildet wird, sind die Abweichungen δA
δB, die durch die oben erwähnten Gleichungen 1 und 2
beseitigt werden, in den gemessenen Daten an Positionen
enthalten, die in einer Ebene parallel zu der Gewinde
achslinie liegen.
Bei der obigen Ausführungsform werden die Exzentrizität
und die Neigung der zu messenden Mutter 40 durch zwei
Verlagerungsensoren 41 und 42 gemessen. Die Exzentri
zität und die Neigung können jedoch auch erhalten werden,
indem eine Verlagerung eines Außendurchmessers an zwei
Positionen in einer Höhenrichtung der vertikalen Re
ferenzfläche 40a der Mutter 40 durch das elektrische
Mikrometer 35 gemessen wird, und indem das gemessene
Ergebnis berechnet und verarbeitet wird.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die
Messung an der oberen und der unteren Flanke 50a und
50b mit einem einzigen elektrischen Mikrometer 35 aus
geführt. Die Messung an der oberen und der unteren
Flanke kann jedoch auch gleichzeitig erfolgen, indem
beispielsweise zwei elektrische Mikrometer an dem
äußeren Ende des Arms 31 angeordnet werden und indem
gleichzeitig ein axialer Abstand zwischen den beiden
Mikrometern so eingestellt wird, daß er der Strecke
h0 entspricht.
Im Falle der Messung der Präzision eines Kanals eines
Schräggewindes mittels der Gewindepräzisionsmeßvor
richtung kann die Präzision des Schräggewindes gemessen
werden, indem während der Bearbeitung der Schritte 5 und
6 der Arm 31 in horizontaler Richtung durch Antrieb des
elektrischen Motors 32 vorwärts bewegt und zurückge
zogen wird, in Abstimmung mit einer Hubgeschwindigkeit
des Vertikalgleitstücks 24, die von dem Linearkodierer
30 erfaßt wird, und mit einem zu messenden Neigungs
winkel des Gewindes.
Claims (19)
1. Verfahren zum Messen der Präzision eines Gewinde
kanals,
gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
Messen einer Verlagerung eines Punktes zweier den Gewindekanal bildender Flanken in einer Tiefenrichtung durch Bewegung des Punktes in einer Längsrichtung des Gewindekanals und Erhalten zweier gemessener Datense quenzen,
Einordnen von Elementen der Paare gemessener Datense quenzen in mehrere Gruppen, so daß jede Gruppe ein Paar der Elemente enthält, die in dem Paar gemessener Daten sequenzen enthalten sind und die einander entsprechen,
Ermitteln der Präzision in der Tiefenrichtung des Ge windekanals mit Bezug auf einen Referenzgewindekanal auf der Basis einer Summe der Elemente jeder Gruppe und
Ermitteln der Präzision in einer Gewindeachslinienrich tung mit Bezug auf einen Referenzgewindekanal auf der Basis einer Differenz zwischen den Elementen in jeder Gruppe.
Messen einer Verlagerung eines Punktes zweier den Gewindekanal bildender Flanken in einer Tiefenrichtung durch Bewegung des Punktes in einer Längsrichtung des Gewindekanals und Erhalten zweier gemessener Datense quenzen,
Einordnen von Elementen der Paare gemessener Datense quenzen in mehrere Gruppen, so daß jede Gruppe ein Paar der Elemente enthält, die in dem Paar gemessener Daten sequenzen enthalten sind und die einander entsprechen,
Ermitteln der Präzision in der Tiefenrichtung des Ge windekanals mit Bezug auf einen Referenzgewindekanal auf der Basis einer Summe der Elemente jeder Gruppe und
Ermitteln der Präzision in einer Gewindeachslinienrich tung mit Bezug auf einen Referenzgewindekanal auf der Basis einer Differenz zwischen den Elementen in jeder Gruppe.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Elemente, die in dem Paar gemessener Daten
sequenzen enthalten sind und in derselben Ebene senk
recht zu der Längsrichtung des Gewindekanals liegen,
in einer Gruppe gruppiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Elemente, die jeweils in dem Paar gemessener
Datensequenzen enthalten sind und in demselben Quer
schnitt parallel zu der Gewindeachslinie liegen, in
eine Gruppe eingeordnet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der eine Punkt auf jedem der beiden Flanken, der
einen Meßpunkt bildet, auf einem effektiven Durchmesser
des Gewindekanals gewählt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Gewinde mit dem Gewindekanal ein Außengewinde
mit einem Kugelgewinde oder ein Innengewinde mit einem
Kugelgewinde ist und daß der eine Punkt auf beiden
Flanken, der einen Meßpunkt bildet, auf einem geome
trischen Ort einer Kugel auf beiden Flanken gewählt
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Koordinaten mehrerer Punkte auf beiden Flanken
entlang der Gewindeachslinienrichtung gemessen werden
und daß die auf einer Flanke gemessenen Koordinaten
der mehreren Punkte mit den Koordinaten der mehreren
Punkte, die auf der anderen Flanke gemessen sind, ver
glichen werden und daß zwei Punkte als Meßstartpunkte
auf den jeweiligen Flanken ausgewählt werden, die die
selbe radiale Koordinate haben, deren Abstand in der
Gewindeachslinienrichtung gleich ist einem axialen Ab
stand zwischen den Kugelorten auf den beiden Flanken,
wobei der Abstand von einer gewünschten Größe her be
kannt ist.
7. Vorrichtung zum Messen der Präzision eines Gewinde
kanals,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Messen einer Verlagerung eines
Punktes auf zwei den Gewindekanal bildenden Flanken
in einer Tiefenrichtung durch Bewegung des einen
Punktes in Längsrichtung des Gewindekanals und zum Er
halten eines Paares von Datensequenzen, eine Einrichtung
zum Gruppieren von Elementen des Paares gemessener
Datensequenzen in mehrere Gruppen, so daß jede Gruppe
ein Paar der Elemente enthält, die in dem Paar der ge
messenen Datensequenzen enthalten sind und die einander
entsprechen, eine erste Recheneinrichtung zum Ermitteln
der Präzision in der Tiefenrichtung des Gewindekanals
mit Bezug zu einem Referenzgewindekanal auf der Basis
einer Summe der Elemente jeder Gruppe und eine zweite
Recheneinrichtung zum Ermitteln der Präzision in einer
Gewindeachslinienrichtung des Gewindekanals mit Bezug
zu einem Referenzgewindekanal auf der Basis einer
Differenz zwischen den Elementen jeder Gruppe.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gruppierungseinrichtung zwei Elemente auswählt,
die jeweils in dem Paar gemessener Datensequenzen ent
halten sind und in einer gemeinsamen Ebene senkrecht
zu der Längsrichtung des Gewindekanals liegen, um eine
Gruppe zu bilden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gruppierungseinrichtung zwei Elemente auswählt,
die jeweils in dem Paar gemessener Datensequenzen ent
halten sind und in einem gemeinsamen Querschnitt parallel
zu der Gewindeachslinie liegen, um eine Gruppe zu bilden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung den einen Punkt, der einen Meß
punkt bildet, auf jeder der beiden Flanken derart aus
wählt, daß der eine Punkt auf einem effektiven Durch
messer des Gewindekanals liegt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Gewinde mit dem Gewindekanal ein Außengewinde
mit einem Kugelgewinde oder ein Innengewinde mit einem
Kugelgewinde ist und daß die Meßeinrichtung den einen
Punkt, der einen Meßpunkt bildet, auf beiden Flanken
auf einem geometrischen Ort einer Kugel auf beiden
Flanken auswählt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
ferner gekennzeichnet durch
eine Koordinatenmeßeinrichtung zum Messen der Koordi
naten von mehreren Punkten auf beiden Flanken entlang
der Gewindeachslinienrichtung, eine Vergleichseinrich
tung zum Vergleichen der Koordinaten der mehreren auf
einer Flanke gemessenen Punkte mit den Koordinaten der
auf der anderen Flanke gemessenen Punkte und eine Meß
startpunktauswähleinrichtung zum Auswählen zweier Punkte
mit denselben Radialkoordinaten, deren Abstand in der
Gewindeachslinienrichtung einem axialen Abstand zwischen
den Kugelorten auf den beiden Flanken gleich ist, wobei
der Abstand von einer gewünschten Größe her bekannt ist,
als Meßstartpunkte auf den jeweiligen Flanken.
13. Verfahren zum Auswerten der Präzision eines Gewinde
kanals,
gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
Messen einer Verlagerung eines Punktes auf zwei den Ge windekanal bildenden Flanken in Tiefenrichtung durch Bewegen des einen Punktes in Längsrichtung des Gewinde kanals und Erhalten eines Paares von Datensequenzen,
Eingruppieren von Elementen des Paares gemessener Daten sequenzen in mehrere Gruppen, so daß jede Gruppe ein Paar der Elemente enthält, die jeweils in dem Paar ge messener Datensequenzen enthalten sind und die einander entsprechen, Ermitteln der Präzision des Gewindekanals in Tiefenrichtung mit Bezug zu einem Referenzgewindekanal auf der Basis einer Summe der Elemente jeder Gruppe,
Erhalten der Präzision in einer Gewindeachslinienrich tung des Gewindekanals mit Bezug zu einem Referenzgewin dekanal auf der Basis einer Differenz zwischen den Elementen jeder Gruppe, Ermitteln einer Näherungs formel einer den Gewindekanal wiedergebenden Schrauben linie aus der Präzision in der Tiefenrichtung und der Präzision in der Gewindeachslinienrichtung nach einer Fehlerquadratmethode und Auswerten der Präzision des Gewindekanals auf der Basis einer Differenz zwischen der Näherungsformel der Schraubenlinie und einer Formel einer Schraubenlinie, die einen geometrischen Ort des Referenzgewindekanals wiedergibt.
Messen einer Verlagerung eines Punktes auf zwei den Ge windekanal bildenden Flanken in Tiefenrichtung durch Bewegen des einen Punktes in Längsrichtung des Gewinde kanals und Erhalten eines Paares von Datensequenzen,
Eingruppieren von Elementen des Paares gemessener Daten sequenzen in mehrere Gruppen, so daß jede Gruppe ein Paar der Elemente enthält, die jeweils in dem Paar ge messener Datensequenzen enthalten sind und die einander entsprechen, Ermitteln der Präzision des Gewindekanals in Tiefenrichtung mit Bezug zu einem Referenzgewindekanal auf der Basis einer Summe der Elemente jeder Gruppe,
Erhalten der Präzision in einer Gewindeachslinienrich tung des Gewindekanals mit Bezug zu einem Referenzgewin dekanal auf der Basis einer Differenz zwischen den Elementen jeder Gruppe, Ermitteln einer Näherungs formel einer den Gewindekanal wiedergebenden Schrauben linie aus der Präzision in der Tiefenrichtung und der Präzision in der Gewindeachslinienrichtung nach einer Fehlerquadratmethode und Auswerten der Präzision des Gewindekanals auf der Basis einer Differenz zwischen der Näherungsformel der Schraubenlinie und einer Formel einer Schraubenlinie, die einen geometrischen Ort des Referenzgewindekanals wiedergibt.
14. Verfahren zum Auswerten der Präzision eines Gewinde
kanals,
gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
Messen einer Verlagerung eines Punktes auf zwei den
Gewindekanal bildenden Flanken in einer Tiefenrichtung
durch Bewegung des einen Punktes in einer Längsrichtung
des Gewindekanals und Erhalten eines Paares gemessener
Datensequenzen, Eingruppieren von Elementen der beiden
gemessenen Datensequenzen in mehrere Gruppen, so daß
jede Gruppe ein Paar von Elementen enthält, die jeweils
in dem Paar gemessener Datensequenzen enthalten sind
und die einander entsprechen, Ermitteln der Präzision
in der Tiefenrichtung des Gewindekanals mit Bezug auf
einen Referenzgewindekanal auf der Basis einer Summe
der Elemente jeder Gruppe, Ermitteln der Präzision in
einer Gewindeachslinienrichtung des Gewindekanals mit
Bezug auf den Referenzgewindekanal auf der Basis einer
Differenz zwischen den Elementen jeder Gruppe, Messen
der Größe der Exzentrizität und der Neigung zwischen
einer Formel einer Schraubenlinie, die einen geometrischen
Ort des Referenzgewindekanals wiedergibt, und einer Be
zugsfläche des Gewindes, Ermitteln einer Näherungs
gleichung einer Schraubenlinie, die einen geometrischen
Ort des Gewindekanals wiedergibt, mittels einer Fehler
quadratmethode auf der Basis der Präzision in der Tiefen
richtung und der Präzision in der Gewindeachslinienrich
tung und Auswerten der Präzision des Gewindekanals mit
Bezug auf die Referenzfläche des Gewindes auf der Basis
der Näherungsformel der Schraubenlinie, wobei die Formel
der Schraubenlinie den geometrischen Ort des Bezugsge
windekanals darstellt, sowie der Größe der Exzentrizität
und der Neigung.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Elemente in eine Gruppe eingeordnet werden,
die jeweils in dem Paar der gemessenen Datensequenzen
enthalten sind und in einer gemeinsamen Ebene senkrecht
zur Längsrichtung des Gewindekanals liegen.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Elemente in eine Gruppe eingeordnet werden,
die jeweils in dem Paar der gemessenen Datensequenzen
enthalten sind und in einem gemeinsamen Querschnitt
parallel zu der Gewindeachslinie liegen.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der eine Punkt auf beiden Flanken, der einen Meß
punkt bildet, auf einem wirksamen Durchmesser des Ge
windekanals gewählt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Gewinde mit dem Gewindekanal ein Außengewinde
mit einem Kugelgewinde oder ein Innengewinde mit einem
Kugelgewinde ist und der daß eine Punkt, der einen Meß
punkt bildet, auf beiden Flanken auf einem geometrischen
Ort einer Kugel auf beiden Flanken ausgewählt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Koordinaten mehrerer Punkte auf jeder der
beiden Flanken entlang der Gewindeachslinienrichtung
gemessen werden, daß die Koordinaten der auf einer
Flanke gemessenen Punkte mit den Koordinaten der auf
der anderen Flanke gemessenen Punkte verglichen werden
und daß zwei Punkte als Meßstartpunkte auf den jeweiligen
Flanken ausgewählt werden, die dieselbe radiale Koordi
nate haben, deren Abstand in der Gewindeachslinienrich
tung einem axialen Abstand zwischen den Kugelorten auf
den beiden Flanken gleich ist, wobei dieser Abstand
von einer gewünschten Größe her bekannt ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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