DE69103501T2 - Gerät zur mehrfachen kontrolle von innenabmessungen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kontrollgerät zum mehrfachen Kontrollieren von Innenabmessungen, mit einem Halter zum Tragen eines Teils mit mindestens einem Loch, von dem mehrere radiale Abmessungen in einem großen Meßbereich kontrolliert werden sollen, wobei das mindestens eine Loch eine geometrische Längssymmetrieachse definiert; mit einem Gestell, das gegenüber dem Halter in Längsrichtung gegenseitig bewegbar ist; mit ersten Betätigungsmitteln zum Ausführen gegenseitiger Verschiebungen zwischen dem Gestell und dem Halter; und vom Gestell getragene Meßeinrichtungen, die mindestens einen mit dem Gestell verbundenen und eine zentrale Längsachse definierenden Rahmen aufweisen, mit Kontrollköpfen zum Zusammenwirken mit der Fläche des Loches in entsprechenden Bereichen mit Meßwertaufnehmern zur Abgabe elektrischer Signale mit Kupplungsmitteln zwischen den Kontrollköpfen und dem Gestell, wobei die Kupplungsmittel Verschiebungen der Kontrollköpfe zum Kontrollieren in dem großen Meßbereich zulassen, mit Meßwertaufnehmern zum Erfassen der Positionen der Kontrollköpfe gegenüber dem Rahmen und mit zweiten Betätigungsmitteln zur Kontrolle der Verschiebungen der Kontrollköpfe.
• Zum Stand der Technik gehört die Internationale Patentanmeldung WO-A-8602996, auf welche der Oberbegriff des Anspruchs 1 Bezug nimmt und die ein Gerät zum Ausführen von Messungen mehrerer innerer und/oder äußerer linearer Abmessungen betrifft, mit einem von einem horizontalen Schlitten getragenen Gestell, der seinerseits an einem vertikalen Schlitten gehalten ist. Das Gestell trägt mehrere Meßköpfe, von denen jeder mit einem beweglichen Arm und einem Taster sowie mit einem Meßwertaufnehmer versehen ist, mit dem die Position des beweglichen Arms gegenüber dem Gehäuse des Kopfes erfaßt wird. Jeder Meßkopf kann eingestellt werden, unabhängig von den anderen, sowohl in horizontaler (radialer) und vertikaler Richtung, und die radialen Positionen der Köpfe gegenüber dem Gestell werden von weiteren entsprechenden Meßwertaufnehmern erfaßt.
• Das zu kontrollierende Bauteil ist auf einem drehbaren Halter angeordnet, der zum Ausführen dynamischer Überprüfungen der Abmessungen und/oder der Form mehrerer zylindrischer Oberflächen rotiert wird.
• Insbesondere betrifft eine spezielle Ausführungsform ein Gerät mit vier Meßköpfen, die gleichzeitig einstellbar sind, längs radialer Richtungen um 90º voneinander, mittels einer Vorrichtung mit zwei übereinanderliegenden Scheiben, von denen die obere Scheibe Führungsrillen und die untere Scheibe Durchgangsöffnungen für vertikale Stifte hat, die zur Einstellung mit den Meßköpfen gekuppelt sind. Die Einstellung wird ausgeführt, indem eine gegenseitige Verdrehung der beiden Scheiben vorgenommen wird und die radiale Position der Köpfe von den vier Positionsmeßwertaufnehmern erfaßt wird.
• Die in der Internationalen Patentanmeldung WO-A-8602996 beschriebenen Geräte sind zwar anpassungsfähig oder, besser gesagt, können zum Kontrollieren von Teilen unterschiedlicher Typen eingerichtet werden, doch sind sie nicht ohne weiteres für ein automatisches Kontrollieren in großen Meßbereichen geeignet.
• Da darüber hinaus jeder Meßkopf mit seiner eigenen Einstelleinrichtung und dem entsprechenden Meßwertaufnehmer versehen ist, der radial angeordnet ist und die Kopfposition erfaßt, sind die bekannten Geräte vom Aufbau her sehr komplex, bauen groß, sind teuer und schwierig zu benutzen. Die Patentanmeldung GB-A-2167862 offenbart ein Gerät für Abmessungskontrollen, beispielsweise von Teilen wie Turbinenschaufeln, mit mehreren Schlitten, die mit Meßwertaufnehmern versehen sind, um die Position jedes Schlittens gegenüber entsprechenden Haltern zu erfassen.
• Insbesondere trägt ein vertikaler Schlitten zwei Gruppen von Meßköpfen zum aufeinanderfolgenden Kontrollieren zweier entgegengesetzter Seiten einer Schaufel. Um so einen Meßzyklus durchzuführen, werden die Schlitten automatisch nacheinander in mehrere vorbestimmte Positionen verschoben, abhängig von den Signalen der den Schlitten zugehörigen Meßwertaufnehmern. In jeder vorbestimmten Position liefern die Signale der Köpfe eine Aussage über Abweichungen der entsprechenden Abmessungen von denen eines Meisters, mit dem das Gerät am Anfang auf Null geeicht wird.
• Das bekannte Gerät dient zum Kontrollieren eines eher komplizierten Werkstücks und ist seinerseits kompliziert, sowohl in mechanischer als auch elektronischer Hinsicht. Das Gerät arbeitet im wesentlichen als ein Mehrvergleichsmeßgerät, das mindestens teilweise eine automatische und elektronisch programmierbare Werkzeuganpassung erlaubt. Obwohl das Gerät in der Lage ist, Teile mit unterschiedlichen Nennabmessungen zu vermessen, mus das Gerät für das spezifische Werkstück programmiert werden und der Typus des an dem Gerät zu vermessenden Werkstücks muß identifiziert werden, um einen entsprechenden Meßzyklus auszulösen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Kontrollieren von Innenabmessungen zu schaffen, das es möglich macht, automatisch und gleichzeitig mehrere Abmessungen in einem großen Meßbereich zu kontrollieren, und das einen besonders kompakten und kostengünstigen Aufbau hat, jedoch gleichzeitig hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Messungen garantiert.
• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß von einem Gerät gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Dieses Gerät dient einem speziellen Zweck, da es zum Lösen besonderer Meßprobleme entworfen ist, doch bietet es in Verbindung mit diesen Problemen eine erhebliche Anpassungsfähigkeit und Meßzyklen von kurzer Dauer. Das erfindungsgemäße Gerät kann in kleinen Gesamtabmessungen hergestellt werden, und dies führt zu Vorteilen, wie der Möglichkeit, daß in großen Meßbereichen mehrere Innenabmessungen von kleinem Nennwert kontrolliert werden können, sowie auch mehrere Innenabmessungen in Schnitten, die einander benachbart sind und/oder in erheblicher Tiefe liegen, d.h. in einem beträchtlichen axialen Abstand vom Ende des jeweiligen Loches.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Gerät zum automatischen Kontrollieren zu schaffen, das in der gleichen Meßphase Abmessungen in bezug auf unterschiedliche Löcher eines Werkstückes kontrolliert, wobei eines der Löcher mit den anderen kommuniziert und seine Achse quer zu denen der anderen Löcher angeordnet ist.
• Diese weitere Aufgabe wird mit einem Gerät gemäß Anspruch 8 (abhängig von Anspruch 1) gelöst, das bei kompakten Abmessungen einzelne und kombinierte Messungen an Werkstücken ausführen kann, deren Löcher nicht ohne weiteres zugänglich sind. Dieses Gerät erlaubt schnelle, genaue und zuverlässige Kontrollen und bietet eine beträchtliche Anpassungsfähigkeit beim Kontrollieren von Werkstücken, deren Nennabmessungen in einen großen Meßbereich fallen.
• Ein Gerät gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne daß die Erfindung auf dieses Beispiel begrenzt sein soll. Es zeigt:
• Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Geräts,
• Fig. 2 eine Ansicht eines Meßdorns für das Gerät der Fig. 1, teilweise im Schnitt und anderen ausgelassenen Details,
• Fig. 3 eine Teilansicht des Meßdorns längs der Linie III-III in Fig. 2 mit einigen weggelassenen Elementen,
• Fig. 4, 5 und 6 Querschnitte des Meßdorns gemäß den Linien IV-IV, V-V und VI-VI in Fig. 2 mit einigen weggelassenen Details, und
• Fig. 7 eine Seitenansicht einer Einzelheit des Meßdorns gemäß Fig. 2.
• Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Geräts, wobei ein Gestell 1 und ein Halter vorgesehen sind, der eine Trag- und Referenzplattform 2 zum Abstützen und Positionieren eines Werkstückes 3 aufweist, das kontrolliert werden soll. Das Werkstück 3, beispielsweise der Motorblock eines Sechszylinder-Motors, schematisch in der Zeichnung angedeutet, besitzt sechs zylindrische Ausnehmungen mit Zylinderbüchsen 4, 5, 6, 7, 8 und 9 sowie einer Bohrung 10 für die Kurbelwelle.
• Meßeinrichtungen bzw. Meßdorne 11, 12, 13, 14, 15 und 16 sind am Gestell 1 befestigt und zwar derart, daß die Meßdorne parallel in Längsachsen angeordnet sind, die im wesentlichen mit den von den entsprechenden Zylinderbüchsen 4- 9 des Motorblocks 3 definierten Längsachsen zusammenfallen. Das Gestell 1 und der Halter 2 können sich gegenseitig in Längsrichtung verschieben, um jeden Meßdorn 11-16 in Eingriff mit der entsprechenden Zylinderbüchse 4-9 zu bringen. Insbesondere kann beispielsweise der Halter 2 mittels einer bekannten ersten Betätigungseinrichtung, die schematisch mit 17 in Fig. 1 gezeigt ist, nach oben fahren und damit das Werkstück 3 an die Meßdorne 11-16 bringen.
• Positionier- und Befestigungsmittel 18 und 19 sind am Gestell 1 vorgesehen und ermöglichen das Befestigen und Entfernen zweier Meßdorne 15 und 16. Auf diese Weise kann das Meßgerät leicht und schnell an die Kontrolle eines Motorblocks mit vier bzw. fünf Zylindern angepaßt werden, während andererseits ein oder zwei Meßdorne 15, 16 gleich einfacher, schnell und genau hinzugefügt werden können, um wiederum einen Motorblock 3 zu kontrollieren, der in der Zeichnung dargestellt ist. Die Einrichtungen 18 und 19 sind mit bekannten Positionier- und Befestigungselementen versehen und werden im einzelnen nicht gezeigt.
• Der Aufbau der sechs Meßdorne 11-16 ist im wesentlichen der gleiche und so bezieht sich die folgende Beschreibung beispielhaft nur auf einen, namlich den Meßdorn 11 gemäß Fig. 1 bis 7.
• Zur Klarstellung zeigt Fig. 2 einen Meßdorn 11, der in der Zylinderbüchse 4 des Motorblocks 3 eingeführt ist, und zwar in Folge einer Längsverschiebung zwischen Halter 2 und Gestell 1.
• Ein Rahmen 20 ist unmittelbar am Gestell 1 befestigt und besitzt eine Tragplatte 21 mit einer mittleren Öffnung 22, vier Ständer 23, 24, 25, 26 und eine kreisförmige Platte 27. Wie dargestellt, sind bezüglich der Meßdorne 15 und 16 die entsprechenden Rahmen 20 an den vorgenannten Einrichtungen 18 und 19 befestigt.
• Die Ständer 23, 24, 25 und 26 sind an der Platte 21 mit ihren ersten oberen Enden befestigt - nämlich zueinander parallel in Längsrichtung - um die Öffnung 22 herum. Die kreisförmige Platte 27 besitzt eine Öffnung 28 und ist an den unteren freien Enden der Ständer 23-26 befestigt. Kupplungsmittel bestehen aus vier Längselementen oder Wellen 29, 30, 31 und 32, sind an ihren Enden mit konischen Sitzen bzw. "Zentrierungen" versehen und sind - zwischen entsprechenden Paaren von mit den Platten 21 und 27 verbundenen Zentrierspitzen und zusammenwirkend mit den konischen Sitzen - parallel zueinander in Positionen angeordnet, die im wesentlichen mit vier generierenden Geraden zusammenfallen, die im Abstand von 90º auf einer geometrischen Zylinderfläche liegen, die eine zentrale Längsachse definiert.
• Insbesondere besitzt jede Welle, beispielsweise die Welle 29, einen konischen Sitz bzw. Zentrierung 33, die von einer Zentrierspitze 34 erfaßt wird, die an der kreisförmigen Platte 27 mittels einer Gewindeverbindung befestigt ist, und einen konischen Sitz 35, der mit einer zweiten Zentrierspitze 36 zusammenwirkt. Die zweite Zentrierspitze 36 ist mit Hilfe eines Kuppelelements 37 mit integriertem Gelenk 38 (Fig. 3) mit der Platte 21 verbunden, um auf diese Weise an der Welle 29 einen axialen elastischen Druck in Richtung auf die erste Spitze 34 auszuüben und um die Längsposition dieser Welle 29 zu definieren, so daß dies ohne irgendein Spiel auch hinsichtlich eines möglichen Verschleisses erfolgt. Diese spezielle Kupplung der Wellen 29-32 mit den Platten 21 und 27 gestattet es diesen Wellen, Drehungen um ihre geometrischen Längsachsen auszuführen.
• Vier feste Kontaktelemente oder Taster 40, 41, 42 und 43 sind einstellbar mit den Wellen 29-32 nahe der Platte 27 mit Befestigungselementen verbunden, die winkelförmige und längs verlaufende Einstellungen ermöglichen und Abschnitte aufweisen, welche die Fläche der Büchse 4 kontaktieren, im wesentlichen in vier Punkten, die auf dem gleichen Querschnitt um 90º beabstandet sind. Die Tastspitzen 40-43 sind so angeordnet, daß Drehungen jeder Welle (beispielsweise der Welle 29 um die von ihren Zentrierpunkten bestimmte Achse) Drehungen der Tastspitze (40) um die gleiche Achse hervorrufen, so daß die Tastspitze sich längs eines transversalen Kreisbogens von der Wand der Büchse 4 wegbewegt oder sich an diese annähert und die Wand in einer Richtung kontaktiert, die im wesentlichen rechtwinklig zur Wandung liegt.
• Mit dem Rahmen 20 verbundene Meßwertaufnehmer 52, 53, 54 und 55 wirken mit den Wellen 29-32 zusammen und liefern elektrische Signale entsprechend den Winkelpositionen der Wellen 29-32. Eine schematisch in Fig. 1 dargestellte Signalverarbeitungs- und Anzeigeeinheit 58 ist an die Aufnehmer 52-55 angeschlossen und verarbeitet die elektrischen Signale, um Durchmesser der Büchse 4 zu erhalten. Die Aufnehmer können beispielsweise - wie in der Zeichnung dargestellt, aus vier Differentialwandlern 52-55 bestehen, die wie folgt angeordnet sind.
• Vier stationäre Halter 44, 45, 46 und 47 sind an der Platte 21 befestigt und vier drehbare Halter 48, 49, 50 und 51 sind mit den Wellen 29, 30, 31 und 32 neben der Platte 21 verbunden, wobei jeder drehbare Halter 48 (und 49-51) gegenüber einem entsprechenden gehäusefesten Halter 44 (und 45-47) liegt und gegenüber diesen drehbar ist, zusammen mit der entsprechenden Welle 29 (und 30-32). Jeder Aufnehmer 52-55 besteht aus zwei gegenseitig beweglichen Teilen, insbesondere einer Wicklung 56 an einem der gehäusefesten Halter 44- 47 und einem Kern 57 an dem jeweiligen drehbaren Halter 48- 51.
• Zweite Betätigungsmittel bestehen aus passiven Einrichtungen, d.h. sie sind nicht motorisiert. Insbesondere sind an jeweils einem Paar der gehäusefesten und drehbaren Halter 44-47 und 48-51 die beiden Enden einer Rückholfeder 59 befestigt, die jeweils den gehäusefesten und drehbaren Halter aufeinanderziehen, wenn sie auf die jeweilige Welle 29-32 ein Drehmoment ausübt.
• Die zweiten Betätigungsmittel weisen ebenfalls Rückholmittel mit vier Bezugsstangen 60, 61, 62 und 63 auf, von denen jede in Querrichtung an einer der Wellen 29-32 befestigt ist. Zwei Bezugselemente oder Kegel 64 und 65 sind an der Platte 21 befestigt und liegen mit ihren Achsen parallel zu den Wellen 29-32. Die Kegel 64, 65 können in Achsrichtung zwischen zwei Positionen verschoben werden. Die allgemeine Anordnung der Rückholmittel - bestehend aus den Stangen 60-62 und Kegeln 64, 65 - ist derart, daß die Oberfläche jedes Kegels 64 (65) zwei Stangen 60, 61 (62, 63) kontaktiert und auf diese Weise die Winkelverlagerung der entsprechenden Wellenpaare 29, 30 (31, 32) begrenzt, die von den Federn 59 hervorgerufen wird. Durch axiales Verschieben der Referenzkegel 64 und 65 ist es deshalb möglich, die Winkelposition der Wellen 29-32 und der mit ihnen verbundenen Elemente zu ändern, insbesondere der festen Tasterspitzen 40-43 und der drehbaren Halter 48-51 für die Kerne 57 der Aufnehmer 52-55. Es wird darauf hingewiesen, daß die Rückholmittel unterschiedlich gestaltet sein können, beispielsweise kann ein einziger Referenzkegel in zentrischer Anordnung vorgesehen sein, der mit allen vier Stangen 60-63 zusammen arbeitet, um in einer einzigen Bewegung die Drehung der vier Wellen 29-32 zu steuern.
• Acht Kontrollköpfe, insbesondere vergleichende Meßköpfe sind paarweise mit jeder Welle 29-32 mittels Befestigungselementen verbunden. Aus Gründen der Einfachheit sind nur einige dieser Köpfe schematisch in den Fig. 2 und 5 dargestellt, insbesondere die beiden Köpfe 70 und 71, die mit der Welle 29 verbunden sind, und von denen nur einer (70) der beiden Köpfe mit der Welle 31 verbunden ist. Jeder Kopf 70, 71 besteht aus einem gehäusefesten Teil, einem beweglichen Teil mit einem Taster 78 zum Kontaktieren der Wandung der Büchse 4, Gelenkmittel zum Ausführen gegenseitiger Verschiebungen zwischen dem beweglichen und dem gehäusefesten Teil und einem Meßwertaufnehmer, der elektrisch mit der Einheit 58 verbunden ist und ein elektrisches Signal liefert, das von der Position des beweglichen Teils in Folge des Kontakts zwischen dem Taster 58 und der zu kontrollierenden Wandung abhängig ist. In der in den Figuren dargestellten Ausführungsform besitzen die Köpfe 70, 71 Mittel mit deformierbaren Gelenken und Meßwertaufnehmer zum Liefern von elektrischen Signalen entsprechend diesen Deformationen, wie beispielsweise in der internationalen Anmeldung erläutert ist, die unter WO-A-8903507 veröffentlicht ist.
• Die Längsposition der Köpfe 70, 71 an den Wellen 29-32 gestattet es den jeweiligen Tastern 78 - entsprechend den Winkelpositionen der Wellen 29-32, die sich durch den Kontakt zwischen den Tastspitzen 40-43 und der Wandung der Büchse 4 einstellen - die Wandung der Büchse 4 in zwei Querschnitten anzutasten, und in jedem Querschnitt an vier um 90º beabstandeten Punkten.
• Zwei zylindrische Nasenstücke 80, 81 sind an unteren ersten Enden entsprechender Längsstangen 82, 83 befestigt, die zu weiteren Verbindungsmitteln gehören. Die Stangen 82, 83 sind teilweise innerhalb des Meßdorns 11 untergebracht, d.h. zwischen den Ständern 23-26 und Wellen 29-32 und erstrecken sich durch die Öffnung 28 der Platte 27 neben den ersten Enden, sowie durch die Öffnung 22 der Platte 21 neben den oberen entgegengesetzten Enden, die über Elemente 84, 85 mit eingebauten Gelenken an der gleichen Platte 21 befestigt sind. Die Elemente 84 und 85 mit ihren integralen Gelenken definieren zueinander parallele Querachsen zur Drehung der Stangen 82 und 83 und damit der Nasenstücke 80 und 81.
• Jedes Nasenstück 80 und 81 besitzt an der zylindrischen Seitenfläche vier längliche Sitze zum Aufnehmen von Meßmitteln, insbesondere weiteren Kontrollköpfen oder, besser gesagt, vergleichenden Meßköpfen 86, 87, 88 und 89, die in Fig. 7 dargestellt sind, und wiederum jeweils gehäusefeste Teile, bewegliche Teile mit Tastern, Gelenke und an die Einheit 58 angeschlossene Meßwertaufnehmer aufweisen. Ähnlich den Köpfen 70, 71 sind auch die Köpfe 86-89 in Form eines Beispiels in der unter der Nr. WO-A-8903507 veröffentlichten Internationalen Anmeldung erläutert.
• Die weiteren Köpfe 86-89 an den beiden Nasenstücken 80 und 81 sind so angeordnet, daß nach dem Einführen der Nasenstücke durch die Büchse 4 hindurch in die Bohrung für die Kurbelwelle die Taster die Wandung der Bohrung 10 in zwei Querschnitten antasten, die rechtwinklig zur Achse der Bohrung 10 liegen, in bezug auf die geometrische Achse der Büchse 4 einander gegenüberliegen und in vier Punkten um 90º voneinander beabstandet sind.
• Die Nasenstücke 80 und 81 sind abdichtend geschlossen und mit einem Druckluftsystem verbunden (nicht dargestellt), das durch Einlassen von Luft aus dem Nasenstück und durch anschließende Druckentlastung in dem gleichen Nasenstück eine Rückzugsbewegung der beweglichen Teile der Köpfe 86-89 verursacht, um die betreffenden Taster aus der Kontrollposition herauszubewegen und das Einführen der Nasenstücke in die Bohrung 10 der Kurbelwelle zu ermöglichen.
• Die Drehung der Längsstangen 82 und 83 um die von den Gelenkelementen 84, 85 definierten Querachsen ist durch weitere Betätigungsmittel 90 gesteuert, die schematisch in Fig. 2 dargestellt sind und pneumatische Servos aufweisen, mit einem Zylinder 91, der fest mit einer Stange 82 verbunden ist und mit einem Kolben 92, dessen freies Ende eine Tastspitze 93 zum Kontaktieren eines an der Platte 21 befestigten Teiles aufweist.
• Die richtige Kontrollposition der Nasenstücke 80, 81 in der Bohrung 10 wird von Anschlägen 95, 96 bestimmt, die an der kreisförmigen Platte 27 befestigt sind und die die Winkelauslenkung der Stangen 82, 83 begrenzen, indem sie nahe der Platte 27 mit Abschnitten dieser Stangen zusammenwirken. Fig. 2 zeigt nur eines der zusätzlichen Betätigungsmittel 90, wobei nur eine (83) der beiden Stangen und das zugehörige Nasenstück (81) in der Position zum Kontrollieren des Loches 10 sind, und die Stange 82 und das Nasenstück 80 in eine Ruhelage zurückgezogen sind.
• Zwischen der Platte 27 und den Längsstangen 82, 83 sind Führungseinrichtungen angeordnet - von denen eine, 98, in Fig. 2 angedeutet ist - mit gegenseitig drehbaren Hebeln, mit denen im wesentlichen Verschiebungen dieser Stangen 82, 83 vermieden werden, die sich von denen einer Drehung um die von den Elementen 84, 85 definierten Querachsen unterscheiden.
• Eine Steuereinheit 99 in Fig. 1 ist an die Verarbeitungseinheit 58 angeschlossen und an die ersten, zweiten und weiteren Betätigungsmittel zum automatischen Kontrollieren der Verschiebungen der verschiedenen Elemente des Geräts.
• Die Betriebsweise des Geräts ist wie folgt:
• Zuerst werden Null-Einstellvorgänge an einem Standardwerkstück oder "Meister" wie folgt manuell oder halbautomatisch ausgeführt.
• Werden von der Steuereinheit 99 die Rückholmittel jedes Meßdorns 11-16 betätigt, d.h. die Kegel 64, 65 werden axial nach oben geschoben, so führt dies zu einer Drehung der Wellen 29-32 infolge der Federn 59 derart, daß die Tastspitzen 40-43 und Tasterelemente 78 der Kontrollköpfe 70, 71 innerhalb des Meßdorns bleiben, nämlich in einem Querraum, der im wesentlichen von den Abmessungen der Platte 27 bestimmt ist.
• Die Betätigungsmittel 90 steuern über ein an die Steuereinheit 99 angeschlossenes und nicht dargestelltes pneumatisches System die Drehung der Stangen 82 und 83 derart, daß auch die Nasenstücke 80 und 81 in diesem Raum bleiben, während das pneumatische System das Rückholen der weiteren Köpfe 86-89 jedes Nasenstücks 80, 81 steuert.
• Das Meistermodell wird beispielsweise von einem Rollenförderer auf die Plattform 2 geladen und nimmt dort eine Bezugsposition ein. Dann wird es mittels der Steuereinheit 99 und der Betätigungsmittel 17 in die Kontrollposition angehoben, in der die Meßdorne 11-16 in die entsprechenden Zylinderbüchsen 4-9 eingeführt werden.
• Eine neuerliche Betätigung der Rückholmittel verschiebt die Kegel 64 und 65 axial in die andere Richtung, so daß mit Hilfe der Federn 59 die Wellen 29-32 rotieren, bis die Tastspitzen 40-43 entsprechende Punkte der Büchse 4 berühren. Der Null-Abgleich oder das Kalibrieren des Geräts bezüglich der Kontrollen an der Büchse 4 wird in diesem Zustand ausgeführt. Zu diesem Zweck werden die Meßwertaufnehmer 52-55, Kontrollköpfe 70, 71 und ihre Verbindungselemente und die Verarbeitungs- und Anzeigeeinheit 58 beispielsweise derart eingestellt, daß die elektrischen Signale der Aufnehmer 52- 55 und Köpfe 70, 71 (oder kombinierte Werte dieser Signale) den Wert Null erreichen. Die Position der Kontrollköpfe 70, 71 an den Wellen 29-32 wird - in dieser Phase - eingestellt und mit Hilfe der Befestigungselemente befestigt, so daß die entsprechenden Taster 78 vor den Tastspitzen 40-43 mit der Wand der Büchse 4 in Anlage gelangen.
• Anschließend werden mit Hilfe der Betätigungsmittel 90 die Stangen 82, 83 verdreht, bis sie an die Anschläge 95, 96 anstoßen. In diesem Zustand definiert der Kontakt der Taster der weiteren Köpfe 86-89 an der Wandung der Bohrung 10 des Meistermodells den entsprechenden Zustand des mechanischen Abgleichs. Dann werden mittels der Einheit 58 die Signale der Köpfe 86-89 auf den Wert Null eingestellt.
• Nach dem mechanischen und elektrischen Null-Abgleich am Meistermodell ist es möglich, die Kontrolle an einem Werkstück 3 auszuführen, und zwar in folgender automatischer Weise mit Hilfe der Steuereinheit 99.
• Der Vorgang zum Einsetzen des Teils 3 in die Kontrollposition verläuft ähnlich wie bereits erläutert.
• Die Betätigung der Rückholmittel verschiebt die Kegel 64 und 65 axial zur Platte 21 hin und somit rotieren die Wellen 29- 32 mit Hilfe der Federn 59, bis die Tastspitzen 40-43 auf Punkte der Büchse 4 aufsetzen.
• Querabmessungen der Büchse 4, beispielsweise der Durchmesser in einem Querschnitt, werden dann abhängig von Signalen überprüft, die von den Meßwertaufnehmern 52-55 dann erzeugt werden, wenn die vier Tastspitzen 40-43 die Büchse 4 kontaktieren. Insbesondere zeigen die von den Aufnehmern 52-55 an die Verarbeitungseinheit 58 gelieferten Signale Abweichungen der Abmessungen in Querrichtung des Teils gegenüber denen des Meistermodells an.
• Die von den Kontrollköpfen 70, 71 entsprechend der Winkelposition der Wellen 29-32, die vom Kontakt zwischen den Tastspitzen 40-43 unter der Wandung der Büchse 4 definiert sind, erzeugten Signale werden in der Einheit 58 verarbeitet, um hieraus Messungen bezüglich Fehler der Konzentrizität und/oder Linearität der zylindrischen Wandung der Büchse 4 abzuleiten. Insbesondere ist es möglich, aus den Signalen der vier Köpfe 70, welche den gleichen Querschnitt vermessen, beispielsweise die Querabweichung des Mittelpunktes dieses Querschnitts vom Mittelpunkt des entsprechenden Querschnitts des Meistermodells und/oder vom Mittelpunkt der von den Tastspitzen 40-43 definierten Querschnitts zu erhalten, um eine Information bezüglich der sogenannten Konzentrizität der zylindrischen Wandung zu bekommen. Durch Verarbeiten der Signale eines oder mehrerer Paare der Köpfe 70 und 71, die an der gleichen Welle 29 befestigt sind (und deshalb im wesentlichen mit zwei Punkten der gleichen generierenden Linie der zylindrischen Wandung der Büchse 4 zusammenwirken), ist es ferner möglich, beispielsweise eine Information bezüglich der sogenannten Linearität der zylindrischen Wandung zu erhalten.
• Die Verwendung von vier an die Einheit 58 angeschlossenen Meßwertaufnehmern 52-55 an jedem Meßdorn 11-16 sowie vor allem die Drehbewegungen der Köpfe 70, 71 - zusammen mit den Wellen 29-32 - gegenüber den kontrollierenden Flächen, vermitteln ein kompaktes Gerät mit geringen Gesamtabmessungen zum Kontrollieren von Teilen in einem großen Meßbereich. Die im Winkel einstellbare Befestigung der Tastspitzen 40-43 und die dem Winkel nach und axiale Einstellbarkeit der Kontrollköpfe 70, 71 gegenüber den Wellen 29-32 ermöglicht außerdem ein ausreichend schnelles Anpassen zum Kontrollieren von Werkstücken, deren Abmessungen sich wesentlich unterscheiden. Ferner verbessert die Möglichkeit, vier, fünf oder sechs Meßdorne 11-16 schnell austauschbar verwenden zu können, die Vielseitigkeit des Geräts.
• Es wird auch darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Kontrollköpfe 70, 71 an den Wellen 29-32 vergrößert oder verkleinert werden kann, abhängig von der Art der durchzuführenden Kontrollen und/oder der für eine bestimmte Kontrolle geforderten größeren oder kleineren Genauigkeit. Die Köpfe 70, 71 können beispielsweise nur an zwei gegenüberliegenden Wellen 29 und 31 befestigt sein, wie vereinfacht in Fig. 5 dargestellt ist. Ferner könnten die vorgeschriebenen Köpfe 70, 71 gegen unterschiedliche Köpfe ausgetauscht werden, die ähnliche Messungen ausführen können, beispielsweise gegen pneumatische Köpfe, die ebenfalls an den Wellen 29-32 axial und winkelförmig einstellbar befestigt und mit den Wellen 29-32 drehbar sind. Auch können die Meßwertaufnehmer 52-55, die in den dargestellten Ausführungsformen vom Differentialtyp sind, gegen andere Aufnehmer ausgetauscht werden, beispielsweise gegen optische Winkelaufnehmer.
• Zum Kontrollieren der Bohrung 10 steuern die Betätigungsmittel 90 die Drehung der Stangen 82, 83 und damit das Einsetzen der Nasenstücke 80, 81 in die Bohrung 10 der Kurbelwelle in eine Kontrollposition, die von den Anschlägen 95, 96 bestimmt ist. Die Taster der Köpfe 86-89 kontaktieren nach der Freigabe der pneumatischen Rückführung, die beim Einführen ein mechanisches Anstoßen verhindern, die Wandung der Bohrung 10 entsprechend der bestimmten Querschnitte. Die Meßwertaufnehmer dieser Köpfe 86-89 liefern elektrische Signale, die nach Verarbeiten in der Einheit 58 die Messung der Durchmesser der Bohrung 10 gestatten.
• Der strukturelle Aufbau der Nasenstücke 80, 81 für die Köpfe 86-89, die Anordnung der Stangen 82, 83 innerhalb des Gehäuses des Meßdorns 11 und die zugehörigen Betätigungsmittel 90 tragen dazu bei, daß der Meßdorn besonders kompakt baut und schnell, einfach und genau einzelne oder kombinierte Messungen der Innenabmessungen des Motorblocks 3 ermöglicht.

Claims (14)

1. Kontrollgerät zur mehrfachen Kontrolle von Innenabmessungen, mit einem Halter (2) zum Tragen eines Teils (3) mit mindestens einem Loch (4), von dem mehrere radiale Abmessungen in einem großen Meßbereich kontrolliert werden sollen, wobei das mindestens eine Loch (4) eine geometrische Längssymmetrieachse definiert; mit einem Gestell (1), das gegenüber dem Halter (2) in Längsrichtung gegenseitig bewegbar ist, mit ersten Betätigungsmitteln (17) zum Ausführen gegenseitiger Verschiebungen zwischen dem Gestell (1) und dem Halter (2); und vom Gestell (1) getragenen Meßeinrichtungen (11-16), die mindestens einen mit dem Gestell (1) verbundenen und eine zentrale Längsachse definierenden Rahmen (20) aufweisen, der bei Gebrauch im wesentlichen parallel zur geometrischen Symmetrieachse des Loches (4) liegt, mit Kontrollköpfen (70, 71) zum Zusammenwirken mit der Fläche des Loches (4) in entsprechenden Bereichen, mit Meßwertaufnehmern zur Abgabe elektrischer Signale, mit Kupplungsmitteln (29-32) zwischen den Kontrollköpfen (70, 71) und dem Gestell (1), wobei die Kupplungsmittel (29-32) Verschiebungen der Kontrollköpfe (70, 71) zum Kontrollieren in dem großen Meßbereich zulassen, mit Meßwertaufnehmern (52- 55) zum Erfassen der Positionen der Kontrollköpfe (70, 71) gegenüber dem Rahmen (20) und mit zweiten Betätigungsmitteln (59-65) zum Steuern der Verschiebungen der Kontrollköpfe (70, 71),

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kupplungsmittel mindestens ein Längsverbindungselement (29-32) aufweisen, das mehrere Kontrollköpfe (70, 71) trägt, daß das Längsverbindungselement (29-32) längs einer exzentrischen Achse angeordnet ist, die parallel zur zentralen Längsachse liegt und drehbar mit dem Rahmen (20) verbunden ist, um Drehbewegungen um diese exzentrische Achse auszuführen, daß die Meßwertaufnehmer (52-55) sowohl mit dem Längsverbindungselement (29-32) als auch dem Rahmen (20) verbunden sind, um die Winkelposition des Verbindungselements (29-32) in bezug auf die Drehung um diese exzentrische Achse zu erfassen, und daß die zweiten Betätigungsmittel eine Betätigungseinrichtung (59-65) aufweisen zum Steuern der Drehbewegungen des Längsverbindungselements (29-32) in bezug auf die Drehung um diese exzentrische Achse.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Kontaktelement (40-43) aufweist, das an dem Längselement (29-32) befestigt ist und mit diesem rotiert und das Teil (3) kontaktiert und die Drehbewegungen des Verbindungselements (29-32) begrenzt, wodurch eine Kontrollposition für mehrere Kontrollköpfe (70, 71) definiert wird.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmittel mindestens zwei Längsverbindungselemente (29-32) aufweisen, die längs zweier exzentrischer Achsen mit dem Rahmen (20) verbunden sind, die parallel zur zentralen Längsachse liegen und einander entgegengesetzt und im gleichen Abstand angeordnet sind, daß die Längsverbindungselemente (29-32) von der Betätigungseinrichtung (59-65) angesteuert werden, um Drehbewegungen um die zugehörigen exzentrischen Achsen auszuführen, daß die Kontrollköpfe (70, 71) mit den Längsverbindungselementen (29-32) derart verbunden sind, daß sie im Winkel und in Längsrichtung einstellbar sind, und daß jedes der mindestens zwei Längsverbindungselemente (29-32) mit Hilfe einer im Winkel und in Längsrichtung einstellbaren Verbindung ein entsprechendes Kontaktelement (40-43) trägt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmittel vier Längsverbindungselemente (29-32) aufweisen, die mit dem Rahmen (20) längs zugehöriger exzentrischer Achsen verbunden sind, die im gleichen Abstand von der zentralen Längsachse angeordnet sind, und daß die Längsverbindungselemente (29-32) von der Betätigungseinrichtung (59-65) angesteuert werden, um Drehbewegungen um ihre exzentrischen Achsen auszuführen.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (59-65) Rückholmittel (60-65) und Rückholfedern (59) aufweist, die mit den Längselementen (29- 32) und dem Rahmen (20) verbunden sind, um die Drehbewegungen der Längsverbindungselemente (29-32) zu steuern.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholmittel (60-65) Bezugselemente (64-65) aufweisen, um eine Winkelruheposition der Verbindungselemente (29-32) zu definieren, wobei die Gesamtabmessungen in Querrichtung eines Teils (23-27) des die Verbindungselemente (29-32) tragenden Rahmens (20) mit den zugehörigen Kontrollköpfen (70, 71) und Kontaktelementen (40-43) in dieser Ruheposition kleiner sind als die Querabmessungen des Loches (4).

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollköpfe (70, 71) bewegliche Teile mit Tastern (78) aufweisen, die entsprechende Bereiche der Wandung des Loches (4) kontaktieren können, wobei die elektrischen Signale der Meßwertaufnehmer den Positionen der beweglichen Teile entsprechen.

8. Gerät nach Anspruch 1 zum Kontrollieren von Innenabmessungen eines Teils (3) mit einem zweiten Loch (10), das in Verbindung mit dem Loch (3) steht und eine geometrische Querachse definiert, welche die geometrische Längsachse schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen (11-16) weitere Kontrollköpfe (86-89) und weitere Kupplungsmittel (82, 83) aufweisen, die mit dem Rahmen (20) verbunden sind und weitere Kontrollköpfe (86-89) tragen.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Kupplungsmittel (82, 83) beweglich mit dem Rahmen (20) verbunden sind, um die weiteren Kontrollköpfe (86- 89) aus einer Ruheposition in eine Kontrollposition zu verlagern, in der die weiteren Kontrollköpfe (86-89) mit der Wandung des zweiten Loches (10) zusammenwirken können, wobei die Gesamtabmessungen in Querrichtung eines Teils (23-27) des Rahmens (20), der die weiteren Kontrollköpfe (86-89) und die weiteren Kupplungsmittel (82-83) trägt, in dieser Ruhelage kleiner sind als die Querabmessungen des Loches (4).

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens ein Nasenstück (80, 81) und mindestens ein Paar weiterer Kontrollköpfe (86-89) aufweist, die mit dem Nasenstück (80, 81) verbunden sind, wobei die weiteren Kupplungsmittel mindestens eine im wesentlichen längs angeordnete Stange (82, 83) aufweisen, welche das Nasenstück (80, 81) trägt und Gelenkmittel (84, 85), die mit der Längsstange (82, 83) und dem Rahmen (20) verbunden sind, und eine querliegende Drehachse definieren, wobei das Gerät ferner einen Anschlag (95, 96) aufweist, der gegenüber dem Rahmen (20) fest angeordnet ist, wobei die Längsstange (82, 83) und der Anschlag (95, 96) in Anlage geraten, um die Kontrollposition der weiteren Kontrollköpfe (86-89) zu definieren.

11. Gerät nach Anspruch 10, wobei die geometrischen Längs- und Querachsen zueinander rechtwinklig liegen, und das zweite Loch (10) zwei zur Längsachse entgegengesetzt liegende Abschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Nasenstücke (80, 81) mit weiteren zugehörigen Kontrollköpfen (86-89) aufweist, um jeweils die beiden gegenüberliegenden Querschnitte des zweiten Loches (10) zu kontrollieren, wobei die weiteren Kupplungsmittel zwei Stangen (82, 83) aufweisen, welche die Nasenstücke (80, 81) tragen und zugehörige Gelenkmittel (84, 85), um zwei im wesentlichen parallele querliegende Drehachsen zu definieren.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen (11-16) weitere Betätigungsmittel (90-93) aufweisen, die mit dem Rahmen (20) und den Stangen (82, 83) verbunden sind, um die Drehung der Stangen um parallele querliegende Drehachsen zu steuern und die weiteren Kontrollköpfe (86-89) aus der Ruheposition in die Kontrollposition und zurück zu verlagern.

13. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Kontrollieren von Innenabmessungen eines Teils (3) mit mehreren Löchern (4-9), welche geometrische Längsachsen definieren, und mit einem Loch (10), das eine geometrische Querachse definiert, gekennzeichnet durch mehrere Meßeinrichtungen (11-16) zum getrennten Kontrollieren der Innenabmessungen dieser Löcher (4-9).

14. Gerät nach Anspruch 13 mit mindestens vier Meßeinrichtungen (11-14).