NL1005718C2 - Methode voor het nauwkeurig meten van schroefdraad en aanverwante geometrieën. - Google Patents

Description

TITEL: Methode voor het nauwkeurig meten van schroefdraad en aanverwante qeometrieën.

Uitvinder: Ir. R. Galestien Datum: 3 april 1997 5

De uitvinding heeft betrekking op het middels scanning bepalen van zeer nauwkeurige éénzijdige axiale contouren en/of complete axiale doorsneden van schroefdraden en soortgelijke werkstukken.

10

Er zijn spiraal scanmethoden bekend waarbij een tastlichaam in de spiraalgroef wordt geplaatst waarmee vervolgens de schroefdraad in één of twee beschrijvende spiraalcurven wordt gescand: DE-A-3 023 607 (Hydril Co.) 15 en US-E- 30 647 (T.L. Blose)

Hierbij wordt echter niet het volledige chroefdraadprofiel continue afgescand in een vlak waarin de hartlijn van de schroefdraad ligt. Deze spiraalscanmethode geeft geen conplete weergave van het schroefdraadprofiel, geeft geen 20 informatie over de profielzuiverheid, de flankhoeken, profielhoek, etc. en is hier dus niet van toepassing.

Er is ook een scanmethode bekend die door verschillende fabrikanten van meetinstrumenten wordt toegepast in hun 25 scanners voor het volledig axiaal scannen van schroefdraadprofielen in het hartvlak van de schroefdraad: zoals de fabrikanten:

Carl Mahr met de Conturograph

Mitutoyo met de Contracer 30 Rank Taylor Hobson met de Form Taleysurph etc.

Een dergelijke scanner die volgens de bekende methode functioneert is schematisch weergegeven in figuur 1.

35 De te meten schroefdraad (1) is opgespannen op de opname (9). De bovenste contour (2) wordt gescand door de taster met arm (3). De tasterarm draait om draaipunt (4) waarbij de betreffende hoekverdraaiing gemeten wordt door opnemer (6) .

1005718 2

De kracht tussen de taster en het meetobjeet kan bijvoorbeeld beïnvloed worden door de grootte of de positie tot het draaipunt (4) van balansgewicht (8).

De axiale positie X wordt gemeten en wordt aangedreven 5 door scanaandrijving (7) wordt verzorgd door de horizontale rechtgeleiding (5).

De verticale positie Y wordt eveneens gemeten en a omgedreven.

10 Een nadeel van deze bekende methode is:

Er wordt met één tastpunt gescand waardoor slechts de contour aan één zijde van de te meten inwendige of uitwendige schroefdraad opgemeten kan worden.

Hierdoor kunnen slechts de schroefdraadprofielen, die met 15 de betreffende tastpunt achter elkaar in axiale richting zijn gescand, onderling worden geanalyseerd.

Uit deze éénzijdige axiale scan kunnen dan bij cilindrische schroefdraad met rechte flanken met discutabele nauwkeurigheid de volgende parameters worden 20 bepaald: spoed, hoek van de voorflank, hoek van de achterflank, profielhoek, profielhoogte.

Ten opzichte van bovengenoemde gescande schroefdraadprofielen zijn de schroefdraadprofielen die 25 zich aan de tegenoverliggende zijde van de schroefdraadhartlijn bevinden op de snede van het schroefdraadoppervlak en het mathematische vlak door de hartlijn van de schroefdraad, echter niet gescand.

Daardoor is het niet mogelijk bij cilindrische 30 schroefdraad om de buitendiameter, kerndiameter en flankdiameter te bepalen.

Bij conische schroefdraad zoals NPT en NPTF is het bovendien niet mogelijk om de coniciteit en de flankdiameter op het meetvlak te bepalen.

35

Een tweede nadeel, dat de bekende methode heeft, treedt op de voorgrond zodra de hoeken van de voor en/of achterflank klein zijn en er dus sprake is van een schroefdraad met steile profielen. Dit is bijvoorbeeld het geval bij 1005718 3 trapeziumdraad volgens DIN 103 waarbij deze flankhoeken nominaal 15° zijn.

Daar bij deze bekende methode de scannaald in één axiale richting over de schroefdraadprofielen getrokken wordt, 5 zal deze taster blijven steken tegen de steile flank van het schroefdraadprofiel. Er is een fabrikant die heeft getracht om dit probleem op te lossen door het in trilling brengen van de taster hetgeen de nauwkeurigheid van de meting en de levensduur van de apparatuur zeer nadelig 10 beïnvloedde.

De methode volgens deze uitvinding heeft bovengenoemde nadelen en beperkingen niet en heeft als eerste kenmerk: 15 a. De tastpunt scant alle volle schroefdraadprofielen steeds in twee cycli: een rechter (figuren 2 t/m 5) en een linker (figuren 6 t/m 9) halve profielscan waarbij elk van de beide profielf1anken in de mechanisch gunstigste axiale richting wordt afgescand, dat wil zeggen de tastpunt 20 beweegt over de schroefdraadflanken in die richting die het best overeenkomt met de richting van de meetkracht: - bij uitwendige schroefdraad langs de profielflanken naar de schroefdraadhartlijn toe 25 - bij inwendige schroefdraad langs de profielflanken van de schroefdraadhartlijn weg.

Hierdoor wordt het blokkeren en/of beschadiging van het 30 tastsysteem volgens de bekende methode voorkomen bij zeer steile schroefdraadflanken zoals volgens DIN 103.

De rechter halve profielscan is weergegeven in figuur 12 waar de tasterpunt start op positie H en via de posities I t/m M de scan maakt. Net voordat de taster tegen de steile 35 flank zal aanlopen wordt de scan afgesloten en trekt de taster zich terug naar positie N.

De linker halve profielscan is weergegeven in figuur 13 waar de tasterpunt start op positie A en via de posities B t/m F de scan maakt. Net voordat de taster tegen de steile 1005718 4 flank zal aanlopen wordt de scan afgesloten en trekt de taster zich terug naar positie G.

In figuur 14 is een overzicht van alle noodzakelijke 5 startposities AH van de halve profielscans aangegeven.

Al deze startposities kunnen automatisch in machinecoördinaten worden bepaald op basis van het aantasten van de tastpunt van de flanken (20) en (21). Hierbij moet dan separaat bekend zijn: de spoed, 10 hoeveelgangig de draad is, en welke profielen gescand moeten worden.

Indien de spoed niet wordt ingegeven kan deze door de machine bepaald worden t.b.v. de berekening van de AH startposities middels een aantasting van nog een derde 15 punt (22) in figuur 15.

Door de mathematische combinatie van de halve profielscans wordt er een complete éénzijdige contour van de te meten schroefdraad met het hartvlak bepaald. Dit heeft het voordeel ten opzichte van de bekende scanmethode dat met 20 name bij schroefdraad met steile rechte of ronde flanken er voor elke gang van de schroefdraad de spoed, hoek van de voorflank, hoek van de achterflank, profielhoek, profielhoogte bepaald kunnen worden.

25 De nieuwe methode kan bovendien uitgebreid worden tot tweezijdige scanning: b. Een tweezijdige scanning van de schroefdraad bijvoorbeeld met behulp van een dubbel uitgevoerde 30 tasternaald (figuren 10 en 11), in het vlak dat samenvalt met de hartlijn van de schroefdraad: het hartvlak.

Door de mathematische combinatie van alle halve profielscans wordt er een complete doorsnede van de te meten schroefdraad met het hartvlak bepaald. Dit heeft het 35 voordeel ten opzichte van de bekende scanmethode dat met name bij schroefdraad met steile rechte of ronde flanken er voor elke gang van de schroefdraad de spoed, hoek van de voorflank, hoek van de achterflank, profielhoek, profielhoogte bovendien ook de buitendiameter, 00 571 8 5 kerndiameter en flankdiameter bepaald kunnen worden zelfs in combinatie met een grafische presentatie van het werkelijke schroefdraadprofiel in de door de betreffende norm voorgeschreven Minimum/Maximum materiaalzone.

5 Ook kunnen deze parameters bepaald worden van conische schroefdraad op elke axiale meetpositie.

1005718

Claims (7)

1- Een methode voor de meting van nauwkeurige 5 langscontouren van inwendige of uitwendige parallelle of konische schroefdraden met één of meerdere gangen, met rechte of ronde flanken, met het kenmerk dat gebruik wordt gemaakt van één of meerdere tastnaalden, die alle volle schroefdraadprofielen steeds in twee cycli afscannen in 10 een linker en een rechter halve profielscan waarbij elk van de beide profielflanken in de mechanisch gunstigste axiale richting wordt afgescand, dat wil zeggen de tastpunt beweegt over de schroefdraadflanken in die richting die het best overeenkomt met de richting van de 15 meetkracht: - bij uitwendige schroefdraad langs de profielflanken naar de schroefdraadhartlijn toe - bij inwendige schroefdraad langs de profielflanken van de schroefdraadhartlijn weg.

20 Hierdoor wordt blokkeren en/of beschadiging van het testsysteem voorkomen bij zeer steile schroefdraadflanken. Door mathematische combinatie en correctie voor de invloed van de tasterpunt van deze halve profielscans ontstaat een éénzijdige contour. 25

2- De linker en rechter halve profielscans, zoals bedoeld in conclusie 1, worden gecorrigeerd door eliminatie van de invloed van de tasterpunt en mathematisch met elkaar gekoppeld, waardoor een zeer 30 nauwkeurige twee dimensionale contour over één of meerdere gangen ontstaat. De scanmethode volgens bovengenoemde conclusies is toepasbaar bij het scannen van éénzijdige contouren voor het scannen van profielen.

35 De diameter informatie is dan echter niet beschikbaar. De complete sociale doorsnede van de schroefdraad ontstaat door de mathematische koppeling van twee diametraal tegenover elkaar gescande contouren. 10 0 5 71 8

3-Een meetmethode waarbij de tasterpunt op het startpunt van elke halve profielscan volgens conclusie 1 wordt gepositioneerd en vervolgens alle geselekteerde profielen afscand, op basis van de volgende 5 uitgangspunten: a-inwendige of uitwendige schroefdraad b-aantal gangen c-nominale spoed d-axiaal scangebied

10 Door met de tasterpunt twee tegenover elkaar liggende profielflanken van een willekeurig profiel van de te meten schroefdraad in axiale richting op één punt aan te tasten, wordt op basis van de bovenstaande uitgangspunten bepaald waar de startposities van de halve profielscans zich in 15 het machinecoördinaatsysteem bevinden en wordt elke scancyclus van deze contour uitgevoerd vanaf de betreffende startpositie. 20 4-Een meetmethode volgens conclusie 3 met dit verschil dat de nominale spoed niet van te voren bekend is en niet wordt ingegeven doch bepaald wordt door drie flanken van twee opeenvolgende profielen van de te meten schroefdraad in axiale richting op één punt aan te tasten.

25 De startposities van de halve profielscans worden berekend in machinecoördinaten en vervolgens wordt elke scancyclus van de contour automatisch uitgevoerd vanaf de betreffende startpositie. 30 10 0 571 8