PL224761B1

PL224761B1 - Head for measuring the diameter and roundness deviation by a reference method, the inner cylindrical surface

Info

Publication number: PL224761B1
Application number: PL402729A
Authority: PL
Inventors: Michał Jakubowicz
Original assignee: Politechnika Poznańska
Priority date: 2013-02-11
Filing date: 2013-02-11
Publication date: 2017-01-31
Also published as: PL402729A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest głowica do pomiaru średnicy i odchyłki okrągłości metodą odniesieniową, wewnętrznej powierzchni walcowej.The subject of the invention is a head for measuring the diameter and roundness deviation with the reference method, of the internal cylindrical surface.

Znane są przyrządy do jednoczesnego pomiaru średnicy i odchyłki okrągłości powierzchni wewnętrznych, których działanie oparte jest o metodę odniesieniową. Układ konstrukcyjny takich rozwiązań składa się z podpór samonastawnych lub pryzmy, której ramiona utworzone są przez końcówki stykające się w trakcie pomiaru z powierzchnią mierzonego przedmiotu. W trakcie pomiaru przedmiot wykonuje ruch obrotowy, końcówki dociśnięte są do powierzchni przedmiotu. Średnica oraz odchyłka okrągłości wewnętrznej powierzchni walcowej mierzona jest za pomocą odpowiednich czujników. W arunkiem prawidłowego przeprowadzenia pomiaru jest zachowanie stałego styku końcówek pomiarowych z powierzchnią mierzoną podczas realizacji pomiaru.There are known devices for simultaneous measurement of the diameter and deviation of roundness of internal surfaces, the operation of which is based on the reference method. The structural system of such solutions consists of self-aligning supports or a prism, the arms of which are formed by tips that contact the surface of the measured object during the measurement. During the measurement, the object rotates, the tips are pressed against the surface of the object. The diameter and the roundness deviation of the inner cylindrical surface are measured using appropriate sensors. The condition for the correct performance of the measurement is to maintain a constant contact of the measurement tips with the measured surface during the measurement.

Znane są również przyrządy pomiarowe działające w oparciu o metody bezodniesieniowe, z obrotowym stołem lub czujnikiem obracającym się wokół przedmiotu mierzonego. Warunkiem prawidłowego przeprowadzenia pomiaru jest przeprowadzenie procesu centrowania mierzonego przedmiotu. W nowoczesnych rozwiązaniach jest to czynność częściowo zautomatyzowana. Niezależnie od stopnia zautomatyzowania przyrządu pomiarowego jest to czynność wymagająca od operatora odpowiednich kwalifikacji.There are also known measuring instruments that operate on the basis of non-reference methods, with a rotating table or a sensor rotating around the measured object. The condition for correct measurement is to carry out the centering of the measured object. In modern solutions, it is partially automated. Regardless of the degree of automation of the measuring instrument, it is an activity that requires appropriate qualifications from the operator.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego nr P 395 466 (A1) znane jest urządzenie do pomiaru średnicy i odchyłki okrągłości wewnętrznych powierzchni walcowych. Urządzenie składa się ze stołu, na którym osadzony jest mierzony przedmiot (tuleja, pierścień), wewnątrz którego znajduje się głowica pomiarowa. Na stole usytuowane są dwie kolumny ze śrubami regulacyjnymi, do pozycjonowania części typu tuleja. Trzpień obrotowy z zamocowaną głowicą pomiarową usytuowaną obrotowoprzesuwnie w sprzęgle podparty jest na łożysku wzdłużnym; silnik osadzony jest na stoliku, który przemieszcza się przesuwnie z silnikiem w strefie pomiędzy końcowymi sensorami, górnym i dolnym, zamocowanej do podłużnicy, przy czym przetwornik kąta, silnik i silnik obrotu oraz sensory górny i dolny połączone są z układem sterowania. W trakcie pomiaru na zadanej wysokości głowica pomiarowa wykonuje ruch obrotowy, transmitując uzyskane dane do komputera. Ilość położeń wysokościowych głowicy jest ustalana przez operatora. Przed właściwym pomiarem przyrząd jest wzorcowany za pomocą wzorca pierścieniowego. Wynik pomiaru prezentowany jest w postaci liczbowej oraz wykresu kołowego. Oprogramowanie umożliwia również prezentację rozkładu amplitud harmonicznych mierzonego zarysu.A device for measuring the diameter and roundness deviation of internal cylindrical surfaces is known from the Polish application no. P 395 466 (A1). The device consists of a table on which the measured object is mounted (sleeve, ring), inside which the measuring head is located. There are two columns with adjustment screws on the table for positioning the sleeve-type parts. The spindle with the mounted measuring head located in a rotatably sliding way in the clutch is supported on a thrust bearing; the motor is mounted on a table which slides with the motor in the zone between the upper and lower end sensors, fixed to the stringer, with the angle transducer, motor and rotation motor as well as the upper and lower sensors connected to the control system. During the measurement at a given height, the measuring head performs a rotary movement, transmitting the obtained data to the computer. The number of height positions of the head is set by the operator. Before the actual measurement, the instrument is calibrated with the aid of the ring standard. The measurement result is presented in the form of a number and a pie chart. The software also enables the presentation of the distribution of harmonic amplitudes of the measured outline.

Z polskiego opisu ochronnego nr PL 211 943 (B1) znane jest urządzenie do jednoczesnego pomiaru średnicy i odchyłki kształtu cylindrycznego tulei cylindrowych, w postaci stołu do osadzania tulei, kolumny, na której osadzone jest przemieszczające się poziomo oraz wzdłuż kolumny ramię pomiarowe z czujnikiem. Rozwiązanie to charakteryzuje się tym, że stół obrotowy osadzony jest na ramie, na której osadzony jest również słup z prowadnicą, na której przesuwnie zamocowany jest wózek, na którym zamocowany jest trzpień z głowicą pomiarową w postaci dwóch czujników, przy czym osie czujników umieszczone są w płaszczyźnie średnicy tulei, opartej zewnętrzną powierzchnią o końcówki śrub, wkręconych w ramiona co najmniej dwóch podpór pryzmatycznych i dociskanej do tych śrub za pomocą pola magnetycznego usytuowanego na obrotowym stole magnesu.A device for simultaneous measurement of the diameter and deviation of the cylindrical shape of cylinder sleeves is known from the Polish patent specification no. PL 211 943 (B1), in the form of a sleeve mounting table, a column on which a measuring arm with a sensor moving horizontally and along the column is mounted. This solution is characterized by the fact that the turntable is mounted on a frame, on which a pole with a guide is also mounted, on which a trolley is slidably mounted, on which a pin with a measuring head in the form of two sensors is mounted, while the sensor axes are placed in the plane of the sleeve diameter, resting with its outer surface on the tips of the bolts, screwed into the arms of at least two prismatic supports and pressed against these bolts by a magnetic field situated on the rotating table of the magnet.

Znany jest również z polskiego opisu ochronnego nr PL 200 979 (B1) przyrząd do pomiaru zarysu okrągłości części maszyn z zastosowaniem odniesieniowej i bezodniesieniowej metody pomiarów. W przyrządzie tym zespół pomiarowy i zespół napędowy zamocowany do korpusu i stolikiem pomiarowym z tuleją umieszczonymi w korpusie. Tuleja ułożyskowana w pierścieniu z kołnierzem za pomocą zespołu tocznego jest obracana poprzez sprzęgło. Sprzęgło to posiada element pośredni w kształcie krążka z zainstalowanymi na jego obwodzie dwiema ułożonymi prostopadle do siebie parami stalowych kulek. Łącznik ten jest ułożyskowany w korpusie przyrządu, a na jego dolnym zakończeniu osadzone jest koło pasowe obracane od zespołu napędowego. Współosiowość elementu pośredniego względem tulejek sprzęgłowych, zapewniają dwie pary ograniczników na sprężynach płaskich. Stały elastyczny docisk ograniczników do kulek elementu pośredniego zapewnia współosiowość tego elementu względem tulejek sprzęgłowych. Na górnej płaszczyźnie zespołu stolika pomiarowego, zamocowany jest sześcioszczękowy, precyzyjny uchwyt mocujący przedmiot mierzony. Przyrząd umożliwia pomiar zarysów zewnętrznych i wewnętrznych o szerokim zakresie średnic, przy wysokiej dokładności pomiaru dzięki zastosowaniu specjalnego, elastycznego sprzęgła.Also known from the Polish patent description No. PL 200 979 (B1) is an instrument for measuring the outline of roundness of machine parts with the use of a reference and non-reference measurement method. In this device, the measuring unit and the drive unit attached to the body and the measuring table with the sleeve placed in the body. A bushing mounted in a collar with a flange by means of a rolling unit is rotated by the clutch. The clutch has a disc-shaped intermediate element with two pairs of steel balls arranged perpendicularly to each other on its periphery. This connector is mounted in the body of the device, and on its lower end there is a pulley rotated from the drive unit. The coaxiality of the intermediate element in relation to the clutch sleeves is ensured by two pairs of stops on flat springs. The constant elastic pressure of the stops against the balls of the intermediate element ensures the coaxiality of this element with respect to the coupling sleeves. On the upper plane of the measuring table assembly, there is a six-jaw precision holder that fixes the measured object. The device enables the measurement of external and internal contours with a wide range of diameters, with high measurement accuracy thanks to the use of a special, flexible coupling.

PL 224 761 B1PL 224 761 B1

Istotą wynalazku jest głowica do pomiaru średnicy i odchyłki okrągłości, charakteryzująca się tym, że składa się z platformy górnej z wózkiem tocznym górnym i platformy dolnej z wózkiem toc znym dolnym, gdzie do platformy górnej zamocowany jest korpus śrubami, z zamocowanymi poprzez śruby czujnikami i końcówkami stałymi usytuowanymi po przeciwnych stronach, wózek toczny górny osadzony jest na prowadnicy liniowej górnej, a przesuw wózka tocznego górnego ograniczony jest sprężyną prawą górną i sprężyna lewą górną, gdzie sprężyna prawa górna usytuowana jest pomiędzy mocowaniem sprężyny a platformą górną, natomiast mocowanie sprężyny ma kołek do ustalania sprężyny prawej górnej, zaś mocowanie sprężyny zamocowane jest do prowadnicy liniowej górnej śrubami, a sprężyna lewa górna osadzona jest pomiędzy mocowaniem sprężyny a platformą górną, przy czym mocowanie sprężyny ma kołek ustalający położenie sprężyny lewej górnej, które zamocowane jest do prowadnicy liniowej górnej śrubami osadzonej na platformie dolnej śrubami, platforma dolna osadzona jest na wózku tocznym dolnym śrubami, a całość osadzona jest na prowadnicy lini owej, do której śrubami zamocowane jest mocowanie sprężyny z kołkiem ustalającym położenie sprężyny dolnej osadzonej pomiędzy mocowaniem sprężyny a platformą dolną oraz śrubami mocowanie mikrosiłownika pneumatycznego, przy czym prowadnica liniowa dolna 9 us ytuowana jest prostopadle do prowadnicy liniowej górnej.The essence of the invention is the head for measuring the diameter and deviation of roundness, characterized by the fact that it consists of an upper platform with an upper rolling carriage and a lower platform with a lower rolling carriage, where the body is attached to the upper platform with screws, with sensors and tips attached via screws. fixed on opposite sides, the upper bogie is mounted on the upper linear guide, and the travel of the upper bogie is limited by the upper right spring and the upper left spring, where the upper right spring is located between the spring mounting and the upper platform, while the spring mounting has a pin for for fixing the upper right spring, and the spring mounting is attached to the upper linear guide with screws, and the left upper spring is seated between the spring mounting and the upper platform, while the spring mounting has a pin locating the left upper spring, which is attached to the upper linear guide with screws on the lower platform with screws, the lower platform is mounted on the lower carriage with screws, and the whole is mounted on a linear guide, to which the spring mounting is attached with screws, with a pin that sets the position of the lower spring embedded between the spring mounting and the lower platform, and the the lower linear guide 9 is perpendicular to the upper linear guide.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:Thanks to the solution according to the invention, the following technical and operational effects were obtained:

- spełnienie warunku pomiaru odchyłki okrągłości metodą odniesieniową przez zachowanie stałego styku końcówek pomiarowych (punków podparcia) z wewnętrzną powierzchnią walcową,- fulfillment of the condition of measuring the roundness deviation with the reference method by maintaining a constant contact of the measuring tips (support points) with the internal cylindrical surface,

- eliminacja procedury centrowania osi mierzonego przedmiotu w stosunku do osi głowicy,- elimination of the centering procedure of the measured object axis in relation to the head axis,

- możliwość dokładnego usytuowania głowicy pomiarowej w stosunku do mierzonej części,- the ability to accurately position the measuring head in relation to the measured part,

- możliwość pomiaru odchyłki okrągłości metodą odniesieniową bez konieczności centrowania mierzonej części,- the possibility of measuring the roundness deviation with the reference method without the need to center the measured part,

- możliwość jednoczesnego pomiaru odchyłki okrągłości i średnicy,- possibility of simultaneous measurement of roundness and diameter deviation,

- prosta konstrukcja mechaniczna,- simple mechanical structure,

- możliwość zastosowania w różnych urządzeniach przeznaczonych do pomiaru odchyłki okrągłości i średnicy wewnętrznych powierzchni walcowych,- possibility of use in various devices designed to measure the deviation of roundness and diameter of internal cylindrical surfaces,

- możliwość pracy w układzie pionowym i poziomym.- possibility to work in vertical and horizontal arrangement.

Wynalazek w przykładowym wykonaniu został uwidoczniony na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia widok głowicy do pomiaru średnicy i odchyłki okrągłości w rzucie aksonometrycznym z przodu, fig. 2 przedstawia widok głowicy do pomiaru średnicy i odchyłki okrągłości w rzucie aksonometryc znym od tyły, fig. 3 przedstawia widok z góry głowicy bez korpusu, z zamocowanymi czujnikami i końcówkami stałymi, fig. 4 przedstawia widok z prawej strony głowicy, bez korpusu z zamocowanymi czujnikami i końcówkami stałymi, a fig. 5 przedstawia widok z góry głowicy z tuleją podczas pomiaru.The invention in an exemplary embodiment is shown in the drawings, where Fig. 1 is a front axonometric view of the diameter measurement head and roundness deviation, Fig. 2 is a rear axonometric view of the diameter measurement head and roundness deviation, Fig. 3. is a top view of the head without the body, with sensors and fixed tips attached, Figure 4 is a right side view of the head without the body with sensors and fixed tips attached, and Figure 5 is a top view of the head with a sleeve during measurement.

Głowica do pomiaru średnicy i odchyłki okrągłości składa się z platformy górnej 3 z wózkiem tocznym górnym 6 i platformy dolnej 4 z wózkiem tocznym dolnym 7. Do platformy górnej 3 zamocowany jest korpus 1 śrubami 31, z zamocowanymi poprzez śruby 18 i 19 czujnikami 2 i końcówkami stałymi 5 usytuowanymi po przeciwnych stronach. Wózek toczny górny 6 osadzony jest na prowadnicy liniowej górnej 8. Przesuw wózka tocznego górnego 6 ograniczony jest sprężyną prawą górną 15 i sprężyną lewą górną 17. Sprężyna prawa górna 15 usytuowana jest pomiędzy mocowaniem sprężyny 12 a platformą górną 3, natomiast mocowanie sprężyny 12 ma kołek 20 do ustalania sprężyny prawej górnej 15. Mocowanie sprężyny 12 zamocowane jest do prowadnicy liniowej górnej 8 śrubami 25 i 26. Sprężyna lewa górna 17 osadzona jest pomiędzy mocowaniem sprężyny 13 a platformą górną 3, przy czym mocowanie sprężyny 13 ma kołek 22 ustalający położenie sprężyny lewej górnej 17, które zamocowane jest do prowadnicy liniowej górnej 8 śrubami 29 i 30 osadzonej na platformie dolnej 4 śrubami 34 i 35. Platforma dolna 4 osadzona jest na wózku tocznym dolnym 7 śrubami 33, a całość osadzona jest na prowadnicy liniowej 9, do której śrubami 27 i 28 zamocowane jest mocowanie sprężyny 14 z kołkiem 21 ustalającym położenie sprężyny dolnej 16 osadzonej pomiędzy mocowaniem sprężyny 14 a platformą dolną 4 oraz śrubami 23 i 24 mocowanie 11 mikrosiłownika pneumatycznego 10. Prowadnica liniowa dolna 9 usytuowana jest prostopadle do prowadnicy liniowej górnej 8.The head for measuring the diameter and roundness deviation consists of the upper platform 3 with the upper roller 6 and the lower platform 4 with the lower roller 7. The body 1 is attached to the upper platform 3 by screws 31, with sensors 2 and terminals fixed by screws 18 and 19 constants 5 located on opposite sides. The upper roller car 6 is mounted on the upper linear guide 8. The travel of the upper roller 6 is limited by the upper right spring 15 and the upper left spring 17. The upper right spring 15 is located between the spring mounting 12 and the upper platform 3, while the spring mounting 12 has a pin 20 for positioning the upper right spring 15. Spring 12 is fastened to the upper linear guide 8 by screws 25 and 26. The left upper spring 17 is seated between the spring 13 and the upper platform 3, the spring 13 fastening having a pin 22 locating the left spring upper 17, which is fastened to the upper linear guide 8 by screws 29 and 30, mounted on the lower platform by 4 screws 34 and 35. The lower platform 4 is mounted on the lower roller carriage 7 by screws 33, and the whole is mounted on the linear guide 9, to which the screws are 27 and 28, the spring mounting 14 is fixed with a pin 21 locating the lower spring 16 between the mounting springs 14 and the lower platform 4 and screws 23 and 24 mounting 11 of the pneumatic micro-actuator 10. The lower linear guide 9 is located perpendicularly to the upper linear guide 8.

Przed rozpoczęciem pomiaru należy przeprowadzić procedurę wzorcowania. Jednoczesny pomiar średnicy i odchyłki okrągłości polega na tym, że po ustawieniu głowicy w płaszczyźnie pomiaru przedmiotu mierzonego typu tuleja 36 następuje dosunięcie za pomocą mikrosiłownika pneumatycznego 10, korpusu 1, na którym zamocowane są czujniki 2 i końcówki stałe 5 do powierzchni mierzonejBefore starting the measurement, a calibration procedure must be carried out. The simultaneous measurement of the diameter and the roundness deviation consists in the fact that after positioning the head in the measurement plane of the measured object, type sleeve 36, the body 1 is moved by means of a pneumatic micro-actuator 10, the body 1, on which sensors 2 and fixed tips 5 are mounted, to the measured surface

PL 224 761 B1 tulei 36. Kompensacja nacisku końcówek stałych 5 na powierzchnię mierzoną tulei 36 oraz centrów anie korpusu 1 względem mierzonej tulei 36, następuje za pomocą sprężyny prawej górnej 15 i spręż yny lewej górnej 17, kontrolujące położenie wózka tocznego górnego 6 oraz za pomocą sprężyny dolnej 16 kontrolującej położenia wózka tocznego dolnego 7. Następnie, następuje dosunięcie czujników 2 do powierzchni mierzonej tulei 36 i obrót głowicy o zadany kąt 360° oraz zebranie punktów pomiarowych na obwodzie mierzonej tulei 36, w zadanej płaszczyźnie. Uzyskane dane transmitowane są do komputera, nie uwidocznionego na rysunku i tam wyznaczane są parametry pomiaru. Po zakończeniu pomiaru następuje odsuniecie końcówek czujników 2 oraz zwolnienie działania mikrosiło wnika 10, w wyniku czego korpusu 1 zajmuje pozycję wyjściową.Compensation of the pressure of the fixed ends 5 on the measured surface of the sleeve 36 and the centering of the body 1 in relation to the measured sleeve 36 is performed by means of the upper right spring 15 and the upper left spring 17, controlling the position of the upper roller 6 and by means of of the lower spring 16 controlling the position of the lower carriage 7. Next, the sensors 2 are moved to the surface of the measured sleeve 36 and the head is rotated by a given angle of 360 ° and the measurement points are collected on the circumference of the sleeve 36, in a given plane. The obtained data is transmitted to a computer, not shown in the figure, and the measurement parameters are determined there. After the measurement is completed, the tips of the sensors 2 are moved away and the operation of the microgrid 10 is released, as a result of which the body 1 takes the starting position.

Claims

Patent claim

A head for measuring the diameter and deviations by the reference method of the internal cylindrical surface, characterized in that it consists of an upper platform (3) with an upper trolley (6) and a lower platform (4) with a lower trolley (7), where the upper platform (3) the body (1) is fixed with screws (31), with sensors (2) fixed by screws (18 and 19) and fixed ends (5) on opposite sides, the upper roller carriage (6) is mounted on a linear guide upper (8), and the travel of the upper bogie (8) is limited by the upper right spring (15) and the upper left spring (17), where the upper right spring (15) is located between the spring mounting (12) and the upper platform (3) , while the spring mounting (12) has a pin (20) for fixing the upper right spring (15), and the spring mounting (12) is fastened to the upper linear guide (8) with screws (25 and 28), and the left upper spring (17) it is seated between the spring mount (13) and the upper platform (3), mo the spring (13) mounting has a pin (22) setting the position of the upper left spring (17), which is fastened to the upper linear guide (8) with screws (29 and 30) mounted on the lower platform (4) with screws (34 and 35), the platform the lower (4) is mounted on the lower roller (7) with screws (33), and the whole is mounted on a linear guide (9), to which the spring (14) with a pin (21) is fixed with screws (27 and 28) position of the lower spring (16) embedded between the spring mounting (14) and the lower platform (4) and the screws (23 and 24) mounting (11) of the pneumatic micro-actuator (10), with the lower linear guide (9) perpendicular to the linear guide upper (8).