RU2299398C1

RU2299398C1 - Bench for measuring position of axes of opening in spatial structure

Info

Publication number: RU2299398C1
Application number: RU2006101373/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Костарев (RU); Сергей Алексеевич Костарев; гин Владимир Александрович Портн (RU); Владимир Александрович Портнягин; Евгений Вениаминович Белов (RU); Евгений Вениаминович Белов; гина Лариса Викторовна Портн (RU); Лариса Викторовна Портнягина
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-05-20

Abstract

FIELD: measuring technique.

SUBSTANCE: bench comprises base and measuring appliances that are set into the openings. The base is made of a plate provided with coordinate grid that is in coincident with the coordinate grid of the mathematical model of the article. Each measuring appliance is made of a pin provided with measuring tip at one end and two ring grooves and handle at the other end. The pin is mounted for permitting axial movement inside the bushing. The bushing is secured inside the housing by means of a lid whose radial opening receives spring-loaded ball for permitting cooperation with the ring grooves in the pin in the initial and operation positions of the measuring instrument. Each measuring appliance is mounted on the stand by means of the intermediate cantilever and adapting plate for permitting control of its position in three coordinate axes with the use of plates-compensators. The adapting plate can be mounted for permitting rotation in the pivoting housing.

EFFECT: enhanced precision.

4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для контроля диаметра и мест расположения отверстий в сложной пространственной конструкции.The invention relates to measuring equipment, and in particular to devices for controlling the diameter and location of holes in a complex spatial structure.

Известно устройство для измерения угла отклонения поверхности от заданной базы, содержащее корпус с опорой и измерительное приспособление (Патент РФ N 2142112, МПК G01В 5/24, 1998 г.). Недостатком данного устройства является невозможность его использования при контроле взаимного расположения отверстий пространственных конструкций.A device for measuring the angle of deviation of the surface from a given base, comprising a housing with a support and a measuring device (RF Patent N 2142112, IPC G01B 5/24, 1998). The disadvantage of this device is the inability to use it to control the relative position of the holes of the spatial structures.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для контроля взаимного расположения осей отверстий, содержащее основание, оправки, предназначенные для установки в контролируемые отверстия, и эталон (А.с. РФ № 759838, МПК G01В 5/24, 1978 г.).Closest to the claimed invention is a device for controlling the relative position of the axes of the holes, containing a base, mandrels intended for installation in controlled holes, and a standard (A.S. RF No. 759838, IPC G01B 5/24, 1978).

Это устройство принято за ближайший аналог. Недостатком его является низкая точность и сложность измерений, обусловленная пересчетом разницы показаний, а также невозможность одновременного контроля расположения осей нескольких отверстий, диаметров отверстий пространственных конструкций, где базовые поверхности для контроля отверстий расположены под разными углами к основанию приспособления.This device is taken as the closest analogue. Its disadvantage is the low accuracy and complexity of measurements due to the conversion of the difference in readings, as well as the inability to simultaneously control the location of the axes of several holes, the diameters of the holes of the spatial structures, where the base surfaces for controlling the holes are located at different angles to the base of the device.

Изобретение направлено на повышение производительности контроля за счет одновременной комплексной оценки взаимного расположения всех контролируемых отверстий, а также повышение точности контроля за счет настройки стенда с помощью математической модели изделия, введенной в компьютер.The invention is aimed at increasing the control performance due to the simultaneous comprehensive assessment of the relative position of all the holes being monitored, as well as improving the control accuracy by adjusting the stand using the mathematical model of the product entered into the computer.

Для решения поставленной задачи в устройстве для контроля взаимного расположения осей отверстий, содержащем основание, измерительное приспособление с оправкой, предназначенной для установки в контролируемое отверстие, эталон, за эталон принята математическая модель изделия, полученная при помощи трехмерного моделирования и внесенная в компьютер, основание стенда выполнено в виде плиты с нанесенной на ней координатной сеткой, совпадавшей с координатной сеткой математической модели изделия, и установлено на сварной раме с возможностью регулирования его положения по высоте, а каждое измерительное приспособление выполнено в виде контролирующего пальца с измерительным наконечником с одной стороны и с двумя кольцевыми проточками и с рукояткой с другой стороны, выполненного в соответствии с диаметром контролируемого отверстия и установленного с возможностью осевого перемещения во втулке с фланцем и измерительной плоскостью на торце, ответной плоскости заходной площадки контролируемого отверстия и выступавшей со стороны измерительного наконечника за контур корпуса. Втулка закреплена в корпусе с помощью крышки, в радиальном отверстии которой установлен подпружиненный шарик с возможностью взаимодействия с кольцевыми проточками пальца в исходном и в рабочем положениях измерительного приспособления, причем каждое измерительное приспособление размещено на стойке с помощью промежуточного кронштейна и переходной плиты с возможностью регулирования его положения по трем осям координат с помощью пластин-компенсаторов, размеры которых по соответствующим осям дорабатываются в соответствии с положением контролируемой точки на математической модели при настройке стенда, а при контроле отверстий, расположенных в труднодоступных местах, переходная плита может быть размещена с возможностью поворота в шарнирном корпусе, а стойки установлены на основании в соответствии с координатами мест контроля и конструктивными особенностями контролируемой детали.To solve the problem in a device for controlling the relative position of the axes of the holes containing the base, a measuring device with a mandrel designed for installation in a controlled hole, a standard, the mathematical model of the product obtained by three-dimensional modeling and entered into the computer is taken as the standard, the base of the stand is made in the form of a plate with a coordinate grid deposited on it, coinciding with the coordinate grid of the mathematical model of the product, and installed on a welded frame with the possibility adjustment of its height position, and each measuring device is made in the form of a control finger with a measuring tip on one side and with two annular grooves and with a handle on the other hand, made in accordance with the diameter of the controlled hole and installed with the possibility of axial movement in the sleeve with the flange and the measuring plane at the end, the reciprocal plane of the landing pad of the controlled hole and protruding from the measuring tip beyond the contour of the housing. The sleeve is fixed in the housing with a cover, in the radial hole of which a spring-loaded ball is mounted with the possibility of interaction with the annular grooves of the finger in the initial and working positions of the measuring device, each measuring device is placed on the rack using an intermediate bracket and adapter plate with the possibility of adjusting its position along three coordinate axes using compensating plates, the dimensions of which along the corresponding axes are being finalized in accordance with the position of the controlled point on the mathematical model when setting up the stand, and when monitoring holes located in hard-to-reach places, the adapter plate can be placed with the possibility of rotation in the hinged body, and the racks are installed on the base in accordance with the coordinates of the control places and the design features of the controlled part.

На фиг.1 изображен общий вид стенда.Figure 1 shows a General view of the stand.

На фиг.2 - вид А на фиг.1.In Fig.2 - view A in Fig.1.

На фиг.3 - вид Б на фиг.1 (общий вид одного из измерительных узлов).Figure 3 - view B in figure 1 (General view of one of the measuring nodes).

На фиг.4 - местный вид В на фиг.3 (разрез по оси измерительного приспособления).In Fig.4 is a local view In Fig.3 (section along the axis of the measuring device).

Стенд для контроля взаимного расположения осей отверстий содержит основание, выполненное в виде плиты 1, установленной на сварной раме 2 с возможностью выставки по высоте посредством винтов 3. На плите нанесена координатная сетка 4, совпадающая с координатной сеткой математической модели изделия, полученной при помощи трехмерного моделирования и внесенной в компьютер, причем за абсолютную систему принята система координат, плоскость ХОУ которой совпадает с плоскостью плиты 1, а координата Z направлена перпендикулярно плоскости плиты: +Z - вверх, -Z - вниз. Измерительные приспособления с оправками, предназначенными для введения в контролируемые отверстия 5, установлены на плите 1 в соответствии с координатами мест контроля и конструктивными особенностями контролируемой детали.The stand for controlling the relative position of the axes of the holes contains a base made in the form of a plate 1 mounted on a welded frame 2 with the possibility of height adjustment by means of screws 3. A coordinate grid 4 is applied to the plate, which coincides with the coordinate grid of the mathematical model of the product obtained using three-dimensional modeling and entered into the computer, moreover, the coordinate system is adopted for the absolute system, the plane of which is equal to the plane of the plate 1, and the Z coordinate is perpendicular to the plane of the plate: + Z - top, -Z - down. Measuring devices with mandrels intended for insertion into the controlled holes 5 are installed on the plate 1 in accordance with the coordinates of the places of control and design features of the controlled part.

Каждое измерительное приспособление 6 выполнено в виде контролирующего пальца 7 с измерительным наконечником 8 с одной стороны и с двумя кольцевыми проточками 9 и с рукояткой 10 с другой стороны. Измерительный наконечник 8 пальца 7 выполнен с диаметром, выбранным в соответствии с диаметром контролируемого отверстия 5, и установлен с возможностью осевого перемещения во втулке 11 с фланцем 12 и измерительной плоскостью 13 на торце, ответной плоскости заходной площадки 14 контролируемого отверстия 5 и выступающей со стороны измерительного наконечника 8 за контур корпуса 15 измерительного приспособления. Втулка 11 закреплена в корпусе 15 с помощью крышки 16, в радиальном отверстии 17 которой установлен подпружиненный шарик 18 с возможностью взаимодействия с кольцевыми проточками 9 пальца 7 в исходном и в рабочем положениях измерительного приспособления. Каждое измерительное приспособление размещено на стойке 19 с помощью промежуточного кронштейна 20 и переходной плиты 21 с возможностью регулирования его положения по трем осям координат с помощью пластин-компенсаторов 22 (фиг.3): по оси OZ - 22(Z), по осям ОХ или OY - 22 (X/Y), размеры которых по соответствующим осям OX, OY и OZ дорабатываются в соответствии с положением контролируемой точки на математической модели при настройке стенда.Each measuring device 6 is made in the form of a control finger 7 with a measuring tip 8 on one side and with two annular grooves 9 and with a handle 10 on the other side. The measuring tip 8 of the finger 7 is made with a diameter selected in accordance with the diameter of the controlled hole 5, and is mounted with the possibility of axial movement in the sleeve 11 with the flange 12 and the measuring plane 13 at the end, the reciprocal plane of the landing platform 14 of the controlled hole 5 and protruding from the measuring side tip 8 for the contour of the housing 15 of the measuring device. The sleeve 11 is fixed in the housing 15 by means of a cover 16, in the radial hole 17 of which a spring ball 18 is mounted with the possibility of interaction with the annular grooves 9 of the finger 7 in the initial and operating positions of the measuring device. Each measuring device is placed on the rack 19 using an intermediate bracket 20 and a transition plate 21 with the possibility of adjusting its position along three coordinate axes using compensating plates 22 (Fig. 3): along the OZ axis - 22 (Z), along the OX axes, or OY - 22 (X / Y), the dimensions of which along the corresponding axes OX, OY and OZ are finalized in accordance with the position of the controlled point on the mathematical model when setting up the stand.

Кронштейн 20 и пластины-компенсаторы 22 универсальны для любого измерительного приспособления, стойки 19 унифицированные и отличаются по высоте с градацией через 5 мм. Переходная плита 21 для каждого контролируемого отверстия 5 изготавливается отдельно в соответствии с наклоном заходной площадки контролируемого отверстия к плоскости стола 1. Втулки 11 также унифицированы и отличаются по длине на 0,3-0,5 мм и разбиты на группы: короткая группа, средняя группа и длинная группа для каждого конкретного случая в зависимости от расположения контролируемого отверстия: если отверстие расположено в глубине конструкции, используются длинные втулки, если на поверхности - короткие. Измерительные наконечники изготавливаются с диаметром, меньшим диаметров контролируемых отверстий, при этом величина зазора между каждым конкретным наконечником 8 и стенкой контролируемого отверстия 5 рассчитывается в зависимости от допуска на изготовление контролируемого отверстия и точностью изготовления самого стенда.The bracket 20 and compensator plates 22 are universal for any measuring device, the racks 19 are unified and differ in height with a gradation of 5 mm. The adapter plate 21 for each controlled hole 5 is made separately in accordance with the inclination of the entrance pad of the controlled hole to the plane of table 1. The bushings 11 are also unified and differ in length by 0.3-0.5 mm and are divided into groups: short group, middle group and a long group for each specific case depending on the location of the hole being monitored: if the hole is located in the depth of the structure, long bushings are used, if on the surface - short ones. Measuring tips are made with a diameter smaller than the diameters of the controlled holes, while the gap between each specific tip 8 and the wall of the controlled hole 5 is calculated depending on the tolerance for the manufacture of the controlled hole and the accuracy of the stand itself.

Пальцы 7 выполнены съемными и могут быть заменены на пальцы с другими диаметрами или другой длины в зависимости от типоразмеров контролируемого отверстия.The fingers 7 are removable and can be replaced with fingers with different diameters or of a different length, depending on the sizes of the controlled hole.

При контроле отверстий, расположенных в труднодоступных местах, переходная плита 21 может быть размещена с возможностью поворота в унифицированном корпусе 23 с присоединительными отверстиями, который устанавливают между переходной плитой 21 и кронштейном 20.When monitoring holes located in inaccessible places, the adapter plate 21 can be placed with the possibility of rotation in a unified housing 23 with connecting holes, which are installed between the adapter plate 21 and the bracket 20.

Для установки пространственной конструкции стенд выполнен с ложементами 24 и фиксаторами 25.To install the spatial structure, the stand is made with lodges 24 and clamps 25.

Перед началом работы стенд настраивают при помощи контрольно-измерительной машины или универсальным измерительным инструментом (на чертежах не показаны) по координатам математической модели, что сводится к совмещению осей измерительных наконечников 8 пальцев 7 и торцевой измерительной плоскости 13 каждой втулки 11 с соответствующими осями контролируемых отверстий 5 и плоскостями на математической модели, для чего определяет положение осей измерительных наконечников 8 пальцев 7 и торцевой плоскости каждой втулки 11 в пространстве и сравнивают с требуемыми положениями их на стенде и путем доработки толщин пластин-компенсаторов 22(Х), 22(Y) и 22(Z) выставляют измерительные приспособления по осям X, Y, Z с требуемой точностью. Для этого стенд в сборе устанавливают на стол контрольно-измерительной машины (на чертежах не показана), щупом контрольно-измерительной машины касаются торцевой плоскости 13 втулки 11 в трех точках, определяют наклон плоскости 13 и ее положение в пространстве, сравнивают положение плоскости 13 торца втулки 11 в пространстве с положением этой же плоскости на математической модели, введенной в компьютер контрольно-измерительной мамины. Затем щупом контрольно-измерительной машины касаются измерительного наконечника 8 пальца 7 в двух точках, и зная его диаметр, определяют положение оси измерительного наконечника 8 в пространстве и координаты X, Y и Z точки М пересечения торцевой плоскости 13 втулки 11 с осью измерительного наконечника 8 (пальца 7), что является материализацией соответствующей точки математической модели.Before starting work, the stand is set up using a control machine or a universal measuring tool (not shown in the drawings) according to the coordinates of the mathematical model, which reduces to combining the axes of the measuring tips 8 of fingers 7 and the end measuring plane 13 of each sleeve 11 with the corresponding axes of the controlled holes 5 and planes on a mathematical model, for which it determines the position of the axes of the measuring tips 8 of the fingers 7 and the end plane of each sleeve 11 in space and vayut with their desired positions on the stand and by finalizing the plate thickness-compensator 22 (X), 22 (Y) 22 and (Z) exhibit measuring devices along the axes X, Y, Z with the required accuracy. To do this, the stand assembly is installed on the table of the measuring machine (not shown in the drawings), the probe of the measuring machine touch the end plane 13 of the sleeve 11 at three points, determine the inclination of the plane 13 and its position in space, compare the position of the plane 13 of the end face of the sleeve 11 in space with the position of the same plane on a mathematical model inserted into the mother’s control and measurement computer. Then the probe of the measuring machine touch the measuring tip 8 of the finger 7 at two points, and knowing its diameter, determine the axis of the measuring tip 8 in space and the coordinates X, Y and Z of the point M of the intersection of the end plane 13 of the sleeve 11 with the axis of the measuring tip 8 ( finger 7), which is the materialization of the corresponding point of the mathematical model.

Таким образом производится наладка измерительных приспособлений всех мест контроля, после чего стенд готов к работе.Thus, the adjustment of measuring devices of all places of control is carried out, after which the stand is ready for operation.

Работа устройства описана на примере контроля взаимного расположения и допустимого диаметра отверстий поперечины панели приборов автомобиля 2118 "Калина".The operation of the device is described by the example of controlling the relative position and allowable diameter of the openings of the cross member of the instrument panel of the automobile 2118 Kalina.

Перед проверкой поперечину панели приборов устанавливают на стенд в ложементы 24 и фиксируют по базовым отверстиям пальцами фиксаторов 25. При этом измерительные приспособления 6 становятся коаксиально контролируемым отверстиям 5, при этом между поверхностями 13 и 14 образуется зазор L (расчетная величина - в зависимости от допуска изготовления поперечины панели приборов и точности изготовления самого стенда) в соответствии с толщиной пластин-компенсаторов 22(L). Затем с помощью рукояток 10 измерительные наконечники 8 пальцев 7 вводятся в контролируемые отверстия 5. При попадании измерительных наконечников 8 всех измерительных приспособлений в контролируемые отверстия 5 поперечины панели приборов и если зазоры L не превышают допускаемых (проверяют с помощью щупов наибольшей и наименьшей допускаемой толщины), поперечина приборов признается годной.Before checking, the crossbar of the instrument panel is mounted on the bench in the lodges 24 and fixed on the base holes with the fingers of the latches 25. In this case, the measuring devices 6 become coaxially controlled holes 5, and a clearance L is formed between surfaces 13 and 14 (calculated value, depending on manufacturing tolerance crossbars of the instrument panel and the accuracy of manufacturing the stand itself) in accordance with the thickness of the compensating plates 22 (L). Then, using the handles 10, the measuring tips 8 of the fingers 7 are inserted into the controlled holes 5. If the measuring tips 8 of all measuring devices get into the controlled holes 5 of the crossbar of the instrument panel and if the gaps L do not exceed the permissible ones (check with the probes of the largest and smallest permissible thickness), the cross member is valid.

Если измерительный наконечник 8 какого-либо приспособления не войдет в контролируемое отверстие поперечины приборов из-за несоответствия их осей или диаметров или величина зазора L превышает или меньше допускаемого для L значения, то поперечина приборов отбраковывается.If the measuring tip 8 of any device does not enter the controlled hole of the tool cross member due to the mismatch of their axes or diameters or the clearance value L exceeds or is less than the value allowed for L, then the tool cross member is rejected.

При контроле отверстий, расположенных в труднодоступных местах, измерительное приспособление 6 подводится к контролируемым отверстиям 5 и фиксируется. Затем производится оценка правильности расположения отверстий измерением расстояний между плоскостями 13 и 14 с помощью специальных щупов 26. После этого рукоятками 10 измерительные наконечники 8 пальцев 7 вводятся в контролируемые отверстия 5.When monitoring holes located in inaccessible places, the measuring device 6 is brought to the controlled holes 5 and is fixed. Then, the correctness of the location of the holes is assessed by measuring the distances between the planes 13 and 14 using special probes 26. After that, with the handles 10, the measuring tips 8 of the fingers 7 are inserted into the controlled holes 5.

По зазору между измерительными наконечниками 8 пальцев 7 и поверхностью контролируемых отверстий 5 определяют правильность расположения осей контролируемых отверстий 5 пространственной конструкции и взаимного расположения их между собой путем одновременного определения правильного расположения осей контролируемых отверстий на всей пространственной конструкции с помощью стенда.The gap between the measuring tips 8 of the fingers 7 and the surface of the controlled holes 5 determines the correct location of the axes of the controlled holes 5 of the spatial structure and their mutual arrangement by simultaneously determining the correct location of the axes of the controlled holes on the entire spatial structure using the stand.

Claims

A stand for monitoring the relative position of the axes of the openings of a spatial structure, containing a base, measuring devices with mandrels intended for installation in controlled holes, and a standard, characterized in that the mathematical model of the product obtained using three-dimensional modeling and entered into the computer is taken as the standard made in the form of a plate with a coordinate grid deposited on it, coinciding with the coordinate grid of the mathematical model of the product and mounted on a welded frame with the ability to adjust its height position, and each measuring device is made in the form of a control finger with a measuring tip on one side and with two annular grooves and with a handle on the other hand, made in accordance with the diameter of the controlled hole and installed with the possibility of axial movement in the sleeve with the flange and the measuring plane at the end, the reciprocal plane of the landing pad of the controlled hole and protruding from the side of the measuring tip beyond ur housing, and the sleeve is fixed in the housing with a cover, in the radial hole of which is installed a spring-loaded ball with the ability to interact with the annular grooves of the finger in the initial and working positions of the measuring device, with each measuring device placed on the rack using an intermediate bracket and adapter plate with the possibility of adjusting its position along three coordinate axes using compensating plates, the dimensions of which along the respective axes are being finalized accordingly According to the position of the controlled point on the mathematical model when setting up the stand, and when monitoring holes located in hard-to-reach places, the adapter plate can be placed with the possibility of rotation in the hinged body, and the racks are installed on the base in accordance with the coordinates of the places of control and design features of the controlled part .