DE3031616A1

DE3031616A1 - Vorrichtung zur ueberpruefung von diametralen abmessungen

Info

Publication number: DE3031616A1
Application number: DE19803031616
Authority: DE
Inventors: Gastone Bologna Albertazzi
Original assignee: Finike Italiana Marposs SpA
Current assignee: Finike Italiana Marposs SpA
Priority date: 1979-09-14
Filing date: 1980-08-21
Publication date: 1981-04-02
Also published as: IT7903490A0; US4344233A; JPS5647705A; IT1120818B; SE8006215L; FR2465193A1; GB2058354A

Description

Vorrichtung zur Überprüfung von diametralen Abmessungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung von diametralen Abmessungen einer zylindrischen Oberfläche eines mechanischen Teiles und weist Meßeinrichtungen einschließlich zweier Meßfühler auf, die in der Lage sind, entlang einer Meßachse mit zwei Punkten der zylindrischen Oberfläche zusammenzuwirken. Diese Meßeinrichtungen stellen Meßsignale zur Verfugung. Die Vorrichtung weist desweiteren an die Meßeinrichtungen angeschlossene Signalverarbeitungsschaltungen, Lager- und Positioniereinrichtungen zum Lagern und Positionieren des zu überprüfenden Teiles und der Meßeinrichtungen und Steuereinrichtungen auf, die mit den Lager- und Positionier einrichtungen verbunden sind, um die Meßfühler in Eingriff mit der zylindrischen Oberfläche zu bewegen und um eine Relativbewegung zwischen den Meßfühlern und der zylindrischen Oberfläche zu erhalten.

Gegenwärtig werden im wesentlichen zwei Arten von bekannten Vorrichtungen zur Überprüfung der Durchmesser von zylindrischen Bohrungen eingesetzt: manuell betätigbare Meßdorne und Meßdorne für automatische Überprüfungen.

Die bekannten manuell betätigbaren Meßdorne umfassen einen Handgriff, der ein zentrierendes und schützendes Nasenstück

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lagert, in dem bewegliche Arme eines oder mehrerer elektronischer Meßköpfe angeordnet sind. An den beweglichen Armen sind Fühler zum Kontakt mit der Bohrungsoberfläche über Verbindungselemente befestigt, die sich durch Bohrungen des Nasenstückes erstrecken. Die Meßköpfe stellen von der Position der Meßfühler abhängige Meßsignale zur Verfügung.

Das Nasenstück, das aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper besteht, der einen geringfügig kleineren Durchmesser aufweist als die zu überprüfende Bohrung, erfüllt eine doppelte Funktion: es schützt zum einen die Meßköpfe und insbesondere die beweglichen Arme und Meßfühler (die in das Nasenstück durch dessen Bohrungen eindringen können) und zentriert zum anderen die Meßdornachse relativ zu der der Bohrung des Teiles, um das Meßfühlerpaar oder die Meßfühlerpaare entlang von diametralen Richtungen anzuordnen.

Was die Meßdorne für automatische Überprüfungen anbetrifft, beispielsweise in Verbindung mit Maschinen zur Überprüfung von linearen Abmessungen oder mit den Prüfstationen von Transfermaschinen, so wird das Meßinstrument durch einen Schlitten mit Präzisionsführungen gelagert, der ein Nasenstück, das nur als mechanischer Schutz wirkt, in die zu überprüfende Bohrung einführt. Die Konzentrizität zwischen der Meßdornachse und der Bohrungsachse während der Messung

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hängt von einer genauen Positionierung des Teiles ab und von dem mit Präzisionsführungen ausgerüsteten Schlitten.

Offensichtlich kann bei den bekannten Meßinstrumenten eine gewisse Ungenauigkeit in der konzentrischen Lage zwischen der Meßdornachse und der Bahrungsachse auftreten, beispielsweise im Bereich von einigen <um.

Wenn jedoch die konzentrische Lage zwischen den beiden Achsen fehlerhaft ist, sind die Meßfühler nicht entlang einem Durchmesser sondern entlang einer Sehne angeordnet. Folglich wird das Meßergebnis durch einen Sehnenfehler beeinflußt, der ebenfalls vorhanden ist, wenn eine dynamische Überprüfung vorgenommen wird, d.h. wenn zwischen dem Meßinstrument und dem zu überprüfenden Teil eine Relativdrehung vorhanden ist.

Wenn die zu überprüfende Bohrung einen sehr kleinen Durchmesser besitzt und der Toleranzbereich eng ist, kann der Sehnenfehler in einem nicht mehr zu akzeptierenden Bereich liegen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die zu überprüfende Bohrung einen Nenndurchmesser von etwa 1 mm mit einer Toleranz 1 um besitzt.

Ähnliche Nachteile können dann auftreten, wenn Außendurchmesser überprüft werden, da auch hier der Sehnenfehler nicht akzeptierbar hohe Werte erreichen kann.

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Bei der Überprüfung von Außendurchmessern ist es jedoch möglich, messerförmige Meßfühler oder runde Meßfühler einzusetzen, die einen ziemlich hohen Krümmungsradius aufweisen, wodurch Sehnenfehler reduziert oder eliminiert werden. Andererseits bringt die Verwendung von messerförmigen Fühlern selbst einige Nachteile und Schwierigkeiten mit sich, da es beispielsweise mit Schwierigkeiten verbunden ist, eine perfekte Parallelität der Kontaktkanten der Meßfühler zu erreichen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, Außen- oder Innendurchmesser, ggf. sehr kleine Durchmesser, ohne Sehnenfehler zu überprüfen.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verfugung zu stellen, die sowohl für statische Überprüfungen, d.h. Überprüfung der Größe eines einzigen Durchmessers, als auch für dynamische Überprüfungen, d.h. Überprüfung der Größen einer Vielzahl von Durchmessern, des Querschnittes eines Teiles einsetzbar ist.

Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, die die vorstehend erwähnten Probleme bewältigt und die zusätzlich dazu einen einfachen Aufbau aufweist und mit begrenzten Kosten verbunden ist und die zum größten Teil aus Standardelementen zusammengebaut werden kann, damit sie durch einfache Änderungen zur

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Durchführung von Messungen an bzw. Überprüfungen von unter schiedlichen Teilen geeignet gemacht werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die eingangs erwähnten Steuereinrichtungen der Vorrichtung in der Lage, die Relativbewegung als eine Abtastbewegung mit einer Verschiebung der Position der Meßachse relativ zu der geometrischen Achse der zylindrischen Oberfläche zu steuern, die eine Komponente senkrecht zur Meßachse aufweist, um sowohl die Meßachse als auch die geometrische Achse in koplanaren und in nichtkoplanaren Lagen anordnen zu können. Die Signalverarbeitungsschaltungen sind in der Lage, die während der Abtastbewegung ,erhaltenen Meßsigna^e zu verarbeiten, um die diametrale Abmessung der zylindrischen Oberfläche anzuzeigen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, in der gleiche oder äquivalente Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt,einer Maschine zur Überprüfung der Größe des Durchmessers einer Bohrung, insbesondere einer Bohrung mit einem kleinen Durchmesser, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für diesen Anwendungszweck;

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Figur 2 in vergrößertem Maßstab einen Teilvertikalschnitt einer Vorrichtung, die eine mechanische Bezugsgröße für das Teil bildet und die zu der in Figur 1 dargestellten Maschine gehört;

Figur 3 im gleichen Maßstab wie Figur 2 einen Teilhorizontalschnitt der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung;

Figur 4 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung für eine Art der Überprüfung, die der von der Maschine der Figuren 1 bis 3 ausgeführten ähnelt;

Figur 5 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Funktionsweise der Vorrichtung der Figur 4;

Figur 6 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Maschine zur dynamischen Überprüfung von Bohrungsdurchmessern gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 7 eine schematische Draufsicht auf eine Maschine zur Überprüfung eines Außendurchmessers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

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Figur 8 ein Diagramm, das erläutert, wie die Vorrichtung der Figur 4 zur Überprüfung eines Auflendurchmessers modifiziert werden kann; und

Figur 9 ein Diagramm zur Erläuterung der Art und Weise, wie die Maschine der Figur 6 modifiziert werden kann, um die dynamische Überprüfung eines Außendurchmessers durchzuführen.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Maschine umfaßt eine Basis 1, die das zu überprüfende Teil 2 lagert, das aus dem Körper einer Einspritzdüse besteht. Das Teil 2 besitzt eine Bohrung 3 mit einem kleinen Durchmesser, dessen GrSBs überprüft werden muß. Die Positionierung des Teiles 2 wird durch eine Klemmvorrichtung 4 nach Art einer Spannbüchse durchgeführt, die ein Nasenstück 5 mit festen Widerlagern 6 und einen beweglich Arm 7 mit einem Widerlager umfaßt. Das Nasenstück 5 und der Arm 7 sind in einer Bohrung 9 angeordnet, die mit der Bohrung 3 in Verbindung steht und sich mit einem engen Toleranzbereich koaxial zu dieser erstreckt.

Ein anderes Nasenstück oder ein Stift 10, der durch eine Spindel 11 gelagert wird, die im Nasenstück 5 axial verschiebbar ist, kann in die Bohrung 3 eindringen.

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Zwei MeBköpfe,von denen einer 12 in Figur 1 dargestellt ist, besitzen entsprechende bewegliche Arme 13, 14 mit Meßfühlern 15, 16. Die beiden Meßköpfe sind in vertikal einstellbaren Positionen an einer horizontalen Unterlage 17 befestigt, die in einer Lage fixiert ist, welche horizontal in bezug auf einen Horizontalschenkel 1Θ eines Parallelogrammaufbaus einstellbar ist, welcher zwei vertikale flache Federn 19, 20 und einen anderen Horizontalschenkel 21 umfaßt. Der Horizontalschenkel 21 ist mit einem vertikalen Arm 22 mit einer Bezugsfläche 23 versehen, die mit einer Seitenfläche 24 eines Schlitzes 25, der im Schenkel 1Θ ausgebildet ist, zusammenwirken kann. Eine Feder 26, deren Enden am Arm 22 und an einem Stift 27, der mit dem Schenkel 1Θ gekoppelt ist, befestigt sind, drückt die Flächen 23 und 24 gegeneinander.

Der Schenkel 21 ist an einem Präzisionsdrehzapfen 2Θ montiert, der durch die Basis 1 gelagert wird. Eine Stange 29, die in Buchsen 30, 31 gleitend gelagert ist, welche innerhalb einer Stütze 32 der Basis 1 angeordnet sind, besitzt eine vorspringende Leiste 33, die mit einer Rolle 34 in Kontakt treten kann, welche am Ende eines am Schenkel 21 befestigten Armes 35 angeordnet ist. Auf den Arm 35 wirkt eine Feder 36 ein, deren Enden mit dem Arm 35 und einem an der Stütze 32 befestigten Stift 37 befestigt sind, und versucht den Arm und somit den Schenkel 21 des Parallelogrammaufbaus gegen den Uhrzeigersinn um den Drehzapfen 28 herumzuschwenken. Eine an der Basis 1 befestigte vorspringende Leiste 38

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begrenzt die gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Drehung des Schenkels 21, wenn sie mit einer am Schenkel 21 befestigten Bezugsfläche 39 in Berührung tritt.

Ein am Schenkel 18 des Parallelogrammaufbaus befestigter Vertikalarm 40 trägt ein Bezugselement 41, das mit dem Ende der Stange 42 eines hydraulischen Stoßdämpfers 43 mit einem Zylinder 44 und einem Kolben 45 zusammenwirken kann.

Der Zylinder 44 ist mit der Stütze 32 verbunden. Zwischen der Bodenwand des Zylinders 44 und dem Kolben 45 ist eine Feder 46 angeordnet. Bei dem Stoßdämpfer 43 handelt es sich aufgrund des Vorhandenseins eines Ventils einschließlich einer Axialleitung 47 mit einem konischen Sitz 48, die durch eine unter der Belastung einer Feder 50 stehende Kugel 49 geschlossen werden kann, im wesentlichen um einen einseitigen wirkenden Typ.

Mit den Meßköpfen 12.ist eine Versorgungs-, Verarbeitungsund Anzeigeeinheit 51 gekoppelt.

Die Maschine der Figuren 1 bis 3 funktioniert in der folgenden Weise:

Mittels eines nicht gezeigten Steuerpedals wird die Stange aus der in Figur 1 dargestellten Position abgesenkt. Die Leiste 33 erreicht somit die mit gestrichelten Linien

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gekennzeichnete Position. Auf diese Weise steuert die Stange 29 über den Arm 35 eine im Uhrzeigersinn gerichtete Rotations bewegung des Parallelogrammaufbaus um den Drehzapfen 28, so daß sich die Meßköpfe 12 mit den Meßfühlern 15, 16 von der Meßpositian wegbewegen. Die von dem Parallelogrammaufbau eingenommene Position ist zum Teil durch gestrichelte Linien dargestellt, die den Schenkel 21 betreffen.

Die Stange 29 ist desweiteren mit der Spindel 11 des Nasenstückes 10 verbunden, die während dieser Phase nach oben verschoben wird. Die Verbindung zwischen der Stange 29 und der Spindel 11 ist durch die strichpunktierte Linie 52 in Figur 2 deutlich gemacht. Aufgrund der im Uhrzeigersinn gerichteten Rotationsbewegung des Parallelogrammaufbaus tritt das Bezugselement 41 außer Eingriff mit der Stange Somit drückt die Feder 46 den Kolben 45 in Figur 1 nach rechts in die durch gestrichelte Linien dargestellte Position.

Das zu überprüfende Teil 2 wird dann in die Meßposition gebracht, und zwar nur dann, wenn das Nasenstück 10 in die Bohrung 3 eindringen kann. Danach wird die Stange 29 wieder nach oben verschoben. Folglich wird das Nasenstück abgesenkt und gibt die Bohrung 3 frei. Die Klemmvorrichtung klemmt das Teil 2 ein, und der Parallelogrammaufbau rotiert aufgrund der Wirkung der Feder 36 um den Drehzapfen 2Θ, bis die Bezugsfläche 39 mit der Leiste 3Θ in Berührung tritt. Während dieser Drehung dringen die Meßfühler 15,

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in die Bohrung 3 ein, und zwar in einer geringfügig versetzten Position, so daß sich die durch die Meßfühler erstreckende Meßachse entlang einer Sehne der Bohrung 3 erstreckt.

Danach steuert die Feder 26 unter Überwindung der Feder eine langsame Bewegung des Parallelogrammaufbaus, die durch den Stoßdämpfer 43 gedämpft wird, bis die Flächen 23, 24 wieder in Kontakt miteinander treten.

Somit bewegen sich die Meßfühler 15, 16 zusammen mit dem Meßkopf 12 in einer Richtung senkrecht zur Meßachse, wobei die Größe dieser Bewegung so bemessen ist, daß sichergestellt wird, daß die Meßfühler (die aufgrund der Meßverschiebungen der Arme 13, 14 mit dem Teil in Berührung verbleiben) in einem bestimmten Moment während dieser Bewegung eine einer diametralen Richtung entsprechende Pastion einnehmen.

Die Einheit 51, die die Ausgangssignale der Meßköpfe 12 während der ;Abtastbewegung empfängt, umfaßt Spitzenerfassungsschaltungen, die den Maximalwert der Summe der beiden Signale (oder die Summe der entsprechenden Maximalwerte) anzeigt, wobei dieser Wert den Durchmesser der Bohrung 3 kennzeichnet.

Das Nasenstück 1G stellt ein Sicherheitselement dar, das

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zur Überprüfung der Tatsache vorgesehen ist, ob sich die Bohrung 3 in der richtigen Position befindet und einen Durchmesser besitzt, der nach dem Zurückziehen des Nasenstückes 10 ein Eindringen der Meßfühler 15, 16 erlaubt.

Wie man aus Figur 4 entnehmen kann, besitzt das Teil 53 eine Bohrung 53, deren Durchmesser überprüft werden soll. Der Durchmesser besitzt einen geringen Wert und liegt etwa im Bereich von 1 mm. Das Teil 53 wird auf einer Bezugsfläche 55 angeordnet, so daß ein Nasenstück oder Stift 56 in die Bohrung 54 eindringt. Das Nasenstück 56 wird durch eine Spindel 57 gelagert, die in Axialrichtung in einem Körper 58 geführt wird, der die Bezugsfläche 55 bildet. Die Spindel 57 ist mit einer vorspringenden Leiste 59 versehen.

Eine Feder 60 wirkt mit der Leiste 59 zusammen und neigt dazu, die Spindel 57 abzusenken, um auf diese Weise die Bohrung 54 von dem Nasenstück 56 freizumachen.

Eine Steuervorrichtung umfaßt eine Platte 61, die mit dem unteren Ende der Spindel 57 zusammenwirken kann, und eine Stange 62, die mit der Platte 61 verbunden und axial beweglich ist. Diese Steuervorrichtung kann das Nasenstück 56 aufwärts verschieben und kann durch Absenken der Platte 61 bewirken, daß die Feder 60 das Nasenstück aus der Bohrung 54 herauszieht.

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Das Teil 53 ist auf der Fläche 55 durch eine Spannbüchsenvorrichtung 63 festgeklemmt, die auf einer Spindel montiert ist, welche die Rotation der Spannbüchsenvorrichtung und des Teiles 53 um eine geometrische Achse steuern kann· Die Spannbüchsenvorrxchtung umfaßt einen Außenkörper 64, der eine konische Bezugsinnenflache 65 bildet, und vier Klemmbacken, von denen sich jeweils zwei gegenüberliegen. Die Klemmbacken, von denen zwei 66 in Figur 4 dargestellt sind, umfassen gekrümmte Außenflächen 68, 69, die in der Lage sind, in Kontakt mit der Fläche 65, die als Bezugsfläche wirkt, zu bleiben und auf dieser zu gleiten. Die Klemmbacken weisen desweiteren ebene Innenflächen 70, 71 auf, die mit einem Flansch 72 des Teiles 54 in Kontakt treten, um dieses festzuklemmen.

Zwei benachbarte Klemmbacken besitzen Innenflächen 71, die sich immer in einem Abstand von der Spindelachse befinden, der geringer ist als der Abstand der beiden anderen Klemmbacken von der gleichen Spindelachse. Folglich kann die Spannvorrichtung 63 das Teil 53 in einem gegenüber der Spindelachse versetzten Zustand festklemmen, wobei die .Exzentrizität einen vorbestimmten Wert "e" aufweist. Die Öffnungsbewegung der Klemmbacken wird durch eine vertikale Aufwärtsverschiebung derselben erreicht, wobei die Klemmbacken geeigneten pneumatischen oder elastischen Vorrichtungen ausgesetzt sind, um die Außenflächen 66, 69 in Kontakt mit der Fläche 65 zu halten.

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Der Körper 58 ist am Außenkörper 64 befestigt und rotiert zusammen mit diesem und zusammen mit den Klemmbacken, wenn die Spindel betätigt wird.

Die geometrische Achse des Nasenstückes 56 besitzt relativ zur Spindelachse die gleiche Exzentrizität wie das Teil 53, wenn dieses festgeklemmt ist, damit das Nasenstück richtig in die Bohrung 54 eindringen und die hiernach beschriebenen Funktionen ausführen kann.

Zwei nicht gezeigte Meßköpfe besitzen entsprechende bewegliche Arme mit Meßfühlern. Ein beweglicher Arm 73 und der zugehörige Meßfühler 74 sind in Figur 4 zu erkennen. Die Meßköpfe sind mit einer nicht gezeigten Unterlage verbunden, die vertikal beweglich ist, um die Meßköpfe so verschieben zu können, daß die sich durch die Meßfühler erstreckende Meßachse in einer Ebene gehalten werden kann, in der auch die Spindelachse liegt.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird nunmehr in Verbindung mit Figur 5 beschrieben.

Das Teil 53 wird auf die Ebene 55 gebracht, wenn die Spannsich büchsenvorrichtung 63 geöffnet ist und das Nasenstück 56 am Ende des Abwärtshubes befindet. Danach wird das Festklemmen des Teiles 53 gesteuert, wonach die Stange 62 das Nasenstück nach oben durch die Platte 61 verschiebt.

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Wenn die geometrischen Eigenschaften des Teiles 53, insbesondere die des Flansches 72 und der Bohrung 54, keine übermäßigen Abweichungen von einer Grundform aufweisen, dringt das Nasenstück 56 in die Bohrung 54 ein. Wenn das Nasenstück nicht eindringt, so bedeutet dies, daß das Teil 53 oder die Wirkungsweise der Vorrichtung fehlerhaft ist und daß es erforderlich ist, den Meßvorgang zu stoppen.

Nach dem richtigen Eindringen des Nasenstückes 56 in die Bohrung 54 wird die Entfernung des Nasenstückes 56 und das Absenken der Meßköpfe gesteuert. Folglich dringen die Meßfühler in die Bohrung 54 ein. Danach steuert die Spindel eine Drehung der Spannbuchsenvarrichtung 63 mit dem Teil 53 um mindestens 180^q. Aufgrund der Exzentrizität "e" beim Festklemmen des Teiles 53 relativ zur Spindelachse (Figur 5) umschreibt der Mittelpunkt der Bohrung 54 innerhalb der sich durch die Meßfühler erstreckenden Querschnittsebene einen Kreis 75 mit dem Radius "e", dessen Mittelpunkt "0" sich an der Spindelachse befindet. In Figur 5 erstreckt sich die Meßachse 76 nicht durch den Punkt "0",um einen möglichen Fehler in der Lage der Vertikalebene, die sich durch die Meßachse erstreckt, relativ zur Spindelachse zu berücksichtigen.

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-ΖΛ-

Während einer Drehung der Spannbüchsenvorrichtung 63 um 360 tritt zweimal der Zustand auf, daß die Meßachse 76 diametrale Richtungen des Teiles 54 überlappt.

Die entsprechende Lage des Umfangs des Bohrungsquerschnittes ist durch die Kreise 77, 78 angedeutet (der Maßstab der Figur 5 ist größer als der der Figur 4), wobei die Mittelpunkte der jeweiligen Kreise durch die Buchstaben C und C- gekennzeichnet sind. Die entsprechenden Positionen der Meßfühler sind mit den Bezugsziffern 74, 74a, 74', 74*a versehen.

Aufgrund dieser Positionen nimmt das Summensignal der Meßkopfsignale seinen Maximalwert ein, der durch eine Versorgungs-Verarbeitungs- und Anzeigeeinheit (nicht gezeigt), die mit den Meßköpfen verbunden ist, erfaßt wird.

Die Maschine der Figur 6 umfaßt viele Elemente, die den in Figur 1 bis 3 gezeigten Elementen entsprechen, und wird daher nur noch kurz beschrieben, hauptsächlich in Verbindung mit den modifizierten Elementen und deren Arbeitsweise.

Das Teil 79, das eine Bohrung 80 aufweist, deren Durchmesser dynamisch überprüft werden muß, wird durch eine Spannbüchsen-rvorrichtung 81 festgeklemmt, die durch eine Motorgruppe mit einer Spindel 82 gedreht werden kann.

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Die Spannbüchsenvorrichtung 81 kann der in Figur 4 gezeigten entsprechen und mit einem Sicherheitsnasenstück ausgerüstet sein, das dem der Ausführungsform der Figur 4 entspricht, mit dem Unterschied, daß die Spannbüchsenvorrichtung das Teil 79 konzentrisch zu der Spindel 82 festklemmt.

Das Bezugselement 41 berührt einen Nocken 83, der mit der Welle eines Motors 84 verkeilt ist, welcher durch die Stütze 32 gelagert wird. Eine Logik- und Steuergruppe ist an den Motor 84, an die Motorgruppe der Spindel 82 und an eine Versorgungs-, Erfassungs-, Verarbeitungsund Anzeigeeinheit 86 angeschlossen, die mit den Meßköpfen 12 geschaltet ist.

Die Maschine funktioniert folgendermaßen: Nach dem Festklemmen des Teiles 79 und der Überprüfung der richtigen Position der Bohrung 80, ggf. durch ein Nasenstück, wird die Stange 29 nach oben verschoben, und die Leiste 38 tritt mit der Bezugsfläche 39 in Berührung. Die Meßfühler der Meßköpfe 12 dringen in die Bohrung 80 ein.

Danach betätigt die Gruppe 85 den Motor 84 und den Motor der Spindel 82. Der Motor 84 bewirkt eine Rotation des Nackens 83 mit einer Drehzahl, die beträchtlich höher ist als die der Spindel 82, beispielsweise in einem Verhältnis von 10 bis 20 : 1. Das bedeutet, daß die Meßfühler, während sich das Teil 79 relativ langsam um die

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'A3,

Spindelachse dreht, infolge des Vorhandenseins des Parallelogrammaufbaus eine hin- und hergehende Abtastbewegung in einer Richtung senkrecht zur Meßachse ausführen. Die Signalerfassungsund Signalverarbeitungsschaltungen der Einheit Θ6 sind in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit und/oder der Position des Nockens 83 synchronisiert, und zwar derart, daß sie während jeder Umdrehung des Nockens 83 den Maximalwert der Summe der Meßkopfsignale erfassen. Die auf diese Weise erhaltenen Maximalwerte, die den Größen des Bohrungsdurchmessers in verschiedenen Richtungen entsprechen, können sichtbar gemacht und weiterverarbeitet werden, um beispielsweise die Maximal- und Minimaldurchmesser und die Ovalform des von den Meßfühlern berührten Bohrungsquerschnittes zu erhalten. Folglich ermöglicht die in Figur 6 dargestellte Maschine die dynamische Überprüfung der ggf. sehr kleinen Durchmesser einer Bohrung, ohne daß hierbei Sehnenfehler auftreten.

Die Maschine der Figur 7 ist zur Überprüfung des Außendurchmessers eines Teiles 87 geeignet, auch wenn dieser Durchmesser sehr klein ist, ohne daß hierzu messerförmige Meßfühler benötigt werden.

Das Teil 87 wird durch eine Spannbüchsenvorrichtung 89 an einem Arm 88 festgeklemmt. Der Arm 88 kann sich um einem Drehzapfen 90 drehen.

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Eine Steuervorrichtung, die einen Hebel 91 und einen Nocken umfaßt, steuert die Rotation des Armes 88 im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn zwischen den in der Figur durch durchgezogene und gestrichelte Linien dargestellten Endpositionen.

Der Arm 88, der der Wirkung einer Feder 93 ausgesetzt ist, die diesen im Uhrzeigersinn zu drehen versucht, besitzt eine vorspringende Leiste 94, die am Ende der Bewegung im Uhrzeigersinn mit der Stange 95 eines hydraulischen Stoßdämpfers 96 in Eingriff tritt, deren Kolben (nicht gezeigt) durch eine Feder (nicht gezeigt) beaufschlagt wird, um die Stange 95 in Richtung auf die Außenseite des Stoßdämpfers 96 zu verschieben. Die Feder 93 ist stärker als die Stoßdämpferfeder.

Die Überprüfung des Außendurchmessers des Stiftes 97 des Teiles 87 wird mit Hilfe von zwei Meßköpfen durchgeführt, die entsprechende bewegliche Arme 98, 99 mit Meßfühlern 100, 101 aufweisen. Die Meßköpfe werden durch eine Basis 102 der Maschine einstellbar gelagert.

Die sich durch Meßfühler 100, 101 erstreckende Meßachse ist gemäß der Radialrichtung des Bogens angeordnet, der vom Mittelpunkt des Querschnitts des Stiftes 97 aufgrund der Rotation des Armes 88 um den Drehzapfen 90 beschrieben wird.

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Eine vertikale Platte 103, deren Querschnitt in Figur 7 gezeigt ist, ist mit der Basis 102 verbunden und besitzt eine geformte Öffnung 104, deren Abmessungen geringfügig größer sind als die entsprechenden Grundabmessungen der Querschnitte des Teiles 97, damit sie Sicherheitsfunktionen übernehmen kann und damit vermieden wird, daß Teile 87, die Abmessungen aufweisen, die die Meßköpfe beschädigen könnten, oder die nicht richtig durch die Vorrichtung festgeklemmt worden sind, in Berührung mit den Meßfühlern 100, 101 treten.

Derartige Teile werden durch die Platte 103 blockiert, die die Rotation des Armes 88 stoppt.

Wenn die Abmessungen und die Festklemmung des Teiles 87 zufriedenstellend sind, erreicht das Teil aufgrund der Drehung des Armes 88 im Uhrzeigersinn die Meßfühler 100, 101 über eine durch den Stoßdämpfer 96 gedämpfte Verschiebung, und die Meßfühler tasten einen Abschnitt des entsprechenden Querschnittes des Teiles 87 ab, und zwar derart, daß in einem bestimmten Augenblick die Meßachse eine diametrale Richtung des Teiles überlappt. Eine Versorgungs-, Signalerfassungs- und Anzeigeeinheit 105 erfaßt den Maximalwert der Summe der Meßkopfsignale und zeigt den Durchmesser des Stiftes 97 an.

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Die Vorrichtung der Figur 4 kann durch einfache Änderungen zur Überprüfung eines Außendurchmessers geeignet gemacht

das
werden, so daß in Verbindung mit Figur 8 beschriebene

Meßprinzip verwirklicht wird.

Das Teil 106 wird mit einer Exzentrizität "e" relativ zur Spindelachse, die mit "0" bezeichnet ist, auf eine Spindel geklemmt. Zwei Meßköpfe sind mit Meßfühlern 107, 108 versehen, die entlang einer Meßachse 109 angeordnet sind.

Während der Rotation der Spindel beschreibt der Mittelpunkt "C" des Querschnittes des Teiles 106, der mit den Meßfühlern 107, 108 in Berührung steht, einen Kreis 110. Bei jeder Umdrehung der jSpindel überschneidet die Meßachse zweimal diametrale Richtungen des Teiles 106. Die entsprechenden Positionen der Meßfühler 107, 108 sind durch die Bezugsziffern 107·, 108· und 107'', 1Q8>' wiedergegeben. Auf diese Weise ist es ebenfalls möglich, den Außendurchmesser eines Teiles ohne Sehnenfehler und ohne die Verwendung von messerartigen Meßfühlern zu überprüfen.

Durch einfache Änderungen kann die in Figur 6 dargestellte Maschine zur Durchführung einer dynamischen Überprüfung des Außendurchmessers eines Teiles gemäß dem in Verbindung mit Figur 9 beschriebenen Meßprinzip eingesetzt werden.

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Das Teil 111 wird koaxial an einer Spindel festgeklemmt. Die Spindel wird gedreht, so daß sich somit auch das Teil 111 in Richtung des Pfeiles 112 dreht. Zwei mit Meßfühlern 113, 114 versehene Meßköpfe sind an einer Unterlage befestigt, die mittels einer Schwingbewegung, deren Schwingdauer beträchtlich größer ist als die Umdrehungszeit der Spindel, verschoben wird, so daß die Meßfühler 113, 114 eine hin- und hergehende Abtastbewegung (angezeigt durch den Pfeil 115) zwischen den Endpositionen 113, 114; 113', 114· ausführen. Während eines jeden Schwingzyklus (oder Halbzyklus) erfaßt eine Versorgungs-, Signalerfassungs- und Signalverarbeitungseinheit, die an die Meßköpfe angeschlossen ist, die Maximalwerte der Summe der Meßkopfsignale. Die auf diese Weise erhaltenen Maximalwerte, die den Durchmessern des Teiles 111 in verschiedenen Richtungen entsprechen, können sichtbar gemacht und weiterverarbeitet werden, um beispielsweise die Maximal- und Minimaldurchmesser und die Ovalform des von den Meßfühlern berührten Querschnittes des Teiles zu bestimmen.

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Claims

Patentanwälte
Dipl. Ing. H. Hauck

Dipl. Phys. W. Schmitz ~ .. _{fi ß}

Dipt Ing. E. Graalfs OUO 10

Dipl. Ing. W. Wehnert Dipl. Phys. W. Carstens Dr.-lng. W. Döring

Mozartstrsüe 23 8000 München 2

FINIKE ITALIANA MARPOSS S.p.A.

Via Saliceto, 13

1-4001G Bentivoglio

S. Marina (BO) - Italien

M-5277

13. August 1980

Patentansprüche

. ' 1.!vorrichtung zur Überprüfung der diametralen Abmessungen einer zylindrischen Oberfläche eines mechanischen Teiles mit Meßeinrichtungen, die zwei Meßfühler umfassen, die in der Lage sind, entlang einer Meßachse mit zwei Punkten der zylindrischen Oberfläche zusammenzuwirken, wobei die Meßeinrichtungen Meßsignale zur Verfugung stellen, mit an die Meßeinrichtungen angeschlossenen Signalverarbeitungseinrichtungen, Lager- und Positioniereinrichtungen zur Lagerung und Positionierung des zu überprüfenden Teiles und der Meßeinrichtungen und Steuereinrichtungen, die mit den Lager- und Positioniereinrichtungen in Verbindung stehen, um die Meßfühler in Zusammenwirkung mit der zylindrischen Oberfläche zu verschieben und um eine Relativbewegung zwischen den Meßfühler⁰ und der zylindrischen Oberfläche zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (29, 43, Θ1, 83; 91, 92, 96) in der Lage sind, die erwähnte Relativbewegung als Abtast-

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bewegung mit einer Verschiebung der Position der Meßachse (76) relativ zur geometrischen Achse der zylindrischen Oberfläche, die eine Komponente senkrecht zur Meßachse (76) aufweist, zu steuern, um sowohl die Meßachse (76) als auch die geometrische Achse in koplanaren und in nicht-koplanaren Positionen anzuordnen, und daß die Signalverarbeitungsschaltungen (51; 86) in der Lage sind, die während der Abtastbewegung erhaltenen Meßsignale zu verarbeiten, um die diametrale Abmessung der zylindrischen Oberfläche (3; 54; Θ0; 97; 106; 111) zu erfassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Überprüfung des Durchmessers einer Bohrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager- und Positioniereinrichtungen (i, 4-7, 17-2B; 55, 63; 81) und die Steuereinrichtungen (29, 43, 81, 83) in der Lage sind, die Meßfühler (15, 16; 74) in die Bohrung (3; 54; 80) einzuführen, wobei die Meßachse entlang einer Sehne der Bohrung (3; 54; 80) angeordnet ist, und danach die erwähnte Relativbewegung zu steuern, um eine Verschiebung der Meßachse entlang einer Richtung im wesentlichenn senkrecht zur Meßachse zu erhalten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager- und Positioniereinrichtungen eine Basis (1) zur Lagerung des Teiles (2; 79), ein von der Basis (1) gelagertes Element (21), das um eine Achse (28) drehbar ist, ein Lagerelement (17) zur Lagerung der Meßeinrichtungen (12) und

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eine"Parallelogrammaufbau (18-21) zur Kopplung des Lager elementes (17) und des drehbaren Elementes (21) aufweist
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen eine Vorrichtung (29-39) zur Steuerung der Rotation des drehbaren Elementes (21) und eine Dämpfungseinrichtung (43) zur Festlegung der Größe und der Geschwindigkeit der Verschiebung der Meßachse umfassen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager- und Positioniereinrichtungen ein Nasenstück (10; 56) umfassen, das durch die Steuereinrichtungen (29) zur Überprüfung der richtigen Positionierung des Teiles (2; 53) und der Möglichkeit der Ausführung der Überprüfung der diametralen Abmessungen verschiebbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Überprüfung eines Außendurchmessers, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerund Positioniereinrichtungen einen Arm (θθ) zur Lagerung

des Teiles (8?) umfassen, der relativ zu den Meßeinrichtungen (98-101) bewegbar ist, damit die Meßfühler (100, 101) einen Abschnitt der Außenform des Teiles (87) abtasten können.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren eine mit den Meßeinrichtungen (98-101) gekoppelte Sicherheitsvorrichtung (103) umfaßt, die eine geformte Öffnung (104) zur Überprüfung der Möglichkeit einer korrekten Durchführung der Überprüfung des Außendurchmessers aufweist, und eine Dämpfungsvorrichtung (96) zur Festlegung der Abtastgeschwindigkeit der Meßfühler (100, 101).
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen eine Spindel zur Rotation des Teiles (53; 106J aufweis · und daß die Lager- und Positioniereinrichtungen mit einer drehbaren Klemmvorrichtung (63) versehen sind, um das Teil (53; 106) in exzentrischer Lage relativ zur Spindelachse festzuklemmen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel mindestens um 180 drehbar ist und daß die Signalverarbeitungseinrichtungen in der Lage sind, eine Größe der Meßsignale während der Rotation der Spindel zu erfassen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager- und Positioniereinrichtungen und die Steuereinrichtungen eine Vorrichtung (41, 83) zur Verwirklichung der erwähnten Relativbewegung als Schwingbewegung umfassen und daß die Signalverarbeitungseinrichtungen (86) in der Lage sind, aufeinanderfolgende Größen der Meßsignale

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während der Schwingbewegung zu erfassen, um eine dynamische Überprüfung der Durchmesser eines Querschnittes der zylindrischen Oberfläche (80; 111) durchzuführen.

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