WO1998021548A1

WO1998021548A1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: WO1998021548A1
Application number: PCT/EP1997/003325
Authority: WO
Inventors: Gerhard Büttner
Original assignee: IBB TECHNOMES GmbH
Current assignee: IBB TECHNOMES GmbH
Priority date: 1996-11-09
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1998-05-22
Anticipated expiration: 1999-05-09
Also published as: DE29619499U1

Abstract

Es wird eine Messvorrichtung zum Messen von Längen und Durchmessern von Werkstücken vorgeschlagen, die eine Grundplatte (1) als Basiselement aufweist. Auf der Grundplatte (1) befindet sich eine Führungsschiene (2), auf der ein Trägerelement (4) verschiebbar angeordnet ist. Das Trägerelement (4) ist dergestalt ausgebildet, dass es mindestens ein Messmodul (9, 10, 41) mit austauschbaren Messeinsätzen (12, 20, 22, 43) aufnehmen kann. Durch diesen modularen Aufbau ist die Messvorrichtung mobil und universell einsetzbar. Es können Längen- und Durchmessermessungen mit wechselnden Abmessungen schnell und wirtschaftlich vermessen werden. Die Module für die Längen- und die Durchmessermessung weisen jeweils eine Anzeigevorichtung (14, 17, 44) auf.

Description

Beschreibung

¹¹Meßvorrichtung"

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zum Messen von Längen und Durchmessern von Werkstücken, insbesondere von Drehteilen, nach Definition und Oberbegriff des Patentanspru- ches l.

Meßvorrichtungen der eingangs genannten Art werden beispielsweise im Bereich der Qualitätskontrolle eingesetzt. Im Rahmen von Eingangs- und Ausgangskontrollen werden gelieferte bzw. hergestellte Werkstücke vermessen und getestet, und die Kontrollergebnisse werden mit den Vorgabewerten für die jeweiligen Werkstücke verglichen. Neben den Werkstoffeigenschaften (Härte, Elastizität, Korrosionsbeständigkeit, Dichtigkeit, usw.) sind vor allem Maße für Längen und Durchmesser für die Qualitäts- beurteilung der Werkstücke entscheidend.

Solche Meßvorrichtungen sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und werden auch in der Praxis eingesetzt. Dabei ist zu unterschei- den zwischen großen, ortsfest installierten Meßzentren und kleineren, mobilen Meßgeräten. Mit den größeren Meßzentren können beliebige Werkstücke komplett vermessen werden. Sie sind sehr kostspielig und werden in der Praxis üblicherweise an einer zentralen Prüf- oder Kontrollstelle eingesetzt. Die mobilen Meßgeräte sind jeweils speziell auf die zu vermessenden Werkstücke abgestimmt . Sie kommen vor allem direkt in der Produktion zum Einsatz, wo das Werkstück direkt im Anschluß an seine Herstellung vermessen wird.

BERICHTIGTES BLATT (REGEL91) ISA/ EP Beide oben dargestellten Arten von Meßvorrichtungen sind technisch aufwendig; die größeren Meßzentren aufgrund ihrer Komplexität und Ausstattung, und die mobilen Meßgeräte aufgrund ihrer großen benötigten Anzahl. Zudem können die größeren Meß- Zentren, beispielsweise Mehrkoordinatenmeßmaschinen, gewöhnlich nur von speziell ausgebildetem Fachpersonal bedient werden. Bei den einfacher zu bedienenden mobilen Meßgeräten müssen in der Regel bei neu in die Produktion aufgenommenen Werkstücken auch neue Meßgeräte oder zumindest neu angepaßte Meßgeräte bereitge- stellt werden.

Ziel der Erfindung ist es deshalb, eine eingangs beschriebene Meßvorrichtung zu schaffen, die obengenannte Nachteile nicht mehr enthält und als multifunktionale, mobile und kostengün- stige Meßvorrichtung alle denkbaren, insbesondere auf einer Drehmaschine gefertigten, Werkstücke mit sämtlichen auftretenden Merkmalen vermessen kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 20 beschrieben.

Durch den modularen Aufbau der mobilen Meßvorrichtung ist diese universell einsetzbar und für Längen- und Durchmessermessungen innen und außen an verschiedensten Werkstücken geeignet. Der Aufbau sowohl von Längen- als auch von Durchmessermeßmodulen und Innenmeß odulen mit jeweils austauschbaren Meßeinsätzen gestattet Längen- und Durchmessermessungen an Drehteilen mit unterschiedlichsten Konturen sowohl im Innen- als* auch im Außenbereich der Werkstücke.

Durch den Einsatz von Batterien oder Akkus ist die Meßvorrichtung unabhängig vom Netzstrom, was insbesondere für einen mobilen Einsatz vor Ort vorteilhaft ist.

Weiter werden die Meßvorrichtung bzw. das Längenmeßmodul, das

BERICHTIGTES BLATT (REGEL91) ISA/EP Innenmeßmodul und das Durchmessermeßmodul mit definierten Antastkräften betrieben. Dadurch werden Antastfehler, welche von einem Bediener verursacht werden können, ausgeschlossen, und es wird eine hohe Wiederholbarkeit der Messungen erreicht.

Sowohl Längen- als auch Durchmesser- und Innenmeßmodul weisen jeweils eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Meßwerte auf, sodaß die Meßwerte direkt im Blickfeld des Bedieners ablesbar sind.- Ferner besitzt die Anzeigevorrichtung einen Datenausgang zur Datenübertragung, welche direkt an eine PC-Schnittstelle oder an ein Infrarotsystem angeschlossen werden kann. Insbesondere die drahtlose Datenübertragung mittels Infrarotsystem erhöht die Flexibilität des Systems.

In der Summe der Merkmale zeichnet sich die Meßvorrichtung dadurch aus, daß auf einer stabilen, transportablen Grundplatte ein Durchmesser- und/oder ein Längen- und/oder ein Innenmeßmodul jeweils mit Digitalanzeige aufgebaut sind. Die beweglichen Spitzenböcke, Werkstückhalter und Dreibackenfutter können ent- sprechend den Meßaufgaben jeweils adaptiert werden. Durch die kompakte und kompromißlose Zusammenlegung von einzelnen Handmeßgeräten ersetzt die erfindungsgemüße Meßvorrichtung diverse Meßmittel, wie Meßschrauben, Meßuhren, Höhenmeßeinrichtungen und Rundlaufprüfgerate . Die Anzeigevorrichtung (Digitalanzeige) liegt bewußt im Sichtfeld des Bedieners, der dadurch Werkstück und Meßwerte auch beim Antasten immer im Blick hat.

Die Meßvorrichtung erlaubt eine einfache und schnelle Kalibrierung, indem der Bediener die Antastelemente bzw. die Meßeinsät- ze in die Kalibrierposition dreht, kurz zusammenfährt und anschließend die Anzeige auf Null stellt. Eine normierte Schnittstelle dient dem Datenaustausch mit einem Rechner.

Die mobile Meßvorrichtung verarbeitet Durchmesser bis 100 Millimeter und Längen sogar bis 1000 Millimeter, ohne jedoch auf diese Werte beschränkt zu sein. Das Innenmeßmodul kann auf der Meßvorrichtung alleine aufgebaut sein. Es kann aber auch zusammen mit dem Längen- und dem Durchmessermeßmodul auf der Meßvorrichtung mit dem gemeinsamen Trägerelement aufgebracht werden. Der Aufbau der Meßvorrichtung ist insoweit variabel und richtet sich nach den zu erledigenden Meßaufgaben. Die wahlweise Bestückung ist technisch einfach und kann von einem Bediener vor Ort problemlos durchgeführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs- gemäßen Meßvorrichtung in Draufsicht;

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Längenmeßmoduls in Seitenansicht;

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Durchmessermeßmoduls in Seitenansicht; und

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel eines Innenmeßmoduls in der Draufsicht als Ergänzung zu Figur 1.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung in schemati- scher Darstellung in Draufsicht. Die Hauptbestandteile der Meßvorrichtung, die im folgenden näher beschrieben werden, sind Basiselement, Werkstückaufnahmevorrichtung und Meßmodule.

Das Basiselement besteht aus einer in diesem Ausführungsbei- spiel rechteckförmigen Grundplatte 1, auf der eine Führungsschiene 2 angeordnet ist . Die Führungsschiene 2 erstreckt sich über die gesamte Länge L der Grundplatte 1 parallel zur Längs- kante 3 der Grundplatte 1. Als Führungsschiene 2 sind beispielsweise Längsnuten, Trägerleisten oder andere Einrichtungen denkbar. Auf der Führungsschiene 2 ist ein Trägerelement 4 zur Führung entlang der Führungsschiene verschiebbar befestigt. Für diese lineare Verschiebung entsprechend dem Doppelpfeil 37 weist das Trägerelement 4 eine Positioniervorrichtung 5 auf, die beispielsweise als Einstellrad ausgebildet sein kann. Der Bediener kann durch Drehen des Einstellrades 5 die Längsposi- tion des Trägerelements 4 auf der Führungsschiene 2 verändern bzw. einstellen. Als Verschiebemechanismen des Trägerelements 4 sind dabei beispielsweise Seilzugverfahren oder die Getriebekombinationen Zahnstange/Zahnrad oder Spindel/Spindelmutter anwendbar.

Parallel zur Führungsschiene 2 und zur Längskante 3 ist in die Grundplatte 1 über die gesamte Länge L der Grundplatte 1 eine Nut 6 oder dergleichen (Steg) eingebracht. In diese Nut 6 wird zur Befestigung eines zu vermessenden Werkstückes 7 mindestens ein Werkstückhalter 8 verschraubt oder anderweitig in fester Position befestigt. Die vorliegende Meßvorrichtung ist dabei besonders für an Drehmaschinen gefertigte Werkstücke 7, also Drehteile geeignet, die symmetrisch zu ihrer Längs- bzw. Drehachse gearbeitet sind. Die Drehteile 7 werden vorzugsweise so mit den Werkstückhaltern 8 gehalten, daß ihre Drehachse parallel zur Nut 6 und zur Führungsschiene 2 verläuft .

Für die Befestigung der Werkstücke 7 sind verschiedene Ausführungsformen von Werkstückhaltern 8 vorgesehen. Je nach Ausfüh- rung des zu vermessenden Werkstückes 7 sind diese unterschiedlichen Werkstückhalter 8 wahlweise in der Nut 6 an den geeigneten Stellen zu befestigen. Sie können fest montiert sein oder in der Nut 6 verschiebbar und an gewünschter Stelle feststellbar sein. Solche Feststellungen können durch mechanische Mit- tel, beispielsweise Schnellspanner erfolgen. Beispielsweise können zwei sich gegenüberliegende Werkstückhalter 8 eingesetzt werden, die jeweils mit einer Spitze oder einem Kopf bzw. Halter für die Werkstückauf ähme versehen sind. Diese einander zugewendeten Spitzen oder Halter sind auswechselbar und haben einen Winkel von etwa 60°, wobei das maximale Werkstückgewicht auf etwa 15 bis 20 kg beschränkt ist. Auf diese beiden Werk- stückhalter 8 können Drehteile 7 aufgesteckt oder eingebracht werden, die an ihren Stirnseiten hohl ausgebildet sind oder Ausnehmungen aufweisen. Der Abstand der beiden Werkstückhalter 8 ist entsprechend der Länge des Werkstückes 7 zu wählen. An- stelle der obengenannten Spitzen an den Werkstückhaltern 8 sind für Werkstücke 7, die an ihren Stirnseiten spitz zulaufen, Hohlspitzen einsetzbar. Dabei sind diese Hohlspitzen zwecks Antastung der Gesamtlänge des Werkstückes 7 einseitig offen gestaltet. Speziell für unzentrierte Werkstücke 7 können die Werkstückhalter 8 zwei Klammern aufweisen, zwischen denen das Werkstück 7 eingespannt werden kann. Weiter sind auch Werkstückhalter 8 mit einem Drei-Backenfutter möglich, insbesondere für kurze Werkstücke 7 oder für Drehteile ohne Aufnahmezentrierung. Das Drei-Backenfutter ist dabei drehbar an dem Werk- stückhalter 8 ausgebildet . Für kurze oder nichteinspannbare Werkstücke 7 kann anstelle des Drei-Backenfutters am Werkstückhalter 8 ein Magnetfutter angebracht werden. Das permanent- magnetische Rundfutter ist schaltbar und hat eine Parallelpol- teilung. Bei Verwendung von Werkstückhaltern 8 mit Drei-Backen- futter oder Magnetfutter wird gewöhnlich nur ein Werkstückhalter 8 zur Aufnahme des Werkstückes 7 benötigt.

Auf das Trägerelement 4 des Basiselements können verschiedene Meßmodule mittels geeigneter Befestigungsvorrichtungen am Trä- gerelement 4 und/oder den Meßmodulen aufgesetzt werden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung von Figur 1 sind dies ein Längenmeßmodul 9 zum Vermessen von Längen des Werkstückes 7 und ein Durchmessermeßmodul 10 zum Vermessen von Durchmessern des Werkstückes 7. Die beiden Meßmodule 9 und 10 sind nebeneinander entlang der Verschieberichtung der Führungsschiene 2 auf dem Trägerelement 4 angeordnet .

Auf der der Werkstückaufnahmevorrichtung 6, 8 bzw. dem Drehteil

7 zugewandten Seite weist das Längenmeßmodul 9 eine Aufnahme- Vorrichtung li für einen Meßeinsatz 12 zur Längenmessung auf.

Die wahlweise austauschbaren und verschieden ausgeformten Meß- einsätze 12 sind dabei in einem rechten Winkel zum Trägerelement 4 und zur Drehachse des Drehteils 7 orientiert. Mittels einer Positioniereinrichtung 13 am Längenmeßmodul 9 sind die Aufnahmevorrichtung 11 und somit die Meßeinsätze 12 entspre- chend dem Doppelpfeil 36 auf das Werkstück 7 zu und vom Werkstück 7 weg verschiebbar. Die Positioniereinrichtung 13 enthält dabei Mittel zur Grobpositionierung und zur Feinpositionierung der Aufnahmevorriehtung 11.

Ferner weist das Längenmeßmodul 9 an seiner Oberseite, und damit im Blickfeld des Bedieners, eine Anzeigevorrichtung 14 beispielsweise mit Digitalanzeige auf. Die beispielsweise als LCD-Anzeige ausgebildete Anzeigevorrichtung 14 zeigt das aktuell gemessene Maß an, und als weitere Funktionen sind Umschal- tung zwischen mm und inch, Referenzmaße als Reset, Eingabe von Toleranzen und MIN/MAX-Funktion möglich. Desweiteren besitzt die Anzeigevorrichtung 14 einen Datenausgang; mittels eines speziellen Übertragungskabels 15 ist der direkte Anschluß des Datenausgangs an eine PC-Schnittstelle 16 hergestellt. An die PC-Schnittstelle 16 der Meßvorrichtung ist ein PC mit geeigneter Software zur Auswertung der Meßdaten anschließbar. Aufbau und Funktionsweise des Längenmeßmoduls 9 werden weiter unten anhand von Figur 2 noch detaillierter beschrieben.

Das neben dem Längenmeßmodul 9 auf dem Trägerelement 4 angeordnete Durchmessermeßmodul 10 weist ebenfalls eine Anzeigevorrichtung 17 an seiner Oberseite im Blickfeld des Bedieners auf. Aufbau und Funktionsweise der Anzeigevorrichtung 17 sind entsprechend der Anzeigevorrichtung 14 des Längenmeßmoduls 9 aus- gebildet. Der Datenausgang ist über ein spezielles Übertragungskabel 18 mit der gleichen PC-Schnittstelle 16 wie der Datenausgang des Längenmeßmoduls 9 verbunden.

Statt der Übertragungskabel 16 und 18 von den Anzeigevorrich- tungen 14 und 17 zur PC-Schnittstelle 16 ist auch eine drahtlose Datenübertragung in einer bevorzugten Ausführung einricht- bar. Zu diesem Zweck werden an die Datenausgänge der Anzeigevorrichtungen 14 und 17 Sender, beispielsweise Infrarot-Sender 38 angeschlossen, welche die Daten/Meßwerte drahtlos zu einem Empfänger, beispielsweise Infrarot-Empfänger 39 senden. Von diesem Empfänger 39 können die Daten/Meßwerte einem Rechner zugeleitet werden. Der Rechner 40, die Infrarot-Sender 38 und der Infrarot-E,pfänger 39 sind in Figur 1 strich-punktiert eingezeichnet, da sie eine Alternative zu den Übertragungs- kabeln 15 und 15 darstellen.

Analog zum Längenmeßmodul 9 weist das Durchmessermeßmodul 10 an der der Werkstückaufnahmevorrichtung 6, 8 bzw. dem Drehteil 7 zugewandten Seite ebenfalls eine Aufnahmevorrichtung 19 für wahlweise austauschbare Meßeinsätze 20 zur Durchmessermessung auf . Zusätzlich zu der einen Aufnahmevorrichtung 19 existiert eine zweite Aufnahmevorrichtung 21 für zweite, wiederum wahlweise austauschbare Meßeinsätze 22 zur Durchmessermessung. Diese zweite Aufnahmevorrichtung 21 befindet sich am Ende eines bügelartig geformten Trägerarmes 23, der als Meßbügel über der ersten Aufnahmevorrichtung 19 am Durchmessermeßmodul 10 angebracht ist. Der Trägerarm 23 ist so geformt, daß der Meßeinsatz 22 dem ersten Meßeinsatz 20 auf der anderen Seite des Werkstückes 7 im gleichen Abstand von der Drehachse des Drehteils 7 gegenübersteht. Durch eine seitlich am Trägerelement 4 ange- brachte Positioniereinrichtung 24, die wahlweise mit Grob- und Feineinstellung versehen sein kann, werden die beiden Aufnahmevorrichtungen 19 und 21 des Durchmessermeßmoduls 10 mit den jeweiligen Meßeinsätzen 20 bzw. 22 immer gemeinsam in die Richtungen gemäß dem Doppelpfeil 37 bewegt, so daß sie immer je- weils im gleichen Abstand von der Drehachse des Werkstücks 7 positioniert sind, um zur Messung des Durchmessers des Drehteils 7 immer exakt gleichzeitig am Drehteil 7 zu beiden Seiten anliegen. Die Aufnahmevorrichtungen 19,21 sind dergestalt aufgebaut, daß sie sich selbständig um das Werkstück zentrieren. Eine detaillierte Beschreibung des Durchmessermeßmoduls 10 folgt weiter unten anhand von Figur 3. Die Meßeinsätze 20 und 22 müssen immer auf Höhe der Drehachse des Drehteiles 7 liegen. Die Höheneinstellung ist dabei fest eingerichtet und montiert. Dadurch wird ein fehlerhafter, beispielsweise kleinerer Meßwert des Durchmessers-Meßwertes ver- mieden. Ferner werden Probleme bei der Längenmessung verhindert.

Zu beachten und von Vorteil ist es, daß bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung eine dynamische Messung von Längen- und Durchmessermodul durch Rundlauf- und Planlauf-Messungen der Werkstücke (Drehteile) möglich ist.

Vorteilhafterweise enthält die erfindungsgemäße Meßvorrichtung zur Energieversorgung Batterien oder Akkumulatoren (nicht ge- zeigt) . Dadurch kann die mobile Meßvorrichtung unabhängig vom Netzstrom fertigungsnah und mit größerer Mobilität eingesetzt werden.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Längenmeßmoduls 9 im Schnitt dargestellt. Bei dem in Seitenansicht dargestellten Längenmeßmodul 9 von Figur 2 ist die Aufnahmevorrichtung 11 für die austauschbaren Meßeinsätze 12 relativ weit in Richtung auf ein zu vermessendes Werkstück 7 ausgefahren. An der Stirnseite der Aufnahmevorrichtung 11 befindet sich eine Aufnahmeöffnung 25 mit dahinterliegendem Schaft 26, in den die entsprechenenden Meßeinsätze 12 zur Längenmessung eingeführt und befestigt werden können, so daß sie fest mit der Aufnahmevorrichtung 11 verbunden sind.

In die Aufnahmevorrichtung 11 des Längenmeßmoduls 9 sind verschiedene Meßeinsätze 12 austauschbar einsetzbar. Aufgrund verschiedener spezieller Ausführungsformen der Meßeinsätze 12 können nicht nur einfache Längen und Positionen, sondern auch schwer zugängliche Meßpunkte, Tiefenmessungen, Einstiche, Ge- windesteigungen etc. vermessen werden. Weiterhin besitzt die Aufnahmevorrichtung 11 einen 90° -Positionsraster, sodaß bei- spielsweise auch Querbohrungen erfaßt werden können.

Die Längenmeßmodule sind mit Federkraft, und somit über einen definierten Weg mit einer konstanten Antastkraft versehen, um so eine immer gleiche, definierte Antastkraft der Meßeinsätze unabhängig von der eingesetzten Kraft des Bedieners zu erreichen. Dadurch werden Antastfehler durch einen Bediener ausgeschlossen.

Das Längenmeßmodul ist mit einer Meßwertaufnahmeeinrichtung und mit einer Weitergabevorrichtung für die Meßwerte verbunden und weist auf der Führungsschiene 2 einen Maßstab und am Längenmodul bzw. dem Trä#gerelement 4 einen Lesekopf auf.

Mit dem oben beschriebenen Längenmeßmodul 9 und den verschiedenen Meßeinsätzen 12 kann eine Auflösung von 1 μm bei einer Meßgenauigkeit von +- 5μm + (L/15) , L = Länge in mm, bei der Längenmessung erreicht werden. Aufgrund der definierten Antast- kräfte wird eine Wiederholbarkeit der Messungen bis zu 2 μm erzielt.

Anhand von Figur 3 werden im Folgenden Aufbau und Funktionsweise eines Durchmessermeßmoduls 10 an einem bevorzugten Aus- führungsbeispiel genauer erläutert. Das Durchmessermeßmodul 10 ist dabei im Schnitt von der Seite dargestellt.

Das Durchmessermeßmodul 10 besteht aus einem Grundgestell 31, mit dem das Meßmodul 10 auf dem Trägerelement 4 befestigt wird. Auf dem Grundgestell 31 sind zwei Verschiebeeinrichtungen 32 und 33 übereinander angeordnet, die über die Positioniereinrichtung 24 bewegt werden können. Dabei können die beiden Verschiebeeinrichtungen 32 und 33 entweder gleichzeitig in gegenläufigen Richtungen oder getrennt voneinaander verstellt werden.

An der unteren Verschiebeeinrichtung 32 befindet sich an der dem Werkstück 7 zugewandten Stirnseite die Aufnahmevorrichtung 19 für die austauschbaren Meßeinsätze 20 zur Durchmessermes- sung. Analog zur Aufnahmevorrichtung 11 des Längenmeßmoduls 9 weist auch diese Aufnahmevorrichtung 19 an ihrer Stirnseite eine Aufnahmeöffnung 19 auf, in die die verschiedenen Meßeinsätze 20 eingeschoben und befestigt werden können.

An der oberen Verschiebeeinrichtung 33 des Durchmessermeßmoduls 10 befindet sich an der dem Werkstück 7 zugewandten Seite ein speziell ausgebildeter Trägerarm 23. Dieser Trägerarm 23 ist im wesentlichen U-förmig als Meßbügel ausgebildet, und weist an seinem an der oberen Verschiebeeinrichtung 23 befestigten Ende die zweite Aufnahmevorrichtung 21 auf, die exakt der Aufnahmevorrichtung 19 an der unteren Verschiebeeinrichtung 32 gegen- über liegt. Die zweite Aufnahmevorrichtung 21 weist entsprechend der ersten Aufnahmevorrichtung 19 ebenfalls eine Aufnahmeöffnung 35 auf, in welche die verschienen Meßeinsätze 22 eingeführt und eingerastet werden können.

In die beiden Aufnahmevorrichtungen 19 und 21 des Durchmessermeßmoduls 10 sind verschiedene Meßeinsätze 20 bzw. 22 austauschbar einsetzbar. Aufgrund verschiedener spezieller Ausführungsformen der Meßeinsätze 20 und 22 können sowohl Durchmesser als auch Rundläufe, Symmetrien, Gewinde, Flanken oder Flankendurchmesser an Außengewinden, Nutbreiten, Querbohrungen etc. vermessen werden.

Analog zur Beschreibung des Längenmeßmoduls anhand von Figur 2 werden auch hier eine pneumatischen Dämpfung oder eine Feder für die definierten Antastkräfte und eine Meßwertaufnähme und Weitergabe des Meßwertes an die Anzeigevorrichtung eingerichtet.

Mit dem oben beschriebenen Durchmessermeßmodul 10 und den ver- schiedenen Meßeinsätzen 20 und 22 kann in einem Durchmesserbereich von 0 - 100 mm eine Auflösung von 1 μm bei einer Meß- genauigkeit von +/- 3 μm +(L/20), L = Länge in mm, bei der Durchmessermessung erreicht werden. Aufgrund der definierten Antastkraft von 2 N wird eine Wiederholbarkeit der Messungen bis zu 1,5 μm erzielt.

An dieser Stelle sei nochmals auf ein weiteres wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung hingewiesen, welches einen weiteren Beitrag zur größeren Mobilität dieser Meßvorrichtung liefert. Anstelle der Datenübertragung der Anzeigevor- richtungen 14 und 17 des Längenmeßmoduls 9 bzw. des Durchmes- sermeßmoduls 10 an die PC-Schnittstelle 16 können die Datenausgänge der beiden Anzeigevorrichtungen 14 und 17 jeweils mit einem Infrarotsender 38 ausgerüstet sein. Diese Infrarotsender 38 übertragen die Meßdaten der Infrarotstrahlung an einen Infrarotempfänger 39, der seinerseits an einen PC anschließbar ist. Diese kabellose Übertragung der Meßwerte an einen PC mit Datenverarbeitungssystem erhöht die Mobilität der Meßvorrichtung, die durch Verwendung von Batterien oder Akkus zur Energieversorgung grundsätzlich besteht .

Vorteilhafterweise wird die Datenübertragung mit dem Infrarot- system zu einem akkubetriebenen Notebook realisiert. Dabei ist ein Mixbetrieb von allen Infrarotsendern, die auf der Meßvorrichtung angebracht werden können, auf einen Infrarotempfänger ohne jede weitere Aufrüstung möglich. Die Infrarot-Datenübertragung sendet ASCII-Daten an die PC-Schnittstelle mit einer Baudrahte von beispielsweise 1200, wobei die 9-Bit-Daten aus einer ersten Vorzeichenstelle, drei Vorko mastellen, einer Kommastelle, drei Nachkommasteilen, sowie einer Return-Stelle bestehen.

Die Meßwerte können dokumentiert und mittels geeigneter Software ausgewertet werden. Mit der Software ist der Bediener in der Lage, Prüfprogramme zu erstellen, Meßwerte zu erfassen, und die vermessenen Werkstücke zu bewerten. Ferner können mit der Software auch Statistiken für einen Prüfplan geführt, Darstellungen der Meßwerte erstellt und Sicherungen der Meßdaten auf Festplatte oder Diskette zur weiteren Bearbeitung durchgeführt werden .

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist optional ein Mikroskop zur Vermessung der Werkstücke einsetzbar. Die optische Antastung durch das Meßmikroskop ist über den gesamten Durchmesser- und Längenmeßbereich möglich und erlaubt ein ergonomisches Arbeiten.

Das nachfolgend beschriebene Innenmeßmodul 41 ist in Figur 4 in der Draufsicht schematisch dargestellt, wodurch der System- und Prinzipgedanke deutlicher wird. Dieses Innenmeßmodul 41 ist für sich allein auf der Grundplatte 1 der Meßvorrichtung aufbaubar. Es kann ebensogut jedoch in Kombination mit dem Längen- und dem Durchmessermeßmodul aufgebaut werden, wobei der Aufbau immer auf dem auf der Führungsschiene 2 verschiebbaren Trägerelement 4 erfolgt .

Auf dem Trägerelement 4, welches durch das Handrad 5 linear in die Richtungen des Doppelpfeiles 37 auf der Führungsschiene 2 verschiebbar ist, sind das Längenmeßmodul 9 und das Durchmessermeßmodul 10 vereinfacht angedeute . Im Endbereich des Trägerelementes 4 befindet sich neben dem Durchmessermeßmodul 10 das Innenmeßmodul 41. Durch ein Handrad 48 ist die Aufnahmevorrichtung 45 linear gemäß dem Doppelpfeil 49 verschiebbar. Diese Verschiebung entspricht einem radialen Weg in der Bohrung 50 eines mit 42 bezeichneten Werkstückes (Drehteil) . Die Längsachse 51 der Bohrung 50 liegt parallel zur Führungsschiene 2 der Grundplatte 1. In die Aufnahmevorrichtung ist ein Meßeinsatz 43 austauschbar eingesetzt, um sowohl Innendurchmesser als auch Längen, Absatzlängen, Nutbreiten, Tiefen oder Konturen in Bohrungen oder Ausnehmungen von Werkstücken 42 messen zu können.

Auf dem Innenmeßmodul 41 befindet sich im Blickfeld des Bedie- ners eine Anzeigeeinrichtung 52, deren Datenausgang entweder durch Leitung oder drahtlos mit einer Schnittstelle verbunden ist. Dies entspricht dem bereits vorher Gesagten und muß hier nicht einzeln wiederholt werden. Durch die Anzeigeeinrichtung 52 erkennt der Bediener konkret, wo sich der Meßeinsatz 43 im Inneren der Bohrung/Werkstück befindet, weil die Anzeige in radialewr und in axialer Richtung erfolgt .

Auch dieses Innenmeßmodul 41 verfügt über definierte Antast- kräfte in Form von Federkraft oder pneumatischer Dämpfung entsprechend den Längen- und den Durchmessermeßmodulen. Diese Antastkraft wird bei der Durchmesser-Innenantastung wie folgt erzeugt: Über den Drehgriff bzw. das Handrad 46 wird der austauschbare Meßeinsatz 43 in eine Meßposition gebracht. Dabei fährt eine Markierung 53 über einen Stab 54 solange mit, bis der Meßeinsatz 43 an einer Kontur/Wand ansteht. Dann erfolgt die Kraftaufbringung, indem die zweite Markierung 55 mit der Markierung 54 zur Deckung gebracht wird. Nun liegt eine konstante Meßkraft an.

Wenn ein Innendurchmesser gemessen werden soll, positioniert der Bediener den Meßeinsatz 43 über die Verstellung mittels Handrad 5 an der vorderen Stirnseite 56 des Werkstückes 42. Dann wird mittels des Handrades 46 und mithilfe der Markierun- gen 54 und 53 eine Seite der Innenbohrung durch den Meßeinsatz 43 angetastet. Der Antastwert wird in der Anzeige auf Null gesetzt . Der Presetwert ist damit gespeichert . Daraufhin erfolgt in äqivalenter Weise die Antastung auf der diametral gegenüberliegenden Seite der Innenbohrung 50. Bei Erreichen der Antastung erscheint nun in der Anzeigeeinrichtung der gemessene Wert für den Durchmesser.

Die Längenmessung (Tiefe) geschieht ähnlich dadurch, daß der

Meßeinsatz 43 stirnseitig an das Werkstück 42 in Anlage gefah- ren wird, wozu deas Handrad 5 benutzt wird. Der Antastwert wird auf Null gesetzt. Durch Betätigen des Handrades 46 kann der Meßeinsatz 43 auf ein Referenzmaß gesetzt werden, indem der Meßeinsatz 43 beispielsweise auf den Innendurchmesser antastet. Sodann wirdder Meßeinsatz 43 an die Meßstelle positioniert und die gemessene Länge erscheint in der Anzeigeeinrichtung 57.

Die Grundstellung der Aufnahmevorrichtung 45 mit dem Meßeinsatz 43 ist übrigens dann erreicht, wenn die Markierungen 55 und 54/53 übereinanderstehen.

Statt der getrennten Anzeigeeinrichtungen 52 und 57 für Länge (Tiefe) und Durchmesser ist natürlich auch eine einzige Anzeigeeinrichtung mit Display i, Blickfeld des Bedieners möglich.

Abschließend ist festzuhalten, daß die oben beschriebene, erfindungsgemäße Meßvorrichtung sämtliche Merkmale und Konturen, welche auf einer Drehmaschine gefertigt werden können, zu messen in der Lage ist . Der modulare Aufbau der Meßvorrichtung ermöglicht ei-nerseits die unterschiedlichsten Messungen, und auf der anderen Seite muß nur so viel investiert werden, wie unbedingt nötig ist . Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung bietet sich auch als sogenannte Meßinsel an, d.h. eine Meßvorrichtung kann für mehrere Drehmaschinen eingesetzt werden. Durch solche oder ähnliche Maßnahmen lassen sich die Optionen für alle Meß- aufgaben wirtschaftlich erweitern, wobei gleichzeitig die Kosten für konventionelle Meß- und Prüfmittel einschließlich des höheren Arbeitsaufwandes für Meßmittelverwaltung erheblich gesenkt werden. Selbstverständlich kann diese Meßvorrichtung aufgrund ihres modularen Aufbaues auch nachgerüstet werden, wenn in Zukunft andere Optionen benötigt werden. Mit der Universalität der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung können praktisch alle gängigen Meßaufgaben mit dem Grundgerät und wenigen Optionen gelöst werden. Die Meßvorrichtung stellt nur noch ein Meßmittel dar. Außerdem ist diese mobile Meßvorrichtung leicht zu transportieren und unabhängig vom Netzstrom. Dies sind Vorteile, die sonst nur einfache Handmeßmittel besitzen. Die oben beschriebene Meßvorrichtung verbindet die Vorteile von Handmeßmitteln mit den Vorteilen von größeren Meßzentren.

Alle in der Beschreibung erläuterten und in den Figuren darge- stellten Einzelheiten sind für die Erfindung wichtig.

Claims

Patentansprüche

1. Meßvorrichtung zum Messen von Längen und Durchmessern von Werkstücken, mit einer Grundplatte als Basiselement, auf welcher zumindest eine Werkstückaufnahmevorrichtung mit zumindest einem Werkstückhalter und zumindest ein Meßmodul vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundplatte (1) eine Führungsschiene (2) wahlweise mit einem Maßstab eingerichtet ist, auf welcher ein Trägerelement (4) verschiebbar angeordnet ist, auf das mindestens ein Meßmodul (9, 10,41) mit austauschbaren Meßeinsätzen (12,20,22,- 43) aufgesetzt ist.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Trägerelement (4) mindestens ein Längenmeßmodul (9) zum Messen von Längen der Werkstücke (7,42) und mindestens ein Durchmessermeßmodul (10) zum Messen von Durchmessern der Werkstücke (7,42) aufgesetzt sind, die jeweils austauschbare Meßeinsätze (12,20,22) aufweisen.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Trägerelement (4) mindestens ein Innenbmeßmodul (41) aufgesetzt ist, welches austauschbare Meßeinsätze (43) aufweist .

Meßvorrichtung nach Anspruch 1,

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein auf das verschiebbare Trägerelement (4) aufsetzbares Längenmeßmodul (9) zum Messen der Längen der

Werkstücke (7,42), mindestens ein auf das verschiebbare Träger- element (4) aufsetzbares Durchmessermeßmodul (10) zum Messen von Durchmessern der Werkstücke (7,42) und mindestens ein auf das verschiebbare Trägerelement (4) aufsetzbares Innenmeßmodul

(41) zum Messen von Innendurchmessern und Längen sowie Konturen in Bohrungen und Ausnehmungen von Werkstücken (7,42) vorgesehen sind.

5. Meßvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung Batterien oder Akkumulatoren für die Energieversorgung aufweist .

6. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenmeßmodul (9) und/oder das Durchmessermeßmodul (10) und/oder das Innenmeßmodul (41) mit einer Anzeigevorrichtung (14,17,44) versehen ist bzw. sind.

7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (44) für das Innenmeßmodul (41) die in axialer und in radialer Richtung gemessenen Werte anzeigt .

8. Meßvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenausgang der Anzeigevorrichtung (14,17,44) des Längen- und/oder des Durchmesser- und/oder des Innenmeßmoduls (9,10,41) zur Datenübertragung an ein Datenverarbeitungssystem mit einer Schnittstelle (16) verbunden ist bzw. sind.

9. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (16) eine PC-Schnittstelle ist.

10. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (16) ein Infrarotsender (38) zur kabellosen Datenübertragung an einen Infrarotempfänger (39) ist.

11. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Datenausgang der Anzeigevorrichtung (14) des Längenmeß- moduls (9) mit derselben PC-Schnittstelle (16) verbunden ist wie der Datenausgang der Anzeigevorrichtung (17) des Durchmessermeßmoduls (10) und wie der Datenausgang der Anzeigevorrichtung (44) des Innenmeßmoduls (41) .

12. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinsätze (12) im Längenmeßmodul (9) und/oder die Meßeinsätze (20,22) im Durchmessermeßmodul (10) und/oder die Meßeinsätze (43) im Innenmeßmodul (41) durch eine pneumatische oder Federkraft beaufschlagt sind und mit konstanten, definierten Antastkräften an dem zu vermessenden Werkstück (7,42) anliegen.

13. Meßvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die definierten Antastkräfte des Längenmeßmoduls (9) und/- oder des Durchmessermeßmoduls (10) und/oder des Innenmeßmoduls (41) einstellbar sind und vorzugsweise etwa 10 N betragen.

14. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (11) des Längenmeßmoduls (9) mit einer 90°-Rasterung versehen ist.

15. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Längenmeßmodul (9) und/oder dem Durchmessermeßmodul (10) und/oder dem Innenmeßmodul (41) sowohl statische als auch dynamische Messungen durchführbar sind.

16. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstück (7) gleichzeitig mit einem Längenmeßmodul (9) und einem Durchmessermeßmodul (10) und einem Innenmeßmodul (41) vermessen werden kann.

17. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung zur optischen Antastung des Werkstücks (7) mit den Meßeinsätzen (12,20,22,43) mit einem Mikroskop versehen ist.

18. Meßvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenmeßmodul (9) und/oder das Durchmessermeßmodul (10) und/oder das Innenmeßmodul (41) austauschbare Meßeinsätze (12,20,22,43) aufweist bzw. aufweisen.

19. Meßvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtungen (11,45) für die Meßeinsätze (12,43) des Längenmeßmoduls (9) und des Innenmeßmoduls (41) jeweils eine und die Aufnahmevorrichtungen (19,21) für die Meßeinsätze (20,22) des Durchmessermeßmoduls (10) eine gemeinsame Positioniereinrichtung (13,24) aufweisen.

20. Meßvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (45) für die Meßeinsätze (43) des Innenmeßmoduls (41) sowohl in radialer als auch in axialer

Richtung verfahrbar ist, wobei die Verschiebung in radialer Richtung gemeinsam mit einem Stab (46) mit aufgetragener Markierung oder Maßskala (47) erfolgt, die nach Anlage des Meßeinsatzes (43) am bzw. im Werkstück (42) mit einer Markierung der Aufnahmevorrichtung in Deckung gebracht wird.