DE2042506A1 - Measuring device for determining position and dimensional deviations on workpieces - Google Patents
Measuring device for determining position and dimensional deviations on workpiecesInfo
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Description
Meßeinrichtung zur Bestimmung von Lage- und Maßabweichungen an Werkstüaken Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Bestimmung von Lage- und Maßabweichungen an Werkstücken auf Maschinen, deren Verstellbewegungen definiert nach Maßstäben erfolgen.Measuring device for determining positional and dimensional deviations on workpieces The invention relates to a measuring device for determining positional and dimensional deviations on workpieces on machines whose adjustment movements are defined according to standards take place.
Es sind Meßeinriohtungen bzw. Meßmaschinen bekannt, bei denen kegelige Meßsonden in die auszumessenden Bohrungen eingeführt oder Planfläohen an Flächen angelegt werden. Die Meßsonden sind dabei fest an einem in den Koordinatenachsen der Maschine verschiebbaren Masohinenteil angeordnet. Das Verschieben der Meßsonde erfolgt von Hand.There are Messeinriohtungen or measuring machines known in which tapered Measuring probes introduced into the bores to be measured or planar surfaces on surfaces be created. The measuring probes are fixed to one in the coordinate axes the machine movable Masohinenteil arranged. Moving the measuring probe done by hand.
Nachteilig ist, daß diese Meßeinriohtungen bzw. -maschinen kaum automatisierbar sind, da daß die Meßsonde tragende Bauteil vom Antriebssystem nach dem Srrefohen des Sollwertes zwecks Ermittlung des Istwertes meitweilig zu trennen ist.The disadvantage is that these measuring devices or machines can hardly be automated are because that the measuring probe-carrying component of the drive system after the Srrefohen the setpoint must be temporarily separated for the purpose of determining the actual value.
Dieses zeitweilige Trennen ist zinke ehlerquello.This temporary separation is extremely difficult.
Weiterhin wurde vorgeschlagen, daß zur Bestimmung der Istwert. die Meßsonde selbst, oder der sie aufnehmende Körper gegenttber einem Grundkörper mittels Führungen, Federgelenken oder Luft lagern verschiebbar angeordnet sind und diese relativen Verschiebungen in Komponenten der Koor4inatenachsen der Masohinen zerlegbar sind. Die Zerlegung geschieht dadurch, daß entsprechende Meßelemente in den durch die Eoo;rdaten bestimmten Richtungen angeordnet sind, oder die radiale Verschiebung der Meßsonden nur in vorbestimmten Richtungen, die durch entsprechende Führungen der Federgelenke bestimmt werden, bewegbar sind.It was also proposed that to determine the actual value. the Measuring probe itself, or the body receiving it against a base body by means of Guides, spring joints or air are slidably arranged and store these relative displacements can be broken down into components of the coordinate axes of the masohines are. The decomposition is done in that appropriate measuring elements in the through the eoo; r data are arranged in certain directions, or the radial displacement the measuring probes only in predetermined directions, which are guided by appropriate guides the spring joints are determined, are movable.
Nachteilig ftlr dieses Verfahren ist, daß nur Lageabweichungen bestimmbar sind. Abwejohungen der Durchmessermaße können entweder gar nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand ermittelt werden, obwohl die Eintauchtiefe eines Kegels in eine Bohrung von deren Durchmesser abhängig ist.The disadvantage of this method is that only positional deviations can be determined are. Deviations in the diameter dimensions can either not at all or only with increased Effort can be determined, although the immersion depth of a cone in a hole depends on their diameter.
Die Höhenlage der sonden wird jedoch nicht nur vom Bohrungsdurchmesser, sondern auch von der Hdhenlage der Bohrungen und deren Abmaßen gegenüber dem Meßsysttem bestimmt.However, the altitude of the probes is not only determined by the bore diameter, but also on the height of the holes and their dimensions compared to the measuring system certainly.
Weiterhin ist mit einer kegeligen Sonde, bedingt durch den kleinen Kegelwinkel, nur ein kleines Durchmesserintervall meßbar. Das Auswechseln der Meßsonden kann durch Fehler in der Aufnahme zu weiteren Meßfehlern fiZhren.Furthermore, with a conical probe, due to the small size Taper angle, only a small diameter interval can be measured. Replacing the measuring probes can lead to further measurement errors due to errors in the recording.
Der Zweck der Erfindung ist es, die genannten NachteiLe zu beseitigen und dadurch das Ausmessen von Werstücken den Bedingungen der Automatisierung anzupassen und somit die Meßeinrichtung dkonomischer zu gestalten.The purpose of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned and thereby adapting the measurement of workpieces to the conditions of automation and thus to make the measuring device more economical.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung zur Bestimmung von LåZe- und Maßabweichungen an Werkstücken unter Ausnutzung der Meßeinrichtungen von Koordinatenbohrmaschinen, wobei an Stelle eines Werkzeuges eine Meßeinrichtung in der Bohrspindel oder an anderer definierter Stelle zum Meßsysteiu der Maschine angeordnet ist und die Abweichungen vom Sollwert dadurch ermittelt werden, daß ein Aufnahmekörper oder Tastarm mit Tastelement oder ein Tastelement selbst gegenüber dem Grundkörper der Meßeinrichtung mittels Führungen oder Gelenken verschiebbar ist und Meßelemente zur Bestimmung der Abweichungen in den durch die toordinaten bestimmten Richtungen vorgesehen ist, zu schaffen, wobei durch entsprechend Mittel der Meßvorgang nicht nur auf speziellen Meßmaschinen, sondern beispielsweise auch auf Koordinatenbohr-oder -schleifmasohinen automatisierbar ist.The invention is based on the object of a measuring device for Determination of LåZe and dimensional deviations on workpieces using the measuring equipment of coordinate drilling machines, with a measuring device instead of a tool in the drilling spindle or at another defined point for the measuring system of the machine is arranged and the deviations from the target value are determined in that a Receiving body or probe arm with probe element or a probe element itself opposite the main body of the measuring device by means of guides or joints and measuring elements to determine the deviations in the toordinaten certain directions are intended to be created, whereby by appropriately means the measuring process not only on special measuring machines, but also, for example can be automated on coordinate drilling or grinding machines.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem Bfezugsköroper mit definierter Lage zum Meßsystem der Maschine ein Tastarm mit Tastelement, beispielsweise eine Meßscheibe oder -kugel, mit bekannter Abmessung zentrisch zur Bezugsachse der Meßeinrichtung um kleine Wege verschiebbar angeordnet ist. Für den Meßvorgang selbst ist die Meßeinrichtung oder das Werkstück nach den bekannten bollkoordinaten der auszumessenden Werkstücke positioniart und die Abweichungen von den Sollwerten durch das Tastelement ermittelt. Das Ausmessen von Flächen erfolgt punktweise.According to the invention the object is achieved in that on a Bfezugsköroper with a defined position to the measuring system of the machine a probe arm with probe element, for example a measuring disk or ball, with known dimensions centered on the reference axis of the Measuring device is arranged to be displaceable by small distances. For the measuring process itself is the measuring device or the workpiece according to the known boll coordinates of the workpieces to be measured and the deviations from the target values the probe element determined. Areas are measured point by point.
Zur Bestimung der @age- und Maßabweichung einer Bohrung oder eineJ Zylinders ist die Meßeinrichtung vom Sollmittelpunkt aus um das Radiussolluiaß unter Beräcksichttgung der Abmessung des Tastelementas- in beiden Koordinatenrichtungen nacheinander zu verschieben und die jeweilige Abweichung zu ermitteln.To determine the age and dimensional deviation of a hole or aJ Cylinder is the measuring device from the nominal center point around the radius nominal below Consideration of the dimensions des Tastelementas- in both coordinate directions to move one after the other and determine the respective deviation.
Aus den ermittelten Abweichungen X1; x2 bzw.y1; y2 sind die gesuchten Größen zu berechnen.From the determined deviations X1; x2 or y1; y2 are the ones we are looking for Calculate sizes.
Zur Einstellung der Tastriciitung fUr den Meßvorgang ist in Verbindung mit der Aus lenkung des Tastarmes aus seiner Nulllage für Meßeinrichtungeu mit konstanter Tastrichtung die Meßeinrichtung um ihre Bezugsachse dreh- und in bestimmten Winkellagen fixierbar angeordnet.For the adjustment of the tactile control for the measuring process is in connection with the deflection of the probe arm from its zero position for measuring devices with constant Scanning direction the measuring device rotates around its reference axis and in certain angular positions fixable arranged.
Es ist auch möglich, die Tastrichtung und Auslenkung des Tastarmes aus seiner lsullage nach unterschiedlichen Richtungen mittels Federelementen in Verbindung mit mechanischen, elektrischen, magnetischen, pneumatischen oder anderen Verstelleinrichtungen zu verändern, wobei zusätzlich die in der Meßeinrichtung zur festlegung der Tastrichtung und zur Auslenkung des Tastarmes aus seiner Nullage angeordneten Federelemente gleichzeitig die Führung des Tastarmes übernehmen.It is also possible to change the direction of the probe and the deflection of the probe arm from its insulated position in different directions by means of spring elements in Connection with mechanical, electrical, magnetic, pneumatic or others To change adjusting devices, in addition to which in the measuring device for definition of the scanning direction and for the deflection of the scanning arm from its zero position arranged spring elements take over the leadership of the probe arm at the same time.
Die Einrichtung ist so gestaltet, daß sum Messen in unterschiedlichen Meßebenen die Meßeinrichtung außer der Schfwenkbewegung um die Bczugsaohse, um eine weitere Achse, die unter einem bestimmten Winkel, vorzugsweise 45°, zur Bezugsachse angeordnet ist, sohwenk- und fixierbar ist.The facility is designed so that sum can be measured in different Measuring planes the measuring device except for the pivoting movement around the Bczugsaohse, around a another axis at a certain angle, preferably 45 °, to the reference axis is arranged, sohwenk- and fixable.
Außerdem ist die gesamte Meßeinrichtung mittels einer Wechseleinrichtung auswechselbar, und bei jedem Wechsel sind die errordorlichen Verbindungen zwischen Meßblementen und Meßgeraten einbezogen.In addition, the entire measuring device is by means of a changing device interchangeable, and with each change the errordorlichen connections between Measuring elements and measuring devices included.
Die technisch-ökonomischen Auswirkungen der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß außer der Lage auch Maßabweichungen bestimmt werden kennen, ohne daß erhöhte Genauigkeitsforderungen an die Bohrungsränder gestellt werden müssen und mit einer Meßscheibe oder-kugel auch große Bohrungsdurchrnesserbereiohe ausmeßbar sind.The technical and economic effects of the solution according to the invention consist in the fact that, in addition to the position, dimensional deviations are also determined, without increased accuracy requirements must be placed on the hole edges And with a measuring disk or ball, large range of bore diameters can also be measured are.
Die Erfindung soll nachstehend an vier Ausführungsbispielen näher erlautert werden. in den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 : eine Meeinrichtung mit Parallelführung des TasteLementes, einer einstellbaren Tastrichtung sowie Vorrichtung zum Einschwenken in die Meßebene Fig. 2: eine Meßeinriohtung mit kippbarem Tastarm und Einrichtung zum gemeinsamen Verstellen der Tastrictltung und Tasterauslenkung Fig. 3: einen Schnitt gemäß Linie I - 1 aus Fig. 2 und Zig 4: eine Schwenkeinrichtung für Meßtaster.The invention is to be described in more detail below using four exemplary embodiments to be explained. The drawings show: FIG. 1: a measuring device with parallel guidance the button element, an adjustable button direction and a device for pivoting in the measuring plane Fig. 2: a measuring device with a tiltable probe arm and device for joint adjustment of the feeler direction and deflection of the pushbutton FIG. 3: a section along line I-1 from FIG. 2 and Zig 4: a pivoting device for probe.
In einer Bolirspindel 1 (Fig. 1) ist ein Kegel 2 angeordnet, der einen Grundkörper 3 trägt, an dem mittels Federelementen 4 ein Befestigungskörper 5 beweglich angeordnet ist.In a Bolirspindel 1 (Fig. 1), a cone 2 is arranged, the one Base body 3 carries, on which a fastening body 5 is movable by means of spring elements 4 is arranged.
Am Befestgungskörper 5 ist ein Tastelement 6 auswechselbar angeordnet. Um den Kegel 2 ist eine Scheibe 7 geLagert, auf der Mikrosohalter 8 und eine Justiereinrichtung 9 befestigt sind.A pushbutton element 6 is arranged on the fastening body 5 so as to be exchangeable. A disk 7 is mounted around the cone 2, on the microscope holder 8 and an adjusting device 9 are attached.
Auf einer Seite einer mit dem Grundkörper 3 verbundenen Scheibe 10 sind Sohaltnooken 11 und an der entgegengesetzt liegenden Seite Hubmagnet als StelLeinrichtungen 12 vorgesehen.On one side of a disk 10 connected to the base body 3 Sohaltnooken 11 and on the opposite side lifting magnet as control devices 12 provided.
Außerdem sind im Befastigungskdrper 5 weitere Federelemente 13 so angeordnet, daß deren freie Enden den Stelleinrichtungen 12 gegenüberliegen.In addition, 5 further spring elements 13 are in the Befastigungskdrper arranged so that the free ends of the actuating devices 12 are opposite.
Weiterhin sind im Grundttrper 3 gegenüber dem Befestirungskörper 5 Meßelemente 14 angeordnet.Furthermore, in the basic structure 3 opposite the fastening body 5 Measuring elements 14 arranged.
Die Wirkung dieser Einrichtung ist: Soll die Lage einer Bohrung oder das Durchmessermaß derselben ausgemessen werden, so wird die Meßeinrichtung mit dem Kegel 2 in der entsprechenden Aufnahme der bohrspindel 1 eingesetzt.The effect of this device is: Should the location of a hole or the diameter of the same are measured, so the measuring device is with the cone 2 used in the corresponding receptacle of the drill spindle 1.
Die Justierung der Xinrichtun^ wird mittels der Scheibe 7 und der Justiereinriohtung 9 vorgenommen, indem dadurch die Meßeinrichtung in eine ganz bestimmte Lage zum Koordinatensystem der Maschine gebracht und gehalten wird.The adjustment of the Xinrichtun ^ is by means of the disc 7 and the Justiereinriohtung 9 made by thereby the measuring device in a whole particular position is brought and held in relation to the coordinate system of the machine.
Bei konstanter Auslenkungsrichtung des Tastelementes 6 aus der Mittellage wird durch die Bohrspindel 1 das System Jeweils in die erforderliche Tastrichtung zum Koordinatensystem gedreht. Schaltnocken II, die mit dem Grundkdrper 3 die Verstellbewegung ausS,lhren, schalten über Mikroschalter 8, die auf der Scheibe 7 angeordnet sind, die einzeleitote Drehbewegung bei erreichter Winkelstellung wieder ab.With a constant direction of deflection of the probe element 6 from the central position the system is moved through the drilling spindle 1 in the required scanning direction rotated to the coordinate system. Switching cam II, which with the base body 3 the adjustment movement offS, you switch via microswitches 8, which are arranged on the disc 7, the single-dead rotary movement decreases again when the angular position is reached.
Außerdem kann durch die zusätzlichen Federelemente 13 sowie die Hubmagnete 12 das Tastelement wechselseitig aus seiner Nullage aus gelenkt werden.In addition, the additional spring elements 13 and the lifting magnets 12, the probe element are alternately steered from its zero position.
Zum Messen selbst wird das Tastelement in die Bohrung eingeführt und das Werkstück entsprechend der bekannten Sollmaße unter Berücksichtigung des Durchmessers des Tastelementes 6 durch das Meßsystem der Maschine verschoben. Die relativen Maßabweichungen zwischen Soll- und Istmaß werden durch die im Grundkörper 3 angeordneten Meßelemente 14 gegenüber dem Befestigungskorper 5 erniittelt.To measure itself, the probe element is inserted into the hole and the workpiece according to the known nominal dimensions, taking into account the diameter of the probe element 6 moved by the measuring system of the machine. The relative dimensional deviations between the nominal and actual dimensions are determined by the measuring elements arranged in the base body 3 14 compared to the fastening body 5.
In einer Bohrapilldel 1 (Fig.2) ist ein Kegel 2 mit einem Befestigungswinkel 20 angeordnet. Am Kegel 2 sind weiterhin Aufnahmeflächen 21 forgesehen.In a Bohrapilldel 1 (Fig.2) is a cone 2 with a mounting bracket 20 arranged. On the cone 2, receiving surfaces 21 are also provided.
Am Befestigungswinkel 20 ist um eine Aohse 22 ein Grundkörpoer 23 schwenkbar befestigt, an dessen oberem Ende eine Lagerstelle 24 und darauf eine Buchse 25 angeordnet ist. Eine vorgespannte Blattfeder 26 ist mit ihrem einen Ende 27 an der Buchse 25 und mit ihrem anderen Ende 28 an einer Buchse 29 befestigt, die über eine Lagerung 50 mit einem Tastarm 31 verbunden ist.A base body 23 is attached to the mounting bracket 20 around an axis 22 pivotally attached, at the upper end of a bearing point 24 and on it a Socket 25 is arranged. A preloaded leaf spring 26 is at one end 27 attached to the socket 25 and at its other end 28 to a socket 29, which is connected to a feeler arm 31 via a bearing 50.
In der Buchse 25 ist eine Rastung 32 angeordnet. Am Tastarm 31 ist eine membranartige Federscheibe 33 befestigt, die, wie auch eine vierfach geschlitzte Buchse 34 mittels einem Deckel 35 mit dem Grundkörper~23 verbunden ist.A detent 32 is arranged in the socket 25. On the probe arm 31 is a membrane-like spring washer 33 is attached, which, as well as a quadruple slotted one Socket 34 is connected to the base body 23 by means of a cover 35.
In der geschlitzten Buchse 34 sind MeI3elemente 36 angeordnst, die mittels Justierschrauben 37 gegenüber dem Tastarm 31 einstellbar sind. Am Befestigugswinkel 20 sind außerdem Kontaktstellen 38 angeordnet, die in Verbindung mit Schleifringen 9 stehen.In the slotted socket 34 MeI3elemente 36 are arranged which are adjustable by means of adjusting screws 37 relative to the probe arm 31. At the mounting bracket 20 contact points 38 are also arranged in connection with slip rings 9 stand.
Die Wirkung dieser Einrichtung ist gleich der nach Fig. 1 beschriebenen. Anstelle der Parallelführung gemäß Fig. 1 ist jedoch nach P'ig. 2 der Tastarm 31 in einer membr-'nartigen Federscheibe 33 gelagert, wodurch ein allseitiges Kippen des Tastarmes 31 ermbglicht wird.The effect of this device is the same as that described for FIG. Instead of the parallel guidance according to FIG. 1, however, according to P'ig. 2 the probe arm 31 mounted in a diaphragm-like spring washer 33, thereby tilting on all sides of the probe arm 31 is made possible.
Durch die Anordnung der vorgespannten Blattfeder 26 zwischen der über die Lagerung 30 mit dem Tastarm 31 verbundenen Buchse 29 und der den oberen Abschluß des Grundkdrpers 23 bildenden Buchse 23 wird die Auslenkung des Tastarmes 31 aus seiner Mittellage erreicht und eine vorgeschriebene Tastrichtung eingeleitet. Dadurch, daß Befestigungspunkte 27;28 der Blattfeder 26 drehbar geener dem Grundkörper 25 ausgebildet sind, kann gleichzeitig die Tastrichtung und die Tas t eraus lenkung in vorgeschriebene Winkellagen au bracht werden. Durch die Rastung 32 ist der obere Befestigungspunkt 27 in entsprechenden Winkelstellungen zu den im Grundkörper 23 befindlichen Meßelementen 55 fixierbar. Der obere Festpunkt kann wahlweise von lland oder durch stellmotor verdreht und der Grundkörper 23 kann zusätzlfich am Befestigungswinkel 20 um die Achse 22 geschwenkt werden..By arranging the biased leaf spring 26 between the over the bearing 30 connected to the probe arm 31 socket 29 and the upper end of the base body 23 forming the socket 23, the deflection of the probe arm 31 is off reached its central position and initiated a prescribed tactile direction. Through this, that fastening points 27; 28 of the leaf spring 26 rotatably geener the base body 25 are formed, the scanning direction and the Tas can be steered in the prescribed angular positions. By the detent 32 is the upper attachment point 27 in corresponding angular positions to the Measuring elements 55 located in the base body 23 can be fixed. The upper anchor point can optionally rotated by land or by a servomotor and the base body 23 can additionally be pivoted about the axis 22 on the mounting bracket 20 ..
Dadurch ist es möglich in Verbindung nit der Drehung der Heßeinrichtung durch die Bohrspindel, eine Fünfseitenmessungan prismatischen Werkstücken durchzuführen. Mit Hilfe der Aufnahmeflächen 21 am Kegel 2 kann mittels vorhandener Wechseleinriohtungen auch die Meßeinrichtung ausgewechselt werden.This makes it possible in connection with the rotation of the heating device through the drilling spindle to carry out a five-sided measurement on prismatic workpieces. With the help of the receiving surfaces 21 on the cone 2, by means of existing interchangeable units the measuring device can also be replaced.
Die notwendigen Verbindungen werden mitteis der kontakte 38 und der Sohleifringe 39 automatisch hergestellt oder getrennt.The necessary connections are made by means of the contacts 38 and the Sole rings 39 made automatically or separately.
In Fig. 3 wird ein Schnitt durch eine Meßeinrichtung gezeigt, die den gleichen Aufbau wie die nach Fig. 2 zeigt. Lediglioh an Stelle der membranartigen Federscheibe 33 ist ein Federgelenk angeordnet, bei dem durch angebrachte Schlitze 40 in der Membranplatte 33 durch die Stege 41 ein Kippen des Tastarmes 31 in zwei um 900 versetzte Ebenen möglich ist.In Fig. 3 a section is shown through a measuring device which shows the same structure as that of FIG. Lediglioh in place of the membranous Spring washer 33 is arranged a spring joint, in which through attached slots 40 in the membrane plate 33 through the webs 41 a tilting of the probe arm 31 in two offset by 900 levels is possible.
Eine Schwenkeinrichtung (Fig.4) besteht aus einem Kegel 5C, der in einer Bohrspindel 1 aufgenommen ist und einem daran fest angeordneten Arm 51. Dieser Arm 51 trägt eine um einen bestimmten Winkel zur Achse der Bohrspindel 1 geneigte Splndel 52, an deren unterem sunde ein Schwenkarm 53 angeordnet ist. Im freien sunde des Schwenkarmes 53 ist dann eine bleßeinrichtung gemäß der Figuren 1 bis 3 angeordnet.A swivel device (Fig. 4) consists of a cone 5C, which is in a drilling spindle 1 is received and an arm 51 fixedly arranged thereon. This Arm 51 carries an inclined at a certain angle to the axis of the drilling spindle 1 Splndel 52, at the bottom of which a swivel arm 53 is arranged. Outdoors sunde the pivot arm 53 is then a bleßeinrichtung according to Figures 1 to 3 is arranged.
Die Wirkung dieser Schwenkeinrichtung besteht darin, daß die Meßeinrichtungen sowohl vertikal als auch horizontal eingesetzt werden können.The effect of this pivoting device is that the measuring devices can be used both vertically and horizontally.
Claims (5)
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1970
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