DE3307042A1 - Measuring instrument and its use - Google Patents
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Abstract
Description
Meßgerät und seine VerwendungMeasuring device and its use
Messgerät und seine Verwendung Die Erfindung betrifft ein Messgerät zur Messung des Innenabstandes eines Hohlraumes von der Drehachse eines um die Drehachse drehbaren hohlen Werkstückes; sowie eine Verwendung des Messgerätes.Measuring device and its use The invention relates to a measuring device for measuring the inner distance of a cavity from the axis of rotation of one around the axis of rotation rotatable hollow workpiece; as well as a use of the measuring device.
Es sind Messgeräte zur Messung des Innenabstandes eines Hohlraumes von der Drehachse eines um die Drehachse drehbaren hohlen Werkstückes bekannt, die mit Laser- oder Infrarotstrahlung arbeiten. Solche Messgeräte sind allerdings sehr teuer und umständlich und sind insbesondere nicht in der Lage, längs eines Werkstückes nach aussen verlaufende Ausbuchtungen des Hohlraumes zu erfassen. Aus diesem Grunde sind solche Messgeräte auch nicht geeignet als Messgerät in einer Richtpresse.They are measuring devices for measuring the inner distance of a cavity known from the axis of rotation of a hollow workpiece rotatable about the axis of rotation, the work with laser or infrared radiation. Such gauges, however, are very expensive and cumbersome and in particular are not able to work along a workpiece to detect outwardly extending bulges of the cavity. For this reason Such measuring devices are also not suitable as a measuring device in a straightening press.
Es sind ferner Richtpressen bekannt, die zum Ausrichten von Werkstücken dienen, wobei allerdings stets die Aussenform des Werkstückes nach einer Drehachse des Werkstückes ausgerichtet wird.There are also known straightening presses for aligning workpieces serve, but always the outer shape of the workpiece according to an axis of rotation of the workpiece is aligned.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Messgerät zu schaffen, welches auf einfache und sichere Art die Messung des Innenabstandes einer Innenfläche eines Hohlraumes eines Werkstückes von einer Drehachse ermöglicht, wobei insbesondere auch gewollte oder ungewollte radiale Abweichungen des Hohlraumes erfasst werden können. Dabei soll das Messgerat insbesondere auch zur Verwendung in einer Richtpresse geeignet sein, um hohle Werkstücke nach der Lage ihres Hohlraumes bezüglich eines Sollwertes, beispielsweise der Drehachse ausrichten zu können.The object of the invention is to create a measuring device which is based on simple and safe way to measure the inner distance of an inner surface of a Allows cavity of a workpiece from an axis of rotation, in particular wanted or unwanted radial deviations of the cavity can also be detected can. The measuring device should in particular also be used in a straightening press be suitable to hollow workpieces according to the position of their cavity with respect to a Setpoint, for example to be able to align the axis of rotation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemass durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.
Dadurch, dass ein Taster die Umfangsfläche des Werkstückes in Umfargsrichtung abtastet und den Aussenabstand des Umfanges des Werkstückes von der Drehachse mist und gleichzeitig am Taster über den Ultr&schall-Prüfkopf die Dicke der Wand des Werkstückes gemessen wird, lässt sich über die Auswertvorrichtung sofort für jeden Punkt des Umfanges des Werkstückes der Innenabstand des Hohlraumes von der Drehachse ermitteln. Dabei können insbesondere auch radiale Formänderungen des Hohlraumes erfasst werden, gleichgültig, ob diese in Radialrichtung vorspringen oder zurückgesetzt sind und unabhängig davon, ob es sich um konstruktionsbedingte Formgebungen oder Fehler im Werkstück handelt.The fact that a button touches the peripheral surface of the workpiece in the circumferential direction scans and measures the outer distance of the circumference of the workpiece from the axis of rotation and at the same time the thickness of the wall on the button via the ultrasonic probe of the workpiece is measured, the evaluation device can be used immediately for each point on the circumference of the workpiece is the inner distance of the cavity from the Determine the axis of rotation. In particular, radial changes in shape of the cavity can also be achieved are detected, regardless of whether they protrude in the radial direction or set back are and regardless of whether they are design-related shapes or Error in the workpiece.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Messgerätes sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.Advantageous refinements of the measuring device are set out in the claims 2 to 5 described.
Die besten Ergebnisse erhält man, wenn das Messgerät nach Anspruch 2 ausgebildet ist.The best results are obtained when the measuring device is claimed 2 is formed.
Der Prüfkopf kann seitlich neben dem Taster angeordnet sein und bezüglich der Tastfläche gegebenenfalls um einen bestimmten Betrag zurückgesetzt sein. Eine solche Ausführung verhindert den Verschleiss des Prüfkörpers.The test head can be arranged laterally next to the button and with respect to the touch surface may be reset by a certain amount. One such a design prevents wear and tear on the test specimen.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung des Messgerätes nach Anspruch 4, da die Kontaktflüssigkeit einerseits eine einwandfreie Schallübertragung vom Prüfkopf auf das Werkstück ergibt und andererseits auch dem Verschleiss des Prüfkopfes und des Tasters entgegenwirkt.A configuration of the measuring device according to FIG Claim 4, since the contact liquid on the one hand a perfect sound transmission from the probe to the workpiece and, on the other hand, also the wear and tear of the Test head and the button counteracts.
Der Taster kann ein in radialer Richtung zur Drehachse beweglicher Stift sein, vorteilhafter ist jedoch eine Ausgestaltung nach Anspruch 5.The button can be movable in the radial direction to the axis of rotation Be a pen, but an embodiment according to claim 5 is more advantageous.
Ein solches Messgerät kann beispielsweise zur Fertigungskontrolle hohler Werkstücke dienen, die zur Drehung um eine Drehachse bestimmt sind. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verwendung des Messgerätes nach Anspruch 6 in einer Richtpresse zum Richten von Werkstücken nach der Lage der Hohlräume der Werkstücke von einem Sollwert, der in der Regel die Drehachse des Werkstückes sein wird. Ein solches Richten ist insbesondere bei solchen Werkstücken notwendig, bei denen durch die nachfolgende Bearbeitung des Werkstückes eine möglichst gleichmässige Wandstärke erzielt werden soll.Such a measuring device can, for example, be used for production control serve hollow workpieces that are intended to rotate about an axis of rotation. Particularly however, it is advantageous to use the measuring device according to claim 6 in a straightening press for straightening workpieces according to the position of the cavities of the workpieces of a Setpoint, which will usually be the axis of rotation of the workpiece. One such Straightening is particularly necessary for those workpieces where the subsequent processing of the workpiece a wall thickness that is as uniform as possible should be achieved.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben, dabei zeigen: Figur 1: die Verwendung des Messgerätes in einer Richtpresse in schematischer Darstellung; Figur 2: die Anordnung des Tasters und des Prüfkopfes an einem Werkstück entsprechend dem Schnitt II-II der Figur 1 im Ausschnitt und in grösserem Massstab; Figur 3: eine weitere Ausführung eines Tasters und eines Prüfkopfes.Embodiments of the invention are described below with reference to the drawing described in more detail, showing: Figure 1: the use of the measuring device in a Straightening press in a schematic representation; Figure 2: the arrangement of the button and of the test head on a workpiece corresponding to the section II-II of Figure 1 in Detail and on a larger scale; Figure 3: another embodiment of a button and a probe.
Die Figuren 1 und 2 zeigen den schematischen Aufbau eines Messgerätes im Zusammenhang mit der Anordnung in einer Richtpresse.Figures 1 and 2 show the schematic structure of a measuring device in connection with the arrangement in a straightening press.
Das Messgerät enthält eine Haltevorrichtung 2, die im vorliegenden Beispiel aus zwei Spindelspitzen 4 und 6 gebildet ist, von denen beispielsweise die Spindelspitze 4 angetrieben ist, um ein zu prüfendes hohles Werkstück 8 aufzunehmen und um eine Drehachse A zu drehen. Das Messgerät enthält weiter einen Taster 0 10, der als um eine Achse 12 schwenkbarer Tasthebel ausgebildet ist, der bezüglich der Drehrichtung 14 des Werkstückes 8 schleppend angeordnet ist.The measuring device contains a holding device 2, which in the present case Example is formed from two spindle tips 4 and 6, of which for example the spindle tip 4 is driven, around a hollow to be tested Pick up workpiece 8 and rotate about an axis of rotation A. The meter contains furthermore a button 0 10, which is designed as a button lever that can be pivoted about an axis 12 is, which is arranged sluggishly with respect to the direction of rotation 14 of the workpiece 8.
Der Taster 10 greift am Umfang des Werkstückes 8 an und dient zur Messung des Aussenabstandes R des Umfanges des Werkstückes 8 von der Drehachse A . An dem Taster ist weiter ein Ultraschall-Prüfkopf 16 angeordnet, dessen Achse radial und senkrecht zur Drehachse Ao ausgerichtet ist. Im vorliegenden Beispiel ist der Prüfkopf 16 seitlich neben dem Taster 10 angeordnet. Er kann aber auch direkt im Taster angeordnet sein und die Taststelle des Tasters bilden. Der Prüfkopf 16 greift somit ebenfalls am Umfang des Werkstückes 8 an und dient zur Messung der Dicke s der Wand 18 des Werkstückes. In Drehrichtung 14 des Werkstückes 8 gesehen ist hinter dem Prüfkopf 16 eine Düse 22 zur Aufbringung einer Kontaktflüssigkeit zwischen dem Prüfkopf 16 und dem Werkstück 8 angeordnet. Eine solche Flüssigkeit ist zweckmässigerweise eine hochviskose Flüssigkeit, die die Uebertragung des Ultraschalls vom Prüfkopf 16 auf das Werkstück 8 verbessert und ein duch einen allfälligen Luftspalt bedingtes Echo verhindert oder vermindert, welches die Messergebnisse ungünstig beeinflussen würde.The button 10 engages the circumference of the workpiece 8 and is used to Measurement of the external distance R of the circumference of the workpiece 8 from the axis of rotation A. . An ultrasonic test head 16 is also arranged on the button, the axis of which is aligned radially and perpendicular to the axis of rotation Ao. In this example the test head 16 is arranged laterally next to the button 10. But he can also do it directly be arranged in the button and form the touch point of the button. The test head 16 thus also acts on the circumference of the workpiece 8 and is used to measure the Thickness s of the wall 18 of the workpiece. Seen in the direction of rotation 14 of the workpiece 8 is behind the test head 16 a nozzle 22 for applying a contact liquid arranged between the test head 16 and the workpiece 8. Such a liquid is conveniently a highly viscous liquid that enables the transmission of the ultrasound from the test head 16 to the workpiece 8 and a possible air gap conditional echo prevents or reduces, which the measurement results unfavorable would affect.
Ein Geber 24 und der Prüfkopf 16 sind mit einer Auswertvorrichtung 26 verbunden, die zur Ermittlung des Innenabstandes r der Innenfläche des Hohlraumes 28 von der Drehachse Ao aus dem Aussenabstand R und der Dicke s der Wand 18 dient. Die ermittelten Werte können an einer Anzeigevorrichtung 30 angezeigt werden.A transmitter 24 and the test head 16 are equipped with an evaluation device 26 connected to determine the inner distance r of the inner surface of the cavity 28 from the axis of rotation Ao from the external distance R and the thickness s of the wall 18 is used. The determined values can be displayed on a display device 30.
Die Figur 3 zeigt eine abgewandelte Form eines Tasters 32, der in einer Führung 34 in seiner Achsrichtung 36 hin- und herverschiebbar ist, wobei die Achsrichtung zweckmässigerweise radial und senkrecht zur Drehachse verläuft. Der Taster enthält eine Tastrolle 38, mit der er am Umfang eines Werkstückes angreift.FIG. 3 shows a modified form of a button 32, which is shown in FIG a guide 34 can be pushed back and forth in its axial direction 36, the Axis direction expediently runs radially and perpendicular to the axis of rotation. Of the The button contains a feeler roller 38 with which it engages the circumference of a workpiece.
Ein Geber 40 dient zur Umwandlung der Bewegung des Tasters 32 in elektrische Impulse. Neben der Tastrolle 38 ist am Taster 32 ein Ultraschall-Prüfkopf 42 befestigt.A transmitter 40 is used to convert the movement of the button 32 into electrical Impulses. In addition to the feeler roller 38, an ultrasound probe 42 is attached to the feeler 32.
Das Messgerät ist in einer Richtpresse angeordnet, wobei die Haltevorrichtung 2 einen Teil der Richtpresse bildet und die weiter durch einen Richtstempel 44 oberhalb des Werkstückes 8 und Gegenlager 46 unterhalb des Werkstückes, sowie durch eine Steuervorrichtung 48 angedeutet ist. Richtpressen der genannten Art sind mehrfach bekannt, sodass auf eine Detailbeschreibung verzichtet werden kann.The measuring device is arranged in a straightening press, with the holding device 2 forms a part of the straightening press and the further by a straightening punch 44 above of the workpiece 8 and counter bearing 46 below the workpiece, as well as by a Control device 48 is indicated. Straightening presses of the type mentioned are multiple known, so that a detailed description can be dispensed with.
Die Funktion des Messgerätes wird nachfolgend im Zusammenhang mit seiner Anordnung in einer Richtpresse näher beschrieben.The function of the measuring device is described below in connection with its arrangement in a straightening press described in more detail.
Wie bereits oben ausgeführt7, ist in der Richtpresse in der Haltevorrichtung 2 ein Werkstück 8 eingespannt, das um die Drehachse A gedreht wird. Diese Drehachse A stellt die Drehachse dar, 0 0 um die auch das Werkstück später drehbar sein soll und bezüglich der der Hohlraum 28 koaxial ausgerichtet sein soll. Bei dem zu prüfenden Werkstück liegt allerdings die Achse A1 des Hohlraumes 28 um den Betrag s r bezüglich der Drehachse A versetzt.As stated above7, is in the straightening press in the holding device 2 a workpiece 8 is clamped, which is rotated about the axis of rotation A. This axis of rotation A represents the axis of rotation, 0 0 about which the workpiece should also be rotatable later and with respect to which the cavity 28 is intended to be coaxially aligned. With the one to be examined However, the workpiece lies with respect to the axis A1 of the cavity 28 by the amount s r offset from the axis of rotation A.
0 Das zu richtende Werkstück wird nun zunächst in die Richtpresse eingesetzt und vom Messgerät geprüft. Bei der Rotation des Werkstückes genügt es, wenn der Taster 10 lediglich die Aenderung R des Abstandes R der Aussenfläche des Umfanges des Werkstückes von der Drehachse A und der Prüfkopf 16 gleichzeitig Aenderungen t s 0 der Dicke s der Wand 18 messen. Dabei stellt das Messgerät fest, dass die Wandstärke von s1 bis s2 schwankt, sodass auch der Innenabstand des Hohlraumes zwischen den Werten r1 und r2 schwankt. Dies bedeutet, dass die Achse A1 des Hohlraumes 28 bezüglich der Drehachse A versetzt ist. Im gezeigten Beispiel 0 sei angenommen, dass der Abstand R des Umfanges des Werkstückes konstant sei, d.h. t R = 0. Bei Abweichungen muss der Wert R mitberücksichtigt werden. 0 The workpiece to be straightened is now first placed in the straightening press used and checked by the measuring device. When rotating the workpiece, it is sufficient if the button 10 only the change R of the distance R of the outer surface of the Circumference of the workpiece from the axis of rotation A and the test head 16 measure changes t s 0 in the thickness s of the wall 18 at the same time. This represents Measuring device determines that the wall thickness fluctuates from s1 to s2, so that the inner distance of the cavity fluctuates between the values r1 and r2. This means that the axis A1 of the cavity 28 is offset with respect to the axis of rotation A. In the example shown 0 it is assumed that the distance R of the circumference of the workpiece is constant, i.e. t R = 0. In the event of deviations, the value R must also be taken into account.
Die vom Messgerät ermittelten Werte werden in die Steuervorrichtung 28 eingegeben, in der die Abweichungen der Istwerte vom Sollwert einerseits wie auch die Lage der Abweichungen andererseits bestimmt werden. Die computergesteuerte Steuervorrichtung 28 hält zum Richten des Werkstückes dieses in der Lage an, in der die Abweichung A r gegen den Richtstempel 44 weist.The values determined by the measuring device are entered in the control device 28 entered, in which the deviations of the actual values from the setpoint on the one hand as the position of the deviations on the other hand can also be determined. The computer controlled Control device 28 stops for straightening the workpiece in the position in which shows the deviation A r from the straightening punch 44.
Anhand der ermittelten Werte bestimmt der Computer der Steuervorrichtung 48 die Grösse des Richtweges, um den der Richtstempel 44 das Werkstück 8 biegen muss. Daraufhin werden zunächst die Gegenlager 46 gegen das Werkstück 8 zugestellt und dann mittels des Richtstempels 44 die notwendige Biegung auf das Werkstück ausgeübt. Nach erfolgtem Richten wird das Werkstück mittels des Messgerätes nochmals geprüft und gegebenenfalls nachgerichtet.The computer of the control device uses the determined values to determine 48 the size of the straightening path by which the straightening punch 44 bends the workpiece 8 got to. Thereupon the counter bearings 46 are first advanced against the workpiece 8 and then applied the necessary bend to the workpiece by means of the straightening punch 44. After straightening, the workpiece is checked again using the measuring device and corrected if necessary.
Nach dem Richten sind die Achse A1 des Hohlraumes 28 und die Drehachse Ao koaxial ausgerichtet. In einem folgenden Bearbei-0 tungsgang kann nun das Werkstück so bearbeitet werden, dass die durch die ursprüngliche Versetzung des Hohlraumes 28 bedingte Wandst ärkenände rung ns= s2 - s = u r ausgeglichen wird.After straightening, the axis A1 of the cavity 28 and the axis of rotation are Ao aligned coaxially. The workpiece can now be used in a subsequent machining operation machined so that by the original displacement of the cavity 28 conditional change in wall thickness ns = s2 - s = u r is compensated.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind an der Richtpresse lediglich ein Messgerät und ein Richtstempel 44 mit zwei Gegenlagern 46 gezeigt. Für kompliziertere Richtungen kann nun entweder das Werkstück axial bezüglich des Messgerätes und des Richtstempels verfahren werden oder das Messgerät und der Richtstempel mit den Gegenlagern können seitlich axial zum Werkstück verfahren werden. Zweckmässiger ist es allerdings je nach Länge des Werkstückes mehrere Messgeräte und mehrere Richtstempel mit Gegenlagern längs des zu richtenden Werkstückes anzuordnen, die entsprechend dem Richtvorgang zum Einsatz zu bringen.In the embodiment shown, the straightening press is only a measuring device and a straightening punch 44 with two counter bearings 46 are shown. For more complicated ones Directions can now either the workpiece axially with respect to the measuring device and the Alignment punch are moved or the measuring device and the alignment punch with the counter bearings can be moved laterally axially to the workpiece. It is more useful, however Depending on the length of the workpiece, several measuring devices and several straightening punches with counter bearings to be arranged along the workpiece to be straightened, corresponding to the straightening process to bring into use.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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