DE3606725A1 - Verfahren und vorrichtung von durchmesserwerten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Hauptanspruches und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Für die Messung von zylindrischen Mantelflächen bzw. Ausnehmungen werden u. a. Längenmeßtaster eingesetzt, die an erforderlicher Stelle des Maschinenteils in Rich­ tung des Radius′ angeordnet sind und den Durchmesser des Maschinenteils zur Anzeige bringen. Dabei liegt das Ma­ schinenteil in einem Prisma, das einerseits die Auflage und andererseits die Referenzposition für den Längen­ meßtaster bildet.

Wenn eine solche Auflage für das Maschinenteil nicht realisiert werden kann, werden wie durch die DE-PS 9 02 556 bekannt ist, zwei diametral gegenüberliegende Längenmeßtaster verwendet, wobei über ein entsprechen­ des Gerät die Summe der Ausgangssignale gebildet wird, die einen Proportionalwert des Durchmessers des Maschi­ nenteils darstellt. Die radiale Lage des Maschinenteils gegenüber den Längenmeßtastern geht dabei in vorbestimm­ ten Grenzen nicht mehr in das Meßergebnis ein. Ein sol­ ches Verfahren eignet sich außer an den genannten Mantel­ flächen im gleichen Maß für die Messung von Bohrungsflächen. Wenn weitere Kennwerte des Maschinenteils, wie beispiels­ weise Unrundheit, kleinster und größter Durchmesser oder dgl. gemessen werden sollen, muß z. B. das Maschinenteil relativ zu den Längenmeßtastern gedreht werden. In einem entsprechenden Gerät zur Auswertung der Durchmesserwerte müssen in diesem Fall der größte und der kleinste Wert gespeichert werden. Anschließend können daraus die er­ forderlichen Kennwerte berechnet bzw. abgeleitet und zur Anzeige gebracht werden. Sowohl das Drehen des Ma­ schinenteils als auch die erforderliche Speicherung der Meßwerte erfordern eine aufwendige und kostspielige Technik, die insbesondere bei der Messung in der Serien­ fertigung mit erheblichen Nachteilen behaftet ist. Wenn es sich um relativ kleine, pro Zeiteinheit in großer Stückzahl anfallende Maschinenteile handelt, ist oft­ mals die automatische Messung an der Grenze ihrer Lei­ stungsfähigkeit und kann dadurch die Produktionsge­ schwindigkeit stark beeinflussen. Weiterhin ist ein durch den Antrieb bedingtes kompliziertes Handhaben der Maschinenteile erforderlich, das zusammen mit der drehenden Abtastung der Meßwerte zu Oberflächenbeschädi­ gungen führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei geringem Aufwand kürze­ re Meßzeiten zuläßt und eine schonende Handhabung der Maschinenteile gewährleistet.

Die Aufgabe wird gelöst durch gleichzeitiges Messen des Durchmessers an mindestens drei am Umfang verteilten Stellen in einer Durchmesserebene bei stillstehendem Maschinenteil. Dazu kann eine Vorrichtung verwendet werden mit einer Einrichtung zur Aufnahme des Maschinen­ teils, einem damit zusammenarbeitenden Meßwerkzeug und einem Gerät zum Berechnen der Kennwerte, wobei das Meß­ werkzeug drei am Umfang verteilte Paare diametral gegen­ überliegender Längenmeßtaster in Summenschaltung aufweist.

Der Durchmesser des Maschinenteils wird an beispielsweise drei am Umfang verteilten Stellen gemessen und gleich­ zeitig in das Gerät zur Berechnung der Kennwerte einge­ geben. Diese drei Messungen erfolgen gleichzeitig und bei bei völlig stillstehendem Maschinenteil, so daß dessen Oberfläche auch unter hoher Meßlast ausgehend von den Längenmeßtastern nicht beschädigt werden kann. Weiterhin werden auch die Tastspitzen der Längenmeßtaster geschont. Die Ermittlung der Durchmesserwerte an den genannten drei Stellen des Maschinenteils reichen in der Regel aus, um einen individuell rekonstruierbaren Durchmesser­ wert zu bilden, wobei dieser als arithmetischer Mittel­ wert aus den drei Meßwerten gebildet wird und damit den mittleren Durchmesser des Maschinenteils in dieser Ebene ergibt. Sollen weitere Kennwerte des Maschinenteils be­ rechnet werden, wie z. B. Unrundheit, so ist beispiels­ weise aus den drei Durchmesserwerten lediglich der größte und der kleinste zu selektieren. Die Differenz der bei­ den Extremwerte ist dabei repräsentativ für die Unrund­ heit des Maschinenteils. Alle genannten Kennwerte las­ sen sich ohne Speicherung im Gerät berechnen bzw. anzei­ gen. Dadurch stehen alle Kennwerte unmittelbar nach Aufsetzen des Meßwerkzeuges bzw. Einführen des Maschi­ nenteils ohne Zeitverzögerung zur Verfügung. Darüber hinaus entfallen bei einer automatisch arbeitenden Vor­ richtung alle Steuerfunktionen hinsichtlich des Antrie­ bes für das Maschinenteil, wodurch mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren und der Vorrichtung ein erheblich schnellerer Meßvorgang erzielbar ist. Die Erfindung ist für die Messung von zylindrischen Flächen und Flächenabschnitten sowohl mantel- also auch bohrungs­ seitig einsetzbar. Bei Bedarf kann die Genauigkeit der Meßwertermittlung durch eine größere Anzahl von Längen­ meßtaster-Paaren erhöht werden. Durch Verschieben des Meßwerkzeuges in eine andere Durchmesserebene des Ma­ schinenteils können darüber hinaus weitere Kennwerte wie Konizität, Balligkeit etc. ermittelt bzw. berechnet und angezeigt werden. Selbstverständlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in automatischen Anlagen auch in bekannter Weise zum Sortieren oder Klassifi­ zieren von Maschinenteilen mit zylindrischen Flächen mit den herausragenden Vorteilen einsetzen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Ge­ rät eine Schaltung für den Vergleich der Abweichung der Durchmesserwerte voneinander zu einem vorbestimmten Grenzwert auf. Dabei wird dem Gerät ein Grenzwert als Referenz eingegeben, der höher liegt als die zu erwar­ tenden Abweichungen der Durchmesserwerte untereinander, die ein Maß für die Unrundheit ergeben. Durch diese Maßnahme können auf einfache Weise Maschinenteile mit fehlerhafter Oberfläche selektiert werden bzw. Schmutz­ ansammlung zwischen den Längenmeßtastern und der Ober­ fläche oder andere Defekte des Meßsystems signalisiert werden.

Die Erfindung wird im folgenden an dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den teilweisen Querschnitt eines Meßwerkzeu­ ges mit drei Paaren Längenmeßtastern und

Fig. 2 das Blockschaltbild eines Gerätes zur Berech­ nung von Kenngrößen eines nach Fig. 1 vermes­ senen Maschinenteils.

Fig. 1 zeigt ein Meßwerkzeug für die Ermittlung von drei Durchmesserwerten der Mantelfläche eines zylindrischen, stillstehenden Maschinenteils 1 in einer radialen Meß­ ebene. Das Meßwerkzeug ist mit drei am Umfang gleich­ mäßig verteilten, diametral gegenüberliegenden Paaren 2, 3, 4 von bekannten elektrischen Längenmeßtastern versehen, die jeweils an ein in Fig. 2 dargestelltes elektronisches Gerät angeschlossen sind. Jedes der drei Paare 2, 3, 4 von Längenmeßtastern ist an einen eigenen Anpaßverstärker 5 in Summenschaltung angeschlossen, so daß unabhängig von der relativen Lage des Maschinentei­ les 1 gegenüber dem Meßwerkzeug der tatsächliche Durch­ messer gemessen wird. Die Ausgangssignale der Anpaßver­ stärker 5 werden an einen Analysator 6 weitergegeben, der aus den drei Durchmesserwerten den maximalen D_max und den minimalen Wert D_min und diese getrennt vom drit­ ten Durchmesserwert an einen Differenzverstärker 7 wei­ tergibt. Diese beiden Werte D_max, D_min werden weiterhin Anzeigeinstrumenten 8, 9 zugeführt. Darüber hinaus bil­ det der Analysator 6 aus den drei Durchmesserwerten den arithmetischen Mittelwert, der als mittlerer Durchmesser D_m an einem eigenen Anzeigeinstrument 10 erscheint. Der Differenzverstärker 7 bildet die Differenz aus maximalem D_max und minimalem Durchmesserwert D_min. Dieser an einem vierten Instrument 11 angezeigte Differenzwert ist ein Maß für die Unrundheit des Maschinenteils 1. In den Analysator 6 ist eine weitere Detektorstufe eingebaut, die die relative Abweichung der Durchmesserwerte von­ einander bildet und mit einem eingestellten Grenzwert vergleicht. Wenn dieser Grenzwert überschritten wird, erfolgt eine Fehleranzeige an einem fünften Instrument 12 oder dgl. Diese zusätzliche Einrichtung selektiert Maschinenteile 1 mit Beschädigungen an der Oberfläche, die extrem abweichende Durchmesserwerte ergeben oder wenn Schmutzpartikel zwischen den Längenmeßtastern 2, 3, 4 und der Oberfläche des Maschinenteils 1 liegen bzw. wenn das Meßsystem an irgendeiner Stelle einen Fehler aufweist.

Die dargestellte Ausführung ist nur ein Beispiel der Er­ findung. Selbstverständlich können die Durchmesserwerte auch mit anderen Aufnehmern für Längenmeßwerte erfaßt und weitere rechnergesteuerte Kennwerte des Maschinen­ teils erfaßt, berechnet oder statistisch ausgewertet werden. Dazu gehören insbesondere das zusätzliche se­ quentielle oder parallele Vermessen weiterer Durchmes­ serebenen des Maschinenteils bzw. die Erhöhung der Anzahl der Paare von Längenmeßtastern für noch größere Genauigkeit. In gleicher Weise ist das Verfahren für Bohrungsdurchmesser anwendbar.

Claims (4)

1. Verfahren zum Ermitteln von aus Durchmesserwerten zylindrischer Flächen eines Maschinenteils ableit­ baren Kennwerten wie Unrundheit, größter, mittle­ rer, kleinster Durchmesser oder dgl. durch Messen des Durchmessers an mehreren Stellen des Umfanges und anschließendes Berechnen und Weiterverarbei­ ten der Kennwerte, gekennzeichnet durch gleichzei­ tiges Messen des Durchmessers an mindestens drei am Umfang verteilten Stellen in einer Durchmesser­ ebene bei stillstehendem Maschinenteil.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach An­ spruch 1, bestehend aus einer Einrichtung zur Auf­ nahme des Maschinenteils (1), einem damit zusammen­ arbeitenden Meßwerkzeug und einem Gerät zum Berech­ nen der Kennwerte, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerkzeug drei am Umfang verteilte Paare (2, 3, 4) diametral gegenüberliegender Längenmeßtaster in Summenschaltung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die relative axiale Lage des Maschinenteils (1) zum Meßwerkzeug einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät eine Schaltung für den Vergleich der Abweichung der Durchmesserwerte voneinander zu einem vorbestimmten Grenzwert auf­ weist.