DE69108183T2

DE69108183T2 - Verfahren zur Regelung der dimensionalen Messung von Gussstücken.

Info

Publication number: DE69108183T2
Application number: DE69108183T
Authority: DE
Inventors: Francis Girard; Jose Guezou; Jean-Claude Manceau
Original assignee: Hispano Suiza SA
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 1990-11-21
Filing date: 1991-11-20
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2011-11-21
Also published as: JPH06129846A; WO1992009865A1; FR2669420A1; CA2055657A1; ES2069250T3; ATE119995T1; EP0487415B1; DE69108183D1; US5311784A; RU2087032C1; FR2669420B1; EP0487415A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kontrolle der dimensionellen Maße von Gußteilen und ist insbesondere für Gußteile aus Materialien verwendbar, die in der Luftfahrt verwendet werden.
Im Bereich der Luftfahrt ist es üblich, einerseits eine Kontrolle der Guß-Rohlinge und andererseits auch Kontrollen der Fertigteile auszuführen.
Die Kontrollen bestehen im allgemeinen aus den zwei Arten:
- eine erste Art besteht darin, das Aussehen des Teils zu prüfen, d. h. durch eine Überprüfung des Entgratens, des Oberflächenzustands und der Reinheit der Zuführungen,
- eine zweite Art besteht in der Abmessungskontrolle, sei es durch Maßnehmen (Schublehre, Profillehre) oder durch Form- und Achsenaufriß.
Die beiden Kontrollarten werden im allgemeinen auf das erste Stück, das mit einer neuen Herstellungsart hergestellt wurde, angewendet. In der Tat wird dieses Teil einer vollständigen Abmessungskontrolle und gelegentlich sogar einem Aufschneiden unterzogen. Die Kontrolle wird daraufhin bei Stichproben der Herstellung wiederholt.
Bis jetzt wurden diese Kontrollen vollständig manuell ausgeführt. Dazu wurde das zu kontrollierende Stück lokal angemalt, um die Markierung, die zuvor durch einen Bediener mittels einer Aufrißnadel oder eines Zirkels ausgeführt wurde, besser darzustellen.
Die Genauigkeit des Aufrisses beträgt ungefähr 5/100 mm und die Feinheit des Aufrisses ungefähr 1/10 mm.
Diese Vorgänge stellen eine bedeutende Arbeitslast dar, die durch qualifiziertes Personal ausgeführt wird, und benötigt:
- das Anbringen des Teils an den Ausgangspunkten der Behandlung,
- das Aufreißen der Außenteile (die möglichst weit entfernten), um zu prüfen, ob das Teil keine Verformung nach der thermischen Behandlung aufweist,
- den Aufriß der Achsen und der Umrisse der Bohrungen in einer Ebene,
- das Umdrehen des Teils in eine andere Ebene und Wiederholen des vorherigen Vorgangs,
- das Aufreißen und Messen einiger Formen.
Diese Kontrollen sind daher lang und lästig, was die Herstellungszeiten und die Fabrikationskosten beträchtlich erhöht.
Beispielsweise kann die Abmessungskontrolle eines Rohlings mehrere Wochen benötigen.
Weiterhin ist aus der GB-A-2 194 367 ein Verfahren zur dimensionellen Kontrolle von Teilen bekannt, bei dem die Teile zuerst in einer Hilfsdatei durch rechnergestützte Konstruktion (CAD) festgelegt wurden, und die folgenden Schritte aufweist:
- Positionieren des Teils auf einer Basis und Festlegung der Raumkoordinaten von Letzterer,
- Wahl der zu kontrollierenden Abschnitte,
- Formanalyse mittels Datenverarbeitung, dreidimensionellen Meßvorrichtungen und einer Befehlsvorrichtung, die für jede gewählte Zone besteht aus:
. Ausführung der dreidimensionalen Messungen,
. Speicherung dieser Meßpunkte,
. Vergleich der Meßpunkte mit den durch die CAD-Datei gegebenen Festlegungen, danach, wenn alle Bereiche analysiert wurden:
- Akzeptieren oder Nicht-Akzeptieren des Teils abhängig von allen Vergleichsresultaten.
Die Erfindung gestattet es, ein solches Verfahren für die Kontrolle von Gußteilen zu verwenden. Dazu weist die CAD-Datei Festlegungen der Guß-Rohlinge und der Fertigteile auf, und der Vergleich der Meßpunkte mit der CAD-Datei besteht aus:
- Ausführen eines ersten Vergleichs zwischen den Meßpunkten und der Rohlings- Festlegung der CAD-Datei,
- Ausführen eines zweiten Vergleichs mit der Fertigteil-Festlegung der CAD-Datei für den Fall, daß das Ergebnis des ersten Vergleichs nicht innerhalb des gewählten Toleranzbereichs liegt,
- Speicherung der Fehler und/oder der Abweichungen, die nach diesem zweiten Vergleich erhalten wurden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Verfahren einen vorherigen Schritt auf, der in der Kontrolle des Vorhandenseins von Bearbeitungsfehlern des zu kontrollierenden Teils besteht.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Prüfung des Vorhandenseins von Bearbeitungsfehlern aus den folgenden Schritten:
- Festlegung einer Ausgangsebene,
- Festlegung eines Koordinatensystems.
Andererseits besteht der vorhergehende Schritt weiterhin aus dem Prüfen der Positionierung des Teiles auf der Grundlage.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht weiterhin darin, bei der Ausgabe des zweiten Vergleichs, in dem Fall, daß das Teil nicht in dem gewählten Toleranzbereich liegt, einen Ausgleichsvorgang des Teiles auszuführen und das Teil für den Fall, daß nach dem Ausgleichsvorgang das Teil nicht entsprechend ist, das Teil zurückzuweisen.
Das Verfahren besteht gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung darin, in dem Fall, daß der Ausgleichsvorgang nicht zu einer Zurückweisung des Teiles führt, die Abgleichmaßnahmen zu berechnen, die ausgeführt werden müssen, um die Fehler zu beheben.
Die Meß-, Verarbeitungs- und Vergleichsvorgänge werden zonenweise ausgeführt.
Die Meßvorgänge werden ausgeführt, indem eine Flächenabtastung der zu kontrollierenden Zone durch die Meßeinrichtungen ausgeführt wird.
Die Meßpunkte von einer Zone zu einer weiteren werden erhalten, indem Relativverschiebungen zwischen dem Teil und den Meßvorrichtungen ausgeführt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindungen werden durch das Lesen der beispielshaften und keineswegs beschränkenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
- Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Fig. 2A und 2B ein Flußdiagramm der aufeinanderfolgenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Fig. 3A und 3B schematische Darstellungen entsprechend der Darstellung zweier Zonen.
Fig. 1 gestattet die schematische Veranschaulichung einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei 10 ist eine Verarbeitungseinrichtung für die Meßpunkte vorgesehen. Diese Einrichtung kann beispielsweise durch einen Computer oder einen Mikrocomputer vor Ort ausgeführt sein, der durch eine digitale Datenleitung mit einem Zentralsystem 2 verbunden ist, das die CAD-Datei zur Festlegung der Teile enthält. Diese Datei, die bei der Planung der Teile festgelegt wird, besteht aus einer Datei zur Rohlings-Festlegung und einer Datei zur Fertigteil-Festlegung.
Durch bekannte Bildüberlagerungstechniken kann ein Bediener ausgehend von einer Tastatur 11, die mit dem Mikrorechner verbunden ist, auf dem Bildschirm eine graphische Darstellung des zu kontrollierenden Teils erhalten, so wie es durch die CAD-Datei festgelegt ist und so wie es durch die ausgeführten Messungen festgelegt wird.
Ein Bediener kann ausgehend von der Tastatur die Ausführung des Verfahrens steuern. Diese Ausführung wird durch eine Verarbeitungseinrichtung 10 durchgeführt. Dazu sind zusätzliche Mittel vorgesehen. Daher gestatten zur Ausführung des Zonenwahl- Schritts mechanische und elektronische Mittel auf Befehl der Verarbeitungseinrichtung, relative Verschiebungen der Meßeinrichtung bezüglich des zu kontrollierenden Teils zu erhalten.
Eine Vorbehandlungs- und Befehlseinrichtung 20 ist zur Schaffung einer Verbindung zwischen der Meßeinheit 30 und der Verarbeitungseinrichtung 10 vor Ort vorgesehen. Diese Einrichtung weist eine Umsetzerschaltung 21 und eine Steuerschaltung 22 auf.
Somit werden die Steuerdaten, die durch die Verarbeitungseinrichtung 10 geschickt werden, durch die Steuerschaltung 22 in analoge Steuersignale umgesetzt. Diese Schaltung ist durch eine Leistungselektronik ausgeführt, durch die die Verschiebungsmotoren der Meßanordnung betrieben werden können.
Die Umsetzschaltung 21 gestattet eine Konditionierung und eine Umwandlung der analogen Meßsignale in digitale Signale.
Die Meßeinrichtung 30 ist auf einem Brückengestell bestehend aus zwei Stützen 41, 42 angebracht, die so angebracht sind, daß sie längs einer Achse X verschoben werden können.
Ein Träger 43, der über die Träger 41, 42 hinausragt, kann sich längs einer Achse Z bewegen. Genauer gesagt, ist die Meßeinrichtung an einem Teil 44 eingehakt, das auf dem Querträger 43 so verschoben werden kann, daß Verschiebungen längs einer Achse Y erhalten werden.
Die Meßeinrichtung 30 besteht aus einem dreidimensionalen Aufnehmer. Sie kann genausogut aus einem Roboter bestehen.
Das zu kontrollierende Teil 50 wird auf einer Trägergrundlage angebracht, die mit einer Platte 70 zur Festsetzung und zur Ortsbestimmung bezüglich der Achsen X, Y, Z und bezüglich eines Ausgangspunktes versehen ist, der durch einen festen Raumpunkt oder durch einen festen Punkt der Platte gebildet ist.
Der Guß-Rohling 50 wird durch einen Bediener auf der Platte 70 angebracht. Eine erste Kontrolle besteht darin, daß der Bediener zuerst das Vorhandensein von Bearbeitungs- Ausgangspunkten prüft. Diese Ausgangspunkte bestehen aus einer Ausgangsebene und aus einem Orientierungssystem, das entweder aus zwei Zentrierlöchern oder aus einem Zentrierloch und einem Ausrichtwinkel besteht.
Der Bediener prüft ebenso die Stabilität des Teiles auf dem Träger.
Wie aus dem in den Fig. 2A und 2B dargestellten Flußdiagramm und den erwähnten Schritten ersichtlich ist, besteht das Kontrollverfahren danach darin, daß automatisiert die folgenden Schritte ausgeführt werden:
- Festlegung der Ortsbestimmung des Teiles im Raum bezüglich eines festen Bezugspunktes (Schritt 101),
- Wahl einer zu kontrollierenden Zone (102),
- Ausführung einer Formenanalyse der gewählten Zone.
Die Formanalyse (103) besteht aus:
- Ausführung von dreidimensionalen Messungen in der gewählten Zone (200),
- Speicherung der Meßpunkte (200),
- Vergleich der ausgeführten Meßpunkte mit der Festlegung, die durch die CAD-Datei gegeben ist und Speicherung der Vergleichsergebnisse (200), und
- abhängig von diesen Ergebnissen Behalten oder Zurückweisung des Teiles.
Vorzugsweise wird eine Datei gebildet, die die Meßpunkte enthält (207).
Ebenso vorzugsweise werden die kontrollierten Zonen (Schritt 207) auf dem Bildschirm des Mikrocomputers 10 dargestellt.
Das Verfahren besteht darin, die Analyse aufeinanderfolgend für alle gewählten Zonen wieder zu beginnen, bis keine Zone mehr übrigbleibt (104).
Für die Analyse der gewählten Zone wird die Meßeinrichtung automatisch verschoben, um Messungen der neuen Zone, die ausgehend von einer Tastatur (210) gewählt wurde, auszuführen, wobei eine Kontrolle der Anzahl der Zonen ausgeführt wird (211).
Für jede analysierte Zone und für den Fall, daß Fehler registriert wurden (105, 106), besteht das Verfahren darin:
- Ausgleichsberechnung des Teiles durch ein bekanntes Verfahren (108).
Es wird daran erinnert, daß das Ausgleichen eines Teiles es gestattet, die Raumposition des tatsächlichen Rohzustands des Teiles bezüglich seines theoretischen Volumens, seiner Toleranzen und seiner Bezugspunkte zu kennen.
Wenn nach der Ausgleichsberechnung ein tatsächlicher Rohwert erhalten wird, der innerhalb des theoretischen Volumens liegt (109), kann das Verfahren daraufhin darin bestehen, daß eine Berechnung der auszuführenden Abgleichmaßnahme durchgeführt wird (111), um das Teil wieder in Übereinstimmung mit den CAD-Daten des Rohlings zu bringen. Die Wahl, ob diese Berechnung ausgeführt wird, wird dem Bediener überlassen, der ausgehend von seiner Tastatur die Ausführung dieser Berechnung befehlen kann.
Für den Fall, daß der Ausgleichsvorgang nicht möglich ist (110) oder nicht erwünscht ist, wird das Teil als nicht vorschriftsmäßig deklariert (112). Für den entgegengesetzten Fall wird es als vorschriftsmäßig bezeichnet.
Selbstverständlich wird für den Fall, daß kein Fehler registriert wurde (107), wobei die Vergleichsergebnisse mit der Festlegung der CAD-Datei positiv gewesen waren, das Teil als vorschriftsmäßig bezeichnet (113).
Vorzugsweise weist der Vergleichsschritt (200) einen oder zwei Unterschritte auf, wie es im Folgenden genauer beschrieben wird:
- es wird ein erster Vergleich zwischen den Meßpunkten unter Festlegung des Rohlings der CAD-Datei durchgeführt,
- wenn am Ende dieses Vergleichs die Ergebnisse innerhalb des gewählten Toleranzbereiches liegen (201), ist das Teil vorschriftsmäßig,
- wenn die Ergebnisse außerhalb dieses Bereichs liegen (202), wird ein zweiter Vergleich mit der Festlegung des Fertigteils der CAD-Datei (203) ausgeführt,
- wenn der oder die Fehler nach diesem Vergleich immer noch bestehen (205), schreitet das Verfahren zur Speicherung der Fehler und/oder der erhaltenen Abweichungen weiter (206).
In Fig. 3A ist beispielshaft schematisch eine Zone dargestellt, die auf dem Bildschirm bildlich dargestellt wird und eine massive Nocke zeigt.
Die bearbeitete Form ist durch das Bezugszeichen U, der tatsächliche Rohling durch das Bezugszeichen BR und der Rohling durch das Bezugszeichen B festgelegt. Diese drei Formen werden übereinandergelegt und gestatten es, zwei Unregelmäßigkeiten darzustellen.
Der Fehler A1 erweist sich als unannehmbar, da er innerhalb der Fertigteil-Festlegung liegt.
Der Fehler A2 erweist sich als annehmbar, da er bei der Bohrung vollständig verschwindet.
Die Fig. 3B stellt ein weiteres Beispiel der dargestellten Zone dar. Es handelt sich um ein Längsloch im Zusammenhang mit einer Nocke.
Wie bei der Fig. 3A ist die bearbeitete Form mit dem Bezugszeichen U, der tatsächliche Rohling mit dem Bezugszeichen BR und der Rohling mit dem Bezugszeichen B bezeichnet.
Dieses Beispiel veranschaulicht zwei Arten von Abweichungen der bildlich dargestellten Form.
Der Fehler A3 erweist sich als unannehmbar, da er innerhalb der Rohteil-Festlegung liegt.
Der Fehler A4 erweist sich als annehmbar, da er nur eine Auflagefläche begrenzt.

Claims

1. Verfahren zur Kontrolle der dimensionellen Maße von Gußteilen, bei dem die Teile zuerst mittels rechnergestützter Konstruktion (CAD) in einer Datei festgelegt wurden, aufweisend die folgenden Schritte:

- Positionierung des Teiles auf einem Träger und Ortsbestimmung im Raum von letzterem,

- Wahl der zu kontrollierenden Zonen,

- Formenanalyse ausgehend von einer Datenverarbeitungseinheit, einer dreidimensionalen Meßvorrichtung und einer Befehlsvorrichtung, für jede gewählte Zone, bestehend aus:

. Ausführung von dreidimensionalen Messungen,

. Speicherung dieser Meßpunkte,

. Vergleich der Meßpunkte mit den Festlegungen, die durch die CAD-Datei gegeben sind,

darauffolgend, wenn alle Zonen analysiert wurden:

- Annahme oder Zurückweisung des Teiles abhängig von allen Vergleichsergebnissen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die CAD-Datei die Festlegung von Gußrohlingen und Fertigteilen enthält, und daß der Vergleich von Meßpunkten mit der CAD-Datei besteht aus:

- Ausführung eines ersten Vergleichs zwischen den Meßpunkten und der Rohlings- Festlegung der CAD-Datei,

- Ausführung eines zweiten Vergleichs mit der Fertigteil-Festlegung der CAD-Datei für den Fall, daß das Ergebnis des ersten Vergleichs nicht innerhalb des gewählten Toleranzbereiches liegt,

- Speicherung der Fehler und/oder der Abweichungen, die durch diesen zweiten Vergleich erhalten wurden.

2. Kontrollverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen vorhergehenden Schritt umfaßt, der in der Prüfung des Vorhandenseins von Bearbeitungsfehlern des zu kontrollierenden Teils besteht.

3. Kontrollverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung des Vorhandenseins von Bearbeitungsfehlern besteht aus:

- Festlegung einer Ausgangsebene,

- Festlegung eines Orientierungssystems.

4. Kontrollverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorhergehende Schritt darüber hinaus aus einer Prüfung der Positionierung des Teiles auf der Anbringung besteht.

5. Kontrollverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin darin besteht, daß am Ende des zweiten Vergleichs für den Fall, daß das Teil nicht innerhalb des gewählten Toleranzbereiches liegt, ein Ausgleichsvorgang des Teiles ausgeführt wird, und das Teil für den Fall, daß nach dem Ausgleichsvorgang das Teil nicht vorschriftsmäßig ist, zurückgewiesen wird.

6. Kontrollverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß der Ausgleichsvorgang nicht zu einer Zurückweisung des Teiles führt, es darin besteht, daß die Abgleichmaßnahme berechnet wird, die zur Behebung der Fehler auszuführen ist.

7. Kontrollverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß-, Verarbeitungs- und Vergleichsvorgänge zonenweise ausgeführt werden.

8. Kontrollverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorgänge ausgeführt werden, indem eine Oberfiächenabtastung der zu kontrollierenden Zone durch die Meßeinrichtung ausgeführt wird.

9. Kontrollverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Messungen von einer Zone zu einer weiteren dadurch erhalten werden, daß Relativverschiebungen zwischen dem Teil und der Meßeinrichtung ausgeführt werden.