CH694870A5 - Verfahren zum Vermessen von Kegelgewinden auf einem Koordinatenmessgeraet. - Google Patents

Description

  



   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermessen von Kegelgewinden  auf einem Koordinatenmessgerät, das mit einem in den Koordinaten  X, Y, Z verstellbaren Tisch zur Aufnahme eines mit dem Kegelgewinde  versehenen Prüflings ausgestattet ist und das weiterhin über einen  Fühlhebeltaster verfügt, der an einem Federbügel in Z-Richtung positionsveränderlich  gehalten und über diesen Federbügel mit einer in X-Richtung verstellbaren  Messpinole verbunden ist und an dem ein in der X-Koordinate auslenkbares  Tastelement angeordnet ist, wobei zunächst eine Kalibrierung des  Fühlhebeltasters anhand eines Einstellnormales vorgenommen wird,  danach zwecks Vermessung des Kegelgewindes das Tastelement nacheinander  an verschiedene Gewindeflanken zur Anlage gebracht wird,

   die dabei  ermittelten Messwerte in einer Auswerteeinheit gespeichert werden  und anhand der gespeicherten Messwerte eine Berechnung der Kenn-  und Bestimmungsgrössen des Kegelgewindes vorgenommen wird. 



   Die Erfindung ist insbesondere zur Ermittlung der Flankendurchmesser  von Kegelgewinden, geeignet. Der Flankendurchmesser wird dabei in  einer Prüf-ebene ermittelt, die von einer Stirnfläche des Prüflings  einen bestimmten Abstand hat; damit wird u.a. der DIN 158 (metrisches  kegeliges Aussengewinde) und der DIN 2999 (Withworth-Rohrgewinde)  entsprochen. 



   In DIN 158 und DIN 2999 sind die Kennwerte und Bestimmungsgrössen  für kegeliges Aussengewinde festgelegt und zugleich    Anweisungen  zur einfachen und unmittelbaren Funktionsprüfung dieser Gewinde gegeben.  Es wird der Aufbau und die Handhabung von Lehren vorgeschlagen, durch  welche die Bestimmungsgrössen eines Kegelgewindes geprüft werden  können. Vorgesehen sind dabei kegelige Gewindelehrringe oder Gewindelehrdorne,  mit denen lediglich eine Prüfung, nicht aber eine Vermessung des  Gewindes möglich ist. 



   So kann beispielsweise die Bestimmung des Flankendurchmessers eines  Kegelgewindes erfolgen, indem ein Lehrdorn mit zylindrischem Gewinde  in ein kegeliges Innengewinde eingeschraubt wird; aus der Einschraubtiefe  muss dann auf die Grösse des Flankendurchmessers in einer entsprechenden  Messebene geschlossen werden. Eine exakte Bestimmung des Flankendurchmessers  ist damit nicht möglich. 



   Weiterhin ist es bekannt, zur Messung von Kegel-Aussengewinden die  sogenannte Drei-Draht-Methode anzuwenden. Diese ist beispielsweise  beschrieben bei Langsdorf "Messen von Gewinden", Springerverlag Berlin,  Heidelberg, New York, 1974, Seiten 69 bis 74 und bei Zill "Messen  und Lehren im Maschinen- und Feingerätebau", Deupner Verlagsgesellschaft  Leipzig 1956, Seiten 183 und 184. 



   Dieses Messverfahren ist nachteiligerweise recht zeitaufwendig, da  zusätzlich zum Gewindermessdrahtsatz auch durchmessergleiche Gewindemesskugeln  und zugehörige Zentrierhülsen erforderlich sind, die auf die Gegenpinole  aufgesteckt werden müssen. 



     Aus der DE PS 4 410 195.3 sind ein Verfahren und eine Anordnung  zum Vermessen kegeliger Gewinde auf einem Koordinatenmessgerät bekannt.  Dabei wird nach der Kalibrierung eines Messtasters mit Hilfe eines  Kalibrierringes der Prüfling auf dem Koordinatentisch aufgespannt.  Der Tisch ist neigbar und wird zunächst so eingestellt, dass eine  erste Flankendurchmesserlinie des Kegelgewindes parallel zur Z-Koordinate  ausgerichtet ist. In dieser Position erfolgt eine mehrfache Antastung  des Gewindes in unterschiedlichen Z-Koordinaten. Danach wird die  Neigung des Tisches so geändert, dass eine zweite Flankendurchmesserlinie,  die der ersten diametral gegenüberliegt, parallel zur Z-Koordinate  ausgerichtet ist. Auch hier werden die Gewindegänge mehrfach in unterschiedlichen  Z-Positionen angetastet.

   Für jede Antastung werden Messwerte ermittelt  und in einer Auswerteeinrichtung gespeichert. Aus bekannten geometrischen  Beziehungen werden aus den gespeicherten Messwerten die Kenn- und  Bestimmungsgrossen des Kegelgewindes ermittelt. Ein Nachteil besteht  dabei darin, dass der Tisch neigbar sein muss, was dessen Lagerung  um eine zusätzliche Gelenkachse erfordert und insofern die Gefahr  der Ungenauigkeit aufgrund von Fertigungstoleranzen in sich birgt.                                                             



   Ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen kegeliger Aussengewinde  sind aus der DE Patentschrift 19 522 276 C1 bekannt. Hier ist zur  Ausführung des Verfahrens ein Einkoordinatenmessgerät vorgesehen,  bei dem der Prüfling mit dem zu vermessenden Gewinde auf einem in  drei Koordinatenachsen verstellbaren Schlitten aufgenommen und durch  einen an der Messpinole des Einkoordinatenmessgerätes angeordneten  Fühlhebeltaster angetastet wird. Nachteiligerweise sind das be    schriebene Verfahren und die Einrichtung nicht zur Innengewindemessung  geeignet. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren  zum Vermessen von Kegelgewinden auf einem Koordinatenmessgerät so  weiterzubilden, dass Bestimmungsgrössen von Kegelaussen- und Kegelinnengewinde  definitionsgemäss und effektiv ermittelt werden können. 



   Diese Aufgabe wird für die Vermessung von Kegelgewinden nach einem  Verfahren der vorbeschriebenen Art dadurch gelöst, dass im Anschluss  an die Kalibrierung in einem ersten Schritt zunächst der Federbügel  so tariert wird, dass zwei der Z-Koordinate zugeordnete Koinzidenzmarken,  von denen eine mit dem Federbügel in der Z-Koordinate beweglich und  die andere gestellfest angeordnet ist, in Z-Richtung zueinander versetzt  sind, d.h. nach der Tarierung soll der Abstand zwischen der beweglichen  Koinzidenzmarke und der Tischauflagefläche kleiner sein als der Abstand  zwischen der gestellfesten Koinzidenzmarke und der Tischauflagefläche.                                                         



   In einem zweiten Schritt wird dann eine Bezugs-ebene definiert. Dazu  wird eine Verstellung des -Tisches in Z-Richtung soweit vorgenommen,  bis die Tischauflagefläche mit dem Tastelement in Kontakt kommt und  nun der Tisch unter Mitnahme des Tastelementes bzw. des Federbügels  weiter in Z-Richtung zugestellt, bis die beiden Koinzidenzmarken  in Koinzidenz stehen, der dabei erreichte Z-Wert der Tischposition  wird als Bezugwert z A  gespeichert oder es wird die erreichte Z-Position  gleich 0 gesetzt, so dass diese Tischposition    leicht wieder eingestellt  werden kann. Die Tischauflagefläche stellt somit die Bezugsebene  für die Messung dar, sobald die Tischposition den Bezugswert z A  erreicht. 



   In einem nun folgenden dritten Schritt wird der Tisch soweit vom  Tastelement zurückgefahren, dass ein ausreichender Abstand zwischen  Tischauflagefläche und Tastelement zum Aufsetzen des Prüfling auf  die Tischauflagefläche gegeben ist. Nach dem Aufsetzen des Prüflings  wird mit dem Tastelement ein Gewindegang durch Verschieben der Messpinole  in X-Richtung angetastet und durch Tischverschiebung in Y-Richtung  das Tastelement auf den Umkehrpunkt am Prüflingsumfang eingestellt.  Danach wird der Tisch in Z-Richtung verstellt, bis die Koinzidenzmarken  am Federbügel in Koinzidenz gebracht sind. 



   Hiernach wird in einem vierten Schritt die Messpinole weiter in X-Richtung  verschoben, bis das Tast-element seine 0-Position erreicht hat; in  dieser Position wird ein erstes Wertepaar x 1 , z 1  abgelesen und  gespeichert; dabei bedeuten x 1  den Anzeigewert an der Messpinole  (in X-Richtung) und z 1 die Tischposition in der Z-Koordinate. 



   In einem fünften Schritt wird nunmehr ein weiterer Gewindegang auf  der gleichen Durchmesserseite des Kegelgewindes angetastet und in  analoger Weise ein zweites Wertepaar x 2 , z 2  abgelesen und gespeichert.                                                     



   Anschliessend werden von der diametral gegen-überliegenden Durchmesserseite  in einem sechsten Schritt weitere Wertepaare x 3 , z 3  und x 4,  z 4  gewonnen. Im abschliessenden siebenten    Schritt werden mit  Hilfe der Auswerteeinheit unter Zugrundelegung der geometrischen  Beziehungen der Wertepaare x 1 , z 1  bis x 4 , z 4  der Flankendurchmesser  des Kegelgewindes und bei Bedarf auch der Kegelwinkelfehler ermittelt.                                                         



   Damit ist es in einfacher Weise und mit hoher Genauigkeit möglich,  Messwerte zu ermitteln und daraus in einer Recheneinheit die Kenn-  und Bestimmungsgrössen des Kegelgewindes zu berechnen. 



   Zur Gewährleistung einer hohen Genauigkeit sollten die Wertepaare  x 1 , z 1  bis x 4 , z 4  jeweils von Antastungen nahe der für das  Kegelgewinde definierten Messebene abgenommen werden. 



   Im Rahmen der Erfindung liegt ein Verfahren zum Vermessen von Kegelgewinden  der vorgenannten Art, jedoch mit einem zusätzlich um die Koordinate  Z drehbaren Tisch. Dabei wird im Anschluss an die Kalibrierung in  einem ersten Schritt wiederum zunächst der Federbügel so tariert,  dass die beiden Koinzidenzmarken in Z-Richtung zueinander versetzt  sind, so dass auch hier der Abstand zwischen der beweglichen Koinzidenzmarke  und der Tischauflagefläche kleiner ist als der Abstand zwischen der  gestellfesten Koinzidenzmarke und der Tischauflagefläche. 



   In einem zweiten Schritt wird die für das Kegelgewinde definierte  Messebene mit einem Abstand a von der Tischauflagefläche eingestellt.  Dazu wird der Tisch unter Mitnahme des Fühlhebeltasters soweit in  Z-Richtung verschoben, bis die beiden Koinzidenzmarken des Federbügels  sich gegenüberstehen und anschliessend aus dieser Position der Tisch  um den    Weg  DELTA z = a in Z-Richtung zurückgefahren; die nun  erreichte Z-Position des Tisches wird abgelesen und als Bezugswert  z B  gespeichert. Alternativ zur Speicherung der Z-Position kann  auch ein Anschlag eingestellt werden, mit dessen Hilfe das Wiederauffinden  der Tischposition beim Bezugswert z B leicht möglich ist. 



   In einem dritten Schritt wird nun der Prüfling zentrisch zur Drehachse  des Tisches auf der Tischauflagefläche befestigt, der Bezugswert  z B  wieder eingestellt bzw. der Tisch in die durch Anschlag markierte  Position gefahren und durch Verschieben der Mess-pinole in X-Richtung  mit dem Tastelement ein erster Gewindegang angetastet. 



   Hiernach erfolgt in einem vierten Schritt eine iterativ Änderung  der Relativlage von Prüfling und Tast-element durch Drehen des Tisches  um die Z-Koordinate, durch Nachstellen der Messpinole in X-Richtung  und durch Verschieben des Tisches mit dem Prüfling in Y-Richtung  solange, bis sich erstens die Koinzidenzmarken wieder gegenüberstehen,  zweitens eine Y-Position erreicht ist, bei der das Tastelement auf  den Umkehrpunkt des Prüflingsumfanges eingestellt ist, und drittens  das Tastelement seine 0-Position erreicht hat. Nun wird der Anzeigewert  der Messpinole abgelesen und als Messwert x 1  dem ersten Gewindegang  zugeordnet gespeichert. 



   In einem fünften Schritt wird die Messpinole in X-Richtung soweit  verstellt und die Z-Position um +P/2 und -P/2 mit (P der Steigung  des Kegelgewindes) geändert, bis ein zweiter und dritter diametral  gegenüberliegender Gewindegang angetastet sind. Wenn dabei die Koinzidenzmarken  sich ge   genüberstehen, eine Y-Position erreicht ist, in der das  Tast-element auf den Umkehrpunkt des Prüflingsumfanges eingestellt  ist und das Tastelement seine O-Position erreicht hat, werden jeweils  die Anzeigewerte von der Messpinole abgelesen und als den angetasteten  Gewindegängen zugeordnete Messwerte x 2 und x 3 gespeichert. 



   In einem weiteren Schritt schliesslich wird aus den Beziehungen |x  1 -x 2 | = D 21  und |x x -x 3 | = D 22  der entsprechende Flankendurchmesser  mit D = D 21 /2 + D 22 /2 ermittelt, wobei noch die Tasterkonstante  sowie die Anlageverhältnisse des Tastelementes im Gewinde auf herkömmliche  Weise berücksichtigt werden müssen. 



   Die Mitnahme des Fühlhebeltasters mit der Tischverstellung bei der  Einstellung der für das Kegelgewinde definierten Messebene beim zweiten  Verfahrensschritt kann beispielsweise unter Verwendung -eines Endmasses  erfolgen. Dabei weist das Endmass zwischen seinen beiden Messflächen  die Höhe E=a-d K /2, mit a dem Abstand der Messebene von der -Tischauflagefläche  und d K  dem Durchmesser der Kugel am Tastelement. Das Endmass wird  mit einer seiner Messflächen auf die Tischauflagefläche aufgelegt,  während die zweite Messfläche dem Tastelement zugewandt ist; jetzt  wird der Tisch bis zur Anlage der zweiten Messfläche am Tastelement  und dann weiter unter Mitnahme des Tastelementes bzw. des Fühlhebeltasters  in Z-Richtung verfahren, bis die beiden Koinzidenzmarken des Federbügels  sich gegenüberstehen. 



   Alternativ zur Verwendung eines Endmasses kann die Einstellung der  für das Kegelgewinde definierten Messebene auch er   folgen, indem  der Tisch soweit in Z-Richtung zugestellt wird, bis die Tischauflagefläche  das Tastelement erreicht hat und dann der Tisch unter Mitnahme des  Tastelementes weiter zugestellt wird, bis die beiden Koinzidenzmarken  des Federbügels sich gegenüberstehen; dann wird der Tisch aus dieser  Position um den Weg  DELTA z 1 =a-d K /2 wieder in die entgegengesetzte  Richtung zurückgefahren. Die Tischauflagefläche befindet sich somit  in der dem Bezugswert z B entsprechenden Position. 



   Die Erfindung ist sowohl zur Vermessung von Kegelinnen- wie auch  von Kegelaussengewinden geeignet. Soll beispielsweise Kegelinnengewinde  vermessen werden, ist es vorteilhaft, als Einstellnormal zum Zweck  der Kalibrierung des Fühlhebeltasters vor der Vermessung einen Kalibrierring  zu benutzen. Dieser wird anstelle des Prüflings auf der Tischauflagefläche  angeordnet und an mehreren, sich diametral gegenüberliegenden Positionen  seines Umfanges mit dem Fühlhebeltaster angetastet, wobei durch Tischverschiebung  in Y-Richtung das Tastelement auf den Umkehrpunkt am Umfang des Kalibrierringes  eingestellt und aus den ermittelten Messdaten eine Tasterkonstante  errechnet und gespeichert wird. 



   Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Anordnung zur Durchführung  der vorgenannten Verfahrensschritte, die mit einem entlang der Koordinatenachsen  X, Y, Z verschiebbaren Tisch ausgestattet ist, auf dessen Auflagefläche  der mit dem Kegelgewinde versehene Prüfling angeordnet ist. 



   Dabei ist am Koordinatenmessgerät ein Fühlhebeltaster vorgesehen,  der an einem Federbügel in Z-Richtung positionsver   änderlich gehalten  ist. Er steht über diesen Federbügel mit einer in X-Richtung verstellbaren  Messpinole in Verbindung und verfügt über ein in X-Richtung auslenkbares  Tastelement, das während der Messung nacheinander an verschiedene  Gewindeflanken des Kegelgewindes zur Anlage gebracht werden kann.                                                              



   Der Fühlhebeltaster ist über einen Signalweg mit einer Auswerteeinrichtung  verbunden, über den Informationen über die Auslenkung des Tastelementes  zur Auswerteeinrichtung gelangen. Das Tastelement ist ausgehend von  einer 0-Position nach beiden Richtungen in der X-Koordinate auslenkbar.                                                        



   Weiterhin sind Mittel zur Kontrolle der Positionsveränderung des  Fühlhebeltasters bzw. des Tastelementes bei dessen Bewegung in Z-Richtung  vorgesehen, beispielsweise Koinzidenzmarken, von denen eine mit dem  Federbügel in der Z-Koordinate beweglich und die andere gestellfest  angeordnet ist. Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit und/oder Kontrolle  der Koinzidenz können ein Feinzeiger oder ein Nullindikator vorhanden  und über Signalwege mit der Auswerteeinrichtung verbunden sein. 



   Zur Erfassung der X-Positionswerte der Messpinole und zur Einstellung  und Kontrolle von Z-Positionswerten des Tisches sind Messwertaufnehmer  vorgesehen, deren Signalausgänge ebenfalls mit der Auswerteeinrichtung  verbunden sind. 



   Alternativ zu einer Messanordnung für die Z-Positionswerte des Tisches  kann ein Anschlagsystem mit guter Reproduzierbarkeit vorgesehen sein,  mit dessen Hilfe der Tisch stets    schnell wieder in funktionswichtige  Positionen gefahren werden kann, beispielhaft dann, wenn die Tischauflagefläche  den Bezugswert z B einnehmen soll. 



   Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles  zur Messung eines Kegelinnengewindes näher erläutert werden. In den  zugehörigen Zeichnungen zeigen      Fig. 1 die Anordnung eines  Prüflings mit Kegelinnengewinde auf dem Koordinatentisch     Fig.  2 eine Anordnung zu einer Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemässen  Verfahrens.  



   In Fig. 1 ist der zu einem Koordinatenmessgerät gehörende Tisch 1  mit einer Tischauflagefläche 2 dargestellt. Der Tisch 1 ist in den  Koordinaten X, Y, Z verschiebbar. Dabei sind die Zustellwege und  positionen des Tisches 1 bzw. der Tischauflagefläche 2 in Z-Richtung  anhand einer Messanordnung, wie sie bei Koordinatentischen üblich  ist, ermittelbar und reproduzierbar. Die Messanordnung verfügt über  einen Messwertaufnehmer (nicht dargestellt), dessen Ausgang mit einer  Auswerteeinrichtung (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden ist. 



   Über dem Tisch 1 ist ein Fühlhebeltaster 3 angeordnet, der an einem  Federbügel 4 in Z-Richtung positionsveränderlich gehalten ist. Über  den Federbügel 4 ist der Fühlhebeltaster 3 mit einer in X-Richtung  verstellbaren Messpinole 5 verbunden. Die Messpinole 5 ist mit einem  Messwertaufnehmer (nicht dargestellt) für Positionswerte in X-Richtung  gekoppelt,    der über einen Signalweg mit der Auswerteeinrichtung  in Verbindung steht. 



   Der Fühlhebeltaster 3 besitzt ein Tastelement 6, das ausgehend von  einer 0-Position nach beiden Richtungen der X-Koordinate um eine  Schwenkachse 15 auslenkbar ist. Das Tastelement 6 ist mit Tastkugeln  7 ausgestattet. Auch der Fühlhebeltaster 3 ist über einen Signalweg  mit der Auswerteeinrichtung verbunden; über diesen Signalweg gelangen  Informationen über das Mass der Auslenkung des Tast-elementes 6 zur  Auswerteeinrichtung. 



   Am Federbügel 4 sind zwei Koinzidenzmarken 8 und 9 angeordnet. Davon  ist die Koinzidenzmarke 8 gestellfest, während die Koinzidenzmarke  9 mit dem Federbügel 4 in der Z-Koordinate beweglich ist. Zur exakten  Kontrolle von Positionsveränderungen des Fühlhebeltasters 3 relativ  zum Gestell des Koordinatenmessgerätes in Z-Richtung ist über dem  Fühlhebeltaster 3 ein Feinzeiger 10 positioniert, dessen Messrichtung  in der Z-Koordinate ausgerichtet ist. Auch der Feinzeiger 10 ist  über einen Signalweg mit der Auswerteeinrichtung verbunden. 



   Die Auswerteeinheit umfasst einen Messwertspeicher, eine Rechenschaltung  zur Verarbeitung der Messwerte bzw. zur Berechnung von Kenn- und  Bestimmungsgrössen von Kegelgewinden und auch eine Anzeigeeinrichtung  für die ermittelten Ergebnisse. Die Auswerteeinheit kann aus einer  kommerziell für die Erfassung und Auswertung von Messgrössen vorgesehenen  Einrichtung bestehen, deren Signaleingänge mit den entsprechenden  Signalausgängen des Fühlhebeltasters 3, des Fein   zeigers 10, des  Messwertaufnehmers an der Messpinole 5 und der Messanordnung für  die Z-Positionen des Tisches 1 verknüpft sind. Es können Messwertaufnehmer  unterschiedlichster Ausführungen vorgesehen sein. 



   Vor Beginn des erfindungsgemässen Messverfahrens wird eine Kalibrierung  des Fühlhebeltasters 3 anhand eines Einstellnormales vorgenommen.  Soll beispielsweise ein Kegelinnengewinde vermessen werden, so kann  als Einstellnormal ein Kalibrierring genutzt werden. Der Kalibrierring  wird zunächst anstelle des Prüflings 13 auf der Tischauflagefläche  2 angeordnet und an mehreren, sich diametral gegenüberliegenden Positionen  seines Umfanges mit dem Fühlhebeltaster 3 angetastet. Dabei wird  durch Tischverschiebung in Y-Richtung das Tastelement 6 auf den Umkehrpunkt  am Umfang des Kalibrierringes eingestellt. Aus den ermittelten Messdatei  wird eine Tasterkonstante errechnet und zur späteren Verwendung gespeichert.                                                   



   Im Anschluss an die Kalibrierung wird zur weiteren Vorbereitung des  erfindungsgemässen Verfahrens zunächst der Federbügel 4 so tariert,  dass der Abstand der beweglichen Koinzidenzmarke 9 zur Tischauflagefläche  2 kleiner ist als der Abstand der gestellfesten Koinzidenzmarke 8  zur Tischauflagefläche 2. 



   Nun wird eine Bezugsebene definiert, indem eine Verstellung des Tisches  1 in Z-Richtung soweit erfolgt, bis die Tischauflagefläche 2 mit  dem Tastelement 6 in Kontakt kommt und der Tisch 1 dann unter Mitnahme  des Tastelementes 6 weiter in Z-Richtung zugestellt wird, bis die  beiden Koin   zidenzmarken 8, 9 in Koinzidenz stehen. Der dann erreichte  Z-Wert der Tischposition wird als Bezugwert z A  gespeichert oder  die erreichte Z-Position wird gleich 0 gesetzt. 



   Nunmehr wird ein Prüfling 13 mit dem zu vermessenden Kegelinnengewinde  auf der Tischauflagefläche 2 positioniert. Durch Verschieben der  Messpinole 5 in X-Richtung wird ein erster Gewindegang angetastet,  um zunächst ein Wertepaar x 1 , z 1 zu ermitteln. 



   Dazu wird iterativ die Tastkugel 7 im ausgewählten Gewindegang zur  Anlage gebracht, durch Tischverschiebung in Y-Richtung das Tastelement  S bzw. die Tastkugel 7 auf den Umkehrpunkt am Prüflingsumfang eingestellt  und ausserdem durch Z-Verstellung des Tisches 1 dafür gesorgt, dass  die Koinzidenzmarken 8 und 9 am Federbügel 4 in Koinzidenz stehen.  Nunmehr wird die Messpinole 5 weiter in X-Richtung verschoben, bis  das Tastelement 6 seine 0-Position erreicht hat. In dieser Konstellation  werden an der mit der Messpinole 5 verbundenen Mess-anordnung der  zugehörige Wert x 1  und an der Mess-anordnung für die Tischverschiebung  in Z-Richtung der zugehörige Wert z 1  abgelesen und als Wertepaar  x 1 , z 1 gespeichert. 



   In analoger Weise wird auf der gleichen Durchmesserseite des Kegelinnengewindes  ein zweiter Gewindegang angetastet und für diesen Gewindegang das  Wertepaar x 2 , z 2 abgelesen und gespeichert. 



   Danach werden von der diametral gegenüberliegenden Durchmesserseite  zwei weitere Wertepaare x 3 , z 3  und x 4 , z 4  gewon   nen. Aus  den ermittelten insgesamt vier Wertepaaren x 1 , z 1  bis x 4 , z  4  wird unter Zugrundelegung der bekannten geometrischen Beziehungen  der Flankendurchmesser D 2  des Kegelgewindes sowie bei Bedarf der  Kegelwinkelfehler ermittelt. Um ein korrektes Messergebnis zu erzielen,  werden bei der Ermittlung dieser Kenn- und Bestimmungsgrössen des  Kegelgewindes in üblicher Weise die Tasterkonstante sowie die Anlageverhältnisse-  der Tastkugel 7 im Gewindegang berücksichtigt. 



   In Fig. 2 ist beispielhaft eine Anordnung dargestellt, die zur Messung  von Kegelgewinden entsprechend einer Variante des erfindungsgemässen  Verfahrens geeignet ist. Hierbei findet die Messung auf einem Koordinatentisch  statt, der in den Koordinaten X, Y, Z verstellbar und zusätzlich  um eine in der Z-Koordinate liegende Drehachse 16 um einen Winkel  ? z drehbar ist. 



   Zur Einstellung einer Bezugsebene für diese Verfahrensvariante wird  beispielsweise ein Endmass 11 auf der Tischauflagefläche 2 positioniert.  Das Endmass 11 hat zwischen seinen beiden Messflächen die Höhe E=a-d  K /2. Darin ist a der Abstand der einzustellenden Messebene von der  Tischauflagefläche 2 und d K  der Durchmesser einer Tastkugel 7 am  Tastelement 6. Das Endmass 11 wird mit seiner ersten Messfläche auf  die Tischauflagefläche 2 aufgelegt und ist mit seiner zweiten Messfläche  12 dem Tastelement 6 zugewandt. 



   Nun wird der Tisch 1 in Z-Richtung zum Fühlhebeltaster 3 bzw. zum  Tastelement 6 hin verfahren, bis die zweite Messfläche 12 des Endmasses  11 mit einer oder, je nach Ausbildung des Tastelementes 6, mit beiden  Tastkugeln 7 in Kon   takt kommt. Die Verschiebung des Tisches 1  erfolgt dann weiter unter Mitnahme des Tastelementes 6 bzw. des Fühlhebeltasters  3, bis sich die beiden Koinzidenzmarken 8 und 9 am Federbügel 4 gegenüberstehen.  Der dabei erreichte Z-Wert der Tischposition wird als Bezugswert  z B  gespeichert; so befindet sich Tischaufnahmefläche 2 später stets  wieder in der Bezugsebene, wenn die Position des Tisches 1 auf den  Bezugswert z B eingestellt wird. 



   Nunmehr wird der Tisch 1 entgegengesetzt zur bisherigen Zustellrichtung  zurückgefahren, das Endmass 11 von der Tischauflagefläche 2 entnommen  und an dessen Stelle ein Prüfling angeordnet. Im weiteren werden,  wie in der Erfindungsbeschreibung anhand der Verfahrensschritte ausführlich  dargelegt, Messwerte x 1  bis x 3  gewonnen und gespeichert und aus  den Beziehungen |x 1 -x 2 | = D 21  und |x 1 -x 3 | = D 22  der Flankendurchmesser  mit D 2  = D 21 /2 + D 22 /2 ermittelt, wobei die Tasterkonstante  sowie die Anlageverhältnisse des Tastelementes Gewindegang zu berücksichtigen  sind.

Claims (9)

1. Verfahren zum Vermessen von Kegelgewinden auf einem Koordinatenmessgerät, das mit einem in den Koordinaten X, Y, Z verstellbaren Tisch (1) zur Aufnahme eines mit dem Kegelgewinde versehenen Prüflings (13) ausgestattet ist und das weiterhin über einen Fühlhebeltaster (3) verfügt, der an einem Federbügel (4) in Z-Richtung positionsveränderlich gehalten und über diesen Federbügel (4) mit einer in X-Richtung verstellbaren Messpinole (5) verbunden ist und an dem ein in der X-Koordinate auslenkbares Tastelement (G) angeordnet ist, wobei zunächst eine Kalibrierung des Fühlhebeltasters (3) anhand eines Einstellnormales vorgenommen, danach zwecks Vermessung des Kegelgewindes das Tast-element (6) nacheinander an verschiedene Gewindeflanken zur Anlage gebracht wird,

die dabei ermittelten Messwerte in einer Auswerteeinheit gespeichert werden und anhand der gespeicherten Messwerte eine Berechnung der Kenn- und Bestimmungsgrossen des Kegelgewindes vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, - dass im Anschluss an die Kalibrierung in einem ersten Schritt der Federbügel (4) so tariert wird, dass zwei der Z-Koordinate zugeordnete Koinzidenzmarken (8, 9), von denen eine mit dem Federbügel (4) in der Z-Koordinate beweglich und die andere gestellfest angeordnet ist, in Z-Richtung zueinander versetzt sind, wobei der Abstand zwischen der beweglichen Koinzidenzmarke (9) und der Tischauflagefläche (2) kleiner ist als der Abstand zwischen der gestellfesten Koinzidenzmarke (8) und der Tischauflagefläche (2), - dass in einem zweiten Schritt eine Bezugsebene definiert wird, indem eine Verstellung des Tisches (1)

in Z-Richtung soweit erfolgt, bis die Tischauflagefläche (2) mit dem Tastelement (6) in Kontakt kommt, der Tisch (1) dann unter Mitnahme des Tastelementes (6) weiter in Z- Richtung zugestellt wird, bis die beiden Koinzidenzmarken (8, 9) in Koinzidenz stehen, dann der erreichte Z- Wert der Tischposition als Bezugwert z A gespeichert oder die erreichte Z-Position gleich 0 gesetzt wird, - in einem dritten Schritt der Prüfling (13) auf der -Tischauflagefläche (2) angeordnet wird, die Antastung eines Gewindeganges durch Verschiebung der Messpinole (5) in X-Richtung vorgenommen wird, durch Tischverschiebung in Y-Richtung das Tastelement (6) auf den Umkehrpunkt am Prüflingsumfang eingestellt wird und danach durch Z-Verstellung des Tisches (1) die Koinzidenzmarken (8, 9) am Federbügel (4) in Koinzidenz gebracht werden, - in einem vierten Schritt die Messpinole (5)

weiter in X-Richtung verschoben wird, bis das Tastelement (6) seine 0-Position erreicht hat und in dieser Position ein erstes Wertepaar x 1 , z 1 abgelesen und gespeichert wird, mit x 1 dem Anzeigewert an der Mess-pinole (5) und z 1 der Tischposition in der Z-Koordinate, - in einem fünften Schritt ein weiterer Gewindegang auf der gleichen Durchmesserseite des Kegelgewindes angetastet und in analoger Weise ein zweites Wertepaar x 2 , z 2 abgelesen und gespeichert wird, - in einem sechsten Schritt von der diametral gegenüber liegenden Durchmesserseite weitere Wertepaare x 3 , z 3 und x 4 , z 4 gewonnen werden und - schliesslich in einem siebenten Schritt mit Hilfe der Auswerteeinheit aus den geometrischen Beziehungen der Wertepaare x 1 , z 1 bis x 4 , z 4 die Flankendurchmesser des Kegelgewindes sowie der Kegelwinkelfehler ermittelt werden,

wobei die Tasterkonstante sowie die Anlageverhältnisse des Tastelementes (6) im Gewindegang zu berücksichtigen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wertepaare x 1 , z 1 bis x 4 , z 4 jeweils von Antastungen nahe der für das Kegelgewinde definierten Messebene (14) abgenommen werden.

3.

Verfahren zum Vermessen von Kegelgewinden auf einem Koordinatenmessgerät, das mit einem in den Koordinaten X, Y, Z verstellbaren Tisch (1), welcher um die Koordinate Z drehbar gelagert ist, zur Aufnahme eines mit dem Kegelgewinde versehenen Prüflings (13) ausgestattet ist und das weiterhin über einen Fühlhebeltaster (3) verfügt, der an einem Federbügel (4) in Z-Richtung positionsveränderlich gehalten und über diesen Federbügel (4) mit einer in X-Richtung verstellbaren Messpinole (5) verbunden ist und an dem ein in der X-Koordinate auslenkbares Tastelement (6) angeordnet ist, wobei zunächst eine Kalibrierung des Fühlhebeltasters (3) anhand eines Einstellnormales vorgenommen, danach zwecks Vermessung des Kegelgewindes das Tast-element (6) nacheinander an verschiedene Gewindeflanken zur Anlage gebracht wird,

die dabei ermittelten Messwerte in einer Auswerteeinheit gespeichert werden und anhand der gespeicherten Messwerte eine Berechnung der Kenn- und Bestimmungsgrössen des Kegelgewindes vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Kalibrierung in einem ersten Schritt der Federbügel (4) so tariert wird, dass zwei der Z-Koordinate zugeordnete Koinzidenzmarken (8, 9), von denen eine mit dem Federbügel (4) in der Z-Koordinate beweglich und die andere gestellfest angeordnet ist, in Z-Richtung zueinander versetzt sind, wobei der Abstand zwischen der beweglichen Koinzidenzmarke (9) und der Tischauflagefläche (2) kleiner ist als der Abstand zwischen der gestellfesten Koinzidenzmarke (8) und der Tischauflagefläche (2), - dass in einem zweiten Schritt die für das Kegelgewinde definierte Messebene (14)

mit einem Abstand a von der Tischauflägefläche (2) eingestellt wird, indem der Tisch (1) unter Mitnahme des Fühlhebeltasters (3) soweit in Z-Richtung verfahren wird, bis die beiden Koinzidenzmarken (8, 9) des Federbügels (3) sich gegenüberstehen und anschliessend aus dieser Position der Tisch um den Weg DELTA z = a in Z-Richtung zurückgefahren wird, wonach die Z-Position des -Tisches (1) abgelesen und als Bezugswert z B gespeichert oder für diese Position ein Anschlag eingestellt wird, - dass in einem dritten Schritt der Prüfling (13) zentrisch zur Drehachse des Tisches (1) auf der Tischauflagefläche (2) befestigt, der Bezugswert z B wieder eingestellt wird und durch Verschieben der Mess-pinole (5) in X-Richtung mit dem Tastelement (6) ein erster Gewindegang angetastet wird, - dass in einem vierten Schritt durch Drehen des Tisches (1) um die Z-Koordinate,

durch Nachstellen der Messpinole (5) in X-Richtung und durch Verschieben des Tisches (1) mit dem Prüfling (13) in Y-Richtung die Relativlage von Prüfling (13) und Tastelement (6) iterativ solange geändert wird, bis sich erstens die Koinzidenzmarken (8, 9) wieder gegenüberstehen, eine Y-Position erreicht ist, bei der das Tastelement (6) auf den Umkehrpunkt des Prüflingsumfanges eingestellt ist und das Tastelement (6) seine 0-Position erreicht hat, wonach der Anzeigewert der Messpinole (5) abgelesen und als Messwert x 1 dem ersten Gewindegang zugeordnet gespeichert wird, - dass in einem fünften Schritt die Messpinole (5) in X-Richtung soweit verstellt und die Z-Position um +P/2 und/oder -P/2 mit P der Steigung des Kegelgewindes geändert wird, bis ein zweiter und dritter diametral gegenüberliegender Gewindegang angetastet sind, sich die Koinzidenzmarken (8,

9) wieder gegenüberstehen, eine Y-Position erreicht ist, in der das Tastelement (6) auf den Umkehrpunkt des Prüflingsumfanges eingestellt ist und das Tastelement (6) seine 0-Position erreicht hat, wonach die Anzeigewerte von der Messpinole (5) abgelesen und als den angetasteten Gewindegängen zugeordnete Messwerte x 2 und x 3 gespeichert werden und - in einem weiteren Schritt schliesslich aus den Beziehungen |x 1 -x 2 | = D 21 und |x 1 -x 3 | = D 22 der Flankendurchmesser mit D = D 21 /2 + D 22 /2 ermittelt wird, wobei die Tasterkonstante sowie die Anlageverhältnisse des Tastelementes im Gewindegang zu berücksichtigen sind.

4.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der für das Kegelgewinde definierten Messebene (14) die Mitnahme des Fühlhebeltasters (3) und damit auch des Tastelementes (6) mit der Z-Verstellung mit Hilfe eines Endmasses (11) erfolgt, das zwischen seinen beiden Messflächen die Höhe E=a-d K /2 hat, mit a dem Abstand der Messebene (14) von der Tischauflagefläche (2) und d K dem Durchmesser der Tastkugel (7) am Tastelement (6), wobei eine erste Messfläche auf die Tischauflagefläche (2) aufgelegt und die zweite Messfläche (12) dem Tastelement (6) zugewandt wird, danach der Tisch (1) bis zur Anlage der zweiten Messfläche (12) am Tastelement (6) und dann weiter verschoben wird, bis die beiden Koinzidenzmarken (8, 9) des Federbügels (4) sich gegenüberstehen.

5.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der für das Kegelgewinde definierten Messebene (14) die Mitnahme des Fühlhebeltasters (3) bzw. des Tastelementes (6) mit der Z-Verstellung bei unmittelbarer Berührung von Tischauflagefläche (2) und Tastelement (6) erfolgt, wobei die Tischauflagefläche (2) soweit in Z-Richtung zugestellt wird, bis die Tischauflagefläche (2) das Tastelement (6) erreicht, das Tastelement (6) auf der Tischauflagefläche (2) aufliegt und dann weiter zugestellt wird, bis die beiden Koinzidenzmarken (8, 9) des Federbügels (4) sich gegenüberstehen und dann der Tisch (1) aus dieser Position um den Weg DELTA z=a-d K /2 wieder in die entgegengesetzte Richtung verfahren wird, mit a dem Abstand der Messebene (14) von der Tischauflagefläche (2) und d K /2 dem halben Durchmesser der Tastkugel (7).

6.

Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Einstellnormal zum Zweck der Kalibrierung des Fühlhebeltasters (3) vor der Vermessung eines Kegelinnengewindes ein Kalibrierring genutzt wird, der anstelle des Prüflings (13) auf der Tischauflagefläche (2) angeordnet und an mehreren, sich diametral gegen-überliegenden Positionen seines Umfanges mit dem Fühlhebeltaster (3) angetastet wird, wobei durch Tischverschiebung in Y-Richtung das Tastelement (6) auf den Umkehrpunkt am Umfang des Kalibrierringes eingestellt und aus den ermittelten Messdaten eine Tasterkonstante errechnet und gespeichert wird.

7.

Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch - einen entlang der Koordinatenachsen X, Y, Z verschiebbaren Tisch (1), auf dessen Tischauflagefläche (2) der mit dem Kegelgewinde versehene Prüfling (13) angeordnet ist, - einen am Koordinatenmessgerät angeordneten Fühlhebeltaster (3), der an einem Federbügel (4) in Z-Richtung positionsveränderlich gehalten ist, über den Federbügel (4) mit einer in X-Richtung verstellbaren Messpinole (5) in Verbindung steht und über ein in X-Richtung auslenkbares Tastelement (6) verfügt, das während der Messung nacheinander an verschiedene Gewindeflanken des Kegelgewindes zur Anlage gebracht werden kann, - eine Auswerteeinrichtung, mit welcher der Fühlhebeltaster (3) über Signalwege verbunden ist, - eine Messanordnung zur Ermittlung von Positionswerten des Tastelementes (6)

bei der Bewegung in X-Richtung, - eine Messanordnung zur Ermittlung der X-Positionswerte der Messpinole (5) und - durch Mittel zur Einstellung und Kontrolle von Z-Positionswerten der Tischauflagefläche (2).

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Einstellung und Kontrolle von Z-Positionswerten der Tischauflagefläche (2) eine Mess anordnung für die Z-Positionswerte oder ein Anschlagsystem mit guter Reproduzierbarkeit vorgesehen ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Einstellung der Koinzidenzmarken (8, 9) am Federbügel (4) ein Feinzeiger (10) oder ein Nullindikator vorgesehen ist.