DD220389A1

DD220389A1 - Verfahren und einrichtung zur pruefung von form- und lageabweichungen

Info

Publication number: DD220389A1
Application number: DD25704083A
Authority: DD
Inventors: Hanno Grallert; Wolfram Haeussler; Andreas Kreyssig; Bernhard Oertel; Harry Trumpold; Reinhard In Der Stroth; Gerhard Richter
Original assignee: Tech Hochschule
Priority date: 1983-11-24
Filing date: 1983-11-24
Publication date: 1985-03-27

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN UND EINE EINRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG VON FORM- UND LAGEABWEICHUNGEN AN ROTATIONSSYMMETRISCHEN PRUEFLINGEN BEI LAGEAENDERUNGEN DER DREHACHSE, WODURCH EINE IN-PROZESS-MESSUNG MOEGLICH WIRD. GLEICHZEITIG KOENNEN MIT DEN MESSINFORMATIONEN DIE FORM DES ROTATIONSSYMMETRISCHEN PRUEFLINGS, DIE DURCHMESSER SOWIE DIE BAHN DER DREHACHSE BESTIMMT WERDEN, WODURCH EINE UEBERWACHUNG DER RUNKTIONSEIGENSCHAFTEN DER SPINDELLAGERUNG MOEGLICH WIRD. DIE FORM- UND LAGEABWEICHUNGEN AN ROTATIONSSYMMETRISCHEN PRUEFLINGEN BESTIMMT MAN, INDEM DER PRUEFLING MITTELS AUFNAHMEELEMENTEN BEFESTIGT WIRD, DIE PRUEFLINGSOBERFLAECHE DURCH EIN SYSTEM VON MESSGROESSENAUFNEHMERN ANGETASTET UND DANACH IN SCHRITTEN VON MINDESTENS EINE UMDREHUNG AUSGEFUEHRT WIRD, WOBEI NACH JEDEM SCHRITT EINE AUFNAHME DER MESSWERTE ERFOLGT. ZUR BESTIMMUNG DER FORMABWEICHUNG AN BELIEBIGEN ROTATIONSSYMMETRISCHEN KOERPERN SIND ZUSAETZLICHE VERSCHIEBUNGEN LAENGS DER DREHACHSE NOTWENDIG, UM DIE GESAMTE MANTELFLAECHE DES PRUEFLINGS ZU ERFASSEN. NACH JEDER BEWEGUNG GELANGEN DIE MESSWERTE ZU EINER AUSWERTEEINHEIT, IN DER NACH BEENDIGUNG DER MESSUNG DIE OBERFLAECHENFORM, DIE FORMABWEICHUNG, DIE DURCHMESSER UND DIE BEWEGUNG DES DREHPUNKTES BZW. DER DREHACHSE BESTIMMT WERDEN.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Prüfung von Form- und Lageabweichungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Form- und Lageabweichungen an rotationssymmetrischen Prüflingen und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei eine Anwendung sowohl zur Inprozeß-Messung (z.B. automatische, Fertigung) als auch zur Labormessung möglich ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Für die Prüfung von Form- und Lageabweichungen an rotationssymmetrischen Formelementen existieren verschiedene Meßverfahren, so zum Beispiel die Messung mit Formprüfgerät mit Präzisionsspindel, mit Formverkörperung und Feinzeiger, mit pneumatisch zentrierten Stützelementen und Feinzeiger, mit Rundlaufmeßexnrichtung, mit Koordinatenmeßgeräten und mit Dreipunktmeßgeräten, wie beispielsweise mit Prisma und Feinzeiger oder Reiterelement. Der grundlegende Nachteil der Dreipunkt-Meßverfahren besteht darin, daß. die einzelnen Harmonischen mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten übertragen wer- den und in der Praxis stets Harmonische existieren, die nicht erfaßt werden können.

Durch zusätzliche selbsteinstellende Stützen können diese Kachteile derzeit vermindert werden, allerdings wird der Meßaufbau sehr empfindlich und schwer handhabbar· Bei Aufnahme zwischen Spitzen und Anwendung von 1- oder 2-Punkt-Meßverfahren darf sich weiterhin die Drehachse nicht oder nur vernachlässigbar gering ändern.

Formprüfgeräte mit Präzisionsspindel besitzen diese Nachteile nicht, sind aber wesentlich aufwendiger. In DEOS 2425226 wird, ein Verfahren beschrieben, mit dem mittels eines Meßgrößenaufnehmers sowohl die·Kreisform, als ^ auch die Exzentrizität des Kreismittelpunktes zur Drehachse erfaßt werden können, indem das Signal vom Meßgrößenaufnehmer und die Winkelorientierungssignale in geeigneter Weise zu einem Ausgangssignal verarbeitet werden. Da nur die Exzentrizität erfaßt wird, ist das Verfahren ungeeignet, um Lage« änderungen der Drehachse während'einer Umdrehung zu ermitteln und den Einfluß dieser Lageänderungen auf die Bestimmung der Kreisformabweichung zu eliminieren. Ein wesentlicher Nachteil besteht· darin, daß die Anwendung auf die Zylinderformprüfung nicht möglich ist.

Ί5 Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die Bestimmung von Form- und Lageabweichungen an rotationssymmetrischen Formelementen so zu verbessern, daß es möglich wird, die Form des Prüflings zu bestimmen und gleichzeitig Informationen über die Durchmesser des Prüflings, Lageänderungen der Drehachse sowie Rückschlüsse auf die Funktionseigenschaften der Lager zu bekom- men.

-Wesen der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Form- und Lageprüfung an rotationssymmetrischen Formelementen, insbesondere im Bereich der höheren Harmonischen, mit \ gleichzeitiger Bestimmung der Durchmesser sowie der Bahn der Drehachse des Prüflings bzw. der Meßeinrichtung zu schaffen, wobei Relativbewegungen zwischen kreisringförmigem trägereIement und der Meßbasis möglich sind. ' , Die Aufgabe wird erfindungsgemäß unter Anwendung an sich bekannter Meßgrößenaufnehmer, die mittels Trägerelemente am Umfang des Prüflings angeordnet sind, dadurch gelöst, daß der Prüfling mittels bekannter Aufnahmeelemente, die entwe-

,35 der eine veränderliche oder eine konstante Drehachse besitzen, drehbar gelagert wird, danach gleichzeitig mit mindeistens vier, vorzugsweise voreingestellten, unter definier-

ten Winkeln f.. ··· f in mindestens einem, vorzugsweise kreisringsektorförmigem Trägerelement angeordneten, Meßgrößenaufnehmern angetastet wird. Anschließend erfolgt eine Drehung des Prüflings um die Drehachse in Winkelachritten A^f. In jeder Meßstellung werden die Meßwerte von allen Meßgrößenaufnehmern' erfaßt und ausgewertet. Mit diesen einfachen Verfahrensschritten wird erreicht, daß die Maße des Bezugskör'pers, der Formabweichung, des Prüflingsdurchmessers sowie der Bahn der Drehachse gleichzeitig'bestimmbar sind..

Nach der Beendigung der Drehung besteht die Möglichkeit, das Trägerelement axial zu verschieben und danach erneut zu messen* Dadurch gelangt man zu weiteren Informationen über die Form- und Lageabweichungen des Prüflings. Anstelle der Drehung des Prüflings kann mit dem gleichen Effekt eine Drehung der Trägerelemente erfolgen.

Wenn mehrere kreisringsektorförmige Trägerelemente zur Anwendung kommen, werden diese über stabförmige Verbindungselemente, die ebenfalls Meßgrößenaufnehmer tragen können, verbunden. Je zwei Meßgrößenaufnehmer an den Trägerelementen können durch feste Antastelemente, z.B. in Form von Prismen bzw. Reitern, ersetzt werden. Damit wird eine weitere Vereinfachung der Meßeinrichtung erreicht. Bei der Verwendung von Prismen oder Reitern kann jedoch die Bahn der Drehachse nicht bestimmt werden, sondern nur die Maße des Bezugskörpers, die Formabweichung sowie die Prüflingsdurchmesser. Die erfindungsgemäßen Einrichtungen bestehen: 1· Aus kreisringsektorförmigen Trägerelementen, in denen vier oder mehr Meßgrößenaufnehmer auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Die Meßgrößenaufnehmer können mittels einer Krei'sform-Verkörperung voreingestellt werden. Anstelle der Voreinstellung kann durch Messung die Stellung der Meßgrößenaufnehmer zu einem nominalen Kreis bestimmt werden, wobei der Einfluß der Rauheit ausgeschlossen sein muß. '

2._;Aus kreisringsektorförmigen Trägerelementen und mindestens einem Verbindungselement, in denen vier oder mehr Meßgrößenaufnehmer bzw. Meßgrößenaufnehmer im Verbindungselement angeordnet sind.

Die Meßgrößenaufnehmer können mittels einer Sylinderformverkörperung voreingestellt werden oder es muß durch Messung die Stellung der Meßgroßenaufnehraer zu einem nominalen Zylinder bei Eliminierung der Rauheit bestimmt werden. 3» Aus einernfPrisma oder Reiter bei der Kreisformprüfung bzw. Priemen oder 2 Reitern mit Verbindungselementen bei der Zylinderformverkörperung, die entsprechend 1. bzw. 2. anateile zweier kreisringsektorförmige Trägerelemente angeordnet sind.

.10 Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand von Zeichnungen erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen sind: Fig. 1: eine schemätische Darstellung der Meßeinrichtung mit Trägerelement als -Ansicht von vorn Ii¹Ig. 2: eine schematische Darstellung der Meßeinrichtung .mi/t

Trägerelement als Ansicht von oben Fig. 3: e;Lne schematisc.he Darstellung der Meßeinrichtung mit-¹ Prismen ale Ansicht von vorn , ^:

Pig. 4: eine schematische Darstellung der Meßeinrichtung mit Reitern ale Ansicht von vorn

Ein zu messender Prüfling 1 wird mit seiner Drehachse 2 in :.Aufnahmeelementen 3 gelagert. Die Trägerelemente 4 mit ihren , Meßgrößenaufnehmern 5 werden in Meßstellung gebracht, d.h. die Anzeigen aller Meßgrößenaufnehmer 5 befinden sich im Anzeigebereich. Anschließend erfolgt eine Voreinstellung auf das jeweilige Formelernent. Durch eine Drehung zwischen den Trägerelementen 4 und dem Prüfling 1 um den Betrag Δ-f, der .mit Hilfe eines Winkelgebers 6 erhalten wird, gelangt man zu den verschiedenen Meßstellungen. In jeder Meßstellung werden die von den ivleßgrößenaufnehmern 5 kommenden Signale einer Aue-'werteeinheit 7 zugeführt und dort gespeichert. Nach frühestens einer Umdrehung kann die Berechnung der Forraabwe^ichung, des Durchmessers des Prüflings sowie der Bahn des Drehpunktes erfolgen und durch eine Anzeigeeinheit 8 ausgegeben werden.

Bei Verwendung (Fig. 2) von mindestens einem zweiten krcisringeektorförmlgem Trägerelement 4 sowie von einem oder mehreren ütabförmigen Verbindungselementeη 9, die zusätzliche I-Ießgrößenaufnehmer 5 tragen können, ist die FormbcStimmung

an beliebigen rotationssymmetriGchen Körpern möglich. Wach Beendigung der Formprüfung in der ereten Ebene kann dabei eine Verschiebung in Richtung der Drehachse des Prüflings mit anschließender erneuter Aufnahme der Meßinformationen erfolgen, die einer Auswerteeinheit 7 zur Speicherung übergeben werden. Wenn alle Ivleßinformationen über die Körperform gespeichert sind, berechnet die Auswerteeinheit 7 die Form- und Lageabweichung und die Durchmesser dee Prüflings. Anstelle von zwei Meßgrößenaufnehmern können in 2 Trägerelement en (Pig. 3) Priemen 10 oder auch (1''Ig 4) Reiter 10 zur-Anwendung kommen. ^ ,

Analog den angeführten Ausführungsbeiepielen ist die Prüfung von Innenmaßen (Bohrungen) mit einer entsprechenden .Einrichtung ebenfalls möglich.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Prüfung von Form- und Lageabweichungen, vorzugsweise an rotationssymmetrischen Prüflingen unter Anwendung an sich bekannter Meßgrößenaufnehmer, die mittels eines Trägerelementes am Umfang des Prüflings ange^ ord.net sind, gekennzeichnet dadurch, daß der Prüfling (1) mittels bekannter Aufnahmeelemente (3), die entweder eine veränderliche oder eine konstante Drehachse (2) besitzen, drehbar gelagert wird, danach gleichzeitig mit mindestens vier, vorzugsweise voreingestellten, unter definierten Winkeln/f.. ·*»1_Ώ ia mindestens einem, vorzugsweise kreisringsektorförmigem Trägerelement (4) angeordneten Meßgrößenaufnehmern (5) angetastet wird, anschließend eine Drehung des Prüflings (1) um die veränderliche oder konstante Drehachse (2) in Winkelschritten δf erfolgt und in jeder Meßstellung die Meßwerte von allen Meßgrößenaufnehmern (5) erfaßt und ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß nach Umdrehung des Prüflings (1) eine axiale Verschiebung des kreisringsektorförmigen Trägerelementes (4) erfolgt. 3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle des Prüflings (1) das kreisringsektorförmige Trägerelement (4) gedreht wird,
4» Einrichtung zur Prüfung von Form- und Lageabweichungen, gekennzeichnet dadurch, daß die Trägerelemente (4) durch ein oder mehrere stabförmige Verbindungselemente (9), die insbesondere Meßgrößenaufnehmer (5) tragen, starr miteinander verbunden sind·
5. Einrichtung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle von je zwei Meßgrößenaufnehmern (5) an den Trägerelementen (4) feste Antastelemente (10), z.B. in Form von Prismen oder Reitern, angeordnet sind.

- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -