DD269659A1 - DEVICE FOR MOBILE TESTING OF AXIAL NUTS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mobilen Pruefung von Axialnuten an rotationssymmetrischen Werkstuecken, insbesondere zur Pruefung der Breite, Tiefe und der Lageabweichungen von Axialnuten in Wellen und Naben. Die Vorrichtung besteht aus einer Anzahl von die nutbestimmenden Geraden antastenden Tastelementen, die ueber Hebelsysteme mit Messwertgebern in Wirkverbindung stehen. Erfindungsgemaess sind je nutbestimmender Gerade mindestens zwei Tastelemente und je Tastelement jeweils ein Messwertgeber vorgesehen. Von den jeweils eine Nutflanke antastenden Tastelementen sind mindestens zwei in einer Parallelen zur Achse der Vorrichtung angeordnet, und mindestens zwei dieser Parallelen liegen gleichzeitig in ein und derselben werkstueckbezogenen achssenkrechten Ebene. Die den Nutgrund antastenden Tastelemente sind in der Vorrichtung senkrecht zu deren Achse gefuehrt. Jedes eine Nutflanke antastende Tastelement ist mit Hilfe jeweils eines Hebelsystems senkrecht zur Achse der Vorrichtung gefuehrt. Die Anordnung und Fuehrung der Tastelemente ermoeglicht eine exakte Nutbeschreibung und eine hohe Genauigkeit. FigurThe invention relates to a device for mobile examination of axial grooves on rotationally symmetrical workpieces, in particular for testing the width, depth and positional deviation of axial grooves in shafts and hubs. The device consists of a number of sensing elements probing the groove-determining straight lines, which are in operative connection via lever systems with transducers. According to the invention, at least two feeler elements are provided for each groove-determining straight line and in each case one transducer for each feeler element. Of each of a groove edge scanning probing elements at least two are arranged in a parallel to the axis of the device, and at least two of these parallels lie simultaneously in one and the same workpiece-related axially perpendicular plane. The feeler probing the groove base are guided in the device perpendicular to the axis thereof. Each a groove edge antastende probe element is guided by means of a respective lever system perpendicular to the axis of the device. The arrangement and guidance of the probe elements allows an exact groove description and a high accuracy. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mobilen Prüfung von Axialnuten an rotationssymetrischen Werkstücken, insbesondere zur Prüfung der Breite, Tiefe und Lageabweichungen von Axialnuten in Wellen und Naben.The invention relates to a device for mobile testing of axial grooves on rotationally symmetrical workpieces, in particular for testing the width, depth and positional deviations of axial grooves in waves and hubs.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Um den Prozeß der Nutenherstellung automatisieren zu können ist es erforderlich, die Breite, Tiefe sowie Lageabweichungen der Axialnuten exakt zu bestimmen. Gegenwärtig sind verschiedenartige Vorrichtungen zur mobilen Prüfung von Axialnuten von naben- oder wuUenförmigen Teilen bekannt. In der DD-PS 244809 ist eine Meßanordnung zur meßtechnischen Erfassung der Lage von Paßfedernuten gezeigt, mit der die Lage der Mittelachse einer Nut zur Mittelachse des Werkstückes gemessen wird. Dazu ist eine Anordnung sich kreuzender Hebel vorgesehen, an deren Enden Kugeln befestigt sind. Die Kugeln an den unteren Enden tasten sowohl die Flanken der Nut als auch den Nutgrund an, während die Kugeln der oberen Enden mit einer von Zugfedern gespannten Lagerplatte in Verbindung stehen. Zwei Meßtaster tasten das Werkstück am Umfang an, ein weiterer Meßtaster liegt an der Lagerplatte an und zeigt nach Horizontierung durr.h die erstgenannten Meßtaster die Mittenabweichung der Nut direkt an.In order to automate the process of grooving, it is necessary to accurately determine the width, depth and positional deviation of the axial grooves. At present, various devices for mobile testing of axial grooves of hub or worm-shaped parts are known. In DD-PS 244809 a measuring device for metrological detection of the position of Baßfedernuten is shown, with which the position of the central axis of a groove to the central axis of the workpiece is measured. For this purpose, an arrangement is provided crossing lever, at the ends of which balls are attached. The balls at the lower ends engage both the flanks of the groove and the groove bottom, while the balls of the upper ends with a tensioned tension springs bearing plate in conjunction. Two probes probe the workpiece on the circumference, another probe is applied to the bearing plate and shows after durr.h leveling the first mentioned probe the center deviation of the groove directly.

Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht darin, daß die Nutflächenantastung unter gleichzeitiger Bezugnahme auf eine Nutflanke und den Nutgrund erfolgt. Dadurch geht die für das Paarungsverhalten von Welle und Nabe eine untergeordnete Bedeutung besitzende Nutgrundabweichung in das Meßergebnis mit ein, wodurch dieses verfälscht wird. Ferner wird infolge des Basierungsprinzips bei symmetrischen Lageabweichungen, bspw. in Form von symmetrischer Konizität in Achsrichtung, eine Mittigkeitsabweichung angezeigt, obwohl eine solche nicht vorhanden ist. Aufgrund der dadurch bedingten Meßunsicherhe'ten ist die Anwendung dieser technischen Lösung eingeschränkt. Ihre Anwendung ist zusätzlich noch dadurch eingeschränkt, daß sie keine Bestimmung der Nutenbreite und -tiefe zuläßt.The disadvantage of this technical solution is that the Nutflächenantastung takes place with simultaneous reference to a groove flank and the groove bottom. As a result, the groove base deviation possessing a minor significance for the mating behavior of the shaft and hub is included in the measurement result, whereby it is falsified. Furthermore, due to the principle of the principle of symmetrical positional deviations, for example in the form of symmetrical conicity in the axial direction, a mean deviation is indicated, although such is not present. Due to the Meßunsicherhe'ten conditioned thereby, the application of this technical solution is limited. Their application is additionally limited by the fact that they do not allow determination of the groove width and depth.

Ferner ist gemäß DD-PS 244809 eine Meßanordnung für Nutenbreite und Mittenabweichung von Wellennuten bekannt, bei der eine zirkelertige Anordnung von zwei Meßschenkeln mit einstellbaren, U-förmigen Tastelementen in die zu messende Nut eingesetzt wird. Die Tastelemente sind mit den Meßschenkeln durch Drehgelenke verbunden und werden von mit den Meßschenkeln lösbar verbundenen Meßwertaufnehmern angetastet. Auch bei dieser Anordnung liegen die Tastelement an Nutgrund und Nutflanke an, so daß die Anwendung dieser technischen Lösung auf Grund der dadurch bedingten Meßunsicherheit eingeschränkt ist. Nachteilig ist forner, daß Nutflankenabweichungen in einer Radialrichtung zur Werkstückachse nicht bestimmbar sind. Da weiterhin Parallelversetzungen von Axialnuten bei Einpunktfiankenantastungen ohne Bezugnahme auf weitere Basierungen zum Werkstück bei der vorliegenden Meßanordnung als Nutflankenrichtungsabweichungen abgebildet werden, können auch diese Abweichungen bei relativ hohen Nutengrundabweichungen, wie sie kontruktiv vorgesehen und auch praktisch realisiert werden, nur mit relativ großerFurthermore, according to DD-PS 244809 a measuring arrangement for groove width and center deviation of shaft grooves is known, in which a circular arrangement of two Meßschenkeln is used with adjustable, U-shaped sensing elements in the groove to be measured. The feeler elements are connected to the Meßschenkeln by hinges and are touched by releasably connected to the Meßschenkeln transducers. Also in this arrangement, the probe element are at groove bottom and groove edge, so that the application of this technical solution is limited due to the consequent uncertainty. A disadvantage is forner that groove flank deviations are not determinable in a radial direction to the workpiece axis. Further, since parallel displacements of axial grooves in Einpunktfiankenantastungen without reference to other bases to the workpiece in the present measurement arrangement as groove edge deviations are mapped, these deviations at relatively high Nutengrundabweichungen, as they are provided structurally and also practically realized, only with relatively large

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Meßunsicherheit bestimmt werden, so daß die Anwendung dieser technischen Lösung auf Meßaufgaben mit weniger hohen Genauigkeitsanforderungen beschränkt ist. Schließlich ist die Anwendung beider Patente auf manuelle Prüfprozesse eingeschränkt, wobei außerdem e;n verhältnismäßig hoher Positionieraufwand erforderlich ist.Measurement uncertainty can be determined, so that the application of this technical solution is limited to measurement tasks with less stringent accuracy requirements. Finally, the application of both patents to manual testing processes is limited, and moreover, a relatively high positioning effort is required.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur mobilen Prüfung von Axialnuten an rotationssymmetrischen Werkstücken, derer. Anwendungsbereich gegenüber den bekannten manuellen N'itenprüfanordnungen wesentlich erweitert ist und die einen geringeren Positionieraufwand erfordern.The aim of the invention is a device for mobile testing of axial grooves on rotationally symmetrical workpieces, which. Field of application compared to the known manual N'itenprüfanordnungen is significantly expanded and require a lower positioning effort.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die AufgaL 3 zugrunde, eine Vorrichtung zur mobilen Prüfung von Axialnuten zu entwickeln, die eine funklions- und fertigungsgerechte Prüfung ermöglicht, d. h. mit der die tatsächlichen Abweichungen exakt erkannt, unterschieden und ohne große Meßunsicherheiten erfaßt werden können. Außerdem soll die Vorrichtung eine rechentechnische Erfassung der Meßwerte ermöglichen.The invention is based on the 3 AufgaL to develop a device for mobile testing of axial grooves, which allows a funklions- and production-oriented test, d. H. with the actual deviations accurately detected, distinguished and can be detected without large uncertainties. In addition, the device should enable a computational acquisition of the measured values.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß je nutbestimmender Gerade mindestens zwei 1 .^stelemente und je Tastelement jeweils ein Meßwertgeber vorgesehen sind. Dabei sindje Nutflanke mindestens zwei Tasteleinente in einer Parallelen zur Achse der Vorrichtung angeordnet. Mindestens zwei dieser Parallelen liegen gleichzeitig in ein und derselben werkstückbezogenen achssenkrschten Ebene. Die den Nutgrund antastenden Tastelemente sind parallel zur Achse der Vorrichtung geführt. Jedes eine Nutflanke antastende Tastelement ist dagegen senkrecht zur Achse der Vorrichtung beweglich angeordnet. Zu diesem Zweck ist jedem Tastelement auch ein Hebelsystem zugeordnet, das in der Vorrichtung senkrecht zu deren Achse geführt ist.According to the invention the object is achieved in that each groove-determining straight at least two 1. ^ Stelemente and each probe element are each provided a transmitter. In this case, each groove flank at least two Tasteleinente are arranged in a parallel to the axis of the device. At least two of these parallels lie simultaneously in one and the same workpiece-related, achromatic level. The feeler probing the groove base are guided parallel to the axis of the device. On the other hand, each probe element scanning a groove flank is arranged to be movable perpendicularly to the axis of the device. For this purpose, each probe element is also associated with a lever system which is guided in the device perpendicular to the axis thereof.

Das gesamte aus Meßtasten, Hebelsystem und Meßwertgebern bestehende Meßsystem ist mit einer bekannten Zentriereinrichtung verbunden.The entire consisting of measuring keys, lever system and transducers measuring system is connected to a known centering device.

Das Hebelsystem V mn beispielsweise aus einem Winkelhebel bestehen, dessen einer Schenkel in die Nut hineinragt und den Meßtaster aufnimmt. Der jeweils auf der Parallelen zur Achse der Vorrichtung angeordnete untere Meßtaster wird von einem Winkelhebel aufgenommen, der in einer zu der von dem Winkel aufgespannten Ebene senkrechten Ebene abgewinkelt ist.The lever system V mn, for example, consist of an angle lever, one leg of which protrudes into the groove and receives the probe. The arranged on the parallels to the axis of the device lower probe is received by an angle lever which is angled in a plane perpendicular to the plane defined by the angle plane.

Die Hebelsysteme sind zur Erreichung einer hohen Genauigkeit übet Präzisionsführungen mit der Vorrichtung verbunden. Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, die Hebelsysteme blattfedergeführt mit der Vorrichtung zu verbinden.The lever systems are connected to the device for high accuracy precision guides. A particularly advantageous embodiment is to connect the lever systems leaf spring guided with the device.

Zur Bestimmung der Lageabweichung der Nut innerhalb des Axialschnittes des Werkstückes ist es möglich, die Vorrichtung zusätzlich mit einem Längenmeßsystem auszurüsten.To determine the positional deviation of the groove within the axial section of the workpiece, it is possible to equip the device additionally with a length measuring system.

Die Meßwertgeber werden vorteilhafterweise mit einem Rechner verknüpft.The transducers are advantageously linked to a computer.

Die Vorrichtung wird mit Hilfe der Zentriereinrichtung am Werkstück positioniert. Zur Gewahrleistung möglichst kleiner Spiele kann die Zentriereinrichtung starr mit der Vorrichtung verbunden sein. Bei der Wellenprüfung kann die Zentriereinrichtung aus einem starren Prisma und bei der Nabenprüfung aus ainem starren Schenkelsystem, an deren enden sich Xugeln befinden, bestehen. Dabei weist ein Schenkel den gleichen Winkel gegenüber der Vorrichtung auf wie die ihm gegenüber in Werkstückachsrichtung paarweise angeordneten Schenkel. Um den Meßbereich der Erfindung größer als den eines Meßwertgebers zu gestalten, ist es zweckmäßig, Versteilelemente zur horizontalen bzw. vertikalen Verstellung der Meßwertgeber vorzusehen.The device is positioned on the workpiece by means of the centering device. To ensure the smallest possible games, the centering device can be rigidly connected to the device. In the wave test, the centering of a rigid prism and the hub test from a rigid leg system, at the ends are Xugeln exist. In this case, a leg has the same angle with respect to the device as the legs opposite it in workpiece axis direction arranged in pairs. In order to make the measuring range of the invention greater than that of a transmitter, it is expedient to provide adjusting elements for horizontal or vertical adjustment of the transmitter.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Tastelemente realisiert eine definierte Meßposition der Tastelemente zum Werkstückkoordinatensystem und ermöglicht somit eine exakte Beschreibung aller Nutffächeii. Eine hohe Genauigkeit wird durch die spielfreie Führung der Tastelemente erreicht. Die Meßtaster liefern in Verbindung mit einem speziell programmierten Recliner Abweichungen der Nutbreite und Nuttiefe sowie Lageabweichuugen der Nut im Axial- und Radialschnitt, d. h.The inventive arrangement of the sensing elements realizes a defined measuring position of the scanning elements to the workpiece coordinate system and thus enables a precise description of all Nutffächeii. High accuracy is achieved by the play-free guidance of the scanning elements. In conjunction with a specially programmed Recliner, the probes provide deviations in the groove width and groove depth, as well as deviations in the position of the groove in the axial and radial cuts. D. H.

Parallelitätsabweichungen der Nutflanken und Außermittigkeiten der Nut. Die Kenngrößen können zur Fertigungssteuerung verwendet werden.Parallelism deviations of the groove flanks and eccentricities of the groove. The parameters can be used for production control.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel für die Nutenprüfung an einer Welle näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt den prinzipiellen Aufbau des Nutenprüfgerätes.Below, the invention will be explained in more detail using an example of the Nutenprüfung on a shaft. The accompanying drawing shows the basic structure of Nutenprüfgerätes.

Das Nutenprüfgerät besteht aus einer genuteten und mit einer zentrischen Paßbohrung versehenen Grundplatte 1, in deren Paßbohrung sich eine Aufnahme 2 befindet, die durch Klemmbuchsen 3 und 4 an der Grundplatte 1 gehalten ist. Ferner ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Paßfederverbindung mit der Grundplatte 1 verbunden. In der Aufnahme 2 sind Mßßtaster 5 und 6 angeordnet. Darüber hinaus befinden sich in den Nuten dei Grundpk ie 1 Gleitschuhe 7,8, die in der Zcir-hnung hintereinander angeordnete Parallelblattfedersysteme 9 und 10 sowie 11 und 12 tragen. An ihren freien Enden sind dia Parallelblattfedersysteme 9 bis 12 mit ebenfalls hintereinander angeordneten Meßschenkeln 13 und 14 sowie 15 unci 16 verbunden, deren in die Nut hineinragende Schenkel jeweils eine Meßkugel 17,18,19 bzw. 20 tragen. Der90°zu diesen' Schenkel seitlich r.bgewinkelte Meßschenkel 13,14,15 und 16 steht mit Meßwertgebern 21,22,23 bzw. 24 in Verbindung. Die Meßwertgeber 21 bis 24 sind ihrerseits in Halterungen 25 und 26 befestigt und mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit, in der die Meßwerte verarbeitet werden, verbunden. Die Halterungen 25 und 26 sind mit der Grundplatte 1 fest verbunden. Darüber hinaus ist die Grundplatte 1 mit Aufnahmeschenkeln 27 u id 28 fest verbunden und ttägt weiterhin eine üorizontierungsmeßeinheit 29.The Nutenprüfgerät consists of a grooved and provided with a centric Paßbohrung base plate 1, in the fitting hole is a receptacle 2, which is held by clamping bushes 3 and 4 on the base plate 1. Further, a feather key not shown in the drawing is connected to the base plate 1. In the receptacle 2 are arranged Tastßzer 5 and 6. In addition, located in the grooves dei Grundpk ie 1 sliding blocks 7.8, in the Zcir-tion successively arranged parallel leaf spring systems 9 and 10 and 11 and 12 wear. At their free ends dia Parallelblattfedersysteme 9 to 12 are also connected successively arranged Meßschenkeln 13 and 14 and 15 unci 16, whose projecting into the groove legs each carry a Meßkugel 17,18,19 and 20 respectively. The 90 ° to this' leg laterally r.bginkelte measuring legs 13,14,15 and 16 is connected to transmitters 21,22,23 and 24 in combination. The transmitters 21 to 24 are in turn fastened in holders 25 and 26 and connected to an evaluation unit, not shown, in which the measured values are processed. The brackets 25 and 26 are fixedly connected to the base plate 1. In addition, the base plate 1 with receiving legs 27 u id 28 firmly connected and ttägt still a üorizontierungsmeßeinheit 29th

Der Meßvorgang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist durch folgende Vorgehensweise gekennzeichnet. Vor Beginn der Messung wird die Vorrichtung an einem Normal auf die jeweiligen Werkstückparameter eingestellt und kalibriert. Anschließend wird sie in eine erste Position auf dem Werkstück so fixiert, daß alle Meßwertgeber 21 bis 24 .'<nen Meßwert innerhalb des Meßbereiches anzeigen. Beim Erreichen dieses Zustandes wird ein Signal zur Meßwertübernahme gegeben und die Auswerteeinheit übernimmt und Speichen die Aktualwerte der Nutflächen. Danach wird die Vorrichtung 'in einer zweiten definiert axial verschobenen Stelle positioniert und wiederum nach Anzeige von Meßwerten innerhalb des Meßbereiches eier Meßwertgeber 21 bis 24 die Meßwertübernahme und -speicherung realisiert. Aus den so aufgenommenen Meßwerten werden nach einer speziellen Auswertevorschrift dann die Nutenbreite, die Nuttiefe und die Flankenlap jn im A)JaI- und Radialschnitt bestimmt und ausgegeben. Die so ermittelten Werte ermöglichen eine direkte Einflußnahme auf die Herstellung der weiteren Axialnuten in Wellen und Naben.The measuring process with the device according to the invention is characterized by the following procedure. Before starting the measurement, the device is set to a normal to the respective workpiece parameters and calibrated. Subsequently, it is fixed in a first position on the workpiece in such a way that all transducers 21 to 24 show a measured value within the measuring range. When this condition is reached, a signal for taking over measured values is given and the evaluation unit assumes and spokes the actual values of the groove surfaces. Thereafter, the device 'is positioned in a second defined axially displaced position and in turn realized after display of measured values within the measuring range eggs 21 to 24 Meßwertübernahme and storage. From the measured values recorded in this way, the groove width, the groove depth and the flank flap are then determined and output according to a specific evaluation rule in the A) vertical and radial section. The values thus determined allow a direct influence on the production of the further axial grooves in shafts and hubs.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur mobilen Prüfung von Axialnuten an rotationssymmetrischen Werkstücken, bestehend aus einer Anzahl von die nutbestimmenden Geraden antastenden Tastelementen, die über mit der Vorrichtung verbundene Hetv^j,systeme mit Meßwertgebern in Wirkverbindung stehen und mit Hilfe einer an sich bekannten Zentriereinrichtung zum Werkstück positioniert sind, gekennzeichnet dadurch, daß je nutbestimmender Ge. ade mindestens zwei Tastelemente und je Tastelement jeweils ein Meßwertgeber vorgesehen sind, wobei je Nutflanke mindestens zwei Tastelemente in einer Parallelen zur Achse der Vorrichtung angeordnet sind und mindestens zwei dieser Parallelen gleichzeitig in ein und derselben werkkstückbezogenen achssenkrechten Ebene liegen und daß die den Nutgrund antastenden Tastelemente in der Vorrichtung parallel zu deren Achse geführt sind und jedes eine Nutflanke antastende Tastelement mit Hilfe jeweils eines Hebelsystems senkrecht zur Achse der Vorrichtung geführt ist.1. A device for mobile testing of axial grooves in rotationally symmetrical workpieces, consisting of a number of the groove-determining straight scanning probe elements, which are connected to the device connected Hetv ^j , systems with transducers in operative connection and are positioned by means of a known centering device to the workpiece , characterized in that the groove-determining Ge. at least two feeler elements and each probe element are each provided a transmitter, wherein each groove flank at least two feeler elements are arranged in a parallel to the axis of the device and at least two of these parallels lie simultaneously in one and the same workpiece related achssenkrechten plane and in that the groove base probing touch elements in the device are guided parallel to the axis thereof and each a groove edge probing probe element is guided by means of a respective lever system perpendicular to the axis of the device. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das mit jedem eine Nutflanke antastende Tastelement verbundene Hebelsystem aus einem Winkelhebel besteht, wobei die jeweils mit dem unteren Tastelement in Verbindung stehenden Winkelhebel zusätzlich in einer *ur Hebelebene senkrechten Ebene abgewinkelt sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the lever system connected to each groove edge touch probe element consists of an angle lever, wherein the respective associated with the lower probe element angle lever are additionally bent in a * plane perpendicular plane lever. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Hebelsysteme über Präzisionsführungen mit der Vorrichtung verbunden sind.3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the lever systems are connected via precision guides with the device. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Präzisionsführung eine Blattfederführung verwendet wird.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that a leaf spring guide is used as a precision guide. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung zusätzlich mit einem Längenmeßsystem senkrecht zur Ebene der Tastelemente ausgerüstet ist.5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the device is additionally equipped with a length measuring system perpendicular to the plane of the scanning elements. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 his 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßwertgeber mit einem Rechner gekoppelt sind.6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the transducers are coupled to a computer.