DE19833684A1

DE19833684A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Durchmesser und Hübe von gekröpften Wellen

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Publication number: DE19833684A1
Application number: DE1998133684
Authority: DE
Original assignee: IBB TECHNOMESS GmbH
Current assignee: IBB TECHNOMESS GmbH
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2000-02-03

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Durchmesser (D) und der Hübe (H) von gekröpften Wellen (10), d. h. Wellen mit mindestens zwei axial zueinander versetzt angeordneten Wellenabschnitten (1, 2), vorgeschlagen, bei denen sowohl die Durchmesser (D¶1¶, D¶2¶) der zweier Wellenabschnitte (1, 2) als auch der Hub (H¶12¶) zwischen dem ersten Wellenabschnitt (1) und dem zweiten Wellenabschnitt (2) ermittelt werden, wobei der Hub (H¶12¶) als Abstand der beiden Längsachsen (4, 5) der Wellenabschnitte (1, 2) berechnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Durchmesser und Hübe von gekröpften Wellen, d.h, Wellen mit mindestens zwei axial zueinander versetzt an geordneten Wellenabschnitten, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff von Anspruch 12.

Meßvorrichtungen der eingangs genannten Art werden beispielsweise im Bereich der Qualitätskontrolle eingesetzt. Im Rahmen von Eingangs- und Ausgangskontrollen werden gelieferte bzw. hergestellte Werkstücke vermessen und getestet, und die Kontroll ergebnisse werden mit den Vorgabewerten für die jeweiligen Werkstücke verglichen. Neben den Werkstoffeigenschaften (Härte, Elastizität, Korrosionsbeständigkeit, Dichtig keit, usw.) sind vor allem die Maße für - je nach Art des Werkstückes - Längen, Durchmesser und Hübe für die Qualitätsbeurteilung der Werkstücke entscheidend.

Solche Meßvorrichtungen sind bereits in verschiedenen Ausführungen aus dem all gemeinen Stand der Technik bekannt und werden auch in der Praxis eingesetzt. So sind insbesondere auch Meßvorrichtungen zur Vermessung von sogenannten gekröpften Wellen bekannt, die mittels getrennter Messungen die Durchmesser der einzelnen Wellen abschnitte und die Hübe zwischen den benachbarten Wellenabschnitten ermitteln. Hierbei entsteht häufig eine fellerhafte Hubmessung, da Feller bei der Durchmesser-Messung nicht berücksichtigt werden und die Meßwerte für die Hubmessung beeinflussen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von Durchmessern und Hüben von gekröpften Wellen bereit zustellen, die auf einfache Art und Weise die oben beim Stand der Technik genannten Nachteile vermeiden und insbesondere eine Hubmessung unabhängig von möglichen Fehlern bei der Durchmesser-Messung gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Berechnung des Hubes zwischen zwei Wellenabschnitten als Abstand der beiden Längsachsen der Wellenabschnitte bleiben die ermittelten Meßwerte der Durchmesser der beiden Wellenabschnitte und somit auch möglicherweise vorhandene Meßfehler bei der Durchmesser-Messung unberücksichtigt und beeinflussen somit nicht den Meßwert für den Hub.

Vorzugsweise wird der Meßwert für den Hub am ersten Wellenabschnitt auf Null gesetzt. Hierdurch wird die Berechnung des Hub-Meßwertes wesentlich vereinfacht, da der Hub lediglich aus den Koordinaten der Meßpositionen der Taststifte der Meßvorrichtung am Umfang des zweiten Wellenabschnittes berechnet werden kann. Die Durchmessermessung des ersten und zweiten Wellenabschnittes sind davon unabhängig.

Ferner wird vorteilhafterweise vor Beginn der Durchmesser-Messung des ersten Wellen abschnittes die Meßvorrichtung geeicht, indem der Meßwert für den Durchmesser bei zusammengefahrenen Taststiften der Meßvorrichtung auf Null gesetzt wird.

Ferner wird vorteilhafterweise die gekröpfte Welle derart auf der Meßvorrichtung an geordnet, daß die Ebene, die durch die Längsachsen der Wellenabschnitte und die Richtung der Verbindungselemente zwischen den Wellenabschnitten definiert wird, in der Meßebene bzw. Parallel zur Grundplatte der Meßvorrichtung liegt. Dies erlaubt eine einfachere Ermittlung der gesuchten Durchmesser- und Hub-Meßwerte, da nicht auch noch eine dritte Raumkoordinate der Meßpositionen der Taststifte mit berücksichtigt werden muß.

Ferner wird die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Merkmalen von Patentanspruch 12 gelöst.

Die Meßvorrichtung weist eine Grundplatte als Basiselement, eine Werkstück aufnahmevorrichtung und eine Durchmesser/Hub-Meßeinheit auf, wobei die Meßeinheit mit einer Auswerteeinheit zur Berechnung der Durchmesser und Hübe der gekröpften Welle aus den ermittelten Koordinaten der Meßpositionen und mit einer Anzeige vorrichtung zur Anzeige der ermittelten Durchmesser- und Hub-Meßwerte versehen ist.

Die Taststifte bzw. Meßeinsätze der Meßeinheit sind vorteilhafterweise mit einer pneumatischen oder Federkraft beaufschlagt, so daß sie mit konstanten, definierten Antastkräften an dem zu vermessenden Werkstück anliegen, um eine gute Wiederhol barkeit der Meßergebnisse zu gewährleisten.

Ferner ist die Meßvorrichtung vorteilhafterweise zusätzlich mit weiteren Meßeinheiten bzw. Meßmodulen, wie beispielsweise Längen-Meßmodul oder Außendurchmesser- und Innendurchmesser-Meßmodul, ausgerüstet, die entweder zusammen mit der Durchmesser/Hub-Meßeinheit auf der Meßvorrichtung angebracht sind oder wahlweise im Wechsel mit der Durchmesser/Hub-Meßeinheit verwendet werden können.

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegen stand weiterer Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Meßvorrichtung zur Vermessung von gekröpften Wellen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer gekröpften Welle zur Veranschaulichung der zu messenden Maße und der Meßpositionen;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Meßmoduls einer Meßvorrichtung in Seiten ansicht;

Fig. 3 ein Durchmesser- und Hub-Meßmodul einer Meßvorrichtung in Seitenansicht;

Fig. 4 eine Meßvorrichtung mit zu vermessender gekröpfter Welle in Seitenansicht; und

Fig. 5 die Meßvorrichtung mit zu vermessender gekröpfter Welle von Fig. 4 in Drauf sicht.

Zunächst sollen anhand von Fig. 1 an einer ausschnittweise dargestellten gekröpften Welle 10 die zu messenden Größen, die Antastpunkte für die Taststifte der Meßvorrichtung, die Zusammenhänge zwischen den Meßgrößen und den Artastpunkten und schließlich das Meßverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Anschließend wird anhand der Fig. 2 bis 5 eine Meßvorrichtung 8 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens beschrieben.

Eine gekröpfte Welle 10 besteht ganz allgemein aus mehreren Wellenabschnitten 1, 2, die axial zueinander versetzt angeordnet sind. Insbesondere weisen Kurbelwellen 10 eine (Haupt-)Welle bzw. einen Wellenzapfen 1 und mindestens einen exzentrisch zu diesem angeordneten Wellenabschnitt bzw. Kurbelzapfen 2. Die Kurbelzapfen 2 dienen der Über tragung einer schwingenden Bewegung eines Gestänges (zumeist einer Pleuelstange) über die Verbindungselemente bzw. die sogenannten Kurbelwangen 3 auf die Welle 1 und wandeln so eine oszillierende in eine rotierende Bewegung um und umgekehrt.

Zur Vereinfachung sei ein rechtwinkliges Koordinatensystem mit einer x-Achse und einer y-Achse definiert, wobei die x-Richtung der Längsachsen 4, 5 der Welle 10 bzw. der Wellenabschnitte 1, 2 und die y-Richtung quer zu diesen Längsachsen 4, 5, d. h. in Richtung der Verbindungselemente 3, verläuft. Die so definierte x-y-Ebene stellt vorzugs weise auch die Meßebene dar, d. h. die gekröpfte Welle 10 wird derart in der Meß vorrichtung angeordnet, daß ihre x-y-Ebene in der Meßebene der Meßvorrichtung 8, d. h. zumeist parallel zum Meßtisch oder der Grundplatte 21 der Meßvorrichtung 8, liegt, bzw. wird der maximale Abstand während des Drehens gespeichert.

Die Wellenabschnitte 1, 2 weisen im allgemeinen unterschiedliche Durchmesser D₁ und D₂ auf. Der Hub H₁₂ zwischen den Wellenabschnitten 1 und 2 ist definiert als der Abstand der beiden Längsachsen 4, 5 der Wellenabschnitte 1, 2 voneinander.

Die Meßpositionen auf dem Umfang der Wellenabschnitte 1, 2, d. h. die Antastpunkte der Taststifte 11, 12 der Meßeinheit 9, werden mit a₁ und b₁ auf dem ersten Wellenabschnitt 1 und mit a₂ und b₂ auf dem zweiten Wellenabschnitt 2 bezeichnet. Die von der Meßeinheit 9 ermittelten Koordinaten dieser Meßpositionen a, b werden an einer geeigneten Erfassungsvorrichtung, die weiter unten noch näher erläutert werden wird, in Richtung der y-Achse, d. h. sozusagen als y-Koordinaten in der Meßebene, abgelesen. Die Koordinaten der Meßpositionen a₁, b₁, a₂, b₂ werden dabei mit entsprechenden Großbuchstaben A₁, B₁, A₂, B₂ bezeichnet; die Koordinaten der Längsachsen 4, 5 der Wellenabschnitte 1, 2 werden mit C₁ bzw. C₂ bezeichnet.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, auch die aktuellen Meßkoordinaten der Meßpositionen a, b in Längsrichtung zu kennen; diese werden mit L₁, L₂ bezeichnet.

Anhand der Fig. 2 bis 5 wird nun die Meßvorrichtung 8 beschrieben, um anschließend das Meßverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu erläutern.

Fig. 4 und 5 zeigen die komplette Meßvorrichtung 8 in Seitenansicht bzw. in Draufsicht. Die Hauptbestandteile der Meßvorrichtung 8 sind Basiselement, Werkstückaufnahme vorichtung und wenigstens eine Meßeinheit 9.

Das Basiselement der Meßvorrichtung 8 besteht aus einer zumeist rechteckförmigen Grundplatte 21, auf der eine (nicht dargestellte) Führungsschiene angeordnet ist, welche sich über die gesamte Länge der Grundplatte 21 parallel zur Längskante der Grundplatte erstreckt. Auf der Führungsschiene ist ein Trägerelement 22 mit geeigneter Positionier vorrichtung 23 zur Führung entlang der Führungsschiene verschiebbar befestigt, so daß der Bediener der Meßvorrichtung 8 die Längsposition des Trägerelementes 22 auf der Führungsschiene verändern bzw. einstellen kann.

Parallel zur Führungsschiene und zur Längskante der Grundplatte 21 ist in die Grundplatte 21 über die gesamte Länge eine Nut 24 oder dergleichen eingebracht. In diese Nut wird zur Befestigung eines zu vermessenden Werkstückes 10 mindestens ein je nach Art des aufzunehmenden Werkstückes auszuwählender Werkstückhalter 25 verschraubt oder andersartig in fester Position befestigt. Die Werkstücke 10, insbesondere Wellen bzw. gekröpfte Wellen, werden vorzugsweise derart mit den Werkstückhaltern 25 gehalten, daß bei einachsigen Wellen ihre Drehachse 4 parallel zur Nut 24 und zur Führungsschiene verläuft und bei mehrachsigen gekröpften Wellen 10 die durch die mehreren Längsachsen 4, 5 der Wellenabschnitte 1, 2 definierte Ebene parallel zur Grundplatte 21 und somit parallel zur Meßebene liegt.

Auf das Trägerelement 22 des Basiselementes ist nun im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße Durchmesser/Hub-Meßeinheit 9 aufgesetzt. Die Durchmesser/Hub- Meßeinheit 9 kann aber selbstverständlich auch mit anderen Meßeinheiten oder Meß modulen zur Längenmessung, Innen- und Außendurchmessermessung usw. kombiniert werden, wobei die Meßvorrichtung 8 mit mehreren solcher Meßmodulen 9 gleichzeitig ausgestattet sein kann oder diese im Wechsel auf die Meßvorrichtung 8 aufgesetzt werden.

Die Meßeinheit 9 weist an ihrem Gehäuse 13, vorzugsweise an seiner Oberseite im Blickfeld des Bedieners, eine (nicht dargestellte) Anzeigevorrichtung beispielsweise mit Digitalanzeige auf. Es kann hier auch ein normales und üblicherweise verwendetes Display an der Maschine genutzt werden. Die zum Beispiel als LCD-Anzeige ausgebildete Anzeigevorrichtung zeigt die aktuell ermittelten Meßwerte für Durchmesser D und Hub H und vorzugsweise auch die aktuelle Meßkoordinate L in Längsrichtung an. Als weitere Funktionen sind Umschaltung zwischen mm und inch, Refererzmaße als Reset, Eingabe von Toleranzen und MIN/MAX-Funktion möglich. Desweiteren besitzt die Anzeigevorrichtung einen Datenausgang; mittels eines speziellen Übertragungskabels ist der direkte Anschluß des Datenausgangs an eine PC-Schnittstelle der Meßvorrichtung hergestellt. An die PC-Schnittstelle der Meßvorrichtung 8 ist ein PC mit geeigneter Software zur weiteren Auswertung der Meßdaten anschließbar. Falls mehrere Meßmodule 9 auf der Meßvorrichtung 8 vorgesehen sind, so sind die Datenausgange aller Meßmodule 9 vorzugsweise mit der selben PC-Schnittstelle verbunden. Die Datenübertragung kann grundsätzlich beliebig erfolgen, also sowohl über geeignete Übertragungskabel als auch drahtlos.

Die Durchmesser/Hub-Meßeinheit 9 weist an ihrer der Werkstückaufnahmevorrichtung bzw. dem zu vermessenden Werkstück 10 zugewandten Seite eine Aufnahmevorrichtung 26 für wahlweise austauschbare Meßeinsätze bzw. Taststifte 11 zur Durchmesser- und Hubmessung auf. Zusätzlich zu der einen Aufnahmevorrichtung 26 existiert eine zweite Aufnahmevorrichtung 27 für zweite wiederum wahlweise austauschbare Meßeinsätze bzw. Taststifte 12 zur Durchmesser- und Hub-Messung. Diese zweite Aufnahmevorrichtung 27 befindet sich am Ende eines bügelartig geformten Trägerarmes 20, der als Meßbügel über der ersten Aufnahmevorrichtung 26 angebracht ist. Der Trägerarm 20 ist derart geformt, daß der Taststift 12 dem ersten Taststift 11 auf der anderen Seite des Werkstückes 11 gegenübersteht.

Die Taststifte 11, 12 müssen immer auf Höhe der mehreren Längsachsen 4, 5 der gekröpften Welle 10 liegen. Dadurch wird ein fehlerhafter, kleinerer Meßwert für den Durchmesser D vermieden.

Wie insbesondere anhand der Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, weist die Durchmesser/Hub- Meßeinheit 9 zwei übereinander angeordnete Verschiebeinrichtungen 14, 15 auf. An der unteren Verschiebeeinrichtung 14, auch Pinole genannt, befindet sich an der dem Werkstück 10 zugewandten Stirnseite die erste Aufnahmevorrichtung 26 für die austauseh baren Meßeinsätze 11. An der oberen Verschiebeeinrichtung 15, auch Läufer genannt, ist analog der Trägerarm 20 angebracht, an dem die zweite Aufnahmevorrichtung 27 für die austauschbaren Meßeinsätze 12 vorgesehen ist.

Die beiden Verschiebeeinrichtungen 14, 15 dienen der Positionierung der Taststifte 11, 12 parallel zur Grundplatte 21 der Meßvorrichtung 8 und quer zur Langskante der Grund platte 21 bzw. quer zu den Längsachsen 4, 5 der zu vermessenden gekröpften Welle 10. Dabei können die beiden Verschiebeeinrichtungen 14, 15 entweder gleichzeitig in gegen läufigen Richtungen oder getrennt voneinander verstellt werden.

An einer Seite der beiden Verschiebeeinrichtungen 14, 15 ist jeweils ein Maßstab 28, 29 angebracht. Mit Hilfe dieses Maßstabes ermittelt jeweils eine Erfassungsvorrichtung 16, 17, wie beispielsweise ein Meßkopf, die aktuellen Koordinaten der jeweiligen Taststifte 11, 12. Der Meßkopf 16 der unteren Verschiebeeinrichtung 14 gibt dabei die Koordinate A der aktuellen Meßposition a des Taststiftes 11 an eine Schnittstelle 18 weiter, und der Meßkopf 17 der oberen Verschiebeeinrichtung 15 gibt die Koordinate B der aktuellen Meßposition b des zweiten Taststiftes 12 an eine Schnittstelle 19 weiter.

Die beiden Schnittstellen 18, 19 sind mit einer (nicht gezeigten) Auswerteeinheit ver bunden, die aus den übermittelten Meßkoordinaten A, B die gesuchten Meßwerte für die Durchmesser D und Hübe H ermittelt und der Anzeigevorrichtung an der Meßeinheit 9 zuführt. Gleichzeitig werden die ermittelten Durchmesser- und Hub-Meßwerte auch der PC-Schnittstelle zugeleitet, so daß der Bediener die Meßwerte mit Hilfe eines PC's mit geeigneter Software weiterverarbeiten, dokumentieren und auswerten kann.

Mit der oben beschriebenen Meßeinheit 9 und den verschiedenen Meßeinsätzen 11, 12 kann in einem Durchmesserbereich von etwa 0-200 mm eine Auflösung von bis zu etwa 1 µm bei einer Meßgenauigkeit von ± 3 µm + (L/1000), D = Durchmesser in mm, bei der Durchmesser-Messung erreicht werden. Aufgrund von definierten Antastkräften, die durch eine Beaufschlagung der Taststifte 11, 12 mit einer pneumatischen oder Federkraft erreicht werden, von beispielsweise 2 N kann eine Wiederholbarkeit der Messungen bis zu 1,0 µm erzielt werden.

Um eine möglichst große Mobilität der Meßvorrichtung 8 zu gewährleisten, kann die Meßvorrichtung 8 vorzugsweise mit Batterien oder Akkumulatoren zur Energieversorgung versehen werden.

Die Durchmesser D₁ und D₂ und der Hub H₁₂ der gekröpften Welle 10 werden mit der oben beschriebenen Meßvorrichtung 8 nun folgendermaßen ermittelt:
Zunächst wird vorteilhafterweise die gekröpfte Welle 10 derart auf der Meßvorrichtung 8 angeordnet, daß die x-y-Ebene der gekröpften Welle 10 parallel zur Grundplatte 21 in der Meßebene der Meßvorrichtung 8 liegt. Dies erlaubt eine einfachere Ermittlung der gesuchten Durchmesser- und Hub-Meßwerte D, H, da nicht auch noch eine dritte Raum koordinate der Meßpositionen a, b mit berücksichtigt werden muß. Mit einer entsprechend vorbereiteten Software ist aber selbstverständlich auch die Vermessung von beliebig ausgerichteten gekröpften Wellen 10 möglich.

Außerdem wird die gekröpfte Welle 10 mittels der Werkstückhalter 25 derart auf der Meß vorrichtung 8 befestigt, daß die Längsachsen 4, 5 der gekröpften Welle 10 auf Höhe der Taststifte 11, 12 der Durchmesser/Hub-Meßeinheit 9 liegen.

Als nächster Schritt wird vor Beginn der eigentlichen Messung die Durchmesser/Hub- Meßeinheit 9 geeicht. Hierzu wird die Meßeinheit in Längsrichtung der Meßvorrichtung in eine Position L gebracht, an der sich kein zu vermessendes Werkstück 10 befindet. Dann werden die beiden einander gegenüberstehenden Taststifte 11, 12 mittels der ent sprechenden Verschiebeeinrichtungen 14, 15 auf Berührung zusammengefahren, d. h. die Taststifte 11, 12 nehmen die Meßpositionen a₀ und b₀ ein. In dieser Kontaktstellung wird die Meßwerte für die Meßkoordinaten A₀ und B₀ und somit auch der Durchmesser D₀ auf Null gesetzt. Dies entspricht einer Eichung D₀ = |A₀-B₀| = 0.

Nun wird die Durchmesser/Hub-Meßeinheit 9 mit wieder auseinander gefahrenen Tast stiften 11, 12 in Längsrichtung, d. h. in x-Richtung, bewegt bis die Taststifte 11, 12 eine Längenposition L₁ erreichen, bei der sich ein erster Wellenabschnitt 1 befindet. Um die derartige Positionierung der Meßeinheit 9 zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn die Anzeigevorrichtung der Meßeinheit 9 neben den Anzeigen für Durchmesser und Hub auch eine Anzeige für die aktuelle Längenkoordinate aufweist.

Nach der oben beschriebenen Positionierung der Meßeinheit 9 werden die beiden Taststifte 11, 12 mittels der Verschiebeeinrichtungen 14, 15 aufeinander zu bewegt bis die Taststifte 11, 12 die Oberfläche des ersten Wellenabschnittes kontaktieren, d. h. die Taststifte 11, 12 ihre ersten Meßpositionen a₁ und b₁ erreichen. Das Anfahren des Wellenabschnittes 1 erfolgt vorteilhafterweise mit einer definierten Antastkraft von beispielsweise etwa 2 N, um eine gute Wiederholbarkeit der Messungen zu erzielen.

Nach Erreichen der Meßpositionen a₁ und b₁ der Taststifte werden mit Hilfe der Erfassungsvorrichtungen 16, 17 und Maßstäbe 28, 29 an den Verschiebeeinrichtungen 14, 14 die entsprechenden Meßkoordinaten A₁ und B₁ ermittelt. Die ermittelten ersten Meßkoordinaten A₁ und B₁ werden dann über die beiden zugehörigen Schnittstellen 18, 19 der Auswerteeinheit der Meßeinheit 9 zugeführt. Die Auswerteeinheit speichert die Meß koordinaten A₁, B₁ in einem Zwischenspeicher ab und ermittelt ferner den Durchmesser D₁ des ersten Wellenabschnittes 1 gemäß der Formel D₁v = |A₁-B₁|, wobei |x| für den Absolutbetrag der Größe x steht. Der so ermittelte Meßwert D₁ ist unabhängig vom Nullpunkt der Meßkoordinaten in y-Richtung, da der Nullpunkt durch die Differenz bildung bei der obigen Formel herausgekürzt wird.

Zusätzlich zu der Ermittlung des aktuellen Meßwertes für den Durchmesser D1 wird von der Auswerteeinheit der Meßeinheit 9 auch der Hub H₀₁ = 0 gesetzt. Hierzu werden die beiden aktuell erfaßten Meßkoordinaten A₁ und B₁ in einem weiteren Speicher für eine zweite Anzeigeneinheit auf "0" gesetzt.

Die so ermittelten Meßwerte für Durchmesser D₁ und Hub "0" werden sowohl an der Anzeigevorrichtung der Durchmesser/Hub-Meßeinheit 9 angezeigt als auch der PC- Schnittstelle der Meßvorrichtung 8 zugeführt.

Nun wird nach der Ermittlung der ersten Meßwerte D₁ und H = 0 und dem Auseinander fahren der Taststifte 11, 12 mittels der Verschiebeeinrichtungen 14, 15 die Durch messer/Hub-Meßeinheit 9 weiter in Längsrichtung bzw. x-Richtung bewegt bis die Taststifte 11, 12 eine Längenposition L₂ erreichen, bei der sich ein zweiter Wellenabschnitt 2 befindet.

Nach dieser Positionierung der Meßeinheit 9 werden die beiden Taststifte 11, 12 mittels der Verschiebeeinrichtungen 14, 15 wiederum mit einer definierten Antastkraft von etwa 2 N aufeinander zu bewegt bis die Taststifte 11, 12 die Oberfläche des ersten Wellen abschnittes kontaktieren, d. h. die Taststifte 11, 12 ihre zweiten Meßpositionen a₂ und b₂ einnehmen.

Nachdem die Taststifte 11, 12 die Meßpositionen a₂ und b₂ erreicht haben, werden mit Hilfe der Erfassungsvorrichtungen 16, 17 und der Maßstäbe 28, 29 an den Verschiebe einrichtungen 14, 14 die entsprechenden zweiten Meßkoordinaten A₂ und B₂ ermittelt. Die so ermittelten Meßkoordinaten A₂ und B₂ werden dann über die beiden zugehörigen Schnittstellen 18, 19 der Auswerteeinheit der Meßeinheit 9 zugeführt, wo sie im Zwischenspeicher abgespeichert werden. Die Auswerteeinheit ermittelt ferner den Durchmesser D₂ des zweiten Wellenabschnittes 2 gemäß der Formel D₂ = |A₂-B₂|.

Außerdem wird von der Auswerteeinheit der Meßeinheit 9 auch der aktuelle Meßwert für den Hub H₁₂ zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenabschnitt 1, 2 ermittelt. Hierzu werden neben den beiden aktuell erfaßten Meßkoordinaten A₂ und B₂ auch die im Zwischenspeicher der Auswerteeinheit zuvor abgelegten Meßkoordinaten A₁ und B₁ herangezogen. Der Meßwert für den Hub H₁₂ wird dann gemäß der Formel H₁₂ = ½ |A₂ + B₂| - ½ |A₁ + B₁| | ermittelt. A₁ und B₂ sind vorzugsweise = 0.

Das oben beschriebene Meßverfahren hat den Vorteil, daß der jeweils ermittelte Hub- Meßwert H unabhängig von den ermittelten Durchmesser-Meßwerten und somit auch von den Fehlern der Durchmesser-Meßwerte unabhängig ist. Zur Berechnung des Hubes wird beispielsweise nur die Größe ½ |A₂ + B₂| herangezogen. Der Wert ½ |A₂ + B₂| ent spricht aber gerade der Koordinate der Längsachse 5 des zweiten Wellenabschnittes 2, während der Durchmesser D₂ des zweiten Wellenabschnittes 2 durch ½ |A₂ - B₂| gegeben ist. Der Hub H₁₂ zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenabschnitt wird also tatsächlich als Abstand der beiden Längsachsen 4, 5 der Wellenabschnitte 1, 2 voneinander bestimmt, wie er im übrigen auch grundsätzlich definiert ist.

Das obige Meßverfahren kann nun beliebig oft wiederholt werden, um noch weitere Durchmesser- und Hub-Meßwerte D, H weiterer Wellenabschnitte der gekröpften Welle 10 zu ermitteln.

Um die Ermittlung bzw. Berechnung des Hub-Meßwertes H weiter zu vereinfachen, wird der aktuelle Hub-Meßwert vor dem Verfahren der Meßeinheit 9 zur nächsten Längen position L vorteilhafterweise auf Null gesetzt. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, daß die aktuellen Meßkoordinaten A, B im Zwischenspeicher auf Null gesetzt werden. Hierdurch ergibt sich beispielsweise zur Berechnung des Hubes H₁₂ zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenabschnitt 1, 2 die einfachere Formel H₁₂ = ½ |A₂ + B₂|.

Bezugszeichenliste

a, b Meßpositionen
A, B Koordinaten der Meßpositionen
c Koordinaten der Längsachsen
D Durchmesser-Meßwert
H Hub-Meßwert
L Längenkoordinate

1

erster Wellenabschnitt

2

zweiter Wellenabschnitt

3

Verbindungselement

4

Längsachse des ersten Wellenabschnittes

5

Längsachse des zweiten Wellenabschnittes

8

Meßvorrichtung

9

D/H-Meßeinheit

10

gekröpfte Welle

11

Taststift

12

Taststift

13

Gehäuse

14

Verschiebeeinrichtung

15

Verschiebeeinrichtung

16

Erfassungsvorrichtung der Meßkoordinate A

17

Erfassungsvorrichtung der Meßkoordinate B

18

Schnittstelle Ausgangssignal Meßkoordinate A

19

Schnittstelle Ausgangssignal Meßkoordinate B

20

Träger

21

Grundplatte

22

Trägerelement

23

Positioniervorrichtung

24

Nut

25

Werkstückhalter

26

Aufnahmevorrichtung

27

Aufnahmevorrichtung

28

Maßstab

29

Maßstab

Claims

1. Verfahren zur Messung der Durchmesser (D) und der Hübe (H) von Wellen (10) mit mindestens zwei axial zueinander versetzt angeordneten Wellenabschnitten (1, 2), mit den Verfahrensschritten:

(a) Anfahren von ersten Meßpositionen (a₁, b₁) auf dem Umfang eines ersten Wellenabschnittes (1) und Ermitteln der entsprechenden Koordinaten (A₁, B₁) der Meßpositionen (a₁, b₁);
(b) Ermitteln des Durchmessers (D₁) des ersten Wellenabschnittes (1) aus den Koordinaten (A₁, B₁) der ersten Meßpositionen (a₁, b₁);
(c) Ermittlung der Achse (4);
(d) Anfahren von zweiten Meßpositionen (a₂, b₂) auf dem Umfang eines zweiten Wellenabschnittes (2) und Ermitteln der entsprechenden Koordinaten (A₂, B₂) der Meßpositionen (a₂, b₂);
(e) Ermitteln des Durchmessers (D₂) des zweiten Wellenabschnittes (2) aus den Koordinaten (A₂, B₂) der zweitens Meßpositionen (a₂, b₂); und
(f) Berechnen des Hubes (H₁₂) zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenabschnitt (1, 2) als Abstand der beiden Längsachsen (4, 5) der Wellenabschnitte (1, 2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt (b) der Durchmesser (D₁) des ersten Wellenabschnittes (1) gemäß D₁ = |A₁ - B₁| ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt (d) der Durchmesser (D₂) des ersten Wellenabschnittes (2) gemäß D₂ = |A₂ - B₂| ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt (e) der Hub (H₁₂) zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenabschnitt (1, 2) gemäß H₁₂ = | ½ |A₂ + B₂| - ½ |A₁ + B₁| | berechnet wird, wobei A₁ + B₁ vorzugsweise auf Null gesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Einheit bzw. mit nur einer Antstung sowohl der Durchmesser als auch der Hub gemessen werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verfahrensschritten (b) und (c) der Meßwert für den Hub auf H01 = 0 gesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Meßwert für den Hub zwischen den Verfahrensschritten (b) und (c) auf H₀₁ = 0 gesetzt wird, indem die Koordinaten (A₁, B₁) der ersten Meßpositionen (a₁, b₁) nach Ermittlung des Durchmesser-Meßwertes (D₁) auf A₁ = B₁ = 0 gesetzt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verfahrensschritt (a) die Meßvorrichtung (8, 9) geeicht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichung der Meßvorrichtung (8, 9) durch Zusammenfahren der Taststifte (11, 12) der Meßvorrichtung (8, 9) und Setzen des entsprechenden Durchmesser- Meßwertes (D₀) auf D₀ = 0 gesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser-Meßwert (D₀) auf D₀ = 0 gesetzt wird, indem die Koordinaten (A₀, B₀) der Meßpositionen (a₀, b₀) der zusammengefahrenen Taststifte (11, 12) auf A₀ = B₀ = 0 gesetzt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Zeitpunkt die aktuellen Meßwerte für den Durchmesser (D) und den Hub (H) angezeigt werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu vermessende gekröpfte Welle (10) derart angeordnet wird, daß die Ebene, die durch die Längsachsen (4, 5) der Wellenabschnitte (1, 2) und die Richtung der Verbindungselemente (3) zwischen den Wellenabschnitten (1, 2) definiert wird, in der Meßebene liegt.

13. Vorrichtung zur Messung der Durchmesser (D) und der Hübe (H) von Wellen (10) mit mindestens zwei axial zueinander versetzt angeordneten Wellenabschnitten (1, 2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Grundplatte (21) als Basiselement, einer Werkstückaufnahme vorrichtung (24, 25) und einer Durchmesser/Hub-Meßeinheit (9), die eine Auswerteeinheit zur Berechnung der Durchmesser (D) und Hübe (H) aus den ermittelten Koordinaten (A, B) der Meßpositionen (a, b) aufweist und mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der ermittelten Durchmesser- und Hub-Meßwerte (D, H) versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (9) eine Vorrichtung zur Ermittlung der Koordinaten (L) der Meßpositionen (a, b) in Richtung der Längsachse (4, 5) der Welle (10) und eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der ermittelten Längenkoordinaten (L) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (8) eine PC-Schnittstelle zur Datenübertragung an einen PC aufweist, die mit der Auswerteeinheit der Meßeinheit (9) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Taststifte (11, 12) der Meßeinheit (9) mit konstanten, definierten Antast kräften an dem zu vermessenden Werkstück (10) anliegen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Taststifte (11, 12) der Meßeinheit (9) mit einer pneumatischen oder Federkraft beaufschlagt sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (8) zusätzlich mit weiteren Meßeinheiten ausgerüstet, die entweder zusammen mit der Durchmesser/Hub-Meßeinheit (9) oder wahlweise im Wechsel mit der Durchmesser/Hub-Meßeinheit (9) auf der Meßvorrichtung (8) angebracht sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Meßeinheiten Längen-Meßmodule, Außendurchmesser- und Innen durchmesser-Meßmodule und weitere Durchmesser/Hub-Meßmodule sind.