DE3608696A1 - Messgeraet zum pruefen von rundheitsabweichungen, laengenmassen und vorgegebenen nicht kreisfoermigen konturen - Google Patents
Messgeraet zum pruefen von rundheitsabweichungen, laengenmassen und vorgegebenen nicht kreisfoermigen konturenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Messgerät zum Prüfen von:
1. Rundheitsabweichungen
2. von vorgegebenen, nicht kreisförmigen Konturen
(insbesondere Zahnradkonturen)
3. Längenmassen in zwei Achsen
Der auf dem zu prüfenden Werkstück (Pos. 8) aufliegen
de Taststift (Pos. 7) ist fest mit dem Translations
schlitten (Pos. 11) verbunden. Der Antastdruck ist
durch die in Z Richtung bewegten Massen bestimmt.
Durch eine Feder mit linearer Kennlinie, ein Gegen
gewicht über Umlenkrolle oder durch pneumatisch be
stimmten Ausgleich kann der Antastdruck verändert wer
den. Dies ist immer dann nötig, wenn für den zugehöri
gen Taststiftquerschnitt (abhängig von dem Antastkugel
durchmesser) eine bestimmte Durchbiegung überschritten
wird. Bei relativ kurzen Taststiftlängen sind normaler
weise auch die Durchbiegungen sehr gering.
Das zu prüfende Werkstück (Pos. 8) ist auf dem Rund
tisch (Pos. 9) zentriert, so dass bei Rotation des
Rundtisches (Pos. 9) eine Wegänderung des Tranlations
schlittens (Pos. 11) immer dann entsteht, wenn die
Form des zu prüfenden Werkstückes (Pos. 8) von der ei
nes Kreises abweicht.
Die Abfrage der Länge am Längenmasstab (Pos. 4) wird
vom Winkelschrittgeber (Pos. 10) veranlasst. Die nöti
gen Daten, Winkelinformation und zugehörige Längenin
formationen in Richtung der X- und der Z-Achse werden
zunächst als vorläufige IST-Datei im angeschlossenen
Rechner abgelegt. Die Längeninformation in X-Richtung
hat rein informativen Charakter; sie gibt an, welcher
"Schnitt" des Prüflings gemessen wurde.
Das Gehäuse (Pos. 1) dient zur Aufnahme der Linear
führungen in X- und Z-Richtung (Pos. 2 und 6), sowie
zur Aufnahme der Längenmasstäbe (Pos. 4 und 5) und
des motorisch angetriebenen Rundtisches mit Winkel
schrittgeber (Pos. 9 und 10).
Die Linearführungen (Pos. 6 und 12) können als Kugel
führungen realisiert werden.
Es ist bekannt, dass zur Erfüllung dieser Aufgaben,
nämlich der Messung von Rundheitsabweichung, Längen
messung und Messung von Zahnflankenformen bereits Ge
räte entwickelt wurden. Ein Messgerät zur Messung von
Zahnflankenform wurde unter der Veröffentlichnummer
DE 29 52 497 C2 beschrieben. Weiterhin ist bekannt,
dass es möglich ist die Zahnform auf Dreikoordinaten
messgeräten nachzuprüfen.
Die bis jetzt bekannten Verfahren und Geräte setzen
einen höheren Aufwand an mechanischen Bauteilen vor
aus. Die Dreikoordinatenmessgeräte sind meist weit ab
der Produktionsstätte aufgestellt. Ein direkter Ein
griff in die Fertigung aufgrund von Messergebnissen
ist damit in den meisten Fällen nicht gewährleistet,
da bei Produktionen höherer Stückzahlen (besonders im
Bereich der Pulvermetallurgie) eine ständige Über
wachung der Produktion erfordert, dass in regelmäßigen
Abständen Stichproben entnommen werden. Die regel
mäßige Messung von Zahnrädern würde dann das aufwendi
ge Dreikoordinatenmessgerät derart blockieren, dass
andere Messungen, für die das Dreikoordinatenmessge
rät besser geeignet wäre, nicht durchgeführt werden
können. Das Messgerät beschrieben unter dar Veröffent
lichnummer DE 29 52 497 C2 ist mechanisch weitaus auf
wendiger und dadurch teurer, umständlicher zu bedienen
und konstruktionsbedingt auch langsamer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein mechanisch
einfacheres, somit preiswerteres und leichter zu bedie
nendes Messgerät vorzustellen, das auch in der Nähe der
Produktionsstätte eine sofortige Auswertung von Mess
werten ermöglicht. Es soll auch möglich sein, in Ver
bindung mit der Messung von Zahnflanken und Rundheits
abweichungen, einfache Längen- und Lagemessungen durch
zuführen.
Zur Bestimmung des Tastkugeldurchmessers dient die
Messung eines bekannten Durchmessers. Vorgeschlagen
wird, den Durchmesser des Rundtisches (Pos. 9) zu be
stimmen. Dieser Wert wird im Rechner abgespeichert. Die
Differenz von tatsächlichem und durch Messung bestimm
ten Durchmessers ergibt den Tastkugeldurchmesser. Es
empfiehlt sich das Längenmessystem (Pos. 4) bei diesem
Verfahren auch gleichzeitig auf Null zu setzen.
Das Werkstück wird zentrisch (zum Nullpunkt Rundtisch)
aufgespannt. Während der Rundtisch (Pos. 9) rotiert,
werden wie bereits beschrieben, die zugehörigen Längen
änderungen am Längenmasstab (Pos. 4) aufgenommen und
in der vorläufigen ISTWERT-Datei abgespeichert. Bei be
kanntem Tastkugeldurchmesser werden die Längenänderun
gen in Z-Richtung, die in der vorläufigen ISTWERT-Datei
stehen, um den Tastkugeldurchmesser korrigiert. Man er
hält somit den tatsächlichen Durchmesser. Optional kann
das Verfahren zur Messung von Rundheitsabweichungen,
beschrieben unter der Veröffentlichnummer 00 68 082,
angewandt werden. Eine zentrische Ausrichtung des Werk
stückes erübrigt sich damit.
1. Meisterradmessung
Das zentrisch ausgerichtete Meisterrad wird wie folgt
ausgerichtet:
Gemäss Fig.2 wird ein Zahn des Meisterrades gemessen.
Markante Punkte für die Ausrichtung sind der erste und
der letzte höchste Punkt der Messung. Für den Fall,
dass nur ein höchster Punkt vorhanden ist, verläuft die
Symmetrieachse durch diesen und den Nullpunkt.
Beide Punkte stehen mit Winkel- und zugehöriger Längen
information in der AUSRICHTDATEI des angeschlossenen
Rechners. Aus diesen zwei Punkten wird nun der Symmet
riepunkt ermittelt. Die Symmetrieachse wird durch die
sen Symmetriepunkt und den Nullpunkt definiert. Der
Winkelschrittgeber wird im Symmetriepunkt auf Null ge
setzt. Die nachfolgende Messung kann begonnen werden,
wenn der Rundtisch die Position Null Grad erreicht hat.
Die Messwerte werden in eine SOLL-WERT-Datei einge
lassen, die der nachfolgenden SOLL-IST-Auswertung zu
grunde liegt.
Anstelle eines Meisterrades kann auch eine Schablone
(z.B. eines Zahnes) in beliebiger Vergrösserung ge
messen werden. Es ist zu berücksichtigen, dass auch
der Tastkugeldurchmesser im gleichen Masstab vergrös
sert gewählt werden muss. Vor dem anschliessenden SOLL-
IST-Vergleich muss eine Verkleinerung der SOLL-Daten
erfolgen. Diese Aufgabe übernimmt ein Rechenprogramm.
Der zentrisch ausgerichtete Prüfling wird analog aus
gerichtet. In vorgegebenen Winkelschritten werden nun
die Winkel- und Längeninformationen in eine ISTWERT-
Datei eingelassen. Die anschliessende SOLL-IST-Aus
wertung ergibt dann ohne weitere Umrechnung die Ab
weichung in Z-Richtung.
2. Messung aufgrund vorgegebener Verzahnungsgeometrie
In diesem Fall entfällt die Messung des Meisterrades.
Die tatsächlichen SOLL-Daten werden entweder manuell
Punkt für Punkt in karthesichen oder Polarkoordinaten,
über ein Eingabeprogramm, das ähnlich wie ein CAD-Pro
gramm aufgebaut sein kann, oder über Datenträger in den
Rechner eingelesen. Ein Rechnerprogramm übernimmt die
Aufbereitung der Daten, so dass in der SOLL-Wert-Datei
verarbeitungsgerecht Polarkoordinaten zur Verfügung
stehen. Ein weiteres Rechenprogramm generiert die je
weilige Steigung zu jedem Messpunkt. Durch den Tast
kugeldurchmesser entsteht bei der Messung eine Ver
fälschung der Z-Komponente um den Faktor -delta Z-
(Fig. 3).
Der Faktor -delta Z- wird nun für jeden Messpunkt durch
ein weiteres Rechenprogramm ermittelt. Die für den SOLL-
IST-Vergleich nötige SOLL-WERT-Datei wird nun unter Be
rücksichtigung von -delta Z- erstellt.
Dadurch, dass an den Translationsschlitten beider Rich
tungen Klemmungen vorgesehen sind, können auch einfache
Längenmessungen und Lagemessungen durchgeführt werden.
Beispiel: Längenmessung in X-Richtung
Vom Rechner wird in diesem Fall nur das Längenmeßsystem
in X-Richtung angesprochen. Der Translationsschlitten
in Z-Richtung wird geklemmt, der Translationsschlitten
in X-Richtung wird in Richtung +X bewegt, bis die Tast
kugel die zu messende Fläche berührt. Nach Lösen der
Klemmung in Z-Richtung kann der Translationsschlitten
in Z-Richtung so verfahren werden, daß ein Berühren der
Tastkugel der hinteren Fläche möglich wird. Jetzt kann
wiederum ein Längenmass in X-Richtung abgefragt werden.
Die Differenz der X-Werte entspricht dem Längenmass.
Beispiel: Parallelität zweier Flächen
Analog zur Längenmessung werden mehrere Punkte jeder
Bezugsfläche angetastet. In diesem Fall benutzt man die
Längeninformation in Z-Richtung zum Ermitteln der Winkel
von zwei Flächen zueinander.
Je nach Ausstattung kann die Auswertung der Ergebnisse
über Bildschirm, Drucker oder Plotter erfolgen. Alle
Daten können auf externen Datenträgern (Disketten) ge
sichert, und gegebenenfalls an anderem Ort ausgewertet
werden.
Die Zentrierung des Werkstückes kann durch Anbringen
eines Kreuzschlittens auf dem Rundtisch erfolgen. Die
Werkstückaufnahme befindet sich dann auf dem Kreuz
schlitten. Nach Aufnahme des Umschlagfehlers in mehre
ren Richtungen (90, 180, 270 und 360 Grad) kann Rich
tung und Betrag der Exzentizität errechnet werden.
Ist der Kreuzschlitten motorisch angetrieben, dann
kann die gewünschte Position automatisch angefahren
werden. Ansonsten muss die Zentrierung manuell, evtl.
mit Hilfe einer Skala oder Anzeige am Bildschirm
durchgeführt werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins
besondere darin, dass mit einei mechanisch einfach auf
gebauten Gerät mehrere verschiedenartige Messungen mit
erheblicher Genauigkeit ausgeführt werden können. Die
Messung und Auswertung kann vor Ort erfolgen; ein evtl.
notwendiger Eingriff in die Fertigung kann sofort er
folgen. Das Messgerät kann besonders wirkungsvoll nahe
einer Produktionsstätte eingesetzt werden, die die Über
wachung grosser Stückzahlen, mit evtl. nötiger stati
stischer Auswertung, vor Ort erfordert.
Claims (17)
1. Das Messgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass der auf
dem Werkstück (Pos. 8) aufliegende und mit dem Trans
lationsschlitten (Pos. 11) fest verbundene Taststift
(Pos. 7) bei rotierendem Rundtisch (Pos. 9) immer dann
eine Wegänderung entlang der Z-Achse erfährt, wenn die
Form des Werkstückes von der eines Kreises abweicht.
Das Prinzip beruht darauf, dass der Translationsschlit
ten (Pos. 11) zwangsgeführt wird.
2. Die Aufnahme der Längen vom Längenmessystem (Pos. 4)
und der zugehörigen Winkelinformation vom Winkelschritt
geber (Pos. 10) werden von einem angeschlossenen Rechner
gesteuert. Die anfallenden Daten werden in einer IST-WERT-
Datei abgespeichert und später mit Hilfe eines Digital
rechners ausgewertet.
3. Verfahren zur Feststellung von Rundheitsabweichungen
und Durchmesserbestimmung gekennzeichnet dadurch, dass
bei bekanntem Tastkugeldurchmesser und Nullpunkt des
Werkstückes gemäss Anspruch 1, immer dann eine Wegände
rung entlang der Z-Achse stattfindet, wenn die Form des
Werkstückes von der eines Kreises abweicht. Die Aus
wertung erfolgt gemäß Anspruch 2 aufgrund einer IST-
WERT-Datei durch einen Digitalrechner.
4. Verfahren zur Bestimmung des unbekannten Tastkugeldurch
messers gekennzeichnet dadurch, dass der bekannte Aus
sendurchmesser des Rundtisches gemessen wird. Die Aus
wertung der Werte ergibt den Tastkugeldurchmesser.
5. Verfahren zur Bestimmung des Nullpunktes in Z-Richtung,
gekennzeichnet dadurch, dass aufgrund der Messung eines
zentrischen Bezugselementes am Werkstück der Nullpunkt
bestimmt wird. Die Nullstellung des Wegmeßsystems (Pos.
4) kann somit bestimmt werden.
6. Verfahren zur Nachprüfung von bekannten, nicht kreis
förmigen Konturen bestimmt dadurch, dass die Abweichun
gen in Z-Richtung in einer IST-WERT-Datei gespeichert
werden und nach Umrechnen mit Hilfe einer Korrekturfor
mel, mit den Werten in einer SOLLWERT-Datei verglichen
werden. Die Differenzen stellen die Abweichungen dar.
7. Verfahren zum Messen von Längenänderungen gekenn
zeichnet dadurch, dass die Wegmessysteme in X- und Z-
Richtung einzeln abgefragt werden können. Die Dif
ferenz aus zwei Punkten in einer Richtung ergibt die
gesuchte Länge in einer bestimmten Richtung.
8. Verfahren zum Messen von der Lage zweier Flächen zu
einander gekennzeichnet dadurch, dass aus Punkten ge
mäß Anspruch 7 zwei Ausgleichsflächen errechnet werden.
Über die Durchmesser und räumlichen Winkel kann die Lage
der Flächen zueinander bestimmt werden.
9. Verfahren zum Messen des Nullpunktversatzes zweier Ele
mente zueinander gekennzeichnet dadurch, dass nach Aus
wertung der Messung beider Elemente jeweils der Null
punkt des einzelnen Elements bestimmt wird. Der polare
Versatz kann von einem Rechenprogramm ermittelt werden.
10. Verfahren zum Verändern der Auflagekraft des Taststif
tes auf dem Werkstück gekennzeichnet dadurch, dass zur
Veränderung der Kraft ein Gegengewicht über Umlenkrolle
oder eine Feder mit linearer Kennlinie, der Gewichts
kraft des Translationsschlittens (Pos. 11) entgegen
wirken. Analog kann das Gegengewicht oder die Feder so
angebracht werden, dass eine Erhöhung der Auflagekraft
erfolgt.
11. Die linearen Führungen entlang der Translationsachsen
sind gekennzeichnet dadurch, dass sie mechanisch oder
pneumatisch ausgeführt werden können.
12. Die Translationsschlitten entlang der Achsen sind ge
kennzeichnet dadurch, dass sie manuell oder motorisch
gesteuert bewegt werden können.
13. Die Aufspannung des Prüflings ist gekennzeichnet da
durch, dass sie mechanisch oder magnetisch ausgeführt
werden kann.
14. Die Zentrierung des Prüflings ist gekennzeichnet da
durch, dass sie manuell oder motorisch gesteuert er
folgen kann. Die motorische Zentrierung erfolgt da
durch, dass der Prüfling auf einen Kreuzschlitten, der
auf dem Rundtisch aufgebracht ist, in zwei Achsen ver
fahren werden kann.
Der Verfahrweg wird durch ein Rechenprogramm ermittelt.
Dem Rechenprogramm liegt die ermittelte Lage eines Be
zugselementes zugrunde.
15. Beim Messen von nicht kreisförmigen Elementen kann eine
zusätzliche Ausrichtung des Werkstückes in der Mess
ebene erfolgen. Die Ausrichtung ist gekennzeichnet da
durch, dass die Ausrichtgerade durch einen oder mehrere
markante Punkte und den Nullpunkt bestimmt wird. Je nach
Form der Kontur kann die Erhebung oder Vertiefung der
Form einen oder mehrere "höchste" oder "tiefste" Punkte
aufweisen. Beim Messablauf werden diese Punkte in eine
ISTWERT-Datei geschrieben. Ein Rechnerprogramm sucht
die Punkte aus der ISTWERT-Datei, errechnet den Symmet
riepunkt der Erhebung oder Vertiefung und führt die Aus
richtung wunschgemäss durch. In Fig. 2 ist dies anhand
eines Beispiels zeichnerisch dargestellt. Der Ausricht
vorgang kann separat oder während des eigentlichen Mess
vorganges durchgeführt werden.
16. Erstellung von Solldaten aufgrund der Messung eines
Meisterrades ist gekennzeichnet dadurch, dass die Mess
werte des Meisterrades in eine SOLLWERT-Datei einge
lesen werden, die für den SOLL-IST-Vergleich der nach
folgenden Messungen als Grundlage dient. Gemäss An
spruch 15 kann auch eine Ausrichtung erfolgen.
17. Erstellung der Solldaten aufgrund bekannter Kontur ist
gekennzeichnet dadurch, dass Punkte entweder manuell
oder über einen Datenträger in die SOLLWERT-Datei ein
gegeben werden. Die Aufbereitung der Daten erfolgt über
ein Rechenprogramm. Optional kann ein CAD-ähnliches An
wenderprogramm die Eingabe einer Kontur mit Hilfe des
Rechnerbildschirmes erleichtern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863608696 DE3608696A1 (de) | 1986-03-15 | 1986-03-15 | Messgeraet zum pruefen von rundheitsabweichungen, laengenmassen und vorgegebenen nicht kreisfoermigen konturen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863608696 DE3608696A1 (de) | 1986-03-15 | 1986-03-15 | Messgeraet zum pruefen von rundheitsabweichungen, laengenmassen und vorgegebenen nicht kreisfoermigen konturen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3608696A1 true DE3608696A1 (de) | 1987-09-17 |
Family
ID=6296440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863608696 Withdrawn DE3608696A1 (de) | 1986-03-15 | 1986-03-15 | Messgeraet zum pruefen von rundheitsabweichungen, laengenmassen und vorgegebenen nicht kreisfoermigen konturen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3608696A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19851954A1 (de) * | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Mahle Gmbh | Messverfahren und -system für Rotationsteile, insbesondere für Kolben von Kolbenmaschinen |
CN101476980B (zh) * | 2009-01-16 | 2010-12-01 | 北京工业大学 | 非圆齿轮误差单面啮合滚动点扫描测量方法和装置 |
CN104848822A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-08-19 | 常州机电职业技术学院 | 蜗轮分度圆齿厚偏差测量方法 |
-
1986
- 1986-03-15 DE DE19863608696 patent/DE3608696A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19851954A1 (de) * | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Mahle Gmbh | Messverfahren und -system für Rotationsteile, insbesondere für Kolben von Kolbenmaschinen |
CN101476980B (zh) * | 2009-01-16 | 2010-12-01 | 北京工业大学 | 非圆齿轮误差单面啮合滚动点扫描测量方法和装置 |
CN104848822A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-08-19 | 常州机电职业技术学院 | 蜗轮分度圆齿厚偏差测量方法 |
CN104848822B (zh) * | 2015-06-03 | 2017-08-04 | 常州机电职业技术学院 | 蜗轮分度圆齿厚偏差测量方法 |
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Legal Events
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Owner name: HAHN, KLAUS, 8057 ECHING, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |