DE9405098U1 - Device for measuring the inside diameter of cylindrical hollow bodies - Google Patents
Device for measuring the inside diameter of cylindrical hollow bodiesInfo
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Einrichtung zur Messung des Innendurchmessers zylindrischer HohlkörperDevice for measuring the inner diameter of cylindrical hollow bodies
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a measuring device according to the preamble of claim 1.
Zur Messung des Innendurchmessers zylindrischer Hohlkörper sind mechanische Messeinrichtungen in Gestalt sogenannter Innentaster, Schiebelehren o.dgl. im Einsatz. Derartige mechanische Messeinrichtungen sind jedoch üblicherweise dann nicht anwendbar, wenn die Innenabmessungen bzw. wenn der Innendurchmesser von mit Hinterschneidungen ausgebildeten zylindrischen Hohlkörpern gemessen werden soll, weil in diesem Falle die Hinterschneidungen einen entsprechenden Zugang zum zu vermessenden Abschnitt verhindern.To measure the inner diameter of cylindrical hollow bodies, mechanical measuring devices in the form of so-called internal probes, sliding gauges or similar are used. However, such mechanical measuring devices are usually not applicable when the inner dimensions or when the inner diameter of cylindrical hollow bodies with undercuts is to be measured, because in this case the undercuts prevent appropriate access to the section to be measured.
Aus der DE 36 08 2 84- C2 ist eine Vorrichtung zum Prüfen von aus transparentem Material bestehenden Flaschen auf Fehler im Mündungsbereich bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist eine unter der zu prüfenden Flasche angeordnete Lichtquelle, einen fotoelektrischen Sensor, der sich oberhalb des Mündungsbereiches der Flasche befindet und Licht aufnimmt, das durch den Flaschenboden eintritt, innerhalb der Seitenwand durchstrahlt und aus dem Mündungsbereich der Flasche austritt, eine Maske zur Verbesserung der optischen Abbildung, sowie eine elektroni-5 sehe Einrichtung zur Weiterverarbeitung eines elektrischenFrom DE 36 08 2 84- C2 a device for testing bottles made of transparent material for defects in the mouth area is known. This known device has a light source arranged under the bottle to be tested, a photoelectric sensor which is located above the mouth area of the bottle and records light which enters through the bottom of the bottle, shines through the inside of the side wall and exits from the mouth area of the bottle, a mask for improving the optical image, and an electronic device for further processing an electrical
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Ausgangssignales des fotoelektrischen Sensors zwecks Feststellung etwaiger Fehler im Mündungsbereich einer Flasche auf.Output signal of the photoelectric sensor to detect any defects in the mouth area of a bottle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf einfache Weise eine Messung des Innendurchmessers von mit Hinterschneidungen ausgebildeten zylindrischen Hohlkörpern wie Röhrchen, Hülsen o.dgl. auf berührungslosem Wege ermöglicht.The invention is based on the object of creating a measuring device of the type mentioned at the beginning, which enables the inner diameter of cylindrical hollow bodies with undercuts, such as tubes, sleeves or the like, to be measured in a simple, contactless manner.
Diese Aufgabe wird bei einer Messeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Messeinrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved according to the invention in a measuring device of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1. Preferred embodiments or further developments of the measuring device according to the invention are characterized in the subclaims.
Die mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung erzielten Vorteile bestehen darin, daß ihre Realisierung durch die Kombination handelsüblicher Standartbauteile ermöglicht wird, daß durch geeignete Auswahl der zur Anwendung gelangenden, zweckmäßigerweise ein modulares System bildenden Komponenten ein in weiten. Bereichen gegebener variabler Meßbereich abdeckbar ist, daß eine exakte Positionierung 5 der Einrichtung bzw. des von der Konsole nach unten ragenden Sensorstabes in bezug auf den zu vermessenden Hohlkörper infolge der sich ergebenden automatischen Selbstjustierung nicht erforderlich ist, und daß; Hinterschneidungen kein Hindernis darstellen, wie das bei rein optischen bekannten Meßverfahren der Fall ist. Infolge der möglichen Miniaturisierung der erfindungsgemäßen Messeinrichtung ist es außerdem in vorteilhafter Weise problemlos möglich, relativ kleine Hohlkörper, d.h. Hohlkörper mit kleinen lichten Innenabmessungen bzw. mit kleinem InnendurchmesserThe advantages achieved with the measuring device according to the invention are that its implementation is made possible by the combination of commercially available standard components, that a variable measuring range can be covered in a wide range by a suitable selection of the components used, which expediently form a modular system, that an exact positioning of the device or of the sensor rod protruding downwards from the console in relation to the hollow body to be measured is not necessary due to the resulting automatic self-adjustment, and that undercuts do not represent an obstacle, as is the case with purely optical known measuring methods. Due to the possible miniaturization of the measuring device according to the invention, it is also advantageously possible to easily measure relatively small hollow bodies, i.e. hollow bodies with small clear internal dimensions or with a small internal diameter.
einfach und exakt zu vermessen.easy and precise to measure.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Hesseinrichtung.Further details, features and advantages emerge from the following description of an embodiment of the measuring device according to the invention shown schematically in the drawing.
Die Zeichnung zeigt eine Messeinrichtung 10 mit einer plattenförmigen Konsole 12. An der Unterseite 14 der Konsole 12 sind voneinander beabstandet zwei Triangulationssensoren 16 angeordnet. Die Triangulationssensoren 16 sind als handelsübliche Lasersensoren ausgebildet.The drawing shows a measuring device 10 with a plate-shaped console 12. Two triangulation sensors 16 are arranged at a distance from one another on the underside 14 of the console 12. The triangulation sensors 16 are designed as commercially available laser sensors.
Mittig zwischen den beiden Triangulationssensoren 16 ragt von der Konsole 12 ein Sensorstab 18 nach unten. Jedem der beiden Triangulationssensoren 16 ist ein erstes Strahlumlenkorgan 20 zugeordnet. Bei den Strahlumlenkorganen 20 kann es sich um Spiegel 2 2 oder um ein Prisma 2 4· handeln. Die ersten Strahlumlenkorgane 2 0 sind an der Unterseite 11 der Konsole 12 und/oder an dem zur Konsole 12 benachbarten ersten Endabschnitt des Sensorstabes 18 angebracht. An dem vom ersten Endabschnitt 26 entfernten zweiten Endabschnitt 2 8 des Sensorstabes 18 sind zweite Strahlumlenkorgane 30 vorgesehen, wobei die zweiten Strahlumlenkorgane 30 den ersten Strahlumlenkorganen 20 passend zugeordnet sind. Die zweiten Strahlumlenkorgane 30' können wie die ersten Strahlumlenkorgane 20 als Spiegel 3 bzw. als Prisma 34 ausgebildet sein.A sensor rod 18 projects downwards from the console 12 in the middle between the two triangulation sensors 16. Each of the two triangulation sensors 16 is assigned a first beam deflection element 20. The beam deflection elements 20 can be mirrors 2 2 or a prism 2 4·. The first beam deflection elements 2 0 are attached to the underside 11 of the console 12 and/or to the first end section of the sensor rod 18 adjacent to the console 12. Second beam deflection elements 30 are provided on the second end section 2 8 of the sensor rod 18, which is remote from the first end section 26, wherein the second beam deflection elements 30 are appropriately assigned to the first beam deflection elements 20. The second beam deflection elements 30' can be designed as a mirror 3 or as a prism 34, like the first beam deflection elements 20.
Die ersten Strahlumlenkorgane 20 und die zweiten Strahlumlenkorgane 30 sind dazu vorgesehen, eine Strahlumlenkung jeweils um 90 Winkelgrad zu bewirken.The first beam deflection elements 20 and the second beam deflection elements 30 are intended to cause a beam deflection of 90 degrees each.
Die Triangulationssensoren 16 sind mit einer elektronischen 35The triangulation sensors 16 are equipped with an electronic 35
Signalverarbeitungseinheit 3 6 zusammengeschaltet, was durch die Verbindungsleitungen 3 8 angedeutet ist. Die Signalverarbeitungseinheit
3 6 ist selbst nur schematisch als Block angedeutet.
5Signal processing unit 3 6 is interconnected, which is indicated by the connecting lines 3 8. The signal processing unit 3 6 itself is only indicated schematically as a block.
5
Zur Messung der Innenabmessungen bzw. des Innendurchmessers d eines Hohlkörpers HO bzw. eines zylindrischen Hohlkörpers wie eines Röhrchens, einer Hülse o.dgl. wird die Messeinrichtung 10 mit dem Sensorstab 18 in das Innere 42 des Hohlkörpers M-O eingesteckt. Der Hohlkörper 40 kann ohne weiteres mit einer Hinterschneidung 44 ausgebildet sein, von Wichtigkeit ist nur, daß der lichte Öffnungsquerschnitt des Hohlkörpers 40, welcher mit dl bezeichnet ist, mindestens geringfügig größer ist als die Querabmessungen der zweiten Strahlumlenkorgane 30, um diese durch den reduzierten Öffnungsabschnitt in den Hohlkörper 40 einführen zu können.To measure the internal dimensions or the internal diameter d of a hollow body HO or a cylindrical hollow body such as a tube, a sleeve or the like, the measuring device 10 with the sensor rod 18 is inserted into the interior 42 of the hollow body M-O. The hollow body 40 can easily be designed with an undercut 44, the only important thing is that the clear opening cross-section of the hollow body 40, which is designated dl, is at least slightly larger than the transverse dimensions of the second beam deflection elements 30 in order to be able to insert them into the hollow body 40 through the reduced opening section.
Die Laserstrahlen 46 der Triangulationssensoren 16 werden mittels der ersten Strahlumlenkorgane 20 um 90 Winkelgrad umgelenkt, so daß sie als Laserstrahlen 48 parallel zum Sensorstab 18 zu den zweiten Strahlumlenkorganen 30 gelenkt werden. Die zuletzt genannten Laserstrahlen 48 werden an den zweiten Strahlumlenkorganen 3 0 um 90 Winkelgrad zur Innenwand 50 des zu vermessenden Hohlkörpers 40 umgelenkt. Der jeweilige dritte Teilstrahl zwischen dem entsprechenden zweiten Strahlumlenkorgan 3 0 und der Innenwand 50 des Hohlkörpers 40 ist mit der Bezugsziffer 5 2 bezeichnet. The laser beams 46 of the triangulation sensors 16 are deflected by 90 degrees using the first beam deflection elements 20, so that they are directed as laser beams 48 parallel to the sensor rod 18 to the second beam deflection elements 30. The last-mentioned laser beams 48 are deflected by the second beam deflection elements 30 by 90 degrees to the inner wall 50 of the hollow body 40 to be measured. The respective third partial beam between the corresponding second beam deflection element 30 and the inner wall 50 of the hollow body 40 is designated by the reference number 5 2.
Die Länge der Laserstrahlen zwischen dem jeweiligen Triangulationssensor 16 und der Innenwand 50 des Hohlkörpers 40 ist konstant. Insbesondere ist die Länge der ersten Teilstrahlen 46 und der daran anschließenden zweitenThe length of the laser beams between the respective triangulation sensor 16 and the inner wall 50 of the hollow body 40 is constant. In particular, the length of the first partial beams 46 and the subsequent second
Teilstrahlen 4-8 konstant, sie bildet eine für die entsprechende Messeinrichtung 10 charakteristische Größe. Veränderlich sind nur die Strahlenlängen der dritten Teilstrahlen 5 2 zwischen der Innenwand 50 und den zweiten Strahlumlenkorganen 30; diese hängen vom jeweiligen Innendurchmesser d des Hohlkörpers 40 ab. Die zuletzt genannten Längen der beiden dritten Teilstrahlen 5 2 bilden mit dem zugehörigen festen konstanten Abstand 5M- zwischen den beiden Reflexionsorten 5 6 der zweiten Strahlumlenkorgane 30 den Innendurchmesser d des zylindrischen Hohlkörpers 40.Partial beams 4-8 are constant, it forms a characteristic size for the corresponding measuring device 10. Only the beam lengths of the third partial beams 5 2 between the inner wall 50 and the second beam deflection elements 30 are variable; these depend on the respective inner diameter d of the hollow body 40. The last-mentioned lengths of the two third partial beams 5 2 form the inner diameter d of the cylindrical hollow body 40 with the associated fixed constant distance 5M- between the two reflection locations 5 6 of the second beam deflection elements 30.
Durch einen Block ist in der Zeichnung eine Halteeinrichtung 5 8 angedeutet, die zum schrittweise drehenden Antrieb des zu vermessenden Hohlkörpers 40 um eine zum Sensorstab 18 koaxiale Drehachse - was durch den bogenförmigen Pfeil 60 verdeutlicht ist - sowie zur linearen Verstellung des zu vermessenden Hohlkörpers 40 in seiner axialen Längsrichtung und somit in Längsrichtung des Sensorstabes 18, was durch den geraden Doppelpfeil 62 verdeutlicht ist, vorgesehen.A block in the drawing indicates a holding device 5 8, which is intended for the step-by-step rotational drive of the hollow body 40 to be measured about an axis of rotation coaxial with the sensor rod 18 - which is illustrated by the curved arrow 60 - as well as for the linear adjustment of the hollow body 40 to be measured in its axial longitudinal direction and thus in the longitudinal direction of the sensor rod 18, which is illustrated by the straight double arrow 62.
Durch schrittweises Drehen des zu vermessenden zylindrischen Hohlkörpers 40 mittels der zuletzt erwähnten Halte-5 einrichtung 5 8 ist es also möglich, mehrere Durchmessermessungen jeweils auf dem selben Höhenniveau, das durch die beiden einander zugewandten Pfeile 6 4 verdeutlicht ist, durchzuführen. Diese Durchmessermessungen bilden die Datenbasis für eine Plausibilitätsprüfung hinsichtlich 0 der Sensorausrichtung in bezug auf die Mittelachse des zylindrischen Hohlkörpers 40.By gradually rotating the cylindrical hollow body 40 to be measured using the last-mentioned holding device 58, it is possible to carry out several diameter measurements at the same height level, which is indicated by the two arrows 64 facing each other. These diameter measurements form the data basis for a plausibility check with regard to the sensor alignment in relation to the central axis of the cylindrical hollow body 40.
Zur weiteren Reduktion der Meßzeiten sowie zur Erhöhung der Positioniertoleranzen ist es zweckmäßig, anstelle von 35To further reduce the measuring times and to increase the positioning tolerances, it is advisable to use instead of 35
zwei sich gegenüberliegenden Triangulationssensoren 16 bspw. vier Triangulationssensoren 16 um den Sensorstab 18 herum gleichmäßig verteilt vorzusehen und die Messeinrichtung 10 mit den zugehörigen Strahlumlenkorganen 20 und 3 0 zu versehen.two opposing triangulation sensors 16 for example four triangulation sensors 16 evenly distributed around the sensor rod 18 and the measuring device 10 to be provided with the associated beam deflection elements 20 and 30.
Die Meßergebnisse werden in der elektronischen Signalverarbeitungseinheit 3 6 nach einem Abgleich der Meßeinrichtung 10 an einem Lehrring berechnet und zweckmäßigerweise an einer ( nicht gezeichneten ) Anzeigeeinrichtung angezeigt.The measurement results are calculated in the electronic signal processing unit 3 6 after an adjustment of the measuring device 10 on a ring gauge and are expediently displayed on a display device (not shown).
Weist die Meßeinrichtung 10 bspw. zwei Triangulation sensoren 16 auf, so wird mit Hilfe der Halteeinrichtung 58 z.B. der Hohlkörper 40 schrittweise jeweils um 60 Winkelgrad verdreht, um drei Durchmessermessungen auf dem jeweiligen Meßniveau 6 4 durchzuführen.If the measuring device 10 has, for example, two triangulation sensors 16, the hollow body 40 is rotated step by step by 60 degrees each with the aid of the holding device 58 in order to carry out three diameter measurements at the respective measuring level 64.
Zur Vermessung zylindrischer Hohlkörper 40 wird bspw. wie folgt vorgegangen:To measure cylindrical hollow bodies 40, for example, proceed as follows:
Die Hohlkörper 40 werden stehend mit ihrer Öffnung nach oben mittels einer (nicht gezeichneten) Transportvorrichtung, die als Transportband ausgebildet sein kann, zur Messeinrichtung 10 transportiert. Die Halteeinrichtung 5 kann zum saugenden Halten jeweils eines zu vermessenden Hohlkörpers 40 geeignet sein. Ein (nicht dargestellter) Hubkolben der Halteeinrichtung 5 8 transportiert dann den zu vermessenden Hohlkörper 40 zur ersten Messung In die Messeinrichtung 10, wobei der Sensorstab 18 in den zylindrisehen Hohlkörper 40 eintaucht. Nun kann die erste Durchmessermessung erfolgen. Danach wird der Hohlkörper 40 z.B. um 6o Winkelgrad gedreht, was durch den bogenförmigen Pfeil 60 angedeutet ist, so daß eine zweite Durchmessermessung erfolgen kann. Danach wird der Hohlkörper 40 noch-5 mais um 60 Winkelgrad weitergedreht, was durch den bogenförmigen Pfeil 60 verdeutlicht ist, wonach eine dritteThe hollow bodies 40 are transported to the measuring device 10 in an upright position with their opening facing upwards by means of a transport device (not shown), which can be designed as a conveyor belt. The holding device 5 can be suitable for holding a hollow body 40 to be measured by suction. A piston (not shown) of the holding device 5 8 then transports the hollow body 40 to be measured into the measuring device 10 for the first measurement, with the sensor rod 18 dipping into the cylindrical hollow body 40. The first diameter measurement can now be carried out. The hollow body 40 is then rotated by 60 degrees, for example, which is indicated by the curved arrow 60, so that a second diameter measurement can be carried out. The hollow body 40 is then rotated a further 60 degrees, which is indicated by the curved arrow 60, after which a third
Durchmessermessung erfolgen kann. Diese Durchmessermessungen in drei verschiedenen Winkelpositionen können auf wenigstens einem Meßniveau 6 4 erfolgen. Nach Abschluß der Messungen wird der (nicht gezeichnete) Hubkolben der Halteeinrichtung.58 wieder abgesenkt, wobei der Sensorstab 18 aus dem vermessenen Hohlkörper 40 wieder herausbewegt wird. Außerhalb vorgegebener Maßtoleranzen liegende vermessene Hohlkörper 40 können in einem nachfolgenden Arbeitsschritt automatisch ausgestoßen werden. 10Diameter measurement can be carried out. These diameter measurements in three different angular positions can be carried out on at least one measuring level 6 4. After completion of the measurements, the piston (not shown) of the holding device.58 is lowered again, whereby the sensor rod 18 is moved out of the measured hollow body 40 again. Measured hollow bodies 40 that lie outside the specified dimensional tolerances can be automatically ejected in a subsequent work step. 10
Claims (1)
5that the triangulation sensors (16) are designed as laser sensors.
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| DE9405098U1 true DE9405098U1 (en) | 1995-07-27 |
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