CH659705A5

CH659705A5 - Messkopf fuer gewindemessmaschinen.

Info

Publication number: CH659705A5
Application number: CH3141/83A
Authority: CH
Inventors: Manfred Mayer
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1983-06-08
Publication date: 1987-02-13
Also published as: DE3222583A1; IT1163496B; US4521971A; GB2122353B; IT8321560A0; DE3222583C2; GB2122353A; IT8322087V0; GB8316465D0; BE896863A; JPS58221106A; JPH0244370B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Messkopf für Gewindemessmaschinen zum Vermessen von Gewinden mit innerhalb vorgegebener Grenzwerte beliebigen Aussendurchmessern, mit einer Grundplatte, die eine Durchgangsöffnung aufweist und Spann- und Messelemente aufnimmt, die in Nuten auf der Grundplatte verschiebbar angeordnet sind.

Es sind vollautomatisch arbeitende Messmaschinen bekannt, die einen ringförmigen Messkopf mit zentraler Durchgangsbohrung besitzen. Auf der Ringfläche sind Messelemente verschiebbar angeordnet. Solche Messköpfe sind insbesondere für das Vermessen von Aussengewinden bei Grossrohren eingesetzt. Nachteilig wirkt sich bei ihnen aus, dass bei wechselnden Aussendurchmessern der Gewinde bzw. Rohre der Messkopf immer wieder neu eingerichtet werden muss, damit das Rohr koaxial zur Mittelachse des ringförmigen Messkopfes liegt. Zu diesem Zweck wird entweder der Messkopf quer zu seiner Mittelachse verfahren oder aber die Auflagen für das Rohr müssen beispielsweise in der Höhe angepasst werden. Diese vor dem Messvorgang durchzuführenden Arbeiten sind zeitaufwendig, erfordern ein präzises Einstellen und einen grossen technischen Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Messkopf für Gewindemessmaschinen der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Gewindemessung aus gleichbleibender, fester Position und gleichbleibender Auflage des Werkstückes bei unterschiedlichen Werkstückaussendurchmessern ermöglicht.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die senkrechte Querschnittsachse der Durchgangsöffnung gleichzeitig auch senkrechte Achse des Werkstückaussendurchmessers ist, und das Zentrieren des Werkstückes

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

659 705

im Messkopf durch gleichmässig an seinem Aussendurchmes-ser verteilte Spannelemente erfolgt, die ebenso wie jeder der gleichmässig am Werkstückaussendurchmesser verteilten Messelemente zum Antasten an einen Messpunkt am Werkstückaussendurchmesser von einer äusseren in eine innere Position in jeweils geradliniger Nut verschiebbar sind, die jeweils parallel zu einer Geraden angeordnet ist, die von dem Messpunkt am Werkstückaussendurchmesser durch den Schnittpunkt verläuft, den der untere Teil des Kreisbogens des Werkstückaussendurchmessers mit dessen senkrechter Querschnittsachse bildet.

Diese Konstruktion und die Anordnung der Spann- und Messelemente erlauben es, dass auch bei unterschiedlichen Werkstückaussendurchmessern die Auflageposition des Werkstückes und die Position des Messkopfes bzw. dessen Grundplatte bestehen bleiben. Auf der immer gleichbleibenden senkrechten Querschnittsachse wandert die waagrechte Querschnittsachse bei zunehmendem Werkstückaussendurchmesser nach oben. Die Messpunkte wandern auf einer Geraden direkt oder unter einem Winkel nach oben. Bei einer Einteilung von sechs Messelementen bedeutet dies, dass die ■ Messelemente jeweils um 60° zueinander im Vollkreis versetzt sind. Dies trifft auf den kleinsten und auf den grössten messbaren Aussendurchmesser ebenso zu wie auf alle Zwi-schengrössen. Die Gerade, auf der die Messpunkte wandern, geht von einem so festgelegten Messpunkt am Aussendurchmesser zu dem Schnittpunkt der senkrechten Querschnittsachse mit dem unteren Teil des Kreisbogens des Aussen-durchmessers. Die Verschiebung der Mess- und auch der Spannelemente erfolgt wegen deren körperlicher Ausdehnung auf einer parallel zur Geraden verlaufenden Nut in der Grundplatte. Aufgrund des parallelen Abstandes ist auch der Schnittpunkt der geradlinigen Nuten nach unten unterhalb des Werkstückaussendurchmessers versetzt. Die gestellte Aufgabe ist somit in einfacher Weise, unter Vermeidung von technischem Mehraufwand und der Einsparung von Richtzeiten gelöst worden.

Wird statt einer waagerechten Auflagefläche eine V-förmige Auflagefläche gewählt, so ist in entsprechender Fortführung des Erfindungsgedankens der Schnittpunkt der senkrechten Querschnittsachse mit den Geraden nach unten verlagert im Verhältnis der abnehmenden Werkstückaussendurchmesser und dem in der V-Form der Auflagefläche eingeschlossenen Winkel.

In Ausgestaltungen können insgesamt drei Spannelemente im jeweiligen Abstand von 120° zueinander vorgesehen sein, von denen eines auf der senkrechten Querschnittsachse der Durchgangsöffnung auf dem oberen Teil des Werkstückes verschiebbar ist. Dazu können insgesamt sechs Messelemente im jeweiligen Abstand von 60° zueinander angeordnet sein, von denen die zwei sich gegenüberliegenden Messelemente auf der waagerechten Querschnittsachse vorgesehen sind.

Ferner kann in Fortbildung jedem Messelement ein Taster zugeordnet sein, der an einer vorgegebenen Anschlagsfläche einer für jeden beliebigen Werkstückaussendurchmesser angepassten Zentrierscheibe anliegt. Bei eingelegter Zentrierscheibe, die dem Werkstückaussendurchmesser angepasst ist, fahren die Taster von einer äusseren in eine innere Position, bis alle Taster an den Anlageflächen der Zentrierscheibe anliegen. Dies ist die zentrale Ausgangsposition, die auch für die Mess- und Spannelemente Gültigkeit hat. Denn bei Anliegen der Taster an der Zentrierscheibe sind gleichzeitig die Mess- und Spannelemente ausgerichtet und können die ihnen zugeordneten Funktionen ausführen.

Zusätzlich zu den Spann- und Messelementen und den Tastern kann weiterhin ein Sucherstift vorgesehen sein, der auf der senkrechten Querschnittsachse des Werkstückaussendurchmessers auf dessen untersten Teil antastet und die

Messposition des Werkstückes bei dessen axialer Verschiebung bestimmt. Der Messkopf kann demzufolge über das in Position liegende Werkstück, beispielsweise ein Rohr, in dessen Längsachse verfahren werden und findet durch den auf den Werkstückaussendurchmesser antastenden Sucherstift die Messposition für die einzelnen Messelemente.

Die Messelemente können zusammen mit den Tastern in jeweils einer Station zusammengefasst sein, die ihrerseits innerhalb der Nut auf der Grundplatte linear verschiebbar ist. Um ein Abheben der Messelemente von den Messpunkten zu ermöglichen, können den Messelementen Federparallelogramme zugeordnet sein.

Die Messergebnisse können von den Messelementen induktiv zur Auswertung weitergegeben werden. Ferner kann dem Sucherstift und/oder den Tastern ein Hubzylinder zugeordnet sein.

Allen Messelementen innerhalb der umfangsverteilten Stationen können jeweils gleiche Messfunktionen aufgegeben sein. Es können den Messelementen für jede Station aber auch unterschiedliche Messfunktionen bzw. Messaufgaben zugeordnet sein. Die Messaufgaben für die einzelnen Messelemente können dabei sein:

in Station 1 : Messen von Radius, Steigung, Schräglage des Gewindes,

in Station 2: Messen von Tiefe, Radius, Schräglage des Gewindes,

in Station 3: Messen von Kegel, Radius, Schräglage, Planfläche des Gewindes,

in Station 4: Messen von Radius, Tiefe, Schräglage des Gewindes,

in Station 5: Messen von Kegel, Radius, Schräglage des Gewindes,

in Station 6: Messen von Profil, Radius, Schräglage, Planfläche des Gewindes.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Beispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Systemskizze des Messkopfes mit eingetragenen geradlinigen Verschiebungswegen der Messelemente,

Fig. 2 den Messkopf in der Draufsicht.

In der Systemskizze nach Fig. 1 ist mit 1 die senkrechte Querschnittsachse des Werkstückaussendurchmessers 2, 2.1, 2.2 und 2.3 dargestellt. Die waagerechte Querschnittsachse 3, 3.1, 3.2 und 3.3 ist entsprechend den wachsenden Werkstückaussendurchmessern auf der senkrechten Querschnittsachse 1 verschoben. Bei einer Aufteilung von sechs Messpunkten am Werkstückaussendurchmesser ergibt sich ein Abstand von jeweils 60° zueinander. Der besseren Übersicht wegen sind in Fig. 1 nur drei Messpunkte 4, 5, 6 eingetragen. Die weiteren drei Messpunkte befinden sich in symmetrischer Anordnung auf der anderen Hälfte des Werkstückaussendurchmessers um die senkrechte Querschnittsachse 1. Bei waagerechter, um 90° zur senkrechten Querschnittsachse 1 versetzten Auflagefläche 7 für die Werkstücke, schneidet die die Oberfläche der Auflagefläche 7 die senkrechte Querschnittsachse 1 in einem Schnittpunkt 8, durch den die untersten Punkte der verschiedenen Werkstückaussendurchmesser 2, 2.1, 2.2, 2.3 laufen. Die Gerade 9 vom Messpunkt 4 des Aussendurchmessers 2 geht durch den Messpunkt 4.1 des Aussendurchmessers 2.1, weiter durch die Messpunkte 4.2 und 4.3 der Aussendurchmesser 2.2 und 2.3 und schneidet die senkrechte Querschnittsachse 1 im Schnittpunkt 8. Die Geraden 10 und 11 gehen in äquivalenter Weise durch die Messpunkte 5, 5.1, 5.2, 5.3 bzw. 6, 6.1, 6.2, 6.3 der Aussendurchmesser 2, 2.1, 2.2, 2.3 und schneiden alle die senkrechte Querschnittsachse 1 im Schnittpunkt 8. Bei einer V-förmigen Auflagefläche 12 verlagern sich die Werkstücke mit abnehmendem Aussendurchmesser 2.11, 2.22 und 2.33 auf der senkrechten Querschnittsachse 1 nach unten. Das bedeutet, dass auch der Schnittpunkt 13 der Gera5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

659 705

4

den 9.1, 10.1 und 11.1 mit der senkrechten Querschnittsachse 1 nach unten verschoben ist.

Mit der Verlagerung der Werkstücke nach unten sind gleichzeitig auch die Messpunkte 4.11,4.22,4.33, 5.11, 5.22, 5.33, 6.11, 6.22 und 6.33 verschoben. Grundsätzlich bleiben aber die geometrischen Verhältnisse, wie sie zur waagerechten Auflagefläche erläutert wurden, erhalten.

Fig. 2 zeigt auf der Basis der Systemskizze nach Fig. 1 den konstruktiven Aufbau des Messkopfes für Gewindemessmaschinen, mit dem ein zentrisches Einstellen von Spann-und Messelementen auf unterschiedlichen Werkstückaussen-durchmessern möglich ist, ohne die Lage des Messkopfes oder des Werkstückes zueinander zu verändern.

Der Messkopf 14 besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte 15 mit einer Durchgangsöffnung und auf der Grundplatte linear verschiebbaren Messstationen und Spannelementen.

Die sechs Messstationen 16, 16.1, 16.2,16.3, 16.4, 16.5 und die drei Spannelemente 17 befinden sich in der gezeichneten Lage in Antastposition auf den hier gewählten kleinsten Werkstückaussendurchmesser 18. Im Zentrum ist die Zentrierscheibe 19 angeordnet, die für die vier unteren Taster 20, 20.1,20.2 und 20.3 Ausschnitte 21 mit Anschlagflächen 22 aufweist, die um 90° versetzt zur Umfangslinie liegen. Die beiden oberen Taster 20.4 und 20.5 tasten auf dem Umfang der Zentrierscheibe 19 an. Alle Taster befinden sich im Abstand von 60° auf der Kreislinie zueinander versetzt. Die drei Spannelemente 17 sind um 120° zueinander versetzt, wobei das obere Spannelement 17 auf der senkrechten Querschnittsachse 1 angeordnet ist. Die drei Spannelemente 17 liegen an dem Werkstückaussendurchmesser 18 an. Die sechs Messelemente 23,23.1, 23.2, 23.3,23.4, 23.5 befinden sich im Abstand von jeweils 60° zueinander auf dem Werkstückaussendurchmesser 18 in gleicher Winkelposition wie die Taster 20,20.1, 20.2,20.3,20.4,20.5 und zwischen den Spannelementen 17. Dabei liegen zwei der sich jeweils gegenübergesetzten Messelemente auf der waagerechten Querschnittsachse 3. Auf der senkrechten Querschnittsachse im unteren Bereich tastet der Sucherstift 24 an den Werkstückaussendurchmesser 18

an. Der Sucherstift 24 und die Messelemente sind mit je einem Hubzylinder 25,26 versehen. Die Messelemente sind ferner für das Abheben von der Antastposition mit je einem Federparallelogramm 27 ausgerüstet. Die Grundplatte 15 5 weist geradlinig verlaufende Nuten 28, 28.1, 28.2, 28.3, 28.4 und 28.5 auf, in denen die Messstationen verschiebbar sind. Die Nuten sind parallel zu den Geraden 9.1,10.1 und 10.2 nach der Systemskizze Fig. 1. Zusammen mit den Messstationen werden die integrierten Messelemente und Taster ver-io schoben. Die Spannelemente 17 werden ebenfalls auf geradlinigen Bahnen in den Nuten 29,29.1,29.2 verschoben, die parallel zu Geraden verlaufen, die ihren Antastpunkt mit dem Schnittpunkt 13 verbinden.

Der hier vorgesehene grösste Werkstückaussendurch-15 messer 30 ist strichpunktiert gezeichnet. Die entsprechenden Messpunkte befinden sich bei 31,31.1, 31.2, 31.3,31.4 und 31.5, während die verschobenen Antastpunkte der Spannelemente 17 bei 32, 32.1,32.2 angeordnet sind.

Der Messvorgang findet in der Weise statt, dass zunächst 20 die Messstationen mit den Messelementen und Tastern sowie die Spannelemente und der Sucherstift in eine äussere Position gesetzt werden. Das Werkstück wird auf die Auflage vor den Messkopf 1 gelegt. Eine dem Aussendurchmesser des Werkstückes entsprechende Zentrierscheibe 19 wird in den 25 Messkopf eingelegt. Die Taster 20,20.1,20.2,20.3,20.4,20.5 werden nach innen gefahren bis zur Antastung an die Anschlagflächen 22 der Zentrierscheibe 19. Diese Bewegung erfolgt geradlinig über die Nuten 28,28.1,28.2,28.3,28.4, 28.5. Durch die Spannelemente 17, die ebenfalls von aussen 3o nach innen in Nuten 29,29.1 und 29.2 bewegt werden, wird das Werkstück zentriert. Der Messkopf 1 fährt in axialer Richtung über das Werkstück, bis der Sucherstift 24 an eine vorgegebene Messposition antastet und die Axialbewegung des Messkopfes stoppt. Daraufhin werden die Messelemente 35 23,23.1,23.2,23.3,23.4 und 23.5 in Messposition gebracht, deren Ergebnisse über die Vermessung der Gewindeparameter Radius, Steigung, Schräglage, Tiefe, Planfläche, Kegel und Profil induktiv zur Auswertung weitergegeben werden.

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims

659 705
2. Messkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei V-förmiger Auflagefläche (12) für die Werkstückaussendurchmesser (2, 18,30) der Schnittpunkt (13) der Geraden (9.1,10.1,11.1) von den Messpunkten (4, 5,6,31,32) am Werkstückaussendurchmesser (2,18, 30) mit der senkrechten Querschnittsachse (1) im Verhältnis der abnehmenden Werkstückaussendurchmesser (2,18,30) und dem in der V-Form der Auflagefläche eingeschlossenen Winkel auf der senkrechten Querschnittsachse (1) nach unten verlagert ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

Messkopf für Gewindemessmaschinen zum Vermessen von Gewinden mit innerhalb vorgegebener Grenzwerte beliebigen Aussendurchmessern, mit einer Grundplatte, die eine Durchgangsöffnung aufweist und Spann- und Messelemente aufnimmt, die in Nuten auf der Grundplatte verschiebbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die senkrechte Querschnittsachse (1) der Durchgangsöffnung gleichzeitig auch senkrechte Achse (1) des Werkstückaussendurch-messers (2,2.1,2.2,2.3) ist und das Zentrieren des Werkstük-kes im Messkopf (14) durch gleichmässig an seinem Aussen-durchmesser (2, 18,30) verteilte Spannelemente (17) erfolgt, die ebenso wie jedes der gleichmässig am Werkstückaussen-durchmesser (2,2.1,2.2,2.3) verteilten Messelemente (23, 23.1,23.2,23.3,23.4,23.5) zum Antasten an einen Messpunkt am Werkstückaussendurchmesser (2, 18,30) von einer äusseren in eine innere Position in jeweils einer geradlinigen Nut (28,28.1, 28.2,28.3,28.4,28.5) verschiebbar sind, die jeweils parallel zu einer Geraden (9,9.1,10,10.1,11,11.1) angeordnet ist, die von dem Messpunkt (4, 5,6,31, 32) am Werkstückaussendurchmesser (2,18,30) durch den Schnittpunkt (13) verläuft, den der untere Teil des Kreisbogens des Werkstück-aussendurchmessers (2,18,30) mit dessen senkrechter Querschnittsachse (1) bildet.
3. Messkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt drei Spannelemente (17) im jeweiligen Abstand von 120° zueinander vorgesehen sind, von denen eines auf der senkrechten Querschnittsachse (1) der Durchgangsöffnung auf dem oberen Teil des Werkstückes verschiebbar ist.
4. Messkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt sechs Messelemente (23,23.1, 23.2,23.3,23.4,23.5) im jeweiligen Abstand von 60° zueinander zugeordnet sind, von denen zwei sich gegenüberliegende Messelemente auf der waagerechten Querschnittsachse (3) des Werkstückaussendurchmessers (2,18, 30) vorgesehen sind.
5. Messkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Messelement (23, 23.1,23.2,23.3, 23.4,23.5) ein Taster (20,20.1,20.2,20.3,20.4,20.5) zugeordnet ist, der an vorgegebener Anschlagfläche (22) einer für jeden beliebigen Werkstückaussendurchmesser (2,18,30) angepassten Zentrierscheibe (19) anliegt.
6. Messkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentrierscheibe (19) entsprechend der Anzahl der Taster (20) sechs im Winkel von jeweils 60° zueinander umfangsverteilte Anschlagflächen (22) aufweist, von denen zwei oben auf der Umfangsfläche der Zentrierscheibe (19) liegen, während die übrigen Anschlagflächen jeweils durch Einschnitte (21) in der Zentrierscheibe (19) gebildet sind, die um 90° zur Umfangsfläche versetzt sind.
7. Messkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Spannelementen (17), den Messelementen (23) und den Tastern (20) ein Sucherstift (24) vorgesehen ist, der auf der senkrechten Querschnittsachse (1) des Werkstückaussendurchmessers auf dessen unterstem Teil antastet und die Messposition des Werkstückes bei dessen axialer Verschiebung bestimmt.
8. Messkopf nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelemente (23) und die Taster (20) in jeweils einer Station (16,16.1, 16.2,16.3,16.4,16.5) zusammengefasst sind, die innerhalb der Nut (28,28.1,28.2, 28.3,28.4,28.5) auf der Grundplatte (15) linear verschiebbar angeordnet sind.
9. Messkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Messelementen (23) innerhalb der Stationen Federn (27) nach Art eines Federparallelogramms zugeordnet sind.
10. Messkopf nach den Ansprüchen 1,4, 5 und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass den Messelementen (23) Mittel zur induktiven Weitergabe der Messergebnisse zwecks Auswertung zugeordnet sind.
11. Messkopf nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sucherstift (24) und/oder den Messelementen (23) Hubzylinder (25,26) zugeordnet sind.
12. Messkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Messelementen (23) in den umfangsverteilten Stationen (16) jeweils gleiche Messfunktionen zugeordnet sind.
13. Messkopf nach den Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement in einer ersten Station (16) zur Messung des Radius der Steigung und der Schräglage des Gewindes, das Messelement in einer zweiten Station (16.1) zur Messung der Tiefe, des Radius und der Schräglage des Gewindes, das Messelement in einer dritten Station (16.2) zur Messung des Kegels, des Radius, der Schräglage und der Planfläche des Gewindes, das Messelement in einer vierten Station (16.3) zur Messung des Radius, der Tiefe und der Schräglage des Gewindes, das Messelement in einer fünften Station (16.4) zur Messung des Kegels, des Radius und der Schräglage des Gewindes und das Messelement in einer sechsten Station (16.5) zur Messung des Profils, des Radius, der Schräglage und der Planfläche des Gewindes bestimmt ist.