DE69708897T2

DE69708897T2 - Vorrichtung zum prüfen der lage von punkten eines werkstücks, insbesondere der lage von lochzentren in einer blechplatte

Info

Publication number: DE69708897T2
Application number: DE69708897T
Authority: DE
Inventors: Jacques Le Bail
Original assignee: GRP ETUDES MECANIQUES ET CONTR
Current assignee: GRP ETUDES MECANIQUES ET CONTR
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: EP0928409A1; FR2753787B1; WO1998013662A1; DE69708897D1; FR2753787A1; EP0928409B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen der Position von Punkten auf einem Werkstück, insbesondere von Mittelpunkten von Löchern, die in einem Werkstück, insbesondere einem Blech, ausgebildet sind, wobei die Vorrichtung von dem Typ ist, der einen Taster, der an einem Ende eines Elements zum Berühren des zu prüfenden Punkts oder des Randes des Lochs angeordnet ist, und Einrichtungen zur Ortsbestimmung des Tasters aufweist, welche es ermöglichen, die Position des geprüften Punkts abzuleiten.
Das Problem des Prüfens der Position von Punkten auf Werkstücken, insbesondere der Position von Mittelpunkten von Löchern, die in Werkstücken mit sehr unterschiedlichen Formen ausgebildet sind, und deren Abmessungen in der Größenordnung von einem Meter oder mehr liegen können, ist insbesondere in der mechanischen Industrie wichtig. Derartige Werkstücke sind im allgemeinen zum Integrieren in komplexere Einheiten vorgesehen, wobei die Punkte oder Löcher zum Montieren oder Anordnen verschiedener Organe verwendet werden. Dies ist insbesondere in der Automobilindustrie der Fall, beispielsweise bei Karosserieelementen. Von der Genauigkeit der Positionierung der Löcher hängen die Geschwindigkeit und die Genauigkeit der späteren Montage- und Zusammenbauarbeiten ab. Das Dokument US-A-4 638 566 betrifft ein Gerät zum Messen des zwischen der Achse eines in einem dünnen Werkstück ausgebildeten Lochs und der senkrechten auf die Mittelebene dieses Werkstücks am Loch gebildeten Winkels.
Das Problem des Prüfens ist schwierig, da die zu prüfenden Punkte, insbesondere die Mittelpunkte von Löchern, sich auf einer Fläche mit einer beliebigen Ausrichtung befinden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine prüfvorrichtung zu schaffen, die ungeachtet dieser Schwierigkeiten eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und eine hohe Prüfgenauigkeit gewährleistet, wobei die Kosten akzeptabel bleiben. Ferner ist erwünscht, daß die Prüfvorrichtung eine parktische Anwendbarkeit hat und eine schnelle Prüfung ermöglicht.
Die Erfindung schafft ferner eine Prüfvorrichtung, die autonom ist, das heißt, daß die selbe Vorrichtung das Prüfen mehrerer Punkte oder Mittelpunkte von Löchern an demselben Werkstück ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Prüfen der Position von Punkten auf einem Werkstück, insbesondere von Mittelpunkten von Löchern, die in einem Werkstück, insbesondere einem Blech, ausgebildet sind, des zuvor definierten Typs dadurch gekennzeichnet, daß das den Taster tragende Element in einem Mittelbereich auf einem Element gelenkig angeordnet ist, das lösbar in die Bohrung einer Führungshülse einsetzbar ist, die in einer Referenzposition angebracht ist, wobei ein dem Taster gegenüberliegender Bereich des Elements mit einer Einrichtung zum Messen von Verschiebungen dieses Bereichs relativ zum Element zusammenwirkt.
Eine derartige Prüfvorrichtung ist autonom, da sie nacheinander in die entsprechend jedem zu prüfenden Punkt angeordneten Führungshülsen eingeführt werden kann.
Vorteilhafterweise weist der Taster eine Kugelkalotte auf, um den Punkt oder den Rand eines Lochs, die zu prüfen sind, zu berühren. Diese Kugelkalotte ist auf die geometrische Achse des Elements zentriert. Der Radius der Kugelkalotte ist größer als derjenige des Lochs.
Nach einer ersten Möglichkeit ist vorgesehen, daß das den Taster tragende Element aus einer Stange besteht und das Element, auf dem die Stange gelenkig angeordnet ist, durch eine Hülse gebildet ist, die lösbar in die Bohrung einer Führungshülse einsetzbar ist, wobei die Stange teilweise in die Hülse eingesetzt ist.
Vorzugsweise ist die den Taster tragende Stange gleitend verschiebbar in der Hülse angebracht und elastisch vorgespannt, so daß der Taster gegen den zu prüfenden Punkt oder den Rand des zu prüfenden Lochs drückt.
Die Stange kann durch eine Druckfeder elastisch vorgespannt sein, die um einen Teil der Stange angeordnet ist und sich jeweils an einem fest mit der Stange verbundenen Element und an einer Zone der Hülse derart abstützt, daß sie die Stange in Richtung des zu prüfenden Punkts oder des Randes des zu prüfenden Lochs drückt.
Das Gelenk der Stange weist eine Lagerfläche auf, die aus einem radial vorstehenden sphärischen Bereich um die Stange besteht, der auf die geometrische Achse der Stange zentriert ist und in einer Bohrung der Hülse mit gleichem Durchmesser drehen kann.
Der dem Taster gegenüberliegende Bereich der Stange weist eine sphärische, radial vorstehende Lagerfläche um die Stange auf, die an einem Schalter einer Vorrichtung zum Messen der Verschiebung dieser Lagerfläche in eine Richtung anliegt.
Die Messvorrichtung kann ein mikrometrischer Komparator sein, der derart angeordnet ist, daß er die Verschiebungen der Lagerfläche in einer zur Achse der Stange orthogonalen Richtung mißt.
Vorteilhafterweise ist das Element um seine Achse drehbar in der Führungshülse angeordnet, und es sind Positionierungseinrichtungen zwischen dem Element und der Führungshülse vorgesehen, um eine Prüfmessung in zwei Richtungen, insbesondere zwei orthogonale Richtungen zu ermöglichen.
Die Positionierungseinrichtung kann auf der Führungshülse einen Pion aufweisen, der in bezug zur Achse der Führungshülse radial versetzt ist und in Längsrichtung vorsteht, während auf der Seite der Hülse zwei radial abstehende und winklig versetzte Ansätze vorgesehen und mit Lagerflächen versehen sind, die durch Zusammenwirken mit dem Pion eine Veränderung der Winkelposition der Hülse, insbesondere um 90º, relativ zur Führungshülse gewährleisten.
Die Prüfvorrichtung kann eine Zusatzhülse aufweisen, die zur Befestigung in derselben Führungshülse vorgesehen und mit einem radial versetzten, jedoch parallel zur Achse der Hülse verlaufenden Stift versehen ist, wobei der Stift gleitend verschiebbar und elastisch vorgespannt ist, um die ein zu prüfendes Loch umgebende Wand abzutasten, wenn die Zusatzhülse in der Führungshülse montiert ist, wobei Einrichtungen zum Messen der Verschiebung des Stifts vorgesehen sind, um die Ausrichtung der Fläche der das Loch umgebenden Wand abzuleiten.
Die Prüfvorrichtung kann ferner eine die Geometrie der Prüfvorrichtung reproduzierende Referenzmeßeinrichtung aufweisen, welche in die Führungshülse eingesetzt wird und eine Verifizierung der Position der Führungshülse vor dem Durchführen der Prüfvorgänge ermöglicht.
Vorteilhafterweise sind an der Hülse Einrichtungen vorgesehen, die das Schwenken der Achse der Stange auf eine einzige Ebene beschränken, insbesondere zur Prüfung von Langlöchern.
Nach einer zweiten Möglichkeit ist bei der Prüfvorrichtung vorgesehen, daß das den Taster tragende Element durch einen Mantel gebildet ist, der an einem Ende mit dem von einer Bohrung durchsetzten Taster versehen ist, und daß das Element, auf dem der Mantel gelenkig angeordnet ist, durch eine Stange gebildet ist, welche die Bohrung durchquert, um in den Mantel einzutreten, wobei die Stange im Inneren des Mantels eine Gelenkkugel aufweist, die mit einer zugeordneten Fläche im Inneren des Mantels zusammenwirkt, wobei das im Inneren des Mantels befindliche Ende der Stange mit einer Einrichtung zum Messen von relativen Verschiebungen zusammenwirkt, wobei die Stange aus dem Mantel ragt, um in ein zu prüfendes Loch einzudringen und in die Bohrung einer Referenzhülse einzutreten, die auf der der Prüfvorrichtung gegenüberliegenden Seite des Werkstücks angeordnet ist.
Der Mantel kann einen kegelstumpfförmigen unteren Bereich aufweisen, dessen kleine Basis fest mit einem den Taster bildenden Kugelabschnitt verbunden ist, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, welche die im Inneren des Mantels befindliche Kugel der Stange in Kontakt mit der inneren kegelstumpfförmigen Fläche des unteren Bereichs halten.
Alternativ ist der Mantel zylindrisch und der Taster besteht aus einem fest mit dem Mantel verbundenen Kugelabschnitt, der auf der dem Mantel gegenüberliegenden Seite durch eine zum Mantel koaxiale zylindrische Hülse verlängert ist, die an ihrem dem Mantel abgewandten Ende eine Verdickung mit sphärischer Außenfläche aufweist, die auf die geometrische Achse der Hülse zentriert ist, wobei die die Hülse durchsetzende Stange über diese hinausragt und an ihrem Ende mit einem sphärischen Schalter versehen ist.
Eine insbesondere als umgekehrt U-förmige Gabel, deren eines seitliches Ende gelenkig auf einem vom Mantel getragenen Zapfen angeordnet ist, ausgebildete Winkelvorgelegeeinrichtung ist in dem Mantel vorgesehen, um mit einem Ende der Stange zusammenzuwirken und eine transversale Verschiebung in eine Verschiebung in Richtung der Achse der Stange umzusetzen.
Egal welche Lösung eingesetzt wird, sind vorteilhafterweise Einrichtungen vorgesehen, um die Achse des Elements für die Nullstellung in Flucht mit derjenigen des Elements zu halten.
Der Taster besteht vorteilhafterweise aus einem austauschbaren Ansatz, der an einem Ende des Elements angebracht ist.
Die Erfindung besteht, abgesehen von den vorgenannten Merkmalen, aus einer bestimmten Anzahl weiterer Merkmale, die im folgenden in Zusammenhang mit einem bestimmten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben werden, welches jedoch nicht einschränkend ist.
Fig. 1 der Zeichnungen ist eine vertikale axiale Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, wobei Teile von außen gesehen sind und die Hülse in einem Führungskanal eingesetzt ist.
Fig. 2 ist eine vereinfachte Ansicht von links in bezug auf die Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Referenzmesseinrichtung zum Verifizieren der Position des Führungskanals.
Fig. 4 ist ein vertikaler axialer Schnitt einer Zusatzhülse mit einem Stift zum Abtasten der Wand um das Loch.
Fig. 5 ist eine Ansicht von links in bezug auf die Fig. 4.
Fig. 6 ist eine erläuternde schematische Darstellung der Prüfvorgänge mit einer summarischen Darstellung eines Führungskanals, der mit der Referenzmeßvorrichtung der Fig. 3 versehen ist, und eine Darstellung eines mit zu prüfenden Löchern versehenen Werkstücks.
Die Fig. 7 und 8 sind vereinfachte schematische Darstellungen des Zusammenwirkens des Tasters und des Randes eines Lochs bei einer Prüfung.
Fig. 9 ist ein Teilschnitt zur Darstellung von Einrichtungen zum Bewirken des Schwenkens der Achse der Stange in einer einzigen Ebene.
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf ein Langloch.
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung eines Ansatzes zum Prüfen der Position der Mitte eines Gewindelochs, insbesondere der Position der Mitte einer an ein Blech geschweißten Mutter.
Fig. 12 ist ein vergrößerter schematischer axialer Schnitt durch eine Variante einer Eichvorrichtung.
Fig. 13 ist eine Seitenansicht, mit vertikal geschnittenem Teil, einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Haltegriff.
Fig. 14 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das die Prüfung mit einem Referenzkanal ermöglicht, welcher auf der der Prüfvorrichtung gegenüberliegenden Seite des Werkstücks angeordnet ist.
Fig. 15 ist ein Schnitt entlang der Linie XV-XV der Fig. 14.
Fig. 16 ist ein vergrößerter axialer Schnitt eines Richtmaß für die Vorrichtung von Fig. 14.
Fig. 17 zeigt in axialem Schnitt, wobei Teile von außen gesehen sind, eine Variante der Prüfvorrichtung, bei welcher der Referenzkanal auf der der Prüfvorrichtung gegenüberliegenden Seite des Werkstücks angeordnet ist.
Fig. 18 schließlich zeigt einen axialen Schnitt durch ein Richtmaß für die Prüfvorrichtung der Fig. 17.
In den Zeichnungen, insbesondere in der Fig. 1, ist eine Vorrichtung C zum Prüfen der Position von Löchern dargestellt, wie beispielsweise kreisförmige Löcher t, die in einem mechanischen Werkstück 1, insbesondere einem Blech, ausgebildet sind.
Die Vorrichtung C weist einen Taster P am Ende einer zylindrischen Stange 2 auf, der den Rand des zu prüfenden Lochs t berühren soll.
Die den Taster P tragende Stange 2 ist in einem Mittelbereich im wesentlichen in der Mitte der Länge auf einer Hülse 3 gelenkig angeordnet. Die Hülse 3 ist bewegbar in der Bohrung 4 eines Führungskanals 5 angeordnet, der an einer Referenzposition angeordnet ist. An ihren anderen Ende wirkt die Stange 2 mit einer Einrichtung M zum Messen der Verschiebungen dieses Endes zusammen.
Die gelenkige Anbringung der Stange 2 im Mittelbereich ist durch eine Lagerfläche 6 gewährleistet, die aus einem radial um die Stange 2 vorstehenden sphärischen Bereich besteht, der bei A auf die geometrische Achse derselben zentriert ist. Diese Lagerfläche 6 ist in der Bohrung 7a (mit dem gleichen Durchmesser wie die Lagerfläche) eines innen verengten Bereichs 7 der Hülse 3 ausgerichtet.
Die Stange 2 kann in sämtlichen Richtungen um die Mitte A der Lagerfläche 6 schwenken; ferner kann die Stange 2 in axialer Richtung der Bohrung 7a des verengten Teils 7 der Hülse 3 gleiten. Dieser Teil 7 hat eine axiale Länge I, die eine ausreichende Verschiebung der Lagerfläche 6 bei gleichzeitiger Beibehaltung der gelenkigen Lagerung ermöglicht.
Die Stange 2 ist elastisch in der Richtung vorgespannt, in der der Taster P gegen den Rand des Lochs t gedrückt wird; bei der Ausbildung nach Fig. 1 ist die Stange derart vorgespannt, daß sie sich in axialer Richtung von links nach rechts bewegt. Die elastische Vorspannung erfolgt vorzugsweise durch eine Druckschraubenfeder 8, die um die Stange 2 gelegt und auf der selben Seite des verengten Teils 7 angeordnet ist wie der Taster P. An ihrem dem Taster P abgewandten Ende liegt die Feder 8 an einer Unterlegscheibe 9 an, welche die Stange 2 frei durchdringen kann; diese Unterlegscheibe 9 liegt ihrerseits an einer vorderen Schulter des verengten Teils 7 der Hülse 3 an. An ihrem anderen Ende liegt die Feder 8 an einer Unterlegscheibe 10 an, welche die Stange 2 frei durchdring; diese Unterlegscheibe 10 liegt an einem geschlitzten Ring (oder Sprengring) 11 an, denn bezug auf die Unterlegscheibe 10 auf der der Feder 8 gegenüberliegenden Seite liegt, und in einer ringförmigen Rille der Stange 2 verankert ist.
Der Weg der Stange 2 von links nach rechts in der Fig. 1, bezogen auf den Austritt des Tasters 2, ist durch einen Stift 12 begrenzt, der durch ein diametrales Loch in der Stange 2 verläuft; der Stift 12 steht radial zu beiden Seiten aus der Stange vor. Der Stift 12 befindet sich auf der dem Taster P entgegengesetzten Seite des verengten Teils 7 in einem Bereich der Bohrung der Hülse 3, der den größten Durchmesser aufweist. Der Stift 12 steht radial in einem Maß vor, das ausreicht, um in Anlage an der hinteren Schulter des Bereichs 7 zu gelangen.
Der Taster P weist an seinem Ende eine Kugelkalotte 13 auf, die bei O auf die geometrische Achse der Stange 2 zentriert ist und deren Durchmesser größer als der der zu prüfenden Löcher t ist. Die Kugel kalotte 13 kann eine Halbkugel oder etwas mehr umfassen, wie in Fig. 1 dargestellt, und dreht um die Achse der Stange 2. Vorzugsweise ist die Kalotte 13 am Ende eines austauschbaren zylindrischen Ansatzes 14 vorgesehen. Dieser Ansatz 14 weist eine Bohrung auf, in welche ein Endteil 15 mit verringertem Durchmesser der Stange 2 eingreift. Die Festlegung des Ansatzes 14 an diesem Ende 15 ist durch eine radial gerichtete Druckschraube 16 gewährleistet.
Es können mehrere Arten von Ansätzen 14 vorgesehen sein, die mit Kugelkalotten 13 mit verschiedenen Durchmessern versehen sind, um mit der selben Vorrichtung Löcher t, t2, ..., zu prüfen, deren Durchmesserstark verschieden sein können. Es können somit für die Ansätze 14 und deren Kugelkalotten 13 Klassen definiert werden, beispielsweise eine erste Klasse, die einem Ansatz entspricht, der das Prüfen von Löchern mit einem Durchmesser zwischen 5 mm und 11,2 mm ermöglicht, eine zweite Klasse für Durchmesser, die größer als die der ersten Klasse sind und bis 18,2 mm reichen, etc.
Der Teil der Stange 2, der auf der dem Taster P gegenüberliegenden Seite der Lagerfläche 6 liegt, ist mit einer anderen Lagerfläche 16 mit sphärischem Teil versehen, die bei B auf die geometrische Achse der Stange 2 zentriert ist und radial um die Stange vorsteht. Die Lagerfläche 16 liegt an einer Taste 17 eines mikrometrischen Komparators 18 an, der die Einrichtung M zum Messen der Verschiebung der Lagerfläche 16 in die Richtung Y-Y orthogonal zur Achse der Hülse 3 bildet. Der Komparator 18 ist an der Außenseite der Hülse 3 derart angebracht, daß sein die Taste 17 tragendes Druckstück 19 orthogonal zur geometrischen Achse der Stange 2 verläuft. Die Taste 17 besteht aus einer zur Achse des Druckstücks 19 senkrechten Platte; die Abmessung der Taste 17 parallel zur Achse der Stange 2 reicht aus, um die Lagerfläche 16 bei möglichen gleitenden Verschiebungen der Stange 2 in der Hülse 3 in Anlage an der Taste 17 zu halten. Die Befestigung des Komparators 18 an der Hülse 3 ist bei einem Loch 20, das in der Hülse ausgebildet ist und vom Druckstück 19 durchdrungen wird, lösbar gestaltet.
Der Abstand d zwischen dem Mittelpunkt O der Kugelkalotte 13 und dem Mittelpunkt A der sphärischen Lagerfläche 6 ist vorzugsweise gleich oder im wesentlichen gleich dem Abstand e zwischen dem Mittelpunkt A der Lagerfläche 6 und dem Mittelpunkt B der Lagerfläche 16. Auf diese Weise ermöglicht, wie im folgenden erläutert, die Messung der Verschiebung der Lagerfläche 16 eine direkte Messung der Entfernung der Position des Mittelpunkts des Lochs t in bezug auf die Referenzposition in Richtung der gleitenden Verschiebung des Druckstücks 19.
Das Zusammenfallen der geometrischen Achse der Stange 2 und der geometrischen Achse der Hülse 3 erfolgt durch einen Zentrierstopfen 21, der mit einer zylindrischen Lagerfläche 22 und einer konzentrischen Bohrung 23 versehen ist. Die Lagerfläche 22 paßt sich in eine Bohrung der Hülse 3 mit dem selben Durchmesser ein, während die Bohrung 23 mit dem selben Durchmesser wie die Stange 2 von Letzterer durchquert wird. Der Stopfen 21 wird durch einfaches gleitendes Verschieben in die Hülse 3 bewegt oder aus dieser gezogen. Wenn der Stopfen 21 vorgesehen und die Stange 2 in die Bohrung 23 eingreift, besteht eine Koinzidenz zwischen der Achse der Stange 2 und derjenigen der Hülse 3. Diese Position entspricht einer Null-Verschiebung, in Y-Y Richtung, der Mitte eines Lochs in bezug zur Achse der Hülse 3. Diese Position ermöglicht somit das Nullstellen des Komparators 18 für die Richtung Y-Y.
Bei den Prüfungen wird der Stopfen 21 zurückgezogen, wie in der Fig. 1 dargestellt, um einen Winkelschwenkbereich der Stange 2 um den Schwenkmittelpunkt A zu ermöglichen.
Die Hülse 3 ist um seine Achse drehbar im Führungskanal 5 angeordnet und weist an ihrem Umfang zwei radial vorstehende Ansätze 24, 25 (siehe Fig. 2) auf. Diese Ansätze sind mit ebenen Lagerflächen 24a, 25a versehen, die radial ausgerichtet sind und jeweils eine der Flächen zweier Ausnehmungen in Form eines rechten Dieders bilden, deren Hohlräume einander zugewandt sind. Die Mittelebene der Ansätze 24, 25 ist orthogonal zur Achse der Hülse 3. Ein Stift 26 ist in einem Loch 27 eines Kragens 28 des Führungskanals 5 montiert. Der Stift 26 weist ein Gewindeende 26a mit erheblich geringerem Durchmesser auf, da in das Gewindeloch 27 eingeschraubt wird, einen Kopf 26 mit größerem Durchmesser und einer mittleren zylindrischen Lagerfläche 26c, mit welcher die Lagerflächen 24a, 24b zusammenwirken können. Vorteilhafterweise sind im Kragen 28 mehrere um 90º versetzte Löcher 27 vorgesehen. Wenn ein Ansatz 24, 25 mit seiner Lagerfläche 24a, 25a an der Lagerfläche 26c des Stifts 26 anliegt, ist dieser Ansatz axial blockiert, un mit ihm auch die Hülse 3, zwischen dem Kragen 28 und dem einen größeren Durchmesser aufweisenden Kopf 26b des Stifts 26.
Die Ansätze 24, 25 mit ihren Lagerflächen 24a, 25a sind derart angeordnet, daß die Winkelposition der Hülse 3 in bezug auf den Kanal um 90º modifiziert ist, wobei der Ansatz 24a mit dem rechten Teil des Stifts 26 (Fig. 2) zusammenwirkt, oder der Ansatz 25a, nach Drehung der Hülse im Uhrzeigersinn in Fig. 2, mit dem linken Teil des Stifts 26 zusammenwirkt. In der letzteren Position ist die Achse des Druckstücks 19 in die Richtung X-X der Fig. 2 gerichtet und die Verschiebung der Stange 2, gemessen vom Komparator 18, entspricht einer Verschiebung des Mittelpunkts des Lochst in der Richtung X-X.
Der Führungskanal 5 ist, wie in der Fig. 6 dargestellt, an einer Referenzposition angebracht, indem er auf einem Träger 29 montiert wird, der seinerseits auf einer starren Platte 30 (oder Fundament) befestigt ist. Bezugspunkte und (nicht dargestellte) Spanneinrichtungen sind auf der Platte 30 zum Fixieren eines Werkstücks 1a mit kreisförmigen Löchern t1, t2, t3, ..., vorgesehen, deren Position geprüft werden soll. Die Fixierung des Werkstücks erfolgt nach einer genau definierten Position in bezug auf ein mit der Platte 30 verbundenes Koordinatensystem. In der schematischen Darstellung der Fig. 6 ist das allgemein dargestellte Werkstück noch nicht in der Prüfposition angebracht und wird in Richtung des Pfeils 31 in diese Position verschoben.
Vor einer Prüfung der Position der Löcher des Werkstücks 1a, beispielsweise des Lochs t1, dem der Bezugsträger 29 zugeordnet ist, ist es angebracht, die Position und die Ausrichtung des Kanals 5 im Raum zu prüfen.
Hierzu ist eine Referenzmeßeinrichtung 32 (siehe Fig. 3) vorgesehen, das in den Führungskanal 5 montierbar ist. Diese Referenzmeßeinrichtung 32 besteht aus einem starren Drehteil mit zwei peripheren zylindrischen Lagerflächen 32a, 32b, die axial voneinander beabstandet sind und den selben Durchmesser aufweisen wie der Innendurchmesser des Kanals 5; diese lagerflächen 32a, 32b wirken mit den Enden des Kanals 5 zum Zentrieren der Meßeinrichtung 32 in dem Kanal zusammen. Diese Meßeinrichtung 32 weist eine koaxiale Verlängerung 33 mit kleinerem Durchmesser auf, die dem Ansatz 14 entspricht, wobei die Verlängerung an ihrem Ende eine Kugel 34 aufweist, die auf die Achse der Meßeinrichtung 32 zentriert ist. Ein dem Ansatz 24 ähnlicher Ansatz 35 ist an der dem Ende 34 abgewandten Seite der Lagerfläche 34 vorgesehen. Eine Hülse 36 zum Handhaben der Meßeinrichtung 32 ist an dem in Fig. 3 linken Ende vorgesehen.
Die Abmessungen der Referenzmeßeinrichtung 32 werden mit Präzision entsprechend den theoretischen Abmessungen der Prüfvorrichtung C derart bestimmt, daß beim Einsetzen der Meßvorrichtung in den Kanal 5, wie in Fig. 4 dargestellt, der Mittelpunkt der Kugel 34 und die Ausrichtung der geometrischen Achse der Verlängerung 33 die theoretischen Werte für die Prüfung aufweisen, vorausgesetzt, der Kanal 5 ist genau positioniert und ausgerichtet. Die Position des Mittelpunkts der Kugel 34 und die Ausrichtung der geometrischen Achse der Verlängerung 33 werden durch nicht dargestellte Tasteinrichtungen bestimmt, die ein Ableiten der Werte der Koordinaten des Mittelpunkts der Kugel 34 und der Winkel ermöglichen, welche die Richtung der Achse der Verlängerung 33 in dem auf der Platte 30 definierten Koordinatensystem definieren.
Die Prüfvorrichtung weist gleichermaßen eine in Fig. 4 dargestellte Zusatzhülse 37 auf, die den selben Außendurchmesser wie die Hülse 3 aufweist, um in ähnlicher Art und Weise in dem Führungskanal 5 montiert zu werden. Ein Stift 38 ist gleitend verschiebbar in einer radial zur geometrischen Achse der Hülse 37 verschobenen und parallel zu dieser Achse verlaufenden Bohrung angeordnet. Der Stift 38 wird von einer Feder 39 gedrückt, deren eines Ende an der Hülse 37 und deren anderes Ende an einem in dem Stift 38 verankerten Sprengring anliegt. Das der Feder 39 entgegengesetzte Ende des Stifts 38 kann in einer radial versetzten Bohrung 40 einer Verlängerung der Hülse 37 gleiten. Ein Ring 41 ist am Ende des Stifts verankert, um den Stift unter Wirkung der Feder 39 am Boden der Bohrung 40 zu halten. Die gleitenden Verschiebungen des Stifts 38 entlang der Längsachse werden von einem nicht dargestellten Komparator erfaßt, der dem Komparator 18 ähnlich ist, wobei dessen Druckstück in die Bohrung 40 eingesetzt ist und am Ende der Stange 38 anliegt.
Die radiale Verschiebung k zwischen der Achse der Stange 38 und der Achse der Hülse 37 ist größer als der maximale Radius der zu prüfenden Löcher t. Wenn die Hülse 37 in den Kanal 5 eingesetzt wird, berührt das in der Fig. 4 rechte Ende des Stifts 38 die das Loch t umgebende Wand.
Die Zusatzhülse 37 ist mit vier kreisbogenförmigen Positionierungsausschnitten 37a versehen, die um 90º zueinander versetzt sind, wobei jeder geeignet ist, mit der Lagerfläche 26c des Stifts 26 zusammen zu wirken, um vier verschiedene Prüfpositionen zu definieren, die um 90º versetzt sind. Dies ermöglicht das Abtasten der Wand um das zu prüfende Loch an vier verschiedenen Stellen, die um 90º voneinander beabstandet sind. Daraus läßt sich die Neigung der Wand sowie die Ausrichtung der Achse Z-Z ableiten, die durch die Mitte des Lochs t und orthogonal zu der Wand verläuft, in der das Loch mündet.
Es kann vorkommen, daß Langlöcher wie das "Knopfloch" 42 in der Fig. 10 geprüft werden müssen. Dieses Langloch 42 weist zwei halbkreisförmige Enden mit Mittelpunkten 43, 44 und zwei parallele geradlinige Ränder auf. Der mit 45 bezeichnete Mittelpunkt des Langlochs befindet sich im Abschnitt 43-44 in mittlerer Entfernung von den Enden. Die Position der Mittelpunkte 43, 44 der halbkreisförmigen Enden kann direkt durch die Vorrichtung C mit der Konfiguration nach der Fig. 2 geprüft werden.
Um die Position des Mittelpunkts 45 zu prüfen, sind Einrichtungen 46, 47 (Fig. 5) vorgesehen, welche das Schwenken der geometrischen Achse der Stange 2 auf eine einzige Ebene beschränkt. Beidem vorliegenden Beispiel bestehen die Einrichtungen 46, 47 aus zwei diametral gegenüberliegenden Stopfen, die in Gewindelöcher der Hülse 3 geschraubt sind und die Lagerfläche 16 in Richtung der Achse der Stopfen einfangen. Bei diesen Ausführungsbeispiel der Fig. 9 kann die geometrische Achse der Stange 2 um den Mittelpunkt A der Lagerfläche 6 (Fig. 1) nur in einer Ebene schwenken, die senkrecht zur Ebene der Fig. 9 verläuft und sich durch die Achse der Stange 2 erstreckt.
Die Anwendung und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung werden im folgenden beschrieben.
Bei einem Werkstück 1a mit mehreren zu prüfenden Löchern t1, t2, t3, wobei die theoretischen Abmessungen und Seiten des Werkstücks bekannt sind, werden auf der Platte 30 so viele Träger 29 angebracht wie zu prüfende Löcher vorhanden sind, wobei die Träger 29 abhängig von jedem Loch angeordnet werden. Jeder Träger ist mit einem Führungskanal 5 versehen, dessen Position ebenfalls so genau wie möglich dertheoretischen Referenzposition entsprechen muß. Vor einer Prüfung wird die Position und die Ausrichtung der Kanäle 5 mittels der Referenzmeßeinrichtung 32 verifiziert, wie zuvor beschrieben. Nach zufriedenstellendem Abschluß der Verifizierung wird die Prüfung jedes Lochs durchgeführt.
Bei dem Loch t1, beispielsweise, dem der Träger 29 und der Kanal 5 der Fig. 6 entspricht, wird nach dem Zurückziehen der Meßeinrichtung 32 aus dem Kanal 5 die mit der Stange 2 und dem Komparator 18 versehene Hülse 3 in diesen Kanal eingesetzt, wobei der Stopfen 21 entfernt ist.
Es wird angenommen, wie in der Fig. 7 dargestellt, daß der Mittelpunkt des Lochs t1 um die Entfernung ΔY in bezug auf die theoretische Position Ω versetzt ist, die der Schnittstelle der geometrischen Achse der Hülse 3 mit der Mittelebene des Lochs t1 entspricht.
Wenn die Kugelkalotte unter Druckwirkung der Feder 8 in Kontakt mit dem Rand des Lochs t1 gelangt, verschiebt sich die Stange 2 des Tasters leicht in der Hülse 3 und schwenkt um den Punkt A, damit die Kugel kalotte 13 in Kontakt mit dem gesamten Rand des Lochs t1 über einen Kreis der Kugel gelangt, wie in Fig. 8 dargestellt. Wenn der Kontakt auf diese Weise über den gesamten Rand des Lochs t1 hergestellt ist, befindet sich der Mittelpunkt O der Kugelkalotte 13 auf einer geraden, die senkrecht zur Ebene des Lochs t1 verläuft und sich durch den Mittelpunkt ml dieses Lochs erstreckt.
Der Mittelpunkt O ist somit in Richtung Y-Y nicht gegenüber dem Wert ΔY verschoben, welcher der Verschiebung des Mittelpunkts ml des Lochs t1 in bezug auf die theoretische Position O entspricht.
Die Verschiebung wird direkt durch den Komparator 18 gemessen, da die Hebelarme e, d zu beiden Seiten des Schwenkpunkts A gleich sind.
Es ist klar, daß gegebenenfalls das Verhältnis dieser Hebelarme verändert werden kann, um beispielsweise die Verschiebung am Komparator 18 zu verstärken.
Nach der Messung des Versatzes ΔY in einer ersten Richtung wird die Hülse 3 mit dem Komparator 18 um 90º um die Achse des Kanals 5 derart gedreht, daß der Ansatz 25 an dem Stift 26 anliegt.
Es wird somit ein zweites Lesen durch den Komparator 18 ausgeführt, das den Versatz Δx in Richtung X-X orthogonal zur Richtung Y-Y angibt.
Um die Prüfung abzuschließen, kann anschließend die Hülse 3 zurückgezogen und danach die Zusatzhülse 37 eingesetzt werden, um die Position und die Ausrichtung der das Loch t1 umgebenden Wand zu bestimmen.
Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung gewährleistet eine hohe Flexibilität und eine hohe Autonomie, da die selbe Vorrichtung C aufeinanderfolgend in den verschiedenen, den zu prüfenden Löchern t1, t2, t3, ..., zugeordneten Führungskanälen 5 montiert werden kann. Ferner kann die selbe Vorrichtung C dem Prüfen von Löchern mit sehr verschiedenen Durchmessern dienen, indem einfach der Ansatz 14 ausgetauscht wird.
Die Genauigkeit der Prüfung kann im Bereich von 5 Hundertstel Millimeter Liegen.
Zwar stellt die Kugel kalotte 13 eine bevorzugte Lösung dar, jedoch kann ein um die Achse der Stange 2 drehendes Ende mit einer anderen als sphärischen Form vorgesehen sein, beispielsweise als Dreh-Paraboloid oder als Drehkonus, jedoch würde die Meßgenauigkeit geringfügig verringert.
Fig. 11 zeigt einen Gewindeansatz 48 zum Anbringen am Ende der Stange 2 anstelle des Ansatzes 14. Die Stange 2 ist drehbar in der Hülse 3 angebracht und kann drehend um seine Achse von dem dem Ansatz 48 entgegengesetzten Ende angetrieben werden. Dieser Ansatz 48 kann in ein Gewindeloch eingeschraubt werden, beispielsweise in das Loch einer (nicht dargestellten) Mutter, die an einer bestimmten Position auf einem Blech aufgeschweißt ist. Es ist somit möglich, die Position des Mittelpunkts des Gewindelochs zu prüfen.
Die Fig. 12 zeigt eine Eichvorrichtung 49, die vorteilhaft als Ersatz für den zuvor beschriebenen Stopfen 21 verwendet werden kann, um die geometrische Achse der Stange 2 und die geometrische Achse der Hülse 3 in Deckung zu bringen.
Die Eichvorrichtung 49 weist eine Basis 49a mit einer zylindrischen Schulter 50 auf, in deren Mitte eine kegelstumpfförmige Lagerfläche 51 vorgesehen ist. Die Einheit ist ausgebildet, um mit erhöhter Genauigkeit eine Deckung zwischen der geometrischen Achse der Schulter 50 und der geometrischen Achse der kegelstumpfförmigen Lagerfläche 51 zu erreichen. Eine Hülse 49b mit einer Bohrung 52, deren Durchmesser gleich dem der Schulter 50 ist, greift an der Schulter 50 nach einer genauen Zentrierung an und wird demontierbar durch Schrauben 53 an der Basis 49a befestigt. Die geometrische Achse der Bohrung 52 fällt somit mit der geometrischen Achse der Lagerfläche 51 zusammen. Der Durchmesser der Bohrung 52 ist gleich dem Außendurchmesser der Hülse 3.
Unter diesen Umständen, d. h. unter Eingriff der Hülse 3 in die Bohrung 52 und unter Anlage der Kugelkalotte 13 an der Lagerfläche 51, wird eine relative Position der Stange 2 und der Hülse 3 definiert, die der Deckung zwischen ihren geometrischen Achsen entspricht. Die Meßvorrichtung M kann somit auf einen Wert geregelt werden, der einer Nullverschiebung entspricht.
Mit der Eichvorrichtung 49 erfolgt die Regelung ausgehend von einem direkt auf den Taster P (Kugelkalotte 13) aufgebrachten Kontakt. Wenn die Eichfolge verifiziert werden soll, reicht es aus, die Qualität der Eichvorrichtung 49 zu prüfen, ohne die gesamte Prüfvorrichtung C in die Referenzfolge einbringen zu müssen.
Wenn der Stopfen 21 der Fig. 1 zum Eichen verwendet wird, indem er an dem dem Taster 13 entgegengesetzten Ende der Stange 2 angesetzt wird, muß bei einer Prüfung der Eichung die gesamte Vorrichtung C in die Prüffolge eingebracht werden, wodurch die Operationen komplizierter werden.
Die Fig. 13 zeigt eine Variante der Vorrichtung C, beider ein Griff 54 an der Hülse 3 an dem dem Taster 13 entgegengesetzten Ende vorgesehen ist. Dieser Griff 54 erleichtert die Handhabung der Vorrichtung.
Jedoch kann das Vorhandensein des Griffs 54 die Ausbildung der Blockierung der Stange 2 in einer Richtung behindern, wobei die Blockierung durch in der Fig. 9 dargestellte Gewindestopfen 46, 47 beispielsweise zum Prüfen eines Langlochs ausgebildet ist.
Das Blockieren der Stange in einer Richtung kann somit mit Hilfe zweier Stifte erfolgen, von denen nur eine 55 in der Fig. 13 erkennbar ist, wobei die Stifte in jeweilige Löcher eingreifen, die zu beiden Seiten der Stange 2 derart ausgebildet sind, daß sie zwei diametral gegenüberliegende Punkte der Stange tangieren. Diese Stange 2 ist somit in zu den Stiften 55 orthogonaler Richtung blockiert, das heißt, senkrecht zur Ebene der Fig. 13. Die Stange 2 kann im Gegensatz dazu in der Ebene dieser Fig. 13 zwischen den Stiften 55 schwingen.
In der vorangehenden Beschreibung wurde im wesentlichen der Fall betrachtet, in dem die Vorrichtung C dem Prüfen der Position des Mittelpunkts eines Lochs dient. Es ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung die Prüfung der Position eines beliebigen Punkts, der von dem Mittelpunkt eines Lochs verschieden ist, und der Position einer Referenzfläche eines Werkstücks ermöglicht. Hierzu wird der Taster P, 13 gegen den zu prüfenden Punkt oder die zu prüfende Fläche gedrückt.
Die Fig. 14 zeigt eine Variante der Prüfvorrichtung, welche die Verwendung von Referenzkanälen ermöglicht, die auf der der Meßvorrichtung gegenüberliegenden Seite des zu prüfenden Werkstücks 1a angebracht sind.
Der Taster P. 13a befindet sich am Ende eines Elements, das aus einem Mantel 56 mit einem unteren kegelstumpfförmigen Ende, dessen kleine Basis fest mit dem Taster P, 13a verbunden ist, und einem oberen zylindrischen Bereich 56b besteht. Der Taster P besteht aus einem Kugelbereich 13a, der von einer zum Mantel 56 koaxialen diametralen Bohrung 57 durchsetzt ist. Das obere Ende des zylindrischen Bereichs 56b ist offen. Eine Abdeckung 58 schließt dieses Ende, in welches er eingesetzt und durch eine Lagerfläche 58a zentriert ist.
Eine Stange 59 mit kalibriertem Durchmesser durchsetzt die Bohrung 57 und steht über den Mantel 56 derart vor, daß sie ein Loch t durchdringt, dessen Mittelpunktsposition geprüft werden soll. Die Stange 59 greift in die Bohrung 60 eines Referenzkanals 61, der durch (nicht dargestellte) Trägereinrichtungen auf der dem Mantel 56 gegenüberliegenden Seite des Blechs angeordnet ist, derart ein, daß ihre geometrische Achse dertheoretischen Position der geometrischen Achse des Lochs t entspricht.
Das untere Ende der Stange 59 weist zwei Flachstellen 62, 63 (Fig. 15) auf, die durch ebene, zur Achse der Stange parallele Flächen gebildet sind, wobei die beiden Flachstellen 62, 63 rechtwinklig verlaufen. Der Kanal 61 weist im unteren Teil eine Öffnung 64 (Fig. 15) auf, deren Achse orthogonal zur geometrischen Achse der Bohrung 60 verläuft und die Bohrung schneidet. Ein zylindrischer Stift 65 ist in die Öffnung 64 eingesetzt und steht mit einem Teil seiner zylindrischen Fläche in die Bohrung 60 vor, um mit einer der Flachstellen 62, 63 zusammenzuwirken. Auf diese Weise sind zwei rechtwinklige Winkelpositionen eines möglichen Einsetzens der Stange 59 in den Kanal 61 definiert. Diesen beiden Positionen entsprechen zwei Messungen des Versatzes des Mittelpunkts des Lochs t in bezug auf die theoretische Position in zwei orthogonalen Richtungen.
Die Stange 59 dringt in den Mantel 56 ein und weist ein Kugelgelenk 66 auf, das vorzugsweise einstückig mit der Stange 59 ausgebildet ist. Der Durchmesser der Kugel 66 ist größer als der Durchmesser der Bohrung 57 und die Kugel wirkt mit der inneren kegelstumpfförmigen Fläche des Teils 56a zusammen, um eine gelenkige Verbindung um den Mittelpunkt A der Kugel 66 zu bilden.
Es sind Einrichtungen zum Halten der Kugel 66 in Kontakt mit der inneren kegelstumpfförmigen Fläche des Teils 56a vorgesehen.
Diese Einrichtungen können durch (nicht dargestellte) Druckfedern gebildet sein, die an einem Ende an einer Scheibe anliegen, welche ihrerseits an einem oberen Bereich der Kugel 66 anliegt, während das obere Ende der Druckfedern an der am Mantel 56 befestigten Abdeckung 58 anliegt. Eine derartige Lösung bietet jedoch einen kleinen Nachteil dahingehend, daß das geklemmte Eingreifen der Stange 59 in die Bohrung 60 die Entstehung einer Verkeilung und einen Widerstand gegen das Eingreifen, der größer als die Kraft der Federn ist. Es müssen daher federn vorgesehen werden, die eine relativ große Kraft ausüben, und es ist angebracht, zu prüfen, ob der Kontakt zwischen der Kugel 66 und der kegelstumpfförmigen Fläche 56 zum Zeitpunkt der Prüfung gut gewährleistet ist.
Eine andere, bevorzugte Lösung sieht eine schematisch in Fig. 14 dargestellte kegelstumpfförmige Fläche 67 zur Anlage am oberen Bereich der Kugel 66 vor, wobei die Auflagefläche 67 fest mit dem Mantel 56 verbunden ist. Die Kugel 66 bildet somit ein Kugelgelenk, das mit minimalem Spiel zwischen ANlageflächen gefangen ist, welche das Drehen der Kugel 66 um ihren Mittelpunkt A ermöglichen, jedoch jede Verschiebung in Querrichtung verhindern.
Die Stange 59 ist über die Kugel 66 hinaus verlängert und ihr oberes Ende besteht aus einem zylindrischen Drehteil 68, dessen Achse und dessen Mantellinien senkrecht zur Ebene der Fig. 14 verlaufen. Der Bereich 68 ist praktisch ohne Spiel zwischen den zur Achse der Stange 59 parallelen Zinken einer umgekehrt U-förmigen Gabel 69 gehalten. Ein seitliches Ende, das rechte Ende in Fig. 14, des Querteils der Gabel 69 ist gelenkig an einem Schwenkzapfen 70 angeordnet, dessen Achse orthogonal zur Ebene der Fig. 14 verläuft und der von der Abdeckung 58 getragen ist. Die Gabel 69 bildet eine Winkelvorgelegeeinrichtung, die eine Umsetzung einer transversalen Verschiebung des Teils 68 senkrecht zur Achse der Stange 59 in eine Bewegung entlang der Achse der Stange 59 ermöglicht.
Die Zinken der Gabel 69 haben eine ausreichende Abmessung in einer senkrecht zur Ebene der Fig. 14 verlaufenden Richtung, um (durch Zusammenwirken mit den Mantellinien des zylindrischen Teils 68) das Drehen des Teils 68 und der Stange 59 relativ zum Mantel 56 beizubehalten.
Die Abdeckung 58 weist auf der der Stange 59 gegenüberliegenden Seite eine Buchse 71 auf, in der ein Komparator 72 angebracht ist, dessen Drucktaste 73 die Bohrung der Buchse 71 frei durchquert, um an der oberen Seite der Basis der Gabel 69 an einem Punkt anzuliegen, der auf der geometrischen Achse der Stange 59 liegt.
Vorzugsweise ist der Abstand d zwischen dem Mittelpunkt des sphärischen Tasters 13a und dem Mittelpunkt der Kugel 66 gleich dem Abstand ei zwischen dem Mittelpunkt der Kugel 66 und der geometrischen Achse des Teils 68. Da die Hebelarme d, ei somit gleich sind, ist die transversale Verschiebung der Stange 59 relativ zum Taster 13a gleich der relativen Verschiebung des Teils 68 in bezug auf den Mantel 56.
Ferner ist die durch die schwenkbare Gabel 69 gebildete Winkelvorgelegeeinrichtung zum Wahren der Verschiebungsamplituden vorgesehen. Daher ist der Abstand f zwischen der geometrischen Achse des Schwenkzapfens 70 und der Mantellinie des Kontakts des Teils 68 mit einem der Zinken der Gabel 69 gleich dem Abstand g zwischen der geometrischen Achse des Schwenkzapfens 70 und dem Kontaktpunkt der Drucktaste 73 mit der Gabel 69. Wie zuvor angegeben befindet sich der Kontaktpunkt auf der geometrischen Achse der Stange 59.
Zur Nullstellung des Komparators 72 ist eine Eicheinrichtung 74 (Fig. 16) vorgesehen. Diese Eicheinrichtung 74 besteht aus einer Hülse mit einer zentralen Bohrung 75, deren Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser der Stange 59 ist. Die Bohrung 75 mündet an ihrem oberen Ende in einer kegelstumpfförmigen Abschrägung 76, die vollkommen konzentrisch ist. Wenn die Stange 59 der Vorrichtung C der Fig. 14 in die Bohrung 75 eingreift und der Taster 13a in dem kegelstumpfförmigen Teil 76 zentriert ist, muß der Komparator 72 geregelt werden, um eine Nullverschiebung zwischen dem Mittelpunkt des Tasters 13a und der geometrischen Achse der Bohrung 75 zu erhalten.
Ein Vorgang zum Prüfen der Position eines Punkts, insbesondere des Mittelpunkts eines Lochs t, mit der Vorrichtung C von Fig. 14 erfolgt wie im folgenden beschrieben.
Das Werkstück 1a ist durch nicht dargestellte Einrichtungen über Referenzkanälen, beispielsweise 61, angeordnet. Jeder Kanal 61 ist durch nicht dargestellte Einrichtungen derart gehalten, daß seine geometrische Achse der gewünschten theoretischen Achse für das zugehörige zu prüfende Loch t entspricht.
Der Bediener hält von der dem Kanal 61 gegenüberliegenden Seite des Werkstücks die Vorrichtung C, beispielsweise über den Mantel 56, und bewegt die Stange 59 durch das Loch t. Der Bediener führt die Stange 59 in die Bohrung 60 des dem betreffenden Loch t entsprechenden Kanals 61 ein. Am Ende des Einführens der Stange 59 berührt eine Flachstelle 62 oder 63 den Stift 65 und definiert eine bestimmte Ausrichtung der Stange 59 und der Vorrichtung C. Das Einsetzen der Stange 59 geht weiter, bis der Taster 13a in Anlage am Umfangsrand des Lochs t gelangt.
Wenn der Mittelpunkt des Lochs t gegenüber der geometrischen Referenzachse der Bohrung 60 und somit der Stange 59 versetzt ist, ergibt sich ein relativer radialer Versatz zwischen dem Mittelpunkt des Tasters 13a und der Achse der Stange 59. Dieser Versatz wiederholt sich an dem Teil 68 und wird durch die durch die Gabel 69 gebildete Winkelvorgelegeeinrichtung in eine axiale Verschiebung umgewandelt, die vom Komparator 72 gemessen wird. Die Messung erfolgt in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen unter Verwendung der beiden Flachstellen 62 und 63.
Fig. 17 zeigt eine Ausführungsvariante der Prüfvorrichtung von Fig. 14. Die Elemente der Vorrichtung der Fig. 17, welche ähnliche Rollen spielen wie bereits in Zusammenhang mit der Fig. 14 beschriebene Elemente, sind mit Bezugszeichen versehen, die der Summe aus 100 und dem in Fig. 14 verwendeten Bezugszeichen entsprechen. Ihre Beschreibung wird nicht wieder aufgenommen oder nur kurz angesprochen.
Die Stange 159 ist an ihrem unteren Ende mit einer sphärischen Drucktaste 77 versehen, die in eine Bohrung 160 des Referenzkanals 161 mit dem selben Durchmesser wie die Kugel 77 eingreift.
Der Mantel 156 ist zylindrisch und weist im Inneren einen Ring mit konkaver sphärischer Innenfläche 78, der axial blockiert ist und die Drehung der Kugel 166 um ihren Mittelpunkt A ermöglicht, jedoch jede Translationsverschiebung der Kugel 166 im Mantel 156 verhindert. Der Taster 113a, der aus einem Kugelteil gebildet ist, ist auf der der Kugel 166 gegenüberliegenden Seite durch eine zylindrische Hülse 79 verlängert, die zum Mantel 166 koaxial ist und an ihrem unteren Ende eine Verdickung 80 mit sphärischer Außenfläche aufweist, die auf die geometrische Achse der Hülse 79 zentriert ist. Die Verdickung 80 paßt sich in eine Bohrung 81 des Kanals 161 mit gleichem Durchmesser ein. Die Bohrung 81 befindet sich zwischen dem Werkstück 1a und der anderen Bohrung 160.
Auf der der Drucktaste 77 entgegengesetzten Seite der Kugel 166 ist die Stange 159 durch ein koaxiales zylindrisches Teil 82 mit größerem Durchmesser verlängert. Die Verschiebung des oberen Endes dieser Stange 82 wird von einem Komparator 172 gemessen. Bei der Darstellung der Fig. 17 ist der Komparator 172 rechtwinklig in bezug zur geometrischen Achse des Mantels 156 angeordnet. Eine axiale Anordnung ähnlich der Fig. 14 kann mit einer Winkelvorgelegeeinrichtug ähnlich der Gabel 69 zum Umwandeln der radialen Verschiebung des oberen Endes der Stange 82 in eine axiale Verschiebung vorgesehen sein.
Die in Zusammenhang mit der Fig. 14 beschriebene Gleichheit der Hebelarme besteht bei der Fig. 1T nicht mehr. Es genügt einfach, dies bei den Ablesungen zu berücksichtigen oder einen automatischen Korrekturfaktor vorzusehen.
Die Referenzeicheinrichtung 174 für die Vorrichtung nach Fig. 17 weist eine Hülse mit einer ersten Bohrung 83 mit einem Durchmesser, der gleich demjenigen der Drucktaste 77 ist, eine zweite Bohrung 84, deren Durchmesser gleich demjenigen der sphärischen Verdickung 80 ist, und, im obere Bereich, eine kegelstumpfförmige Schräge 176 für den Taster 113a auf, wobei diese Teile sämtlich genau konzentrisch sind. Wenn die Prüfvorrichtung der Fig. 17 an der Eichvorrichtung 174 angeordnet wird, wird der Komparator 172 auf die Nullverschiebung geregelt.
Der Prüfvorgang erfolgt auf die selbe Weise wie in Zusammenhang mit der Fig. 14 beschrieben. Das Werkstück 1a ist durch nicht dargestellte Einrichtungen positioniert und die Referenzkanäle, beispielsweise 161, sind Selbst in den theoretischen Positionen gehalten. Der Bediener bewegt über das Loch t die Drucktaste 77 und die Hülse 79, derart, daß die Drucktaste 77 in der Bohrung 160 und die Verdickung 80 in der Bohrung 81 angeordnet ist, während der Taster 113a gegen den Rand des Lochs t drückt.
Ein Versatz zwischen der Position des Mittelpunkts des Lochs t und der geometrischen Achse des Kanals 161 schlägt sich als seitliche Verschiebung des oberen Endes der Stange 82 nieder, welche vom Komparator 172 gemessen wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Prüfen der Position von Punkten auf einem Werkstück, insbesondere von Mittelpunkten von Löchern, die in einem Werkstück, insbesondere einem Blech, ausgebildet sind, mit einem Taster (P), der an einem Ende eines Elements (2; 56; 156) zum Berühren des zu prüfenden Punkts oder des Randes des Lochs (t, t1) angeordnet ist, und mit Einrichtungen zur Ortsbestimmung des Tasters, welche es ermöglicht, die Position des geprüften Punkts abzuleiten,

dadurch gekennzeichnet, daß das den Taster (P) tragende Element (2; 56; 156) in einem Mittelbereich (6; 56a; 78) auf einem Element (3; 59, 66; 159, 166) gelenkig angeordnet ist, das lösbar in die Bohrung (4; 60; 160, 81) einer Führungshülse (5; 61; 161) einsetzbar ist, die in einer Referenzposition angebracht ist, wobei ein dem Taster (P) gegenüberliegender Bereich (16; 56b; 156b) des Elements mit einer Einrichtung (M) zum Messen von Verschiebungen dieses Bereichs (16; 56b; 156b) relativ zum Element (3; 59; 159) zusammenwirkt.

2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (P) eine Kugel kalotte (13; 13a; 113a) aufweist, um den Punkt oder den Rand eines Lochs (t), die zu prüfen sind, zu berühren.

3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Taster (P) tragende Element aus einer Stange (2) besteht und das Element, auf dem die Stange (2) gelenkig angeordnet ist, durch eine Hülse (3) gebildet ist, die lösbar in die Bohrung (4) einer Führungshülse (5) einsetzbar ist, wobei die Stange (2) teilweise in die Hülse (3) eingesetzt ist.

4. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Taster (P) tragende Stange (2) gleitend verschiebbar in der Hülse (3) angebracht ist und elastisch vorgespannt ist, so daß der Taster (P) gegen den zu prüfenden Punkt oder den Rand des zu prüfenden Lochs (t) drückt.

5. Prüfvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (2) durch eine Druckfeder (8) elastisch vorgespannt ist, die um einen Teil der Stange (2) angeordnet ist und sich jeweils an einem fest mit der Stange verbundenen Element (10, 11) und an einer Zone (7) der Hülse derart abstützt, daß sie die Stange (2) in Richtung des zu prüfenden Punkts oder des Randes des zu prüfenden Lochs drückt.

6. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk der Stange (2) eine Lagerfläche (6) aufweist, die aus einem radial vorstehenden sphärischen Bereich um die Stange besteht, der auf die geometrische Achse der Stange (2) zentriert ist und in einer Bohrung (7a) der Hülse (3) mit gleichem Durchmesser drehen kann.

7. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Taster (P) gegenüberliegende Bereich der Stange (2) eine sphärische, radial vorstehende Lagerfläche (16) um die Stange aufweist, die an einem Schalter(17) einer Vorrichtung (M) zum Messen der Verschiebung dieser Lagerfläche (16) in eine Richtung anliegt.

8. Prüfvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messvorrichtung (M) ein mikrometrischer Komparator (18) ist, der derart angeordnet ist, daß er die Verschiebungen der Lagerfläche (16) in einer zur Achse der Stange (2) orthogonalen Richtung mißt.

9. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (3; 59) um seine Achse drehbar in der Führungshülse (5; 61) angeordnet ist, und daß Positionierungseinrichtungen (24, 25, 26; 62-65) zwischen dem Element und der Führungshülse vorgesehen sind, um eine Prüfmessung in zwei Richtungen (X-X, Y-Y), insbesondere zwei orthogonale Richtungen zu ermöglichen.

10. Prüfvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungseinrichtung auf der Führungshülse (5) einen Pion (26) aufweist, der in bezug zur Achse der Führungshülse radial versetzt ist und in Längsrichtung vorsteht, während auf der Seite der Hülse (3) zwei radial abstehende und winklig versetzte Ansätze (24, 25) vorgesehen und mit Lagerflächen (24a, 25a) versehen sind, die durch Zusammenwirken mit dem Pion (26) eine Veränderung der Winkelposition der Hülse (3), insbesondere um 90º, relativ zur Führungshülse (5) gewährleisten.

11. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zusatzhülse (37) aufweist, die zur Befestigung in derselben Führungshülse (5) vorgesehen und mit einem radial versetzten, jedoch parallel zur Achse der Hülse verlaufenden Stift (38) versehen ist, wobei der Stift (38) gleitend verschiebbar und elastisch vorgespannt ist, um die ein zu prüfendes Loch (t) umgebende Wand abzutasten, wenn die Zusatzhülse (37) in der Führungshülse (5) montiert ist, wobei Einrichtungen zum Messen der Verschiebung des Stifts vorgesehen sind, um die Ausrichtung der Fläche der das Loch umgebenden Wand abzuleiten.

12. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine die Geometrie der Prüfvorrichtung reproduzierende/nachahmende Referenzmeßeinrichtung (32) aufweist, welche in die Führungshülse (5) eingesetzt wird und eine Verifizierung der Position der Führungshülse vor dem Durchführen der Prüfvorgänge ermöglicht.

13. Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hülse (3) Einrichtungen (46, 47, 55) vorgesehen sind, die das Schwenken der Achse der Stange (2) auf eine einzige Ebene beschränken, insbesondere zur Prüfung von Langlöchern (42).

14. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Taster (P) tragende Element durch einen Mantel (56; 156) gebildet ist, der an einem Ende mit dem von einer Bohrung (57; 157) durchsetzten Taster (P) versehen ist, und daß das Element, auf dem der Mantel (56; 156) gelenkig angeordnet ist, durch eine Stange (59; 159) gebildet ist, welche die Bohrung (57; 157) durchquert, um in den Mantel einzutreten, wobei die Stange im Inneren des Mantels eine Gelenkkugel (66; 166) aufweist, die mit einer zugeordneten Fläche im Inneren des Mantels (56; 156) zusammenwirkt, wobei das im Inneren des Mantels befindliche Ende (68; 168) der Stange mit einer Einrichtung (M, 72, 172) zum Messen von relativen Verschiebungen zusammenwirkt, wobei die Stange (59; 159) aus dem Mantel ragt, um in ein zu prüfendes Loch einzudringen und in die Bohrung (60; 160) einer Referenzhülse (61; 161) einzutreten, die auf der der Prüfvorrichtung gegenüberliegenden Seite des Werkstücks angeordnet ist.

15. Prüfvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (56) einen kegelstumpfförmigen unteren Bereich (56a) aufweist, dessen kleine Basis fest mit einem den Taster bildenden Kugelabschnitt (13a) verbunden ist, und daß Einrichtungen (67) vorgesehen sind, welche die im Inneren des Mantels befindliche Kugel (66) der Stange in Kontakt mit der inneren kegelstumpfförmigen Fläche des unteren Bereichs (56a) halten.

16. Prüfvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (156) zylindrisch ist und der Taster (113a) aus einem fest mit dem Mantel verbundenen Kugelabschnitt besteht, der auf der dem Mantel gegenüberliegenden Seite durch eine zum Mantel koaxiale zylindrische Hülse (79) verlängert ist, die an ihrem dem Mantel abgewandten Ende eine Verdickung (80) mit sphärischer Außenfläche aufweist, die auf die geometrische Achse der Hülse zentriert ist, wobei die die Hülse durchsetzende Stange (159) über diese hinausragt und an ihrem Ende mit einem sphärischen Schalter (77) versehen ist.

17. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine insbesondere als umgekehrt U-förmige Gabel, deren eines seitliches Ende gelenkig auf einem vom Mantel (56) getragenen Zapfenangeordnet ist, ausgebildete Winkelvorgelegeeinrichtung (69) in dem Mantel vorgesehen ist, um mit einem Ende (68) der Stange (59) zusammenzuwirken und eine transversale Verschiebung in eine Verschiebung in Richtung der Achse der Stange (59) umzusetzen.

18. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (21, 49, 74, 174) vorgesehen sind, um die Achse des Elements (2, 56, 156) für die Nullstellung in Flucht mit derjenigen des Elements (3, 59, 159) zu halten.

19. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (P) aus einem austauschbaren Ansatz (14, 48) besteht, der an einem Ende (15) des Elements (2) angebracht ist.