Messgerät zur Messung des Durchmessers von Bohrungen
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Messgerät zur Messung des Durchmessers von Bohrungen. Das Gerät eignet sich besonders zur Messung langer Bohrungen.
Die bis jetzt verwendeten Geräte zur Messung von Bohrungen ermangelten einer einfachen, für grosse Durchmesserbereiche arbeitenden Zentrierung. Bei vielen Geräten waren die erreichten Messgenauigkeiten nicht ausreichend.
Die mechanischen Fühlhebelmessgeräte haben den Nachteil, dass die Übertragung des Messwertes mittels eines Taststiftes über ein Gelenk oder Zahnstange auf das Anzeigegerät erfolgt. Grundsätzlich gilt für alle mechanIschen Messwertühertrager: Wärmedehnungen, Fertigungsungenauigkeiten und mechanische Abnutzungserscheinungen verfälschen das Messergebnis. Die Zentrierung durch Ausleger oder ähnliches ist nur für bestimmte Durchmessergruppen zu verwenden und weitgehend unzureichend. Bei Schraublehren kommt noch hinzu, dass durch das Einstellen des Messdrucks durch den Messenden individuelle Schwankungen im Messergebnis auftreten. Die pneumatischen Messgeräte erfüllen die Anforderungen in bezug auf Genauigkeit.
Sie erfordern jedoch für jede Bohrung einen besonderen Messdorn. Der Messbereich ist klein und sie eignen sich nur für Kontrollmessungen. Ein Vermessen der Bohrung in ihrer gesamten Länge ist nicht möglich. Die Grösse der Messeinrichtung und der Druckluftanschluss erlauben meist nur stationäre Verwendung. Elektrische Messgeräte formen die Veränderung meist in eine Kapazitätsoder Induktionsflussänderung um. Die Messwertübertragung unterliegt keinen Wärmedehnungseinflüssen und der Messwert kann über grössere Strecken übertragen werden. Die bisher bekannten Geräte haben, soweit sie auf einer Luftspaltänderung beruhen, nur einen geringen Messweg. Die auf Verschiebung eines Kerns einer Spule beruhenden Geräte haben wohl einen grösseren Messweg, doch können Änderungen des einmal geeichten elektrischen Nullpunktes nicht vorgenommen werden.
Für elektrische Geräte wurden Zentrierungen wie für mechanische und pneumatische Messgeräte verwendet.
Die elektrischen Messgeräte sind meist empfindlich in der Handhabung und wurden deshalb nur in Sonderfällen eingesetzt.
Die Erfindung ermöglicht, ein Messgerät zu schaffen, das die Nachteile der bisher vorhandenen Geräte, nämlich zu geringe Messgenauigkeit, Übertragungsfehler durch Wärmedehnung und mechanische Gelenke ausschliesst und eine Zentrierung besitzt, die für einen grossen Bohrungsdurchmesserbereich verwendbar ist.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Messkopf in vergrössertem Massstab,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen anderen Messkopf.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Messkopf wird die Verschiebung des Tastbolzens b über die Kugeln c auf die im Teil h geführte Hülse d übertragen. Mit Hilfe der Feder f wird der Tastbolzen bzw. die Hülse in maximaler Stellung gehalten und der Messdruck erzeugt.
Gleichzeitig dient die Feder f dazu, die Kugeln e der zweiten Tastbolzenlagerung zu fixieren und ein Herausfallen des Tastbolzens zu verhindern. Die Bewegung des Tastbolzens wird mit Hilfe der Verbindung k auf den parallel im Teil o geführten Magnetbolzen i übertragen. Der in der mittleren Spule m durch Anlegen einer Wechselspannung erzeugte magnetische Fluss wird auf die beiden Messspulen 1 und n übertragen. Durch Veränderung der beiden Luftspalten wird der magnetische Widerstand in einem Magnetkreis vergrössert, im anderen verkleinert, was zur Folge hat, dass die induzierte Spannung in der einen Spule vergrössert, in der anderen verkleinert wird. Die induzierten Spannungen werden auf eine Messschaltung gegeben, in der ein Drehspulmessgerät, das eine in Längeneinheiten geeichte Skala trägt, die Verschiebung des Tastbolzens anzeigt.
Durch Verstellen des Gegenbolzens g bzw. durch Auswechseln des Bolzens lassen sich verschiedene Durchmesser einstellen. Die Zentrierung des Tastbolzens b erfolgt durch seine Drehbarkeit und durch die zwei Kugeln oder Kuppen a. Führt man das Messgerät in die Bohrung ein, so erfährt der Tastbolzen b über die Kugeln a ein Moment, das die Parallelität der Verbindungsgerade der Kugelberührpunkte mit der Bohrungswand und der Längsachse der Bohrung herstellt.
Diese Zentrierung durch drei Punkte stellt sich auf das Bohrungsgrösstmass ein und erlaubt ein sicheres Ablesen der Messwerte.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Messkopf ist im Gegensatz zu dem Messkopf gemäss Fig. 1 der Tastbolzen in dem als Anker dienenden Magnetbolzen 5 gelagert. Die Verschiebung des Tastbolzens 1 wird über die Kugeln 6 auf den Magnetbolzen 5 spielfrei übertragen. Mit Hilfe der Feder 8 werden die Kugeln 7 fixiert. Die Feder verhindert ausserdem das Herausfallen des Tastbolzens; die Kugeln 7 ergeben eine zweite Lagerung des Tastbolzens. Zur Einstellung des Maximalwertes dient die Druckfeder 4, die über die Druckplatte 3 und die Kugeln 2 auf den Tastbolzen drückt.
Der in der mittleren Spule 12 durch Anlegen einer Wechselspannung erzeugte magnetische Fluss wird auf die beiden Messspulen 11 und 15 übertragen. Durch Veränderung der beiden Luftspalte zwischen den Polen 10 und 16 und dem Magnetbolzen wird der magnetische Widerstand in einem Magnetkreis vergrössert, im anderen verkleinert, was zur Folge hat, dass die induzierte Spannung in der einen Spule vergrössert, in der anderen verkleinert wird. Die in den Messspulen induzierten Spannungen werden über die Leitung 13 im Rohr 14 auf eine Messschaltung gegeben, in der ein Drehspulmessgerät, das eine in Längeneinheiten geeichte Skala besitzt, die Verschiebung des Tastbolzens anzeigt. Durch Verstellung des Gegenbolzens 9 bzw. durch Auswechseln des Bolzens lassen sich verschiedene Durchmesser einstellen. Allein die Drehbarkeit des Tastbolzens ohne Kugeln genügt schon, das Messgerät zu zentrieren.
Dann müssen allerdings hin und her gehende Bewegungen in Richtung der Bohrungslängsachse ausgeführt werden, um das Bohrungsgrösstmass ablesen zu können. Diese Ausführung empfiehlt sich bei grossen Bohrungen, da das sich hier einstellende rücktreibende Moment äusserst gering ist; allerdings ist bei grossen Bohrungen auch der durch nicht genaues Zentrieren entstehende Messfehler geringer.
Die Messschaltung ist so gehalten, dass t/loo und 9/logo mm abgelesen werden können. Der Messbereich beträgt 1 mm.
Beim oben beschriebenen Messgerät handelt es sich um ein vielseitig verwendbares Gerät, das sich speziell auch zum Messen von langen Bohrungen eignet. Mit den bisher vorhandenen Geräten war dies meist mit grossen Schwierigkeiten verbunden, wenn nicht das Messen von langen Bohrungen sogar unmöglich war. Durch seinen stabilen Aufbau und seine rasche Zentrierung ist das Gerät allen herkömmlichen elektrischen Innenmessgeräten überlegen. Seine Zentrierung übertrifft auch die der mechanischen Geräte. Der grosse Messbereich und seine beliebige Abstufung erlaubt es, auch Bohrungen in der Einzelfertigung mit einer Genauigkeit von '/logo mm zu messen. Beim Einsatz des Gerätes für Kontrollzwecke in der Serienfertigung kann das mühsame Überprüfen der Masshaltigkeit mit Grenzlehrdornen wegfallen.
Bei grösseren Stückzahlen kann der elektrische Teil noch mit einer Gut-Ausschussanzeige durch Lichtsignale vervollständigt werden.