Vorrichtung zur Dicken-und Weitenmessung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dickenund Weitenmessung mit zwei gegeneinander verschiebbaren, Tastorgane aufweisenden Messschenkeln.
Bei bekannten derartigen Messvorrichtungen können leicht Messfehler auftreten, wenn die Tastorgane verkantet werden oder nicht genau in Messrichtung gehalten werden. Insbesondere bei der Weitenmessung von Rillen, Schlitzen, Nuten, Ein stichen, Freidrehungen und dergleichen ist es ausserordentlich schwierig, die Tastorgane genau in Messrichtung anzuordnen. Sehr leicht können sie dabei geringfügig schräg gegen die zu messende Weite gehalten werden, was einen Messfehler zur Folge hat.
Gemäss der Erfindung wird der geschilderte Nachteil durch einen dritten, bezüglich eines der gegeneinander verschiebbaren Messschenkel feststehenden Messschenkel mit mindestens einem Tastorgan vermieden. Durch die Anordnung eines dritten Messschenkels ergibt sich eine Dreipunktauflage der Tastorgane am Messobjekt, und eine Verkantung oder Schräghaltung wird dadurch ausgeschlossen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann sowohl für Dickenmessungen als auch für Weitenmessungen in Art einer Schieblehre verwendet werden. Für diesen Fall ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit Messschenkeln ausgestattet, welche in Messrichtung beidseitig mit Tastorganen versehen sind.
Die Mes sschenkel bekannter Messvorrichtungen sind gewöhnlich in Messrichtung so breit, dass die Messung sehr dünner Rillen, Schlitze, Nuten oder dergleichen nicht möglich ist, da die Messschenkel gar nicht in die zu messenden Rillen oder dergleichen eingesetzt werden können. Zur Vermeidung dieses Nachteils werden vorzugsweise die Messschenkel dünn geschliffen.
Um die Messgenauigkeit noch weiter zu erhöhen, können die am Messobjekt zur Anlage kommenden Tastorgane je nach dem Verwendungszweck aus ebenen, prismatischen, zylindrischen oder kugelförmigen Auflageflächen bestehen. Die jeweilige Form der Auflageflächen wird so gewählt, dass sie der Oberfläche des Messobjekts angepasst ist. Die höchste Genauigkeit und universellste Verwendbarkeit wird durch Verwendung von Spitzen als Tastorgane erreicht.
Eine Erhöhung der Messgenauigkeit lässt sich auch dadurch erzielen, dass die Tastorgane vorzugsweise aus scharfen Schneidkanten bestehen, welche an der Oberfläche des Messobjekts zur Anlage kommen. Dadurch wird eine eventuelle Flächenungenauigkeit der die Tastorgane darstellenden Auflageflächen ausgeschaltet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mindestens einer der gegeneinander verschiebbaren Messschenkel mit einer Messspindel verbunden, welche eine genaue messbare Verschiebung des einen Messschenkels ermöglicht. Zur weiteren Erhöhung der Messgenauigkeit kann die Messspindel mit einer an sich bekannten Messuhr verbunden sein. Dabei kann eine mechanische Messuhr mit einer Messgenauigkeit von l0-2 bis 10-3mm oder eine elektrische oder elektronische Messuhr mit einer Messgenauigkeit von 10-3 bis 10-6 mm Verwendung finden.
Auch die besten Messuhren haben ein gewisses Spiel in der Grössenordnung von 10-2 mm. Um dieses Spiel bei der Messung auszuschalten, wird gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die gegeneinander verschiebbaren Messschenkel in Richtung aufeinander zu federelastisch vorgespannt sind. Die Nulljustierung lässt sich daher in der gleichen Richtung durchführen, in welcher bei der Messung die Messschenkel gegeneinander verschoben werden. Dadurch geht das Spiel der Messuhr nicht in die Messung ein.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann sowohl als Handgerät wie als Standgerät ausgebildet werden.
Um auch an zylindrischen oder prismatischen Körpern mit der Vorrichtung nach der Erfindung in einfacher Weise Messungen durchführen zu können, wird ferner vorgeschlagen die Messschenkel vorzugsweise in einem Schlitz einer Auflageplatte einzubetten, wobei der Schlitz im Bereich der Tastorgane in schräg nach aussen und oben verlaufende, ebene Auflageflächen für ein Messobjekt übergeht.
Durch die Ausstattung der Messvorrichtung mit einem Messtisch, welcher eine prismatische Einsenkung aufweist, in der sich die Tastorgane befinden, ist eine stets gleiche Auflage von Messobjekten, insbesondere runden oder zylindrischen Messobjekten, gewährleistet.
Die Messgenauigkeit wird dadurch weiter gesteigert.
Da Messobjekte mit verschiedenem Durchmesser in der Einsenkung verschieden tief liegen, werden vorzugs weise die Messschenkel auf einem bezüglich der Auflageplatte höhenverstellbaren Support gelagert. Dadurch ist ein sicheres Angreifen der Tastorgane an den Flächen des Messobjekts in jedem Fall gewährleistet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Support mittels einer im Messtisch gelagerten Spindel sowie parallel zu dieser verlaufenden Führungsstiften höhenverstellbar sein. Durch einfaches Drehen an der Spindel kann eine genaue Höhenverstellung des Supports und damit der Tastorgane erzielt werden.
Anhand der Figuren werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer als Standgerät ausgebildeten Ausführungsform,
Fig. 2 eine vergrösserte Draufsicht auf den Schneidenteil der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Schneidenteil einer weiteren Ausführungsform längs der Linie C-D in Fig. 4,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 3 und
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie E-F in Fig. 4.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist auf einem Standfuss 1 mittels eines Drehgelenks 2 ein Gestell 3 gelagert. Ein Arm 4 des Gestells 3 trägt eine Halterung 5, an der zwei Messschenkel 6 und 7 befestigt sind. Die dargestellte Ausführungsform ist für die Weitenmessung von Rillen, Schlitzen, Nuten, Einstichen, Freidrehungen und dergleichen geeignet. Die Messschenkel 6 und 7 sind daher mit je einem Tastorgan 8 bzw. 9 versehen.
In einem zweiten Arm 10 des Gestells 3 ist eine in Richtung der Längsachse 11 verschiebbare, einen Schlitten 12 tragende Messspindel 19 gelagert. Der Schlitten 12 ist mit einem dritten Messschenkel 13 versehen, welcher ein Tastorgan 14 aufweist. Das Tastorgan 14 liegt mittig zur Längsachse 11, während die Tastorgane 8 und 9 nach beiden Seiten gegen die Längsachse 11 versetzt sind. Bei Verschiebung des Schlittens 12 auf die Messschenkel 6 und 7 zu wird der Messschenkel 13 zwischen den Messschenkeln 6 und 7 hindurchgeschoben, wofür eine Aussparung 15 zwischen den Messschenkeln 6 und 7 vorgesehen ist.
Die Messspindel 19 ist mit einer Messuhr 16 verbunden, an welcher die genaue Lage der Messspindel und damit des Tastorgans 14 ablesbar ist.
Zur Nulljustierung des dargestellten Geräts ist an der Halterung 5 eine senkrecht zur Längsachse 11 verlaufende, ebene Anschlagfläche 17 und am Schlitten 12 eine parallel zur Fläche 17 verlaufende, ebene Anschlagfläche 18 vorgesehen. Bei Bewegung des Schlittens 12 in Richtung des Pfeiles A tritt eine gegenseitige Einstellung der Tastorgane ein, bei der die drei Tastorgane 8, 9 und 14 miteinander fluchten. Diese Nullstellung wird beispielsweise durch Einlegen eines Endmassstabs zwischen die Flächen 17 und 18 festgelegt. Bei einer nachfolgenden Messung wird die Verschiebung des Schlittens 12 in Richtung des Pfeiles A weiter fortgesetzt, wobei die Richtung der Messspindel nicht umgekehrt werden muss und dadurch ein Spiel derselben bei der Messung nicht in Erscheinung treten kann.
Die im Bereich der Tastorgane 8, 9 und 14 gelegenen oberen Enden der Messschenkel 6, 7 und 13 sind dünn geschliffen, beispielsweise beträgt ihre Dicke in Richtung der Messung bzw. Längsachse 11 etwa 0,3 mm, so dass bereits Weiten ab 0,3 mm genau gemessen werden können.
Zur Dickenmessung können auch die gegenüberliegenden Seiten der Messschenkel als Tastorgane 8', 9' bzw. 14'ausgebildet sein.
Eine weitere Ausführungsform des Abtastteils ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Gleiche oder entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet.
Das Gestell der Vorrichtung ist bei dieser Ausführungsform an der Oberseite zu einer gemeinsamen Auflageplatte 10 zusammengefasst. Unterhalb der Auflageplatte 10 ist eine Messspindel 19 längs der Mittelachse 11 verschiebbar. Die Messspindel 19 trägt einen Schlitten 12, welcher mit einem Messschenkel 13 versehen ist. Der Messschenkel 13 trägt ein Tastorgan 14.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Gestells ist eine Halterung 5 unterhalb der Auflageplatte 10 gelagert, an welcher ein Messschenkel 6 befestigt ist. Dieser Messschenkel trägt zwei auf beiden Seiten des Tastorgans 14 angeordnete Tastorgane 8 und 9. Durch das Zusammenwirken dieser drei Messschneiden 8, 9 und 14 ergibt sich eine Dreipunktauflage bei der Dicken-oder Weitenmessung.
Zur Auflage von runden, zylindrischen oder prismatischen Messobjekten weist die Auflageplatte 10 eine Einsattelung mit schrägen Auflageflächen 20 und 21 auf.
Auf diese Auflageflächen kann das Messobjekt in Längsrichtung, also parallel zur Mittelachse 11, aufgelegt werden, so dass die Tastorgane 8, 9 und 14 an den Messflächen, beispielsweise den Seitenflächen einer zu messenden Rille oder dergleichen, zur Anlage kommen.
Das Aufliegen des Messobjekts auf den Auflageflächen 20 und 21 gewährleistet eine sichere und stets gleichbleibende Ausrichtung der Messobjekte. Dadurch wird die Messgenauigkeit erhöht.
Um die Höhe der Tastorgane 8, 9 und 14 der jeweiligen Lage der Anlageflächen am Messobjekt anzupassen, sind die beiden Messschenkel 6 und 13 einschliesslich der Halterung 5, des Schlittens 12 und der Messspindel 19 auf einem Support 22 gelagert. Der Support wird von einer Spindel 23 durchsetzt, deren Enden in der Auflageplatte 10 und einem weiteren Teil 24 des Gestells der Vorrichtung fest gelagert sind. Durch Drehen der Spindel 23 mittels eines durch die Öffnung 25 gesteckten Werkzeugs lässt sich der Support in vertikaler Richtung verschieben. Dadurch werden auch die Tastorgane der Höhe nach verstellt. Um eine glatte und gleichmässige Führung des Supports 22 zu gewährleisten, sind mehrere im Gestellteil 24 verankerte Führungsstifte 26 vorgesehen, welche je eine Bohrung des Supports 22 durchsetzen und am oberen Ende in der Auflageplatte 10 gehalten werden.
Device for measuring thickness and width
The invention relates to a device for measuring thickness and width with two measuring legs which can be displaced relative to one another and have feeler organs.
In known measuring devices of this type, measuring errors can easily occur if the feeler organs are tilted or are not held precisely in the measuring direction. In particular, when measuring the width of grooves, slots, grooves, punctures, free rotations and the like, it is extremely difficult to arrange the sensing elements exactly in the measuring direction. They can very easily be held at a slight angle against the width to be measured, which results in a measurement error.
According to the invention, the described disadvantage is avoided by a third measuring limb which is fixed with respect to one of the measuring limbs which can be displaced relative to one another and has at least one sensing element. The arrangement of a third measuring arm results in a three-point support of the sensing elements on the measurement object, and tilting or inclination is thereby excluded.
The device according to the invention can be used both for thickness measurements and for width measurements in the manner of a caliper. For this case, an embodiment of the device according to the invention is equipped with measuring legs which are provided with sensing elements on both sides in the measuring direction.
The measuring legs of known measuring devices are usually so wide in the measuring direction that the measurement of very thin grooves, slots, grooves or the like is not possible, since the measuring legs cannot be inserted into the grooves or the like to be measured. To avoid this disadvantage, the measuring legs are preferably ground thin.
In order to increase the measuring accuracy even further, the tactile organs that come to rest on the object to be measured can consist of flat, prismatic, cylindrical or spherical contact surfaces, depending on the intended use. The respective shape of the support surfaces is chosen so that it is adapted to the surface of the measurement object. The highest accuracy and the most universal usability is achieved by using tips as tactile organs.
An increase in the measurement accuracy can also be achieved in that the feeler organs preferably consist of sharp cutting edges which come to rest on the surface of the measurement object. This eliminates any surface inaccuracy of the contact surfaces representing the feeler organs.
In an advantageous embodiment of the invention, at least one of the measuring legs, which can be displaced relative to one another, is connected to a measuring spindle, which enables a precise, measurable displacement of one measuring leg. To further increase the measuring accuracy, the measuring spindle can be connected to a dial gauge known per se. A mechanical dial gauge with a measuring accuracy of 10-2 to 10-3 mm or an electrical or electronic dial gauge with a measuring accuracy of 10-3 to 10-6 mm can be used.
Even the best dial gauges have a certain amount of play in the range of 10-2 mm. In order to eliminate this play during the measurement, it is provided according to a further advantageous embodiment of the invention that the measuring legs which can be displaced relative to one another are pretensioned in a resilient manner in the direction towards one another. The zero adjustment can therefore be carried out in the same direction in which the measuring legs are shifted against each other during the measurement. As a result, the dial gauge play is not included in the measurement.
The device according to the invention can be designed both as a handheld device and as a stand-alone device.
In order to be able to easily carry out measurements on cylindrical or prismatic bodies with the device according to the invention, it is also proposed to embed the measuring legs preferably in a slot of a support plate, the slot in the area of the sensing elements in an oblique outward and upward plane Support surfaces for a measurement object passes.
By equipping the measuring device with a measuring table, which has a prismatic depression in which the feeler organs are located, a constant support of measuring objects, in particular round or cylindrical measuring objects, is guaranteed.
This further increases the measurement accuracy.
Since objects to be measured with different diameters lie at different depths in the depression, the measuring legs are preferably mounted on a support that is height-adjustable with respect to the support plate. This ensures that the tactile organs grip the surfaces of the measurement object reliably in any case.
In an advantageous embodiment, the support can be height-adjustable by means of a spindle mounted in the measuring table and guide pins running parallel to it. By simply turning the spindle, an exact height adjustment of the support and thus of the tactile organs can be achieved.
Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with the aid of the figures. It shows
Fig. 1 is a side view of an embodiment designed as a standing device,
FIG. 2 shows an enlarged plan view of the cutting part of the embodiment shown in FIG. 1,
3 shows a longitudinal section through the cutting part of a further embodiment along the line C-D in FIG. 4,
4 shows a section along the line A-B in FIGS. 3 and
FIG. 5 shows a section along the line E-F in FIG. 4.
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a frame 3 is mounted on a stand 1 by means of a swivel joint 2. An arm 4 of the frame 3 carries a holder 5 to which two measuring legs 6 and 7 are attached. The embodiment shown is suitable for measuring the width of grooves, slots, grooves, recesses, relief turns and the like. The measuring legs 6 and 7 are therefore each provided with a feeler element 8 and 9, respectively.
A measuring spindle 19, which is displaceable in the direction of the longitudinal axis 11 and carries a slide 12, is mounted in a second arm 10 of the frame 3. The slide 12 is provided with a third measuring arm 13 which has a feeler element 14. The feeler element 14 lies in the center of the longitudinal axis 11, while the feeler elements 8 and 9 are offset from the longitudinal axis 11 on both sides. When the slide 12 is moved towards the measuring arms 6 and 7, the measuring arm 13 is pushed through between the measuring arms 6 and 7, for which purpose a recess 15 is provided between the measuring arms 6 and 7.
The measuring spindle 19 is connected to a dial gauge 16, on which the exact position of the measuring spindle and thus of the feeler element 14 can be read.
For zero adjustment of the device shown, a flat stop surface 17 running perpendicular to the longitudinal axis 11 is provided on the holder 5 and a flat stop surface 18 running parallel to the surface 17 is provided on the carriage 12. When the slide 12 moves in the direction of arrow A, the touch organs are adjusted to one another, in which the three touch organs 8, 9 and 14 are aligned with one another. This zero position is established, for example, by inserting a gauge block between the surfaces 17 and 18. In a subsequent measurement, the slide 12 continues to be displaced in the direction of arrow A, the direction of the measuring spindle not needing to be reversed and, as a result, no play in the same during the measurement.
The upper ends of the measuring legs 6, 7 and 13 located in the area of the sensing elements 8, 9 and 14 are ground thin, for example their thickness in the direction of the measurement or longitudinal axis 11 is about 0.3 mm, so that widths from 0.3 can be measured precisely.
For thickness measurement, the opposite sides of the measuring legs can also be designed as sensing elements 8 ', 9' or 14 '.
Another embodiment of the scanning part is shown in FIGS. Identical or corresponding parts are denoted by the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2.
In this embodiment, the frame of the device is combined at the top to form a common support plate 10. Below the support plate 10, a measuring spindle 19 can be displaced along the central axis 11. The measuring spindle 19 carries a slide 12 which is provided with a measuring arm 13. The measuring arm 13 carries a feeler element 14.
On the opposite side of the frame, a holder 5 is mounted below the support plate 10, to which a measuring arm 6 is attached. This measuring leg carries two feeler elements 8 and 9 arranged on both sides of the feeler element 14. The interaction of these three measuring blades 8, 9 and 14 results in a three-point support for the thickness or width measurement.
In order to support round, cylindrical or prismatic objects to be measured, the support plate 10 has a saddle with inclined support surfaces 20 and 21.
The measurement object can be placed on these support surfaces in the longitudinal direction, i.e. parallel to the central axis 11, so that the sensing elements 8, 9 and 14 come to rest on the measurement surfaces, for example the side surfaces of a groove to be measured or the like.
The fact that the measurement object rests on the support surfaces 20 and 21 ensures a reliable and constant alignment of the measurement objects. This increases the measurement accuracy.
In order to adapt the height of the sensing elements 8, 9 and 14 to the respective position of the contact surfaces on the measurement object, the two measuring legs 6 and 13 including the holder 5, the slide 12 and the measuring spindle 19 are mounted on a support 22. The support is penetrated by a spindle 23, the ends of which are fixedly mounted in the support plate 10 and a further part 24 of the frame of the device. By rotating the spindle 23 by means of a tool inserted through the opening 25, the support can be displaced in the vertical direction. This also adjusts the height of the tactile organs. In order to ensure a smooth and uniform guidance of the support 22, several guide pins 26 anchored in the frame part 24 are provided, each of which penetrates a hole in the support 22 and is held in the support plate 10 at the upper end.