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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Tiefe einer in
eine Oberfläche
eingeformten Vertiefung und die Verwendung einer solchen Vorrichtung.
Darüber
hinaus betrifft die Erfindung auch eine Messbrücke für eine Vorrichtung dieser Art.
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Aus
der Praxis bekannte, beispielsweise in der DE-OS 27 57 856 beschriebene
Tiefenmessvorrichtungen weisen üblicherweise
einen Messbolzen auf, der in einem Führungsschaft verschiebbar gelagert
ist. An dem Führungsschaft
ist eine Messuhr befestigt, die die Bewegungen des Messbolzens in
dem Führungsschaft
erfasst. Die Messuhr ist zu diesem Zweck mechanisch oder elektrisch
mit dem Messbolzen verkoppelt. Die Messuhr zeigt ein Messsignal
an, dass proportional zur erfassten Bewegung des Messbolzens ist.
Die Anzeige des Messsignals kann digital oder analog erfolgen.
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Zusätzlich trägt der Führungsschaft
bei den bekannten Messvorrichtungen üblicherweise eine Messbrücke, relativ
zu der der Messbolzen verschiebbar ist. Die Messbrücke besitzt
eine eben ausgebildete Auflagefläche,
die bei der Messung auf der Oberfläche aufsitzt, in die die zu
vermessende Vertiefung eingeformt ist. Durch die Messbrücke ist
auf diese Weise bei der Tiefenmessung die Ebene festlegt ist, in
Bezug zu der die Tiefe der jeweiligen Ausnehmung gemessen wird.
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Die
Tiefenmessung selbst erfolgt dadurch, dass der Messbolzen ausgehend
von einer zuvor kalibrierten Nulllage relativ zur Messbrücke solange verschoben
wird, bis er mit seiner Spitze auf dem Grund der Vertiefung sitzt.
Der dabei vom Messbolzen zurückgelegte
Weg entspricht der Tiefe der betreffenden Ausnehmung und wird als
Messergebnis von der Messuhr angezeigt. Indem anschließend die ganze
Vorrichtung bei nach wie vor auf der Oberfläche sitzender Messbrücke entlang
der Vertiefung bewegt wird, kann das Tiefenprofil der Vertiefung
ermittelt werden.
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Messvorrichtungen
dieser Art haben sich bei der Prüfung
der Tiefe von Nuten, Rillen, Taschen oder vergleichbaren Ausnehmungen
vielfach bewährt.
Aufgrund ihres einfachen Aufbaus sind sie kostengünstig herstellbar
und erweisen sich im praktischen Einsatz als besonders robust. Allerdings
lassen sich mit den bekannten Vorrichtungen nur solche Vertiefungen
zuverlässig
vermessen, die in eine ebene Fläche
geformt sind. Insbesondere die Tiefe von in konkav geformte Oberflächen eingeformten
Vertiefungen lassen sich mit den bekannten Messvorrichtungen nicht
exakt erfassen.
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Zur
Prüfung
von in konkave Flächen
eingeformten Vertiefungen, bei denen es sich beispielsweise um in
die Innenflächen
von kreisrunden Öffnungen eingeformte
Nuten handeln kann, sind Messgeräte bekannt,
die mit zwei hakenförmigen
Tastern ausgestattet sind. Diese Taster werden von Außen in die Öffnung eingeführt und
greifen mit den an ihren Spitzen angeformten Vorsprüngen an
zwei gegenüberliegenden
Stellen in die jeweilige Vertiefung ein. Auf diese Weise lassen
sich zwar Planheit, Exzentrizität und ähnliche
Kriterien bestimmen. Allerdings kann die absolute Tiefe einer in
die konkave Fläche
eingeformten Ausnehmung nur unter erhöhtem Aufwand bestimmt werden.
Auch sind die Messgeräte
mechanisch aufwändig
und können
in Folge dessen nur mit erhöhtem
Kostenaufwand hergestellt werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung bestand darin, mit einfachen Mitteln eine
Vorrichtung zum Messen der Tiefe einer in eine Oberfläche eingeformten
Vertiefung zu schaffen, die nicht nur kostengünstig herstellbar ist, sondern
auch im täglichen
Einsatz störungsunempfindlich
ist. Ebenso soll ein Mittel geschaffen werden, mit dem die Vielseitigkeit
der in der Praxis bewährten
Messvorrichtung verbessert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird in Bezug auf die Messvorrichtung ausgehend von dem
eingangs angegebenen Stand der Technik durch eine Vorrichtung zum Messen
der Tiefe einer in eine Oberfläche
eingeformten Vertiefung gelöst,
die mit einem in die Vertiefung einführbaren, verschiebbar gelagerten
Messbolzen, mit einer Messuhr zum Anzeigen eines einer Verschiebung
des Messbolzens proportionalen Messsignals und mit einer Messbrücke ausgestattet
ist, relativ zu der der Messbolzen verschiebbar ist, wobei die Messbrücke eine
bei einer Messung zur Auflage auf die Oberfläche kommende Auflagefläche besitzt.
Erfindungsgemäß ist diese
Auflagefläche
der Messbrücke
konvex gekrümmt,
wobei die Krümmung
der Auflagefläche
größer ist
als die Krümmung
der Oberfläche,
in die die zu vermessende Vertiefung eingeformt ist.
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Eine
erfindungsgemäße Messvorrichtung weist
den einfachen Grundaufbau auf, der sich auch bei den eingangs erläuterten
Tiefenmessvorrichtungen in der Praxis als besonders robust bewährt hat. Im
Unterschied zu den bekannten Tiefenmessvorrichtungen besitzt eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
dabei jedoch eine Messbrücke,
deren Auflagefläche
nicht eben, sondern nach Außen
gekrümmt ausgebildet
ist. Dabei ist der Radius der Krümmung der
Auflagefläche
kleiner als der Radius der Oberfläche, in die die zu vermessende
Vertiefung eingeformt ist, so dass insgesamt die Krümmung der
Auflagefläche
größer ist
als die Krümmung
der mit der zu vermessenden Vertiefung versehenen Oberfläche.
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Bei
einer in erfindungsgemäßer Weise
ballig ausgebildeten Auflagefläche
ist, wenn sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
in Messposition befindet, die Kontaktzone zwischen der Auflagefläche und
der mit der zu vermessenden Vertiefung versehenen Oberfläche im Wesentlichen
auf eine Punkt- oder Linienberührung
reduziert.
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Indem
die Größe der Kontaktfläche zwischen der
betreffenden Oberfläche
und der Auflagefläche der
Messbrücke
auf ein Minimum reduziert und durch die erfindungsgemäße Abstimmung
der Form der Auflagefläche
an die Form der mit der Vertiefung versehenen Oberfläche dennoch
eine optimale Abstützung
der Messvorrichtung gewährleistet
ist, kann eine weitestgehend verfälschungsfreie Messung vorgenommen
werden. Zu diesem Zweck lässt
sich die erfindungsgemäße Messvorrichtung
nach Aufsetzen der Messbrücke
auf die mit der Vertiefung versehene Oberfläche und Einführen des
Messbolzens in die zu vermessende Vertiefung auf der Oberfläche aufsitzend
hin- und herschwingen. Auf diese Weise wird unabhängig von
der Ausrichtung des Messbolzens nach dem Aufsetzen der Messvorrichtung
auf die Oberfläche
die tatsächliche
Tiefe der Vertiefung am Messort als der geringste Abstand zwischen
dem Boden der Vertiefung und der Zone erfasst, in der sich die Auflagefläche und
die mit der Vertiefung versehene Oberfläche berühren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
so mit denkbar geringem apparativen und kostenmäßigen Aufwand die sichere und exakte
Vermessung insbesondere von solchen Vertiefungen, die in gekrümmte Flächen eingeformt
sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Auflagefläche der
Messbrücke zylindrisch
gekrümmt.
Diese Ausgestaltung eignet sich besonders zum Messen von Vertiefungen,
die in die Innenfläche
von zylindrischen Bohrungen oder vergleichbaren Öffnungen eingeformt sind. Günstig ist
es in diesem Zusammenhang auch, wenn die in Achsrichtung der Messbrücke gemessene
Breite der Auflagefläche
größer ist
als die Breite der Vertiefung. Bei einer derartig breiten Auflagefläche kann
die Messvorrichtung beidseitig zu der zu vermessenden Vertiefung
auf der jeweiligen Oberfläche
abgestützt werden.
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Eine
weitere, die Genauigkeit einer mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorgenommen Messung verbessernden Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die der Vertiefung zugeordnete Spitze des Messbolzens
ballig ausgebildet ist. Auf diese Weise ist auch die Kontaktfläche zwischen
dem Boden der zu vermessenden Vertiefung und der Spitze des Messbolzens
auf ein Minimum reduziert, so dass auch die Tiefen von Vertiefungen
mit gekrümmt
geformtem Boden exakt erfasst werden können. Um dabei eine möglichst
große
Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zu gewährleisten,
ist es günstig,
wenn die Spitze des Messbolzens durch einen austauschbaren Messeinsatz
gebildet ist. Dies ermöglicht
es, die erfindungsgemäße Messvorrichtung
schnell und einfach an verschiedenste Formen und Abmessungen von
Vertiefungen anzupassen.
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Zum
selben Zweck sollte die Messbrücke lösbar gehalten
sein. Eine solch lösbare
Verbindung der Messbrücke
mit den übrigen
Elementen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ermöglicht
es, verschieden geformte Messbrücken
für verschiedene
Messanwendungen vorzusehen.
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Eine
besonders einfache Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergibt sich dann, wenn der Messbolzen in einem Führungsschaft gelagert ist,
der ebenfalls die Messbrücke
trägt.
Um eine einfache und schnelle Montage und Demontage zu ermöglichen,
kann die Messbrücke
dabei mit diesem Führungsschaft
verspannt sein.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
eignet sich insbesondere zum Messen der Tiefe von Vertiefungen,
die in eine konkav geformte Innenfläche einer Öffnung eines Bauelements eingeformt
ist, wenn die maximale Gesamthöhe
der Vorrichtung kleiner ist als der Durchmesser der betreffenden Öffnung.
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In
Bezug auf das Mittel wird die oben genannte Aufgabe durch eine für eine Vorrichtung
der eingangs erläuterten
Art bestimmte Messbrücke
gelöst,
deren Auflagefläche
konvex gekrümmt
ist, wobei die Krümmung
der Auflagefläche
größer ist
als die Krümmung
der Oberfläche,
in die die zu vermessende Vertiefung eingeformt ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen schematisch:
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1 eine
Vorrichtung zum Messen der Tiefe von in eine zylindrisch gekrümmte Oberfläche eingeformten
Vertiefungen in einer frontalen Ansicht;
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2 die
Vorrichtung gemäß 1 in
einer Ansicht von unten;
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3 die
Vorrichtung gemäß den 1 und 2 in
Messposition in einer Öffnung
eines Flansches in frontaler Ansicht.
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Die
Vorrichtung 1 zum Messen der Tiefe einer in die zylindrisch
konkav gekrümmte
Innenfläche 2 der Öffnung 3 eines
Flansches 4 eingeformten, umlaufenden Innennut 5 weist
eine Messuhr 6 auf, die im dargestellten Beispiel in herkömmlicher
Weise als analoges Anzeigeinstrument ausgebildet ist. Genauso kann
als Messuhr 6 auch eine digitale Anzeigeeinheit eingesetzt
werden.
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Die
Messuhr 6 ist im Bereich des oberen Endes eines Führungsschafts 7 befestigt,
in dem ein Messbolzen 8 verschiebbar gelagert ist. Über ein nicht
dargestelltes Getriebe ist der Messbolzen 8 mechanisch
mit dem Uhrwerk der Messuhr 6 verkoppelt, so dass sich
jede Verschiebung des Messbolzens 8 in dem Führungsschaft 7 in
einer Verstellung des Zeigers 6a der Messuhr 6 niederschlägt.
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An
seinem frei über
das von der Messuhr 6 abgewandte Ende des Führungsschafts 7 hinausragenden
Ende ist am Messbolzen 8 eine Spitze 9 lösbar befestigt,
die an ihrem freien Ende in an sich bekannter Weise spitz zulaufend
und ballig geformt ist. Die Spitze 9 ist mit dem Messbolzen 8 verschraubt und
kann bei Bedarf auf einfache Weise gegen eine neue oder eine anders
geformte Spitze ausgetauscht werden.
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In
Richtung der Spitze 9 des Messbolzen 8 gegenüber der
Messuhr 6 versetzt ist an dem Führungsschaft 7 zusätzlich eine
Messbrücke 10 befestigt.
Zu diesem Zweck ist die Messbrücke 10 mit
dem Führungsschaft 7 lösbar verspannt.
Dies ermöglicht es,
die Messbrücke 10 auf
einfache Weise gegen eine anders geformte Messbrücke auszutauschen, wenn der
jeweilige Anwendungsfall dies erfordert.
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Die
Messbrücke 10 besitzt
eine zylindrische, bolzenförmige
Grundform. Ihre Längsachse 10a ist quer
zur Längsachse
des Führungsschaftes 7 und
im Wesentlichen achsparallel zur Schwenkachse des Zeigers 6a der
Messuhr 6 ausgerichtet. Der Führungsschaft 7 ist
dabei so durch die Messbrücke 10 geführt, dass
deren Längsachse 10a mittig
von der Längsachse
des Führungsschafts 7 geschnitten
wird.
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Um
die Bauhöhe
der Vorrichtung 1 zu minimieren, indem die Messbrücke möglichst
nahe an der Messuhr 6 montiert werden kann, ist die der
Messuhr 6 zugeordnete Oberseite 10b der Messbrücke 10 abgeflacht.
Im Übrigen
weist die Messbrücke 10 eine zylindrisch
konvex nach Außen
gekrümmte
Umfangsfläche
auf. Diese Umfangsfläche
bildet die Auflagefläche 10c,
mit der die Messbrücke 10 bei
in Messposition befindlicher Vorrichtung 1 auf der mit der
zu vermessenden Oberfläche
(Innenfläche 2 der Öffnung 3 des
Flansches 4) sitzt. Die Breite B der Auflagefläche 10c ist
dabei größer als
die Breite der zu vermessenden Innennut 5.
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Der
Krümmungsradius
R10 der Auflagefläche 10c ist
dabei kleiner als der Krümmungsradius R2
der Innenfläche 2.
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Zum
Messen der Tiefe T der Innennut 5 wird die Vorrichtung 1 zunächst in
an sich bekannter Weise kalibriert, dass der Messbolzen 8 eine
definierte Ausgangsstellung einnimmt.
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Anschließend wird
die Vorrichtung mit der Auflagefläche 10c ihrer Messbrücke 10 so
auf die Innenfläche 2 der Öffnung 3 des
Flansches 4 gesetzt, dass der Messbolzen 8 in
die Innennut 5 greift und deren Boden 5a berührt. Es
kommt dabei zu einem annähernd
linienförmigen
Kontakt zwischen der Auflagefläche 10c und
der Innenfläche 2.
Da die Breite B der Auflagefläche 10c der
Messbrücke 10 größer ist
als die Breite der Innennut 5, sitzt die Messbrücke 10 dabei
beidseits der Innennut 5 sicher auf der Innenfläche 2 auf.
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Aufgrund
dessen, dass die Krümmung
der Auflagefläche 10c größer ist
als die Krümmung
der Innenfläche 2,
kann die Vorrichtung 1 in dieser Position um die Längsachse 10a der
Messbrücke 10 hin- und
hergependelt werden. Dazu wird sie mit ihrer Auflagefläche 10c auf
der Innenfläche 2 der Öffnung 3 abgerollt.
Auf diese einfache Weise wird problemlos der Punkt des Messorts
gefunden, an dem der Abstand zwischen der Spitze 9 und
der auf der Innenfläche 2 aufsitzenden
Auflagefläche 10c der
Messbrücke 10 am
kürzesten
ist. Dieser an der Messuhr 6 als Messeergebnis ablesbare
kleinste Abstand entspricht der zu messenden Tiefe T der Innennut 2 am Messort.
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- 1
- Vorrichtung
zum Messen der Tiefe einer Vertiefung
- 2
- Innenfläche der Öffnung 3
- 3
- Öffnung des
Flansches 4
- 4
- Flansch
- 5
- Innennut
- 5a
- Boden
der Innennut
- 6
- Messuhr
- 6a
- Zeiger
der Messuhr 6
- 7
- Führungsschaft
- 8
- Messbolzen
- 9
- lösbare Spitze
des Messbolzens 8
- 10
- Messbrücke
- 10a
- Längsachse
der Messbrücke
- 10b
- Oberseite
der Messbrücke 10
- 10c
- zylindrisch
gekrümmte
Auflagefläche
der Messbrücke 10
- B
- Breite
der Auflagefläche 10c
- R10
- Krümmungsradius
der Auflagefläche 10c
- R2
- Krümmungsradius
der Innenfläche 2
- T
- Tiefe
der Innennut 5