DE1773388A1

DE1773388A1 - Abstandsmessinstrument

Info

Publication number: DE1773388A1
Application number: DE19681773388
Authority: DE
Inventors: Malcolm Bath; David Brown; Royds Busby Sharp
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1967-05-15
Filing date: 1968-05-09
Publication date: 1971-10-14
Also published as: CH474747A; GB1177539A; US3523447A

Description

DiPL-ING. GRÄMKOW DR. MÜLLER-BORE 1773388

DlPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL DIPL-ING. FINSTERWALD

PATENTANWÄLTE
7 STUTTGART 50 CBAD CANNSTATT) MARKTSTRASSE 3

NRD 13 Gr/Ka 2/3 Az.; P 17 73 388.9-52

17. August 1970

Anmelderin:

National Research Development Corp., Kingsgate House, 66-74 Victoria Street, London, S.W.l, England

"Abstandsmeßinstrument" _< —

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abstandsmeßinstrument, das eine Leitung mit einem offenen Ende, welches im Abstand von einer zu messenden Fläche angebracht werden kann, Mittel zur Zuführung eines Fluidums unter Druck zu genannter Leitung, um das Fluidum durch das offene Ende derselben auf die genannte Fläche zu richten, sowie druckabhHngige Mittel zur Messung des Druckes in der genannten Leitung umfaßt.

Abstandsmeßinstrumente dieser Art gelangen auf verschiedene " Weise zur Anwendung. Da der Druck in der Leitung in funktinnsmäßiger Beziehung zu dem Abstand zwischen dem Leitungsende und der Oberfläche innerhalb eines Abstandbereiches steht, können die Instrumente dazu benutzt werden anzuzeigen, wann bzw. wenn eine Fläche sich einer vorgegebenen Position nähert,

Neue Unterlagen (Art. 711 Ab·. 2 Nr. 18.* 8 <« Xn<urun₈.<j··. * 4* ■ *·'» 109842/0504

und die Anzeige kann z.B. dazu benutzt werden, die fortlaufende Bewegung der Fläche zu unterbrechen. Sie können dazu verwendet werden, das Spiel zwischen dem Ende der Leitung und einem Werkstück anzuzeigen, z.B. bei der mechanisierten Kontrolle der Größe eines maschinell gefertigten Teiles; auch können sie zur Messung der Abmessungen eines Teiles, beispielsweise zur Messung des Innenduehmessers eines Zylinders, verwendet werden.

^ Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, die Meßgenauigkeit der bekannten Abstandsmeßinstrumente zu verbessern. Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß wenigstens der Endteil mit dem offenen Ende der genannten Leitung einen im wesentlichen rechtwinkligen inneren Querschnitt aufweist.

Vorzugsweise weisen die Seiten des Endabschnittes ein Längenverhältnis in der Größenordnung 2:1 auf.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die kürzere " Seite des Endabschnittes eine Länge in der Größenordnung von 0,005 Zoll (0,127 mm) bis 0,030 Zoll (0,762 mm) auf.

Es wurde festgestellt, daß eine Leitung mit relativ kleinen Abmessungen des Ausströmendes, z.B. mit einer inneren Querschnittsfläche von ungefähr 700 χ 10"⁶ Quadratzoll (45,16 χ 10"^ mm²) besonders gute Ergebnisse zeitigt. Da die Ausströmung aus einem derart kleinen Endteil der Leitung auf einen sehr kleinen Teil

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der zu messenden Fläche gerichtet ist, liefert das Abstandsmeßinstrument genauere Ergebnisse, denn die Druckanzeige bleibt von der Krümmung der Fläche verhältnismäßig unbeeinflußt, so daß das erfindungsgemäße Abstandsmeßinstrument sich z.B. auch zur Messung der gekrümmten Fläche eines Zahnes eines Zahnrades eignet. Darüber hinaus eignet sich eine Leitung mit einem rechtwinkligen Querschnitt viel besser z.B. zur genauen Messung der Abmessungen eines Werkstückes, das einen Ansatz aufweist und bei dem man mit dem Abstandsmeßinstrument nahe an den Ansatz herangehen muß, als z.B. eine runde Bohrung oder Kapillarleitung, da die letztere beim Messen eines Ansitzes verhältnismäßig achwache Druckkennlinien und einen begrenzten linearen Druckverlauf aufweist. Des weiteren kann durch eine Ausführung der Leitung mit dünnen Wänden der Druckmeßpunkt näher an das Ende des Meßinstrumentes herangebracht werden, so daß die LeJstungskennlinien des Instrumentes durch die Reduzierung des stationären Druckes verbessert werden können.

Der Endteil der Leitung kann in eine Seitenfläche eines Gehäuseblockes eingearbeitet sein, derart, daß dieser eine sich in Längsrichtung erstreckende offene Seite, z.B. in Form einer Längsrinne, bildet, die mit einem Verschlußglied abgedeckt wird, welches leicht abnehmbar an dem genannten Block befestigt ist. Das Verschlußglied ist vorzugsweise als dünne Platte oder Folie ausgebildet. Die Seitenfläche weist in vorteilhafter Weise ein gebogenes Profil auf.

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Der Gehäuseblock weist in einem Querschnitt senkrecht zu der genannten Seitenfläche im wesentlichen eine Keilform auf.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die vorerwähnte Seitenfläche im wesentlichen durchgehend eben ausgeführt und wird bei der Messung im spitzen Winkel zu der zu messenden Fläche angeordnet. Das erwähnte Verschlußglied besitzt eine Eäche derselben Form wie die Seitenfläche des Gehäuseblockes, um die Leitung abzudecken, und die gegenüberliegende Fläche desselben ist mit einem meißelartigen Teil im Bereich des Leitungsendteiles versehen, wodurch die Stärke des Verschlußgliedes in dem genannten Bereich reduziert wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Im einzelnen zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Werkstückes und eines pneumatischen Abstandsmeßinstrumentes zur Messung

einer Oberfläche des Werkstückes, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Endabschnittes einer

Leitung des Meßinstrumentes nach der Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt einer zweiten

Ausführungsform des Meßinstrumentes, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. J5, Fig. 5 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt einer dritten

Ausführungsform des Abstandsmeßinstrumentes und Fig. 6 eine Ansicht des auseinandergenommenen Mefinstrumentes nach der Fig. 5.

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Die Pig. 1 und 2 zeigen ein Abstandsmeßinstrument 5, mit dem der Radius eines schmalen Ansatzes 3 eines Werkstückes 1 mit Kreisquerschnitt gemessen werden soll. Das Meßinstrument 5 besteht aus einer Druckluftzufuhrleitung 7 mit Kreisquerschnitt und verhältnismäßig großem Durchmesser, die in einer im Vergleich zur Leitung 7 relativ kleinen bzw. schmalen Leitung 9 mit im wesentlichen rechteckigen Querschnitt endet. In der Nähe der Ausströmöffnung 15 ist die Leitung 9 mit einer Meßleitung 17 versehen, an die entsprechende Meßvorrichtungen (nicht dargestellt) zur Druckmesssung in derselben angeschlossen sind. Der ' Druck steht, wie an sich bekannt, in funktionsmäßigem Zusammenhang mit dem Abstand zwischen Ausströmöffnung 15 und der Fläche des Ansatzes 3 am Werkstück 1.

Meßinstrumente, deren Leitung 9 eine Tiefe D von 0,015" (0,38lmm) und eine Breite B von 0,03" (0,762 mm) aufweist, erbringen in der Praxis befriedigende Ergebnisse. Es hat sich Jedoch erwiesen, daß die Tiefe D des Querschnittes (Schlitzes) der Leitung 9 in der Praxis minimal ungefähr 0,005" (0,127 mm) und maximal ungefähr 0,03" (0,762 mm) beträgt. PUr einen gegebenen Wert von D innerhalb der angegebenen Grenzen kann ferner gefunden werden, daß Schlitze, deren Breite B größer, vorzugsweise doppelt so groß wie die Leitungs- oder Schlitztiefe D ist, eine verbesserte Maßgenauigkeit erbringen.

Gewöhnlich wird die Ausströmöffnung I5 der Leitung 9 nahe an der Fläche des zu messenden Ansatzes 3 angeordnet und der

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Druck in der Meßleitung 17 zeigt das Spiel zwischen der Ausströmöffnung 15 und der genannten Oberfläche an.

Soll das Meßinstrument 5 nahe an Begrenzungsflächen eingesetzt werden, wie z.B. an dem radial sich erstreckenden Ansatz 19, so muß die Wand der Leitung 9 sehr dünn sein. Des weiteren ist es notwendig, daß man die Leitung schnell reinigen kann, da sich jeder Schmutz in derselben auf¹ den Druck in der Meßleitung 17 auswirkt.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung 1st mit 31 ein Metallblock bezeichnet, dessen eine Seitenfläche 33 zu einem bogenförmigen Profil abgerundet ist (Fig. 4). In dieser Seitenfläche ist ein Schlitz 35 angeordnet, der sich entlang dem Zentrum des bogenförmigen Profils von einem Ende bis kurz vor das andere Ende desselben erstreckt. Der Schlitz 35 ist mit einer dünnen Metallfolie 37 mit einer Stärke von 0,002ⁿ (0,0508 mm) bedeckt, welche über die abgerundete Seitenfläche 33 gespannt ist und deren Enden ψ 39 und 4l durch Klemmen 43 und 45 gehalten werden. Jede Klemme 43» 45 besteht aus einem Paar passend ausgebildeter Platten, die durch zwei, mit Kontermuttern 49 versehenen Schraubenbolzen 47 zusammengehalten werden. Die Schraubenbolzen 47 erstrecken sich mit Spiel durch Bohrungen 5I in am Block 3I angeordneten Flanschen 53 und tragen Befestigungsmuttern 55 auf der den Klemmen 43, 45 abgewandten Seite der Flansche 53. Durch Aufschieben der Metallfolie 37 auf den Schraubenbolzen 47 und anschließendes Festziehen der Muttern 55 schließt die Metallfolie 37 wirksam die Außenseite des Schlitzes 35 ab. ^ ^hit09842/0504

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Druckluft wird dem Schlitz 35 durch eine Rohrleitung 61 und eine in den Block 31 gebohrte, zu derselben gleichachsig angeordnete Leitung 63 zugeführt. Eine enge Bohrung 65, die als Meßleitung dient und in den Boden des Schlitzes 35 nahe dessen Auslaßende 67 gebohrt ist, steht mit einem elektromechanischen Wandler 69 in Verbindung, der durch eine elektrische Leitung 71 an einen Stromkreislauf (nicht dargestellt) angeschlossen ist, durch den die Leistung des Wandlers gemessen wird und somit ein

Maß für den Druck im Schlitz 35 gegeben ist. μ

Die Klemmvorrichtung für die Metallfolie 37 ist schnell lösbar und somit ist die ganze Schlitzlänge im Bedarfsfall schnell für eine Reinigung des Schlitzes zugänglich.

Aus den Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß der Wandler 69 eine sehr kleine Ausladung nach einer Seite des Auslaßendes 67 des Schlitzes 35 aufweist-, so daß er zur Messung von sehr schmalen Ansätzen an Werkstücken verwendbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Wandler sehr schnell zurReinigung des- " montierbar ist.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den Fig. 5 und 6

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umfaßt einen festen Körper/mit einer ersten, planaren Fläche 77, in die ein Schlitz 79 mit im wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt eingearbeitet ist, der sich vom Auslaßende 8l des Körpers 75 bis zu einer Bohrung 83 erstreckt, die durch den

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Körper von der ersten Fläche 77 bis zu einer zweiten gegenüberliegenden Fläche 85 verläuft. Die zweite Fläche 85 ist zu der ersten Fläche 78 geneigt, derart, daß der Körper 75 am Ende 81 dicker ist und ein keilförmiges Profil erhält.

Eine weitere Bohrung 87 erstreckt sich vom Boden des Schlitzes 79 bis zu einer Gegenbohrung 89 mit größerem Durchmesser, in der ein Druckwandler 91 mit elektrischen Anschlußleitungen 9? P eingebaut ist. Das Ende der Bohrung 87 im Boden des Schlitzes 79 ist nahe dem Ende 8l des Körpers 75 angeordnet.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, weist das Ende 8l des Meßinstrumentenkörpers - in Richtung senkrecht zur Ebene der Fläche 77 gesehen die Form eines stumpfen Keiles auf.

Das Ende 8l des Instrumentenkörpers ist mit einem Ansatz 95 versehen, der unmittelbar in die Fläche 77 übergeht und sich nach beiden Seiten des Schlitzes 79 erstreckt.

Der Körper 75 ist mit Gewindebohrungen 97 zur Aufnahme von Schrauben 99 versehen, die zur Befestigung einer dünnen Ver-Schlußplatte 101 auf der Fläche 77 des Instrumentenkörpers dienen. Die Verschlußplatte 101 weist das gleiche Profil wie die Fläche 77 des Körpers 75 auf und besitzt an ihrem Ende 103 die Form eines Meißels, der das Ende 8l des Instrumentenkörpers 75 ' überdeckt.

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Die VerschlußjLatte 101 schließt den Schlitz 79, derart, daß eine Leitung mit rechtwinkligem Querschnitt gebildet wird, die am Ende 8l des Instrumentenkörpers 75 offen ist und im spitzen Winkel zur zu messenden Oberfläche S verläuft.

Die rechtwinklige Leitung wird durch die an eine (nicht dargestellte) Druckluftquelle angeschlossene Bohrung 83 mit Druckluft beliefert. Die Bohrung 87 dient als Meßleitung, die den Druckwandler 91 mit der rechtwinkligen Lditung nahe an dem offenen Fühlerende derselben verbindet.

Da das Ende 1035 der Verschlußplatte 101 eine reduzierte Stärke und die Form eines Meißels aufweist, kann die rechtwinklige Leitung sehr nahe an einen zu messenden Ansatz herangebracht werden (Fig. 5). Die Stärke der ¥erschlußplatte kann an ihren Enden lOjJ bis 0,002" (0,0508 mm) betragen.

Die in den Flg. 3 und 4 sowie 5 und 6 dargestellten Abstandsmeßinstrumente sind für eine Reinigung der Bohrungen und des Schlitzes im Instrumentenkörper leicht auseinandernehmbar.

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Claims

NRD 13 Az.: P 17 73 388.9-52 Ansprüche;

1. Abstandsmeßinstrument, umfassend eine Leitung mit einem offenen Ende, das im Abstand von einer zu messenden Fläche anzubringen ist, Mittel zur-'Zuführung eines Pluidums unter Druck zu genannter Leitung, um das Fluidum durch das offene Ende derselben auf die zu messende Fläche zu richten, sowie druckabhängige Mittel zur Messung des Druckes in der Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Endteil (9*35*79) mit dem genannten offenen Ende (15) der Leitung (7) einen im wesentlichen rechtwinkligen inneren Querschnitt aufweist.

2. Meßinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenverhältnis der Seiten des genannten Endteiles (9) im wesentlichen 2:1 beträgt.

3· Meßinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kUrzere Seite (D) des Endteiles (9,35,79) eine Länge in der Größenordnung von ungefähr 0,005 (0,127 mm) bis 0,030 (0,762 mm) Zoll aufweist.

4. Meßinstrument nach Anspruch 1 bis 3, dadurch geleinzeichnet, daß der Endteil (35,79) der genannten Leitung in einer Seiten-

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fläche (35*77) des Instrumentenblockes (31,75) angeordnet ist und eine sich in Längsrichtung erstreckende offene Seite aufweist, die mit einem schnell lösbaren, an den genannten Block (31,75) befestigten Verschlußglied (37,101) abgedeckt ist.

5. Meßinstrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied als eine dünne Platte (37) oder Folie ausgebildet ist.

6. Meßinstrument nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Seitenfläche (33) bogenförmiges Profil aufweist.

7* Meßinstrument nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseblock (75) in einem Querschnitt senkrecht zur Seitenfläche ^7) im wesentlichen eine Keilform aufweist.

8. Meßinstrument nach Anspruch 7« dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche (77) im wesentlichen planar ausgebildet ist und im Betrieb in einem spitzen Winkel zu der zu messenden Fläche (S) angeordnet ist.

9. Meßinstrument nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g ekennzeichnet, daß das genannte Verschlußglied (101) eine Fläche der gleichen Form wie die Seitenfläche (77) besitzt, um die Leitung (79)

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abzudecken, und daß die gegenüberliegende Seite des Verschlußgliedes im Bereich des genannten Endabschnitt.es einen meißeiförmigen Abschnitt (105) aufweist, derart, daß die Stärke des Ver*schlußgliedes in dem genannten Bereich verringert ist.

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