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Vorrichtung zur pneumatischen Mesun der lichten Weite von vorzugsweise
engen Bohrungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum pneumati.C3chen
Messen der lichten Weite von vorzugsweise engen Bohrungen mit einem in diese einführbaren
Bezugskörper, der zusammen mit der Bohrungswandung einen Ringspalt begrenzt, wobei
der Querscliiiitt des Ringspalts ein relatives Maß für die zu messende lichte Weite
abgibt.
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Aus der deutschen Patentschrift 560 824 ist es bekannt, die lichte
Weite von Bohrungen pneumatisch mittels sogenannter Düsendorne zu messen. Diese
Dorne bestehen aus einer zylindrischen Scheibe mit einem senkrecht zur Scheibenebene
gerichteten hohlen Handgriff. An letzterem ist ein Anschluß für die Meßluft vorgesehen.
Die Scheibe hat in der Mitte ihres Mantels eine Ringnut, in die die Enden einer
Querbohrung munden. Die beidseitig der Ringnut verbleibenden Scheibenteile haben
Anschläge zur J?ührung des Meßdorns in cer zu messenden Bohrung.
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Um die lichte Weite einer Bohrung messen zu können, wird der bekannte
Meßdorn von Hand in diese eingeführt. Die dem Meßdorn zugeführte gereinigte Luft
konstanten Drucks strömt aus den beiden gegenüberliegenden Mündungen der Scheibenbohrung
aus und prallt gegen die Bohrungswand des Prüflings. Je nach der Größe des Abstandes
zwischen der Bohrungswand und den Mündungsstellen tritt ein bestimmter Druckverlust
auf. Dieser dient als Meßgröße zur Bestimmung des jeweiligen Durchmessers der Bohrung.
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Derartige Meßdorne haben jedoch den Nachteil, daß mit ihnen kein berührungsloses
Messen möglich ist. Dies bedeutet, daß sich die Dorne verhältnismäßig rasch abnützen
können und somit unbrauchbar werden. Ferner tritt bei einseitiger Anlage des Dorns
am Prüfling eine gewisse MeBunsicherheit durch den über den Bohrungsumfang verteilten
unterschiedlich breiten Spalt auf. Schließlich eignen sich die Dorne nicht zur Messung
von sehr engen Bohrungen mit einem Durchmesser von z.B. 1 mm, sowie für Bohrungen-mit
kurzen Stegen.
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Trotz der aufgeführt-en Nachteile hat sich der beschriebene Düsendorn
für Bohrungsmessungen in der fiengenfertigung bewahrt, jedoch nur für Bohrungen,
deren Durchmesser nicht kleiner ist als ungefähr 4 mm.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der pneumatisch die Durchmesser von vorzugsweise engeren Bohrungen als mit der
bekannten Vorrichtung genau gemessen werden können und bei der die beschriebenen
Nachteile nicht vorhanden sind.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Messung
ein Bezugskörper verwendet wird, der innerhalb einer senkrecht gestellten Bohrung
pendelnd bewegbar ist.
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Gemäß weiterer Merkmale der Erfindung wird ein vorteilhaftes Messen
dadurch erreicht, daß der Bezugskörper mittels eines dunnen Drahtes an einer Aufhängeeinrichtung
befestigt ist und daß diese Mittel aufweist durch die der Bezugskörper senkrecht
bewegbar ist. Ferner ist es besonders zweckmäßig, daß der Bezugskörper kegel- oder
doppelkegelförmige Gestalt hat und daß er zur Messung von sehr kurzen Bohrungen
im Bereich seines größten Durchmessers einen zylindrischen Abschnitt aufweist.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß der kegel- oder doppelkegelförmige Bezugskörper pendelnd in die zu messende
Bohrung eingeführt werden kann, so daß er sich infolge dieser Aufhängung und der
kegeligen Form unter der Einwirkung des zur Messung notwendigen Luftstromes in der
Bohrung selbsttätig genau zentriert. Diese Anordnung gewährleistet somit ein berührungsloses
Messen. Eine Abnutzung des Bezugskörpers und ein seitliches Anliegen desselben an
die Bohrungswand des Prüflings treten praktisch nicht mehr auf.
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Durch den zylindrischen Abschnitt am Bezugskörper besteht ferner die
Möglichkeit, Bohrungen mit einer Länge von ungefähr 0,2 mm aufwärts und solche mit
einem Durchmesser über ungefähr 1 mm sehr genau und wirtschaftlich zu messen. Nicht
zuletzt sind die Herstellungskosten eines Meßkegels wesentlich geringer als die
eines Xeßdorns; die zur Messung erforderliche Luftmenge
ist ebenfalls
geringer als bei den bekannten Meßvorrichtungen.
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Zwei Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden
im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine erste 4ausführung der Meßvorrichtung,
bei der mit ueberdruck gemessen wird, Fig. 2 eine zweite Ausführung der Meßvorrichtung,
bei der mit Unterdruck gemessen wird, Fig. 3 einen vereinfacht dargestellten Ausschnitt
der Aufhängeeinrichtung und den oberen Teil der Spannvorrichtung im Schnitt und
Fig. 4 einen kegelförmigen Bezugskörper, stark vergrößert dargestellt.
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In der in Fig. 1 dargestellten Meßvorrichtung, bei der mit tfl)erdruck
gemessen wird, bezeichnet 1 eine Zuleitung, durch die von einer nicht dargestellten
Druckluftquelle der Meßvorrichtung Druckluft zugeführt wird. In der Zuleitung 1
sind hintereinander angeordnet: Ein Haupthahn 2, ein Wasser- und Ölabscheider 3,
ein Filter 4, ein Feindruckregler 5 sowie ein Nanometer 6. Nach dem Manometer 6
ist die Zuleitung an eine Aufhängeeinrichtung 7 angeschlossen. Von dieser strömt
die Druckluft durch ein Glasrohr 8, indem sich ein dünner Draht 9 zum Aufhängen
eines Bezugskörpers 11 befindet. Von dem Glasrohr 8 strömt die Druckluft weiter
durch einen Prüfling 12 (Fig. 3), indem der Bezugskörper 11 pendelnd bewegbar ist.
Der Prüfling 12 ist in einer Spannvorrichtung 13 gehalten und wird von dieser gegen
einen Anschlag 14 mit Dichtring 14' gedrückt. Von der Spannvorrichtung 13 gelangt
die Druckluft schließlich über eine Leitung 15 (Fig. 1) durch einen üblichen Durchflußmesser
16
ins Freie, wobei ein Teilluftstrom zur Eichung des Durchflußmessers über ein Rohrstück
17 mit einem Nadelventil 18 ebenfalls ins Freie geleitet werden kann.
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Der in Fig. 3 schematisch dargestellte Teil der Aufhängeeinrichtung
7 besteht im wesentlichen aus einer Exzenterscheibe 19, einem T-förmigen Stempel
21 und aus einem Federglied 22.
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Letzteres hat zwei gegenüberliegende Federteller 23, 24 zwischen die
eine Druckfeder 25 eingespannt ist. In der Mitte der Druckfeder 25 ist ein manschettenartiges
Dichtglied 26 angeordnet, das den Stempel 21 mit einer Grundplatte 27 luftdicht
in der Art eines- Ziehharmonikabalgs miteinander verbindet. Der bei 28 verschiebbar
gelagerte Stempel 21 hat an seinem Schaftende eine Rolle 29, die gegen eine auf
einer Welle 71 sitzende Bxzenterscheibe 19 gedrückt wird. Innerhalb des Stempels
21 ist an einer Stiftschraube 32 der Draht 9 mit dem daran hängenden Bezugskörper
11 befestigt.
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Der in Fig. 3 dargestellte obere Teil der Spannvorrichtung 13 zeigt
den Endabschnitt eines Kolbens 33, in den koaxial ein zylindrischer Werkstückträger
74 eingeschraubt ist. Dieser hat eine durchgehende zentrale Bohrung 75, die im oberen
Teil entsprechend den Abmaßen eines Prüflings ausgebildet ist. im vorliegenden Fall
ist ein außen abgesetzter zylindrischer Düsenkörper mit einer zentralen durchgehenden
Düsenbohrung 36 als Prüfling 12 in den Werkstückträger 34 eingesteckt.
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In den kegelförmigen Bezugskörper 11 (Fig. 4) ist der Draht 9 in Achsrichtung
des Bezugskörpers in diesen eingeklebt oder eingelötet. Der Bezugskörper 11 hat
im Bereich seines größten Durchmessers einen zylindrischen Abschnitt 10, der insbesondere
zur Messung von sehr kurzen Bohrungen dient.
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Zur Durchführung einer messung mit der Vorrichtung nach Fig. 1 wird
die Exzenterscheibe 19 (Fig. 3) so lange gedreht bis der Stempel 21 durch die Druckfeder
25 in seiner oberen Totlage ist und der Bezugskörper 11 zum Schutz vor Beschadigungen
in den Anschlag 14 gelangt. Der Kolben 33 wird dann zB. mechanisch oder hydraulisch
nach unten bewegt. Sodann wird in die Ausnehmung des Werkstückträgers 34 der Prüfling
12 von oben eingelegt. Schließlich wird der Rolben 33 nach oben bewegt bis der Prüfling
12 an dem Dichtring 14' des Anschlages 14 luftdicht anliegt.
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Wird nun der Haupthahn 2 geöffnet (zig. 1), so passiert die Druckluft
die Teile 3 bis 6 und strömt gereinigt mit konstantem Druck - im vorliegenden Fall
mit 0,3 atü --in die Meßvorrichtung. Der Druck muß durch den Feindruckregler 5 konstant
gehalten werden. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für die Genauigkeit der
Meßergebnisse. Am monomerer 6 kann der geregelte Druck abgelesen werden.
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Zur eigentlichen Messung wird der Bezugskörper 11 (Fig. 3) durch Drehen
der Exzenterscheibe 19 in die zu messende Bohrung 36 hinabgelassen. Die Exzenterscheibe
19 druck* dabei den Stempel 21 nach unten, wodurch der Draht 9 mit dem Bezugskörper
11 nach unten wandert. Die Luftmenge, die durch den zwischen der Bohrungswandung
(36) und dem Bezugskörper 11 entstehenden Ringspalt hindurchströmt wird in bekannter
Weise mit dem Durchflußmesser 16 gemessen, dessen Skala entsprechende längeneinheiten
aufweist.
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Im Gegensatz zu den bekannten Düsendornen ist es mit dem erfindungsgemäßen
Bezugskörper 11 auch möglich mit Unterdruck zu messen. Dies kommt insbesondere für
sehr genaue Messungen in Frage. Fig. 2 zeigt dazu ein Ausführungsbeisyel. Es unit
er scheidet sich von dem in Fig. 1 nur dadurch, daß der Durch-
£lußmesser
16 vor der Aufhängevorrichtung 7 und der Feindruckregler 5 nach der Spannvorrichtung
13 angeordnet ist. Anstelle des Wasser- und Olabscheiders 3 und des Filters 4 in
Fig. 1 ist hier ein Ansaugfilter 37 vorgesehen. Eine Vakuumpumpe 38 erzeugt den
erforderlichen Unterdruck. -