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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung
oder Ausmessung eines von einer Kreisform abweichenden, langgestreckten
Loches in einem Bauteil mit einem in das Loch einzuführenden
Ausricht- und Zentrierabschnitt und einem mit diesem verbundenen
Aufsatzabschnitt der bei in das Loch eingeführtem Ausricht-
und Zentrierabschnitt mit einer Anlageoberfläche auf der
das Loch umgebenden Oberfläche des Bauteils aufliegt.
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Es
ist bei zahlreichen technischen Anwendungen erforderlich, die genauen
Positionen oder Abstände einer Anzahl von in einem Bauteil
ausgebildeten Löchern zu bestimmen. Dies gilt z. B. im
Bereich des Fahrzeugbaus für Prototypen von Einzelbauteilen,
Rohbaukarossen oder Untergruppen (z. B. Blechanbauteilen), aber
auch in der Qualitätssicherung zur Überwachung
der Maßhaltigkeit solchermaßen hergestellter Bauteile.
Da eine exakte Vermessung von Löchern in Bauteilen bereits
aufgrund der nicht ohne weiteres eindeutig durchführbaren
Bestimmung der Lage eines Mittelpunktes und auch wegen Maßtoleranzen
des Loches selbst schwierig, ja nahezu unmöglich, ist,
sind für derartige Zwecke Vorrichtungen, auch als Messhilfsadapter
bezeichnet, entwickelt worden mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1. Eine Vorrichtung die zur Vermessung von kreisrunden
Löchern geeignet und vorgesehen ist, ist z. B. in der
DE 198 20 340 A1 beschrieben.
Dort ist zum Einführen in das Loch ein Dorn vorgesehen,
der lösbar mit einem Aufsatzabschnitt (in dieser Druckschrift
als Aufsatzelement bezeichnet) verbunden ist unter Zwischenlage
eines magnetischen Abschnittes, mit dem der Aufsatzabschnitt auf
der Oberfläche des Bauteils hält.
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Die
kugelabschnittsförmige Oberfläche des Aufsatzabschnittes
kann nun von einer Messeinrichtung abgetastet werden, und es kann
aufgrund der bekannten Geometrie dieser Vorrichtung auf die Position
des mit dieser bestückten Loches, insbesondere seines Mittelpunktes,
rückgeschlossen werden.
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Der
Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht nun darin, dass sie aufgrund
der Verwendung eines im Querschnitt kreisrunden Dornes nicht für eine
positionsgetreue und -genaue Fixierung in einem von einer solchen
Kreisform abweichenden, langgestreckten Loch geeignet ist, jedenfalls
nicht für eine in Mittelpunktslagen genaue Fixierung. Auch
ist die hier gezeigte Vorrichtung nicht flexibel hinsichtlich der
Abmessungen eines Loches einsetzbar, jedenfalls nicht, ohne den
Dorn von dem Aufsatzabschnitt zu lösen und durch einen
anderen, an eine abweichende Lochgeometrie angepassten Dorn zu ersetzen.
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Hier
soll mit der vorliegenden Erfindung Abhilfe geschaffen werden, indem
eine solche Vorrichtung angegeben wird, die zur Ausmessung eines
von einer Kreisform abweichenden, langgestreckten Loches geeignet
und hierfür flexibel eingerichtet ist.
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Die
Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass bei einer Vorrichtung
gemäß der eingangs genannten Art der Ausricht-
und Zentrierabschnitt wenigstens zwei voneinander unabhängige
Anpassungsmittel aufweist, nämlich wenigstens ein Weitenanpassungsmittel
zum Anpassen des Ausricht- und Zentrierabschnittes an eine Weite
des Loches und ein Längenanpassungsmittel zum Anpassen
des Ausricht- und Zentrierabschnittes an eine Länge des Loches.
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Durch
die mit der Erfindung vorgeschlagene Gestaltungsweise wird es nicht
nur erstmals ermöglicht, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art mit einem von einer Kreisform abweichenden, langgestreckten
Loch (insbesondere einem Lang loch) zusammen zu verwenden dergestalt,
dass die Vorrichtung zentriert in dem Langloch sitzt, der Ausricht-
und Zentrierabschnitt ist dabei auch noch zu einer Anpassung an
eine Weite bzw. Länge des Loches mittels unabhängig
voneinander wirkender Anpassungsmittel eingerichtet, so dass die
Vorrichtung für unterschiedlich dimensionierte Löcher
eingesetzt werden kann, ohne dass es dazu eines komplizierten Austausches
des Ausricht- und Zentrierabschnittes wie im Stand der Technik erforderlich
(hier Austausch des Dornes gemäß der
DE 198 20 340 A1 ) bedarf.
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Es
wird mit anderen Worten nicht nur eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art erhalten, die für allgemein von der Kreisform
abweichende Löcher Verwendung finden kann, sondern die
zugleich auch in hohem Maße flexibel ist für einen
selbstzentrierenden Einsatz in Löchern prinzipiell beliebiger
unterschiedlicher Geometrien.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, wie sie gemäß Anspruch 2 gekennzeichnet
ist, besteht darin, dass die Anpassungsmittel durch voneinander
unabhängig in den Aufsatzabschnitt gegen eine Federkraft
hinein bewegbare Elemente gebildet sind, wobei das Weitenanpassungsmittel
eine in Richtung der Weite des Loches sich zu der dem Aufsatzabschnitt
abgewandten Seite hin verjüngende Kontur aufweist und wobei das
Längenanpassungsmittel eine in Richtung der Länge
des Loches sich zu der dem Aufsatzabschnitt abgewandten Seite hin
verjüngende Kontur aufweist. Durch eine solche Wahl von
Weitenanpassungsmittel und Längenanpassungsmittel soll
eine unabhängige Anpassung an die Geometrie des Loches
und dessen Abmessungen auf einfache Weise sichergestellt werden.
Es muss nämlich nun einfach lediglich die Vorrichtung mit
dem Ausricht- und Zentrierabschnitt in dem Bereich des Loches auf
dieses aufgesetzt und mit der Ablageoberfläche auf die
Umgebung des Loches aufgebracht (gegen diese gedrückt)
und dort gehalten werden. Durch das Andrücken der Anpassungsoberfläche
werden sich das Weitenanpassungsmittel und das Längenanpassungsmittel
soweit in den Aufsatzabschnitt hinein gegen die Federkraft bewegen,
wie ein solches Ausweichen durch die zu der Anlageoberfläche
hin breiter werdende Kontur der jeweiligen Anpassungsmittel, Wei tenanpassungsmittel
und Längenanpassungsmittel, erforderlich ist. Ist, was
bevorzugt wird, die Kontur mit ihrer Verjüngung an einander
gegenüberliegenden Seiten symmetrisch ausgebildet, so erfolgt
zugleich eine automatische Zentrierung der Vorrichtung sowohl hinsichtlich
der Weite als auch hinsichtlich der Länge des Loches und
somit auf einen als Referenzpunkt hernehmbaren „Mittelpunkt”.
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Die
wie vorstehend beschriebene Ausgestaltung kann dabei mit Vorteil
so gebildet sein, dass das Weitenanpassungsmittel ein kegelförmig
zu seiner dem Aufsatzabschnitt abgewandten Seite hin spitz zulaufender
Dorn und dass das Längenanpassungsmittel ein im Querschnitt
sich trapezförmig zu seiner dem Aufsatzabschnitt abgewandten
Seite hin verjüngender schmaler, riegelartiger Steg ist.
Der letztgenannte Steg kann dabei jedenfalls entlang eines Abschnittes
in einem in dem Dorn ausgebildeten Längsschlitz relativ
zu dem Dorn bewegbar verlaufen. Eine solche Ausgestaltung umfasst
insbesondere eine Überkreuzführung der beiden
genannten Anpassungsmittel mit einem mathematischen Schnittpunkt in
ihren Mittelpunkten, so dass das Längenanpassungsmittel,
also der schmale, riegelartige Steg, sich entlang einer gedachten
Mittellinie des Loches in dessen längster Ausrichtung bewegen
kann, der Dorn in einer Position der weitesten Breite des Loches
angeordnet liegt.
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Um
die Ausrichtung der beiden Anpassungsmittel zueinander beizubehalten
und eine zuverlässige Bewegung dieser Anpassungsmittel
in den Aufsatzabschnitt hinein zu gewährleisten, können
das Weitenanpassungsmittel und das Längenanpassungsmittel,
wie gemäß Anspruch 5 vorgesehen, entlang eines
gemeinsamen, quer zu der Anlageoberfläche verlaufenden
Führungsstiftes geführt sein.
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Für
eine exakte Messung des Loches muss der Aufsatzabschnitt mit der
Anlageoberfläche auf der das Loch umgebenden Oberfläche
des Bauteils aufliegen und dort halten. Grundsätzlich wäre
es zwar möglich, die Vorrichtung permanent durch Druck
niederzuhalten, allerdings ist es zu bevorzugen, dass auf der Anlageoberfläche
Einrichtungen zum Fixieren an der das Loch umgebenden Oberfläche
des Bauteils angeordnet sind. Je nach Art des Bauteils können
dies unter schiedliche Einrichtungen sein, z. B. zahnartige Vorsprünge
zum Verhaken in einer vergleichsweise weichen und flexiblen Oberfläche,
oder aber eine magnetische Ausbildung für magnetisierbare,
metallische Bauteiloberflächen.
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Weiterhin
ist mit besonderem Vorteil der Aufsatzabschnitt teilsphärisch,
insbesondere hemisphärisch geformt. Durch eine solche Form
kann ein Messtaster an unterschiedlichen Punkten der teilssphärischen
Oberfläche ansetzen und unmittelbar Rückschlüsse
auf die Lage des Mittelpunktes der zugehörigen Kugel ziehen,
der wiederum bei korrekt in das Loch eingesetztem Ausricht- und
Zentrierabschnitt in einem festen Verhältnis zu dem Mittelpunkt
des Loches steht, Idealerweise mit diesem zusammenfällt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten
Figuren.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Positionsbestimmung oder Ausmessung eines von einer
Kreisform abweichenden, langgestreckten Loches gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung von der Unterseite her;
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2 eine
Aufsicht auf die Unterseite der Vorrichtung gemäß 1;
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3 eine
Schnittdarstellung entlang der in 2 gezeigten
Schnittlinie A-A;
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4 eine
Seitenansicht der Vorrichtung in Blickrichtung von rechts in 2;
und
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5 eine
Seitenansicht von einer gegenüber 4 um 90° gedrehten
Blickrichtung her (vom oberen Rand der Darstellung gemäß 2 her
gesehen).
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In
den Figuren ist zur Veranschaulichung und Erläuterung der
Erfindung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Positionsbestimmung oder Ausmessung eines von einer Kreisform
abweichenden, langgestreckten Loches in einem Bauteil in insgesamt
fünf verschiedenen Ansichten, davon einer Schnittansicht
(3) dargestellt. Nachfolgend wird dieses Ausführungsbeispiel als
ein exemplarisch mögliches Beispiel der Umsetzung der Erfindung
anhand dieser Figuren beschrieben und erläutert.
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Die
in den verschiedenen Ansichten gezeigte Vorrichtung 1 besteht
im Groben aus den beiden Baueinheiten Aufsatzabschnitt 2 und
Ausricht- und Zentrierabschnitt 3. Der Aufsatzabschnitt 2 ist
im Wesentlichen hemisphärisch gebildet mit einer halbkugelförmigen
Messansatzfläche 4 und ein auf der Unterseite
des Aufsatzabschnittes 2 gelegenen Anlageoberfläche 5.
Die Anlageoberfläche 5 wird während der
Verwendung der Vorrichtung 1 auf die ein zu vermessendes
bzw. hinsichtlich der Position zu bestimmendes Loch umgebende Oberfläche
eines Bauteils aufgelegt. Die gezeigte Vorrichtung 1 wird
typischerweise mit Karosserieteilen für Kraftfahrzeuge
verwendet, die aus magnetisierbaren Metallblechen bestehen. Um die
in nachfolgend noch näher zu beschreibender Weise in das
Loch eingesetzte Vorrichtung 1 mit der Anlageoberfläche 5 auf
dem Werkstück in Position zu halten, sind in die Anlageoberfläche 5 insgesamt
drei Permanentmagnete 6 eingelassen. Diese entwickeln eine
ausreichend große magnetische Anziehungskraft auf die metallene
Werkstückoberfläche, um die Vorrichtung 1,
wenn diese einmal positioniert ist, verrutschsicher in Position
zu halten.
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Aus
der Anlageoberfläche 5 ragen, den Ausricht- und
Zentrierabschnitt 3 bildend zwei Anpassungsmittel hervor
und stehen nach unten über. Dies sind ein Weitenanpassungsmittel 7 in
Form eines kegelförmig in Richtung seines von der Anlageoberfläche 5 weg
gewandten Endes spitz zulaufenden, einen im Wesentlichen kreisförmigen
Querschnittsdurchmesser aufweisenden Zentrierdornes und ein Längenanpassungsmittel 8 in
Form eines in einem zentralen Schlitz des als Zentrierdorn ausgebildeten Weitenanpassungsmittels 7 dieses
querenden im Querschnitt trapezförmig zu seiner der Anlageoberfläche 5 abgewandten
Seite hin verjüngenden, schmalen, riegelartigen Steges.
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In
der Schnittdarstellung gemäß 3 ist
gut zu erkennen, dass die beiden Elemente Weitenanpassungsmittel 7 und
Längenanpassungsmittel 8 unabhängig voneinander
einzeln oder zusammen in entsprechende Ausnehmungen und Struk turen
in dem Aufsatzabschnitt 2 hinein verlagerbar sind und zwar
gegen in die Gegenrichtung wirkende Federkräfte.
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Gut
zu erkennen ist in dieser Darstellung, dass das zentral der Länge
nach geschlitzte Weitenanpassungsmittel 7 in Form des kegelförmigen Zentrierdornes
rückwärtig eine ringförmige Aufnahmenut 9 aufweist,
in der sich eine Druckfeder 10 mit einem Längsende
abstützt. An ihrem zweiten Längsende sitzt die
Druckfeder 10 in einer Vertiefung 11 in dem Aufsatzabschnitt 2.
Im Zentrum des Weitenanpassungsmittels 7, also auf der
Mittelachse des kegelförmigen Dornes verläuft
eine zentrale Öffnung 12, mit welcher das Weitenanpassungsmittel 7 über einen
Führungsstift 13 geführt ist. Dabei ist
das Spiel bzw. der Raum innerhalb des Aufsatzabschnittes 2 ausreichend
groß bemessen, so dass sich das Weitenanpassungsmittel 7 vollständig
gegen die Kraft der Druckfeder 10 in den Aufsatzabschnitt 2 hinein und
somit unter das Niveau der Anlageoberfläche 5 verschieben
lässt.
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In ähnlicher
Weise ist auch das Längenanpassungsmittel 8 in
den Aufsatzabschnitt 2 hinein verlagerbar angeordnet. Das
Längenanpassungsmittel 8, welches hier gut erkennbar
im Querschnitt trapezförmig sich zu seiner der Anlageoberfläche 5 abgewandten
Seite hin gerichteten Ende verjüngt, ist brückenartig
gebildet mit an den rückwärtig gelegenen vorderen
und hinteren Abschnitten ausgebildeten zapfenartigen Verlängerungen 14. Über
diesen zapfenartigen Verlängerungen 14 sitzen
jeweils Druckfedern 15 mit einem ersten stirnseitigen Längsende.
Mit ihrem gegenüberliegenden Längsende sitzen
die Druckfedern 15 jeweils in einer Vertiefung 16 in
dem Aufsatzabschnitt 2. Durch die Wirkung der Druckfedern 15 wird
das Längenanpassungsmittel 8 mit seinen beiden
Enden aus dem Aufsatzabschnitt 2 herausgedrückt,
geführt durch den Führungsstift 13, der
das Längenanpassungsmittel 8 in einer zentralen Öffnung 17 durchragt.
Der Führungsstift 13 besorgt somit eine gemeinsame
Führung der beiden Anpassungsmittel Weitenanpassungsmittel 7 und
Längenanpassungsmittel 8, so dass diese ihre Relation zueinander
behalten. Beide Anpassungsmittel sind hinsichtlich ihrer verjüngenden
Verläufe, für das Weitenanpassungsmittel 7 des
kegelförmigen Verlaufes, für das Längenanpassungsmittel 8 des
trapezförmigen Verlaufes, sym metrisch zu dem Führungsstift 13 ausgebildet,
so dass beim Einsetzen in ein beliebiges Loch und Andrücken
des Aufsatzabschnittes 2 auf die das Loch umgebende Oberfläche
des Bauteils bis die Anlageoberfläche 5 auf diesem
aufliegt, je nach Dimension des Loches in Längs- und Weitenrichtung unabhängig
voneinander das Weitenanpassungsmittel 7 und das Längenanpassungsmittel 8 soweit
gegen die Federkraft der Druckfedern 10 bzw. 15 in
den Aufsatzabschnitt 2 hineingedrückt werden,
bis sie mit den jeweiligen Flanken der Verjüngungen an
den einander gegenüberliegenden Rändern in Längs-
bzw. Weitenrichtung des Loches fest anliegen. Hierbei besorgt die
Verschiebbarkeit der sich verjüngenden Längen-
und Weitenanpassungsmittel mit den sich verjüngend ausgebildeten
Anlagekanten einerseits und der durch die Druckfedern 10 und 15 aufgebaute, die
hier beiliegenden Anpassungsmittel nach außen vorspannende
Druck andererseits zugleich auch eine Zentrierung der Vorrichtung 1 in
dem Loch, wobei der Führungsstift im Wesentlichen zentral
in dem Loch zu liegen kommt.
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Aus
der voranstehenden Beschreibung wird deutlich, dass das gezeigte
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Positionsbestimmung
oder Ausmessung eines von einer Kreisform abweichenden, langgestreckten
Loches nicht nur zuverlässig mit einem solchen langgestreckten
Loch verwendet werden kann, sondern – innerhalb gewisser
gegebener Grenzen – flexibel und ohne weitere erforderlichen
Schritten oder Handgriffe an unterschiedliche Dimensionen ganz unterschiedlich
geformter Löcher angepasst werden kann. Hierzu zählen
nicht nur oval oder langgestreckt ausgebildete Langlöcher,
sondern auch rechteckige Löcher oder dgl. Grundsätzlich
kann die hier gezeigte Vorrichtung sogar mit kreisrunden Löchern
verwendet werden, wenn nämlich das Längenanpassungsmittel
vollständig in den Aufsatzabschnitt 2 eingedrückt
ist und nur das als Zentrierdorn ausgebildete Weitenanpassungsmitte 7 in
das Loch hineinragt.
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Für
ein Vermessen mit in dem Loch sicher sitzender Vorrichtung 1 wird
diese auf der Messansatzfläche 4 abgetastet, wobei
aufgrund der vorgegebenen Geometrie der Vorrichtung und des Radius
der Sphäre, auf deren Oberfläche die Messansatzfläche 4 verläuft,
der Mittelpunkt des Loches bestimmt werden kann. Dabei kann eine
solche Messung entweder durch direktes Abtasten mit einem Messtas ter
erfolgen, oder aber auch durch Anhalten eines Messfühlers
mit seiner Messspitze und photogrammetrische Vermessung oder dgl.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Aufsatzabschnitt
- 3
- Ausricht-
und Zentrierabschnitt
- 4
- Messansatzfläche
- 5
- Anlageoberfläche
- 6
- Permanentmagnet
- 7
- Weitenanpassungsmittel
- 8
- Längenanpassungsmittel
- 9
- Aufnahmenut
- 10
- Druckfeder
- 11
- Vertiefung
- 12
- zentrale Öffnung
- 13
- Führungsstift
- 14
- zapfenartige
Verlängerung
- 15
- Druckfeder
- 16
- Vertiefung
- 17
- zentrale Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19820340
A1 [0002, 0007]