DE2334962B1

DE2334962B1 - Vorrichtung zur genauen Bestimmung des Innendurchmessers

Info

Publication number: DE2334962B1
Application number: DE2334962A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Seidel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 1973-07-10
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1974-11-07
Also published as: NL7408248A; FR2237171B1; SE412120B; SE7409038L; US3959887A; IT1015681B; GB1470816A; FR2237171A1; DE2334962C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur genauen Bestimmung des Innendurchmessers von dünnwandigen Rohren mit einem in Segmentbacken unterteilten nahezu zylindrischen Körper, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der zu bestimmende Innendurchmesser, wobei die Segmentbacken zentrisch auseinanderfahrbar sind.

Die Schwierigkeit bei der Bestimmung des Innendurchmessers solcher Rohre liegt darin, daß durch Eigenspannungsauslösung als Folgeerscheinung des Herstellungsverfahrens oder durch Härteverzug oder auch bereits durch die eigene Schwerkraft die Form dieser Rohre immer von der idealen Kreisform abweicht und mehr oder weniger große Ovalität aufweist. Dadurch kann eine genaue Bestimmung des Innendurchmessers mit herkömmlichen Meßmitteln nicht mehr erfolgen.

Es sind Vorrichtungen zur genauen Bestimmung des Innendurchmessers von Bohrungen bekanntgeworden, bei denen ein hülsenförmiges, mehrfach geschlitztes Meßteil durch einen in seinem inneren axial verstellbaren Konus auseinandergespreizt werden kann und dadurch eine zylindrische oder torusförmige Außenpassung des Meßteils an der Innenwand der auszumessenden Bohrung zur Anlage gebracht wird. Solche Vorrichtungen, mit zylindrischer Außenpassung in der DL-PS 41 637 und der US-PS 953 282, mit torusförmiger Außenpassung in der US-PS 2 335 775 beschrieben, sind zur genauen Bestimmung des Innendurchmessers von dünnwandigen Rohren prinzipbedingt nicht anwendbar, da beim Meßvorgang selbst, nämlich beim Auseinanderspreizen der einzelnen Segmentbacken des hülsenförmigen Meßteils, eine elastische Verformung im Meßgerät selbst stattfindet, die einer relativ hohen Verformungskraft bedarf. Diese Verformungskraft wird zwar durch entsprechende Übersetzung in eine sehr viel geringere Betätigungskraft an einer Stellschraube der betreffenden Vorrichtung übersetzt, dennoch ist es auf Grund dieser hohen Verformungskraft nicht möglich, die Segmentbacken an der Innenfläche des dünnwandigen Rohres so feinfühlig zur Anlage zu bringen, wie es notwendig wäre, um sichergehen zu können, daß keine elastische Verformung im dünnwandigen Rohr selbst stattfindet. Schließlich erfährt die Anwendbarkeit der vorbeschriebenen, bekanntgewordenen Vorrichtungen auch insofern eine Einschränkung, als diese Vorrichtungen nur bei Bohrungen relativ geringen Durchmessers zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen, da bei großen Durchmessern die Gefahr einer Verkantung der Passungsflächen auf Grund relativ geringer Berührungslänge auftritt und sich somit eine Verfälschung des Meßergebnisses einstellen würde. Gerade für die Bestimmung größerer Durchmesser ist es aber besonders notwendig, große Berührungslängen der Segmentbacken zu gewährleisten, was bei den Vorrichtungen nach den US-PS 953 282 und 2 335 775 auf Grund der einseitig offenen hülsenförmigen Meßteile von vornherein ausgeschlossen ist. Aber auch bei der Vorrichtung nach der DL-PS 41 637 kann eine Parallelität auf einer langen Berührungskante der zylindrischen Passungsfläche nicht gewährleistet werden, da ein langes Meßteil sich bei Auseinanderspreizung an seiner Außenkante zu einer balligen Kontur verformen würde.

Auch eine weitere vorbekannte Innenmaßlehre gemäß der DT-PS 957 692, die mit Zentriertastern arbeitet, kann zur genauen Durchmesserbestimmung von dünnwandigen Rohren nicht angewendet werden, da Taststifte ein dünnwandiges Rohr beim Anlegen so weit verformen würden, daß ein genaues Meßergebnis nicht mehr möglich wäre.

Schließlich ist eine weitere Vorrichtung zur Bestimmung des Innendurchmessers von Bohrungen bekanntgeworden, bei dem eine mehrfach radial geschlitzte Axialfederscheibe mittels eines Zugankers gegen eine Kegelfläche gezogen wird, wobei die nach axialer Anspannung des Zugankers und dadurch erfolgender axialer Durchbiegung der Federscheibe diese ihren Außendurchmesser ändert und somit durch Axialverstellung des Zugankers an der Innenfläche einer Bohrung zur Anlage gebracht werden kann. Der Hauptnachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die verformbare Axialfederscheibe eine Linienberührung an dem zu messenden Innendurchmesser einer Bohrung oder eines Rohres ergibt und daß bei einem dünnwandigen Rohr sich bereits auf Grund dieser Linienberührung eine elastische Verformung einstellen würde, die das Meßergebnis in unzulässiger Weise verfälschte.

Auf Grund der oben beschriebenen Eigenschaften bekannter Vorrichtungen zur Bestimmung des Innendurchmessers von Bohrungen, die eine Anwendung bei dünnwandigen Rohren nicht zulassen, wurde bisher zur genauen Bestimmung des Innendurchmessers von dünnwandigen Rohren eine Rundheits-Geradheitsmeßmaschine verwendet, mit deren Hilfe die unrunde Kontur der Rohre zunächst genau abgetastet wird, von einem Computer die Länge der abgetasteten Kontur genau bestimmt und in einen Kreis gleicher Bogenlänge und exakter Rundheit transformiert wird, der dann mit einem sogenannten Meisterring, das ist ein Kreis idealer Rundheit und exakt bestimmten Durchmessers, verglichen wird. Diese bekannte Methode ist zwar sehr genau, sie erfordert jedoch nicht nur eine sehr teuere

und aufwendige Meßmaschine, sondern sie erfordert zusätzlich erhebliche Zeit für die Bestimmung des Innendurchmessers der Rohre. Damit ist sie für eine Serienkontrolle gefertigter Rohre nicht geeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur genauen Bestimmung des Innendurchmessers von dünnwandigen Rohren so auszubilden, daß Fehlmessungen auf Grund elastischer Verformung der Rohre und falschen Ansetzens der Vorrichtung ausschließbar sind. Schließlich soll die zu schaffende Vorrichtung leicht und schnell bedienbar sein und geringes Gewicht aufweisen, damit sie leicht transportabel ist

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die gattungsgemäße Vorrichtung aus einem handelsüblichen Dreipunktinnenmikrometer zu bilden, auf dessen Taststiften solche Segmentbacken aufgesetzt sind, die durch radiales Schlitzen eines zylindrischen Körpers mit dem Innendurchmesser des zu bestimmenden Rohres entstanden sind und die eine über ihre bogenförmige Außenkontur vorstehende stirnseitige Anschlagfläche aufweisen.

Zur genauen Bestimmung des Innendurchmessers eines dünnwandigen Rohres wird der zylindrische Körper in dieses Rohr hineingesteckt, und in dieser Lage werden die Segmentbacken zentrisch auseinandergefahren, wobei die stirnseitigen Anschlagflächen die Gewähr bieten, daß das Meßgerät nicht schräg in das zu messende Rohr eingeführt wird, sondern genau in der Achsflucht des Rohres. Dadurch erfolgt ein Rundspannen des dünnwandigen Rohres. Der Betrag, um den die Segmentbacken auseinandergefahren wurden, wird ausgehend von einer vorher bestimmten Nullmarke auf einer Skala gemessen und hieraus der exakte Innendurchmesser des dünnwandigen Rohres bestimmt. Da das zentrische Auseinanderfahren der Segmentbacken nur um minimale Wege erfolgt, kann die sich durch die Radialspalte zwischen den Segmentbacken ergebende Unterbrechung der Kreiskontur der Vorrichtung in Kauf genommen werden, da sich hieraus nur ein minimaler Fehler in der Bogenlänge des Kreises ergibt und somit ein noch kleinerer Fehler beim Durchmesser.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen darin, daß durch die Verwendung eines handelsüblichen Mikrometers ein sehr feinfühliges Anlegen der Segmentbacken erfolgen kann und somit eine elastische Verformung der Rohre ausgeschlossen ist. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr leicht zu handhaben, weshalb die Gefahr von Meßfehlern gering ist Schließlich erfordert der Meßvorgang erheblich weniger Zeit als bei der Verwendung von komplizierten Meßmaschinen, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Serienkontrolle eingesetzt werden kann.

Weitere Vorteile bestehen darin, daß die Vorrichtung relativ klein und leicht und somit an keinen festen Aufstellungsort gebunden ist. Schließlich ist der Preis dieser Vorrichtung erheblich niedriger als der von bisher verwendeten Meßmaschinen.

Durch die Herstellung der Segmentbacken aus einem zylindrischen Körper mit dem Nenndurchmesser des zu bestimmenden Rohres wird erreicht, daß die Außenbogenform der Segmentbacken genau dem Nenndurchmesser entspricht, und daß auf Grund der Schnittbreiten beim radialen Schlitzen des zylindrischen Körpers Spalte geschaffen werden, die ein geringfügiges Zusammenschieben der entstehenden Segmentbacken und damit eine geringfügige Durchmesserverringerung ermöglichen, so daß das Meßgerät bei aneinanderstoßenden Segmentbacken in das zu messende Rohr hineingeschoben werden kann.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen zur Vergrößerung des Meßbereichs die Segmentbacken stufenartig abgesetzte verschiedene Segmentbogen-Außenflächen aufweisen. Dadurch ist es möglich, dasselbe Meßgerät bzw. dieselben Segmentbacken zur genauen Durchmesserbestimmung von Rohren verschiedener Nenndurchmesser zu verwenden.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen die Segmentbogen-Außenflächen der Segmentbacken in axialer Richtung von der stirnseitigen Anschlagfläche aus zumindest eine solche Länge aufweisen, die ¹Ao des zu bestimmenden Innendurchmessers beträgt. Diese Ausgestaltung ist deshalb vorteilhaft, weil durch eine gewisse Mindesterstreckung der Segmentbogen-Außenflächen in Axialrichtung vermieden wird, daß die zu messenden Rohre an ihrem Ende beim zentrischen Auseinanderfahren der Segmentbacken etwa aufgeweitet werden und sich so ein falsches Meßergebnis einstellen würde.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht der Meßvorrichtung von unten, F i g. 2 eine Ansicht — teilweise geschnitten — gemaß H-II in F i g. 1 und

F i g. 3 einen Schnitt entsprechend F i g. 2, mit einem stufenartig abgesetzten Segmentbacken.

In F i g. 1 ist ein handelsübliches Dreipunktinnenmikrometer mit 5 bezeichnet. Drei Taststifte 6 dieses Dreipunktinnenmikrometers sind jeweils um 120° versetzt und mittels einer Mikrometerschraube 7 (F i g. 2) zentrisch aus- und einfahrbar.

Auf den Taststiften 6 sind Segmentbacken 1 aufgesetzt, die durch radiales Schlitzen eines zylindrischen Körpers mit dem Nenndurchmesser d des zu bestimmenden Rohres entstanden sind. In F i g. 1 sind die beim Schlitzen entstandenen Radialspalte 4 etwas breiter gehalten als in Wirklichkeit. Die Segmentbacken 1 weisen eine über ihre Segmentbogen-Außenfläche 11 vorstehende stirnseitige Anschlagfläche 10 auf.

Vor dem Meßvorgang werden mittels der Mikrometerschraube 7 die Taststifte 6 und damit die auf diese aufgesteckten Segmentbacken 1 zentrisch nach innen gefahren, und zwar maximal so weit, bis die Spalte 4 zu Null geworden sind, d. h. bis die Segmentbacken 1 aneinanderstoßen. In diesem Zustand wird die Meßvorrichtung in das Rohr 9, dessen Innendurchmesser genau zu bestimmen ist, so weit hineingesteckt, bis die stirnseitigen Anschlagflächen 10 der Segmentbacken 1 an

der Rohrstirnfläche zur Auflage kommen (s. F i g. 2). In dieser Lage werden mittels der Mikrometerschraube 7 die Segmentbacken 1 zentrisch nach außen gefahren, bis die Segmentbogen-Außenflächen 11 an der Rohrinnenfläche zur Anlage kommen. Der genaue Innendurchmesser kann dann an der Skala 8 des Dreipunktinnenmikrometers 5 abgelesen werden.

Zur Vergrößerung des Meßbereichs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können entsprechend F i g. 3 Segmentbacken 13 zur Anwendung kommen, die stufenartig abgesetzte verschiedene Segmentbogen-Außenflächen 12a, 12Zj, 12c, aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur genauen Bestimmung des Innendurchmessers von dünnwandigen Rohren mit einem in Segmentbacken unterteilten nahezu zylindrischen Körper, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der zu bestimmende Innendurchmesser, wobei die Segmentbacken zentrisch auseinanderfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem handelsüblichen Dreipunktinnenmikrometer (5) gebildet wird, auf dessen Taststiften (6) solche Segmentbacken (1) aufgesetzt sind, die durch radiales Schlitzen eines zylindrischen Körpers mit dem Innendurchmesser (d) des zu bestimmenden Rohres (9) entstanden sind und die eine über ihre bogenförmige Außenkontur vorstehende stirnseitige Anschlagfläche (10) aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung des Meßbereiches die Segmentbacken (1) stufenartig abgesetzte verschiedene Segmentbogen-Außenflächen (12a, i2b, 12c) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentbogen-Außenflächen (11) der Segmentbacken (1) in axialer Richtung von der stirnseitigen Anschlagfläche (10) aus zumindest eine solche Länge (1) aufweisen, die ¹Ao des zu bestimmenden Innendurchmessers (d) beträgt.