DE2915992C2 - - Google Patents
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
- G01B3/22—Feeler-pin gauges, e.g. dial gauges
- G01B3/26—Plug gauges
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Durchmessers
von Bohrungen, mit einem in die zu messende Bohrung einführbaren
Gehäuse, das einen sich quer zur Bohrungsachse erstreckenden
Durchbruch aufweist, mit an entgegengesetzten Enden
des Durchbruchs verschiebbar gelagerten Kontaktelementen, die
mit äußeren Flächen gegen die Innenseite der zu messenden Bohrung
drückbar sind, und mit einem langgestreckten Glied, das
mit zwei vorzugsweise V-förmigen Nuten versehen ist, an deren
Flanken die Kontaktelemente mit gekrümmten Oberflächen anliegen.
Es sind bereits in die auszumessende Bohrung einführbare Meßvorrichtungen
benutzt worden, die in der Bohrung einen Dreipunktkontakt
ausüben, um die Meßvorrichtung in der Bohrung zu zentrieren
und die Lage der verschiebbaren Kontaktelemente auf einen
Anzeigeteil, z. B. eine Meßuhr, zu übertragen. Es ist ferner
bereits aus der US-PS 27 99 092 bekannt, sich gegenüberliegende
Kontaktelemente in Form von Kugeln zu verwenden, die in Nuten
am Ende eines Meßstößels bzw. einer Meßstange eingreifen. Andere
Arten von Kugeln, die für Vorrichtungen zum Messen des Durchmessers
von Bohrungen verwendet werden können, sind in der US-
PS 40 58 901 angegeben.
Bei diesen bekannten Meßvorrichtungen drücken die Kugeln auf die
Oberfläche des Gliedes, das die Bewegung der Kontaktelemente
über einen Punktkontakt überträgt. Dies bedeutet, daß zwischen
den Kugeln und der Meßstange ein erheblicher Reibungsverschleiß
auftreten kann, der die Meßgenauigkeit beeinträchtigt und eine
höhere Betätigungskraft erfordert. Wenn beispielsweise ein Torturtest
ausgeführt wird, ergibt sich eine Verformung des Kugelkontakts
aufgrund einer Hämmerwirkung, wobei eine erhebliche
Abnutzung festgestellt werden kann.
Aus der CH-PS 2 64 642 ist eine Meßvorrichtung bekannt,
bei der an den inneren Enden der Kontaktelemente eine V-
förmige Nut ausgebildet ist und eine mittlere Stange mit
einem kegelstumpfförmigen Kopf versehen ist, dessen Mantelfläche
in die Nuten eingreift, so daß sich eine geradlinige
Linienberührung ergibt. Im Gegensatz zu einer Kombination
aus ineinandergreifenden V-Nuten und Kugelflächen,
wie bei der gattungsgemäßen Meßvorrichtung, ist eine
Kombination aus ineinandergreifenden V-Nuten und Kegelflächen
zur Erzielung der Linienberührung schwieriger herstellbar,
da zum einen die Schnittkanten der Seitenwände
der V-Nuten bei einer Kombination mit einer Kegelfläche
genau durch die (gedachte) Spitze der Kegelfläche verlaufen
muß, um in allen Axiallagen des langgestreckten Gliedes
eine Linienberührung sicherzustellen, und zum anderen
die Herstellung einer Kegelfläche aufwendiger als die einer
Kugelfläche ist.
Sodann ist aus der DE-AS 10 14 335 eine Meßvorrichtung
bekannt, bei der Kugeln an Blattfedern befestigt sind und
an einer ebenen Oberfläche eines keilförmigen Kopfes eines
langgestreckten Stellgliedes anliegen, so daß sich eine
Punktberührung ergibt. Auch hier tritt mithin ein erheblicher
Verschleiß an den Berührungsstellen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der gattungsgemäßen Art anzugeben, die unter Beibehaltung
der einfachen Herstellbarkeit der zusammenwirkenden Flächen
des langgestreckten Gliedes und der Kontaktelemente
eine geringere Abnutzung der zusammenwirkenden Flächen
sicherstellt.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Flanken jeder Nut zylindrische Segmente jeweils eines Zylinders
aufweisen, dessen Achse die Achse des langgestreckten
Gliedes kreuzt, daß die Kontaktelemente an den
zylindrischen Segmenten mit einer gekrümmten Oberfläche
anliegen, deren Krümmungsradius gleich dem Krümmungsradius
der zylindrischen Segmente ist.
Bei dieser Ausbildung der Meßvorrichtung ergeben sich
größere Berührungsstellen zwischen den Kontaktelementen
und den zylindrischen Segmenten, insbesondere eine Linienberührung
bei sphärischer Ausbildung der gekrümmten Oberfläche,
die für eine Verteilung des Drucks und damit eine
Verringerung der Abnutzung sowie für die Verhinderung eines
seitlichen Spiels der Kontaktelemente sorgen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand
der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Bohrungsdurchmesser-Meßvorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,
teilweise im Schnitt,
Fig. 3 den Schnitt 3-3 der Fig. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des langgestreckten
Meßgliedes,
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 eine Seitenansicht der Fig. 5, teilweise im Schnitt,
Fig. 7 den Schnitt 7-7 der Fig. 6,
Fig. 8 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel
und
Fig. 9 eine Seitenansicht der Fig. 8.
Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 hat ein rohrförmiges
Gehäuse 10 mit einer Verlängerung 12 und ist mit einer Kupplungseinheit
14 zur Ankupplung an eine Anzeigeeinrichtung, z. B.
eine Meßuhr oder dergleichen, die eine Axialbewegung eines Gliedes
messen kann, versehen. Das Gehäuse 10 hat zwei sich in Querrichtung
erstreckende Öffnungen 16 und Kontaktelemente 18, 18′,
die durch diese Öffnungen nach außen ragen und jeweils an einer
Tragstange 19 bzw. 19′ befestig sind. Die Tragstangen sind
ihrerseits durch eine Blattfeder 20 bzw. 20′ und Schrauben 21,
13 oder dergleichen am Gehäuse 10 auslenkbar befestigt. In den
Tragstangen 19, 19′ sind Ausnehmungen 22, 22′ ausgebildet, in
denen Kugeln 24, 24′ gelagert sind.
Im Gehäuse 10 und seiner Verlängerung 12 ist ein langgestrecktes
Glied in Form einer Stange 26 axial verschiebbar angeordnet. Es
ist in der Gehäuseverlängerung 12 durch einen Bund 27 abgestützt,
der von einer Bohrung 28 aufgenommen wird. Die Bohrung 28 bildet
einen Teil der Kupplungseinheit 14, die zweckmäßigerweise
in das Ende der Gehäuseverlängerung 12 geschraubt ist. V-förmige
Nuten 30 und 30′ (vgl. insbesondere Fig. 4) sind am anderen Ende
der Stange 26 ausgebildet und erstrecken sich unter gleichen
Winkeln zur Achse der Stange. Ihre V-förmigen Flanken sind jeweils
mit zylindrischen Segmenten 32, 32′ versehen. Die Mittelachse
des oberen Zylinders, zu dem die oberen Zylindersegmente
32, 32′ gehören, schneidet die Mittelachse des unteren Zylinders,
zu dem die unteren Zylindersegmente 32, 32′ gehören. Beide
Zylinder lassen sich mathematisch beschreiben. Bezeichnet man
den Radius der Zylinder mit r, der gleich dem Radius der zylindrischen
Segmente und dem Radius der Kugeln 24, 24′ ist,
geht man weiter davon aus, daß die Mittelachsen in der X-Y-
Ebene eines kartesischen Koordinatensystems liegen und ihr
Abstand in Y-Richtung 2 K₁ und ihre Steigung in dieser Ebene
K₂ ist, dann erhält man folgende Beziehungen für die Zylinder
bzw. die zylindrischen Segmente in den V-förmigen Rillen:
und
Die obere Kugel 24 wird von den beiden oberen zylindrischen
Segmenten 32, 32′ und die Kugel 24′ von den beiden unteren zylindrischen
Segmenten 32, 32′ geführt. Die zylindrischen Segmente
sollten mittels Zylindern des gleichen Durchmessers wie
die verwendeten Kugeln geläppt sein, so daß sich eine sphärische
Linienberührung zwischen den Kugeln und den Zylindersegmenten
ergibt und dementsprechend die Andruckkraft verteilt und
die Abnutzung verringert wird. Der Eingriff der Kugeln 24, 24′
verhindert ferner ein seitliches Spiel aufgrund der Blattfedern
20, 20′ und erteilt den Kontaktspitzen 18, 18′ im wesentlichen
eine Bewegung, so daß sie sich verhältnismäßig genau auf dem
Durchmesser der auszumessenden Bohrung befinden.
Die Fig. 5 bis 7 stellen ein weiteres Ausführungsbeispiel dar,
bei dem die Bezugszahlen ähnlicher Teile mit dem Index a versehen
sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind Kontaktelemente
18 a mit einer sphärischen oberen Oberfläche 40 und einer sphärischen
unteren Oberfläche 42 vorgesehen, wobei die Kontaktelemente
18 a als abgeflachte Kugeln ausgebildet sind, jedoch auch
zylindrisch ausgebildet sein können und Kontaktflächen in Form
sphärischer Polygone aufweisen können, deren Kanten die Form
von Kreisbögen aufweisen. Die Kontaktspitzen werden in der
Öffnung 16 a durch eine Platte 43 bzw. 43′ gehalten, die sie
daran hindert, zu weit aus der Öffnung herauszutreten, indem
sie die Öffnung 16 a verengt. Im übrigen ist diese Vorrichtung
praktisch mit der nach den Fig. 1 bis 4 identisch, insbesondere
hat das langgestreckte Glied oder die Stange 26 a die gleiche
Form und Lagerung.
Die Fig. 8 und 9 stellen ein drittes Ausführungsbeispiel dar,
bei dem die Bezugszahlen entsprechender Bauteile mit dem Index
b versehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Kontaktelemente
18 b völlig als Kugel ausgebildet, die in ihrem
Äquatorbereich einen Schlitz 45 aufweisen, in den eine Tragstange
19 b ragt. Die Tragstange ist an eine Blattfeder 20 b angeschweißt,
die mittels Befestigungsmitteln, wie Schrauben 13 b,
am Gehäuse befestigt ist. Da die Kontaktelemente 18 b an den
Tragstangen 19 b befestigt sind, können sie nicht sehr weit aus
der Öffnung 16 b heraustreten. Im übrigen ist auch dieses Ausführungsbeispiel
mit dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1
bis 4 identisch, insbesondere ist der Radius der zylindrischen
Segmente am Ende des langgestreckten Gliedes bzw. der
Stange 26 b.
Zusammenfassend ergibt sich eine Meßvorrichtung mit einem rohrförmigen
Gehäuse, in dem koaxial ein langgestrecktes Glied axial
verschiebbar gelagert ist, wobei die Bewegung des einen Endes
dieses Gliedes auf eine Wegmeßeinrichtung übertragen wird und
das andere Ende mit Kontaktelementen gekuppelt ist, die sich
quer zur Längsrichtung des Gehäuses bewegen. Die Kontaktelemente
zeichnen sich dadurch aus, daß sie zumindest ein teilkugelförmiges
Ende aufweisen, das in zwei zylindrische Segmente
eingreift, die in sich gegenüberstehenden V-förmigen Nuten
am anderen Ende des langgestreckten Gliedes ausgebildet sind.
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Messen des Durchmessers von Bohrungen, mit
einem in die zu messende Bohrung einführbaren Gehäuse, das
einen sich quer zur Bohrungsachse erstreckenden Durchbruch
aufweist, mit an entgegengesetzten Enden des Durchbruchs
verschiebbar gelagerten Kontaktelementen, die mit äußeren
Flächen gegen die Innenseite der zu messenden Bohrung drückbar
sind, und mit einem langgestreckten Glied, das mit zwei
vorzugsweise V-förmigen Nuten versehen ist, an deren Flanken
die Kontaktelemente mit gekrümmten Oberflächen anliegen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Flanken jeder Nut (30, 30′) zylindrische Segmente
(32, 32′) jeweils eines Zylinders aufweisen, dessen
Achse die Achse des langgestreckten Gliedes (26; 26 a; 26 b)
kreuzt, daß die Kontaktelemente (18, 24; 18′, 24′; 18 a; 18 b)
an den zylindrischen Segmenten (32, 32′) mit einer gekrümmten
Oberfläche anliegen, deren Krümmungsradius gleich dem
Krümmungsradius der zylindrischen Segmente ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktelemente sphärische Teile (24, 24′; 42; 18 b)
aufweisen, die an den zylindrischen Segmenten anliegen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktelemente sphärische Teile (18 b) sind, die an
den zylindrischen Segmenten anliegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die sphärischen Teile (24, 24′; 18 b) von Blattfedern
(20, 20′; 20 b) getragen sind, die an dem Gehäuse (10; 10 b)
befestigt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die sphärischen Teile (24, 24′; 18 b) an Tragstangen
(19, 19′; 19 b) befestigt sind, die mittels Blattfedern
(20, 20′; 20 b) beweglich an dem Gehäuse (10; 10 b) befestigt
sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gekrümmten Oberflächen sphärische Polygonteile sind.
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