DE2915992C2 - - Google Patents

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.