DE3109041A1

DE3109041A1 - Geraet zur messung linearer groessen

Info

Publication number: DE3109041A1
Application number: DE19813109041
Authority: DE
Inventors: Serge 1022 Chavannes Ginggen
Original assignee: Tesa SARL
Current assignee: Tesa SARL
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1981-03-10
Publication date: 1982-02-04
Also published as: DE3109041C2; CH635191A5; FR2478300A1; BR8101392A; GB2071850B; GB2071850A; JPH0415401B2; US4353168A; SE8101477L; IN155446B; JPS56142407A; FR2478300B1; SE449264B

Description

- 4 BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Messung von linearen •Meßgrößen für die Überprüfung der Abmessungen von großvolumigen Teilen wie z.B. Schaufelrädern und Turbinengehäusen bei Wasser- oder Wärmekraftwerken, insbesondere nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen bekannten Meßgeräte können Messungen bis zu mehreren Metern vornehmen. Um eine hohe Genauigkeit dieser Meßgeräte zu gewährleisten, werden bei ihrer Konzeption die Wärmedehnung aufgrund ihrer Handhabung sowie ihre Neigung zum Durchhängen aufgrund ihrer großen Längen berücksichtigt. So sind z.B. die Vergleichsbzw. Normalstäbe, auf welche die Messung bezogen ist und die den Meßkopf ohne Kontaktunterbrechung mit dem feststehenden Anschlag verbinden, im Inneren von rohrförmigen Verlängerungsstücken angeordnet, so daß diese Stangen gegenüber den Händen des Benutzers isoliert sind. Ferner haben diese rohrförmigen Verlängerungsstücke eine ausreichend starre Struktur, damit die Durchbiegung des daraus gebildeten Meßgerätkörpers keine merklichen Abweichungen der Länge des daraus gebildeten Bogens von der Länge der theoretischen Meßsehne, zumindest im Rahmen der zulässigen Toleranzen, verursacht, wenn die Kontaktanschläge der Fühler solcher Instrumente fluchtend mit den Vergleichsstäben angeordnet sind. Wenn jedoch diese Kontaktanschläge in bezug auf die Flucht der Vergleichsstäbe zu den Fühlern hin verlagert sind, wie dies bei den Meßinstrumenten der Fall ist, mit denen die Erfindung sich befaßt, ist es innerhalb vernünftiger Grenzen nicht möglich, die Verlängerungsstücke so steif auszubilden, daß Meßfehler vermieden werden, denn die von der Durchbiegung des Körpers verursachte Meßabweichung wird durch die Verlagerung der Kontaktanschläge in zu hohem Maße verstärkt.

130065/0698

Bei Messungen in waagerechter Lage wird daher eine besondere Meßausrüstung verwendet, die aus Stützrollen gebildet ist, welche unter dem Meßgerätkörper angeordnet werden, um diesen an genau bestimmten Punkten zu unterstützen, die als "Airy-Punkte" bezeichnet werden, damit die Auswirkungen des Durchhanges minimal gemacht werden.

Die Verwendung solcher Rollen setzt jedoch das Vorhandensein von AbstützoLerflachen an den gewünschten Stellen und in der richtigen Höhe an dem auszumessenden Teil voraus, was selten zutrifft. Solche Abstützoberflächen müssen vielmehr zumeist künstlich durch weitere Hilfsmittel geschaffen werden, was zeitraubend ist und ein gewisses Fachkönnen erfordert und darüber hinaus Probleme aufwerfen kann, die schlecht auf einfache Weise gelöst werden können, z.B. bei der Überprüfung einer Bohrung mit großem Durchmesser in einer waagerechten Wand eines Aufbaus.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Meßgerätes der eingangs genannten Art, bei dem die vorstehend erläuterten Schwierigkeiten nicht auftreten und insbesondere vermieden wird, daß der durch das Durchhängen des Meßgerätkörpers verursachte Meßfehler verstärkt wird durch die Anordnung der Kontaktanschläge an den Fühlern außerhalb der Flucht der Vergleichs- bzw. Normalstäbe.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät ist es nicht erforderlich, den Durchhang des Meßgerätkörpers zu beseitigen, der zu den oben beschriebenen Meßfehlern und Schwierigkeiten führt, und zwar indem die Auswirkungen dieses burchhanges korrigiert werden,

Durch die bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät vorgesehene Einrichtung zur überprüfung der Neigung der beiden Fühler des Meßgeräts und durch die ebenfalls vorgesehene Einrichtung zum Einstellen der Neigung wenigstens eines Fühlers wird es nämlich ermöglicht, den relativen Winkelunterschied zwischen den Fühlern zu korrigieren, auf welche die Kontaktanschläge verlagert sind, wobei dieser Winkelunterschied durch das Durchhängen des Meßgeräts verursacht wird und die Vestärkung des Meßfehlers verursacht, wie im einzelnen nocht weiter unten erläutert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Ausführuncjiji'orm im Aufriß; Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht aus Fig. 1 im Aufriß;

Fig. 3 und 4 Darstellungen zur Erläuterung der Erfindung; und

Fig. 5 eine Aufrißansicht einer Einzelheit bei einer anderen Ausführungsform.

Das in'den Fig. 1 und 2 gezeigte Meßgerät enthält einen Meßkopf 1 und einen feststehenden Anschlag 2, die durch einen Körper 3 verbunden sind, welcher aus Verlängerungsstücken 4 und 5 gebildet ist. Die Verlängerungsstücke 4 und 5 sind aus einem Sortiment von Verlängerungsteilen ausgewählt, das zur Meßgerätausrüstung gehört, wobei die Auswahl abhängig von der

130065/0698

zu messenden Größe getroffen wird, die hier als Abstand L zwischen zwei Wandungen 6 und 7 angegeben ist.

Diese Verlängerungsstücke sind aus rohrförmigen Metallteilen gebildet, die bei der gezeigten Ausführungsform elliptischen Querschnitt haben und jeweils Anschlußelemente 8 aufweisen. Im Inneren der Verlängerungsstücke sind in üblicher Weise Vergleichs- bzw. Normalstäbe 9 fluchtend und durchgehend elastisch abgestützt angeordnet und verbinden den Meßkopf 1 mit dem feststehenden Anschlag 2.

Das Meßgerät weist zwei Meßfühler 10, 11 auf, die aus zwei parallelen Schenkeln gebildet sind, an denen jeweils ein Kontaktanschlag 12 befestigt ist, und zwar bei der gezeigten Ausführungsform mit Punktkontakt, und ferner in bezug auf die Flucht der Vergleichsstäbe 9 verlagert.

Der Meßkopf 1 ist üblich ausgebildet, und in seinem Körper befindet sich eine axiale bewegbare Taststange 13, an der der Fühler 10 befestigt ist und die auf bewegliche Anzeigeelemente einer Ableseskala 14 einwirkt.

Die beiden Fühler 10, 11 sind in der üblichen Weise starr mit dem Meßkopf 1 bzw. dem feststehenden Anschlag 2 verbunden, und zwar über Halterungen 15, in denen sie in Abhängigkeit von der Art der auszuführenden Messung auf die gewünschte Höhe eingestellt werden können.

Der feststehende Anschlag 2 ist mit dem Meßgerätkörper 3 über edne Einrichtung zur Einstellung der Neigung des Fühlers 11 in der durch die beiden Fühler definierten Ebene versehen. Diese Einrichtung ist gebildet aus einem Schwenkausleger 16 und einer Einstellschraube 17. Der Schwenkausleger 16 umfaßt einen auf einem Schwenkzapfen 19 angelenkten Arm 18, wobei der Schwenkzapfen 19 senkrecht zur Ebene der Fühler verläuft

130065/0698

3109Q41

und von einem Verbindungsstück 20 zur Verbindung mit dem Verlängerungsstück 4 getragen wird. Der Anschlag 2 ist an diesem Schwenkausleger 16 starr befestigt. Die Einstellschraube 17 ist in einem Führungslager 21 zur axialen Festlegung gehalten, das an der Wandung des Verlängerungsstücks 4 befestigt ist, und die Gewindestange 22 der Einstellschraube ist in Eingriff mit einem radialen Gewindeloch in einer Welle 23, die am Ende des Armes 18 drehbar gelagert ist.

Der Meßkopf 1 ist über ein Anschlußteil 24 starr mit dem Verlängerungsstück 5 des Meßgerätkörpers 3 verbunden.

Den beiden Fühlern 10, 11 ist eine Einrichtung zur Überprüfung ihrer Neigung in der von ihnen definierten Ebene zugeordnet, wobei diese Einrichtungen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei Klinometern bzw. Neigungsmessern 25, 26 gebildet sind, von denen jedes in bezug auf den zugeordneten Fühler in räumlich fester Lage angeordnet ist. Jedes dieser zwei Klinometer umfaßt eine Befestigungsstange 27, die in eine Sackbohrung an einem Teil des Gerätes eingesetzt und in dieser Bohrung mittels einer Spannschraube 28 blockiert ist.

Das Klinometer 25 ist auf diese Weise an dem Anschlußteil 24 des Meßkopfes 1 befestigt, während das Klinometer 26 an dem Schwenkausleger 16 befestigt ist, an welchem der Anschlag 2 angeordnet ist.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind diese zwei Klinometer elektronische Richtwaagen üblicher Ausbildung, die ein elektrisches Analogsignal abgeben, das ihre Neigung in bezug auf die senkrechte Bezugsrichtung angibt, wobei die Senkrechte durch ein eingebautes Pendellot gegeben ist, wenn das Gerät in einer senkrechten Ebene verwendet werden soll, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die beiden elektronischen Richtwaagen sind über zwei Kabel 29 mit einem Ablesegerät 30 verbunden,

130065/0698

an dem die festgestellten Neigungswerte abgelesen werden, die nach Nullabgleich aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaus den Neigungswerten der zwei Fühler 10, 11 entsprechen. Dieses Ablesegerät kann entweder am Meßgerät selbst oder aber an irgendeiner anderen Stelle angeordnet werden, die dem Benutzer günstig erscheint.

Das so ausgebildete Meßgerät ist in Fig. 1 in einem Zustand dargestellt, bei dem es auf dem zu vermessenden Teil durch zwei einstellbare Stützen 31 in Abstützung gehalten ist, wobei diese Stützen mit dünnerem Strich dargestellt sind, um die Zeichnung nicht unnötigerweise zu überladen. Die eine Stütze ist an dem Schwenkausleger 16 befestigt, während die andere an dem Anschlußteil 24 zur Verbindung des Meßkopfes 1 mit dem Meßgerätkörper 3 befestigt ist. Eine solche Ausrüstung ist jedoch nicht zwingend erforderlich, denn das Meßgerät kann auch manuell von zwei Bedienungspersonen oder durch irgendwelche geeigneten Mittel in Stellung gehalten werden.

Die Ausführung von Messungen mittels des beschriebenen Meßgerätes ist relativ einfach.

Nachdem der Meßkopf 1 und die elektronischen Richtwaagen 25, 26 zuvor geeicht sind, wird das Gerät an dem zu vermessenden Teil in Stellung gebracht, z.B. wie in Fig. 1 gezeigt ist, wobei die Kontaktanschlage der zwei Fühler 10, 11 auf den Wandungen 6, Ί, welche die zu vermessende geometrische Gestalt begrenzen, in Abstützung gebracht werden.

Dann werden die Neigungswerte der beiden Fühler 10, 11 miteinander verglichen, indem die an dem Ablesegerät 30 angezeigten Werte abgelesen werden.

Je nach Stärke des Durchhanges des Meßgeräts ergibt sich ein mehr oder weniger starker Unterschied der Neigung des Fühlers

130065/0898

11 an dem feststehenden Anschlag von der Neigung des Fühlers 10 an dem Meßkopf. Aufgrund der Verlagerung der Kontaktanschläge an den Fühlern in bezug auf die Flucht der Vergleichsstäbe 9 ergibt sich ein in Fig. 3 schematisch und willkürlich übertrieben dargestellter Effekt, der einen Meßfehler e zwischen dem richtigen Maß L des vermessenen Teils und dem von dem Meßkopf 1 angezeigten Wert verursacht. Diese Abweichung bzw. dieser Meßfehler e ist nicht meßbar. Um ihn zu beseitigen, verändert der Benutzer die Neigung des Fühlers 11, indem er die Einstellschraube 17 verdreht, wodurch der feststehende Anschlag 2 um den Schwenkzapfen 19 verschwenkt wird, bis der Neigungswert demjenigen des anderen Fühlers TO entspricht. Die ursprüngliche Parallelität der beiden Fühler ist dann wieder hergestellt, und der von dem Meßkopf angezeigte Wert entspricht dem Maß L, wie in Fig. 4 schematisch angegeben ist.

Die Verwendung des Meßgeräts ist natürlich nicht auf die Vornahme von horizontalen Messungen beschränkt. Vielmehr ergeben sich dieselben Vorzüge auch bei der Vornahme von Messungen an mehr oder weniger geneigten Ebenen, jedoch innerhalb der Meßgrenzen der verwendeten Klinometer.

Fig. 5 zeigt einen Teil des Meßgerätes nach einer anderen Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist der Fühler 11 des feststehenden Anschlages 2 an diesem angelenkt, und zwar über die zugeordnete Halterung 150 und mittels eines Schwenkzapfens 190. Seine Neigung kann mittels einer Schraube 170 eingestellt werden, die zwei einander gegenüber angeordnete Gewindestangen 220 mit gegenläufigen Gewinden aufweist, die au'f der einen bzw. anderen Seite in Eingriff sind mit einer Welle 230, die in einem fest mit der Halterung 150 verbundenen Arm 31 drehbar gelagert ist, bzw. mit einer weiteren Welle 230, die in einem Anschlußteil 200 drehbar gelagert ist, welches den feststehenden Anschlag 2 mit dem Verlängerungsstück 4 des Meßgerätkörpers verbindet. Das Klinometer 26 ist bei der gezeigten Ausführungsform an der Fühler-"

130065/0698

halterung 150 befestigt. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, daß ein Ende der an den Anschlag 2 anzukoppelnden Verlängerungsstücke eine spezielle Ausbildung aufweist.

Anstelle der beschriebenen Klinometer 25, 26 können andersartige Neigungsmesser verwendet werden, z.B. optische Neigungsmesser oder Bläschen-Klinometer.

Zur überprüfung der Neigung der Fühler können auch Präzisions-Winkelmesser verwendet werden, wenn das zu vermessende Teil auf beiden Seiten des Meßgerätes miteinander fluchtende Bezugsebenen aufweist, und selbst Maßkomparatoren können verwendet werden, wenn das Meßgerät wenigstens eine Bezugsebene aufweist.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch vorgesehen, den Meßkopf 1 an dem Meßgerätkörper 3 in gleicher Weise wie den feststehenden Anschlag 2 anzulenken oder den Fühler 10 an dem Meßkopf anzulenken, in gleicher Weise wie in Fig. 5 anhand einer Ausführungsvariante gezeigt ist. Eine Ausführungsform, bei welcher beide Fühler geneigt werden können, ist für solche Fülle vorteilhaft, bei denen die Kontaktanschläge 12 nicht punktförmig sind, sondern geradlinig, denn dann kann leicht ein linsenförmiger Kontakt der Kante des Kontaktanschlags an den beiden Fühlern mit den Wandungen des zu vermessenden Teiles gewährleistet werden.

Der Anschluß der beiden Klinometer 25, 26 an ein Ablesegerät 30 ist nicht erforderlich, wenn die verwendeten Klinometer selbst eine Anzeigeskala aufweisen. Eine solche Ausführungsform ist jedoch weniger günstig, wenn das auszumessende Maß groß ist, denn der Benutzer muß sich dann bei jedem Einstellvorgang zu einer anderen Stelle begeben oder ist auf Hilfe angewiesen.

130065/0698

Die verwendeten Klinometer können dauerhaft an dem Meßgerät befestigt sein. Wenn sie abnehmbar sind, wie dies bei den gezeigten Ausführungsformen der Fall ist, so kann jedoch ihre Eichung leicht an anderer Stelle als an dem Meßgerät selbst vorgenommen werden, z.B. auf einem geeigneten starren Gerüst geringer Größe, das nicht dem Einfluß von Durchbiegungen unterliegt.

130065/0698

Claims

PATENTANWÄLTE ".I ' ■> - - """;*"; I

Dipl.-lng. MAX BUNKE .:.*.." "-"*--" '..*.:. -3 ι non/ι

Dipl.-Chem. Dr. HOLGER BUNKE * ^IWV^ '

Dipl.-Phys. HARTMUT DEGWERT

JOHANNES-SCHAHRER-STHAbUE 13 D-8000 MÜNCHEN 21

München, den 10. März 1981 P 5018

TESA S.A.

Rue Bugnon 38

CH-1020 Renens

Gerät zur Messung linearer Größen

PATENTANSPRÜCHE

Gerät zur Messung linearer Größen, welches gebildet ist aus einem Meßkopf und einem feststehenden Anschlag, die verbunden sind durch einen Körper aus auswechselbaren Verlängerungsstücken mit eingebauten und miteinander fluchtenden Vergleichsstäben, und bei welchem zwei Fühler, von denen der eine von dem Meßkopf und der andere von dem feststehenden Anschlag getragen wird, durch zwei parallele Arme gebildet sind, an denen jeweils ein Kontaktanschlag in einer Stellung befestigt ist, die bezüglich der,Flucht der Vergleichsstäbe verlagert ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung

130065/0698

(25, 26) zur Prüfung der Neigung der beiden Fühler (10, 11) in der von diesen definierten Ebene und eine Einrichtung (16, 17) zur Einstellung der Neigung wenigstens eines (11) dieser Fühler in dieser Ebene.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Prüfung der Neigung durch zwei Klinometer (25, 26) gebildet ist, die den zwei Fühlern (10, 11) zugeordnet sind, wobei jedes Klinometer in räumlich fester Lage in bezug auf den zugeordneten Fühler angeordnet ist.
3· Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Klinometer (25, 26) abnehmbar an den zwei Fühlern (10, 11) angeordnet sind.
4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Klinometer (25, 26) elektronische Richtwaagen sind.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei elektronischen Richtwaagen über Kabel (29) mit einem Ablesegerät (30) verbunden sind, an dem die Neigurigswerte der zugeordneten Fühler (10, 11) ablesbar sind.
6. Gerät nach Anspruch 1, bei welchem der eine Fühler (10) starr an dem Meßkopf (1) und der andere Fühler (11) starr an dem festen Anschlag (2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der zwei Teile, an denen die Fühler befestigt sind, auf einem Schwenkzapfen (19) angelenkt ist, der sich senkrecht zur Ebone der Fühler erstreckt und von dem Körper (3) cjetragen wird, und daß wenigstens ein Kinstellorgan (17) zur Eiantclluny der Verschwenkung dieses Elementes um den Schwenkzapfen vorgesehen ist.

130065/0698
7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer (11) der zwei Fühler auf einem Schwenkzapfen (190) angelenkt ist, der sich senkrecht zur Ebene der Fühler erstreckt und von dem Meßkopf (1) bzw. dem feststehenden Anschlag (2) getragen wird, welchem dieser Fühler zugeordnet ist, und daß die Achse dieses Schwenkzapfens die Achse der Vergleichsstäbe (9) der Verlängerungsstücke (4, 5) schneidet und wenigstens ein Einstellorgan (170) zur Einstellung der Verschwenkung dieses Fühlers (11) um den Schwenkzapfen vorgesehen ist.

130065/0698