DE3109041C2 - Gerät zur Messung linearer Größen - Google Patents

Abstract

Das Meßgerät umfaßt einen Meßkopf (1) und einen feststehenden Anschlag (2), die durch einen Meßgerätkörper (3) miteinander verbunden sind, der aus austauschbaren Verlängerungsstücken (4, 5) gebildet ist. Das Meßgerät ist zum Vermessen großer Teile vorgesehen. Die Kontaktanschläge (12) des Meßgerätes sind am Ende von zwei zueinander parallelen Fühlern (10, 11) angeordnet und in bezug auf die Flucht der in den Verlängerungsstücken angeordneten Vergleichsstäbe (9) verlagert. Jedem dieser Fühler (10, 11) ist ein Gerät zur Messung ihrer Neigung zugeordnet, das als Klinometer (25, 26) ausgebildet ist. Die beiden Klinometer sind mit einem Ablesegerät (30) verbunden, an dem die Neigung der beiden Fühler abgelesen wird. Die Neigung des einen Fühlers (11) ist mittels einer Einstellschraube (17) einstellbar. Auf diese Weise kann die Parallelität der beiden Fühler wieder hergestellt werden, wenn das Meßgerät beim Ausmessen großer Maße durchhängt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Messung von linearen Meßgrößen nach dem Oberbegriff des Palentanspruchs 1. Derartige Meßgeräte sind insbeson-

65 dere für die Überprüfung der Abmessungen von großyolumigen Teilen wie ζ,Β, Schaufelrädern und Turbinengehäusen bei Wasser- oder Wärmekraftwerken geeignet.

Aus dem Prospekt der Firma Hansa Metallwarengesellschaft mbH Thiessen und Hager, Seite 2, ist ein teleskopisches Längenmeßgerät bekannt, das an seinen Enden die Meßfühler trägt und mit einer Wasserwaagenlibelte zur exakten Messung der horizontalen oder vertikalen Anwendung ausgestattet ist Diese Wasserwaagenlibelle ist an dem inneren Ende des Geräteschaftes befestigt Die mit einem solchen Gerät erreichbare Meßgenauigkeit ist gering, reicht aber für die beabsichtigten Anwendungszwecke, nämlich Bestimmung der lichten Höhe von Räumen, Durchgängen Einfahrten usw, aus.

Aus der DD-PS 117 114 ist ein Meßgerät zur Messung größerer linearer Längen bekannt, dessen Meßgerätkörper aus mehreren aneinanderfügbaren Elementen besteht, die jeweils mit einem Vergleichsstab versehen sind. An dem einen Ende des Meßgerätkörpers ist ein feststehender Fühler an einem Arm angeordnet, der sich senkrecht zur Achse des Meßgerätkörpers von diesem fort erstreckt Am anderen Ende des Meßgerätkörpers ist ein beweglicher Fühler ebenfalls an einem senkrecht zur Achse des Meßgerätkörpers abstehenden Arm angebracht Aufgrund der Verwendung von i'ergleichsstäben können sehr genaue Messungen durchgeführt werden.

Um eine hohe Genauigkeit dieser Meßgeräte bei der Messung von Längen bis zu mehreren Metern 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 Vergleichs- bzw. 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 Hunden 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.

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 Abstützoberflächen an den gewünschten Stellen und in der richtigen Höhe an dem

abzumessenden Teil vuraus, was selten zutrifft. Solche Abstützoberfläehen müssen vielmehr zumeist künstlieh 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 Oberprüfung 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 durch das Durchhängen des Meßgerätkörpers verursachten Meßfehler kompensiert werden können.

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, da die Auswirkungen dieses Durchhanges korrigiert werden.

Durch die bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät vorgesehene Einrichtung zur Messung 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 Verstärkung des Meßfehlers verursacht, wie im einzelnen noch 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 zeigt

F i g. 1 eine Gesamtansicht einer Ausführungsform im Aufriß;

F i g. 2 eine vergrößerte Detailansicht aus F i g. 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 Meßkoyf 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 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 Vergleichsbzw. 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.

Per 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,

ίο 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 eine 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 Schenkausleger 16 umfaßt einen auf einem Schwenkzapfen 19 angelenkten Arm 18, wobei der Schwenkzapfen 19 senkrecht zur Ebene der Fühler verläuft und von einem Verbindungsstück 20 zur Verbindung mit dem Verlängerungsstück 4 getragen wird. Der Anschlag 2 ist an diesem Schwcnkausleger 16 starr befestigt Die Einstellschraube 17 ist in einem Führungslager 21 zur axialen Festlegung gehalten, Jas 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 Messung ihrer Neigung in der von ihnen definierten Ebene zugeordnet, wobei diese Einrichtungen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei Klinometem 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 F i g. 1 gezeigt ist. Die beiden elektronischen Richtwaagen sind über zwei Kabel 29 mit einem Ablesegerät 30 verbunden, 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 günstif. ericheint. Das so ausgebildete Meßgerät ist in Fig. 1 in einem Zustand dargestellt, bei dem es auf dem zu vermessenden Teil ..ktrch zwe^: 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. I gezeigt ist, wobei die Kontaktanschläge der zwei Fühler 10, 11 auf den Wandungen 6, 7, 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 Auteiegci'äi jv dMgc/.cigicM Tvci'ic dugcicScH wcfucn.

Je nach Stärke des Durchhanges des Meßgerätes ergibt sich ein mehr oder weniger starker Unterschied der Neigung des Fühlers 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 F i g. 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 10 entspricht. Die ursprüngliche Parallelität der beiden Fühler ist dann wieder hergestellt, und der von dem Meßkopf angezeigte Wert entspricht dem Maß L wie in F i g. 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 u.id 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 auf 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 Fühlerhalterung 150 befestigt. Bei dieser Ausführungsform ist es nichi erforderlich, daß ein Ende der an den Anschlag 2 an/.u< oppelnden 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 /u ver iiiesMrniie Tcti auf 'neiden Seilen des Meßgerätes miteinander fluchtende Bezugsehenen 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 Weist w\e in Fig. 5 anhand einer Ausführungsvariante gezeigt ist. Eine Ausführungsform, bei welcher beide Fühler geneigt werden können, ist für solche Fülle vorteilhaft, bei d'-nen die Koniaktanschläge 12 nicht punktförmig sind, sondern geradlinig, denn dann kann leicht ein linienförmiger Kontakt der Kante des Kontaktanschlages 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 Ausführungsf^rm ist jedoch weniger günstig, wenn das auszumessende Maß groß ist. denn der Benutzer muß sich dann bei jedem Einstellorgane zu einer anderen Stelle begeben oder ist auf Hilfe angewiesen.

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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Gera,, w Messung linearer Größen, welches gebildet ist aus einem Meßkopf (1) und einem feststehenden Anschlag (2), die verbunden sind durch einen Körper (3) aus auswechselbaren Verlängerungsstücken (4, 5) mit eingebauten und miteinander fluchtenden Vergleichsstäben (9), und bei welchem zwei Fühler (10,11), 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 (12) in einer Stellung befestigt ist, die bezüglich der Bucht der Vergleichsstäbe verlagert ist, wobei das Durchhängen des Körpers (3) die Präzision der Messung beeinträchtigt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung(25, 26) zur Messung der Neigung jedes 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 zur Wiederherstellung der durch das Durchhängen verlorengegangenen Parallelität der Fühler (10,11).

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung 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 Fünlern (10,11) angeordnet sind.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Klinometer (25, 26) elektronische Richtwaagen sin-\

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei elektronischen Richtwaagen über Kabel (29) mit einem Ablesegerät (30) verbunden sind, an dem die Neigungswerte 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 Ebene der Fühler erstreckt und von dem Körper (3) getragen wird, und daß wenigstens ein Einstellorgan (17) zur Einstellung der Ver-Schwenkung dieses Elementes um den Schwenkzapfen vorgesehen ist.

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 Verlängerungs- w stücke (4,5) schneidet und wenigstens ein Einstellorgan (170) zur Einstellung der Verschwenkung dieses Fühlers (11) um den Schwenkzapfen vorgesehen ist.