DE69413041T2 - Messaufnehmer zur kontrolle von linearen grössen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Kontrolle linearer Abmessungen mechanischer Werkstücke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• US-A-4,926,559 schildert eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Position von Werkstückflächen und für ähnliche Anwendungen mit Hilfe eines einzelnen Fühlers. Diese Einrichtung besitzt ein Gehäuse in Längsrichtung, eine Wandlereinheit, ein Verlängerungselement mit einer Kugel an einem Ende, eine Blattfeder, die in Ruhelage in einer bestimmten Ebene liegt, und die das andere Ende des Verlängerungselementes mit der Wandlereinheit verbindet, und ein Bauteil, das eine ebene Anschlagfläche definiert, die zur Längsachse schräg geneigt ist. Beim Messen werden das Verlängerungselement und das Werkstück gegenseitig verschoben und die Kugel kann direkt oder über andere Elemente einen Punkt am Werkstück kontaktieren. Infolge der Anlage der Kugel an der schrägen Fläche und des Durchbiegens der Blattfeder führen querliegende Abweichungen der Werkstückabmessung von einer Nennabmessung zu einer Verlagerung des beweglichen Bauteils der Wandlereinheit in Längsachse. Bei dieser Vorrichtung kann die Verwendung einer flachen Anschlagfläche und der Blattfeder zu Nachteilen führen. Beispielsweise kann die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Meßvorgänge von Torsionskräften gefährdet sein, die gegebenenfalls an der Blattfeder auftreten.
• US-A-2,842,858 schildert ein Meßgerät mit einem Gehäuse und zwei kugelförmigen Fühlern, die mit dem Gehäuse über elastische Schäfte verbunden sind, so daß gegenseitige Bewegungen aufeinander zu und voneinander weg möglich sind. Die Kugeln sind in Kontakt mit symmetrisch schrägen Flächen eines zentralen Prismaelementes, das mit einer Stange verbunden ist, die Längsbewegungen ausführen kann. Dieses Meßgerät wie auch andere bekannte Meßgeräte gleicher Bauweise läßt sich zum Kontrollieren kleiner und tiefer Bohrungen nicht ohne weiteres benut zen, da die Querabmessungen der beiden Kugeln und des zentralen Prismaelements nicht vernachlässigt werden können. Außerdem kann die Übertragung der Bewegung zwischen dem Prisma und den Kugeln sowie das damit verbundene Gleiten an den schrägen Flächen zu Ungenauigkeiten und schlechter Wiederholbarkeit der Meßvorgänge führen. Ferner ist es nötig, daß beim Zusammenbau des Meßgeräts die Lage der Kugeln sehr sorgfältig bestimmt wird, so daß sich das gewünschte Zusammenwirken von Prisma und Kugeln ergibt. Die symmetrische Anordnung, die für die beweglichen Kugeln erforderlich ist, beruht auf einer korrekten Zentrierung der Achse der zu messenden Bohrung und der Meßgeräte-Achse.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein genaues und zuverlässiges Meßgerät zu schaffen, das besonders einfach, kompakt und preiswert aufgebaut ist.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe wie andere Aufgaben mit einem Meßgerät gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
• Vorzugsweise hat die Anschlagfläche einen V-förmigen Querschnitt.
• Zum Messen von Innendurchmessern von Bohrungen weist das Meßgerät mindestens einen beweglichen Fühler zum Kontaktieren der Wandfläche der zu kontrollierenden Bohrung auf. Der bewegliche Fühler kann ein kugelförmiges Element sein oder ein zusätzliches Element, das Auslenkungen an das kugelförmige Element überträgt. Andere Fühler, vorzugsweise ein oder zwei weitere Fühler können außerdem die Wandung der zu messenden Bohrung kontaktieren.
• Vorzugsweise sind der bzw. die weiteren Fühler an einer Schutzkappe befestigt, die in die zu messende Bohrung einführbar ist.
• Vorzugsweise ermöglicht eine Zentriervorrichtung kleine Auslenkungen der Schutzkappe, insbesondere zum automatischen Messen von Innendurchmessern oder kleine Verlagerungen des die Fühler tragenden Armes gegenüber der Schutzkappe, insbesondere bei Handmeßgeräten.
• Zum Messen von Außendurchmessern besitzt das Meßgerät vorzugsweise einen im wesentlichen bogenförmigen Träger, wobei ein Fühler an einem Bein des Trägers befestigt ist und ein beweglicher Fühler in Form des kugelförmigen Elementes vorgesehen ist. Der bogenförmige Rahmen wird von einer Zentriervorrich tung getragen, mit der es möglich ist, daß der feste Fühler und der bewegliche Fühler diametral einander gegenüberliegende Teile des Werkstückes kontaktieren.
• Vorzugsweise ist das Verlängerungselement oder ein Teil des Verlängerungselementes in jeder Querrichtung elastisch. Die direkte Verbindung ohne weitere Übertragungselemente des kugelförmigen Elements mit der Wandlereinheit sowie die Führungsfläche zur geführten Verlagerung des kugelförmigen Elements in einer schrägen Richtung führt zu hoher Meßgenauigkeit und Wiederholbarkeit. Weitere Vorteile werden noch geschildert.
• Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung in Form von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
• Fig. 1 einen Längsschnitt eines Meßgeräts in einer ersten Ausführungsform der Erfindung zum Einführen in eine Bohrung,
• Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
• Fig. 3 eine Seitenansicht eines Details der Fig. 1 in Pfeilrichtung III-III,
• Fig. 4 eine schräge, teilweise geschnittene Ansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 1,
• Fig. 5 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
• Fig. 6 einen Längsschnitt eines Handmeßgeräts zum Einführen in eine Bohrung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
• Fig. 7 eine schematische Ansicht eines gegenüber der Fig. 6 abgeänderten Meßgeräts,
• Fig. 8 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, einer Meßeinrichtung zum Kontrolle von Außendurchmessern in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
• Fig. 9 eine Vorderansicht der Meßeinrichtung der Fig. 8 und
• Fig. 10 ein Schnitt der Meßeinrichtung der Fig. 8 und 9.
• Das in Fig. 1 dargestellte Meßgerät besteht aus einem Halter und Schutzmitteln 1 mit einem zentralen Gehäuseteil 2, das eine Längsachse A definiert, einem endseitigen Anschlußelement 3 und einem äußeren rohrförmigen Gehäuseteil 4. Ein Wandler bzw. Meßkopf 5 liegt in einer Kammer 6 im zentralen Gehäuseteil 2 und rohrförmigen Gehäuseteil 4 und ist einstellbar mit Hilfe einer Schraube 7 in Längsrichtung und versetzt gegenüber der Achse A befestigt. Der Meßkopf 5 ist von bekannter Bauweise, beispielsweise eine axiale Meßpatrone und weist Wandlermittel wie einen Differentialwandler auf, dessen erste Elemente bzw. gehäuseseitige Wicklungen 8 und zweite Elemente mit einem beweglichen Kern 9 schematisch dargestellt sind. Eine Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit, die schematisch mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist, ist über eine Leitung 11 an den Differentialwandler angeschlossen.
• Der Kern 9 ist mit einem beweglichen Teil bzw. einer Stange 12 des Meßkopfes 5 verbunden. Ein Ende des beweglichen Teils 12 trägt einen Ringflansch 13, und eine Druckfeder 14 liegt zwischen dem Flansch 13 und einem endseitigen Anschlag 15 am zentralen Gehäuseteil 2.
• Das zentrale Gehäuseteil 2 besitzt einen im wesentlichen zylindrischen Endteil 16, der über das rohrförmige Gehäuseteil 4 vorsteht und der mit einer in Längsrichtung verlaufenden Durchgangsbohrung 17 versehen ist, die symmetrisch zur Achse A liegt und teilweise in dem Teil 16 verläuft. Zwei erste Fühler 20 und 21, wie sie in Fig. 2 ersichtlich sind, sind am Endteil 16 des Gehäuseteils 2 befestigt und liegen in einem gegenseitigen Winkelabstand von 120º zur Achse A.
• Ein Verlängerungselement oder beweglicher Schaft 22 ist in der Längsbohrung 17 angeordnet und sein erstes Ende ist mit dem Flansch 13 mit Hilfe einer Verschraubung verbunden. Eine Kugel 23 bildet einen beweglichen Fühler und ist am zweiten Ende des Schaftes 2 befestigt.
• Ein Anschlagglied 25 in der Längsbohrung 17 ist am Endteil 16 nahe an dessen Ende befestigt. Das Anschlagglied 25 bildet eine Führungsfläche 26, die schräg zur Längsachse A liegt und einen V-förmigen Querschnitt aufweist. Die Kugel 23 wird mit Hilfe der Feder 14 am Schaft 22 an die den Seiten des V entsprechenden Bereiche der Führungsfläche 26 angedrückt. Der Schaft 22 besitzt einen zylindrischen Teil 30 von verringertem Durchmesser, der sich verbiegen kann und damit gegenseitige Verschiebungen zwischen dem Ende des die Kugel 23 tragenden Schaftes 22 und dem mit dem Flansch 13 verbundenen Ende des Schaftes 22 ermöglicht.
• Ein seitlicher Schlitz 33, der besser aus Fig. 3 hervorgeht, ist im Endteil 16 des Gehäuseteils 2 nahe der Führungsfläche 26 vorgesehen und besitzt eine Querabmessung, die kleiner als der Durchmesser der Kugel 23 ist.
• Die Kugel 23 kontaktiert aufgrund des von der Feder 14 auf den Schaft 22 und auf die Schräge der Führungsfläche 26 ausgeübten Druckes die innere Kante des Schlitzes 33.
• Die Ruhelage des beweglichen Fühlers 23 ist somit von der Kraft der Feder 14 auf den Schaft 22 und von den Bezugsflächen der Führungsfläche 26 und von der inneren Kante des Schlitzes 33 bestimmt. In dieser Lage ragt die Kugeloberfläche des Fühlers 23 teilweise über die Außenfläche des Endteils 16 hinaus und die drei Fühler 20, 21 und 23 bilden so Kontaktbereiche (zum Kontaktieren des zu messenden Bauteils), die im wesentlichen in einer Ebene rechtwinklig zur Längsrichtung parallel zur Achse A liegen, und der Abschnitt 30 des Schaftes 22 ist leicht abgebogen.
• Weitere Öffnungen 35 und 36, die miteinander in Verbindung stehen, sind in dem Anschlußelement 3 und im Gehäuseteil 2 ausgebildet und durch sie läßt sich Druckluft auf die Innenseite des rohrförmigen Gehäuseteils 4 blasen. Die Luft kann durch die Kammer 6 und die Öffnung 17 und aus dem Schlitz 33 strömen (und möglicherweise durch andere Querbohrungen im Teil 16, nicht dargestellt), um Späne oder andere störende Partikel von der Wandung der zu messenden Bohrung 40 im mechanischen Bauteil 41 zu entfernen.
• Das Meßgerät wird an einer externen Stütze, beispielsweise einem beweglichen Schlitten mit bekannten, nicht in Fig. 1 dargestellten Zentrierelementen befestigt, so daß das Meßgerät geringe Schwenkbewegungen um einen Punkt oder eine Achse ausführen kann und so der zylindrische Teil 16 in die zu messende Bohrung 40 einführbar ist, auch wenn die gegenseitigen Achsen nicht genau fluchten.
• Die Betriebsweise des Meßgeräts der Fig. 1 bis 4 ist wie folgt: Nach dem Kalibrieren des Meßgeräts an einer Lehre mit bekannten Abmessungen in einer Weise, die ähnlich der im folgenden beschrieben ist, wird das Meßgerät beispielsweise mit dem vorgenannten Schlitten zum Werkstück 41 zugestellt und in die Bohrung 40 eingeführt. Der bewegliche Fühler 23 wird, sobald er die Wandfläche der Bohrung 40 kontaktiert, radial nach innen in die Öffnung 17 gedrückt, und die Kontaktflächen der Fühler 20, 21 und 23 richten sich infolge der mit Hilfe der Zentrierelemente möglichen Schwenkbewegungen so aus, daß sie mit der Bohrungswandfläche entsprechend einem zu messenden diametralen Querschnitt in Berührung treten. Bei dieser Bedingung erhält das Endteil 16 des Gehäuseteils 2 gegenüber dem Werkstück 41 infolge der Berührung zwischen den festen Fühlern 20 und 21 und der Wandfläche der Bohrung 40 eine Bezugslage. Die Verschiebung der Kugel 23 wird von der V-förmigen Führungsfläche 26 gesteuert und veranlaßt eine im wesentlichen axiale Verschiebung des Schaftes 22 und damit des beweglichen Teils 12 am Meßkopf 5 und des Kerns 9 gegenüber den gehäusefesten Wicklungen 8. So ergeben sich entsprechende elektrische Signale des Meßkopfes 5 zur Weiterleitung an die Einheit 10 und der Lochdurchmesser 40 wird mit einer entsprechenden Signalverarbeitung kontrolliert.
• So erlaubt die besonders einfache Bauweise des Meßgerätes einen in gleicher Weise einfache Messung. So sorgen insbesondere die direkte Verbindung zwischen der Kugel 23 und der beweglichen Stange 12, die beide am Schaft 22 befestigt sind und die geformte Fläche, nämlich die Führungsfläche 26 für eine geführte Verlagefing der Kugel 23 längs einer abgeschrägten Richtung und damit eine sicher und wiederholbare Messung, die Fehler vermeidet, die bei bekannten Meßgeräten durch mögliche ungewünschte Verlagerung von Fühlern und Wandler und/oder wegen zusätzlich vorhandener Elemente zur mechanischen Übertragung der Fühlerbewegung veranlaßt sind. Der zylindrische Abschnitt 30 von verringertem Durchmesser zusammen mit der von der V-förmigen Führungsfläche 26 gebildeten Führung verhindert - zusätzlich zu einer hohen Meßwiederholgenauigkeit des Meßgeräts - die Übertragung von wesentlichen Querkräften des Fühlers 23 auf die bewegliche Stange 12 des Meßkopfes 5, welche die störungsfreie axiale Verlagerung der Stange 12 nachteilig beeinflussen könnte. Dieses Merkmal ist beispielsweise in Verbindung mit Meßvorgängen bedeutsam, bei denen gegenseitige axiale Verdrehungen zwischen dem Meßgerät und dem Werkstück 41 erfolgen.
• Außerdem wird darauf hingewiesen, daß die axiale Komponente der Verschiebung der Kugel 23 gegenüber dem theoretisch gegenüberliegenden zu messenden Querschnitt den Meßvorgang des Meßgerätes nicht wesentlich beeinflußt, weil auch im Hinblick auf die Abmessung der Kugel 23 und der Gestaltung des Werkstücks 41 allgemein Unterschiede in den Abmessungen der in Frage kommenden Querschnitte absolut vernachlässigbar sind.
• Die kompakte Bauweise des Meßgeräts, bei dem die Auslenkungen des Kerns 9 unmittelbar von denen des Fühlers 23 veranlaßt sind, ohne daß mechanische Übertragungsglieder mit einzelnen und gegenseitig verschiebbaren Elementen dazwischenliegen, ermöglicht ferner, daß Druckluft durch die Öffnung 35 des Anschlußelements 3 in der bereits beschriebenen Weise eingeblasen werden kann. So beeinträchtigt Druckluft in diesem Fall nicht den Meßvorgang des Meßgeräts, wie es der Fall wäre, wenn vorhandene Übertragungselemente, möglicherweise mit Spiel und Reibung, von Druckluft angeblasen werden, was zu Stößen führt, die nicht vernachlässigbar sind. Die Druckluft dient zum Reinigen der Bohrungswand 40 und verhindert ferner, daß Späne und andere störende Partikel in das Meßgerät eintreten können, so daß entsprechende Abdichtungen nicht erforderlich sind.
• Das erfindungsgemäße Meßgerät ist insbesondere zum Einführen in tiefe Bohrungen von kleinem Durchmesser vorteilhaft, einerseits wegen der einfachen Bauweise, mit der sehr kleine Abmessungen des zylindrischen Teils 16 möglich sind, und andererseits angesichts der direkten Verbindung von Kugel 23, Schaft 22 und Meßkopf 5, was hervorragende Meßergebnisse liefert, auch dann, wenn der bewegliche Fühler 23 und der Meßkopf 5 einen großen Abstand haben.
• Fig. 5 zeigt ein Meßgerät ähnlich dem der Fig. 1 bis 4, das sich insbesondere zur automatischen Kontrolle tiefer Bohrungen mit kleinem Durchmesser eignet.
• Der Hauptunterschied zur ersten Ausführungsform liegt darin, daß der zylindrische Abschnitt 30 verringerten Durchmessers entfällt und in dem Halter und Schutzmitteln 1' eine innere Zentriereinrichtung vorgesehen ist, die beispielsweise einen metallischen Balgen 50 aufweist. In dieser Ausführungsform erhält man die Funktion des Abschnitts 30 über die spezifische Flexibilität des Schaftes 22' sowie dadurch, daß das Gehäuseteil 2' mit dem rohrförmigen Gehäuseteil 4' über den Balgen 50 verbunden ist und damit kleine Verschiebungen durch ein gegenseitiges Verschwenken von Gehäuseteil 2' und Gehäuseteil 4' in bezug auf die Längsachse möglich sind. Diese Verschiebungen ermöglichen die saubere Einführung des Endteils 16' in die Bohrung 40', auch wenn die gegenseitigen Achsen nicht perfekt ausgerichtet sind.
• Der Meßvorgang des Meßgeräts der Fig. 5 ist ähnlich dem anhand der Fig. 1 bis 4 geschilderten Vorgang.
• Die Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 1 bis 5 eignen sich insbesondere zur Kontrolle von Innenabmessungen bei automatischen Meßmaschinen, für automatische Meßgeräte an Fertigungsstraßen und für andere automatische Meßvorgänge. Die Erfindung läßt sich aber auch bei Meßgeräten für andere Anwendungszwecke benutzen, wie für manuelle Meßgeräte, Meßköpfe zur Messung von Außendurchmessern mittels zweier Fühler und für Meßköpfe mit nur einem einzelnen Fühler.
• Das manuelle Meßgerät der Fig. 6 besitzt ein Gehäuseteil 104 mit einem Handgriff. Am Gehäuseteil 104 sitzt ein Schutz- und Zentriernasenstück 116. Ein Meßkopf 105, insbesondere ein Meßkopf mit axialer Patrone, ist am Gehäuseteil 104 in dessen Hohlraum befestigt.
• Ein Schaft 122 trägt an einem Ende einen kugelförmigen Fühler 123, der durch eine Öffnung im Nasenstück 116 ragt und über die Außenfläche des Nasenstücks 116 hervorragt und so einen Punkt an der Wandfläche der zu messenden Bohrung kontaktiert. Der kugelförmige Fühler 123 gleitet auf einer V-förmigen Führungsfläche 126 eines Anschlaggliedes 125. Das Anschlagglied 125 ist am unteren Ende einer Stange 60 befestigt, deren oberes Ende an einem Kupplungsglied 61 befestigt ist, das eine zentrale Öffnung aufweist, durch die sich der Schaft 122 mit Spiel erstreckt.
• Ein am Gehäuseteil 104 befestigter Flansch 62 weist eine zentrale Öffnung auf, durch welche sich der Schaft 122 mit Spiel erstreckt, stützt das Kupplungsglied 61 beweglich mit Hilfe einer Wippe, beispielsweise einer Blattfeder 63. Die Blattfeder 63 liegt im wesentlichen in einer Ebene rechtwinklig zur Zeichenebene. Der Mittelpunkt des kugelförmigen Fühlers 123 liegt im wesentlichen in der gleichen von der Blattfeder 63 definierten Ebene oder von dieser etwas beabstandet.
• Ein zweiter Fühler 64 ist am Anschlagglied 125 befestigt und mit diesem beweglich, reicht durch eine andere Öffnung des Nasenstücks 116 und berührt die Wandung der zu messenden Bohrung auf der gegenüberliegenden Seite des Fühlers 123.
• Die bewegliche Stange 112 des patronenförmigen Arbeitskopfes 105 wird von einer Feder (nicht sichtbar) axial nach unten gedrückt und ist mit einem flexiblen zylindrischen Abschnitt 130 von verringertem Durchmesser des Schaftes 122 gekuppelt. Der flexible Abschnitt 130 und die Blattfeder 63, die zur Zentrierung dient, gewährleisten den Kontakt beider Fühler 123 und 64 an der zu prüfenden Bohrungswandung, indem Winkelauslenkungen des Schaftes 122 und der Stange 60 möglich sind.
• Fig. 7 zeigt schematisch ein manuell zu bedienendes Meßgerät in einer gegenüber der Fig. 6 abgeänderten Ausführungsform. Abweichend von Fig. 6 eignet sich dieses Meßgerät zur Kontrolle von verhältnismäßig großen Durchmessern. Das Meßgerät der Fig. 7 ist im wesentlichen der Bauweise der Fig. 6 ähnlich, so daß in Fig. 7 nur die wesentlichen Unterschiede dargestellt sind.
• Ein Schaft 122' ist mit der beweglichen Stange 112' eines patronenförmigen Arbeitskopfes 105' über einen flexiblen zylindrischen Abschnitt 130' von verringertem Durchmesser verbunden. Ein gegenüber einem Nasenstück 116' fest angeordneter Flansch 62', der einen zentrale Öffnung für den Schaft 122' aufweist, stützt über einen Drehpunkt 63' eine Stange 60' drehbar ab. Der Drehpunkt 63' definiert eine Drehachse rechtwinklig zur Zeichenebene.
• Ein im wesentlichen horizontales Verbindungselement 70 ist am untere Ende der Stange 60' befestigt und besitzt eine Öffnung für den Schaft 122'. Es trägt ein vertikales Element 71, das ein horizontales Referenzelement 72 trägt. Ein Fühler 73 ist an einem Ende des Referenzelementes 72 befestigt und ragt über das Nasenstück 116' hinaus, indem es eine Öffnung des Nasenstücks durchgreift.
• Das andere Ende des Referenzelementes 72 definiert eine vertikale Referenzebene 74, die in Kontakt mit einer Kugel 75 ist, die am unteren Ende des Schaftes 122' befestigt ist. Die Kugel 75 ist außerdem in Kontakt mit einer Führungsfläche 76 an einem horizontalen Anschlagglied 77. Die Führungsfläche 76 besitzt einen konkaven Querschnitt, wie einen V-förmigen Querschnitt und verläuft gegenüber der Längsachse des Meßgerätes in schrägem Winkel. Ein Fühler 78 ist an einem Ende des Anschlaggliedes 77 befestigt und greift durch eine Öffnung im Nasenstück 116' nach außen.
• Das Anschlagglied 77 ist am unteren Ende eines weiteren vertikalen Elements 79 befestigt, das mit dem horizontalen Verbindungselement 70 über einen Drehpunkt 80 gekuppelt ist, der am oberen Ende des vertikalen Elementes 79 angeordnet ist. Der Drehpunkt 80 definiert eine Drehachse rechtwinklig zur Zeichenebene. Die gegenseitige Annäherung der Fühler 73 und 78 veranlaßt die Kugel 75 zum Gleiten auf den Flächen 74 und 76 und überträgt über den Schaft 122' und den flexiblen Abschnitt 130' eine Längsverschiebung der Stange 112' des Meßkopfes 105'.
• Die Fig. 8 bis 10 zeigen einen Meßkopf zur Kontrolle von Außendurchmessern zylindrischer Werkstücke 81.
• Ein beweglicher Schlitten 82 trägt eine Säule 83, die zur Abstützung eines C- Rahmens 85 über eine Befestigungseinrichtung 84 dient. Letztere erlaubt geringfügige Drehbewegungen des Rahmens 85 um eine Achse, die von einer integrierten Drehachse 86 definiert ist. Diese Drehachse 86 verläuft parallel zur geometrischen Achse des zu messenden Werkstückes 81 und rechtwinklig zur Ebene der Fig. 8.
• Ein gehäusefester Fühler 87 ist an der Innenseite des unteren Schenkels 88 des Rahmens 85 befestigt und ein Anschlagglied 89, das eine Führungsfläche 226 definiert, ist an der Innenseite des oberen Schenkels 91 des Rahmens 85 befestigt.
• Die Führungsfläche 226 verläuft schräg gegenüber der Horizontalen und der Vertikalen und hat einen V-förmigen Querschnitt.
• Ein von einer Kugel 223 gebildeter beweglicher Fühler, der auf der Führungsfläche 226 gleitet, kann in Kontakt mit einem Punkt des Werkstückes 81 treten, der dem Kontaktpunkt des gehäusefesten Fühlers 87 gegenüberliegt. Der gleichzeitige Kontakt beider Fühler 87 und 223 wird durch die integrierte Drehachse 86 und von einer Feder 93 gewährleistet, die zwischen der Säule 83 und dem Rahmen 85 angeordnet ist.
• Die Auslenkungen der Kugel 223 auf der V-förmigen Führungsfläche 226 führen zu axialen Auslenkungen des beweglichen Teils bzw. der Stange 212 des patronenförmigen Meßkopfes 205 infolge eines elastischen, zylindrischen Abschnitts 230 von verringertem Durchmesser des die Kugel 223 tragenden Schaftes 222. Der Meßkopf 205 ist am Rahmen 85 befestigt und kann sich mit diesem verdrehen. Eine Öffnung 96 in der Säule 83 ermöglicht den Durchtritt des Kopfes 205.
• Die Meßgeräte der Fig. 5 und 8 bis 10 können vorteilhafterweise ebenfalls mit Kanälen für Druckluft versehen sein, um die zu messenden Werkstückflächen zu reinigen, wie dies bereits anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert wurde. Wie bereits erwähnt, läßt sich die Erfindung für Meßgeräte mit nur einem einzigen Fühler verwenden, und damit für Anwendungen, die denen der US-A- 4,926,559 ähnlich sind. Zu diesem Zweck kann die Ausführungsform der Fig. 1 bis 4 beispielsweise durch Weglassen der gehäusefesten Fühler 20 und 21 modifiziert werden, und ein beweglicher Schlitten verwendet werden, der keine Elemente aufweist, die Schwenkbewegungen des Meßgeräts ermöglichen.

Claims (15)

1. Meßgerät zur Kontrolle linearer Abmessungen mechanischer Werkstücke, das aufweist: einen Halter mit einem Gehäuse (1-4; 1', 2', 4'; 104; 85), eine mit dem Halter gekuppelte Wandlereinheit (5; 105; 105'; 205), die eine bewegliche Stange (12; 112; 112'; 212) aufweist, die im wesentlichen in einer Längsrichtung bewegbar ist; ein im wesentlichen kugelförmiges Element (23; 123; 75; 223), das entsprechend Änderungen der linearen Abmessungen in einer Richtung quer zur Längsrichtung bewegbar ist; ein Verlängerungselement (22; 22'; 122; 122'; 222), das im wesentlichen in Längsrichtung angeordnet ist und an einem ersten Ende das kugelförmige Element trägt, während ein zweites Ende mit der beweglichen Stange verbunden ist; und ein Anschlagglied (25; 125; 77; 89), das eine Anschlagfläche definiert, die schräg zur Längsrichtung und Querrichtung verläuft, wobei das kugelförmige Element in Kontakt mit der Anschlagfläche ist und auf ihr längs der Schrägrichtung bexvegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (26; 126; 76; 226) einen konkaven Querschnitt aufweist, der als Sitz für das kugelförmige Element (23; 123; 75; 223) dient und dieses in der Schrägrichtung führt.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter mit dem Gehäuse (1-4; 1', 2', 4'; 104) im wesentlichen in Längsrichtung angeordnet ist.

3. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (26; 126; 76; 226) einen V-förmigen Querschnitt aufweist.

4. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungselement (22; 22'; 122; 122'; 222) ein Verbindungselement (30; 22'; 130; 130'; 230) aufweist, mit dem es möglich ist, daß das kugelförmige Element (23; 123; 75; 223) gegenüber der beweglichen Stange (12; 112; 112'; 212) im wesentlichen in jeder Richtung rechrivinklig zur Längsrichtung auslenkbar ist.

5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (30; 22'; 130; 130'; 230) eine Form aufweist, die zu einer geometri schen Achse symmetrisch ist, die im wesentlichen in Längsrichtung liegt, wobei das Verbindungselement elastisch verformbar ist.

6. Meßgerät nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (30; 22'; 130; 130'; 230) im wesentlichen zylindrisch und elastisch ist.

7. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement einen elastischen Schaft (22') aufweist, der an einem Ende das kugelförmige Element trägt, und mit dem anderen Ende an der beweglichen Stange befestigt ist.

8. Meßgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungselement einen festen Schaft (22; 122; 122'; 222) aufweist, der an einem Ende das kugelförmige Element (23; 123; 75; 223) trägt und mit dem anderen Ende an dem Verbindungselement (30; 130; 130'; 230) befestigt ist.

9. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1- 3; 1', 2', 4'; 104) einen Hohlraum aufweist, die Wandlereinheit (5; 105; 105') Vorspannmittel (14) aufweist, mit denen die Stange in Längsrichtung beaufschlagt wird und das Anschlagglied (25; 125; 77) an dem Gehäuse auf dessen Innenseite befestigt ist, wobei das Meßgerät mindestens zwei Fühler (20, 21, 23; 64, 123; 73, 78) aufweist, die zur Kontrolle von Innenabmessungen aus dem Gehäuseteil nach außen vorstehen.

10. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter ferner ein hohles Schutzelement (2, 16; 2', 16') aufweist, das mit dem Gehäuse (4, 4') verbunden ist, und daß die Wandlereinheit und das Anschlagglied (25) an dem Schutzelement (16, 16') befestigt sind und daß die mindestens zwei Fühler von dem kugelförmigen Element (23) und mindestens einem weiteren Fühler (20, 21) gebildet sind, wobei der weitere Fühler am Schutzelement (16, 16') befestigt ist.

11. Meßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Schutzelement (2', 16') mit dem Gehäuse (4') über eine schwenkbare Kupplung (50) verbunden ist.

12. Meßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Schutzelement (2, 16) am Gehäuse (4) befestigt ist und mindestens eine Öffnung (33) für den Durchtritt eines Fühlers (23) aufweist, wobei der Halter (1) Öffnungen (35, 36) für Druckluft aufweist, die in das hohle Gehäuse eintritt und über die Öffnung (33) ausströmt.

13. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinheit (105) fest am Gehäuse (104) befestigt ist und das Anschlagglied (125) mit dem Gehäuse über eine Verbindungseinrichtung (60) verbunden ist, die einen Drehpunkt (63) aufweist, und daß die mindestens zwei Fühler von dem kugelförmigen Element (123) und mindestens einem weiteren Fühler (64) gebildet sind, der jeweils fest mit dem Anschlagglied (125) verbunden ist.

14. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinheit (105') fest am Gehäuse befestigt ist und das Anschlagglied (77) beweglich mit dem Halter über eine Verbindungseinrichtung (60') verbunden ist, die einen Drehpunkt (63', 80) aufweist, und daß die mindestens zwei Fühler von einem am Anschlagglied (77) befestigten Fühler (78) und einem weiteren an einem beweglichen Referenzelement (72) befestigten Fühler (73), der eine flache Referenzfläche (74) definiert, gebildet sind, wobei das kugelförmige Element (75) zwischen der Referenzfläche (74) und der Anschlagfläche (76) und damit in beweglichem Kontakt angeordnet ist.

15. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagglied (89) an dem Halter befestigt ist, und das Meßgerät einen ersten Fühler mit dem kugelförmigen Element (223) und einem zweiten Fühler (87) aufweist, der am Gehäuse (85) befestigt ist, und daß das Meßgerät ferner einen Träger (83) aufweist, der den Halter mit Hilfe einer schwenkbaren Kupplungseinrichtung (86) trägt, um Außendurchmesser mit Hilfe des kugelförmigen Elements (223) und des zweiten Fühlers (87) zu kontrollieren.