DE8019736U1

DE8019736U1 - Measuring head of a multi-point measuring device, in particular for bores

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Publication number: DE8019736U1
Application number: DE8019736U
Authority: DE
Original assignee: GESELLSCHAFT fur INDUSTRIELLE REGELTECHNIK und INDUSTRIELLE STEUERSYSTEME MBH 7500 KARLSRUHE; Oskar Schwenk & Co Kg 7012 Fellbach GmbH
Current assignee: GESELLSCHAFT fur INDUSTRIELLE REGELTECHNIK und INDUSTRIELLE STEUERSYSTEME MBH 7500 KARLSRUHE; Oskar Schwenk & Co Kg 7012 Fellbach GmbH
Publication date: 1981-01-08

Description

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Dr.-lng. Wolff t H. BartelsDr.-lng. Wolff t H. Bartels

Dlpl.-Chem. Dr. Brandes Dr.-lng. Held Dipl.-Phys. WolffDlpl.-Chem. Dr. Brandes Dr.-lng. Held Dipl.-Phys. Wolff

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14.JuIi 1980July 14, 1980

84O8thg84O8thg

Reg.-Nr.126 151Reg.-No. 126 151

Gesellschaft für industrielle Regeltechnik und industrielle Steuersysteme mbH, Karlsruhe undSociety for industrial control technology and industrial control systems mbH, Karlsruhe and

Firma Schwenk GmbH & Co. KG, Fellbach (beide Baden-Württemberg) Schwenk GmbH & Co. KG, Fellbach (both Baden-Württemberg)

Meßkopf eines Mehrpunktmeßgerätes, insbesondere für BohrungenMeasuring head of a multi-point measuring device, in particular for bores

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf eines Mehrpunktmeßgerätes, insbesondere für Bohrungen, mit mindestens einem gegebenenfalls radial anzuordnenden gefederten Tastbolzen. Als Mehrpunktmeßgeräte sind hier Zwei- oder Dreipunktmeßge-The invention relates to a measuring head of a multi-point measuring device, in particular for bores, with at least one if necessary spring-loaded feeler pins to be arranged radially. Two- or three-point measuring devices are used here as multi-point measuring devices.

rate gemeint.rate meant.

Es sind Vergleichslängenmeßgeräte zum Messen der Durchmesser von Bohrungen irgendwelcher Werkstücke bekannt, bei denen ein Meßkopf der zuvorgenannten Art innerhalb der auszumessenden Bohrung und ein Anzeigeteil außerhalb dieser Boh-There are comparative length measuring devices for measuring the diameter of bores of any workpieces are known in which a measuring head of the aforementioned type within the bore to be measured and a display part outside this bore

rung angeordnet werden. Deshalb wird der vom Tastbolzen des Meßkopfes zurückgelegte radiale Meßweg um 90 in axialetion can be ordered. Therefore, the radial measuring path covered by the probe pin of the measuring head becomes 90 in the axial

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Richtung parallel zur Bohrungsachse umgeleitet. Obwohl mit diesen; Meßgeräten auch kleinere Bohrungen ausgemessen werden können, sind davon kleinste Bohrungen ausgeschlossen und außerdem macht sich die Reibung in der Umleitung für die Meßgenauigkeit nachteilig bemerkbar. Das gilt ebenso für Geräte, bei denen innerhalb der auszumessenden Bohrung ein Meßumformer, insbesondere Meßgrößen-Umformer, angeordnet wird, weil auch in diesem Fall eine Umleitung erforderlich ist, falls der zu bestimmende Durchmesser nicht so groß ist, daß der Umformer radial angeordnet werden kann. Keine Umleitung wird benötigt für ebenfalls bekannte Innenmeßgeräte, die nach dem Abbe"sehen Prinzip induktiv, kapazitiv oder inkremental arbeiten. An diesen Meßgeräten ist aber nachteilig, daß die auszumessende Bohrung einen verhältnismäßig großen Mindestdurchmesser aufweisen muß, damit das Gerät überhaupt in die Bohrung eingebracht werden kann.Direction redirected parallel to the hole axis. Although with these; Smaller bores can also be measured using measuring devices even the smallest bores are excluded and the friction in the diversion also makes itself felt the measurement accuracy is noticeable disadvantageously. This also applies to devices with which within the bore to be measured a measuring transducer, in particular a measured variable transducer, is arranged because a diversion is also necessary in this case is, if the diameter to be determined is not so large that the converter can be arranged radially. No diversion is required for also known internal measuring devices that use the Abbe "see principle inductively, work capacitively or incrementally. The disadvantage of these measuring devices is that the bore to be measured has a must have a relatively large minimum diameter so that the device can even be introduced into the bore can.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen Meßkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher das genaue Messen insbesondere der Innendurchmesser kleinster Bohrungen,aber auch der Außendurchmesser und Längen von Werkstücken ermöglicht.The invention is now based on the object of creating a measuring head of the type mentioned, which precise measurement especially of the inside diameter of the smallest bores, but also the outside diameter and lengths of Workpieces.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Biegelamelle, die den Tastbolzen elastisch beaufschlagt; und durch mindestens einen Dehnmeßstreifen, der an der Biegelamelle angeordnet ist, so daß er je nach Anordnung beim Biegen der Lamelle mittels des verschiebbaren Tastbolzens wechselnden Zug oder Druck aufnimmt. Ein hierdurch gekennzeichneter Meßkopf der eingangs genannten Art gibt, ein dank der Reibungsarmut der Mechanik sehr genau reproduzierbares elektrisches Signal seines Dehnmeßstreifens ab, das über ein Kabel einer nicht innerhalb der auszumessenden Bohrung anzuordnenden Auswerteschaltung mit einer Analog- oder Digitalanzeige des Meßwertes zugeführt wird. Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Meßkopfes besteht aber offensichtlich darin, daß er ungewöhnlich kompakt ausführbar istAccording to the invention, this object is achieved by a flexible lamella which elastically acts on the feeler pin; and by at least one strain gauge, which is arranged on the bending lamella, so that, depending on the arrangement, it absorbs alternating tension or pressure when the lamella is bent by means of the displaceable feeler pin. A measuring head of the type mentioned above gives an electrical signal from its strain gauge, which is very precisely reproducible thanks to the low friction of the mechanics, and which is fed via a cable to an evaluation circuit with an analog or digital display of the measured value that is not to be arranged within the bore to be measured. The main advantage of the measuring head according to the invention is obviously that it can be made unusually compact

und daher auch in Bohrungen von wenigen Millimetern Durchmessern; eingebracht werden kann. Zum Messen von Außendurchmessern wird der Meßkopf nach der Erfindung an einem Bügel angebracht, zur Längenmessung an einem Lineal mit Anschlag.and therefore also in bores of a few millimeters in diameter; can be introduced. To measure outside diameters, the measuring head according to the invention is attached to a bracket attached, for length measurement on a ruler with a stop.

Ein Meßgerät mit dem erfindungsgemäßen Meßkopf wird einfach- und genauigkeitshalber geeicht, obwohl die funktioneile Abhängigkeit der elektrischen Größe,in die der Meßweg des Tastbolzens umgewandelt wird, von eben diesem Meßweg berechenbar ist. Weitere wichtige Vorteile des erfindungsgemäßen Meßkopfes bestehen darin, daß seine Empfindlichkeit wegen der geringen noch wirksamen Reibung des Tastbolzens an seinem Lager höher ist als bei Meßgeräten mit mechanischer Umleitung und deshalb kleinste Meßwegänderungen von großenordnungsmäßig 1 Mikrometer feststellbar sind, und daß der Wegfall der mechanischen Umleitung die Schmutzanfälligkeit verringert und damit die Meßgenauigkeit steigert.A measuring device with the measuring head according to the invention is calibrated for the sake of simplicity and accuracy, although the functional ones Dependence of the electrical variable into which the measuring path of the feeler pin is converted on this measuring path is predictable. Other important advantages of the measuring head according to the invention are that its sensitivity is higher than with measuring devices because of the low, still effective friction of the feeler pin on its bearing with mechanical diversion and therefore the smallest changes in the measuring path of the order of 1 micrometer can be determined are, and that the elimination of the mechanical diversion reduces the susceptibility to dirt and thus the measurement accuracy increases.

Der Meßkopf nach der Erfindung kann zur Erhöhung seiner Empfindlichkeit mehrere Dehnmeßstreifen aufweisen, die, so- >■ weit sie auf derselben Seite der Biegelamelle angeordnet % The measuring head according to the invention can have several strain gauges to increase its sensitivity, which, as far as they are located on the same side of the flexible lamella %

7 werden, in Reihe zu schalten sind, andernfalls antiparallel. 7 are to be connected in series, otherwise anti-parallel.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meß- p kopfes zeichnet sich durch zwei Dehnmeßstreifen aus, die auf der einen bzw. anderen Breitseite der Biegelamelle an !A preferred embodiment of the measuring p head is characterized by two strain gauges on one or the other broad side of the flexible lamella!

einander gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind. Bei <s antiparalleler Schaltung beider Dehnmeßstreifen wird da- *, durch nicht nur die Empfindlichkeit verdoppelt, weil sie auf gegensinnig wechselnden Zug bzw. Druck ansprechen, sondern vor allem eine Temperaturkompensation erreicht, weil Längenänderungen der Biegelamelle bei wechselnder Temperatur sich gleichsinnig auf die beiden Dehnmeßstreifen auswirken. Infolgedessen hat z.B. die Handwärme leinen schädlichen Einfluß auf die Meßgenauigkeit.are arranged opposite points. At <s antiparallel connection of both strain gauges is there- *, by not only doubling the sensitivity, because they respond to tension or pressure changing in opposite directions, but above all a temperature compensation is achieved because the length of the flexible lamella changes with changing temperature have the same effect on the two strain gauges. As a result, the warmth of the hand, for example, has harmful effects on linen Influence on the measurement accuracy.

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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßkopfes im einzelnen erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen abgebrochen dargestellten Längsschnitt durch die Ausführungsform, die in eine Bohrung 1 eingebracht ist, deren Durchmesser D bestimmt werden soll.In the following, the invention is based on the preferred embodiment shown by way of example in the drawing of the measuring head according to the invention explained in detail. The only figure in the drawing shows one shown broken off Longitudinal section through the embodiment which is introduced into a bore 1, the diameter D should be determined.

Die Ausführungsform weist einen gehäuseähnlichen Rahmen auf, der an seiner Innenseite mit einem Vorsprung 12 versehen ist, an dem mittels zweier Schrauben 14 das obere Ende einer elastischen, metallischen Biegelamelle 16 befestigt ist, deren unteres, freies Ende über einen Kugelpunkt 18 das hintere Ende eines durch die Lamelle gefederten Tastbolzens 20 beaufschlagt, der unterhalb des Vorsprunges 12 quer zur vertikalen Ebene der entlasteten Biegelamelle 16 längsverschiebbar am Rahmen 10 gelagert ist und an seinem vorderen Ende abgerundet ist, so daß die gegenüberliegende Wandung der Bohrung 1 nur in einem Punkt berührt wird. An dem diesem Punkt diametral gegenüberliegenden Punkt der Bohrungswandung wird diese von einem Stützbolzen 22 berührt, der auswechselbar am Rahmen 10 gelagert ist. Zwischen dem Vorsprung 12 und dem Tastbolzen 20 sind an zwei einander gegenüberliegenden Stellen auf den Breitseiten der Biegelamelle 16 je ein Dehnmeßstreifen 24 angebracht, von denen je ein Kabel 2 6 durch den Rahmen 10 und die Bohrung herausgeführt und an ein Anzeigegerät angeschlossen sind. Je nach Relativlage des Tastbolzens 20 in Bezug auf den koaxialen Stützbolzen 22, also je nach Größe des Durchmessers D der Bohrung 1, ist, vom Sonderfall der gerade unbelasteten Biegelamelle 16 abgesehen, deren unteres Ende mehr oder weniger in die eine oder die entgegengesetzte Richtung ausgelenkt, wenn man es mit dem fixierten Lamellenende vergleicht, so daß der eine Dehnmeßstreifen 24 gedehnt und der andere in ungefähr gleichem Maße gestaucht ist, weil dieThe embodiment has a housing-like frame which is provided with a projection 12 on its inside is to which the upper end of an elastic, metallic flexible lamella 16 is attached by means of two screws 14 is, the lower, free end of a ball point 18, the rear end of a spring-loaded feeler pin by the lamella 20 is applied, which is below the projection 12 transversely to the vertical plane of the relieved bending lamella 16 Is mounted longitudinally displaceable on the frame 10 and is rounded at its front end, so that the opposite Wall of the hole 1 is touched only in one point. At the point on the wall of the bore that is diametrically opposite this point if this is touched by a support bolt 22 which is exchangeably mounted on the frame 10. Between the projection 12 and the feeler pin 20 are at two opposite points on the broad sides of the Flexural lamella 16 each have a strain gauge 24 attached, each of which has a cable 26 through the frame 10 and the bore are led out and connected to a display device. Depending on the relative position of the feeler pin 20 in relation to the coaxial support bolt 22, that is, depending on the size of the diameter D of the bore 1, is from the special case of the straight unloaded Bending lamella 16 apart, the lower end more or less in one or the opposite direction deflected, if you compare it with the fixed end of the lamella, so that one strain gauge 24 is stretched and the one other is compressed to approximately the same degree because the

Biegelamelle 16 auf ihrer einen Breitseite auf Zug und auf ihrer anderen Breitseite auf Druck beansprucht ist. Die von den beiden Kabeln 26 übertragenen, ungefähr gleich großen elektrischen Signale, deren Änderungen einander entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen, werden in dem nicht dargestellten Anzeigegerät verarbeitet.Flexural lamella 16 is stressed on its one broad side on train and on its other broad side on pressure. The roughly equally large electrical signals transmitted by the two cables 26, their changes to one another have opposite signs are processed in the display device, not shown.

Zur Zentrierung des Meßkopfes in der Bohrung 1 sind noch zwei nicht dargestellte koaxiale Federbeine am Rahmen 10 befestigt, deren gemeinsame Achse die gemeinsame Achse der beiden Bolzen 20 und 22 rechtwinklig schneidet und damit in Bezug auf den Kreisquerschnitt der Bohrung 1 eine Kreissehne bildet, deren Mittellinie die mit einem Bohrungsdurchmesser zusammenfallende gemeinsame Bolzenachse ist. To center the measuring head in the bore 1, two coaxial spring struts (not shown) are attached to the frame 10 attached, the common axis of which intersects the common axis of the two bolts 20 and 22 at right angles and thus forms a chord of a circle with respect to the circular cross-section of the bore 1, the center line of which is the common bolt axis which coincides with a bore diameter.

- 6/ Ansprüche- 6 / claims

Claims

; Expectations

1. Measuring head of a multi-point measuring device, especially for bores, with at least one possibly radial to be arranged spring-loaded feeler pin, characterized by a flexible lamella (16), which the Feeler pin (20) applied elastically; and through at least a strain gauge (24) which is arranged on the bending lamella.

y! [

2. Measuring head according to claim 1, characterized by two

p strain gauges (24) on one or the other

10 Place the broad side of the flexible lamella (16) against each other

overlying places are arranged.