DE8606524U1 - Vorrichtung zur Überprüfung der Maße von Werkstücken oder dgl. - Google Patents

Description

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Dipl.-Ing» Horst Knäbel, Priedenstraße 1Oa^ 4005 Meerbusch

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überprüfung der Maße von Werkstücken oder dgl., bestehend aus einem Taster und einem diesem zugeordneten Meßglied mit mindestens einem Dehnungsmeßstreifen. 5

Um die Maße von Werkstücken oder dgl. überprüfen zu können, ist es bekannt, zwei oder mehr Meßvorrichtungen auf einer Meßleiste oder einem Meßdorn anzuordnen. Die Meßvorrichtungen sind in einer besonderen Ausnehmung des Meßdornes oder der Meßleiste eingesetzt und ein Taster der Vorrichtung ragt über den Meßdorn oder die Meßleiste hinaus. Dabei ist der Taster einer Meßvorrichtung auf einen vorgegebenen Wert justiert, so daß jede Maßänderung bzw. Maßabweichung festgestellt werden kann. Die axiale Bewegung des stiftartig ausgebildeten Tasters bzw. der sogenannte Meßweg wird von dem Taster auf das freie Ende einer einseitig eingespannten Biegefeder übertragen. Diese Biegefeder ist sowohl auf ihrer Oberseite als auch auf ihrer Unterseite mit jeweils einem Dehnungsmeßstreifen versehen, wobei die beiden Dehnungsmeßstreifen meist zu einer Halbbrücke zusammengeschaltet sind.

Patentanwalt Walter Koßobutzki ,· Waldstraße 6 · 5419 Helferskirchen ' ^}

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Die Widerstandsänderung der Brücke ist dabei proportional der Auslenkung der Feder und gibt die festgestellte Maßänderung wieder. Eine derartige Vorrichtung zur Überprüfung der Maße von Werkstücken oder dgl. hat den Nachteil, daß an der Biegefeder, die aus Einbaugründen eine gewisse Länge nicht überschreiten soll, insbesondere bei relativ großen Meßbereichen, Ermüdungserscheinungen auftreten, die zu Meßüngenauiqkeiten führen. Trotz verhältnismäßig kurzer Biegefeder erfordern die bekannten Vorrichtungen einen großen, besonders geformten Einbauraum, wodurch sich zwangsläufig ein großer Abstand zwischen den einzelnen Meßvorrichtungen ergibt. Diese Baugröße bringt es mit sich, daß mit einer solchen Meßvorrichtung nicht jede Meßaufgabe gelöst werden kann und daß insbesondere bei Ansätzen, Ecken und Kanten am zu messenden Werkstück Hilfsmittel, wie Umlenkhebel oder dgl. zwischengeschaltet werden müssen. Durch die besondere Bauform und die Unzulänglichkeit der Meßvorrichtung bedingt, wird der gesamte Meßaufbau sehr teuer.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überprüfung der Maße von Werkstücken oder dgl. zu schaffen, welche keinerlei Meßungenauigkeiten durch Ermüdungserscheinungen einer Feder aufweist. Die Vorrichtung soll preiswerter werden und nicht nur auf kleinstem Raum, sondern auch universell einsetzbar sein.

Zur Lösung der zuerst genannten Aufgabe wird bei der Vorrichtung gemäß der Neuerung vorgeschlagen, daß das Meßglied verhältnismäßig steif ausgebildet und zwischen dem Taster und dem Meßglied eine besondere, verhältnismäßig weiche Feder angeordnet ist. Durch diese Vorrichtung wird die federnde Funktion weitgehend vom Meßglied weggenommen und auf die zusätzliche Feder übertragen. Dadurch wird das Meßglied nur noch in einem solchen Bereich durch die Feder verformt, der

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keinerlei Ermüdungserscheinungen mit sich bringt, so daß auch auf längere Sicht keinerlei Meßungenauigkeiten auftreten. Die Steifigkeit der Feder wird dabei entsprechend dem Meßbereich gewählt. Bei einem großen Meßbereich wird die Feder weicher als bei einem kleinen Meßbereich gewählt.

Weitere Ausbildungen der Vorrichtung gemäß der Neuerung sind in den Ansprüchen 2-18 offenbart.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen Meßdorn mit zwei Vorrichtungen gemäß der Neuerung, Fig. 2 eine i^nsicht von unten auf die Meßvorrichtungen der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausbildung eines Dehnungsmeßstreifens, Fig. 4 eine weitere Ausbildung einer Vorrichtung gemäß

der Neuerung,
Fig. 5 die Unterseite einer Platte der Fig. 4 mit Dehnungsmeßstreifen,

Fig. 6 eine Schaltung der Dehnungsmeßstreifen der Fig. 5, Fig. 7 eine Ausbildung des Kopfes eines Tasters und Fig. 8 eine weitere Ausbildung eines Tasterkopfes.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist ausschnittsweise das Ende eines Meßdornes 1 im Schnitt gezeigt, der in einer Bohrung 2 eines nur angedeuteten Werkstückes 3 zur Überprüfung der Maße der Bohrung 2 angeordnet ist. Im dargestellten Bereich weist der Meßdorn 1 zwei mit Abstand voneinander verlaufende, radiale Bohrungen 4 auf, in die jeweils eine Meßvorrichtung eingesetzt ist. Zur eigentlichen Aufnahme der Meßvorrichtung 5 besitzt jede Bohrung 6 in ihre·. ^ßeren Bereich eine mit Gewinde versehene Erweiterung, die mit einer Anschlagfläche 7 endet.

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Patentanwalt Walter Koßobuttjki ·ijVaidSträÖe Φ &H9 Helferskirchen

Jede Meßvorrichtung 5 besteht aus einer Buchse 8 mit einem umlaufenden Bund 9, der in diesem Ausführungsbeispiel exzentrisch zur Buchse 8 ausgebildet ist. Dies bedeutet, daß sich die Buchse 8 außermittig in der Bohrung 4 bzw. der Erweiterung 6 befindet. Mittels eines Gewinderinges 10 mit Einschraubschlitzen 11 ist die Buchse 8 und damit die Meßvorrichtung 5 ortsfest an der Anschlagfläche 7 gesichert.

Die Buchse 8 nimmt einen stiftartigen Taster 12 auf, der mit seinem äußeren Ende über die Buchse 8, insbesondere aber über die Oberfläche des Meßdornes 1 hinausragt. An seinem inneren Ende ist der Taster 12 mit einem Kragen 13 versehen, der einerseits die äußere Endlage des Tasters 12 begrenzt und andererseits eine Anlage für eine sehr gering vorgespannte Druckfeder 14 aus Federstahl bildet. Diese Druckfeder 14 stützt sich mit ihrem anderen Ende an einem Boden 15 einer Hülse 16 ab, die an der Buchse 8 beispielsweise durch Klebung befestigt ist. Die Hülse 16 kann entweder geschlossen oder mit einem Längsschlitz ausgebildet sein und ist in vorteilhafter Weise zusammen mit dem Boden 15 fließgepreßt.

Die Wandstärke der Hülse 16 ist etwa 0,1 - 0,2 mm und der Innendurchmesser der Hülse 16, der dem Außendurchmesser der Buchse 8 entspricht, beträgt beispielsweise 3 mm. Dieser Querschnitt stellt sicher, daß sich die Hülse 16 bei einer maximalen Federkraft von ca. 2 Newton in einem absolnt elastischen Bereich verformt, dessen Größe mit dem menschlichen Auge nicht erkennbar ist. Zur Messung dieser Verformung ist auf der Außenseite der Hülse 16 eine Folie 17 (Fig. 3) aufgebracht, die mit zwei Dehnungsmeßstreifen 18 versehen ist. Diese Dehnungsmeßstreifen 18 können beispiels-

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Patentanwalt Walter Koßobufiki'-'Wajcisträße^^iS^IQ Helferskirchen

weise aufgeklebt werden. Dabei sind die beiden Dehnungsmeßstreifen 18 so auf der Folie 17 angeordnet, daß sie sich im aufgeklebten Zustand an diametral gegenüberliegenden Seiten der Hülse befinden. Von den Dehnungsmeßstreifen 18 führen Leitungen 19 zu Lötfahnen 20, die sich an der isolierten Unterseite des Bundes 9 befinden. Hier können nun die angedeuteten Leitungen 21 befestigt werden, über die der Widerstand und seine Änderungen bei einer Verformung der Hülse 16 gemessen werden können. Die exzentrische Anordnung des Bundes S ergibt dabei den Platz für die Lötpunkte und die Leitungen 21 (Fig. 2).

Die in der Fig. 4 der Zeichnung dargestellte Meßvorrichtung ist ebenfalls in einer radialen Bohrung 4 eines Meßdornes 1 oder einer Meßleiste angeordnet. Auch hier weist die Bohrung 4 in .'hrem äußeren Bereich eine mit Gewinde versehene Erweiterung 6 auf, iii die eine Buchse 8 eingeschraubt ist und an einer Anschlagf1'ehe 7 anliegt. In der Buchse 8 ist auch ein stiftartiger Taster 12 axial verschiebbar geführt, dessen gezeichnete, äußere Endlage durch einen Kragen 13, der an der Buchse 8 anliegt, bestimmt wird. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist hier der Taster 12 einseitig offen ausgebildet und nimmt den größten Teil einer gegebenenfalls leicht vorgespannten Druckfeder 14 auf. Mit ihrem äußeren Ende stützt sich die Druckfeder 14 an einem Kraftübertragungsglied 22 ab, welches zentrisch in einer Platte 23 eingesteckt ist. Die Platte 23 liegt einerseits an der Anschlagfläche 7 an und ist in einer ringförmigen Ausnehmung 24 der Buchse 8 mit Spiel fixiert. Über die Druckfeder 14 und das Kraftübertragungsglied 22 wird die Platte 23 stets an der Anschlagfläche 7 gehalten.

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Im dargestellten Ausführungsboispiel ist die Platte 23 auf jeder Grundfläche, also beidseitig, mit jeweils zwei Dehnungsmeßstreifen 18,18a bestückt, von denen in der Fig. 5 nur die Dehnungsmeßstreifen 13 einer Seite zu sehen sind. Die beiden Dehnungsmeßstreifen 18 bzw. 18a einer Seite sind gleich ausgebildet und sich gegenüberliegend, also symmetrisch, angeordnet. Dabei sind die Dehnungsmeßstreifen 18a der Rückseite gegenüber den Dehnungsmeßstreifen 18 der Vorderseite um 90° gegeneinander versetzt, so daß sich die mit Bohrungen versehenen Endpunkte 25 der einzelnen Dehnu/.jsmeßstreifen 18,18a deckungsgleich übereinander befinden und über die die Platte 23 durchdringenden Leitungen 21 zu einer Wheatstoneschen Brückenschalti'ng 'Fig. 6) verbunden werden können. Bei der Verwendung von Hartpapier als Plattenwerkstoff können die Dehnungsmeßstreifen 18 beispielsweise aufgedampft oder herausgeätzt werden und die Enden der Leitungen brauchen nicht isoliert zu werden.

Auch bei der Meßvorrichtung 5 der Fig. 4 wird eine axiale Verschiebung des Tasters 12 u^«_r die Feder 14 und das Kraftübertragungsglied 22 in die mit den Dehnungsmeßstreifen 18, 18a bestückte Platte 23 eingeleitet, was zu einer geringfügigen Verformung fuhrt, die über die sich ebenfalls verformenden Dehnungsmeßstreifen 18,18a als Widerstandsänderung gsmessen werden kann. Die Feder 14 kann eine lineare, progressive oder degressive Kennlinie aufweisen. Die Druckfeder 14 wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß sie ihre max. Kraft, die der max. zulässigen Meßkraft entspricht, beim jeweils größten Meßwert erreichen, der je nach Aufgabe verschieden groß sein kann. Es versteht sich von selbst, daß dementsprechend der Freiraum für die Feder ausgelegt sein muß. Die Feder 14 kann weitgehend beliebige Formen aufweisen und auch aus einem anderen, geeigenten Werkstoff bestehen.

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In den Fig. 7 und 8 der Zeichnung ist der Taster 12 an seinem äußeren Ende mit einer Bohrung 26 versehen, in die besondere, beispielsweise aus Hartmetall oder Diamant bestehende Tastköpfe 27 eingesetzt werden können. 5

Die stiftartigen Taster 12 sind nicht dichtend, also mit einem Spalt in den Buchsen 8 geführt. Ferner weist der Bod^n 15 der Hülse 16 bzw. eH.« Plefefce 23 mindestens einen Strömungskanal 28 auf, dessen Querschnitt erheblich größer als der Spalt zwischen dem Taster 12 und der Buchse 8 ist. Dies gibt die Möglichkeit, den inneren Bereich der Bohrung 4 über einen nicht weiter gezeichneten Kanal für die Leitungen 21 an eine Spülluftleitung anzuschließen. Dies stellt sicher, daß in das Innere der Vorrichtung kein Schmutz und keine Flüssigkeit eindringen kann. Als Spülluft wird gereinigte, trockene Druckluft von etwa 0,05 - 0,5 bar gewählt.

4.

Aufgrund der weiter oben angegebenen Maße für die Hülse kann die Meßvorrichtung 5 mit einem sehr kleinen Außendurchmesser ausgeführt werden. Dieser beträgt bei der Ausführung nach Fig. 1 beispielsweise 6 mm und nach Fig. 4 8 mm. Dies ergibt nicht nur eine preiswerte Meßvorrichtung 5, sondern stellt sicher, daß zwei Meßvorrichtungen, auch in einem Eck- oder Kantenbereich, mit sehr geringem Abstand voneinander angeordnet werden können, zumal die Buchse 8 und der Taster 12 noch beliebig nach außen verlängert werden können. Dadurch, daß unabhängig von der Platte 23/ die Buchse 8, der Taster 12 und die Feder 14 frei wählbar sind, bietet diese Vorrichtung die Möglichkeit einer universellen Anpassung an

nahezu jede sich stellende Meßaufgäbe. *

Claims (18)

Patentanwalt Walter KQßpbutzfckWaJdstfiaCte 6 · 5419 Helferskirchen β ι - Φ Λ · · * t t 1 · K 159a Dipl.-Ing. Horst Knäbel, Friedenstraße 10a, 4005 Meerbusch 1 Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Überprüfung der Maße von Werkstücken oder dgl., bestehend aus einem Taster und einem diesem zugeordneten, elastisch verformbaren Meßglied mit mindestens einem Dehnungsmeßstreifen,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Meßglied (16,23) verhältnismäßig steif ausgebildet und zwischen dem Taster (12) und deiu Meßglied (16,23) eine besondere, verhältnismäßig weiche Feder (14) angeordnet ist.

2. Vor rieht uuct nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Taster (12) in einer ,auswechselbaren Buchse (8) geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das Meßglied (16) als dünnwandige Hülse mit formstabilem Boden (15) ausgebildet und an der Buchse (8) befestigt ist und daß die Feder (14) zwischen dem Taster (12) und dem Boden (15) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Buchse (8) einen exzentrischen Bund (9) aufweist.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Dehnungsmeßstreifen (18) außen auf der Hülse (16) angeordnet ist. 5

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß zwei Dehnungsmeßstreifen (18) diametral gegenüberliegend auf der Hülse (16) angeordnet sind. 10

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Dehnungsmeßstreifen (18) auf einer gemeinsamen Trägert'olie (17) angeordnet sind. 15

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (23) als kreisförmige, mit Abstand vom Taster (12) an einem Anschlag (7) anliegende Platte aurgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Feder (14) und der Platte (23) ein Kraftübertragungsglied (22) angeordnet ist.

10, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied (22) ia einer Öffnung der Platte (23) zentriert ist.

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11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 - lo,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Dehnungsmeßstreifen (18,18a) auf der Grundfläche
der Platte (23) angeordnet ist.
5

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,

P dadurch gekennzeichnet, ι!

daß auf beiden Grundflächen der plaste (23) mindestens |

ein Dehnungsmeßstreifen (18,18a) angeordnet ist. f

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,

daß auf jeder Grundfläche zwei Sj-¹Jh diametral gegenüber-

liegende Dehnungsmeßstreifen (18_#18a) angeordnet und die I

Dehnungsmeßstreifen (18,18a) beider Grundflächen um 90° I,

gegeneinander versetzt sind und daß die Endpunkte (25) |

der einzelnen Dehnungsmeßstreifen (18^18a) mit den |

Anschlußkabeln (21) zu einer Wheatstoneschen Brücken-^ <f

schaltung verbunden sind. ^:;

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14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-13, 'i dadurch gekennzeichnet, j daß die Platte (23) aus einem Isolierwerkstoff, z.B. Hart- f papier, besteht und daß die Dehnungsmeßstreifen (18,18a) |

galvanisch oder durch Aufdampfen direkt auf der Platte | (23) aufgebracht sind. |

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-10, ξ dadurch gekennzeichnet, 3

daß der Taster (12) eine der Platte (23) zugewandte

Ausnehmung zur zumindest teilweisen Aufnahme der Feder
(14) aufweist.

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16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet,

daß der Taster (12) mit einem getrennt einsetzbaren, verschleißfesten Tastkopf (27) ausgerüstet ist. 5

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet,

daß das Meßglied (16,23) Strömungskanäle (28) aufweist, deren Querschnitt erheblich größer als der Spalt zwisehen Taster (12) und Buchse (8) ausgebildet ist, und daß an eine Bohrung (4) zur Aufnahme der Vorrichtung eine Spülluftleitung angeschlossen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Spülluftaustrittsquerschnitt zwischen Taster (12) und Buchse (8) weitgehend durch eine umlaufende Spiralnut gebildet ist.