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Längenmeßgerät für große Längen
Die Erfindung betrifft ein Längenmeßgerät
für große Längen, insbesondere von Längen über 1,5 m und ist beispielsweise bestimmt
zur Kontrolle der Masse und der Rundheit großer Bohrungen. Wird das Werkstück auf
einer Horizontaldrehbank bearbeitet, und soll die Messung in mindestens zwei zueinander
senkrechten Richtungen vorgenommen werden, so muß mindestens einmal horizontal gemessen
werden. Wird das Werkstück auf einer Karusselldrehbank bearbeitet, so muß unter
allen Umständen in horizontaler Richtung gemessen werden.
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Bei einer Messung in horizontaler Richtung besteht bei großen Längen
die Schwierigkeit, daß das Meßorgan erheblich durchhängt und damit die Messung um
unzulässig große Beträge verfälscht.
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Diese Tatsache ist allgemein bekannt, und es wurde bereits vorgeschlagen,
das eigentliche Meßorgan in einem Tragorgan, z. B. in einem dasselbe umgebenden
Rohr zu stützen, womit auch eine gewisse Isolation des Meßorgans gegen äußere Temperatureinflüsse,
z. B. vor Berührung desselben bei der Messung erzielt werden konnte. Es wurden auch
bereits bestimmte günstigste Auflagebedingungen für das Meßorgan im Tragorgan. ermittelt,
um kleinste Durchbiegung und geringste - Verkürzung zu erzielen. Zu diesem Zweck
soll z. B. das Meßorgan auf seiner gesamten Länge frei auf-
liegen,
oder bei Zweipunktauflage sollen die Stützpunkte um je zwei Neuntel der gesamten
Meßlänge von den Enden entfernt liegen (Unterstützung in den Besselschen Punkten).
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Gemäß Erfindung wird nun ein völlig neuer Weg eingeschlagen, um den
Durchhang des Meßorgans noch wesentlich herabzusetzen, indem man dafür sorgt, daß
das Tragorgan, z. B. das genannte Rohr, unter Zug steht und daß die an den Enden
des Tragorgans, z. B. des Rohres, angreifenden Zugkräfte durch ein Druckorgan, z.
B. ein das erwahnte Rohr umgebendes Druckrohr, aufgenommen werden. Natürlich können
an Stelle von Rohren irgendwelche andere geignete Trag- bzw.
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Druckorgane verwendet werden. Der Durchhang des Tragorgans ist bei
großem Zug sehr klein, und das Meßorgan, welches vorzugsweise in mehreren Punkten
auf das Tragorgan abgestützt ist, weist einen ebenso kleinen Durchhang auf, ohne
selbst irgendwelchen Zug- oder Druckkräften ausgesetzt zu sein.
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Es ist allerdings für Spannbetonbauteile bereits bekanntgeworden,
daß ein konzentrisches, aus einem Zugteil und einem Druckteil bestehendes System
im Prinzip starr ist. Diese Erkenntnis konnte aber nicht ohne weiteres auf Meßinstrumente
angewendet werden, weil hierzu nicht die einfache Einsicht genügte, das Meßorgan
an sich unter Zug zu setzen, sondern weil es der weitergehenden Igedanklichen Kombination
bedurfte, den Zug auf ein das Meßorgan stützendes Tragorgan auszuüben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Längenmeßgerätes dargestellt.
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Fig. I zeigt das ganze Meßgerät in Ansicht bei der Messung eines
Bohrungsdurchmessers, und Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt des LängenmeB-gerätes.
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Das als Meßstab oder Meßrohr ausgebildete Meßorgan I ist in einem
Trägerrohr 2 mittels Stützringen 3 axial verschiebbar, aber radial möglichst spielfrei
gelagert. In die Enden des Rohres 2 sind Schrauben 4 bzw. 5 eingesetzt, welche einerseits
der radialen Führung des Meßstabes I und anderseits der axialen Abstützung von Ringen
6 dienen. Auf Kugelflächen der Ringe 6 stützen sich beidseitig Ringe 7 mit entsprechender
Gegenkugelfläche ab. Die Ringe 7 sind fest mit einem Druckrohr 8 verbunden. Das
Rohr 2 ist mittels Stützringen g am Druckrohr 8 abgestützt. Die inneren Stützringe
3 werden dabei vorzugsweise gleichmäßig über die ganze Länge des Meßgerätes verteilt
angeordnet, während die äußeren Stützringe g besser nur in einem Mindestabstand
von der Stabmitte, beispielsweise um ein Viertel der Stablänge von den Enden entfernt
vorgesehen sind.
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In die Schraube 5 des Längenmeßgerätes ist ein Schluß stück 20 mit
vorstehendem Meßorgan 2I eingesetzt.
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Um das Meßorgan I im Ruhezustand des Meßgerätes stets in derselben
Lage im Stützrohr 2 festzuhalten, ist auf dem Meßorgan I eine mittels Segerring
gesicherte Scheibe 22 vorgesehen, welche die Feder 23 gegen den durch die Schraube
5 gebildeten Anschlag preßt. Das andere Ende der Feder 23 ist gegen einen mit dem
Rohr 2 verschraubten Ring 24 abgestützt.
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Die Schraube 4 ist mit einem Außengewinde versehen, mit welehem ein
verhältnismäßig kurzes Verlängerungsstück 19 einer bestimmten Länge angesetzt ist.
Auf dieses Verlängerungsstück 19 könnten in nicht dargestellter Weise weitere Verlängerungsstücke
mit entsprechenden Vater- und Muttergewinden aufgesetzt werden, wobei im äußersten
Verlängerungsstück außerdem eine Mikrometerschraube und eine Meßuhr vorgesehen sein
könnten. Durch dieses Ansetzen von Verlängerungsstücken wird das Meßgerät für einen
bestimmten Meßbereich verwendbar, beispielsweise für einen Bereich von ungefähr
3 bis 3,5 m, wenn die Länge des Längenmeßgerätes 3 m beträgt.
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Zur Abstützung der Verlängerungen ist auf dem Druckrohr 8 eine Stützhülse
befestigt. Diese Stützhülse weist einen geschlitzten Mantel 10 auf, welcher am linken
Ende mit einem trichterförmigen Halter II verschraubt ist. Auf das rechte, auf dem
Rohr 8 befindliche Ende des Mantels 10 ist ein Stellring 12 mit konischem Anzug
I3 aufgesetzt.
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Durch vollständiges Aufschrauben des Stellringes I2 auf den Mantel
10 wird dieser am rechten Ende auf das Rohr 8 aufgepreßt. Auf dem rechten Ende des
Druckrohres 8 ist ein geschlitzter, mit Außengewinde versehener Ring 14 durch eine
Schraube lose gehalten, welcher vom geschlitzten Mantel 10 durchragt wird. Auf dem
Ring 14 befindet sich ein Stellring 15 mit konischem Anzug I6. Wird dieser Stellring
I5 in Fig. 2 ganz nach rechts geschraubt, so wird der geschlitzte Ring 14 und damit
der geschlitzte Mantel 10 auf das Rohr 8 aufgepreßt.
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Bei gelöstem Stellring I5 und gelöstem Stellring 12 kann der Mantel
10 auf dem Rohr 8 in die gewünschte Stellung geschoben werden, d. h. in diejenige
Stellung. bei welcher die Auflagefläche I7 des Halters II auf die Auflagefläche
I8 des vordersten Verlängerungsstückes 19 aufliegt. Nun kann die Stützhülse durch
Festziehen der Stellringe 12 und I5 an zwei Stellen am Rohr 8 abgestützt werden,
womit die Lage derselben und der Verlängerungen gegenüber dem Rohr 8 festgelegt
ist.
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Beim Zusammenbau des dargestellten Längenmeßgerätes wird beispielsweise
wie folgt vorgegangen: Zuerst wird das Meßorgan I in das mit den Stützringen 3,
dem Ring 24, der Feder 23 und der Scheibe 22 versehene gewärmte Rohr 2 eingeschoben.
Hierauf werden die äußeren Teile, das Druckrohr 8 mit den Ringen 7 und die Ringe
6 auf das Rohr 2 aufgeschoben. Dann werden die Schrauben 4 und 5 eingesetzt und
fest verschraubt, so daß kein axiales Spiel zwischen den Rohren 2 und 8 bzw. den
diese miteinander verbindenden Teilen verbleibt. Wenn sich nun das Rohr 2 abkühlt,
so entsteht darin eine Zugspannung, die über die Teile 4, 5, 6 und 7 auf das Druckrohr
8 übertragen wird.
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Im vollendeten Zustand des Längenmeßgerätes
steht
also das Tragrohr 2 ständig unter Zug und kann daher, wenn das Meßgerät horizontal
liegt, nur um einen geringen Betrag durchhängen. Damit ist aber auch ein Durchhängen
des durch die Stützringe 3 im Rohr 2 geführten Meßstabes I ausgeschlossen. Damit
Bearbeitungsungenauigkeiten an den Auflageflächen der Rohre 2 und 8 nicht zu Drehmomenten
in den Verbindungsstellen dieser Rohre führen, welche eine dauernde Biegung dieser
Rohre verursachen könnten, sind die Teile 6 und 7 -mit Kugelflächen versehen. Dadurch
wird erreicht, daß nur reine Zug- bzw. Druckkräfte auf die Rohre 2 und 8 wirken.
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Durch die Abstützung des Druckrohres 8 am Zugrohr 2 wird die Knickfestigkeit
des Druck-.rohres 8 erhöht, indem die zentrierenden Kräfte des Zugrohres 2 jeder
Ausknickung entgegenwirken.
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Durch diese gegenseitigen Stützstellen wird außerdem sowohl die freie
Knicklänge im Druckrohr 8 als auch die freie Durchhanglänge des Zugrohres 2 verkürzt,
wodurch die Beträge der maximalen Ausknickung und des maximalen Durchhangs wesentlich
herabgesetzt werden können. Es wurde bei einem Längenmeßgerät von 3 m Länge festgestellt,
daß der Durchhang des an den Enden gestützten ungespannten Rohres 2 mit dem Meßstab
I rund das Zehnfache des Durchhangs des unter Zug stehenden und am Rohr 8 abgestützten
Rohres 2 betrug.
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Die Stützhülse I0, 11 sorgt schließlich dafür, daß längere Reihen
von aufgesetzten ETerlängerungsstücken 19 keine äußeren Kräfte aufzunehmen haben
und daher keinen bemerkenswerten Durchhang aufweisen.
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Die beiden, den Meßstab I umgebenden Rohre 2 und 8 bzw. der dazwischen
eingeschlossene Hohlraum ergeben eine sehr gute Wärmeisolation des Meßstabes, was
wesentlich zur guten Konstanz der Länge desselben beiträgt.