FI88653C - Maetningskaennare - Google Patents

Description

1 88653

Mittaustuntolaite Tämän keksinnön kohteena on mittaustuntolaite työkappa-leen mittojen ilmoittamiseksi mittaustuntolaitteen kanssa kytketyn mittauslaitteen avulla, erityisesti työkappaleen 5 kahden suorassa kulmassa toisiinsa nähden olevan, suoraviivaisen mitan määrittämiseksi samalla mittauslaitteella.

Suoraviivaisten mittojen määrittämiseksi mikrometri- tai millimetritarkkuudella käytetään mittauslaitteita, jotka rajoitetun mittausalueen sisällä toimivat hyvin tarkasti, 10 esim. mekaanisia mittauskelloja, elektronisia matkanvastaan-ottimia ja sen tapaisia. Erityisesti mittapoikkeamien määrittämiseksi ennalta annettuun standardimittaan nähden, pyörivien työkappaleiden tarkoin keskiöidyn pyörimistarkkuuden ilmoittamiseksi tai työkappaleen paikan määrittämiseksi re-15 ferenssipaikkaan nähden ovat osoittautuneet luotettavimmiksi nämä mittauslaitteet. Kuitenkaan monissa tapauksissa mittauslaitteen tuntoelintä ei saateta välittömästi toimintayh-teyteen mitattavan kohteen kanssa. Sen vuoksi tarvitaan mittaustuntolaite, joka suorittaa kytkennän kohteen ja mittaus-20 laitteen mittaustuntoelimen välillä.

Yleisesti tunnetut mittaustuntolaitteet toimivat suuntaa-mattomasti lineaarisesti, s.o. lineaarinen dimensiomuutos ennalta annetussa suunnassa (ja ainoastaan tässä suunnassa) muutetaan suhteelliseksi mittauslaitteen osoitukseen. Siis 25 työkappaleen mittojen, mittapoikkeamien tai koon mittaamiseksi eri suunnissa täytyi sen vuoksi joko rakentaa uudestaan ja säätää uudelleen käytetty mittauslaite mukaan luettuna mittaustuntolaite tai tarvittiin kaksi toisistaan riippumattomasti toimivaa mittauslaitetta. Tämä lisäsi työaika-30 kustannuksia ja/tai pääomasijoitusta.

Julkaisussa DE-OS 32 34 470 on esitetty eräs ratkaisutapa yhden ainoan, yksiulotteisen matkananturin välityksellä havaita kosketusnastan siirtymä akselin suunnassa sekä sen siirtymä akseliin nähden kohtisuorassa tasossa. Tämä rakenne 35 käyttää lisäksi verraten monimutkaista järjestelmää, joka koostuu vipunivelistä, kuulalineaarijohteista ja kuula-kar-tio-pinnoista, kosketusnastan siirron muuttamiseksi avaruus-koordinaatistossa (mittaustuntoelimen) suoraviivaiseksi 2 88653 liikkeeksi. Koska tämä täytyy suorittaa tarpeellisella tarkkuudella, kaikkien näiden ohjausyksittäisosien valmistukseen ja työstöön kuluu huomattavia kustannuksia. Kuitenkin tämä tekee laitteen kalliiksi ja häiriönaraksi.

5 Tämän keksinnön tehtävänä on välttää nämä epäkohdat ja ai kaansaada yksinkertaiseksi ja vankaksi rakennettu mittaustunto-laite, jonka avulla yhden ainoan mittauslaitteen välityksellä voidaan mitata ja ilmoittaa lineaariset mitat mitä suurimmalla tarkkuudella samanaikaisesti kahdessa toisiinsa nähden koh-10 tisuorassa suunnassa.

Tämä saavutetaan keksinnön mukaan siten, että mittaustunto-laite on muodostettu kahteen toisiaan kohti siirrettävään alueeseen jaetun kosketuskappaleen avulla, jolloin ensimmäiseen alueeseen on kiinnitetty mitattavan työkappaleen kanssa koske-15 tukseen saatettava ja mittauslaitteen kanssa toiminnaltaan yh distetty kosketuspää, jonka muodostaa ensimmäiseen alueeseen yhdistetty kappale, jossa on ainakin kaksi vapaana olevaa, väliinsä 90° kulman muodostavaa mittapintaa, ja jolloin toinen alue on yhdistetty elastisesti deformoituvien, kulmassa 45° 20 mittaussuuntiin nähden kulkevien yhdyselimien avulla mainitun ensimmäisen alueen kanssa.

Näin tuloksena on mittausvoimavaikutus kosketuspäähän mielivaltaisessa suunnassa kosketuspään aina samalla ja tarkasti vastakkaisella siirrolla kahdessa toisiinsa nähden kohtisuoras-25 sa suunnassa, niin että yhdellä ainoalla roittauskellolla tai muulla mittauslaitteelle, jonka mittaustuntoelin voi koskettaa kosketuspään mielivaltaista pintaa, voidaan mitata koon muutos esim. sekä vaakasuorassa että pystysuorassa suunnassa, ilman että täytyy muuttaa mittausrakennetta.

JO Keksinnön kohteen eräitä edullisia sovellutusmuotoja ja jat kokehityksiä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa 2-7.

Seuraavassa selostetaan lähemmin keksinnön kohteen erästä sovellutusesimerkkiä, viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti sivulta nähtynä mittaustunto-35 laitetta lepoasemassa, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista mittaustuntolaitetta edestä, nuolen A suuntaan nähtynä, 3 88653 kuvio 3 esittää alta, nuolen B suuntaan nähtynä kuvion 1 mukaista mittaustuntolaitetta, kuvio 4 esittää kaaviollisesti sivulta nähtynä mittaustuntolaitetta voiman Ρχ ja P2 vaikuttaessa kosketuspäähän ja 5 kuvio 5 esittää kaaviollisesti sivulta nähtynä mittaus tuntolaitetta voiman P3 ja P4 vaikuttaessa kosketuspäähän.

Esimerkkitapauksessa yleisesti viitenumerolla 1 merkityssä mittaustuntolaitteessa on kosketuskappale 2, joka on jaettu ensimmäiseksi alueeksi 3 ja toiseksi alueeksi 4. Nämä 10 molemmat alueet 3 ja 4 ovat toisiinsa nähden liikkuvia tai siirrettävissä, kuten jäljempänä vielä lähemmin selitetään.

Toinen alue 4 on kiinnitetty kiinteästi tai määritetysti siirrettävästi ja lukittavasti mitattavaan työkappaleeseen nähden. Tätä tarkoitusta varten voi olla tehty kaksi kiinni-15 tysporausta 5, joiden avulla mittaustuntoalue 4 on ankkuroitu mittauslaitteen sopivaan, mahdollisesti aseteltatavaan kiinnittimeen (ei esitetty).

Ensimmäinen alue 3 on yhdistetty liikkuvasti toisen alueen 4 kanssa ja kannattaa kosketuspäätä 6, joka esimerk-20 kitapauksessa on kiinnitetty ruuvilla 7 jäykästi kosketus-kappaleen 2 ensimmäisen alueen 3 jatkeeseen 9. Kosketus-pään 6 muodostaa kuution muotoinen kappale, jossa on neljä mittauspintaa 10a-10d. Nämä mittauspinnat on työstetty tasaisiksi ja ne ovat kulloinkin viereisten mittauspintojen 25 kanssa kulmassa tarkalleen 90°. Jokaisen käyttötapauksen mukaan ainakin kaksi viereistä mittauspintaa (esim. 10a ja 10b) on vapaat. Tässä esimerkissä lisäksi mittauspinta 10c on osittain ja mittauspinta lOd myöskin suurin piirtein vapaa, s.o. mittausvoimalla vaikutettavissa.

30 Ensimmäisen alueen 3 liikkuva kytkentä kosketuskappa- leen 2 toisen alueen 4 kanssa tapahtuu elastisesti muotoa muuttavien yhdyselimien välityksellä, jotka kulkevat mit-taussuuntiin nähden, s.o. mittauspintoihin 10a-10d nähden, kulmassa 45°. Tässä esimerkkitapauksessa on kaksi yhdys-35 elintä 11 ja 12, jotka ovat sen kosketuskappaleen 2 osia, joka sinänsä on muodostettu yksikappaleiseksi, s.o. kosketuskappaleen 2 alueet 3 ja 4 koostuvat yhdestä ja samasta kappaleesta. Jako kahdeksi alueeksi 3 ja 4 tapahtuu siten, 4 88653 että on järjestetty useita rakoja 13a-13b sekä 14, jotka erottavat toisistaan molemmat alueet 3 ja 4.

Kuviosta 1 käy selvästi ilmi, että kosketuskappaleessa 2 on kulmassa 45° mittauspintoihin 10a-10d nähden kulkeva si-5 vupinta. Tämän rakenteen ansiosta on olemassa vapaa luopääsy mittauspintaan lOd. Yhdensuuntaisesti tämän sivupinnan 14 kanssa, siis myöskin kulmassa 45°, kulkee pienellä välillä rako 13c ja nimenomaan siten, että on muodostettu ensimmäinen yhdyselin 12. Tämä on kosketuskappaleen 2 jäljellä oleva 10 aineslista, joka yhdistää ensimmäisen alueen 3 toisen alueen 4 kanssa.

Rako 13c jatkuu suorakulmaisesti siihen nähden kulkevan raon 13b välityksellä (joka puolestaan jälleen kulkee kulmassa 45° mittauspintoihin 10a-10d) raoksi 13a, joka on suo-15 rassa kulmassa raon 13b kanssa ja siten yhdensuuntainen raon 13c kanssa, kuitenkin tietyllä välimatkalla. Pienellä välillä yhdensuuntaisesti raon 13a kanssa on järjestetty lopuksi kosketuskappaleen 2 reunaan saakka ulottuva rako 14, niin että tämän ja raon 13a väliin jää aineslista, joka muo-20 dostaa toisen liitoselimen 11.

Olennaista on, kuten jäljempänä vielä selitetään, että yhdyseliminä toimivat listat 11 ja 12 kulkevat tarkalleen kulmassa 45° mittauspintoihin 10a-10d nähden. Toisaalta kuitenkaan sillä ei ole ratkaisevaa merkitystä, että yhdyseli-25 met 11 ja 12 ovat kosketuskappaleen 2 yksikappaleisia osia. Yhtä hyvin on mahdollista muodostaa kosketuskappaleen 2 alueet 3 ja 4 vapaiksi yksittäisosiksi ja yhdistää toisiinsa ne kahdella lehti jousella (ei esitetty). Silloin nämä suorittavat listojen 11 ja 12 tehtävän, jolloin kuitenkin on 30 huolehdittava, että lehtijousien pitkittäiskulku kuormittamattomassa tilassa tapahtuu kulmassa 45° mittauspintoihin 10a-10d nähden.

Kun nyt kuvion 4 mukaan voima vaikuttaa nuolen suunnassa mittauspintaan, sillä on periaatteellisesti pyrkimyk-35 senä siirtyä suoraviivaisesti myöskin nuolen P^ suuntaan. Koska kosketuskappaleen 2 ensimmäinen alue 3 ja siten kosketuspää 6 on laakeroitu kääntyvästä kosketuskappaleen toiseen, kiinteään alueeseen 4, kosketuspää 6 saa liikkeen s 88653 nuolen suuntaan ja samanaikaisesti nuolen P2 suuntaan. Tämä siksi, koska ensimmäinen, liikkuva alue 3 on yhdistetty molempien listojen 11 ja 12 välityksellä, jotka kulkevat kulmassa 45° mittaussuuntaan nähden, toisen, liikkumattoman 5 alueen 4 kanssa. Siten listojen kosketuskappaleen alueeseen 4 siirtymäkohtaan, s.o. kohtiin X ja Y (kuvio 4) muodostuvat eräänlaiset kääntöakselit, joiden ympäri siirrettävä alue 3 liikkuu.

Kuviossa 4 on esitetty kosketuspään 6 suurin mahdollinen 10 siirtoasento voiman vaikutuksen alaisena. Nähdään, että rakojen 14 ja 13c vasemmanpuoleinen pää on suljettu, kun taas raon 13a vasemmanpuoleinen pää on suurentunut leveydeltään. Molempien listojen 11 ja 12 vasemmanpuoleisten päiden kosketuksella kosketuskappaleen viereisiin seiniin on ai-15 kaansaatu vaste, joka estää alueen 3 lisäliikkeen.

Käytännössä kosketuspään 6 suurin siirtomatka kosketus-kappaleen 2 kiinteään alueeseen 4 nähden on millimetrin murto-osia, koska tämän keksinnön mukaista mittaustuntolaitetta käytetään ylipäänsä työkappaleen referenssiasemaan kohdistu-20 via täsmämittauksia varten eikä absoluuttista mittamääritys-tä varten. Sen vuoksi myöskin teoreettisesti olemassa oleva epätarkkuus listojen 11 ja 12 deformoituessa on tyystin vähäpätöinen, koska siirtomatka on hyvin pieni.

• « Täsmälleen sama pätee, kun mittausvoiman annetaan vaikut-: 25 taa nuolen P2 suunnassa mittauspintaan 10b. Vaikka kosketus- •·’; pää 6 pyrkii teoreettisesti poikkeamaan mittausvoiman suun taan, kosketuspää edellä mainitun mukaan pakotetaan vino-liikkeeseen nuolien P^ ja P2 välillä. Kuitenkin näin saavutetaan, että ainoastaan yhdellä mittauslaitteella, esim.

30 mittauskellolla, voidaan ilmoittaa kosketuspään 6 siirto kahdessa kohtisuorasti toisiaan vastaan olevassa suunnassa (esim. nuolen Pj ja nuolen P2 suunnassa).

Kinemaattisesti tarkalleen päinvastaiset olosuhteet ovat olemassa, kun mittaustuntolaitteeseen vaikutetaan mittaus-35 voimalla nuolen P3 ja nuolen P4 suunnassa. Tällainen tilanne on esitetty kuviossa 5, jolloin myöskin jälleen esiintyy liikkuvan alueen 3 suurin poikkeama kosketuskappaleen 2 kiinteään alueeseen 4 nähden. Myöskin tässä tapauksessa sekä 6 88653 voima nuolen P3 suunnassa että voima nuolen P4 suunnassa aikaansaavat kosketuskappaleen 6 identtisen siirron, joka voidaan määrittää esim. mittauskellon välityksellä. Ainoa ero on siinä, että siirto tapahtuu kuvioon 4 verrattuna vas-5 takkaisiin suuntiin.

Mittauslaitteen kosketuskohdan sijainti mittaustuntolait-teessa 1, esim. mittauskellon mittaustuntoelimen alusta sinänsä ei ole kriittinen, niin kauan kuin kysymyksessä on täysin tasainen ja mittaussuuntiin nähden tietyssä kulma-10 asennossa oleva pinta. Tällöin ajankohtaista mittausta varten mittaustuntoelimen ei tarvitse koskettaa tarpeetonta mittauspintaa 10a-10d, koska tällä muutenkin on tarvittava työstötarkkuus. Toisena mahdollisuutena on muodostaa koske-tuspäätä 6 pidättävän ruuvin 7 pää 8 tasomaiseksi ja asettaa 15 siihen mittaustuntoelin.

Keksinnön mukaisesti ehdotetulla mittaustuntolaitteella on aikaansaatu koje, joka sallii yhdellä ainoalla mittauslaitteella valvoa kahta kohtisuorasti toisiinsa nähden kulkevaa mittaussuuntaa ja havaita niiden paikan muutos. Näin 20 esim. mittausrakennetta muuttamatta voidaan saada työkappa-leen mittapoikkeamat sekä vaakasuorassa että pystysuorassa suunnassa. Erääksi toiseksi tärkeäksi käyttömahdollisuudeksi on katsottava sitä, että työkappaleen muodon muutos ja sen tarkka sijainti, esim. kierreporan päänpuoleisen, kartiomai-25 sen osan siirtymä lieriömäiseen poran osaan voidaan ilmoittaa yhdellä ainoalla mittauslaitteella.

Claims (7)

7 88653

1. Mittaustuntolaite työkappaleen mittojen ilmoittamiseksi mittaustuntolaitteen (1) kanssa kytketyn mittauslaitteen avulla, erityisesti työkappaleen kahden suorassa kulmassa toisiinsa 5 nähden olevan, suoraviivaisen mitan määrittämiseksi samalla mittauslaitteella, tunnettu siitä, että mittaustuntolaite (1) on muodostettu kahteen toisiaan kohti siirrettävään alueeseen (3, 4) jaetun kosketuskappaleen (2) avulla, jolloin ensimmäiseen alueeseen (3) on kiinnitetty mitattavan työkappaleen 10 kanssa kosketukseen saatettava ja mittauslaitteen kanssa toi minnaltaan yhdistetty kosketuspää (6), jonka muodostaa ensimmäiseen alueeseen (3) yhdistetty kappale (6), jossa on ainakin kaksi vapaana olevaa, väliinsä 90° kulman muodostavaa mittapin-taa (10a - lOd) , ja jolloin toinen alue (4) on yhdistetty 15 elastisesti deformoituvien, kulmassa 45° mittaussuuntiin nähden kulkevien yhdyselimien (11, 12) avulla mainitun ensimmäisen alueen (3) kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittaustuntolaite, tunnettu siitä, että kosketuskappale (2) on muodostettu yksikappaleisek- 20 si ja jaettu 45° kulmassa kulkevien, kosketuskappaleeseen (2) muodostettujen rakojen (13a, 13b, 13c, 14) avulla mainituksi ensimmäiseksi ja toiseksi alueeksi (3, 4).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen mittaustuntolaite, tunnettu siitä, että ainakin toisen yhdyselimen (11) mainitun ensimmäi- 25 sen ja toisen alueen (3, 4) välissä muodostaa kosketuskappaleen (2) kapea aineslista, joka sijaitsee kahden yhdensuuntaisen raon (13a, 14) välissä.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen mittaustuntolaite, tunnettu siitä, että ainakin toisen yhdyselimen (12) mainitun ensimmäi- 30 sen ja toisen alueen (3, 4) välissä muodostaa kosketuskappaleen (2) kapea aineslista, joka sijaitsee 45° kulmassa kosketuskappaleen (2) mittaussuuntiin kulkevan ulkoreunan (15) ja sen kanssa yhdensuuntaisen raon (13c) välissä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittaustuntolaite, tunnettu .-35 siitä, että kosketuskappaleen (2) molemmat alueet (3, 4) on muodostettu erillisistä elementeistä ja yhdistetty toisiinsa kahden, 45° kulmassa mittaussuuntiin nähden kulkevan lehtijou-sen välityksellä. 8 88653

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen mit-taustuntolaite tunnettu siitä, että kosketuskappa-leen (2) molempien keskenään yhdistettyjen alueiden (3, 4) molemminpuolinen siirtoliike on rajoitettu.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen mittaus- tuntolaite tunnettu siitä, että kosketuspään (6) muodostaa kiinteästi ensimmäisen alueen (3) kanssa yhdistetty kuution muotoinen kappale, jossa on ainakin kaksi vapaata, keskenään kulman 90° ja yhdyselimiin (11, 12) nähden 10 kulman 45° muodostavaa mittauspintaa (10a-10d). 9 88653