DE3248547C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen linearer Dimensionen mechanischer Werkstücke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bekannte Meßvorrichtungen weisen mechanische Nulljustie­ rungseinrichtungen zum Verstellen des Meßfühlers gegenüber dem beweglichen Arm bzw. zum Justieren der gegenseitigen Stellung der beiden Geberelemente auf. Damit wird das Signal des Positionsgebers auf einen bestimmten, einer Abmessung des Prüflings entsprechenden Wert eingestellt. Bei einer bekannten Vorrichtung (DE 30 26 352 A1) sind zum Justieren des Meßfühlers und des Positionsgebers Feststellschrauben vor­ gesehen, die gelöst werden müssen, um das Justieren durch­ zuführen und dann wieder festgeklemmt werden. Dies ist ein aufwendiger Vorgang, und es muß dafür gesorgt werden, daß der Meßfühler seine Lage nicht wieder verändert, wenn die Feststellschraube angezogen wird. Um das Justieren zu vereinfachen, ist es auch bekannt (GB 20 56 070 A), den Meßfühler in einem Gewinde zum Justieren zu verdrehen. Damit der Meßfühler in der gewünschten Lage festgehalten wird, muß dann eine Kontermutter oder eine Federscheibe vorgesehen werden.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Meßvor­ richtung mit einer mechanischen Nulljustierungseinrichtung zu schaffen, die leicht und schnell bedient werden kann und selbst nach vielen Justierungen noch konstante Messungen durchführt.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird von einem an sich bekannten in eine Gewindebohrung eingesetzten Gewindeeinsatz Gebrauch gemacht, in den das zu justierende Bauteil, nämlich der Meßfühler oder ein Geberelement eingeschraubt ist. Um eine stabile Nulljustierung zu gewährleisten, ist mindestens eine Windung des Gewindeeinsatzes mit einer Reibungswindung versehen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Meßvorrichtung, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, um den Durchmesser von Löchern oder Bohrungen in mechanischen Werkstücken zu messen und sich besonders zum Messen sehr kleiner Durchmesser, beispielsweise kleiner als 15 mm eignet;

Fig. 2 eine Ansicht in vergrößertem Maßstab eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Meßvorrichtung längs der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht in vergrößertem Maßstab eines anderen Teils der Meßvorrichtung der Fig. 1 längs der Linie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 eine Längsansicht eines bekannten Gewindeeinsatzes, der bei einer Nulljustierungseinrichtung der in den Fig. 1-3 gezeigten Meßvorrichtung angewandt wird;

Fig. 5 eine Stirnseitenansicht des in Fig. 4 gezeigten Gewinde­ einsatzes;

Fig. 6 einen Teilschnitt einer Meßvorrichtung nach einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Messen des Durchmessers von Löchern oder Bohrungen in mechanischen Werkstücken, der sich vor allem zum Messen größerer Durchmesser, beispielsweise größer als 100 mm eignet;

Fig. 7 einen Aufriß der Meßvorrichtung der Fig. 6 und gegenüber dieser um 90° gedreht;

Fig. 8 einen Schnitt der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Meßvorrichtung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigt eine Meßvorrichtung, die sich zur Anwendung bei Transfermaschinen eignet. Die auf einem nicht gezeigten beweglichen Schlitten montierte Meßvorrichtung weist einen oberen Sockel 1 auf, an dem ein Träger 2 befestigt ist, der mit Hilfe von zwei Ab­ schnitten 3 und 4 zwei bewegliche Arme 5 und 6 trägt. Die Abschnitte 3 und 4 weisen zwei dünnere, elastisch bieg­ same Unterabschnitte auf, welche zwei Drehachsen für die Arme 5 und 6 bilden. Zwischen den Armen 5 und 6 ist eine Druckfeder 7 angeordnet, welche die Arme 5 und 6 ausein­ ander drückt.

In einem Loch 8 des Armes 5 ist ein Träger 9 angeordnet, welcher die Wicklungen eines induktiven Gebers (10) in Form eines Differentialtransformators aufweist. Der Geber 10 weist ein zweites Element, d. h. einen Träger­ schaft 11 auf, der einen nicht gezeigten Magnetkern trägt, der sich in den Wicklungen im Träger 9 bewegt.

Der Schaft 11 ist an einer Schraube in Form eines Gewinde­ zylinders oder Gewindedorns 12 befestigt, der mit Hilfe eines Gewindeeinsatzes 13 (Fig. 4 und 5) an einer Mutter 14 angebracht ist, die in einem Bauelement untergebracht ist, das aus einer in einem Loch 16 des Armes 6 angeord­ neten Buchse 15 besteht.

Das Element 9 und die Buchse 15 sind mit den Armen 5 und 6 hartverlötet. Am Element 9 und an der Buchse 15 sind die Enden einer biegsamen balgenförmigen Gummidichtung 17 befestigt.

Die Arme 5 und 6 weisen zwei andere Muttern, d. h. die Ge­ windebohrungen 18 und 19 auf, die zwei Schrauben 20 und 21 aufnehmen. Zwischen den Schrauben 20 und 21 und den Gewindegängen der Bohrungen 18 und 19 sind zwei Gewinde­ einsätze 13′ und 13′′ gleich dem Gewindeeinsatz 13 der Fig. 4 und 5 angeordnet.

Die Köpfe der Schrauben 20 und 21 wirken als Anschläge, indem sie an Anschlagflächen anliegen, die durch die Innenwand eines am Sockel 1 befestigten zylindrischen Schutzgehäuses 22 gebildet wird.

Das Gehäuse 22 weist einen durchbohrten unteren Sockel 23 auf, an dem ein Flansch 24 einer Schutzhülse 25 befestigt ist.

An den Unterenden der Arme 5 und 6 sind zwei Verlängerun­ gen 26 und 27 befestigt, die an ihren Enden zwei Meßfüh­ ler 28 und 29 tragen, welche durch Löcher 30 und 31 der Schutzhülse 25 geführt sind und mit zwei diametral ent­ gegengesetzten Punkten der Bohrungen im Prüfling in Be­ rührung stehen.

Ein Kabel 32 verbindet den Geber 10 mit einer nicht ge­ zeigten elektrischen Stromversorgung mit Detektor.

Die mechanische Nulljustierung der Meßvorrichtung erfolgt mit Hilfe eines durch ein Loch 33 im Gehäuse 22 geführten Schraubenziehers, mit dem die axiale Stellung des Zylinders 12 justiert wird, welcher den Schaft 11 und den Kern des Gebers 10 trägt, so daß das Ausgangssignal des Gebers annähernd Null ist, wenn die Meßfühler 28 und 29 an sich diametral gegenüberliegenden Punkten die Oberfläche einer Bohrung berühren, deren Durchmesser gleich dem Nennwert ist. Man kann auch eine elektrische Nulljustierung (mit einem nicht gezeigten Potentiometer) durchführen, um das Signal des Gebers 10 genau auf Null zu stellen.

Der Weg des Hubes den die Meßfühler 28 und 29 von ihrer Ruhelage aus bis zur Nulljustierungsstellung zurücklegen, kann durch die Stellschrauben 20 und 21 mit einem Schrau­ benzieher eingestellt werden, der durch Öffnungen 34 und 35 im Gehäuse 22 eingeführt wird.

Die Gewindeeinsätze 13, 13′ und 13′′ sind bekannt und wei­ sen die Form einer Stahlfeder mit zwei konzentrischen äußerst genauen Gewindegängen auf, nämlich einem äußeren und einem inneren, welche mit einer Mutter und einer Schraube in Eingriff kommen. Außerdem besitzen die Ge­ windeeinsätze 13, 13′ und 13′′ mindestens eine sechseckige Windung 36, welche gewährleistet, daß die Justierungen des Gebers 10 oder der Schrauben 20 und 21 konstant sind, indem sie gegen das Gewinde der Schraube und der Mutter drückt.

Elastische Gewindeeinsätze für die erfindungsgemäße An­ wendung sind Sicherheitsgewindeeinsätze "Heli-Coil" (Warenzeichen), die in Italien durch Celada Fasteners S.p.A., Mailand, vertrieben werden.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine handbediente Meßvorrichtung mit Handgriff 37, der mit einem Stützring 38 verbunden ist, der ein Schutzgehäuse 39 mit einer Schutzhülse 40 trägt. Am Ring 38 ist auch eine in Fig. 6 teilweise als Aufriß und teilweise als Schnitt gezeigte Arm- oder Hebelgarnitur mit einem Element befestigt, das zwei aus einem Stück einer geformten und gestampften Platte gebildeten beweglichen Armen oder Hebel 41 und 42 aufweist. Eine Hebelgarnitur wie diese ist in der US Patentschrift Nr. 43 48 814 beschrieben.

Zwei gegenseitig bewegliche Bauteile 43 und 44 eines Lagengebers sind an den beweglichen Armen oder Hebeln 41 und 42 befestigt. Der Lagen- oder Stellungsgeber ist mit einem Kabel 45 an eine nicht gezeigte Stromversorgung mit Detektor geführt. Eine Druckfeder 46 zwischen den Hebeln 41 und 42 drückt diese auseinander.

Die Hebel 41 und 42 weisen C-förmige Querschnitte sowie abgebogene Endabschnitte 47 und 48 auf. In den Mittelsteg der C-förmigen Abschnitte der Hebel 41 und 42 sowie in den Endabschnitten 47 und 48 sind Buchsen 49 und 50 eingesetzt, die mit den Hebeln 41 und 42 hart verlötet sind. Die Buchsen 49 und 50 weisen Innengewinde auf, welche über einen Gewindeeinsatz 52, der dem Gewindeeinsatz 13 der Fig. 4 und 5 gleich ist, mit Gewindestangen 53 und 54 der Verlängerungen 55 und 56 in Eingriff stehen, die Abschnitte 57 und 58 aufweisen, welche senkrecht zu den Stangen 53 und 54 liegen. Die Abschnitte 57 und 58 weisen Gewindebohrungen 59 auf, welche Muttern für die den Einsätzen 13 der Fig. 4 und 5 gleichen Gewindeeinsätze 60 darstellen und damit mit den Meßfühlern 61 und 62 in Eingriff kommen, welche durch Löcher 63 und 64 in der Schutzhülse 40 geführt sind. Die Meßfühler 61 und 62 sind in radialer Richtung, senkrecht zur geometrischen Längs­ achse und zu den Abschnitten 57 und 58 be­ weglich.

Einer der Meßfühler 61 ist im einzelnen in Fig. 8 dargestellt. Er weist einen ersten Abschnitt 65, eine Schraube oder einen Gewindeschaft aus Stahl und einen zweiten Abschnitt, d. h. ein Meßfühlergehäuse 66 aus Sinterwerkstoff wie Karbid auf. Das Gehäuse 66 besitzt eine Abschlußkappe 67, welche den eigentlichen Meßfühler darstellt, einen Sechskantkopf 68 sowie einen Stab 69, der in einem Loch 70 des Schaftes 65 hartverlötet ist.

Um die Meßvorrichtung zur Messung von Löchern verschiedener Durchmesser einsetzen zu können sowie um sie auf Null zu justieren, müssen die Schutzhülse 40 einen entsprechenden Außendurchmesser und die Meßfühler 61 und 62 eine entsprechende Länge aufweisen (sie können durch entsprechende Bearbeitung der Schäfte 65 aus Halbfertigteilen geformt werden).

Die Nulljustierung wird durchgeführt, indem die Stellung der Meßfühler 61 und 62 in Meßrichtung mit einem Teil ver­ stellt wird, wodurch die Sechskantköpfe 68 gedreht werden, indem die Verlängerungen 55 und 56 zusammen mit den Meß­ fühlern 61 und 62 um die geometrische Achse gedreht werden, die durch Stangen 53 und 54 läuft. Der zweite Arbeitsgang wird mit Hilfe eines Keils ausgeführt, der mit den Abschnit­ ten 71 und 72 der Stangen 53 und 54 zusammenwirkt, und die Meßfühler 61 und 62 diametral zu der zu messenden Bohrung anordnet.

Die Abmessungen der Gewindeeinsätze 52 und 60 und die der mit ihnen in Eingriff stehenden Gewindeteile werden so ge­ wählt, daß das für die Justierung der Meßfühler 61 und 62 erforderliche Drehmoment kleiner ist als das für die Ju­ stierung der Verlängerungen 55 und 56 erforderliche Dreh­ moment.

Der in Fig. 8 gezeigte Aufbau der Meßfühler ist besonders vorteilhaft, weil die Sechskantköpfe 68 aus einem äußerst widerstandsfähigen Werkstoff gefertigt werden können, wo­ durch ihre Verformung selbst bei sehr kleinen Köpfen und mehreren Justierungen verhindert wird. Gleichzeitig können die Schäfte 65 aus einem weicheren Werkstoff als die Köpfe 68 hergestellt werden, wodurch an ihnen hinreichend genaue Gewinde ausgeformt werden können, die eine entsprechende Passung mit den Gewindeeinsätzen 60 gewährleisten und auch gestatten, sie für Durchmesser unterschiedlicher Größen auszulegen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Nulljustierungs­ einrichtung besteht in kleineren Gesamtabmessungen außer der Einfachheit, Schnelligkeit und Stabilität der Justie­ rungen.

Offensichtlich können gleiche oder ähnliche Nulljustierungs­ einrichtungen für Meßvorrichtungen mit nur einem beweglichen Arm und einem zugeordneten Meßfühler angewandt werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Messen linearer Dimensionen mechanischer Werkstücke, mit einem Träger, mindestens einem in Meßrichtung gegenüber dem Träger beweglichen Arm, einem am beweglichen Arm angebrachten Meßfühler zur Anlage am Werkstück, einem Positionsgeber, der zwei gegenseitig beweg­ liche Elemente aufweist, von denen eines am beweglichen Arm angebracht ist, wobei der Geber ein Signal entsprechend der Abmessung des Werkstücks erzeugt, und mit einer aus Schraube und Mutter bestehenden mechanischen Nulljustierungseinrich­ tung, welche die Vorrichtung durch Einstellung der Lage des Meßfühlers gegenüber dem beweglichen Arm oder der gegensei­ tigen Stellung der beiden Geberelemente auf Null justiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Nulljustierungseinrichtung einen Gewindeeinsatz (13; 52; 60) mit Außen- und Innengewinde aufweist, der zwischen der Schraube (12; 53, 54; 65) und der Mutter (14; 49, 50; 59) angeordnet ist, wobei mindestens eine der Windungen des Gewindeeinsatzes als Reibungswindung ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeeinsatz (13; 52; 60) eine Stahlfeder ist, bei der mindestens eine Windung polygonal geformt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Nulljustierungseinrichtung die Lage des Meßfühlers einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (61, 62) einen die Schraube bildenden ersten Abschnitt (65) aufweist, der mit dem beweglichen Arm (41, 42) über die Mutter (59) und den Gewindeeinsatz (60) verbunden ist, und einen mit dem ersten Abschnitt verbundenen zweiten Abschnitt (66) auf­ weist, der aus erheblich härterem Werkstoff als der erste Abschnitt (65) gefertigt ist und einen endseitigen Taster (67) zur Anlage am Werkstück und ein Teil (68) zur Justie­ rung des Meßfühlers (61, 62) mit einem Werkzeug aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Abschnitt (65) aus Stahl und der zweite Abschnitt (66) aus Sinterwerkstoff wie Karbid gefer­ tigt ist und am ersten Abschnitt (65) durch Hartlöten befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Teil des zweiten Abschnittes (66) als Sechskantkopf (68) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Verlängerung (55, 56) zur Verbindung des Meßfühlers (61, 62) mit dem beweglichen Arm (41, 42) aufweist, und die Verlängerung (55, 56) einen querliegenden Abschnitt (57, 58) umfaßt, in dem der Meßfühler über den Gewindeeinsatz (60) eingeschraubt ist, und daß die Verlängerung (55, 56) eine zweite Nulljustierungseinrichtung mit einer Schraube (53, 54), einer Mutter (49, 50) und einem Gewindeeinsatz (52) aufweist, die mit dem beweglichen Arm (41, 42) verbunden ist, um die Winkelstellung des Meßfühlers (61, 62) zu justieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Nulljustierungseinrichtung ein größeres Verstellmoment braucht als die mit dem Meßfühler (61, 62) und der Verlängerung (55, 56) verbundene Nulljustie­ rungseinrichtung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Nulljustierungseinrichtung die gegenseitige Stellung der beiden Geberelemente justiert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hubbegrenzung des beweglichen Arms (5, 6) eine als An­ schlag dienende Schraube (20, 21) über einen Gewindeeinsatz (13′, 13′′) mit dem beweglichen Arm verschraubt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eines der beiden Geberelemente (9, 11) elek­ trische Wicklungen und das andere Geberelement (11) einen Magnetkern trägt und daß die Nulljustierungseinrichtung zum Justieren der Lage der beiden Geberelemente (9, 11) mit dem Magnetkern verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Arm (41, 42) durch ein aus einer vorgeformten und gestanzten Platte ausgeformtes Ele­ ment gebildet ist, in dem eine Buches (49, 50) zur Aufnahme des Meßfühlers (61, 62) über einen Gewindeeinsatz eingesetzt ist.