DE2728140A1

DE2728140A1 - Pneumatische vorrichtung zur messung der abweichung zylindrischer bohrungen von der zylinderform

Info

Publication number: DE2728140A1
Application number: DE19772728140
Authority: DE
Inventors: Zanko Georgiev Dipl Ing Grekov; Ilija Ivanov Dipl Ing Lasarov; Hristo Kirilov Dipl Ing Radev
Original assignee: VISH MACHINNO ELECTROTECH INST
Current assignee: VISH MACHINNO ELECTROTECH INST
Priority date: 1976-06-24
Filing date: 1977-06-22
Publication date: 1978-01-05
Also published as: JPS5322458A; FR2356123A1; US4121451A; GB1573682A; FR2356123B3

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Abweichung zylindrischer Körper von der Zylinderform. Die Erfindung kann bei der Kontrolle zylindrischer Innen- und Außeroberflächen im Maschinenbau und insbesondere zur Messung bei Betriebsverhältnissen sowie auch unmittelbar auf der bearbeitenden Maschine angewandt werden.

Es sind pneumatische Vorrichtungen zur Messung der Abweichung von öffnungen von der Zylinderform bekannt, die einen als Lehrdorn ausgebildeten Grundkörper enthalten, der sich durch Luftdruck abgestützte Fühlelernente unmittelbar auf der zu kontrollierenden Oberfläche selbst zentriert.

Die Arbeitsfläche des Grundkörpers ist durch mit der Atmosphäre verbundene ümfangs- oder axiale.Kanäle auf zwei oder mehrere ringartige oder rechteckige durch Luftdruck abgestützte Fühlelemente verteilt. In diesen Kanälen sind pneumatische oder andere Meßumformer angebracht, mit welchen die Abweichungen der Radialabstände der Bohrungswände von der Achse des Grundkörpers bei verschiedenen Winkel- oder Achsenlagen des letzteren gemessen werden. Der Grundkörper ist flexibel mit einem Halter verbunden, und kann manuell in die zu messende Bohrung eingeführt werden.

Ein Nachteil der oben angeführten Vorrichtungen ist, daß die Verteilung der Arbeitsflächen des Grundkörpers durch mit der Atmosphäre verbundene Kanäle die Tragfähigkeit bzw. die Nachgiebigkeit des Luftkissens gegenüber dem Grundkörper im Vergleich zu einem Element ohne Kanäle wesentlich vermindert. Bei einer Kontrolle von Bohrungen mit kleineren Durchmessern oder kleineren Längen, kann die verminderte Tragfähigkeit des Luftkissens zu einer erschwerten Manipulation dieser Vorrichtung mit Luftdruckselbsteinstellung des Grundkörpers führen, sogar deren Anwendung unmöglich machen.

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Ein Nachteil des Grundkörpers mit Kanälen besteht auch in der Notwendigkeit einer großen Anzahl nicht technologisch bedingter Öffnungen zur Verbindung derKanäle mit der Atmosphäre.

Ein anderer Nachteil der oben angeführten Vorrichtung ist, daß dieselbe keine ofjektive Bestimmung ihrer Winkellage gegenüber der zu messenden Fläche bzw.zur Aufnahme eines Kreisdiagrammes ermöglicht.

Die Aufgabe der Erfindung ist, die oben angeführten Mängel zu beseitigen und eine Vorrichtung zur Messung der Abweichung zylindrischer Bohrungen von der Zylinderform zu schaffen, die eine erhöhte Tragfähigkeit der durch Luft abgestützter Fühlelemente und eine bessere Herstellbarkeit aufweist und die eine objektive Bestimmung der Winkellage der Vorrichtung gegenüber der zu messenden Fläche erlaubt, sowie auch die Aufnahme ihres Kreisdiagrammes ermöglicht.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Meßumformer im Grundkörper in Radialöffnungen angeordnet werden, deren Enden, mittels Kanälen im Inneren des Grundkörpers mit der Atmosphäre verbunden sind. Außerdem sind die Stirnseiten der pneumatischen Düsen, die als Meßumformer dienen, und die zylindrische Außenfläche des Grundkörpers Teil einer gemeinsamen zylindrischen Oberfläche.

Das Drehen der Vorrichtung beim Meßvorgang ist gemäß der Erfindung in zwei Varianten möglich: mit manueller oder mit mechanischer Betätigung.

Bei der ersten Variante ist im Grundkörper eine Scheibe gelagert, die mittels elastischer Endstücke mit der zu messenden Oberfläche in Berührung steht.

Die relative Winkellage der Scheibe und des Grundkörpers wird Mittels eines Umformers und der mit ihm verbundenen Meßvorrichtung abgelesen.

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Bei der zweiten Variante ist der Halter der Vorrichtung in einem Körper als Handgriff angebracht. Der Körper kann manuell in Meßposition gebracht v/erden. Mittels eines im Körper angebrachten mechanischen Getriebes kann sich der Halter des Grundkörpers mit einer stetigen Geschwindigkeit um seine Achse drehen. Dabei verändert sich der Drehwinkel des Grundkörpers proportional zu der Zeit.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die Oberfläche des Grundkörpers keine mit der Atmosphäre verbundenen Kanäle auf v/eist. Dies ermöglicht eine wesentliche Erhöhung der Tragfähigkeit und der Härte des Luftkissens. Die Erhöhung der Härte des Luftkissens ist besonders wichtig bei Vorrichtungen zur Messung von Oberflächen mit kleinen Durchmessersn oder kleinen Längen, da dies zu einer entsprechenden Erhöhung der Meßgenauigkeit und zur Erhöhung der Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens führt.

Ein anderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ihre einfachere Herstellbarkeit v/egen der kleineren Anzahl speisender Düsen und einer wesentlichen Verminderung der Kanäle, die die Umfangskanäle auf der Sberfläche des Grundkörpers mit der Atmosphäre verbinden sowie wegen der Möglichkeit für eine gleichzeitige Bearbeitung der Oberfläche des Grundkörpers und der als Me ßformer dienenden Düsenstirnflächen, wobei sie Teile einer gemeinsamen zylindrischen Oberfläche darstellen.

Vorteil der Erfindung ist auch die Möglichkeit zur objektiven Bestimmung der Winkellage des Grundkörpers gegenüber der zu messenden Oberfläche, was eine automatische Aufzeichnung von Kreisdiagrammen auf der Oberfläche in den kontrollierten Abschnitten sowie bei manueller als auch bei mechanischer Drehung der Vorrichtung erlaubt.

Die Messung und die Aufnahe von Kreisdiagrammen kann unmittelbar am Arbeitsplatz und ohne das Teil von der Maschine abzunehmen, vollbracht «rdan. ₇₀₈881/091B

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Anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt der Vorrichtung in der Variante mit manueller Betätigung und ohne Möglichkeit zur objektiven Bestimmung der Winkellage des Grundkörpers;

Figur 2 in schematischer Darstellung die Vorrichtung in einer Variante mit manueller Betätigung und mit der Möglichkeit zur objektiven Bestimmung der Winkellage des Grundkörpers;

Figur 3 in schematischer Darstellung die Vorrichtung in einer Variante mit mechanischer Betätigung.

Die pneumatische Vorrichtung besteht aus einem Grundkörper 4 (Fig. 1), der als eine Büchse mit einem Außendurchmesser kleiner als der Durchmesser der zu messenden Öffnung gestaltet ist und der unbeweglich an Flanschen 3 und 6 befestigt ist. In der Buchse sind zwei Reihen mittels einer gemeinsamen Kammer verbundenen Düsen 5 ausgearbeitet sowie ein Kanal im Flansch 3, eine flexible Rohrleitung 2 und ein Kanal im Halter 1 mit der Speiserohrleitung. In der zylindrischen Büchse 4 sind drei radiale Öffnungen 8 ausgebildet, welche mittels Kanälen 7, die sich im Innern de: Buchse befinden mit der Atmosphäre verbunden sind. In den Öffnungen 8 in der Büchse 4 sind pneumatische Meßdüsen 9 befestigt, die mittels Kanälen und flexiblen Rohrleitungen mit einem pneumatischen Anzeigegerät verbunden sind. Die Stirnflächen der Meßdüsen 9 und die zylindrische Oberfläche der Büxhse 4 sind ein Teil einer gemeinsamen zylindrischen Oberfläche.

Bei der Variante mit manueller Betätigung und der Möglichkeit für eine objektive Bestimmung der Winkellage des Grundkörpers (Fig.2) ist der Letztere als ein ringartiger Körper ausgebildet, in dessen Hohlraum ein Kolben 16 angeordnet ist, in welchem ein Umfangsnocken 13 und die mit ihm verbundene Scheibe 14 gelagert ist. Auf der Scheibe 14 sind zwei elastische Endstücke 15 befestigt, die mit der zu messenden Bohrung 10 in Berührung kommen. An dem Kolben ist eine flache Feder 12 befestigt, dessen Ende

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sich am Nocken 13 abstützt. Der Kolben trägt eine pneumatische Meßdüse 11, die mittels einer Rohrleitung mit einem Meßaufnahmegerät 18 verbunden ist. Als Deckel für die Öffnung der Düse 11 dient eine flache Feder 12.

Bei der Variante mit mechanischer Betätigung (Fig. 3) ist der mittels flexibler Rohrleitungen 2 mit dem Grundkörper 4 verbundene Halter 1 in einer drehbaren Bückse 25 montiert. Die Büchse 25 ist im Handgriff 22 gelagert und kann sich mittels eines Zahnkranzes 19» eines Zahnrades 20 und eines mechanischen Getriebes 21 mit einer stetigen Geschwindigkeit drehen.

Die unter Druck durch die Rohrleitung 2 zugeführte Luft strömt durch die Düse 5 und den zwischen der zylindrischen Oberfläche des Grundkörpers 4 und der zu messenden Öffnung gebildeten Spalt, wo ein Luftkissen erzeugt wird. Infolge der aerostatischen Wirkung wird die Achse des Grundkörpers nach der Achse des mittleren Zylinders der zu prüfenden Bohrung ausgerichtet. Bei der Drehung der Vorrichtung um 36O⁰ mittels der Meßdüsen 9 und der pneumatischen Anzeigegeräte 17 und 18 werden die Werte der Abweichungen für den Radius der zu prüfenden Bohrung gegenüber seiner mittleren Achse in den Ebenen der entsprechenden Düsen abgelesen, d.h. die Abweichung von der Zylinderform bzw. der Nichtgeradlinigkeit der Erzeugenden der Bohrung bei einem gegebenen Querschnitt.

Die Vorrichtung wird in die Bohrung eingeführt und manuell gedreht. Infolge der Biegsamkeit der Rohrleitungen 2 ist das vom Halter 1 zum Grundkörper übertragene Biegemoment und die Radialkraft klein. Dadurch wird eine hohe Genauigkeit der Selbstzentrierung erreicht.

Bei der in Fig. 2 veranschaulichten Variante bleiben während des Meßvorganges die Scheibe 14 samt dem Nocken 13 unter der Wirkung der Reibkräfte zwischen dem elastischen Endstück 15 und der zu messenden Bohrung unbeweglich. Beim Drehen des Grundkörpers 4 gleitet das Ende der mit dem letzteren verbundenen flachen Feder

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12 auf dem nach einer archimedischen Spirale geformten Umfangsnocken 13. Dabei ist die lineare Radialverschiebung des Endes der Feder 12 dem Drehwinkel des Grundkörpers gegenüber der zu prüfenden Bohrung proportional. Der Düse 11 gegenüber ist eine Verschiebung proportional vermindert, infolge der Deformationsdifferenz entlang der Länge der Feder 12. So ist das Signal von der Düse 11 dem Drehwinkel des Grundkörpers proportional. Beide Signale der Düsen 9 und 11 können nach Verstärkung in den Geräten 1? und 18 visuell abgelesen oder als ein Kreisdiagramm aufgezeichnet werden.

Bei der in Fig. 3 angegebenen Variante bleibt der Handgriff 22 v/ährend des Meßvorganges unbeweglich. Das mechanische Getriebe dreht mittels des Zahnradpaares 20-19 die Büchse 18 mit einer stetigen Geschwindigkeit und somit auch den Halter 1. Dabei ist der Drehwinkel des Grundkörpers 4 der Zeit proportional und man erhält das Kreisdiagramm der Bohrung, nachdem das Signal von der sich mit stetiger Geschwindigkeit bewegenden Meßdüse 9 auf dem Diagrammpapier aufgezeichnet ist.

Zur Messung von Abweichungen zylindrischer Bohrungen von der Zylinderform von in verschiedener Tiefe befindlichen Querschnitten kann der Halter 1 verschoben gegenüber der Büchse 25 fixiert werden.

Bei jeder von den angegebenen Varianten können statt pneumatischer Umformer auch andere Meßfühler bzw. Meßumformer, wie z.B. induktive, kapazitive und Schrittumformer benutzt werden.

Die Messung der relativen Drehung der Scheibe 14 und des Grundkörpers 4 kann auch mit anderen bekannten Umformern vollzogen werden.

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Copy

Claims

PATENTANWÄLTE SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2 4 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 OI 6O, D-8OOO MÖNCHEN 8S 2728H0- VISH MASCHINNO-ELEKTRO-TECHNITSCHESKI INSTITUT "LENIN" DÄ/G-18 012 KARL LUDWIG SCHIFF DIPL. CHEM. On. ALEXANDER V. FÜNER DIPL. INQ. PETEH STREHL DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF DIPL. INQ. DIETER EBBINOHAUS DR. INQ. DIETER FINCK TELEFON <O8O) 48 9O54 TELEX 6-33 600 AURO D TELEQRAMME auromarcpat München 22. Juni 1977 Pneumatische Vorrichtung zur Messung der Abweichung zylindrischer 3ohrunr;en von dor Zylinder form PATENTANSPRÜCHE O)

1.) Vorrichtung zur Messung der Abweichung zylindrischer Bohrungen von der Zylinderform mit einem als Lehrdorn oder als Büchse gestalteten und Meßfühler tragenden Grundkörper, der über eino elastische Verbindung mit einem Halter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßumformer (9) in dem Grundkörper (4) in Radialöffnungen (8) angeordnet sind, deren Enden mittels im Innern des Grundelements (4) ausgearbeiteten Kanäle (7) mit der Atmosphäre verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß die Stirnflächen der Meßfühler (9) und die zylindrische Außenfläche des Grundkörpers (4) Teile einer gemeinsamen zylindrischen Oberfläche sind.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Vorrichtung nach Patentansurch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Grundkörper (4) eine Scheibe (14) gelagert ist, die mittels Endstücken (15) mit der zu messenden Oberfläche (10) in Berührung kommt, indem zwischen der Scheibe (14) und dem Grundkörper (4) ein mit einer Ablese-Aufzeichnungsvorrichtung (18) verbundener Meßumformer (11) montiert ist.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch g e kennze ichnet , daß dor Halter (1) in einem als Handgriff ausgebildeten tragbaren Körper (22) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch g e k e η η ze ichnet , daß sie einen Mechanismus (21) zum Drehen des Halters (2) mit einer stetigen Geschwindigkeit enthält.

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