DE3029484C2 - Pneumatische Meßeinrichtung - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

d) der Kalibrierschieber (21) an der Meßdüse angeordnet und

e) in Richtung der Kalibrierstellung beaufschlagt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrierschieber (21) durch Federkraft in Richtung der Kalibrierstellung beaufschlagt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der der Düsenöffnung (20) zugewandten Seite des Kalibrierschieber! (21) und der Düsenöffnung (20) in Kalibrierstellung um einige Hundertstel Millimeter kleiner ist als das zu messende Fertigmaß.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekeni.zeichnet, daß der Kalibrierschieber (21) in an sich bekannter Art als Druckstauring ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdüse über einen Druckumformer (36) mit einem elektrischen Anzeigeinstrument (39,44) in Wirkverbindung steht.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdüse mit einer Kalibriereinrichtung (38, 40) für das elektrische Anzeigeinstrument(39,44) in Wirkverbindung steht.

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Zur Messung des Durchmessers von Bohrungen sind pneumatische Meßdorne bekannt. Bei ihnen wird Luft durch zwei diametral angeordnete Düsen ausgeblasen, wobei der sich der ausströmenden Luft entgegenstellende Strömungswiderstand von dem Abstand zwischen Düse und Bohrungsrand abhängig ist. Daher kann der Strömungswiderstand zur Bestimmung des Durchmessers der Bohrung verwendet werden. Es findet dabei eine Differenzmessung statt.

Selbstverständlich läßt sich mit dieser Art der Messung auch der Abstand zwischen einer Düse und einer Fläche messen.

Pneumatische Meßeinrichtungen dieser Art werden in der Fertigungsindustrie verwendet, um während eines Bearbeitungsganges Änderungen von Bemessungen

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65 festzustellen. Dabei wird jeweils eine bestimmte Zeit bearbeitet, anschließend gemessen, und anschließend in Abhängigkeit von dem Meßergebnis weiterbearbeitet oder nicht. Wenn nicht gemessen wird, werden die Meßeinrichtungen von der zu messenden Fläche entfernt. Wenn sie von den Flächen entfernt werden, führt das freie Ausblasen der Luft aus den Düsen zu Verschmutzungen und Belästigungen. Daher wird üblicherweise die den Luftdruck aufbauende Luftpumpe erst dann eingeschaltet, wenn gemessen v/rd. Bis sich der konstante Luftdruck innerhalb d:s gesamten Leistungssystems bis hin zur Düse aufgebaut hai, vergeht einige Zeit. Deshalb besteht bei pneumatischen Meßeinrichtungen dieser Art der allgemeine Nachteil, daß sie eine relativ lange Zeit zur Messung brauchen.

Aufgrund der Tatsache, daß ständig der Druck in den Leitungen zwischen dem minimalen und dem maximalen Luftdruck hin- und herschwankt, führt dies zu einem Abdriften des Meßergebnisses über längere Zeiträume, was aufgrund von Temperaturschwankungen noch begünstigt wird.

Im Zusammenhang mit Honvorrichtungen werden schon pneumatische Meßdorne verwendet, die zusammen mit der auf- und abgehenden Honspindel bewegt werden und zur Messung von Innendurchmessern gehonter Bohrungen dienen. Aufgrund des schon erwähnten Nachteils der relativ langen Meßzeit wird daher die Hubbv'wegung des Honwerkzeuges, über dem der Meßdorn angeordnet ist, mit relativ kleiner Geschwindigkeit ausgeführt. Um gleichzeitig eine wirtschaftliche Bearbeitungszeit zu ermöglichen, wird daher mit relativ großer Spanabnahme pro Hub gearbeitet. Dies bedeutet jedoch, daß zwischen zwei Messungen eine relativ große Änderung des Durchmessers erfolgt, was die Abschaltgenauigkeit verschlechtert.

Es ist bereits ein pneumatisches Meßgerät bekannt (DE-PS 12 27 669), bei dem eine Meßdüse in ein Werkstück eingefahren werden kann, um dessen Abmessungen zu messen. Die Meßdüse kann außerdem mit einem Normal zusammenarbeiten. Zu diesem Zweck wird das Normal mit Hilfe einer Magnetspule über die außerhalb des Werkstückes befindliche Meßdüse geschoben. Das Normal und die Meßdüse sind unabhängig voneinander bewegbar. Bei dieser bekannten Einrichtung besteht der große Nachteil, daß nach dem Ausfahren der Meßdüse aus dem Werkstück das Gas aus der Düse ins Freie ausströmt, so daß der Druck in der Leitung abfällt. Dies bedeutet jedoch, daß beim Messen zunächst wieder so lange gewartet werden muß, bis sich der Druck in der Leitung aufgebaut hat.

Ein pneumatisches Meßgerät (DE-PS 10 96 620) ist ebenfalls bekannt, bei dem der sich einem aus einer Düsenöffnung ausströmenden Gas entgegenstellende Druck zur Messung eines Abstandes benutzt wird. Auch hier bläst bei aus der gemessenen Bohrung herausgezogener Düse das Gas ins Freie, so daß ein starker Druckabfall stattfindet.

Den gleichen Nachteil weist die aus DE-PS 8 29 505 bekannte Vorrichtung auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pneumatische Meßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die zum Messen nötige Zeit wesentlich verkürzt und ein Abdriften des Meßergebnisses verringert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine pneumatische Meßeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zwischen

einer Meßstellung und j^t! KnlibrierstPÜung das freie Ausblasen der Luft verhindert wird, was die Umweltbelästigungen und Verschmutzungen gering hält und gleichzeitig die Notwendigkeit des Abschaiter.s dtr Luftpumpe beseitigt. Damit bleibt der Luftdruck in den Gasleitungen ständig aufrechterhalten, was unmittelbar zu einer Verkürzung der Meßzeit führt, da nicht nsrhr abgewartet werden muß, bis sich der Druck wieder aufgebaut hat. Gleichzeitig .schwankt der Luftdruck während des Betriebes der Einrichtung nur in ganz engen Grenzen, so daß ein Abdriften des Meßergebnisses verräüpert «vied

Aufgrund des Kalibrieren in der Kalibrierstellung läßt sich das tatsächlich angezeigte Meßergebnis aufgrund des bekannten M^ßergebnisses korrigieren. Die Eichung kann dabei periodisch druchgeführt werden, beispielsweise sogar zwischen je zwei Meßvorgängen.

Besonder? günstig ist es dabei, wenn der Abstand zwischen der der Düsenöffnung zugewandten Seite des Kalibrierschiebers und der Düsenöffnung in der Kalibrierstellung um einige Hundertsiel Millimeter kleiner ist als das zu messende Fertigmaß. Das bedeutet, daß sich der Ausschlag des Meßinstrumentes zwischen Wartestellung und Meßstellung nur um kleine Beträge ändert, wobei die Ausschläge mit Annäherung an das Fertigmaß größer werden.

Vorzugsweise ist das Druckstauelement durch Federkraft in Richtung auf die Wartestellung beaufschlagt. Damit wird erreicht, daß unmittelbar nach Beendigung des Meßvorganges in jeder Lage und Anordnung der Meßeinrichtung der Kalibrierschieber in die Kalibrierstellung gebracht wird.

Beispielsweise können am Umfang der Meßeinrichtung mindestens zwei radial verlaufende Düsenöffnungen angeordnet sein, so daß ein Durchmesser gemessen wird. Dabei können die Düsenöffnungen radial nach außen führen, womit der Durchmesser einer Innenbohrung gemessen wird. Die Möglichkeit des Durchmessermessens ist dadurch gegeben, daß einmal der Abstand der Düsenöffnung zu der Fläche gemessen wird, während andererseits der Durchmesser des Umfangs, auf dem die Düsenöffnungen angeordnet sind, bekannt ist und in das Meßergebnis eingehen kann. Es Können beispielsweise zwei diametral gegenüberliegende Düsenöffnungen Verwendung finden, es können jedoch auch drei oder mehr Öffnungen sein. 3ei mehreren Düsenöffnungen wird jeweils ein Mittelwert für den Strömungswiderstand gemessen, mit dessen Hilfe auch dann der Durchmesser gemessen werden kann, wenn der Mittelwert des Kreises, auf dem die Düsenöffnungen liegen, nicht mit dem Mittelpunkt der zu messenden Bohrung übereinstimmt.

Die Meßeinrichtung kann aber auch hülsenartig ausgebildet sein, wobei die Düsen sich radial nach innen öffnen. In diesem Fall kann die zum Messen des Außendurchmessers von Zapfen oder dergleichen verwendet werden.

3ei Verwendung dieser Meßeinrichtung mit einem auf- und ab- bzw. hin- und hergehenden Honwerkzeug tritt der besondere Vorteil auf, daß aufgrund der kurzen Meßzeit eine schnellere Hubgeschwindigkeit des Honwerkzeuges verwendet werden kann, aufgrund der sich der Zustelldruck verringern läßt. Dies führt zu einem geringeren Abtrag pro Hub, was wiederum die Abschaltgenauigkeit verbessert.

Um eine weitere Verbesserung der pneumatischen Me(3cinrichtung bezüglich des Abdriftcns der Meßergebnisse /.·.( g-?währ!?isien, schlägt die Erfindung vor, daß der in der Zuleitung zur Düsenöiinuiig hen sehende Druck auf einen Meßumiornvr ;^j;nwirkf. 3>τ !en ⁿruck in eine elektrische Größe umwanden. Währen-:! bei Dci;,;nn;i.'n pneumatischen Meßeinrichtungen auch die Anzeige pneumatisch erfolgte, wozu eine relativ lange Di-iCkicitung benötigt wurde, kann der Meßumformer nahe an der Druckleitung zwischen der Luftpumpe und der Meßeinrichtung angebracht werden. Währenu lu bislang Temperaturschwankungen einen großen Einfluß auf die Leitung zu dem Anzeigeinstrument hatten, fällt dies bei einer elektrischen Leitung weg.

In Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Meßumformer an ein elektronisches Bauteil angeschlossen ist, das den zu messenden Abstand mit Hilfe eines analogen oder digitalen Anzeigeinstrumentes anzeigt. Dieses elektronische Bauteil kann vorteilhaft dazu verwendet werden, ein Kalibrieren des Anzeigeinstrumentes und/oder des Meßumformers in der Kalibi ierstellung der Meßeinrichtung automatisch durchzuführen. Zu diesem Zweck kann ein durch die Relativbewegung der Meßeinrichtung betätigbarer Anschla^-chalter vorgesehen sein, der jeweils dann, wenn die üiu'ichtung in Kalibrierstellung geht, eine Kalibrierung des Meßumformers und/oder des Anzeigeinstrumentes auslöst.

Weitere Merkmale, Einzeilheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt

μ Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Meßeinrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie H-II in Fig. 1.

Der pneumatische Meßdorn enthält eine Fallhülse 11.

An ihrem oberen Ende 12 besitzt die Fallhülse zwei

Ji angeschraubte Platten 13, die zur Befestigung dienen können. Außerdem kann das obere Ende 12 mit einem Innengewinde versehen sein.

Im Bereich des unteren Endes 14 ist die Fallhülse 11 mit einem umlaufenden Wulst 15 versehen, der durch eine ebendalls umlaufende Ausnehmung 16 in zwei Abschnitte aufgeteilt ist. Die Außenseite des Wulstes 15 ist luftdicht durch einen angelöteten Ring 17 abgeschlossen.

Längs der Fallhülse 11 verläuft eine Leitung 18, die durch den oberen Teil des Wulstes 15 hindurchgeht und in der Ausnehmung 16 mündet.

Die Ausnehmung 16 ist an zwei Punkten über je eine Leitung 19 mit Düsenöffnungen 20 verbunden, die an zwei diametralen Punkten im unteren Randbereich der V) Fallhülse 11 nach außen führen. Ein Ende der Leitung 18 steht mit einer Druckluftquelle und einer Anzeigevorrichtung in Verbindung. Die Druckluft gelangt über die Leitung 18 in die Ausnehmung 16 und von dort über die Leitungen 19 zu den Düsenöffnungen 20, aus denen sie ">i austritt.

Um den Ring 17 ist ein Kalibrierschieber 21 angeordnet, der an seiner Unterseite einen recnt winklig nach innen verlaufenden breiten Rand 22 besitzt. Dieser Kalibrierschieber 21 gleitet auf der Außenseite des »-ο Ringes 17. Oberhalb des Wulstes 15 ist in die Innenseite des Kalibrierschiebers 21 eine Scheibe 23 eingesetzt, die die Verschiebungsbewegung des Kalibrierschiebers 21 nach unten durch Anlage an dem Wulst begrerzt. Die Anordnung ist so getroffen, daß bei Auflage der Scheibe h' 23 auf dem Wulst 15 der verbreiterte Rand 22 des Kalibriersch^;~h"rs 21 die Diisenöffnungen 20 vcischließt.

An der linken Seile der Fallhülse 11 ist ein Ansatz 24

angeordnet, zwischen den und die Scheibe 23 eine Feder 25 eingesetzt ist. Zur Sicherung der F-'eder 25 kann am Ansatz 24 ein Stift 26 angebracht sein.

Es ist ebenfalls möglich, um ein Verkanten des Kalibrierschiebers 2) zu verhindern, mehrere Federn 25 über den Umfang der Fallhülse 11 verteilt anzuordnen.

An ihrem unteren Rand, siehe F i g. 2, besitzt die Fallhülse Il an ihrem Umfang insgesamt sechs Hartmetallplättchen 27. deren Außenseiten auf einem genau definierten Kreis liegen. Diese Hartmetallplättchen 27 bilden ein mechanische« Meßkaliber.

Wie aus F i g. 1 und 2 hervorgeht, sind die Düsenöffnungen 20 jeweils in einem dieser Hartmetallplättchen 27 angeordnet. Damit wird gewährleistet, daß der Abstand der Düsenöffnungen selbst kalibriert ist. d. h. ganz genaue Werte annimmt. Darüber hinaus wird die Abnutzung der Düsen aufgrund des Materials möglichst gering gehalten. Beim Eintauchen der Fallhülse 11 in eine zu messende Bohrung wird der Kalibnerschieber 21 in Kichtung des Pfeiles 2» gegen die Wirkung der Feder 25 verschoben, bis die Düsenöffnungen 20 freigegeben werden, so daß Luft aus ihnen austreten und gegen die Seitenwände der Bohrung 31 eines Werkstücks bzw. Prüflings 30 fließen kann.

Der Verschiebeweg des Kalibrierschiebers 21 muß natürlich so gewählt werden, daß die Fallhülse 11 so weit in die Bohrung eintauchen kann, daß die Düsenöffnungen 20 an der richtigen Stelle freigegeben werden.

In Fig. 1 ist schematisch ein Werkstück 30 eingezeichnet, dessen Bohrung 31 von einem nicht dargestellten Honwerkzeug bearbeitet werden soll. Die Fallhülse 11 dient zur Messung des Durchmessers dieser Bohrung 31. Beim Absenken der Fallhülse 11 wird der Kalibrierschieber 21 durch Anlage seiner Unterseite an der Oberseite des Werkstückes 30 nach oben verschoben, so daß der aus den Düsenöffnungen 20 austretende Luftstrom auf die Innenseite 32 der Bohrung 31 gerichtet iüt. An der Oberseite der Leitung 18 ist schematisch die Einrichtung zum Anzeigen des gemessenen Durchmessers der Bohrung 31 dargestellt. An die Leitung 18 schließt sich über eine im einzelnen nicht dargestellte flexible Leitung 33 ein T-Stück 34 an, dessen eines Ende mit einer Luftpumpe 35 verbunden ist. Diese Luftpumpe 35 liefert einen Luftstrom mit möglichst konstantem Druck. Die Luft strömt durch die Leitung 18 und die Düsenöffnungen 20 ins Freie, wobei der Strömungswiderstand, der sich diesem Austreten entgegenstellt, ein Maß für den Abstand zwischen den Düsenöffnungen 20 und der Fläche ist, auf der der Luftstrahl auftrifft. Aufgrund des bekannten Abstandes der Düsenöffnungen 20 kann damit die Anzeigeeinrichlung kalibriert und der Durchmesser einer zu messenden Bohrung 31 durch eine Differenzmessung bestimmt werden. Die Abzweigung des T-Stückes 34 mündet in einen Meßumformer 36. In diesem Meßumformer 36 wird eine Umformung des pneumatischen Druckes in einen entsprechenden elektrischen Wert durchgeführt. Der entsprechende Ausgang des Meßumformers 36 ist über zwei elektrische Leitungen 37 mit einem elektronischen Bauteil 38 verbunden, in dem eine Verstärkung des auf den Leitungen 37 ankommenden elektrischen Signals stattfindet, wobei ein Ausgang des Bauteils 38 mil einem analogen Anzeigeinstrument 39 verbunden ist.

Zusätzlich enthält das Bauteil 38 eine Einrichtung zur Kalibrierung des Meßumformers 36 und/oder des Anzeigeinstrumentes 39. Die Kalibrierung erfolgt derart, daß in Wartestellung der Fallhülse 11. d. h., wenn sich der Kalibrierschieber 21 in der in F i g. I dargestellten Stellung befindet, ein Vergleich des ist-5ignais auf den Leitungen 37 mi* einem vorher eingegebenen, dem Innendurchmesser des Kalibrierschiebers 21 entsprechenden Wert erfolgt. Bei einem Unterschied zwischen diesen beiden Werten erfolgt eine Korrektur dahingehend, daß das Ist-Signal auf das Soll-Signal geändert wird. Anschließend erfolgt ein Vergleich zwischen dem tatsächlichen Anzeigewert des Instrumentes 39 und dem aufgrund des fest eingegebenen Wertes bestimmbaren Soll-Anzeigewert. Zu diesem Zwci-k bestimmt das Bauteil 38 eine Einrichtung, um den tatsächlich am Instrument 39 angezeigten Wert festzustellen. Dies ist schematisch durch die zweite Leitung zwischen dem Bauten 38 und dem Anzeigeinstrument dargestellt.

Damit das Bauteil 38 zum rechten Zeitpunkt eine Kalibrierung der Meßeinrichtung veranlaßt, ist ein Schalter 40 vorgesehen, ^Ji>-.scr: Schaltglied 41 von der Platte 13 der Fallhülse 11 in Wartestellung in Einschaltposition des Schalters 40 gehalten wird. Das Einschalten des Schalters 40 dient zur Auslösung des Kalibriervorganges.

Das elektronische Bauteil 38 besitzt einen zweiten Ausgang, der über eine Leitung 42 mit einem Analog-Digitalwandler 43 verbunden ist, der zur Steuerung der Digitalanzeige 44 dient, die in der Figur schematisch als aus fünf Anzeigestufen bestehend dargestellt ist.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene pneumatische Meßeinrichtung hat zusätzlich noch den großen Vorteil, daß aufgrund des Abstandes zwischen der Innenseite des Kalibrierschiebers 21 und den Meßdüsen 20 ein Verschieben des Kalibrierschiebers 21 keine Ahnützung an den Düsenöffnungen 20 bewirkt, was zu einer langdauernden Meßhaltigkeit der Meßeinrichtung führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Pneumatische Meßeinrichtung zum Messen eines Abstands aufgrund des Strömungswiderstands eines aus einer Düse ausströmenden Gases,

a) mit einer Meßdüse, die mindestens eine Düsenöffnung (20) aufweist, und

b) mit einem bzgl. der Düsenöffnung (20) verschiebbar gelagerten und ι ο

c) außerhalb der Meßdüse angeordneten Kalibrierschieber (21) zum Kalibrieren der Meßeinrichtung und zur Freigabe der Düsenöffnung (20) für die Messung eines Prüflings entsprechend einer Kalibrier- und einer Meßstellung des Kalibrierschiebers (21),