DE3942206A1 - Sensor probe for bore measurement appts. - has different radii of curvatures of measurement surface in bore axial and normal directions - Google Patents
Sensor probe for bore measurement appts. - has different radii of curvatures of measurement surface in bore axial and normal directionsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Meßtaster für Bohrungsmeßgeräte, die in einem in die auszumessende Bohrung axial einführbaren Gehäuse mindestens zwei radial bewegbare Meßtaster aufweisen, deren äußere Tastfläche ballig gekrümmt ist.The invention relates to a probe for Bore measuring devices, which are to be measured in one Bore axially insertable housing at least two radially have movable probes, the outer touch surface is crowned.
Derartige Bohrungsmeßgeräte dienen dazu, den Durchmesser einer Bohrung zu messen. Üblicherweise ist an dem Gehäuse des Bohrungsmeßgeräts in axialer Richtung eine Meßuhr angebracht. Die radiale Bewegung der Meßtaster wird in axialer Richtung umgelenkt und auf die Meßuhr übertragen.Such bore gauges are used to measure the diameter to measure a hole. Usually on the housing of the bore measuring device in the axial direction a dial gauge appropriate. The radial movement of the probe is in deflected in the axial direction and transferred to the dial gauge.
Die herkömmlichen Meßtaster, die in diesen Bohrungsmeßgeräten verwendet werden, weisen als äußere Tastfläche einen Kugelflächenabschnitt auf, d. h. die Tastfläche ist sphärisch gekrümmt. Ihr Krümmungsradius ist in allen Ebenen gleich.The conventional probes that are in this Bore measuring devices are used as external Touch surface on a spherical surface section, d. H. the The touch surface is spherically curved. Your radius of curvature is the same on all levels.
Bei der Wahl des Krümmungsradius für diese sphärisch gekrümmte Fläche muß ein Kompromiß zwischen zwei einander entgegengesetzten Fehlerbetrachtungen getroffen werden. Der bei einem Verkanten des Bohrungsmeßgeräts, d. h. bei einer Winkelabweichung der Längsachse des ist umso größer, je kleiner der Krümmungsradius der Tastfläche gewählt wird. Außerdem besteht bei verhältnismäßig kleinem Krümmungsradius der Tastfläche die Gefahr, daß der Meßtaster in Umfangsrillen der Bohrung, beispielsweise Drehriefen, eindringt, so daß nicht mehr der innere Hüllzylinder der Bohrung vermessen wird. Wenn dagegen infolge einer außermittigen Anordnung des Bohrungsmeßgeräts in der Bohrung nicht mehr der Durchmesser, sondern eine hierzu parallele Sehne gemessen wird, dann ist der dabei auftretende Fehler umso größer, je größer der Krümmungsradius der Tastfläche ist. Der Krümmungsradius der Tastfläche kann daher nur so gewählt werden, daß ein Kompromiß hinsichtlich der genannten Fehlereinflüsse erreicht wird, wobei alle diese Fehlereinflüsse aber noch in erheblichem Maße vorhanden sind.When choosing the radius of curvature for this spherical curved surface must be a compromise between two each other opposite error considerations are made. The at a tilting of the hole measuring device, i. H. at an angular deviation of the longitudinal axis of the is the larger, the smaller the radius of curvature Button is selected. There is also at relatively small radius of curvature of the touch surface Danger that the probe in the circumferential grooves of the bore, for example turning grooves, so that no more the inner envelope cylinder of the hole is measured. If however, due to an eccentric arrangement of the Bore gauge in the bore no longer the Diameter, but a tendon parallel to it was measured then the error that occurs is all the greater the larger the radius of curvature of the touch surface. The The radius of curvature of the tactile surface can therefore only be selected in this way be a compromise on the above Error influences is achieved, all of these Error influences are still present to a considerable extent are.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Meßtaster der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die auftretenden Meßfehler möglichst gering sind.The object of the invention is therefore a probe to train the genus mentioned so that the occurring measurement errors are as small as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Krümmungsradius der Tastfläche in der Axialebene der Bohrung größer als der Krümmungsradius in der Normalebene der Bohrung ist.This object is achieved in that the Radius of curvature of the touch surface in the axial plane of the Bore larger than the radius of curvature in the normal plane the hole is.
Durch die unterschiedliche Wahl der Krümmung in der Axialebene und in der Normalebene der Bohrung lassen sich diese beiden Krümmungen jeweils gesondert voneinander so optimal wählen, daß die genannten verschiedenen Fehlereinflüsse minimiert werden. Da der Krümmungsradius in der Axialebene der Bohrung möglichst groß gewählt wird, vorzugsweise nur wenig kleiner als der halbe Nenndurchmesser der Bohrung, wird der bei einem Verkanten des Bohrungsmeßgeräts auftretende Fehler erheblich verringert. Da die Tastfläche in der Axialebene der Bohrung mit einer möglichst geringen Krümmung an den in Umfangsrichtung der Bohrung verlaufenden Spitzen von Rillen oder Riefen anliegt, entspricht der tatsächlich erfaßte Durchmesser weitestgehend dem Durchmesser eines inneren Hüllzylinders der zu vermessenden Bohrungsoberfläche.Due to the different choice of curvature in the Axial plane and in the normal plane of the hole can be these two curvatures separately from each other so optimally choose that the various mentioned Influences of errors are minimized. Because the radius of curvature is chosen as large as possible in the axial plane of the bore, preferably only a little smaller than half Nominal diameter of the hole is that of a tilt of the bore measuring device occurring errors considerably decreased. Since the tactile surface in the axial plane Hole with the least possible curvature at the in Circumferential direction of the bore peaks of Grooves or scoring is actually the same detected diameter largely the diameter of a inner envelope cylinder of the to be measured Hole surface.
Der in der Normalebene oder Radialebene der auszumessenden Bohrung betrachtete, kleine Krümmungsradius (starke Krümmung) der Tastfläche bewirkt, daß bei einer außermittigen Verlagerung des Bohrungsmeßgeräts, d. h. wenn statt eines Durchmessers eine Sehne gemessen wird, der dabei auftretende unvermeidbare Fehler verringert wird.The one to be measured in the normal plane or radial plane Bore considered, small radius of curvature (strong Curvature) of the touch surface causes a off-center displacement of the bore gauge, d. H. if a chord is measured instead of a diameter that unavoidable errors occurring is reduced.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Tastfläche mit unterschiedlichen Krümmungen in der Axialebene und in der Normalebene der Bohrung wird somit ein wesentlich geringerer Gesamtfehler bei Verkantung und außermittiger Lage des Bohrungsmeßgeräts erreicht.Through the inventive design of the touch surface with different curvatures in the axial plane and in the The normal plane of the hole is therefore essential lower total errors in canting and off-center Position of the bore measuring device reached.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the The idea of the invention is the subject of further Subclaims.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:The following is an embodiment of the invention explained in more detail, which is shown in the drawing. It shows:
Fig. 1 ein Bohrungsmeßgerät in einer Bohrung, dargestellt in einem Axialschnitt, Fig. 1 is a Bohrungsmeßgerät in a bore, shown in an axial section,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Meßtasters in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1, Fig. 2 is an enlarged view of the probe in the direction of arrow II in Fig. 1,
Fig. 3 eine ebenfalls vergrößerte Ansicht des Meßtasters in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2, Fig. 3 is a likewise enlarged view of the probe in the direction of arrow III in Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Meßvorgangs mit Blick in axialer Richtung in die auszumessende Bohrung, Fig. 4 is a schematic representation of the measuring operation with a view in the axial direction in the bore auszumessende,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Meßvorgangs in einem gegenüber der Fig. 1 vergrößerten Axialschnitt der Bohrung und Fig. 5 is a schematic representation of the measurement process in an enlarged compared to FIG. 1 axial section of the bore and
Fig. 6 ebenfalls eine schematische Darstellung des Meßvorgangs in einem Axialschnitt der Bohrung. Fig. 6 also shows a schematic representation of the measurement process in an axial section of the bore.
Das in Fig. 1 dargestellte Bohrungsmeßgerät 1 dient zum Ausmessen einer Bohrung 2, deren Durchmesser ermittelt werden soll. Das Bohrungsmeßgerät 1 weist ein Gehäuse 3 auf, das eine in die Bohrung 2 einführbaren, angenähert zylindrischen Einführkörper 4 besitzt. In diesem sind zwei sich radial nach entgegengesetzten Richtungen erstreckende Meßtaster 5 radial beweglich aufgenommen, die an ihren äußeren Enden aus dem Gehäuse 3 herausragen und dort jeweils eine ballig gekrümmte Tastfläche 6 aufweisen.The Bohrungsmeßgerät 1 shown in Fig. 1 is used to measure a bore 2 whose diameter is to be determined. The bore measuring device 1 has a housing 3 which has an approximately cylindrical insertion body 4 which can be inserted into the bore 2 . In this, two radially extending in opposite directions probe 5 are radially movably received, which protrude from the housing 3 at their outer ends and each have a spherically curved sensing surface 6 there .
Die beiden Meßtaster 5 sind über radial nach innen ragende Taststelzen 7 jeweils mit einem Schenkel 8 eines im wesentlichen U-förmigen Federkörpers 9 verbunden, der im Gehäuse 3 aufgenommen ist. Eine radiale Bewegung der Schenkel 8 wird jeweils über eine Schrägfläche 10 auf eine konische Spitze 11 eines axial beweglichen Übertragungsstiftes 12 in axialer Richtung umgelenkt. Der Übertragungsstift 12 liegt am Taster 13 einer mit dem Gehäuse 3 verbundenen Meßuhr 14 an. Die beim Einführen des Bohrungsmeßgeräts in die Bohrung 2 auftretende radiale Verlagerung der Meßtaster 5 wird somit auf die Meßuhr 14 übertragen und von dieser angezeigt. Auf diese Weise wird der Durchmesser der Bohrung 2 gemessen, wenn die Achsen der beiden Meßtaster 5 genau auf einem Durchmesser der Bohrung 2 liegen. Bei Abweichungen hiervon treten Meßfehler auf.The two measuring probes 5 are each connected to a leg 8 of a substantially U-shaped spring body 9 , which is received in the housing 3 , via radially inwardly projecting stylus stilts 7 . A radial movement of the legs 8 is deflected in each case via an inclined surface 10 onto a conical tip 11 of an axially movable transmission pin 12 in the axial direction. The transfer pin 12 is located on the pushbutton 13 in a housing 3 connected to the dial gauge fourteenth The radial displacement of the probe 5 that occurs when the bore measuring device is inserted into the bore 2 is thus transmitted to the dial gauge 14 and displayed by the latter. In this way, the diameter of the bore 2 is measured when the axes of the two probes 5 lie exactly on a diameter of the bore 2 . If there are deviations from this, measurement errors occur.
Wie man aus den Fig. 2 und 3 erkennt, sind die Krümmungsradien R1 und R2 der ballig gekrümmten Tastfläche 6 unterschiedlich. Der Krümmungsradius R1 in der Axialebene der Bohrung 2 (Zeichenebene in Fig. 3) ist wesentlich größer als der Krümmungsradius R2 der Tastfläche 6 in der Normalebene oder Radialebene der Bohrung 2 (Zeichenebene in Fig. 2).As can be seen from FIGS. 2 and 3, the radii of curvature R 1 and R 2 of the spherically curved touch surface 6 are different. The radius of curvature R 1 in the axial plane of the bore 2 (plane of the drawing in FIG. 3) is substantially larger than the radius of curvature R 2 of the touch surface 6 in the normal plane or radial plane of the bore 2 (plane of the drawing in FIG. 2).
Der Krümmungsradius R1 der Tastfläche 6 in der Axialebene der Bohrung 2 kann beispielsweise so gewählt werden, daß er nur wenig kleiner als der halbe Nenndurchmesser der Bohrung 2 ist. Zweckmäßigerweise ist der Krümmungsradius R1 in der Axialebene mindestens doppelt so groß wie der Krümmungsradius R2 in der Normalebene der Bohrung 2.The radius of curvature R 1 of the tactile surface 6 in the axial plane of the bore 2 can be chosen, for example, so that it is only slightly smaller than half the nominal diameter of the bore 2 . The radius of curvature R 1 in the axial plane is expediently at least twice as large as the radius of curvature R 2 in the normal plane of the bore 2 .
Die Tastfläche 6 bildet somit einen Ausschnitt aus einer Torusfläche, deren Achse (Drehachse des Toroids) mit der Längsachse des Bohrungsmeßgeräts 1 zusammenfällt.The tactile surface 6 thus forms a section of a toroidal surface, the axis (axis of rotation of the toroid) of which coincides with the longitudinal axis of the bore measuring device 1 .
Wie man aus Fig. 3 erkennt, schließt sich an die ballige Tastfläche 6 eine flache Kegelstumpffläche 15 an, die eine Einführfase bildet, die das Einführen des Bohrungsmeßgeräts 1 in die Bohrung 2 erleichtert. As can be seen from FIG. 3, a flat truncated cone surface 15 adjoins the spherical touch surface 6 , which forms an insertion chamfer which facilitates the insertion of the bore measuring device 1 into the bore 2 .
Die Fig. 2 und 3 lassen deutlich erkennen, daß der Meßtaster 5 in dem an die Tastfläche 6 anschließenden Bereich derart angeflacht ist, daß er parallel zueinander und zur Bohrungsachse verlaufende Anflachungen 16 aufweist. Figs. 2 and 3 can be clearly seen that the probe is flattened in such a way in the subsequent to the touch surface 6 region 5 in that it comprises parallel to each other and extending transversely to the bore axis flattened portions sixteenth
In Fig. 4 ist dargestellt, daß bei einer außermittigen Anordnung des Bohrungsmeßgeräts, d. h. bei einer Sehnenmessung statt einer Durchmessermessung, der Meßtaster 5 umso weiter von der richtigen, den Durchmesser erfassenden Meßposition entfernt ist, je größer der Radius R2 der Tastfläche 6 des Meßtasters 5 in der Normalebene (Zeichenebene in Fig. 4) ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist der an jedem der beiden Meßtaster 5 auftretende Fehler bei kleinem Krümmungsradius mit F geringer als der Fehler F bei größerem Krümmungsradius der Tastfläche 6.In Fig. 4 it is shown that with an eccentric arrangement of the bore measuring device, ie with a chord measurement instead of a diameter measurement, the probe 5 is the further away from the correct measuring position, the larger the radius R 2 of the probe surface 6 of the probe 5 is in the normal plane (drawing plane in Fig. 4). In the example shown, the error occurring at each of the two measuring sensors 5 with a small radius of curvature with F is less than the error F with a larger radius of curvature of the sensing surface 6 .
Fig. 5 zeigt in einem vergrößerten Axialschnitt, daß der Tastkörper 5 umso tiefer in mögliche Umfangsrillen 2a der Bohrung 2 eindringt, je kleiner der Krümmungsradius R1 der Tastfläche 6 in dieser Axialebene ist. Der dadurch bedingte Fehler F ist somit gering bei möglichst großem Krümmungsradius R1 in der Axialebene. Fig. 5 shows in an enlarged axial section that the probe body 5 penetrates the deeper into possible circumferential grooves 2 a of the bore 2 , the smaller the radius of curvature R 1 of the touch surface 6 in this axial plane. The resulting error F is therefore small with the largest possible radius of curvature R 1 in the axial plane.
Fig. 6 zeigt in absichtlich ubersteigerter Darstellungsweise, daß bei verkanteter Anordnung des Bohrungsmeßgeräts der hierdurch verursachte Fehler umso geringer ist, je größer der Krümmungsradius R1 in dieser Axialebene gewählt wird. Während bei der Verwendung von Tastkörpern 5 mit kleinem Krümmungsradius R1 eine größere Länge L gemessen würde, ist die gemessene Länge L1 geringer, wenn die Tastfläche 6 der Tastkörpers 5 in dieser Axialebene einen größeren Krümmungsradius R1 aufweist. Fig. 6 shows in a deliberately exaggerated representation that when the bore measuring device is tilted, the error caused thereby is smaller, the larger the radius of curvature R 1 is chosen in this axial plane. While a greater length L would be measured when using probe bodies 5 with a small radius of curvature R 1 , the measured length L 1 is less if the probe surface 6 of the probe body 5 has a larger radius of curvature R 1 in this axial plane.
Claims (5)
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