DE4004486A1 - Vorrichtung, vor allem symmetriemessvorrichtung, zum ausmessen, insbesondere einer nut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, vor allem Sym­ metriemeßvorrichtung, zum Ausmessen einer in eine Körperwandung eines Hohlkörpers eingeschnittete Ausnehmung, insbesondere Nut, mit einem Ansatz, welcher in die Ausnehmung einschiebbar und an einem im Hohlkörper zentrierbaren Grundkörper angeordnet ist. An vorgenannte Ausnehmung als Führung bzw. Fixierung von Zahnrädern oder Präzisionsbauteilen werden hohe Genauigkeitsanforderungen gestellt. So muß nicht nur die Parallelität der Nutseitenflächen sondern auch die Ausrichtung der Mittellinie der Nut durch die Mitte des Hohlkörpers, also die Symmetrie der Nut bezüglich einer Radialachse des Hohlkörpers, gewährleistet sein. Da der Ansatz von bekannten Vorrichtungen dieser Art fest mit dem Hohlkörper verbunden ist und eine unveränderbare Breite aufweist, kann damit nur festgestellt werden, ob die symmetrische Lage der Nut gegeben ist oder nicht. Für den Vorgang des Ausmessens der Nut bedeutet dies, daß der Ansatz entweder in die Nut einschiebbar ist oder nicht. Somit kann nur eine Aussage darüber gewonnen werden, wel­ che Hohlkörper eine von der Sollposition abweichende Nut aufwei­ sen und somit Ausschuß sind und welche nicht. Es kann nicht fest­ gestellt werden, wie und um wieviel die Lage der Nut gegenüber ihrer Sollposition abweicht. So könnte die Mittellinie der Nut schräg oder parallel versetzt zu einer Radialachse des Hohlkör­ pers verlaufen. Um genauere Aussagen über den Verlauf der Nut zu erhalten, werden 3D-Koordinatenmeßmaschinen verwendet. Diese tasten mit einem Meßfühler die Kanten des Hohlkörpers einschließ­ lich der Nut ab. Mit Hilfe eines aufwendigen optoelektronischen Systems werden die Mitte des Hohlkörpers und die Meßdaten für die Nut ermittelt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine Vorrich­ tung der eingangs zuerst beschriebenen Art eine einfache Möglich­ keit zum genauen Ausmessen des Verlaufs der Nut und ihrer Breite zu schaffen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Ansatz min­ destens einen in Gebrauchslage an wenigstens einer Seitenwand der Ausnehmung anliegenden Meßfühler aufweist, welcher mit einer An­ zeigevorrichtung verbunden ist. Durch Einschieben des Ansatzes in die Ausnehmung kann nun über den Meßfühler der genaue Verlauf der Ausnehmung ermittelt werden. Insbesondere können Schwankungen der Schräglage oder im Versatz sowie in der Breite der Ausnehmung, die bisher nur mit aufwendigen elektronischen 3D-Koordinatenmeß­ maschinen feststellbar waren, einfach gemessen und über die An­ zeigevorrichtung sichtbar gemacht werden. Diese Messungen sind nun auch für verschiedene Breiten der Ausnehmung möglich.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der Grundkörper seine Mantelfläche überagende einstellbare Zentrierelemente auf­ weist. Die Vorrichtung kann somit für Hohlkörper unterschiedlich­ ster Innendurchmesser verwendet werden. Vorteilhafterweise sind dabei die Zentrierelemente in radialer Richtung des Grundkörpers verschiebbar und feststellbar.

Als besonders günstig erweist es sich, wenn jedes Zentrierelement in einer radialen Bohrung des Grundkörpers angeordnet ist, welche in eine zentrische Ausnehmung des Grundkörpers mündet, wobei jedes Zentrierelement über ein in der zentrischen Ausnehmung bewegbares Verstellelement verschiebbar ist. Dadurch wird die Zentrierung des Grundkörpers in einem Arbeitsgang erreicht. Eine vorteilhaf­ te Ausbildung des Verstellelements ergibt sich in Form einer ko­ nischen Schraube, wobei die zentrische Ausnehmung des Grundkör­ pers ein Gewinde aufweist. Eine weitere Ausgestaltung der Erfin­ dung besteht darin, daß der Grundkörper längs seiner Mantelfläche eine Ausfräsung aufweist, welche als Führung für den Ansatz aus­ gebildet ist. Der Grundkörper ist also nicht einstückig mit dem Ansatz hergestellt, sondern es können in die Ausfräsung verschie­ dene Ansatze eingesetzt werden, wodurch sich für die Breite der auszumessenden Ausnehmung ein großer Bereich ergibt. Vorteilhaf­ terweise ist die Ausfräsung im Querschnitt T-förmig ausgebildet und am Ansatz ist für dessen Verschieben ein Griff angeformt.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß die Anzeigevorrichtung elektrisch ausgebildet und über mindestens einen Piezokristall mit dem oder den Meßfühlern verbunden ist. Dadurch werden beson­ ders genaue Meßdaten erzielt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Ansatz zwei quer zu seiner Längsachse verlaufende Meßfühler aufweist. Damit können beide Seitenwände der Nut gleichzeitig vermessen werden.

Um eine einfache Anzeigevorrichtung zu schaffen, besteht eine weitere Variante der Erfindung darin, daß die Anzeigevorrichtung mechanisch ausgebildet ist, wobei der Ansatz aus einem in der Ausfräsung gehaltenen Führungskörper und einem die Meßfühler auf­ weisenden Meßkörper besteht, welcher gegenüber dem Führungskörper verschwenkbar ist und am Meßkörper ein Anzeigeelement und am Füh­ rungskörper eine Meßskala angeordnet sind. Mit dieser Anzeigevor­ richtung kann die Schräglage der Nut in der Körperwandung des Hohlkörpers ausgemessen werden. Um den Versatz und die Breite der Nut zu messen, sieht eine andere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Meßfühler über ein Umlenkglied und ein Verschiebeelement mit der Anzeigevorrichtung verbunden sind. Dabei kann der Meß­ körper gegenüber dem Führungskörper festgestellt werden. Beson­ ders zweckmäßig ist dabei das Umlenkglied als Abschrägungen am Meßfühler und am Verschiebeelement ausgebildet.

Hohe Genauigkeitsanforderungen werden bei Präzisionsbauteilen, welche einen Hohlkörper aufweisen oder als solcher ausgebildet sind, wie beispielsweise Zahnräder, nicht nur an die Symmetrie der Nut bezüglich einer Radialachse des Hohlkörpers sondern auch an die Winkellage von Bohrungen, Zahnen od.dgl. zur Mittelachse des Hohlkörpers gestellt. Es wird deshalb für einen Hohlkörper, in welchen ein Grundkörper einschieb- und zentrierbar ist, eine Vorrichtung zum Ausmessen der vorgenannten Winkellage geschaffen. Zweckmäßigerweise weist der Grundkörper in seiner Mittelachse zwei schwenkbar gelagerte Arme und eine Winkelanzeige auf, wobei die Drehachse der Arme dem Scheitel und die Achsen der Arme den Schenkeln des zu messenden Winkels entsprechen und jeder Arm ein axial angeordnetes, in die jeweilige Bohrung, Zahn od.dgl. ein­ setzbares Gegenelement aufweist. Vorteilhafterweise ist das Ge­ genelement fur eine Vorrichtung zum Ausmessen der Winkellage von Bohrungen als Zapfen ausgebildet, während es zum Ausmessen der Winkellage eines Zahns eine hutähnliche, dem Zahn angepaßte Form aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es stellen dar:

Fig. 1 eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Stirnansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine Stirnansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 eine Stirnansicht einer Vorrichtung zum Ausmessen einer Winkellage.

Die Vorrichtung zum Ausmessen einer Ausnehmung weist einen Grund­ körper 1 und einen Ansatz 2 auf. Der Ansatz 2, an welchem ein Griff 3 angeformt ist, wird in einer längs einer Mantelfläche 4 des Grundkörpers 1 verlaufenden Ausfräsung 5 geführt. Die Aus­ fräsung 5 ist T-förmig ausgebildet. Etwa am freien Ende 6 des An­ satzes 2 sind zwei quer zur Längsachse 7 des Ansatzes 2 ver­ schiebbare und federbelastete Meßfühler 8 angeordnet.

Die Meßfühler 8 sind mit mindestens einem Piezokristall 9 gekop­ pelt, welcher zwischen den Meßfühlern 8 angeordnet ist und in nicht näher dargestellter Weise mit einer Anzeigevorrichtung ver­ bunden ist.

Der Grundkörper 1 weist eine zentrische Ausnehmung 10 und radiale Bohrungen 11 auf, welche in die zentrische Ausnehmung 10 münden. In jeder radialen Bohrung 11 ist ein Zentrierelement 12 angeord­ net, welches in Gebrauchslage die Mantelfläche 4 des Grundkörpers 1 überragt und über ein als konische Schraube ausgebildetes Ver­ stellelement 13, welches in der zentrischen Ausnehmung 10 in axi­ aler Richtung des Grundkörpers 1 bewegbar ist, verschoben wird. Zum Ausmessen einer in eine Körperwandung eines Hohlkörpers ein­ geschnittene Ausnehmung, insbesondere Nut, wird der Grundkörper 1 in den Hohlkörper eingesetzt und das Verstellelement 13 in die zentrische Ausnehmung 10 eingedreht, wodurch sich die Zentrier­ elemente 12 zur Innenfläche des Hohlkörpers hinbewegen und zur Anlage kommen. Somit ist der Grundkörper 1 im Hohlkörper zen­ triert und durch Verschieben des Ansatzes 2 mittels des Griffes 3 in der Ausfräsung 5 werden die Meßfühler 8 entlang der Seitenwän­ de der Ausnehmung bewegt. Die Meßfühler 8 drücken dabei auf den Piezokristall 9 und die so entstandene Ladungsmenge wird an die elektrische Anzeigevorrichtung übermittelt, welche die entsprech­ enden Daten für die Lage der Nut angibt.

In Fig. 3 ist der Ansatz 2 mit einer, aus einem Anzeigeelement 14 und einer Meßskala 15 bestehenden mechanischen Anzeigevorrichtung 16 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ansatz 2 aus einem Führungskörper 17 und einem gegenüber letzterem ver­ schwenkbaren Meßkörper 18 aufgebaut. Am Meßkörper 18 sind orts­ feste Meßfühler 8 und das Anzeigeelement 14 und am Führungskörper 17 die Meßskala 15 angeordnet. Vor dem Meßvorgang weist das An­ zeigeelement 14 auf eine geeichte Nullmarkierung 19 der Meßskala 15. Beim Ein- und Verschieben des Meßkörpers 18 in der Nut ver­ schwenkt sich dieser je nach Schräglage der Nut mehr oder weniger stark gegenüber dem Führungskörper 17. Dabei bewegt sich auch das Anzeigeelement 14 gegenüber der am Führungskörper 17 befestigten Meßskala 15 und liefert so die Meßdaten über den Verlauf der Nut.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Anzeigevorrichtung dargestellt. Dabei sind die Meßfühler 8 über ein Umlenkglied 20, ein Verschiebeelement 21 und eine Welle 22 mit einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Anzeigeelement verbunden. Das Umlenkglied 20 ist als aneinanderliegende Abschrägungen am Meß­ fühler 8 und am Verschiebeelement 21 ausgebildet. Beim Ein- und Verschieben des Meßkörpers 18 in der Nut verlagern sich die fe­ derbelasteten und verschiebbaren Meßfühler 8 bei einem von der Sollposition abweichenden Versatz der Nut, wobei das eine Vor­ spannung aufweisende Verschiebeelement 21 über das Umlenkglied bewegt wird. Der Meßkörper ist dabei gegenüber dem Führungskörper festgestellt. Die Größe der Verschiebung wird durch ein mit dem Verschiebeelement 21 über eine Welle 22 verbundenes, in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Anzeigeelement und eine Meß­ skala sichtbar gemacht.

Fig. 5 zeigt einen Hohlkörper 23 und eine Vorrichtung zum Ausmes­ sen der Winkellage von Bohrungen 24 zur Mittelachse 25 des Hohl­ körpers 23. Die Vorrichtung besteht aus einem Grundkörper 1, wel­ cher in seiner Mittelachse 26 zwei schwenkbar gelagerte Arme 27, 28 und eine Winkelanzeige aufweist, wobei die Drehachse 29 der Arme 27, 28 dem Scheitel und die Achsen 30, 31 der Arme 27, 28 den Schenkeln des zu messenden Winkels entsprechen. Etwa am frei­ en Ende 32, 33 eines jeden Armes 27, 28 ist ein als Zapfen ausge­ bildetes Gegenelement 34, 35 axial angeordnet, wobei jedes Gegen­ element 34, 35 in eine an der Stirnfläche 36 der Körperwandung des Hohlkörpers angeordnete Bohrung 24 einsetzbar ist. Der in den Hohlkörper 23 zentrisch eingesetzte Grundkörper 1 ist mit den Ar­ men 27, 28 derart verbunden, daß die verlängert gedachte Dreh­ achse 29 der Mittelachse 26 des Grundkörpers 1 entspricht.

Zum Ausmessen der Winkellage wird der Grundkörper 1 in den Hohl­ körper 23 eingeschoben und zentriert. Die Gegenelemente 34, 35 werden in zwei Bohrungen 24 eingesetzt. Mittels der Winkelanzeige ist nun der von der Mittelachse 25 des Hohlkörpers 23 zu den Mit­ ten der zwei Bohrungen 24 verlaufende Winkel ablesbar.

Claims (15)

1. Vorrichtung, vor allem Symmetriemeßvorrichtung, zum Ausmes­ sen einer in eine Körperwandung eines Hohlkörpers eingeschnittene Ausnehmung, insbesondere Nut, mit einem Ansatz (2), welcher in die Ausnehmung einschiebbar und an einem im Hohlkörper zentrier­ baren Grundkörper (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (2) mindestens einen in Gebrauchslage an wenigstens einer Seitenwand der Ausnehmung anliegenden Meßfühler (8) auf­ weist, welcher mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) seine Mantelfläche (4) überragende, einstellbare Zentrierelemente (12) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierelemente (12) in radialer Richtung des Grundkörpers (1) verschiebbar und feststellbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je­ des Zentrierelement (12) in einer radialen Bohrung (11) des Grundkörpers (1) angeordnet ist, welche in eine zentrische Aus­ nehmung (10) des Grundkörpers (1) mündet, wobei jedes Zentrier­ element (12) über ein in der zentrischen Ausnehmung (10) bewegba­ res Verstellelement (13) verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellelement (13) als konische Schraube ausgebildet ist und die zentrische Ausnehmung (10) ein Gewinde aufweist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) längs seiner Mantelfläche (4) eine Ausfräsung (5) aufweist, welche als Führung für den Ansatz (2) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfräsung (5) im Querschnitt T-förmig ausgebildet und am Ansatz (2) ein Griff (3) angeformt ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung elektrisch ausgebildet und über mindestens einen Piezokristall (9) mit dem oder den Meßfühlern (8) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (2) zwei quer zu seiner Längsachse (7) verlaufende Meßfühler (8) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (16) mecha­ nisch ausgebildet ist, wobei der Ansatz (2) aus einem in der Aus­ fräsung (5) gehaltenen Führungskörpers (17) und einem die Meßfüh­ ler (8) aufweisenden Meßkörper (18) besteht, welcher gegenüber dem Führungskörper (17) verschwenkbar ist, und am Meßkörper (18) ein Anzeigeelement (14) und am Führungskörper (17) eine Meßskala (15) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (8) über ein Um­ lenkglied (20) und ein Verschiebeelement (21) mit der Anzeigevor­ richtung verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkglied (20) als Abschrägungen am Meßfühler (8) und am Verschiebeelement (21) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung zum Ausmessen der Winkellage von Bohrungen (24), Zähnen od.dgl. zur Mittelachse (25) eines Hohlkörpers (23), mit einem in den Hohlkörper (23) einschieb- und zentrierba­ ren Grundkörper (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) in seiner Mittelachse (26) zwei schwenkbar gelagerte Arme (26, 27) und eine Winkelanzeige aufweist, wobei die Drehachse (29) der Arme (27, 28) dem Scheitel und die Achsen (30, 31) der Arme (27, 28) den Schenkeln des zu messenden Winkels entsprechen und jeder Arm (27, 28) ein axial angeordnetes, in die jeweilige Bohrung (24), Zahn od.dgl. einsetzbares Gegenelement (34, 35) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenelement (34, 35) als Zapfen ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenelement (34, 35) eine hutähnliche, dem Zahn angepaßte Form aufweist.