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Aussenmessgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen der Durchmesser von Wellen und der Dicken von Platten u. dgl., welches als Ersatz für die in der Maschinenindustrie viel gebrauchten, nur zum Probieren geeigneten Rachenlehren dienen soll. Damit es diesen Zweck zu erfüllen vermag, muss es ebenso bequem und schnell in der Hand- habung sein und ebenso kleine Massdifferenzen erfassen lassen wie die Rachenlehre.
Dies wird erreicht durch einige zusätzliche Einrichtungen gegenüber einem bekannten Gerät des Anmelders.
Dieses besteht aus einer in einem Gehäuse achsial geführten Nadel, deren eines Ende mit wenigstens einer zur Nadelachse geneigt verlaufenden Fläche versehen ist, und aus mindestens einem radial verschiebbaren Tastkörper, der beim Messen einerseits an der geneigten Nadelfläche und andererseits an dem zu messenden Gegenstand anliegt. Das Gehäuse trägt einen bügelartigen Ansatz, in dem auswechselbare, als Widerlager für das zu messende Werkstück dienende Bolzen verschiedener Länge einzuschrauben sind, wobei die Schulter des Bolzengriffes jeweils an der plangeschliffenen oberen Ansatzfläche satt anliegt.
Die erwähnten zusätzlichen Verbesserungen bestehen erfindungsgemäss darin, dass an Stelle des mit dem Schaftgehäuse aus einem Stück bestehenden, armartigen Ansatzes mehrere Bügel verschiedener Grösse vorgesehen sind, die wahlweise im Schaft leicht auswechselbar festzuklemmen sind, um mit dem gleichen Gerät Messungen an Werkstücken vornehmen zu können, deren Massunterschied den Messbereich der nicht auswechselbaren Nadel überschreitet, ferner dass die im Vorderteil zylindrische Nadel in einer zylindrischen Führung gleitet und zwei dachförmig angeordnete Schrägflächen aufweist, deren den gewünschten Anzugs-oder Keilwinkel gegenüber der Nadelachse aufweisende Schnittkante unmittelbar auf den Tastbolzen wirkt, der hiezu nach gleichartigen Flächen ausgeschnitten ist und rittlings auf dem First der Dachflächen der Nadel aufsitzt,
dass weiters ein zu schnelles Vordringen der unter Federdruck stehenden Nadel durch eine pneumatische Bremse wirksam verhindert wird, und dass schliesslich die um die Schaftachse frei drehbare, zur Messung der Nadelverschiebung dienende Tasteruhr neben den üblichen Toleranzmarken für die Hauptskala mit einer einstellbaren Marke für die, die Umdrehungen des Hauptzeigers zählende Skala ausgerüstet ist.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Aus- führungsform des Gerätes gezeigt, u. zw. stellt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gerät dar,
Fig. 2 und 3 sind Querschnitte nach den
Linien I-I und 11-11 von Fig. 1, Fig. 4 und 5 sind vergrösserte Ausschnitte von Fig. 1 und zeigen die Stellung der Nadel zu ihrer Führung in vorderster und hinterster Stellung, Fig. 6 zeigt die drehbare Befestigung der Tasteruhr im Schaft und Fig. 7 das Zifferblatt mit der Stellmarke an der Zählskala.
In einem hohlen Schaft 1 ist eine Nadel 2 lose gelagert, welche durch eine Feder 3 stets nach vorn getrieben wird. Der vordere, verdickte Teil 4 der Nadel läuft in der zylindrischen Führung 5 des Schaftes. Die Nadel ist mit zwei rechtwinklig zueinander stehenden Schrägflächen 6 und 6 a ausgerüstet, deren Schnittkante 7 in der Ebene der Nadelachse liegt und mit dieser den Winkel bildet, dessen tg den sogenannten Anzug des durch die Nadel dargestellten Keiles ergibt.
Auf diesen Schrägflächen der Nadel sitzt rittlings ein Messbolzen 8 in einer zur Schaftachse senkrechten Führung 9. Dieser Bolzen wird durch die Vorwärtsbewegung der Nadel nach aussen getrieben, bis dessen plangearbeitete Messfläche 8a an dem zu messenden Werkstück 10 zur Anlage kommt, das seinerseits am Amboss 11 eines mit dem Schaft lösbar verbundenen Bügels 12 anliegt.
Durch den hinteren, abgesetzten Teil 13 der Nadel geht ein Querstift 14, welcher den Schaft in Schlitzen 15 und 15a durchdringt und in einer auf dem Schaft längsbeweglichen Griffhülse 16 befestigt ist.
Das hintere Nadelende 17 steht einem Taster 18 einer im hinteren Schaftende angeordneten Tasteruhr 19 gegenüber, welcher durch eine in der Uhr angeordnete, nicht gezeigte Feder über ein ebenfalls nicht gezeigtes Zahnstangen-und Rädergetriebe stets in Berührung mit dem Nadelende gehalten wird.
Zur Messung des Durchmessers D nimmt man das Gerät so in die Hand, dass der hintere Teil des Umfanges der Tasteruhr am Handballen anliegt, während der Zeige-und Mittelfinger um den erhöhten Rand 20 der Griffhülse gelegt werden, so dass man diese Hülse und damit die Nadel zurückziehen kann.
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Bei diesem Zurückziehen fällt der Messbolzen 8 zurück und der Taster 18 der Uhr wird unter entsprechender Drehung der Uhrzeiger zurückgestossen. Der Abstand zwischen dem Bügelamboss 11 und dem Messbolzen 8 ist nun grösser als der Werkstückdurchmesser D, so dass man mit dem Bügel leicht über das Werkstück fahren kann, bis sein Anschlag 21 an dieses anstösst.
Lässt man nun die Griffhülse los, so geht die Nadel unter der Wirkung der Feder 3 nach vorn und treibt den Messbolzen gegen das Werkstück, bis er an demselben zur Anlage kommt. Hiebei ist der Uhrtaster 18 der Nadel stets nachgefolgt. Er, und damit auch die Uhrzeiger, kommen in dem Moment zum Stillstand, in dem der Messbolzen auf das Werkstück stösst und das Mass des Durchmessers D kann an der Uhr abgelesen werden.
Damit aber solche Messungen schnell und bequem über einen grossen Bereich und mit der erforderlichen Genauigkeit vorgenommen werden können, ist eine Reihe weiterer Massnahmen getroffen worden, welche im folgenden beschrieben werden.
Mit dem gezeichneten Bügel 12 können offenbar auch vom Masse D abweichende Masse gemessen werden. Steht z. B. zum Messen von D die Nadel in ihrer Mittelstellung, so kann in der hintersten Nadelstellung ein Mass von D +v. tg'Y. und in der vordersten ein solches von D-v. x gemessen werden, wenn v gleich dem halben möglichen Weg der Nadel gesetzt wird. Dieser Nadelweg kann praktisch nicht über ein gewisses Mass hinaus vergrössert werden, ohne dass das Gerät unhandlich wird. Ferner muss auch ; x klein gehalten werden, wenn eine grosse Ablesegenauigkeit erzielt werden soll, so dass bei einer solchen von 1 í 1000 mm mit einem Bügel praktisch nicht mehr als etwa 2-3 mm weit gemessen werden kann.
Will man grössere Unterschiede in ununterbrochener Reihenfolge messen, so muss man also entweder verschieden lange Tastbolzen oder, wie eingangs erwähnt, verschieden lange, auswechselbare Widerlagerbolzen (Bügelambosse) oder endlich verschieden grosse Bügel verwenden, wobei, zwecks Überlappung der Messbereiche, die einzelnen auswechselbaren Teile z. B. von 2 zu 2 mm abgestuft werden müssen. Von diesen drei Möglichkeiten hat sich in der Praxis die Verwendung verschieden grosser Bügel am geeignetsten erwiesen, weil diese die grösstmögliche Zugänglichkeit des Gerätes zu den in Maschinen eingespannten Werkstücken und einen grösseren Verwendungsbereich ergibt.
Damit die Genauigkeit der Messungen durch das Auswechseln der Bügel nicht beeinträchtigt wird, und das Auswechseln schnell und bequem erfolgen kann, ist folgende Anordnung getroffen worden.
Zur Aufnahme des aus einer einfachen Platte bestehenden Bügels 12 ist in einem seitlichen Lappen 22 des Schaftes eine Nut 23 herausgearbeitet, welcher eine genau parallel zur Schaftachse gearbeitete Grundfläche 24 und eine senkrecht zu diesem stehende, vordere Anschlagsfläche 25 aufweist. In diese Nut kann der Bügel genau passend eingeschoben werden, wobei sich seine Grundfläche 25a und seine Vorderfläche 26 genau an die entsprechenden Flächen der Nut anlegen. Zur Befestigung der Bügel dient ein Exzenterbolzen 27, der in den Seitenwänden 28 und 28a des Nutlappens 22 gelagert ist und dessen exzentrischer Mittelteil 29 in eine Bohrung 30 des eingeschobenen Bügels so eingreift, dass er bei etwa einer Vierteldrehung um seine Achse den Bügel nach unten und vom presst, so dass dieser genau am gewollten Ort im Schaft festsitzt.
Zur Drehung des Bolzens 27 dient ein mit ihm festverbundener Hebel 31. Dieser ermöglicht ausserdem das Herausnehmen des Bolzens zwecks Auswechslung des Bügels. Durch diese Massnahmen wird also eine schnelle und bequeme Auswechslung der Bügel ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Werkzeuge ermöglicht.
Eine weitere wesentliche Forderung für die Erzielung einer gleichbleibenden Genauigkeit ist die Unschädlichmachung der Massenwirkung der unter dem Federdruck bei raschem Loslassen der Griffhülse vorschnellenden Nadel, welche eine zusätzliche und unkontrollierbare Kraftwirkung ergibt, unter der die Nadel weiter vordringt als unter dem annähernd gleich bleibenden Federdruck allein. Zur Beseitigung dieser schädlichen Massenwirkung ist gemäss der Erfindung eine pneumatische Bremsung der Nadelbewegung vorgesehen, welche ohne zusätzliche Teile wie folgt erreicht wird :
Die Bohrung des Schaftes ist vorn durch einen luftdicht schliessenden Deckel 32 a abgeschlossen.
Die Nadel weist hinter den Schrägflächen einen unverletzten zylindrischen Teil 32 auf, welcher die Nadelführung 5 des Schaftes mit sehr wenig Spiel ausfüllt. Ebenso läuft der Messbolzen 8 mit sehr wenig Spiel in seiner Führung 9, so dass die Luft im Raume 33 vor der Nadel praktisch von der Aussenluft abgeschlossen ist. Zieht man also die Nadel zurück, so entsteht im Raume 33 eine Luftverdünnung, unter deren Wirkung der Messbolzen gegen die Nadel gesaugt wird. Die Länge der dachförmigen Schrägflächen der Nadel ist so bemessen, dass diese in der hintersten Nadelstellung ein wenig aus der Führung herausragen, und somit die Aussenluft wieder in den Raum 33 eindringen kann, so dass die Luftverdünnung aufgehoben wird.
Lässt man die Griffhülse nun plötzlich los, so wird der Raum nach kurzem Weg der Nadel wieder abgeschlossen und wirkt als Luftpuffer, der die Nadel nur so schnell vorgehen lässt, als dies der Abfluss der zusammengepressten Luft aus dem Raume 33 durch die Nadel-und Messbolzenführungen zulässt. Durch entsprechende Bemessung des Spieles der Nadel und des Messbolzens in ihren Führungen kann diese Puffenwirkung reguliert werden.
Die Bremswirkung ist um so kleiner, je langsamer die Nadel freigelassen wird, da alsdann die sich im Raume 33 verdichtende Luft Zeit hat, auf] den beschriebenen Wegen abzufliessen. Durch diese Einrichtung wird erreicht, dass die Kraft der unter Federwirkung vorschnellenden Nadel
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bei beliebig schnellem Loslassen derselben die Genauigkeit der Messungen nicht beeinträchtigt.
Eine weitere Massnahme zur Erhöhung der Verwendbarkeit des Gerätes besteht in der frei um die Schaftachse drehbaren Anordnung der Tasteruhr. Diese ermöglicht die leichte Ablesbarkeit der Messskala in jeder Stellung des Gerätes, das je nach der Zugänglichkeit, bei auf dem Tische liegenden oder in Maschinen aufgespannten Werkstücken verwendet werden kann.
Die hiefür vorgesehene Anordnung ist folgende :
Das hintere Schaftende ist mit einem Innengewinde 34 versehen, in welches eine Muffe 35 festsitzend eingeschraubt ist. In dieser Muffe kann sich eine zweite Muffe 36 drehen, welche mit einer Schulter 37 ausgerüstet ist, die mit dem inneren Ende der Muffe 35 genau fluchtet, wenn eine zweite Schulter 38 der Muffe 36 am äusseren Ende der Muffe 35 anliegt. Diese Stellung wird gesichert durch eine Mutter 39, welche auf einem Gewinde 40 der Muffe 36 sitzt und fest gegen die Schulter 37 angezogen wird, wobei die Muffe 36 gegenüber der Muffe 35 oben noch drehbar bleiben muss. Die Muffe 36 ist mit einem Innengewinde 41 versehen, in welches die Uhr 19 eingeschraubt ist und mittels der Gegenmutter 42 fest mit der Muffe 36 verspannt wird.
Die Gegenmutter 42 dient ferner zur erstmaligen Einstellung der Uhr und zur jeweiligen Nachstellung zum Ausgleich von am Messbolzen oder an den Bügeln beobachteten Abnützungen.
Um endlich die Ablesungen an der Uhr so bequem und schnell als möglich vornehmen zu können, ist ausser den üblichen Toleranzmarken für die Hauptskala auch eine einstellbare Marke an der die Anzahl der Umdrehungen des Hauptzeigers registrierenden Nebenskala angebracht, welche gestattet, mit einem Blick, ohne Ablesung von Ziffern, festzustellen, wann das richtige Mass erreicht ist. Dadurch wird der z. B. dem bekannten Schraubenmikrometer mit 0-5 mm Gewindesteigung anhaftende Übelstand vermieden, dass wohl der hundertstel Millimeter richtig, der halbe Millimeter aber oft falsch abgelesen wird.
Die Anordnung dieser Marke geht aus Fig. 7 hervor. Dort ist 43 die die hunderstel und tausendstel Millimeter anzeigende, in 200 Teile geteilte Hauptskala, über der sich der Hauptzeiger 44 dreht. Jeder Teilstrich entspricht einem tausendstel Millimeter.
45 und 45a sind die üblichen, am Umfang der Uhr und gegeneinander verstellbaren Toleranzmarken, 46 ist eine Nebenskala mit z. B. 30 Teil-
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Mittelpunkt der Nebenskala dreh-und feststellbare Marke. Handels es sich darum, das Gerät
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bezeichneten, bei welchem die Distanz D in der Nullstellung der beiden Skalen= 56 mm ist. Die Differenz zwischen dem Sollwert des Werk- stückes von 57'35 mm und der Bügelöffnung D=56 mm, somit 1. 35 mm, wird vom Messgerät angezeigt, u. zw. scheint, da der Zeiger 44 der Hauptskala 43 für jedes auf der Nebenskala 46' angezeigte zehntel Millimeter eine halbe Umdrehung vollführt, bloss der Betrag für die hundertstel Millimeter auf der Skala 43 auf. Der Sollwert liegt daher beim 50. Teilstrich, u. zw. auf jener Skalenhälfte, welche die ungeraden zehntel Millimeter anzeigt.
Zur Festlegung des Toleranzfeldes stellt man die Marke 47 der Nebenskala 46 auf 13-5 (zehntel Millimeter) und die Toleranzmarken 45 und 45a auf 4-4 (5-0-6) und 5-4 (5+0-4) hundertstel Millimeter der den ungeraden zehntel Millimetern der Nebenskala 46 entsprechenden Seite der Hauptskala 43. Das Werkstück sei eine zu schleifende Welle mit anfänglich 0-4 mm Materialzugabe. Beim Messen desselben kommt also der Nebenzeiger auf 17-5 zu stehen.
Misst man in verschiedenen Phasen der Bearbeitung, so nähert sich der Nebenzeiger mehr und mehr dem Wert 13-5. Solange dieser noch nicht erreicht ist, braucht man die Hauptskala nicht zu beachten. Ist aber der Wert 13-5 an der Nebenskala nahezu erreicht, so braucht man diese nicht mehr zu beachten, sondern fährt mit der Arbeit weiter, bis der Hauptzeiger beim Messen in das abgesteckte Toleranzfeld der Hauptskala gewandert ist. Steht er dabei bei einer letzten Messung z. B. noch auf 7-2, so weiss man, dass die Welle noch um 22/1000 zu stark ist. Stellt man die Zustellskala an der Maschine auf diesen Wert ein, so kann das Stück ohne weitere Messung bequem toleranzhaltig fertig bearbeitet werden.
Hierin liegt ein Hauptvorteil des Gerätes der vorliegenden Erfindung gegenüber der Rachenlehre, bei welcher gerade in unmittelbarer Nähe des Fertigmasses wiederholt probiert und wieder gearbeitet werden muss, damit das Stückmass nicht aus der Toleranz herausfällt, weil die Rachenlehre eine genaue Abschätzung eines noch vorhandenen kleinen Übermasses nicht zulässt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Aussenmessgerät, bei welchem der Verschiebeweg einer im Schaftgehäuse lose gelagerten, keilförmigen Nadel gemessen wird, welche einen zu ihrer Achse senkrechten Bolzen nach aussen treibt, bis seine Tastfläche-an dem zu messenden Werkstück zur Anlage kommt, das an einem mit dem Schafte verbundenen Bügel ein Widerlager findet, gekennzeichnet durch mehrere Bügel verschiedener Grösse, die wahlweise im Schaft leicht auswechselbar festzuklemmen sind, so dass mit dem Gerät Messungen an Werkstücken, deren Massunterschied den Messbereich der nicht auswechselbaren Nadel überschreitet, durchführbar sind.