Gerät zur Kontrolle von runden Íffnungen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Kontrolle runder Öffnungen, mit Tast korpern, die gegen die Wandung der zu kontrollierenden Íffnung durch eine in einem GehÏuse gef hrte, wenigstens stellenweise kegelige Nadel gedrückt werden, deren Verschiebung gemessen wird. Bei bekannten Ge räten dieser Art dienen als Tastkorper Ku geln, und da, die Nadel durch Anlage an die sen Kugeln allein keine eindeutig bestimmte Stellung erhalten w rde, ist sie im Gehäuse des Gerätes spielraumfrei verschiebbar geführt.
Erfindungsgemäss wird nun ein sehr genau arbeitendes Gerät dadurch erhalten, da¯ die Nadel mit Spiel im Gehäuse gelagert ist, so da. sie sieh ungehindert an die Innenflächen der Tastkorper anlegen kann, auch wenn ihre Achse nicht genau mit der Achse des Ge häuses zusammenfällt
In der Zeichnung sind verschiedene Aus führungsbeispiele des Gerätes dargestellt.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Gerät zur Messung des Durchmessers von zylin drischen Bohrungen, mit axial verschiebbarer Messnadel, bei welchem zur Messung der Achsialverschiebung der MeBnadel eine Mi- krometerschraube benutzt wird.
Fig. la zeigt ein DetailderAusführung gemäss Fig. 1 ;
Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 1 ;
Fig. 3 ist ei Querschnitt durch das GerÏt nach der Linie II-II der Fig. 1 ;
Fig. 4 zeigt ein zum Messen des Durchmessers längerer Bohrungen geeignetes Ge rät, teilweise im Längsschnitt, teilweise in Ansicht ;
Fig. 5 und 6 zeigen zwei Nadelausfüh- ru, ngen. In
Fig. 7 endlich ist eine zum Ausmessen des Durchmessers sehr langer Bohrungen geeig- note Ausführungsform dargestellt.
Fig. 8 zeigt in Ansicht und teilweise im Sehnitt eine weitere Ausführungsform des Gerätes.
Beim Beispiel gemϯ : Fig. 1, la, 2 und 3 bedeutet 1 einen hülsenförmigen Körper, der mit einem Gewindeteil 2 versehen ist. auf welchem ein Messkopf 3 auswechselbar aufgeschraubt ist. 4 ist eine am vordern Ende leicht konisch ausgebildete Nadel, welche in den Schieber 5 eingeschraubt eingeschraubt Letzterer besitzt reichliches Spiel in der Bohrung 6 der H lse 1. Das hintere Ende 5a des Schiebers 5 hat einen kleineren Durchmesser als der Vorderteil. Auf dem Teil 5a sitzt eine Feder 7. welche in der Bohrung 6 untergebracht ist.
Diese Feder stützt sich einerseits an der Schulter 8 des Schiebers 5 und anderseits an einem Gegenring 9 ab, welcher durch eine Schraube 10 in der Hülse 1 festgehalten wird.
Quer durch die Hülse 1 und den Schieber 5 geht eine Hülse 11, welche zur Aufnahme von Griffen 13 und 14, mit einem Innengewinde 12 versehen ist. Für den Durchgang der Quer- hülse 11 besitzt der Schieber 5 eine Bohrung 15 und die Hülse 1 einen Schlitz 16. Die Bohrung 15 lϯt der Querh lse 11 allseitig reichliches Spiel, wÏhrend der Schlitz 16 eine Ver- schiebung der Querhülse 11 und damit des Schiebers 5 und der Nadel 4 ermöglicht. Letztere kann entgegen der Wirkung der Feder 7 mit den Griffen 13 und 14 nach rechts bye- zogen werden.
Auf der Hülse 1 sitzt verschiebbar eine Schutzhülse 17, welche mittels der Griffe 13 und 14 mit der Querhülse 11 fest verbunden ist, so daB sie die Verschiebung der H lse 11 mitmacht. 18 und 19 sind in der Schutzhülse 17 angeordnete Filzabdichtungen, welche das Eintreten von Staub und derglei- chen in den Schlitz 16 verhindern. Im Schieberende 5a ist ein Ansehlagbolzen 20 eingepresst, gegen welchen ein weiterer Anschlag 21 geführt werden kann. Dieser sitzt fest in einer Mikrometerschraube 22, welche ihrer- seits in einem Innengewinde 23 der H lse 1 gedreht werden kann. Mit der Mikrometer- schraube 22 ist eine Kappe 24, welche eine Me¯trommel 25 trägt, fest verbunden.
Letztere ist auf der Kappe 24 durch eine Mutter 26 festgeklemmt. Die Me¯trommel 25 besitzt, wie in Fig. 4 dargestellt, eine Abschrägung ; 27, auf welcher eine Einteilung 28 (Fig. 4) eingraviert ist. Die MeBtrommel 25 reiclit -über einen fest auf die Hülse 1 aufgepre¯ten Ring 29, der einen Strich 30 (Fig. 4) trägt, mittels dessen die Verdrehung der Messtrom- mel abgelesen werden kann. Der Ring 29 besitzt einen Fortsatz 31, dessen hinteres Ende mit einem Flansch 32 ausgerüstet ist. Gegen diesen Flansch st¯¯t das Füssehen eines in der Kappe 24 eingelassenen Schräubchens 33. wenn die Mikrometerschraube 22 ganz nach aussen geschraubt worden ist.
In dieser Stel lung stehen die AnschlÏge 20 und 21 so weit voneinander ab, dass der Schieber 5 frei ver schoben werden kann. was durch Anlegen des Handballens am hintern Ende der Kappe 24 und durch Ziehen der Finger an den Griffen 1. 3 und 14 erfolgt, unter Überwindung der Spannung der Feder 7. Der Messkopf 3 ist mit zwei Gruppen von je drei Radialbohrungen 34 versehen. Jede Bolzengruppe ist in einer senkrecht zur Kopfachse stehenden Ebene angeordnet. In diesen Bohrungen sind zylin drische, die Tastkorper bildende Bolzen 35 radial zur Achse der Nadel 4 verschiebbar eingelassen.
Ihre Bewegung wird begrenzt durch die F ¯chen von Sebrauben 36, welche mit dem zum Messen erforderlichen Spiel in Querbohrungen 37 der Tastbolzen 35 hineinreichen. Die Begrenzung dieser Bewegung hat den Zweck, zu verhindern, dass die Tastbolzen 35 aus dem Messkopf herausfallen oder so weit in die Bohrung 38 des Messkopfes eintreten, dass sie beim Aufsehrauben des Me¯kopfes 3 auf die Hiilse 1, an der Nadel 4 ansto¯en. Die Bohrung 38 des Messkopfes 3 ist durch einen Deckel 39 vor dem Eindringen von Staub und dergleichen gesch tzt. Bei der Verschiebung der Querhülse 11 im Seblitz 16 naeh rechts wird die Nadel 4 ebenfalls nach rechts gezogen. In dieser Stellung wird das Gerät in die zu messende Bohrung 40 eines Werkstückes 41 eingeführt.
Damit dabei die aus dem Messkopf 3 etwas herausragenden Tastbolzen 35 nicht hinderlieh sind, ist deren äussere Stirnseite so gewölbt, dass die Bolzen beim Einfiihren des Kopfes, durch das Anstossen an die Vorderkante der Bohrung des s Werkstückes 41 so weit nach innen getrieben werden, als dies die zurückgezogene Nadel zulässt. Lässt man nun die Griffe 13 und 14 los, so bewegen sich die Schieber 5 und 4 unter Wirkung der Feder 7 wieder nach vorn.
Die Tastbolzen 35 werden nach au¯en gedrückt, bis sie an der Wandung der Bohrung 40 zur Anlage kommen. Die Kraft der Feder 7 wird durch den sehr flachen Konus der Nadel 4 vervielfacht, so dass die einerseits an der Innenwand der Bohrung und anderseits an der Nadel anliegenden Tastbolzen eine kräftige Richtwirkung auf die Nadel 4 aus ben, so dass sich deren Achse genau nach der Achse der Werkstückbohrung ausrichtet.
Diese Ausrichtung wird durch das Spiel des Schiebers 5 in der Hülse 1 und im Ring 9, sowie das Spiel der Querhülse 11 in der Bohrung 15 ermöglicht. Wäre dieses Spiel nicht vorhanden, so w rde die Achse der Nadel nur dann genau mit der Achse der Werkstück- bohrung 6 zusammenfallen, wenn alle Teile völlig fehlerfrei gearbeitet wären, was praktisch nicht zu erreichen ist. Anderseits ergäbe die geringste Schiefstellung der Nadelachse zu der Werkstückachse eine zu kleine Nadelverschiebung, weil die Nadel nur an den Kanten der Tastbolzen anzuliegen käme.
Diese Verkleinerung der Nadelverschiebung wäre bei flachem Nadelkonus sehr gross und würde Messfehler bewirken, welche bei einem In strument, mit dem auf 1/1000 mm genau gemessen werden soll, nicht zulässig sind. Die Be arbeitungs-Ungenauigkeiten fallen besonders ins Gewicht, wenn Verlängerungshülsen 42 (Fig. 4) verwendet werden. Wenn die Nadelachse mit der Achse der H lsenbohrung 6 nicht genau übereinstimmt, so kommt auch der Schieber 5 im Instrument mehr oder weniger exzentrisch oder schief zu stehen. Während die blo¯e Exzentrität unschädlich ist, verursacht die Schiefstellung des Schiebers einen gewissen Messfehler, da diese in der Wirkung einer Längenänderung der Nadel gleichkommt.
Solche Längenänderungen, welche auch durch verschiedene Erwärmung der Teile auftreten, haben aber nur einen sehr geringen Einfluss auf das Messresultat, weil deren Wirkung durch den flachen Nadel- konus beträchtlich verringert wird. Beträgt der Anzug des Nadelkonus zum Beispiel 4 %, so wird die Wirkung aller Längenfehler auf die Bohrungsmessung auf t125 reduziert, wäh- rend sich die mangelhafte Anlage der Nadel an den Tastbolzen, wie sie sich bei spielfreier
F hrung des Schiebers im Instrumentenkor- per ergeben würde, direkt als Messfehler aus wirken würde.
Die Richtwirkung der Tastbolzen auf die Nadelachse wird durch die Anordnung zweier oder mehrerer Tastbolzenreihen wesentlich verbessert. Sie ist aber schon bei der Anord nung nur einer Tastbolzenreihe vorhanden, wenn die Aussenflächen der Tastbolzen als
Zylindermantelsegmente mit zur Nadelachse konzentrischer Erümmungsaxe ausgebildet sind.
Da mit einem Messkopf Bohrungen von verschiedenen, wenn auch nur wenig unter- schiedlichen Durchmessern gemessen werden sollen (gleich dem maximalen Unterschied der zu messenden Bohrung gegenüber dem
Durchmesser einer Normalbohrung), und so mit die Kr mmung des Au¯enendes der Tast bolzen nicht in jedem Falle derjenigen der zu messenden Bohrung entsprechen kann. wird der Krümmungsradius der Aussenfläche der
Tastbolzen um einen geringen Betrag kleiner gemacht als derjenige der kleinsten zu mes senden Bohrung.
Desgleichen können die In- inenflächen der Tastbolzen, nicht bei jeder
Stellung der Nadel genau mit dem Nadel konus tbereinstimmen. Um auch hier stets eine lineare Berührung zwischen Tastbolzen und Nadelkonus herbeizuführen, schleift man die Tastbolzen-InnenflÏchen nach einem etwas grösseren Kegel aus als derjenige der Me¯ nadel an der Stelle, wo diese in der vorder- sten Me¯stellung mit den Tastbolzen zusam menwirkt, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Zum Messen von Bohrungen verschiedenen
Durchmessers können zum Gerat verschieden grosse, einzeln am Gehäuse ansehliessbare, das heisst auswechselbare Messkopfe 3 vorgesehen werden. Da mit jedem solchen Messkopf nur ein Messbereich von etwa 1 mm gemessen wer den soll, wobei zum Beispiel 10 um je 1/10 mm in der StÏrke abgestufte Nadeln verwendet werden, so weichen die Krümmungen der
Tastbolzenflächen nur wenig von den ent- sprechenden Krümmungen von Bohrung und Nadel a. b, so da¯ praktisch eine fast völlige Anlage der Tastbolzen an der Bohrungswand und am Nadelkonus stattfindet.
Zum Messen des Durchmessers einer Bohrung wird zunächst die Mikrometerschraube soweit als nötig herausgeschraubt und die Nadel soweit als möglich zurückgezogen. worauf das Instrument in die Bohrung eine- f hrt werden kann. Da der Messkopf nur wenig kleiner ist als die Bohrung, so findet schon durch die blosse Einführung des In strumentes in dieses annähernd eine Ausrich- tung desselben statt, welche vollkommen wird. sobald die Nadel losgelassen und die Tastbolzen an die Bohrungswand angepresst werden. Gleichzeitig richtet sich die AIessnadel nach den Innenflächen der Tastbolzen aus. was durch das Spiel des Schiebers in der Bohrung 6 ermöglieht ist. Je nach dem Durchmesser der Bohrung versehiebt sieh die Nadel unter den Tastbolzen mehr oder weniger.
Die Grösse des Durchmessers der Bohrung wird nun in der Weise gemessen, dass die Mikro- meterschraube wieder so weit in die Hülse 1 eingeschraubt wird, bis der Anschlag 21 am Anschlag 20 zur Anlage kommt, wobei die Grösse der dazu n¯tigen Drehung der Mikrometerschraube durch die Skala 28 der Messtrommel 25 angezeigt wird. Bei zweckmässig nach dem Eonusanzug und der Steigung der Mikrometerschraube geteilter Skala und bei Einstellung ihres Nullpunktes nach einem Normalkaliberring kann der Durchmesser der Bohrung in jeder gewünschten Masseinheit direkt an der Skala abgelesen werden.
Fig. 4 zeigt eine zur Messung des Durehmessers von längeren Bohrungen dienende Ausführungsform, welche sich von der beschriebenen dadurch unterscheidet, dass zwi- schen Hiilss 1 und Messkopf 3 eine Verlänge rungshülse eingeschaltet und die Nadel länger ist. Nach der Messung an einer Stelle schraubt man die Mikrometerschraube 22 wieder zurück und zieht die Nadel nach hinten. Dadurch versehwindet der Druck der Nadel auf die Tastbolzen und diese fallen zurück. Das Instrument lässt sich in der Bohrung wieder leicht verschieben und weitere Messunoen können an jeder beliebigen Stelle vorgenom- men werden.
Handelt es sich um das Ausmessen sehr langer Bohrungen, wie zum Beispiel von Geschützrohren, so verwendet man ein Instrument nach Fig. 7. Dort stellt 3 wieder den Messkopf mit den Tastbolzen 35 und 4 4 die Nadel dar. Um dem unter Umständen mehrere Meter langen Instrument in allen Stellungen eine gute Führung zu geben, weist diese Ausführungsform zu beiden Seiten des Messkopfes 3 Führungsteilc 43, 44. 45 und 46 auf. Diese Teile sind sehr wenig kleiner als die zu messende Bohrung und sind durch Verlängerungshülsen 47. 48 und 49 miteinander verbunden. Der Teil 45 ist vor dem Teil 3 angeordnet, damit dieser bereits beim Ein- treten in die zu messende Bohrung eine gute Führung hat.
Die Nadel 4 erhält durch ihre Länge so viel Biegsamkeit, dass sie sich stets vollkommen zwischen die Tastbolzen legen kann, auch wenn man ihr in den Teilen 46 eine Führung gibt. welche zwar ihre freie Verschiebbarkeit ermöglicht, aber einen all- zugrossen Durchhang verhindert. Damit man bei der grossen Länge des Instrumentes stets genau weiss. auf welcher Stelle gemessen wird. wird zweckmässigerweise auf den hinter dem Teil 3 befindlichen Teile 44 und Fils- rungshiilsen eine Längenskala 50 eingeritzt. deren Nullpunkt zum Beispiel bei der vorder- sten Tastbolzenreihe des Teils 3 liegt.
Damit beigrossenVerschiebungendiesesInstrumen- tes die Nadel nicht dauernd mit der Hand zurückgezogen werden muss, ist an der H lse l ein sattelförmiger, umlegbarer Riegel 51 angeordnet, welcher sich bei zurückgezogener Nadel gegen die Schutzzhiille 17 legt und die Nadel in ihrer hintern Stellung festhält.
Beim Umklappen des Riegels 51 in die strichpunktiert gezeichnete Stellung 52 kann wieder ungehindert gemessen werden.
Wenn das Gerät zur Priifung der Rundheit einer Bohrung dienen soll, kann es auch nur eine einzige aus zwei oder drei um die Nadel verteilte Tastbolzen gebildete Bolzen- reihe aufweisen.
Fig. 5 zeigt einen Teil einer Ausführungs- form, bei welcher die Nadel 4 nur an der gegenüber der vordem, das heisst linken Bolzenreihe (Tastbolzenreihe) liegenden Stelle die zur Einstellung der Bolzen in Kontroll- lage erforderliche Dicke und Eegelform besitzt, während die gegenüber der hintern Bol zenreihe liegende Stelle um einen ganz geringen Betrag dünner gearbeitet ist, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Die hintere Bolzenreihe wird nun beim Messen nicht nicht der Bohrung anliegen, steht aber so wenig ab, dass sie dem Instrument beim Einf hren in die Bohrung eine sehr gute Führung gibt. Das GerÏt wird durch den Druck auf die Nadel beim Messen wirksam ausgerichtet, trotzdem dieser nur auf eine Bolzenreihe wirkt.
Die beschriebenen Ausführungsformen eignen sich zum Messen des Durohmessers der Laufbahn von Kugellagerringen nicht, weil sie sich wegen des sehr kleinen radialen Weges der Tastbolzen nicht in die Bohrung ein- fiihren lassen. Diese Schwierigkeit konnte zwa. r durch einen wesentlichsteilerenNadel' konus behoben werden. Dadurch ginge aber die durch den flachen Konus erzielte liohe Messgenauigkeit verloren, welche gerade bei solchen Rugellagerringen erforderlich ist.
Prinzipiell k¯nnte zwar ein genügend grosser Weg der Tastbolzen durch eine entsprechend grössere Achsia. lverschiebung der sehwach ko- nischen Nadel erzielt werden, was aber kon- struktive Nachteile hat. Zum Ausmessen solcher Ringe verwendet man zweckmässiger- weise ein Geräb mit Nadel mit Doppelkonas, wie in Fig. 6 dargestellt. Dort bedeutet 4 wieder die Nadel mit dem Messkonus 53, welcher sich an der Spitze der Nadel in einem wesent lich steileren Eonus 54 fortsetzt.
Diese Nadel ermögliaht, da¯ der mit einer Abschrägung 55 versehene Tastbolzen nach Rückzug der Nadel weit genug nach innen treten kann, damit die Einführung des Messkopfes 3 in den Kugellagerring 56 möglich wird, bis die Tastbolzen in der Mitte der Laufrille stehen.
Lϯt man nun die Nadel los, so verschiebt der stei, le Konus 54 die Tastbolzen zunächst rasch bis nahe auf den Ghpund der Laufrille.
Die weitere zum Messen taugliche Nadelverschiebung drückt die Bolzen vollends an die Laufbahn an, wobei das Ma¯ für den gröBten Durchmesser der Rille gewonnen wird. Das äussere Ende der Tastbolzen ist dem Durchmesser der Laufbahn entsprechend ab gerundet. Die Tastbolzen sind mit einem Schlitz 37 versehen, damit sie sich genügend weit verschieben können.
Fig. 8 stellt eine Ausführungsform dar. bei welcher die Messung nicht mittels Miro- meterschraube, sondern mittels einer Indika- tor-Uhr 58 erfolgt, welche in das Gewinde 23 (Fig. 1) der Hülse l eingeschraubt ist und deren Taster 59 stÏndig unter leichtem Federdruck am Anschlag 20 anliegt und allen Na delVerschiebungen folgt. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass dasMessresultat je weils nach Loslassen der Nadel sofort abgelesen werden kann.
Sie erscheint daher besonders geeignet für die rasche Kontrolle von grösseren Seriens gleicher Arbeitsstücke, insbesondere wenn die Indikator-Uhr mit ver schiebbaren Toleranzmarken 60 und 61 aus gerüstet ist.