Fühllehre zum Prüfen geometrischer Toleranzen von Werkstücken usw., insbesondere zum Prüfen der Unrundheit bzw. des Schlages von Rotationskörpern.
Bei der Prüfung der geometrischen Masse von Rotationskörpern interessiert sehr häufig neben der Durehmessertoleranz die Abweiehung des Körpers von der theoretischen Form. Bei abgesetzten Wellen interessiert ausserdem, ob die einzelnen Wellenteile gegeneinander Schlag haben. In den meisten dieser Fälle will man die Prüfung der Formtoleranz unabhängig von der Durehmessertoleranz des Teils vornehmen, beispielsweise so, dass die Durchmessertoleranz das Prüfergebnis der Formprüfung nicht beeinflusst.
Eine solche Form- und Schlagprüfung wird gewöhnlich so vorgenommen, dass das Teil unter einem Fühlorgan, z. B. einer Messuhr, einmal um seine Achse gedreht wird. Hat das zu prüfende Teil Formfehler, weicht also sein Querschnitt von der Kreisform ab, so zeigt das Messinstrument dabei einen maximalen und einen minimalen Ausschlag an. Aus diesen beiden Extremwerten wird die Differenz gebildet, welche dann die grösste Abwei c.hung des Teils von seiner theoretischen Form darstellt. Dieses Prüfverfahren ist umständlich irnd dadurch fehleranfällig, dass Rechnungen vorgenommen werden müssen.
Die Verwendung von Grenzlehren, insbesondere von elelidrischen, die durch Signale anzeigen, ob ein Teil innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt oder diese unter- oder überschreitet, scheiden bei diesem Verfahren aus, weil ja die anzeigenden Signale keine Zahlenwerte darstellen, aus denen eine Differenz gebildet werden kann. Solche Grenzlehren gestatten aber ein viel schnelleres und fehlerfreieres Prüfen von Werkstücken als Zeigerinstrumente, insbesondere deshalb, weil bei industriellen Prüfimgen der eigentliche Istwert gar nicht interessiert, sondern man nur wissen will, ob der Prüfling innerhalb der vorgegebenen Massgrenzen liegt oder nicht.
Man hat nun schon vorgeschlagen, eine Grenzanzeige der Formtoleranz mit Signalanzeige dadurch zu erreichen, dass man die Messuhr mit einem Schleppzeiger ausstattet, der gabelförmig ausgebildet ist und dessen Schenkel zu beiden Seiten des Messzeigers angeordnete Mitnehmer tragen. Der Messzeiger der Uhr nimmt dann den Schleppzeiger durch Anschlag am einen Mitnehmer bis zu seinem maximalen Ans- schlag mit, worauf bei der umgekehrten Bewegung des Messzeigers der Sehleppzeiger in der extremalen Lage stehenbleibt.
Ist der Schlag oder die Unrundheit der zn prüfenden Welle grösser, als es dem Abstand der beiden Mitnehmer des Schleppzeigers entspricht, so gelangt der Messzeiger mit dem andern Mitnehmer des Sehleppzeigers in Berührung, wo- durch eine elektrisch leitende Verbindiing hergestellt und ein das Übersehreiten des To leranzbereiches anzeigender Stromkreis geschlossen wird.
Auf diese Weise lässt sich die durch die Unrundheit oder den Schlag bedingte Toleranz eines Rotationskörpers unter Ausschaltung der übrigen Toleranzen und Ab- messungen prüfen, wobei die beschriebene Einrichtung jedoch den Nachteil zeigt, dass die Grösse des Toleranzbereiches nur durch Auswechseln des Schleppzeigers möglich ist, da eine gegenseitige Verstellung der Mitnehmer bzw. eine Änderung der Gabelweite des Schleppzeigers ausserordentliche Schwierigkeiten bereiten würde.
Ausserdem ist der mit der Einrichtung erzielbare Kontaktdruck zwl- sehen dem Messzeiger und einem der Mitneh- mer äusserst gering, da sowohl die Wirkkraft des Messzeigers als daher auch die Reibungskraft des Schleppzcigcrs bei einer Messuhr sehr klein ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der geschilderten Mängel bei der Verwendung von Messuhren mit gabelförmi gem Schleppzeiger und elektrischem : Kontakt.
Sie betrifft eine Fühllehre zum Prüfen geo- metrischer Toleranzen von Werkstücken usw., insbesondere zum Prüfen der Unrundheit bzw. des Schlages von Rotationskörpern, mit einem Taststift und mindestens einem mit diesem zusammenwirkenden elektrischen Kontakt zur Anzeige des Überschreitens eines Toleranzbereiches.
Die erfindungsgemässe Fühllehre weist ein durch satte Reibung mit einem Taststift in Wirkverbindung stehendes Organ auf, welches vom Taststift zwischen zwei Grenzanschlägen so bewegbar ist, dass das Organ Bewegungen des Taststiftes nur innerhalb des durch die Grenzanschläge gegebenen Weges folgt, während der Taststift selbst Bewegungen ausführen kann, die grössere Bewegungen des Organs herbeiführen würden. Der Abstand dieser Grenzanschläge ist einstellbar, irnd wenigstens einer der Grenzanschläge ist als elektrischer Kontakt ausgebildet.
In der beigefügten Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 einen Teil einer als Messuhr ausgebildeten Fühllehre, wobei der Taststift und der Mechanismus zum Antrieb - der Zeigerachse weggelassen sind,
Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine ohne Übersetzung arbeitende Fühllehre.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf einer Drehachse 10 einer nicht näher dargestellten Messuhr ein Organ 11 mit satter Reibung aufgesetzt, derart, dass dasselbe bei Drehung der Zeigerachse mitgenommen wird, durch ein in seine Bewegungsbahn gebrachtes Hindernis jedoch olme nennenswerte Behinderung der Zeigerachse aufgehalten werden kann. Ein feststehender Grenzanschlag 12 begrenzt die Sehwenkbeweglmg des Organs nach der einen Seite, während ein weiterer, in seinem Abstand vom Anschlag 12 einstellbarer Grenzanschlag 1.3 die Sehwenk- bewegung nach der andern Seite begrenzt.
Dieser einstellbare Anschlag 13 ist am einen Ende einer Sehraubenspindel 14 angeordnet, die in eine feststehende Mutter 15 eingewindet und mittels eines gerauhten Griffes 16 drehbar ist. Das schwenkbare Ende des Organs 11 trägt zwei kugelkalottenförmige Nocken 17, welche mit den Ansehlägen 12 bzw. : 13 zur Anlage kommen können. Eine elektrische Anschlussklemme 18 steht über die Mutter 15 und die Spindel 14 mit dem als elektrischer Kontakt ausgebildeten Anschlag 13 in leitender Verbindung, während eine weitere Anschlussklemme 19 mit dem Organ 11 verbunden ist.
Der vom andern Anschlag isoliert angeordnete Anschlag 12 kann ebenfalls an eine elektrische Anschlussklemme angeschlossen sein.
Sämtliche Kontakte, das heisst die beiden Anschläge 12 und 13, sowie die Nocken 17 am Zeigerarm 11 sind mit Vorteil aus Hartmetall hergestellt.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Fühllehre, beispielsweise bei der Prüfung des Schlages einer Welle, ist wie folgt :
Bevor die zu prüfende Welle unter die Tastspitze gebracht wird, steht der Taststift infolge Federkraft in seiner tiefsten Stellung.
Der Taststift ist so mit der Welle 10 verbunden, dass er dieselbe bei seiner Bewegung verdreht. Der Anschlag, welcher die tiefste Stellung des Taststiftes begrenzt (in der Figur nicht gezeichnet), ist unabhängig von den Grenzanschlägen 13 und 12 des Reibung organs 11 und so eingestellt, dass der Taststift beim Unterbringen der zu prüfenden Welle keinen wesentlich grösseren Weg macht als seine durch die Formtoleranz des Prüflings bedingte Beweglmgsgrösse. Unter diesen Bedingungen liegt, bevor der Prüfling unter die Tasteinrichtung gebracht wird, das Organ 11 mit seinem Kontakt 17 an dem Anschlag 13 an, weil bei der Bewegung des Taststiftes in Richtung auf seinen Anschlag die Welle 10 sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht,
wodurch das Organ 11 bis zu dessen Anadilag 13 mitgenommen würde, während der Taststift selber sich bis zu seinem eigenen Anschlag bewegt.
Der Prüfling wird dadurch in Prüfstellung gebracht, dass er auf einer Auflage (Prüftisch) unter den Taststift gebracht wird. Dabei hebt er den Taststift um ein Wegstück, welches grösser ist als das durch die Formtoleranz des Prüflings gegebene Bewe glmgsstüek. Durch diese Bewegung des Taststiftes beim Einbringen des Prüflings in die Tasteinrichtlmg bewegt sich die Welle 10 im Uhrzeigersinn und nimmt das Organ 11 bis zu dessen Anschlag 12 mit. Im Augenblick, da der Prüfling sich also in Prüfstellung befin det, liegt automatisch der : Kontakt 17 des Organs 11 gegen den Anschlag 12.
Der Prüfling wird nun, während er sich in Prüfstellung befindet, um mindestens 360O gedreht. Dabei wird der Taststift einmal auf dem stärksten Punkt und einmal auf dem schwächsten Punkt des Prüflingdurchmessers zu stehen kommen. Er wird dadurch eine axiale Bewegung ausführen, dessen Grösse der Formabweiehung des Prüflings entspricht.
Solange sich der stärkste Punkt des Prüflings der Tastspitze nähert, bewegt sich der Taststift aufwärts, und die Welle 10 bewegt sich dadurch im Uhrzeigersinne. Infolge der Reibung zwischen Welle 10 und Organ 11 wird dabei der Kontakt 17 des Organs 11 gegen den Anschlag 12 gedrückt. Sobald jedoch der Taststift den maximalen Durchmesserwert des Prüflings überschritten hat, senkt sich der Taststift, und als Folge davon dreht sich die Welle 10 entgegen dem Uhrzeigersinne. Die Welle 10 nimmt dabei das Organ 11 mit und bewegt dessen Kontakt 17 in Richtung auf den Anschlag 13 zu. Liegt die Formabweichung des Prüflings innerhalb der vorgegebenen Toleranz, entspricht sie also dem eingestellten Abstand zwischen den Anschlägen 12 und 13, so wird der Kontakt 17 den Anschlag 13 beim Drehen des Prüflings nicht erreichen.
Es wird also zwischen 17 und 13 kein elektrischer Kontakt stattfinden. Das gilt als Kriterium dafür, dass die Formtoleranz des Prüflings gewährleistet ist. War dagegen die Form abweichtmg des Prüflings grösser als die vorgegebene Toleranz, so erreicht der Kontakt 17 den Anschlag 13 und stellt zwischen beiden einen elektrischen Kontakt her, der irgendein Signal auslöst, welches als Kriterium dafür gilt, dass der Prüfling grössere lformabwei- chungen aufweist, als die vorgegebene Toleranz zulässt.
Kommt irgendein anderer Prüfling, dessen Durchmesser in gewissen, durch die Lehre gegebenen Grenzen grösser oder kleiner ist als der vorhergegangene, so wird zwar der Taststift selbst mehr oder weniger angehoben als im vorhergegangenen Fall. Die Verhältnisse bezüglich der Bewegung des reibenden Organs jedoch bleiben die gleichen, wie vorher beschrieben, weil dieses ja vom Taststift nur bis zu seinem obern Gresizansdilag mitgenommen werden kann. Die Lehre prüft also, unab- hängig vom wirklichen Durchmesser des Prüflings, ausschliesslich dessen Formtoleranz.
In bestimmten Fällen kann auch eine Kon taktgabe zwischen der Zeigerachse 11 und dem festen. Anschlag 12 zur Steuerung elektrischer Stromkreise verwendet werden.
Beim in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Fühllehre einen in seiner Längsrichtung verschiebbar geführten, einen Läufer bildenden Taststift 30 auf, der unter dem Einfluss einer Peder 31 gegen einen nicht gezeichneten Anschlag gedrückt wird, solange sich kein Prüfling unter der Tastspitze befindet. Der Taststift weist eine axiale Bohrung 32 auf, in welcher ein zylindrisches Organ 33 mit satter Reibung verschiebbar untergebracht ist, derart, dass es bei den Bewegungen des Taststiftes 30 mitgenommen wird. Ein stiftförmiger Grenzanschlag 22 ragt feststehend in das obere Ende des Taststiftes hinein und dient zur Bewegungsbegrenzung des Organs 33 in der einen Richtung.
Durch zwei sich diametral gegenüberliegende Läugsschlitze des Taststiftes ragt ein Kontakthebel 21 hindurch, der mittels einer Schneide 34 schwenkbar an einem Fixpunkt gelagert ist. An einen Arm des Kontakthebels greift eine Zugfeder 35 an, die den Hebel derart zu schwenken sucht, dass derselbe mittels einer kugelialottenförmigen Anschlagfläche 36 stets gegen die untere Seite des Organs 33 anliegt, wobei die Kraft der Zugfeder kleiner ist als die Reibungskraft zwischen Läufer und Bohrung des Taststiftes, so dass keine Verschiebung des Organs durch die Zugfeder eintreten kann.
Am längeren Hebelarm des Kontakthebels 21 befindet sich ein als elektrisches Kontaktorgan ausgebildeter, eine kugelkalottenförmige Anschlagfläche bildender Nocken 27, der mit einem elektrischen I(ontakt 23 zusammenarbeitet, der unter Zwischenschaltung eines Isolierstückes 37 am einen Ende einer Schraubenspindel 24 befestigt ist. Letztere ist in eine feststehende Mutter 25 eingewindet und mittels eines ge rauhten Handgriffes 26 drehbar, so dass der Kontakt 23 verstellt werden kann. Die freie Weglänge des Organs 33 ist daher mittelbar über den Hebel 21 durch die von Teil 22 und Kontakt 23 gegebenen Grenzen bestimmt.
Eine elektrische Anschlussklemme 28 steht mit dem Kontakt 23 in leitender Verbindung und eine weitere Klemme 29 über die Masse der Lehre mit dem : Kontakthebel 21.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Fühllehre, beispielsweise beim Messen der Unrundheit eines Rotationskörpers, ist wie folgt:
Wenn der zu prüfende Körper unter den Taststift 30 geschoben wird, so hebt sich derselbe an, und mit ihm bewegt sich auch das Organ 33 nach oben. Dadurch wird der Kon- takthebel 21 freigegeben und kann durch die Feder 35 so geschwenkt werden, dass sich das Kontaktorgan 27 vom Kontaktelement 23 abhebt. Bei der Aufwärtsbewegung des Taststiftes stösst das Organ 33 gegen den festen Anschlag 22 und bleibt dann stehen, ohne den Taststift jedoch nennenswert in seiner weiteren Aufwärtsbewegung zu behindern.
Wenn bei der Drehung des zu prüfenden Rotationskörpers dessen maximale Dicke abgetastet ist, so bewegt sich der Stift bei der weiteren Dre hlulg des Körpers wieder nach unten, hierbei das Organ 33 und damit den Hebel 21 mitnehmend. Sofern die Unrundheit des Prüflings das zulässige Mass übersteigt, so kommt das Kontaktorgan 27 mit dem Kontaktelement 23 zur Berührung, wodurch ein an die Klemmen 28 und 29 angeschlossener Alarmstromlçreis oder dergleichen geschlossen wird. Die Grösse des Toleranzbereiches lässt sich durch Verstellen der Spindel 24 innert gewisser Grenzen beliebig einstellen.
Wie beim ersten Beispiel ist auch hier die Prüfung unabhängig von der absoluten Grösse der betreffenden Abmessung des Prüflings.
Der einstellbare Toleranzbereich kann im allgemeinen genauer eingestellt werden, wenn der Anschlag : 13 in Fig. 1 resp. Anschlag 23 in Fig. 2 an einer axial verschiebbaren, jedoch nicht drehbaren Spindel angeordnet ist, welehe ein Aussengewindc aufweist, über welches eine drehbare, aber in axialer Richtung feststehende Mutterhülse geschraubt ist, durch deren Drehung dann die Spindel in der Längsrichtung verstellbar ist. Zur Ermöglichung einer Feineinstellung kann die Mutterhülse mittels eines Untersetzlmgsgetriebes antreibbar sein.
Die Kontaktelemente 23, 27 und die Anschlagsfläche 36 sind mit Vorteil aus Hartmetall gebildet, um die notwendige Festigkeit zu haben, die eine hohe Konstanz der Genauigkeit der Lehre gewährleistet.
Die crfindungsgemässe Fühllehre kann auch irgendeine andere Ausbildungsform aufweisen, bei welcher ein durch satte Reibung mit dem Taststift in Wirkverbindung stehendes Organ zwischen zwei Grenzanschlägen bewegbar ist. Der durch den Abstand der beiden Anschläge gegebene Toleranzbereich stellt sich mit seiner obern Grenze selbsttätig jeweils auf das Maximum der fraglichen Abmessung ein, unabhängig von der absoluten Grösse dieser Abmessung, und der elektrische Kontakt schliesst sieh hierauf beim Überschreiten des Toleranzbereiehes nach unten.
Die Fühllehre eignet sich zum Beispiel auch für die fortlaufende Prüfung der Dik kentolerans von Bändern, Folien, Drähten nsw.