Verfahren zum Prüfen geometrischer Abmessungen an elastischen bzw. durch Druck leicht verformbaren Gegenständen, sowie Einrichtung zum Ausüben des Verfahrens.
Die Prüfung elastiseher oder dureh Druekleicht verformbarer Gegenstände auf Toleranz- haltigkeit ihrer geometrischen Abmessungen bietet im allgemeinen erhebliche Schwierigkeiten dadurch, dass zur Feststellung der Ab- messungen Prüfgeräte zur Verwendung kom- men, die auf den zu prüfenden Gegenstand mechanische Kräfte ausfüben. die eine zu starke Verformung des Gegenstandes zur Folge haben können.
Zweck vorliegender Erfindung ist die Be seitigung des geschilderten Übelstandes. Sie betrifft ein Verfahren zum Prüfen geometri seher Abmessungen an elastisehen bzw. durch Drcuk leicht verformbaren Gegenständen, sowie eine Einrichtung zum Ausüben des Ver falrens.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht larin, dass zum Abtasten des Prüflings eine Hilfsvorrichtung verwendet wird, deren Messfläehe mit einer der Deformierbarkeit der zu prüfeden Gegenstände entsprechend geringen Kraft an den Prüfling angelegt wird und lass das Prüfergebnis dieser Hilfsvorrichtung rückwirkungsfrei durch eine Messeinrichtung mit grösserer Tastkraft abgenommen wird.
Die Einrichtung zum Ausüben des Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein in bezug auf eine feststehende Tastfläche bewegliches Pühlorgan zum Abtasten des Prüflings und clureh ein mit dem Fühlorgan in Wirkver jindung stehendes bewegliehes Organ der Hilfsvorrichtung und durch Mittel zum rück- wirkungsfreien Abnehmen des Prüfergebnisses von der Hilfsvorrichtung.
Das Verfahren gemäss der Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 1 der beigefügten Zeiehnung beispielsweise erläutert.
Die Zeichnung zeigt ferner eine beispielsweise Ausführungsform der Einrichtung zum Prüfen elastischer und leicht verformbarer Gegen- stände und eine Variante derselben in schematischer Darstellung. Es zeigt :
Fig. 1 einen Teil einer Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäss ss dem Patent ansprueh I von der Seite gesehen und teilweise im senkrechten Schnitt,
Fig. 2 eine analoge Darstellung eines Aus i'ührungsbeispiels der Einrichtung gemäss dem Patentanspruch II,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine Teilvariante der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung in Verbindung mit einer elektrischen Toleranz-Kontaktlehre.
Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung weist einen im wesentlichen U-formigen Ständer 1 auf, dessen einer Schenkel eine innere Tastfläche 2 und eine dazu parallele äussere Messfläche 3 besitzt. Im andern Schenkel des Ständers ist ein zylindrischer Taststift 4 längsversehiebbar derart gelagert, dass seine End- flächen 5 und 6 parallel zu den Messflächen 2 und 3 stehen. Der Stift 4 geht durch eine Querbohrung eines in der Lä. ngsrichtung des betreffenden Schenkels des Ständers verschieb bar untergebrachten Bolzens 7 hindureh, der einen über das Ende des Sehenkels vorspringenden Gewindeansatz 8 trägt.
Eine Rändelmutter 9 ist auf den Gewindeansatz 8 aufgeschraubt und liegt unter Zwischenschal tung einer Scheibe 10 an der Stirnfläehe des betreffenden Schenkels des Ständers 1 an.
Beim Anziehen der Mutter 9 wird der Bolzen 7 in Fig. l nach links versehoben und der Taststift 4 dadurch festgeklemmt und gegen TTersehiebung arretiert.
Die Gebrauehs-und Wirkungsweise der beschricbenen Einrichtung ist wie folgt :
Während der Taststift 4 in einer in Fig. 1 nach oben geschobenen Lage mittels der Arretiervorrichtung 7 bis 10 festgeklemmt ist, wird ein zu prüfender Gegenstand P, der aus elastisehem oder durch Druck leieht deformierbarem Material besteht, auf die innere Tastfläche 2 des Ständers l gelegt, worauf der Taststift 4 mit seiner untern Endfläehe 5 druch sein Eigengewicht mit dem Prüfling P in Berührung gebracht wird. Das Gewicht des Stiftes 4 ist so bemessen, dass es auf den Prüfling nur einen minimalen Druek ausübt, der praktiseh ohne Einfluss auf die Form des Gegenstandes P bleibt. Dann wird der Taststift druch die Arretiervorriehtung 7 bis 10 unverrückbar mit dem Ständer 1 verbunden.
Mit Hilfe einer gebräuehliehen Messlehre, wie beispielsweise Mikrometerlehre, Messuhr, Re chenlehre usw., wird naehher das Mass E, welches die Distanz der äussern Messfläehe 3 des Ständers 1 zur Endfläehe 6 des Taststiftes 4 ist, gemessen. Die das Prüfergeb- nis bildende Abmessung d des Prüflings P ist dann gleich E-a-b, wobei a der Abstand der beiden Messflächen 2 und 3 voneinander und b die Länge des Taststiftes 4 ist, welche Masse unveränderlich sind und als bekannt vorausgesetzt werden können.
Die Ermittlung des Masses E kann mit üblichen und höheren Messkräften erfolgen, ohne dass eine Rückwir- kung auf den Prüfling P stattfindet, weil der Stift 4 arretiert ist.
Aus dem Gesagten geht hervor, dass die Ermittlung des Prüfergebnisses in zwei Phasen vor sich geht, wobei in der ersten Phase das zu ermittelnde Mass unter Verwendung von der gewünschten Genauigkeit der Mes- sung und der Deformierbarkeit der zu prüfenden Gegenstände entsprechend geringen Messkräften mittels des Tastorgans einer Hilfsvorrichtung abgetastet wird, welche die beiden Messflächen 3 und 6 aufweist, von welcher Hilfsvorriehtung 1 bis 10 in der zweiten Phase der Prüfung das Ergebnis unter Vermeidung einer Rückwirkung auf den Prüfling ittels einer weiteren Messeinrichtung mit stärkeren Messkräften abgenommen wird.
Das in Fig. 2 und 3 gezeigte Ausführungsbeispiel der Einrichtung weist auf einem als Unterlage dienenden Ständer 11 wieder eine ebene Tastfläehe 2 zum Auflegen des Prüf- lings P auf. Ein mit einer Tastfläche 12 versehenes Fühlorgan 13 hat winkelförmige Ge- stalt und ist mit Hilfe eines Lenkers 14 nnd des einen Armes eines Hebels 15 in der Hohe zu sieh parallel verschiebbar an einer Säule 16 des Ständers 11 geführt, so dass die Tast Fläche 12 des Fühlorgans 13 stets parallel zur Tastfläche 2 des Ständers bleibt.
Der Hebel 15 weist einen nach rückwärts verlängerten Arm auf, an dessen Ende ein Kopf 17 vor handen ist. der sieh zwisehen zwei Führungs- teilen 18 des Ständers auf-und abbewegen kann. Der eine dieser Führungsteile 18 besitzt einen angenähert senkreeht verlaufenden Sehlitz 19,. dureh welelien ein am Kopf 17 befestigter Gewindeansatz 20 hindurehragt.
Mit Hilfe einer auf den Gewindeansatz 20 aufgesehraubten Rändelmutter 21 kann der Hebel 15 unverrückbar mit dem Ständer 11 verbunden werden. Eine Zugfeder 22 greift mit dem einen Ende am rückwärtigen Arm des Hebels 15 und mit dem andern Ende an einem mittels einer Mutter 23 verstellbar an einem Ausleger der Säule 16 gehaltenen Schraubenbolzen 24 an und hat das Bestreben, den Hebel 15 so zn schwenken, dass sich die beiden Tastflächen 2 und 12 einander nähern.
Die Kraft der Feder 22 ist jedoch der Deformierbarkeit der zu prüfenden ge genstände entsprechendf bemessen, so dass ein zwisehen die Flächen 2 und 12 hineingeseho- bener Prüfling P höchstens eine die ge wünschte Genauigkeit der Messung nicht beeinträchtigende Deformation erleidet. Oberhall) des Kopfes 17 des Hebels 15 ist eine Messuhr 25 mit Hilfe einer Säule starr mit dem Ständer 11 verbunden. Der Fühler 27 der Messuhr arbeitet mit der obern Stirnfläehe eines in den Kopf 17 eingesetzten Messbolzens 8 zusammen, und er kann mit Hilfe eines Griffes 29 nach oben gehoben werden.
Der l'ühler 27 der Messuhr 25 steht unter dem Hintluss einer in der Zeichnung nieht scihtbaren Feder, die ihn nach unten auf den Mess- bolzen 28 schiebt, so dass sieh bei gelöster Schraube 21 die Tastfläehe 12 nmach oben be wegt und von einem Prüfling P abhebt.
Soll die Dicke des Prüflings P ermittelt werden, so hebt man von Hand mit Hilfe des Griffes 29 den Fühler 27 der Tastuhr 25 alngsam hoch, so dass der Hebel 15 unter der Wirkung der Feder 22 so schwenken kann. dass sie die Tastfläche 12 des Fühlorgans 13 dem Prüfling nähert. Der Fühler 27 wird aufdieseWeise so weit nach oben bewegt. bis er sieh gerade von der Messfläche des Bolzens 28 ablosen will. Das ist dann der Fall, das Fiihlorgan 13 mit dem Prüfling P zur Anlage kommt.
An der Messuhr 25 kann nun die momentane Lage des Fühlers 27 abftelesen werden, ohne dass eine Rückwirkung auf den Prüfling stattfindet und welche Lage das'Prüfergebnis bildet. Das REsulta kann bei entsprechender Eichung der Messuhr dirent abgelesen werden. Im andern Fall isrt es mit der Ablesung in bestimmter Weise in Zusammenhang, welcher beispielsweise gra- phisch mittels einer Eichkurve festgelegt sein kann.
Beim Anheben des Fühlers 27 ist es wegen der beschriebenen Ausbildung des Hebels 15 ummöglich, auf den Prüfling einen grosseren I) ruck auszuiiben, als er durch die Feder 22 ? hervorgerufen wird. Die Prüfung kann in einfacher Weise auch so durchgeführt werden, (1iP) der Fühler der WIeRuhr mit Hilfe des Griffes 29 zunächst ganz hochgehoben wird.
Der Kopf 17 des Hebels 15 wird dieser Bewegung nur so weit folgen, bis das Fühlorgan 1 mit dem Prüfling in Berührung kommt.
Nun arretiert man den Hebel 15 durch Anziehen der Rändelmutter 21, worauf der Fühler der Messuhr 25 auf die Messfläche des Bolzens 28 abgesenkt und die Anzeige der Messuhr abgelesen werden kann. Durch das Festklemmen des Hebels 15 ist jede Rückwir- kung auf den Prüfling P vermieden, und es ist so nicht nötig, den Moment des Loslösens des Fühlers 27 vom Bolzen 28 zu beobachten.
Die Prüfung erfolgt auch hier in zwei Phasen, die dem ersten Beispiel analog sind.
Die Hilfsvorrichtung, von welcher das Mass in der zweiten Phase mit Hilfe der Messuhr 25 abgenommen wird, weist ein druch den Hebel 15 gebildetes, bewegliches Organ auf, das in der ersten Phase der Prüfung durch den Prüfling mittels des Führlogans 13 beaufschlagt wird. Der Fühler 27 der Messuhr 25 kann auch als Betätigungselement für das bewegliche Organ der Hilfsvorrichtung betrachtet werden, da das bewegliche Organ sich nur entsprechend der Freigabe durch das Be tätigungselement bewegen kann, bis das Full- organ 13 mit dem Prüfling zum Anschlag kommt.
Gemäss einer nicht dargestellten Variante kann die Einrichtung nach Fig. 2 und 3 auch ohne Arretiervorrichtung 20, 21 rückwirkungs- frei arbeiten. Zu diesem Zweeke würde die Mess- uhr 25 elektrisch isoliert auf dem Ständer 11 abgestützt. Der Messbolzen 28 und der Fühler 27 würden dann je ein Kontaktelement eines elektrisehen Kontaktes bilden, der bei der Berührung dieser beiden Teile miteinander geschlossen und im andern Falle geöffnet wäre.
Beim langsamen Anheben des Fühlers 27 mit Hilfe des Griffes 29 würde der Kontakt in dem Augenbliek geöffnet, da das Fühlorgan 13 mit dem Prüfling P zur Anlage gelangt und eine Relativbewegung zwischen dem Messbolzen 28 und dem Fühler 27 beginnt. Dadurch kann ein Stromkreis unterbrochen werden, wodurch gegebenenfalls mit Hilfe von Relais ein blitzartiges Aufleuchten einer Stroboskoplampe herbeiführbar ist, welehe die Skala der Messuhr 25 vorübergehend grell beleuchtet. Die Messuhr kann während der Beleuchtung abgelesen werden, wobei diese Ablesung wie vorher dem Prüfergebnis entspricht.
Die elektrisehe Sehaltung kann so ausgebildet sein, dass dieser Vorgang'm raseher Folge hintereinander mehrmals wiederholbar ist, indem der Fühler 27 der Messuhr mehrmals auf- und abewegt wird. Bei jedem Aufblitzen der Lampe befindet sieh dann der Zeiger der Messuhr 25 an derselben Stelle, und er scheint wegen der stroboskopartigen Beleuchtung an dieser Stelle stillzta- stehen. Die Able, sung des Prüfergebnisses ist in diesem Fall besonders bequem. Die elektrisehe Schaltung kann auch so ausgebildet sein, dass die Lampe beim Schliessen des Kontaktes bei der Abwärtsbewegung des Fühlers aufleuehtet, also o am Ende der Relativbewe glmg zwischen dem Fühler und dem Messbolzen 28.
Eine weitere Ausführugsvairnte zum zweitbesehriebenen Beispiel ist in Fig 4 sche matis, dargestellt, wobei die gegenüber Fig. 2 unveränderten Elemente weggelassen sind.
Die Einrichtung gemäss dieser Variante be notigt ebenfalls keine Arretiervorrichtung für das beweglicheOrgan der Hilfsvorrichtung im vorliegenden Fall für den Hebel 15. An Stelle einer Messuhr 2. ist jetzt oberhalb des Kopfes 17 des Hebels 15 eine elektrisehe Toleranz-hontaLtlehre 30 befestigt, welche einen vertikal verschiebbaren Fühler 31 be- sitzt, der unter der Wirkung einer Feder 32 naeh unten gedrüekt wird. Ein Kontakthebel 33 ist bei 34 schwenkbar gelagert und steht unter dem Einfluss einer Zugfeder 34, welche das Bestreben hat, den Kontakthebel 33 nach oben zu schwenken.
Der Fühler 31 arbeitet mit dem Kontakthebel 33 zusammen, indem ein Anschlag 35 des Fühlers sich von oben an den Hebel 33 anlegt, so dass derselbe durch die Kraft der stärkeren Feder 32, entgegen der Wirkung der Feder 34, nach untern geschwenkt wird. Das bewegliche Ende des lEÇon- takthebels 35 befindet sich zwichsen zwei feststehenden, jedoch in vertikaler Richtung einzeln verstellbaren Kontaktelementen 36 und 37, die abwechslungsweise mit dem Hebel 33 elektrischen Kontakt machen können.
Ein mit dem Fühler verbundener Griff 29 dient zum Anheben des Fühlers 31. Die Kontaktlehre 30 oder wenigstens deren Fühler 31 ist von der übrigen Einrichtung elektrisch isoliert, so dass der Fühler 31 das eine und der Messbolzen 28 des Hebels 15 das andere Kon taktelement eines elektrischen Kontaktes sein können.
Die elektrisehe Schaltung der Einrichtung ist im einfachsten Fall gemäss Fig. 4 wie folgt; Der Fühler 31 ist an den Minuspol einer Stromquelle 38 angesehlossen, deren anderer Pol über die WicklungeinesRelais 39 mit dem Messbolzen 28 in Verbindung steht. Über einen Buhekontakt des Relais 39 ist der Pluspol der Stromquelle 38 an drei Signallampen 40, 41 und 42 angeschlossen, die anderseits mit dem Minuspol der Strom- quelle, bzw. dem einen Kontaktelement 36 bzw. dem ändern Kontaktelement 37 der Kon- takt. lehre 30 in Verbindung sind. Der Kon takthebel 33 liegt elektrisch am Minuspol der Stromquelle 38.
Das eisntelbare Kentaktelement 36 wird so eingestellt, dass in der tiefsten Stellung des Taststiftes 31 (das ist diejenige Stellung, bei welcher der Hebel 33 das Kontaktelement 36 berührt), der Hebel 15 so weit herunterge- driiekt wird, dass der Abstand zwischen Tastfläehe 2 und Tastschneide 12 gerade der Übermassgrenze der zu prüfnden Teile entspricht.
Das Kontaktelement 37 wird so eingestellt, dass beim Hocheben des Taststiftes 31 durch den Griff 29 der Kontakt des Hebels 33 das Kontaktelement 37 gerade berührt, wenn der Messbolzen 28 dem Taster 31 so weit geforlgt. ist, dass der Abstand zwisdhen der Tastfläehe 2 und der Tastschneide 12 gerade der Untermassgrenze des zu prüfenden Teils entspricht.
Bevor der Prüfling auf die Tastfläehe 2 gelegt wird. wird von Hand die Tastsehneide 12 hoehgehoben. Nachdem der Prüfling auf die Tastfläehe 2 gebracht ist. wird die Tast sehneide 12 langsam losgelassen. Durch die Wirkung der schwachen Feder 22 bewegt sich dabei die Tastsehneide 12 in Richtung auf den Prüfling. Ist dabei das Mass des Prüflings zu gross, so wird die Schnide 12 sich an den Prüfling anlegen, bevor der Mess- bolzen 28 mit dem Taststift 31 Berührung hat. Als Folge davon bleibt der Stromkreis des Relais 39 geöffnet.
Dadruch brennen die Lampen 40 und 41. Durch das Brennen dieser beiden Lampen wird angezeigt, dass der Prüf- ling zu gross ist.
War dagegen das Mass des Prüflings innerhalb der Toleranzgrenze, so wird beim Loslassen der Schneide 12 diese scih auf den Prüfling zu bewegen, bis sich der Messbolzen 28 an den Taststift 31 angelegt hat. Durch das Anlegen des Hebels 28 an den Taststift 31, wird der Stromkreis des Relais 39 geschlossen. Dieses zieht dadurch seinen Anker an und unterbrieht den Stromkreis zu den Lampen 40 und 41. Wird nun durch den Griff 29 der Taster 31 nach oben bewegt, so öffnet sich der Kontakt zwisehen dem Hebel 33 und dem Kontaktelement 36. Gleichzeitig folgt der Hebel 15 unter der Wirkung der schwachen Feder 22 der Bewegung des Taststiftes 31.
Dadurch nähert sich die Schniede 12 dem Prüfling und legt sich schliesslich an diesem an. In diesem Augenblick öffnet sich hei Weiterbewegung des Taststiftes 31 die Verbindung zwischen dem Messbolzen 28 und dem Taststift 31. Das Relais 39 wird dadurch stromlos. Es sehliesst den Stromkreis zu der Lampe 40. Der Stromkreis zu der Lampe 41 bleict eöfinet, weil der Kontakthebel 33 keine Verbindung mehr mit dem Element 36 hat.
Das Aufflammen der Lampe 40 allein zeigt somit die CTut -Lage des Prüflings an.
Lag dagegen das Mass des Prüflings unterhalb der Untermassgrenze, so folgt der Messbolxzen 28 dem Taster 31 noch, nachdem der Kontaktliebel 33 sieh an das Kontaktelement 37 angelegt hat. Bleibt schliesslich beim Berühren der schneide 12 an dem Prüfling der Messbolzen 28 stehen, so dass der Kontakt zwischen dem Messbolzen 28 und dem Taststift 31 unterbrochen wird, so wird nach Abfallen des Relais 39 sowohl die Lampe 40 als die Lampe 42 brennen. Das gleichzeitige Brennen dieser beiden Lampen zeigt an, dass das Mass des Prüflings auf Untermass liegt.
Es ist klar, dass bei der gezeigten Schaltung durch weitere Aufwärtsbewegung des Fühlers 31 nach dem Öffnen des Kontaktes 28, 31 die Verhältnisse wieder geändert werden können und andere als dem Prüfergebnis entsprechende Signallampen zum Leuchten kommen können. Dieser Nachteil kann unter Zuhilfenahme von weiteren Relais und durch geeignete Schaltung beseitigt werden, so dass das der Lage des Fühlers im Augenblick des Öffnens des Kontaktes 28, 31 entsprechende Prüfresultat mindestens vorübergehend fest- gehalten bleibt, auch wenn der Fiihler noch weiter angehoben wird. Es gehört jedoch nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung, dies zu zeigen.
Bei der besehriebenen, auf elektrischem Wege erzielten Anzeige des Prüfergebnisses, entsteht trotz des Weglassens einer Arretiervorrichtung für das bewegliche Organ der Hilfsvorrichtung keine Rückwirkung auf den elastischen oder unter Druck deformierbaren Prüfling.
Das Bewegen des Fühlers 27 (Fig. 2 und 3) bzw. 31 (Fig. 4) oder allgemein des Betätigungselementes kann anstatt von Hand gegebenenfalls auch mechanisch selbsttätig erfolgen.