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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Prüfung der Mittenlage einer an einer Außenumfangsfläche eines zylinder- oder hohlzylinderförmigen Werkstücks ausgebildeten Längsnut in Bezug auf einen Durchmesser des Werkstücks mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Messverfahren zur Prüfung der Mittenlage einer an einer Außenumfangsfläche eines zylinder- oder hohlzylinderförmigen Werkstücks ausgebildeten Längsnut in Bezug auf einen Durchmesser des Werkstücks unter Verwendung einer solchen Messvorrichtung.
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Aus der Patentschrift
DE 11 80 144 geht ein Gerät zum Prüfen von Keilnuten oder dergleichen hervor, das die Bestimmung der Nutbreite und eines etwaigen Nutmittenversatzes ermöglichen soll. Zum Messen der Nutbreite umfasst das Gerät zwei durch eine Schraublehre verstellbare Taster. Die Schraublehre ist in einer Zentriervorrichtung in Richtung ihrer Längsachse verstellbar gelagert, so dass ein Nutmittenversatz eine über eine Messuhr erfassbare Verstellung der Schraublehre gegenüber der Zentriervorrichtung bewirkt. Die Messuhr weist hierzu einen in Richtung der Längsachse der Schraublehre verstellbaren Taststift auf, der an einem Messbolzen der Schraublehre anliegt. Ferner umfasst die Zentriervorrichtung einen Prismenkörper zur Anlage an dem die Nut aufweisenden Werkstück, wobei es sich vorzugsweise um eine Welle handelt. Der Prismenkörper wird derart an das Werkstück angelegt, dass die zu prüfende Nut mittig zwischen zwei am Prismenkörper ausgebildete Anschlagflächen zu liegen kommt. Sofern die Nut einen Mittenversatz aufweist, wird dabei eine über die Messuhr erfassbare Verstellung der Schraublehre gegenüber der Zentriervorrichtung bewirkt.
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Die bekannte Messvorrichtung weist den Nachteil auf, dass sich Bauteiltoleranzen in ungenauen Messergebnissen niederschlagen. Die Messgenauigkeit hängt insbesondere von der Führung der Schraublehre in der Zentriervorrichtung ab.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung der eingangs genannten Art sowie ein Messverfahren anzugeben, mittels welcher eine hohe Messgenauigkeit erreichbar ist. Ferner soll die Messvorrichtung einfach zu handhaben sein.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Messverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Die zur Prüfung der Mittenlage einer an einer Außenumfangsfläche eines zylinder- oder hohlzylinderförmigen Werkstücks ausgebildeten Längsnut in Bezug auf einen Durchmesser des Werkstücks vorgeschlagene Messvorrichtung umfasst einen Grundkörper zur Aufnahme einer Messuhr und eines Nuteingriffselementes, wobei das Nuteingriffselement zwischen zwei Nutflanken der Längsnut verklemmbar ist, so dass die Lage des Nuteingriffselementes in Bezug auf einen Auflagepunkt der Messvorrichtung an der Außenumfangsfläche des Werkstücks festlegbar und über die Messuhr bestimmbar ist. Erfindungsgemäß ist das Nuteingriffselement am Grundkörper fixiert und die Lage des Nuteingriffselementes in Bezug auf den Auflagepunkt über einen in Richtung der Außenumfangsfläche des Werkstücks verstellbaren Taster der Messuhr festlegbar. Das heißt, dass bei der vorgeschlagenen Messvorrichtung die Messuhr nicht nur der Bestimmung der Lage des Nuteingriffselementes in Bezug auf den Auflagepunkt dient, sondern ferner der Festlegung des Auflagerpunktes der Messvorrichtung am Werkstück. Denn der Taster der Messuhr bildet zugleich ein Auflageelement der Messvorrichtung aus. Die Lage des Nuteingriffselementes in Bezug auf diesen Auflagepunkt wird bestimmt und der Messvorgang nach Drehen der Messvorrichtung um 180° wiederholt. Dabei wird das Nuteingriffselement erneut in gleicher Position – lediglich um 180° gedreht – in die Längsnut eingesetzt und ein neuer Auflagepunkt über die Messuhr festgelegt und bestimmt. Eine über die Messuhr angezeigte Lageabweichung des Nuteingriffselementes in Bezug auf die beiden Auflagepunkte weist nicht nur auf einen Mittenversatz der Längsnut hin, sondern der Mittenversatz kann zugleich gemessen werden, indem der über die Messuhr erfasste Wert halbiert wird. Durch die Wiederholung des Messvorgangs nach Drehen der Messvorrichtung um 180° werden sehr genaue Messergebnisse erzielt. Dazu trägt bei, dass das Nuteingriffelement am Grundkörper fixiert ist, denn erst dadurch ist eine hohe Wiederholgenauigkeit gegeben. Zudem ist die Messvorrichtung leicht zu handhaben, da es lediglich das Nuteingriffselement zwischen den beiden Nutflanken der Längsnut zu verklemmen und die erste Lage des Nuteingriffselementes in Bezug auf den Auflagepunkt des Tasters an der Außenumfangsfläche, beispielsweise durch Rückstellen der Messuhr auf Null, festzulegen und zu bestimmen gilt. Bei Wiederholung des Messvorgangs nach Drehen der Messvorrichtung um 180° muss nur noch die Messuhr abgelesen werden.
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Bevorzugt umfasst das Nuteingriffselement wenigstens eine an eine Nutflanke und/oder einen Nutgrund der Längsnut anlegbare, vorzugsweise planebene Anlagefläche sowie einen in Richtung einer Nutflanke der Längsnut verstellbaren Klemmkörper. Durch die wenigstens eine planebene Anlagefläche des Nuteingriffelementes wird die Wiederholgenauigkeit erhöht. Vorzugsweise weist das Nuteingriffselement eine erste Anlagefläche zur Anlage an einer Nutflanke und eine zweite Anlagefläche zur Anlage an den Nutgrund der Längsnut auf. Durch die am Nutgrund anlegbare Anlagefläche wird die Eingriffstiefe des Nuteingriffselementes für beide Messvorgänge festgelegt. Die Breite der Längsnut findet dadurch Berücksichtigung, dass das Nuteingriffselement in der Längsnut verklemmt wird. Hierzu wird weitere Anlagefläche des Nuteingriffselementes an eine erste Nutflanke angelegt und der Klemmkörper in Richtung der zweiten Nutflanke verstellt, bis dieser an der Nutflanke anliegt. Anlageflächen und Klemmkörper stellen sicher, dass bei einer Wiederholung des Messvorgangs nach Drehen der Messvorrichtung um 180° das Nuteingriffselement in – mit Ausnahme der Drehung – gleicher Position zu liegen kommt.
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Alternativ kann das Nuteingriffselement auch nur eine Anlagefläche zur Anlage an einer Nutflanke der Längsnut aufweisen. Dies setzt jedoch voraus, dass am Grundkörper Auflageelemente zur Auflage der Messvorrichtung an der Außenumfangsfläche des Werkstücks vorgesehen sind, mittels welcher die Eindringtiefe des Nuteingriffselementes in die Längsnut festlegbar bzw. festgelegt ist. Vorzugsweise weist der Grundkörper hierzu wenigstens zwei Auflageelemente auf, die derart angeordnet sind, dass beidseits des Nuteingriffselementes wenigsten ein Auflageelement zu liegen kommt. Ein Auflageelement kann zudem in Richtung der Außenumfangsfläche des Werkstücks verstellbar sein, um eine genaue Positionierung des Nuteingriffselementes in der Längsnut zu ermöglichen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Klemmkörper des Nuteingriffselementes eine kugel- oder teilkugelförmig ausgebildete Anlagefläche. Beispielsweise kann der Klemmkörper eine Kugel sein. Der Klemmkörper liegt demnach lediglich punktuell an der Nutflanke an, so dass bei Wiederholung des Messvorgangs das erneute Einsetzen des Nuteingriffselementes in die Längsnut vereinfacht wird.
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Weiterhin bevorzugt ist der Klemmkörper zur Verstellung in Richtung einer Nutflanke der Längsnut in einer Bohrung des Nuteingriffselementes geführt und über wenigstens ein Verstellmittel, vorzugsweise eine Schraube oder einen Hebel, verstellbar. Die Verstellbarkeit des Klemmkörpers vereinfacht zum Einen das Einsetzen des Nuteingriffselementes in die Längsnut, zum Anderen kann die Messvorrichtung an die Breite der zu prüfenden Längsnut angepasst werden. Der Einsatz einer Schraube als Verstellmittel erlaubt eine besonders genaue Positionierung des Klemmkörpers. Die Schraube kann beispielsweise senkrecht zur Führungsbohrung eines kugelförmigen Klemmkörpers angeordnet sein und ein konisch zulaufendes Ende aufweisen, mit welcher die Schraube am Klemmkörper anliegt. Durch tieferes Eindrehen der Schraube in die Führungsbohrung wird dann der kugelförmige Klemmkörper über das konisch zulaufende Ende in Richtung der Nutflanke gedrückt.
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Wie zuvor bereits erwähnt kann der Grundkörper mehrere Auflageelemente zur Anlage an der Außenumfangsfläche des Werkstücks besitzen. Die Auflageelemente ersetzen eine am Nuteingriffselement ausgebildete Anlagefläche zur Anlage am Nutgrund, um die Eingriffstiefe des Nuteingriffselementes festzulegen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Grundkörper mehrteilig ausgebildet, wobei die Messuhr in einem ersten Teil und das Nuteingriffselement in einem zweiten Teil des Grundkörpers aufgenommen sind und wobei ferner der Abstand und/oder die Winkellage der Teile zueinander über wenigstens ein Verstellmittel verstellbar ist bzw. sind. Auf diese Weise kann die Messvorrichtung an unterschiedliche Durchmesser eines Werkstücks angepasst werden. Das Verstellmittel kann beispielsweise wiederum eine Schraube sein.
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Vorteilhafterweise weist der Grundkörper ein Griffelement auf. Das Griffelement vereinfacht die Handhabung der Messvorrichtung.
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Das darüber hinaus vorgeschlagene Messverfahren zur Prüfung der Mittenlage einer an einer Außenumfangsfläche eines zylinder- oder hohlzylinderförmigen Werkstücks ausgebildeten Längsnut in Bezug auf einen Durchmesser des Werkstücks sieht die Verwendung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung vor und umfasst die Schritte:
- a) Verklemmen des Nuteingriffselementes zwischen den Nutflanken der Längsnut,
- b) Festlegen der Lage des Nuteingriffselementes in Bezug auf einen ersten Auflagepunkt der Messvorrichtung an der Außenumfangsfläche des Werkstücks und Bestimmen der Lage des Nuteingriffselementes in Bezug auf den Auflagepunkt über die Messuhr,
- c) Abnehmen und erneutes Anlegen der Messvorrichtung, wobei zuvor die Messvorrichtung um 180° gedreht und das Nuteingriffselement in ansonsten unveränderter Position wieder in die Längsnut eingesetzt wird,
- d) Festlegen der Lage des Nuteingriffselementes in Bezug auf einen zweiten Auflagepunkt der Messvorrichtung an der Außenumfangsfläche des Werkstücks und Bestimmen der Lage des Nuteingriffselementes in Bezug auf den zweiten Auflagepunkt über die Messuhr.
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Um Schritt a) zu ermöglichen muss die Messvorrichtung zunächst an das Werkstück in der Weise angelegt werden, dass das Nuteingriffselement in die Längsnut eingreift. Die Eingriffstiefe des Nuteingriffselementes wird in Abhängigkeit von der konkreten Ausbildung der Messvorrichtung durch Anlegen einer Anlagefläche des Nuteingriffselementes an den Nutgrund der Längsnut oder durch Auflage der am Grundkörper ausgebildeten Auflageelemente an der Außenumfangsfläche des Werkstücks bestimmt. Das Verklemmen des Nuteingriffselementes zwischen den beiden Nutflanken der Längsnut wird dann durch Anlage des Nuteingriffselementes an einer ersten Nutflanke und durch Verstellung des Klemmkörpers in Richtung der zweiten Nutflanke bewirkt.
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Des Weiteren bevorzugt wird die Lage des Nuteingriffselementes in Bezug auf den jeweiligen Auflagepunkt der Messvorrichtung an der Außenumfangsfläche des Werkstücks (Schritte b) und d) des erfindungsgemäßen Messverfahrens) durch den in Richtung der Außenumfangsfläche des Werkstücks verstellbaren Taster der Messuhr festgelegt. Das Nuteingriffselement verändert dabei seine Lage nicht, da es am Grundkörper fixiert ist. Dadurch wird eine hohe Messgenauigkeit erzielt.
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Das erfindungsgemäße Messverfahren kann produktionsbegleitend eingesetzt werden, so dass Fertigungsfehler die zu einer Toleranzüberschreitung führen noch vor Ort korrigiert werden können. Ferner wird der Aufwand beim nachträglichen Messen des Werkstücks auf einer 3-D-Messvorrichtung verringert.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen. Diese zeigen:
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1 eine Schnittansicht einer ersten erfindungsgemäßen Messvorrichtung und
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2 eine schematische Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
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Gemäß der in der 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung umfasst diese einen mehrteilig ausgebildeten Grundkörper 4, in welchem in einem ersten Teil 19 eine Messuhr 5 und in einem zweiten Teil 20 ein Nuteingriffselement 6 aufgenommen sind. Das erste und das zweite Teil 19, 20 des Grundkörpers 4 sind hinsichtlich ihrer Lage zueinander über ein Verstellmittel 21 verstellbar, so dass die Vorrichtung auf verschiedene Durchmesser D eines zylinder- oder hohlzylinderförmigen Werkstücks 2 einstellbar ist. An dem freien Ende des zweiten Teils 20 des Grundkörpers 4 ist zudem ein Griffelement 22 ausgebildet.
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Die beiden Teile 19, 20 des Grundkörpers 4 bilden eine Winkelform aus, so dass die Messvorrichtung der Außenkontur des Werkstücks weitgehend angepasst ist. Vorliegend sind die Aufnahmen der Messuhr 5 und des Nuteingriffselementes 6 derart angeordnet, dass eine Längsachse A eines in Richtung einer Außenumfangsfläche 1 des Werkstücks 2 verstellbaren Tasters 10 der Messuhr 5 und eine durch die Mitte einer in der Außenumfangsfläche 1 des Werkstücks 2 ausgebildeten und zu prüfenden Längsnut 3 gelegte Längsachse B zumindest annähernd einen Winkel von 90° umschließen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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Der an der Außenumfangsfläche 1 des Werkstücks 2 anliegende Taster 10 legt – nach Einsetzen und Verklemmen des Nuteingriffselementes 6 in der Längsnut 3 – einen ersten Auflagepunkt 9 fest. Wird die Messvorrichtung um 180° gedreht und erneut auf das Werkstück 2 aufgesetzt, so dass das Nuteingriffselement 6 in ansonsten unveränderter Position wieder in der Längsnut 3 aufgenommen ist, wird über den Taster 10 ein weiterer Auflagepunkt 9' festgelegt. Die beiden Auflagepunkte 9 und 9' definieren vorliegend die beiden Endpunkte des Durchmessers D. Zeigt die Messuhr 5 eine Verstellung des Tasters 10 bei der Wiederholung des Messvorgangs nach Drehen der Messvorrichtung um 180° an, weist die Längsnut 3 einen Mittenversatz in Bezug auf den Durchmesser D auf. Das Maß der Verstellung des Tasters 10 ist auf der Messuhr 5 ablesbar. Um das konkrete Maß des Mittenversatzes der Längsnut 3 in Bezug auf den Durchmesser D zu ermitteln, wird das auf der Messuhr 5 angezeigte Maß halbiert.
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Das Nuteingriffelement 6 weist vorliegend eine erste Anlagefläche 12 zur Anlage an einer Nutflanke 7 und eine zweite Anlagefläche 13 zur Anlage an einen Nutgrund 11 der Längsnut 3 auf. Ferner umfasst das Nuteingriffselement 6 einen in Richtung einer Flanke 8 verstellbaren Klemmkörper 14, welcher vorliegend als Kugel ausgeführt ist. Die Kugel ist in einer Bohrung 15 des Nuteingriffselementes 6 aufgenommen und geführt. Die Verstellung der Kugel in Richtung der Flanke 8 wird über ein Verstellmittel 16 in Form einer senkrecht zur Bohrung 15 angeordneten Schraube mit konisch zulaufendem Ende bewirkt, an welchem die Kugel anliegt. Wird die Schraube tiefer in die Bohrung 15 eingedreht, dann drückt sie die Kugel nach außen und bewirkt die Verklemmung des Nuteingriffselementes 6 zwischen den Nutflanken 7, 8. Die Eingriffstiefe des Nuteingriffselementes 6 in die Längsnut 3 wird durch die am Nutgrund 11 anliegende Anlagefläche 13 festgelegt. Die Anlageflächen 12 und 13 und der kugelförmige Klemmkörper 14 gewährleisten eine hohe Wiederholgenauigkeit des Messvorgangs, wenn nach Drehen der Messvorrichtung das Nuteingriffselement 6 erneut in die Längsnut 3 eingesetzt wird. Dadurch sind ferner sehr genaue Messergebnisse sichergestellt.
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In der 2 ist eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung lediglich schematisch dargestellt. Sie unterscheidet sich von der der 1 dadurch, dass das Nuteingriffselement eine Anlagefläche 12 zur Anlage an eine Nutflanke 7 und einen in Richtung einer weiteren Nutflanke 8 verstellbaren Klemmkörper 14 aufweist. Das Nuteingriffselement 6 wird demnach nicht an den Nutgrund 11 angelegt. Um die Eingriffstiefe festzulegen und damit eine Wiederholung des Messvorgangs nach einer Drehung der Messvorrichtung um 180° bei ansonsten gleicher Position des Nuteingriffselementes 6 zu ermöglichen, sind am Grundkörper 4 zwei Auflageelemente 17, 18 vorgesehen, welche beidseits des Nuteingriffselemente 6 angeordnet sind. Das Auflageelement 17 ist in Richtung der Außenumfangsfläche 1 des Werkstücks 2 verstellbar, um bei Bedarf eine exakte Positionierung des Nuteingriffselementes 6 in der Längsnut 3 zu ermöglichen. Die Eingriffstiefe des Nuteingriffselementes 6 in die Längsnut 3 wird vorliegend entweder allein durch das Auflageelement 18 oder durch beide Auflageelemente 17, 18 festgelegt. Der als Bezugspunkt für die Lage des Nuteingriffselementes 6 dienende Auflagepunkt 9 wird jedoch weiterhin über den in Richtung der Außenumfangsfläche 1 des Werkstücks 2 verstellbaren Taster 10 der Messuhr 5 festgelegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Außenumfangsfläche
- 2
- Werkstück
- 3
- Längsnut
- 4
- Grundkörper
- 5
- Messuhr
- 6
- Nuteingriffselement
- 7
- Nutflanke
- 8
- Nutflanke
- 9
- Auflagepunkt
- 10
- Taster
- 11
- Nutgrund
- 12
- Anlagefläche
- 13
- Anlagefläche
- 14
- Klemmkörper
- 15
- Bohrung
- 16
- Verstellmittel
- 17
- Auflageelement
- 18
- Auflageelement
- 19
- Teil des Grundkörpers
- 20
- Teil des Grundkörpers
- 21
- Verstellmittel
- 22
- Griffelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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