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Vorrichtung zum Messen von Werkstücken mit Kreisprofil Bei der Messung
von Werkstücken mit Kreisprofil, wie z. B. von Wälzlagerringen und Wälzkörpern aller
Art, Kolbenbolzen, Pumpenkolben usw., sind zur einwandfreien Beurteilung zwei Rechenvorgänge
erforderlich. Während das Werkstück sich unter einem Meßtaster dreht, wird die durch
Formabweichungen hervorgerufene Bewegung des Zeigers auf der Skala eines Anzeigegerätes
beobachtet. Dabei wird der Maximal- und der Minimalmeßwert festgehalten und deren
Differenz ermittelt, welche als »Unrundheit« bezeichnet wird. Sie gibt an, ob das
Werkstück überhaupt brauchbar ist. Danach muß noch das arithmetische Mittel aus
Maximal-und Minimalmeßwert ermittelt werden, welches als »mittlerer Durchmesser«
bezeichnet wird. Nach ihm erfolgt die Einsortierung des Werkstückes in die ent-
sprechende
Maßgruppe. Die durchzuführenden Rechenvorgänge sind also: 1. Subtraktion: Maximalmeßwert
- Minimalmeßwert = Unrundheit, 2. Mittelwertbildung: Maximalmeßwert + Minimalmeßwert
= mittlerer Durchmesser.
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2 Da es für einen Prüfer sehr ermüdend ist, bei der Sortierung von
Massenteilen diese Rechnungen fortlaufend vorzunehmen, erscheint es wünschenswert,
eine Vorrichtung zu besitzen, welche die notwendige Subtraktion und Mittelwertbildung
automatisch ausführt, so daß ein Prüfer nur noch die ausgerechneten Ergebnisse abzulesen
braucht. In Weiterführung der Automation des Meßvorganges soll schließlich auch
noch auf den Prüfer verzichtet werden können, indem auch die Ablesung automatisch
erfolgt. Geräte, die diese Wünsche erfüllen, sind bisher nur als elektronische und
elektrische Anlagen bekanntgeworden.
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Diese sind aber sehr umfangreich und teuer.
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Es ist ferner ein Tastkopf für Sortiergeräte und ein Verfahren zum
Sortieren von Werkstücken bekannt, bei dem mittels mehrerer Taster, die von einem
Tastkopf gesteuert werden, ein oberes und ein unteres Grenzmaß mechanisch ermittelt
werden. Hierbei werden mehrere, vorzugsweise elektrische Feintaster benutzt, die
auf einen gemeinsamen Tastbolzen des Tastkopfes wirken und wobei die gewünschten
Toleranzgruppen nacheinander durch Aufleuchten von mit den Feintastern gekoppelten
Anzeigelampen sichtbar gemacht werden. Dies geschieht dadurch, daß alle mit elektrischen
Kontakten versehenen Feintaster erst auf ein gleiches Einstellmaß eingestellt und
danach
der jeweilige Abstand der elektrischen Kontakte der einzelnen Feintaster auf den
einer zugeordneten Toleranzgruppe entsprechenden Maßunterschied so verstellt wird,
daß der Minuskontakt gegenüber dem Pluskontakt des vorausgehenden Feintasters um
den Maßunterschied einer zugeordneten Toleranzstufe versetzt ist. Mit dieser bekannten
mechanischen Längenmessung kann aber weder der Maximal- und der Minimalmeßwert gespeichert
werden, noch wird der arithmetische Mittelwert, also der mittlere Durchmesser, automatisch
erzeugt und angezeigt.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine einfachere und
billigere Vorrichtung zu schaffen, mit welcher die bisher nur auf elektronischem
oder elektrischem Weg zu verwirklichenden Meßaufgaben auf mechanisch-pneumatischem
Weg gelöst werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der pneumatische Feintaster
aus einem Einspannschaft mit in ihm axial verschiebbarem federbelastetem Tastbolzen,
welcher an seinem oberen Ende unter Zwischenschaltung einer Querleiste einen rechtwinkligen
Schieber und einen hakenförmigen Schieber aufweist, die auf je einen Steuerschieber
einwirken, sowie einem den Steuerschiebern gegenüber angeordneten Düsenstock besteht,
welcher vier Austrittsdüsen
aufweist, von welchen zwei in eine gemeinsame
Kammer, die übrigen in je eine Einzelkammer einmünden und die Einzelkammern über
je eine Leitung mit einem ersten Differentialmanometer und die gemeinsame Kammer
über eine weitere Leitung mit einem zweiten Differentialmanometer in Verbindung
stehen.
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Es ist zwar bereits ein pneumatisches Lehrenmeßgerät bekannt, bei
dem. in nahem Abstand von der Austrittsdüse eines Druckmediums der Prüfling beweglich
angeordnet ist und der Staudruck des aus der Düse austretenden Mediums als Meßgröße
beputzt wird und bei dem ein Druckanzeigeorgan den an der Düse sich ausbildenden
Staudruck direkt auswertet sowie ein zweites Druckanzeigeorgan den an der Düse sich
ausbildenden Staudruck über eine drosselnde Öffnung auswertet, wobei die von den
beiden Druckanzeigeorganen wiedergegebenen Druckmeßwerte voneinander subtrahiert
zur Anzeige gebracht werden können. Daneben ist auch bereits die Erzeugung des arithmetischen
Mittelwertes auf pneumatischem Weg bekannt. In jedem Fall ist aber lediglich die
Erzeugung der Differenz bzw. des arithmetischen Mittelwertes aus zwei gleichzeitig
vorgenommenen Messungen auf pneumatischem Weg möglich, nicht jedoch sind die Geräte
auch in der Lage, Meßwerte, die zeitlich nacheinander gewonnen werden, zu speichern
und mit den gespeicherten Werten Rechenoperationen auszuführen. Viele Meßaufgaben,
so beispielsweise die eingangs erwähnte Messung von Wälzkörpern auf Durchmessergenauigkeit
und Unrundheit, erfordern aber die Erfassung zeitlich nacheinander ermittelter Meßwerte.
Darüber hinaus haben diese rein pneumatischen Vorrichtungen, bei welchen der Prüfling
in nahem Abstand vor der Austrittsdüse eines Druckmediums angeordnet ist, den Nachteil,
daß die Meßsicherheit je nach Art der Rauhigkeit des Meßobjektes mehr oder weniger
beeinträchtigt ist.
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Die Erfindung ermöglicht erstmals eine mechanische Speicherung der
Maximal- und Minimalmeßwerte, wobei aus der Stellung des Speichers auf pneumatischem
Weg die Differenz und der arithmetische Mittelwert erzeugt .und angezeigt werden.
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Die durch die Erfindung vermittelte Bereicherung der Technik besteht
darin, daß erstmals eine Vorrichtung aufgezeigt wird, mit welcher auf mechanischpneumatischem
Weg die gleichen Arbeitsvorgänge durchgeführt werden können, welche bisher nur mit
elektronischen oder elektrischen Vorrichtungen verwirklicht werden konnten. Gegenüber
den bekannten Vorrichtungen, die mit elektronischen oder elektrischen Anlagen arbeiten,
besteht der Vorteil darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung weit wirtschaftlicher
ist. Gegenüber den bekannten pneumatischen Geräten ist der technische Fortschritt
in deren Vervollkommnung zu erblicken, so daß sie nunmehr überall dort eingesetzt
werden können, wo bisher nur elektronische oder elektrische Anlagen Verwendung finden
konnten.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die angezeigten Werte
durch elektrische Mittel, z. B.
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Kontakte oder Fotozellen, ablesbar und/oder registrierbar.
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Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung und Zeichnung
an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
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Abb. 1, 2 und 3 geben dabei den eigentlichen Feintaster wieder, während
Abb. 4 dessen Verbindung mit zwei Differentialmanometern schematisch darstellt.
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Die Vorrichtung besteht aus einem Einspannschaft 1, in welchem ein
Tastbolzen 2 axial verschiebbar angeordnet ist. Eine Feder 3 sorgt für eine bestimmte
Meßkraft. Am oberen Ende des Tastbolzens 2 ist eine Querleiste 4 angebracht, die
einen rechteckigen Schieber 5 sowie einen hakenförmigen Schieber 6 trägt. An einer
winkelförmigen Platte7, die mit dem Einspannschaft 1 fest verbunden ist, sind ein
Führungsstück 8 sowie ein Düsenstock 9 angeordnet. Das Führungsstück ist mit zwei
V-förmigen FührungsbahnenlO und 11 versehen. In der Führungsbahn 10 gleitet ein
T-förmiger Maximum-Steuerschieber 12, in der Führungsbahn 11 ein T-förmiger Minimum-Steuerschieber
13. Die beiden Steuerschieber tragen am unteren Ende je einen Anschlagstift 14 und
15. Zwéi Blattfedern 16 und 17 drücken die beiden Steuerschieber in ihre Führungsbahnen,
während zwei weitere Blattfedern 18, 19 dafür sorgen, daß die Anschlagstifte 14,
15 mit den Schiebern 5, 6 in Berührung stehen. Die Blattfedern 18, 19 sind mit Hilfe
eines drehbaren Abhebers 20 von den Anschlagstiften 14, 15 abhebbar. Der Düsenstock
9 enthält drei Klammern 21, 22, 23 mit entsprechenden Schlauchanschlüssen 24, 25,
26. Die Kammer 21 ist mit zwei gleichen Austrittsdüsen 27 a, 27 b versehen, während
die Kammern 22 und 23 je eine Austrittsdüse 28 bzw. 29 aufweisen.
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In Abb. 4 ist der Anschluß des pneumatischen Feintasters an zwei
Differentialmanometer 30 und 31 dargestellt. Jedes der beiden Differentialmanometer
30 und 31 besteht im wesentlichen aus dem Hauptkörper 32 mit der Preßlufteinlaßöffnung
33, zwei gleichen Eintrittsdüsen 34, 35, zwei Preßluftauslaßöffnungen 36, 37 und
dem bis zur Hälfte mit Flüssigkeit gefüllten U-Rohr 38 mit Skala 39. Die Leitung
40 des Differentialmanometers 30 ist an die Kammer 22 des Düsenstockes 9 des Feintasters
angeschlossen, die Leitung 41 an dessen Kammer 23. Die Leitung 42 des Differentialmanometers
31 ist mit der Kammehr 21 verbunden, die Leitung 43 mit einer Regeldüse 44.
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Die sich zwischen den Eintrittsdüsen 33, 34 und den Austrittsdüsen
27 a, 27 b, 28, 29 des Düsenstockes 9 einstellenden -Drücke hängen bei Zustrom von
Druckluft konstanten Druckes in bekannter Weise von den wirksamen Querschnitten
der Austnttsdüsen 27 a, 27 b, 28, 29 im Zusammenwirken mit den beiden Steuerschiebern
(Maximum-Steuerschieber 12 und Minimum-Steuerschieber 13) ab. Der Maximum-Steuerschieber
12 überdeckt die Austrittsdüsen 27 a und 28, der Minimum-Steuerschieber 13 die Austrittsdüsen
27b und 29.
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Der Meßvorgang spielt sich wie folgt ab: Das zu messende Werkstück,
beispielsweise eine Zylinderrolle, wird unter den Tastbolzen 2 geschoben und in
Drehung versetzt. Die Stirnflächen 12 a und 13 a der Steuerschieber 12 und 13 liegen
dabei in einer Ebene parallel zu der ebenen Stirnfläche 9 a des Düsenstockes 9.
Danach werden durch Drehen des Abhebers 20 die Blattfedern 18, 19 von den Anschlagstiften
14, 15 abgehoben, so daß die beiden Steuerschieber 12, 13 durch den rechteckigen
Schieber 5 und den hakenförmigen Schieber 6 axial frei verschoben werden können.
Der Steuerschieber 12 wird
dabei infolge der Unrundheit des Werkstückes
in die dem Maximaldurchmesser des Werkstückes entsprechende Lage geschoben. Der
Steuerschieber 13 wird in die dem Minimaldurchmesser des Werkstückes entsprechende
Lage gezogen. Die beiden Stirnflächen 12a und 13 a der Steuerschieber 12, 13 liegen
dann nicht mehr in einer Ebene. Da die Blattfedern 18, 19 nicht wirksam sind, verharren
die beiden Steuerschieber 12, 13 in ihren Extremlagen, und eine weitere Drehung
des Werkstückes bewirkt keine Verschiebung mehr. Damit ist der Maximal- und Minimalmeßwert
des Werkstückes ermittelt und gespeichert. Die hieraus resultierende Druckdifferenz
in den beiden Schenkeln des U-Rohres 38 des Differentialmmometers 30 verschiebt
die Flüssigkeitssäule aus ihrer Nullage um einen der Differenz von Maximal- und
Minimaldurchmesser des Werkstückes proportionalen Betrag, also um seine Unrundheit.
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Die Druckdifferenz in den Schenkeln des U-Rohres 38 des Differentialmanometers
31 hängt, da die Regeldüse 44 am Ende der Leitung 43 während der Messung nicht verändert
wird, nur von dem Druck in der Leitung 42 ab. Da dieser Druck durch die Lage des
Maximum-Steuerschiebers 12 und des Minimum-Steuerschiebers 13 bedingt wird, ist
die Druckdifferenz proportional dem arithmetischen Mittel aus Maximal- und Minimaldurchmesser
des Werkstückes.
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Die Flüssigkeitssäulen der Differentialmanometer 30, 31 stehen nunmehr
still und können ohne Anstrengung abgelesen werden.
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Zweckmäßigerweise werden die Differentialmanometer 30, 31 in einem
gemeinsamen Gehäuse zusammengefaßt. Ihre Konstruktion kann selbstverständlich von
der im vorstehenden beschriebenen abweichen. So können beispielsweise auch Faltenbälge
oder Kapselfedern Verwendung finden.
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Vor dem Messen eines neuen Werkstückes wird der Abheber 20 zurückgedreht,
so daß die Blattfedern 18, 19 wieder auf die Anschlagstifte 14, 15 einwirken. Die
Betätigung des Abhebers 20 kann vom Werkstück selbst über Schalter und Zugmagnet
beim Einlegen in die Meßstation vorgenommen werden.