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Innenmeßgerät für rotationssymmetrische Hohlkörper Die Erfindung betrifft
ein Innenmeßgerät für rotationssymmetrische Hohlkörper, wobei eine in besonderen
Paßringen oder -büchsen drehbar gelagerte Meßwelle am meßseitigen Wellenende einen
von der Welle quer abstehenden Haltearm für einen Meßtaster mit einer Meßuhr aufweist.
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Um den Durchmesser oder Radius und die Achsgenauigkeit von rotationssymmetrischen
Hohlkörpern zu messen, hat man bisher jede Messung einzeln vorgenommen. Man benutzte
dazu eine Meßwelle, welche in die Lagerstellen des Prüflings, und zwar in dort eingesetzte
besondere Einpaßbüchsen oder -ringe eingeschoben wurde. Auf dem Meßende der Welle
wurde mittels eines lösbar befestigten Halteringes ein von der Welle quer abragender
Haltearm und auf diesem, wiederum mittels eines besonderen Spanngliedes, ein Meßtaster
mit einer Meßuhr gleichfalls lösbar befestigt. Dann wurde der Rundlauf mit einer
gewissen Millimeter-Toleranz gemessen, die Meß- und Anzeigevorrichtung und deren
Halterung wieder von der Welle abgenommen, diese aus ihren Lagern gezogen, anschließend
zwischen die Spitzen einer Meßbank gespannt, die Einspannhöhe (Spitzenhöhe) mittels
eines Vertikal-Meßgerätes abgenommen, das ermittelte Maß auf ein Puppitast-Gerät
und von diesem auf ein Höhenmikrometer übertragen. Von dem dort abgelesenen Wert
wurde die gemessene Spitzenhöhe wieder abgezogen. Durch den Umstand, daß nach dem
bekannten Verfahren für die Ermittlung eines einzelnen Meßwertes vier Einzelmessungen
mit jedesmaligem Auf- und Abspannen und besonderer Einstellung der lösbar befestigten
Teile der einzelnen Vorrichtungen und Geräte vorgenommen werden muß, schleichen
sich auch bei noch so sorgfältigem Vorgehen unweigerlich Meßfehler ein und die Messung
kann nur von sehr gewissenhaften Personen mit besonderer Begabung für derartige
Messungen vorgenommen werden.
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Besonders schwierig und umständlich ist das bekannte Meßverfahren
beim Messen von konischen Gehäusen, z. B. für Gehäuse von mehrstufigen Gebläsen,
Dampf- und Gasturbinen od. dgl.
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Es ist auch bereits bekannt, den Durchmesser einer eine Welle umgebenden
Bohrung und die achsgenaue Lage dieser Bohrung zur Wellenachse mittels einer auf
der Welle befestigten Meßvorrichtung zu messen.
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Diese arbeitet jedoch mit einem die Bohrung abtastenden doppelarmigen
Schwenkbügel am Ende eines Hebels, der wiederum gelenkig an einer eine Meßuhr tragenden,
auf der Welle lösbar fest angeord--neten Schelle angeordnet ist. Ein Nachteil dieser
Anordnung ist, daß das Passungsspiel mehrerer Gelenke mit in Kauf genommen werden
muß und die Kreisbewegung des um einen Schwenkzapfen sich bewegenden Tastkopfes
unberücksichtigt bleibt. Die bekannte Anordnung ist für die Messungen der axialen
Lage einer Welle zu ihren Lagerbohrungen bestimmt. Über die axiale Entfernung der
Meßstellen von einem bestimmten Festpunkt gibt sie keine Auskunft. Sie ist außerdem
nur für die Messung kleiner Durchmesser geeignet.
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Schließlich ist es auch bekannt, die Genauigkeit eines Lochdurchmessers
mittels einer am Stirnende einer Drehspindel befestigten Meßuhr zu messen, die in
einem die Lagerstellen ausfüllenden Lagerbock drehbar gelagert ist. Der Lagerbock
stützt sich jedoch an der kritischen Stelle mittels dreier jeweils um 12(30 zueinander
versetzt angeordneten Einzelstützen auf der abzutastenden Fläche selbst ab und vernachlässigt
so den Wert der achsgenauen Lage der Drehspindel.
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Auch diese Vorrichtung ist nur zum Messen von verhältnismäßig kleinen
Durchmessern geeignet, weil die Meßuhr mit ihrem einfachen Taststift auf der Spindel
unverrückbar festsitzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein genau arbeitendes Innenmeßgerät
zu schaffen, das sowohl zum Messen von Durchmesser und Radius als auch von Rundheit
bzw. Konzentrizität von rotationssymmetrischen Hohlkörpern geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der auf seiner
einen Stirnseite die Meßuhr tragende Haltearm einen Hohlraum für eine quer zur Welle
verschiebliche! unter der Wirkung einer Druckfeder stehende und in Nullstellung
der Meßuhr arretierbare Schiebebüchse besitzt, die einerseits mit dem Taststift
der Meßuhr und andererseits mit dem Schraubteil eines Meßfühlers zusammenwirkt.
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Durch die Erfindung wird ein Innenmeßgerät geschaffen, das eine einfache,
schnelle und trotzdem genaue Messung von Durchmesser, Radius und Achs-
genauigkeit
von rotationssymmetrischen Hohlkörper über deren ganze Länge ermöglicht und auch
zur Messung von Gehäusebohrungen großen Durchmessers geeignet ist, weil der Meßwert
ausschließlich durch die kraftschlüssige Berührung der in einer Flucht von der Meßfühlerspitze
bis zum Taster der Meßuhr hintereinanderliegenden axial beweglichen Teile erzielt
wird. Die zu messenden Hohlkörper können dabei auch konisch ausgebildet sein und
nicht glattwandige Bohrungen besitzen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels
veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 das Meßende und das ihr gegenüberliegende Ende
der Meßwelle mit der Halterung der Meßtast-und Anzeigevorrichtung, letztere in einem
durch die Meßwellenachse gehenden Axialschnitt, F i g. 2 einen Axialschnitt durch
die Meßtast- und Anzeigevorrichtung quer zur Meßwellenachse, Fig.3 schematisch das
vordere Ende eines mit einem mehrstufigen Gebläse versehenen Strahltriebwerkes mit
eingesetzter Meßvorrichtung.
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Gegenüber der F i g. 1 ist die F i g. 2 in einem größeren und die
Fig. 3 in einem kleineren Maßstab gezeichnet.
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Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist die Meßwelle 1 in besonderen
Paßringen 2 und 3 mit Reibungswiderstand drehbar gelagert. An ihrem Meßende la ist
die Welle auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten abgeflacht (1 b, 1 c) und
kurz vor den durch die Abflachung entstandenen Schultern ld mit einer zu den Abflachungen
senkrechtstehenden Querbohrung 4 versehen. In diese ist eine einen Boden 5a aufweisende
Steckbüchse 5 mit Preßsitz eingeschoben.
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Die Büchse 5 ist etwas länger als die sie aufnehmende Bohrung 4 und
sitzt derart in dieser, daß ihr mit dem Boden 5 a versehenes Ende etwas über die
auf dieser Seite liegende Abfiachung 1 b hinausragt. Der Boden 5 a weist ein Mittelloch
6 auf. In diesem steckt der Halteschaft 7 einer Meßuhr 8, der dort mittels einer
Klemmschraube9 axial festgelegt ist. In der Steckbüchse 5 steckt axial beweglich
eine Schiebebüchse 10.
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Diese ist an ihrem dem Steckbüchsen-Bodenloch 6 zugekehrten Ende mit
einer zentralen Sackbohrung 11 versehen, an deren Grund der Taststift 12 der Meßuhr
8 anliegt. An ihrem der Öffnung der Büchse 5 zugekehrten Ende ist die Schiebebüchse
10 mit einem Bund 10a und dieser mit einem äußeren Gewindehals 10 b versehen. In
diesen ist entweder der mit einer Feineinstellmarkierung 13 versehene Schraubteil
14 eines Meßfühlers 15 unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Verlängerungsstückes
16 eingeschraubt. Schließlich weist die Steckbüchse 5 noch eine durch eine äußere
Eindrehung geschaffene Ringschulter 17 auf, an der sich eine Schraubendruckfeder
18 abstützt, deren äußeres Ende am Bund 10a der Schiebebüchse 10 anliegt. Außerdem
befindet sich an der Schiebebüchse 10, etwa in der Mitte ihrer Länge, eine keilförmige
Ringnut 19, in die von der einen Seite ein von einer Madenschraube 20 abstehender
Arretierungsstift21 mit erheblichem Spiel und von der Gegenseite ein von einer Verstellschraube
22 ab ragender konischer Paßzapfen hineinragt (F i g. 2).
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In einiger Entfernung vor der Bohrung 4 ist in einer weiteren Bohrung
25, senkrecht zu dieser, eine Anschlagscheibe 26 mit leichtem Reibungswiderstand
drehbar gelagert, deren Umfangsfläche an einer durch die Spitze des Meßfühlers 15
bestimmten Querebene »E« tangiert. Auf diese Berührungsstelle bezogen, ist
die Meßwelle
1 mit einer eine Millimetereinteilung aufweisenden Längsskala 27 versehen. Auf das
dem Meßende 1 a der Welle 1 gegenüberliegende Ende ist eine mittels einer Klemmschraube
feststellbare Verschiebemuffe 29 aufgeschoben, die einen mit einer Feinmeßskala
(Nonius) 30 versehenen Längsschlitz 31 aufweist.
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Die Handhabung und Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Angenommen,
es soll die Achsgenauigkeit eines konischen Gehäuses 32 (Fig. 1 und 3) für ein mehrstufiges
Gebläse, z. B. für ein Strahltriebwerk getestet werden, dann werden die Lagerringe
2 und 3 in die Lagerbüchsen der Gebläseläuferwelle eingesetzt und die Meßwelle 1
mit der Meß- und Anzeigevorrichtung in die Ringe 2 und 3 eingeschoben. Unter Berücksichtigung
der Längenverstellmöglichkeit des Meßfühlers 15 mittels seiner Schraubhalterung
14 und des zu messenden Durch-und Halbmessers wird zwischen Meßfühlerhalterung 14
und Schiebebüchse 10 in den Gewindehals 10 b ein mehr oder weniger langes Verlängerungsstück
16 eingeschraubt. Außerdem wird die Schiebebüchse 111 durch Einschrauben der Stellschraube
22 bis zum Eingriff des konischen Zapfens 23 in die Keilnut 19 axial festgelegt.
Der auf der Gegenseite mit reichlichem Axialspiel hineinragende Stift 21 hat nur
den Zweck, die Schiebebüchse 10 am Herausfallen aus der Steckbüchse 5 zu verhindern,
ohne die zum Messen notwendige axiale Bewegungsmöglichkeit der Schiebebüchse 10
zu beeinträchtigen. Durch Drehen des Schraubteiles 14 wird die Spitze 15 mit geringer
Federvorspannung mit der zu prüfenden Fläche des Gehäuses 32 an der gewünschten
Stelle in Berührung gebracht und damit das Maß des Halbmessers und Durchmessers
an der betreffenden Stelle des Gehäusehohlraumes ermittelt. Anschließend schraubt
man den Zapfen 23 mittels der Schraube 22 wieder so weit heraus, daß die Schiebebüchse
10 über den zu erwartenden Meßweg wieder ihre volle axiale Bewegungsfreiheit hat.
Vor dem Drehen der Welle 1 hat man diese durch entsprechend weites Aufschieben der
Büchse 29 bis zu ihrem Anschlag am Ring 3 in Richtung auf die Meßstelle zu axial
festgelegt und kann an der neben der Skala 27 liegenden Feinmeßskala 30 den genauen
Abstand der Anschlagsstelle am Ring 3 von der durch die Fühlerspitze 15 bestimmten
Meßebene (Querebene E) ablesen. Man erhält so ein genaues Maß über die axiale Lage
des gerade eingestellten Meßumfanges. Dreht man die Welle 1 unter Aufrechterhaltung
der Anschlagsberührung am Ring 3, dann tastet der Fühlstift 15 unter dem Druck der
Feder 18 den ganzen Meßumfang ab, wobei der Fühlstift in der Lage ist, dem genauen
Verlauf der Meßfläche ebenso genau zu folgen. Die Abweichung dieser Fläche nach
außen oder innen oder auch deren genaue Konzentrizität zur Drehachse der Welle kann
an der Meßuhr 8 abgelesen werden. Gegebenenfalls kann die Meßuhr auch durch ein
Schreibgerät ersetzt werden, das die Umfangskurve der Messung aufzeichnet. Je nach
der Größe der jeweilig vorgenommenen Axialverschiebung der Wellel kann man das Gehäuseinnere
in beliebig kleinen Abständen abtasten, ohne die ganze Vorrichtung umständlich umspannen
oder gar auseinandernehmen zu müssen.
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Die Anschlagscheibe 26 dient zur Erleichterung der Feststellung der
axialen Lage der Fühlerspitze innerhalb des zu prüfenden Werkstückes, der Er-. mittlung
der genauen axialen Lage von innerhalb
des Werkstückes vorspringenden
Kanten und Flächen und zur Einstellung einer Nullstellung des Gerätes, von welcher
alle Messungen ausgehen, bzw. zur Festlegung eines genauen Abstandes der Fühlerspitze
von der rückwärtigen Stirnfläche des Lagerringes 3 als Anschlagfläche für die Schiebemuffe
29.
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Für die Nulleinstellung bevorzugt man einen bestimmten Abstand der
Fühlerspitze von der vorderen Seite des Lagerringes 2, in dem man zwischen die Anschlagscheibe
26 und den Ring 2 eine Meßlehre einschiebt, diese am Ring 2 und anschließend die
Muffe 29 am Ring 3 zum Anschlag bringt und letztere feststellt. Unter Berücksichtigung
der Einspannweite der wieder zu entfernenden Meßlehre beim Ablesen der Wertangabe
an der Skala der Schiebemuffe 29 erhält man die genaue axiale Lage der Meßfühlerspitze
15, von der aus die Messungen vorgenommen werden sollen.