DE2302502B1 - Komparator für Innen- und Außenmaße - Google Patents

Description

• Die Erfindung ist an Hand von schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Bei den in Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Zirkeln mit entsprechenden Anzeigen sind die Fühlhebel in Summe oder Differenz geschaltet. F i g. 1 zeigt den Substitutionskomparator in Nullage (Anzeige aO), Fig. 2 gibt den Antastvorgang beim Außenmaß 5 (Anzeige al) und F i g. 3 den Antastvorgang beim Innenmaß 4 (Anzeige a2) wieder. Die beiden Fühlhebel sind mit 1 und 2 bezeichnet. Beim Antasten von Außenmaß 5 bzw. Innenmaß 4 müssen die Tastkugeln 6 und 7 der Fühlhebel 1 und 2 die Meßflächen eindeutig berühren. Bei der Außenmessung ist dann die Anzeige a1 größer, bei der Innenmessung die Anzeige a2 kleiner als aO.
• Aus den Fig. 1 bis 3 läßt sich die Beziehung für den Vergleich von Innenmaß mit Außenmaß ohne weiteres ableiten. Bezeichnet man das Innenmaß (Ring) 4 mit P, das Außenmaß (Endmaß) 5 mit Ia, die Durchmesser der Tastkugeln 6 und 7 mit d1 und d2 und den Abstand zwischen den äußeren Tastkugelbegrenzungen in der Nullage der Fühlhebel mit Z (Zirkellänge), so entnimmt man aus Fig. 1 und 2 folgende Beziehung: Z= la + dl + d2(alaO).
• Aus Fig. 1 und 3 folgt: Z= 11 + (a0 - a2).
• Durch Subtraktion der einen Gleichung von der anderen erhält man die Lösungsgleichung: 1i=1a+di+ d2-(a1-a2).
• Wenn 1a und d1 + d2 bekannt sind, läßt sich li berechnen, da al und a2 am Anzeigeinstrument abgelesen werden. Ist die Summe der Durchmesser d1 + d2 nicht bekannt, kann man sie nach der obigen Lösungsgleichung mit einem bekannten Innenmaß li bestimmen, das z. B. interferentiell ausgemessen wurde (PTB-Mitteilung 79 [1969], S. 237 bis 240). Bei diesen Vergleichen ist zu beachten, daß li < Z< 1a + do + d2 sein muß, damit die Tastkugeln in jedem Fall die Meßflächen eindeutig berühren.
• In den meisten Fällen handelt es sich um ein Innenmaß, dessen Länge ein ganzzahliges Vielfaches eines Millimeters ist. Zur Erfüllung der obigen Ungleichung ist es daher vorteilhaft, die Summe der Tastkugeldurchmesser d1 und d2 so zu wählen, daß ihr Betrag geringfügig größer ist als ein ganzzahliges Vielfaches eines Millimeters, z.B. 4,010mm oder 10,010mm.
• Die Endmaßlänge 1a kann dann auch ein ganzzahliges Vielfaches eines Millimeters sein.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 4 und 5 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die beiden Fühlhebel 1 und 2 sind in einer Führung 13 des Zirkels 3 verschiebbar gelagert, so daß die Zirkellänge Z auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann. Der Zirkel 3 ist über ein Zwischenstück mit dem Ständer 12 verbunden und läßt sich in der Führung 8 des Ständers 12 vertikal verschieben. Ein Kreuztisch 9 nimmt sowohl das Innenmaß (Ring) 4 als auch das Außenmaß (Endmaß) 5 auf. Mit Hilfe des Kreuztisches werden sowohl Ring 4 als auch Endmaß 5 nacheinander in die Meßlage unter den Zirkel geführt. Nach zwei Seiten auslenkbare Arretiervorrichtungen 10 und 11 sorgen für eine berührungsfreie Absenkung des Zirkels und verhindern somit eine Abnutzung der Tastkugeln 6 und 7.
• Mit dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 läßt sich auch das Verschiebungsverfahren verwirklichen.
• Dazu werden Ring 4 und Endmaß 5 auf dem Kreuztisch 9 nach Abbe angeordnet und ihre Lage zueinander gesichert. Während der Messung muß dieser zweite Zirkel konstant bleiben. Die Fühlhebel 1 und 2 sind nun so auf der Führung 13 des Zirkels 3 zu justieren, daß z. B. der Fühlhebel 1 den Ring 4 links und der Fühlhebel 2 das Endmaß 5 links antastet.
• Nach der Ablesung der Anzeige a2 für das Innenmaß (= li + b) wird der Zirkel 3 angehoben, so daß der Kreuztisch 9 ungehindert nach links verschoben und der Zirkel 3 über dem Außenmaß (= 1a + b) wieder abgesenkt werden kann. Dabei berührt Fühlhebel 1 den Ring 4 rechts und der Fühlhebel 2 das Endmaß 5 rechts. Wir erhalten die Anzeige a1. Dieses Verschiebungsverfahren führt zu derselben Lösungsgleichung wie bei dem Substitutionsverfahren, da die Konstante b bei der Herleitung der Lösungsgleichung herausfällt.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Komparator für Innen- und Außenmaße unter Verwendung eines sogenannten Zirkels oder zweier Zirkel, deren Länge während des Vergleiches zweier Maße konstant bleibt, wobei ein Zirkel zwei Fühlhebel trägt, die ohne Umstellung der Meßkraft von der Nullage nach beiden Seiten ohne Spiel und Umkehrspanne meßbar auslenkbar und in Summe oder Differenz geschaltet sind und die Innen- und/oder Außenmaße jeweils an zwei Flächen antasten, dadurch gekennzeichnet, daß der Zirkel (3) mit einer Führung (8) verbunden ist, die eine lotrechte Verschiebung des Zirkels (3) ermöglicht, und die Fühlhebel (1, 2) des Zirkels nacheinander ein Außenmaß und ein Innenmaß, die unter den Zirkel (3) geführt werden, antasten.
2. 2. Komparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zirkels (3) veränderbar ist, z.B. dadurch, daß der Zirkel eine Führung (13) trägt, aut der die beiden Fühlhebel (1, 2) verschiebbar gelagert sind.
3. 3. Komparator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlhebel (1, 2) mit Tastkugeln (6, 7) ausgestattet sind, deren Durchmessersumme geringfügig, z. B. um 10 izm größer als ein ganzzahliges Vielfaches eines Millimeters ist.
4. 4. Komparator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlhebel (1, 2) mit einer Arretiervorrichtung (10, 11) versehen sind, mit der die Tastarme nach beiden Seiten ausgelenkt werden können, um beim Absenken und Anheben des Zirkels (3) ein Berühren zwischen Tastkugeln (6, 7) und Meßflächen zu verhindern.
5. 5. Komparator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Normal und Prüfling auf einem Kreuztisch (9), in ihrer Lage zueinander gesichert, gelagert sind.

   Die Erfindung betrifft einen Komparator für Innen-und Außenmaße unter Verwendung eines sogenannten Zirkels oder zweier Zirkel, deren Länge während des Vergleiches zweier Maße konstant bleibt, wobei ein Zirkel zwei Fühlhebel trägt, die ohne Umstellung der Meßkraft von der Nullage nach beiden Seiten ohne Spiel und Umkehrspanne meßbar auslenkbar und in Summe oder Differenz geschaltet sind und die Innen-und/oder Außenmaße jeweils an zwei Flächen antasten.

   Die Maßabweichung eines Körpers vom Sollwert wird im allgemeinen durch Vergleich mit einem bekannten Normal ermittelt. Benötigt man eine höhere Genauigkeit, als sie durch einfaches Anlegen erzielt wird, so benutzt man Komparatoren, die je nach Bauart als Substitutionskomparatoren und/oder Verschiebungskomparatoren verwendbar sind. Bei der Substitutionsmethode werden mit den Fühlern eines Zirkels die gegenüberliegenden Flächen des Prüflings und des Normales nacheinander angetastet. Bei der Verschiebungsmethode sind Prüfling und Normal nach Abbe angeordnet und bilden mit dem Komparatortisch den sogenannten zweiten Zirkel. Der erste Zirkel tastet mit einem seiner Fühler nur die Meßfläche des Prüflings und mit dem anderen nur die Meßfläche des Normals an.

   Bei einem bekannten Substitutionskomparator (PTB-Mitteilung 78 [1968], S. 371 bis 376) bestehen die in Summe oder Differenz geschalteten Fühler z. B.

   aus Feinzeigern, deren in Achsrichtung verschiebbare Tastbolzen in Kugellagern oder in Federn gelagert sind. Dieser Komparator ist nur geeignet, Innenmaß mit Innenmaß oder Außenmaß mit Außenmaß zu vergleichen. Ein bekannter Verschiebungskomparator (Machinery Lloyd [Anropean Edition] [1966], S. 18 bis 23) mit pneumatischen Fühlhebeln ist nur für den Vergleich von Innenmaß mit Innenmaß eingerichtet.

   Für die Messung von Außenmaßen eignen sich als Vergleichsnormal insbesondere Parallelendmaße, die interferentiell sehr genau bestimmt und auf Grund der sehr geringen Unebenheit und guten Politur der Meßflächen zu beliebigen Längen zusammengesprengt oder -geschoben werden können. Dagegen bestehen für die Innenmaße nicht die gleichen günstigen Voraussetzungen. Im allgemeinen ist man darauf angewiesen, aus Parallelendmaßen das passende Innennormal als »Endmaßrachen« zusammenzuschieben.

   Bei mangelhafter Parallelität der Endmaßflächen werden dabei Fehler erster Ordnung gemacht. Zudem bereitet das zusätzliche Anschieben der überstehenden Endmaße oft Schwierigkeiten, da die Fühler des Komparators diese Endmaße leicht abdrücken.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Komparator der eingangs genannten Art zu schaffen, der den Vergleich von Innenmaßen mit Außenmaßen, z. B. den Vergleich von Ringdurchmessern mit Endmaßen, ermöglicht, wobei sichergestellt ist, daß sich der oder die Zirkel während der Messung nicht ändern.

   Die Erfindung geht dabei zunächst von einem Substitutionskomparator aus, dessen Zirkel mit Fühlhebeln ausgestattet ist, die während der Messung ohne Änderung der Zirkellänge Z und ohne Umstellung der Meßkraft, von der Nullage aus nach beiden Seiten meßbar auslenkbar sind, wobei die Fühlhebel keine Reibung, kein Spiel und keine Umkehrspanne haben dürfen (messtechnik 80 [19721, S. 263 bis 266).

   Erfindungegemäß wird zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen, daß der Zirkel mit einer Führung verbunden ist, die eine lotrechte Verschiebung des Zirkels ermöglicht, und die Fühlhebel des Zirkels nacheinander ein Außenmaß und ein Innenmaß, die unter den Zirkel geführt werden, antasten.

   Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt den Vergleich durch Substitution mit sehr geringer Meßunsicherheit, wobei sowohl Außenmaß mit Außenmaß, Innenmaß mit Innenmaß als auch Innenmaß mit Außenmaß verglichen werden können. Zur Bestimmung von Innenmaßen mit höchster Präzision braucht nicht mehr auf interferentielle Methoden, die sehr aufwendig sind, zurückgegriffen zu werden (Microtechnic, 22 [1968], S. 248 bis 287; PTB-Mitteilung 79 [1969], S. 237 bis 240).