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Meßvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Bestimmung der Verformung
der Dichtlippe eines Dichtringes aus einem gummielastischen Werkstoff nach dem Aufbringen
einer in radialer Richtung wirksamen Kraft definierter Größe, bestehend aus einem
beweglichen und einem starren Halter mit jeweils einem austauschbaren Meßbacken
mit zylindrischen Außenflächen, die zusammendrückbar sind und zwischen denen ein
Federelement sowie eine Meßeinrichtung zur Anzeige des jeweiligen Abstandes angeordnet
ist.
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Eine Meßvorrichtung dieser Art wird in DE-PS 15 73 500 beschrieben.
Der bewegliche Meßbacken ist dabei am Ende eines federnden Armes befestigt, dessen
anderes Ende fest eingespannt ist. Beide Meßbacken weisen jeweils einen Endanschlag
für die Stirnseite des Prüflings auf. In Abhängigkeit von dem
jeweiligen
axialen Abstand der Dichtlippe von diesem Anschlag ergibt sich eine unterschiedliche
Auslenkung des federnden Armes und dementsprechend ein unterschiedliches Meßergebnis
bei Wellendichtringen, die sich ausschließlich durch den axialen Abstand der Dichtlippe
von der Stirnseite unterscheiden. Es ist deshalb notwendig, neben Meßbacken für
die verschiedenen Durchmesser zusätzlich noch weitere Meßbacken zur Verfügung zu
haben, die sich durch einen unterschiedlichen Abstand des jeweiligen Anschlages
von der Kontrollfläche unterscheiden.
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Ei-ne weiteneflehlerquelle der Meßvorrichtung gemäß DE-PS 15 73 500
ist die Oberlagerung der elastischen Vorspannung des federnden Armes durch das Gewicht
des Meßbackens einschließlich des Prüflinges. Da dieses Gewicht gewöhnlich mit zunehmendem
Kontrolldurchmesser ansteigt, ist auch aus diesem Grunde,nach jedem Austausch der
Meßbacken eine neue Justierung erforderlich, wenn definierte Kontrollbedingungen
vorgeschrieben sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche leßvorrichtung
weiter zu entwickeln mit dem Ziel einer hohen und von der speziellen Ausführung
der Meßbacken unabhängigen Anzeigegenauigkeit. Es soll hierunter insbesondere verstanden
werden, daß nach einem Austausch der Meßbacken eine Nachjustierung nicht erforderlich
ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Meßvorrichtung aus einem beweglichen
und einem starren Halter mit jeweils einem austauschbaren Meßbacken mit zylindrischer
Außenfläche, die zusammendrückbar sind und zwischen denen ein Federelement sowie
eine tießvorrichtung zur Anzeige des jeweiligen Abstandes angeordnet ist,
erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß der bewegliche Halter Führungshilfsmittel beinhaltet, die in
jeder Stellung eine absolut parallele Lage der einander gegenüberliegenden Mantelflächen
der Meßbacken gewährleisten. Bei einer Relativbewegung der Meßbacken in bezug aufeinander
bewegen sich diese entlang einer geraden Linie und die tlantelflächen erstrecken
sich immer in einer absolut parallelen Lage zueinander. Der axiale Abstand der Dichtlippe
von der Stirnseite eines Wellendichtringes hat keine lei Einfluß in bezug auf das
erhaltene Meßergebnis. Das Gewicht der Meßbacken bzw. des Prüflinges ist ebenfalls
ohne jede Bedeutung. Eine einmalige Vorjustierung gewährleistet deshalb vollkommen
identische Kontrollbedingungen hinsichtlich der Oberpriifung von Dichtelementen
eines beliebigen Durchmessers oder eines beliebigen Gewichtes.
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Der Einfluß der Kontrollperson ist auf ein Minimum reduziert und das
erhaltene Meßergebnis kann weitestgehend als objektiv bezeichnet werden.
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Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung besteht
darin, daß für das Aufbringen der erforderlichen elastischen Vorspannung auf den
Prüfling Hilfsmittel vorgesehen sind, die technisch und konstruktiv getrennt sind
von den Hilfsmitteln, die zur statischen Abstützung des Gewichtes der Meßbacken
und des Prüflinges dienen. Eine gegenseitige überlagerung der von den beiden Arten
von Hilfsmitteln ausgeübten Kräfte ist dadurch von vorneherein ausgeschlossen.
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In bezug auf die Auswahl der Hilfsmittel, die zum Aufbringen der elastischen
Vorspannung auf den Prüfling dienen, kommen
insbesondere verlustfreie
Federelemente in Frage, beispielsweise Blatt- oder Wendelfedern ausFederstahl. Bezüglich
der konstruktiven Auslegung kann angegeben werden, daß im allgemeinen eine elastische
Vorspannung in der Größenordnung von 10 kp zugrunde gelegt wird bei einem Federweg,
der sich maximal auf wenigeMikrometer beschränkt. Bei der Auswahl muß infolgedessen
berücksichtigt werden, daß bei einer Längenveränderung um diesen Wert nach Möglichkeit
keine Veränderung der Federkraft eintritt.
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In bezug auf die Auswahl der Führungshilfsmittel für die statische
Abstützung des beweglichen Meßbackens und des Prüflinges ist es wichtig, zu beachten,
daß diese eine möglichst reibungsfreie Beweglichkeit des Meßbackens gewährleisten.
Weitgehend läßt sich diese Forderung erfüllen unter Verwendung von Gleit- oder Rollenführungen,
die neben einer besonderen Leichtgängigkeit eine ganz besonders große Robustheit
haben. In Fällen, in denen es auf allerhöchste Präzission ankommt, beispielsweise
bei der Kontrolle von Kleinstteilen hat es sich jedoch als vorteilhafter bewährt,
wenn die Führungshilfsmittel wenigstens zwei gleichlange Pendel stützen sind, die
in Bewegungsrichtung einen Abstand voneinander haben. Um eine möglichst große statische
Stabilität zu erhalten, ist es dabei zweckmäßig, wenn der oder die Abstände der
Pendel stützen wenigstens so groß sind wie deren Länge. Sie bestehen vorzugsweise
aus Streifen aus einem elastischen Werkstoff, deren Enden einerseits mit dem beweglichen
und andererseits mit dem starren Halter starr verbunden sind. Sie arbeiten völlig
verlust- und reibungsfrei, wenn sie aus Federstahl bestehen, und sie werden vorzugsweise
zwischen den einzelnen Elementen in einer solchen
Position angeordnet,
daß sie bei einem Abstand der Meßbacken, der deren Nenndurchmesser entspricht, keinerlei
elastische Vorspannung aufweisen.
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Als Pendel stützen können auch starre Stäbe verwendet werden, beispielsweise
Rohre aus Metall, die durch Gelenke mit den beiden Haltern verbunden sind. Hinsichtlich
der Anordnungspositionen gelten die genannten Randbedingungen, wobei wegen des größeren
Gewichtes die Anordnung so vorgenommen wird, daß die Stäbe eine senkrechte Lage
einnehmen, wenn der gegenseitige Abstand der Meßbacken dem Nenndurchmesser entspricht.
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Die Gelenke können als Gleit- oder als Rollenlagerungen ausgebildet
sein und sie dürfen bei einer großen Leichtgängigkeit nur ein sehr geringes Lagerspiel
von beispielsweise unter 2/ 100 mm haben. Bevorzugt ist ebenso wie in bezug auf
die vorstehenden Gleit- oder Rollenführungen eine spielfreie Lagerung.
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Sind beiderseits der Bewegungslinie Führungshilfsmittel vorgesehen,
dann können diese durch eine Achse untereinander verbunden sein, um eine'Verkantung
des beweglichen Halters während des Meßvorganges vorzubeugen, die durch eine unsymmetrische
Belastung eintreten kann. Bei Verwendung von Führungshilfsmitteln in Gestalt von
Pendel stützen kann eine solche Achse durch einen oder mehrere starre Stäbe gebildet
werden1 die jeweils ein Paar Pendel stützen starr untereinander verbinden. Pendelstüzten
aus einem Metallrohr, die den gleichen Abstand von den beweglichen Meßbacken haben
und die zusammen ein solches Paar bilden, können beispielsweise mit einem oder mehreren
Rohren einer vergleichbaren Abmessung verschweißt oder verlötet sein, entsprechend
der Struktur des Großbuchstabens H
mit einem oder mehreren, waagrecht
liegenden Querstegen, zwischen den die Pendelstützen bezeichnenden senkrechten Stäben.
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Bei Gleit- oder Rollenführungen müssen die senkrechten Stäbe durch
RolTen ersetzt werden, auf die die Relativbeweoung des beweglichen Halters ohne
Gleitbewegungen im Bereich des Umfanges übertragen wird und die entsprechend dem
vorstehenden Beispiel starr untereinander verbunden sind, beispielsweise durch Einschweißen
eines Rohres.
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Zwei beispielhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen P1eßvorrichtung
sind in der in der Anlage beigefügten Zeichnurl9 in längsgeschnittener Darstellung
wiedergegeben. Sie werden nachfolgend näher erläutert: Die Meßvorrichtung gemäß
Figur 1 besteht aus einem Ständer 1, auf dessen Oberfläche im linken Teil der starre
Meßbacken 10 fest verankert ist.
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Die Oberfläche ist im rechten Teil ausgespart und in der Aussparung
ist ein Tisch 12 enthalten, der durch Fiihrungshilfsmittel 8/9 senkrecht zu dem
Meßbacken 10 verschoben werden kann.
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An der Unterseite des Tisches 12 ist ein Vorsprung 7 unlösbar befestigt,
an dem der Taster 13 der Längenmeßeinrichtung 2 anliegt, sowie das Ende einer Spiralfeder
6, die durch eine Betätigung des Hebels 3 über das Gestänge 4 und den Anschlag 5
auf eine elastische Vorspannkraft von beispielsweise 10 kp eingestellt werden kann.
Hierzu ist zu bemerken, daß die Kraft abhängig ist von den jeweiligen Gütenorrien,
die der Kontrolle eines bestimmten Prüflinges zugrundeelegt sind.
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Die Kontrolle an sich wie folgt vorgenommen: Der zu priifende Uellendichtring
14 wird mit seiner umlaufenden Dichtlippe auf den durch den starren und durch den
beweglichen Meßbacken 10/11 gebildeten Zylinder einfach aufgesteckt. Anschließend
wird die Feder 6 durch Betätigung des Hebels 3 auf die vorgeschriebene Spannung
von beispielsweise 10 kp eingestellt und auf der Anzeigeeinrichtung 2 wird die relative
Lage des beweglichen Meßbackens 11 in be7ug auf den starren Meßbacken 10 abgelesen.
Das Daß enthält eine unmittelbare Aussage über die vorliegende Elastizität des Wellendichtringes
im Bereich der Dichtlippe. Es dient der unmittelbaren Bewertuna.
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Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der der bewegliche
Tisch 12 auf Pendelstützen 15 gelagert ist. Die Pendelstiitzen bestehen aus Federstahl,
und sie haben bei einer Dicke von 0,5 mm eine Breite von jeweils 10 mm. Es sind
insgesamt 4 Pendlstützn vorhanden, die jeweils an den Ecken des Tisches 12 angebracht
sind.
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Die relative Zuordnung der Pendelstiitzen ist so vorgenommen, daß
bei einem Abstand der Außenflächen der Meßbacken 10/11 voneinander, der dem Nenndurchmesser
entspricht, eine absolut neutrale, senkrechte Lage erhalten wird. In dieser Lage
wird von den Pendel stützen keine Kraft auf die egbacken ausgeübt.
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Der Tisch 12 weist auf der Unterseite einen Vorsprung 18 auf, in dem
eine Verstellschraube 17 mit einem Gewinde gelagert ist. Die Stellschraube weist
am vorderen Ende eine kegelige Spitze auf, die auf der Oberfläche einer Blattfeder
16 aufliegt. Die erforderliche Vorspannkraft für die Kontrolle des Prüflinges wird
von der Blattfeder 16 über die Einstellschraube 17 und den Vorsprung 18 auf den
Tisch 12 und damit auf den beweglichen Meßbacken 11 übertragen. Die Kraft läßt sich
ver
ändern und gegebenenfalls auf abweichende Werte einstellen
durch eine Betätigung der Schraube 17.
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In einem Abstand vom Angriffspunkt der Steellschraube 17 greift an
der Blattfeder 16 außerdem der Meßfühler 13 der Meßeinrichtung 2 an. Der Abstand
bewirkt eine iebelmäßige übersetzung der jeweils erreichten Auslenkung und dadurch
eine besonders feinfühlige Anzeige geringster maßlicher Verlagerungen des Meßbackens
11 in bezug auf den Meßbacken 10. Eine Meßvorrichtung gemäß Figur 2 ist deshalb
ganz besonders geeignet zur über prüfung hochpräziser Wellendichtringe mit kleinsten
Abmessungen.
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Lee r"s t e tI r