DE4015576C2 - Fasenlängen-Meßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Fasenlänge angefaster Werkstücke mit einer Wegmeßvorrichtung, einem Meßtaster sowie einer Anschlagkante.

Zur Fasenlängenmessung sind bereits verschiedene, vergleichsweise aufwendige Geräte bekannt. Ein solches Gerät weist beispielsweise einen Taster in Form eines Schwenkhebels auf mit einer Tastspitze, die entlang eines Weges relativ zu einem Werkstück verfahrbar ist. Pro Wegeinheit wird dabei ein bestimmter Schwenkwinkel registriert und in einem Diagramm aufgezeichnet. Aus dem Verhältnis von zurückgelegtem Weg und Schwenkwinkel läßt sich dann der Fasenwinkel oder die Länge der Fase berechnen.

Dieses Gerät ist bezüglich der praktischen Handhabung zur Messung der Fasenlänge ungünstig, für eine solche Messung insgesamt auch aufwendig und teuer. Vom Meßprinzip her ist dieses Meßgerät insbesondere für Formen, Gewinde, Einstiche und dergleichen konstruiert. Zur Kontrolle der Fasenlänge an Serienteilen, wo stichprobenweise die Fase auf Maßhaltigkeit überprüft werden soll, ist das Meßverfahren zu aufwendig und umständlich und somit für eine laufende Überwachung insbesondere von Serienteilen praktisch ungeeignet.

Aus den Druckschriften CH 579 261 A5, CH 569 953 A5, FR 2 314 469 A1 sowie der DE 26 16 105 A1 sind prinzipiell gleich aufgebaute Fasenmeßlehren bekannt, die einen verschiebbaren Meßtaster mit einer Anschlagkante zur Anlage an der zu überprüfenden Werkstück-Fase haben. Der Meßtaster ist als Schieber ausgebildet und es ist eine Meßskala insbesondere in Verbindung mit einem Nonius zum Ablesen der von der Fasenhöhe abhängigen Verschiebung des Schiebers vorgesehen.

Die Fasenmeßlehren sind als Handgeräte ausgebildet, die an das zu überprüfende Werkstück angelegt werden. Es ist dazu erforderlich, sowohl das Werkstück als auch das Fasenmeßgerät während der Messung relativ zueinander in einer definierten Position zu halten und dabei den Meßtaster zu verschieben, bis er mit seiner als Meßkante ausgebildeten Anschlagkante an der Fase anliegt. Obgleich Anlagen an der Meßlehre für das Werkstück vorhanden sind, erfordert die Überprüfung eine große Geschicklichkeit und das Meßergebnis ist von der exakten Relativlage zwischen Meßlehre und Werkstück und damit von der manuellen Geschicklichkeit des Benutzers abhängig. Bei Einzelüberprüfungen an einem Werkstück können zwar mehrere Vergleichsmessungen durchgeführt werden, um das Ergebnis von Fehlmessungen zu eliminieren, jedoch ist dies bei Überprüfung von Serienteilen, wo nur kurze Zeit für einen Meßvorgang zur Verfügung steht und darüber hinaus hohe Anforderungen an die Meßgenauigkeit und Meßsicherheit gestellt werden, nicht akzeptabel.

Nachteilig ist weiterhin, daß das Messen der Fase bei unter­ schiedlichen Fasenwinkeln entweder nur in geringem Umfang oder nur durch Auswechseln von Teilen möglich ist.

Schließlich ist aus dem DE-Gbm 72 01 833 eine Fasen-Fühllehre bekannt, die eine in der Winkelhalbierenden der angefasten Kante geführte, verschiebbare Zunge aufweist. Die Fühllehre hat Seitenteile mit zwei im Winkel der angefasten Kante verlaufenden Schenkeln, die an die Seitenflächen des bezüglich der Fase zu überprüfenden Bauteils angelegt werden. Mit der Stirnfläche der verschiebbaren Zunge kann durch Lichtspaltmessung der Fasenwinkel kontrolliert und über die Ausschublänge der Zunge wird die Höhe der Fase gemessen und über eine Umrechnungstabelle kann die Breite der Fase ermittelt werden. Auch diese Messung und insbesondere ein Umstellen auf andere Fasenwinkel ist umständlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein insbesondere als Handgerät ausgebildetes Meßgerät der eingangs erwähnten Art zur Messung der Fasenlänge zu schaffen, das einfach handhabbar ist und bei vergleichsweise geringem Aufwand ein gutes Meßergebnis liefert. Dabei soll der Meßvorgang selbst nur kurze Zeit in Anspruch nehmen und das Meßergebnis soll sofort und insbesondere auch direkt ablesbar zur Verfügung stehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Vorrichtung für das Werkstück eine Auflage aufweist, daß die Anschlagkante im Längsverlauf dieser Auflage vorgesehen ist und zur Anlage an der Fasenfläche sowie als Schiebeanschlag für das Werkstück dient und daß ein mit der Wegmeßvorrichtung verbundener, an die über die Anschlagkante überstehende, angefaste Stirnseite des Werkstücks anlegbarer Meßtaster vorgesehen sind.

Eine solche Meßvorrichtung ermöglicht auf einfache Weise eine schnelle Messung und Überprüfung der Fasenlänge.

Das Auflegen des zu überprüfenden Werkstücks auf die in der Vorrichtung integrierte Auflage schafft die Voraussetzung für eine exakte Lagezuordnung des Werkstücks relativ zur Meßvorrichtung. Dadurch ist eine besonders einfache Handhabung möglich, da das zu überprüfende Werkstück nach dem Auflegen auf die Auflage nur noch an die Schiebeanschläge für das Werkstück bildenden Anschlagkanten geschoben werden muß. In dieser Position ist das Meßergebnis ohne weiteres Zutun direkt ablesbar.

Der Überstand der angefasten Stirnseite des Werkstückes über die Anschlagkante hinaus wird dabei gemessen.

Die Meßvorrichtung ist einfach im Aufbau und läßt sich gut auch als kompaktes Handgerät herstellen. Der Meßvorgang benötigt nur sehr kurze Zeit, so daß gut auch häufige Stichprobenmessungen bei Serienfertigungen durchgeführt werden können.

Die Konstruktion des Gerätes erlaubt durchmesserunabhängige Messungen der Fasenlänge an verschiedenen Werkstücken. Es lassen sich damit rohrartige Werkstücke oder auch Wellen messen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Länge des mit der Wegmeßvorrichtung verbundenen Meßtasters und/oder die Länge der Anschlagkante jeweils relativ zueinander zur Kompensation unterschiedlicher Fasenwinkel verstellar sind.

Die Lage des Meßtasters, die Höhe der Anschlagkante und auch der Fasenwinkel des Prüflings stehen in einem direkten, geometrischen Zusammenhang. Durch Verändern vorzugsweise der Meßtasterlänge oder gegebenenfalls der Anschlagkantenhöhe ist ein Anpassen an unterschiedliche Fasenwinkel möglich, durch das ein Umstellen der Wegmeßvorrichtung selbst dann sich erübrigt.

Zweckmäßigerweise weist die Werkstück-Auflage wenigstens einen Auflagebolzen auf, der zur Bildung der Anschlagkante vorzugsweise als Ansatzbolzen ausgebildet ist.

Dadurch ist eine exakte Zuordnung der Auflageebene und der Lage der Anschlagkante relativ zu der Auflage vorhanden, so daß eine gute Meßgenauigkeit begünstigt und auch ein besonders einfacher Aufbau möglich ist.

Vorzugsweise ist zur Längenänderung des Meßtasters innerhalb von dessen Längserstreckung eine einstellbare Gewindeverbindung als Längenverstellvorrichtung vorgesehen. Dies läßt sich mit einfachen Mitteln bei guter Einstellgenauigkeit realisieren und außerdem ist auch eine gute Handhabung möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Wegmeßvorrichtung eine Meßuhr vorgesehen ist. Solche Meßuhren sind handelsüblich und stehen mit guter Meßgenauigkeit vergleichsweise preiswert zur Verfügung. Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Eine zum Teil im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Fasenlängen-Meßvorrichtung,

Fig. 2 eine Aufsicht des in Fig. 1 gezeigten Gerätes,

Fig. 3 eine Vorderseitenansicht des in Fig. 1 und 2 ge­ zeigten Gerätes,

Fig. 4 eine Längsschnitt-Detaildarstellung im Bereich eines Meßtasters und

Fig. 5 eine Prinzipskizze der Meßanordnung.

Die wesentlichen, zu einer Fasenlängen-Meßvorrichtung - kurz: Meßgerät - gehörenden Teile sind in den Fig. 1 und 2 und prinzipiell auch in der Fig. 5 erkennbar. Es sind dies eine Auflage 2 für das zu überprüfende Werkstück 3, ein mit einer Wegmeßvorrichtung 4 verbundener, an die angefaste Stirnseite 5 des Werkstückes 3 anlegbarer Meßtaster 6 sowie eine An­ schlagkante 7 zur Anlage an der Fasenfläche 8.

Mit Hilfe des Meßgerätes 1 kann die Fasenlänge 1 einer Fase 9 bestimmt werden, wobei dies in der Regel die achsparallele Länge zwischen Stirnseite 5 und dem dieser abgewandten Ende der Fasenfläche 8 ist.

Beim Meßvorgang wird das Werkstück 3 mit seinem Außenmantel auf die Auflage 2 aufgelegt und dann in axialer Richtung parallel zur Auflage gegen die stufenförmige Anschlagkante 7 verschoben. Gleichzeitig wird dabei der Meßtaster 6 ausge­ lenkt entsprechend dem axialen Überstand Ü (Fig. 5) über die Anschlagkanten 7 hinaus. Bei fest vorgegebener Höhe h der An­ schlagkante 7 über der Auflage 2 sowie fest vorgegebenem Fasenwinkel W ergibt sich für unterschiedliche Fasenlängen l auch ein entsprechend unterschiedlicher Überstand Ü, der über den Meßtaster 6 erfaßt und zu der Wegmeßvorrichtung 4 weiter­ geleitet wird.

Um bei unterschiedlichen Fasenwinkeln W aber gleichen Fasen­ längen l gleiche Anzeigen bei der Wegmeßvorrichtung 4 zu er­ halten, müssen die sich ergebenden, unterschiedlichen Über­ stände Ü ausgeglichen werden. Dafür ist im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel eine durch eine einstellbare Gewindeverbindung 10 realisierte Längenverstellvorrichtung 11 innerhalb der Längserstreckung des Meßtasters 6 vorgesehen. An diese Längenverstellvorrichtung 11 ist einerseits der Taster 6a der Wegmeßvorrichtung 4 angeschlossen und anderer­ seits der an das Werkstück 3 anlegbare Meßtaster 6.

Der Aufbau der Längenverstellvorrichtung 11 ist Fig. 4 ent­ nehmbar. Die Gewindeverbindung 10 dieser Längenverstellvor­ richtung 11 hat ein mit dem Taster 6a verbundenes Außenge­ windeteil 13 sowie ein mit dem Meßtaster 6 verbundenes Innen­ gewindeteil 14. Durch Verdrehen des Innengewindeteiles mit dem damit verbundenen Meßtaster 6 kann die Gesamtlänge des Meßtasters und damit auch dessen Ausgangslänge variiert und an unterschiedliche Fasenwinkel angepaßt werden. Das Meß­ tasterteil 6a ist drehfest und auch das damit verbundene Außengewindeteil 13 ist gegen Verdrehen gesichert.

Das Innengewindeteil 14 bildet eine manuell betätigbare Stellschraube und weist an seinem Außenmantel einen Rändel­ ring 15 auf.

Die zur Längenkompensation unterschiedlicher Fasenwinkel vor­ gesehene Längenverstellung des Meßtasters 6 erfordert bei ge­ gebener Gewindesteigung der Gewindeverbindung 10 einen ent­ sprechenden Verdrehwinkel. Zur Kontrolle ist auf dem Außen­ mantel des Innengewindeteiles 14 eine Skala 16 mit Fasen­ winkelmaßen vorgesehen. Dieser Skala 16 ist ein Zeiger 17 zu­ geordnet. Somit ist das Einstellen auf unterschiedliche Fasenwinkel einfach durchführbar und auch kontrollierbar. Zur weiteren Vereinfachung der Einstellung dient eine Rastvor­ richtung 18 mit einer durch eine Feder 19 belasteten Kugel 20 innerhalb des Innengewindeteiles 14 und am Umfang des Außen­ gewindeteiles 13 sind Rastvertiefungen 21 an bestimmten Fasenwinkeln zugeordneten Stellen vorgesehen. Beispielsweise können diese Rastvertiefungen 21 an Stellen vorgesehen sein, die den in der Praxis am häufigstens vorkommenden Fasen­ winkeln entsprechen, beispielsweise 15°, 20°, 30° und 45°.

Erwähnt sei noch, daß zur Anpassung an unterschiedliche Fasenwinkel die Gesamtlänge des Meßtasters 6 auch unverändert bleiben kann, wobei in diesem Falle die Höhe h der Anschlag­ kante 7 variiert werden müßte.

Als Wegmeßvorrichtung 4 kommt bevorzugt, wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt, eine Meßuhr 12 zum Einsatz. Es können hierbei wahlweise mechanische Meßuhren oder elektro­ nische Meßuhren, wahlweise mit analoger oder digitaler An­ zeige verwendet werden. Fig. 2 läßt noch gut erkennen, daß der Meßuhrentaster 6a über eine Klemmverbindung 22 mit dem Außengewindeteil 13 verbunden ist.

Als Auflage 2 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei parallel zueinander angeordnete Auflagebolzen 23 vorgesehen. Zur Bildung der Anschlagkante(n) 7 weisen die Auflagebolzen 23 einen im Durchmesser größeren Ansatz 24 auf, so daß eine feste Zuordnung zwischen Auflageebene und Höhe sowie Lage der Anschlagkante 7 gegeben ist.

Die Ausgangslage des Meßtasters 6, der ohne Beaufschlagung in diese Ausgangslage ausfedert, ist der Lage der Anschlagkante 7 zugeordnet.

Wie aus Fig. 1 entnehmbar sind die Auflagebolzen etwa hori­ zontal angeordnet, so daß ein Werkstück 3 - zum Beispiel ein Bolzen oder ein Ring - dort aufgelegt oder eingehängt werden kann. Durch axiales Verschieben gegen die Anschlagkante 7 wird das Werkstück dann in Meßposition gebracht, wo bereits der Meßtaster 6 von der Stirnseite 5 des Werkstückes beauf­ schlagt und axial verschoben ist. Das Meßergebnis ist dann direkt bei der Meßuhr 12 ablesbar. Ein solcher Meßvorgang kann in kürzester Zeit, beispielsweise innerhalb einer oder zwei Sekunden durchgeführt werden. Prinzipiell würde ein Auflagebolzen 23 genügen, für die Praxis ist jedoch die Lage des zu messenden Werkstückes bei zwei mit Abstand zueinander angeordneten Auflagebolzen 23 vorgegeben, so daß sich eine bessere Meßgenauigkeit auch bei kurzen Meßvorgängen ergibt.

Zur Anpassung an unterschiedliche Werkstücke ist die Lage der beiden Auflagebolzen 23 veränderbar. Fig. 3 läßt erkennen, daß dazu ein im Kreisbogen verlaufender Schlitz 25 in einer Trägerplatte 26 angeordnet ist. Die beiden Auflagebolzen 23 sind über Schrauben 27 (Fig. 2) gehalten und nach Lösen dieser Schrauben 27 lassen sich die Bolzen verstellen.

Der Meßtaster 6 ist, wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, mit seinem Tastende etwa zwischen den beiden Auflagebolzen 23 und mit Seitenabstand zu einer Verbindungslinie zwischen diesen beiden Auflagebolzen angeordnet.

Das Meßgerät 1 weist ein Gestell 28 mit einer Grundplatte 29 zum Aufstellen auf einen Untergrund sowie die damit ver­ bundene, etwa vertikale Trägerplatte 26 auf. An der Träger­ platte 26 befindet sich ein Meßuhrhalter 30 und auch die Auf­ lagebolzen 23 sind auf der anderen Seite als der Meßuhren­ halter 30 mit der Trägerplatte 26 verbunden. Insgesamt bildet das Meßgerät 1 ein handliches, kompaktes Handgerät.

Wie bereits vorerwähnt ist die Länge des Überstandes der an­ gefasten Stirnseite 5 des Werkstückes 3 von der Höhe h der Anschlagkante 7 über der Auflage 2 und auch vom Fasenwinkel abhängig. Für die Praxis ist die Höhe h der Anschlagkante 7 so bemessen, daß noch die kleinsten am Werkstück 3 vorkommen­ den Fasenhöhen entsprechend dem Abstand der Außenkante der Stirnseite 5 senkrecht zur Verlängerung des Außenmantels des Werkstückes, einen geringfügigen Überstand Ü ergeben.

Die Höhe h der Anschlagkante 7 beträgt dabei zweckmäßiger­ weise wenige Zehntel-Millimeter. In einer praktischen Aus­ führungsform, bei der die Längenverstellvorrichtung 11 für den Meßtaster 6 zur Fasenwinkelkompensation mit einer Ge­ windeverbindung 10 arbeitet, die eine Steigung von einem Millimeter hat, würde sich für eine halbe Umdrehung eine zuge­ hörige Stufenhöhe h der Anschlagkante 7 von 0,183 mm ergeben. Zwischen einem größten Fasenwinkel von hier 45° und einen kleinsten Fasenwinkel von 15° könnte bei gleicher Fasenlänge der sich einstellende, unterschiedliche Überstand Ü von 0,5 mm mit einer halben Umdrehung an der Winkelvorwählschrauben (Längenver­ stellvorrichtung 11) ausgeglichen werden. Bezogen auf die Länge einer 45°-Fase würde sich bei einem Fasenwinkel von 30° eine Ausgleichslänge von 0,13 mm, bei 20° ein Ausgleich von 0,32 mm ergeben.

Erwähnt sei noch, daß die Längenverstellvorrichtung 11 Dreh­ begrenzungen aufweist, damit die Meßtaster-Länge nicht über den vorgesehenen Längenausgleichsbereich hinaus verstellt wird.

In Fig. 5 sind zwei verschiedene Werkstücke 3 jeweils in Meßposition dargestellt. Beide Werkstücke 3 haben hier die gleiche Fasenlänge l, jedoch unterschiedliche Fasenwinkel W1 und W2. Das durchgezogen dargestellte Werkstück 3 hat hier einen Fasenwinkel W2 von 45°. Entsprechend ergibt sich ein Überstand Ü2, der größer ist als der Überstand Ü1 des strich­ liniert gezeigten Werkstückes 3 mit einem Fasenwinkel W1 von 15°. Um trotz dieser unterschiedlichen Überstände Ü1 beziehungs­ weise Ü2 eine gleiche Anzeige bei der Meßuhr 12 entsprechend der gleichen Fasenlänge 1 der Fasen 9, 9' zu erhalten, muß der Meßtaster 6 auf die unterschiedlichen Fasenwinkel durch Verändern seiner Länge um die Strecke V angepaßt werden. Dies erfolgt mit der Längenverstellvorrichtung 11.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Messen der Fasenlänge angefaster Werkstücke, mit einer Wegmeßvorrichtung, einem Meßtaster sowie einer Anschlagkante, dadurch gekennzeichnet, daß sie für das Werkstück (3) eine Auflage (2) aufweist, daß die Anschlagkante (7) im Längsverlauf dieser Auflage vorgesehen ist und zur Anlage an der Fasenfläche (8) sowie als Schiebeanschlag für das Werkstück dient und daß ein mit der Wegmeßvorrichtung (4) verbundener, an die über die Anschlagkante überstehende, angefaste Stirnseite (5) des Werkstücks (3) anlegbarer Meßtaster (6) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des mit der Wegmeßvorrichtung verbundenen Meßtasters (6) und/oder die Lage der Anschlagkante (7) jeweils relativ zueinander zur Kompensation unterschiedlicher Fasenwinkel (W) verstellbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstück-Auflage (2) wenigstens einen Auflagebolzen aufweist, der zur Bildung der Anschlagkante (7) vorzugsweise als Ansatzbolzen mit einem im Durchmesser größeren Ansatz (24) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der über die Auflage (2) vorstehenden Anschlagkante 7 kleiner als die kleinste Fasenhöhe einer zu messenden Fase ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Längenänderung des Meßtasters (6) innerhalb von dessen Längserstreckung eine einstellbare Gewindeverbindung (10) als Längenverstellvorrichtung (11) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeverbindung (10) des Meßtasters (6) ein Außengewindeteil (13) und ein auf dieses Außengewindeteil aufschraubbares Innengewindeteil (14) aufweist und daß vorzugsweise Drehbegrenzungen für die Einstellung eines größten und eines kleinsten Fasenwinkels innerhalb eines vorgesehenen Fasenwinkelbereichs vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewindeteil (14) als Stellschraube mit einer Skala (16) für die vorgesehenen Fasenwinkel ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Längenverstellvorrichtung (11) des Meßtasters (6) eine jeweils bei vorgesehenen Fasenwinkeln lösbar einrastende Rastvor­ richtung vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Wegmeßvorrichtung (4) eine Meßuhr (12) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Längenverstellbarkeit des Meßtasters (6) bei größten und kleinsten vorgesehenen Fasenwinkeln von 45° und 15° 0,5 mm beträgt und daß in Abstimmung dazu die Fasenanschlagkante (7) über die Auflageebene (2) für das Werkstück 0,183 mm übersteht.

11. Vorrichtung nach Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Auflage (2) zwei parallele Auflagebolzen (23) vorgesehen sind, die vorzugsweise in ihrem Parallelabstand zueinander, insbesondere auf einem Kreisbogen, verstellbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastende des Meßtasters (6) etwa zwischen den beiden Auf Lagebolzen (23) und vorzugsweise mit Seitenabstand zu einer Verbindungslinie zwischen diesen beiden Auflagebolzen angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Gestell (28) mit einer Grundplatte (29) sowie einer etwa vertikalen Trägerplatte (26) mit daran befindlichem Meßuhr-Halter (30) und damit verbundener Werkstückauflage (2) vorgesehen ist.