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Vorrichtung zum Messen der Steigung an Gewindewerkstücken Zum Messen
der Steigung an Gewindewerkstücken sind mechanische und optische Meßvorrichtungen
gebräuchlich. Bei den mechanischen Meßvorrichtiungen werden meist als Vergleichsmaß
aneinandergereihte Endmaße benutzt, während die Messung am Prüfwerkstück durch ein
Fühlhebelgerät, z. B. eine Meßuhr oder ein Minimeter, erfolgt. Die Verwendung von
Endmassen bedingt besonders bei großen Meßlängen eine umständliche zeitraubende
Handhabung und ergibt durch die Summierung der jedem Endmaß anhaftenden Restfehler
unzureichende Meßgenauigkeiten.
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Die Projektionsmessung, bei der als Vergleichsmaß ein mikroskopisch
abgelesener Strichmaßstab verwendet wird, hat den Nachteil, daß im Sehfeld des für
die Werkstückbetrachtung vorgesehenen Mikroskops nicht der richtige, in der Schnittebene
der Längsachse des Gewindes liegende Umriß des Gewindeprofils erscheint, sondern
die Umrißlinie des über der Achsenschnittebene. liegenden, d. h. des voreilenden
Gewindeteiles. Der Profilumriß ist daher nicht nur verzerrt, sondern auch verschwommen,
so daß die Meßgenauigkeit ungünstig beeinflußt wird.
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Bei der bekannten Achsenschnittmessung besitzt die optische Meßvorrichtung
im wesentlichen den gleichen Aufbau wie bei der Projektionsmessung, nur werden zur
Messung sogenannte Meßschneiden verwendet, die an die Gewindeflanken angelegt werden.
Jede Meßschneide trägt in einem bestimmten Abstand parallel zur Schneidenkante einen
feinen Haarstrich, der anstatt der Gewindeflanke durch das Mikroskop anvisiert wird.
Die Handhabung dieser Vorrichtung ist verhältnismäßig umständlich, da das bei jedem
Meßvorgang notwendige Neueinrichten der empfindlichen Meßschneiden Sorgfalt und
Zeit erfordert. Die Vorrichtung bedingt ferner das Vorrätighalten einer verhältnismäßig
großen Anzahl der kostspieligen Meßschneiden.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Steigung
an Gewindewerkstücken mittels abschwenkbaren Fühlhebelgeräts unter Verwendung eines
mikroskopisch abgelesenen Strichmaßstabes, welcher zusammen mit dem zwischen Gegenhaltern
drehbeweglichen Prüfwerkstück auf einem grob- und feinverstellbaren Schlitten angeordnet
ist. Die neue Meßvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der
Gegenhalter eine Stirnplanfläche besitzt, gegen die das Prüfwerkstück über eine
Kugel anliegt, und daß zu beiden Seiten des Prüf= Werkstücks mindestens zwei je
für sich zu diesem axial und radial einstellbare Fiihlhebelgeräte angeordnet sind,
welche vermittels gemeinsam betätigter, über Nocken auf die um ein Blattfedergelenk
beweglichen Gerätehalter einwirkender kombinierter Schubkurbel- und Zahnstangengütriebe
gleichzeitig in Meßstellung einschwenkbar sind.
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Die angegebene Ausbildung der Gegenhalter ergibt eine günstige Punktanlage
des Prüf-
Werkstücks und sichert dessen einfaches und feinfühliges
Ausrichten, da hierbei die Kugeln auf den Stirnplanflächen gleiten können.
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Durch die Anordnung von zwei gegenüberliegenden Fühlhebelgeräten kann
die Steigungsmessung gleichzeitig an beiden Flanken eines Gewindeganges durchgeführt
werden, so daß sich der Zeitaufwand für das Ausmessen des Gewindewerkstücks gegenüber
bekannten Vorrichtungen erheblich kürzer stellt. Mit der Anordnung gelingt es ferner,
schärfere Meßergebnisse als bisher zu erzielen, wenn jede Gewindeflanlze gleichzeitig
an zwei gegenüberliegenden Stellen geniessen Wird, wobei dann der Meßwert aus dem
arithmetischen Mittel der Anzeigewerte beider Fiililliebelgeräte zti bilden ist.
Infolge der vom Meßschlitten unabhängigen axialen und radialen Einstellbarkeit der
Fühlhebelgerä te kann ihre Stellung leicht verschiedenen Werkstückdurchmessern sowie
verschiedenen Werkstiicksteigungen angepaßt werden. Die angegebene Bewegungsübertragung
gestattet init einfachen Mitteln, beide Fühlhebelgeräte rasch und gleichzeitig in
-%,Ießlage zu bringen.
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litt ganzen genommen wird durch das Zusammenwirken der kombinerten
1lerlcmale eine Steigungsnießvorrichtung erhalten, «-elche außerordentlich kurze
Melazeiten und doch hochgenaue Meßergebnisse bei einfacher Ilandliabung ergibt.
Besonders geeignet erweist sich die Vorrichtung zum Ausmessen verhältnismäßig langer
Gewindewerkstücke, z B. Leitgewindespindeln.
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Im weiteren wird für die im Anspruch 2 gekennzeichnete Einrichtung
zum Feinverstellen des den Strichmafllstab und das Werkstück tragenden Schlittens
Schurz begehrt.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand als Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Fig. I zeigt eilte Gesamtseitenansicht der Meßvorrichtung. Fig.2
ist eine Stirnansicht in größerem Maßstabe, welche die Art der Anordnung der mechanischen
Meßmittel zeigt. Fig. 3 ist eilte teilweise Draufsicht in noch größerem Maßstabe
nach Fig. 2. Fig. 4 zeigt im Längsschnitt eine Einrichtung zum Feinverstellen des
Meßschlittens.
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Das Belt i der Vorrichtung ist auf ein Funciament aufgesetzt und wird
an mehreren Stellen durch einstellbare Setzstöcke 2 getragen und alt einem Ende
von einer Rollenauflage 2'. Auf den Bettführungen ist ein Schlitten 3 geführt, welcher
den Bezugslättgenmaßstab 4 und das Prüfwerkstück 5 trägt. Die Bettführungen sind
als genau geschliffene Rundstäbe iu und fit' ausgebildet, die auf dem Bett i aufgeschraubt
sind. Das Bett selbst besteht aus einem Walzprofilträger. Die Gegenführungen am
Schlitten sind als Dollen ausgebildet, und zwar als einfache Laufrollen 3d, welche
das Gewicht des Schlitteils auf die Führungen übertragen, sowie als gekreuzte Rollenpaare
3'-, welche die gerade Führung des Schlittens übernehmen. Die Verstellung des Schlittens
kann deshalb mit größter Feinfühligkeit und ohne großen Kraftaufwand erfolgen.
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Zur Schlittenverstellung sind Mittel zum Grob- und zum Feinver stellen
vorgesehen. Die Grobverschiebung wird vorn Handrad 41 aus vorgenommen, «-elches
einett nicht dargestellten Seilzug betätigt. Es könnte auch ein Zahnstangengetriebe
hierzu Verwendung finden. Die Feinverstellung, die dazu dient, die Teilurigen des
Maßstabes feinfühlig und genau gegenüber dein optischen Bezugssystem des Mikroskopes
b einzustellen, ist aus I# ig. ,4 ersichtlich. Sie besitzt den folgenden Aufbau.:
Auf dein Bett i ist ein Lagerbock 42 befestigt, welcher ein Schneckengetriebe 43,
4 aufnimmt. Die Bohrung der Schneckenradnabe ist mit Muttergewinde versehen, welches
in das Außengewinde einer Biiclise 45 eingreift. Urn die Gewindeflanken stets in
dichter Anlage zu halten, ist eine Feder 40 vorgesehen, die sich gegen die Stirnseite
des Schneckenrades 44 abstützt und auf der anderen Seite gegen ein Längslager 4;
auf der Büchse 45 anliegt. Durch die Büchse 45 ist eilte zylindrische Stange 48
hindurchgeführt, welche finit den' Schlitten 3 verbunden ist. Alt dein einen Ende
der Büchse 45 ist eine Kleinineinrichtung vorgesehen, die wie folgt ausgebildet
ist: In einer tangential zur Längsbohrung verlaufenden und diese um ein bestimmtes
Maß überschneidenden Bohrung ist ein Klemmbolzei' 49 sowie eine Klenimllülse 5o
geführt. Das Schaftende des Kleinmbolzelis 49 trägt Gewinde, auf welchem ein Klemmhebel
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sitzt. Wird dieser Hebel s' verdreht, so drückt er über eine Hülse 52 die
Hülse 5o gegen die Stange 48 und zieht gleichzeitig den Kleniinkopf des Bolzens
49 von der anderen Seite her dagegen. Die Klemmflächen am Bolzenkopf 49 und der
Hülse 5o werden durch Auskehlungen entsprechend der Rundung der Stange 48 gebildet.
Zum schnellen Lösen der Klemmeinrichtung ist eilte Feder 54 angeordnet, welche das
Bestreben hat, den Bolzenkopf 49 und die Hülse 5o in entgegengesetzten Richtungen
zu verschieben. Ist die Klemmeinrichtung gelöst, so kann der Schlitten vom Handrad
41 aus bewegt werden. Die Stange 48 gleitet dann in der Büchse 45. Nach erfolgter
Grobverschiebung wird die Büchse 45, auf der Stange 48 in der beschriebenen Weise
festgeklemmt. Der Schlitten ist somit blockiert. Die Feinverstellung wird dann vom
Handrad 53 aus, welches das
Schneckengetriebe 43, 44 betätigt, vorgenommen.
Die Verschiebebewegung wird dabei über das Muttergewinde der Schneckenradnabe, welches
mit dem Gewinde auf der Büchse 45 in Eingriff steht, dem Schlitten mitgeteilt.
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Bezugsmaßstab und Prüfwerkstück sind gleichachsig zueinander angeordnet.
Die Ablesung des feingeteilten Längenmaßstabes 4 erfolgt durch ein Mikroskop 6,
welches aneinem Halter 7, 8 in Höhenrichtung und in Richtung der Maßstabachse einstellbar
ist. Der Halter 8 ist am Maschinenbett i angeordnet. Das Prüfwerkstück 5, z. B.
eine Gewindespindel, wird durch Mikrotastgeräte 9 geprüft. Zusätzlich ist noch ein
Mikroskop io vorgesehen, welches in ähnlicher Weise wie das Mikroskop 6 von einem
Halter i i, i2 getragen wird. Der Längenmaßstab 4 wird von mehreren prismatischen
Unterstützungsböckchen 13 aufgenommen. Die Auflageflächen sind hierbei als Schneiden
ausgebildet, so daß eine sehr genaue Lagerung gewährleistet ist. Die Unterstützungsböckchen
13 sind in Nuten des Schlittens 3 verschiebbar und festklemmbar. Die axiale Abstützung
des Maßstabes erfolgt durch zwei Gegenhalter 14. Die Anlagepunkte werden durch Mikrometerschrauben
i4a gebildet, so daß ohne Beeinflussung der Schlittenstellung eine Verschiebung
des Maßstabes auf einen gewünschten Ausgangswert möglich ist. Das Prüfwerkstück
5 (Gewindespindel) wird an mehreren Stellen von j e zwei gegenüberliegenden Unterstützungsböckchen
15 aufgenommen. Diese sind in Längsnuten des Schlittens 3 ein-und feststellbar.
Eine Verstellung der Unterstützungsbäckchen wird beim Auswechseln von Werkstücken
mit verschiedenen Längenabmessungen nötig und ferner, um bei veränderter Gewindesteigung
des Werkstückes die Anlagefläche in richtige Anlage mit dem Außenumfang des Gewindeganges
zu bringen. Die Führungsflächen für die Bäckchen 15 sind zur senkrechten Mittelebene
des Schlittens 3 geneigt angeordnet, so daß, von der Stirnseite gesehen, eine prismaartige
Werkstückauflage entsteht. Die Auflageflächen werden durch die Stirnflächen der
Bolzen i5a gebildet, welche in den Bäckchen 15 gelagert sind. Die Bolzen 15a sind
durch Mikrometer 15b fein verstellbar, so daß ein leichtes Ausrichten des Werkstückes
möglich ist. Die axiale Abstützung des Prüfwerkstückes 5 erfolgt an jedem Werkstückende
durch zwei reitstockartige Gegenhalter 16 und 17. Der eine Gegenhalter ist auf dem
Schlitten 3 befestigt, während der andere auf einer Längsführung ein- und feststellbar
ist, um sich verschiede= nen Werkstücklängen anzupassen. DerGegenhalter 17 ist als
Teilvorrichtung ausgebildet, um eine Messung des Werkstückes allseitig, d. h: auf
dem gesamten Steigungsverlauf innerhalb einer Ganghöhe durchführen zu können. Die
Teilvorrichtung ist in bekannter Weise durchgebildet, beispielsweise nach dem unmittelbaren
Teilverfahren arbeitend, mit einer Teilscheibe i7a, die mit Rasten 17b versehen
ist, in die ein Indexstift 17c einschnappt. Das Werkstück ist mit der Teilvorrichtung
durch einen Mitnehmer 1711 bekannter Art verbunden. Das Werkstück 5 steht an beiden
Enden über Kugeln 18 mit den Gegenhaltern 16 und 17 in Anlage. Die Kugeln 18 werden
von dem Zentrierkegel am jeweiligen Werkstückende aufgenommen und zweckmäßig noch
zusätzlich unterstützt. Sie legen sich `gegen die Stirnplanflächen der Gegenhalter
an. Auf diese Weise wird eine günstige Punktanlage des Werkstückes erhalten und,
was noch wichtiger ist, die genaue Einstellung des Werkstückes (Ausrichten) in Höhenrichtung
kann ohne Schwierigkeiten' erfolgen, da die Kugeln an den Planflächen entlanggleiten
können. Die insbesondere zur Steigungsprüfung dienenden Mikrotastgeräte 9 sind in
einem Halter ig befestigt. Der Taststift ga des Gerätes 9 liegt gegen einen zwischen
Spitzen 20, 21 gelagerten zweiarmigen Hebel 22 an. Das eine Ende des Hebels 22 ist
als Meßschneide oder auch als Kugelknopf ausgebildet und wird in messende Berührung
mit der Flanke des Gewindes gebracht. Eine Feder 23' hält stets die Verbindung zwischen
Hebel 22 und Taststift 911 des Gerätes 9 aufrecht. Der Halter ig für das Mikrotastgerät
ist in rechtwinklig gekreuzten Richtungen mittels des Knopfes 23 bzw. 24 einstellbar.
Wird am Knopf 23 gedreht, so bewegt sich das Tastgerät auf einer Führung 25 in Richtung
der Werkstückachse und durch Drehen am Knopf 24 auf einem Führungsbolzen 26 radial
zum Werkstück. Auf dem oberen Teil der Führungen 25 und 26 befindet sich jeweils
eine Verzahnung (Zahnstange), in die ein von dem Knopf 23 bzw. 24 bewegtes Zahnritzel
eingreift. Die Stellung des Halters ig, iga wird von einem Knopf 27 aus, welcher
einen Exzenter 29" bewegt, fixiert. Hierbei wird die untere Fläche des Teiles iga
gegen die Fläche 28a des Teiles 28 gepreßt, in dem auch der Führungsbolzen 26 befestigt
ist. Der Träger 28 ist über- ein Gelenk, im vorliegenden Falle durch eine Blattfeder
29, mit dem am Maschinenbett i befestigten Halterteil 30 verbunden. Durch
die Gelenkverbindung wird ein rasches Ein- und Ausbringen des Meßgerätes g in und
außer Meßstellung ermöglicht. Die Meßstellung wird hierbei 'durch Anschläge 31 bestimmt.
Die Anschläge 31, welche zweckmäßig in Blattfederbreite voneinander entfernt
sind,
befinden sich am Träger 28 und wirken mit Gegenanschlägen 32 am festen Trägerteil
30 zusammen.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind zwei 1likrotastgeräte auf
gegenüberliegenden Werkstüekseiten angeordnet, so daß gleichzeitig beide Gewindeflanken
anessend erfaßt werden können. Um ein gleichzeitiges An-und Abschwenken der -.\lil:rotastger:ite
zti erhalten, ist die folgende Einrichtung vorgesehen: Im Maschinenbett i ist eine
Querwelle 33 gelagert, die an jedem Ende einen Kurbelzapfen 33' trägt. An
den beiden Kurbelzapfen greifen Schubstangen 3-ly, 3411 an. Diese Schubstangen sind
über ein Gelenk 3.1c miteinander verbunden. Die Stange 3d.ü ist in dem festen Halterteil
30 geführt und besitzt am oberen Ende eine Zahnstange 35, in welche ein Zahnsegment
36 eingreift. Das Zahnsegment 36 ist auf einem im Halterteil 30 drehbar gelagerten
Bolzen 37 befestigt, auf dem ferner ein Nocken 38 sitzt. . Dieser drückt gegen die
Fläche -28r1 des Halters 28 und bewirkt so eine Schwenkbewegung des Halters 28 tun
das Blattfedergelenk 29. I3in Blattfedergelenk hat gegenüber anderen Gelenkverbindungen
den Vorteil völliger Spielfreiheit, und es tritt keine Reibung auf. Wird nun die
Oberwelle 33 verdreht, beispielsweise von einem am Bedienungsstand angeordneten
Handrad .1o aus über einen Kettentrieb 39, so wird über die beschriebene Getriebeverbindung
ein gleichzeitiges An- oder Abschwenken der gegenüberliegenden Meßgerüte 9 bewirkt.
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Der illeßvorgaiig ist wie folgt: Nachdem das Prüfwerkstück 5 auf dein
Schlitten 3 aufgebracht und genau ausgerichtet ist, wird der Schlitten in seine
Ausgatigsstellung bewegt, die mit Hilfe des 1@@Iikrö skops 6 am Längenmeßstab .4
zti bestimmen ist. Alsdann werden die beiden Mikrotastgerä te 9 in Meßstellung eingeschwenkt.
Dabei werden die Zeigerstellungen der Mikrotastgeräte vorgemerkt. Darauf werden
die Meßgeräte 9 wieder vom Werkstück abgeschwenkt und der Schlitten 3 durch die
beschriebenen Verstellmittel um ein Vielfaches der Steigung des Gewindewerkstückes
verschoben. Die Verschiebestrecke wird am Maßstab d. durch das Meßinikroskop ö genau
eingestellt. Bei blockiertem Schlitten 3 werden die Mikrotastgeräte 9 wieder in
1Ießstellung eingeschwenkt. Ist die Steigung am Werkstück genau, so müssen die Zeiger
der Tastgeräte wieder denselben Wert anzeigen wie in der Ausgangsstellung. Abweichungen
am Steigungsmaß «erden durch die veränderte Zeigerstellung erkennbar. Die Teilung
des Gerätes läßt eine Ablesung von 0,00 1 nim zu.
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Der beschriebene Meßvorgang wird mehrere Male in verschiedenen Längenabständen
am Werkstück wiederholt, und zwar zweckmäßig an verschiedenen Stellen am Umfang
der Gewindefläche unter Benutzung der Teilvorrichtung 17. Die Nachprüfung des Umrisses
des Gewindeprofils kann auf optischem Wege mittels des Mikroskopes io vorgenominen
werden, welches in bekannter Weise für diese Zwecke ausgebildet ist.