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Einrichtung zum Bestimmen der Abmessungen von Werkstücken, insbesondere
Kegeln, profilierten Körpern, konischen Gewinden o. dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Bestimmen der Abmessungen
von NVerkstücken, insbesondere vonKegeln,prorilierten Körpern, konischen Gewinden,
die sich nicht ohne weiteres mit Äleßgeräten, z. B. hlikrometer, Ateßmaschinen usw.,
derenTasterflächen parallel zueinander liegen, messen lassen. weil die zu messenden
Werkstücke keine parallelen Begrenzungslinien, d. h. keine parallelen Tangentialebenen
haben. Veranlaßt durch die Notwendigkeit, dennoch die Abmessungen der genannten
Werkstücke, insbesondere Kegel durchmesser usw. auf mechanische Weise senkrecht
zu ihrer Achse bestimmen zu müssen, sind bereits LIeBgeräte entwickelt worden, bei
denen das Messen zwischen parallelen Aleßilächen unter Zwischenlegen von zylindrischen
Rollen erfolgt. Diese Messungen mit derartigen Geräten sind jedoch äußerst umständlich
und zeitraubend, weil sich die Rollen je nach der Neigung der Kegel in verschiedenen
Höhen an das Werkstück anlegen. Es muß daher für die Bestimmung des wahren Werkstückmaßes
der Rollendurchmesser unter Benutzung trigonometrischer Winkel funktionen umgerechnet
werden, d. h. die aus den durch die Werkstückneigung zu bestimmenden Winkelfunktionen
und dem Rollendurchmesser zu errechnenden Produkte und Quotienten müssen jeweils
erst ausgerechnet werden, ehe angegeben werden kann, wie groß die gemessene Werkstückabmessung
ist. Genau so umständlich ist das Bestimmen der Abmessungen von schiefen Prismen
o. dgl.
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Noch schwieriger gestaltet sich das Messen mit diesen bekannten Geräten
bei Körpern mit veränderlicher Neigung, also beispielsweise bei Geschoßlehren, weil
hier infolge der fortgesetzt sich ändernden Neigung auch fortgesetzt sich ändernde
trigonometische Winkelfunktionen für die bei der Messung jeweils zu berechnenden
Produkte oder
Quotienten sich ergeben. Wirklich zuverlässige Ergebnisse
sind hierbei also noch schwieriger zu erzielen als bei Kegelmessungen. Dazu kommt,
daß es außerdem notwendig ist, die für jeden der verschiedenen Rollenanlagepunkte
verschiedene Neigung noch vorher zu bestimmen.
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Es sind zwar auch Meßgeräte bekannt, bei denen an Stelle der kugeligen
oder zulindrischen Meßkörper solche verwendet werden, die selbsteinstellend in den
Tastbolzen gelagert und mit einer ebenen Meßfläche versehen sind. An der nachteiligen
Eigenschaft der bekannten Meßgeräte, bei denen das Messen unter Zwischenlegen von
Kugeln oder Zylindern erfolgt, ändert sich aber auch nichts durch die Anwendung
der genannten bekannten selbsteinstellenden Meßkörper mit ebener Meßfläche. Denn
auch hier erfolgt das Anliegen nicht in einer von der Neigung des Werkstückes unabhängigen
Höhe, die sich z. B. bei Geschoßlehren und ähnlichen Werkstücken fortgesetzt ändert.
Andere bekannte Meßeinrichtungen mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Meßstellen
sind für die genannten Werkstücke ebenfalls ungeeignet, auch sie erfordern eine
konstante Neigung der Werkstücke.
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Bei anderen bekannten. Meßgeräten, bei denen das Messen der Werkstücke
unter Zwischenlegen von schneiden- oder spitzenförmigen Meßkörpern erfolgt, wirkt
sich wiederum die Abnutzung der scharfen Schneiden, Kanten oder Spitzen sehr unangenehm
aus.
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Es treten hierbei selbst bei geringen Meßdrücken derart hohe spezifische
Drücke an den scharfen Meßkanten und Spitzen auf, daß nach jeder Messung die Meßkante
ein wenig abgedrückt oder abgenützt ist, so daß bereits die zweite Messung an der
gleichen Stelle nicht mehr mit der ersten übereinstimmt.
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Diese Art der Messung ist daher für die genaue Bestimmung der Werkstückabmessungen
der genannten Körper zu unzuverlässig.
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Wie hieraus ersichtlich ist, leidet die Bestimmung der Abmessungen
von Werkstücken, insbesondere Kegeln und Geschoßlehren unter außerordentlichen Schwierigkeiten,
die gemäß der Erfindung dadurch behoben werden, daß die Selbsteinstellung der vorzugsweise
als Kugel- oder Zylinderhälften ausgebildeten Meßkörper an Werkstücktangenten als
Achsen erfolgt.
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Damit wird das Messen der erwähnten und auch anderer Werkstücke wesentlich
vereinfacht. Es ist dadurch möglich, bei profilierten Werkstücken an beliebigen
Stellen ohne scharfkantige Meßkörper und auch ohne jede Rechnung die Werkstückabmessungen
in einer bekannten von der Werkstückneigung unabhängigen Höhe zu bestimmen. Weiterhin
sind gemäß der Erfindung die Meßkörper mit einem relativ gegenüber dem Werkstück
in der Höhe einstellbaren Tastbolzenträger verbunden, dessen Höheneinstellung ablesbar
ist, zum Zwecke der Höhenbestimmung des zwischen den Meßkörpern eingestellten Werkstückmaßes,
inbesondere eines Sollmaßes.
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Derartige Messungen haben besondere Bedeutung bei der Bearbeitung
von Kegeln, bei denen es darauf ankommt, bei einem Werkstück lediglich durch Nacharbeiten
an den Stirnseiten einen genau bestimmten Solldurchmesser in genau bestimmter Höhe
zu erhalten. Für diese Fälle bietet die Anwendung der genannten Meßanordnung den
Vorteil, ohne weiteres feststellen zu können, wieviel an den Stirnseiten der Kegel
nachgearbeitet werden muß. Es genügt hierfür, bei dem eingestellten Solldurchmesser
die Höhendifferenz gegenüber der als Nullstellung eingestellten »Soll«-Höhe abzulegen,
um festzustellen, wieviel an den Stirnseiten nachgearbeitet werden muß, um den »Soll«-Durchmesser
in der »Soll«-Höhe zu erhalten. Weiterhin ermöglicht es eine solche Meßanordnung
auch fehlerlos fortlaufend in verschiedenen Höhenlagen den Werkstückdurchmesser
z. B. bei Geschoßlehren abzulesen oder aufzuzeichnen. Die Erfindung besteht ferner
in einer Einrichtung zum Messen in der vorbeschriebenen Weise, bei der der Tastbolzenträger
und das Werkstück relativ gegeneinander in der Tastbolzenmeßrichtung verschiebbar
sind. Dadurch wird erreicht, daß sich Tastbolzen und Werkstück selbsttätig aneinander
unter gleichbleibendem Meßdruck anlegen und der Meßbereich in einfacher Weise verändert
werden kann, wobei außerdem als Null-, d. h. als Ausgangsstellung für die Messungen
eine ganz beliebige Stelle gewählt werden kann, so daß die danach abgelesenen Werte
an anderen Stellen gleich die Differenz zweier Messungen anzeigen. Weitere durch
die Erfindung verwirklichte Ziele sind die Schaffung von Mitteln, um den Meßkörpern
einen sicheren Halt und eine spielfreie Lagerung zu geben, dabei aber die Einstellbarkeit
im gewünschten Sinne zu wahren, in einfacher Weise das »Auf-Nullstellen« zu ermöglichen,
um ohne weiteres die Abweichungen von Sollmaßen zu ermitteln, eine diagrammatische
Auswertung des Meßergebnisses zuzulassen und schließlich die Einrichtung auch für
das Messen von kegeligen Ge winden verwertbar zu machen.
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Wie im einzelnen diese und weitere in der nachfolgenden Beschreibung
erwähnten Ziele erreicht sind, wird ersichtlich an Hand der Zeichnungen. Es zeigen:
Abb. 1 und 2 die Anwendung der Meßkörper an einem einfachen Beispiel,
Abb.
3 die schematische Darstellung einer konstruktiv durchgebildeten Einrichtung mit
den Meßkörpern, Abb. 4 ein Ständermeßgerät mit den Meßkörpern in der Norderansicht,
Abb. 5 das Ständermeßgerät von Abb. 4 in der Seitenansicht, Abb. 6 einen vergrößerten
Schnitt durch den Tastbolzenträger und die Tastbolzen nach Linie VI-VI von Abb.
4, Abb. 7 eine Einzelheit nach Linie VII-VII von Abb. 6 in vergrößertem Maßstabe,
Abb. 8 eine Einzelheit über die Anordnung der Meßkörper im Tastbolzen'im Schnitt
nach Linie VIII-VIII von Abb. 7, Abb. 9 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit
über die verstellbare Skala im Schnitt nach Linie IX-IX von Abb. 6, Abb. 10 ein
Mikrometer mit abgeänderter Ausführung der Meßkörper, Abb. lt einen vergrößerten
Schnitt nach Linie XI-XI von Abb. 10, Abb. 12 ein weiteres Anwendungs- und Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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In den Abb. 1 und 2 ist die Art der Anlage der Meßkörper am zu messenden
Werkstück erkennbar. Zwei halbzylindrische Meßkörper Z und Z' (Abb. 1), die mit
ihren ebenen, durch ihre Achse 31 gehenden Meßflcichell E zusammenstoßen, sind zwischen
den parallelen Meßflächen zweier beliebiger Tastbolzen T und T', die beispielsweise
einer Meßmaschine. einem Mikrometer, einer Schublehre o. dgl. angehören mögen, eingelegt.
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Diese Stellung sei als Sullstellullg bezeichnet.
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Zum Bestimmen des Durchmessers D eines Kegels K (Abb. 2) senkrecht
zur Achse des Kegels K über einer Werkstückauflage A erfolgt das Messen zwischen
den halbzylindrischen Meßkörpern Z und Z', die sich nach dem Kegel K selbsttätig
um ihre Mittelpunkte M, 31' einstellen und deren gleichbenannte Achsen 31 und M'
am Werkstück tangieren, in der beliebigen durch Endmaße E und E bestimmten Höhe
H. Das von der Nullstellung abweichende Maß stellt die am Werkstück unter Vermeidung
von Kantenanlage bestimmte Abmessung dar, für deren Bestimmung es keinerlei Rechnung
bedarf.
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In Abb. 3 ist ein Werkstück mit W bezeichnet, das auf der Auflage
A ruht. Z und Z' sind hier zwei halbkugelige Meßkörper, deren Mittelpunkte M und
M' am Werkstück W anliegen, und die in Muldenlagern L und L' zweier gegenüberliegender
Tastbolzen T und T' so angeordnet sind, daß sie sich um ihre Mittelpunkte M and
M' völlig frei bewegen können. Die Tastbolzen T und T' sind längsverschiebbar und
einstellbar gelagert in Lagern 15 und 15' eines Tastbolzenträgers I6. Der TastbolzenT'
ist in beliebiger Lage durch eine Schraube 17 feststellbar. Der Tastbolzen T dagegen
ist unter der Einwirkung einer Kraft, die durch eine Feder 18 versinnbildlicht ist,
bestrebt, sich in der Pfeilrichtung 19 dem Tastbolzen T' zu nähern. Der Tastbolzen
T wirkt zusammen mit einer Feinmeßlehre 20.
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Ein Schreibstift 20' zeichnet ferner die Bewegungen des Tastbolzens
T gegenüber dem Werkstück W auf.
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Der Tastbolzenträger 16 ist gegeniiber dem Werkstück W in der Richtung
19 verschiebbar in einer Führung 21. Außerdem ist der Tastbolzenträger I6 gegenüber
dem WeH'-stück In in der. Höhe einstellbar in einer Führung 22. Die Höheneinstellung
des Tastbolzenträgers 16 und damit die Höhe der Mittelpunkte 111 und M' gegenüber
der Auflage:1 ist an einer Skala 23 ablesbar.
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Soll beispielsweise das Maß eines Durchmessers D des Werkstückes
W, in der Höhe H bestimmt werden, dann wird so verfahren, daß zunächst das Werkstück
in beliebiger Höhe zwischen die Tastbolzen gebracht wird, und dann die gewünschte
Höhe zwischen Werkstück und Werkzeug an der Skala 23 eingestellt wird. Dabei bewirkt
die Feder I8, daß der Meßkörper Äl zur Anlage an das Werkstück kommt. Außerdem verschiebt
die Feder 18 den Tastbolzenträger 16 mit dem Tastbolzen T' und dem Meßkörper M'
in der Führung2I, so daß auch der Meßkörper M' am Werkstück zum Anliegen kommt.
Der am Feinmeßgerät 20 ablesbare Abstand der Meßflächen der Meßkörper gibt unmittelbar
das genaue Werkstückmaß in der Höhe H an.
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Die konstruktive Durchbildung von derartigen Einrichtungen zum Messen
zeigen die Abb. 4 bis 12. Die den Teilen der schematischen Darstellung entsprechenden
Stücke sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Nach Abb. 4 und 5 besteht die Einrichtung aus einer Auflegeplatte
A und einer daran befestigten Säule S, auf der mittels einer Führund 22 heb- und
senkbar der Tastbolzenträger I6 geführt wird, der durch ein Handrad 25 über Kegelräder
und eine Spindel 26 eine Höheneinstellung ermöglicht. Die Ablesung der jeweiligen
Höheneinstellung erfolgt auf einer nicht dargestellten, mit dem Handrad verbundenen
Skalenscheibe. Die Höheneinstellung ist außerdem ablesbar an der Skala 23 eines
Feinmeßgerätes 27, das zusammenwirkt mit dem Anschlag 28, unter den zur genauen
Bestimmung des Abstandes vom Auflagetisch A Endmaße gesetzt werden können. Der Tastbolzenträger
16 ist als auf Kugeln laufender Schieber ausgebildet, um eine sehr leichte Verstellung
zu gewährleisten.
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Im Tastbolzenträger I6 sind gemäß Abb. 6
zwei Tastbolzen
T und T' einstellbar angeordnet. Die Einstellung des Tastbolzens T' erfolgt mittels
einer Meß- und Einstellspindel 29, die in einer Hülse 29' drehbar, aber axial unverschiebbar,
gelagert ist und die mit einer im Tastbolzen T' angeordneten Mutter 30 zusammenwirkt.
Die Spindel trägt an ihrem äußeren Ende einen rändrierten Einstellring 3I und einen
Skalenring 32. Der Skalenring 32 ist durch Reibung mittels Federn 33 (Abb. 6 und
9) von dem Einstellring 31 mitgenommen. In der Hülse 29' ist außerdem ein Einstellhebel
34 gelagert, der durch eine Feder über ein Kniehebelgelenk stets bestrebt ist, entweder
die eine oder die andere äußerste Stellung seiner Schwingbewegung einzunehmen. In
dem Skalenring 32 ist an einer Stelle, in der er gerade auf Null zeigt, ein mit
dem Hebel 34 zusammenwirkender Schlitz 34' vorgesehen. Befindet sich der Hebel 34
in der gezeichneten Stellung von Abb. 9, dann wird der Skalenring 32 beim Drehen
am Einstellring 31 durch die Friktion der Federn 33 mitgenommen. Wird dagegen der
Hebel 34 in die gestrichelte Lage gelegt, dann ist er infolge des auf das Kniegelenk
wirkenden Federdruckes bestrebt, in den Schlitz 34' des Skalenringes 32 einzuschnappen.
Sobald bei der Frilitionsmitnahme der Schlitz 34' des Skalenringes dem Hebel 34
gegenübersteht, schnappt dieser ein und arretiert zwangsläufig die Skalenscheibe
in ihrer Nullstellung. Am Tastbolzen T' sitzt ein Stift35', der sich in einer Nut
36 des Tastbolzenträgers führt und der dazu dient, ein Drehen des Tastbolzens T'
zu verhindern. Der Stift 35' nimmt bei der Verschiebung noch eine Stange 37, die
in der Nut 36 des Tastbolzenträgers geführt ist, mit.
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An dieser Stange 37 sitzt mittels einer Schraube 38 einstellbar ein
Nullstrichträger 39, der die vollen oder halben Millimeter der Verschiebung des
Tastbolzens T' an einer Skala abzulesen gestattet. Beim Drehen der Spindel 29 verschiebt
sich hiernach der Tastbolzen T' in der Hülse 29', ollne sich zu dreheu. Die Hülse
29' ist im Tastbolzenträger 16 durch eine Schlitzklemmung und eine Schraube festklemmbar.
Diese Einrichtung dient zur Grobeinstellung und Verstellung des Meßbereiches.
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Auf der gegenüberliegenden Seite ist in fihnlicher Weise eine Hülse
29" durch Klemmung im Tastbolzenträger I6 gehalten. In ihr ist das Feinmeßgerät
20 befestigt, dessen unter Federdruck stehender Fühlbebel 41 auf (len in der Hülse
29" in Kugeln verschiebbar geführten Tastbolzen T einwirkt. Der Tastbolzen T trägt
an seinem vorderen Ende, ähnlich dem Tastbolzen 7', eine Stange 35, die in die Nut
36 des Tastbolzenträgers I6 eingreift und so ein Drehen des 'rastbolzens T verhindert.
Die Tastbolzen T und T' tragen an ihrem vordersten Ende Meßkörper Z und Z'. Nach
Abb. 7 und S sind diese halbzylindrisch ausgebildet und in der Mulde L um die Achse
drehbar. Seitlich sind am Tastbolzen T Führungsplatten 42 vorgesehen, die den Meßkörper
Z gegen seitliches Verschieben sichern.
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In den Führungplatten 42 sind kreisringförmige Nuten 43 angeordnet,
deren Achse mit der Achse Äl des Meßkörpers Z zusammenfällt. In einem etwas geringeren
Abstand von der Achse ist der Meßkörper Z mit einer Bohrung 44 versehen, die von
beiden Seiten bis auf ganz geringe Länge ausgedreht ist. In die Bohrung 44 ist ein
Stift 45 eingesetzt, der bis zu den ringförmigen Aussparungen 43 reicht und in diesen
geführt ist.
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Da der Abstand der Bohrung 44 von der Achse 31 etwas geringer ist
als der Radius der ringförmigen Aussparung 43, wird der Stift 45 ein wenig federnd
von der Achsedj weggezogen und preßt in dieser Weise den Meßkörper Z in die Mulde
L des Tastbolzens T.
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In den Abb. 10 und 11 ist die konstruktive Durchbildung der Meßkörper
an einem Mikrometer dargestellt. Hier ist das zu messende Werkstück W ein kegeliger
Gewindedorn, dessen Flankenmaß nach der bekannten Drahtmethode bestimmt werden soll.
Das Mikrometer ist mit der Werkstückauflage=4 zur Einstellung der Höhe H versehen.
Die Meßkörper Z und Z' bestehen bei diesem Ausführungsbeispiel aus um ihre Achse
schwingenden Platten, wie in Abb. 11 näher dargestellt. In dieser Abbildung ist
zu erkennen, daß der Meßkörper Z in zwei Laschen 50 und 50' gelagert ist. Die Laschen
50 und 50' sitzen an der verschiebbaren Mikrometerspindel 51. Um die Meßdrähte zu
halten, werden sie erfindungsgemäß in plastische Massen, beispielsweise V aseline,
Talg o. dgl., eingedrückt.
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Diese Befestigung hat besonders für die Mes-Sung an konischen Gewinden
große Bedeutung. In Abb. 12 schließlich ist ein zum Messen konkaver Werkstücke geeigneter
Meßkörper dargestellt. In diesem Falle ist der Meßkörper Z mit seiner Meßfläche
gewölbt ausgebildet. Auch hierbei ist der um die Achse 31 drehbewegliche Körper
Z so ausgebildet, daß die Achse iii am Werkstück W tangiert. Es versteht sich von
selbst, daß auch gewisse Veränderungen hinsichtlich des Aufbaues vorgenommen werden
können, ohne daß sich am Erfindungsgedanken etwas ändert. So kann beispielsweise
an Stelle des verschiebbaren Tastbolzenträgers 16 die Werkstückauflage verschiebbar
ausgebildet sein, ebenso kann sowohl dem Tastbolzenträger als auch der Werkstückauflage
die Höheneinstellung zugeteilt werden.