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Verfahren und Gerät zum Prüfen des Dralles von schraubenförrnig verlaufenden
Nuten in Bohrungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen des Dralles von
schraubenförmig verlaufenden Nuten in Bohrungen und ein Gerät zur Ausführung dieses
Verfahrens. Das Verfahren nach der Erfindung beruht auf der Winkelverdrehung, die
zwei eine bestimmte Strecke in axialer Richtung hintereinanderliegende Punkte in
der gleichen Nut gegeneinander aufweisen. Projiziert man die bei den Punkte auf
einen Grundkreis, welcher dem Querschnitt der Bohrung entspricht, dann eilt der
vordere Punkt infolge der schraulbenförmigen Steigung der Nuten im Innern der Bohrung
dem anderen Punkt um einen bestimmten Zentriwinkel voraus. Bleibt die Steigung der
Nuten über die ganze Länge der Bohrung gleich, dann ist auch dieser Voreilungswinkel
an allen Punkten der Bohrung immer der gleiche, vorausgesetzt natürlich, daß der
axiale Abstand zwischen den beiden Vergleichspunkten auch stets der gleiche ist.
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Mißt man nun diesen Winkel an den verschiedensten Stellen einer fertigen
Bohrung, dann lassen sich aus den etwaigen Abweichungen der Meßergebnisse von dem
bei vorschriftsmäß iger Ausführung des Nutendralles gegebenen Idealwinkel vorhandene
Fehler im Drall leicht feststellen. Dieses neue Verfahren zur Prüfung des Nutendralles
ist aber nicht nur bei gleichbleibendem, sondern auch bei einem ungleichförmigen
Drall jeder beliebigen Form anwendbar. Es ist nur notnnendig, daß man die Winkelverdrehung
jeder Stelle der Bohrung gegenüber einem eine bestimmte Strecke vorauseilenden Punkt
genau kennt, um mit ihm den gemessenen Winkel vergleichen zu können.
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Da man, um eine genügende Genauigkeit der Prüfung zu erhalten, eine
große Anzahl von über die gesamte Bohrungslänge verteilten Einzelmessungen ausführen
und jeden Meßwert auch in bezug auf seine Lage in der
Bohrung genau
aufschreiben muß, wäre eine solche Prüfung mit vielen Einzelmessungen aul3erordentlich
langwierig und auch - ohne ein besonderes Meßgerät gar nicht durchführbar. Aus diesem
Grunde sind bereits früher AleBgeräte entwickelt worden, bei denen die Messungen
fortlaufend über die ganze Länge der Bohrung erfolgen und die dabei entstehende
Prüfkurve mit einer den vorgeschriebenen Maßen entsprechenden Idealkurve verglichen
wird, wobei Abweichungen der Prüfkurve von der Idealliurve die Fehler sowohl in
ihrer Größe als auch in ihrer Lalge erkennen lassen. Diese beliannten Geräte sind
aber nur für Durchmessermessungen verwendbar.
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Es ist daher in Weiterausbildung der Erfindung ein Gerät entwickelt
worden, mit dessen Hilfe die Prüfung des Nutendralles einer jeden mit Nuten versehenen
Bohrung unter Anwendung des Meßverfahrens nach der Erfindung in <venigen Minuten
erfolgen kann.
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Das Prüfgerät wird langsam einmal durch die Bohrung hindurchgezogen
und registriert dabei mittels eines elelitrischen Fernmelders fortlaufend die Änderung
des \~erdrehungswinkels zwischen zwei Punkten mit festliegendem axialem Abstand
voneinander. Auf dem Registrierpapier des Schreibgerätes wird dann eine Prüfkurve
aufgezeichnet, die, in bekannter Weise mit der Idealkurve verglichen, die fehlerhaften
Ablveichungen des geprüften Dralles anzeigt.
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Das Prüfgerät nach der Erfindung besteht aus einem in der zu prüfenden
Bohrung zentral geführten trommelartigen Gehäuse, an dessen Enden in der gleichen
axialen Schnittebene zwei ill die gleiche Nut hineingreifende Fühlorgane angeordnet
sind, von denen das eine seitlich miverrückbar im Gehäuse geführt ist, während das
andere eine Schwenkbewegung um die Gehäuseachse ausführen kann. Die axial im Gehäuse
gelagerte Welle des schwenkbaren Fühlorgans ist über ein Übersetzungsgetriebe mit
dem Stromabnehmer eines elektrischen Fernmelders verbunden, dessen Widerstandstrommel
am Gehäuse des Gerätes befestigt ist. Wird das Gerät durch die Bohrung gezogen,
dann macht sich jede Abweichung des Voreilungswinkel 5 zwischen den beiden Fühlpunkten
von dem Anfangswert durch eine entsprechende Drehung des -schwenkbaren Fühlorgans
um die zentrale Trommelachse bemerkbar und wird über das Übersetzungsgetriebe in
stark vergrößertem Maße auf den Fernmelder übertragen, der es an die Registriervorrichtung
weitergibt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Gerätes nach der
Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. I einen Axialschnitt nach der Linie I
-in Abb. 2, Abb. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Abb. 1 und Abb. 3 einen
teilweisen Querschnitt nach der Linie III-III in Abb. 2.
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Das Prüfgerät besteht aus einer Hülse 1, die an beiden Stirnseiten
durch Deck-Scheiben 2 und 3 verschlossen ist. Die Hülse 1 wird an ihren beiden Enden
votl zwei Ringen 4 und 5 umgeben, welche mit ihr fest verbunden sind und gemeinsam
mit ihr das troinmelartige Gehäuse des Pflifgerätes bilden. Die Hülse I ningellen
ferner zwei axial verschiebbare Büchsen 6 und 7, die init ihren konischen Endbunden
8 und 9 in entsprechende Ausdrehungen in den Ringen 4 und 5 hineinragen. Die Ringe
4 und 5 nveisen ferner eine Anzahl von Bohrungell auf (Abb. 3), die paarweise einander
gegenüberstehen und in denen jeweils die Stützen 10 einer gelenkig mit ihnen verbundenen
Führungsschiene 1 1 geführt werden. Die Stützen I0 sind an ihren inneren Enden mit
Abschrägungen versehen, die den konischen Flächen der Endbunde 8 und 9 an den Büchsen
6 und 7 entsprechen und auf diesel aufliegen. Die Schienen ii, die gleichmäßig über
den Umfang des Trommelgehäuses verteilt sind, dienen zur Führung des Prüfgerätes
innerhalb der zu prüfenden Bohrung, an deren Wände sie mittels der Feder I2 der
Büchsen 6 und 7 und der Stützen 10 stets derartig angedrückt werden, daß eine zentrale
Führung des Gerätes in der Bohrung gewährleistet ist. Der Zwischenraum zwischen
den beiden Ringen 4 und 5 ist durch ein zylindrisches Blech I3 abgedeckt.
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Im Innern der Hülse I ist eine Querwand 14 angeordnet. In dieser
Querwand 14, in einem an dieser befestigten Lagerboel; 15 und in der Deckscbeibe
2 ist eine Welle I6 gelagert. NIit der Welle I6 ist ein Hebels; fest verbunden,
welcher durch einen Schlitz I8 (s. Abb. 2) im Ring 5 hindurchragt und an seinem
Ende einen Fühlstift 19 trägt. Der Fühlstift 19 ist mittels Bajonettverschluß und
Feder 20 im Hebel 17 befestigt. In der axialen - Schnittebene, welche durch die
Nu mitte des Schlitzes I8 geht, ist im Ring 4 eine Bohrung 21 vorgesehen, in welche
ebenfalls illittels Bajonettverschluß und Feder 22 ein an seinem äußeren Ende mit
einem länglichen Wulst versehener Führungsbolzen 23 seitlich unverrückbar eingesetzt
ist.
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An der Welle 16 ist ferner ein Hebel 24 befestigt, dessen Ende mittels
einer Feder 25 mit einem Hebel 26 verbunden ist. Der Hebel 26 ist zwischen zwei
Scheiben 27 und 28 eines Einsatzstückes 29 angeordnet, das fest mit der Hülse I
verbunden ist und gleichzeitig die Achse 30 eines zweiarmigen Hebels 3I trägt. Während
der eine Arm 32 des
Hebels 31 ebenfalls mittels einer Feder 33 mit
dem Hebel 26 verbunden ist, ragt der andere Arm 34 mit etwas seitlichem Spiel durch
eine Bohrung im Ring 4 hindurch und trägt an seinem äußeren Ende einen Fühlstift
35, welcher mittels Bajonettverschluß und Feder 36 eingesetzt ist. Die Befestigung
der Federn 25 und 33 am Hebel 26 geschieht mittels eines Bolzens 37, der sich in
den Rasten 38, 39 und 40 der Führungsscheiben 27 und 28 (s. Abb. 2) einlegt und
den Hebel 26 in seinen beiden Endstellungen sowie in einer Mittelstellung festhält.
Der Hebel 26 besitzt ferner einen Ausschnitt4t, in welchen der vierkantige Teil
der Welle 42 hineinragt, die von außen mit Hilfe eines Schlüssels 43 gedreht werden
kann.
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An der Welle 16 ist schließlich noch ein Zahnrad 44 befestigt, welches
über ein Übersetzungsgetriebe 45, 46, 47 die Welle 48 des Stromabnehmers 49 antreibt.
Die Widerstandstrommel 50 des Fernmelders ist zur am men mit dem Stromabnehmer 49
in einem GehäusegI untergebracht, das an der Deckscheibe3 befestigt ist. Von den
beiden Anschlußklemmen 52 und 53 führen Leitungsdrähte zur Widerstandstrommel 50
und zum Stromabnehmer 49. An den Klemmen 52 und 53 wird ferner das zum Registriergerät
führende Ferameldekabel mittels Stecker befestigt. Die Achse der Widerstandstrommel
50 ist mit einem Handknopf 54 verbunden, mit welchem sie unabhängig vom Gehäuse
des Prüfigerätes zwecks Einstellung der Registrierung vor Beginn der Prüfung gedreht
werden kann. Das Anschlußstück 55 dient zur Befestigung des Zugseiles, mit welchem
das Prüfgerät durch die zu prüfende Bohrung gezogen wird.
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Die WirlçuNgsweise des Gerätes ist folgende: Das Gerät wird in die
die Nuten enthaltende Bohrung derart eingeführt, daß der obere Wulst des Führungsbolzens
23 und der Fühlstift 19 in die gleiche Nut hineinragen.
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Der Fühlstift 35 greift dabei in eine diametral gegenüberliegende
Nut. Bei der Einführung des Gerätes in die Bohrung liegt der Bolzen 37, an welchem
die beiden Federn 25 und 33 befestigt sind, in der mittleren Raste 39. In dieser
Lage wird auf die Hebel 17 und 32 kein nennenswerter Zug ausgeübt, so daß die Einffihrung
ihrer Fühlstifte in die betreffenden Nuten ohne Schwierigkeiten vonstatten geht.
Danach wird durch Drehung des Schlüssels 43 und der damit verbundenen Anhebung des
Hebels 26 der Bolen 37 aus der Raste 39 herausgehoben und der Hebel 26 je nach der
Drehrichtung des Schlüssels 43 nach der einen oder anderen Seite umgelegt, bis er
in eine der Endrasten 38 oder 40 wieder einschnappt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
(s. Abb. 2) ist der Hebel 26 nach links umgelegt. Jetzt zieht die Feder 25 den Hebel
24 nach links und durch Vermittlung der gemeinsamen Welle I0 den Hebel I7 nach rechts,
so daß der Fühlstift 19 sich an die betreffende Flanke der Nut, in welche er hineinragt,
anlegt. Gleichzeitig zieht die Feder 33 den Arm 32 des Hebels 3I nach links, so
daß der Arm 34 bzw. der Fühlstift 35 nach rechts geschwenkt wird. Dabei legt sich
der Fühlstift 35 ebenfalls gegen die Flanke der Nut, in die er hineinragt. Ein weiteres
Ausschwenken des Hebels 31 wird dadurch verhindert. Da die Feder 33 aber verhältnismäßig
stark ist, bewirkt sie infolge der Lagerung des Hebels 3I in dem mit dem Gehäuse
I verbundenen Einsatzstück 29 eine Drehung des Gehäuses im Uhrzeigersinne.
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Zufolge dieser Drehung des Gehäuses legt sich der Wulst des Führungsbolzens
23 gegen die gleiche Nutfianke, gegen die der Fühlstift 19 anliegt. Wird der Hebel
26 um etwa I800 gedreht, so daß er in der Raste 40 festliegt, dann liegen die beiden
Fühlorgane 19 und 23 an der anderen Flanke der Nut an.
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Man kann also mit dem Gerät nach der Erfindung beide Flanken der Nuten
auf ihren Drall einzeln prüfen. Gleichzeitig ergibt sich dabei, wie weiter unten
gezeigt wird, eine Oberflächenprüfung der Nutfianken.
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Liegen nun die beiden Fühlorgane an der gleichen Flanke der zu prüfenden
Nut an, dann wird in dieser Ausgangsstellung durch Drehung der Widerstandstrommel
50 mit Hilfe des Knopfes 54 das nicht dargestellte Schreibgerät so eingestellt,
daß der Schreibstift auf den Anfangspunkt der auf das Registrierpapier aufgetragenen
Idealkurve zu stehen kommt. Wird jetzt das Gerät langsam durch die Bohrung hindurchgezogen,
dann wird der Fühistift 19 aus seiner Anfangsstellung herausgeschwenkt, sobald sich
der auf dem Grundkreis projizierte Zentriwinkel zwischen den beiden Meßpunkten an
den Fühiorganen 19 und 23 ändert. Diese Änderung kann bei Nuten mit ungleichmäßigem
Drall der vorschriftsmäßigen Dralländerung entsprechen.
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Bei gleichbleibendem Drall bedeutet die Änderung des Winkels aber
auf jeden Fall einen Fehler im Drall. Die vorerwähnte, durch den Verlauf der Nutfianken
bewirkte Ausschwenkung des Fühlstiftes 19 verursacht über den Hebel I7 eine Teildrehung
der Welle 16 und des mit dieser verbundenen Zahnrades 44.
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Die Drehung des Zahnrades 44 wird durch das tZbersetzungsgetriebSe45,
46, 47 auf die Welle 48 des Stromabnehmers 49 übertragen.
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Die Drehung des Stromabnehmers 49 um die Widerstandstrommel 40 bewirkt
aber einen entsprechenden Ausschlag des Schreibstiftes am Registriergerät. Infolge
des großen Übersetzungsverhältnisses
(z. B. 1 : 20) macht sich
schon die geringste Schwenkbewegung des Fühlstiftes 19 auf dem Registrierpapier
deutl ich bemerkbar. Selbstverständlich wird auch die Winkeländerung infolge der
vorschriftsmäßigen Dralländerung vom Schreibstift aufgezeichnet. Doch ist bei der
Anfertigung der Vergleichskurve (Idealkurve) diesem Umstand Rechnung getragen. Lediglich
die Abweichungen des Schreibstiftes von der Idealkurve geben die Fehler im Drall
an. Auch die Fehler in der Oberfläche der Nutflanken kann man einwandfrei von den
Drallfehlern unterscheiden, da sie sich durch kurze und verhältnismäßig steile Spitzen
der aufgezeichneten Kurve anzeigen.