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V-Lehre zur Ermittlung von Querabmessungen von Meßstücken mit pneumatischer
Feinmessung
Die Erfindung betrifft V-förmig gestaltete Lehren, allgemein V-Lehren
genannt, die die Messung oder Überprüfung einer Quermessung im besonderen des Außendurchmessers
eines Werkstücks durch pneumatische Feinmessung gestatten. Diese Lehren weisen zwei
seitliche Arme auf, deren ebene Flächen einen Winkel miteinander bilden und als
Stütze für das Meßstück dienen, das hierbei vor die Ausmündung einer zwischen den
Armen in die freie Luft mündenden Leitung zu liegen kommt, aus der ein permanentes
Gas, vorzugsweise Druckluft, strömt. Der Druck des Gases, das vor der Ausgangsmündung
gemessen wird, ändert sich hierbei als Funktion der Größe des Spalts zwischen Mündung
und Werkstück, und die manometrisch gemessene Veränderung des Drucks kann somit
zur Ermittlung der gesuchten Abmessung oder zum Vergleich mit einer gegebenen Abmessung
dienen.
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Es sind V-Lehren dieser Art bekannt, bei denen die Stellung der Leitung,
aus der das Gas unter Druck ausströmt, gegenüber den schrägen Anlageflächen der
Lehre so regelbar ist, daß der Abstand zwischen Mündung und Meßstück im wesentlichen
gleichbleibend gehalten werden kann, unabhängig von der Größe des Meßstücks. Wenn
jedoch die Durchmesser und die Profile, im besonderen die Krümmungshalbmesser der
Werkstücke, sehr verschieden sind und weil die Gestalt der Stücke im Hinblick auf
die Formenänderung des Spalts für den Luftaustritt sich ändert, müssen für die gleichen
Lehren
verschiedene Ablesungsskalen am Manometer verwendet werden, die in jedem Fall der
Größe der zu messenden Durchmesser angepaßt sind.
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Es sind auch V-Lehren bekannt, bei denen zwischen fester und. regelbarer
Druckgasausmündung und Werkstück ein Zwischenglied abgeordnet ist, das mehr oder
weniger den Spalt zwischen den beiden Teilen füllt. In diesem Fall kann die Lehre
nur zur Messung oder Prüfung von Werkstücken dienen, deren Durchmesser genau einem
bestimmten Wert entspricht, während die Messung eines wesentlich verschiedenen Durchmessers
des Geräts die Verwendung einer anderen Lehre fordert, die andere Kennmerkmale besitzt.
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Die Erfindung will Lehren der in Frage stehenden Art so gestalten,
daß die erwähnten Nachteile entfallen und daß sie besser als bisher den verschiedenen
Forderungen der Praxis entsprechen. Gemäß der Erfindung wird in erster Linie den
in Frage kommenden V-Lehren ein an sich bekannter pneumatischer Verstärker zugeordnet,
der einen beweglichen Fühler aufweist, der in Berührung mit dem Werkstück gelangt,
wenn es auf die Schrägflächen der Lehre aufgelegt wird, und der ein Ventil für den
Austritt der permanenten Gase, im besonderen der Luft, steuert, deren Druckschwankungen
beobachtet werden. Dieser pneumatische Verstärker wird im Körper der Lehre so angeordnet,
daß man willkürlich seine Axialstellung gegen sie verändern kann. Außer diesem Haupterfindungsgedanken
umfaßt die Erfindung vorzugsweise gleichzeitig angewendet Einzelverbesserungen,
die im folgenden noch ausführlich erläutert werden. Im besonderen betrifft die Erfindung
eine weitere Anordnung, die darin besteht, daß man die Glieder, mittels deren man
die Lehren während ihres Gebrauchs hält, so am Lehrenkörper anbringt, daß die für
das Halten notwendige Kraft an die beiden Seitenarme der I,ehre eine Verformung
bewirkt, die im wesentlichen gleich, jedoch entgegengesetzt gerichtet ist der, die
durch Auflegen des zu messenden Stücks auf die beiden Arme hervorgerufen wird.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung im einzelnen
beschrieben, die Ausführungsbeispiele wiedergibt. Es zeigt Fig. I und 2 wesenhaft
zwei V-Lehren im Schnitt hekannter Ausführung; Fig. 3 zeigt in ähnlicher Weise,
jedoch in größerem Maßstab, eine V-Lehre gemäß der Erfindung, und Fig. 4 im Aufriß
den Gesamtaufbau der neuen pneumatischen V-Lehre.
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Die in Fig. I schematisch wiedergegebene bekannte V-Lehre besitzt
einen Körper I mit zwei Armen 2 und 3, die nach einem bestimmten Winkel gegenüber
der Symmetrieebene des Körpers I 50 geneigt sind, daß sie ein V-förmiges Maul bilden.
An der Stelle, an der die beiden Arme ineinander übergehen, befindet sich die Austrittsöffnung
einer Leitung 4, die in den Körper 3 so eingeschraubt ist, daß ihre Axiallage gegen
den Lehrenkörper willkürlich verändert werden kann. Eine Mutter ' dient zur Festlegung
der Leitung 4 in der willkürlich gegebenen Einstellung. Die Leitung 4 ist an eine
Rohrleitung 5 angeschlossen, die mit Druckluft oder einem permanenten Gas gespeist
wird, und zwar über eine Meßdüse6, der das Druckgas (Luft) mit gleichbleibendem
Druck zugeleitet wird.
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Führt man das zu messende Werkstück 7, im folgenden Meßstück genannt,
in das Maul der V-Lehre ein, bis es auf den Flächen der Arme 2 und 3 aufliegt, so
liegt ein Teil des Meßstücks vor der Ausmündung der Leitung 4, der eine solche Stellung
gegeben wurde, daß ein Spalt von der Breite d zwischen dem äußersten Ende der Leitung
und dem Stück besteht. Entsprechend der Größe dieses Spalts kann Luft mehr oder
weniger leicht aus der Leitung 4 in die freie Luft entweichen, was maßgebend ist
für den Druck in der Leitung 5 außerhall> der Meßdüse6. Der Druck wird durch
ein beliebiges Manometer 8 angezeigt. Aus der Anzeige des Manometers erhält man
Aufschluß über den Wert des gemessenen Durchmessers oder kann diesen Wert mit dem
vergleichen, der dem Durchmesser eines Mustermeßstücks entspricht. Will man die
gleiche Lehre zur Messung oder Prüfung von Meßstücken verwenden, deren Durchmesser
erheblich voneinander abweichen, so muß man in jedem Fall die Axiallage der Leitung
4 gegen den Körper I so ändern, daß der Spalt zwischenAusmündung und Meßstück 7
immer im wesentlichen die gleiche Größe d aufweist. Es ist also klar, daß im Hinblick
auf die sehr verschiedenen Durchmesser der Meßstücke 7 eine gleiche Veränderung
des Spalts d verschiedene Veränderungen des Querschnitts des für den Luftaustritt
frei gelassenen Spalts hervorruft, denn die Krümmungshalbmesser der Meßstücke 7
I I>eeinflussen den Wert des Ouerschnitts, da es sich für diese Art von Lehren
um sehr genaue Feinmessungen handelt. Die Folge ist, daß jedem Durchmesser nur eine
bestimmte Ableseskala des Manometers entsprechen kann und daß die Eichungsstriche
der Skala sehr verschiedene Al)stände entsprechend den Werten der gemessenen Durchmesser
haben müssen.
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Bei einer Lehre entsprechend Fig. I muß man also über so viele Ablesungsskalen
am Manometer verfügen, wie man verschiedene Klassen von Durchmessern zu prüfen hat.
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Bei dem bekannten Gerät nachFig.2 liegt dieLeitun 4 fest im Körper
I der Lehre. IhreAußenmündung in die freie Luft wird durch einen Ventilkörper g
gesteuert, den eine elastische Zunge Ic trägt, die den Körper g vom Sitz abzuheben
sucht.
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Das Meßstück 7, das auf den Maulflächen der Arme 2 und 3 aufliegt,
wirkt auf einen Anschlag I I an der Zunge 10. Dadurch wird das Ventil 9 mehr oder
weniger geschlossen; und hieraus ergibt sich, daß der Wert des Druckluftaustrittsquerschnitts
nicht mehr von der Krümmung des Meßstücks 7 al)llängt, wie bei Fig. I, sondern einzig
von den Querabmessungen. Trotzdem entspricht auch diese Lehre den zu stellenden
Anforderungen an die Messung oder Überprüfung von Meßstücken verschiedenen Durchmessers
nur, wenn die Durchmesserunterschiede in sehr engen Grenzen liegen. Hat
nämlich
das Aleßstück einen Durchmesser, der sehr viel größer ist als der, fiir den die
Lehre eigentlich verwendet werden soll, so läßt es sich nicht weit genug in das
Maul zwischen den Armen 2 und 3 einführen und kann nicht mehr in Berührung mit dem
Anschlag 1 1 gelangen. Somit bleiben die Durchmesserveränderungen ohne Einfluß auf
das Ventil 9 und somit auf den Austritt der Druckluft. Die Lehre ist also nur zur
Messung oder Prüfung einer einzigen Klasse von Stücken geeignet, deren Durchmesser
nicht sehr verschiedene Werte aufweisen, und zwar in solchem Maß, daß die Konstrukteure
dieser Art von Lehren häufig die beiden Schrägflächen der V-Lehre durch Punktanlageflächen
ersetzen, was beweist, daß sie jedes Gerät nur zur Messung eines äußerst beschränkten
nurchmesserl>ereichs bestimmten.
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Für die bekannten V-Lehren ist man demnach genötigt, entweder verschiedene
Meßskalen zur Ablesung zu verwenden (Fig. z) oder ein bestimmtes Gerät (Fig. 2)
für jede Größenordnung der zu prüfenden Durchmesser.
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Gemäß der Erfindung wird an die V-Lehre an Stelle der Zeitung ein
pneumatischer Verstärker Illit vom Aleßstück beeinflußten Fiihler verwendet.
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Dieser pneumatische Verstärker wird am Körper I der V-Lehre so befestigt,
daß seine Axiallage gegenüber diesem willkürlicll regelbar ist.
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In einem axial im Körper 1 (in der Symmetrieachse) angeordneten Kanal
wird ein Stutzen I2 angcbracht, dessen äußeres kegelig gehaltenes Ende geschlitzt
ist. In diese I Hülse greift ein zylindrisches Rohr 13 ein, das einen Velltilkörper
bildet und das Ilei 14 in den Körper 1 so eingeschraubt ist, daß nian die Axiallage
des Rohrs 13 gegen den Körper I <lem ledarf entsprechend ändern kann. Das Rohr
I3 wird hiernach durch eine Klemmutter 15 auf dem anderen Ende der Hiilse 12 in
seiner Lage festgeklemmt.
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Im Rohr 13 ist axial eine Stange 16 verschiebbar, die einen beweglichen
Fühler bildet, dessen eines Fiide ül>er das Rohr 13 hinaus bis zu der Stelle
reicht, wo dieses zwischen den geneigten Armen 2 und 3 miindet. Die Stange 16 wird
in Lagern 17 in dem Rohr 13 ahgestützt und kann darin axial entgegen der Wirkung
einer Druckfeder 18 gleiten, wenn sie mehr oder weniger durch das zwischen die Arme
2 tind 3 eingeführte Meßstück 7 zurückgedrückt wird.
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An der Aleßstange 16 ist ein Ventilkörper I9 befestigt, den die Feder
18 auf seinen Sitz 20 zu drücken sucht. Die Ventilöffnung ist hiernach abhängig
voll dem Maß, um das das Meßstück die Stange 16 zurückdrückt. Das Ventil regelt
den Durchtritt der für den einen Stutzen 21 des Rohrs I3 zugeführten Druckluft.
Der Stutzen ist durch eine Kohrleitung 22 (Fig. 4) an einen Druckregler 23 angeschlossen,
dem Druckluft bei 24 zugeführt wird und von dem ein Manometer 25 abgezweigt wird,
beispielsweise ein Flüssigkeitssäulenmanometer mit geeichter Skala 26'.
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Die bei 21 zugeführte Druckluft kann also durch das mehr oder weniger
geöffnete Ventil 19 in das Rohr 13 hindurchtreten und über Kanäle 2&, 27 in
den Lagern der Stange I6 sowie durch den Spalt zwischen Stange und Ende des Rohrs
I3 entweichen.
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Die neue Anordnung wirkt wie folgt: Man führt das Meßstück 7 zwischen
die Arme 2 und 3 bis zur Berührung mit den Maulflächen und regelt danach die Axialstellung
des pneumatischen Verstärkers durch Lösen der Klemmutter 15 und mehr oder weniger
tiefes Einschrauben des Ventilrohrs I3 gegen den Körper I, bis der Fühler I6 auf
dem Stück 7 aufruht. Wenn das Meßstück eine genau gewünschte Abmessung des Musterstücks
ist, so setzt man die Einstellung so lange fort, bis an der Skala 26' des Manometers
der Wert Null angezeigt wird. Hiernach wird das Rohr 13 durch Anziehen der Klemmutter
15 festgestellt.
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Ist diese Regel einmal beendet, so lassen sich die Messungen oder
Prüfungen einer unbegrenzten Zahl von Meßstücken durchführen, die gleiche Größeordnung
haben, wie das Musterstück. Die Durchmesserveränderungen zeigen sich einzig durch
verschiedene Stellungen des Ventils 19 bzw. durch die Anzeigen am Manometer 25 an,
die Krümmung der Meßstückflächen kann aber die Anzeige nicht beeinflussen. Wenn
weiter die Skala 26 geeignet eingeteilt ist, kann man unmittelbar den Wert der Veränderungen
0. dgl. in Längeneinheiten, beispielsweise in tausendstel Millimeter ablesen.
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Der besondere Wert der so gebildeten Lehre ist der folgende. Will
man ein Meßstück prüfen, dessen Durchmesser sich von dem des Stücks 7 sehr wesentlich
unterscheidet, beispielsweise doppelt so groß ist, kann man das gleiche Gerät benutzen.
Es ist nur notwendig, eine genaue Voreinstellung auszuführen in der Art, wie sie
eingangs beschrieben wurde. Eine einfache Rechnung läßt erkennen, daß ljei jedem
Durchmesser des Meßstücks die gleiche Durchmesserveränderung eine gleiche Lageänderung
der Stange I6 hervorruft. Demnach wird nach Voreinregelung der Stellung des Rohrs
I3 im Körper I die gleiche Ablesungsskala mit der gleichen Genauigkeit für alle
die Meßstücke brauchbar sein, die man in das V-förmige Maul zwischen den Armen 2
und 3 einführt. Daraus folgt, daß man auf diese Weise weitgehend die Zahl der Meßlehren
zur Prüfung oder Übermittlung von Durchmessern einschränken kann.
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Vorteilhaft werden die Schrägflächen der Arme 2 und 3 mit vollkommen
geschlichteten Anlageplatten 2', 3' aus Hartmetall ausgestattet, um Abnutzung im
Gebrauch zu vermeiden. Im Beispiel sind diese Anlageplatten durch Schrauben 28 befestigt.
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Nach Fig. 3 ist bei 29 auf den Außenflächen der Arme 2 und 3 eine
Riffelung angebracht, die als Anlage für die Finger des benutzenden Arbeiters dient.
Diese Greifflächen sind sorgfältig ausgewählt.
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Wenn man die V-Lehre auf das Meßstück 7 bzw. das Meßstück auf die
Lehre auflegt, so tritt eine Kraft auf, die die Arme zu trennen sucht und die ausreichen
kann, um die Genauigkeit der Messung zu stören.
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Man kann diese Auseinanderzwängung der Arme
aber
durch den Druck der Hand auf ihre Außenflächen aufheben, im besonderen, wenn die
Hand auf die Flächen 29 wirkt, und es läßt sich feststellen, daß durch geeignete
Wahl der Lage der Riffelung die beiden Kraftwirkungen einander ausgleichen, wie
groß auch die Kraft ausgeübt wird, um eine Berührung zwischen Werkstück und Meßgerät
zu erzielen. Für die Erhöhung der Meßgenauigkeit bedeutet es also einen wesentlichen
Vorteil, daß die Stelle festgelegt wird, wo der Arbeiter die V-Lehre erfassen seIl,
in der man sie entsprechend Fig. 3 und 4 durch Riffelung oder in sonst geeigneter
Weise kenntlich macht. Dabei verhindert die Riffelung außerdem ein Gleiten der Lehre
in der erfassenden Hand, wodurch die Handhabung bequemer und sicherer gemacht wird.
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Es kann auch der Fall in Betracht gezogen werden, daß das Gerät von
der Hand an anderer Stelle erfaßt wird. Hierzu kann man an der V-Lehre eine Stützung
durch zwei Zapfen anbringen, die in zwei Löcher 30 eingreifen, die quer durch die
Arme 2 und 3 hindurchgehen, und zwar ebenfalls an Stellen, die sorgsam so ausgewählt
sind, daß die Kraft, die angewendet wird, die V-Lehre gegen das Meßstück7 zu führen,
ein Bestreben auf Annäherung der beiden V-Arme herbeizuführen sucht, wobei jedoch
diese Annäherung durch die Gegenwirkung aufgehoben wird, die die Andrückung des
Stücks 7 auf die Arme ausübt und diese zu trennen sucht.
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Somit entspricht die V-Lehre der Erfindung außerordentlich gut den
an sie gestellten Anforderungen. Sie ist außerdem leicht zu handhaben und beseitigt
eine Reihe von Mängeln der bisher verwendeten Geräte für die in Frage kommenden
Abmessungen und Prüfungen.
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PATENTANSPRO(:HE: I. V-Lehre zur Ermittlung von Querabmessungen von
Meßstücken mit pneumatischerFeinmessung, bei denen das Meßstück, das zwischen die
gegeneinander geneigten Maulflächen von zwei Armen eingeführt wird, den Austrittsquerschnitt
für ein permanentes Gas (Druckluft) steuert, gekennzeichnet durch Anordnung eines
an sich bekannten pneumatischen Verstärkers (I6, I9, 20). mit beweglichem Fühler
(I6), der in Berührung mit dem in die Lehre eingeführten Meßstück (7) gelangt und
ein im Wege des permanenten Gases angeordnetes Ventil verstellt, und daß der pneumatische
Verstärker am Körper (I) des Geräts in Axialrichtung verstellbar befestigt ist.