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Tastlehre zum Prüfen von geometrischen Toleranzen an Werkstücken Die
Erfindung betrifft eine Tastlehre zum Prüfen geometrischer Toleranzen von bzw. an
Werkstücken, bei der von einem Taststift ein Kontakthebel gesteuert wird, welcher
zwecks Betätigung von Auswertungsstromkreisen zwischen einem Untermaßkontakt und
einem Übermaßkontakt beweglich ist, wobei der den beiden Endlagen des Kontakthebels
entsprechende Toleranzbereich einstellbar ist.
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Man hat derartige Tastlehren bereits in Form von Meßuhren ausgeführt,
bei denen der Taststift über ein Zahnradgetriebe ein Zahnsegment steuert, welches
bei Erreichen des Toleranzmaßes gegen eine Kontaktfeder anstößt und dieselbe von
einem Anschlag abhebt, indem es dabei einen Stromkreis schließt. Die Erfindung geht
davon aus, daß es zweckmäßig ist, sicherzustellen, daß, wenn das Toleranzmaß überschritten
wird, nicht ein starkes Durchbiegen einer Kontaktlamelle stattfinden darf, da hierdurch
die Gefahr des Überschreitens der Elastizitätsgrenzen derselben bedingt ist.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakthebel auf
einem Kipplager ruht und einerseits durch eine am kürzeren Hebelarm angreifende
Feder, sowie andererseits durch den in seiner Ruhestellung unter der Wirkung einer
Zugfeder auf dem anderen Hebelarm aufliegenden Taststift gegen das Kipplager gedrückt
wird, wobei der Auflagedruck der Zugfeder überwiegt, und das zwischen den Festkontakten
befindliche Ende des langen Kontakthebelarmes im Ruhezustand auf den Untermaßkontakt
anliegt, daß aber bei einer vom Prüfling verursachten Axialverschiebung des Taststiftes
gegen die Wirkung der Zugfeder der lange Hebelarm unter der Wirkung der Feder dem
Taststift so weit nachgeführt wird, bis das Hebelarmende am Ubermaßkontakt anliegt,
woraufhin der Taststift sich vom Kontakthebel abhebt und bei weiterer Axialverschiebung
einen Freihub ausführt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist also so getroffen, daß, wenn das
Toleranzmaß überschritten
wird, nicht ein weiteres Durchbisegen
einer Kontaktlamelle stattfindet, sondern sich der Taststift ron dem Kontakthebel
trennt, während an der Kontaktstelle selber keine weitere Veränderung stattfindet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. I eine Seitenansicht der Tastlehre mit teilweise
weggebrochenem Sockel, Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. I im senkrechten Längsschnitt,
Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 2 in größerem Maßstab, teilweise im Schnitt gemäß
der Linie 111-111 in Fig. , Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3
und Fig. 5 eine Einzelheit aus Fig. 2, teilweise im Längsschnitt.
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Die dargestellte Tastlehre besteht gemäß Fig. I aus einem bügelförmigen
Halter I, der an einem Sockel 2 befestigt ist und dessen unterer Schenkel eine in
der Höhe verstellbare Auflagefläche 3 an einer Schraubenspindel 4 trägt. Eine Gegeumutter
5 dient zur Sicherung der Spindel gegen unbeabsichtigtes Verdrehen. Am oberen Schenkel
des Halters I ist das Gehäuse 6 befestigt, welches gemäß Fig. 2 einen in axialer
Richtung verschiebbaren Taststift 7 beherbergt. Das untere Ende dieses Taststiftes
ist mit einem auswechselbaren Tastorgan 8 Versehen und enthält in einer Längsbohrung
eine Schraubendruckfeder 9, welche mit ihrem einen Ende am Taststift selbst und
mit dem andern Ende an einem festen Anschlag 10 anliegt und bestrebt ist, den Taststift
nach unten zu verschieben. In seinem oberen Teil ist der Taststift 7 mit zwei sich
gegenüberliegenden Längsschlitzen versehen, die sich in der in Fig. 2 gezeigten
Darstellung in der Bildebene befinden und durch welche der feste Anschlag 10 hindurchragt.
Ein Kontakthebel II ist ebenfalls durch dieseLängsschlitze hindurchgesteckt und
lagert nahe bei einem seiner Enden schwenkbar auf zwei Kugeln 12 und I3, wie das
aus den Fig. 3 und 4 deutlich hervorgeht. Jede Kugel ruht in zwei Lagerpfannen,
deren eine am Kontakthebel I I und deren andere an einem unbeweglich mit dem Lehrengehäuse
6 verbundenen Teil 14 befestigt ist. Die eine am Kontakthebel befestigte Lagerpfanne
15 besitzt eine hohlkegelförmigeLagerfläche, während die andere Lagerpfanne i6 des
Kontakthebels eine konkavzylindrische Lagerfläche aufweist, deren Mantellinien in
der Richtung der Schwenkachse des Kontakthebels stehen. Die beiden am unbeweglichen
Teil 14 angeordneten Lagerpfannen I7 besitzen je eine hohlkegelförmigeLagerfläche
und sind in axialer Richtung, d. h. in Richtung des Lagerdruckes federnd ausgebildet.
Zu diesem Zwecke haben diese Lagerpfannen die äußere Gestalt von Kegelstumpfen und
sind in Bohrungen I8 des unbeweglichen Teiles 14 eingesetzt, welche Bohrungen an
ihrem dem Kontakthebel zugewendeten Ende konisch verjüngt sind, so daß die von der
anderen Seite eingeschobenen Lagerpfannen I7 nicht gegen den Kontakthebel aus den
Bohrungen 18 austreten können. Je eine mittels eines Schraubenbolzens 19 spannbare
Schraubendruckfeder 20 drückt die Lagerpfannen 17 gegen die durch die Verjüngung
der Bohrungen 18 gebildeten Anschläge. Die Stärke dieser Federn 20 ist derart bemessen,
daß die Federung der Lagerpfannen nur bei einer Überbeanspruchung des Lagers wirksam
wird. Eine einerends am kurzen Arm des Kontakthebels II angreifende Zugfeder 21
ist bestrebt, den Hebel in Fig. 2 im Uhrzeigersinn zu schwenken. Am längeren Arm
des Kontakthebels 1 1 befindet sich jedoch unweit von der Schwenkachse des Hebels
eine kugelkalottenförmige Anschlagfläche ^, vorzugsweise aus Hartmetall. welche
gegen einen am oberen Ende des Taststiftes 7 vorhandenen Anschlag 23 anliegt, der
ebenfalls mit Vorteil aus Hartmetall besteht.
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Das freie Ende des längeren Armes des-Kontakthebels 1 1 ist unten
und oben je mit einem Kontaktorgan 24, vorzugsweise aus Hartmetall, versehen.
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Diesen Kontaktorganen stehen feste, aber in ihrer Höhe einstellbare
Isontaktflächen 25, ebenfalls aus Hartmetall gegenüber, die je an einer in senkrechter
Richtung verschiebbaren, aber unverdrehbaren Spindel 26 elektrisch isoliert befestigt
sind.
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Zur Verhinderung ihrer Drehung besitzen die Spindeln 26 eine Längsnut
27, in welche ein radial zur Spindel stehender Bolzen 28 hineinragt. Das der Kontaktfläche
25 abgewendete Ende jeder Spindel 26 ist mit einem Gewinde 29 versehen, über welches
eine Mutterhülse 30 geschraubt ist.
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Diese Hülse ist drehbar in einem fest im Gehäuse 6 sitzenden Teil
31 gelagert und trägt an ihrem äußeren Ende drei je um I200 versetzte Längsschlitze
32, in denen Kugel 33 lagern, die sich radial nach innen auf einen Stift 34 abstützen,
der zentrisch in eine Hülse 35 eingepreßt ist. Diese Hülse 35 ist frei drehbar am
Teil 31 gelagert und durch einen in Ringnuten beider Teile eingesetzten Spreizring
36 gegen Herausfallen gesichert. Gegen außen stützen sich die Kugeln 33 auf zwei
mit kegeligen Flächen versehene Ringe 37 und 38 ab.
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Der Ring 37 ist durch eine auf dem Teil 31 durch Einbördeln ihres
Randes befestigte Büchse 39 gehalten und der andere Ring 38 ist durch eine Schraubendruckfeder
40 .in Richtung gegen den Ring 37 gedrückt. Zwischen dem Ring 38 und der Feder 40
sind zur Verminderung der Reibung Kugeln 41 und ein Druckring 42 eingelegt. Das
andere Ende der Feder 40 stützt sich gegen einen Bund der Mutterhülse 30 ab, welcher
andererseits unter Zwischenschaltung von Kugeln 43 gegen einen Absatz des Teiles
3I anliegt. Die Mutterhülse 30 besitzt ferner zwei Längsschlitze , welche in Fig.
5 in der Bildebene liegen und durch welche einwärtsragende Lappen eines hülsenförmigen
Organs 45 hindurchgesteckt sind, das mittels einer Büchse 46 am Ende des Gewindeteiles
29 auf axiale Mitnahme festgemacht ist.
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Die auf ihrer Außenseite geriffelten Hülsen 35 können durch schwenkbare
Deckel 47 überdeckt werden, welche Deckel am Gehäuse 6 dadurch lösbar angelenkt
sind, daß der Gelenkbolzen 48 an
zwei gegenüberliegenden Seiten
abgeflacht ist, während der den Bolzen umgebende Scharnierteil 49 parallel zum Gelenkbolzen
48 geschlitzt ist, und zwar so, daß der Deckel in geöffnetem Zustand vom Gelenkbolzen
abgezogen werden kann (Fig. 2).
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Der Scharuferteil 49 ist außerdem mit einer Nocke 50 versehen, welche
in geschlossener Stellung des Deckels auf ein Blattfederpaket 51 drückt. Die äußerste
Feder des Paketes 51 weist eine Raste 52 auf, welche den Deckel 47 in geschlossener
Stellung durch die Nocke 50 festhält. Andererseits preßt das Federpaket 51 bei geschlossenem
Deckel auf den früher erwähnten Bolzen 28, welcher dadurch in die Nut 27 der Spindel
26 hineingepreßt wird und demzufolge die Spindel 26 gegen jegliche Verschiebung
sichert.
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Am Gehäuse 6 befindet sich ein Fenster 53, welches eine Beobachtung
der Kontaktorgane 24 und den Kontaktflächen 25 ermöglicht. Durch eine Durchführungstülle
54 ist ein in Fig. 2 nicht gezeichnetes Kabel in das Gehäuse 6 eingeführt, welches
mindestens drei Adern besitzt, deren eine an die Masse des Gerätes und somit an
den Kontasthebel 1 1 angeschlossen ist, während die beiden anderen Adern je mit
einer der von der Masse isolierten Kontaktflächen 25 in Verbindung steht.
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Mit Vorteil kann im Gehäuse 6 ein mehrpoliger Steckkontakt vorhanden
sein, über welchen das Kabel angeschlossen ist. Auf der Oberseite des Gehäuses 6
kann im Bedarfsfalle nach Wegschrauben einer Deckplatte 55 eine Meßuhr angebrach
werden, deren Taststift am rückwärtigen Ende des Anschlages 23 des Taststiftes 7
anliegt, so daß die durch einen Prüfling verursachten Verschiebungen des Taststiftes
7 an der Meßuhr genau abgelesen werden können.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Tastlehre ist wie folgt: Wird
ein zu prüfendes Werkstück zwischen die Auflagefläche 3 und das Tastorgan 8 eingeschoben,
so bewegt sich der Taststift 7 entsprechend der Abmessung des Prüflings nach oben,
entgegen der Wirkung der Feder 9, wodurch der Anschlag 23 den Kontakthebel freigibt.
Die Zugfeder 21 bewirkt nun ein Schwenken des Hebels II, bis gegebenenfalls sein
oberes Kontaktorgan 24 an der oberen Kontaktfläche 25 zum Anschlag kommt. Wird der
Taststift 7 durch den Prüfling weiter nach oben gedrückt, so hebt sich der Anschlag
23 von der Anschlagfläche 22 des Kontakthebels 11 ab so daß der letztere keine weitere
Beanspruchung erfährt.
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Reim Wegnehmen des Prüflings aus der Tastlehre kehrt der Taststift
7 unter der Wirkung der Feder 9 in seine Ruhelage zurück und schwenkt dabei mittels
des Anschlages 23 den Kontakthebel 1 1 ebenfalls wieder zurück.
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Zum Gebrauch der Tastlehre müssen die Kontaktflächen 25 in ihrer
Höhe so eingestellt werden, daß ein Prüfling, dessen Abmessung innerhalb der zulässigen
Toleranzgrenzen liegt, das untere Kontaktorgan 24 des Kontakthebels 11 von der unteren
Kontaktfläche 25 abhebt, das obere Kontaktorgan 24 aber nicht bis an die obere Kontaktfläche
25 bewegt. Ein Prüfling, dessen Abmessung gerade an der oberen Toleranzgrenze liegt,
muß den durch das Kontaktorgan 24 und die Kontaktfläche 25 gebildeten oberen Lehrenkontakt
gerade zum Schließen bringen, und ein Prüfling an der unteren Toleranzgrenze darf
den unteren Lehrenkontakt gerade nicht mehr öffnen können.
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Das richtige Einstellen der Kontaktflächen 25 geschieht durch Drehen
der entsprechenden Hülse 35, welche mittels des Stiftes 34 die Kugeln 33 an den
Ringen 37 und 38 abwälzt und dadurch mit bedeutender Untersetzung die Mutterhülse
30 dreht.
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Dabei verschiebt sich die Spindel 26 je nach der Drehrichtung der
Hülse 35 nach oben oder nach unten. Die beschriebene Anordnung für die Bewegungsübertragung
zwischen der Hülse 35 und der Mutterhülse 30 wirkt somit wie ein Planetengetriebe,
welches vollständig spielfrei und gleichmäßig dreht, da durch die Feder 40 die beiden
Ringe 37 und 38 stets gegeneinander gepreßt werden, so daß die Kugeln 33 nach innen
auszuweichen bestrebt sind und sich dadurch an den Stift 34 anlegen. Durch die Neigung
der Kegelflächen der Ringe 37 und 38 sowie durch die Größe der Kugeln 33 und den
Durchmesser des Stiftes 34 ist das Übersetzungsverhältnis zwischen den Hülsen 35
und 30 gegeben. Das hülsenförmige Organ 45 bewegt sich bei der Spindelbewegung ebenfalls
nach oben oder nach unten. Es kann bei geöffnetem Deckel 47 durch einen Ausschnitt
im Teil 3r beobachtet werden, so daß die die Lehre einstellende Person an diesem
sich parallel mit der entsprechenden Kontaktfläche 25 verschiebenden Organ die Wirkung
und vor allem die Richtung der durch das Drehen der Hülse 25 hervorgerufenen Verschiebung
der Spindel 26 verfolgen kann.
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Wenn ein Prüfling sehr rasch aus der Tastlehre herausgenommen wird,
so schnellt der Taststift 7 nach unten und könnte dabei nach dem Schließen des unteren
Lehrenkontaktes das Lager des Kontakthebels, insbesondere die Lagerpfannen beschädigen.
Durch die federnde Ausbildung der im Teil J angeordneten Lagerpfannen 17 ist eine
solche Beschädigung jedoch verhindert, da bei jeder Überbeanspruchung die Federn
20 nachgeben.
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Die eine Lagerpfanne I6 ist deshalb nicht hohlkegelförmig, sondern
zylindrisch ausgebildet, weil dadurch die Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit
der Lager bedeutend reduziert sind.
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Wenn die Lagerpfanne I6 ebenfalls mit einer hohlkegelförmigen Lagerfläche
versehen wäre, so würde sich bei der kleinsten Ungleichheit des Abstandes der beiden
Lagerpfannen des Hebels 11 und des Teiles 14 die eine der Kugeln verklemmen, was
die Schwenkbarkeit des Kontakthebels II behindern und eine genaue Einstellung der
Lehrenkontakte illusorisch machen würde.
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Die Übersetzung des Kontakthebels 1 1 ist bei der beschriebenen Tastlehre
zur Vermeidung von ungenauen Bewegungen relativ klein gehalten, so daß bei den kleinen
zu prüfenden Toleranzen auch die Bewegung der Kontaktorgane 24 klein ist.
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Durch die Verwendung von Hartmetallkontakt-
flächen,
deren Oberfläche fein geklappt ist, und bei kleinen elektrischen Spannungen kann
jedoch die Schaltgenauigkeit und die Konstanz der Lehrenkontakte außerordentlich
gut gemacht werden. Der Vorteil einer derartigen Tastlehre gegenüber den bisher
bekannten liegt hauptsächlich im großen Einstellbereich der Toleranzgrenze, die
bei einem ausgeführten Beispiel zwischen 1 g und mehreren Millimetern kontinuierlich
auf eine Genauigkeit von weniger als I u einstellbar ist.