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Meßlehre
Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßlehre, die mit linear
senkrecht verschiebbarem Tastglied versehen. ist dessen Bewegung auf ein anderes,
darüber angeordnetes Glied übertragen wird. Die Meßlehre dient der Nachprüfung der
Tiefe einer Bohrung im Hinblick darauf, obl der gemessene Betrag innerhalb der Grenzen
einer zulässigen Toleranz liegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Tiefenmeßlehre
zu schaffen, die die durch die senkrechte geradlinige Bewegung eines Tastgliedes
gemessene Abweichung der tatsächlichen Solltiefe in. Form eines vervielfachten Weges
eines zur Anzeige dienenden weiteren Gliedes anzeigt Durch die Erfindung soll weiter
erreicht werden, daB zum Gebrauch der Tiefenmeßlehre keine Anzeigeskala benötigt
und das Meßergebnis sofort selbsttätig angezeigt wird.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daB an dem Tastgh.ed
der Tiefenmeßlehre eine. waagerechte Kopfplatte und an dem axial. darüber befindlichen
Glied unten eine Kegelspitze ange-
ordnet ist, daß axial oberhalb
der Kopfplatte und von dem genannten Glied axial durchsetzt eine zylindrische Büchse
feststehend angeordnet ist, deren untere Ringfläche von ihrer äußeren Kante aus
in der Gestalt eines Hohlkegelabschnittes nach der Achse der Büchse hin ansteigt,
und daß auf der Kopfplatte mehrete Kugeln lagern, von denen jede mit der Mantelfläche
der Kegelspitze und der Mantelfläche des Hohlkegelabschnittes in Berührung steht.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben
; in diesen zeigt Fig. 1 die Tiefenmeßlehre in einem senkrechten Schnitt, Fig. 2
eine Draufsicht auf die Tiefenmeßlehre gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt durch
die Tiefenmeßlehre nach der Linie 3-3 der Fig. I, Fig. 4 dieselbe Tiefenmeßlehre
in einer Seitenansicht in Verbindung mit einer Auflageplatte, auf die sie montiert
ist, und mit einem zur Einführung in dir zu messende Bohrung bestimmten Tastbolzen,
Fig. 5 eine gegenüber Fig. I etwas abgewandelte Tiefenmeßlehre in einem senkrechten
Schnitt, Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Oberteiles der Tiefenmeßlehre,
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Zusammenwirkung der die Bewegungsvervielfachung
bewirkender Teile der Tiefenmeßlehre.
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In sämtlichen. Darstellungen sind gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen
gekennzeichnet.
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Die Tiefenmeßlehre umfaßt eine steife, rechteckige Grundplatte 10,
die in ihrer Mitte mit einer senkrechten Bohrung 11 versehen ist, die ihrerseits
nach unten in eine Gegenbohrung 12 größeren Durchmessers mündet. Von der Mitte der
Grundplatte 10 aus erstreckt sich axial zur Bohrund in ein zylindrisches Gehäuse
13 nach oben, welches. ein Teil mit der Grundplatte bildet.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besitzt das Gehäuse 13 eine ebene Bodenfläche
14. In der Bohrung 11 ist ein mit einer waagerechten Kopfplatte 16 versehenes Tastglied.
15 gleitend gelagert, welches mit einem oben offenen axialen Sackloch I8 versehen
ist, das seinerseits oben eine konische Erweiterung I7 aufweist.
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Die innere Fläche der Seitenwand 19 des Gehäuses I3 weist eine ringförmige
Schulter 20 auf, die als Auflager für eine dickwandige Büchse 21 dient. Eine weitere
äußere Schulter 20a des Gehäuses I3 trägt einen senkrecht auf das Gehäuse aufgesetzten
Ring 23, der an seinem unteren Ende fest an der dortigen Wand 19 des Gehäuses. 13
haftet, der jedoch mit seinem oberen.. Ende die Oberkante 24 der Seitenwand 19 überragt.
Der zwischen dem Ring 23 und der Büchse 21 oberhalb der Seitenwand 19 gebildete
ringförmige Spalt 25 ist in seinem oberen Teil durch einen Zwischenring 26 abgeschlossen.
Das obere Ende der Büchse 2-1 ist mit zwei beiderseits einer axialen Ebene der Büchse
in ihrer Höhe gegeneinander versetzten Querflächen 22, 22a versehen, von denen die
höhere mit 22 und die niedrigere mit 22a sowie der Höhenunterschied mit 22b bezeichnet
ist.
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Die Büchse 2I enthält eine axiale, zylindrische oeffnung 27, und
ihr unteres Ende ist von einer äußeren Auflagekante 30 aus nach innen in der Form
eines Hohlkegelabschnittes mit der Mantelfläche 29 gegen die Achse der Büchse hin
ansteigend ausgenommen. Da der Winkel dieser Ausnehmung ein wesentlicher Bestandteil
der Tiefenmeßlehre ist, wird auf ihn nachstehend noch näher eingegangen.
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Zur Festlegung der Büchse 2I in dem Gehäuse I3 weist das letztere
in seiner Seitenwand 19 eine nach. innen gerichtete Sicke 19a auf, die in eine Ausnehmung
21a am äußeren Umfang der Büchse 21 hineinragt.
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In der Öffnung 27 der Büchse 2I ist ein Bolzen 3I gleitend gelagert,
der eine ebene obere Stirnfläche aufweist. An seiner Unterseite besitzt der Bolzen
eine nach unten gerichtete Kegelspitze 33, deren eigentliche Spitze 34 in die konische
Erweiterung 17 des in dem Tastglied 15 befindlichen Sackloches 18 hineinragt.
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Zwischen. der Mantelfläche 35 der Kegelspitze 33 und der Mantelfläche
29 der Büchse 21 wird ein Winkel von 90° eingeschlossen. Auf der Kopfplatte 16 befinden
sich in dem zwischen der Kegelspitze 33 und der Mantelfläche 29 gebildeten Spalt
verschiedene Kugeln 36.
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Der Mittelteil des Bolzens 3I weist eine Ringnut 37 auf, so daß an
dieser Stelle gegenüber der Büchse 2I ein Ringspalt 38 gebildet wird. An der Stelle
des Ringspaltes 38 befinden sich in entsprechenden Querbohrungen der Büchse 2I radial
gegenüberliegend zwei Stifte 40, die sich beide radial in den Spalt hineinerstrecken,
ohne jedoch bei der normalen Anwendung der Tiefenmeßlehre an den Bolzen 31 anzustoßen.
Diese Stifte werden durch den äußeren Ring 23 an einem Herausrutschen verhindert.
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Die Grundplatte 10 weist weiterhin zwei Öffnungen 41 zur Aufnahme
je einer Befestigungsschraube 42 auf, mittels deren sie an einer Auflageplatte 43
befestigt ist. Die Auflageplatte 43 besitzt eine axial zur Bohrung 11 verlaufende
Öffnung 44 und weist darin einen senkrecht verschiebbaren Tastbolzen 45 auf, der
an seiner einen Seite mit einem Schlitz 46 versehen ist. Ein seitlich in den Schlitz
46 hineinragender Sicherungsstift 47, dessen Achse senkrecht zur Achse des Tastbolzens
45 verläuft, begrenzt die Bewegungsmöglichkeit des Tastbolzens 45 innerhalb der
Öffnung 44. Der Sicherungsstift 47 erstreckt sich dabei quer zur Längsrichtung der
Auflageplatte 43.
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Die Anwendung und Wirkungsweise der Tiefenmeßlehre ist folgenderm;aßer:
Es soll angenommen sein, daß die Tiefenmeßlehre zur Prüfung der Tiefe von bereits
fertig hergestellten Bohrungen dient, die in großer Menge hergestellt werden, und
daß durch die Prüfung diejenigen Werkstücke ausgeschieden werden - sollen, in denen
sich solche Bohrungen befinden, deren Tiefe nicht innerhalb einer vorgegebenen Toleranz
liegen,
die also entweder zuwenig tief oder zu tief sind.
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Um ein praktisches Beispiel anzuführen, wird angenommen, daß im vorliegenden
Falle die Tiefe der Bohrung 2 Zoll betragen soll innerhalb der Toleranz von zwei
Tausendstel eines Zoll. Somit muß die Länge des Tastbolzens 45 genau 2 Zoll plus
die Dicke der Auflageplatte 43 beträgen. In Fig. 4 ist an dem Tastbolzen 45 noch
die zulässige Toleranz durch entgegengericht,ete Pfeile angedeutet Wenn die Meßlehre
einschließhch dem Tastbolzen 45 über eine Bohrung von genau 2 Zoll Tiefe gesetzt
wird, so deckt sich das untere Ende des. Tastgliedes 15 genau mit der Oberfläche
der Auflageplatte 43.
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Sollte die Bohrung zwei Ta.usendstel eines Zolls zu kurz sein, so
ragt der Ta,stbolzen, nach oben über die Oberfläche der Auflageplatte 43 hinaus,
wodurch auch das Tastglied 15 derart angehoben wird, daß schließlich die obere Stirnfläche
des Bolzens 31 in der Ebene der höheren Querfläche 22 der Büchse 21 liegt.
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Sollte die Bohrung um die zulässige Toleranz von zwei Tausendstel
eines Zolls tiefer als 2 Zoll sein, dann. sinkt auch der Tastbolzen, 45 entsprechend
tiefer auf den Grund. der Bohrung hinab, und die obere Stirnfläche des Bolzens 3I
sinkt bis in die Ebene der unteren Querfläche 22a der Büchse 21 herab. Wäre die
Bohrung noch tief er, sol würde der Bolzen 3I noch tiefer sinken und die tiefere
Lage seiner oberen Stirnfläche gegenüber der Querfläche 22a leicht erkennbar sein.
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In jediem Falle, ob nun der Tastbolzen 45 höher oder tiefer bewegt
wird, wird auch der Bolzen 3I um ein Vielfaches in dieser Richtung bewegt, wobei
die sehr genaue Bewegungsübertragung auf folgende Art und Weise erfolgt: Aus den
Zeichnungen geht hervor, dal3 das Tastglied I5, welches mit seinem unteren Ende
auf dem oberen Ende des Tastbolzens 45 aufliegt, auf seiner Kopfplatte I6 eine Anzahl
Kugeln 36, vorzugsweise drei, tlrägt (vgl. Fig. 3). Jede Kugel steht in Berührung
mit der Kopfplatte. I6, der Mantelfläche 35 des Kegels 33 und der Mantelfläche 29
des Hoblkegels an der Unterseite der Büchse 2I.
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Wenn nun die Kopfplatte I6 während eines Meßvorganges durch den Tastbolzen
45 angehoben wird, müssen die Kugeln 36, welche die ortsfeste Büchse 21 nicht anheben
können, gegen die Achse der Kegelspitze 33 ausweichen. Da. die Kegelspitze beweglich
ist und mit ihrer Mantelfläche 35 einen Winkel gegenüber der Fläche der Kopfplatte
I6 bildet, wird sie durch die Kugeln nach oben verschoben. Dies geht aus Fig. 7
hervor, welche eine einzige Kugel 36 in zwei verschiedenen Lagen relativ zur Mantelfläche
35 der Kegelspitzel 33 und zur Mantelfläche 29 der Büchse 2I darstellt.
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Die Kugel verbleibt, wie aus der Fig. 3 hervorgeht, stets auf der
Kopfplatte I6; die Gerade a-b stellt die Mantelfläche 35 der Kegelspitze und die
Gerade b-c die Mantelfläche 29 des Hohlkegelabschnittes an der Unterseite der Büchse
21 dar, wobei sich beide genannten Geraden unter einem Winkel von 90° schneiden.
Die Gerade x-x zeigt die Höhenlage an, bis zu welcher die Kopfplatte 16 angehoben
wird, wenn die zu prüfende Bohrung entsprechend dem gegebenen Ausführungsbeispiel
kürzer als 2 Zolll ist.
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Infolge des Anhebens der Kopfplatte. wird auch die Oberkante der
Kugel 36. bis zu einer neuen Höhe angehoben, welche in Fig. 7 durch die Gerade y-y
veranschaulicht ist, wobei sie gleichzeitig nach der Achse der Kegelspitze 33 hin
verschoben. wird. Die Kugel berührt nun an der Stelle des. Schnittpunktes der Geraden.
y-y mit der Mantellfläche 29 die Mantelfläche. Der Weg, um den die Kugel nach der
Achse der Kegelspitze 33 hin verlagert wird, ist gleich der Länge der Geraden d-f.
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Um denselben Weg b-g auf der Geraden y-y muß auch die Mantelfläche
29 durch ein Anheben der Kegelspitze 33 nachgeben, wobei der Hub der Kegelspitze
gleich der Länge der senkrechten Geraden g-h ist.
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Es ist zu beachten, daß die Länge der letztgenannten Geraden den
ausgeführten. Hub des.
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Tastbolzens 45 um ein Mehrfaches übersteigt, was auf die mit der senkrechten
Bewegung des Bolzons 3I herbeigeführte Übersetzung zurückzuführen ist, und daß die
Oberkante des Bolzens 31 an der Stelle der beiden gegeneinander versetzten Querebenen
22, 22a der Büchse 21 zugleich zum Ablesen des Meßgerätes. dient.
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In diesem Zusammenhang ist weiterhin wichtig, daß de!r von der Kegelspitze
33 eingeschlossene Winkel nicht kleiner als 400 sein darf, da bei einem so kleinen
Winkel der das Anheben des Bolzens 31 durch die Kugel 36 zulassende Hebelarm zu
klein werden würde. Der genannte Winkel muß aber auch kleiner als 90° sein. Dabei
ist innerhalb, der genannten Grenzen die erzielte Übersetzung um so, größer, je
kleiner der von der Kegelspitze 33 ein geschlossene Winkel ist.
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In dem Ausführungsbeispiel sind die vorgenannten Winkel so gewählt,
daß eine Übersetzung von 5 : I erzielt ist, wobei. der von der Kegelspitze eingeschlossene
Winkel 530 5' 48" beträgt De;r Übersetzungsfaktor kann auch durch eine Veränderung
der Winkel an bzw. zwischen den vorgenannten Teilen verändert werden. Darüber hinaus
kann die durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielte Übersetzung auch durch die
Anordnung gleicher Teile, die oberhalbl der vorgenannten angeordnet sind, verdoppelt
werden, wie in Fig. 5 veranschaulicht ist.
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In dem abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäß Fiig. 5 umfaßt die
Tiefenmeßlehre eine Grundplatte 50, ein mit einer Kopfplatte 52 versebenes Tastglied
51 und darauf einen Satz Kugeln 53, der zum Anheben eines weiteren Tastgliedes 54
dient Das letztere ist wiederum mit einer Kopfplatte 55 versehen, die ihrerseits
einen Satz Kugeln 56 trägt, der ein weiteres Glied 57, welches dem Bolzen 31 des
ersten Ausführungsbeispieles gleicht, anhebt Da die letztgenannte Vorrichtung lediglich
eine Verdoppelung der Tiefenmefileihre gemäß Fig. I ist und alle vergleichbaren
Teile in gleicher Weise
wirken, erübrigt sich eine weitere Beschreibung
des gegenüber Fig. I abgewandelten Ausführungsbeispieles.