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Vorrichtung zum Messen spitzenlos geschliffener o<ier ähnlich
fertig bearbeiteter Rundteile Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen
spitzenlos geschliffener ,oder ähnlich fertig bearbeiteter Rundteile, die aus einem
mit einer Meßuhr oder dergleichen Meßgerät zusammenwirkenden Aufnahmeprisma besteht.
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Spitzenlos geschliffene oder ähnlich fertig bearbeitete Rundteile
weisen häufig den Fehler einer gewissen trnrundheit auf. Damit diese Verhältnisse
zum Messen ren Verständnis des von der vorliegenden Erfindung betroffenen Problems
zunächst an Hand eines einfachen Beispiels deutlich werden, sei bereits an dieser
Stelle auf Fig. 1 der Zeichnung verwiesen, in der ein von der Erfindung betroffener
Rundteil in einem schematisch gehaltenen Querschnitt dargestellt ist.
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Beim üblichen Messen führt der vorgenannte Fehler zu einem gemessenen
(scheinbaren) Durchmesser D' (Fig. 1), der jedoch vom tatsächlichen Durchmesser
D des das Rundteil umschreibenden Kreises abweicht.
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Eine z. B. mittels einer Richtplatte, eines auf der R i chtplatte
ausgerichteten Aufnahmeprismas und einer Meßuhr durchgeführte Messung des Durchmessers
eines solchen Rundteiles ergibt selbst bei einer wiederholten Durchführung der Messung
an verschiedenen Stellen des Teiles einen etwa gleichbleibenden Wert D', der keinen
Aufschluß über den tatsächlichen Durchmesser gibt.
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In der Praxis kommt es häufig vor, daß der Durchrnesser der genannten
Rundteile - z. B. zur richtigen Einpassung in andere Teile - sehr genau ermittelt
wird, und zwar einerseits der Durchmesser D des den Teil umschreibenden Kreises,
der im Falle der Einführung des Rundteiles in eine Bohrung maßgeblich ist, und andererseits
die entlang dem Umfang auftretenden Abweichungen (Unrundheiten) von dieser genauen
Kreisform, die ein Maßstab für die Güte der Oberflächenbeschaffenheit und oftmals
auch der prak.-tischen Brauchbarkeit sind, da z. B. bei einer Anwendung der Rundteile
als Kolben hydraulischer Vorrichtungen die Lecliverluste mit zunehmender Unrundheit
größer werden.
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In den meisten Fällen werden die Abweichungen durch die Differenz
D - d gekennzeichnet, wobei d der Durchmesser des in die wirkliche Querschnittsform
des Rundteiles eingeschriebenen Kreises ist. Zur Messung des Durchmessers D des
den Querschnitt umschreibenden Kreises und des Durchmessers d des in die Querschnittsform
eingeschriebenen Kreises benutzt man häufig ein Aufnahmeprisma, dessen beide Aufnahmeflächen
einen Winkel von 60 oder auch 903 einschließen, und eine gemeinsam mit dem Aufnahmeprisma
entweder auf einer Richtplatte angeordnete oder mit dem Prisma festverbundene Meßuhr,
deren Taststiftachse in Richtung der Winkelhalbierenden oder senkrecht gegen eine
der beiden Aufnahmeflächen
verläuft. Verdreht man den in das Aufnahmeprisma eingelegten
Rundteil, so schlägt der Zeiger der Meßuhr in Abhängigkeit von der Unrundheit des
Werkstückes aus; die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß die auf diese Weise erhaltenen
Ablesungen stark voneinander abweichen und in keiner Beziehung zur wirklichen, in
der Regel sehr komplizierten Querschnittsform des Werkstückes stehen. Die genaue
Nachprüfung einer auf diese Weise gemessenen Oberflächenform mit einem Laboratoriumsmeßgerät
ergibt damit eine meist erheblich abweichende tatsächliche Querschnittsform.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung
so zu verbessern, daß mit ihr der wirkliche Durchmesser des den Werkstückquerschnitt
umschreibenden Kreises und auch die Abweichungen der wirklichen Querschnittsform
voll diesem Kreis mit größter Genauigkeit ermittelt werden können, ohne daß dazu
ein empfindliches und teueres Laboratoriumsmeßgerät benötigt wird.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Aufnahmeflächen des Aufnahmeprisinas unter sich einen Winkel von etwa 900 und mit
der Längsachse des Taststiftes der Meßuhr einen Winkel von etwa 22Q 30' bzw. 670
30' einschließen.
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Diese Winkel können ohne weiteres um etwa + 30' von den genannten
Werten abweichen. Anderseits ist jedoch zu beachten, daß der eigentliche Wert einer
solchen Vorrichtung mit größer werdenden Abweichungen geringer wird, so daß bei
Abweichungen von mehr als + 50 überhaupt keine wesentlichen Vorteile mehr zu erzielen
sind.
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Statt einer iiblichen, mechanisch wirkenden Meßuhr kann auch ein
entsprechendes elektrisches oder pneumai
scher Meßgerät verwendet
werden, welches mit dem Werkstück mittel- oder unmittelbar in Kontakt steht.
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In den Fig. 2 und 3 der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise
veranschaulicht; es zeigt Fig. 2 die erfindungsgemäße Meßvorrichtung in einer schematisch
gehaltenen Seitenansicht gegen die Stirnfläche des zu messenden Werkstückes, Fig.
3 eine abgewandelte Ausführung der Meßvorrichtung in einer gleichen Teilansicht.
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Die in Fig.2 dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus
einer Richtplatte 5, auf der sowohl Cn Aufnahmeprisma 6 als auch ein an einem oberen
Arm 3 eine Meßuhr 1 tragender Ständer 4 gelagert ist.
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Die Meßuhr ist über den Arm 3 am Ständer 4 höhenverstellbar gehalten.
Ein mit einem Zifferblatt 1' der Meßuhr 1 zusammenwirkender Zeiger 1" wird von einem
Taststift 2 aus verdreht. Die Oberfläche der Richtplatte 5 liegt horizontal, während
die Achse des Taststiftes 2 senkrecht zu dieser Fläche verläuft. Die Aufnahmeflächen
des auf der Richtplatte 5 weiterhin befindlichen Aufnahmeprismas 6 schließen unter
sich einen Winkel von 900 und außerdem mit der Ebene der Richtplatte 5 einen Winkel
von 220 30' bzw. 67° 30' ein.
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Soll ein spitzenlos geschliffener oder ähnlich bearbeiteter Rundteil
7 vermessen werden, so legt man ihn in das Aufnahmeprisma 6 ein und richtet das
Aufnahmeprisma so auf der Richtplatte 5 aus, daß die Achse des Taststiftes 2 die
Längsachse 8 des Rund teiles 7 schneidet. Ein solches Ausrichten kann in bekannter
Weise erfolgen, indem die höchsten Punkte des Werkstückes durch Verschieben der
Meßuhr 1 auf der Richtplatte 5 festgestellt werden. Zur leichteren Einstellung kann
man zusammen mit der Vorrichtung noch eine Anzeigevorrichtung verwenden, die bei
Kenntnis des ungefähren Werkstückdurchmessers die erforderliche Grundeinstellung
der Meßuhr anzeigt.
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Dei der Vorrichtung nach Fig. 2 ermöglicht ein auf der Richtplatte
5 befestigter Nonius 9 das Ablesen der Stellung der Meßuhr an einer Skala 10, die
sich am Sockel des Ständers 4 befindet. Es genügt also, die NIeßuhr 1 derart zu
verschieben, daß der Nonius sich vor dem dem ungefähren Werkstückdurchmesser entsprechenden
Skalenwert der Skala 10 befindet, damit dieAchse8 des Werkstückes 7 bereits mit
ausreichender Genauigkeit auf der Acht x-x des Taststiftes 2 liegt.
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Nach der vorgenannten Einstellung dreht man das Werlistück 7 auf
den Aufnahmeflächen des Aufnahmeprismas 6 einmal um sich selbst, wobei der Zeiger
1" der Meßuhr 1 zwischen zwei extremen Stellungen aus schlägt, deren Differenzwert
einem Ausschlag »a« des Taststiftes 2 entspricht. Aus praktischen Versuchen hat
sich ergeben, daß die eingangs genannte Unrunrdlheitentsprechlend der Differenz
D-d -mit guter Annäherung dem Wert 1,2 a entspricht.
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Der Durchmesser des den Werkstückquerschnitt umschreibenden Kreises
wird ebenfalls auf übliche Weise festgestellt. Man eicht die Meßuhr mit Hilfe eines
Eichzylinders bekannten Durchmessers, der in das Aufnahmeprisma 6 eingelegt wird,
wobei an der Meßuhr 1 z. B. der Wert 11 abgelesen wird. Daraufhin ersetzt man den
Eichzylinder durch das zu messende Werlsstück und stellt durch Verdrehen des Werte
stückes im Aufnahmeprisma den maximalen Aus sdlag 2 der Meßuhr fest. Der Durchmesser
des das Werkstück umschreibenden Kreises ist demnach mit genügender Genauigkeit
gleich dem Durchmesser des Eichzylinders, vergrößert um den Wert Q,867 (1,1,) Zur
Vermeidung einer jedesmaligen Ausrechnung dieses Durchmessers kann man das Zifferblatt
1' der
Meßuhr 1 so eichen, daß sowohl der richtige Durchmesser des den Werkstückquerschnitt
umschreibenden Kreises als auch die Unrundheit dieses Querschnittes an der Meßuhr
unmittelbar abgelesen werden kann.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann die Meßuhr z. B. eine Skala 11 zur
Anzeige des Durchmessers und eine weitere Skala 11' zur Anzeige der Unrundheit aufweisen.
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In Fig. 3 ist eine Abwandlung der beschriebenen Vorrichtung dargestellt,
die in diesem Falle lediglich zur Messung von Werkstücken ein und desselben Nenndurchmessers
bestimmt ist. Hierbei sind die Aufnahmeflächen des Aufnahmeprismas durch kleine
Tastflächen 12 und 13 ersetzt, die auf den Schenkeln des Prismas so angeordnet sind,
daß sich für das Werksttick 7 die gleichen Berührungsstellen ergeben wie bei den
größeren Aufnahmeflächen des Prismas 6 der Fig. 2. Dabei sind allerdings zur Lagerung
eines Werkstückes 7 jeweils zwei solcher Prismen notwendig.
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Zur Nachpriifung der mit einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung erzielten
Verbesserung hat man aus einer größeren Anzahl von einigen hundert spitzenlos geschliffenen
Rundteilen wahllos fünf herausgesuchtt und zunächst mit einem üblichen Aufnahmeprisma
von 600 vermessen, wobei die Taststiftachse entlang der Winkelhalbierenden des zwischen
den beiden Aufnahmeflächen eingeschlossenen Winkels verlief, sodann mit einem Aufnahmepri!sma
gemäß Fig. 2 und schließlich mit einem Laboratoriumsmeßgerät, mit welchem die wirkliche
Form des Werkstückquerschnittes mit einer Genauigkeit von mindestens 0,5 F graphisch
dargestellt wurde. Den Durchmesser des einen Ouerschnitt dieser Werkstücke tatsächlich
umschreibenden Kreises hat man verglichen mit einem Durchmesser von 22,897 mm eines
entsprechenden Eichzylinders.
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In den nachstehenden beiden Tabellen sind die gegenüber dem genannten
Eichzylinder gemessenen Abweichungen wiedergegeben, wobei die gegenüber dem Durchmesser
des Eichzylinders einen kleineren tatsächlichen Werkstückdurchmesser ergebenden
Abweichungen durch ein negatives Vorzeichen gekennzeichnet sind.
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I. Unrundheit (gemessen in )
| Mit |
| Probe | Mit bisher | Mit erfindungs- Laboratoriums- |
| Nr. | üblichem Prisma | gemäßem Prisma meßgerät |
| 1 5,3 11,2 11 |
| 2 3,6 10,6 11 |
| 3 4,1 14 14 |
| 4 6,4 9,8 9 |
| 5 5,9 15,8 16 |
II. Durchmesser des einen Werkstückquerschnitt umschreibenden Kreises (Abweichungen
gegenüber dem Durchmesser des Eichzylinders, ebenfalls gemessen in u)
| Mit |
| Probe Mit bisher Mit erfindungs- Laboratoriums- |
| Nr. üblichem Prisma gemäßem Prisma meßgerät |
| 1 - 3,3 + 2,8 + 3 |
| 2 - 10,8 - 5,3 - 5 |
| 3 - 4,4 +2 + 2 |
| 4 - 3,4 + 1,4 + 1,5 |
| 5 - 2,6 + 5,3 + 5 |
Aus den Tabellen geht hervor, daß mit der erfin dungsgemäßen Vorrichtung
gegenüber den vergleichbaren, bisher üblichen Verrichtungen eine wesentliche Verbesserung
erzielt ist und daß die mit diesem Gerät gemessenen Werte praktisch den mit einem
Lahoratoriumsmeßgerät festgestellten Werten gleichen, wogegen die mit einer bisher
üblichen, aus einem Prisma und einer Meßuhr od. dgl. bestehenden Vorrichtung erzielten
Werte von den mit einem Laboratoriumsmeßgerät ermittelten Werten erheblich abweichen.