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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Instrument zur Längenmessung, konkret ein Kontrollwerkzeug zur Messung, insbesondere ein Kontrollwerkzeug zur Messung des Abstands zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch eines mechanischen Teils.
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Technischer Hintergrund
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Bei praktischer Anwendung wird die Zusammenwirkung zwischen mechanischen Teilen und Wellen meistens über ein Innenloch ermöglicht, wobei insbesondere bei mechanischen Getriebeeinrichtungen einer Werkzeugmaschine und eines Fahrzeugs Zahnräder mittels einer Welle positioniert und gelagert werden. Ein Zahnradgetriebe dient vor allem zum Übertragen eines Drehmoments, wobei die Qualität der Übertragung unmittelbar die Qualitätsindikatoren betroffener Einrichtungen beeinflusst. Beispielsweise handelt es sich bei Halbachse-Zahnrädern des Differentialgetriebes eines Fahrzeugs um Kegelzahnräder, deren Eingriffsqualität vor allem von der Positioniergenauigkeit der Halbachse-Kegelzahnräder und der Achsen abhängt, wobei das Innenloch eines Halbachse-Kegelzahnrad nur einen Durchmesser von ungefähr 20 mm hat und daher sich der Abstand zwischen zwei darin vorgesehenen, benachbarten versenkten Nuten nicht mittels eines herkömmlichen Messgeräts quantitativ messen lässt, wobei selbst mittels fortschrittlicher Profilmesser oder Dreikoordinaten-Messmaschinen keine effektive Messung ermöglicht werden kann. In dieser Branche wird in der Regel ein spezieller Messschieber zur Messung eingesetzt, wobei trotz einer einfachen Bedienung eines derartigen qualitativen Prüfverfahrens und der Möglichkeit zur Beurteilung der Bearbeitungsqualität eine quantitative Feststellung der Größe sowie Richtung der Abweichungen nicht möglich ist und somit kein sinnvoller Aufschluss für die Produktion angeboten werden kann. Bei einer hochwertigen Limousine übt das Differentialgetriebe einen großen Einfluss auf die Getriebequalität aus und eine qualitative Überprüfung des Halbachse-Kegelzahnrads mittels eines Messschiebers im Stand der Technik kann die Anforderung nicht erfüllen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, angesichts des Nachteils im Stand der Technik, dass lediglich eine qualitative Überprüfung möglich ist, ein Werkzeug zur Messung des Abstands zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch eines mechanischen Teils bereitzustellen, das sich durch angemessene Struktur, zuverlässige Positionierung, einfache Bedienung und genaue Messung auszeichnet. Ein derartiges Kontrollwerkzeug den Abstand zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch eines mechanischen Teils genau messen und zudem auch die Richtung der Abweichung feststellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch folgende Ausgestaltung.
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Ein Kontrollwerkzeug zur Messung des Abstands zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch eines mechanischen Teils umfasst ein Endmaß, einen Enddeckel, ein Gleitplättchen, einen Zylinderstift, einen Sockel, einen Stiftsitz, ein Lager, eine Messstange, eine Feder, einen Zylinderkörper und eine Messuhr. Das Endmaß weist eine T-förmige Seitenfläche auf und seine in dem Innenloch eines Werkstücks angeordnete untere Endfläche ist an der Kante einer inneren versenkten Nut arretiert, wobei auf dieser Grundlage der Abstand zu einer äußeren versenkten Nut gemessen wird. Der Enddeckel, der Sockel und der Stiftsitz sind flanschförmig ausgebildet und der Außenumfang des Enddeckels wirkt mit einem Spalt in einem Innenloch eines Werkstück-Messendabschnitts zusammen. Die Verbesserung liegt darin, dass an einer dem Innenloch des Werkstücks zugewandten Endfläche des Sockels mindestens drei radial offene Nuten mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei in jeder der radial offenen Nuten ein Gleitplättchen montiert ist und an der Endfläche des Sockels ferner auf die radial offenen Nuten abgestimmte konzentrische kreisbogenförmige Nuten ausgebildet sind. Die Außenkante des Gleitplättchens ist als kreisbogenförmige Schulterkante ausgebildet und die vorstehende Außenkante kann in die äußere versenkte Nut des Werkstücks eingeführt werden, wobei an einer Plattenfläche des Gleitplättchens eine der an der Endfläche des Sockels angeordneten konzentrischen kreisbogenförmigen Nut zugeordnete exzentrische kreisbogenförmige Nut ausgebildet ist. Der Zylinderstift ist kreiszylinderförmig ausgebildet und der Zylinderabschnitt des Zylinderstifts greift in Axialrichtung nach unten der Reihe nach durch die konzentrische kreisbogenförmige Nut des Sockels und die exzentrische kreisbogenförmige Nut des Gleitplättchens hindurch, wobei der Zylinderstiftüber eine Presspassung mit dem Stiftsitz zusammenwirkt, wobei das radial gleitbare Gleitplättchen durch den außen damit verbundenen Enddeckel in Axialrichtung begrenzt wird und den Stiftsitz zu einer Drehbewegung relativ zu dem Sockel antreibt, so dass der eingebaute Zylinderstift eine radiale Verschiebung des Gleitplättchens entlang der Spur der exzentrischen kreisbogenförmigen Nut begrenzt. Es handelt sich bei dem Zylinderkörper um ein schmales Rohr, in dessen oberer Öffnung die Messuhr eingesteckt ist, deren Uhrstange unter Steuerung durch die im Zylinderkörper eingebaute Feder und Messstange sich in Axialrichtung verschiebt, wobei das untere Ende des Zylinderkörpers in ein Innenloch des Stiftsitzes und des Sockels eingeführt und in Axialrichtung an der oberen Endfläche des Gleitplättchens arretiert ist, wobei die in dem Zylinderkörper angeordnete Messstange durch die Feder bis zum Anliegen an der oberen Endfläche des Endmaßes geschoben wird, um eine Struktur des Endmaßes zu bilden, deren axiale Position innerhalb des Innenlochs des Werkstücks durch die Messuhr quantitativ erfasst wird.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Höhenmaß des Endmaßes um 1 bis 2 mm geringer als der Abstand zwischen zwei benachbarten versenkten Nuten in dem Innenloch des zu prüfenden Werkstücks ist.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass an dem Außenrand des Sockels zumindest drei axial einstellbare elastische Lager angebracht sind, welche Lager eine Endfläche der Lochöffnung des Werkstücks elastisch berühren, wobei unter Einwirkung der eigenen Schwerkraft der einstellbaren Lager die untere Endfläche des Gleitplättchens um 0,5 bis 1,0 mm höher als die untere Endfläche der äußeren versenkten Nut des Innenlochs des Werkstücks liegt.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass es sich bei der Feder um eine Druckfeder handelt.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die an der Endfläche des Sockels angeordnete konzentrische kreisbogenförmige Nut und die an der Endfläche des Gleitplättchens angeordnete exzentrische kreisbogenförmige Nut die gleiche Form aufweisen, wobei lediglich der Kreismittelpunkt der exzentrischen kreisbogenförmigen Nut im Uhrzeigersinn versetzt ist und das Gleitplättchen eine radiale Verschiebung von 2 bis 5 mm hat.
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Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise durch Folgendes aus:
- 1. Einfache Kontrollstruktur, komfortable Bedienung, hohe Kontrolleffizienz,
- 2. Messung des Abstands zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch unter positioniertem Zustand mit genauen und zuverlässigen Prüfergebnissen,
- 3. Eine quantitative Überprüfung kann die Größe und Richtung der Abweichungen sachgerecht darstellen, was zu einer Verbesserung nachfolgender Bearbeitungsqualität beiträgt.
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Figurenliste
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Es zeigen
- 1 die Struktur nach der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Schnittdarstellung, wobei das dargestellte Werkstück ein Halbachse-Kegelzahnrad von dem Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeugs ist,
- 2 eine schematische Draufsicht auf den Sockel in 1,
- 3 die Anordnung der drei Gleitplättchen in 1 in einer schematischen Darstellung,
- 4 das Endmaß in einer schematischen strukturellen Darstellung,
- 5 eine Kombination des Enddeckels, des Gleitplättchens, des Zylinderstifts, des Stiftsitzes und des Lagers in einer schematischen Darstellung,
- 6 eine Kombination der Messstange, der Feder, des Zylinderkörpers und der Messuhr in einer schematischen Darstellung,
- 7 die Positionierung und Montage des Endmaßes vor einer Überprüfung in einer schematischen Darstellung,
- 8 die Struktur nach 7 nach Anbringen der Kombination nach 5 in einer schematischen Darstellung,
- 9 die Struktur nach 8 nach Anbringen der Kombination nach 6 in einer schematischen Darstellung.
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Konkrete Ausführungsformen
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels auf die vorliegende Erfindung näher eingegangen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kontrollwerkzeugs zur Messung des Abstands zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch eines mechanischen Teils, das zur Überprüfung des Abstands zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch eines Halbachse-Kegelzahnrades von einem Differentialgetriebes eines Kraftfahrzeugs dient. Das Kontrollwerkzeug umfasst ein Endmaß 1, einen Enddeckel 2, ein Gleitplättchen 3, einen Zylinderstift 4, einen Sockel 5, einen Stiftsitz 6, ein Lager 7, eine Messstange 8, eine Feder 9, einen Zylinderkörper 10 und eine Messuhr 11. Das Endmaß 1 ist ein Element fixierter Größe, das nach dem Abstand zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch eines zu überprüfenden Werkstücks hergestellt und in der Seitenansicht T-förmig, also bestehend aus einer Scheibe und einer geraden Stange ausgebildet ist. Zur Erleichterung der Messung ist das Höhenmaß der Messstange 1 geringer als der Abstand zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch des zu überprüfenden Werkstücks dimensioniert, wobei in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen benachbarten versenkten Nuten des Werkstücks 49,075±0,05 mm und das Höhenmaß des zur Überprüfung dienenden Endmaßes 1 48±0,002 mm beträgt. Wie sich aus 7 ergibt, wird vor der Überprüfung das Endmaß 1 zunächst in dem Innenloch des Werkstücks platziert, wobei die Endfläche der Scheibe des Endmaßes 1 an der Kante einer inneren versenkten Nut arretiert ist, während die nach oben zeigende Endfläche der geraden Stange durch die Messstange 8 berührt wird, um eine Messung zu ermöglichen. Die Messung basiert auf die Kante der inneren versenkten Nut als Referenzgrundlage, was zu einer vereinfachten und komfortablen Messung beiträgt. Der übereinanderliegende Enddeckel 2, Sockel 5 und Stiftsitz 6 sind flanschförmig ausgebildet, wobei das in der Mittel vorgehaltene Loch zu erleichtertem Einführen des Zylinderkörpers 10 dient. Der Außenumfang des Enddeckels 2 wirkt mit einem Spalt in einem Innenloch eines Werkstück-Messendabschnitts zusammen und auf dem Enddeckel 2 sitzen in der Regel der Sockel 5 und der Stiftsitz 6. An einer dem Innenloch des Werkstücks zugewandten Endfläche des Sockels 5 sind mindestens drei radial offene Nuten mit gleichem Abstand zueinander angeordnet, wobei in jeder der radial offenen Nuten ein Gleitplättchen 3 montiert ist und an der Endfläche des Sockels 5 ferner auf die radial offenen Nuten abgestimmte konzentrische kreisbogenförmige Nuten 5.1 ausgebildet sind. Der Zylinderstift 4 ist kreiszylinderförmig ausgebildet ist und der Zylinderabschnitt des Zylinderstifts 4 greift in Axialrichtung nach unten der Reihe nach durch die konzentrische kreisbogenförmige Nut 5.1 des Sockels 5 und die exzentrische kreisbogenförmige Nut 3.1 des Gleitplättchens 3 hindurch, wobei der Zylinderstift 4 über eine Presspassung mit dem Stiftsitz 6 zusammenwirkt, wobei das radial gleitbare Gleitplättchen 3 durch den außen damit verbundenen Enddeckel 2 in Axialrichtung begrenzt wird. Durch eine derartige Verbindung wird ein in 5 dargestellter Messträger gebildet, wobei durch eine Drehbewegung des Stiftsitzes 6 relativ zu dem Sockel 5 der eingebaute Zylinderstift 4 eine radiale Verschiebung des Gleitplättchens 3 entlang der Spur der exzentrischen kreisbogenförmigen Nut 3.1 begrenzt und eine radiale Verschiebung des Gleitplättchens 3 nach außen ein Einführen der vorstehenden Außenkante in die äußere versenkte Nut des Werkstücks bewirkt, wobei die Montage des Messträgers unter positioniertem Zustand eine nachfolgende Überprüfung erleichtert. Nach Abschluss der Messung wird der Stiftsitz 6 relativ zu dem Sockel 5 in umgekehrte Richtung gedreht, was ein Zurückkehren des Gleitplättchens 3 in den Sockel 5 bewirkt, so dass ein Entfernen des Messträgers von dem Werkstück erleichtert wird, da kein Hindernis in Axialrichtung des Messträgers vorliegt. Bei einer derartigen Struktur weisen die an der Endfläche des Sockels 5 angeordnete konzentrische kreisbogenförmige Nut 5.1 und die an der Endfläche des Gleitplättchens 3 angeordnete exzentrische kreisbogenförmige Nut 3.1 die gleiche Form auf, wobei lediglich der Kreismittelpunkt der exzentrischen kreisbogenförmigen Nut 3.1 im Uhrzeigersinn versetzt ist, wobei in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Versatz gering dimensioniert ist und eine radiale Verschiebung des Gleitplättchens 3 von 2,5 mm zur Positionierung ausreicht. Der Zylinderkörper 10 stellt ein Hauptbauteil zur Bildung eines Messkopfs dar, wobei es sich bei dem Zylinderkörper 10 um ein schmales Rohr handelt, in dessen oberer Öffnung die Messuhr 11 eingesteckt ist, deren Uhrstange unter Steuerung durch die im Zylinderkörper 10 eingebaute Feder 9 und Messstange 8 sich in Axialrichtung verschiebt. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Feder 9 um eine Druckfeder, wobei unter Einwirkung der elastischen Kraft das untere Ende der Messstange 8 aus der Öffnung des größeren Endes des Zylinderkörpers 10 hinausragt. Zur Montage wird das untere Ende des Zylinderkörpers 10 zunächst in ein Innenloch des übereinanderliegenden Stiftsitzes 6 und Sockels 5 und in Axialrichtung an der oberen Endfläche des Gleitplättchens 3 arretiert, während das exponierte Ende der Messstange 8 an der oberen Endfläche des Endmaßes 1 anliegt, so dass eine Struktur des Endmaßes 1 gebildet wird, deren axiale Position innerhalb des Innenlochs des Werkstücks durch die Messuhr 11 quantitativ erfasst wird.
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Zum erleichterten Einführen des Gleitplättchens 3 in die äußere versenkte Nut in dem Innenloch des Werkstücks sind bei der vorliegenden Erfindung an dem Außenrand des Sockels 5 drei axial einstellbare elastische Lager 7 angebracht, wobei die senkrecht stehenden Lager 7 eine Endfläche der Lochöffnung des Werkstücks elastisch berühren und eine voreingestellte Länge in Axialrichtung aufweisen, wobei ohne Einwirkung von äußerer Kraft die Lager 7 sicherstellen, dass die untere Endfläche des Gleitplättchens 3 höher als die untere Endfläche der äußeren versenkten Nut in dem Innenloch des Werkstücks liegt, wobei in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Höhenunterschied 0,5 mm beträgt. Während einer Überprüfung lässt sich der geringfügige Höhenunterschied durch Aufbringen einer kleinen Kraft zum Überwinden der elastischen Kraft der Lager 7 beseitigen, so dass ein Einführen der vorstehenden Außenkante des Gleitplättchens 3 in die äußere versenkte Nut in dem Innenloch des Werkstücks erleichtert wird.
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Zum Ermöglichen einer schnellen und genauen Messung muss bei Messung einer gleichen Charge von Werkstücken zunächst eine Nullpunktkalibrierung für die Messuhr 11 des erfindungsgemäßen Messkopfs erfolgen, wobei also die Berührungsstellung zwischen dem exponierten Ende der Messstange 8 und der oberen Endfläche eines Normteils erfasst wird. Das Messen des Abstands zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch des zu messenden Werkstücks mittels eines Messkopfs mit kalibriertem Nullpunkt ist in 9 dargestellt, wobei davor nach der in 7 und 8 dargestellten Reihenfolge das Endmaß 1 in dem Innenloch des zu messenden Werkstücks eingebaut und dann an der Öffnung des Innenloches des zu messenden Werkstücks ein Messträger angebracht wird. Während der Überprüfung zeigt die an dem Messgerätkopf angebrachte Messuhr 11 aufgrund eines Bearbeitungsfehlers des Werkstücks einen von dem vorgesehenen Nullpunkt abweichenden Wert, wobei durch Vergleichen des abgelesenen Abweichungswerts mit dem vorgesehenen Wert schließlich eine quantitative Feststellung erfolgt, ob der Wert und die Richtung der Abweichung des Abstands zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch eines Werkstücks in Ordnung sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Messvorgang wird durch eine Positionierung der Kanten benachbarter versenkter Nuten in einem Innenloch der Abstand zwischen benachbarten versenkten Nuten innerhalb des Innenlochs in eine zu messende Tiefe umgewandelt. Eine derartige Messstruktur zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau, eine komfortable Bedienung und eine genaue Messung des Abstands zwischen benachbarten versenkten Nuten in einem Innenloch eines mechanischen Teils mittels eines herkömmlichen Längenmessgeräts aus, wobei eine sachgemäße Darstellung der Größe und Richtung von Bearbeitungsabweichungen durch eine quantitative Prüfung zu einer Verbesserung nachfolgender Bearbeitungsqualität beiträgt.
