DE2545621A1 - Profilmessgeraet - Google Patents

Description

• Profilmeßgerät
• Zum Messen von Profilen mit gekrümmten Flanken werden diese üblicherweise punktweise abgetastet. Dabei ändert sich der Winkel, den die Tangente im Berührungspunkt des Taststifts mit dessen Achse bildet, stdddig. Je spitzer der Winkel wird, umso größer wird die Kraft, die zur Achse des Taststifts geneigt verläuft und diesen zu verbiegen sucht. Damlt ergibt sich eine entsprechende Veränderung des Meßfehlers, der also bis zu einem nicht mehr zulässigen Wert ansteigen kann.
• Dieser Fall tritt besonders dann ein, wenn der Taststift mit tels Spindeln und Handränder über normale Führungsschlitten in der Art des Kreuzsupports von Drehbänken bewegt wird und auch, wenn der Taststift mit seinei Schlitten vom Werkstück selbst mitgeftihrt werden soll, d.h. "geschleppt" wird. Das Messen ist also innerhalb der verlangten Meßgenauigkeit nur auf dem Teil der Profilkurve mölich, auf dem der Winkel zwischon der Tangente im Berührungspunkt des Tasters und dessen Achse einen vorgegebenen Wert nicht unterschreitet.
• Es gibt zwar schon ein sitteis Spindeln zu betätigendes Meßgerät, bei dem der meßtechnisch genaue Kontakt zwischen Taststift und zu messender Fläche über eine elektrische Widerstandsmessung im Berührungspunkt der beiden Teile kontrollierbar ist. Bei diesem Gerät ist jedoch das richtige Einstellen immer noch so weit vom Geschick des Bedienenden abhängig, daß eine zuverlässige Anzeige nicht ständig erreichbar ist.
• Die Erfindung löst die Aufgabe, den noch hinreichend fehler.
• frei meßbaren Teil einer Profilkurve bis an einen Bereich auszudehnen, der für die Funktion der nach dieser Kurve gekrümmten Flanke, z.B. eines Kugelumlaufgewindes, nicht mehr wesentlich ist. Hierzu werden bei dem Profilmeßgerät nach Erfindung die Merkmale kombiniert, die Gegenstand des Hauptanspruchs sind.
• Die reibungs- und spielfreie Lagerung des Taststifts ermöglicht in Verbindung mit der Neigbarkeit dieser Lagerung eine definierbare Festlegung der Meßkraft auf einen Wert, der ein Verbiegen des Taststifts im Bereich des funktionswesentlichen Teils des zu vermessenden Profils vermeidet. Dabei ist ein besonderer Vorzug der beanspruchten Bauart, daß die Meßkraft über den genzen Meßbereich konstant bleibt.
• Der Maßstab für die Längsbewegung, d.h. die Bewegung in Richtung der X-Achse wird an einem Inda berührungsfrei vorbeigeführt, so daß auch an dieser Stelle störende Reibung nicht entstehen kann.
• Die reibnngs- und spielfreie Anordnung des Taststifts wird mittels einer Luftlagerung bewirkt. Diese hat gegenüber bekannten Tastern, die ebenfalls reibungs- und sielfrei arebeiten, den großen Vorzug eines praktisch unbegrenzten Meßbereichs. Ein solcher bekannter Taster wird unter der Bezeichnung "Mikrokator" von der schwedischen Firma Johansson in Eskilstuna hergestellt. Dieser hat aber nu einen Meßbereich in der Größenordnung von einigen hundertstel Millimetern und ist daher für die hier betrachteten Messungen völlig ungeeignet.
• Mit dem Gerät nach der Erfindg kann man also nicht nur die Gewindsprofile messen, sondern auch deren Steigung, u.U. über die gesamte Länge einer Gewindespindel oder -mutter, womit der Anwendungsbereich des Gerätes wesentlich erweitert wird.
• Das Gerät eignet sich besonders zur Innengewinde, in denen das Anliegen des Taststifts nicht beobachtet werden kann. Diese Funktion wird ganz von dem Gerät selbst übernommen und kann von außen nicht ungünstig beeinflußt werden. Diese Innengewinde kannen einen relativ geringen Durchmesser haben, denn wegen der einstellbar geringen Meßkraft kennen die Abmessungen des Taststifts entsprechend herabgesetzt werden.
• Mit dem Gerät werden rechtwinklige Koordinaten der zu vermessenden Profile ermittelt. Sollen jedoch, wie z.B. bei Verzahnungen, auch Polarkoordinaten bestimmt werden, so ist für diesen Fall vorgesehen, daß eine der zwei Bewegungs- bzw. Verstellmöglichkeiten des Taststifts als Drehbewegung ausgestaltet wird. Diese kann statt vom taststift auch vom Prüfling ausgeführt werden. Hierzu wird dieser auf einem reibungs- und spielfrei gelagerten Drehtisch angeordnet, whhrend der Taststift um vorgegebene Wert welche die Meßebenen kennzeichnen, einstellbar bleibt. Der Drehtisch kann mitsamt der Halterung für den Taststift aus der waagerechten Lage um eine Achse geneigt und so festgestellt werden. Der Drehtisch ist ferner mit einar Unwucht versehen, die auf einem Hebel um die Drehtisch achse nach rechts oder links schwenkbar ist. Damit wird der Drehtisch in seiner geneigten Stellung mal im Uhrzeigersinn, mal entgegengesetzt so gedreht, daß mal die rechte, mal die linke Flanke einer Zahnlücke des auf ihm angeordneten Zahnrades an dem Taststift zur Anlage kommt. Auch hier ist der Meßdruck mittels der veränderlichen Neigung des Drehtisches bzw.
• seiner Achse in der Weise einstellbar, daß ein Verbiegen des Taststift zuverlässig vermieden wird.
• Weitere Merkmale des Geräts nach der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• In der Zeichnung sind ein konventionelles Gerät, ein Gerät nach der Erfindung und zwei Ausführungsformen ftir besondere Anwendungsfälle rein schematisch als Beispiele dargestellt.
• Es zeigen: Fig. 1 ein bekanntes Meßgerät, Fig. 2 ein Meßgerät nach der Erfindung, Fig. 3 das Meßgerät nach Fig. 2 in Sonderbauart zum Messen eines Innengewindes, Fig. 4 das Meßgerät nach Fig. 2 in Sonderbauart zum Messen einer Verzahnung bzw. von Zahnradflanken.
• Alle Beispiele sind von oben gesehen, d.h. im Grundriss dargestellt.
• In Fig. 1 ist mit 1 die zu vermessende Flanke bezeichnet. An dieser liegt der Taststift 2 an, der in seiner Achsrichtung in die Meßebenen nach den Koordinaten y1, y2 (usw.) einstellbar ist. Diese Einstellung kann nach der Skala 3 erfolgen, oder, bei höheren Anforderungen an die Genauigkeit, mittels Endmaßen. In Richtung der X-Achse dient zum Verstellen die Spindel 4 mit dem Handrad 5. Die zugehörige Gleitführung des Meßschlittens 6 mit der Halterung für den Taststift ist mit 7 bezeichnet. Der Verschiebeweg des Schlittens ist mittels des Maßstabes 8 und des Index 9 ablesbar.
• Bei dieser bekannten Bauart wird durch Verstellen des Schlittens mittels der Spindel der Taststift bei Berühren der Flanke in unkontrollierbarer Weise belastet und damit u.U. sogar verbogen, so daß eine exakte Messung nicht möglich ist.
• In Fig. 2 sind die gleichen Teile aus Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Abweichend von der bekannten Bauart ist die Führung 7 als reibungs- und spielfreie Luftlagerung ausgebildet. Diese ist um eine Achse A-D parallel zur Achse des Taststifts nach mei zueinander entgegengesetzten Seiten neigbar angeordnet. Je nach Größe des Neigungswinkeln wirkt das Gewicht der Halterung des Taststifts bzw. des Meßschlittens auf den Taststift als Meßkraft. Diese kann also nach nedarf auf einen so geringen Wert eingestellt werden, daß eine unzulässige Belastung bzw. sogar ein Verbiegen des Taststifte zuverlässig vermieden und eine genaue Messung gesichert werden.
• Bei dem Meßgerät nach Fig. 3 ist der Taststift 2 an ein-Tragarm 10 angeordnet, um in das Innengewinde, das zu vermessen ist, einführbar zu sein. Damit die Lage zwischen Meßgerät und frUfling nicht verändert wird, ist letzterer aui einer Grundplatte gelagert, die mit der neigbaren Tasterhaltemmg verbunden ist. Der Meßvorgang spielt sich so ab, daß nach Ablesen des angezeigten Wertes in der dargestellten Lage des Taststifts die Halterung mit der Luftlagerung und der Grundplatte nach rechts geneigt wird, so daß der Taststift an der Gegenfianke zur Anlage kommt und der dort gemessene Wert ebenfalls abgelesen werden kann. Wenn die Lagerung für das Gewinde so ausgebildet ist, daß dieses genau gedreht werden kann, so kann mit dem Gerät auch die Steigung gemessen werden. zur Außengewinde gilt sinngemäß dasselbe.
• Bei der Sonderbauart nach Fig. 4 ist der Prüfling, hier ein Zahnrad, auf einem reibungs- und spielfrei gelagerten Drehtisch zentrisch angeordnet. Das &1ewicht U bewirkt daß Anliegen der linken Flanke der Zahnlucke. Soll die rechte Flanke gemessen werden, so wird das Gewicht um 1860 nach rechts geschwenkt. Auch bei dieser Bauart ist der Meßdruck mittels der veränderlichen Neigung des Drehtisches bzw. seiner Achse in der Weise einstellbar, daß ein Verbiegen des Taststifts unter der Wirkung der Meßkraft zuverlässig vermieden wird.
• Der Drehtisch ist mit einer Skala 11 versehen, die an einem index reibuiigsfrei vorbeigeführt ist.
• Fur genaueres Messen sind bei allen Geräten elektroiiische Längenmesser bzw. Drehgeber vorgesehen (nicht dargestellt).
• Sollen die meßwerte, z.B. zu Vergleichszwecken, aufgezeichnet werden, so können hierftir an sich bekannte Schreib und/ oder Druckwerk angeschlossen werden.
• Mit dem beschriebenen Gerät ist es nunmehr möglich, Meßaufgaben zu lösen, die mit den bekannten Geräten entweder gar nicht oder nur mit besonderer Geschicklichkeit des Bedienenden durchführbar waren.
• L e e r s e i t e

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Profilmeßgerät, insbesondere für Profile mit gekrümmter Flanke, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: 1.1 Ein Taststift (2) zum Abtasten des Profils (1) ist in zwei zueinander senkrechten Richtungen beweglich angeordnet, erstens senkrecht zu seiner Achse reibungs- und spielfrei und zweitens in Richtung der Achse um vorgegebene Werte einstellbar.

1.2 D.r Taststift (2) ist mit seiner Halterung aus der Null-Lage, vorzugsweise aus der Waagerechten, nach iwei ineinander entgegengesetzten Seiten in gleiche, einstellbare Winkel neigbar angeordnet und zwar in einer lotrechten Ebene, welche senkrecht zur Längsachse des Taststifts liegt.

1.3 Mit dea Taststift (2) bzw. mit seiner Halterung ist ein Maßstab (8) verbunden, dessen Skala an einet Index (9) berührungsfrei vorbeigeführt ist.

2. Profilmeßgerät flach Anspruch 1.t, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die reibungs- und spielfreie Anordnung desTaststifte aus einer Luftlagerung besteht.

3. Profilmeßgerät nach Anspruch 1.2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die neigbare Halterung fUr den Taststift mit einer Grundplatte für den Prtlfling verbunden ist.

4. Profilmeßgerät nach Anspruch 1.3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Messen der Längsverschiebung des Taststiftes ein elektronsiches Längenmeßgerät vorgesehen ist.

5. Profilmeßgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ftir die Halterung des Taststifts selbst eine reibungs- und spielfreie Lagerung vorgesehen ist, die eine Drehbewegung ausführen kann, und daß der Taststift wieder in Richtung seiner Achse einstellbar ist.

6. Profilmeßgerät nach den Ansprüchen 1 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Prüfling auf einem reibungs- und spielfrei gelagerten Drehtisch angeordnet ist, während der taststift nur noch radial zum Drehpualct des Drehtiaches um vorgegebene Werte einstellbar ist.

7. Profilmeßgerät nach den Ansprüchen 5 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die kreisbewegliche Lagerung des Taststifts bzw.

des Drehtisches eine Skala (11) trägt, die an einem Index berührungsfrei vorbeigefhhrt ist.

8. Profilmeßgerät nach den Ansprüchen 5 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Messen der Drehbewegung der Halterung des Taststifts bzw. des Drehtisches für den Prüfling ein elektronischer Drehgeber vorgesehen ist.

9. Profilmeßgerät nach den Ansprüchen 1, 3, 4, 7 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Aufzeichnen der Meßwerte an sich bekannte Schreib- und/oder Druckwerke vorgesehen sind.