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Prüfvorrichtung zur Prüfung der Toleranzen von Werkstücken
iDie Erfindung
betrifft eine Prüfvorrichtung zur Prüfung der Toleranzhaltigkeit von Werkstücken,
die nach Art der bekannten Grenzmaßschiebelehren zwei mit Marken versehene, gegeneinander
verschiebbare Teile aufweist, wobei die Marken des einen Teils gegenüber denen des
anderen so angeordnet sind, daß sie nach Verschieben bei der Messung die Einhaltung
oder Nichteinhaltung der Toleranz erkennen lassen. Die bekannte Vorrichtung dieser
Art ist eine zum Messen von Grenzmaßen bestimmte Schiebelehre, in deren beweglichem
Schenkel ein zweiter beweglicher Schenkel geführt ist, der mit dem gemeinsamen festen
Schenkel eine zweite Schiebelehre bildet. Die Entfernung des ersten beweglichen
Schenkels vom feststehenden wird gleich dem zulässigen Kleinstmaß des zu prüfenden
Werkstücks eingestellt, und der zweite bewegliche Schenkel wird gegenüber dem ersten
um die gesamte zulässige Toleranz nach rechts verschoben. Es handelt sich demnach
um eine Rachengrenzlehre, auf der einerseits das Kleinstmaß und andererseits das
Größstmaß der betreffenden Werkstückgröße eingestellt werden kann. Man muß also
beim bekannten Gerät zuerst zwei Maße, das Kleinstmaß und das Größtmaß eines bestimmten
Nennmaßes, mit Hilfe von Millimeterskalen einstellen und dann den Schieber mittels
einer besonderen Vorrichtung von Hand feststellen, bevor man überhaupt das Gerät
zur Prüfung der Toleranzhaltigkeit an das Werkstück anlegen kann. Hat man so ein-
und festgestellt, dann prüft man Werkstücke gleichen Nennmaßes genau gleich wie
mit Rachenlehren, die keine verschiebbaren Teile haben, indem man das Werkstück
in die Rachenlehre ein-
führt. Man erkennt dabei auch nicht, wie
groß die abweichung des wirklichen Maßes von Kleinst-und GrößtmaB ist.
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Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung vermieden, und außerdem
ist die tatsächliche Toleranz des Prüflings erkennbar. Zu diesem Zweck sind auf
dem feststehenden durchsichtigen Teil der Prüfvorrichtung die Teilstriche der gewählten
Art der Toleranz, z. B. ISA-Normen, angeordnet, während auf dem verschiebbaren,
zweckmäßig ebenfalls durchsichtigen Teil die Strichmarken einer Skala angebracht
sind, und zwar derart, daß die Teilstriche der Skala bzw. ihre verlängerten Teilstriche
gegenüber bzw. über den Strichmarken der jeweils gewählten Toleranzteilung stehen.
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Diese Prüfvorrichtung kann beispielsweise mit einem Innenmeßgerät
zur Bestimmung der Meßgröße selbst kombiniert werden. Dann hat der eine Teil außer
den Marken zur Prüfung der Toleranz einen Nonius, der zur Bestimmung der Meßgröße
mit einer aus Marken bestehenden Skala des anderen Teils zusammenarbeitet, von welchen
Marken mindestens eine Teilzahl mit den Marken des ersten Teils zusaminenarbeitet,
so daß gleichzeitåg.mit der Ablesung der Meßgrößen die Toleranz dieser Meßgröße
auf Zulässigkeit hin geprüft werden kann.
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Hat ein solches Meßgerät, beispielsweise ein Innenmeßgerät, einen
Meßbereich von 60 bis 80 mm, so kann man die Marken auf den beiden Teilen der Prüfvorrichtung
so vorsehen, daß mit ihr dreiun!dsechzig verschiedene Toleranzen geprüft werden
können. Man erspart sich also dabei tdreiunldsechzig Kaliberdorne.
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Die Prüfvorrichtung gemäß der Erfindung kann aber auch mit einem
Mikrometer zur Bestimmung von Außenmaßen kombiniert werden. Dann hat z. B. der eine
der beiden Teile pro Meßbereich eine Marke und der andere Teil pro Meßbereich zwei
das zulässige Toleranzfeld für den Meßbereich begrenzende Marken, wobei die Marke
des ersten Teils bei zulässiger Toleranz des Werkstücks in das zulässige Toleranzfeld
zu liegen kommt. Wenn man nun auf dem ersten Teil mehrere solcher nebeneinanderliegende
Marken vorsieht, von welchen jede einem anderen Meßbereich entspricht, und der andere
Teil mehrere nebeneinanderliegende, je von zwei Marken begrenzte Toleranzfelder
aufweist, von denen jedes je einem der obigen Meßbereiche entspricht, so kann man
bei einer einzigen Reihe solcher nebeneinanderliegender Toleranzfelder mit dem gleichen
Mikrometer einen bestimmten Sitz einer Passung über mehrere Teilmeßbereiche prüfen.
Wenn man dann noch mehrere untereinanderliegende Reihen von Toleranzfeldern auf
dem einen Teil der Prüfvorrichtung vorsieht, während die Strichmarken des anderen
Teils durch alle Reihen von Toleranzfeldern gehen, so kann man für eine bestimmte
Passung innerhalb mehrerer Teilmeßbereiche so viele Sitze auf ihre Toleranz hin
prüfen, als die Prüfvorrichtung untereinanderliegende Reihen von Toleranzfeldern
hat. Man erspart sich durch eine solche Kombination der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung
mit einem Mikrometer die bis heute üblichen Rachenlehren zur Nachprüfung der Toleranz,
und zwar je nach Anzahl der untereinanderliegenden Toleranzfeldreihen unter Umständen
weit über hundert Rachenlehren pro Mikrometer.
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Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung ermöglicht aber auch eine Rachenlehre,
die bis heute ja nur für eine einzige Toleranz eines bestimmten Sitzes brauchbar
war, für die Prüfung der Toleranzen mehrerer Sitze zu verwenden. Man reduziert auf
diese Weise also die Zahl der in einem Betrieb notwendigen Rachenlehren ganz beträchtlich.
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Die Zeichnung zeigt einige fibeispielsweiseAusfüehrungsformen des
Erfindungsgegenstandes. Darin ist Fig. I eine Außenansicht eines Innenmeßgerätes,
mit welchem eine Prüfvorrichtung gemäß der Erfindung kombiniert ist, Fig. 2 ein
Schnitt in größerem Maßstab durch den Kopf des Innenmeßgerätes und die Achse dies
Fühlers desselben; Fig. 3 zeigt in noch größerem Maßstab die Toleranzprüfvorrichtung,
die in diesem Innenmeßgerät eingebaut ist; Fig. 4 ist eine Außenansicht eines Mikrometers,
in welchem eine Prüfvorrichtung gemäß der Erfindung eingebaut ist; Fig. 5 zeigt
in größerem Maßstab als Fig. 4 die mit dem Mikrometer kombinierte Toleranzprüfvorrichtung;
Fig. 6 ist eine Außenansicht einer Rachenlehre, welche mit einer Prüfvorrichtung
gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.
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Fig. I und 2 zeigen ein Innenmeßgerät. Dieses Innenmeßgerät hat einen
Kopf I mit kugeliger Oberfläche 2 und mit einem hohlen Handgriff 3. Der Kopf I hat
eine radiale Bohrung 4, in welcher das bolzenförmige Fühlglied 5 gleitend gelagert
ist.
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Dieses Fühlglied 5 ist an der Stelle 6 durchbrochen und trägt im Bereich
der quer zum [Fühlglied verlaufenden durchgehenden Offnung 7 des Meßkopfes I einen
durchsichtigen Maßstab 8, welcher in Fig. 3 teilweise dargestellt ist und dessen
Skala g dem Meßbereich des Meßgerätes entspricht. In einer hülsenförmigen Fassung
10 ist eine durchsichtige Scheibe 11 mit einem Nonius 12 befestigt.
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Auf der dem Nonius 12 gegenüberliegenden Seite des Fühlgliedes 5 ist
am Kopf I in der Öffnung 7 ein Vergrößerungsmittel in Form einer Luke 13 vorgese'hen;
Das fFühlglied 5 wird in der beim Abtasten endgültig eingenommenen Stellung durch
eine selbständige Keijbremse, von welcher nur der Keilbolzen 14 dargestellt ist,
festgehalten. Diese Bremse, die für das Verständnis der Erfindung nicht notwendig
ist, ist im weiteren nicht dargestellt und beschrieben. Es sei lediglich noch erwähnt,
daß der Knopf 15 in Fig. I zu einem nicht sichtbaren Hebel gehört, mittels welchem
die Bremse zur Rückführung des Fühigliedes 5 durch seine Feder I6 in seine äußerste
Stellung gelöst wird.
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Außer der zur Bestimmung der Meßgröße des Werkstücks dienenden, aus
einer Reihe von Strichmarken bestehenden Skala g des am Fühlglied 15 befestigten,
also gegenüber dem Teil 1 1 verschieb-
baren Teils 8 ist nun noch
folgende Vorrichtung zur gleichzeitig mit der Ablesung der Meßgröße möglichen Bestimmung
der Zulässigkeit oder Nichtzulässigkeit der Toleranz vorgesehen: Auf der dem Nonius
12 entgegengesetzten Seite der Skala 9 hat der Teil 11 Strichmarken 16a, 17, 18
und 19. Die Strichmarke 16a liegt in der gleichen Geraden wie der Nullstrich 20
des Nonius I2. Die ganze Millimeter angebenden Strichmarken 21 der Skala g des beweglichen
Teils 8 sind so weit verlängert, daß sie, wenn sie mit den Strichmarken 16a bis
Igzusammenfallen, mit diesen eine ununterbrochene Linie bilden. Dies ist in Fig.
3 der Fall für die Strichmarke, die 37 mm angibt und für die Strichmarke 16a des
Teils 11, welche letztere, wie oben erwähnt, in der glcichen Geraden liegt wie der
Nullstrich des Nonius I2. Die Strichmarken I6a bis 19 dienen nun in Zusammenarbeit
mit Iden verlängerten Stnichmarken 21 der Skala 9 zur Angabe der Zulässigkeit oder
Nichtzulässigkeit der Toleranz der mittels der Skala9 und des. Nonius 12 bestimmbaren
Meßgröße.
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel aus den ISA-Normen.
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Der Strichmarke I6a ist die Bezeichnung H zugeordnet, während der
Strichmarke I7 die Bezeichnung 6, der Strichmarke I8 die Bezeichnung 7 und der Strichmarke
19 die Bezeichnung 8 zugeordnet ist. Die Zahlen 16, 25, 39 links der Strichmarken
I7, 18, 19 geben die bei den ISA-Passungen H6, H7, H8 zulässigen Toleranzen von
16/1000, 25/1000 und 3l1iooo mm an.
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Die dargestellte Prüfvorrichtung arbeitet in Kombination mit der
Ablesevorrichtung 9, 12 bei der Messung einer Bohrung wie folgt: Wird die Bohrung
eines Arbeitsstücks mit der Passung ISA-H6 gemessen, so fährt man mit dem Meßkopf
1 mit der Handgriffachse schräg zur Achse der zu messenden'Bohrung in letztere ein
und dreht hierauf das Meßgerät in solcher Richtung, daß die Achse des Gliedes 5
in eine Querschnittfläche des zu messenden Stücks zu liegen kommt. Dabei wird das
Fühlglied 5 einwärts verschoben und bleibt dank des Bremsbolzens 14 in der innersten
von ihm eingenommenen Stellung, in die es verschoben wurde, stehen. Nun hält man
die Lupe I3 vor das Auge mit blick durch das Gerät in Richtung des durchsichtigen
Deckels 22, ulnid man kann mit Hilfe der Skala g und der Skala 12 die gewünschte
Meßgröße der bohrung ablesen. Im alle des in Fig. 3 dargestellten Beispiels hat
die Bohrung also einen Durchmesser von 37 mm. Gleichzeitig erkennt man aber auch
beim Hindlurchsehen durch den Meßkopf I, ob die vorgeschriebene Passung ISA-H 6
eingehalten ist oder nicht. In Fig. 3 liegt die Strichmarke I6a in der gleichen
Geraden wie die Strichmarke 21, die zur Millimeterzahl 37 gehört. Die Strichmarke
17 liegt etwas links der Strichmarke 2I, die der Millimeterzahl 38 zugeordnet ist.
Die Toleranz der Bohrung ist also innerhalb der zulässigen Grenzen. Würde nun z.
B. die Strichmarke 16a links der Strichmarke für die Millimeterzahl 37 liegen, so
wäre die Bohrung zu klein, und im Falle, wo die Strichmarke 17 rechts der Strichmarke
für die Millimeterzahl 38 liegen würde, wäre die Bohrung zu groß. In beiden Fällen
wäre somit das Werkstück Ausschuß. Die Distanz der Strichmarken I6a und I7 voneinander
ist also bei der Richtung so zu wählen, daß ihre oben beschriebenen Lagen gegenüber
den Strichmarken der Skala g für ganze Millimeter je nach der Zulässigkeit oder
Unzulässigkeit der Toleranz des Wefkstücks eintreten.
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Man erkennt also, daß man gleichzeitig mit der Ablesung der Meßgröße
auch die Toleranz auf ihre Zulässigkeit hin prüfen kann, also ohne eine besondere
Prüfmanipulation mit hilfe eines iCaliberdornes. Das Entsprechende gilt für die
Strichmarken 16a und I8 der Passung ISA-H7 und die Strichmarken I6a und 19 der Passung
ISA-H8.
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Sobald auch dort die Strichmarke 16a links einer Strichmarke 21 oder
die Strichmarken 18 und 19 rechts von Strichmarken 21 zu liegen kommen, so ist die
Toleranz unzulässig. Man könnte die Anzahl der Strichmarken I6a, I7, I8, 19 vermehren,
so daß das Instrument für weitere Passungen anwendbar wäre. In gewissen Fällen könnten
aber auch die Strichmarken I6a, I7 genügen. Man könnte schließlich auch unterhalb
der Reihe der Strichmarken I6a, 17, 18, 19 weitere Reihen von Passungsstrichmarken
vorsehen, wobei man dann die Strichmarken 21 SO weit nach unten zu verlängern hätte,
daß sie sich in den Bereich der weiteren Passungsstrichmarkenreihen erstrecken.
Man hat es also in der Hand, das Meßgerät für eine kleinere oder größere Anzahl
von Passungen brauchbar zu machen. Auch beschränkt sich die Anwendung nicht etwa
auf ISA-Normen, sondern ist ebensogut möglich für VSiM-Normen, DIN-Normen, für amerikanische
Normen oder für interne Fabriknormen, wie sie beispielsweise im Automobilbau üblich
sind.
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Fig. 4 und 5 zeigen ein Anwendungsbeispiel der Toleranzprüfvorrichtung
in Kombination mit einem Mikrometer für Außenmaße. Dieses Gerät hat einen Bügel
23, wie er beispielsweise bei Rachenlehren üblich ist. Das rechte Ende dieses Bügels
23 trägt ein Mikrometer bekannter Konstruktion mit verschiebbarem Fühlerzapfen 24,
Skala 25 und Noniustrommel 26, während das andere Ende einen demjenigen der Fig.
2 entsprechenden Fühler 5 trägt, der durchbrochen ist, unter der Wirkung einer nicht
dargestellten Feder entsprechend der Feder 16 der Fig. 2 steht, und ebenso in seiner
Lage durch einen Bremskeil 14 festgehalten wird, der diesmal nicht mehr mittels
eines Knopfes I5, wie in Fig. I gelöst wird, sondern einfach dadurch, daß man auf
sein eines von außen zugängliches Ende drückt. Auch hier ist wieder eine durchgehende
Öffnung 7 vorgesehen, in deren Bereich auf den Fühler 5 der eine Strichplatte bildende
Teil 8 der Fig. 5 befestigt ist und mit welchem der unbewegliche, ebenfalls eine
Strichplatte bildende Teil II zusammenarbeitet.
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In diesem Beispiel ist es gemäß dem Charakter eines Mi'krometers
nicht mehr die Meßgröße des Werkstücks, die gleichzeitig mit der Prüfung der zulässigen
Toleranz beim Hindurchsehen durch die Öffnung 7 abgelesen wird, sondern beim Hindurchsehen
durch diese Öffnung 7 wird nur noch die Toleranz geprüft. Dementsprechend ist auch
die An-
ordnung der Strichmaken der Teile 8 und II von derjenigen
in den Fig. I bis 3 verschieden.
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Der nicht verschiebbare Teil II hat in seiner oberen Partie die Bezeichnung
o-3-6-Io-Is-25. Diese Bezeichnung gibt im ganzen fünf Teilmeßbereiche an, nämlich
einen solchen von o bis 3 mm, von 3 bis 6 mm, von 6 bis IO mm, von IO bis 18 mm
und von I8 bis 25 mm. Die in Fig. 5 dargestellte Prüfvorrichtung ist geeicht für
die Passung USA-6 mit den Sitzeng, h, i, k, m, n. Zu jedem dieser Sitze gehört auf
dem Teil II eine horizontale Reihe von Passungsfeldern. Jedem Teilmeßbereich ist
ein einzelnes Toleranz feld dieser Reihe zugeordnet.
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Jedes der Toleranzfelder wird von zwei kurzen, in kleinerem Abstand
voneinander liegenden Strichmarken 27 abgegrenzt. Jedes dieser Toleranzfelder liegt
ungefähr in der Mitte der durch die Zahlen o bis 3, 3 bis 6, 6 bis IO, IO bis I8
und I8 bis 25 eingenommenen Strecken unterhalb derselben. Der Abstand benachbarter
Toleranz felder voneinander ist größer als die Länge der einzelnen Toleranzfelder.
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Entsprechend den verschiedenen Sitzen g, h, j, k, m, n sind im ganzen
sechs Toleranzfeldreihen untereinander angeordnet. Entsprechend der für die verschiedenen
Sitze verschieden vorgeschriebenen Passungen sind die untereinanderliegenden Toleranzfelder
ein und desselben Teilmeßbereiches etwas gegeneinander verschoben, und zwar lin
Fig. 5 von oben nach unten etwas nach links. 'Dler auf dem Fühlglled 5 sitzende,
also der bewegliche Teil 8, hat für jeden Teilmeßhereich eine sich über die Toleranzfeldreihen
aller Sitze erstreckende vertikale Strichmarke 28. Diese Strichmarken 28 sind gegenüber
den zugehörigen Toleranzfel,dern wider verschiedenen Sitze so angeordnet, daß sie
bei zulässiger Toleranz der verschiedenen Sitze bei zden verschiedenen Teilmeßbereichen
innerhalb der entsprechenden Toleranzfelder zu liegen kommen. Liegen sie außerhalb,
so ist (die Toleranz unzulässig.
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Das in Fig. 4 und 5 dargestellte Gerät wird folgendermaßen gehandhabt:
Vor der IBestimmung der Zulässigkeit der Toleranz stellt man Skala 25 und den Nonius
der Trommel 26 durch Verdrehen der letzteren auf das Sollmaß des Prüflings ein.
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Hierauf setzt man letzteren zwischen das Fühlglied 5 und den Fühler
24 ein. Je nach der Größe der Toleranz verschiebt sich dabei das Fühlglied 5 entgegen
der Wirkung der Bolzenbremse I4 mehr oder weniger in axialer Richtung. Nachher entfernt
man den Prüfling wieder, wobei das Fühlglied 5 durch den Bolzen 14 in seiner neuen
Stellung festgehalten wird. Hierauf blickt man durch die Öffnung 7 hindurch, und
dabei sieht man, ob die zum Meßbereich, in welchem das Werkstück liegt, gehörende
Strichmarke 28 des Teils 8 innerhalb des Toleranzfeldes des sitzes liegt, welchen
der Prüfling haben soll. Liegt diese Strichmarke 28 außerhalb dieses Toleranzfeldes,
so ist der Prüfling Ausschuß.
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Man könnte auch in diesem Beispiel die Anzahl der untereinanderliegenden
Toleranzfeldreihen für weitere Sitze vergrößern, ebenso die Anzahl der Teilmeßbereiche.
Auch hier kann man außer den ISA-Normen alle anderen gewünschten Normen verwenden.
Schließlich wäre es auch möglich, sowohl in diesem als auch im ersten Beispiel eine
solche Strichmarkenanordnung zu wählen, daß verschiedene Normungsarten darauf erscheinen,
also beispielsweise außer den ISA-Normen auch VSM-Normen.
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Fig. 6 endlich zeigt eine Rachenlehre, bei welcher eine erfindungsgemäße
Toleranzprüfvorrichtung eingebaut ist. Der linke Teil des Bügels 23 trägt hier eine
genau gleiche Vorrichtung, wie sie im Zusammenhang mit Fg. 4 und 5 beschrieben wurde,
hingegen fehlt in Fig. 6 das Mikrometer der Fig. 4.
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Man kann also mit dieser Rachenlehre bei einem bestimmten Sollmaß
des Werkstücks dieses bei verschiedenen Sitzen auf seine Toleranz hin prüfen, beispielsweise
bei sechs verschiedenen Sitzen ISA-6 g, h, j, k, m, n. Man braucht also bei einem
bestimmten Sollmaß für sechs verschiedene Sitze anstatt sechs Rachenlehren, wie
bis anhin, nur noch eine einzige.