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Gerät zur Toleranzwertbestimmung zylindrischer Körper, insbesondere
von Wälzlagerringen, unter Berücksichtigung von Formabweichungen, bei automatischen
Prüf- und Sortiermaschinen
Nach DIN 5402, Blatt I, vom August I952 ist es erforderlich,
den Durchmesser von Wälzlagerringen an mehreren Stellen des Umfangs in zwei Radialebenen
zu messen und aus den einzelnen Meßwerten den mittleren Durchmesser, die Ovalität
und die Konizität des Prüflinge festzustellen.
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Mit den bekannten Geräten ist es jedoch nicht möglich, die Einzelmessungen
automatisch auszuwerten und das arithmetische Mittel aus dem jeweils gemessenen
größten und kleinsten Wert zu erfassen.
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Dieses mittlere Durchmessermaß ist aber beiWälzlager- und sonstigen
elastischen Ringen unbedingt erforderlich.
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Diesen Mangel beseitigt das erfindungsgemäße Gerät. Bei ihm werden
die vom Fühlhebel gemessenen Grenzmaße in an sich bekannter Weise gespeichert, und
ihr MittelVrert wird durch die Lage eilnes zweidimensional auf Kontakfflächen von
stimmtem Umriß gleitenden Kontaktbolzens erfaBt, der sich mit dem Abstand zwischen
-Größt- und Kleinstmaß in radialer und mit der Lage ihres Mittelwertes in tangentialer
Richtung verschiebt.
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Demgemäß erfaßt das Gerät außer dem größten und kleinsten auch den
mittleren Durchmesser sowie die Ovalität, also die Differenz zwischen dem größten
und kleinsten Ist-Durchmesser. Beim
Messen in zwei zueinander parallelen
Ebenen, wird auch die Differenz zwischen den beiden mittleren Durchmessern, die
Konizität des Zylinders bestimmt.
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Diese verschiedenen Messungen sind z. B. bei der Prüfung eines Wälzlagerlaufringes
erforderlich.
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Hier ist die Toleranz für den mittleren Durch messer und für die Ovalität
des Ringes gegeben.
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Außerdem ist sein Durchmesser nach oben und unten begrenzt und seine
zulässige Konizität festgelegt.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel.
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Abb. I zeigt einen Querschnitt und Abb. 2 einen Horizontalschnitt
(nach Schnittlinie A von unten gesehen) durch das Gerät; Abb. 3 stellt einen weiteren
Horizontalschnitt (nach Schnittlinie B) dar und Abb. 4 eine Draufsicht bei herausgenommener
Kontaktplatte; Abb. 5 veranschaulicht die Aufteilung der Kontaktplatte in die einzelnen
voneinander isolierten Koutaktfelder.
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Im Gehäuse 1 befindet sich ein Ringkörper 2, der an seinem oberen
Flansch eine Doppelreihe kleiner Elektromagnete 3 trägt, die in zwei Kreisen um
einen gemeinsamen Mittelpunkt liegen. Jedem Magnet ist ein Anschlagstiftchen 4 zugeordnet,
das von seinem als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Anker 5 betätigt wird. Die Gesamtzahl
der Magnete ist bei der beschriebenen Ausführung in zwei voneinander unabhängigen
Gruppen auf zwei sich gegenüberliegende Sektoren der Ringfläche verteilt.
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Im Zentrum der Einrichtung ist im Boden 6 des Gehäuses I eine Achse
7 befestigt, die oben durch ein herausnehmbares Lagerkrenz 8 gehalten wird.
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Auf dieser Achse sitzen drehbar übereinander zwei Paar zueinander
symmetrische Einstellflügel 9 und 9a bzw. 10 und 10a. Die Naben dieser Flügel stecken
ineinander, so daß sich jeder Flügel für sich drehen kann. An ihrem unteren Ende
tragen die Naben die Zahnritzel 11, 11a, 12 und 12a.
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Die Flügel haben an ihrer Innenseite einen spiralbogenförmilgen Schlitz
I3, 13a, I4 und 14a. Die Schlitze eines jeden Flügelpaares kreuzen sich. Ihr Kreuzungspunkt,
in dem ein Kontaktstift 15 geführt wird, wandert mit kleiner werdendem Öffnungswinkel
radial nach außen. An ihrer Spitze besitzen die Flügel eine radial gerichtete Anschlagfläche
I6, 16a, I7 und 7a, mit der sie sich bei jeder Meßperiode gegen die äußeren der
herausgetretenen Anschlagstiftchen 4 anlegen. Die Kreuzungspunkte der beiden Flügelpaare
bzw, die beiden Kontaktstifte 15 bewegen sich also polarkoordiniert auf der über
ihnen liegenden- Kontaktplatte I8. Um die jeweilige Winkelstellung - der beiden
Kontaktstifte 15 zueinander zu erfassen (Konizität des Prüflings), gehen diese durch
den radialen Schlitz je eines ;m die Achse 7 drehbaren Schenkels 19 und 20 (Abb.-
4)'. Die ineinandersteckenden - Naben der Schenkel tragen außen die Scheiben 21
und 22. An der Peripherie der unteren Scheibe 2I befinden sich zwei verschieb- und
- feststellbare Flächenkontakte 23 und 23a (Abb. 4) und an der oberen Scheibe 22
ein Kontaktfederchen 24. Die Flächenkontakte sind mit der Masse des Gerätes leitend
verbunden, das Kontaktfederchen mit einem Leitungsdraht 25.
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Die Flächenkontakte 23 und 23a werden so ein gestellt, daß bei einer
bestimmten Abweichung der Schenkel 19 und 20 vom 180°-Winkel, die der für die Konizität
des Prüflinge zugelassenen Toleranz entspricht, der Stromkreis geschlossen wird.
-In jedes der vier Zahnritzel 11 bis 12a der Einstellflügel greift je eine Zahnstange
26 (Abb. 3) ein, die in der U-Nut einer Führungsstange 27 verschiebbar gebettet
ist. Die vier Führungsstangen sind vorn in einem gemeinsamen Schieber 28 befestigt
und an ihrem freien Ende in einem Lagerbock 29 geführt. Der Schieber 28 ist mit
seinem runden Schaft in dem Führungsstäck 30 gelagert.
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An diesem sind vier lange Schraubenfedern 3I angehängt, die andererseits
an je einer der Fülhrungsstangen 27 angreifen. Die Zahnstangen 26 sind durch Federn
32 mit den Führungsstangen verbunden. Wenn diese vorgeschoben werden, dann folgen
die Zahnstangen nur so lange, bis sie bei Anschlagen der Flügel 9, 9a, 10 und 10a
an einem Anschlagstiftchen 4 Widerstand finden.
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Der Schieber 28 ist axial durchbohrt In dieser Bohrung steckt ein
Gleitbolzen 33, der von einer kräftigen Schraubenfeder 34 nach vorn gedrückt wird.
- Am hinteren Ende des Gleitbolzens ist ein nach unten gerichteter Anschlag 35 angebracht,
gegen den sich die beiden am Boden des Gerätes gelagerten Winkelhebel 36 und 36a
mit ihren freien Schenkelenden einlegen.
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Unterhalb des Ringkörpers 2 befindet sich ein auf und ab beweglicher
Ring 37 (Abb I), der durch vier an ihm befestigte FührungsihüLsen, die auf Stiften
39 gleiten, parallel geführt wird. Der Ring hat Winkelpr,ofil. - Er liegt mit seinem
senkrechten Schenkel in- der Ringfläche der Anschlagstiftchen 4; die er nach beendetem
Schaltvorgang in ihre Ruhestellung zurückschiebt. Damit die Einstellflügel 9, 9a,
10 und 10a, die sich in diesem Stadium in Ausgangsstellung befinden, Platz haben,
-ist der hochstehende Schenkel des Ringes 37 an den beiden in Frage kommenden Stellen
ausgespart.
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Der Ring 37 liegt mit seiner Unterseite auf zwei diametral gegenüberliegenden
Winkelhebeln 40 auf, die in den geschlitzten Säulen 4I gelagert sind. Am senkrechten
Schenkel beider WinkeLhebel ist je eine Zugstange 42 angelenkt, die jene mit den
zwei waagerecht liegenden Winkelhebeln 36 und 36a verbinden.
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Beim arbeiten des, Gerätes wird der Schieber 28 von dem Stößel des
nicht gezeichneten Automaten, dem das Gerät zugeordnet ist, vorgeschoben. Hierbei
wird zuerst der Gleitbolzen 33 hineingedrückt. Die Winkelhebel 36 und 36, werden
freigegeben, und der Ring 37 geht herab, so daß die von dem Magnet 3 angesprochenen
Anschlagstiftchen 4 heraustreten können und die Einstellflügel 9 und 9a Raum finden,
sich einzustellen. Nun erst wird der Schieber 28 selbst mitgenommen.
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Die Abb. 5 veranschaulicht die Aufteilung der Kontaktplatte I8 in
die einzelnen vonein!ander isolierten Kontaktfelder. Diese ergeben sich aus den
zulgelassenen Toleranzen des Prüflinigs, und sie sind daher nur für die entsprechende
bestimmte Toleranzkombination brauchbar. Die obere Hälfte der Kontaktplatte 18 ist
für die Auswertung der Meßergebnisse in der oberen Meßebene und die untere Hälfte
für die untere Meßebene.
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Bei dem gezeichneten Beispiel ist eine Plus-Toleranz von fünf und
eine Minus-Toleranz von sieben Einheiten angenommen. Die »Gut«-Platte 43I und 43II
erstreckt sich also vom siebenten Signalstift links bis einschließlich dem fünften
Stift rechts. Ihre seitlichen Grenzlinien entsprechen der Kurve des Leitschlitzes
in den Einstellflügeln, reichen aber nicht bis zu deren vollen radialen Tiefe, denn
das »Gut«-Toleranzfeld darf in seiner Breite von dem einzelnen Prüfling nie voll
in Anspruch genommen werden, weil sonst dessen Ovalität zu groß wäre. Der mit dem
Kreuzungspunkt der E instellflügel schlitze wandernde Kontaktstift I5 bewegt sich
mit dem wachsenden Öffnungswinkel der Einstellflügel von der Peripherie nach dem
Zentrum zu. Das »Gut«-Toleranzfeld reicht nun so weit nach innen, als es der zugelassenen
Ovalitätstoleranz entspricht. Nach innen schließen die »Ausschuß«-Kontaktplatten
44I und 44II an. An den Seiten der »Gut«-Kontaktplatten 43I und 43II schließen die
Kontaktplatten 45I und 45II für »Minus« und 461 und 46II für »Plus« au. Von jeder
Kontaktplatte führt eine nicht mitgezeichnete Stromleitung zu dem von dem Gerät
gesteuerten Automaten.
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Das Gerät arbeitet folgendermaßen: Von einem Meßinstrument, beispielsweise
einem Fühlhebel mit elektrischer Meßwertübertragung, werden die einzelnen Meßwerte
einer mehrfachen Durchmessermessung, die sowohl durch eine entsprechende Anzahl
Meßstellen zugleich als auch nacheinander durch eine Meßstelle bei sich intermittierend
drehendem Prüfling zustande kommen kann, zum Gerät übertragen. Auf jeden Meßwert
des Fühlhebels spricht der entsprechende Elektromagnet 3 des Geräts an und schiebt
den zugehörigen Anschlagstift 4 heraus. Diese Stifte sind durch schwache Federchen
in radialer Richtung belastet, so daß sie sich nicht von selbst verschieben, können.
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Nun drehen sich, durch Einwirkung des Automaten auf den Schieber 28,
die beiden Einstellflügelpaare 10 und ii gegenläufig so weit im Winkel, bis sie
an die beiden das jeweilige Maßfeld begrenzenden Anschlagstifte anstoßen. Der im
Schlitz 13, 13a, 14 und I4a der spiegelbildlich formgleichen Einstellflügel gleitende
Kontaktstift 15 steht stets in -der Mitte zwischen den beiden äußersten ausgefahrenen
Anschlagstiftchen. Nun werden die Kontaktstifte 15 unter Strom gesetzt. Dieser fließt
über die Kontaktfelder, auf denen die Kontaktstifte jeweils ruhen, zu den entsprechenden
Schaltelementen des vom Gerät gesteuerten Sortierautomaten.
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Bei der Abb. 5 steht beispielsweise der obere Kontaktstift I5 auf
dem »Gut«-Feld. Das geprüfte Stück ist aber Ausschuß, weil die eingestellte Konizitätstoleranz
überschritten ist so daß das Kontaktfederchen 24 den Flächenkontakt 23 berührt.
Der über den Sortierautomaten geführte Stromkreis veranlaßt nun, daß der Prüfling
als Ausschuß ausgeschieden wird.
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Im nächsten Takt wird das Gerät stromlos. Der Schieber 28 wird vom
Automaten freigegeben, so daß die Einstellflügel durch die Wirkung der Federn 31
in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt und anschließend die Anschlagstiftchen 4
vom Winkelring 37 zurückgedrückt werden.
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Das Gerät kann auch so ausgeführt werden, daß es nach einzelnen aneinander
anschließenden Maßgruppen sortiert. Stücke, die die zugelassene Ovalitätstoleranz
überschreiten oder solche, die unter der kleinsten oder über der größten Maßgruppe
liegen, werden ausgeschieden. Die Prüfung auf Konizität fällt hier fort und damit
auch das zweite Flügelpaar.
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Die Kontaktplatte ist in so viel »Gut«-Felder unterteilt, als Maßgruppen
vorgesehen sind. Das Kontaktfeld für »Oval« erstreckt sich als Ringzone vom Kleinstwert
der Gruppenreibe bis zu deren Größtwert.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführung der Schaltung
durch elektrische Kontaktgabe beschränkt. An deren Stelle kann z. B. lichtelektrische
Betätigung treten, bei der der Kontaktstift durch eine Lichtquelle mit Punktoptik
und die Kontaktfelder durch einen Selenbellag ersetzt sind.
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Weiter kann elektrisch kapazitive Übertragung oder sonst ein beliebiges
geeignetes Verfahren angewandt werden.