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Meßgerät Bei Meßgeräten, insbesondere bei Längenmeßgeräten, wie bei
Meßuhren, Schiebelehren usw., bei denen die Bewegung des Abtastorgans, welches eine
Meßfläche oder einen Meßpunkt trägt, auf das Anzeigeorgan mittels eines Übersetzungsgetriebes
übertragen wird, ist es unvermeidlich, daß diese einen bestimmten, innerhalb verschiedener
Intervalle des Meßbereiches häufig verschieden großen tÇbertragungsfehler aufweisen.
Der Grund hierfür sind Abweichungen, die einzelne Getriebeteile von ihrem theoretischen
Sollmaß oder Sollzustand aufweisen, oder Abweichungen, die durch den Zusammenbau
der Einzelteile eines einzelnen Gerätes bedingt sind, oder schließlich auch Abweichungen
auf Grund von fertigungsbedingten Toleranzen von Zahnradabständen; Unmittigkeiten
zwischen Drehachse und Teilkreis des Zahnrades; Flankenformabweichungen einzelner
Zahnflanken untereinander innerhalb eines Zahnrades; Taumelbewegungen der Zahnradebene
gegenüber der Ebene des getriebenen oder treibenden Zahnrades oder beider; Steigungsfehler
von Schnecken oder Zahnstangen usw.
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Um diese die Meßergebnisse verfälschenden Fehler unwirksam zu machen
oder z. B. bei Werkzeugmaschinen die Fehler der Übertragungsglieder für die Bewegung
des Werkzeuges oder Werkstückes nicht als Fehler in das Werkstück eingehen zu lassen,
sind vielerlei Vorschläge gemacht worden.
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Es wurde unter anderem vorgeschlagen in Längenmeßgeräten, welche
das Meßergebnis über ein Räderwerk (Zahnrad oder Zahnradsegment und Ritzel) anzeigt,
zwischen Tastbolzen und Räderwerk einen aus zwei Armen bestehenden Hebel zu legen,
wobei ein Hebelarm mittels einer Schraube einstellbar ist, um das Hebelverhältnis
zu verändern. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Zeiger des Meßorgans
auf die Null- und Endstellung des Meßbereiches des Instrumentes gebracht werden
kann.
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Eine Kompensierung von Herstellungsfehlern, unvermeidbar durch Herstellungstoleranzen,
für andere als die Null- und Endstellung des Zeigers sind durch diese Anordnung
nicht möglich.
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Ein anderer Vorschlag geht dahin, zu jedem Instrument eine Eichtabelle
zu geben, welche zu jeder Ist-Stellung des Zeigers die Soll-Stelle ausweist.
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Um bei Werkzeugmaschinen die Herstellungstoleranzen der Übertragungsglieder
für das Werkzeug oder Werkstück nicht in das Werkstück eingehen zu lassen, ist vorgeschlagen
worden, den Übertragungsgliedern Relativbewegungen mittels Exzentern oder Differentialgetrieben
zu geben. Diese Zusatzapparaturen stellen eine wesentliche Verteuerung der Maschine
und ein zum Funktionieren der Maschine nicht notwendiges Element dar. Der ganze
Aufwand wird illusorisch, weil es unmöglich ist, eine Bewegung, ob axial oder radial
ist gleichgültig, spielfrei zu machen. Gerade die Strecken oder, wenn man will,
Spiele, die notwendig sind, um Bewegungen in axialer oder radialer Richtung zu ermöglichen,
sind es, die Fehler in die Werkstücke eingehen lassen, die dann bei Längenmeßgeräten
falsche Meßwerte ergeben, bei Getrieben zu unzulässiger Belastung, Federungen der
Zähne, lästigem Lärm usw. führen.
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Weiter sind Prüfgeräte für Zahnräder bekanntgeworden, bei denen das
Prüfzahnrad bzw. die Prüfzahnstange aus gegeneinander federnden Teilhälften besteht,
die sich bei der Prüfung zu vollständigen Zähnen ergänzen, um einen spielfreien
Eingriff zum Prüfling zu ermöglichen. Diese Geräte können Herstellungsfehler nicht
kompensieren, sondern nur anzeigen; sie dienen also nur zur Kontrolle fertiger Werkstücke,
in diesem Falle zur Kontrolle von Zahnrädern.
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Es ist ferner bekannt, daß zur Berichtigung von Teilungsfehlern bei
Maßstäben, angewendet in mit optischen Meßeinrichtungen versehenen Maschinen und
Instrumenten, Schablonen als Steuerorgane (mechanisch oder elektrisch) verwendet
werden.
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Diese Steuerorgane werden den jeweiligen Maßstäben, zu denen sie hergestellt
sind, zugeordnet und vermitteln der Ablese- oder Anzeigevorrichtung eine Relativversetzung
oder -bewegung, stellen aber kein in das Meßinstrument organisch eingebautes Übertragungsglied
dar.
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Es ist ferner bekannt, Herstellungsfehler von Zahnrädern dadurch
zu verkleinern, daß man beispielsweise bei Großzahnrädern die Zahnkränze aus zwei
Teilzahnkränzen herstellt, nach dem Fräsen der Zähne beide Zahnkränze gegeneinander
verschiebt,
bis der größte Fehler zwischen den Zähnen der Teilzahnkränze
sichtbar ist und dann mit einem Ritzel das Zahnrad einschleift.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Feinmeßgerät
mit einem die Bewegung eines Meßorgans auf ein Anzeigeorgan übertragenden mechanischen
Getriebe die durch die Getriebeglieder verursachten Übertragungsfehler, auch solche,
die in verschiedenen Intervallen des Meßbereiches verschieden groß sind, zu kompensieren.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Kompensierung von durch
die Getriebeglieder verursachten Obertragungsfehlern die einzelnen die Meßwertübertragung
bewirkenden Getriebegliederflächen bei mindestens einem der Getriebeglieder ein-und
feststellbar, d. h. justierbar sind.
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Das oder die Getriebeglieder sind organische Bauteile des Meßgetriebes
selbst, d. h., daß das Getriebe funktionslos wird, falls das oder die justierbaren
Übertragungsglieder aus dem Instrument entfernt werden.
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In Längenmeßgeräten, wo das Meßergebnis von der Meß- oder Tastfläche
über ein Rädergetriebe an eine Anzeigeeinrichtung, z. B. einen Zeiger, übersetzungsgemäß
vergrößert weitergeleitet wird, besteht zwischen der Meß- oder Tastfläche und der
Zeigerwelle über die weiteren Getriebeglieder ein dauernder spielfreier Kontakt
nach einer Bewegungsrichtung, d. h. in einer Richtung der Bewegung liegen die Flanken
der Getriebeglieder aneinander an, nach der anderen nicht. Dies wird erreicht durch
einen Kraftspeicher (Torsionsfeder, Zugfeder usw.). Die den anliegenden Flanken
der Getriebeglieder benachbarten Flanken haben mehr oder weniger großes Spiel. Als
Getriebeglieder können in Betracht kommen: Zahnräder oder Teile von solchen (Zahnradsegmente),
Zahnstangen, Schnecken und andere Gebilde, die bei Verdrehung um eine Achse oder
Verschiebung in Längs- oder Querrichtung in dauernder einseitiger Flankenberührung
zu den vor- oder nachgeschalteten Getriebegliedern stehen. Da nun alle Getriebeglieder
Herstellungsfehler aufweisen, wird bei einer Prüfung der Meß- oder Tastflächenabstände,
z. B. mit Hilfe von Endmaßen, der Zeiger, welcher das Meßergebnis entsprechend der
Übersetzung des Meßgetriebes an einer Skala anzeigt, sich mehr oder weniger weit
von der zur jeweiligen Endmaßstrecke gehörenden Skalenmarke einstellen. Das Meßgerät
zeigt also einen Meßwert an, der mehr oder weniger weit von dem Ist-Maß der zu inessenden
Strecke entfernt liegt.
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Dieser fehlerhafte abgelesene Meßwert läßt sich nur dann zum Ist-Wert
der Meßstrecke machen, wenn die einzelnen, der zu der jeweiligen Stellung der Meßflächen
gehörenden, im Eingriff sich befindlichen Flächen, z. B. Zahnflanken, Steigungen
von Schnecken usw., mindestens eines der Getriebeglieder ein- und feststellbar,
d. h. justierbar sind.
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Im Falle eines Zahnrades wird die Kompensation der Meßgerätefehler
erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, daß die Zähne des Zahnrades einzeln einstellbar
an einer Kreisscheibe befestigt sind.
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Das Zahnrad kann ertindungsgemäß jedoch auch so ausgebildet sein,
daß die den Zahnkranz tragende Scheibe durch bis zum Umfang des Zahnrades reichende
radiale Schlitze in einzelne, entweder einen oder eine Mehrzahl von Zähnen tragende
Sektoren geteilt ist3 die durch in die Schlitze eingebrachte Abstandshalter oder
auch mittels in eine an dem Zahn-
rad befestigte zweite Kreisscheibe eingeschraubte
Klemmschrauben in ihrem gegenseitigen Abstand willkürlich verschoben und danach
festgehalten werden können.
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Soll der Fehler des Meßgerätes durch ein als Schnecke ausgebildetes
Getriebeglied kompensiert werden, so wird die Schnecke erfindungsgemäß derart ausgebildet,
daß auf einen Dorn eine Vielzahl von Scheiben aufgesteckt wird, die um die Achse
des Dornes drehbar angeordnet sind. Die einzelnen Scheiben werden aufeinandergepreßt,
und auf den so erhaltenen Rundstab wird das Gewinde aufgeschnitten. Zur Kompensation
eines vorhandenen Meßgerätefehlers innerhalb einer beliebigen Stellung des Tast-
oder Meßbolzens wird die sich mit den anderen, d. h. sich direkt im Eingriff befindlichen
Getriebegliedern gehörende Einzelscheibe gegenüber ihren Nachbarscheiben um einen
geringen Winkelbetrag verdreht, so daß nach beendeter Justierung des Gerätes aus
einem Gewinde mit konstanter Steigung ein solches mit willkürlich veränderter unregelmäßiger
Steigung entsprechend der Fehler des Meßgerätes entstanden ist.
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Zur Kompensierung eines Meßgerätefehlers ist es auch möglich, eine
Zahnstange zu verwenden. Die Zahnstange kann beispielsweise so ausgebildet sein,
daß die einzelnen Zähne gewissermaßen als Reiter ausgebildet sind, die in der Längsrichtung
der Zahnstange verschoben und in der justierten Stellung festgehalten werden können.
Es ist aber auch möglich, die einzelnen Zähne dieser Zahnstange als Stifte auszubilden,
die in Bohrungen senkrecht zur Längserstreckung der Zahnstange verschiebbar angeordnet
sind. Wird das überstehende Ende dieser Stifte kegelstumpfförmig ausgebildet, so
können diese Stifte an ihrem anderen Ende mit einem Gewinde versehen werden, mit
dem sie in entsprechende Gewindebohrungen der Zahnstange eingeschraubt und in der
jeweils justierten Lage gesichert werden können.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungst>eispiele der Erfindung
in schematischer Weise dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein als justierbares Getriebeglied
erfindungsgemäß ausgebildetes Zahnrad in Vorderansicht, F i g. 2 eine Seitenansicht
desselben Zahnrades, F i g. 3 eine als justierbares Getriebeglied erfindungsgemäß
ausgebildete Schnecke, Fig.4 ein Einzelteil der in Fig.3 dargestellten Schnecke,
F i g. 5 eine erfindungsgemäß ausgebildete Zahnstange.
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Die äußere Ringfläche des in Fig. 1 dargestellten Zahnrades ist durch
eine Vielzahl radialer Schlitze 1, die eine Länge von etwa -/s r aufweisen, in einzelne
Sektoren 2 aufgeteilt; diese Sektoren hängen somit mit der inneren Ringscheibe des
Zahnrades nur noch an ihren Wurzeln 3 zusammen. Jeder der Sektoren 2 weist ein Langloch
4 auf, das durch eine Klemmschraube 5 hindurchgreift, die in eine Bohrung einer
mit dem die Schlitze 1 aufweisendes Zahnrad verbundenen Lochscheibe 6 eingeschraubt
wird. Zum Zweck der Kompensierung eines Meßgerätefehlers wird ein einzelner Sektor
gegenüber einem festgeschraubten Nachbarsektor durch elastische Verformung der Wurzel
3 diesem genähert oder von diesem entfernt und dann ebenfalls durch Festziehen der
Klemmschraube 5 in dieser Lage festgehalten. Die Schlitze sind zweckmäßigerweise
etwas
schmaler gehalten als die Fußlücken der einzelnen Zähne, um
die Zahnflanken nicht zu beschädigen.
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Die in F i g. 3 dargestellte Schnecke 6 weist einen Dorn 7 mit kleinerem
Durchmesser auf. Auf diesem Dorn 7 ist eine Vielzahl von Kreisringscheiben 8 aufgesteckt,
die mittels eines Zwischenstückes 9 und dem als Mutter ausgebildeten Teil 10 fest
aufeinandergepreßt werden. Auf die gegeneinandergepreßten Ringscheiben 8 wird das
Gewinde aufgeschnitten, so daß eine einzelne Ringscheibe beispielsweise die in F
i g. 4 in Seitenansicht dargestellte Form aufweist.
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Bei der Zahnstange nach F i g. 5 sind in diese in gleichmäßigem Abstand
eine Vielzahl von Gewindebohrungen eingeschnitten, in welche mit einem Gewinde versehene
Stifte 11 eingeschraubt werden, die an ihrem vorderen Ende kegelstumpfförmig ausgebildet
sind. Durch mehr oder weniger weites Einschrauben der Stifte 11 wird die Angriffslinie
eines Zahnrades von der Angriffslinie des Nachbarzahnes entfernt oder diesem genähert.
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Die erfindungsgemäße Kompensation von Gerätefehlern läßt sich in
gleicher Weise wie bei Meßgeräten mit linearer Skaleneinteilung auch bei Meßgeräten
mit nichtlinearer, beispielsweise logarithmischer Skaleneinteilung bewerkstelligen.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung von Getriebegliedern kann bei jedem
Übertragungsgetriebe Verwendung finden, bei dem ein durch die Herstellungsfehler
der Einzelteile bedingter Übertragungsfehler kompensiert werden soll.