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Verfahren und Vorrichtung zum gleichzeitigen Messen bzw. Prüfen von
Bohrungen und Mittenabständen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum gleichzeitigen Messen bzw. Prüfen von Bohrungen und Mittelpunktabständen unter
Verwendung von Meßdornen mit Auflageleisten und Tastpunkt. Es sind bereits sogenannte
Vielfachprüfgeräte mit elektrischem Fühlhebel und Anzeigevorrichtung für Durchmesser
und Längenmaße bekannt, indessen sind diese so ausgebildet, daß lediglich eine Mehrzahl
von Meßstellen getrennt gemessen wird, ohne daß eine gegenseitige Beeinflussung
der Toleranzen verschiedener Meßstellen erfolgt. Es wurde auch bereits ein Meßgerät
zum gleichzeitigen Messen zweier Durchmesser sowie des Mittelpunktabstandes von
Pleuelstangen vorgeschlagen, bei welchem ein oberer Meßdorn für die große Bohrung
fest angebracht und ein unterer Meßdorn in einer Ebene schwenkbar vorgesehen war.
Dieses Gerät gestattete jedoch keine einwandfreie Messung der unteren Bohrung infolge
der durch die Verschwenkung des Meßdorns bedingten Schiefstellung der Auflageleisten
innerhalb der Bohrung.
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Wenn es sich darum handelt, bei Werkstücken mit Hilfe der eingangs
erwähnten Meß- bzw. Prüfeinrichtungen zugleich mehrere Bohrungen und deren Mittenabstände
zu ermitteln, so ist die mögliche Überschneidung der Toleranzen in Rechnung zu stellen,
welche sich bei der Ermittlung des Bohrstiches durch den von den Bohrungstoleranzen
herrührenden sogenannten Durchhang ergibt, sofern man nicht eine Einengung der Toleranzen
in Kauf nehmen will, die eine Anzahl an sich guter Werkstücke in den Ausschuß verlegt.
Hier setzt die Erfindung ein durch Entwicklung eines Verfahrens, bei welchem erfindungsgemäß
der Abstand eines oder mehrerer, gegenüber einem festen Meßdorn verschiebbarer Meßdorne
gemessen oder geprüft wird, wobei die durch
die Bohrungstoleranzen
bedingten Durchhänge des Werkstückes innerhalb der Längentoleranz dadurch berücksichtigt
werden, daß die Einstellehre für das Größtmaß des Bohrmittenabstandes Bohrungen
mit dem unteren Abmaß der Toleranz und die Lehre für das Kleinstmaß des Mittelpunktabstandes
Bohrungen mit dem oberen Abmaß erhält. Für die praktische Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung bildet die besondere Gestaltung der Einstellehren oder Einstellmeister
ein weiteres erfinderisches Merkmal.
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Diese sind geteilt ausgeführt und mit Ansätzen zum Einfügen von Endmaßen
ersten.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. I eine Meßanordnung im Schema zum gleichzeitigen Messen bzw.
Prüfen von zwei Bohrungen sowie des Mittelpunktabstandes einer Pleuelstange, aus
welcher die Beziehungen der Meßgrößen mathematisch abgeleitet werden können, Abb.
2 eine Anordnung ähnlich wie in Abb. 1 mit der Darstellung des größten und kleinsten
Bohrung durchmessers der Pleuelstange bei einem bestimmten festliegenden Mittenabstand
und Abb. 3 die gleiche Anordnung wie in den vorhergehenden Abbildungen mit den geteilten
Einstellehren nach der Erfindung.
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Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dienen Meßköpfe
bekannter Bauart mit elektrischem Fühlhebel oder Grenztaster, diese verwandeln die
durch Vergleich mit einem Urmaß (Einstellmeister) ermittelten Maßabweichungen in
elektrische Impulse, mit deren Hilfe das Ergebnis auf Zeigergeräten bei Messung
oder durch Lichtanzeige bei Prüfung sichtbar gemacht wird. Bei der dargestellten
Anordnung dienen zum Ausmessen der Bohrungen zwei senkrecht übereinander angeordnete
Innenmeßdorne A und A I, von denen der untere A fest und der obere A I in einem
hier nicht weiter dargestellten, auf drei Kugeln gelagerten Schwimmtisch gegenüber
dem Meßdorn A verschiebbar ist.
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Der Hub des verschiebbaren Schwimmtisches mit dem auf ihm angeordneten
Dorn A I wird zur Prüfung des Mittelpunktabstandes ausgenutzt. Die durch schwarze
Punkte angedeuteten Auflageleisten des festen Innenmeßdorns A dienen als Meßunterlage,
während die des beweglichen Meßdorns A I sich unter Meßdruck, welcher von dem Gewicht
des Schwimmtisches oder gegebenenfalls auch von einer Zugfeder erzeugt wird, sauber
an die Wandung der Bohrung anlegen. Die als Meßbasis dienenden Auflageleisten beider
Innenmeßdorne bzw. ihre gedachten Verbindungslinien zumMittelpunktabstand sind untereinander
symmetrisch und parallel.
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Werden die Auflageleisten der Innenmeßdorne (Abb. I) als Meßbasis
B bzw. E' benutzt, von der die Rechnung auszugehen hat, so sind die Maße a bzw.
a' und x bzw. y Kriterien für den Einfluß der Istmaße der Bohrungen auf den Abstand
E. Sie ändern sich mit dem Durchmesser W bzw. w, wobei der Durchhang x bzw. y nur
von untergeordneter Bedeutung ist.
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Die Maße a und a' dagegen gehen in die Formel für E, den Abstand
zwischen den beiden Basen B und - B', ein und damit die Änderung von II und -,ij
in den Hub des -beweglich angeordneten Innenmeßdorns. Dies geschieht nach - folgenden
Gesetzmäßigkeiten unter der Voraussetzung, daß der von den Halbmessern, die den
Mittelpunkt 0 bzw. o des Dorns mit den Auflageleisten verbinden, gebildete Winkel
90 beträgt:
wobei die Ermittlung dieser Formeln nach dem Pythagoras erfolgt und E = P-a-a' (2)
ist.
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Bei gleichbleibendem P und veränderlichen Durchmessern (Abb. 2) ist
E am größten, wenn a und a' am kleinsten, dagegen am kleinsten, wenn a und a' am
größten sind. Setzt man für Größtmaß G und für Kleinstmaß K, so ist EG = P-aK-a'K
und EK = P-aG-a'G.
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Da der Mittelpunktabstand P nicht konstant, sondern ebenfalls innerhalb
der vorgeschriebenen Toleranz veränderlich ist, wird Eu am kleinsten, wenn aG und
a' vom Kleinstmaß PK abgezogen werden. EG wird am größten, wenn man ag und a'K von
PG subtrahiert. Damit ergeben sich folgende Zusammenhänge: EG = PG-aK-a'K (Größtmaß)
(3) EK = PK-aG-a'G (Kleinstmaß). (4) Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und die konstruktive Durchbildung der Einstellmeister sagen die Formeln (3) und
(4) aus, a) daß die Bohrungen des Einstellmeisters für das Größtmaß des Mittelpunktabstandes
am unteren, die desjenigen zum Einstellen des Kleinstmaßes am oberen Abmaß ihrer
Toleranzen liegen müssen, b) der Hub EG-EK des gemäß der Erfindung beweglich angeordneten
Innenmeßdorns, der zur Erfassung des Istmaßes des Mittelpunktabstandes dient, jeweils
um das Stück a + a' (mit großer Annäherung (Z1 W + + # w) . sin 450, wobei #W W
und ## die Toleranzen der Bohrungsdurchmesser sind) größer als dieses wird, und
c) die Prüfgenauigkeit des Gerätes lediglich von der Herstellungsgenauigkeit der
Einstellmeister abhängt, seine eigenen Herstellungstoleranzen und die gerätbedingten
Konstanten dagegen auf Rechnung und Prüfung ohne Einfluß sind.
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Die für Größtrnaß und Kleinstmaß des Mittelpunktabstandes zwischen
die Hälften der entsprechenden Einstellmeister einzufügen den Endmaß e sind gemäß
Abb. 3 nach folgenden Formeln zu ermitteln: NG = PG-b-b' (5) Ng= PK-b-b' b'. (6)
Da b und b' bekannte Konstruktionsmaße sind, ist der Unterschied zwischen N,} und
NA, abgesehen von etwaigen Unterschieden zwischen b und b', die nach Fertigstellung
der Einstellmeister genau vermessen und korrigierend berücksichtigt werden können,
gleich
der Toleranz des Mittelpunktabstandes.
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Die in der Nähe des oberen oder unteren Abmaße des Mittelpunktabstandes
liegenden, wegen der Beeinflussung fraglichen Prüfungsergebnisse können durch Auswertung
der gleichzeitig auf den Zeigergeräten sichtbaren Meßergebnisse richtig beurteilt,
nicht einwandfreie Prüflinge ausgeschieden werden.
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Das der Erfindung zugrunde liegende, mit einem vorstehender Beschreibung
entsprechenden Gerät leicht anwendbare Prüfverfahren vermeidet somit eine unwirtschaftliche
Einengung der Toleranz des Mittelpunktabstandes, die wegen des bisher nicht erfaßbaren,
sich lediglich in den Grenzfällen auswirkenden Einflusses der Bohrungsistmaße bei
Mehrfachprüfungen in Kauf genommen werden mußte.