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Vorrichtung zur Bestimmung des mittleren Durchmessers von Gewinden
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des mittleren Durchmessers
von Gewinden, welche bekannterweise aus einem Gerät zur Messung von Materialstärken
mit zwei einander gegenüberliegenden Schenkeln besteht, die je einen Taster tragen,
von denen der eilne in das Gewinde eingreift und mit den gegenüberliegenden Flanken
zweier aufeinanderfolgenden Gewindegänge in Berührung tritt, während der andere
das Gewinde aufnimmt und mit den beiden Flanken ein und desselben Gewindeganges
in Berührung kommt, wobei die beiden Taster axial gegeneinander verstellbar sind,
eine gemeinsame Symmetrieebene und abgeschrägte, durch ebene, senkrecht zur Bewegungsachse
der Taster verlaufenden Anschlagflächen begrenzte Enden von gleicher Schräge wie
die Gewindegänge und von einer Länge haben, die nur einen Bruchteil der Höhe der
Gewindegänge ausmacht.
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Es hat sich herausgestellt, daß zur Erzielung einer größtmöglichen
Meßgenauigkeit erforderlich ist, die Höhe der abgeschrägten Flächen der Taster von
der theoretisthen Höhe der zu messenden Gewindegänge abhängig zu machen und diesem
Verhältnis einen ganz bestimmten kritischen Wert zu geben. Erfindungsgemäß wird
somit zu diesem Zweck die Höhe der abgeschrägten Flächen der Taster so gewählt,
daß sie zwei Zehntel der theoretischen Höhe der zu messenden Gewindegänge beträgt.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
und zwar sind Fig. 1 bis 4 schaubildliche Ansichten in vergrößertem Maßstab, welche
die schräg abgestumpften End!en der in das Gewinde eingreifenden bzw. das Gewinde
aufnehmenden Organe der Taster darstellen, Fig. 5 eine Seitenansicht, welche die
Messung des mittleren Durchmessers eines Gewindes mittels eines Tasters nach Fig.
4 wiedergibt, Fig. 6 und 7 eine Seiten- bzw. eine Stirnansicht des das Gewinde aufnehmenden
Tastorgans, Fig. 8 eine Seitenansidht einer Meßuhr mit einem Taster gemäß der Erfindung,
Fig. 9 ein in größerem Maßstab gehaltener Schnitt nach Linie TX-IX in Fig. 8, Fig.
10 eine schematisdhe Darstellung der Gewindemessung, Fig. 11 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht einer Mikrometerschraube, gemäß der Erfindung, Fig. 12 ein Schnitt
nach Linie XII-XII in Fig. 11, Fig. 13 eine Draufsicht auf den Mittelteil der Mikrometerschraube,
Fig. 14 und 15 eine Stirn- bzw. eine Seitenansicht eines Seitenteiles der Mikrometerschraube,
Fig. 16 eine Teilansicht einer Schublehre gemäß der Erfindung und
Fig. 17 ein Schnitt
nach LinieXVII-XVII in Fig. 16.
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Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 4 ist 1 das in das Gewinde
eingreifende und 2 das das Gewinde aufnehmende Tastorgan. Diese Tastorgane sind
einander gegenüberliegend angeordnet, so daß die Symmetrieebene des das Gewinde
aufnehmenden Tastorgans auch die Symmetrieebene des in das Gewinde eingreifenden
Tastorgans ist, wobei sich die Tastorgane in entgegengesetzten Richtungen erstrecken.
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Bei den zum Messen von Außengewinden, z. B. an Schrauben oder Bolzen
bestimmten Tastern (Fig. 1, 2 und 4) haben die Abschrägungen 3 und 4 vorteilhafterweise
ebene und untereinander parallele Begrenzungsfiächen 5 und 6.
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Bei Tastern zur Messung von Innengewinden z. B. in Bohrungen (Fig.
3) sind die Flächen 5 und 6 dagegen Umdrehungsflächen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 haben die abgeschrägten Enden3
und 4 der Tastorgane 1 und 2 prismatische Gestalt, während die Endflächen 5 und
6 senkrecht zur gemeinsamen Symmetrieebene der Tastorgane 1 und 2 verlaufen. Bei
der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die Enden 3 und 4 Kegelstumpfe, deren Achsen
untereinander und mit der erwähnten Symmetrieebene parallel sind.
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Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind die Endteile 3 und 4 kegelig
und die Flächen 5 und 6 zylindrisch, wobei die Achsen dieser Flächen senkrecht zu
der erwähnten Symmetrieebene verlaufen.
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Schließlich zeigt Fig. 4 eine Ausführungsform, bei welcher das in
das Gewinde eingreifende Tastorgan 1 demjenigen nach Fig. 2 entspricht, während
das das Gewinde aufnehmende Tastorgan 2 demjenigen nach Fig. 1 ähnelt.
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Die praktische Ausführung der Erfindung wird nachfolgend für den
Fall der Tastorgane nach Art derjenigen der Fig. 4 erläutert. Doch gelten diese
Erläuterungen selbstverständlich auch für Tastorgane nach den Fig. 1 und 2.
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Die Tastorgane 1 und 2 sind mit zwei Zylindern 7 und $ verbunden
(Fig. 5 6 und 7) welche an einem MePJinstrument für Materialstärken befestigt sind,
von dem noch weiter unten die Rede sein wird. Auf diese Weise können die beiden
Zylinder 7 und 8 längs ihrer Achsen 11 und 12 verschoben werden. Der Abstand der
einander gegenüberliegenden Endflächen 5 und 6 wird zuerst bestimmt, indem man diese
Flächen mit einem prismatischen Keil von kalibrierter Stärke in Kontakt bringt.
Dadurch wird das RieRinstrument geeicht. 13 sei das Gewinde (beispielsweise eine
Schraube), wovon der mittlere Durchmesser d bestimmt werden soll. p ist die Gangh(iheh
die theoretische Höhe der Gewindegänge und a der Flankenwinkel. Die Tastorgane 1
und 2 werden nach den Werten von p und von a ausgewählt. Der die Abschrägungen der
Tastorgane 1 und 2 bestimmende Winkel muß gleicha sein, während der mittlere Durchmesser
von 3 und die mittlere Entfernung der Schrägflächen 4 in Abhängigkeit von p bestimmt
werden, damit auf der vollen Länge der Schrägflächen und der Gewindeflanke ein Kontakt
vorhanden ist.
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Dieser Kontakt ist beiderseits der senkrechten Linie b, die sich auf
dem mittleren Durchmesser befindet, und zwar auf den Erzeugenden der Schrägflächen
3 und 4 vorhanden. Wenn die Tastorgane gegenüber dem Gewinde in die Stellung nach
Fig.5 gebracht worden sind, so ist es also zur Bestimmung von d nur erforderlich,
die Entfernung der einander gegenüberliegenden Flächen 5 und 6 abzulesen und dazu
die halbe Summe der Höhen der Schrägflächen 3 und 4, die Zweckmäßig gleich !i/10
ist, hinzuzufügen.
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Auf die beschriebene Weise kann die Messung sehr schnell, sehr einfach
und trotzdem mit sehr großer Genauigkeit durchgeführt werden. Wenn die Gewindeachse
zu den Achsen 11 und 12 nicht genau senkrecht verläuft, so entsteht dadurch doch
nur ein sehr geringer Ablesungsfehler, weil die Endflächen 3 und 4 nur eine geringe
Ausdehnung haben. Aus dem gleichen-Grunde ist es möglich, Messungen mit guter Genauigkeit
auch bei Gewinden vorzunehmen, deren Gewindegänge außen durch einen elektrolytischen
Auftrag 15 verformt sind (Fig. 10). Der Kontakt mit den Flanken des Gewindeganges
findet nämlich an den am wenigsten verformten Stellen statt, und der Eintritt des
Gewindeganges in das das Gewinde aufnehmende Tastorgan bleibt trotz des Auftrages
15 wegen des Abstandes der einander gegenüberliegenden Flächen 4 möglich.
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Die Genauigkeit der Messung hängt unter gleichbleibenden Bedingungen
von der Genauigkeit ab, mit der man mittels des die Taster tragenden Gerätes Äiaterialstärkemessungen
durchführen kann.
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Für Messungen von besonders großer Genauigkeit bedient man sich einer
üblichen Meßuhr (Fig. 8), deren Stützen mit 21 und 22 bezeichnet sind und Lagerhülsen
tragen, in welchen die koaxialen Stangen 23 und 24 verschoben werden können, die
in Anschlagstücken25 und 26 enden. 17 ist die Trommel der Mikrometerschraube und
18 der Rändelknopf,
mittels dessen die Stange 23 in ihrer Längsrichtung verschoben
werden kann. Erfindungsgemä silld die von den Zylindern 7 bzw. 8 getragenen in das
Gewinde eingreifenden bzw. dasselbe aufnellineilele Tastorgane mit den Anschlagstücken
25 und 26 mit Hilfe von Hülsen 27 und 28 und Klemmschrauiji 31 und 32 verbunden.
Zweckmäßig haben die Hülsen. wie z. B. die Hülse 27, in ihrem Innern zwei in der
Längsrichtung verlaufende Rippen 33, die gegenüber der Klemmschraube 31 symmetrisch
angeordnet sind.
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Die Zentrierung und Befestigung der Tastorgane erfolgt somit unter
sehr günstigen Bedingungen. Bei der Messung wird das Gewinde von der Konsole 35
getragen, die mittels der Schraube 36 in die gewünschte Höhe eingestellt werden
kann. Die unter diesen Bedingungen erreichte Genauigkeit liegt bei etwa 1 Mikron.
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Taster gemäß der Erfindung können auch an einer Mikrometerschraube
angebracht werden, wie dies die Fig. 11 bis 15 zeigen. Bei dieser Ausführungsform
kann der das in das Gewinde eingreifende Tastorgan 1 tragende Zylinder 7 im Inneren
der Lagerhülse 41 des Bügels 43 mit Hilfe einer Klemmschraube 45 in beliebiger Stellung
festgestellt werden.
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Der Zylinder 8 kann eine axiale Verschiebungsbewegung erhalten, und
zwar mit Hilfe der Mikroineterschraube 46, die mit dem Rändelknopf 47 und der mit
einer Teilung versehenen Trommel 48 in Verbindung steht. Zweckmäßig richtet sich
das das Gewinde aufnehmende Tastorgan 2 von selbst aus. Zu diesem Zweck kann sich
der Zylinder 8 frei in einem Hohlzylinder 49 drehen, welcher in der Hülse 51 gelagert
ist, welche den Bügel 43 verlängert und mit einem Gewindering52 versehen ist. Außerdem
wird der Zylinder 8 in der Hülse 49 durch eine Feder 53 festgehalten, welche sich
an einer Hülse 54 mit einem Flanschring 55 abstützt. Die Hülse 54 ist mit Hilfe
von Vorsprüngen 56, welche in Ausnehmungen des Zylinders 49 eingreifen können, in
diesem Zylinder lösbar befestigt. Man kann also durch eine einfache Drehung des
Flansches 55 die Hülse 54 von dem Hohlzylinder 49 trennen, woraufhin der Zylinder
8 herausgezogen und durch einen ähnlichen ersetzt werden kaml, welcher ein unterschiedliches,
das Gewinde aufnehmendes Tastorgan trägt. Außerdem kann die gesamte Mikrometerschraube
leicht abgezogen werden, nachdem der Ring 52 gelöst wurde'.
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Zur Messung des auf der Konsole 61 ruhenden Gewindes wird dieses
von den Tastorganen 1 und 2 abgetastet, wobei das Tastorgan 2 sich von selbst in
die gewünschte Richtung einstellt, um der Neigung der Gewindegänge zu folgen. Mit
Hilfe dieses Gerätes ist es ohne weiteres möglich, eine- Genauigkeit oberhalb 0,01
mm zu erzielen.
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Zur Ausführung schnellerer Messungen sieht die Erfindung die Anbringung
der in das Gewinde eingreifende bzw. dieses aufnehmende Tastorgane an den Schenkeln
71 und 72 einer Schublehre 73 vor. In diesem Falle haben die abgeschrägten Tasterteile
das aus Fig. 1 ersichtliche Profil. Die Tastorgane befinden sich auf Hülsen 75 und
76 (Fig. 16), die lösbar auf den Schenkeln 71 und 72 befestigt sind. Erfindungsgemäß
haben diese Hülsen gegenüber den besagten Schenkeln ein gewisses Spiel. Auf diese
Weise kann die gegenseitige Ausrichtung der abgeschrägten Flächen dadurch herbeigeführt
werden, daß man die Schenkel 71 und 72 einander nähert, so daß die Schrägflächen
miteinander in Berührung kommen, worauf man sie mit Hilfe der Schrauben 77, 78,
79 und 80 feststellt. Da die Kontaktflächen mit den Gewindeilanken
auf
ein Mindestmaß verringert sind, so sind Meßungenauigkeiten, welche auf einer Schrägstellung
der Schraube beruhen, in den meisten Fällen zu vernachlässigen, da diese Meßungenauigkeiten
unterhalb 0,05 mm gehalten werden können. Die Messung mittels des Gerätes nach Fig.
16 geht besonders einfach und schnell vor sich.
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Handelt es sich um die Innenmessung von Gewindebohrungen, so genügt
es, an den Schenkeln 71 und 72 Tastorgane nach Fig. 3 anzubringen. Die Erfindung
bietet somit die Möglichkeit, mit Hilfe der üblichen in der Werkstatt vorhandenen
Meßgeräte Messungen von großer Genauigkeit vorzunehmen, wobei irgendwelche Rechenarbeiten
nicht erforderlich silnd. Durch die Austauschbarkeit der Tastorgane kann die Messung
verschiedener Gewinde erfolgen.
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Dabei ist der zur Messung sämtlicher Gewinde erforderliche Satz von
Tastorganen sehr gering, weil die Tastorgane nur durch zwei Faktoren statt wie üblich
durch drei bestimmt sind. Hierdurch zeichnet sich die Erfindung durch große Wirtschaftlichkeit
aus.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können Abänderungen erfahren,
ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Insbesondere ist es möglich,
für die Messung von Gewinden mit gekrümmten Flanken, also z. B. mit sphärischen
Gewindegängen, die abgeschrägten Flächen entsprechend auszubilden, indem ihre Erzeugenden
ein gekrümmtes Profil haben.