DE69618925T2

DE69618925T2 - Probensatz zum messen der innen- und aussendurchmesser ringförmiger teile

Info

Publication number: DE69618925T2
Application number: DE69618925T
Authority: DE
Inventors: T. Bidwell
Original assignee: Bidwell Corp
Current assignee: Bidwell Corp
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2016-07-19
Also published as: US5711083A; EP0791165B1; DE69618925D1; WO1997010485A1; AU6687596A; EP0791165A1; ES2171701T3

Description

EINSCHLÄGIGE ANMELDUNG

Dies ist eine Continuation-in-part-Anmeldung zur am 11. September 1995 eingereichten Anmeldung mit der Serien-Nr. 08/507,152.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In maschinellen Bearbeitungsanlagen müssen im Allgemeinen sowohl die Größe als auch die Unrundheit des Innen- und des Außendurchmessers ringförmiger Teile untersucht werden. Z. B. müssen in der Luftfahrtindustrie viele ringförmige Teile mit Innenabmessungen hergestellt werden, die relativ enge Toleranzen einhalten. Untersuchungen der Größe und der Unrundheit dieser Durchmesser werden typischerweise sowohl an der Maschine durch die Bedienperson während der Teileherstellung als auch entfernt von der Maschine (z. B. an einem Untersuchungstisch) folgend auf die Teileherstellung ausgeführt.
Das üblichste bekannte Verfahren aus dem Stand der Technik zum Überprüfen sowohl der Größe als auch der Unrundheit als Teilebedingungen besteht in der Verwendung einer käuflich verfügbaren, stabförmigen Handlehre. Derartige Lehren werden von Mueller Gages Corporation, San Gabriel, Kalifornien; L. S. Starrett Company, Athol, Massachusetts; Brown and Sharpe Manufacturing Company, North Kingstown, Rhode Island und Federal Products Company, Providence, Rhode Island geliefert (siehe auch US-A-4,524,524 und US-A- 3,292,266).
Die meisten stabförmigen Lehren sind auf ähnliche Weise aufgebaut und arbeiten ähnlich. Eine feste Bezugssonde ist an einem Ende eines Stabs angebracht, während eine federbelastete Sonde am entgegengesetzten Ende des Stabs angebracht ist. Die federbelastete Sonde steht mechanisch mit einem Plunger an einer Messuhr in Verbindung. Das Ausmaß jeder Bewegung der federbelasteten Sonde wird auf der Messuhr visuell angezeigt. Um bei der Untersuchung verschieden bemessenen Teilen gerecht zu werden, kann normalerweise der Abstand zwischen den zwei Sonden gemeinsam mit der Tiefe der Sonden unter dem Stab eingestellt werden.
Vor der Verwendung der stabförmigen Lehre zur Teileuntersuchung werden die Sonden auf den zu untersuchenden Durchmesser unter Verwendung von z. B. einer Hauptbezugslehre oder Größenmaßstücken eingestellt. Dann wird die Lehre so auf dem Teil platziert, dass sich die Sonden entweder innerhalb oder außerhalb der Wand des Teils abhängig davon befinden, ob der Innen- oder der Außendurchmesser des Teils zu prüfen ist. Die Sonden stehen mit der Innen- oder Außenfläche der Wand in Kontakt.
Eine Untersuchung eines Teils wird dadurch ausgeführt, dass der Stab mit der Hand ergriffen wird und er über eine gewisse Winkelabmessung (z. B. 30 Grad) verdreht oder "geschwungen" wird. Während die Lehre gedreht wird, beobachtet der Benutzer jede Auslenkung der Messuhr. Das Ausmaß der Auslenkung der Messuhr korreliert mit dem Dimensionsumfang, gemäß dem das Teil unrund ist, und der Abweichung von der gewünschten Größe. Dann wird die Lehre an eine andere Winkelposition entlang dem Umfang der Wand des Teils bewegt und erneut über eine Winkelabmessung gedreht, während die Auslenkung der Messuhr beobachtet wird. Diese Vorgänge werden über einen großen Teil, oder die gesamten 360 Grad, des Umfangs der Wand des Teils wiederholt, bis vom Benutzer auf Grundlage der beobachteten Auslenkungen der Messuhr eine subjektive Beurteilung zur Größe und Unrundheit der Innen-oder Außenwandfläche des Teils getroffen ist.
Die Verwendung einer stabförmigen Lehre weist mehrere Nachteile auf. Die Lehre verfügt von sich aus über keine Einrichtung, mit der Benutzer dieselbe auf der tatsächlichen Mittellinie des Teils positionieren könnten. Wenn die Lehre nicht auf der tatsächlichen Mittellinie des Teils positioniert ist, führt dies dazu, dass sie in unerwünschter Weise eine falsche Größe und Unrundheit anzeigt, wenn dies vielleicht nicht der Fall ist. So können immer systematische Messfehler vorliegen.
Auch ist es schwierig, wenn nicht sogar körperlich unmöglich, dass die stabförmige Lehre von Hand gedreht wird, dass der Benutzer dieselbe auf einmal über die vollen 360 Grad vor und zurück dreht. So muss der Benutzer, wie oben beschrieben, die Lehre über mehrere verschiedene Winkelbereiche des Teils verdrehen, wobei jeder Teil typischerweise viel weniger als 360 Grad ausmacht. Wenn der Benutzer beim Notieren der bereits überdeckten Winkelbereiche nicht sorgfältig ist, können leicht ein oder mehrere andere Winkelbereiche fehlen, was zu einer unvollständigen und ungenauen Messung führt. Es ist eine Messung über die ganzen 360 Grad erforderlich, um das genaueste Ableseergebnis zu erzielen.
Ferner ist dieses wiederholte Hin- und Herschwingen zeitaufwändig, was in einer Herstellumgebung problematisch ist, in der eine große Anzahl von Teilen schnell und genau geprüft werden muss. Diese zusätzliche Zeit führt zu erhöhten Arbeitskosten, was dazu führen kann, dass die Werkstatt, die eine solche stabförmige Lehre als Untersuchungseinrichtung verwendet, leer ausgeht, wenn es darum geht, einen Auftrag als Erster zu bekommen.
Weiterhin kann die stabförmige Lehre, da sie sich auf eine Federspannung in den Sonden stützt, um die Lehre relativ zur Wand eines Teils zu positionieren und zu führen, eine unerwünschte Kraft auf die Wand des Teils ausüben, die die Konzentrizität oder die Rundheit des gemessenen Teils leicht stören kann. Dies führt zu weiteren Ungenauigkeiten bei der Messung.
Schließlich ist eine stabförmige Lehre typischerweise hinsichtlich des Ausmaßes verfügbarer Einstellung des Abstands zwischen den zwei Sonden und der Tiefe derselben beschränkt. So müssen von einer Werkstatt verschieden große Modelle einer stabförmigen Lehre erworben werden, um dazu in der Lage zu sein, die Größe und Unrundheit von Teilen zu untersuchen, deren Durchmesser und Tiefen über mehrere Zoll variieren können.
Außer stabförmigen Handlehren, die eine relativ einfache und herkömmliche Vorgehensweise zum Untersuchen der Größe und Unrundheit ringförmiger Teile bilden, ist es auch bekannt, eine sehr teure und ausgeklügelte, computergestützte Koordinatenmessmaschine zu verwenden. Jedoch besteht bei diesem System neben den Kosten ein Hauptnachteil in der Zeit, die sowohl dazu erforderlich ist, jemanden zur Verwendung der Maschine anzulernen als auch eine tatsächliche Untersuchung eines Teils vorzunehmen.
So bestand bisher ein seit langem bestehender, jedoch nicht befriedigter Bedarf in der Technik hinsichtlich Messlehren, eine billige, einfach verwendbare, einfach hinsichtlich des Gebrauchs erlernbare Handlehre zu schaffen, die schnelle und genaue Messungen sowohl der Größe als auch der Unrundheit eines ringförmigen Teils vornimmt.
Demgemäß ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Lehre zu schaffen, die schnelle und genaue Messungen der Größe und der Unrundheit eines ringförmigen bearbeiteten und/oder geschliffenen Teils ausführt.
Es ist eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, eine Lehre zu schaffen, die dadurch genau ist, dass sie immer auf der tatsächlichen Mittellinie des Teils positioniert wird, im Gegensatz zu bekannten stabförmigen Lehren, bei denen keine Einrichtungen an der Lehre vorhanden sind, um sie auf der tatsächlichen Mittellinie eines Teils zu positionieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Lehre zu schaffen, die eine vollständige Umdrehung um 360 Grad auf einmal ermöglicht, was, in Kombination mit der Tatsache, dass die Lehre immer auf der Mittellinie des Teils positioniert ist, für eine genaue Ablesung der Größe und der Unrundheit des Teils sorgt.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, die Lehre mit erhöhter Genauigkeit zu versehen, da sie bei ihren Sonden keine Federspannung verwendet, um dadurch das Problem bei bekannten Lehren zu beseitigen, mit denen ein dünnwandiges Teil durch diese Federspannung verformt werden konnte.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Lehre zu schaffen, die eine relativ viel größere Einstellung ihrer Durchmesser-Messfähigkeiten im Vergleich zu bekannten stabförmigen Lehren erlaubt, um dadurch das Erfordernis zu beseitigen, einen Bestand an verschiedenen Modellen aufrechtzuerhalten, um mit zu prüfenden Teilen mit stark verschiedenen Durchmessern und Tiefen zurechtzukommen.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Lehre zu schaffen, die zu beträchtlichen Einsparungen an Arbeitszeit und Kosten in einer Herstellumgebung für Maschinenteile führt.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Lehre zu schaffen, die einfach und schnell um den gesamten Umfang von 360 Grad entweder der Innenfläche oder der Außenfläche eines Teils gedreht werden kann, um dadurch eine einfach erkennbare Anzeige für die Größe und Unrundheit des gesamten Teils zu erzeugen, um dadurch hinsichtlich des Benutzers eine objektive Bestimmung zu ermöglichen, ob das Teil innerhalb von Toleranzbedingungen bearbeitet wurde, und um auch die subjektive Bestimmung der Größe und Unrundheit zu beseitigen, wie sie unter Verwendung der o. g. stabförmigen Lehre erforderlich war.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Lehre zu schaffen, die über eine "Garnitur" mit einem Mittellinie-Nabenkörper mit einem Mittellinie-Bolzen sowie einer Lehre vom frei verschwenkbaren Typ verfügt, wobei der Mittellinie-Bolzen mit dem Körper austauschbar ist, um Teilen mit verschiedenen Höhen oder Tiefen gerecht zu werden.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Lehre mit den Komponenten eines Mittellinie-Nabenkörpers und einer Lehre vom frei verschwenkbaren Typ zu schaffen, die so konzipiert ist, dass sie eine leichte Konstruktion für einfache Handhabung verwendet, die jedoch in Bereichen, in denen die Lehrenkomponenten mit dem zu untersuchenden Teil in Kontakt treten, für lange Abnutzungsbeständigkeit hergestellt ist.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Lehre vom frei verschwenkbaren Typ zu schaffen, die für einfache und kompakte Lagerung auseinanderbaubar ist.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Lehre mit Mittellinie- Nabenkörper mit Hauptspannbacken zu schaffen, die mit standardmäßigen Werkstattwerkzeugen wie z. B. Tast-Messwerkzeugen oder Tiefe-Mikrometerschrauben einfach und genau einstellbar sind.
Die obigen und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden deutlicher erkennbar, wenn die folgende Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um die Mängel im Stand der Technik zu überwinden und um die oben aufgelisteten Aufgaben zu lösen, hat die Anmelderin eine einstellbare Lehre erfunden, die auf der tatsächlichen Mittellinie eines ringförmigen Teils positionierbar ist und die Größe des Teils und bestimmte Bedingungen desselben, wie Unrundheit, genau misst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verfügt die erfindungsgemäße Lehre über zwei gesonderte Komponenten. Eine erste Komponente ist ein Mittellinie-Nabenkörper mit einem zentral positionierten Körper mit einem zylindrischen Bolzen, der von der Mitte des Körpers rechtwinklig hochsteht. Im Nabenkörper sind drei Schlitze ausgebildet, in denen drei entsprechende Hauptspannbacken einstellbar positioniert sind. Jeder Hauptspannbacke ist eine ausfahrbare Spannbacke zugeordnet, deren Position in Bezug auf die der Hauptspannbacke eingestellt werden kann.
Eine zweite Komponente der erfindungsgemäßen Lehre ist eine Lehre vom frei verschwenkbaren Typ mit einem Paar zylindrischer Gleitschienen, die parallel ausgerichtet sind. An den entsprechenden Enden der zwei Gleitschienen sind ein vorderer und ein hinterer Klotz positioniert. Die Klötze sind auf vorbestimmte Positionen entlang den Gleitschienen einstellbar. Dem vorderen Klotz sind eine Messuhr und eine entsprechend verstellbare Sonde gemeinsam mit einer von Hand einstellbaren Schraube zugeordnet, um eine Einstellung sowohl eines verschwenkbaren Teils des Blocks als auch der Messuhr zu erlauben. Die Messuhr zeigt visuell jede Bewegung der Sonde an. Dem hinteren Klotz ist ebenfalls eine Sonde zugeordnet, deren Position jedoch fixiert ist.
Im Gebrauch werden die Hauptspannbacken des Nabenkörpers unter Verwendung z. B. einer Tiefe-Mikrometerschraube oder einer Schublehre mit Nonius auf den ungefähren Innendurchmesser des Teils, in dem sie zu positionieren sind, eingestellt. Dies ist unabhängig davon, ob die Lehre dazu verwendet wird, den Innen- oder den Außendurchmesser eines Teils zu untersuchen, immer der Fall. Dann wird der Nabenkörper auf einer ebenen Fläche positioniert, und das zu untersuchende Teil wird auf der Oberseite des Körpers platziert. Die Spannbacken führen das Teil in eine Position, um dadurch zwischen dem Teil und dem Mittellinie-Bolzen des Nabenkörpers eine tatsächliche Mittellinie zu erzeugen.
Als Nächstes werden der vordere und der hintere Klotz der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ auf den ungefähren Wert des zu prüfenden Innen- oder Außendurchmessers eingestellt. Dann werden die zwei parallelen Gleitschienen der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ so über den Mittellinie-Bolzen ausgestreckt, dass der Bolzen in der Schlitzöffnung zwischen den zwei Schienen liegt, und die dem vorderen und hinteren Klotz zugeordneten Sonden werden am Durchmesser des zu prüfenden Teils positioniert. In dieser Position ruhen der vordere und hintere Klotz auf der Oberfläche des Teils.
Um die Größe und die Unrundheit des Teils zu prüfen, dreht der Benutzer lediglich die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ dadurch um den Mittellinie-Bolzen des Nabenkörpers, dass er einen vertikalen Griff ergreift und verdreht, der vom hinteren Klotz hochsteht. Wenn sich die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ dreht, stehen die Sonden mit der Innen- oder Außenfläche des Teils in Kontakt. Der Benutzer beobachtet jede Nadelbewegung der Messuhr, um eine schnelle und genaue, objektive Beurteilung dahingehend zu erzielen, ob sich das Teil innerhalb der Dimensionsspezifikationen befindet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die die erfindungsgemäße Lehrengarnitur in Anwendung bei einem ringförmigen Teil zeigt;
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht einer Lehre vom frei verschwenkbaren Typ, die eine Komponente der Lehre der Fig. 1 ist;
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ der Fig. 2;
Fig. 4 zeigt eine Explosionsansicht der Komponente der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ der Fig. 2 und 3 in auseinandergebautem Zustand;
Fig. 5 zeigt eine Explosionsansicht eines Mittellinie-Nabenkörpers als Komponente der Lehre der Fig. 1; und
Fig. 6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Teils des Mittellinie-Nabenkörpers der Fig. 5.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Unter detaillierter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nun verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Lehreneinrichtung gemäß der Erfindung beschrieben und veranschaulicht, wobei die Lehre allgemein durch die Bezugszahl 100 gekennzeichnet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verfügt die Lehre 100 über eine "Garnitur" aus zwei gesonderten Komponenten: einem Mittellinie-Nabenkörper 104 und einer Lehre vom frei verschwenkbaren Typ 108. Der Mittellinie-Nabenkörper 104 verfügt über einen zentral liegenden Körper 112, von dessen Mitte ein zylindrischer Bolzen 116 vertikal hochsteht. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird der Mittellinie-Nabenkörper 104 in der zentral liegenden Öffnung 120 eines ringförmigen Teils 124 positioniert. Die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ 108 verfügt über ein Paar zylindrischer Gleitschienen 128, 132, die die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ 108 über dem zylindrischen Bolzen 116 des Mittellinie- Nabenkörpers 104 positionieren. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, kann die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ 108 um den Mittellinie-Nabenkörper 104 gedreht werden, um Messwerte für die Größe und die Unrundheit des ringförmigen Teils 124 zu erhalten.
Es wird auf die Fig. 2-4 Bezug genommen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ dargestellt ist, die eine Komponente der Lehren "garnitur" 100 ist. Das Paar der zylindrischen Gleitschienen 128, 132 ist parallel so ausgerichtet, dass zwischen ihnen eine Öffnung 136 gebildet ist. Die Größe dieser Öffnung 136 ist so ausgewählt, dass sie dem Durchmesser des zylindrischen Bolzen 116 des Mittellinie-Nabenkörpers 104 entspricht. Auch können die Stäbe von jeder geeigneten Länge sein. Wie es nachfolgend detaillierter beschrieben wird, passt der Bolzen 116 im Gebrauch in diese Öffnung 136.
Ein vorderer und ein hinterer Klotz 140, 144 sind entlang den Gleitstäben 128, 132 positioniert. Diese Klötze 140, 144 sind entlang vorbestimmten Positionen der Gleitstäbe 128, 132 einstellbar, wobei die Positionen vom Innen- oder Außendurchmesser des zu prüfenden Teils 124 abhängen. Dem vorderen Klotz 140 sind eine Messuhr 148, die kommerziell verfügbar ist, und eine entsprechende einstellbare Sonde 152 zugeordnet, gemeinsam mit einer von Hand einstellbaren Schraube 156, die in einen festen Abschnitt 160 des vorderen Klotzes 140 eingesetzt ist. Jede Auslenkung der Sonde 152 wird von der Messuhr 148 angezeigt. Im Gegensatz zur bekannten stabförmigen Lehre unter Verwendung einer federbelasteten Sonde ist die dem vorderen Klotz 140 zugeordnete Sonde 152 nicht federbelastet. Dies beseitigt die Möglichkeit des Verformens eines dünnwandigen Teils, wie dies beim Stand der Technik möglich war. Bei der erfindungsgemäßen Lehre 100 ist die einzige auf das Teil 124 ausgeübte Spannung diejenige, die durch die Sonden 152, 168 ausgeübt wird. In Bezug auf federbelastete Sonden gemäß dem Stand der Technik ist dieser Spannungsgrad relativ viel kleiner.
Die Schraube 156 erlaubt eine Einstellung eines verschwenkbaren Teils 164 des Klotzes 140, und sie erlaubt so auch eine Einstellung der Sonde 152 und der Messuhr 148. D. h., dass die Einstellung der Schraube 156 ein "Nullstellen" der Messuhr 148 erlaubt. Dem hinteren Klotz 144 ist eine Sonde 168 zugeordnet. Die Klötze 140, 144 können für kompakte Lagerung leicht von den Schienen 128, 132 abgebaut werden.
Gemäß spezieller Bezugnahme auf die Explosionsansicht der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ 108 in Fig. 4 verfügt der vordere Klotz 140 über eine untere Kontaktplatte 172, die durch mehrere Flachkopfschrauben 176, die in Gewindelöcher im Klotz 140 passen, an diesem befestigt ist. Diese Platte 172 besteht vorzugsweise aus Stahl (z. B. minimal wärmebehandeltem Stahl mit Rockwell 40), da die Unterseite dieser Platte 172 mit dem zu untersuchenden Teil 174 in Kontakt tritt. Andere Teilekontaktpunkte (die nachfolgend beschrieben werden) an der Lehre 100 können ebenfalls vorzugsweise aus derartigem Stahl hergestellt sein, um für lang dauernde Abnutzungsbeständigkeit der Lehre 100 zu sorgen. Bei diesen und anderen Teilen kann auch eine schützende Endbearbeitung zu Zwecken des Aussehens und zum Verhindern von Rost und Korrosion ausgeführt werden.
Die Einstellschraube 156 verfügt über eine Feingewindeschraube mit Rändelkopf, die in ein Gewindeloch 180 eingeschraubt ist, das entlang der gesamten Breite des festen Teils 160 des Klotzes 140 ausgebildet ist. Dieses Gewindeloch 180 erstreckt sich kurz in den einstellbaren oder verschwenkbaren Teil 164 des vorderen Klotzes 140. Ein Stift 184 mit schwalbenschwanzförmigem und gerändeltem Klemmring ist mit Gleitpassung (d. h. ohne Hemmung oder übermäßige Lockerheit) in ein Loch 188 im verschwenkbaren Teil 164 des vorderen Klotzes 140 eingesetzt. Der Stift 184 wird durch eine Feststellschraube 192 an seiner Position gehalten. Die Messuhr 148 gleitet in den passenden Schwalbenschwanz im Stift 184 und wird durch einen Klemmring, der Teil des Stifts 184 ist, an ihrer Position gehalten.
Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, ist der verschwenkbare Teil 164 des Klotzes 140 an einem relativ kleinen Punkt körperlich mit dem festen Teil 160 desselben verbunden. Eine Einstellung der Schraube 156 von Hand erlaubt eine Einstellung des verschwenkbaren Teils 164 in Bezug auf den festen Teil 160 sowie eine Einstellung der Sonde 152 und so eine Ablesung auf der Messuhr 148.
Der hintere Klotz 144 verfügt über eine Stahlkontaktplatte 196, die durch mehrere Flachkopfschrauben 200, die in entsprechende Gewindelöcher im Block 144 passen, an diesem befestigt ist. Die Kontaktsonde 168 am hinteren Klotz ist mit Gleitsitz in ein entsprechendes, im Klotz 144 ausgebildetes Loch 204 eingesetzt. Die Sonde wird durch eine Feststellschraube 208 an ihrer Position gehalten. Ein Griff 212 ist in ein Gewindeloch in der Oberseite des hinteren Klotzes 144 eingeschraubt. Dieser Griff 212 kann sich in Bezug auf den Klotz 144 drehen.
Sowohl im vorderen Klotz 140 als auch im hinteren Klotz 144 sind Löcher durch die gesamte Breite jedes Klotzes hindurch so ausgeführt, dass sie die zylindrischen Schienen 128, 132 mit Gleitsitz aufnehmen können. So können die Klötze 140, 144 relativ zur Länge der Schienen 128, 132 gleiten. Jeder Klotz 140, 144 verfügt über ein entsprechendes Paar von Feststellschrauben 216, 220, die es ermöglichen, die Blöcke in bezug auf die Schienen 128, 132 zu fixieren. Für jede Schiene 128, 132 sind Endkappen 224 vorhanden.
Gemäß den Fig. 1, 5 und 6 verfügt der Mittellinie-Nabenkörper 104 über den zentral liegenden Körper 112 mit dem austauschbaren zylindrischen Bolzen 116, der vertikal von der Mitte des Körpers 112 hochsteht. Der Bolzen 116 ist dadurch austauschbar, dass mehrere verschiedene Bolzen verwendet werden können, wobei der Hauptunterschied zwischen den Bolzen in der Länge derselben besteht, die mit der Höhe korreliert, die der Bolzen 116 über dem Körper 112 erreicht. So können Bolzen 116 mit verschiedenen Höhen dazu verwendet werden, eine Anpassung an verschiedene Teile 124 mit verschiedenen Tiefen oder Höhen zu erzielen. An der Unterseite jedes Bolzens 116 ist ein Innengewindeloch 228 ausgebildet. Dieses Gewindeloch 228 passt zu einem Gewindestift 232 am Nabenkörper 112. Die Ausrichtung zwischen dem Bolzen 116 und dem Nabenkörper 112 wird durch eine Gegenbohrung 134 mit enger Toleranz bewerkstelligt, die in der Mitte des Bolzens 116 an dessen unterem Ende ausgebildet ist, sowie durch einen Führungsdurchmesser 235, der am Ende des Nabenkörpers 112 am Boden des Gewindestifts 232 ausgebildet ist.
Bei einer beispielhaften bevorzugten Ausführungsform sind im Nabenkörper 112 z. B. durch Fräsen drei Schlitze 236 ausgebildet, in denen drei entsprechende Hauptspannbacken 240 verschiebbar positioniert sind. Die Hauptspannbacken 240 werden jeweils durch geeignete Rändelkopfschrauben 244, Unterlegscheiben 248 und Rechteckmuttern 252 an der gewünschten Position gehalten. Jede Mutter 252 passt in einen in jeder Hauptspannbacke 240 ausgebildeten Zwischenraumschlitz 256 und wird in diesem positioniert gehalten. In im Nabenkörper 112 ausgebildete Gewindelöcher (nicht dargestellt) sind sechs modifizierte Rundkopf-Rohschrauben 260 (zwei für jede Hauptspannbacke 240) eingeschraubt. Diese Schrauben 260 (die der Deutlichkeit halber in Fig. 5 um um 120º verdreht dargestellt sind), stehen nach unten ausreichend weit in die gefrästen Schlitze 236 hinein, um als Anschläge für die Gleitbewegung der Hauptspannbacken 240 in die Schlitze 236 hinein und aus diesen heraus zu wirken. Jede Hauptspannbacke 240 verfügt über ein Paar von Zwischenraumschlitzen 262, die in der Oberseite der Spannbacke 240 ausgebildet sind, um die Schrauben 260 aufzunehmen.
Jeder Hauptspannbacke 240 ist ein Paar Klemmzapfen 264 zugeordnet, die unter Aufwand von Kraft in entsprechende in den Hauptspannbacken 240 ausgebildete Löcher mit Presssitz eingesetzt sind. Jede Hauptspannbacke 240 verfügt über eine ausfahrbare Spannbacke 268, die in einen in der Unterseite jeder Hauptspannbacke 240 ausgebildeten Schlitz 272 passt. In jeder ausfahrbaren Spannbacke 268 ist ein Paar entsprechender Löcher 276 ausgebildet, in die ein jeweiliger der Klemmzapfen 264 mit Gleitsitz passt. Jede ausfahrbare Spannbacke 268 wird auch durch zwei Innensechskant-Kopfschrauben 280 in Bezug auf die entsprechende Hauptspannbacke 240 an ihrer Position gehalten, wobei diese Schrauben in ein Paar von Löchern geschraubt sind, die durch die gesamte Dicke der ausfahrbaren Spannbacke 268 hindurch und teilweise in die entsprechende Hauptspannbacke 240 hinein ausgebildet sind. Jede Verlängerungsspannbacke 268 verfügt über eine zur Abstützung vorhandene Feststellschraube 284, die in ein Gewindeloch in ihr eingeschraubt ist.
Um die erfindungsgemäße Lehre 100 aufzubauen und zu betreiben, wird der Innendurchmesser des zu prüfenden Teils 124 bestimmt, und die Hauptspannbacken 240 werden unter Verwendung von standardmäßigen Werkstatt-Werkzeugen wie z. B. einer Tiefe-Mikrometerschraube oder einer Schublehre mit Nonius für diesen Durchmesser eingestellt. Ein Einstellen der Hauptspannbacken 240 auf den Innendurchmesser des Teils 124 erfolgt immer, unabhängig davon, ob die Lehre 100 zum Untersuchen des Innen- oder Außendurchmessers eines Teils 124 verwendet wird. Dies, da der Mittellinie-Nabenkörper 104 der erfindungsgemäßen Lehre 100 immer in die Innenöffnung des Teils 124 eingesetzt wird.
In einem beispielhaften Fall eines Teils 124 mit einem Innendurchmesser von 6,010 Zoll wird der Mittellinie-Nabenkörper 104 durch Einstellen der Hauptspannbacken 240 auf einen Durchmesser von 6,000 Zoll "eingestellt". Der Mittellinie-Nabenkörper 104 wird absichtlich, aus Toleranzgründen, und um Unrundheit zuzulassen, kleiner als der Durchmesser des Teils 124 eingestellt, in dem er zu positionieren ist. Dann müssen, für einen beispielhaften Außendurchmesser des Nabenkörpers 112 von 4,000 Zoll (dieser Durchmesser enthält weder die Hauptspannbacken 240 noch die ausfahrbaren Spannbacken 268) jede der drei Hauptspannbacken 240 bei der beispielhaften bevorzugten Ausführungsform um 1,000 Zoll über die Außenseite des Nabenkörpers 112 ausgefahren werden.
Die Hauptspannbacken 240 werden dadurch eingestellt, dass die drei Rändelkopfschrauben 244 gelockert werden, die sie an ihrer Position halten. Dann wird entweder eine Tiefe-Mikrometerschraube oder eine Schublehre mit Nonius (nicht dargestellt) auf 1,000 Zoll eingestellt. Der Stift der Tiefe-Mikrometerschraube wird innerhalb eines gefrästen Schlitzes 286 positioniert, der in der Hauptspannbacke 240 ausgebildet ist. Jede Hauptspannbacke 240 wird im entsprechenden Schlitz 236 verschoben, bis sie den Fuß der Tiefe- Mikrometerschraube berührt, die am Nabenkörper 112 anliegt. Dann wird jede Hauptspannbacke 240 durch die Rändelkopfschraube 244 an ihrem Ort festgestellt.
Zusätzliche 0,500 Zoll Einstellmöglichkeit an jeder Hauptspannbacke 240 werden dadurch erzielt, dass die zwei Innensechskant-Kopfschrauben 240 entfernt werden und die Stirnlöcher 276 in den ausfahrbaren Spannbacken 268 über den Klemmzapfen 264 in den Hauptspannbacken 240 neu positioniert werden und die zwei Innensechskant-Kopfschrauben 280 durch den zweiten Satz von Löchern geschraubt werden, die mehr zur Mitte der ausfahrbaren Spannbacken 268 hin liegen.
Dann wird die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ 108 unter Verwendung von z. B. Lehrenklötzen oder einer Bezugshauptlehre (nicht dargestellt) auf den ungefähren Durchmesser des zu untersuchenden Teils 124 eingestellt. Der vordere und der hintere Klotz 140, 144 werden gelockert und entlang der Schienen 128, 132 auf den ungefähren Durchmesser des zu prüfenden Teils 124 verschoben. Die Einstellschraube 156 wird dazu verwendet, die Messuhr 148 für den Ablesewert Null einzustellen.
Dann wird der Mittellinie-Nabenkörper 104 auf einer ebenen Fläche positioniert, und das zu prüfende Teil 124 wird so auf der Oberseite des Körpers 104 platziert, dass es innerhalb desselben ruht. Die Hauptspannbacken 240 oder, falls verwendet, die ausfahrbaren Spannbacken 228 führen das Teil 124 an seine Position, um dadurch zwischen dem Teil 124 und dem Mittellinie- Bolzen 116 des Nabenkörpers 112 eine tatsächliche Mittellinie zu bilden. Dann werden die zwei parallelen Gleitschienen 128, 132 der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ 108 so über den Mittellinie-Bolzen 116 erstreckt, dass der Bolzen 116 in der Schlitzöffnung 136 zwischen den zwei Schienen 128, 132 liegt und die den vorderen und hinteren Klotz 140, 144 zugeordneten Sonden 152, 168 am Durchmesser des zu prüfenden Teils 124 positioniert sind. In dieser Position ruhen der vordere und der hintere Klotz 140, 144 an der Oberseite des zu prüfenden Teils 124.
Es wird erneut auf Fig. 1 Bezug genommen, in der die erfindungsgemäße Lehren "garnitur" in Gebrauch bei der Prüfung eines ringförmigen Teils 124 dargestellt ist. Die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ 108 ist an zwei Rotationspositionen (die eine schraffiert) in Bezug auf das Teil 124 dargestellt. Der Griff 212 am hinteren Klotz 144 erlaubt eine schnelle und vollständige Umdrehung um 360º (und so eine Untersuchung des Teils 124) bei einer Bewegung durch den Nutzer.
Wenn der Benutzer die relativ einfache, oben beschriebene Aufbauprozedur durchgeführt hat, ist der Mittellinie-Nabenkörper 104 auf der tatsächlichen Mittellinie des Teils 124 positioniert. Andernfalls, wenn der Nabenkörper 104 aus irgendeinem Grund nicht auf der tatsächlichen Mittellinie des Teils positioniert ist, gleitet die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ 108 während der Prüfung eines Teils, wenn sie gedreht wird, relativ zum Mittellinie-Bolzen 116, oder sie bewegt sich quer zu diesen, um eine Kompensation dafür zu schaffen, dass sie nicht auf der tatsächlichen Mittellinie positioniert ist, wobei sie den Fehlerumfang minimiert, wie er bei einer Messung der Größe und Unrundheit auftritt.
Die erfindungsgemäße Lehre 100 wurde gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung als "Garnitur" aus zwei Komponenten beschrieben: dem Mittellinie-Nabenkörper 104 und der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ 108. Jedoch ist die Erfindung in ihrem weitesten Sinn nicht hierauf beschränkt. Jede Komponente 104, 108 beinhaltet jeweils selbst Merkmale, die in Kombination ausgehend von den bekannten Lehren im Stand der Technik als neuartig anzusehen sind.
Ferner wurde die erfindungsgemäße Lehre 100 hier zur Verwendung zur Untersuchung "ringförmiger" Teile 124 beschrieben und veranschaulicht, d. h. für Teile mit sowohl einer Innen-als auch einer Außenwand mit zugehörigen Flächen. Jedoch besteht für die Lehre 100 hinsichtlich ihrer Anwendung keine derartige Beschränkung. Im Allgemeinen kann die Lehre 100 dazu verwendet werden, die Größe und Unrundheit irgendeiner Art eines Teils 124 mit kreisförmiger Öffnung 120 zu untersuchen, z. B. eines klotzförmigen Teils. In diesem Fall wird die Lehre, da nur eine kreisförmige Innenfläche existiert, dazu verwendet, nur diese Innenfläche zu prüfen.
Es wurde beschrieben, dass der Mittellinie-Nabenkörper 104 mittels dreier Sätze aus jeweils einer Hauptspannbacke 240 und einer ausfahrbaren Spannbacke 248 einstellbar ist. Jedoch ist zu beachten, dass die Verwendung von drei Sätzen mit jeweils einer Spannbacke 240, 268 rein beispielhaft ist; angesichts der hier angegebenen technischen Lehren kann eine andere Anzahl jeder Art von Spannbacke verwendet werden. Auch wurde beschrieben, dass eine Hauptspannbacke 240 und eine entsprechende ausfahrbare Spannbacke 268 ein Paar oder einen Satz von Spannbacken bilden. Die ausfahrbare Spannbacke 268 kann von fester Länge sein. Eine ausfahrbare Spannbacke 268 mit relativ kürzerer Länge kann durch eine längere "superausfahrbare" Spannbacke ersetzt werden, deren Aufbau und Betrieb ähnlich denjenigen sein können, die hier für die verlängerbare Spannbacke 268 angegeben sind. Eine "superausfahrbare" Spannbacke würde die Verlängerungsmöglichkeiten des Mittellinie- Nabenkörpers 104 verbessern, um dadurch den Benutzer mit größerer Flexibilität hinsichtlich der Prüfung von Teilen 124 größerer Abmessungen zu versehen.
Ferner ist auch die hier beschriebene Einrichtung zum Einstellen dieser Spannbacken 240, 268 rein beispielhaft; es können andere Maßnahmen zum Einstellen der Position der Spannbacken 240, 268 in Betracht gezogen werden. Noch ferner ist zu beachten, dass beide Arten von Spannbacken 240, 268 ganz weggelassen werden können, wenn es erwünscht ist, den Mittellinie- Nabenkörper 104 zum Untersuchen einer großen Anzahl von Teilen 124 mit einer Öffnung 120 derselben Größe zu verwenden. In diesem Fall ist der Mittellinie-Nabenkörper 104 dahingehend nicht einstellbar, dass er einen kreisförmigen Körper aufweisen kann, oder der Nabenkörper 112 kann alternativ über Vorsprünge oder Spannbacken verfügen, die während seiner Herstellung dauerhaft fest angebracht werden.
Es werden auch Verbesserungen an der erfindungsgemäßen Lehre 100 dahingehend in Betracht gezogen, dass eine elektronische Anzeigeeinrichtung (nicht dargestellt) die Messuhr ersetzt und Daten aufzeichnet, um statistische Prozesssteuerinformation zu liefern. Auch können die Hauptspannbacken 240 oder die ausfahrbaren Spannbacken 268 elektronisch oder unter Verwendung durch hydraulischen Druck ausfahrbar gestaltet werden. Ferner könnte der Mittellinie-Nabenkörper 104 ähnlich wie ein Dreibackenfutter hergestellt werden, das eine Feinverstell(stroll-type)-Konfiguration aufweist. Die Gestalt oder die Form des Nabenkörpers 104 können für spezielle Gestalten oder Konfigurationen geändert werden.
Ferner kann die erfindungsgemäße Lehre unter Verwendung z. B. eines Satzes von Hubklötzen (nicht dargestellt), die an der Unterseite der vorderen und hinteren Kontaktplatte 172, 196 befestigt sind, in der Höhe einstellbar sein. Dies erlaubt es, dass die Lehre 100 mit Teilen 124 variabler Höhen zurecht kommt. Die Klötze können von variablen Höhen sein, um verschiedene Einstellumfänge zu erzielen, und sie können durch magnetische oder andere Maßnahmen an den Platten 172, 176 befestigt werden.
Es ist vom Fachmann zu beachten, dass offensichtliche Konstruktionsmodifizierungen vorgenommen werden können. Demgemäß ist hauptsächlich auf die beigefügten Ansprüche, statt die vorstehende Beschreibung, Bezug zu nehmen, um den Schutzumfang der Erfindung zu bestimmen.
Nachdem die Erfindung auf diese Weise beschrieben wurde, wird das Folgende beansprucht.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen verschiedener vorbestimmter Dimensionseigenschaften eines ringförmigen Teils (124) mit einer Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) mit Folgendem:

- einem verdrehbaren Element (128, 132, 140, 144);

- einem ersten Klotz (140), der entlang einem ersten Teil des verdrehbaren Elements einstellbar positioniert wird und an dem eine Anzeigeeinrichtung (148) mit einer zugehörigen Sonde (152) für Kontakt mit dem Teil (124) angebracht ist;

- einem zweiten Klotz (144), der einstellbar entlang einem zweiten Teil des drehbaren Elements positioniert wird und eine zugehörige Sonde (168) für Kontakt mit dem Teil (124) aufweist;

dadurch gekennzeichnet, dass

- ein Nabenkörper (104) vorhanden ist, der so handhabbar ist, dass er räumlich innerhalb einer Öffnung des Teils (124) angeordnet werden kann, und der einen Mittellinie-Bolzen (116) aufweist; und

- das verdrehbare Element der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) in Bezug auf den Mittellinie-Bolzen (116) positionierbar und verdrehbar ist;

- wobei die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) so in Bezug auf das Teil (124) positionierbar ist, dass sowohl die Sonde (152) am ersten Klotz als auch die Sonde (168) am zweiten Klotz mit dem Teil (124) in Kontakt stehen, und wobei die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) um den Mittellinie-Bolzen (116) verdrehbar ist, während die Anzeigeeinrichtung eine Anzeige für die vorbestimmte Dimensionseigenschaft des Teils (124) liefern kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittellinie-Bolzen (116) in einer Öffnung (136) des verdrehbaren Elements der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) positionierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (104) über eine einstellbare Einrichtung (268) zum räumlichen Positionieren des Nabenkörpers (104) innerhalb der Öffnung (120) des Teils (124) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Einrichtung mindestens eine ausfahrbare Spannbacke (268) aufweist, die in Bezug auf den Nabenkörper (104) verschiebbar positioniert werden kann, und dass die ausfahrbare Spannbacke (268) an eine vorbestimmte Position verstellbar ist und eine Einrichtung zu ihrem Sperren an der vorbestimmten Position aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verdrehbare Element der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) mindestens zwei zylindrische Schienen (128, 132) mit paralleler Ausrichtung aufweist, wobei die Öffnung (136) des verdrehbaren Elements zwischen den zwei Schienen (128, 132) positioniert wird und der erste Klotz (140) und der zweite Klotz (144) entlang der Länge der zwei Schienen an vorbestimmte Positionen verschiebbar sind, die entsprechend den Abmessungen des zu messenden Teils (124) ausgewählt werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Klotz (144) einen Griff (212) zum Erleichtern der Drehung der Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) um den Mittellinie-Bolzen (116) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Klotz (144) eine entsprechende Einrichtung (156, 164) zum Einstellen einer ausgewählten Bewegung desselben zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und ein zweiter Teil (160, 164) des ersten Blocks (140) am Drehpunkt angeschlossen sind, wobei die Einrichtung zum Einstellen der ausgewählten Bewegung des ersten Klotzes (140) eine Einrichtung (156) zum Einstellen des zweiten Teils (164) des ersten Klotzes (140) um den Drehpunkt in eine Position in Bezug auf den ersten Teil (160) des ersten Klotzes aufweist, wobei die Einrichtung zum Einstellen einer ausgewählten Bewegung des ersten Klotzes auch eine Einrichtung zum Einstellen einer Position der Sonde (152) am ersten Klotz in Bezug auf das Teil (124) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittellinie-Bolzen (116) über eine Flanschposition in Bezug auf ihn verfügt, wobei die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) auf der Oberseite des Flanschs (288) anbringbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Mittellinie-Bolzen (116) eine Feder (292) angeordnet ist, deren erstes Ende angrenzend an den Flansch (288) in Kontakt mit diesem angeordnet ist, und der Mittellinie-Bolzen (116) auch einen Bund (296) aufweist, der angrenzend an das zweite Ende der Feder (292) in Kontakt mit diesem angeordnet ist, wobei der Bund (296) entlang dem Mittellinie-Bolzen (116) an eine vorbestimmte Position verstellbar ist, und mit einer Einrichtung (300) zum Sperren des Bunds (296) an der vorbestimmten Position entlang dem Mittellinie- Bolzen (116), um dadurch die Position der Oberseite des Flanschs (288) auf eine vorbestimmte Höhe einzustellen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Einrichtung mindestens eine Hauptspannbacke (240) und dazu entsprechend mindestens eine ausfahrbare Spannbacke (268) aufweist, wobei die Hauptspannbacke (240) in Bezug auf den Nabenkörper (112) an einer vorbestimmten Position einstellbar ist, die ausfahrbare Spannbacke (268) in Bezug auf die entsprechende Hauptspannbacke (240) auf eine vorbestimmte Position einstellbar ist, und die einstellbare Einrichtung ferner eine Einrichtung zum Sperren der hauptspannbacke (240) und der Einrichtung zum Sperren der ausfahrbaren Spannbacke (228) an einer vorbestimmten Position aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) in bezug auf das Teil (124) so positionierbar ist, dass die Sonde (152) des ersten Klotzes und die Sonde (168) des zweiten Klotzes beide in Kontakt mit einem Außendurchmesser des Teils (124) stehen und die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) um den Mittellinie-Bolzen (116) verdrehbar ist, während die Anzeigeeinrichtung für eine Anzeige vorbestimmter Dimensionseigenschaften sorgt, die dem Außendurchmesser des Teils (124) zugeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) so in Bezug auf das Teil (124) positionierbar ist, dass sowohl die Sonde (152) am ersten Klotz als auch die Sonde (168) am zweiten Klotz in Kontakt mit einem Innendurchmesser des Teils (124) stehen und die Lehre vom frei verschwenkbaren Typ (108) um den Mittellinie-Bolzen (116) verdrehbar ist, während die Anzeigeeinrichtung (148) für eine Anzeige vorbestimmter Dimensionseigenschaften sorgt, die dem Innendurchmesser des Teils (124) zugeordnet sind.