Leitfaden zur Bügelmessschraube: Ein hochpräzises Prüfwerkzeug

Über viele Jahre hinweg wurde die einfache Handbügelmessschraube weiterentwickelt und bietet heute eine große Vielfalt an Messspitzenkonfigurationen und digitaler Elektronik. In der Fertigung gilt die Bügelmessschraube nach wie vor als eines der vielseitigsten und beliebtesten Präzisionsmesswerkzeuge. Denn sie liefert direkte Größeninformationen, bietet eine hohe Auflösung und lässt sich mühelos an eine Vielzahl von Messanwendungen anpassen. Aus diesem Grund haben wir in diesem Leitfaden alles zusammengestellt, was Sie über die Bügelmessschraube wissen müssen.

Was ist eine Bügelmessschraube?

Eine Bügelmessschraube – auch einfach als Messschraube bezeichnet – ist ein Präzisionsmessinstrument mit einer kalibrierten Spindel, das in erster Linie dazu dient, geringe Dicken oder Abstände zwischen zwei Messflächen von Teilen der Zerspanung und des Maschinenbaus zu messen. Die Bügelmessschraube wird häufig zusammen mit anderen messtechnischen Geräten wie Nonius-, Skalen- und Digitalmessschiebern verwendet. Sie dient zudem als Werkzeug zur Messung des scheinbaren Durchmessers eines mikroskopischen Objekts oder Himmelskörpers in Mikroskopen oder Teleskopen.

Seit der Einführung der Bügelmessschraube vor etwa 150 Jahren wurden zahlreiche Varianten alternativer Messflächenkonfigurationen entwickelt. Dies geschah, um unzählige Messanwendungen in den unterschiedlichsten Bereichen zu erfüllen. Folglich haben diese vielfältigen Ausführungen die Bügelmessschraube zu einem universellen Handmesswerkzeug für Längen in der Fertigungsindustrie gemacht.

Es gibt eine große Vielfalt an Bügelmessschrauben, darunter unter anderem die folgenden:

1. Universelle Messschrauben-Sets – verfügen über austauschbare Messbolzen, darunter flach, kugelig, Kerbverzahnung, Scheibe, Messerschneide, Spitze und Messerschneide. Der Begriff universelle Bügelmessschraube bezeichnet Messschrauben mit modularen Komponenten, die es ermöglichen, dass ein Teil als Tiefenmessschraube, Außenmessschraube, Stufenmessschraube und vieles mehr fungiert. Sie sind meist unter den Markennamen Mul-T-Anvil und Uni-Mike bekannt.
2. Messerschneiden-Messschraube – verfügt über ein passendes Paar schmaler Messspitzen (Messerschneiden), die die Messung einer schmalen O-Ring-Nut ermöglichen.
3. Flankendurchmesser-Messschraube – verfügt über ein passendes Paar gewindeförmiger Messspitzen zur Messung des Flankendurchmessers von Gewinden
4. Grenzlehren-Messschrauben – verfügen über zwei Spindeln und zwei Messbolzen, die wie eine Rachenlehre verwendet werden. Das zu messende Werkstück muss durch die erste und die zweite Öffnung passen und innerhalb der Spezifikation liegen. Die beiden Öffnungen bilden eine genaue Abbildung der oberen und unteren Grenze des Toleranzbereichs.
5. Innenmessschraube – diese Art von Messschraube verfügt über drei Messbolzenköpfe auf einem Messschraubengrundkörper und wird zur Messung von Innendurchmessern eingesetzt.
6. Rohr-Messschraube – verfügt über einen zylindrischen Messbolzen zur Messung der Wandstärke von Rohren. Ihr Messbolzen ist senkrecht zu ihrer Spindel angeordnet

Welche Funktion hat eine Bügelmessschraube?

Die Bügelmessschraube findet in nahezu allen Bereichen der Wissenschaft breite Anwendung, etwa im Ingenieurwesen, in der Fertigung und in verschiedenen wissenschaftlichen Experimenten. Sie wird eingesetzt, um den Wert der unterschiedlichsten Objekte mit höchster Präzision und Genauigkeit zu messen. Um die Bügelmessschraube besser zu verstehen und ihre korrekte Verwendung sicherzustellen, ist es daher unerlässlich, die Funktion ihrer grundlegenden Bauteile zu kennen. Hier sind die Bauteile und Funktionen einer Bügelmessschraube:

U-förmiger Bügel

Dieses Bauteil einer Messschraube ist ein U-förmiger Bügel, ein starres Teil, das Haltepunkte für das zu messende Objekt bietet. Die Größe des U-förmigen Bügels hängt vom Messbereich ab und nimmt zu, je größer der Messbereich wird. Die Hauptfunktion des U-förmigen Bügels besteht darin, die Grundstruktur einer Messschraube zu bilden, an deren einem Ende der feststehende Messbolzen und an deren anderem Ende die bewegliche Spindel nach außen oder innen gleitet.

Nullstellschraube

Dies ist eine Schraube am hinteren Ende des Messbolzens, mit der der Nullfehler der Messschraube eingestellt oder korrigiert wird. So lässt sich ein festgestellter Nullfehler vor der Messung während der Prüfung ausgleichen.

Messbolzen

Der Amboss ist ein kleines, stationäres zylindrisches Bauteil am gegenüberliegenden Ende des Bügels, das als Haltepunkt für Messproben oder Objekte dient. Die meisten Anwender bezeichnen ihn als einen der festen Mess- und Haltepunkte einer Bügelmessschraube.

Messspindel

Dies ist ein zylindrisches Bauteil der Bügelmessschraube, das durch alle anderen Teile wie Feststellmutter, Hülse und Messtrommel geführt ist. Es ist beweglich und mit der Ratsche verbunden. Wird die Ratsche im oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht, gleitet die Messspindel nach innen oder außen und passt sich so an die Messung der Probengröße an.

Messflächen von Spindel und Amboss

Die Messspindel und der Amboss besitzen jeweils eine Messfläche und liegen einander gegenüber. Sie sind die Messpunkte der Bügelmessschraube und so konstruiert, dass sie die Messprobe oder das Objekt gemeinsam für die Messung halten.

Die Feststellmutter

Der Mechanismus der Bügelmessschraube basiert auf präzisionsgeschliffenen Gewinden der Messspindel. Daher ist die Feststellmutter so gestaltet, dass sie als feststehende Mutter für diesen Mechanismus dient. Die Drehung dieses Mechanismus in die Feststellmutter an der Bügelmessschraube steuert die Bewegung der Messspindel.

Hülse

Die Hauptfunktion der Hülse besteht darin, bei einer imperialen Bügelmessschraube die Ablesung in Millimetern (mm) anzuzeigen. Die Hülse an der Bügelmessschraube ist ein zylindrisches Bauteil in Trommelform, das auf der Messspindel sitzt. Die Hauptskala der Bügelmessschraube ist auf der Hülse eingraviert.

Messtrommel

Die Messtrommel ist ein Bauteil einer Bügelmessschraube und sitzt auf der Messspindel. Auf der Messtrommel ist eine Skala eingraviert, die den Messwert der zu messenden Probe oder des Objekts als Bruchteil anzeigt.

Die Ratsche

Die Ratsche ist ein gerändeltes Daumenrad, mit dem die Messspindel während des Messvorgangs in die gewünschte Richtung gedreht wird und das über eine Ratschenfunktion verfügt. Die Ratschenfunktion verhindert ein zu festes Anziehen der Bügelmessschraube an der Messprobe oder dem Messobjekt. Außerdem trägt sie dazu bei, bei jeder Messung eine gleichmäßige Anpresskraft sicherzustellen.

Welche Vorteile bietet eine Bügelmessschraube?

Die Bügelmessschraube gilt allgemein als hervorragendes Präzisionsmesswerkzeug. Wie bei einer Vielzahl von Werkzeugen bringt die Bügelmessschraube beeindruckende Vorteile mit sich. Zu diesen Vorteilen gehören unter anderem:

1. Sie liefert präzise Messergebnisse:Die Bügelmessschraube ist eines der genauesten, schnellsten und präzisesten Messgeräte, die erhältlich sind. Sie ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich, doch die meisten Bügelmessschrauben können bis auf 0,001 mm bzw. 0,0001 Zoll messen.
2. Sie ist vielseitig einsetzbar:Aufgrund ihrer Einfachheit wird die Bügelmessschraube in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, darunter Maschinenbau, Zerspanungsindustrie, Fertigungsindustrie und viele mehr. Dank ihrer benutzerfreundlichen Handhabung erzielen Anwender mit nur wenig Kenntnis dieses Präzisionsmesswerkzeugs problemlos genaue Messwerte.
3. Sie bietet großes Potenzial:Jede Einheit und jedes Bauteil der Bügelmessschraube ist mit spezialisierten Komponenten ausgestattet, die bestimmte Aufgaben erfüllen. Zu diesen spezialisierten Bauteilen gehören unter anderem die Messflächen von Amboss und Messspindel, die je nach Anforderung der Anwendung des Anwenders eine noch präzisere Messung ermöglichen.
4. Sie ist in verschiedenen Ausführungen für unterschiedliche Anwendungen erhältlich:Die Bügelmessschraube ist in einer Vielzahl von Ausführungen mit spezifischen Anwendungen erhältlich. Um eine genaue Messung eines bestimmten Abstands zu erhalten, müssen Anwender die für die Messung richtige Bügelmessschraube verwenden. Andernfalls ist die Messung für das Projekt möglicherweise nicht zuverlässig. Beispielsweise eignen sich Messschrauben mit Messblättern zur Messung von umschlossenen Merkmalen wie Nuten, während Papierdickenmessschrauben die Dicke eines Papiers messen.
5. Eine Bügelmessschraube ist sehr langlebig:Die Bügelmessschraube ist ein langlebiges Messwerkzeug mit einer langen Lebensdauer. Die Investition ist nur beim Kauf erforderlich, danach können Anwender über die Zeit von ihrem Nutzen profitieren. Denn Anwender können das Werkzeug mehrfach und für verschiedene Anwendungen einsetzen.
6. Sie ist kosteneffizient:Große Messwerkzeuge sind meist teuer, während die Bügelmessschraube für Anwender, die einen großen Messbereich abdecken möchten, kosteneffizient ist. Denn diese Bügelmessschraube bietet austauschbare Ambosse unterschiedlicher Länge, sodass sich mit einem einzigen Bügel verschiedene Abmessungen messen lassen.
7. Sie liefert zuverlässige Messergebnisse: Das Messgerät besteht aus dem Ratschen-Schnelllauf-/Stoppmechanismus und integrierten Skalen. Der Ratschen-Schnelllauf-/Stoppmechanismus ermöglicht es, gleichmäßigen Druck auf die Messtrommel auszuüben, um zuverlässige Messungen zu erhalten. Außerdem verfügt das Messgerät über integrierte Skalen wie die Hülsen- und Trommelskalen, die die Verwendung eines Maßbands und Lineals überflüssig machen.

Der Aufbau einer Bügelmessschraube

Funktionsprinzip der Bügelmessschraube

Das Funktionsprinzip der Bügelmessschraube beruht darauf, kleine Abstände in größere umzuwandeln, indem die Drehung der Spindel gemessen wird. Dazu wird das „Schraubenprinzip“ genutzt, um kleinere Abstände nach ihrer Vergrößerung auf einer Skala ablesbar zu machen.

Um das Funktionsprinzip weiter zu vereinfachen, betrachten wir eine typische Schraube mit Gewinde und drehen sie am Kopf hinein. Beim Eindrehen der Schraube dreht sich das Gewinde eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen. Jede Umdrehung der Schraube lässt sich einer entsprechenden axialen Bewegung zuordnen, die als Steigung oder Gang der Schraube bezeichnet wird.

Wenn alle Gewindegänge einer solchen Schraube mit einer bekannten, konstanten Steigung gefertigt sind, lässt sich das Ausmaß der erzeugten axialen Bewegung leicht auf einer Skala ablesen. Folglich nutzt die Bügelmessschraube das oben beschriebene Prinzip, um die Abmessungen von Proben und Teilen zu messen.

Bauwesen

Eine Bügelmessschraube besteht aus einer U-förmigen Metallkonstruktion, die an einem Ende des Werkzeugs mit einem hohlen zylindrischen Rohr verbunden ist. Im Inneren des hohlen Rohrs befindet sich die gleichmäßig mit Gewinde versehene Mutter. In diese Mutter ist ein langer Bolzen mit Planfläche eingepasst. Am anderen Ende des U-förmigen Rahmens, genau gegenüber dieser Mutter, ist außerdem ein kleinerer Bolzen mit Planfläche angebracht. Die Flächen der beiden Bolzen liegen exakt parallel zueinander.

Die U-förmige Metallkonstruktion wird als Rahmen einer Bügelmessschraube bezeichnet. Der kleinere Bolzen wird als Messamboss bezeichnet, der längere Bolzen als Messspindel. Die Spindel bewegt sich, wenn der Kopf bewegt wird, während der Amboss der feststehende Teil ist. Das zu messende Objekt wird zwischen Amboss und Spindel platziert. Der Rahmen trägt sowohl die Hülse als auch den Amboss. Die Hülse ist der Teil, der den Rahmen mit dem unbeweglichen zylindrischen Rohr der Bügelmessschraube verbindet, auf dem eine Skala eingraviert ist. Diese Skala wird als Hauptskala des Geräts bezeichnet.

Das Herzstück der Bügelmessschraube ist die Spindel, die sich im Inneren der Hülse befindet. Die Spindel hilft dabei, kleine Abmessungen von Proben mithilfe der Skala in messbare Abstände umzuwandeln. Das Gerät verfügt außerdem über den Kopf bzw. die Messtrommel, also das Ende des zylindrischen Rohrs, das gedreht werden kann, um die Spindel zu bewegen und einzustellen. Die Messtrommel ist der Teil, auf dem die Sekundärskala angezeigt wird.

Am Ende des Rohrs befindet sich die Ratsche, eine Begrenzungsvorrichtung, die durch Durchrutschen bei einem vorgegebenen Drehmoment Druck ausübt. Dadurch wird verhindert, dass sich die Spindel weiter bewegt. Es gibt zwar eine große Vielfalt an Messgeräten für spezielle Anwendungen, doch einige verfügen über Feststellvorrichtungen. Diese Feststellvorrichtung hält die Skala bei einem bestimmten Messwert fest, um jegliche Fehler bei der Messung zu vermeiden.

Die Hauptbestandteile einer Bügelmessschraube umfassen daher, wie zuvor erläutert, Folgendes:

• U-förmiger Rahmen
• Messbolzen
• Messspindel
• Hülse
• Messtrommel
• Ratsche
• Spindel
• Feststellvorrichtung

Wie verwendet man eine Bügelmessschraube?

Um eine Bügelmessschraube ordnungsgemäß zu verwenden, sind die folgenden Schritte zu befolgen:

1. Machen Sie sich mit dem Aufbau des Geräts vertraut. Einige Komponenten sind feststehend, andere beweglich.
2. Reinigen Sie vor der Messung Amboss und Spindel: Dieser Schritt ist nicht zwingend erforderlich, doch es ist sinnvoll, die Oberfläche von Amboss und Spindel sauber zu halten, um eine präzise Messung zu gewährleisten.
3. Halten Sie die zu messende Probe in der linken Hand und legen Sie sie am Amboss an. Der Amboss kann mehr Druck aushalten als die Spindel, da er feststehend ist.
4. Halten Sie die Bügelmessschraube in der rechten Hand, während der Rahmen sanft auf Ihrer Handfläche aufliegt. Auf einem feststehenden Schraubstock können Sie den Rahmen auch befestigen, um beide Hände während des Messvorgangs frei zu haben.
5. Drehen Sie die Ratsche der Bügelmessschraube gegen den Uhrzeigersinn: Stellen Sie sicher, dass die Null auf der Messtrommel mit der Skala auf der Hülse übereinstimmt.
6. Drehen Sie sie, bis die Spindel am Objekt anliegt. Wenden Sie dazu ausreichend Kraft auf und stoppen Sie nach drei Klicks der Messtrommel.
7. Fixieren Sie die Kontermutter, während das Objekt von der Mikrometerschraube gehalten wird.
8. Ziehen Sie das Objekt vorsichtig heraus und achten Sie darauf, dass weder die Oberfläche der Spindel noch des Ambosses verkratzt wird. Denn bereits der kleinste Kratzer kann die Genauigkeit des Geräts beeinträchtigen.
9. Notieren Sie den Messwert sowohl auf der Haupt- als auch auf der Nebenskala, bevor Sie die Spindel lösen.

Wie liest man ein Mikrometer ab?

Für Zerspaner, Hersteller, Motorenspezialisten und viele andere sind präzise und genaue Messungen im Arbeitsalltag unverzichtbar. Bei der Messung von kugel- und zylinderförmigen Proben ist ein Außenmikrometer das ideale Messgerät. Ein gut kalibriertes Mikrometer mag auf den ersten Blick schwer abzulesen sein, doch mit Geduld und ständiger Übung wird die Messung mit diesem Gerät zu einer Ihrer Fertigkeiten. Im Folgenden finden Sie die Schritte zum Ablesen einer Mikrometerschraube:

Die Mikrometerschraube verfügt über zwei Skalen, darunter eine drehbare Skala auf ihrem rotierenden zylindrischen Bauteil. Sie wird auch als Kreisskala oder Nebenskala bezeichnet, während die andere Skala auf der feststehenden Hülse Hauptskala oder Hülsenskala genannt wird.

Im Allgemeinen beträgt die Ablesegenauigkeit auf der Hauptskala 0,5 mm, während die Kreisskala in 50 oder 100 gleiche Teile unterteilt ist.

Ablesegenauigkeit

Die Ablesegenauigkeit ist die kleinste Länge, die mit dem Messschieber gemessen werden kann.

Die Mikrometerschraube verfügt über eine Spindel und einen Amboss, die so gestaltet sind, dass sie sich berühren, sodass die Null auf der Hauptskala mit der Null auf der Kreisskala übereinstimmen sollte. Wenn die Null auf beiden Skalen jedoch nicht übereinstimmt, weist die Mikrometerschraube einen Nullfehler auf. Dieser Nullfehler des Mikrometers kann auf Verschleiß oder Herstellungsfehler zurückzuführen sein. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Nullfehlern:

• Positiver Nullfehler

Ein positiver Fehler liegt vor, wenn die Nullmarke der Kreisskala unterhalb der Nullmarken der Hauptskala liegt. Zur Ermittlung des positiven Fehlers notieren Sie die Teilung auf der Kreisskala (C.S.R), die mit der Linie der Hauptskala übereinstimmt. Der positive Fehler entspricht dann dem Produkt aus der Ablesegenauigkeit der Mikrometerschraube und der Anzahl der Teilungen auf der Kreisskala, die mit der Linie der Hauptskala übereinstimmen. Um Ablesefehler zu vermeiden, wird dieser Fehler vom Gesamtmesswert abgezogen.

• Negativer Nullfehler

Ein negativer Fehler liegt vor, wenn die Nullmarke der Kreisskala oberhalb der Nullmarken der Hauptskala liegt. Zur Ermittlung des negativen Fehlers notieren Sie die Teilung auf der Kreisskala (C.S.R), die mit der Linie der Hauptskala übereinstimmt. Der negative Fehler entspricht dann dem Produkt aus der Ablesegenauigkeit der Mikrometerschraube und der Anzahl der Teilungen auf der Kreisskala, die mit der Linie der Hauptskala übereinstimmen. Um Ablesefehler zu vermeiden, wird dieser Fehler zum Gesamtmesswert addiert.

Nachdem Sie das oben erläuterte Phänomen verstanden haben, können Sie mit dem Ablesen fortfahren. Die folgenden Schritte sind dabei einzuhalten:

• Legen Sie das zu messende Objekt zwischen die Spindel und den Amboss der Mikrometerschraube.
• Notieren Sie den auf der Hauptskala angezeigten Messwert unmittelbar vor den Nullmarken der Kreisskala. Dieser Messwert wird als M.S.R (Hauptskalenwert) bezeichnet.
• Notieren Sie die Anzahl der Kreisteilungen (n), die mit der Linie der Hauptskala übereinstimmen. Der C.S.R (Kreisskalenwert) = (n) × Ablesegenauigkeit
• Um den erwarteten Messwert zu erhalten, addieren Sie den M.S.R zum C.S.R.
• Um den endgültigen Messwert zu erhalten, ziehen Sie den Nullfehler mit dem richtigen Vorzeichen von dem in Schritt vier ermittelten Messwert ab.

Zusammenfassung

Seit über 150 Jahren wurde das Mikrometer weiterentwickelt, um den Anforderungen an enge Toleranzen und eine schnelle Produktion direkt am Fertigungsort in der Industrie gerecht zu werden.

Es ist ein nützliches Gerät für präzise Messungen mit großem Potenzial in einer Vielzahl von Anwendungen. Die Mikrometerschraube ist äußerst langlebig, kosteneffizient und liefert zuverlässige Messergebnisse. Erwägen Sie noch heute ihren Einsatz für präzisere Messungen, sei es in der CNC-Bearbeitung, im Maschinenbau und in vielen weiteren Bereichen.