Instrument zum Messen der Krümmung von gekrümmten Flächen
Gegenstand dieser Erfindung ist ein Instrument zum Messen der Krümmung einer gekrümmten Fläche durch ein Verfahren, bei welchem die Höhe eines Segmentes mit der Länge seiner Sehne in Wechselbeziehung steht.
Das erfindungsgemässe Messinstrument besteht aus einem drehbaren und axial beweglichen Teil, einem Fühler, der an diesem Teil eine exzentrische Lage einnimmt und aus einem Mittel zum Messen der axialen Verschiebung des genannten Teils, welche eintritt, wenn sich der Fühler um eine kreisrunde Bahn in Berührung mit der zu messenden Oberfläche bewegt.
Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Instruments ist eine senkrechte Spindel vorgesehen, welche in irgendeinem passenden Lager drehbar abgestützt ist, wobei sich entweder die Spindel oder das Lager in Richtung der Spindelachse bewegen kann. Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel am unteren Ende der Spindel ein exzentrisch angeordneter Fühler angebracht. Wenn ein Körper mit einer zylindrischen Oberfläche passenderweise unter die Spindel und in Berührung mit dem Fühler gebracht wird, so ist eine halbe Umdrehung der Spindel mit einer Spindelbewegung in einer Richtung während dem ersten Viertel der Umdrehung verbunden und mit einer gleichen Bewegung in entgegengesetzter Richtung während dem zweiten Viertel der Umdrehung verbunden.
Nach Angabe der radialen Entfernung des Fühlers von der Achse der Spindel und nach dem Messen der axialen Verschiebung der Spindel, kann der Krümmungsradius der gekrümmten Oberfläche des Körpers aus diesen beiden Grössen berechnet werden.
Bei einer praktischen Ausführungsform des Instruments ist eine passende Abstützung für den zu messenden Körper vorgesehen, ferner sind Mittel zum Verstellen der Abstützung relativ zur Spindel vorgesehen, um gleiche Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Spindel zu erzielen, und Mittel zum Messen der Spindelverschiebung vorhanden.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht des genannten Instruments zum Messen der Krümmung beispielsweise des Vorsprungs des Nockens an einer Nockenscheibe, und
Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung in ihrer Anwendung zur Durchführung eines Verfahrens zum Messen der Krümmung einer kugelförmigen Oberfläche.
Bezugnehmend auf Fig. 1 der Zeichnung ist ein seitlich verstellbarer Arbeitsstückhalter b auf einer Grundfläche a abgestützt, wobei das Arbeitsstück in diesem Beispiel aus einer Nockenscheibe c mit einem daran vorhandenen Nocken d besteht. Das Instrument weist ferner ein Lager e auf, welches eine vertikale Spindel f mit einer daran befestigten, kleinen Treibscheibe g ab stützt, die durch ein endloses Band h von einer Treibscheibe i getrieben wird, welche mit einem kleinen Elektromotor k verbunden ist, wobei die Bewegung durch ein im Gehäuse m untergebrachtes Untersetzungsgetriebe so übertragen wird, dass sich die Spindel beispielsweise mit der Geschwindigkeit von einer Umdrehung in vier Sekunden dreht.
Am unteren Ende der Spindel ist ein Fühler n befestigt, dessen radialer Abstand von der Spindelachse der halben Länge der Sehne o des gekrümmten Teils des zu prüfenden Arbeitsstückes entspricht. Am oberen Spindelende ist ein Mikrometer p vom üblichen Anzeigertyp angebracht, dessen beweglicher Teil q gegen das obere Ende der Spindel anliegt.
Die Anwendungsweise des Instruments ist folgende:
Nachdem das Arbeitsstück am Halter angebracht ist, werden die Lage des Arbeitsstückes am Halter und die Lage des letzteren an der Grundfläche jeweils eingestellt, bis die Enden der Sehne o genau in die Kreisbahn des Fühlers fallen, wodurch der Spindel beim Drehen des Fühlers gleiche Aufwärts- und Abwärtsbewegungen erteilt werden, dabei ist angenommen, dass die axiale Breite des Arbeitsstückes natürlich stets grösser als die Länge der Sehne o ist, so dass der Fühler beim Verdrehen stets in Berührung mit dem Arbeitsstück bleibt. Diese Einstellungen können von Hand, oder auch mit Hilfe einer Schraube oder anderer Vorrichtungen vorgenommen werden.
Nach Beendigung der genannten Einstellungen wird der Ausschlag des Messzeigers notiert, nachdem zuvor schon durch Berechnung der korrekte Ausschlag für einen akkurat geformten Nocken bestimmt wurde.
Zur Unterstützung des Beobachters beim Prüfen einer Reihenfolge von nominell gleichen Arbeitsstücken kann eine dem korrekten Ausschlag entsprechende Markierung deutlich an der Skala des Mikrometers angebracht werden.
Untergeordnete Einzelheiten des Entwurfs oder der Konstruktion können geändert werden, um das Instrument verschiedenen Benutzungszwecken anzupassen. Die Spindel des Fühlers kann beispielsweise mit der beweglichen Komponente eines elektromagnetischen Stromerzeugungsmittels verbunden werden, in welchem Falle der Ausschlag des Zeigers eines Strommessgerätes zum Zwecke der gewünschten Krümmungsmessung dient.
Das beschriebene Instrument kann ferner zum Messen von konkaven und auch von konvexen Oberflächen benutzt werden. Auch kann es zum Messen der Krümmung von nichtzylindrischen Oberflächen, einschliesslich kugelförmige Oberflächen, verwendet werden. Zum Messen der Krümmung eines kugelförmigen Arbeitsstückes cl, wie in Fig. 2 dargestellt, wird das Arbeitsstück so eingestellt, dass der Fühler n anfänglich mit einem senkrechten Durchmesser des Arbeitsstückes zusammenfällt. Beim Drehen des Fühlers um 180 fallen dann der Fühler und dessen Spindel f, wie punktiert angedeutet, um eine Strecke x senkrecht nach unten. Die Messung der Strecke x wird durch das Mikrometerinstrument p angezeigt und, da der Radius der Bahn des Fühlers bekannt ist, kann der Radius des Arbeitsstückes auch errechnet werden.
Für einen bestimmten Radius der genannten Bahn kann das Instrument so kalibriert werden, dass es eine direkte Ablesung des Krümmungsradius des Arbeitsstückes ermöglicht.