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.
Instrument for measuring the curvature of curved surfaces
This invention provides an instrument for measuring the curvature of a curved surface by a method in which the height of a segment is related to the length of its tendon.
The measuring instrument according to the invention consists of a rotatable and axially movable part, a sensor which assumes an eccentric position on this part and a means for measuring the axial displacement of said part, which occurs when the sensor is in contact with a circular path the surface to be measured moves.
In one embodiment of the instrument according to the invention, a vertical spindle is provided which is rotatably supported in any suitable bearing, with either the spindle or the bearing being able to move in the direction of the spindle axis. Furthermore, in this embodiment, an eccentrically arranged sensor is attached to the lower end of the spindle. If a body with a cylindrical surface is suitably brought under the spindle and in contact with the feeler, half a revolution of the spindle is associated with a spindle movement in one direction during the first quarter of the revolution and with an equal movement in the opposite direction during that connected second quarter of a turn.
After specifying the radial distance of the probe from the axis of the spindle and after measuring the axial displacement of the spindle, the radius of curvature of the curved surface of the body can be calculated from these two quantities.
In a practical embodiment of the instrument, a suitable support is provided for the body to be measured, further means are provided for adjusting the support relative to the spindle in order to achieve equal upward and downward movements of the spindle, and means for measuring the spindle displacement.
An example embodiment of the subject of the invention is shown in the accompanying drawing. It shows:
1 shows a schematic view of the mentioned instrument for measuring the curvature of, for example, the projection of the cam on a cam disk, and FIG
FIG. 2 shows the device shown in FIG. 1 in its application for carrying out a method for measuring the curvature of a spherical surface.
Referring to FIG. 1 of the drawing, a laterally adjustable work piece holder b is supported on a base surface a, the work piece in this example consisting of a cam disk c with a cam d present thereon. The instrument also has a bearing e, which supports a vertical spindle f with an attached, small drive pulley g from which is driven by an endless belt h from a drive pulley i, which is connected to a small electric motor k, the movement is transmitted by a reduction gear housed in the housing m such that the spindle rotates, for example, at the speed of one revolution in four seconds.
A sensor n is attached to the lower end of the spindle, the radial distance from the spindle axis of which corresponds to half the length of the chord o of the curved part of the workpiece to be tested. A micrometer p of the usual type of indicator is attached to the upper end of the spindle, the movable part q of which rests against the upper end of the spindle.
The way of using the instrument is as follows:
After the work piece has been attached to the holder, the position of the work piece on the holder and the position of the latter on the base are each adjusted until the ends of the chord o fall exactly into the circular path of the feeler, so that the spindle turns the same upwards and downward movements are issued, it is assumed that the axial width of the work piece is naturally always greater than the length of the chord o, so that the feeler always remains in contact with the work piece when it is turned. These settings can be made by hand or with the aid of a screw or other device.
After completing the settings mentioned, the deflection of the measuring pointer is noted after the correct deflection for an accurately formed cam has already been determined by calculation.
To assist the observer in checking a sequence of nominally identical work pieces, a marking corresponding to the correct deflection can be clearly attached to the scale of the micrometer.
Minor details of the design or construction can be modified to adapt the instrument to different uses. The spindle of the sensor can, for example, be connected to the movable component of an electromagnetic current generating means, in which case the deflection of the pointer of an ammeter serves to measure the desired curvature.
The instrument described can also be used for measuring concave and also convex surfaces. It can also be used to measure the curvature of non-cylindrical surfaces, including spherical surfaces. To measure the curvature of a spherical workpiece cl, as shown in FIG. 2, the workpiece is adjusted so that the feeler n initially coincides with a perpendicular diameter of the workpiece. When the sensor is turned by 180, the sensor and its spindle f fall vertically downward by a distance x, as indicated by dotted lines. The measurement of the distance x is indicated by the micrometer instrument p and, since the radius of the path of the feeler is known, the radius of the workpiece can also be calculated.
For a certain radius of said path, the instrument can be calibrated in such a way that it enables a direct reading of the radius of curvature of the workpiece.