CH636958A5 - Measuring instrument for measuring curvature - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messgerät zur Krümmungsmessung, insbesondere an einer Kugelfläche, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Krümmungsmessgerät bzw. Sphärometer werden vorzugsweise zum Messen sphärischer Krümmungen, insbesondere zum Messen des Krümmungsradius von Kugelkalotten, z.B. bei optischen Linsen, verwendet. Man stellt das Sphärometer dazu mit seinen üblicherweise drei Füssen von gleichem gegenseitigem Abstand a auf die zu messende sphärische Fläche und tastet diese mit der in der Mitte des durch die drei Füsse gebildeten gleichseitigen Dreiecks angebrachten Messschraube an. Wenn h die Höhe der Kugelkalotte ist, dann ergibt sich der Krümmungsradius r derselben nach:

h2- — 3

r=

2h

Dabei enden die Füsse üblicherweise in Spitzen oder Kugeln. Verwendet man anstelle von drei Füssen als Auflage auswechselbare Messringe, vergi. z.B. F. Kohlrausch, Praktische Physik, Bd. 1, Teubner 1944, S. 320, dann ist r=

i ]2+h2

2h wobei s den Durchmesser eines Messringes bezeichnet, vgl. Figur 2.

Das Sphärometer eignet sich auch zur Ausführung von Dik-kenmessungen auf etwa ±0,01 mm. Dabei wird es mit seinen Füssen oder seinem Messring auf eine ebene Unterlage gestellt.

Für Messungen höchster Genauigkeit verwendet man ein optisches Sphärometer oder Messmaschinen.

Für weniger genaue Messungen von Krümmungsradien an Werkstücken mit gewölben Oberflächen werden Schablonen 5 oder Radiuslehren gemäss Fig. 1 verwendet. Dabei werden an den zu messenden Bereich des Werkstückes 1 nacheinander Blechschablonen 2,3,4 mit unterschiedlichen Krümmungsradien an das Werkstück gehalten. Durch Beobachtung des Luftspaltes zwischen Radiuslehre und Werkstückoberfläche kann io diejenige Radiuslehre ermittelt werden, deren Krümmungsradius demjenigen des Werkstückes am nächsten kommt. In Fig. 1 entspricht die ausgezogen dargestellte Radiuslehre 2 den zu ermittelten Radius r genau. Der Radius einer gestrichelt angedeuteten Radiuslehre 3 ist zu klein, derjenige einer strichpunktiert is angedeuteten Radiuslehre 4 zu gross.

Bei vielen Werkstücken, insbesondere bei kompliziert geformten Gussstücken, ist eine Überprüfung der vorgeschriebenen Krümmungsradien mit den bekannten Methoden und Messgeräten teils ungenau und teils umständlich und zeitaufwendig 20 in der Auswertung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Messgerät zur Krümmungsmessung so auszubilden, dass eine Bestimmung des Krümmungsradius von Werkstücken schnell und einfach durchgeführt werden kann.

25 Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gemäss den kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 gelöst. Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Messwert 30 sofort berechnet wird und in digitaler Form zur Verfügung steht. Durch Verwendung eines Rechners zur Auswertung ist es möglich, statt des Krümmungsradius des Werkstückes eine Abweichung des gemessenen Radius von einem Sollradius zu berechnen und anzuzeigen oder auszugeben. Das Sphärometer eignet 35 sich sowohl zur Messung von Aussen-als auch von Innenradien. Insbesondere für Messunsicherheiten im Bereich von ± 1 % ±5% lässt es sich robust, handlich und leicht transportabel ausführen. Als Rechner eignet sich ein programmierbarer, handlicher Kleinrechner.

40 Durch Verwendung von Abstandsbegrenzern mit unterschiedlichem Messabstand bzw. von Messringen unterschiedlichen Durchmessers lassen sich die Messbereiche in weiten Bereichen variieren.

Zum Messen braucht das Werkstück weder in eine Vorrich-45 tung gespannt noch besonders ausgerichtet zu werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Werkstück mit angelegter Radiuslehre nach dem Stand der Technik, wie beschrieben,

(1) so Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines an eine Werkstückoberfläche angelegten Tastkopfes eines Sphärometers und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Sphärometers mit angeschlossenem Kleinrechner.

Fig. 2 zeigt einen Tastkopf 13 eines Sphärometers, der mit 55 seinen beiden Messschneiden 6 und 7 in den Auflagepunkten A und C auf die Oberfläche eines kugelförmigen oder zylindrischen Werkstückes 1 aufgesetzt ist. Ein zentrisch zwischen den Messschneiden 6 und 7 angeordneter Taststift 8 berührt die Oberfläche im Auflagepunkt B. Aus dem Abstand s der Aufla-60 gepunkte A und C sowie der Höhe h, d.h. dem senkrechten Abstand des Punktes B von der Geraden durch die Auflagepunkte A-C, lässt sich der Radius r des Werkstückes 1 gemäss Gleichung (2) berechnen.

Fig. 3 zeigt ein Sphärometer 12 mit geradlinigen Abstands-65 begrenzern bzw. Messschneiden 6,7, deren Länge 1 kleiner als 30 mm. vorzugsweise aber kleiner als 10 mm ist. Die Messschneiden können aus messerartig geschliffenen Einsätzen bestehen. Mit diesen Messschneiden kann das Sphärometer auf die

(2)

3

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Oberfläche eines Werkstückes aufgesetzt werden. Der zentrisch zwischen den Messschneiden 6,7 angeordnete Taststift 8 ist im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Werktsückes 1 beweglich. Diese Bewegung bzw. der Tasthub h des Taststiftes 8 wird in einem Analog/Digital-Wandler 9 in eine dem Tasthub proportionale, digitale Grösse umgewandelt und über eine elektrische Leitung 10 einem programmierbaren Kleinrechner 11 zugeführt. Unter Verwendung eines dem Rechner eingegebenen Programms berechnet dieser den Krümmungsradius r gemäss Gleichung (2) und zeigt diesen Wert digital an. Der berechnete Wert kann wahlweise auch über einen mit dem Rechner verbundenen, nicht dargestellten Drucker ausgegeben werden.

Es besteht auch die Möglichkeit, dem Rechner 11 einen Sollradiuswert vorzugeben bzw. einzutasten und die Differenz zwischen Ist- und Sollwert zur Anzeige zu bringen. Der berechnete Wert kann solange angezeigt werden, bis er durch Knopfdruck gelöscht wird.

Die Messschneiden 6,7 des Tastkopfes 13 sind auswechselbar. Für die Radienbereiche r und von 10 mm bis 40 mm bis

150 mm und 150 mm bis 600 mm werden Messchneiden mit unterschiedlichen Schneidenabständen s von 16 mm, 32 mm und 64 mm verwendet.

s Die Abstandsbegrenzer 6,1 können auch als Spitzen ausgebildet sein. Zweckmässig sind die Enden der Spitzen mit gehärteten Stahlkugeln mit Radien von weniger als 10 mm, insbesondere von weniger als 2 mm versehen, um einer starken Abnutzung vorzubeugen. Vorzugsweise ist auch das zur Auflage auf io das Werkstück 1 kommende Ende des Taststiftes 8 kugelförmig ausgebildet.

Der Erfindungsgegenstand ist auf das in den Zeichnungen Dargestellte selbsverständlich nicht beschränkt. So könnten an-i5 stelle der geradlinigen Schneiden auswechselbare Messringe verwendet werden. Ebenso wäre eine 3-Punkt-Auflage und eine Berechnung des Krümmungsradius gemäss Gleichung (1) möglich. Anstelle von kugel- oder zylinderförmigen Oberflächen kann der Krümmungsradius r auch von beliebig gekrümmten 20 Oberflächen gemessen werden.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

636 958 PATENTANSPRÜCHE

1. Messgerät zur Krümmungsmessung, insbesondere an einer Kugelfläche, mit mindestens einem Abstandsglied zur Auflage auf der zu vermessenden Krümmungsfläche, dessen Auflagepunkte einen vorgebbaren Messabstand begrenzen, und mit einem bezüglich dieses Abstandsgliedes zentrisch angeordneten und senkrecht zu einer gedachten Verbindungslinie bzw. -fläche zwischen den Auflagepunkten des Abstandsgliedes auf die Krümmungsfläche beweglichen Tastglied, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät zur Krümmungsmessung einen Rechner (11) aufweist, der aus dem Abstand (h) des Tastgliedes (8) von der Verbindungslinie bzw. -fläche durch die Auflagepunkte (A, C) des Abstandsgliedes (6,7) zur Krümmungsfläche (5) und dem Messabstand (s, a) des Abstandsgliedes den Krümmungsradius (r) der Krümmungsfläche berechnet, und dass dieser Wert am Ausgang des Rechners in digitaler Form zur Verfügung steht.

2. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsglied (6,7) ein Messring ist.

3. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsglied (6,7) zwei geradlinige Schneiden aufweist und dass die Länge (1) der Schneiden kleiner als 30 mm, insbesondere kleiner als 10 mm ist.

4. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsglied (6,7) zwei Spitzen mit einem Krümmungsradius an den Auflagepunkten (A, C) von weniger als 10 mm, insbesondere von weniger als 2 mm aufweist.

5. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsglied (6,7) auswechselbar ist.