CH636958A5

CH636958A5 - Measuring instrument for measuring curvature

Info

Publication number: CH636958A5
Application number: CH204079A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Walther
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1979-03-01
Filing date: 1979-03-01
Publication date: 1983-06-30
Also published as: DE2912640A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messgerät zur Krümmungsmessung, insbesondere an einer Kugelfläche, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a measuring device for measuring curvature, in particular on a spherical surface, according to the preamble of claim 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: Curvature measuring devices or spherometers are preferably used for measuring spherical curvatures, in particular for measuring the radius of curvature of spherical caps, e.g. used in optical lenses. To do this, the spherometer is usually placed on the spherical surface to be measured with its usually three feet at the same mutual distance a and probed with the micrometer in the middle of the equilateral triangle formed by the three feet. If h is the height of the spherical cap, then the radius of curvature r results from the same:

h2- — 3 h2- - 3

r= r =

2h 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= The feet usually end in tips or balls. If replaceable measuring rings are used instead of three feet, forgi. e.g. F. Kohlrausch, Practical Physics, Vol. 1, Teubner 1944, p. 320, then r =

i ]2+h2 i] 2 + h2

2h wobei s den Durchmesser eines Messringes bezeichnet, vgl. Figur 2. 2h where s denotes the diameter of a measuring ring, cf. Figure 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. The spherometer is also suitable for making thickness measurements to approximately ± 0.01 mm. It is placed on a flat surface with its feet or its measuring ring.

Für Messungen höchster Genauigkeit verwendet man ein optisches Sphärometer oder Messmaschinen. An optical spherometer or measuring machine is used for the highest accuracy measurements.

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. For less precise measurements of radii of curvature on workpieces with curved surfaces, templates 5 or radius gauges according to FIG. 1 are used. Here, sheet metal templates 2, 3, 4 with different radii of curvature are held against the workpiece in the area of the workpiece 1 to be measured. By observing the air gap between the radius gauge and the workpiece surface, the radius gauge whose radius of curvature comes closest to that of the workpiece can be determined. In Fig. 1 the radius gauge 2 shown in solid lines corresponds exactly to the radius r to be determined. The radius of a radius gauge 3 indicated by dashed lines is too small, that of a radius gauge 4 indicated by dash-dotted lines is too large.

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. In the case of many workpieces, in particular in the case of castings with a complicated shape, checking the prescribed radii of curvature with the known methods and measuring devices is partly inaccurate and partly cumbersome and time-consuming 20 in the evaluation.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Messgerät zur Krümmungsmessung so auszubilden, dass eine Bestimmung des Krümmungsradius von Werkstücken schnell und einfach durchgeführt werden kann. The object of the invention is to design a measuring device for measuring curvature in such a way that the radius of curvature of workpieces can be determined quickly and easily.

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. 25 The object is achieved in connection with the features of the preamble according to the characterizing part of claim 1. Embodiments of the invention are described in the dependent claims.

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. An advantage of the invention is that the measured value 30 is calculated immediately and is available in digital form. By using a computer for evaluation, it is possible to calculate and display or output a deviation of the measured radius from a target radius instead of the radius of curvature of the workpiece. The spherometer is suitable for measuring both outside and inside radii. Particularly for measurement uncertainties in the range of ± 1% ± 5%, it can be made robust, handy and easily transportable. A programmable, handy small computer is suitable as a computer.

40 Durch Verwendung von Abstandsbegrenzern mit unterschiedlichem Messabstand bzw. von Messringen unterschiedlichen Durchmessers lassen sich die Messbereiche in weiten Bereichen variieren. 40 By using distance limiters with different measuring distances or measuring rings with different diameters, the measuring ranges can be varied over a wide range.

Zum Messen braucht das Werkstück weder in eine Vorrich-45 tung gespannt noch besonders ausgerichtet zu werden. To measure, the workpiece does not need to be clamped in a device or specially aligned.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen: The invention is explained below using an exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1 ein Werkstück mit angelegter Radiuslehre nach dem Stand der Technik, wie beschrieben, 1 is a workpiece with a radius gauge according to the prior art, as described,

(1) so Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines an eine Werkstückoberfläche angelegten Tastkopfes eines Sphärometers und (1) So Fig. 2 is a schematic diagram of a probe on a workpiece surface of a spherometer and

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Sphärometers mit angeschlossenem Kleinrechner. Fig. 3 is a perspective view of a spherometer with a connected small computer.

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. 2 shows a probe 13 of a spherometer, which is 55 with its two measuring edges 6 and 7 placed in the support points A and C on the surface of a spherical or cylindrical workpiece 1. A stylus 8 arranged centrally between the measuring edges 6 and 7 touches the surface at the contact point B. From the distance s of the contact points 60 A and C and the height h, i.e. the vertical distance of the point B from the straight line through the support points A-C, the radius r of the workpiece 1 can be calculated according to equation (2).

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 FIG. 3 shows a spherometer 12 with straight-line spacers 65 or measuring cutters 6, 7, the length 1 of which is less than 30 mm. but is preferably less than 10 mm. The measuring edges can consist of inserts ground like a knife. With these measuring edges, the spherometer can measure the

(2) (2)

3 3rd

636 958 636 958

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. Surface of a workpiece. The stylus 8 arranged centrally between the measuring edges 6, 7 can be moved essentially perpendicular to the surface of the workpiece 1. This movement or the tactile stroke h of the stylus 8 is converted in an analog / digital converter 9 into a digital variable proportional to the tactile stroke and fed to a programmable small computer 11 via an electrical line 10. Using a program entered into the computer, it calculates the radius of curvature r according to equation (2) and digitally displays this value. The calculated value can optionally also be output via a printer, not shown, connected to the computer.

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. There is also the possibility of specifying or keying in a target radius value to the computer 11 and displaying the difference between the actual and target value. The calculated value can be displayed until it is deleted by pressing a button.

Die Messschneiden 6,7 des Tastkopfes 13 sind auswechselbar. Für die Radienbereiche r und von 10 mm bis 40 mm bis The measuring edges 6, 7 of the probe head 13 are interchangeable. For the radius ranges r and from 10 mm to 40 mm to

150 mm und 150 mm bis 600 mm werden Messchneiden mit unterschiedlichen Schneidenabständen s von 16 mm, 32 mm und 64 mm verwendet. 150 mm and 150 mm to 600 mm, measuring blades with different blade spacing s of 16 mm, 32 mm and 64 mm are used.

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. s The distance limiters 6.1 can also be designed as tips. The ends of the tips are expediently provided with hardened steel balls with radii of less than 10 mm, in particular less than 2 mm, in order to prevent excessive wear. Preferably, the end of the stylus 8 which comes to rest on the workpiece 1 is also spherical.

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. The subject of the invention is of course not limited to what is shown in the drawings. Replaceable measuring rings could be used instead of the straight cutting edges. A 3-point support and a calculation of the radius of curvature according to equation (1) would also be possible. Instead of spherical or cylindrical surfaces, the radius of curvature r can also be measured from any curved surface.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

636 958 PATENT CLAIMS

1.Measuring device for measuring curvature, in particular on a spherical surface, with at least one spacer for resting on the curved surface to be measured, the support points of which delimit a predeterminable measuring distance, and with a centrically arranged with respect to this spacer and perpendicular to an imaginary connecting line or surface between the Points of contact of the spacer on the curvature surface movable probe element, characterized in that the measuring device for measuring curvature has a computer (11) which from the distance (h) of the probe element (8) from the connecting line or surface through the support points (A, C ) of the spacer (6,7) to the surface of curvature (5) and the measuring distance (s, a) of the spacer calculates the radius of curvature (r) of the surface of curvature, and that this value is available in digital form at the output of the computer.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the spacer (6,7) is a measuring ring.

3. Measuring device according to claim 1, characterized in that the spacer (6, 7) has two rectilinear cutting edges and that the length (1) of the cutting edges is less than 30 mm, in particular less than 10 mm.

4. Measuring device according to claim 1, characterized in that the spacer (6,7) has two tips with a radius of curvature at the support points (A, C) of less than 10 mm, in particular less than 2 mm.

5. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer (6, 7) can be replaced.