DE2034571A1 - Winkelmeßgerat - Google Patents

Description

PATENTANWALT
PiPL-K-G. ·

HELMUT GÖRTZ

Gzsc/hk

PLINY GUERNSEY HOLT, Potomac, Maryland, U. S. A,

Winkelmeßgerät

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Winkelmeßgeräte zum akkuraten Einstellen eines Winkels zwischen zwei Oberflächen, und sie ist besonders nützlich für den Aufbau automatischer Werkzeugmaschinen, wie z. B. Fräsmaschinen und dergleichen.

Um den gewünschten Winkel zwischen den Werkzeugmaschinenteilen herzustellen, mußten die Maschinisten ein Lager von großen und sehr teuren Auswertgeräten haben, bei welchen der Genauigkeitsgrad oft zu wünschen übrig ließ. Ist ein hoher Genauigkeitsgrad erforderlich, so verwenden die Maschinisten gewöhnlich ein konventionelles Sinuslineal in Verbindung mit Maschinenmeßblöcken, wobei ein Ende des Sinuslineals auf der Grundfläche ruht und die erforderliche Anzahl an Meßblöcken zwischen dem anderen Ende des Sinuslineals und der Grundfläche angeordnet sind, um die Bezugsfläche des Sinuslineals im gewünschten Winkel zur Grundfläche herzustellen, wobei die Höhe der Meßblöcke gleich dem Wert des Sinus des gewünschten Winkels mal Bezugslänge des Sinuslineals ist. Es ist klar, daß die Verwendung eines Sinuslineals in Verbindung mit Maschinenmeßblöcken eine zeitraubende und kritische Tätigkeit ist, und sie erfordert außerdem kostspielige Ausrüstung. Desweiteren sind das Sinuslineal und die Meßblöcke, die so ^angeordnet sind, daß sie die gewünschte Ausrichtung herstellen, nicht transportierbar.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin., eine einfache und wirtschaftliche Vorrichtung zu schaffen, welche den gewünschten Winkel" mit hohem Genauigkeitsgrad herstellt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen,, eine el»*= stellbare Vorrichtung zu schaffen, um jeden- geifünsehten " Winkel zwischen zwei Oberflächen genau einzustellen, und- ■ .' ■■ welche allgemein verfügbare Meßinstrumente erfordert₉ wie ■ z. B. Mikrometer-Kaliber zur Einstellung der Vorrichtung- ". ■ zu ,jedem gewünschten Winkel«, . -. . . "'

Weiter ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen,- ein " Winkelmeßgerät zu schaffen, das aus einer integralen Vor- -, " richtung besteht,"die in jeder Stellung verwendet iferden kann, wenn sie einmal zusammengefügt ist» .. '

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ©in Winkelmeßgerät vorgesehen, iirelches" sowohl stumpfe als auch spitze Winkel einstellen kann»

Weiter ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Winkelmeßgerlt vorgesehen, welches Verbindungswinkel tischen zwei Ob©rfll= chen herstellen kann«,

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde diese Aufgab© gelöst_p indem ein einfaches und aus ein®® Stüek best^ meßgerät geschaffen wur&@,

aufweist, die mit flachen Grundflächen verieuw s«iuj sich von der Drehachse d©r Tbeidtm Stift© und Beiugsstlft© erstrecken, die an jedem Ar® in ©ia©m gtaau

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Abstand von der Drehachse der Arme angeordnet sind. Die Trennung der beiden Bezugsstifte bestimmt den Winkel, welcher durch die flachen Grundflächen der Arme gebildet wird. Ein wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bestimmung der Trennung zwischen den beiden Bezugsstiften aufgrund des Sinus einer Hälfte des einzustellenden Winkels anstatt des Winkelsinus, und ebenfalls eine Gestalt für die Bezugsstifte, welche die Messung der Trennung der Bezugsstifte ermöglicht, welche mittels konventioneller Mikrometer-Kaliber bewerkstelligt wird. Ein Bezugsstift in Form eines halbkreisförmigen Zylinders ragt nach außen von jedem Arm, parallel zur Drehachse der Stifte, wobei das Zentrum der halbkreisförmigen Stiftoberfläche sich in einem genau bekannten Abstand von der Drehachse der Arme befindet. Da der Radius jedes Bezugsstiftes ebenfalls genau bekannt ist, wird durch die Trennung über die äußeren Oberflächen der Bezugsstifte in doppeltem Abstand zur Mittellinie des Stiftes von der Drehachse der Arme, multipliziert mit dem Sinus eines halben Winkels, welcher eingestellt werden soll, plus dem Radius jedes Stiftes, bewirkt, daß die flachen Winkel festlegenden Oberflächen der Arme in dem gewünschten Winkel zueinander geneigt werden. Eine einfache Klemmvorrichtung fastet die beiden Arme mit den Bezugsstiften ein, welche durch den kalkulierten Abstand getrennt sind, um den gewünschten Winkel herzustellen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,,

Fig. 2 eine schematische Ansicht, welche das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung und noch eine weitere Ausführungsform zeigt _s mit welcher stumpfe Winkel eingestellt werden können,

Fig. 3 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungs™ form der vorliegenden Erfindung_sum zusammengesetzte Winkel herzustellen,

Fig. 4 eine Seitenansicht der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung .

Das Grundprinzip, auf dem die vorliegende Erfindung beruhte wird am besten im Zusammenhang mit Fig<, 2 verstanden. In dieser Figur werden die verlängerten Arme 10 und 11 drehbar miteinander mittels einer klemraenartigen Drehstiftverbindung verbunden (welche nachfolgend beschrieben wird), so däß sie sich um eine Achse 13 drehen. Die nach außen gerichteten und gegenüberliegenden Seitenoberflächen 14 und 15 der entsprechenden Arme 10 und 11, welche die Grundflächen bilden, zwischen denen der gewünschte Winkel X hergestellt ist, bilden die Ebenen, die sich parallel zu der Drehachse 13 befinden, um welche die beiden Arme relativ zueinander gedreht iferden können.

Ein zylindrischer Stift 16 mit halbkreisförmigem Querschnitt ragt von der äußeren Oberfläche des Armes 10 parallel zur Drehachse 13 der beiden Arme nach, außen, wobei di© Mittellinie 17 des Stiftes 16 in einem Abstand L von der Drehachse 13 liegt. Die Mittellinie 17 des Stiftes 16 befindet sich in

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der Ebene 18, welche durch die-innere Oberfläche des Armes 10 gebildet wird, wobei die Ebene 18 die Drehachse 13 der beiden Stifte hindurchführt und diese enthält; die Mittellinie 17 des Stiftes 16 durchschneidet daher einen Radius, welcher sich senkrecht von der Drehachse 13 erstreckt, in einem Abstand L von der Drehachse. Ein ähnlicher halbkreisförmiger Stift 19 ist in ähnlicher Weise auf dem anderen Arm 11 angeordnet, wobei sich die Mittellinie 20 des Stiftes in demselben Abstand L von der Drehachse 13 der Arme befindet, und in der Ebene 21 der inneren Oberfläche des Armes 11 liegt, welche durch seine Drehachse 13 führt. Der Radius jedes halbkreisförmigen Stiftes 16 und 19 ist der gleiche, 1/2 D,

Durch diese Anordnung der Arme 10 und 11 und der Form der Bezugsstifte 16 und 19 ist die Trennung X zwischen den äußeren Oberflächen der Stifte 16 und 19 eine direkte Funktion des Winkels cC , welcher durch die Grundflächen 14 und 15 der beiden Arme 10 und 11 gebildet wird. Die beschriebene Anordnung der verschiedenen Elemente bewirkt das trigonometrische Verhältnis derart, daß sich die Trennung zwischen den äußeren Oberflächen der beiden Stifte 16 und 19» oder die Trennung X, welche erforderlich ist, um die Grundflächen 14 und 15 zur Festlegung eines gewünschten Winkels oL auszurichten, durch die Formel X = 2 Lx Sinus 1/2 «Ό plus -D-berechnet. Daher wird, um die Arme 10 und Ii so-anzuordnen, daß ihre äußeren Grundflächen 14 und 15 den Winkelcd' zwischen sich bilden, der Wert X aufgrund dieser Formel berechnet, ein Mikrometer-Kaliber wird auf den kalkulierten Abstand X eingesMlt dann werden die Arme 10 und 11 gedreht, um die äußeren Oberflächen der Bezugsstifte 16 und 19 mit den Armen des Mikrometer-Kalibers in Berührung zu bringen. Wenn z. B. die Dimension L 1,5 Zoll (^ 3,8 cm) gedreht, und der Radius Jedes

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Bezugsstiftes 0,125 Zoll (^ Q_S31 cm) beträgt (wobei der Durchmesser über beide Stifte O₈25 Zoll (0,63 ,cm) ist) und wenn der gewünschte Winkel ©4 30° beträgt,, so ist der auf den Mikrometer-Kalibern einzustellende Abstand X (3 Zoll χ 0,259) + 0,25 Zoll = 1,027 Zoll, wobei der Sinus von 15° 0,259 ist.

Obwohl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (Fig. 1) direkt nur spitze Winkel eingestellt werden. _s '-.- ": so ermöglicht die in- Figo 2 veranschaulichte Ausführungsform, bei welcher der Arm 11 eine Verlängerung 1t^f. aufweist_s die sieb, auf der anderen Seite der Drehachse 13 erstreckt₉ die Einstellung von stupffen Winkels ^₀ % welche 180° minus des Winkels„G entsprechend. Wenn es daher ein Winkel von "5 25° (χ¹) zwischen der Grundfläche 14 des Armes 10' und der Grundfläche 15' der Yerlängerung 11° des Armes ""11 her·=·.

gestellt werden soll, so wird die Trennung X zwischen den Stiften 16 und 19 aufgrund das Sinus i©r Hälfte des Winkels von 53° (J) berechnetο -

PIg, 1 veranschaulicht eine spezielle Arbeitsausführungs-"" form der vorliegenden Erfindung_s welche schematisch in Fig» dargestellt ist» Gleich® Besugssahlen beziehen sich in den Figuren auf gleich© Teile₀ Der Am 10 stellt eine maschinell "hergestellte Stange dar» die gegenüberliegende flache Oberflächen 14 und 18 besitzt_s wobei ein Ring -22 an dem einen lüde der* Stange 10 gebildet ist» welche einen inneren Durchmesser hat, welches⁵ dem Durchmesser eines Drehstiftes ent= spricht, welcher sich in den Ring von dem äußeren Flanschende 23 des Drehstiftes erstreckt» Ein End© der Stange 11 ist in ähnlicher Weise hergestellt,, um ©inen Ring 24 mit einer inneren Bohrung zu bilden„ die us& den Drehstift entlang des

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Ringes 22 der anderen Stange paßt. Das Ende 25 des Drehstiftes, welches gegenüber dem geflanschten Ende 23 liegt und über den Ring 24 der Stange 11 hinausragend, ist zur Aufnahme des Gewindes der zentralen Bohrung eines Sperrkopfes 26 mit dem Gewinde versehen, welcher einen (nicht veranschaulichten) ringförmigen Plansch an seiner inneren Oberfläche aufweist, der mit einem Dichtring 29 an dem äußeren Ende des Ringes in Eingriff steht, um die beiden Ringe der Stangen 10 und aneinander zu befestigen, so daß deren Drehung vermieden wird, wenn der Feststellkopf 26 auf dem Drehstift aufgeschraubt ist, indem Druck auf den Feststellgriff 27a ausgeübt wird.- Eine Lippe 27 erstreckt sich außen, längs der unteren Länge der Stange 10, wobei die untere Oberfläche der Lippe 27 mit der unteren Grundfläche 14 der Stange 10 zusammenfällt. Sie besitzt eine obere Oberfläche 28, die sich parallel zur unteren Grundfläche 14 befindet. Auf diese Weise kann die Lippe 27 in die Klemmbacken eines Schraubstockes geklemmt oder mittels Klemmen gegen eine erste Basis ausrichtende Oberfläche gehalten werden. .

Eine Anordnung, mit welcher ein zusammengesetzter Winkel gemäß den Fig. 3 und 4 eingestellt werden kann, stellt eine Kombination von zwei in Fig. 1 dargestellten Meßgeräten dar. Das zusammengesetzte Winkelmeßgerät gemäß Fig. 3 ermöglicht die exakte Einstellung eines zusammengesetzten Winkels zwischen zwei Grundflächen, bei welchen die beiden Komponenten der zusammengesetzten Winkel die Winkel^ "und β " in zwei zueinander senkrechten Ebenen sind. Das Meßgerät für einen zusammengesetzten Winkel verwendet einen gemeinsamen Arm 30 an dessen beiden Enden zweite Arme 31 und 32 schwenkbar mittels mit Gewinde versehenen Festlegungsstift-Anordnungen 33 und 34 verbunden sind, ähnlich wie die festlegbare Schwenk-

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verbindung 12 gemäß Fig» 1, so daß die beiden sekundären Arme 31 und 32 sich zu dem gemeinsamen Ära 30 um die gegenseitig senkrechten Drehachsen 35 und 36 drehen. Halbkreisförmige Bezugsstifte 37 und 38 befinden sich auf dem gemeinsamen Arm 30, uad einer der sekundären Arme 51* entsprechend in einem Abstand L₁ γόη der Drehachse 35 in der Weise, wie sie für das Meßgerät g©mäß Fig.. 1 beschrieben ist. Ähnliche Bezugsstifte 39 und 40 befinden, sich auf dem Grundarm 30 und-der andere sekuadlr© An 32 entsprechend in einem Abstand L₂ von der. anderen Bretaetie 36, und ragen im Winkel von 90° zu den anderen Bezugsstiften 37 und 38 - über die entsprechenden Ob©rflachen der Arme» Der Einfachheit halber sollten die Abstände- L^ und L« untereinander gleich sein ebenso wie die Radii der verschiedene» Bezugsstifte, obwohl dies nicht erforderlich ist»

Um einen zusammengesetzten Winkel X ^Mund β "■ zwischen"den beiden Grundflächen 41 und 42 der entsprechenden sekundären Arme 31 und 32 herzustellen, wird die Trennung, welche. zwischen den äußeren Oberflächen der Bezugsstifte 37 und 38 erforderlich ist, berechnet» wie dies oben beschrieben ist, um den Winkel jLⁿ zwischen dem Qrundarm 30 und dem sekundären Arm 31 herzustellen. Die zwischen den ander©» Satz der" Bezugsstifte 39 und 40 erforderliche"Trennung wird berechnet, um den Winkel ßⁿ zwischen dem gemeinsamen Arm 30 und dem anderen sekundären Arm 32 herzustellen« Di© berechnet©- Trennung zwischen den beiden Sätzen der Bezugsstifte wird in der Weise eingestellt, wie sie für.den Zweiarm-Winkelmesser durch Verwendung eines Mikrometer-Kalibers, !welches auf die entsprechenden Abstände für die Winkel ^" und^'⁹ eingestellt ist, beschrieben wurde. Nachdem $ed©s Paar der Bezugsstifte auf die erforderliche Trennung durch die Verwendung eines Mikrometer-Kalibers eingestellt ist, werden die entsprechenden Grundausrichtungsflächen 41 und 42 der entsprechenden sekun-

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dären Arme 31 und 32 den zusammengesetzten Kinkel zwischen ihnen einstellen, was durch seine entsprechenden senkrecht ausgerichteten Komponenten^" undä " geschieht. Obwohl es nichtspeziell veranschaulicht 1st, ist ersichtlich» daß ein zusammengesetzter Winkel mit seinen Komponenten in allen dreien der gegenseitig senkrechten Ebenen eingestellt werden kann, indem ein dritter Arm auf dem sekundären Arm 32 mit einer Drehachse drehbar befestigt werden kann, welcher jeweils senkrecht zu den beiden Drehachsen 35 und 36 liegt, die in Fig. 2 gezeigt sind, und Bezugsstifte hat, die aus diesen beiden Armen parallel zu der dritten Drehachse in einem feststehenden Abstand von der Drehachse in der gleichen zuvor beschriebenen Weise herausragen.

Offensichtlich hängt die Genauigkeit, mit welcher Winkel durch das Winkelmeßgerät eingestellt werden können, zu einem gewissen Grad von der Länge der Arme und des Abstandes L, in welchem die Bezugsstifte von der Drehachse der gedrehten Arme angeordnet sind, ab. In einer Vorrichtung der in Fig. 1 offenbarten Art wird angenommen, daß die Winkel mit einer Genauigkeit von etwa einer Bogenminute. mit einem Winkelmeßgerät eingestellt werden können, bei welchem der Abstand L etwa 1 1/2 Zoll (^ -3»81 cm) beträgt, wobei genormte Mikrometer-Kaliber verwendet werden, die auf ·1_ eines Zolls C^ 25 um.') eingestellt werden können. ¹⁰⁰° Es ist daher ersichtlich, daß höchst genaue Winkel durch die Verwendung einer relativ kleinen Vorrichtung eingestellt werden können. Es ist klar, daß die Genauigkeit, mit welcher das Winkelmeßgerät eingestellt werden kann, größer ist, wenn der Winkel<£ auf weniger als 45° bis 60° aufgrund der Konvergenz des Sinuswertes eines großen Winkels eingestellt wird, sie

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sie stellt jedoch kein Problem dar» da das Winkelkomplement gewöhnlich verwendet wird, um Grundflächen aufzubauen^ indem ein Quadrat mit einer der Grundflächen in Verbindung mit dem Winkelmeßgerät verwendet wird»

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Claims (6)

Patentansprüche

1./ Präzisions-Winkelmeßgerat, bei welchem zwei Stangen mit je einer geraden Kante zur Schwenkung um eine Achse drehbar verbunden sind, die sich senkrecht zu den geraden Kanten so befindet, daß ein Winkel zwischen den beiden geraden Kanten gebildet wird, gekennzeichnet , durch Bezugsoberflächen auf den Stangen, die sich im Abstand von der Drehachse befinden und eine solche Form haben, daß die lineare Trennung der Oberflächen ein direktes Maß für die Trennung zwischen Bezugspunkten ist, welche jeweils mit einejs dieser e/ verbunden und in einem bekannten eingestellten Abstand entlang einer Radialfläche von der Drehachse angeordnet sind, indem die Trennung zwischen den Bezugspunkten im doppelten des bekannten eingestellten Abstandes multipliziert mit dem Wert der Hälfte des Winkelsinus eingestellt wird, welcher zwischen den geraden Stangenkanten gebildet werden soll.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bezugsoberfläche die Form zumindest eines Teiles des Umfanges eines Kreises hat, dessen Zentrum mit einem der Bezugspunkte zusammenfällt.

3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bezugsoberfläche einen Teil der Oberfläche umfaßt, welche durch einen kreisförmigen Zylinder gebildet wird, dessen Achse sich parallel zu der Drehachse befindet und durch einen Bezugspunkt führt, wobei die Bezugsoberfläche in die entgegengesetzte Seite einer entsprechenden geraden"Kante eines Armes weist.

4. Meßgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bezugsoberfläche einen Stift halbkreisförmigen Querschnitts aufweist, welcher aus einer Fläche der Stange herausragt, indem die Achse jedes Stiftes durch den Bezugspunkt parallel zur Drehachse führt.

5. Meßgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schiene eine flache, planare Seitenfläche besitzt, die mit der geraden Kante zusammenfällt, wobei die Ebene der Seitenoberfläche parallel zur Drehachse verläuft und eine der Stangen eine sich längs erstreckende Lippe besitzt, die über die Längskante der Seitenoberfläche der anderen Stange hinausragt«

6. Meßgerät nach Anspruch 1 zur genauen Einstellung eines zusammengesetzten Winkels, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Stange mit einer geraden Kante schwenkbar mit einer der beiden Stangen an einem Ende verbunden ist, welches sich gegenüber demjenigen befindet, mit welchem die andere der beiden Stangen drehbar so verbunden ist, daß die Schwenkachse der dritten Stange sich senkrecht zu der Drehachse der beiden Stangen befindet, daß die dritte Stange und die Stange, mit welcher sie drehbar verbunden ist, einen zweiten Satz Bezugsoberflächen aufweist, die sich im Abstand von der Schwenkachse der dritten Stange in einer Form befindet, daß die Trennung des zweiten Satzes der Bezugspunkte ein direktes Maß für die Trennung zwischen einem zweiten Satz von Bezugspunkten ist, die jeweils mit einem Punkt des zweiten Satzes der Bezugsoberflächen verbunden und so angeordnet

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sind, daß ein vorbestimmter Abstand entlang einer Radialfläche von der Drehachse der dritten Stange eingestellt wird, wobei die Trennung zwischen dem zweiten Satz der Bezugspunkte in dem doppelten, vorbestimmten Abstand multipliziert mit dem Wert der Hälfte des Winkelsinus eingestellt wird, der zwischen den geraden Kanten der dritten Stange und der drehbar verbundenen Stange gebildet wird, wodurch ein zusammengesetzter Winkel zwischen den geraden Kanten der dritten Stange und der anderen der beiden Stangen gebildei wird, mit welchen die dritte Stange schwenkbar verbunden ist.

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