DE2912640A1

DE2912640A1 - MEASURING DEVICE FOR CURVING MEASUREMENT

Info

Publication number: DE2912640A1
Application number: DE19792912640
Authority: DE
Inventors: Rudolf Walther
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1979-03-01
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1980-09-04
Also published as: CH636958A5

Abstract

A measuring instrument (12) for measuring curvature, in particular on a spherical surface, is specified, in which the travel of a feeler (8) is fed to a small computer (11) via an analog-to-digital converter (9). The small computer optionally displays the radius (r) of a workpiece (1) or the deviation of the actual value of the measured radius from a prescribable desired value. Spacing limiters (6, 7) having different spacings can be selected for different ranges of radius. Instead of linear spacing limiters, it is also possible to use tips with spherical contact points or measuring rings. This measuring instrument is suitable for simple and quick determination of radii of curvature, in particular on workpieces of complicated shape and on workpieces having spherical or cylindrical surfaces. It is possible to measure both outside radii and inside radii. When it is set up on a planar support, the spherometer is suitable for thickness measurement. <IMAGE>

Description

Messgerät zur Krümmungsmessung Measuring device for curvature measurement

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messgerät zur Krümmungsmessung, insbesondere auf ein Sphärometer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a measuring device for measuring curvature, in particular to a spherometer according to the preamble of claim 1.

Sphäromterwerden 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: Dabei enden die Füsse üblicherweise in Spitzen oder Kugeln.Spherometers are preferably used for measuring spherical curvatures, in particular for measuring the radius of curvature of spherical caps, for example in the case of optical lenses. To do this, place the spherometer with its usually three feet at the same mutual distance a on the spherical surface to be measured and touch it with the micrometer attached in the center 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 feet usually end in points or balls.

Verwendet man anstelle von drei Füssen als Auflage auswechselbare Messringe, vergl. z.B. F. Kohlrausch, Praktische Physik, Bd. 1, Teubner 1944, S. 320, dann ist wobei s den Durchmesser eines Messringes bezeichnet, vgl.If you use interchangeable measuring rings instead of three feet as a support, see, for example, F. Kohlrausch, Praktische Physik, Vol. 1, Teubner 1944, p. 320, then is where s denotes the diameter of a measuring ring, cf.

Fig. 2.Fig. 2.

Das Sphäromter eignet sich auch zur Ausführung von Dickenmessungen 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 rein optisches Sphärometer oder Messmaschinen.The spherometer is also suitable for making thickness measurements to about - + 0.01 mm. It is on a with its feet or its measuring ring placed on a level surface. Pure is used for measurements of the highest accuracy optical spherometer or measuring machines.

Für weniger-genaue Messungen von Krümmungsradien an Werkstücken mit gewölben Oberflächen werden Schablonen 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 diejenige Radius lehre ermittelt werden, deren Krümmungsradius demjenigen des Werkstückes am nächsten kommt. In Fig. 1 entspricht die ausgezogen dargestellte Radiuslehre 2 dem zu ermittelten Radius r genau. Der Radius einer gestrichelt angedeuteten Radiuslehre 3 ist zu klein, derjenige einer strichpunktiert angedeuteten Radiuslehre 4 zu gross.For less precise measurements of radii of curvature on workpieces with For curved surfaces, templates or radius gauges according to FIG. 1 are used. In this case, sheet metal templates are successively applied to the area of the workpiece 1 to be measured 2, 3, 4 held on the workpiece with different radii of curvature. By observation of the air gap between the radius gauge and the workpiece surface can be the radius teaching can be determined whose radius of curvature is closest to that of the workpiece comes. In Fig. 1, the radius gauge 2 shown in solid lines corresponds to the one to be determined Radius r exactly. 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 Ueberprüfung der vorgeschriebenen Krümmungsradien mit den bekannten Methoden und Messgeräten teils ungenau und teils umständlich und zeitaufwendig in der Auswertung.For many workpieces, especially complexly shaped castings, is a check of the prescribed radii of curvature with the known methods and measuring devices partly imprecise and partly cumbersome and time-consuming to evaluate.

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 provide a measuring device for measuring curvature so to train that a determination of the radius of curvature of workpieces can be done quickly and easily.

Die Aufgabe wird in Verbindung mit denMerkmalen des Oberbegriffs gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The task is carried out in connection with the features of the generic term according to the characterizing part of claim 1 solved. Further developments of the invention are described in the subclaims.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Messwert 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 sich sowohl zur Messung von Aussen- als auch von Innenradien. Insbesondere für Messunsicherheiten im Bereich von - 1 % bis + 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 is immediate is calculated and is available in digital form. Using a It is possible to use a computer for evaluation instead of the radius of curvature of the workpiece calculate and display a deviation of the measured radius from a nominal radius or output. The spherometer is suitable for measuring both outside and also of inner radii. Especially for measurement uncertainties in the range from - 1% to + 5% it can be made robust, handy and easily transportable. As a calculator a programmable, handy small computer is suitable.

Durch Verwendung von Abstandsbegrenzern mit unterschiedlichem Messabstand bzw. von Messringen unterschiedlichen Durchmessers lassen sich die Messbereiche in weiten Bereichen variieren.By using distance limiters with different measuring distances or from measuring rings of different diameters, the measuring ranges vary widely.

Zum Messen braucht das Werkstück weder in eine Vorrichtung gespannt noch besonders ausgerichtet zu werden Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Werkstück mit angelegter Radiuslehre nach dem Stand der Technik, wie beschrieben, Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines an eine Werkstückoberfläche angelegten Tastkopfes eines Sphärometers und Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Sphärometers mit angeschlossenem Kleinrechner.The workpiece does not need to be clamped in a device to measure yet to be particularly oriented The invention is hereinafter based on a Embodiment described. Show it: 1 shows a workpiece with applied radius gauge according to the prior art, as described, FIG. 2 a Schematic representation of a probe head placed on a workpiece surface Spherometer and FIG. 3 is a perspective view of a spherometer connected microcomputer.

Fig. 2 zeigt einen Tastkopf 13 eines Sphärometers, der mit 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 Auflagepunkte 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 with his two knife edges 6 and 7 in the support points A and C on the surface of one spherical or cylindrical workpiece 1 is placed. A centric between The stylus 8 arranged on the measuring blades 6 and 7 touches the surface at the point of support B. From the distance s between the support points A and C and the height h, i.e. the vertical The distance of point B from the straight line through the support points A-C can be the Calculate the radius r of the workpiece 1 according to equation (2).

Fig. 3 zeigt ein Sphärometer 12 mit geradlinigen Abstandsbegrenzern bzw. Messschneiden 6, 7, deren Länge g 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 Oberfläche eines Werkstückes aufgesetzt werden. Der zentrisch zwischen den Messschneiden 6, 7 angeordnete Taststift 8 ist im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Werkstückes 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 einen 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.Fig. 3 shows a spherometer 12 with linear distance limiters or measuring blades 6, 7, the length g of which is less than 30 mm, but preferably less than 10 mm. The knife edges can be made from knife-like ground inserts exist. With these knife edges the spherometer can be placed on the surface of a Workpiece to be placed. The one arranged centrally between the measuring blades 6, 7 Stylus 8 is movable essentially perpendicular to the surface of the workpiece 1. This movement or the tactile stroke h of the stylus 8 is converted into an analog / digital converter 9 in converted 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, the latter calculates the radius of curvature r according to equation (2) and displays this value digitally. The calculated value can optionally also via a printer (not shown) connected to the computer are issued.

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 providing the computer 11 with a nominal radius value to be specified or keyed in and the difference between the actual and target value for display bring to. The calculated value can be displayed until it is reached by pressing a button is deleted.

Die Abstandsbegrenzer 6, 7 des Tastkopfes 13 sind auswechselbar. Für die Radienbereiche r von 10 mm bis 40 mm, 40 mm bis 150 mm und 150 mm bis 600 mm werden Abstandsbegrenzer mit unterschiedlichen Schneidenabständen s von 16 mm, 32 mm und 64 mm verwendet.The distance limiters 6, 7 of the probe head 13 are exchangeable. For the radius ranges r from 10 mm to 40 mm, 40 mm to 150 mm and 150 mm to 600 mm distance limiters with different cutting edge distances s of 16 mm, 32 mm and 64 mm are used.

Die Abstandsbegrenzer 6, 7 können auch als Spitzen ausgebil-T1PT Spitzen det sein. Zweckmässig sind die Eñdet it 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 das Werkstück 1 kommende Ende des Taststiftes 8 kugelförmig ausgebildet.The distance limiters 6, 7 can also be designed as tips-T1PT tips be det. The Eñdet it hardened steel balls with radii of less are useful than 10 mm, in particular less than 2 mm, to prevent severe wear to prevent. Preferably, that which comes to rest on the workpiece 1 is also The end of the stylus 8 is spherical.

Der Erfindungsgegenstand ist auf das in den Zeichnungen Dargestellte selbstverständlich nicht beschränkt.So könnten anstelle der geradlinigen Schneiden auswechselbare Messringe verwendet werden. Ebenso wäre eine 3-Punkt-Auflage und eine Berechung des Krümmungsradius gemäss Gleichung (1) möglich. Anstelle von kugel- oder zylinderförmigen Oberflächen kann der Krümmungsradius r auch von beliebig gekrümmten Oberflächen gemessen werden.The subject matter of the invention is based on what is shown in the drawings of course not restricted. So instead of straight cutting edges exchangeable measuring rings be used. The same would be a 3-point support and a calculation of the radius of curvature according to equation (1) is possible. Instead of The radius of curvature r can also be of any desired spherical or cylindrical surface curved surfaces can be measured.

Bezeichnungsliste 1 = Werkstück 2, 3, 4 = Radiuslehren 5 = Kreisbogen 6, 7 = Messschneiden bzw. Abstandsbegrenzer 8 = Taststift bzw. Tastglied 9 = Analog/Digital-Wandler 10 = Leitung 11 = Rechner 12 = Sphärometer 13 = Tastkopf A, B, C = Auflagepunke h = Höhe # = Länge der Messschneiden r = Radius s = Messschneidenabstand LeerseiteDesignation list 1 = workpiece 2, 3, 4 = radius gauges 5 = circular arc 6, 7 = cutting edges or distance limiter 8 = stylus or feeler element 9 = analog / digital converter 10 = line 11 = computer 12 = spherometer 13 = probe head A, B, C = support points h = height # = length of the knife edge r = radius s = knife edge distance Blank page

Claims

Claims 1, measuring device for curvature measurement, in particular spherometer, with a) Distance limiters (6, 7), which by a predeterminable measuring distance (s) to limit the measuring curvature surface (5) and with b) a centric to this distance limiter arranged and perpendicular to an imaginary connecting line between the support points the distance limiter on the curved surface movable probe member (8), thereby characterized in that c) the feeler element (8) via an analog / digital converter (9) is in operative connection with d) a computer (11).

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that a) the Computer (11) as a function of the distance (h) of the feeler element (8) from the connecting line through the support points (A, C) of the distance limiter (6, 7) on the curved surface and b) depending on the distance (s) of the distance limiters from one another c) one Calculates, displays and / or outputs the radius of curvature (r) of the surface of curvature.

3. Measuring device according to at least one of claims 1 or 2, characterized characterized in that a) the distance limiters (6, 7) are straight cutting edges and that b) the length (e) of the cutting edges is less than 30 mm, in particular c) less than 10 mm.

4. Measuring device according to at least one of claims 1 to 3, characterized characterized in that a) the distance limiter (6, 7) has two tips with a radius of curvature at the support points (A, C) of less than 10 mm, in particular b) of less than 2 mm.

5. Measuring device according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that the distance limiters (6, 7) are exchangeable.