Sinuslineal (Sine Bar) erklärt: Prinzipien, Typen und Anwendungen

Was ist ein Sinuslineal?

Ein Sinuslineal besteht aus einem gehärteten, präzisionsgeschliffenen Körper mit zwei präzisionsgeschliffenen Zylindern, die an den Enden befestigt sind. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Zylindern ist präzise kontrolliert, und die Oberseite des Lineals ist parallel zu einer Linie durch die Mittelpunkte der beiden Rollen.

Die Dimension zwischen den beiden Rollen wird als ganze Zahl gewählt (für einfachere spätere Berechnungen) und bildet die Hypotenuse eines Dreiecks bei der Verwendung.

Wenn ein Sinuslineal auf einer ebenen Fläche platziert wird, ist die obere Kante parallel zu dieser Fläche. Wenn eine Rolle um einen bekannten Abstand angehoben wird, meist mit Endmaßen (Gauge Blocks), dann wird die obere Kante des Lineals um denselben Betrag gekippt, wodurch ein Winkel entsteht, der durch Anwendung der Sinusregel berechnet werden kann.

• Die Hypotenuse ist eine konstante Dimension (100 mm oder 10 Zoll in den gezeigten Beispielen).
• Die Höhe wird aus der Dimension zwischen dem Boden einer Rolle und der Tischoberfläche ermittelt.
• Der Winkel wird durch Anwendung der Sinusregel (eine trigonometrische Funktion) berechnet. Einige ingenieurtechnische und metallverarbeitende Nachschlagewerke enthalten Tabellen, die die erforderliche Dimension für einen Winkel von 0–90 Grad in 1-Minuten-Schritten anzeigen.

Sin(Winkel) = (Gegenkathete / Hypotenuse)

Winkel können mit diesem Werkzeug gemessen oder eingestellt werden.

Das Sinuslineal verstehen

Ein Sinuslineal wird in Verbindung mit Endmaßen für präzise Winkelmessung verwendet. Ein Sinuslineal wird entweder verwendet, um einen Winkel sehr genau zu messen oder ein Werkstück auf einen gegebenen Winkel auszurichten. Sinuslineale bestehen aus hochchromhaltigem, korrosionsbeständigem Stahl und sind gehärtet, präzisionsgeschliffen und stabilisiert.

Zwei Zylinder gleichen Durchmessers werden an den Enden des Lineals platziert. Die Achsen dieser beiden Zylinder sind zueinander parallel und auch parallel zur oberen Fläche des Sinuslineals und gleich weit davon entfernt. Genauigkeit bis 0,01 mm/m der Länge des Sinuslineals kann erreicht werden.

Ein Sinuslineal wird allgemein mit Endmaßen verwendet. Das Sinuslineal bildet die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks, während die Endmaße die Ankathete bilden. Die Höhe des Endmaßblocks ergibt sich durch Multiplikation des Sinus des gewünschten Winkels mit der Länge des Sinuslineals: H = L × sin(θ).

Beispiel: Um die Endmaßhöhe für einen 13° Winkel mit einem 5,000″ Sinuslineal zu finden, multipliziert man sin(13°) mit 5,000″: H = 5,000″ × sin(13°). Endmaßblöcke, gestapelt auf eine Höhe von 1,124″, würden dann verwendet, um das Sinuslineal auf den gewünschten Winkel von 13° anzuheben.

Prinzip

Winkel werden mit einem Sinuslineal mithilfe von Endmaßen und einer Messuhr oder einer Libelle gemessen. Ziel einer Messung ist es, die Fläche, auf der die Messuhr oder Libelle platziert ist, horizontal auszurichten.

Beispiel: Um den Winkel eines Keils zu messen, wird der Keil auf einen horizontalen Tisch gelegt. Das Sinuslineal wird auf die geneigte Fläche des Keils gelegt. In dieser Position ist die obere Fläche des Sinuslineals um denselben Betrag geneigt wie der Keil.

Mit Endmaßen wird die obere Fläche horizontal ausgerichtet. Der Sinus des Neigungswinkels des Keils ist das Verhältnis der Höhe der verwendeten Endmaße zum Abstand zwischen den Mittelpunkten der Zylinder.

Typen von Sinuslinealen

Der einfachste Typ besteht aus einem geschliffenen Stahlstab, an dessen Enden je ein präziser Zylinder befestigt ist, deren Achsen zueinander parallel und parallel zur oberen Fläche des Stabes sind. Beim fortgeschrittenen Typ sind im Körper des Stabes Bohrungen angebracht, um das Gewicht zu reduzieren und die Handhabung zu erleichtern.

1. Sinuszentrum (Sine Center)

Ein spezieller Typ des Sinuslineals ist das Sinuszentrum, das für konische Objekte mit männlichen und weiblichen Teilen verwendet wird. Es kann Winkel von nicht mehr als 60 Grad messen.

2. Sinustisch (Sine Table / Sine Plate)

Ein Sinustisch (oder Sinusplatte) ist ein großes und breites Sinuslineal, typischerweise mit einem Mechanismus zum Verriegeln nach der Positionierung ausgestattet, der verwendet wird, um Werkstücke während der Bearbeitung zu halten.

3. Zusammengesetzter Sinustisch (Compound Sine Table)

Er wird verwendet, um die zusammengesetzten Winkel großer Werkstücke zu messen. In diesem Fall werden zwei Sinustische übereinander im rechten Winkel montiert. Die Tische können verdreht werden, um die erforderliche Ausrichtung zu erhalten.

Einschränkungen

Folgenden sind die Einschränkungen des Sinuslineals:

• Unbekannte Vorsprünge am Bauteil induzieren Fehler im gemessenen Winkel.
• Für den Bau von Endmaßen gibt es keinen wissenschaftlichen Ansatz; er muss auf Versuch-und-Irrtum-Basis erfolgen und ist zeitaufwändig.
• Bei der Winkelmessung mit dem Sinuslineal muss die Länge des Sinuslineals größer oder gleich der Länge des zu prüfenden Bauteils sein.
• Wenn die Länge des zu prüfenden Bauteils zu lang ist, gibt es kein Sinuslineal, das länger ist. In diesen Fällen wird das Sinuslineal zusammen mit einer Höhenmessvorrichtung verwendet.

Anwendungen

Folgenden sind die Anwendungen des Sinuslineals:

• Das Sinuslineal wird verwendet, um das Werkstück auf einen gegebenen Winkel einzustellen oder zu bestimmen.
• Zur Prüfung der Messung unbekannter Winkel am Werkstück.
• Speziell entwickelte Sinuslineale werden verwendet, um das Werkstück für konische Bearbeitung zu montieren.
• Zur Prüfung unbekannter Winkel an schweren Bauteilen.
• Zur Prüfung der Winkel von Passfedern (Taper Keys).
• Zur Prüfung der Ebenheit von Flächen.