Sinusstäbe:Präzisionswerkzeuge zur Messung der Winkelabweichung

Sine Bar ist ein Präzisionsmessgerät, das in der Metrologie zur Messung der Winkelabweichung oder Neigung einer Oberfläche in Bezug auf eine Referenzebene verwendet wird. Es handelt sich um ein äußerst genaues Instrument, das Winkel bis zu 0,01 Grad messen kann.

Ein Sinusstab besteht aus zwei präzisionsgeschliffenen Zylindern, die an jedem Ende eines gehärteten, präzisionsgeschliffenen Körpers befestigt sind. Der Abstand zwischen den Zylindermitten wird präzise kontrolliert und die Oberseite der Stange verläuft parallel zu den Mitten der beiden Rollen. Bei der Verwendung wird der Abstand zwischen den beiden Rollen als ganze Zahl gewählt (um nachfolgende Berechnungen zu erleichtern) und bildet die Hypotenuse eines Dreiecks.

Wenn es auf einer ebenen Fläche platziert wird, ist seine Oberkante parallel dazu. Dieses Instrument arbeitet nach der Sinusregel, bei der

● Die Hypotenuse hat immer die gleiche Länge wie der Sinusbalken. (100 mm oder 10 Zoll in den gezeigten Beispielen).
● Die Höhe wird berechnet, indem der Abstand zwischen der Unterseite einer Rolle und der Tischoberfläche gemessen wird.
● Zur Berechnung des Winkels wird der Sinussatz verwendet (eine trigonometrische Funktion aus der Mathematik). Einige Nachschlagewerke zum Maschinenbau und zur Metallbearbeitung enthalten Tabellen, in denen die erforderlichen Abmessungen aufgeführt sind, um einen Winkel im Bereich von 0 bis 90 Grad in Intervallen von 1 Minute zu erhalten.

Sin(Winkel) =(Senkrechte/Hypotenuse)

Es zeigt, dass dieses Werkzeug zum Messen oder Einstellen von Winkeln verwendet werden kann.

Diese Stange besteht aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und hohem Chromgehalt, der korrosionsbeständig ist. Dieses Material wird zur Herstellung von Schilderstangen verwendet, um Abnutzung durch die Handhabung zu verhindern.

Die Existenz eines Sinusbalkens beruht auf der Tatsache, dass, wenn zwei Oberflächen in einem Winkel zueinander angeordnet sind, der Abstand zwischen ihnen proportional zum Sinus dieses Winkels ist. Das heißt, wenn zwei Oberflächen in einem bekannten Abstand voneinander in einem unbekannten Winkel platziert werden, kann der Winkel berechnet werden, indem der Abstand zwischen ihnen gemessen wird. Um dies zu erreichen, verfügt der Sinusbalken über zwei Oberflächen, die um einen bekannten Abstand voneinander entfernt sind und dann an den zu messenden Winkel angepasst werden.

Zum Messen von Winkeln wird ein Sinusstab, ein Endmaß, eine Messuhr oder eine Wasserwaage verwendet. Das Ziel einer Messung besteht darin, die Oberfläche, auf der die Messuhr oder Wasserwaage platziert wird, horizontal auszurichten.

Als Beispiel:

Zur Messung wird ein Keil auf einen horizontalen Tisch gelegt.

Der Sinusstab wird auf die schräge Fläche des Keils gelegt. Die Oberseite dieser Leiste ist in diesem Fall keilförmig geneigt. Endmaße werden verwendet, um die Oberfläche horizontal auszurichten.

Der Sinus eines Keilneigungswinkels ist ein Verhältnis der Endmaßhöhe zum Zylindermittenabstand.

Wenn ein Sinusstab auf einer ebenen Fläche platziert wird, verläuft seine Oberkante parallel dazu. Wenn eine Rolle um einen bekannten Betrag angehoben wird, typischerweise mit Endmaßen, wird die Oberkante der Stange um den gleichen Betrag geneigt, was einen mit einer Sinusregel berechneten Winkel ergibt.

• Die Länge der Hypotenuse ist immer gleich.
• Die Höhe wird berechnet, indem der Abstand zwischen der Unterseite einer Rolle und der Tischoberfläche gemessen wird.
• Der Winkel wird mithilfe der Sinusregel berechnet. Die erforderliche Abmessung, um einen Winkel im Bereich von 0° bis 90° zu erhalten, wurde in 1-Minuten-Schritten erhöht. Sinus =Hypotenuse/Gegenkathete
• Mit diesem Werkzeug können Winkel gemessen und eingestellt werden.

Formel des Sinusbalkens:

Es besagt, dass der Sinus eines beliebigen gegebenen Winkels (θ) gleich dem Abstand (d) zwischen den beiden Oberflächen geteilt durch den bekannten Abstand zwischen ihnen ist. Mit anderen Worten:Sinus θ =d/L.

Mithilfe dieser Gleichung wird der Winkel des Sinusbalkens berechnet, der dann zusammen mit dem entsprechenden Wert auf der Skala aufgezeichnet wird.

Zur Berechnung des sinθ wird Trigonometrie verwendet.

Sinusθ =Gegenüber/Diagonal
Cosθ =Gegenüber/Diagonal
Tanθ =Entgegengesetzt/Gleichzeitig

Eine Walze ist auf einer Richtplatte montiert, während die andere mittels einer Gleitlehre auf die Höhe h eingestellt ist. L bezeichnet den Abstand zwischen den beiden Einstellrollen der Sinusstange.

Die oben gezeigte trigonometrische Formel Sinus =entgegengesetzt/diagonal =h / L

Dies ermöglicht uns, θ =sin^-1 (h / L) zu schreiben.

Dies ist die Sinusbalkenformel zur Berechnung bzw. Einstellung des Werkstücks auf den erforderlichen Winkel.

Warum ist der Sinusbalken auf einen Winkel von 45 Grad begrenzt?

Der Sinusbalken ist auf maximal 45 Grad begrenzt, da jeder größere Winkel dazu führen würde, dass die beiden Oberflächen in Kontakt kommen. Dies würde nicht nur die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen, sondern könnte auch den Sinusbalken selbst beschädigen.

Wir wissen, dass das Grundprinzip des Sinusbalkenbetriebs sinθ =h/l ist.

Durch Differenzieren der obigen Gleichung

cosθ . dθ =l.dh – h.dl

oder

dθ =tanθ(dh/l – dl/l)

Dies weist darauf hin, dass der Fehler eine Funktion von tanθ ist und dass der Fehler unter 45 Grad kleiner ist, über 45 Grad jedoch plötzlich ansteigen kann. Daher werden Sinusbalken für die Messung von Winkeln unter 45 Grad bevorzugt.

Konstruktion:

Der Messkörper des Sinusstabs besteht aus einem starren Material wie Stahl. Am Ende der Stahlstange befinden sich zwei Rollen. Die Rollen haben den gleichen Durchmesser und ihre Achsen sind parallel. Die Oberseite des Stahlstabs verläuft parallel zur Linie, die durch die Mittelpunkte der beiden Rollen verläuft, und die Länge des Sinusbalkens entspricht dem Abstand zwischen den Mittelpunkten der beiden Rollen.

Um das Gewicht der Sinusschiene zu reduzieren, sind Entlastungslöcher vorgesehen.

Es ist nicht möglich, die Winkel eines Bauteils allein zu messen. Der Sinusbalken wird immer verwendet, wenn Winkel mit Gleitlehren, Richtplatten und Messuhren gemessen werden

Oberflächenplatte:

Eine Oberflächenplatte trägt den Sinusstab und andere Komponenten wie Gleitlehren und Höhenlehren. Es wird davon ausgegangen, dass die Oberflächenplatten eine präzise horizontale Oberfläche bieten. Wenn wir einen Sinusstab auf einer Oberflächenplatte platzieren, sollte die obere Fläche parallel zu den horizontalen Oberflächen der Platte sein.

Messuhr:

Zur Überprüfung der Oberflächengleichmäßigkeit wird eine Messuhr verwendet. Wenn eine Messuhr während der Bewegung auf einer Oberfläche keine Auslenkungen aufweist, können wir sagen, dass sie parallel zu ihrer Basis ist. Messuhren werden in der Sinusbalkenanordnung verwendet, um zu bestimmen, ob die Oberseite des Werkstücks parallel zur Richtplatte ist, oder um den Winkel des konischen Sinus des Werkstücks zu bestimmen.

Schlupfmessgeräte oder Blockmessgeräte:

Dabei handelt es sich um Präzisionsmessgeräte wie Blockmaße und Gleitmaße, mit denen die Höhe oder Länge eines Objekts bestimmt wird.

Nonius-Höhenmessgerät:

Durch Messen der Höhe der Rolle des Sinusstabs wird ein Nonius-Höhenmessgerät verwendet, um den Winkel einer größeren Komponente zu berechnen.

Sinusbalken wird für ? verwendet

 Es kann verwendet werden, um den Winkel einer Oberfläche in Bezug auf eine Referenzebene zu messen oder um Schwankungen dieses Winkels im Laufe der Zeit zu erkennen. Die Anwendungen davon sind zahlreich.

Zum Beispiel:

• In Forschungs- und Entwicklungsprozessen wird der Sinusbalken verwendet, um interessierende Winkel zu messen, um deren Auswirkungen auf ein bestimmtes System oder einen bestimmten Prozess zu untersuchen. Dies hilft Forschern, bessere Produkte zu entwickeln und bestehende zu verbessern.
• Mit dem Sinusbalken wird der Winkel eines Werkstücks eingestellt bzw. bestimmt.
• Es wird verwendet, um die Messung unbekannter Winkel in einem Werkstück zu überprüfen.
• Um das Werkstück zu montieren und eine konische Bearbeitung durchzuführen, werden einige speziell entwickelte Sinusstäbe verwendet.
•  Es wird verwendet, um in schweren Bauteilen nach nicht identifizierten Winkeln zu suchen.
• Dies kann verwendet werden, um die Winkel des Kegelschlüssels zu überprüfen.
• Es wird verwendet, um sicherzustellen, dass die Oberfläche eben ist.
• Es wird auch in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet, um die Ausrichtung von Komponenten wie Motoren und Flügeln zu messen.
• Darüber hinaus werden diese häufig in der Bauindustrie verwendet, um Winkel zwischen Strukturen wie Treppen und Wänden zu messen.
• Schließlich ist der Sinusbalken ein nützliches Werkzeug für Maschinisten und Ingenieure, die die Genauigkeit ihrer Arbeit überprüfen müssen.

Was sind die Einschränkungen von Sine Bar?

Es gelten die folgenden Einschränkungen:

• Alle nicht identifizierten Projektionen in der Komponente führen zu Messfehlern.
• Es ist auf die Messung von Winkeln unter 45 Grad beschränkt.
• Da es keine wissenschaftliche Methode zur Herstellung von Schlupflehren gibt, müssen diese durch Versuch und Irrtum konstruiert werden, was ein zeitaufwändiger Prozess ist.
• Die Länge des Sinusbalkens, der zum Messen des Winkels verwendet wird, muss größer oder gleich der Länge der zu prüfenden Komponente sein.
• Wenn die Länge der untersuchten Komponente zu lang ist, ist kein Sinusbalken verfügbar, der länger als die Komponente ist.

Bedingungen für genaues Lesen:

• Die beiden Rollenachsen des Sinusstabs müssen parallel zueinander sein.
• Die oberen Flächen dieser Stange sollten vollkommen parallel und flach sein.
• Die Rollen der Schilderleiste sollten alle die gleiche Größe haben.
• Der Abstand L zwischen den Mittelpunkten sollte genau gemessen werden.

Zusammenfassung:

Sine Bar ist ein unschätzbar wertvolles Werkzeug für jeden, der im Bereich der Messtechnik arbeitet. Aufgrund seiner Genauigkeit ist es ideal für Präzisionsmessanwendungen. Mit seiner Fähigkeit, Winkel bis zu 0,01 Grad zu messen, ist es ein unverzichtbares Instrument für alle Aufgaben, die genaue Messungen und zuverlässige Leistung erfordern.

Von seiner einfachen Konstruktion und Formel bis hin zu seinen vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten ist es ein unverzichtbares Werkzeug zur Gewährleistung genauer Messungen und einer verbesserten Maschinenleistung.

Danke fürs Lesen! Ich hoffe, dieser Artikel vermittelt Ihnen ein besseres Verständnis des Sinusbalkens und wie er für genaue Messungen verwendet werden kann. Viel Glück!