Vervaardigen en meten van linealen op de THE

(1)

Vervaardigen en meten van linealen op de THE

Citation for published version (APA):

Struik, K. G., & Koning, J. (1971). Vervaardigen en meten van linealen op de THE. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Laboratorium voor mechanische technologie en werkplaatstechniek : WT rapporten; Vol. WT0257). Technische Hogeschool Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1971

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne

Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at:

openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

(2)

...

~

technische hogeschool eindhoven

11

loboratoriwm voor mec:hanisc:he tec:hnologie en werkplaatstec:hniek

biz. 1 van 8 biz.

1- ... _. . ... --. • ... ... . . .. .... . . ...

-rapport von de seetie: Lengtemeting

codering: titel:

Vervaardigen en meten van linealen op de THE

M.8.e.

auteur{s}: _trefwoord: K.G. Struik Lengte-J. Koning meting • ... - - . -... --~... . .. - -.. - - . -.. ~--.-.-~---_l sedieleider: hoogleroar: samenvatting prognose

Een korte beschrijving van de instrumenten die in het laboratorium voor lengtemeting zijn ontwikkeld voor het fabriceren en meten van linealen (= streepstandaarden).

De beschrijving is gemaakt ten behoeve van een bezoek aan het laboratorium van de "Gespreks-groep Meettechnici" op 17 december 1970.

datum: januari 1971 j aontal biz. 8 t -gesehikt voor public:atie in:

(3)

Oi- 1.'-10

i-1.

i-20 I- 25i- Ui-ra".n nr. 0257

tiDeal..

verdeelmachine

Een linealan verdeelmachine in zijn eenvoudigste vorm b •• t •• tuit een bed (walen) welke aaugedreven wordt door een schroefspil. Deverplaat.iq van de wagen is afhankelijk van de spoed van de schroefspU en

van ...

fouten hierin. Tijdens hetmaken van een vardeling kuna.a wedez. '1o_ten corrigeren door gebruik te maken van een draaibare .oar.

Door nu na iedere verplaatsing een streep in de 1iueaal te kr . . . en,

met bebulp van een krasinrichting, krijgen we een lineaal met de lewenate verdeling.

De invloed van de spoedfout verdwijnt geheel uit het proces door aehruik

" .

te maken van een referentie lineaal. Hiertoe plaatBen we etn tweeGe lin . . . 1 op de wag en met een microscoop er boven zodat de strapen die zich bier

op bevinden goed zijn waar te nemen.

Ais we nu de wag en met een intervalverplaatser verplaatsen zodat er eea aieuwe streep zichtbaar wordt in het microscoop, kunnea we DO met de

. fijnregeling de streep invangen en een streep trekken in de te ftrdelen lineaa1. Opdeae manier krijgen we een tweede 1i . . . . l welke gelijk is aan de eerste .. I~ nu van de eerste lineaal van iedere streep de

af-wijking van de no.inale maat bekend, dan kunnen :.e hiervoor carrigeren door b.v. de kruisdraad te verschuiven. We kunnen op deze manier ia principe een lineaal van:. 1 m. lengte maken met een 1lIIIl. verdaling_

Dit is zeer arbeidsintensief want we maeten nu achtereenvolgens

1000 x een interval verplaatsen, corrigeren, fijnregelen en een kras-trekken. Hierdoor zal de persoon die het apparaat bedient zeer snel ver-moeid worden waardoor de nauwkeurigheid voor een deel verloren aaat:,. Om dit te ondervangen hebben we voar de grofverplaatsing een stappenmotor genomen welke voor de intervalverplaatsing zorg draagt.

In plaats van visueel de streep door de micros coop wear te neman hebben we de microscoop uitgerust met een trillende spleet en een fotocel, deze laatste geeft een signaal dat afhankelijk is van de plaats van de micros coop boven de streep op de moeder lineaal. Het signaal dat nu uit de fotoeel komt wardt toegevoerd aan een fijnregeling (servo

Hr- mechanisme) enaan een scope welke ons iets verteld over de plaata van de mic:roscoop boven de streep. Met de fijnregeling verplaatst d.e

wagen tot de streep samenvalt met de as van de micros coop waarna auto-matisc:h een streep getrokken wordt op de te verdelen lineaal. Ala de

(4)

0

-rapport 111'.0257

streepgetrokken is geeft het kraswer~ een signaal waardoor •• ~r

vaiverplaatser inwerking treedt an bet proces aieh herhaell.

Om nu .en batere lineaal te krijgen daft de moeaer 1ineaa1 is.deze s,-- eeret gemeten op de interferometer waardooryan iedere stre •• de

afwijking van de aominale maat bekend is. Dit gegeven word'tYoor ieder

15 ~

streepnumraer in een ponsband gezet en via een ponsbandllt.el' ea Yewtaler . omgezet in aen gelijkspanningssignaal. nit signaal voeren we

t,.a

a_ ele exitator die de .apl.et laat trillen waardoor de eveuwicht.stoestand van de spleet wordt veranderd. Hierdoor ontstaat een onaeliJkvoradg signn1 op de fotocel waardoor de fijnregeling weer in werkiaa -.eclt en dus cefout in de moeder lineaal opgeheven vordt. op d ••• .aDier

hopen we een lineaal te verkrijgen welke bater is als de oorsproDkelijke. De reproduceerbaart\.id van het kraswerk, de stabiliteit van

de'verdeel-.~ machine, de oppervlakte kwaliteit van de

liaeaal

en andere factoren bepalen de uiteindelijke fout die in de te ver~en line&&1 blijft

zitten. De task van de man aan de verdeei_chine is nu een COtlc.relerewie .

2S ~ in .. plaats van een bedi.eude.

.~

11-De linealen waarin gekrast wordt hebben een H-voTmig profiel en ziju varnikkeld (zie tek.). Na het vernikkelen wordt vlak A vaarin de ,trepen worden getrokken gelept. De eerste lineaa1 is verdeeld op Gen schaafbank

-

--

...

J

L

en heeft een lengte van .:!:. 250 D'IIl. ))oor ·op .

-opschuiven en copieren m.b.v. fouten cart.cde hebben we uiteindelijk een lineaal vel'kregen van J meter lengte met een mm.verdeling vaar-van de streepfouten t.o.v. de aa.iaale . . at enkele ~m. bedrla.n.

De streepjes worden getrokken met e.a diamant-beitel, omdat dit een zeer slijtvast en hard materiaal iSJ waardoor de streepvorm en afmetingen zoveel mogelijk

het-zelfde blijft. Oak op deze manler van verdelen blijft het &en lanadurige zaak, o_at we na het instellen van de machine lIlOeten wachten totdat de moeder lineaal en de te verde len line,al beide dezelfde temperatuur he~,

waarna we kunnen gaan verdelen. De cyclus duur bedraagt . . .

'j.' ••

~.

c - - i:en

waardoor het altijd nog .:!:. 7000 sec. duurt om een lineaal van 1 s. lenct. een mm.verdeling te geven.

(5)

i

-, -~~: ";'''--.

•

'I I _ _ _ _

- - l

I - - .... _ I

r-'--i I

t

-

...

--

'"

;0\1---00

1

COMECTli

I

t

I

J

(6)

reppert IW. 02.5 7 II-l

.-

Toepassing van lalers in de lengtematiBi

Laaers be_taan in v . . schillende soorten. Voor onze doe1eil1dn aij"

&lj

s ~ de z.g_ Belium Neon gssliers geschikt. Dit zijn on.chu~dile voorverpea, die, zolang men niet recht in de bundel kijkt, ongevaarlijk zija. Is

zijn andere lasers die een zeer intense atrating uitzel'lden, w ... ~ Mn • 11

-

11-

21-...

b.v. kwarts !tan .... It.n. Oat de . . . . er gevaarlijk lijn is .,.1 dul.4eUji.

Een l •• er is een lichtbron die zich in twee opzichten onder.

chalet

van

4~

. gebruikelijke lichtbronnen.: het Hcht is zeer evenw:i.jd.il en hetheeft een srote cohaerentielengte.

Het eerste effect, de goede evenwijdigheid, maakt lasers ,escbiktftOl' b,.l uitrichten. De bundel kan zonder moeilijkheden en in vol daglieht

~~

II

honderden meters afstand opgevagen worden. Met een apeciale fotocel·taa .'

I

men de. pleats van de lichtvlek op eukele honderate mm. bepal ... 'VNT' I

uitrichtwerk zijn epeciale lasers (b.v. de tooling laser van ,~ 1l1_~,.) in de handel. De Rrijs is vrij hoog wat mede veroorzaakt wol!'4t doo~ de nauwkaurige afwerking van de montering en de exacte centreriq VaDd. laser daarin. De montage is een ges1epen buis die dez.lfde maat beaft

I

I, "

I I

als de bekende richtkijker van Taylor-Hobson, hij past in dezelfde ~nt8~iDl.

De TB-Twente bezit een tooling laser, die op

'7

December g.d~th.wd I "

is. (informatie ir. de Bruin) I

!

Het tweede

eff~ct,

de cOhaerentielengte, heeft betrekkina op de vptischel trillingen. Licht is een golfverschijnsel, maar in een BO~le lichtbroni trillen zeer veel "deeltjes" onafhankelijk van elkaar, en dat

nos

a

e- i

I

durande zeer korte tijd~ Er worden dus a.h.w. zeer veel onafbankalijke I

I

"golftreintjes" uitgezonden. Omdat deze zeer kort duren en ar &0 veel ai4a

merkt het oog, en ook een normale fotocel, daar niets van. lij in~f.TeDtia

wordt zo'n golftreintje in tweeen gesp1itst in twee gelijke ,olf~t.ct _,

. .

van ieder de halve trillingsintensiteit, die verschi11eade wegen af1 ... Zijn ,die wegen sterk verschillend in lengte, dan komen die twe. ''b.1ve'· • - treintjes elkaar nooit meer tegen: de staart van het ene halve treintje is a1 voorbij 'a18 de kop van het andere aankomt. Als er wel overlapping

(7)

•

10 IS 21 11 II

Nppon IV. ~2~7 II-2

opereedt; dan krijat men veel of weinig Hcht naanuate de .oliven in ciezelfde fase of in telengestelde fase aankomen, dus a,fh",lijk van: de grootte van het weaver.chil.

De eoaaerentie1engte is de lengte van het golf treintj e. ir tan due alleen interferentie optreden als het wegverschil in een interfero-meter. (dat gelij k bf sroter is dan de te meten 1engte). Kleiner is dan

deze cohaerentielengte. De co't!iaerentielengte is voor vench.iUen4e lichtbronnen verschillend, b.v. Ma, lamp: ca. 0,5 l1li1, 'T:ha~l.i_ 14.

Helium 20 l1li1. Cadmium 10 em enz. (afhankelijk van lamptype,

stnom-sterkte etc.).

Bijlasers is de cohaerentielengte praktisch onbeg.ren.d, t~te

voor de zg. "Bingle mode" lasers. De 1llOgeliJkh.id van interferentt. wordt daarbij door de meetopstelling bepaald, kan echter tient.l1en meters bedragen.

Voor interferentiele 1engtemeting moet dan .... de gal.1eaate ~

kaurig bekend zijn. Dat is aIleen het geval bij

xa.

frequentie-ae- . sta'iliseerde lasers (de golflengte is dan I op 107 ofbeterbekend). Deze "frequency-stabilised-single-mode lasers" zijn echtel'.~.

(10 x de prijs van een eenvoudige laser).

Laser interferometers:

Men kan met laserinterferometers 1inealen en eindmaten me teo i.,

.... '4utdmeetkamers. Voor gebruik in de werkplaats t b. v. vOO'rut

uli,-breren van grote (veelal numeriek bestuurde) gereedlchapsmaeh1aes bestaan 1aserinterferometers die uit drieonderdelen bestaan; I de laser + interferometer, II een speciale spiegel in fIOnted,.,

III

de complete electronica + voedillg. Op III kan mea. de _pl . . t.~ ,~ ..

II t.o.v. III direct in tiende ~m of ~inch aflezen.

SOmBwor.t

auto~

madsen voor temperatuuren luchtjruk ge~orrileeTd. Dece iutr.-at'Q zijn z&er koatbaar. (fabrikaten A.I.L.; Taylor Hobson. Perkin ~r.;

Hewlett Packard). De TH Delft besi't een dergelijk.l ... riii'.rfe~er

van Perkin Elmers. (informatie ir. van Beek)

(8)

:,,"".

hlppert 111'.. 0257 ·lII-l

.-

1115

-Het .etep van linealen op ean interferometer

Ben 'u...l.eninterferometer bestaat uit een beweegbarewalen di.

at.

meten lineaai draagtt een mieroseoop dat de strepen van de lin . . . 1

waarneeust en een interferometer die de verplaatsing van de wa . . · - ' meten. Deze opstelling is geschetst in bijaaande aibeelding(THl-SIO). Men brengt de lijnen van de lineaal een voor een onder het mi~r~8eoop

en bepaalt dan de afstanden van deze strepen

met

d. interfeTOtlltter. Om de meting voldoende snel te kunnen uitvoeren kan het leh . . 18"uto~

matiseerd worden. Het microseoop bevat een trillende apleet

aa

eeD foto- / cel en kan daarmede de plaats van 4en streepbeeid electrisch meten. Het electrische signaal kan met behulp van een gesehikt. motor ea eea

passeuda overbrenging de streep in hat midden van het aezich~sveld

b~en. De maxima en minima die ui t de interferometer ko8Ienword _ _ t

fotocellen waargenomen en electriseh geteld.

Een meeteyclus verloopt als volgt: met een grofverstellina v.n ~r I mm wordt een streep in het gezichtsveld gebracht, door de

fijn'ftrateUi_

automatisch gecentree'rd, en de interferometertelling wordt in pona1:umd '

geponsd. Zorn eyelus duurt ongeveer 2 seconden.

Een complete meting bevat2000 meetcycli omdat de lineaa! geWoo~ijk heea

u~ en terug ge . . ten wordt. Tijdsduur ca. 4000 sec. is ruim 1 uur.

Voor een nauwkeurige meting moet de temperatuur van de lucht, van

de

. _ lineaal en de luehtdruk nauwkeurig bekend zijn. Ook deze worden . . . . l . .

tia

in de pon.band geponad.

...

Voor de verdere uitwerkiljlg zorgt de rekenmachine van de T.B. (rekene •• ttrt.1;lllF

Deze leeft de meetresultaten in tabelvorm en desgewenst in 8~&fi.t. Oak geaidaelden etc. kunnen gemakkelijk worden berekend.

(de interferometer werkt - in verband met de vrij grotemeatienat .... met een "frequency-stabilised laser". model lt9, Spectra Pby~)"

(9)

Ii ~ '0 'd

A

0 Ii c+ ~ 'i • ~ 0 I\J \.Jl -.J C" ... N • Q) ~

580

I\' ::s Q) a'

Vervaardigen en meten van linealen op de THE