Winkligkeit ist ein Konzept, das in vielen Bereichen auftaucht, von der Mathematik bis zum Design. Es bezieht sich auf das Maß für die Schärfe von Winkeln oder Kurven in einer Form oder Struktur. Dieses Konzept kann auf verschiedene Arten von Entwürfen angewandt werden, z. B. auf Ingenieurprojekte und im Fertigungsdesign. Die korrekte Erfassung der Winkligkeit kann den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg bei diesen Vorhaben ausmachen, weshalb es sehr wichtig ist, sie zu verstehen. In diesem Blog-Beitrag wird der Begriff der Winkligkeit erläutert, sowie Anwendungsbereiche und Messinstrumente beschrieben.
Was versteht man unter Winkligkeit?
Unter Winkligkeit versteht man den Begriff des Winkels und dessen einzigartige Eigenschaften. Ein Winkel ist eine besondere Form, die entsteht, wenn sich zwei gerade Linien in einem Punkt treffen, während sich die Winkligkeit auf die Messungen bezieht, mit denen die Größe eines Winkels und sein Verhältnis zu anderen Winkeln beurteilt wird.
In welchen Bereichen spielt die Winkligkeit eine Rolle?
Winkel sind in der Mathematik und Physik von entscheidender Bedeutung, insbesondere für die Bildung von Formen und Figuren. In der Trigonometrie werden Winkel genutzt, um den Abstand zwischen Punkten auf einem Bogen oder einem runden Objekt zu bestimmen. Darüber hinaus benötigt die Geometrie Winkel als eine ihrer wesentlichen Komponenten bei der Konstruktion von Formen und Gestalten.
Der Winkel ist in der Physik wesentlich, um die Bewegung und die Kräfte von Objekten zu verstehen. Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung sind grundlegende Messgrößen, die zur Erklärung der Rotationsbewegung verwendet werden, während die Zentripetalkraft zur Veranschaulichung eines Antriebs verwendet werden kann, der auf einen Gegenstand entlang einer gekrümmten Linie wirkt und dessen Größe mit der Winkelgeschwindigkeit und der Kreisgröße zusammenhängt.
In der Mechanik und Elektronik wird der Winkel zur genauen Bestimmung der Ausrichtung von Maschinen und Geräten sowie zur Positionssteuerung von Sensoren oder Antennen verwendet. Außerdem gibt es verschiedene Methoden zur Messung von Winkeln: Gradmaß, Bogenmaß und ein Neigungsmesser liefern bei Bedarf genaue Messwerte. Mit diesen Messungen können Sie sicherstellen, dass jede Maschine oder jedes Gerät entsprechend den Spezifikationen korrekt positioniert ist. Die traditionelle Einheit für die Messung von Winkeln ist der Grad, mit dem ein Vollkreis in 360 Grad unterteilt wird. Es gibt jedoch auch eine alternative Methode: das Bogenmaß, wobei ein Vollkreis 2π Einheiten entspricht. Der Neigungsmesser ist ebenfalls erhältlich und wird als Instrument zur Messung des Winkels zwischen zwei Ebenen verwendet.
Symbol der Winkligkeit
Die Winkligkeit bestimmt, in welchem Verhältnis ein Winkel zu seinem Bezugspunkt – sei es eine Linie, eine Ebene oder eine andere Form – steht, wenn die gegebene Linie nicht genau 90 Grad beträgt.
Symbolisch wird die Winkligkeit mit Linien dargestellt, die im selben Ursprungspunkt beginnen und nicht rechtwinklig sondern spitzwinklig aufeinander stehen.
Winkligkeit als Ausrichtungstoleranz
Durch Winkligkeit können entworfene Teile innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs präzise zusammengefügt werden, um in einer Baugruppe ordnungsgemäß zu funktionieren. Diese Ausrichtungstoleranz wird bei der geometrischen Produktspezifikation und -prüfung (GPS) in der Fertigung und Konstruktion verwendet, um sicherzustellen, dass die Komponenten genau in die dafür vorgesehenen Baugruppen eingesetzt werden können.
Die Winkligkeit als Ausrichtungstoleranz misst den Grad der Genauigkeit zwischen zwei Komponenten oder verschiedenen Teilen in einer Baugruppe. Ein Beispiel ist ein Gelenk im Bremssystem eines Autos, das innerhalb einer bestimmten Winkeltoleranz korrekt ausgerichtet sein muss, damit es ordnungsgemäß funktioniert. Ist dies nicht der Fall, können die Bremsen versagen und die Sicherheit der Fahrer gefährden.
Die GPS ist ein System, das von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) entwickelt wurde und eine standardisierte Methode zur Spezifikation und Prüfung von Produktgeometrie ermöglicht. Die GPS umfasst eine Reihe von Toleranzen, einschließlich Winkeltoleranzen, die sicherstellen, dass die Bauteile in einer Baugruppe ordnungsgemäß zusammenarbeiten.
Innerhalb der Winkeltoleranzen müssen drei Definitionen berücksichtigt werden. Der absolute Winkel bezieht sich auf den Grad zwischen einem Teil und einer Bezugsebene. Der relative Winkel definiert Messungen zwischen zwei Bauteilen und der Oberflächenwinkel wird durch den Vergleich zweier Oberflächen eines Gegenstands bestimmt.
Die Winkeltoleranz ist eine weit verbreitete Ausrichtungstoleranz in verschiedenen Branchen, wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Elektronik und dem Maschinenbau. Insbesondere im Automobilsektor garantieren die Winkeltoleranzen, dass die Komponenten der Lenkung und der Bremsen korrekt ausgerichtet und montiert sind. Winkligkeit ist in der Luft- und Raumfahrtindustrie von größter Bedeutung, um zu gewährleisten, dass die Flugzeugkomponenten für einen optimalen Betrieb genau ausgerichtet sind.
Messung der Winkligkeit
Um die Winkligkeit als Ausrichtungstoleranz genau zu messen und zu bewerten, setzen Ingenieure spezielle Werkzeuge wie Koordinatenmessgeräte (CMM) und Winkelmessgeräte ein. CMM sind computergesteuerte Geräte, die die Geometrie von Bauteilen oder Baugruppen mit großer Genauigkeit messen. Winkelmessgeräte hingegen sind tragbare Instrumente, mit denen sich die Winkel zwischen zwei Teilen oder Oberflächen im Handumdrehen ermitteln lassen.
Verwendung einer Messuhr
Befestigen Sie das Messobjekt in einem präzisen Winkel auf seiner Bezugsebene mit einer branchenüblichen Winkelplatte und Halterung. Um die Genauigkeit zu gewährleisten, verwenden Sie bei diesem Schritt entweder einen Messdorn oder eine Stiftlehre. Wenn Ihre Messwerte mit den Vorgaben der Zeichnung übereinstimmen, können Sie garantieren, dass Ihr eingesetzter Messdorn (oder Ihre Messnadel) korrekt horizontal ausgerichtet ist – das heißt, dass er bei Verwendung einer Messuhr parallel zur Messplatte liegt. Letztendlich wird die Winkligkeit durch die Berechnung der höchsten und niedrigsten Werte aus dem Ausschlag Ihrer Messuhr bestimmt.
Die korrekte Positionierung des Dorns in Synchronisation mit der Messplatte sowie die Einstellung anderer Werkzeuge wie Winkelplatten und Messobjekte kann allerdings viel Zeit in Anspruch nehmen. Darüber hinaus kann es bei der Prüfung der Winkligkeit einer Ebene aufgrund einer Fülle von Messpunkten zu ungenauen Ergebnissen kommen. Und nicht zuletzt kann es sich als schwierig erweisen, Objekte genau zu messen, die nicht effektiv auf der besagten Winkelplatte befestigt werden können.
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Quellen
https://www.keyence.de/ss/products/measure-sys/gd-and-t/type/orientation-tolerance.jsp
https://www.technisches-zeichnen.net/technisches-zeichnen/grundkurs-04/lagetoleranzen.php