CH657451A5 - Messwerkzeug. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messwerkzeug gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Messwerkzeuge bestehen meist aus Stahl, vorzugsweise legierten Stählen, oder Hartmetallen; Einstellstücke werden oft in einer Länge von 300 mm bis 1200 mm (und länger) mit einer Toleranz von etwa + 0,006 mm hergestellt und bestehen meist aus schwach legierten Stählen, wobei die Legierungszusätze (zusammen meist weniger als 5%) insbesondere Mangang und Vanadium oder Mangan oder Chrom sind. Nachteilig ist dabei, dass durch Wärmeausdehnung und/ oder Abrieb oder Verschleiss während des Gebrauchs und, z.B. bei länglichen Messwerkzeugen, durch Verzug Massund/oder Formänderungen auftreten. Verzug des Messwerkzeugs ergibt sich insbesondere beim Härten, Schleifen und Messen und, besonders wenn das Messwerkzeug schon z. B. durch das Härten verzogen ist, bei Temperaturänderungen. Wegen solchen Verzugs sind längere Einstellstücke — Länge grösser als 500 mm — schwer oder überhaupt nicht innerhalb der geforderten Toleranzen herstellbar. Der Verzug ändert die Länge oder das Mass, die Mess-, Mass- oder Einstellänge, des Einstellstücks.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Messwerkzeuges, bei dem solche Mass- und/oder Formänderungen vermindert oder verhindert werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Messwerkzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass es aus keramischem oder faserverstärktem Werkstoff besteht.

Vergleichsweise ergibt sich gegenüber den Messwerkzeugen aus Stahl oder dgl. folgendes: Das Messwerkzeug aus keramischem Werkstoff dehnt sich bei Wärme wesentlich weniger aus (kleinerer Wärmeausdehnungskoeffizient), ist also wesentlich weniger temperaturempfindlich, und ist auch wesentlich verschleiss- oder abriebfester. Das Messwerkzeug aus faserverstärktem Werkstoff dehnt sich bei Wärme noch weniger aus. Ferner treten weniger oder keine Verzugsprobleme auf, und insbesondere bleiben dadurch Mess-, Massoder Abstandsflächen oder Mess- oder Massbacken des Messwerkzeugs zumindest praktisch zueinander parallel. Dies ist besonders bei länglichen Messwerkzeugen von Vorteil. Das Mess werkzeug aus keramischem Werkstoff und öfter auch das Messwerkzeug aus faserverstärktem Werkstoff sind steifer (grösserer Elastizitätsmodul). Des weiteren ist das Messwerkzeug nun nichtrostend und aus keramischem Werkstoff leichter, aus faserverstärktem Werkstoff im allgemeinen noch leichter. Es ist ferner unmagnetisch, wodurch Messfehler, Einstellfehler oder dgl. vermindert oder verhindert werden können.

Das erfindungsgemässe Messwerkzeug weist also grössere Mass- und/oder Formgenauigkeit auf. Dies heisst, dass z.B. das am als Prüf- oder Geberkörper ausgebildeten Messwerkzeug vorgesehene, von ihm gegebene Mass und/oder die dem Prüf- oder Geberkörper eigene oder an ihm vorgesehene, von ihm gegebene Form sich nicht stark, nicht unzulässig oder zumindest praktisch nicht ändern, bzw. ändert. Es können nun auch längere Messwerkzeuge, z. B. Einstellstücke mit einer Messlänge grösser als etwa 500 mm, leichter oder überhaupt erst innerhalb der geforderten Toleranzen hergestellt werden. Das längere Messwerkzeug, ob es nicht verzogen oder verzogen ist, behält oder behält praktisch, z. B.

beim Messen oder bei Temperaturänderungen, seine Form und somit seine Messlänge bei, insbesonders weil es, im Gegensatz zum Messwerkzeug aus Stahl oder dgl., sehr wenig, kaum oder praktisch nicht biegsam ist, also recht steif ist.

Bei einem als Lehre ausgebildeten Messwerkzeug handelt es sich im allgemeinen um einen Lehrdorn, z.B. Grenzlehr-dorn oder Messzylinder, oder um eine Rachenlehre. Bei einem als Prisma ausgebildeten Messwerkzeug ist ein Geberkörper mit einer Rinne spitz- oder stumpfwinkligen Querschnitts, die er dem genannten zylindrischen Körper darbietet, damit dieser in ihr mittels beidseitiger Linienberührung gut festliegen kann. Die Erfindung sorgt dafür, dass die Rinnenform und der Rinnenquerschnittswinkel im Sinn der Lösung der Aufgabe der Erfindung zumindest praktisch erhalten bleiben.

Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemässen Messwerkzeuges sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.

Im Vergleich zu den Messwerkzeugen aus Stahl oder dgl. werden das Messwerkzeug gemäss dem Anspruch 2 besonders wegen seiner wesentlich kleineren Wärmeausdehnung und Verschleiss- oder Abriebfestigkeit, das Messwerkzeug gemäss dem Anspruch 3 besonders wegen seiner noch kleineren Wärmeausdehnung als beim Anspruch 2, das Messwerkzeug gemäss dem Anspruch 4 besonders wegen seiner äusserst kleinen Wärmeausdehnung und alle drei Messwerkzeuge, insbesondere bei länglicher Form, dazu noch besonders wegen ihrer Verzugsarmut oder -freiheit empfohlen. Die Kohlenstoffaser hat einen negativen, die Glasfaser einen positiven Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Das Messwerkzeug kann auch z.B. aus Siliziumnitrid (SÌ3N4) als keramischem Werkstoff bestehen. Ferner kann das Messwerkzeug z.B. aus faserverstärktem Metall oder einer faserverstärkten Legierung, jeweils mit kleinerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als für Stahl oder dgl., bestehen. Das keramische Messwerkzeug wird insbesondere durch Sintern, vorzugsweise von Siliziumkarbid (SiC), oder heissisotatisches Pressen hergestellt.

Das erfindungsgemässe Messwerkzeug kann zum Beispiel eine Lehre, das heisst ein Messwerkzeug zur Nachprüfung mindestens einer Abmessung eines Werkstücks, Maschinenteils oder dgl., oder z.B. ein Endmass, das heisst ein Klötzchen mit sehr gut ebenen, parallelen Messflächen, das als Längenmass-Normale dient, sein; durch Aneinanderset-zen mehrerer Endmasse können beliebige Masslängen auf 0,001 mm genau gebildet werden. Das erfindungsgemässe Messwerkzeug kann aber auch z.B. eine Schublehre oder deren langes Führungsteil, auf dem der Schieber sitzt, oder z. B. ein Winkelmesser sein.

In der Zeichnung sind in den Fig. 1 bis 3 zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Messwerkzeuges dargestellt.

Fig. 1 und 2 zeigen das eine Ausführungsbeispiel, wobei es sich um ein Einstellstück zum Einstellen eines Innentasters handelt; Fig. 1 zeigt es in einer Seitenansicht aus Richtung I (siehe Fig. 2), und Fig. 2 zeigt es in einer Draufsicht aus Richtung II (siehe Fig. 1).

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Fig. 3 zeigt das andere Ausführungsbeispiel, und zwar einen Grenzlehrdorn, in Seitenansicht.

Das Einstellstück gemäss Fig. 1 und 2 besteht einteilig aus einer geraden Schiene 10 rechteckigen Querschnitts und zwei dem Einstellstück U-Form gebende, gleiche Massbak-ken 11 und 12 an jedem Ende. Die Schiene 10 und die Massbacken 11 und 12 bestehen aus kohlenstoffaser- und glasfaserverstärktem, organischem Kunststoff. Die beiden Massbacken 11 und 12 weisen zwei zueinander hin weisende, zueinander parallele Massflächen 13 und 14 auf, deren Abstand voneinander das von dem Einstellstück 10 bis 12 gegebene Mass ist. Der strichpunktiert und sehr vereinfacht angedeutete Innentaster 15 weist zwei in einer gemeinsamen, ideellen Achse 16 liegende Stifte 17 und 18 auf, die durch Verstellen des Innentasters 15 von der Mittelachse 19 desselben her symmetrisch zu ihr in der Achse 16 bewegbar sind. Gemäss Fig. 1 berühren die Stifte 17 und 18 die Massflächen 13 und 14 und wird gerade das eben genannte Mass abgenommen. Mit der beschriebenen Einrichtung wird z.B. ein Innendurchmesser eines Turbinengehäuses geprüft oder nachgeprüft. Die Massflächen 13 und 14, ihre Parallelität zueinander und ihr Abstand voneinander sind sehr genau hergestellt. Dieser Abstand bzw. dieses Mass beträgt 1100 mm, wobei die Toleranz ± 0,006 mm ist. Durch die Verwendung des genannten faserverstärkten Werkstoffs für das Einstellstück 10 bis 12 ergibt sich erstens, dass das Einstellstück 10 bis 12 eine äusserst geringe Wärmeausdehnung hat und steif und verzugsfest ist und aus diesen Gründen jener Abstand bzw. jenes Mass besser erhalten bleibt, und zweitens, dass das Einstellstück 10 bis 12 unmagnetisch, nichtrostend und sehr leicht ist. Dadurch, dass die Schiene 10 und die Messbacken 11 und 12 unmagnetisch sind, kön-5 nen für die meist kleinen Stifte 17 und 18 Einstellfehler vermindert oder verhindert werden.

Der Grenzlehrdorn gemäss Fig. 3, der sich einstückig aus einem die Gutseite darstellenden, kurzen Zylinder 20, einem die Ausschussseite darstellenden, kurzen Zylinder 21 und ei-lo nem längeren Zwischenzylinder 22 kleineren Durchmessers zusammensetzt, besteht aus Siliziumkarbid. Dadurch ergibt sich erstens, dass die Umfange der Zylinder 20 und 21 ver-schleissfester sind und die Zylinder 20 und 21 eine geringere Wärmeausdehnung haben und somit die Durchmesser der 15 Zylinder 20 und 21 besser erhalten bleiben, und zweitens,

dass der Grenzlehrdorn unmagnetisch, nichtrostend und recht leicht ist.

Öfter ist es vorteilhafter, wenn die Schiene einen zylindrischen, insbesondere hohlzylindrischen Querschnitt aufweist. 20 Im Vergleich zur Schiene rechteckigen Querschnitts aus fa- ' serverstärktem Werkstoff ist die Schiene hohlzylindrischen Querschnitts aus faserverstärktem Werkstoff leichter herstellbar und in jeder Richtung gleich steif. Vorteilhafter ist öfter auch ein quadratischer Schienenquerschnitt. — Bei ei-25 ner Länge der Schiene von etwa 500 mm beträgt der rechtek-kige Querschnitt der Schiene insbesondere etwa 30 bis 40mmx 10 bis 13 mm.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

657 451 PATENTANSPRÜCHE

1. Messwerkzeug für mindestens eine der folgenden Grössen, nämlich Durchmesser, Abstand, Länge, Winkel und/oder Form, und wenigstens mit einem Taster zur Prüfung von Innen- und/oder Aussenmassen oder -formen, dadurch gekennzeichnet, dass es aus keramischem oder faserverstärktem Werkstoff besteht.

2. Messwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Siliziumkarbid (SiC) als keramischem Werkstoff besteht.

3. Messwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus kohlenstoffaserverstärktem, organischem Kunststoff besteht.

4. Messwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus kohlenstoffaser- und glasfaserverstärktem, organischem Kunststoff besteht.