CH657451A5

CH657451A5 - MEASURING TOOL.

Info

Publication number: CH657451A5
Application number: CH413682A
Authority: CH
Inventors: Wilhelm Vogel
Original assignee: Mtu Muenchen Gmbh
Priority date: 1981-09-09
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1986-08-29
Also published as: GB2121177A; DE3135585A1; FR2512542B3; FR2512542A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messwerkzeug gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a measuring tool according to the preamble of claim 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. Measuring tools mostly consist of steel, preferably alloyed steels, or hard metals; Adjustments are often made in a length of 300 mm to 1200 mm (and longer) with a tolerance of about + 0.006 mm and mostly consist of weakly alloyed steels, with the alloy additives (together usually less than 5%) especially manganese and vanadium or manganese or are chrome. The disadvantage here is that thermal expansion and / or abrasion or wear during use and, e.g. in the case of elongated measuring tools, due to distortion of dimensions and / or shape. Warping of the measuring tool results in particular when hardening, grinding and measuring and, especially if the measuring tool is already e.g. B. warped by hardening, with temperature changes. Because of such distortion, longer adjustment pieces - length greater than 500 mm - are difficult or impossible to manufacture within the required tolerances. The distortion changes the length or the dimension, the measuring, measuring or setting length of the adjusting piece.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Messwerkzeuges, bei dem solche Mass- und/oder Formänderungen vermindert oder verhindert werden. The object of the invention is to provide a measuring tool in which such dimensional and / or shape changes are reduced or prevented.

Diese Aufgabe wird bei einem Messwerkzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass es aus keramischem oder faserverstärktem Werkstoff besteht. This object is achieved according to the invention in the case of a measuring tool of the type mentioned at the outset in that it consists of ceramic or fiber-reinforced material.

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. Compared to the measuring tools made of steel or the like, the following results: The measuring tool made of ceramic material expands significantly less under heat (lower coefficient of thermal expansion), is therefore significantly less sensitive to temperature, and is also much more wear and abrasion resistant. The measuring tool made of fiber-reinforced material expands even less when heated. Furthermore, fewer or no distortion problems occur, and in particular measuring, measuring or spacing surfaces or measuring or measuring jaws of the measuring tool thereby remain at least practically parallel to one another. This is particularly advantageous for elongated measuring tools. The measuring tool made of ceramic material and more often the measuring tool made of fiber-reinforced material are stiffer (greater modulus of elasticity). Furthermore, the measuring tool is now rustproof and lighter from ceramic material, and generally lighter from fiber-reinforced material. It is also non-magnetic, which means that measurement errors, setting errors or the like can be reduced or prevented.

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. The measuring tool according to the invention thus has greater dimensional and / or dimensional accuracy. This means that e.g. the dimensions of the measuring tool provided as a test or donor body and given by him and / or the shape of the test or donor body that is his own or provided for by him or provided does not change or change strongly, not inadmissibly or at least practically not. Longer measuring tools, e.g. B. adjusting pieces with a measuring length greater than about 500 mm, lighter or only be produced within the required tolerances. The longer measuring tool, whether it is not warped or warped, retains or retains practically, e.g. 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. when measuring or with temperature changes, its shape and therefore its measuring length, especially because, in contrast to the measuring tool made of steel or the like, it is very little, hardly or practically not flexible, that is to say quite rigid.

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. A measuring tool designed as a teaching is generally a teaching mandrel, e.g. Limit plug gauge or measuring cylinder, or around a pharyngeal gauge. In the case of a measuring tool designed as a prism, there is a transmitter body with a groove with an acute or obtuse-angled cross-section, which it presents to the cylindrical body mentioned, so that it can be firmly fixed in it by means of line contact on both sides. The invention ensures that the channel shape and the channel cross-section angle are at least practically retained in the sense of solving the problem of the invention.

Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemässen Messwerkzeuges sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4. Advantageous embodiments of the measuring tool according to the invention are the subject of claims 2 to 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. Compared to the measuring tools made of steel or the like. The measuring tool according to claim 2 is particularly because of its significantly smaller thermal expansion and wear or abrasion resistance, the measuring tool according to claim 3 especially because of its even smaller thermal expansion than in claim 2, the measuring tool according to Claim 4 especially because of its extremely small thermal expansion and all three measuring tools, especially with an elongated shape, especially recommended because of their low or no distortion. The carbon fiber has a negative, the glass fiber a positive coefficient of thermal expansion.

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. The measuring tool can also e.g. consist of silicon nitride (SÌ3N4) as a ceramic material. Furthermore, the measuring tool can e.g. made of fiber-reinforced metal or a fiber-reinforced alloy, each with a smaller coefficient of thermal expansion than for steel or the like. The ceramic measuring tool is produced in particular by sintering, preferably silicon carbide (SiC), or hot isotatic pressing.

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. The measuring tool according to the invention can, for example, be a teaching, i.e. a measuring tool for checking at least one dimension of a workpiece, machine part or the like, or e.g. a final dimension, that is, a block with very well even, parallel measuring surfaces, which serves as a standard of length dimension; By placing several final dimensions together, any desired length can be formed with an accuracy of 0.001 mm. However, the measuring tool according to the invention can also e.g. a caliper or its long guide part on which the slide sits, or z. B. be a protractor.

In der Zeichnung sind in den Fig. 1 bis 3 zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Messwerkzeuges dargestellt. 1 to 3, two exemplary embodiments of the measuring tool according to the invention are shown in the drawing.

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). Fig. 1 and 2 show the one embodiment, which is an adjusting piece for adjusting an internal button; 1 shows it in a side view from direction I (see FIG. 2), and FIG. 2 shows it in a top view from direction II (see FIG. 1).

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

657 451 657 451

Fig. 3 zeigt das andere Ausführungsbeispiel, und zwar einen Grenzlehrdorn, in Seitenansicht. Fig. 3 shows the other embodiment, namely a limit plug gauge, in side view.

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. 1 and 2 consists in one part of a straight rail 10 of rectangular cross-section and two identical measuring jaws 11 and 12 at each end giving the adjusting piece a U-shape. The rail 10 and the measuring jaws 11 and 12 consist of carbon fiber and glass fiber reinforced organic plastic. The two measuring jaws 11 and 12 have two mutually parallel, mutually parallel measuring surfaces 13 and 14, the spacing of which is the dimension given by the adjusting piece 10 to 12. The dash-dotted and very simplified inside button 15 has two pins 17 and 18 lying in a common, ideal axis 16, which can be moved symmetrically to the axis 16 thereof by adjusting the inside button 15 from the central axis 19 thereof. 1, the pins 17 and 18 touch the measuring surfaces 13 and 14 and the measure just mentioned is being removed. With the described device e.g. an inner diameter of a turbine housing is checked or checked. The dimensions 13 and 14, their parallelism to one another and their distance from one another are produced very precisely. This distance or this dimension is 1100 mm, the tolerance being ± 0.006 mm. The use of the fiber-reinforced material mentioned for the setting piece 10 to 12 results firstly in that the setting piece 10 to 12 has an extremely low thermal expansion and is stiff and distortion-resistant and for this reason that distance or that dimension is better preserved, and secondly, that the setting piece 10 to 12 is non-magnetic, rustproof and very light. Because the rail 10 and the measuring jaws 11 and 12 are non-magnetic, setting errors for the mostly small pins 17 and 18 can be reduced or prevented.

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, The limit plug plug according to FIG. 3, which is composed in one piece from a short cylinder 20 which represents the good side, a short cylinder 21 which represents the reject side and a longer intermediate cylinder 22 of smaller diameter, consists of silicon carbide. First of all, this means that the circumference of cylinders 20 and 21 is more wear-resistant and cylinders 20 and 21 have a lower thermal expansion and thus the diameters of 15 cylinders 20 and 21 are better preserved, and secondly,

dass der Grenzlehrdorn unmagnetisch, nichtrostend und recht leicht ist. that the limit plug gauge is non-magnetic, rust-free and quite light.

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. It is often more advantageous if the rail has a cylindrical, in particular hollow cylindrical cross section. 20 Compared to the rail of rectangular cross-section made of fiber-reinforced material, the rail of hollow-cylindrical cross-section made of fiber-reinforced material is easier to manufacture and is equally stiff in every direction. A square rail cross section is often more advantageous. - With a length of the rail of approximately 500 mm, the rectangular cross section of the rail is in particular approximately 30 to 40 mm × 10 to 13 mm.

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

s s

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

657 451 PATENT CLAIMS

1. Measuring tool for at least one of the following sizes, namely diameter, distance, length, angle and / or shape, and at least with a probe for testing internal and / or external dimensions or shapes, characterized in that it is made of ceramic or fiber-reinforced Material exists.

2. Measuring tool according to claim 1, characterized in that it consists of silicon carbide (SiC) as a ceramic material.

3. Measuring tool according to claim 1, characterized in that it consists of carbon fiber reinforced, organic plastic.

4. Measuring tool according to claim 1, characterized in that it consists of carbon fiber and glass fiber reinforced, organic plastic.