Claims (4)
1. Maß-, Form- und Lageverkörperungen aus Faserverbundwerkstoffen, insbesondere unter Verwendung von Kohlenstoff- und/oder Aramidfasern, gekennzeichnet dadurch, daß der Faserverbundwerkstoff mindestens hinsichtlich seiner der Atmosphäre zugänglichen Oberfläche mit einer diffusionssperrenden Schicht versehen ist.1. dimensional, shape and Lageverkörperungen of fiber composites, in particular using carbon and / or aramid fibers, characterized in that the fiber composite material is provided at least with respect to its surface accessible to the atmosphere with a diffusion barrier layer.
2. Maß-, Form- und Lageverkörperungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die diffusionssperrende Schicht aus leitenden Material, vorzugsweise aus Metall oder Metallverbindungen besteht.2. dimensional, shape and Lageverkörperungen according to claim 1, characterized in that the diffusion barrier layer of conductive material, preferably of metal or metal compounds.
3. Maß-, Form- und Lageverkörperungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die diffusionssperrende Schicht aus nichtleitendem Material, vorzugsweise aus Glas, Keramik oder Wachs besteht.3. dimensional, shape and Lageverkörperungen according to claim 1, characterized in that the diffusion barrier layer of non-conductive material, preferably glass, ceramic or wax.
4. Maß-, Form- und Lageverkörperungen nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der die Steifigkeit und Festigkeit sowie den Längen-Temperatur-Koeffizienten des Faserverbundwerkstoffes bestimmenden Schicht (1) aus kohlenstoffaserverstärktem Plast und der diffusionssperrenden Schicht (3) eine Schicht (2) aus elektrisch isolierenden Material eingefügt ist.4. dimensional, shape and Lageverkörperungen according to claim 1 and 2, characterized in that between the stiffness and strength and the length-temperature coefficient of the fiber composite material determining layer (1) made of carbon fiber reinforced plastic and the diffusion barrier layer (3) Layer (2) is inserted from electrically insulating material.
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft Maß-, Form- und Lageverkörperungen aus Faserverbundwerkstoffen, die vorzugsweise unter Verwendung von Kohlenstoff- und/oder Aramidfasern für große Längen hergestellt sind. Anwendungsbeispiele der Erfindung sind u. a. Trägerelemente für Meßgeräte, geodätische Meßlatten, Endmaße, Stufenendmaße und Prüfkörper für Meßmaschinen, Meßroboter und Werkzeugmaschinen, Lehren, flexible Maßstabträger sowie Normale in Bearbeitungszentren.The invention relates to dimensional, shape and Lageverkörperungen of fiber composites, which are preferably made using carbon and / or aramid fibers for long lengths. Application examples of the invention are u. a. Carrier elements for measuring instruments, geodetic measuring rods, gauge blocks, step gauges and test specimens for measuring machines, measuring robots and machine tools, gauges, flexible scale carriers and standards in machining centers.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Faserverbundwerkstoffe werden in der Fertigungsmeßtechnik beroits seit längerem für verschiedene, oft kompliziert zu fertigende Meßgeräteteile und für Hauptbaugruppen von Handmeßgeräten für große Längen eingesetzt. International durchgesetzt hatte sich z.B. das Stabmikrometer 8225 für Messungen bis zu 11500mm der Firma AB C. E. Johannson, Eskiltstuna/Schweden, dessen zigarrenförmiger Grundkörper aus glasfaserverstärktem Plast (GFP) besteht; gleichfalls aus GFP gibt es schon seit vielen Jahren Meßbänder (DD-AP30900). Seit Mitte der 70er Jahre führen sich mehr und mehr sowohl in der Fertigungsmeßtechnik als auch in der Geodäse Maßverkörperungen aus kohlenstoffaserverstärktem Plast (KFP) ein. So sind u.a. Meßgeräte für Innen- und Außenmessungen großer Längen (DD-WP 138835), ein „Multivalenter Trägerelementesatz für Handmeßgeräte großer Längen" (DD-WP 156444), Endmaße bzw. Stufenendmaße (DD-WP238665, DE-PS3806791, DE-PS3817174), „Prüfkörper für Koordinaten-Meßgeräte" (DE-PS3823684), aber auch verschiedene Meßbänder (DE-PS2950580, DD-WP250439, DD-WP248647, DD-WP263818), die KFP als hauptsächlichen Werkstoff einsetzen, bekannt. Zudem kommen Easislattan und Paßpunktsysteme als KFP-Maßverkörperungen für das Prüfen großer Bauteile mit geodätischen Meßmitteln zum Einsatz. Weiterhin gibt es einen ersten Vorschlag, den Grundkörper von Lehren, die der gleichzeitigen Maß-, Form- und Lageprüfung, wiederum bevorzugt an großen Bauteilen, dienen, unter Verwendung von KFP herzustellen. Die starren KFP-Maßverkörperungen zeichnen sich im allgemeinen durch sehr geringe Masse bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und einen Längen-Temperatur-Koeffizienten (LTK) nahe oder gleich Null aus. Des weiteren wird, wenn die Maßverkörperung mehrteilig und aus verschiedenen Materialien ausgeführt ist, die Struktur des Verbundwerkstoffes so gestaltet, daß dessen LTK gering negativ und daraus folgend der der Gesamtkonstruktion wiederum gleich Null ist (vgl. DD-WP 238665). Der Vorteil solcher Maßverkörperungen besteht neben der hohen Maßkonstanz bei praktisch allen Umgebungstemperaturen und der damit höheren Sicherheit der Messung auch darin, daß die Messungen sofort, und nicht erst nach dem allgemein geforderten Temperaturausgleich zwischen Maßverkörperung und Prüfling (üblich: 1,5...4hl) durchgeführt werden können. Grundsätzlich analog sind die Verhältnisse bei dem Einsatz von Aramidfasern statt der bislang bevorzugten Kohlenstoffasern. Nachteil aller Faserverbiindwerkstoffe ist, daß es unter bestimmten Umweltbedingungen, namentlich bei hoher Luftfeuchtigkeit in Verbindung mit relativ hoher Temperatur, zu einer Aufnahme von Feuchtigkeit durch das Polymer (bevorzugt Epoxidharz) und durch die Verbundstruktur (in Zwischenschichten, Vakuolen u.a.) kommt. Das führt zu einer unerwünschten Quellung des Materials und ggf. zu Änderungen von Maßen und mechanischen Eigenschaften.Fiber composite materials have long been used in production metrology beroits for various, often complicated to be manufactured meter parts and main assemblies of Handmeßgeräten for long lengths. Internationally enforced e.g. the rod micrometer 8225 for measurements up to 11500mm of the company AB C. E. Johannson, Eskiltstuna / Sweden, whose cigar-shaped body consists of glass fiber reinforced plastic (GFP); also from GFP, there have been measuring tapes for many years (DD-AP30900). Since the mid-seventies more and more mass production of carbon fiber reinforced plastic (KFP) has become more and more common both in production measuring technology and in the Geodäse. So are u.a. Measuring instruments for internal and external measurements of long lengths (DD-WP 138835), a "Multivalent carrier element set for handheld measuring devices of large lengths" (DD-WP 156444), final dimensions or step gauges (DD-WP238665, DE-PS3806791, DE-PS3817174), " Specimens for coordinate measuring instruments "(DE-PS 3823684), but also various measuring tapes (DE-PS2950580, DD-WP250439, DD-WP248647, DD-WP263818), the KFP use as the main material known. In addition, Easislattan and Paßpunktsysteme are used as KFP-Maßverkörperungen for testing large components with geodetic measuring means. Furthermore, there is a first proposal to make the body of teachings, which serve the simultaneous dimensional, shape and attitude test, again preferably on large components, using KFP. The rigid KFP measuring graduations are generally characterized by very low mass with simultaneously high rigidity and a length-temperature coefficient (LTK) close to or equal to zero. Furthermore, if the material measure is made of several parts and made of different materials, the structure of the composite material is designed so that its LTK low negative and consequently the total construction is equal to zero (see DD-WP 238665). The advantage of such material measures is in addition to the high dimensional stability at virtually all ambient temperatures and thus higher reliability of the measurement also in the fact that the measurements immediately, and not only after the generally required temperature compensation between material standard and DUT (usual: 1.5 ... 4hl ) can be performed. Basically, the conditions are analogous to the use of aramid fibers instead of the previously preferred carbon fibers. Disadvantage of Faserverbiindwerkstoffe is that under certain environmental conditions, namely at high humidity in conjunction with relatively high temperature, to a moisture uptake by the polymer (preferably epoxy resin) and by the composite structure (in interlayers, vacuoles, etc.). This leads to an undesirable swelling of the material and possibly to changes in dimensions and mechanical properties.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, die Maßkonstanz von Konstruktionen aus Faserverbundwerkstoffen, die als Maß-, Form- und Lageverkörperungen eingesetzt werden, auch unter ungünstigen Umweltbedingungen zu gewährleisten.The aim of the invention is to ensure the dimensional stability of structures made of fiber composites, which are used as Maß-, form and Lageverkörperungen, even under unfavorable environmental conditions.