DD290255A5 - Lehre, vorzugsweise fuer grosse laengen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lehre zur Pruefung der Einhaltung von Masz-, Form- und Lagetoleranzen. Ihre Anwendung bietet sich besonders dann an, wenn unter Produktionsbedingungen an groszen Bauteilen relativ kleine Toleranzen mit hoher Sicherheit ueberprueft werden muessen. Ziel der Erfindung ist es, eine leicht handhabbare und maszstabile Lehre zur funktionellen Bauteilpruefung zu schaffen. Die erfindungsgemaesze Lehre besteht aus einem Masz, Form und Lage bestimmenden Grundkoerper aus Faserverbundstruktur unter Verwendung von Kohlenstoff- und/oder Aramidfasern, der bevorzugt als aufgeloeste Tragwerkstruktur gestaltet ist. Gegenueber Lehren aus Stahl zeichnet sich die Lehre durch eine bis zu 90% verringerte Masse und Maszkonstanz unter praktisch allen Temperaturbedingungen aus.{Lehre; grosze Laenge; Faserverbundstruktur; Kohlenstoffaser; Aramidfaser; geringe Masse; Maszkonstanz}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Lehre zur Prüfung der Einhaltung von Maß-, Form- und Lagetoleranzen. Die Lehre ist so gestaltet, daß mehrere Maße oder Maße und Formen oder Maße, Formen und Lagen, die funktionell in Verbindung stehen, gleichzeitig erfaßt werden. Die Anwendung der Erfindung bietet sich besonders dann an, wenn unter Produktionsbedingungen an großen Bauteilen relativ kleine Toleranzen mit hoher Sicherheit überprüft werden müssen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für den Großmaschinenbau ist die vorwiegend diskontinuierliche Fertigung geometrisch definierter Körper mit einer Vielzahl der auftretenden geometrischen Formen und Abmessungen, sehr verschiedenen Funktionen sowie unterschiedlichen, meist relativ geringen Stückzahlen kennzeichnend. Die Sicherung der Erzeugnisqualität erfolgt vorwiegend durch dimensionelles Prüfen, wobei sich der Anteil der einzelnen Meßverfahren über der Länge deutlich ändert.

Obgleich bei der Fertigung und beim Messen großer Bauteile keine anderen Gesetzmäßigkeiten wie im Bereich unter 500 mm wirken, steht außer Frage, daß hier der Umfang der Einführung moderner meßtechnischer Systeme nachhaltig durch die bekannten Besonderheiten (Stack, M.: Messen großer Längen. In: Fertigungsmeßtechnik, Handbuch für Industrie und Wissenschaft. Springer-Verlag, Berlin (West)-Heidelberg-New York-Tokyo 1983) beeinflußt wird. Auch deshalb erfolgt in einigen Zweigen des Großmaschinenbaus, z. B. im Schienenfahrzeugbau, die Beherrschung der Maß-, Form- und Lageabweichungen im erheblichen Umfang mittels Lehren bzw. Vorrichtungen. Bei letzteren, z.B. Schweiß-, Bohr- oder Mo.itagevorrichtungen, wird allerdings nur mittelbar eine Teile- (bzw. Baugruppen) prüfung durchgeführt. Die eingesetzten Lehren lassen sich grundsätzlich in Maß-, Form- und Paarungslehren einteilen, wobei entsprechend dem Verwendungszweck weitere Untergliederungen üblich sind. Analog zum Meßmittelbau werden Lehren für große Abmessungen überwiegend vom Anwender selbst gefertigt. Dabei haben sich neben der spangebenden Formung standardisierter Konstruktionsstähle vor allem Schweißkonstruktionen aus Blech, Rohr, Formstahl und Stahlbaukonstruktionen eingeführt. Zudem sind, allerdings relativ wenige Gußkonstruktionen im Einsatz. Einzeiteile der Lehren bestehen aus gezogenen Werkstoffen, gestanzten oder tiefgezogenen Blechen. Holz, Preßstoffe oder Plastmaterialien verschiedener Art finden im Lehrenbau zwecks Wärmeisolierung Anwendung.

Unabhängig ob die Lehre aus einem Stück gefertigt oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, sind die bislang eingesetzten Lehren für große Bauteile im allgemeinen sehr schwer. Ihre Handhabbarkeit ist somit außerordentlich eingeschränkt. Hinzu kommt, daß zu schwere Lehren stets das Meßgefühl und daraus folgend die Sicherheit der Prüfung beeinträchtigen, so daß seit langem die Forderung nach größtmöglichen Leichtbau von Lehren steht (Leinweber, P.: Taschenbuch der Längenmeßtechnik. Springer-Verlag Berlin/Göttingen/Heidelberg 1954). Andererseits genügt bei dem üblichen Leichtbau die Steifigkeit der Lehren mit zunehmender Länge nicht den erhöhten Anforderungen; es ist daher üblich. Maß-, Form- und Lagetoleranzen gesondert mit jeweils speziellen Lehren bzw. Meßmitteln zu überprüfen. Zudem führen die spezifischen Umweltbedingungen beim Messen/ Prüfen großer Bauteile bzw. die daraus resultierende temperaturbedingte Unsicherheit zu einer Beeinträchtigung der Maßkonstanz konventioneller Lehren, wobei hierfür hauptsächlich der praktisch nicht erreichbare Temperaturausgleich zwischen Prüfling und Normal ursächlich ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine leicht handhabbare und maßstabile Lehre zur funktioneilen Prüfung großer Bauteile bzw. Baugruppen vorzuschlagen.

-2- 290 255 Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lehre, vorzugsweise für große Längen, zur sicheren und gleichzeitigen Überprüfung von Maß-, Form- und Lageabweichungen zu entwickeln. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Grundkörper der Lehre, bevorzugt als aufgelöste Struktur gestaltet, aus Faserverbundstrukturen unter Verwendung von Kohlenstoff- und/ oder Aramidfasern ausgeführt wird. Vorteilhafterweise sind die Fasern in Schichten unter definierten Orientierungswinkoln (und Volumenanteile im Verbund) so angeordnet, daß sich die Strukturen in den maß-, form- und lagobestimmonden Richtungen durch hohe Steifigkeit und einen Längen-Temperaturkoeffizienten α ä 0.10"⁶K"' auszeichnen. Die Antast- und/oder Verbindungselemente der Lehre, die gegenüber dem faserverstärkten Grundkörper in ihren Abmessungen klein sind, bestehen bevorzugt aus Metall oder Keramik. Die erfindungsgemäße Lehre kann auch als Boarbeitungslehre, z. B. Bohrlehre, bzw. als Vorrichtung Anwendung finden. Gravierende Vorteile der vorgeschlagenen Lehre, die durch bekannte Optimierung des Verbundaufbaus sehr steif ausgeführt worden kann, sind ihre gegenüber eingeführten Lehren bis zu 90% verringerte Masse upcl ihre Maßkonstanz unter praktisch allen Temperaturbedingungen.

Ausfuhrungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer einfachen rahmenförmigen Lehre.

Der Grundkörper der Lehre besteht aus dünnwandigen Rohren (Daus faserverstärktem Plast. Die Rohre sind im Wickelverfahren hergestellt und aus mehreren Faserschichten aufgebaut, die zueinander definiert (symmetrisch) angeordnet sind. Als Fasern werden hochfeste Kohlenstoffasern, als Matrix Epoxidharz verwendet. Der Faservolumenanteil beträgt im Verbund ca. 50%, der Faserwickelwinkel ±10°. So ergibt sich ein Längen-Temperaturkoeffizient längs der Rohre von ca. -1.10"⁸K"'. Die Rohre des Grundkörpers sind über Verbindungsstücke (2) fest miteinander verbunden. Die Verbindungsstücke erfüllen in diesem Fall gleichzeitig die Funktion als Antastelemente mit Antastflächen (3). Sie sind aus Stahl hergestellt und besitzen damit eine verschleißfeste Oberfläche. Ihre Längenabmessungen betragen gegenüber den Rohren des Grundkörpers max. 10%. Die Antastelemente (3) werden bei der Montage der Lehre entsprechend justiert. Es sind anstatt der im Ausführunysbeispioi vorgesehenen Verklebung auch andere, wieder lösbare Verbindungsarten wie Klemm- oder Preßverbindungen zwischen (1), (2) und (3) denkbar.

Claims (5)

1. Lehre, vorzugsweise für große Längen, gekennzeichnet dadurch, daß ihr Maß, Form und Lage bestimmender Grundkörper aus einer Faserverbundstruktur unter Verwendung von Kohlenstoff- und/oder Aramidfasern besteht.

2. Lehre nach Anspruch 1., gekennzeichnet dadurch, daß der Grundkörper 1 als aufgelöste Struktur gestaltet ist.

3. Lehre nach Anspruch 1. und 2., gekennzeichnet dadurch, daß die Verbundstruktur in den maß-, form- und lagebestimmenden Richtungen einen Längen-Temperaturkoeffizienten von α = 0.1 (T⁸K"¹ aufweist.

4. Lehre nach Anspruch 1. bis 3., gekennzeichnet dadurch, daß die Lehre gesonderte Verbindungsund Antastelemente 2,3 besitzt.

5. Lehre nach Anspruch 4., gekennzeichnet dadurch, daß Verbindungs- und Antastelemente 2,3 aus Stahl oder Keramik bestehen und ihre Abmessungen gegenüber dem Grundkörper 1 maxima! 10% betragen.