DE3219713C1 - Zinnenfoermiges Stufenendmass - Google Patents

Description

Das Stufenendmaß nach der DE-OS 21 18 485 zeigt Man hat auch schon Stufenendmaße zinnenförmig

eine zylindrische Tragsäule als Tragkörper, in der in aus dem Vollen herausgearbeitet, wobei die antastbaren

gleichmäßigem Abstand Hülsen festgeklemmt oder Oberflächen zum einen und der Tragkörper zum

festgeklebt sind, die ihrerseits radial abstehende anderen aus demselben Werkstoff bestehen und ein

Endmaßstücke tragen, die mit einem Auge an den 55 einheitliches Werkstück bilden. Zwar vermeidet diese

Hülsen befestigt sind. Die Endmaßstücke ragen radial Art des zinnenförmigen Stufenendmaßes viele der oben

nach allen möglichen Richtungen von dem zylindrischen genannten Nachteile, jedoch ist auch bei dieser Art des

Tragkörper ab, wodurch ein großer axialer Freiraum Stufenendmaßes unvermeidbar, daß die Zinnen außer-

zwischen benachbarten Endmaßflächen geschaffen ist. halb der neutralen Faser liegen und somit bei

Zwar ist für das Maßverhalten dieses Stufenendmaßes 60 eigengewichtsbedingter und fremdkraftverursachter

im wesentlichen der Temperaturkoeffizienten nur des Durchbiegung des Stufenendmaßes die Abstände der

Tragkörpers verantwortlich, jedoch sind aufgrund von anzutastenden Oberflächen sich dadurch verändern. Da

Durchbiegungen des Tragkörpers bei horizontaler beim Arbeiten aus dem Vollen das Werkstück relativ

Aufstellung Abstandsänderungen der anzutastenden groß ist, kann nicht so eine gute Qualität und Parallelität

Flächen möglich. 65 der anzutastenden Oberflächen hergestellt werden wie

Bei dem in der eingangs genannten Zeitschriften- bei relativ kleinen Endmaßstücken. Bei großen Stufen-Literaturstelle gezeigten zinnenförmigen Stufenend- endmaßen ist eine Härtung des Gesamtkörpers oder maß sind kurze einzelne Endmaßstücke von z. B. 10 mm auch nur der anzutastenden Oberflächen schwierig oder

gar unmöglich, Eine Fejnstverarbekung durch Läppen der zahlreichen anzutastenden Oberflächen ist ebenfalls problematisch.

Neben diesen zinnenförmigen Stufenendmaßen hat man auch schon treppenförmige Stufenendmaße aus unterschiedlich langen Endmaßstücken zusammengesetzt, die gemeinsam auf einen tragenden Grundkörper geklemmt wurden (vgl, außer der eingangs bereits genannten Literaturstefle auch noch VDI-Berichte Nr. 378, 1980, Seiten 21 ff); die anzutastenden Oberflächen eines solchen Stufenendmaßes weisen keine gemeinsame Meßachse auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein zinnenförmiges Stufenendmaß anzugeben, welches die oben erwähnten Nachteile vermeidet, welches also keine unkontrollierten Abstandsveränderungen der anzutastenden Oberflächen ausführt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst Dank der Einzelanordnung verschiedener Endmaßstükke in einer vorzugsweise V-förmigen Rille können sich unkontrollierte Langzeitvorgänge in der Kontaktzone aneinander angesprengter Endmaßstücke -iicht auswirken, weil zwischen benachbarten Endmaßstücken immer ein Zwischenraum besteht und derartige Kontaktzonen vermieden sind. Für unvermeidbare temperaturbedingte Maßänderungen des Stufenendmaßes ist nun eindeutig der Ausdehnungskoeffizient des Tragkörpers maßgebend, wofür ohne irgendwelche Bindung an Ausdehnungskoeffizienten oder dergleichen ein geeignet erscheinender Werkstoff, z. B. Stahl, Aluminium, Granit oder Invar ausgesucht werden kann. An dem Tragkörper brauchen lediglich die Flanken im Bereich des Grundes der V-förmigen Rille genau bearbeitet zu werden; für die übrigen Oberflächen des Tragkörpers genügt eine weniger genaue Bearbeitung. Eine Härtung dieses Werkstückes ist nicht nötig. Die kleinen dauerhaft eingesetzten Endmaßstücke können ohne weiteres gehärtet und feinst bearbeitet werden, was ihrer Verschleißbeständigkeit, Formgenauigkeit und Oberflächengüte zugute kommt Dank der frei wählbaren Anordnung der Längspositionen der einzelnen Endmaßstücke können auch sehr »krumme« Maße an dem Stufenendmaß verwirklicht werden. Die Orientierung der Endmaßstücke im Tragkörper ist aufgrund der Rille eindeutig festgelegt. Die maximale Formabweichung von der Idealform ist lediglich bedingt durch die Fehler der genau bearbeitenden Rille und jeweils des EinzellfehWrs an einem Endmaßstück. Eine Aufsummierung von Formfehlern innerhalb einer längeren Reihe vow Endmaßstücken kommt nicht zustande. Der Querschnitt des Tragkörpers ist so gestaltet, daß die in den Nutgrund eingelegten Endmaßstücke mit ihrer Mittelachse innerhalb der neutralen Biegefaser des Tragkörpers liegen. Dadurch sind Längenänderungen aufgrund eigengewichts- bzw. fremdkraftbedingter Verformungen des Stufenendmaßes vermieden; lediglich sehr kleine und meist vernachlässigbare Winkeländerungen der anzutastenden Oberflächen sind noch möglich. Da also die Durchbiegung keinen nennenswerten Einfluß auf den Abstand der anzutastenden Oberflächen hat, kann der Querschnitt des Tragkörpers leicht und klein ausgeführt werden, was die Handhabbarkeit des Stufenendmaßes erleichtert. Aufgrund einer tiefen V-förmigen Rille liegen die Endmaßstücke geschützt; gleichwohl sind sie innerhalb eines breitgefächerten Winkelraumes frei zugänglich. Dadurch ist auch eine seitliche Aufspannung des Stufenendmaßes möglich, FOr die vorzugsweise zylindrischen Endmaßstöoke, bei denen im wesentlichen die Stirnseiten angetastet werden, kommen neben der planpar&llelen Stirnfläche auch kugelförmige Wölhun^ gen oder Kegelformen in Frage,

Die Erfindung ist anhand verschiedener in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigt
F i g. 1 eine Schrägansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines zinnenförmigen Stufenendmaßes mit im wesentlichen I-förmigem Tragkörper,

F i g. 2 die Stirnansicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stufenendmaßes mit K-förmigem Tragkörper,

Fig.3—5 Ansichten verschiedener Endmaßstücke für die Stufenendmaße nach den F i g. 1 oder 2 und

Fig.6—10 Querschnitte verschiedener einfacher Tragkörper.
Das in F i g. 1 gezeigte Stufenendmaß t hat einen im wesentlichen I-förmigen oder doppel-T-förmigen Tragkörper 3, dessen Steg zwischen den beiden Endfianschen besonders stark ausgebildu ist Die Normallage des Stufenendmaßes ist die, bei air der Quersteg horizontal verläuft Die Außenkontur des Tragkörpers 3 entspricht einem Rechteck als Hüllfigur, wobei das Seitenverhältnis des Rechteckes so ist, daß es auch auf der schmalen Seite standsicher wäre. Der Tragkörper kann also auch in Seitenaufstellung verwendet werden.

Mittig in den Quersteg des Tragkörpers ist auf der einen Seite eine V-förmige Rille längs verlaufend eingearbeitet die hinsichtlich Form- und Oberflächengüte sehr genau gearbeitet ist Sie ragt mit ihrem Grund bis unterhalb der Flächenträgheitsachse 12 bezüglich einer Durchbiegung in Vertikalrichtung. Und zwar ist dieses Maß des Herunterreichens bis unter die Achse 12 gemeinsam mit dem Durchmesser der Endmaßstücke 6 so abgestimmt, daß die Mittellinie 10 der Endmaßstücke zusammenfällt mit der neutralen Biegefaser 11 des Tragkörpers. Die neutrale Faser 11 des Tragkörpers ist bestimmt durch den Schnittpunkt der oeideii Flächenträgheitsachsen 12 und 13 hinsichtlich Durchbiegung in vertikaler Richtung (Achse 12) und hinsichtlich horizontaler Biegung (Achse 13). Aufgrund dieser Anordnung wirkt sich eine Durchbiegung des Tragkörpers nicht auf den gegenseitigen Abstand der anzutastenden Oberflächen der Endmaßstücke 6 aus. Außerdem liegen die Endmaßstücke in der sehr tiefen V-förmigen Rille geschützt, so daß auch eine weniger achtsame Behandlung des Stufenendmaßes sich nicht schädlich auf die Maßhaltigkeit der anzutastenden Oberflächen auswirkt. Die V-förmige Rille 5 ist innerhalb eines weiträumigen fächerförmigen Winkelraumes frei zugänglich, so daß außer einer in F i g. 1 dargestellten Horizontallage des Quersteges auch eine um 90° im

j5 Querschnitt geschwenkte Aufstellung möglich ist, bei der der Tragkörper auf einem der beiden Flansche des doppel-T-förmigen Tragkörpers aufliegt Die Endmaßstücke müssen dann schräg von oben oder seitlich angetastet werden. Die breitgefächerte Zugänglichkeit der V-förmif"?n Rille über einen Winkelraum von wenigstens 90° ist auch für die Herstellung des Tragkörpers wesentlich; es soll jede Rillenflanke einzeln mit einer großen Schleifscheibe vorzugsweise im Umfangsschliff schleifbar sein. Aufgrund einer gleich großen Bemessung des Flächenträgheitsmomentes für eine Biegung d.? Trägers um die Achse 12 und für eine Biegung um die Achse 13 sind die Durchbiegungen des Stufenendmaßes der beiden Arten der Aufstellung

gleich groß, so daß für beide Aufspannungsarten gleiche biegebedingte Fehlereinflüsse zu berücksichtigen sind. Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Stufenendmaßes 2 ist der Tragkörper 4 im Querschnitt K-förmig gestaltet. Zwischen den beiden V-förmig nach oben abragenden Längsstegen ist die V-förmige Rille 5' gebildet, die ebenfalls einen breitgefächerten Freiraum für die Zugänglichkeit der Endmaßstücke 6 zuläßt Gleichwohl ist auch hier eine Aufstellung in der in F i g. 2 dargestellten Horizontallage oder in einer um 90° geschwenkten stehenden Lage möglich; auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt des Tragkörpers 4 so gestaltet, daß ein allseits standsicheres Rechteck 14 als Hüllfigur um den Tragkörperquerschnitt gelegt ist. Die Flanken der V-förmigen Rille sind lediglich im Bereich des Rillengrundes genau bearbeitet, wofür beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein kleiner Absatz in den

Als Werkstoff für den Tragkörper können Stahl (großer Ε-Modul), Aluminium (geringes Gewicht), Granit (geringe Eigenspannungen) oder Invar (geringe Temperaturausdehnung) verwendet werden.

Die Endmaßstücke 6 sind bevorzugt zylindrisch mit definiert bearbeiteter Mantelfläche ausgebildet, deren Stirnflächen planparallel ausgebildet sind. Die Endmaßstücke sind aus einem maßbeständigen Werkstoff. Dank ihrer Kleinheit und einfachen Form können die Endmaßstücke sehr genau und sehr fein bearbeitet, kontrolliert und urvermessen werden. Bei einer Stahlausführung ist auch eine Härtung möglich. Die Endmaßstücke können in zylindrischer Form sehr genau und definiert entlang der V-förmigen RiIIf 5, 5' ausgerichtet werden. Die Halterung der Endmaßstücke am Grund der Rille kann durch Kiebung oder durch eine Schweißung mit sehr geringem Wärmeeintrag bewerkstelligt werden. Auch eine Klemmung mittels Pratzen ist denkbar, was zwar aufwendiger wäre, aber die Möglichkeit eines Umbaus des Stufenendmaßes offen läßt.

Anstelle einer planparallelen Ausgestaltung der Stirnseiten der Endmaßstücke sind auch anders gestaltete Stirnseiten möglich. Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Endmaßstückes 7 sind Hohlkegel an den Stirnseiten konzentrisch zur Mittelachse 10 angebracht. Dies ermöglicht ein Zentrieren der Antastkugel in dem Hohlkegel; dadurch ist ein Meßpunkt nicht nur in Längsrichtung des Stufenendmaßes, sondern auch in beiden Querrichtungen festgelegt Die Ausführungsbeispiele von Endmaßstücken 8 und 9 in den Fig.4 bzw. 5 zeigen Kugelkalotten im Bereich der Stirnflächen der Endmaßstücke, wobei die Kugelkalotten des Endmaßstückes 8 gemäß F i g. 4 konvex gewölbt sind und die Kalotten an den Stirnseiten des Endmaßstückes 9 nach Fig.5 konkav gewölbt sind. Vorteilhafterweise können die Kalotten an den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Endmaßstückes 8 nach F i g. 4 Oberflächenpartien einer einheitlichen Kugeloberfläche bilden, deren Mittelpunkt genau auf der Längsachse des Endmaßstükkes liegt Auch bei den konvexen Kugelkaiotten sollte der zugehörige Kugelmittelpunkt auf der Mittelachse des Endmaßstückes liegen. Aufgrund der kugelförmigen Gestalt der Stirnflächen an den Endmaßstücken kann dem zu überprüf enden Meßgerät eine relativ schwierige Meßaufgabe vorgegeben werden, nämlich durch Antasten verschiedener Stellen auf der Kugeloberfläche die Lage ihres Mittelpunktes zu ermitteln.

Wie die Fig.9 und 10 zeigen, können in die V-förmigen Rillen auch Vollkugeln 21 bzw. 22 festhaftend eingebracht werden. Derartige Stufenendmaße stellen gewissermaßen eine Kugelreihe dar, wie sie zur Überprüfung von Mehrkoordinaten-Meßgeräten gerne verwendet wird, die jedoch in der vorliegenden Maßhaltigkeit bisher noch nicht realisiert werden konnten. Selbstverständlich können auch Kugeln und Zylinder in beliebiger Folge in der Rille angebracht ίο werden. Die Kugeln können — wie die zylindrischen EndmaßstUcke auch — in die Rille eingeklebt, eingeschweißt oder gepratzt werden. Die F i g. 9 und 10 zeigen zwei verschiedene Befestigungsmöglichkeiten, die beide für das Kleben oder für das Schweißen geeignet sind. Die Kugeln 21 des Stufenendmaßes nach Fig.9 sind einseitig um ein definiertes und vor allen Dingen bei allen Kugeln gleiches Maß abgeflacht und mit dieser Flachstelle auf eine Rillenflanke aufgelegt; die gegenüberliegende Rillenflanke wird von der Kugel 21 nur punktförmig berührt. Diese Kugeln liegen zwar leicht außermittig bezüglich der Rillenmitte, aber sowohl in Breiten- als auch in Höhenrichtung auf einer geraden Linie. An den Kontaktstellen können die Kugeln 21 verschweißt oder verklebt sein. Anstelle einer einseitigen Abflachung wäre auch eine zweiseitige gewinkelte Abflachung, die genau der gegenseitigen Flankenneigung der Rille 5" entspricht, denkbar, was jedoch schwieriger herstellbar ist. Eine gewisse Ungenauigkeit hinsichtlich der Winkelübereinstimmung könnte durch einseitiges Zwischenlegen eines nadeiförmigen Zylinders zwischen Rillenflanke und Abflachung ausgeglichen werden, was eine Linienberührung ergäbe. Bei dem in F i g. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel der Kugelbefestigung sind zwei Stützringe 23 verwendet, die die Berührungsstelle der Kugel 22 an den Rillenflanken umgeben. Diese Ringe können durch Schweißen oder Kleben gemeinsam mit der Kugel und den Rillenflanken verbunden werden. Auch ist eine mechanische Klemmung vom Rillengrund aus mittels einer Zugschraube denkbar. Die Stützringe sind axial ganz leicht auf Untermaß bzw. im Durchmesser ganz leicht auf Übermaß gearbeitet, so daß mit Sicherheit die Kugel die Rillenflanke berührt.

Im übrigen zeigen die Ausführungsbeispiele nach den

■»5 Fig.6 bis 9, daß auch einfache Grundformen als Ausgangsprofile für die Tragkörper der Stufenendmaße verwendet werden können, was für weniger hohe Genauigkeitsanforderungen aber niedrigen Preis zweckmäßig ist. Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 6 und 7 ist ein Rechteck-Vollprofil verwendet worden.

Beim Stufenendmaß nach F i g. 6 mit dem Tragkörper 17 ist eine rechteckförmige Rille 16 vorgesehen. Das Breitenmaß der RiJIe ist gegenüber dem Durchmesser der zylindrischen Endmaßstücke 6 auf leichtes Untermaß gearbeitet, so daß die Rille die Endmaßstücke unter Vorspannung festhält Die Tiefe der Rille 16 entspricht nur etwas mehr als ihrer Breite, so daß die Endmaßstücke fast zur Hälfte aus der Rille herausragen und auch von der Seite her zugänglich sind Selbstverständlich können in die Rille 16 — wie übrigens auch in die anderen Rillen 5, 5', 5" oder 15 — quaderförmig gearbeitete Endmaßstücke eingepreßt werden. Die solcherart eingeklemmten Endmaßstücke können zusätzlich durch Schweißen oder Kleben gesichert werden.

Das Stufenendmaß nach F i g. 7 hat nicht nur eine preis- und fertigungsgünstiges Rechteck-Vollprofil als

Grundform für den Tragkörper 18, sondern es kommt auch eine L-förmige Rille 15 zur Anwendung, die ebenfalls leicht herstellbar ist, weil die Rillenflanken parallel zu den Seitenflächen des Tragkörpers liegen. Ähnlich ist es beim Tragkörper 19 des Stufenendmaßes

nach Fig.8, der aus einem Winkelprofil gearbeitet ist. Bei dem Stufenendmaß nach F i g. 9 mit dem Tragkörper 20 ist ein Rundmaterial als Grundkörper verwendet worden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: in einer Reihe zinnenförmig versetzt zusammengesetzt und gegebenenfalls verschraubt, wobei diese lückenlose

1. Zinnenförmiges Stufenendraaß mit einem Reihe als komplette Einheit in einen Tragkörper länglichen Tragkörper und mehreren entlang einer eingesetzt ist. Die Reihe hat sowohl auf ihrer Oberseite geraden Linie im definierten Abstand zueinander 5 als auch auf ihrer Unterseite zinnenförmige Kontur; die befestigten Endmaßstücken, dadurch gekenn- Reihe ist in eine relativ tiefe längliche Ausnehmung des zeichnet, daß der Tragkörper (3, 4) auf seiner in Vertikalrichtung hochbauenden Tragkörpers einge-Oberseite eine längsverlaufende Rille (5,5') aufweist, lassen, wobei lediglich auf der Oberseite jedes zweite an deren Flanken die vorzugsweise zylindrisch der Endmaßstücke zinnenartig aus dem Trapkörper gestalteten Endmaßstücke (6 bis 9) einzeln hinterein- io herausragt Die Endmaßstücke sind bei dieser Ausfühander befestigt sind und daß der Tragkörper (3,4) im rung dauernd in gegenseitigem Kontakt bzw. aneinan-Querschnitt derart gestaltet ist, daß seine längsver- der angesprengt, wobei langandauernde Vorgänge in laufende neutrale Faser (11) etwa durch die der Kontaktzone, wie z.B. Ölquellen, Molekularver-Mittelachse (10) der Endmaßstücke (6 bis 9) verläuft schweißen, chemische Korrosion und dergleichen einen

2. Stufenendmaß nach Anspruch 1, dadurch 15 unbekannten Einfluß haben und zu schleichenden gekennzeichnet daß die Biegesteifigkeit des Trag- Maßänderungen des Stufenendmaßes führen können, körpers (3, 4) in zwei zueinander senkrecht Auch kann die Einbettung der Endmaßstück-Reihe in stehenden Querrichtungen (12,13) etwa gleich groß den Tragkörper weitere unbekannte Verformungsist, und/oder Längenänderungen hervorrufen. Nachteilig

3. Stufenendmaß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 20 an dem bekannten Stufenendmaß ist ferner, daß die gekennzeichaet daß oberhalb der V-förmigen Rille Endmaßstücke sehr weit von der neutralen Biegefaser (5, 5') entlang ihres ganzen Verlaufes ein im des Tragkörpers entfernt Hegen und daher — je nach Querschnitt fächerförmiger Freiraum vorgesehen Raumlage, Aufspannung und Biegezustand des Stufenist endmaßes — eine relativ große Längenänderung

4. Stufenendmaß nach einem der Ansprüche 1 bis 25 aufgrund einer eigengewichtsbedingten Durchbiegung

3, dadurch gekennzeichnet daß der Querschnitt des des Stufenendmaßes und/oder von Verformungen durch Tragkörpers (3,4) so gestaltet ist, daß er wenigstens Fremdkräfte (Aufspannung, Antastung u. ä.) erfahren, die Ecken eines als Hüllfigur gedachten allseits Bei Erwärmung des Stufenendmaßes ist der wirksame standsicheren Rechteckes (14) ausfüllt Ausdehnungskoeffizient unklar, weil die Endmaßstücke

5. Stufenendmaß nach einem der Ansprüche 1 bis 30 zum einen aus Stahl und der Tragkörper aus Grauguß

4, dadurch gekennzeichnet daß die Rille V- oder jeweils unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten ha-L-förmig ausgebildet ist ben. Es kann sich dadurch eine thermisch bedingte

6. Stufenendmaß nach einen· der Ansprüche 1 bis Krümmung nach Art eines Bi-Metallstreifens ergeben.

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Riile in Form Da Endmaßstücke nur in glatten dezimalen Längen einer Rechtecknut ausgebildet is' 35 hergestellt werden, können bei dieser Art eines

Stufenendmaßes nur entsprechende Abstände realisiert

werden. Aufgrund einer unvermeidbaren wenn auch

kleinen Schräglage und/oder Balligkeit der gegenseitigen Kontaktflächen innerhalb der lückenlosen Reihe

Die Erfindung betrifft ein zinnenförmiges Stufenend- 40 von Endmaßstücken können sich entsprechende Fehler maß nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es aufsummieren, so daß eine hinreichende Parallelität der beispielsweise aus der DE-Z VDI-Z 1980, 535 bis 548, Antastflächen innerhalb des zinnenförmigen Stufenendinsbesondere Seite 542 oder aus der DE-OS 2118 48£ maßes nicht an jeder Stelle, nicht bei jedem Stufenendals bekannt hervorgeht. In der Zeitschriften-Literatur- maß und/oder nicht zu jedem Zeitpunkt gewährleistet stelle ist die Verwendung derartiger Stufenendmaße zur 45 werden kann. Die zuletzt besprochene Fehlermöglich-Genauigkeitsüberprüfung von Mehrkoordinaten-Meß- keit kann nur durch eine genaue Urvermessung und eine geräten beschrieben, wobei diese Stufenendmaße kompensierende Zusammensetzung verschiedener Endhorizontal, vertikal oder raumschräg innerhalb des maßstücke mit gleichartigen Fehlern vermieden oder Meßvolumens der Meßgeräte angeordnet werden verringert werden, vfobei jedoch die anderen Nachteile können. se bestehen bleiben.