DE3325387A1 - Pruefnormal zur ueberpruefung von laengenmessgeraeten - Google Patents

Pruefnormal zur ueberpruefung von laengenmessgeraeten

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DE3325387A1
DE3325387A1 DE19833325387 DE3325387A DE3325387A1 DE 3325387 A1 DE3325387 A1 DE 3325387A1 DE 19833325387 DE19833325387 DE 19833325387 DE 3325387 A DE3325387 A DE 3325387A DE 3325387 A1 DE3325387 A1 DE 3325387A1
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Description

  • Prüfnormal zur Überprüfung von Längenmeßgeräten
  • Die Erfindung betrifft ein Prüfnormal zur Überprüfung von Längenmeßgeräten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus dem Zeitschriftenartikel "Zur Genauigkeit von Mehrkoordinaten-Meßgeräten und deren Überprüfung" in VDI-Z 1980, Seiten 535 bis 548, insbesondere den Seiten 542 und 546 als bekannt hervorgeht. Als Prüfnormale kommen zum einen Endmaße oder zinnenförmige Stufenendmaße und zum anderen plattenförmige oder auch quadertormige Prüfnormale in Betracht.
  • Die Prüfnormale müssen der Größe des Meßvolumens der zu überprüfenden Meßgeräte angepaßt sein. Die dazu beispielsweise verwendeten Stufenendmaße sollten angenähert der Länge der Raumdiagonalen des quaderförmigen Meßvolumens des Meßgerätes entsprechen. Bei sehr großen Mehrkoordinaten-Meßgeräten, wie sie beispielsweise zur Vermessung von Fahrzeugkarosserien benötigt werden, können derartige Prüfnormale erhebliche Ausmaße annehmen. Obwohl derartige Meßgeräte in klimatisierten Räumen aufgestellt werden1 können gleichwohl Temperaturunterschiede an den Prüfnormalen auftreten, insbesondere wenn diese sehr groß sind. Vor allen Dingen bei einer nennenswerten Erstreckung des Prüfnormals in Höhenrichtung ist aufgrund einer unvermeidlichen Temperaturschichtung innerhalb der umgebenden Luft mit einem entsprechenden Temperaturgradienten auch im Prüfkörper zu rechnen.
  • Durch solche unkontrolliert auftretenden örtlichen und auch zeitlichen Temperaturschwankungen wird jedoch das Ergebnis der Genauigkeitsüberprüfung und dessen Aussagekraft beeinträchtigt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausgestaltung der Prüfnormale anzugeben, aufgrund derer unkontrollierte zeitliche oder örtliche Temperaturschwankungen und dementsprechende Beeinträchtigungen der Aussagekraft von Kontrollvermessungen nicht oder nur in einem tolerierbaren Maße auftreten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank einer Zwangstemperierung der Prüfnormale wird diesen örtlich und zeitlich eine gleichbleibende Temperatur aufgeprägt, so daß unkontrollierte Temperaturschwankungen - zeitlich oder örtlich - nicht mehr auftreten. Außerdem können dank der Zwangstemperierung auch lange Wartezeiten für einen Temperaturangleich nach einem Hereinholen eines Prüfkörpers aus einem nicht temperierten Lagerraum in den Meßraum vermieden werden. Die Temperierung kann durch die Umwalzung-e ner sehr feinfühlig temperierten Flüssigkeit entlang der tragenden Teile bzw. Wandungs- partien der Prüfnormale erfolgen. Eine flächendeckende Verteilung der Temperatur des umgewälzten und zwangstemperierten Fluids kann mit Hilfe eines sogenannten Wärmerohres erfolgen, was an sich bekannt ist.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen: Figur 1 ein quaderförmiges Prüfnormal mit mehreren an den Seitenflächen verteilt angeordneten Formelementen, insbesondere Buchsen, in Schrägansicht, Figur 2 einen Querschnitt durch das Prüfnormal nach Figur 1 mit einer Zwangstemperierung der Seitenwandungen unter Zwischenschaltung von sogenannten Wärmerohren und Figur 3 und 4 die Zwangstemperierung eines Groß-Stufenendmaßes in Gitterbauweise durch die Längsholme und bei einem Kompakt-Stufenendmaß.
  • Das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Prüfnormal 1 ' ist quaderförmig aufgebaut; sein Tragkörper 2 weist an mehreren Flachseiten geschlossene Wandungen 6 auf, von deden zwei mehrere Formelemente 5 tragen. Diese sind ihrer gegenseitigen Lage nach aufgrund einer genauen Urvermessung sehr genau bekannt. Durch Nachmessen der Lage dieser Formelemente auf dem Prüfnormal anhand eines zu iil)erpriiferl(ien Meihrkoordinaten-Meßgerätes kann dessen Meßgenauigkeit kontrolliert werden. Da dieses Prüfnormal sich über eine gewisse Höhe hinweg erstreckt und trotz einer Klimatisierung des Meßraumes mit einer gewissen Temperaturschichtung der umgebenden Luft zu rechnen ist und da außerdem die Kontrollvermessung sich über einen längeren Zeitraum hinweg erstreckt und somit auch zeitlich mit Temperaturschwankungen zu rechnen ist, ist an dem Prüfnormal erfindungsgemäß eine Zwangstemperlerung vorgesehen, durch die dem Prüfnormal örtlich und zeitlich eine gleichbleibende Temperatur aufgeprägt wird. In einem Temperier- und Umwälzgerät 11 wird einer Flüssigkeit eine innerhalb enger Grenzen gleichbleibende Temperatur durch gezieltes Kühlen bzw Erwärmen gegeben und diese Flüssigkeit über Vorlauf- und Rücklaufleitungen 9 bzw. 10 umgewälzt und in geeigneten Kontakt mit den Wandungspartien des Prüfnormals gebracht. Die Innenseite des hohl ausgebildeten quaderförmigen Prüfnormals 1 sind wärmeleitend mit einem flächenhaft sich erstreckenden Wärmerohr 12 gekoppelt. Das flächenhaft sich erstreckende Wärmerohr 12 ist als geblähter Teilverbundschichtkörper, auch häufig als sogenannter Roll-Bond-Körper bezeichnet, ausgebildet, dessen eine Seite durchgehend flach gestaltet ist. Diese flache Seite des flächenhaften Wärmerohres ist wärmeleitend an die Innenseite der Wandung 6 angeklebt. Stattdessen wäre auch eine flächenhafte Anlötung denkbar, wobei jedoch vermehrt Wärme in den Tragkörper des Prüfnormals eingeleitet wird.
  • Wärmerohre sind an sich bekannt. Hierunter wird ein evakuierter hermetisch dicht verschlossener, aus gut wärmeleitendem Material, z.B. aus Kupfer oder aus Aluminium gebildeter Hohlraum vorzugsweise in Rohr- oder Plattenform verstanden, der mit einem verdampfbaren und kondensierbaren Wärmeträgermedium zu einem Bruchteil gefüllt ist. Häufig ist das Wärmerohr innenseitig mit einer Kapillarstruktur zum Rücktransport des kondensierten Wärmeträgermediums von der wärmeabgebenden Stelle zur wärmeaufnehmenden Stelle versehen; dies kann z.B. in Form einer Auskleidung des Wärmerohres mit einem Siebgewebe, einem Metallfilz oder durch eine Rillenstruktur der inneren Wärmerohroberfläche geschehen.Die Auswahl des Wärmeträgermediums richtet sich nach dem Temperaturniveau, bei dem Wärme übertragen werden soll. Als Füllung für die Wärmerohre sind beispielsweise Ammoniak, Wasser oder ein Gemisch aus Alkohol und Wasser geeignet. Für den vorliegenden Anwendungsfall einer Zwangstemperierung des Prüfnormales bei 20"C wäre eine Flüssigkeit auszusuchen, deren Siedepunkt bei dem im Wärmerohr herrschenden Vakuum bei der genannten Temperatur liegt. An der "heißen" Stelle des Wärmerohres, an der Wärmeenergie zugeführt wird, verdamWt das eingegebene Medium und breitet sich rasch in Dampfform im Innern des Wärmerohres aus. An den wärmeabgebenden Stellen des Wärmerohres schlägt sich das verdampfte Medium nieder und kondensiert unter Abgabe seiner Wärme an die Wandung des Wärmerohres. Das Kondensat kriecht durch Kapillarwirkung zu den Wärmezufuhrstellen des Wärmerohres zurück. Die an der Kondensatseite vom Medium an die Wandung des Wärmerohres abgegebene Wärmemenge wird auf der Außenseite durch Wärmeleitung abgeführt. Da an der wärmeaufnehmenden bzw. wärmeabgebenden Stelle des Wärme- rohres eine Zustandsänderung des Wärmeträgermediums stattfindet, wird im wesentlichen die für die Zustandsänderung erforderliche Umwandlungsenergie in Wärmeform übertragen. Da die Umwandlungsenergien, bezogen auf die Masse des Wärmeträgermediums, wesentlich größer sind als die durch Aufheizen eines Mediums speicherbaren Energienmengen, kann durch den Transport relativ kleiner Mengen an Wärmeträgermedium eine große Wärmemenge auch über größere Entfernungen hinweg übertragen werden Insbesondere ist die Wärmeübertragung bei nur sehr geringem Wärmegefälle möglich. Außerdem ist eine Wärmeübertragung in beiden Richtungen ohne weiteres denkbar, d.h. es kann ohne weiteres auch eine Kühlung des Prüfnormales unter Zwischenschaltung eines Wärmerohres erfolgen.
  • Vorliegend wird das flächenhaft sich erstreckende Wärmerohr 12 dazu ausgenützt, die über einen Heizkanal 13 linear zugeführte Temperierungsenergie gleichmäßig auf die gesamte Fläche der Wandung 6 zu verteilen. Der sogenannte Heizkanal 13 - er kann auch gelegentlich zum Kühlen eines zu warmen Prüfnormales benutzt werden -ist ebenfalls aus dem zweilagigen geblähten Teilverbundschichtkörper des Wärmerohres gebildet, wobei jedoch das Innere des Heizkanales 13 keinerlei fluidische Verbindung zu dem flächenhaft sich erstreckenden Kanalsystem des eigentlichen Wärmerohres 12 hat. Durch U-förmiges Umfalzen des geblähten Teilverbundschichtkörpers ist eine breitflächige Anlage des Heizkanales an dem Kanalsystem des: eigentli-ehen Wärmerohres gebildet; durch eine An lötung oder wärmeleitende Anklebung kann für einen guten Wärmeübergangvom Heizkanal 13 zu -dem Wärmerohr gesorgt werden. Im Gegensatz zu dem allseits geschlossenen Kanalsystem des Wärmerohres 12 ist der Heizkanal 13 an beiden Enden mit nach außen führenden Fluidanschlüssen versehen, die über entsprechende Verteilleitungen und Verteilstücke mit den Zulauf- und Rücklaufleitungen 9 bzw. 10 verbunden sind.
  • Es wäre anstelle der Verwendung eines Wärmerohres auch denkbar, die zwangstemperierte Flüssigkeit gleich durch das flächenhaft sich erstreckende Kanalsystem eines innenseitig auf die Wandung 6 aufgelöteten oder wärmeleitend aufgeklebten geblähten Teilverbundschichtkörpers hindurchzuleiten. Auch ist es denkbar, ein entsprechendes flächendeckendes Kanalsystem in die Wandung 6 selber einzuarbeiten, beispielsweise in Form von eingefrästen oder eingegossenen flächendeckenden Nuten, die durch ein übergelötetes Blech zu einem geschlossenen Kanalsystem ausgestaltet werden. Auch erscheint es möglich, ein flächendeckendes System von Rohrschlangen innenseitig aufzulöten oder wärmeleitend anzukleben. Eine weitere Möglichkeit der Zwangstemperierung besteht darin, die Wandungen eines Prüfnormales mit einem flächendeckenden System von Bohrungen zu versehen und durch diese eine gleichmäßig temperierte Flüssigkeit hindurchzuleiten.
  • Hine welt're Möglichkeit ist in Figur 3 am Beispiel eines Groß-Stufenendmaßes 1' in Leichtbauweise gezeigt.
  • llnd zwar ist das Stufenendmaß im wesentlichen durch einen Tragkörper 3 gebildet, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel ähnlich wie ein im Querschnitt quadratischer Gittermast aufgebaut st--i-wobei -jdoch eine Längsseite offen gehalten ist. Im einzelnen befaßt sich eine gesonderte Schutzrechtsanmeldung der Anmelderin mit der Gestaltung eines solchen Stufenendmaßes. An dieser Stelle sei lediglich erwähnt, daß im Bereich der neutralen Faser des Tragkörpers ein längsverlaufendes innenliegendes Tragteile 14 angeordnet ist, welches eine längsverlaufende Rille aufweist, in die dauerhaft Endmaßstücke bekannten Abstandes eingelassen sind. Dank der Anordnung der Endmaßstücke 4 im Bereich der neutralen Faser des Tragkörpers ändern diese bei Durchbiegung des Tragkörpers ihren gegenseitigen Abstand nicht oder nur in einem tolerierbaren Ausmaß. Aufgrund der Leichtbauweise des Stufenendmaßes ist dieses auch bei größeren Längen leicht handhabbar. Wesentliche tragende Teile des Stufenendmaßes 1' nach Figur 3 mit dem Tragkörper 3 nach Art eines Gittermastes sind die Längsholme 7. Diese sind zum Zweck einer Zwangstemperierung als Rohre ausgebildet und an beiden Enden mit Anschlüssen 8 versehen, so daß eine gleichmäßig temperierte Flüssigkeit durch die Längsholme 7 hindurchgeleitet werden kann. Auf diese Weise kann den wesentlichen maßbestimmenden Teilen des Tragkörpers 3 eine in örtlicher und zeitlicher Hinsicht gleichmäßige Temperatur aufgeprägt werden. Darüber hinaus ist es auch denkbar, das innenliegende Tragteil 14 mit wenigstens einem Fluid-durchströmbaren Längskanal zu versehen und auch diesen zwangsweise zu temperieren. Der Kanal kann auf mehrerlei Weise - wie bereits oben geschildert - angebracht werden.
  • Figur 4 zeigt schließlich die mögliche Anordnung der Rohre bzw. Taschen 15, 16 und Anschlüsse 8 an einem Stufenendmaß in Kompakt-Bauweise gemäß einer weiteren Schutzrechtsanmeldung der Anmelderin, und zwar alternativ an den Innenflächen (15) oder den Außenflächen (16).
  • Um die Wirkung der Zwangstemperierung zu steigern, ist es zweckmäßig, die der umgebenden Luft ausgesetzten Oberflächen - außer den betriebsmäßig anzutastenden Meßflächen - mit einer wärmedämmenden Schicht zu versehen.
  • Ein weiteres Längennormal kann in Form eines Kugelstabes, wie es z.B. in der Patentanmeldung 26 03 376 unter dem Titel "Koordinatenmeßgerät" beschrieben ist, ausgebildet sein. Auch dieses Normal wird ähnlich wie das Stufenendmaß auch raumschräg im Meßvolumen des zu prüfenden Koordinatenmeßgerätes angeordnet und beide Kugeln nacheinander angetastet und daraus rechnerisch der Abstand der Kugelmittelpunkt ermittelt. Zur Zwangstemperierung eines solchen hantelförmigen Längennormals kann der Verbindungsstab als Rohr ausgebildet sein durch den eine zwangstemperierte Flüssigkeit hindurchgeleitet wird. Auch kann eine Zwangstemperierung über ein Wärmerohr an dennVerbindungsstabXunter Umständen in dessen Innern, ansetzen.
  • Eine Wärmeisolierung der freiliegenden Oberflächen des Prüfnormals bzw. der fluiddurchströmten Kanäle bzw.
  • Wärmerohre sichert eine noch bessere Temperaturkonstanz insbesondere bei Zugluft.
  • - Leerseite -

Claims (9)

  1. Patentansprüche Prüfnormal zur Überprüfung von Längenmeßgeräten, mit einem Tragkörper und einer Mehrzahl von in definierter Lage daran gehalterten Endmaßstücken oder Formelementen, dadurch gekennzeichnet, daß wesentliche,maßbestimmende, tragende Teile (7) oder Wandungspártíen (6) des Tragkörpers (3, 2) wärmeleitend mit einem zwangstemperierten Fluid beaufschlagbar sind.
  2. 2. Prüfnormal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß Fluid-durchströmte Rohrleitungen auf die tragen den Teile oder Wandungspartien breitflächig aufgelutet oder wärmeleitend aufgeklebt sind.
  3. 3. Prüfnormal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Teile oder Wandungspartien mit eluiddurchströmbaren Bohrungen oder Kanälen versehen sind.
  4. 4. Prüfnormal nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die tragenden Teile (7) selber als Rohr ausgebildet und mit Fluidanschlüssen (8) versehen sind (Figur 3).
  5. 5. Prüfnormal nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Teile oder Wandungspartien (6) mit einem Wärmerohr (12) wärmeleitend gekoppelt sind (Figur 2).
  6. 6. Prüfnormal nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der nach Art eines Gittermastes ausgebildete Tragkörper (3) für ein Stufenendmaß (1') an den Querschnitts-Eckpunkten Längsholme (7) in Rohrform aufweist,die mit Fluidanschlüssen (8) versehen sind (Figur 3).
  7. 7. Prüfnormal nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß bei einem Längennormal in Kompaktbauweise, z.B.
    Endmaß oder Stufenendmaß (1"), die Kanäle für zwangstemperierte Fluiddurchströmung oder für Wärmeaustausch nach dem Wärmerohr-Prinzip an den Innen- (i5) und/oder Außen-Flächen (16) angebracht sind (Figur 4).
  8. 8. Prüfnormal nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß bei einem l.ängennormal in Form eines Kugelstabes, bestehend aus einem die Länge vorgebenden Stab und zwei an seinen Enden befestigten Präzisionskugeln, der Stab ur Zwangsttperi erung rohrförmig ausgebildet und fiir t:} ti j ddurchströmung oder Wärmeaustausch nach dem Wärmer<hr -Prinzip ausgebildet ist.
  9. 9. Prüfnormal nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die der umgebenden Luft ausgesetzten Oberflächen des Prüfnormals und/oder der fluiddurchströmten Kanäle - außer an den betriebsmäßig anzutastenden Meßflächen an den Stirnflächen der Endmaße (4) bzw. an den Formelementen (5) - mit einer wärmedämmenden Schicht versehen sind.
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