DE4023395C2

DE4023395C2 - Verfahren zur Herstellung mindestens eines Trägers aus Eruptivgestein und einem Träger, insbesondere als Präzisionsführungsfläche für Präzisionsinstrumente

Info

Publication number: DE4023395C2
Application number: DE4023395A
Authority: DE
Inventors: Douglas R Porter
Original assignee: LS Starrett Co
Current assignee: LS Starrett Co
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1990-07-23
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2010-07-24
Also published as: FR2649929A1; IT1239925B; IT9020356A0; FR2649929B1; KR910002572A; DE4023395A1; IT9020356A1; US4920723A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines Trägers aus Eruptivgestein und einen Träger, insbesondere als Präzisionsführungsfläche für Präzisionsinstrumente.

Es ist seit langem bekannt, daß Eruptivgesteine äußerst tragfähig sind. Granit z. B. besitzt einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine sehr hohe Zugfestigkeit. Deshalb werden Granit und ähnliche Eruptivgesteine gerne verwendet in der Bau- und Industrietechnik, wo Werkstoffe hoher Tragfähigkeit benötigt wer den.

Träger aus Granit werden insbesondere benutzt bei der Herstellung von Präzisions führungsflächen für verschiedene Präzisionsinstrumente, wie Koordinaten- Meßmaschinen und Schaltplatten-Bohrmaschinen. Die Verwendung solcher Träger für eine Koordinaten-Meßmaschine ist z. B. in der Patentschrift US 4,155,173 beschrieben. Bisher jedoch hat sich Granit, hauptsächlich wegen seines Gewichts, nicht als völlig zufrie denstellender Werkstoff für solche Anwendungen erwiesen. Granit ist sehr dicht, weswegen ein massiver Granitträger gegebener Größe schwerer ist als ein analoger Hohlträger aus Stahl, Aluminium oder Gußkeramik. Hersteller von Präzisionsin strumenten benutzen statt Granit zunehmend diese Werkstoffe, aufgrund geringerer Transportkosten, Spannungstoleranz und anderer, gewichtsbedingter Faktoren. Diese Werkstoffe haben sich jedoch auch als nicht zufriedenstellend erwiesen. Gußkeramik z. B. besitzt ähnliche Zugfestigkeit und Wärmeausdehnungseigenschaften wie Erup tivgestein, ist allerdings im allgemeinen viel teurer. Stahl und Aluminium besitzen andererseits höhere Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Aus DE-GM 71 28 732 ist eine Sägevorrichtung bekannt, mit der sich Löcher mit unterschiedlichem Querschnitt in einen Materialblock schneiden lassen. Diese Vor richtung verwendet einen Schneiddraht, der nur zur Bearbeitung von Werkstücken mit geringen Abmessungen geeignet ist. Zur Herstellung von Hohlträgern aus mas sivem Gestein ist sie nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines Trägers aus Eruptivgestein, insbe sondere als Präzisionsführungsfläche für Präzisionsinstrumente, und einen Träger anzugeben, wobei der Träger die vorteilhaften Eigenschaften aus Eruptivgestein aufweist, jedoch vom Gewicht her mit den aus Stahl, Aluminium oder Gußkeramik und dergleichen gefertigten Trägern vergleichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch einen Träger gemäß Anspruch 24 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 23 und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Trägers sind in den Ansprüchen 25 und 26 angeführt.

Der erfindungsgemäße Träger aus Eruptivgestein ist ein aus zwei Teilblöcken beste hender Hohlkastenträger. Bei mindestens einem der Teilblöcke ist Eruptivgestein entfernt worden, um einen inneren Hohlraum zu bilden. Nachdem der Hohlraum gebildet ist, werden die zwei Teilblöcke miteinander verklebt, so daß aus dem inne ren Hohlraum ein umschlossener Hohlraum in dem Kastenträger wird, wodurch ein Hohlkastenträger entsteht.

Der Kastenträger wird hergestellt, indem auf jedem der beiden Teilblöcke minde stens eine glatte Flächenseite gebildet wird, wobei jede dieser glatten Flächenseiten für das spätere Zusammenpassen und Verkleben die gleichen Abmessungen besitzt. Eruptivgestein wird dann von der glatten Flächenseite von einem oder beiden der Teilblöcke entfernt, so daß mindestens ein offener Hohlraum in dem Teilblock gebil det wird. Die Wandstärke des Hohlraums wird von der Menge des aus dem Teilblock entfernten Materials bestimmt. Folglich wird die Wandstärke des Hohlraums zum Zeitpunkt der Herstellung von demjenigen bestimmt, der das Material aus dem Teilblock entfernt, und ist nicht notwendigerweise konstant. Die zwei Teilblöcke werden dann zusammengepaßt und entlang der übrigen, nicht entfernten Teile der glatten Fläche miteinander verklebt, so daß ein Kastenträger entsteht.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Teilblöcke ge bildet, indem ein einzelner länglicher Grundblock parallel zu seiner Längsachse ge teilt wird. Die benötigten glatten Flächenseiten entstehen dabei durch Teilen des Grundblocks in zwei Teilblöcke.

In noch einer anderen Ausführungsform ist die glatte Flächenseite mindestens eines der zwei Teilblöcke so zugeschliffen, daß es nicht entfernte Teile gibt, die einen Steg bilden, der so in dem Hohlraum positioniert ist, daß er beim Verkleben mit dem an deren Teilblock zusammentrifft. Dieser Steg erhöht die Gesamtfestigkeit des Ka stenträgers nach dem Verkleben.

In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird aus den zwei Teilblöc ken eine Anzahl Kastenträger hergestellt. Dies wird erreicht, indem das Eruptivge stein aus mindestens einem der zwei Teilblöcke so entfernt wird, daß eine Anzahl Hohlräume in jedem der Teilblöcke entsteht, die voneinander getrennt werden durch nicht entfernte Trennabschnitte, die breiter sind als die vorbestimmte Stärke der Hohlraumwände. Nach dem Entfernen des Eruptivgesteins werden die Teilblöcke in die entsprechenden Kastenträger geteilt, indem der erste Teilblock längs ungefähr in der Mitte der nicht entfernten Trennabschnitte geteilt wird, um die ersten Teilblöcke von jedem aus der Anzahl Kastenträger zu bilden. Dann wird der zweite Teilblock längsgeteilt, um die zweiten Teilblöcke der Anzahl Kastenträger zu bilden. Die Ab messungen jeder Seitenfläche des zweiten Teilstücks sollten im wesentlichen gleich sein mit denen des dazugehörigen ersten Teilstücks. Nachdem die Teilblöcke geteilt worden sind, werden die entstandenen mehreren ersten und zweiten Teilblöcke der Anzahl Kastenträger entlang der entsprechenden Seitenflächen miteinander verhaf tet. Ein Steg kann bei dieser Ausführungsform der Erfindung auch enthalten sein. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für Eruptivgestein-Kastenträger er laubt die Herstellung von relativ kostengünstigen Trägern mit Eigen-Stabilität und vermindertem Gewicht, die vergleichbar sind mit Keramik- oder Metallträgern.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zei gen

Fig. 1 perspektivisch schematisch die Teile eines erfindungsgemäß hergestellten Granit-Kastenträgers,

Fig. 2 perspektivisch schematisch eine Abwandlung des Kastenträgers von Fig. 1 mit mittigem Steg,

Fig. 3 schematisch eine Möglichkeit, die der Hauptblock und die oberen Hohl räume des Teilblocks von Fig. 2 gebildet werden können,

Fig. 4 schematisch den Schleifarbeitsgang, mit dem der mit einem Steg versehe ne Hauptblock von Fig. 2 hergestellt werden kann,

Fig. 5 perspektivisch schematisch den fertigen Granit-Hohlkastenträger des Aus führungsbeispiels von Fig. 2,

Fig. 6 perspektivisch schematisch, wie eine Anzahl der in Fig. 2 gezeigten Ka stenträger aus einteiligen Blöcken hergestellt wird.

Die Herstellungsverfahren, die weiter unten beschrieben sind, sind insbesondere ausgelegt zur Herstellung von Granit-Hohlkastenträgern für die horizontalen Quer träger in Koordinaten-Meßmaschinen, z. B. als Ersatz für die massiven Granit- Querbalken der Starren RMS 1620-12 Koordinaten-Meßmaschine, Starrett Katalog Nr. 28, S. 443-444, 2. Auflage.

Das Verfahren ist jedoch übertragbar auf die Herstellung von Kastenträgern für an dere Anwendungen.

Fig. 1 zeigt zwei längliche Blöcke 1 und 2 aus Granit oder anderem Eruptivgestein. Bei einem Teilblock wurde in der Mitte, z. B. durch Schleifen, Granit entfernt, wo durch ein innerer Hohlraum 3 gebildet wird, der von den Grenzwänden 4, 5, 6 um geben ist, die jede eine vorbestimmte, aber nicht notwendigerweise konstante Stärke besitzen. Die nicht entfernten Teile der glatten Seitenfläche des ersten Teilblocks 7, 8 sind maßgeschliffen, so wie die angepaßte Unterseite des zweiten Teilblocks. Die maßgeschliffenen Bereiche werden dann behutsam gesandstrahlt, um die Deckflä chen aufzurauhen. Beide Flächen werden danach verklebt unter Verwendung eines Epoxidharzes mit hoher Zugfestigkeit, wie Plast No. 67-A-83 der Fa. Fibre Glast Development Corporation.

Die Teilblöcke 1, 2 können entweder von verschiedenen Granitstücken oder aus ei nem einzelnen Grundblock stammen. Im letzteren Fall sollte der Grundblock vor zugsweise mit einem einzigen Sägeschnitt geteilt werden, um die glatte Fläche an beiden Teilblöcken zu erhalten.

Das in Fig. 2 gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem oben beschriebenen darin, daß im Mittelteil des inneren Hohlraums des ersten Teilblocks ein Teil 20 ungeschliffen bleibt. Der ungeschliffene Teil 20 bildet einen verstärkenden Steg, der zusammen mit den äußeren ungeschliffenen Teilen 21, 22 maßgeschliffen und sandgestrahlt wird und mit ihnen in einer Ebene liegt, damit, wenn der zweite Teilblock 18 mit dem ersten 17 verklebt wird, der Steg 20 genau wie die äußeren ungeschliffenen Teile 21, 22 mit Epoxidharz mit dem zweiten Teilblock 18 verklebt ist.

Fig. 3 zeigt, wie ein einzelner, einteiliger Grundblock 16 mit einem Diamant- Sägeblatt 30 (Kreis- oder Bandsäge) auf einem Arbeitstisch 34 in eine flache Platte 18 und einen Hauptblock 17 geteilt wird.

Fig. 4 zeigt, wie dann die Hohlräume im Hauptblock 17 mit einer Diamant- Kreissäge oder einer Schleifscheibe 36 gebildet werden. Die Drehebene der Schleif scheibe 36 liegt parallel zur Länge des Blocks 17 und zu den Außenwänden 21, 22 und Stegen 20. Der Block 17 wird über die ganze Strecke, von einem bis zum ande ren Ende, ausgefräst, indem die Schleifscheibe 36 über die volle Länge des Blocks 17 geführt wird, und der Block 17 danach seitlich zu einer Stelle verschoben wird, wo der nächste Schnitt der Schleifscheibe 36 mit dem vorhergehenden überlappt.

Wie Fig. 5 zeigt, werden zuletzt die Berührungsflächen des Blocks 17 und der Platte 18 entlang ihrer ursprünglichen Grenzfläche maß-vollgeschliffen und gesandstrahlt.

Der Block 17 und die Platte 18 werden dann an ihrer ursprünglichen Grenzfläche zu einem mehrstegigen Granit-Hohlkastenträger verklebt. Befestigungslöcher für das Anbringen einer anderen Ausstattung, z. B. für eine Koordinaten-Meßmaschine, sollten vorzugsweise vor den Schritten von Fig. 3 und 4 gebohrt werden, im Bedarfs fall aber auch hinterher.

Nachdem der Träger ausgehärtet ist, wird der vollständige Träger maßgeschliffen und- poliert.

Die Abmessungen eines typischen, erfindungsgemäßen Granit-Hohlblocks zur Ver wendung in der vorher erwähnten Koordinaten-Meßmaschine sind:

Länge l:	95,25 cm (27 1/2")
Breite w:	27,94 cm (11")
Höhe h:	7,74 cm (3 5/32")
Wandstärke:	1,91 cm (0.75")
Plattenstärke:	1,91 cm (0.75").

Der Boden und der Steg 20 des Blocks 17 besitzen vorzugsweise dieselbe Stärke wie die Platte 18.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine Anzahl Kastenträger, hier drei 41, 42, 43, aus einem einzelnen Teilblock 38 hergestellt. Der Granit wird, wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, von den mittigen Hohlräumen des Teilblocks 38 entfernt, mit dem Unterschied, daß die nicht entfernten Trennab schnitte 44, 45 einen ungeschliffenen Teil besitzen, der breiter ist als die anderen ungeschliffenen Teile (die Stege). Wenn z. B. die Stege 1,91 cm (0.75") breit sind, wären die Trennabschnitte 3,82 cm (1,50") breit, zuzüglich des Sägeschnitts. Ähn lich den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind alle Grenzflächen 46-52 maßgeschliffen, um in einer Ebene zu liegen, und danach gesandstrahlt. Bei dem zweiten Teilblock 39 ist die Unterseite (nicht dargestellt) zum Verkleben ebenso maß-vollgeschliffen und gesandstrahlt. Die verschiedenen Kastenträger werden dann voneinander getrennt, indem sie ungefähr in der mittleren Ebene der nicht entfernten Trennabschnitte zersägt werden (vergl. Strich-Linie, Teilblock 38). Ebenso wird der zweite Teilblock 39 in die zweiten Teilblöcke des fertigen Kastenträgers entlang der Strich-Linien auf dem Teilblock 39 geteilt, wobei die Abmessungen dieser zweiten Teilblöcke genau zu denen der entsprechenden ersten Teilblöcke der Anzahl Kasten träger passen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung mindestens eines Trägers aus Eruptivgestein, insbe sondere als Präzisionsführungsfläche für Präzisionsinstrumente, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger als Kastenträger ausgebildet wird und daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

1. Bilden von mindestens zwei Teilblöcken (1; 2; 17; 18) mit mindestens zwei glatten Flächenseiten, die die gleichen Abmessungen aufweisen,
2. Entfernen des Gesteins an der glatten Flächenseite des Gesteins an minde stens einem der Teilblöcke (1; 17) zur Bildung einer Ausnehmung, wobei Wände (4; 5; 6) mit vorbestimmter Wandstärke belassen werden;
3. Verkleben des ersten Teilblocks (1; 17) mit dem Teilblock (2; 18) entlang nicht entfernten restlichen Abschnitten (7; 8) der glatten Flächenseiten zur Bildung des Kastenträgers (Fig. 1, 2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei länglichen Teilblöcke (1, 2; 17, 18) gebildet werden durch Teilen eines länglichen Grund blocks (16) parallel zu seiner Längsachse (Fig. 1, 2).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei glatten Flä chen beim Teilen des Grundblocks (16) gebildet werden (Fig. 3).

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundblock (16) mit einem konstanten Querschnitt hergestellt wird (Fig. 3).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundblock (16) ein Quader ist (Fig. 3).

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundblock (16) durch Sägen in zwei Teilblöcke (17, 18) geteilt wird (Fig. 3).

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilen des Grundblocks (16) in die zwei Teilblöcke (17, 18) mit einem einzigen Säge schnitt erfolgt (Fig. 3).

8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Entfernen des Gesteins an der glatten Flächenseite nur eines der Teilblöcke (17) bei Belassen eines Ste ges (20) als zusätzliche Auflage für den zweiten Teilblock (18) (Fig. 1, 2).

9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Entfernen des Eruptiv gesteins an den glatten Flächenseiten an beiden Teilblöcken bei Belassen von Stegen, welche beim Verkleben der Teilblöcke aufeinandertreffen.

10. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bohren von Befestigungslö chern (37a) entweder in den Block (17, 18) oder in den fertigen Kastenträger zum leichteren Befestigen des Kastenträgers an einem anderen Körper (Fig. 5).

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glatten Flächen seiten der mindestens zwei Teilblöcke (1, 2; 17, 18) durch einzelne Sägeschnitte gebildet werden (Fig. 1, 2, 3).

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glatten Flächen seiten der mindestens zwei Teilblöcke (1, 2; 17, 18) durch einzelne Sägeschnitte gebildet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Entfernen des Gesteins durch Schleifen (Fig. 4).

14. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Entfernen des Gesteins mit einer Schleifscheibe (36), deren Drehebene parallel zur Längsachse des ei nen Teilblocks (17) liegt (Fig. 4).

15. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Entfernen des Gesteins durch eine Reihe schrittweiser Schleifscheiben-Schnitte.

16. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Entfernen des Eruptiv gesteins durch Schleifen mit einer Schleifscheibe (36) bis zu einer benötigten Tiefe, danach Bewegen des einen Teilblocks relativ zu der Schleifscheibe (36) quer zu einer überlappenden Position, und Wiederholen, bis der Hohlraum (3) vollständig gebildet ist (Fig. 4).

17. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Maßschleifen und Sand strahlen der übrigen Teile des nicht entfernten Eruptivgesteins vor dem Verkle ben.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilblöcke (1, 2; 17, 18) Quader sind (Fig. 1, 2).

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Dicke der Grenzwände (4, 5, 6) des Hohlraums (3) im wesentlichen konstant ist (Fig. 1).

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen konstante Dicke der Wände (4, 5, 6) 0,64 cm (0,25") beträgt (Fig. 1).

21. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl Kastenträger aus zwei Teilblöcken (38, 39) hergestellt wird, gekennzeichnet durch

1. das Entfernen des Gesteins aus mindestens einem der Teilblöcke, wobei eine Anzahl Ausnehmungen in dem mindestens einen Teilblock gebildet wird, und die Ausnehmungen durch nicht entfernte Trennabschnitte (44, 45) voneinander getrennt sind, die breiter sind als die vorbestimmte Wandstärke,
2. das Teilen eines ersten der Teilblöcke, der mit Ausnehmungen versehen ist, quer zur Längsrichtung ungefähr in der Mitte der Trennabschnitte (44, 45) zum Bilden von mehreren ersten Teilblöcken für mehrere Kastenträ ger,
3. das Teilen eines zweiten Teilblocks quer zur Längsrichtung zum Bilden mehrerer zweiter Teilblöcke entsprechend den Abmessungen und der An zahl der ersten Teilblöcke für die Kastenträger (41; 42; 43), und
4. Verkleben der ersten Teilblöcke mit den zweiten Teilblöcken Fig. 6).

22. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch das Entfernen des Gesteins an der glatten Flächenseite nur der ersten Teilblöcke bei Belassen eines Steges (47, 49, 51) als zusätzliche Auflage für die zweiten Teilblöcke Fig. 6).

23. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch das Entfernen des Gesteins an den glatten Flächenseiten der beiden Teilblöcke bei Belassen von Stegen, welche beim Verkleben der Teilblöcke aufeinandertreffen.

24. Träger aus Eruptivgestein, insbesondere als Präzisionsführungsfläche für Präzi sionsinstrumente, dadurch gekennzeichnet, daß er ein aus mindestens zwei länglichen Teilblöcken (1; 2; 17; 18) aus Eruptivgestein hergestellter Kastenträger ist; daß mindestens ein Teilblock (1; 2; 17; 18) mindestens eine von Wänden (4; 5; 6) begrenzte Ausnehmung (3) aufweist, daß der zweite Teilblock (2; 18) auf dem ersten Teilblock (1; 17) unter Bildung des Kastenträgers aufliegt, wobei die aufeinan derliegenden Flächen der Teilblöcke gleiche Abmessungen haben, und daß der zweite Teilblock (2; 18) an einer glatten Flächenseite mit glatten Flächenseiten (7; 8) der Wand (4; 6) des ersten Teilblocks (1; 17) über eine Klebeverbindung verbunden ist (Fig. 1, 2).

25. Träger nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Kastenträger Befe stigungslöcher (37a) zum Befestigen des Kastenträgers an einem anderen Kör per aufweist.

26. Träger nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ausnehmungen (3) vorgesehen sind, die durch einen Steg (20) getrennt sind, daß der Steg (20) zwischen und parallel zu den Außenwänden (21, 22) verläuft und im wesentli chen mit diesen übereinstimmende Abmessungen aufweist, und daß die oberen Begrenzungsflächen der Wände (21, 22) und des Steges (20) im wesentlichen in einer Ebene liegen (Fig. 2, 5, 6).