DE8429837U1 - Endmaßkomparator zum Vergleich von Parallelendmaßen in horizontaler Lage - Google Patents

Description

'Endmaßkomparator zum Vergleich von Parallelendmaßen in horizontaler Lage"

Die Erfindung betrifft einen Endmaiikomparator zum | Vergleich von Parallelendmaßen in horizontaler Lage mit einem Endmaßnormal gleichen Nennmaßes, mit einem Anschlag für die Festlegung der Meßlage des zu prüfenden Parallelendmaßes, mit Auflagern zur Unterstützung der beiden Parallelendmaße in den günstigsten Punkten, die eine Verschwenkung der Parallelendmaße erlauben, und mit einem auf einem Schlitten verschiebbaren, mit einem Meßwertaufnehmer zur relativen Längenbestimmung verbundenen Abtaster für die Endflächen der Parallelendmaße.

Derartige Endmaßkomparatoren dienen zur Bestimmung der relativen Länge eines Parallelendmaßes zu einem Endmaßnormal. Das Endmaßnormal kann interferometrisch absolut bestimmt worden sein, so daß es zur Ableitung von Parallelendmaßen durch Vergleichsmessungen geeignet ist. Die Durchführung einer derartigen Ver-

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gleichsmessung richtet sich beispielsweise nach DIN 861. Danach müssen Parallelendmaße, die länger als 100 mm lang sind, in horizontaler Lage verglichen werden. Der bekannte Endmaßkomparator ist aus der Zeitschrift "Feinwerktechnik", 1962, Seiten 369 - 372, bekannt. Als Auflager zur Unterstützung der Parallelendmaße dienen dabei kugelgelagerte Rollen, die mit Achsschenkelpaaren an auf Auflageböcken montierten Wellen befestigt sind. Die Auflageböcke sind in Längsrichtung der Meßschiene verschiebbar, um die Unterstützung in den günstigsten Punkten zu bewirken. Die Endflächen der Parallelendmaße werden mit Abtastern berührt, von denen einer mit einem optischen Meßwertaufnehmer verbunden ist. Der nicht mit dem optischen Meßwertaufnehmer verbundene feste Abtaster muß die Endfläche des Endmaßes mittig berühren. Diese Einstellung wird bei dem bekannten Gerät durch die Bedienperson durch Abschätzung vorgenommen. Der mit dem Meßwertaufnehmer verbundene Abtaster ist in der Achse mit dem festen Abtaster ausgerichtet, Da die Bestimmung der Länge des Endmaßes vorschreibt, daß auf der durch den Abtaster mit dem Meßwertaufnehmer abge-

relative
tasteten Endfläche eine/Verschiebung des Abtasters evfol-

gen muß, bis ein minimaler Abstand zwischen den beiden Abtastern erzielt wird, wird dieses Ende vertikal und horizontal verschoben, so daß das Parallelendmaß insgesamt etwas aus der horizontalen Lage gekippt wird. Dies geschieht durch Verstellung der an den Achsschenkelpaaren gelagerten Rollen in vertikaler Richtung wie durch eine Verschiebung der Auflageböcke in horizontaler Richtung. Diese Verstellung wird hydraulisch i gesteuert, um nicht durch einen Eingriff der Bedienperson

in das Gerät eine Temperaturbeeinflussung der Parallelendmaße vorzunehmen.

Es ist nämlich bekannt, daß sich die Parallelendmaße aus Stahl von beispielsweise 1 m Länge bei einer Temperaturänderung von 1 "K um 11 um ausdehnen. Die für die Längenmessung international festgelegte Bezugstemperatur von 20 "C und der meist nicht ausreichend genau bekannte Ausdeh nungskoeffizient eines Endmaßes bringen es mit sich, daß zum Erreichen der gewünschten Meßsicherheit eine Aufstellung in klimatisierten Räumen erforderlich ist, was insbesondere in wärmeren Ländern und insbesondere in Entwicklungsländern, die über geringere technische Möglichkeiten verfügen, Schwierigkeiten macht.

Der Erfindung liegt darüber hinaus die Erkenntnis zugrunde, daß durch den bei dem bekannten Endmaßkomparator erforderlichen Sichtkontakt eine Temperaturbeeinflussung der Parallelendmaße durch die Strahlungswärme der notwendigerweise in unmittelbarer Nähe des Gehäuses stehenden Bedienperson unvermeidlich ist.

In der als DE-OS 33 25 387 nachveröffentlichten älteren Anmeldung ist ein Prüfnormal zur Überprüfung von. Längenmeßgeräten bekannt, das aus einem dreidimensionalen Tragkörper besteht und in dem eine Hehrzahl von Endmaßstücken oder Formelementen gehalten sind. Als ein Endmaßkomparator zum Vergleich von Parallelendmaßen der eingangs erwähnten Art ist ein derartiges Prüfnormal nicht verwendbar. Da ein solches Prüfnormal räumlich eine große Ausdehnung haben kann, kommt es - insbesondere durch die vertikale Ausdehnung des Prüfnormals - zu einer Temperaturschichtung, auch wenn das Prüf normal in e-inem klimatisierten Raum benutzt wird.

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:üm eine Vereinheitlichung der Temperatur über die gesamte Ausdehnung des Prüfnormals zu erreichen, sind Wandungsteile des Prüfnormals mit einem Leitungssystem versehen, durch das ein zwangstemperiertes Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, fließt, so daß alle wesentlichen Wandungsteile zwangstemperiert sind. Die Lagerung der Endmaßstücke sowie die Verwendung des Prüfnormals ist mit den eingangs erwähnten EndmaBkomparatoren nicht vergleichbar.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Endmaßkomparator der eingangs erwähnten Art zu erstellen, mit dem die beschriebenen Meßunsicherheiten aufgrund der Körpertemperatur der Bedienperson ausgeschaltet werden und eine in jeder Hinsicht einwandfreie Messung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anordnung von einem thermisch isolierenden, strahlungsreflektierenden, isolierenden Gehäuse allseits umgeben ist, daß innerhalb des Gehäuses eine thermostatisch gesteuerte Temperiereinrichtung vorgesehen ist.

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daß eine den Innenraum des Gehäuses gleichmäßig erfassende Luftumwälzung vorhanden ist,

daß die Auflager streng geradlinig in den beiden senkrecht zur Längserstreckung des Parallelendmaßes stehenden Koordinatenrichtungen motorisch verstellbar sind,

verstellbar

daß mit der Abtastung der Endflächen die Auflager so/sind, daß sie für jede Länge die Unterstützung in den günstigsten Punkten ermöglicht

und daß Sensoren für die Ermittlung der Kantenlagen der Parallelendmaße an den Endflächen vorgesehen sind.

Der erfindungsgemäße Endmaßkomparator erlaubt eine absolute Fernsteuerung der Messung ohne irgendeinen erforderliche Sichtkontakt. Dies ermöglicht, das umgebende Gehäuse allseitig thermisch isolierend und strahlungsreflektierend auszuführen, wodurch eine Durchsicht durch das Gehäuse unmöglich gemacht wird. Ein wesentlicher, durch die Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, daß der Endmaßkomparator auch in Räumen arbeiten kann, die nicht exakt auf die Meßtemperatur von 20 "C temperiert gehalten werden. Der erfindungsgemäße Endmaßkomparator arbeitet zuverlässig auch bei einem Temperaturunterschied von beispielsweise 3 "K zwischen Innenraum und Außenräumen des Gehäuses.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Meßwertaufnehmer durch einen induktiven Wegaufnehmer gebildet, der mit dem zugehörigen Abtaster verbunden ist. Hierdurch lassen sich sehr genaue und unproblematisch übertragbare Meßwerte gewinnen .

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Es ist vorteilhaft, wenn die Längsverstellung der Auflager zusammen mit der Längsverstellung der Abtaster erfolgt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Auflager und Abtaster auf einer gemeinsamen Spindel mit für die beiden Auflager und Abtaster unterschiedlichen Steigungen verschiebbar angeordnet. Durch Drehen der gemeinsamen Spindel können die Abtaster an die Endflächen des Parallelendmaßes gebracht werden, wobei die Auflager automatisch durch die unterschiedliche Steigung so verschoben werden, daß sie sich immer in der Meßstellung, d. h. in dem günstigsten Punkt befinden. Die günstigsten Punkte sind definiert durch den Abstand von 0,21 &khgr; Länge des Parallelendmaßes von der Endfläche des Endmaßes, also von dem Abtaster.

Fur den Einsatz in nicht zuverlässig klimatisierten Räumen ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse des Endmaßkomparators im Innenraum einen Leerraum für mindestens ein nicht an der Messung beteiligtes Parallelendmaß aufweist. Hierdurch können die nachfolgend zu messenden Parallelendruaße bereits vortemperiert werden, wodurch sich der Ausgleichs-Vorgang nach der Vorbereitung der nächsten Messung verkürzt.

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Die Erfindung und das mit der Erfindung durchzuführende Meßverfahren sollen im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur'1:

Figur 2 :

Figur 3 :

einen vertikalen Schnit _ durch das Gehäuse sowie Teilschnitte durch Elemente des erfindungsgemäßen Endmaßkurrparators ;

eine Draufsicht auf den Endmaßkomparator nach abgeschnittenem Gehäuseoberteil;

eine Ansicht auf die Schmalseite des Endmaßkomparators bei geschnittenem Gehäuse.

Der Endmaßkomparator steht auf zwei Stahlsockeln "! , Cie ein Graugußbett 2 tragen. Auf einem der beiden Sockel 1 ist das Graugußbett fest aufgeschraubt, während sich zwischen dem anderen Sockel 1 und dem Graugußbett eine Stahlwalze 3 befindet, um unterschiedliche Wärmtausdehnungen zwischen Graugußbett 2 und Betonsockeln 1 auszugleichen.

Auf iüas Graugußbett sind geschliffene und gehärtete Stahlführungen 4 geschraubt, die Auflagerschlitten 5 und Meßschlitten 6 führen. Die Meßffihlitten 6 sind außen auf der Eührung angeordnet und tragen punktförmig aufliegende Abtaster 7 mit balliger Oberfläche, die zur Anlage an der Endfläche von Parallelendmaßen 8 bestimmt sind. Die Auflageschlitten 5 tragen rollenförmige

Auflager 9, die die Parallelendmaße in den günstigsten Punkten unterstüzen.

In Figur 1 trägt der rechte Meßschlitten 6 einen starren Abtaster 7, während der linke Meßschlitten 6 einen pneumatisch abhebbaren Abtaster 7 trägt, der mit einem induktiven Wegaufnehmer gekoppelt ist. Beiden Abtastern 7 sind je zwei berührungslose Näherungsschalter 10 benachbart, die so angeordnet sind, daß sie zwei rechtwinklig zueinander stehende Kanten der Parallelendmaße 8 abtasten. Die Näherungsschalter 10 fluchten nur teilweise mit den Parallelendmaßen und geben eine Signaländerung ab, wenn die Überdeckung etwa die Hälfte der Fläche der Näherungsschalter über- oder unterschreitet. Da die Querschnittsflächen der Parallelendmaße 8 normiert sind, kann auf diese Weise die Mitte der Endfläche für den Abtaster auf 1/500 mm reproduzierbar genau eingestellt werden.

Oberhalb der beiden Meßschlitten 5 sind für jedes Parallelendmaß 8 zwei Temperaturfühler 11 angebracht, die die momentane Temperatur der Parallelendmaße messen. Die Anbringung erlaubt die Feststellung von Temperaturgradienten über die Länge des Parallelendmaßes 8. Die Temperaturfühler 11 steuern die Temperierung in einem die gesamte Anordnung umgebenden, wärmeisolierenden Gehäuse 12, das innen und außen mit strahlenreflektierenden Schichten a^.s Folie oder Metall versehen ist. Die Temperierung in dem Gehäuse erfolgt über an dem Graugußbett 2 angeordnete Plattenwärmetauscher 13, die von temperiertem Wasser durchflossen werden. Über iDurchflußregler 14 kann der

der Fluß des Wassers durch die Plattenwärmetauscher 13 feinreguliert werden.

In Höhe der Plattenwärmetauscher 13 bzw. etwas unter ihnen sind zwei Ventilatoren 15 angeordnet, die sich im Gehäuse 12 etwa diagonal gegenüberliegen. Diese Ventilatoren sorgen für eine gleichmäßige Luftumwälzung in dem Gehäuse 12, wodurch die Ausbildung von Temperaturgradienten für praktische Zwecke vermieden werden kann.

Die Auflageschlitten 5 und Meßschlitten 6 sind mit Buchsen 16,17 mit einer durch die gesamte Länge des Gehäuses 12 laufenden Spindel 18 verbunden. Die Spindel 18 weist für die Meßschlitten 6 und die Auflageschlitten 5 Abschnitte 19,20 verschiedener Steigung auf, die eine proportionale Verschiebung von Meßschlitten 6 und Auflageschlitten so zueinander bewirken, daß zwischen dem Abtaster 7 und dem Rollenauflager 9 immer der Abstand 0,21 &khgr; Länge des Parallelendmaßes 8 erhalten bleibt, also das Rollenauflager 9 das Parallelendmaß 8 im günstigsten Punkt unterstützt.

Figur 2 läßt erkennen, daß die Auflageschlitten 5 sowohl in der Höhe als auch in der horizontalen Ebene senkrecht zur Längsterstreckung der Parallelendmaße 8 motorisch verschiebbar sind. Die Höhenverstellung erfolgt über zwei mit schrägen Flächen aufeinander liegenden Blöcken 21, deren effektive Höhe durch eine Kugelgewindespindel 22 verstellbar ist. Die seitliche Verstellung erfolgt ebenfalls durch Kugelgewindespindeln 23. Durch die Verwendung von Kugelbuchsen 23a wird eine hochpräzise Parallelführung bei beiden Verstellungen erreicht. Mit Hilfe der Spindeln 23 j

I wird auch der Wechsel von einem Parallelendmaß 8 zu dem j

daneben liegenden Vergleichsendmaß vorgenommen. ;

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Die Spindel (18) ist mit Hilfe einer Kurbel 2 4 betätigbar. Das Durchführungsloch 25 für die Kurbel 2 4 ist im Normalfall durch einen isolierenden Stopfen 26 verschlossen.

Die Oberseite und ein- der Seitenwände des Gehäuses weisen Längsschlitze 27 auf, die durch eine durchsichtige Scheibe verschlossen sind und die Beobachtung in Höhe der Parallelendmaße 8 erlaubt. Diese Beobachtung ist im Normalbetrieb nicht erforderlich und dient lediglich zur Überprüfung der Anordnung, vornehmlich im Falle einer Störung. Um durch die Schlitze 27 einen Strahlungsaustausch zwischen dem Gehäuseinnern und dem Gehäuseaußenraum zu vermeiden, sind die Schlitze 27 mit wärmeisolierenden und Strahlungsreflektierenden, auf einer Stange 28 verschiebbaren Blöcken 29 abgedeckt, die durch seitliche Verschiebung nur ein kleines Sichtfeld für den Schlitz 2 7 freigeben.können. Die Länge der Stange 28 ist so dimensioniert, daß im Normalfall die Blöcke 29 der.

Schlitz 2 7 in voller Länge abdecken und somit den Strahlungsaustausch verhindern.

Zur Durchführung der Messung werden die beiden Parallelendmaße 8, von denen eines das Endmaßnormal ist, auf die Rollenauflager 9 gelegt, so daß sie parallel zueinander in einer horizontalen Ebene liegen, wie dies Figur zeigt. Durch Betätigung der Spindel 18 werden die Meßschlitten 6 soweit verfahren, daß die Abtaster 7 auf beiden Seiten eines der Parallelendmaße 8 anliegt. Auf der nicht mit dem induktiven Wegaufnehmer versehenen Seite wird der Abtaster mit Hilfe der Näherungsschalter 10 auf die Mitte der Endfläche eingestellt. Der gleiche Vorgang wird nun auf der gegenüber¹legenden Seite vorgenommen.

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Danach wird das Auflager auf der Seite des induktiven Wegaufnehmers nacheinander in Richtung der beiden möglichen Koordinaten verschoben, bis die Stelle mit der minimalen Länge erreicht wird. Iterativ wird hierbei die Mitteneinstellung auf der anderen Seite wiederholt, da die Verschiebung auf der Seite des induktiven Meßwertaufnehmers zu einer geringen Verschiebung des Parallelendmaßes führt, so daß der Abtaster 7 nicht mehr exi'.kt in der Mitte der Endfläche angreift. An der Stelle des minimalen Abstandes zwischen den beiden Endflächen wird der Meßwert genommen. Daraufhin wird die Messung für dieses Parallelendmaß beendet und das andere Parallelendmaß in die Meßstellung bewegt, woraufhin der gleiche Meßvorgang vorgenommen wird.

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Die Einregelung des Abtasters auf die Mitte der Endfläche über die Näherungsschalter 10 sowie die Verschiebung mit Hilfe der Auflageschlitten 5 zur Ermittlung der minimalen Länge erfolgt ferngesteuert und kann durch die Anzeigen der Näherungssensoren bzw. durch die Beobachtung des Meßwertes des induktiven Wegaufnehmers überwacht werden, ohne daß eine Sichtkontrolle an dem Endmaßkomparator vorgenommen werden muß. Die Temperierung im Innenraum des Gehäuses 12 wird daher nicht durch einfallende Strahlungswärme beeinträchtigt, so daß eine hochgenaue Messung bei den geforderten 20 ^eC erfolgen kann.

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Claims (6)

1. Endmaßkomparator zum Vergleich von Parallelendmaßen (8) in horizontaler Lage mit einem Endmaßnormal gleichen Nennmasses, mit einem Anschlag (7) für die Festlegung der Meßlage des zu prüfenden Farallelendmaßes, mit Auflagern (9) zur Unterstützung der beiden Parallelendmaße (8) in den günstigsten Punkten, die eine Verschwenkung der Parallelendmaße (8) erlauben, und mit einem auf einem Schlitten (6) verschiebbaren, mit einem Meßwertaufnehmer zur relativen Längenbestimmung verbundenen Abtaster (7) für die Endflächen der Parallelendmaße, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung von einem thermisch isolierenden, strahlenreflektierenden Gehäuse (12) allseits umgeben ist,
daß innerhalb des Gehäuses (12) eine thermostatisch gesteuerte Temperiereinrichtung (13) vorgesehen ist,

daß eine den Innenraum des Gehäuses (12) gleichmäßig erfassende Luftumwälzung (15) vorhanden ist,

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daß die Auflager (9) streng geradlinig in den beiden senkrecht zur Längserstreckung des Parallelendmaßes

(8) stehenden Koordinatenrichtungen verstellbar sind,daß

verstellmit der Abtastung der Endflächen die Auflager ©) so / bar sind, daß sie für jede Länge die Unterstützung in den günstigsten Punkten ermöglichen und daß Sensoren (10) für die Ermittlang der Kantenlagen der Parallelendmaße (8) an den Endflächen vorgesehen sind.

2. Endmaßkomparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Meßwertaufnehmer durch einen induktiven Wegaufnehmer gebildet ist.

3. Endmaßkomparator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsverstellung der Auflager

(9) zusammen mit der Verstellung der Abtaster (7) erfolgt.

4. Endmaßkomparator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Auflager (9) und die Abtaster (7) auf einer gemeinsamen Spindel (18) mit für die beiden Auflager

(9) und die Abtaster (7) unterschiedlichen Steigungen verschiebbar angeordnet sind.

5. Endmaßkomparator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung durch unterhalb der Auflager (9) über die gesamte Länge der maximalen Parallelendmaße (8) angeordnete Plattenwärmetauscher (13) gebildet sind und daß Umwälzventilatoren (15) auf der Höhe der Plattenwärmetauscher (13) nach oben gerichtet angeordnet sind.

6. Endmaßkomparator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) im Innenraum einen Leerraum für mindestens ein nicht an der Messung beteiligtes Parallelendmaß (8) aufweist.

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