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Meßeinrichtung zur Erfassung temperaturbedingter Maßabweichungen von
Bauteilen, insbesondere von Flugzeugbauteilen, die ein anderes Wärmeausdehnungsvermögen
besitzen als der Werkstoff der Bauvorrichtungen
Bei größeren Bauteilen, z. B. Flugzeugbauteilen,
die im Rahmen des Austauschbaues reihenmäßig aus Leichtmetall in meist aus Stahl
bestehenden Vorrichtungen gebaut werden, entstehen vielfach Passungsungenauigkeiten,
die auf unterschiedliche Wärmeausdehnung des Bauteiles einerseits und der Bauvorrichtung
andererseits zurückzuführen sind.
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Je nach der Längenerstreckung der Bauteile können die Maßabweichungen
blei nur wenigen Grad Temperaturunterschied bereits mehrere Millimeter betragen.
Verursacht werden die Maßabweichungen durch die Temperatur der Raumluft in den Werkhallen.
Beim heutigen Stand der Technik ist es schwierig und kostspielig, die Temperatur
in den großen Werkhallen in den verschiedenen Jahreszeiten auf gleicher Höhe zu
halten.
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Die Wärmedehnungsunterschiede machen sich vor allem bei der Fertigmontage,
wenn die in verschiedenen Werkhallen und bei ungleicher Raumtemperatur hergestellten
Einzel bauteile zuslammengefügt werden sollen, bemerkbar. Aber auch bei der späteren
Auswechselung an sich gleicher Bauteile wirken die Maßabweichungen störend.
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Bisher bestand keine Möglichkeit, die durch Wärmeeinflüsse bewirkte
Maßänderung der Werk-Stücke bei der sich unmittelbar an die Herstellung
aascläieenden
Abnahm prüfung zu erfassen. Vielfach traten sie auch hierbei nicht in Erscheinung,
wenn z. B. die Abnahmeprüfung unter den gleichen klimatischen Verhältnissen stattfand
wie die Fertigung. Andererseits kam es vor, daß Bauteile, die in der Bauvorrichtung
durchaus ordnungsgemäß imd maßgenau hergestellt waren, infolge der durch veränderte
Temperatur bewirkten unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen Bauvorrichtung und
Bauteil als nicht maßhaltig beanstandet wurden, weil die Erkenntnis fehlte, daß
die aus ein und derselben Vorrichtung stammenden Bauteile je nach der Raumtemperatur,
bei der sie hergestellt wurden, beachtliche relative Maßabweidungen aufweisen, wenn
sie bei anderer Temperatur gemessen werden oder wenn die Messung mit Meßgeräten
erfolgt, die aus einem anderen Werkstoff bestehen als das Werkstück. Die Schuld
wurde dann vielfach den mit der Herstellung beauftragten Werkleuten zugeschlobein,
die angeblich ungenaue Arbeit geleistet haben.
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Zur Verdeutlichung siei angeführt: Die Langenänderung einer Bauvorrichtung
aus Stahl beträgt z. B. je Meter und Grad Temperaturunterschied = 0,012 mm, bei
dem Bauteil aus Leichtmetall jedoch das Dloppelbe=o,o24mm. Als Beispiel seien zwei
Bauteile ,aus Leichtmetall von je 12 m Länge angeführt. Es sei angenommen, daß die
Fertigung des Bauteiles A bei 15° C Raumtemperatur und die Herstellung des gleichen
Bauteiles B bei 25° C Raumtemperatur in der gleichen Bauvorrichtung erfolgt ist.
Der Temperaturunterschied beträgt also I0° C. Daraus ergibt sich, daß Bauteil B
durch Wärmeausdehnung in der Längenerstreckung um 12 # 0,024 # 10 = 2,88 mm zugenommen
hat, die zur Herstellung benutzte Bauvorrichtung jedoch nur 12 # 0,012 # 10 = 1,44
mm, so daß ein Längenunterschied von 1,44 mm zwischen den beiden Bauteilen besteht.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Reseitigung dieser Mißstände.
Gegenstand der Erfindung ist eine für die Zwecke der Werkstattpraxis geeignete Meßeinrichtung
zur Erfassung temperaturbedingter Maßabweichungen von Bauteilen, insbesondere von
Flugzeugbauteilen, die ein anderes Wärm'eausdehnungsveimögen besitzen als der Werkstoff
der Bauvorrichtungen. Die Meßeinrichtung kann Bestandteil der Bauvorrichtung sein.
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Die Meßeinrichtung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß sie mehrere hinsichtlich der Wärmeausdehnung unterschiedliche Maßstäbe hat,
von denen einer dem Ausdehnungskoeffizienten der Bauvorrichtung und einer dem des
Werkstoffes des zu messenden Bauteiles entspricht, und daß die Anordnung der Maßstäbe,
deren Skalen blei einer bestimmten Temperatur übereinstimmen, so getroffen ist,
daß sie an ihrem einen Ende an einem gemeinschaftlichen Träger so befestigt sind,
daß ihre Nullpunkte zusammenfallen, während sie sich im übrigen frei ausdehnen können.
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Der Erfindungsgegenstand ist an einem Ausführungsbeispiel in der
Zeichnung dargestellt.
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Fig. 1 ist die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Längenmeßbank;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Skalendifferenz der beiden zur Anwendung
gelangenden Maßstäbe bei einer bestimmten Längenmiessumg.
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An einem eigensteifen Träger 1, der zweckmäßig auf Füßen 2 ruht,
ist der Anschlag 3 befestigt. Der gleichfalls auf dem Träger 1 angeordnete Anschlag
4 kann in der Längsrichtung verschoben werden. Ferner sind am Tr,äger 1 die beiden
Maßstäbe 5 und 6 befestigt. Das Ausdehnungsvermögen des Trägers 1 und eines der
beiden Maßstäbe, z. B. des Maßstabes 6, stimmt mit demjenigen der Bauvorrichtung
überein. Auf diese Weise sind zwischen den genannten Teilen gleiche Ausdehnungsverhältnisse
geschaffen. Der Maßstab 5 besitzt das gleiche Ausdehnungsvermögen wie das Bauteil
9, zweckmäßig ist er aus dem gleichen Werkstoff wie dieses hergestellt. Dier bewegliche
Anschlag 4 besitzt eine Anzeigeeinrichtung, z. B. in Form eines über beide Maßstäbe
5 und 6 hinwegreichenden Zeigers 7.
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Die beiden Maßstäbe sind zweckmäßig bei einer bestimmten Ausgangstemperatur,
z. B. 20° C, hergestellt und geeicht worden. Sie stimmen also bei dieser Temperatur
hinsichtlich der Teilung überein. Außerdem eind sie sio am Träger 1 befestigt, daß
die Nullinie übereinstimmt. Die Befestigung des Maßstabes 5, der hinsichtlich des
Ausdehnungsvermögens mit dem zu messenden Bauteil 9 übereinstimmt, erfolgt lediglich
an dem Ende, an dem sich die Nullinie befindet, und zwar zweckmäßig zusammen mit
dem feststehenden Anschlag 3. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung sind beide
Maßstäbe nur an einer Seite befestigt. Diese Rnordnung empfiehlt sich besonders,
wenn der Träger 1 andere Ausdehnungseigenschaften besitzt als der Maßstab 6. Auf
alle Fälle muß die freie und unbehinderte Ausdehnungsmöglichkeit gewahrt sein. zu
diesem Zweck werden die Maßstäbe in Schellen 8 od. dgl. geführt, in denen -sie gleiten
können.
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Die Messung des z. B. aus Leichtmetall her gestellten Trägers 9 erfolgt
in der Weise, daß der Träger zwischen die beiden Anschläge 3 unid 4 eingelegt wird,
so daß beide Anschläge eng an den Trägerenden anliegen. Zeiger 7 zeigt dann auf
den beiden Maßstäben die Länge an. Wird die Messung bei der Ausgangstemperatur vorgenommen,
so stimmt die Anzeige auf beiden Skalen überein.
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Ist die Raumtemperatur höher oder tiefer als die Ausgangstemperatur,
so ergibt die Differenz zwischen den beiden Skalen die relative Längenänderung des
Bauteiles gegenüber der Bauvorrichtung. Ein Beispiel der unterschiedlichen Anzeige
der beiden Skalen ist in Fig. 2 dargestellt. Die Skalendiff-erenz ist mit D bezeichnet.
Aus der abgelesenen Länge. läßt sich die Abmessung, die idas Bauteil bei einer anderen
Temperatur, z. B. der Ausgangstemperatur, haben würde, leicht berechnen.
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Andererseits besteht die Möglichkeit, die Maßstäbe auswechselbar anzuordnen
und für die verschiedenen in Betracht kommenden Raumtemperaturen
abgestimmte
Maßstabsätze vorrätig zu halten. Das geschilderte Ausführungsbeispiel zeigt die
gleichzeitige Anordnung von zwei verschiedenen Maßstäben. In bestimmten Fällen kann
es jedoch vorteilhaft sein, die Zahl der Maßstäbe zu vergrößern, auch kann an Stelle
des Maßstabes 6 die diesem entsprechende Teilung unmittelbar auf dem Träger 1 aufgebracht
sein, wenn dieser das gleiche Ausdehnungsvermögen wie die Bauvorrichtung besitzt.
Desgleichen kann die Ablesegenauigkeit durch Anwendung entsprechender Mittel, z.
B. Meßuhren, Mikrometerschrauben, Noniusteilung od. dgl., erhöht werden.
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Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung bietet hauptsächlich folgende
Vorteile: ,a) Unmittelbare Erfassung der durch Wärmeausdehnung bewirkten Abmessungsänderungen
von Bauteilen, die in Vorrichtungen hergestellt werden, welche ein anderes Wärmeausdehnungsvermögen
besitzen als der Werkstoff des Bauteiles; b) Möglichkeit der genauen Längenmessung
der zum Blau des Werkstückes benötigten Profilstäbe od. dgl. unter Berücksichtigung
der durch Wärmeausdehnung entstehenden Längenänderung, wodurch das Auftreten von
durch Wärmeausdehnung bledingten Fehlern beim Bauteil vermieden wird; c) Fortfall
von Umrechnungsoperationen und der dadurch gegebenen Fehlermöglichkeiten; d) mit
ein und derselben Meßeinrichtung können Teile, die dem Werkstoff des Bauteiles oder
dem Werkstoff der Bauvorrichtung entsprechen, gemessen werden; es ist lediglich
Ablesung auf der entsprechenden Skala erforderlich; e) die Meßeinrichtung kann Bestandteil
der Bauvorrichtung sein und die Bauvorrichtung hierbei den besonderen Maßstab 6
ersetzen, so dlaß die für Maßstab 6 in Betracht kommende Teilung auf entsprechenden
Teilen der Bauvorrichtung angebracht ist; eine derartige Anordnung wirkt raumsparend,
da sie das Vorhandensein einer besonderen raumlich getrennten Meßeinrichtung erübrigt
und trotzdem die Möglichkeit hietet, die einzelnen Bauglieder hinsichtlich ihrer
durch Wärmeausdehnung blewirkten Maßänderungen vor Einfügen in die Rauvorrichtung
maßlich zu erfassen.