DD290255A5 - TEACHING, PREFERABLY FOR BIG LENGTH - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lehre zur Pruefung der Einhaltung von Masz-, Form- und Lagetoleranzen. Ihre Anwendung bietet sich besonders dann an, wenn unter Produktionsbedingungen an groszen Bauteilen relativ kleine Toleranzen mit hoher Sicherheit ueberprueft werden muessen. Ziel der Erfindung ist es, eine leicht handhabbare und maszstabile Lehre zur funktionellen Bauteilpruefung zu schaffen. Die erfindungsgemaesze Lehre besteht aus einem Masz, Form und Lage bestimmenden Grundkoerper aus Faserverbundstruktur unter Verwendung von Kohlenstoff- und/oder Aramidfasern, der bevorzugt als aufgeloeste Tragwerkstruktur gestaltet ist. Gegenueber Lehren aus Stahl zeichnet sich die Lehre durch eine bis zu 90% verringerte Masse und Maszkonstanz unter praktisch allen Temperaturbedingungen aus.{Lehre; grosze Laenge; Faserverbundstruktur; Kohlenstoffaser; Aramidfaser; geringe Masse; Maszkonstanz}The invention relates to a teaching for checking compliance with Masz-, shape and position tolerances. Their application is particularly useful when relatively small tolerances must be checked with high reliability under production conditions on large components. The aim of the invention is to provide an easily manageable and maszstabile gauge for functional component testing. The teaching according to the invention consists of a matrix, shape and position determining basic body made of fiber composite structure using carbon and / or aramid fibers, which is preferably designed as a dissolved structural structure. Compared to steel gauges, gauge is characterized by up to 90% reduction in mass and mass consistency under virtually all temperature conditions. great length; Fiber composite structure; carbon fiber; aramid fiber; low mass; Maszkonstanz}

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Lehre zur Prüfung der Einhaltung von Maß-, Form- und Lagetoleranzen. Die Lehre ist so gestaltet, daß mehrere Maße oder Maße und Formen oder Maße, Formen und Lagen, die funktionell in Verbindung stehen, gleichzeitig erfaßt werden. Die Anwendung der Erfindung bietet sich besonders dann an, wenn unter Produktionsbedingungen an großen Bauteilen relativ kleine Toleranzen mit hoher Sicherheit überprüft werden müssen.The invention relates to a teaching for testing compliance with dimensional, shape and position tolerances. The teachings are designed so that several dimensions or dimensions and shapes or dimensions, shapes and positions that are functionally related, are detected simultaneously. The application of the invention is particularly useful when under production conditions on large components relatively small tolerances must be checked with high security.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Für den Großmaschinenbau ist die vorwiegend diskontinuierliche Fertigung geometrisch definierter Körper mit einer Vielzahl der auftretenden geometrischen Formen und Abmessungen, sehr verschiedenen Funktionen sowie unterschiedlichen, meist relativ geringen Stückzahlen kennzeichnend. Die Sicherung der Erzeugnisqualität erfolgt vorwiegend durch dimensionelles Prüfen, wobei sich der Anteil der einzelnen Meßverfahren über der Länge deutlich ändert.For large machinery, the predominantly discontinuous production of geometrically defined body with a variety of occurring geometric shapes and dimensions, very different functions and different, usually relatively small numbers characterizing. The quality of the product is mainly ensured by dimensional testing, whereby the proportion of the individual measuring methods changes significantly over the length.

Obgleich bei der Fertigung und beim Messen großer Bauteile keine anderen Gesetzmäßigkeiten wie im Bereich unter 500 mm wirken, steht außer Frage, daß hier der Umfang der Einführung moderner meßtechnischer Systeme nachhaltig durch die bekannten Besonderheiten (Stack, M.: Messen großer Längen. In: Fertigungsmeßtechnik, Handbuch für Industrie und Wissenschaft. Springer-Verlag, Berlin (West)-Heidelberg-New York-Tokyo 1983) beeinflußt wird. Auch deshalb erfolgt in einigen Zweigen des Großmaschinenbaus, z. B. im Schienenfahrzeugbau, die Beherrschung der Maß-, Form- und Lageabweichungen im erheblichen Umfang mittels Lehren bzw. Vorrichtungen. Bei letzteren, z.B. Schweiß-, Bohr- oder Mo.itagevorrichtungen, wird allerdings nur mittelbar eine Teile- (bzw. Baugruppen) prüfung durchgeführt. Die eingesetzten Lehren lassen sich grundsätzlich in Maß-, Form- und Paarungslehren einteilen, wobei entsprechend dem Verwendungszweck weitere Untergliederungen üblich sind. Analog zum Meßmittelbau werden Lehren für große Abmessungen überwiegend vom Anwender selbst gefertigt. Dabei haben sich neben der spangebenden Formung standardisierter Konstruktionsstähle vor allem Schweißkonstruktionen aus Blech, Rohr, Formstahl und Stahlbaukonstruktionen eingeführt. Zudem sind, allerdings relativ wenige Gußkonstruktionen im Einsatz. Einzeiteile der Lehren bestehen aus gezogenen Werkstoffen, gestanzten oder tiefgezogenen Blechen. Holz, Preßstoffe oder Plastmaterialien verschiedener Art finden im Lehrenbau zwecks Wärmeisolierung Anwendung.Although in manufacturing and measuring of large components no other regularities as in the range below 500 mm act, it is beyond question that here the extent of the introduction of modern metrological systems sustainable by the known peculiarities (Stack, M .: Measuring long lengths. Fertigungmeßtechnik, Handbook for Industry and Science, Springer-Verlag, Berlin (West) -Heidelberg-New York-Tokyo 1983). This is also why in some branches of large machinery, z. B. in rail vehicle construction, the control of the dimensional, shape and position deviations to a considerable extent by means of gauges or devices. In the latter, e.g. Welding, drilling or Mo.itagevorrichtungen, but only indirectly a parts (or assemblies) examination is performed. The teachings used can basically be divided into dimensional, shape and pairing gauges, further subdivisions being customary according to the purpose of use. Analogous to the measuring equipment, gauges for large dimensions are predominantly manufactured by the user himself. In addition to the cutting shaping of standardized structural steels, welding constructions made of sheet metal, tubes, structural steel and steel structures have been introduced. In addition, however, relatively few cast structures are in use. One-half parts of the gauges consist of drawn materials, stamped or deep-drawn sheets. Wood, molding or plastic materials of various types are used in the teaching of heat insulation application.

Unabhängig ob die Lehre aus einem Stück gefertigt oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, sind die bislang eingesetzten Lehren für große Bauteile im allgemeinen sehr schwer. Ihre Handhabbarkeit ist somit außerordentlich eingeschränkt. Hinzu kommt, daß zu schwere Lehren stets das Meßgefühl und daraus folgend die Sicherheit der Prüfung beeinträchtigen, so daß seit langem die Forderung nach größtmöglichen Leichtbau von Lehren steht (Leinweber, P.: Taschenbuch der Längenmeßtechnik. Springer-Verlag Berlin/Göttingen/Heidelberg 1954). Andererseits genügt bei dem üblichen Leichtbau die Steifigkeit der Lehren mit zunehmender Länge nicht den erhöhten Anforderungen; es ist daher üblich. Maß-, Form- und Lagetoleranzen gesondert mit jeweils speziellen Lehren bzw. Meßmitteln zu überprüfen. Zudem führen die spezifischen Umweltbedingungen beim Messen/ Prüfen großer Bauteile bzw. die daraus resultierende temperaturbedingte Unsicherheit zu einer Beeinträchtigung der Maßkonstanz konventioneller Lehren, wobei hierfür hauptsächlich der praktisch nicht erreichbare Temperaturausgleich zwischen Prüfling und Normal ursächlich ist.Regardless of whether the teaching is made of one piece or composed of several parts, the teachings used hitherto for large components are generally very heavy. Their handling is thus extremely limited. In addition, overly heavy teaching always affects the sense of measurement and consequent safety of the test, so that for a long time the demand for the greatest possible lightweight construction of teaching stands (Leinweber, P .: Taschenbuch the length measuring .. Springer-Verlag Berlin / Göttingen / Heidelberg 1954 ). On the other hand, in the conventional lightweight construction, the rigidity of the gauges with increasing length does not meet the increased requirements; It is therefore common. Dimensional and geometrical tolerances must be checked separately with special gauges or measuring instruments. In addition, the specific environmental conditions in the measurement / testing of large components or the resulting temperature-related uncertainty lead to a deterioration of the dimensional stability of conventional teachings, for which mainly the practically unattainable temperature compensation between the test specimen and normal is the cause.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine leicht handhabbare und maßstabile Lehre zur funktioneilen Prüfung großer Bauteile bzw. Baugruppen vorzuschlagen.The aim of the invention is to propose an easy to handle and dimensionally stable teaching for functional testing of large components or assemblies.

-2- 290 255 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 290 255 Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lehre, vorzugsweise für große Längen, zur sicheren und gleichzeitigen Überprüfung von Maß-, Form- und Lageabweichungen zu entwickeln. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Grundkörper der Lehre, bevorzugt als aufgelöste Struktur gestaltet, aus Faserverbundstrukturen unter Verwendung von Kohlenstoff- und/ oder Aramidfasern ausgeführt wird. Vorteilhafterweise sind die Fasern in Schichten unter definierten Orientierungswinkoln (und Volumenanteile im Verbund) so angeordnet, daß sich die Strukturen in den maß-, form- und lagobestimmonden Richtungen durch hohe Steifigkeit und einen Längen-Temperaturkoeffizienten α ä 0.10"⁶K"' auszeichnen. Die Antast- und/oder Verbindungselemente der Lehre, die gegenüber dem faserverstärkten Grundkörper in ihren Abmessungen klein sind, bestehen bevorzugt aus Metall oder Keramik. Die erfindungsgemäße Lehre kann auch als Boarbeitungslehre, z. B. Bohrlehre, bzw. als Vorrichtung Anwendung finden. Gravierende Vorteile der vorgeschlagenen Lehre, die durch bekannte Optimierung des Verbundaufbaus sehr steif ausgeführt worden kann, sind ihre gegenüber eingeführten Lehren bis zu 90% verringerte Masse upcl ihre Maßkonstanz unter praktisch allen Temperaturbedingungen.The object of the invention is to develop a teaching, preferably for long lengths, for the safe and simultaneous verification of dimensional, shape and position deviations. According to the invention, this object is achieved in that the basic body of the teaching, preferably designed as a resolved structure, is made of fiber composite structures using carbon and / or aramid fibers. Advantageously, the fibers are arranged so that the structures in the size, form and lagobestimmonden directions by high rigidity and a length temperature coefficient α ä 0:10 ^"6K '' are distinguished in layers under defined Orientierungswinkoln (and volume fractions in the composite). The probing and / or connecting elements of the teaching, which are small compared to the fiber-reinforced base body in their dimensions, are preferably made of metal or ceramic. The teaching of the invention can also be used as Boarbeitungslehre, z. B. Drilling jig, or as a device application. Serious advantages of the proposed teaching, which can be carried out very rigidly by known optimization of the composite structure, are compared to introduced gauges up to 90% reduced mass upcl their dimensional stability under virtually all temperature conditions.

AusfuhrungsbelsplelAusfuhrungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer einfachen rahmenförmigen Lehre.The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. Fig. 1 shows schematically the structure of a simple frame-shaped doctrine.

Der Grundkörper der Lehre besteht aus dünnwandigen Rohren (Daus faserverstärktem Plast. Die Rohre sind im Wickelverfahren hergestellt und aus mehreren Faserschichten aufgebaut, die zueinander definiert (symmetrisch) angeordnet sind. Als Fasern werden hochfeste Kohlenstoffasern, als Matrix Epoxidharz verwendet. Der Faservolumenanteil beträgt im Verbund ca. 50%, der Faserwickelwinkel ±10°. So ergibt sich ein Längen-Temperaturkoeffizient längs der Rohre von ca. -1.10"⁸K"'. Die Rohre des Grundkörpers sind über Verbindungsstücke (2) fest miteinander verbunden. Die Verbindungsstücke erfüllen in diesem Fall gleichzeitig die Funktion als Antastelemente mit Antastflächen (3). Sie sind aus Stahl hergestellt und besitzen damit eine verschleißfeste Oberfläche. Ihre Längenabmessungen betragen gegenüber den Rohren des Grundkörpers max. 10%. Die Antastelemente (3) werden bei der Montage der Lehre entsprechend justiert. Es sind anstatt der im Ausführunysbeispioi vorgesehenen Verklebung auch andere, wieder lösbare Verbindungsarten wie Klemm- oder Preßverbindungen zwischen (1), (2) und (3) denkbar.The basic body of the gauge consists of thin-walled tubes (Daus fiber-reinforced plastic.) The tubes are wound and constructed of several layers of fibers defined symmetrically to each other 50%, the filament winding angle ± 10 °, resulting in a length-temperature coefficient along the tubes of about -1.10 " ⁸ K"'The tubes of the main body are firmly connected to each other via connecting pieces (2) In this case they also function as probes with probing surfaces (3) .They are made of steel and thus have a wear-resistant surface.The length dimensions of the probes are less than 10% compared to the tubes of the main body It is instead of the sales envisaged in the Implementing Other forms of detachable connections such as clamping or pressing connections between (1), (2) and (3) are also conceivable.

Claims (5)

1. Lehre, vorzugsweise für große Längen, gekennzeichnet dadurch, daß ihr Maß, Form und Lage bestimmender Grundkörper aus einer Faserverbundstruktur unter Verwendung von Kohlenstoff- und/oder Aramidfasern besteht.1. gauge, preferably for long lengths, characterized in that their measure, shape and position determining body consists of a fiber composite structure using carbon and / or aramid fibers. 2. Lehre nach Anspruch 1., gekennzeichnet dadurch, daß der Grundkörper 1 als aufgelöste Struktur gestaltet ist.2. The teaching of claim 1, characterized in that the base body 1 is designed as a dissolved structure. 3. Lehre nach Anspruch 1. und 2., gekennzeichnet dadurch, daß die Verbundstruktur in den maß-, form- und lagebestimmenden Richtungen einen Längen-Temperaturkoeffizienten von α = 0.1 (T⁸K"¹ aufweist.3. The teaching of claim 1 and 2, characterized in that the composite structure in the dimensionally, shape and position determining directions has a length-temperature coefficient of α = 0.1 (T ⁸ K " ¹ has. 4. Lehre nach Anspruch 1. bis 3., gekennzeichnet dadurch, daß die Lehre gesonderte Verbindungsund Antastelemente 2,3 besitzt.4. The teaching of claim 1 to 3, characterized in that the teaching has separate Verbindungsund probing elements 2,3. 5. Lehre nach Anspruch 4., gekennzeichnet dadurch, daß Verbindungs- und Antastelemente 2,3 aus Stahl oder Keramik bestehen und ihre Abmessungen gegenüber dem Grundkörper 1 maxima! 10% betragen.5. The teaching of claim 4, characterized in that connecting and probing elements 2,3 made of steel or ceramic and their dimensions with respect to the main body 1 maxima! 10%.