DE3325397C2

DE3325397C2 - Zinnenförmiges Stufenendmaß

Info

Publication number: DE3325397C2
Application number: DE19833325397
Authority: DE
Inventors: Hans-H. Dipl.-Ing. Dr. 7054 Korb Schüßler
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1982-05-26
Filing date: 1983-07-14
Publication date: 1986-11-06
Also published as: DE3325397A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein zinnenförmiges Stufenendmaß mit einem länglichen Tragkörper und mehreren entlang einer geraden Linie im definierten Abstand zueinander darin befestigten Endmaßstücken. Der nach oben hin entlang einer tiefen Rille offene Tragkörper trägt die vorzugsweise zylindrischen Endmaßstücke im Bereich seiner längsverlaufenden neutralen Faser, so daß Durchbiegungen auf den Abstand der Stirnflächen kaum einen Einfluß haben. Um bei Schrägaufstellung der Stufenendmaße Induzierungen von Momenten in den Tragkörper zu vermeiden, ist vorgesehen, daß die zur Auflagerung bzw. Halterung vorgesehenen Seitenzapfen niveaugleich mit der neutralen Faser angeordnet sind. Hierzu ist ein U-förmiger, den Tragkörper umgreifender Haltebügel vorgesehen, an den an unterschiedlichen Umfangspositionen die Seitenzapfen anschraubbar sind. Bei Groß-Stufenendmaßen in Gitterbauweise kann für jeden Zapfen jeweils ein Tragbügel an zwei benachbarte Längsholme des Tragkörpers angeklemmt werden, von dem etwa mittig der Seitenzapfen abragt. Es sind unterschiedliche Arten der Auflagerung bzw. Halterung in Einpunkt- bzw. Zweipunkt-Auflage realisierbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein zinnenförmiges Stufenendmaß nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. nach

,5 Patent32 19 713.

Derartige Stufenendmaße werden zur Genauigkeitsüberprüfung von Mehrkoordinaten-Meßgeräten benötigt, wobei diese Stufenendmaße horizontal, vertikal oder raumschräg innerhalb des Meßvolumens der zu überprüfenden Meßgeräte angeordnet werden können. Das Stufenendmaß gemäß Hauptpatent ist dank der Einzelanordnung der Endmaßstücke innerhalb der neutralen Faser des Tragkörpers besonders maßstabil und weitgehend unabhängig vom Biegezustand des Tragkörpers. Dessen ungeachtet wird man bestrebt sein, mit möglichst geringen Tragkörperdeformationen auszukommen, weil in durchgebogenem Zustand die Stirnseiten benachbarter Endmaßstücke nicht mehr parallel zueinander liegen, sondern einen — wenn auch sehr kleinen — Winkel einschließen.

Üblicherweise werden Walzenfüße an der Unterseite des Tragkörpers angeklemmt, um damit das Stufenendmaß verkantungssicher auf eine Unterlage aufstellen zu können. Bei ansteigender Aufstellung des Stufenendmaßes werden jedoch durch das Eigengewicht des Tragkörpers Bicgeiiiunierite in die Aufiagerungssieiien eingeleitet, die zu einer erhöhten Durchbiegung des Tragkörpers führen.

In einem Beitrag in der VDI-Zeitschrift 1980, Seiten 535 bis 548 ist auf Seite 542 e^;n schräg aufgestelltes zinnenförmiges Stufenendmaß mit Seitenzapfen am Tragkörper gezeigt. Es handelt sich dabei aber zum einen um ein gegenüber dem Hauptpatent veraltetes Stufenendmaß, bei dem die Zinnenreine außerhalb der neutralen Biegefaser des Tragkörpers liegt. Zum anderen dienen die dort gezeigten Seitenzapfen lediglich als stiftförmige Haltegriffe zum Wegtragen und Handhaben des Stufene.idmaßes beim Ausrichten desselben. Dieser Verwendungszweck der Seitenzapfen als Handgriffe ist zum einen aus den Kunststoffkugeln an den Enden der Seitenzapfen erkennbar, die die Stifte als Handgriffe ergonomisch etwas günstiger gestalten und die ferner die Handwärme von dem Tragkörper des Stufenendmaßes fernhalten sollen. Zum anderen ergibt sich der Verwendungszweck der Seitenzapfen als Handgriffe auch aus der Tatsache, daß auf der erwähnten Darstellung gesonderte unterseitige Walzenfüße zur Auflagerung des Tragkörpers des Stufenendmaßes sichtbar sind; die Seitenzapfen dienen also nicht der Auflagerung des Stufenendmaßes bei der Messung. Die erwähnten Seitenzapfen liegen bei dem bekannten Stufenendmaß möglicherweise nahe der neutralen Biegefaser des Tragkörpers, was jedoch bei der Bestimmung der Seitenzapfen als Handgriffe völlig irrelevant wäre; in jedem Fall sind jedoch die Seitenzapfen stark außerhalb der Zinnreihe angeordnet. Im übrigen sind die Seitenzapfen aufgrund ihrer unmittelbaren Befestigung am Tragkörper in Längsposition unveränderbar ange-

bracht.

Aufgabe der vorliegenden Zusatzerfindung ist es, die Halterung bzw. Auflagerung des Tragkörpers dahingehend auszugestalten, daß bei schräger Aufstellung des Stufenendmaßes die Durchbiegung des Tragkörpers auf das unvermeidbare Mindestmaß beschränkt bleibt und daß außerdem beliebig unterschiedliche Aufiagerungsarten hinsichtlich deren Längsposition am Tragkörper des Stufenendmaßes auch in steilen Schräglagen ohne weiteres realisierbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst Dank der niveaugleichen Anordnung der Seitenzapfen hinsichtlich der neutralen Faser des Tragkörpers, die auch mit dessen Schwerlinie übereinstimmt, wird der Tragkörper bei Schrägaufstellung stets im Bereich der Schwerlinie gehaltert Dementsprechend werden keine Biegemomente bei der Auflagerung in den Tragkörper eingeleitet

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteranprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung anhand verschiedener in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend noch erläutert; dabei zeigt

F i g. 1 eine Längsansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Halterung eines Stufenendmaßes über zwei gegenüberliegende Seitenzapfen mit Zugang zu den Endmaßstücken von oben her (Stufenendmaß aufrecht liegend),

F i g. 2 eine einseitige Halterung des Stufenendmaßes (»querliegend«) mittels eines einzigen Seitenzapfens je Halterungsstelle,

F i g. 3 und 4 zwei verschiedene Seitenansichten einer einseitigen schwenkbaren Halterung eines Stufenendmaßes mit nur einer einzigen Halterungsstelle,

F i g. 5 die Anordnung der Seitenzapfen an einem Groß-Stufenendmaß in Gitterbauweise,

F i g. 6 die kardanische Halterung eines Stufenendmaßes auf einem Teilkopf mit Antastrichtung von ober her und

F i g. 7 eine ähnliche kardanische Aufhängung wie die nach F i g. 6 mit Antastrichtung der Endmaßstücke von der Seite her.

Die verschiedenen in den Figuren dargestellten Stufenendmaße 1 bestehen im wesentlichen aus einem Tragkörper 3 von zumindest ange. ähert quadratischer Hüllkontur und U-förmigem tragenden Querschnitt. Am Grunde des von dem U-Profil eingeschlossenen Lichtraumes ist eine nach oben offene rechteckige Aufnahmerille 16 eingearbeitet, in die die einzelnen Endmaßstücke 6 im Abstand hintereinander eingelegt und dann festgeklemmt sind. Die Anordnung und Querschnittsgestaltung des Tragkörpers 3 ist so getroffen, daß die neutrale Faser 11 des Tragkörpers zumindest angenähert mit der Mittellinie der Endmaßstücke 6 lagemäßig übereinstimmt. Die Lage der neutralen Faser 11 innerhalb des Querschnittes ergibt sich durch den Schnittpunkt der horizontalen (12) und der vertikalen Trägheitsachse 13 des Querschnittes des Tragkörpers 3. Entsprechendes gilt auch für das in F i g. 5 ausschnittsweise gezeigte Groß-Stufenendmaß 2 mit einem Tragkörper 4, der nach Art eines Gittermastes von etwa im Querschnitt quadratischer Grundform ausgebildet ist. Ein dem Tragkörper 3 der Stufenendmaße 1 vergleichbarer Körper ist d-?rin als innerer Längsholm 25 gestaltet; an den Eckpunkten des Querschnittsprofiles sind äußere Längsholme ic Rohrform angebracht. Die Längsholme 25 und 26 sind durch Querverstrebungen 27 in allen Richtungen hin miteinander verstrebt Im Unterschied zu einem normalen Gittermast ist jedoch der Tragkörper 4 dieses Stufenendmaßes an einer Umfangsseite offen — offene Seite 28 — . so daß der Zugang zu den Endmaßstücken über einen breitgefächerten Freiraum zugänglich ist.

Um bei Schrägaufstellung der Stufenendmaße dk: Durchbiegung des Tragkörpers auf das unvermeidbare Maß einer eigengewichtsbedingten Durchbiegung zu

ίο beschränken, sind die zur Auflagerung bzw. Halterung der Tragkörper vorgesehenen — bei den dargestellten Ausführungsbeispielen zylindrischen — Seitenzapfen 29 derart angeordnet daß deren Mittellinie 30 in der gleichen Ebene wie die neutrale Faser 11 des Tragkörpers 3 bzw. 4 liegt Die neutrale Faser 11 stimmt lagemäßig mit der Schwerlinie des Tragkörpers überein. Deswegen können bei steil ansteigender Aufstellung der Stufenendmaße keine Momente entstehen, die die Durchbiegung des Tragkörpers über das eigengewichtsbedingte Maß hinaus erhöhen würden. Bei «'nterseitiger Anbringung von Walzenfüßen werden c*-i Schrägaufstellung derartige Momente in den Tragkörper eingeleitet, die den Biegezustand vergrößern.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i _o. 1 bis 4, 6 und 7 ist für jede Halterungs- bzw. Auflagerungsstelle ein ι.ii wesentlichen U-förmiger, den prismatischen Tragkörper 3 des Stufenendmaßes umgreifender Haltebügel 31 vorgesehen, der mittels quer verlaufender Druckschrauben 33 an ihn anklemmbar ist. Und zwar reicht der Haltebügel 31 mit Haltenasen 32 bis auf die Oberseite, an die er von unten her mit den Druckschrauben 33 angedrückt wird. Dank der prismatischen Ausgestaltung des Tragkörpers kann der Haltebügel an jeder beliebigen Längsposition des Stufenendmaßes angeklemmt werden, so daß unterschiedliche Auflagerungsarten hinsichtlich der Positionierung der Auflagerungsstellen in Längsrichtung realisierbar sind. An dem Haltebügel können die Seitenzapfen 29 in unterschiedlichen Umfangspositionen angeschraubt werden, wozu bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Gewindebohn-ngen 34 in den Haltebügel 31 angebracht sind, deren Achse genau auf die neutrale Faser 11 des Tragkörpers ausgerichtet ist. Die beiden in den Seitenrchenkeln des U-förmigen Haltebügels angebrachten Gewindebohrungen fluchten genau miteinander. Die Seitenzapfen 29 weisen entsprechende Gewindezapfen 35 auf, so daß sie austauschbar an die Haltebügel 31 anschraubbar sind.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Verwendungsart sind zwei Seitenzapfen 29 gegenüberliegend und fluchtend in den Haltebügel 31 eingeschraubt. Diese Art der Halterung bzw. Auflagerung ist zweckmäßig für eine Zweipunktauflage des Stufenendmaßes, beispielsweise in den sogenannten BesseTschen Punkten. Die Seitenzapfen 29 der einen Auflagerungsstelle werden in entsprechende Prismen eingelegt, wogegen die beiden Sei'.cnzapfen der anderen Auflagerungsstelle auf oberseilig ebene Distanzstücke aufgelegt werden. Eine solche Art der Auflagerung des Stufenendmaßes ist vor allen Dingen bei oberseitiger odei bei Überkopfanordnung bei unterseitiger Antastung der Endmaßstücke 6 angezeigt.

Die in F i g. 2 gezeigte Verwendungsart ist für seitliche Antastung der Endmaßstücke geeignet, wodurch der zu überprüfenden Meßmaschine eine etwas modifizierte Aufgabe gestellt ist, die — im Vergleich zur Aufstellung nach Fig./ — andere Schwachstellen oder Fehlerquellen bloßlegen kann. Bei dieser »querliegenden« Halterung des Stufenendmaßes ist lediglich ein einziger Seitenzapfen 29 je Halterungsstelle vorcese-

hen, wobei dieser auf der der offenen Seite 28 des Stufenendmaßes gegenüberliegenden Seite angeschraubt ist, so daß die Endmaßstücke 6 frei zugänglich sind. Die Seitenzapfen 29 müssen bei dieser Art der Halterung fest eingespannt sein, so daß der U-förmigc Haltcbügel 5 31 frei abragen kann.

Neben der bereits erwähnten Zweipunkt-Auflage des Stufenendmaßes ist auch eine Halterung in nur einem Punkt möglich, wie sie beispielsweise in den F i g. 3 und 4 am Beispiel einer »querliegenden« Halterung nach dem Vorbild von F i g. 2 gezeigt ist. Zwar ist bei einer Einpunkt-Halterungdie schwerkraftbedingte Durchbiegung des Tragkörpers größer als bei einer Zweipunktauflage; jedoch ist bei einer Einpunkthalterung eine Lageveränderung des Stufenendmaßes innerhalb des Meßvolumens leichter realisierbar als bei einer Zweipunkt-Auflage. Zur möglichst umfassenden Kontrolle eines Mehrkoordinaten-Meßgerätes möchte man eine

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vielen unterschiedlichen Lagen durchführen. Zu diesem Zweck ist bei der Halterung nach den F i g. 3 und 4 das Stufenendmaß nicht nur um eine horizontal liegende Schwenkachse 38, sondern auch noch um eine vertikal stehende Schwenkachse 39 schwenkbar, wobei das Stufenendmaß bezüglich jeder der Schwenkachsen 38 bzw. 39 in jeder beliebigen Schwenklage arretierbar ist. Bei dem in den F i g. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der U-förmige Haltebügel 31 unterseitig mit einer Zapfenschraube 29' versehen, mit der er seitlich an den vertikal stehenden Schenkeln eines Haltewinkels 37 an geklemmt werden kann. Der Zapfenteil dieser Schraube dient hier als Seitenzapfen und zugleich als Schwenkzapfen, so daß die Achse 30 der Zapfenschraube 29' zugleich die horizontale Schwenkachse 38 darstellt. Durch Anziehen der Zapfenschraube wird das Stufenendmaß in der jeweiligen Lage arretiert. Ganz ähnlich ist es mit der Verschwenkungsmöglichkeit um die vertikal stehende Schwenkachse 39 beschaffen. Der Haltewinkel 37 ist mit seinem horizontalen Schenkel mittels einer weiteren Zapfenschraube 37 auf die Unterlage geschraubt; der Zapfenteil der Zapfenschraube dient als Schwenkzapfen und zur genauen Fixierung. Die Arretierung erfolgt durch Anziehen der Zapfenschraube 42. Sie liegt genau vertikal unterhalb der Achse der Zapfenschraube 29', so daß sich die beiden Achsen 38 und 39 und die neutrale Faser 11 in einen gemeinsamen Punkt schneiden. Auf diese Weise ist eine kardanische Aufhängung des Stufenendmaßes realisiert bei der trotz einer Verschwenkung des Stufenendmaßes um die eine oder andere Achse ein Punkt des Stufenendmaßes ortsfest stehenbleibt wa^ bei Kontrollvermessungen mit unterschiedlichen Lagen des Stufenendmaßes besonders zweckmäßig ist

Die F i g. 6 und 7 zeigen im Prinzip ähnliche Halterungen wie die nach F i g. 3 und 4, wobei alternativ ein U-förmiger Haltewinkel 41 oder ein U-förmiger Lagerbügel vorgesehen ist Dieser ist auf den Drehtisch eines Teilkopfes 40 aufgespannt der nicht nur mit einem genauen Winkelmeßsystem zur Erfassung der Azimut-Lage — bei der »stehenden« Drehtisch-Aufstellung nach Fig.6 — versehen ist sondern der auch für diese Schwenkbewegung mit einen entsprechenden Servoantrieb ausgerüstet ist Moderne Teilköpfe dieser Art können darüber hinaus vorprogrammiert werden, so daß sie entsprechend der Programmvnrgabe nacheinander bestimmte Positionen einfahren und diese für eine bestimmte Zeit beibehalten. Mit einer solchen Einrichtung läßt sich gemeinsam mit einer entsprechenden Programmierung des Teilkopfes und auch des Meßprogrammes für die zu überprüfende Meßmaschine eine selbsttätig ablaufende umfangreiche Kontrollvermessung durchführen, die während der Nachtstunden ablaufen kann. Es ist hierbei daran zu denken, daß auf dem Stufenendmaß sehr viele Meßpunkte angefahren werden müssen; darüber hinaus werden diese Meßpunkte bei ein und derselben Aufstellungsart des Stufenendmaßes in der Regel fünf mal hintereinander durchgemessen. F i g. 7 zeigt den gleichen Teilkopf 40 und die gleiche Halterung des Stufenendmaßes 1, jedoch bei »liegender« Aufstellung des Drehtisches 40 und seitlichem Zugang der Endmaßstücke über einen gekröpften Taster. Hierbei wird vor allen Dingen die Genauigkeit des Tastsystems hinsichtlich einer vertikalen Achse auf Genauigkeit überprüft. Bei der Aufstellungsart nach F i g. 7 ist der Azimut-Winkel des Stufenendmaßes ^urch die arretierte Schwenklage des Stufenendmaßes 1 am HaI-tAusinl/^l 41 yQrergcrgKgn· Hnrrh defl Df**^**'^'¹ ^O ^⁰MH lediglich die Elevationslage des Stufenendmaßes variiert werden. Denkbar wäre es auch, den liegenden Drehtisch nach F i g. 7 mit dem Stufenendmaß auf einen zweiten stehenden Drehtisch zu stellen, so daß auch der jeweils andere Schwenkwinkel ferngesteuert variiert werden kann und ein noch umfassenderes Meßprogramm selbsttätig abgefahren werden kann.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Groß-Stufenendmaß in Gitter":iuweise würde ein den ganzen Querschnitt des Tragkörpers 4 umgreifender U-förmiger Haltebügel u. U. zu schwer werden, weshalb hier zwei einzelne Tragbügel 36 vorgesehen sind, d:e an zwei benachbarte Längsholme 26 des Tragkörper^ 4 anklemmbar sind. Zu diesem Zweck sind im Bereich der Enden des Tragbügels jeweils mehrere Klemmschrauben 43 vorgesehen, mit denen sich der Tragbügel 36 auf den Längsholmen 26 festsetzen läßt. Aufgrund der quadratischen Grundkontur des nach Art eines Gittermastes aufgebauten Tragkörpers 4 lassen sich die Tragbügel 36 an jeder beliebigen Seite ansetzen. Unter der Voraussetzung, daß die neutrale Faser 11 dieses Tragkörpers etwa in der Mitte des quadratischen Querschnittes liegt sind auch die Seitenzapfen 29 mittig an den Tragbügeln 36 angebracht, so daß deren Achse 30 auf die neutrale Faser 11 ausgerichtet ist Um zwei gegenüberliegende Tragbügel 36 auf untereinander gleicher Längsposition anzubringen, muß man sich eines Anschlagwinkels oder dergleichen bedienen, mit dem die Position eines bereits gesetzten Tragbügels auf die gegenüberliegende Seite des Tragkörpers hinübergelotet wird. Bei in Längsrichtung gleicher Positionierung gegenüberliegender Tragbügel fluchten die entsprechenden Seitenzapfen 29 miteinander. Eine Austauschbarkeit der Seitenzapfen 29 an den Tragbügeln 36 ist nicht unbedingt erforderlich, weil die Seitenzapfen gemeinsam mit den Tragbügeln 36 ausgetauscht werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. An zwei Punkten drehmomentfrei auflagerbares zinnförmiges Stutfenendmaß mit einem länglichen Tragkörper und mehreren entlang einer geraden Linie im definierten Abstand zueinander befestigten Endmaßstücken, wobei der Tragkörper auf seiner Oberseite eine längsverlaufende Rille aufweist, an deren Flanken die vorzugsweise zylindrisch gestalteten Endmaßstücke einzeln hintereinander befestigt sind und wobei der Tragkörper im Querschnitt derart gestaltet: ist, daß seine längsverlaufende neutrale Faser etwa durch die Mittelachse der Endmaßstücke verlauft, nach Patent 32 19 713, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagerung des Tragkörper:! (3, 4) jeweils an wenigstens einem vom Tragkörper (3, 4) quer abragenden Seitenzapfen (29, 29') erfolgt, dessen Mittellinie (30) in der giejcAen Ebene wie die neutrale Faser (11) des Tragkörpers (3, 4) liegt und daß für jede Auflagerungsstelle ein im v.esentlichen U-förmiger, den prismatischen Tragkörper (3) bis zu seiner Oberseite umgreifender, mittels quer/erlaufender, von unten her wirksamer Druckschrauben (33) an ihn anklemmbarer Haltebügel (3?) oder ein Paar seitlich gegenüberliegend an den Tragkörper (4) jeweils oben und unten mittels Druckschrauben (43) anklemmbarer Tragbügel (36) vorgesehen ist, an die die Seitenzapfen (29,2Ψ) anschraubbar sind.

2. Stufe iendmaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fpr jeder Seitenzapfen (29) ein an zwei benachbarte Liirgsholme (26) des nach Art eines Gittermastes gestaltete' Tragkörpers (4) anklemmbarer (43) Tragbügel (26) vorgesehen ist, von dem etwa mittig der Seitenzapfen (29) abragt (F ig· 5).

3. Stufenendmaß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je Halterungs- bzw. Auflagerungsstelle zwei gegenüberliegende, zueinander fluchtende Seitenzapfei (29) vorgesehen sind.

4. Stufenendmaß nach Anspruch 1 oder 2, dadu/ch gekennzeichnet, daß ;e Halterungs- bzw. Auflagerungsstelle ein einzige^ Seitenzapfen (29) vorgesehen ist.

5. Stufenendmaß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einzige Seitenzapfen je Halterungs- bzw. Auflagerungsstelle auf der der Rille (16) zur Aufnahme der Endmaßstücke (6) gegenüberliegenden Umfangsseit·; des Tragkörpers (3, 4) angeordnet ist.

6. Stufenendmaß nacn einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeicti net. daß es an zwei Längspositionen aufgelagert ist

7. Stufenendmaß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es — beidseitig frei abragend — an einer einzigen Längsposition gehaltert ist.

8. .Stufenendmaß riath Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es. horizontal und vertikal schwenkbar gehaltert und bezüglich jedpr Schwenkachse (38,39) in jeder beliebigen Schwenklage arretierbar ist.

9. Stufenendmaß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (38,39) so angeordnet sind, daß sie sich auf der neutralen Faser (11) des Tragkörpers (3) schneiden.

10. Stufenendmaß nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Azimut- und/oder Elevationsbewegung bzw. -position des Tragkörpers (3) jeweils ein Winkelmeßsystem vorgesehen ist.

U. Stufenendmaß nach Anspruch 8,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Azimut- und/oder Elevationsbewegung jeweils ein Servoantrieb vorgesehen ist.