Endmasssatz
Die Erfindung bezieht sich auf einen Endmasssatz.
Der Satz bezweckt, einzelne Endmasse zu verbinden und die Druck- bzw. Haltekräfte, die auf die Endmasse wirken, auf relativ kleine Anlageflächen benachbarter Flächen von Endmassen zu begrenzen, um eine höhere Massgenauigkeit zu gewährleisten.
Die Notwendigkeit, mit hoher Genauigkeit hergestellte Bauteile anzufertigen, macht es erforderlich, die hierbei verwendeten Messwerkzeuge mit einer entsprechenden Genauigkeit auszubilden, wobei die Genauigkeit des Erzeugnisses letzten Endes durch die Eichgenauigkeit der verwendeten Messgeräte begrenzt wird.
Es ist bekannt, die verschiedensten gegenwärtig in der Industrie gebräuchlichen Messwerkzeuge mit Hilfe von Normal massen zu eichen, die durch ein Aggregat aus fest zusammengehaltenen einzelnen Endmassen oder Messklötzen festgelegt werden Da es in der Praxis erforderlich ist, eine nahezu unbegrenzte Zahl ! geeichter Abmessungen festzulegen, ist es üblich geworden, genau geeichte End, masse mit standardisierten Abmessungen zu verwenden, wobei jeweils mehrere solche Endmasse miteinander vereinigt werden, um jeweils die gewünschte Abmessung oder Strecke festzulegen. Hierzu sei bemerkt, dass sich die einzelnen Endmasse von relativ geringer Länge mit einer höheren Genauigkeit herstellen lassen als Endmasse von grösserer Länge, deren Länge jeweils den verschiedensten nicht standardisierten Abmessungen entspricht.
Ein Verfahren, das häufig benutzt wird, um mehrere Endmasse miteinander zu vereinigen, besteht in dem sogenannten Aufeinandersprengen; hierbei wird ein Benet zungsmittel, z. B. Petroleum oder Silikonöl, verwendet, um einen dünnen Film zwischen den Auflageflächen benachbarter Endmasse zu erzeugen, so dass diese Flächen aneinander haften.
Bei diesem Verfahren ergeben sich jedoch zahlreiche Nachteile; es hat sich gezeigt, dass die unterschiedliche Dicke des Benetzungsmittelfilms zwischen den benachbarten Endmassen sehr unterschiedlich ist, so dass erhebliche Ungenauigkeiten auftreten, wodurch die Massgenauigkeit des gesamten Aggregats beeinträchtigt wird; wenn die Endmasse in reibende Berührung miteinander gebracht werden, insbesondere an den Ecken benachbarter Endmasse, besteht die Gefahr, dass abschleifend wirkende, in dem Adhäsionsfilm enthaltene Teilchen die aufeinander liegenden Messflächen beschädigen, und ferner trennen sich die durch das Aneinandersprengen verbundenen Endmasse schon beim Auftreten mässiger Stossbeanspruchungen, und zwar insbesondere um so leichter, als die Länge des Aggregats und die Zahl der verwendeten einzelnen Endmasse grösser wird.
Eine weitere ebenfalls gebräuchliche Anordnung besteht darin, das aus den Endmassen gebildete Aggregat in einen geeigneten Rahmen einzuschliessen oder eine Zugoder Spannstange in miteinander fluchtende zentrale Öffnungen der Endmasse einzuführen und auf das gesammte Aggregat eine Druckkraft aufzubringen, um die Endmasse zusammenzuhalten. Bei dieser Anordnung sind zahlreiche zeitraubende Hantierungen erforderlich, und ausserdem ergeben sich seitliche Verformungen des langgestreckten Aggregats aus den Endmassen, so dass sich bei den in dieser Weise eingespannten Endmassen erhebliche Fehler aus der Tatsache ergeben dass Ände- rungen der Abmessungen auftreten und die Anlageflächen zwischen den Endmassen nicht mehr parallel verlaufen.
Wenn man das gesamte Aggregat einer Druckbeanspruchung aussetzt, kann dies zu einer erheblichen Verformung des Aggregats führen; beispielsweise lässt sich zeigen, dass das Aufbringen eines Drehmoments von etwa 11,5 cm/kg auf ein Endmassaggregat mit einer Länge von etwa 250 mm, bei welchem Endmasse von quadratischem Querschnitt nach amerikanischer Norm verwendet werden, zu einer Verkürzung des Aggregats um etwa 0,025 Millimeter führt; ein Drehmoment dieser Grössenordnung lässt sich mit einem normalen Schraubenzieher ohne Schwierigkeiten aufbringen.
Einige der vorstehend behandelten Schwierigkeiten werden n durch die in dem USA-Patent Nr. 2 766 531 be- schriebene sogenannte Hermaphrodit-Bolzenanordnung vermieden, bei welcher sich einzelne Befestigungsorgane jeweils durch jedes der Endmasse erstrecken, aus denen sich das vollständige Aggregat zusammensetzt. Jedoch ist es auch bei diesem Verfahren nicht zu vermeiden, dass das Endmassaggregat über seine ganze Länge Druckbeanspruchungen ausgesetzt wird, woraus sich erhebliche Massabweichungen ergeben können.
Der erfindungsgemässe Endmasssatz kennzeichnet sich durch eine Anzahl von Endmassen und durch Mittel, um aneinanderliegende Endmasse an ihren Stossseiten zu verbinden, wobei diese Mittel erste und zweite, verglichen mit den entsprechenden Abmessungen des betreffenden Endmasses kurze Glieder aufweisen, wobei eines der aneinanderliegenden Endmasse Organe aufweist, die das erste Glied an der Stossseite des Endmasses halten und wobei sich das vordere Ende des ersten Gliedes in das andere, anliegende Endmass hineinerstreckt, das seinerseits Mittel aufweist, um das zweite Glied an seiner Stossseite zu tragen, wobei das vordere Ende des ersten Gliedes gemeinsam mit dem zweiten Glied in Eingriff steht, um die aneinanderstossenden Endmasse feststellbar zu befestigen, wobei sie in die Druckkräfte,
die vom gemun- samen Eingriff herrühren, auf die anliegenden Bereiche der Endmasse beschränken.
Eine bevorzugte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, dass das erste Glied einen Schraubenbolzen aufweist, dass die Mittel, die diesen Bolzen tragen, eine innere Schulter aufweisen, an der der Kopf des Schraubeubol- zens aussteht, und dass der Schraubenbolzen mit seinem vorderen Ende in das zweite Glied eingeschraubt ist.
Das wirkt sich vorteilhaft aus, indem die Kraft, mit welcher die Befestigungsteile aneinander angreifen, in vorbestimmter Weise regelbar ist, so dass an den aufein- anderliegenden Flächen der Endmasse eine Druckbeanpruchung aufgebracht wird, die ausreicht, um einen dazwischenliegenden Luftfilm zu zerstören.
Eine bevorzugte Ausführungsform kann sich dadurch kennzeichnen, dass zwischen dem Bolzenkopf und der Innenschulter des einen Endmasses eine federnde Unterlagsscheibe angeordnet ist oder der Bolzen seiner Länge nach zwischen dem an der Schulter anliegenden Kopf und seinem vordern, mit einem Gewinde versehenen Kopf hinterschnitten ist, um die Längs ausdehnungen federnd aufzunehmen, oder dass das erste Glied lein unter Kräfteaufwand dehnbares Organ aufweist, das die Mittel, um das erste Glied in die richtige Lage zu bringen, eine Innenschulter aufweisen, die mit dem vorderen Ende dieses Organes in Eingriff stehen, wobei eine infolge der Scheibennockenbetätigung erfolgte Dehnung des ersten Gliedes die Stossseiten druckkraftmässig aneinanderpresst, um beispielsweise einen Temperaturausgleich zu ermöglichen,
so dass die Druck- bzw. Einspannkräfte bei erfolgtem Temperaturausgleich aufrecht erhalten bleiben.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus drr folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbe, ispielte an Hand der Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine erste typische Anordnung bekannter Art zum Befestigen mehrerer Endmasse aneinander.
Fig. 2A bis 2D veranschaulichen nacheinander, auf welche Weise die einzelnen Endmasse nach Fig. 1 miteinander verbunden werden.
Fig. 3A und 3B zeigen weitere bekannte Anordnungen zum Vereinigen mehrerer einzelner Endmasse.
Fig. 4 zeigt in übertriebenem Massstab, auf welche Weise bei dem Endmessaggregat nach Fig. 3A und 3B die Parallelität verloren geht und sich die Abmessungen verändern.
Fig. 5 veranschaulicht in einer graphischen Darstellung die auf Druckbeanspruchungen zurückzuführende Verformung von Endmassen der Bauart Hoke, welche in der aus Fig. 3A und 3B ersichtlichen Weise zu einem Aggregat vereinigt sind.
Fig. 6 zeigt im Längsschnitt eine Ausbildungsform eines erfindungsgemässen Satzes von Endmassen.
Fig. 7 ist eine teilweise weggebrochen gezeichnete perspektivische Darstellung, aus der hervorgeht, auf welche Weise die einzelnen Befestigungsorgane nach Fig. 6 zusammenarbeiten.
Fig. 8 und 8A zeigen im Längs schnitt bzw. in einer Stirnansicht eines der Befestigungsorgane.
Fig. 9 und 9A zeigen das andere Befestigungsorgan im Längsschnitt bzw. in einer Stirnansicht.
Fig. 10 veranschaulicht in einem Kräftediagramm, auf welche Weise die Befestigungsanordnung die auf Druckbeanspruchungen zurückzuführende Verformung in vorteilhafter Weise begrenzt.
Fig. 11 zeigt im Längsschnitt eine etwas abgeänderte Anordnung nach der Erfindung, bei der zusätzlich eine nachgiebige Scheibe verwendet wird.
Fig. 12 veranschaulicht graphisch die temperaturabhängige Längenänderung der Befestigungsaggregate nach Fig. 6 bis 10.
Fig. 13 zeigt im Längsschnitt eine Abwandlung des Befestigungsorgans nach Fig. 8, das durch seine erllöhte Nachgiebigkeit einen Ausgleich für Temperaturunter- schiene zwischen den Befestigungsorganen und den Endmassen im Zeitpunkt des Zusammenbaus ermoglicht.
Fig. 14 ist eine Seitenansicht einer sich aus mehreren genormten Endmassen zusammensetzenden Messplatte, die eine grosse Zahl leinzelner Endmasse umfasst.
Fig. 15 ist ein Längsschnitt durch eine weitere Abwandlung der Erfindung.
Zunächst sei auf das bekannte Verfahren nach Fig. 1 und 2 eingegangen, gemäss welchem ein Aggregat 20 aus einzelnen Endmassen 20-1, 20-2 und 20-3 mit der Länge A bzw. B bzw. C dadurch gebildet wird, dass die einzelnen Endmasse mit Hilfe eines dünnen Films 22 eines Benetzungsmittels wie Petroleum oder Silikonöl miteinander verbunden werden, wobei der dünne Film 22 bewirkt, dass die einander benachbarten glatten Flächen 24 und 26 benachbarter Endmasse fest aneinander haften.
Da die Anlageflächen 24 und 26 der Endmasse durch die tat fachliche Dicke Fi bzw. F2 der die Verbindung herstellenden, in Fig. 1 in übertriebenem Massstabe dargestellten Filme getrennt sind, ergibt sich die Gesamtlnge L des Aggregats nach Fig. 1 wie folgt: L--A+B+C+F1+F (1)
Wenn die Dicke der Filme F1 und/oder F2 von einem genau vorgeschriebenen Wert abweicht, wird die Genauigkeit der Gesamtlänge des Verbandes aus Endmassen entsprechend beeinflusst. Umfangreiche Untersuchungen durch Wissenschaftler des USA National Bureau of Standards haben gezeigt, dass die Dicke des Films sehr unterschiedlich ist und bis zu etwa 7 1F6 cm betragen kann.
Zwar lässt sich die Dicke des Films unter Laboratoriumsbedingungen in vielen Fällen unter dem Wert von 7 1 1F6 cm halten, doch werden Endmasse häufig nicht unter so günstigen Bedingungen vereinigt, so dass Staubteilchen 25 in den Film eingeschlossen werden. Mit anderen Worten, die Dicke des Films 22 reicht aus, um Staubteilchen 25 aufzunehmen, wobei jedoch immer noch ein Festhaften der Endmassflächen 24 und 26 aneinander gewährleistet ist; hierbei besteht die Gefahr, dass sich bemerkbare Abstände zwischen benachbarten Endmassen ergeben, wenn man die Endmasse in der beschriebenen Weise miteinander verbindet. Ausserdem ist zu bemerken, dass auf diese Weise hergestellte Verbände von End massen relativ leicht auseinanderfallen, insbesondere wenn es sich um Aggregate von erheblicher Länge handelt.
Da derartige Zusammenstellungen vielfach an einem in Arbeit blefindlichen Werkstück verwendet werden, erhöht sich in diesem Falle die Gefahr, dass Staubteilchen 25 in den Film 22 eingeschlossen werden, wodurch die Genauigkeit des Verbandes beeinträchtigt wird.
Weitere Nachteile dieses Verfahrens zum Vereinigen von Endmassen ergeben sich aus der Gefahr, dass die genau bearbeiteten Anlageflächen 24 und 26 beim Verbinden der Endmasse verkratzt oder auf andere Weise beschädigt werden. Gemäss Fig. 2A bis 2D werden die klotzförmiigen Endmasse 20-1 und 20-2 zuerst in der aus Fig. 2A ersichtlichen Weise gegeneinander verdreht aufeinandergesetzt. Wenn die Ecken der Endmasse bei diesem ersten Arbeitsschritt angestossen werden, können Be schädigungen eintreten, durch welche die Genauigkeit der Messung beeinflusst wird. Hierauf werden die Endmasse unter gleichzeitiger Drehung gegeneinander zusammengedrückt und aus ihrer Stellung nach Fig. 2A in ihre parallele Stellung nach Fig. 2C gebracht, wobei das Endmass 20-2 über die Oberseite des Endmasses 20-1 geschoben wird, bis die endgültige Lage nach Fig. 2D erreicht ist.
Alle Druckstellen oder scharfen Kratzer, die vorhler auf den benachbarten Flächen 24 und 26 entstanden sind, wirken in Verbindung mit abschleifend wirken- den Teilchen 25 in dem Film 22 während des Verbindens der Endmasse als Schneiden, wodurch die Genauigkeit des entstandenen Verbandes beeinträchtigt wird. Man erkennt somit, dass ein auf diese Weise hergestellter Verband von Endmassen bezüglich der erzielbaren Messgenauigkeit viel zu wünschen übrig lässt, dass die Lebensdauer bzw. Brauchbarkeit der Endmasse eingeschränkt wird und dass ein so hergestellter Verband eine geringe Stossfestigkeit besitzt.
In Fig. 3A und 3B sind weitere bereits bekannte Anordnungen zum Zusammenhalten von Endmassen dargestellt; Fig. 3A zeigt einen rahmenförmigen Halter, während bei der Anordnung nach Fig. 3B eine Zugstange verwendet wird. Bei der ersten Anordnung nach Fig. 3A werden die einzelnen Endmasse 30-1 bis 30-7 in einen rahmenförmigen Halter 33 bekannter Art eingesetzt, um die gewünschte Gesamtlänge festzulegen. Sämtliche in den Rahmen eingesetzten Endmasse werden mit E Hilfe einer gerändelten Befestigungsschraube 34 gegeneinander gedrückt und festgelegt. Das in Fig. 3B gezeigte Aggregat 35 mit einer Zugstange oder Spannschraube umfasst mehrere Endmasse 35-1 bis 35-7 der Bauart Hoke, wobei die an den Enden des Verbandes angeordneten Endmasse 35-1 und 35-7 so geformt sind, dass sie Abstützungen für die Köpfe der Spannschrauben 38 bilden.
Jede der Anordnungen 30 und 35 kann als massive Säule betrachtet werden, die an ihren Enden in der durch Pfeile F angedeuteten Weise durch drei wirkende axiale Kräfte beansprucht wird. Gemäss Fig. 4, wo das Verhalten einer solchen Säule in übertriebener Form dargestellt ist, bewirkt das Aufbringen der axialen Kräfte F an den Enden der langgestreckten Säulen 30 und 35, die sich aus den einzelnen Endmassen zusammensetzen, dass die Säule einem erheblichen Biegemoment ausgesetzt wird. Dieses Biegemoment verursacht eine seitliche Durchbiegung Y, die in der Mitte zwischen den Enden der Säule am grössten ist. Die Durchbiegung Y vergrössert sich natürlich bei einer Vergrösserung der Kräfte F und wenn die Länge L des Verbandes grösser wird oder wenn eine grössere Exzentrizität e zwischen der Mittellinie und den aufgebrachten axialen Kräften auftritit.
Diese Verformung oder Durchbiegung führt dazu, dass die Parallelität der Endmassflächen weitgehend verloren geht und dass sich die Gesamtlänge des Verbandes 30 bzw. 35 erheblich ändert; bei der Benutzung solcher Aggregate ergeben sich daher bedeutende Messfehler. Da es sich bei den miteinander vereinigten Endmassen tatsächlich um getrennte Bauteile handelt, wie es aus Fig. 3A und 3B ersichtlich ist, d. h. da im Gegensatz zu Fig. 4 nicht etwa ein leinziger massiver Klotz vorhanden ist, ergeben sich weitere Komplikationen bezüglich der Messfehler aus der Biegefestigkeit der Verbindungsstellen zwischen zwei benachbarten Endmassflächen, die eine unbekannte Grösse darstellt, sowie aus der Tatsache, dass die Biegefestigkeit zu derjenigen einer massiven Stange sehr gering ist.
Neben der vorstehend besprochenen theoretischen Durchbiegung einer solchen Säule ergeben sich ferner erhebliche Fehler daraus, dass der gesamte aus den Endmassen zusammengesetzte Verband Druckkräften ausgesetzt ist. Mit anderen Worten, die über die ganze Länge der Endmassfläche aufgebrachte Druckbeanspruchung führt zu einer Verringerung der Länge des Verbandes, die direkt proportional zur aufgebrachten Beanspruchung und umgekehrt proportional zum Elastizitätsmodul des Materials der Endmasse ist. Diese Verformung lässt sich wie folgt ausdrücken: C=S/E (2)
Hierin ist C die Verformung je cm der Länge der Endmasse, S die aufgebrachte Beanspruchung in kgcm2, E der Elastizitätsmodul in kg/cm2.
Unter Berücksichtigung von Endmassen aus Stahl mit einem Elastizitätsmodul von 30 106 ist in Fig. 5 die gesamte auf die Druckbeanspruchung zurückzuführende Verformung bei drei typischen Beanspruchungswerten, die grösser sind als der Beanspruchungswert, welcher erforderlich ist, um den Luftfilm zu durchbrechen, zeichnerisch dargestellt; die angegebenen Druckbeanspruchungen lassen sich ohne weiteres mit Hilfe der gebräuchlichen Spannschrauben erzielen; durch Versuche wurde festgestellt, dass die Druckbeanspruchung an benachbarten Endmassflächen zur Gewährleistung einer voll.st;indi- gen Durchbrechung des Luftfilms mindestens in der Grö ssenordnung von etwa 7,0 kg/cm2 liegen muss.
Das Drehmoment, das aufgebracht werden muss, um eine solche Druckbeanspruchung mit Hilfe von Spannschrauben zu erzielen, lässt sich aus der folgenden Formel bestimmen: T=KDSA (3)
Hierin ist T das aufgebrachte Drehmoment in cmkg, K der Reibungsbeiwert der Spannschraube, A die der Druckbeanspruchung ausgesetzte Fläche des Endmasses, S Beanspruchung in kg/cm2, D der Schraubendurchmes ser in cm.
Setzt man diese Werte in Gleichung (3) ein und betrachtet man eine gewöhnliche Schraube mit einem Durchmesser von etwa 6,5 mm mit einem Reibungsbei wert von 0,2 in Verbindung mit einem den amerikanischen Normen entsprechenden quadratischen Endmass mit einer wirksamen Auflagefläche von etwa 17,5 17,5 Millimeter, so ergibt sich, dass ein Drehmoment von nur etwa 4 cmkg benötigt wird, um die Auflageflächen einer Druckbeanspruchung von etwa 7,0 kg/cm2 auszusetzen; ein solcher Wert lässt sich leicht mit Hilfe eines gewöhnlichen Schraubenziehers erreichen. Hierbei handelt es sich um einen ziemlich niedrigen Wert, und es besteht durchaus die Wahrscheinlichkeit, dass mit einem höheren Wert gearbeitet wird, z.
B. mit einem Drehmoment von etwa 8 cmkg entsprechend einem Druck von etwa 14 kg/cm2 oder sogar mit einem Drehmoment von etwa 11,5 cmkg entsprechend einem Druck von etwa 20 kg/cm.
Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass ein Endmassaggregat mit einer Länge von etwa 250 mm, bei dem die Endmasse gemäss Fig. 3A oder Fig. 3B zusammengehalten werden, wobei die Endmasse über ihre ganze Länge der jeweiligen Druckbeanspruchung ausgesetzt sind, um etwa 0,0025 mm verkürzt wird, wenn ein Drehmoment von etwa 11,5 cmkg aufgebracht wird. Hierdurch wird die Messung in einem erheblichen Ausmass ungenau.
In. Fig. 6 bis 9 ist nunmehr ein erfindungsgemässes Endmassaggregat dargestellt und insgesamt mit 60 bezeichnet. Das Aggregat 60 umfasst einzelne Endmasse 601 bis 60-4 und ein Endmass 65 der Bauart Hoke, und diese Endmasse bestimmen zusammen das gewünschte geeichte Mass. Es sei bemerkt, dass die einzelnen Endmasse 60-1 bis 60-4 zwar von unterschiedlicher Länge sind, jedoch an ihren miteinander verbundenen Enden 65 und 67 die gleiche Konstruktion aufweisen. Beispielsweise besitzt das Endmass 60-2 eine zentrale Öffnung 62, die am unteren Ende einen kleinen Durchmesser aufweist, so dass eine Schulter 64 vorhanden ist, an der sich der Kopf 72 eines Befestigungsorgans 70 abstützen kann.
Das Befestigungsorgan 70 ist an seinem unteren Ende bei 75 mit Gewinde versehen und weist an seinem oberen Ende einen Schlitz 73 zum Aufnehmen eines Werkzeugs auf, mittels dessen ein vorbestimmtes Drehmoment aufgebracht werden kann; ausserdem ist zu einem noch zu erläuternden Zweck eine Führungsbohrung 77 vorgesehen. Die Länge T des Endmasses 60-2 zwischen der Anlag schulter 64 und der unteren Stirnfläche 65 des Endmasses ist so klein gewählt, wie es zur Erzielung einer noch ausreichenden Festigkeit möglich ist; beispielsweise beträgt die Länge des Abschnitts T bei sämtlichen erfindungsgemässen Endmassen der verschiedensten Länge etwa 4,8 mm. Am oberen Ende des Endmasses ist die Bohrung 62 erweitert, so dass eine Aussparung 66 mit einer Schulter zum Abstützen eines mit Innengewinde versehenen Einsatzstücks 80 vorhanden ist.
Das Einsatz- stück 80 ist ausserdem bei 82 mit Aussengewinde versehen, damit es in das Innengewinde 63 am oberen Ende der Bohrung 62 eingeschraubt werden kann; das Innengewinde 85 des Einsatzstücks arbeitet mit dem Gewinde abschnitt 75 des Befestigungsorgans 70 zusammen. Bei dieser Anordnung wird die Wirkung der Druckbeanspruchungen innerhalb des Endmassaggregats bei der Herstellung einer festen Verbindung zwischen benachbarten Stossflächen 65 und 67 auf die aufeinanderliegenden Teile der Endmasse beschränkt, an denen sich die Befestigungsorgane 70 und 80 abstützen.
Ohne dass die Endmasse über ihre ganze Länge auf Druck beansprucht werden, wie es bei den bekannten Anordnungen nach Fig. 3A und 3B der Fall ist, ist es somit gemäss der Erfindung möglich, an den Verbindungssbellen eine Druckkraft aufzubringen, die ausreicht, um den Luftfilm zwischen den Stossflächen zu durchbrechen und eine saubere, trockene und innige Berührung zwischen den Stossflächen 65 und
67 zu gewährleisten, ohne dass eine erhebliche Verformung des gesamten Endmassaggregats erfolgt und ohne dass die Parallelität der Anlageflächen infolge einer Knickbeanspruchung verlorengeht.
Fig. 10 veranschaulicht die Kräfte, welche an den Flächen 65 und 67 eines der mittleren Endmasse, z. B. des Endmasses 60-2, des Aggregats 60 auftreten. Im oberen Bereich 1, welcher dem Bereich in der Nähe der Fläche 67 entspricht, wo das Einsatzstück 80 angeordnet ist, treten Zugkräfte F1 auf, die den Druckkräften F2 im wesentlichen entgegengesetzt gleich sind, so dass die resultierende Verformung gleich Null ist. Der Bereich 2, welcher der unteren Fläche 65 entspricht und an welchem sich der Kopf 72 der Befestigungsschraube 70 abstützt, ist Druckkräften F3 und F4 ausgesetzt, die auf einen Abschnitt mit der relativ geringen Länge T wirken und ohne Rücksicht auf die Länge der verschiedenen Endmasse 60-1, 60-2 usw. die gleiche Grösse haben.
Somit ist die gesamte auf Druckkräfte zurückzuführende Verformung des gesamten Endmasses auf den kleinen Bereich zwischen der Schulter 64 und der unteren Stirnfläche 65 beschränkt. Geht man erneut von Gleichung (3) aus und betrachtet man den Ausdruck T = 0,475. 106 Zentimeter, so zeigt es sich, dass die Verformung bei jedem einzelnen Endmass infolge der Druckbeanspruchung etwa 5 10 G cm beträgt, wenn man eine Schraube von etwa 0,6 cm Durchmesser mit 32 Gängen je 2,5 cm benutzt und auf diese Schraube ein Drehmoment von etwa
11,5 cmkg aufbringt, was einem Flächendruck von etwa 20 kg/cm2 entspricht;
eine solche Druckbeanspruchung genügt, um benachbarte Endmasse fest miteinander zu verbinden und den Luftfilm zwischen den Anlageflächen zu durchbrechen. Da sämtliche Endmasse der gleichen Druckbeanspruchung ausgesetzt werden, wenn ein solches vorbestimmtes Drehmoment aufgebracht wird, z. B. dadurch, dass man ein Werkzeug bekannter Art zum Messen des Drehmoments benutzt, um die Befestigungsorgane 70 und 80 miteinander zu verbinden, kann man die auf die Druckbeanspruchung zurückzuführende Ver formung um 5 106 cm bei der Herstellung der einzel- nen Endmasse 60-1 bis 60-4 dadurch ausgleichen, dass man die positive Toleranz entsprechend vergrössert und die negative Toleranz um den gleichen Wert verringert.
Die vorstehend behandelten Vorteile der Erfindung lassen sich ausserdem auf eine sehr einfache Weise erzielen. Die einzelnen Endmasse werden zuerst gereinigt und getrocknet, z. B. durch Waschen in einem sauberen Bad aus Petroleum, Toluoyl, Lackbenzin oder einem anderen ähnlichen reinigenden Lösungsmittel, um alle Spuren ei nes schützenden zu : Ülüberzugs zu entfernen, woraufhin die Endmasse getrocknet werden; ferner werden die Endmasse auf einem sauberen und trockenen Blatt aus weissem Sul- fidpapier gerieben, das auf einer ebenen Messplatte liegt; vorzugsweise werden die Anlageflächen der Endmasse ausserdem mit einer statisch aufgeladenen Bürste gereinigt, um anhaftende Fasern oder Staubteilchen zu entfernen.
Dann werden die miteinander zu verbindenden Endmasse, z. B. gemäss Fig. 7 die Endmasse 60-1 und 60-2, an ein
Lineal 140 angelegt, wobei das Einsatzstück 80 bereits in das eine Ende des Endmasses 60-1 eingeschraubt ist.
Das Anlegen der Endmasse 60-1 und 60-2 an das Li neal 140 gewährleistet die Parallelität der einzelnen End masse sowohl in senkrechter als auch in waagrechter
Richtung. Nunmehr wird die Befestigungsschraube 70 in die Gewindebohrung des Einsatzstücks 80 eingeschraubt, woraufhin das vorgeschriebene Drehmoment mit Hilfe eines das Messen des Drehmoments ermöglichenden
Werkzeugs aufgebracht wird.
Um die Bedeutung der Erfindung zu beurteilen, muss man das soeben beschriebene Verfahren mit dem weiter oben behandelten Verfahren des Ansprengens der End masse aneinander vergleichen, das in Fig. 2A bis 2D dar gestellt ist, und bei welchem erhebliche Beschädigungen der Messflächen eintreten können. Dadurch, dass Fluchtungsfehler beim Vereinigen der Endmasse vermieden werden und dass benachbarte Endmasse nicht aufeinandergleiten, wird jede Art der Berührung verhindert, durch welche die Lebensdauer der Endmasse beeinträchtigt werden könnte. Da die beschriebenen Endmasse im Gebrauch keiner rauhen Behandlung ausgesetzt sind, ist es ferner möglich, Endmasse auch aus einem Material herzustellen, das den gleichen Wärmeausdehnungsbeiwert besitzt wie das Material des zu messenden Werkstücks, so dass Fehler vermieden werden, die sich aus einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung ergeben könnten.
Um die hohe Massgenauigkeit des Endmassaggregats 60 aufrechtzuerhalten, ist es vorteilhaft, Temperaturunterschiede zwischen dem Zeitpunkt des Zusammenbaus und dem Zeitpunkt des Ausgleichs zu kompensieren. Zwar ist die Grösse der Zusammenziehung oder Ausdehnung, die durch Temperaturänderungen hervorgerufen wird, im Vergleich zu den bis jetzt bekannten Anordnungen ziemlich gering, doch wird im Rahmen der Erfindung, die eine ausserordentlich hohe Genauigkeit der Endmassaggregate anstrebt, eine weitere Verbesserung durch einen solchen Temperaturausgleich erzielt.
Diese Kompensation von Temperaturänderungen kann n in der in Fig. 11 dargestellten Weise dadurch herbeigeführt werden, dass man nachgiebige Scheiben 90 zwischen der Aussparung 79 der Befestigungsschraube 70 und der innenliegenden Schulter 64 des Endmassaggregats 60' anordnet.
Die Scheiben oder Ringe 90 bestehen aus einem nach- , iebizen Material, z. B. aus Nylon, und wenn man solche Scheiben vorsieht, wird die Reibung beim Festziehen der Befestigungsorgane 70 und 80 in vorteilhafter Weise verringert, so dass sich das aufgebrachte Drehmoment mit grösserer Genauigkeit bestimmen lässt.
Das in Fig. 11 gezeigte Aggregat 60' umfasst mehrere Endmasse 60-1' bis 60-5', die von gleicher Konstruktion sind wie die Endmasse des Aggregats 60, und ausserdem sind ein oder mehrere Endmasse 65 der Bauart Hoke vor gesehen, um dem Aggregat die gewünschte Länge zu ge ben. Die an den Enden des Aggregats angeordneten Endmasse 60-1' und 60-5' weisen an ihren voneinander abgewandten Seiten verlängerte Messflächen 66 und 68 auf.
Es sei bemerkt, dass die Endmasse 60-1'und 60-5'von gleicher Konstruktion und daher bei dem Aggregat 60t austauschbar sind, so dass die obere Fläche 66 und die untere Fläche 68 als Messfl, ächen benutzt werden können; die Endmasse 60-1' und 60-5' sind an den ihnen benach- barten Endmassen in der gleichen Weise befestigt wie die mittleren Endmasse 60-2' bis 60-4'.
Alternativ kann man einen solchen Temperaturausgleich dadurch erreichen, dass man das Befestigungsorgan 70 selbst so ausbildet, dass es genügend nachgiebig ist, um seine Abmessungen zu ändern und so einen Ausgleich für Temperaturunterschiede zu bewirken. Bezüglich einer theoretischen Berechnung der Längenänderung bei Temperaturunterschieden sei auf Fig.
In Fig. 15 ist eine weitere Ausbildungsform leines er findiingsgemässen, insgesamt mit 100 bezeichneten Aggregats zum Verbinden von Endmassen dargestellt; diese Anordnung liefert eine erhöhte Massgenauigkeit dadurch, dass eine regelbare Begrenzung der Druckbeanspruchung erfolgt, welcher die aneinander angreifenden Teile benachbarter Endmassflächen ausgesetzt sind. Gemäss Figur 12 umfasst das Aggregat 100 zwei Endmasse 100-1 und 100-2, wobei bemerkt sei, dass man mit diesem Aggregat eine beliebige Zahl von weiteren Endmassen und hier nicht gezeigten Endmassen der Bauart Hoke verbinden kann, um das gewünschte Gesamtmass einzustellen.
Jedes der Endmasse 100-1 und 100-2 besitzt eine durchgehende Öffnung 102, die am unteren Ende einen Abschnitt von kleinerem Durchmesser aufweist, so dass eine der beschriebenen Schulter 64 ähnelnde Schulter 104 vorhanden ist, an der sich der Kopf 112 eines aufspreizbaren Befestigungsaggregats 110 abstützen kann. Das aufspreizbare Befestigungsaggregat 110 umfasst einen unteren Schuhabschnitt 114, der mit dem oberen Kopfstück 112 durch ein Vorspannorgan, z. B. eine Druckfeder 115, verbunden ist; die Enden der Feder 115 sind entweder durch Schrauben mit den zugehörigen Bauteilen 112 und 114 verbunden, wie es in Fig. 15 für das untere Ende dargestellt ist, dem eine Schraube 117 zugeordnet ist; das andere Ende der Feder kann unter Kraftaufwand mit dem betreffenden Bauteil verbunden sein, wie es bei 118 dargestellt ist.
Ein Stift 119 verbindet die Bauteile 114 und 112 miteinander.
An der oberen Anlagefläche des benachbarten Endmasses ist eine Aussparung 124 vorgesehen, deren Funktion derjenigen der abgesetzten Aussparung 66 der Ausbildungsform nach Fig. 6 entspricht und welche die Aufgabe hat, ein Sprengringaggregat 130 aufzunehmen, dessen Unterseite 132 nach Art eines Nockens mit der Oberseite des Schuhs 114 zusammenarbeitet, so dass eine re native Drehbewegung zwischen diesen beiden Teilen die Vorspannfeder 115 veranlasst, eine feste Anlage der Endmasse 100-1 und 100-2 an deren einander zugewandten Flächen 127 und 128 herbeizuführen.
Es ist eine geeignete Vertiefung vorgesehen, um auf den Schuh 114 in dessen ausgefahrener Stellung eine Nockenwirkung aufzubringen, so dass eine vorbestimmte Dehnung oder Rekkung bewirkt und eine Druckbeanspruchung auf die Flächen 127 und 128 aufgebracht wird, die genügt, um den Luftfilm zwischen den Stossflächen zu unterbrechen, wo bei diese Druckbeanspruchung innerhalb des gesamten Aggregats zwischen allen benachbarten Endmassen die gleiche Grösse hat. Der Befestigungsring 130 ist vorzugsweise mit einer ovalen Öffnung 134 versehen, die so bemessen ist, dass der Schuh 114 hindurchgeführt werden kann, damit die Teile zusammengebaut werden können, ohne dass es erforderlich ist, den Sprengring 130 {} für das nächste Endmass zu entfernen.
Die in der beschriebenen Weise geregelte Drehbewegung des aufspreizbaren Befe stigungsaggregats 110 macht es in voriteilhafter Weise möglich, auf die Benutzung eines Drehmomentschlüssels zu verzichten, wobei trotzdem Gewähr dafür besteht, dass auf alle Stossflächen zwischen benachbarten Endmassen gleich grosse Druckkräfte aufgebracht werden.
Die ausserordentlich hohe Genauigkeit, die mit Hilfe der beschriebenen Anordnung zum Verbinden von Endmassen erzielt werden kann, wurde mit Hilfe der in Fig. 14 gezeigten Anordnung nachgewiesen, die eine sta pelförmige Anordnung 150 umfasst, bei welcher 37 Endmasse 150-1 bis 150-37 mit einer Länge von je 1, 25 cm zu einem Aggregat vereinigt wurden. Es wurde. festgestellt, dass die Gesamtgenauigkeit zwischen den an den Enden angeordneten Endmassen 150-1 und 150-37 mit dem Nennmass eines massiven bzw. einteiligen Endmasses innerhalb des Bereichs von 0,25 101 cm übereinstimmt.
Diese Genauigkeit überschreitet erheblich die Genauigkeit, welche von den amerikanischen Bundesnormen bei Endmassen der Klasse AA für Laboratoriumszwecke gefordert wird; diese Normen lassen einen Fehler von 92,5 10-1 cm bei einem Endmassaggregat zu, dessen Länge etwa 470 mm beträgt. Ferner zeigt eine über die Länge des Endmassaggregats fortschreitende Prüfung keine bemerkbare Abweichung bezüglich der Parallelität der Anlageflächen. Hierzu sei bemerkt, dass der Flächeninhalt der Messflächen, z. B. der in Fig. 14 mit 155 bezeichneten, im Vergleich zu den Anlageflächen benachbarter Endmasse klein gehalten wird; dies trägt zusätzlich zur Aufrechterhaltung einer hohen Massgenauigkeit bei, und gleichzeitig werden die Abweichungen bezüglich der genauen Parallelität klein gehalten.
Wenn man Endmassaggregate aus Endmassen zusam- menstellt, die innerhalb der Anlageflächen bekannte Abweichungen nach oben und unten aufweisen, zeigt es sich, dass eine ausserordentlich gute Übereinstimmung zwischen den arithmetisch berechneten und den tatsächlich gemessenen Gesamtlängenwerten erzielt wird. In vielen Fällen hat es sich ferner gezeigt, d'ass der Gesamtfehler kleiner ist als der arithmetisch berechnete; dies zeigt an, dass die erfindungsgemässe Anordnung zum Vereinigen von Endmassen eine brauchbare Ausmittelung solcher Massabweichungen an den Anlageflächen ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es die feste Verbindung zwischen den einzelnen Endmassen ermöglicht, das gesamte Aggregat in ein Bad einzutauchen, um die Endmasse schneller auf die Raumtemperatur zu bringen. Die Kühlwirkung eines solchen Bades, das z. B. aus Petroleum oder einem leichten Schutzöl besteht, welches auf Raumtemperatur gehalten wird, ermöglicht eine erheblich raschere Abkühlung als eine Abkühlung an der Luft, so dass man für den Temperaturausgleich eine erheblich kürzere Zeit benötigt; diese Zeitersparnis macht sich insbesondere bei Endmassaggre gaten von grosser Länge bemerkbar.
Ausserdem führt das Eintauchen des Aggregats in ein solches Bad in vorteilhafter Weise dazu, dass sich auf den Oberflächen der Endmasse infolge der Kapillarwirkung ein Schutzfilm bil det. Während sich Endmasse, die nur durch Aufsprengen miteinander verbunden sind, voneinander trennen, wenn man sie in ein derartiges Ausgleichsbad bringt, erzeugt die Badflüssigkeit auf den zusammengehaltenen Endmass ssen einen Schutzfilin, wobei die sich dabei ergebende Massabweichung so gering ist, dass sie nicht gemessen werden kann.
Mit anderen Worten, es wurden ausser ordenilich genaue Messverfahren angewendet, um die Länge eines trockenen Stapels von Endmassen mit der Länge eines in ein Bad eingetauchten Stapels mit dem erwähnten Schutzfilm zu vergleichen; hierbei ergaben sich keine messbaren Unterschiede. Der erwähnte Schutzfilm auf den Messflächen bietet ausserdem einen Schutz gegen Umgebungseinflüsse, wenn die Aussenflächen des Endmassaggregats einer korrodierend wirkenden Atmosphäre ausgesetzt sind.
Man erkennt somit, dass die erfindungsgemässe Anordnung zu einer erhöhten Massgenauigkeit der Endmass aggregate führt, da die ! einander benachbarten Flächen der Endmasse durch Aufbringen eines vorbestimmten Drehmoments einer genau bestimmten Druckkraft ausgesetzt werden, so dass eine feste, saubere und trockene Berührung zwischen den Anlageflächen gewährleistet ist, wobei die Druckbeanspruchungen auf die einander benachbarten Abschnitte der aneinander befestigten Endmasse beschränkt bleiben. Ausserdem sieht die Erfindung in vorteilhafter Weise einen Temperaturausgleich vor, wodurch die hohe Massgenauigkeit auch bei ungünstigen Umgebungsverhältaissen aufrechterhalten wird, so dass sich ein solches Aggregat aus fest miteinander verbundenen Endmassen bei Messgeräten der verschiedensten Bau- art verwenden lässt.
Es sei bemerkt, dass man bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Ein vorteilhaftes Merkmal besteht darin, dass es sich gezeigt hat, dass dann, wenn man einen Satz von Endmassen in der beschriebenen Weise zu einem Aggregat vereinigt, das Ende des Satzes, welches das mit Gewinde versehene Einsatzstück enthält, eine resultierende Verformung aufweist, deren Wert im wesentlichen gleich Null ist; mit anderen Worten, die Zugkraft, welche im Bereich des mit Gewinde versehenen Einsatzstücks auftritt, ist entgegengesetzt gleich der in diesem Bereich auftretenden Druckkraft. Ausserdem ist der Bereich am anderen Ende des Endmasses zwischen der die Schraube abstützenden innenliegenden Schulter des Endmasses und der zugehörigen Anlagefläche, die der Druckbeanspruchung ausgesetzt ist, ein Bereich von relativ geringer Länge, dessen Länge bei den Endmassen aller vorkommenden Grössen z.
B. gleich 4,8 mm ist. Diese Tatsache steht im Gegensatz zu den weiter oben behandelten bekannten Anordnungen, bei denen das Endmass über seine ganze Länge einer Druckbeanspruchung ausgesetzt ist.
Da die durch diese Druckbeanspruchung bei den bekannten Anordnungen hervorgerufene Mass abweichung der Länge des Druckkräften ausgesetzten Endmasses proportional ist, wird durch diese Anordnung diese Massänderung erheblich eingeschränkt, denn nur ein relativ kurzer Teil der Länge des Endmasses ist einer solchen Massabweichung ausgesetzt, wobei es auf die jeweilige Länge der Endmasse nicht ankommt.
Um ein Beispiel zu geben, sei erwähnt, dass sich bei fünf Endmassen mit einer Länge von je 5 cm, die in der erfindungsgemässen Weise vereinigt sind, insgesamt eine auf die Druckbeanspruchung zurückzuführende Massabweichung von 25 10-1 cm ergibt, während die Druckbeanspruchung bei einer ähnlichen Anordnung bekannter Art, bei welcher das Aggre gat über seine ganze Länge der Druckkraft ausgesetzt ist, 250. 10-0 cm beträgt. Weiterhin wurde festgestellt, dass sich bei der beschriebenen Befestigungsweise eine Tendenz ergibt, kleinere Unterschiede bezüglich der Ebenheit der Anlageflächen auszugleichen bzw. auszumitteln, so dass sich bei dieser Anordnung sogar eine noch höhere Gesamtgenauigkeit ergibt, als theoretisch erwartet wurde.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich das erwähnte Befestigungsaggregat, z. B. in Form einer Schraube und eines mit Gewinde versehenen Einsatzstücks, in gleicher Weise zur Verwendung bei Endmassen der verschiedensten Länge herstellen lässt ; mit anderen Worten, die Art und Weise, in welcher diese Befestigungsmittel Verbindungen zwischen Endmassen verschiedener Länge herstellen, ist in jedem Falle die gleiche, so dass auch bei Endmassen unterschiedlicher Länge jeweils eine Fläche gleicher Grösse der Druckbeanspruchung ausgesetzt wird.
Dadurch, dass die Haltekräfte bei allen die- sen festgelegten Flächen auf den gleichen Wert eingeregelt werden können, ist es möglich, zu gewährleisten, dass alle Endmasse durch die Druckkräfte in gleicher Weise verformt werden, so dass es möglich ist, bei der Herstel- lung der Endmasse einen entsprechenden Ausgleich dadurch vorzusehen, dass man die positive Toleranz für das betreffende Endmass vergrössert und die Gleichartigkeit der Teile vorzugsweise auf die Herstellung und Bereithaltung von Befestigungsmitteln unterschiedlicher Länge zu verzichten.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die einzelnen Endmasse nicht durch Aufsprengen miteinander verbunden werden; hierdurch wird das Entstehen von Kratzspuren und anderen Beschädigungen der Messflächen vermilden, so dass die Endmasse eine erheblich längere Lebensdauer erreichen. Ausserdem kann man die Endmasse nunmehr aus einem Material herstellen, das den gleichen Wärmeausdehnungsbeiwert hat wie das Material des zu messenden Erzeugnisses, so dass Änderungen der Umgebungstemperatur ausgeglichen werden können.