DE1250135B - - Google Patents
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
GOIb
Deutsche Kl.: 42 b-12/05
Nummer: 1250135
Aktenzeichen: R 37584IX b/42 b
Anmeldetag: 1. April 1964
Auslegetag: 14. September 1967
Die Erfindung bezieht sich auf ein Oberflächenprüfgerät zum Messen oder Anzeigen der Rauhigkeiten
oder Wellungen einer Oberfläche mittels eines einen Fühlstift und einen Gleitstift aufweisenden, durch eine
Antriebsvorrichtung über die Prüffläche hinwegbewegten Tastkopfes und mit einer die Arbeitsbewegungen
des Fühlstiftes und des Gleitstiftes in elektrische Signale umwandelnden Einrichtung, wobei die beiden
Ausgangssignale miteinander verglichen werden und das Differenzsignal einem Anzeigeinstrument züge- ίο
führt wird.
Bei einer bekannten Ausführung eines Oberflächenprüfgerätes der vorgenannten Art hat der Gleitstift ein
abgerundetes, über die Prüffläche hinweggeführtes Ende, während der Fühlstift eine scharfe Spitze besitzt.
Der. Unterschied in der geringen Schärfe der Spitze des Gleitstiftes relativ zur schärferen Zuspitzung
des Fühlstiftes bestimmt die Grenzfrequenz des Gerätes im Bereich niedrigerer Frequenzen, bei der
die Häufigkeit von Rauhigkeiten oder Wellungen der Prüffläche gerade noch durch den Fühlstift gemessen
und angezeigt werden kann. Bei dieser Ausführung kann der Gleitstift fortlaufend einen Bezugspunkt für
die Arbeitsbewegungen des Fühlstiftes liefern, und zwar entweder einen körperlichen Bezugspunkt, wenn
der Gleitstift und der Fühlstift mechanisch einer zweiteiligen Einrichtung zur Umwandlung der Arbeitsbewegungen des Gleitstiftes bzw. des Fühlstiftes in
elektrische Signale zugeordnet sind, oder einen elektrischen Bezugspunkt, wenn die Ausgangssignale
zweier elektromechanischer Wandler miteinander verglichen werden. Bei dem bekannten Gerät sind Fühlstift
und Gleitstift in Richtung der Abfühlbewegung durch einen Abstand voneinander getrennt, der bei der
Auswertung der Arbeitsbewegungen nicht berücksichtigt wird; vielmehr ist für die Auswertung unterstellt,
daß die zu prüfende Oberfläche eine Struktur besitzt, die~~sich von einem abgefühlten Punkt zum
nächsten_mcht..stark ändert und daß der Abstand
zwischen Fühlstift und Gleitstift so klein ist, daß die
tatsächlichen Arbeitsbewegungen des Gleitstiftes praktisch "ebenso groß sind, wie wenn sie auf den Fühlstift
übertragen öder dessen Afbeitsbewegungen überlagert würden, d. h. wie wenn Gleitstift und Fühlstift tatsächlich
am "gleichen" Punkt der Prüf fläche angreifen wjirdenr Diese Voraussetzung einer brauchbaren
Arbeitsweise des bekannten Gerätes ist jedoch bei vielen Prüfflächen nicht gegeben, so daß Meßfehler^
zufolge des Abstands von Fühlstift und Gleifsfüt auf- "
treten;" insbesondere dann, wenn eine "relatiVhohe
Grenzfrequenz gegefreTristrSIeT die "Verwendung" eines
relativ scharf zugespitzten Gleitstiftes erforderlich Oberflächenprüfgerät zum Messen oder
Anzeigen der Rauhigkeiten oder Wellungen
einer Oberfläche
Anzeigen der Rauhigkeiten oder Wellungen
einer Oberfläche
Anmelder:
Rank Precision Industries Limited,
trading as THE RANK ORGANISATION,
RANK TAYLOR HOBSON DIVISION,
Leicester (Großbritannien)
trading as THE RANK ORGANISATION,
RANK TAYLOR HOBSON DIVISION,
Leicester (Großbritannien)
Vertreter:
Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,
Dipl.-Ing. G. Dannenberg
und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39
Als Erfinder benannt:
Richard Edmund Reason,
Great Bowden, Market Harborough,
Leicestershire (Großbritannien)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 1. April 1963 (12 802),
vom 5. März 1964 (9355)
Großbritannien vom 1. April 1963 (12 802),
vom 5. März 1964 (9355)
macht. Bei dem bekannten Gerät ist zur Abhilfe des vorgenannten Übelstandes zwar vorgesehen, daß der
Gleitstift hohl ausgebildet wird und der Fühlstift durch den Gleitstift hindurch bis zur Prüffläche vorragt. Im
praktischen Gebrauch liefert jedoch diese Anordnung nicht die angestrebte erhöhte Meßgenauigkeit, weil der
Hauptkörper des Fülilstiftes nicht mit genügend kleinem Querschnitt ausgebildet werden kann und er,
um seine Arbeitsbewegungen auszuführen, einen Zwischenraum zur inneren Oberfläche des Gleitstiftes
frei lassen muß, so daß dieser entsprechend groß ausgebildet werden muß.
Da aber die angestrebte vollständige physikalische, örtliche Obenagefm^a^ie^ilrge^MMifsbewegäng
des Fühlstiftes mit der gleichzeitigen Arbeitsbewegung des~Gleitstifte's*ä'n ein und demselben Punkt der Prüffläche nicht möglich ist, ist bei einem anderen bekannten
Oberflächenprüfgerät der eingangs genannten Art vorgesehen, daß Fühlstift und Gleitstift beim Überschreiten
der Prüffläche ihre Arbeitsbewegungen unabhängig voneinander ausführen und dabei jeder Stift
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für sich eine gesonderte Einrichtung zur Umwandlung seiner Arbeitsbewegungen in elektrische Signale betätigt.
Die dabei erzeugten Ausgangssignale dieser Einrichtungen werden unter Zwischenschaltung eines
Zeitrelais miteinander verglichen, wobei dessen Verzögerungszeit dem Abstand zwischen Fühlstift und
Gleitstift entspricht. Auf diese Weise wurden die Ausgangssignale synchron zu den Rauhigkeiten und
Wellungen der Prüffläche miteinander kombiniert und
gäbe, eine hohe Meßgenauigkeit für ein Gerät der eingangs
genannten Art zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe., zugrunde,
ein Gerät der eingangs genannten Art zur Messung der __
Rauhigkeiten oder Wellungen einer Oberfläche relativ
zu einer~TOn~dn^nT"GTeitstift abgeleiteten Bezugslinie
zu schaffen'rbei"defntl'ef körperliche Abstand zwischen
Fun"istiff"ün"d" Gleitstift keine Auswirkungen auf die
Genauigkeit der Messungen hat und das auch zum
z. B. als Differenzsignal einem Anzeigegerät zugeführt. io Prüfen der Innenflächen von Hohlräumen und Boh-Bei
dieser bekannten Ausführung ergeben sich jedoch rungen geringer Größe brauchbar ist.
wesentliche Nachteile für den Aufbau des Prüfgerätes, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-
da durch die voneinander unabhängige Lagerung der löst, daß der Fühlstift und der Gleitstift nebeneinander
beiden Stifte die Bauform des Abnehmerkopfes notwen- an einem gemeinsamen Haltearm befestigt sind, der
digerweise so umfangreich wird, daß das Gerät zum 15 mittels eines Gelenklagers am Tastkopf sitzt und durch
Prüfen von Innenflächen, insbesondere von engen Schwenkbewegungen den elektromechanischen Wandler
beaufschlagt, und daß durch eine automatische
Bohrungen, nicht mehr brauchbar ist. Heutzutage werden jedoch durchweg Oberflächenprüfgeräte, die
auch zum Prüfen der Innenfläche von kleinen Bohrungen brauchbar sind, benötigt.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Gerätes besteht darin, daß die angestrebte erhöhte Meßgenauigkeit, die
insbesondere beim Arbeiten mit einer relativ hohen Grenzfrequenz erreicht werden soll, in Wirklichkeit
JJmsphaltvorrichtung die Neigung des Haltearms
/•nacheinander derart veränderbar ist, daß einmal nur
20 der Fühlstift und sodann nur der Gleitstift über die Prüffläche gleitet und daß die elektrische Signalvergleichseinrichtung
zur Erfassung des Differenzsignals der beiden Ausgangssignale von Fühlstift und Gleitstift
eine Vorrichtung zur Speicherung der bei der nicht erreicht wird, weil durch die Verwendung zweier 25 ersten Abtastung der Prüffläche z. B. durch den Fühlgesonderter
Einrichtungen zum Umwandeln der stift erzeugten Ausgangssignale und deren zeit- und
Arbeitsbewegungen von Fühlstift und Gleitstift in elektrische Signale unbestimmte Meßfehler neu eingeführt
werden. Gerade beim Arbeiten mit hoher Grenzfrequenz wird nämlich das Signal, das Oberflächenrauhigkeiten
hoher Frequenz darstellt, durch die Differenz zwischen zwei starken Ausgangssignalen
wiedergegeben, von denen das eine von den Arbeitsbewegungen des Gleitstiftes und das andere von den
phasengleiche Überlagerung mit den bei der zweiten Abtastung der Prüffläche z. B. durch den Gleitstift
erzeugten Ausgangssignalen enthält.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wurde ein Oberflächenprüfgerät geschaffen, das sowohl zum
Prüfen größerer Oberflächen als auch zum Prüfen der Innenflächen kleiner Hohlräume und Bohrungen
brauchbar ist und dabei eine sehr hohe Genauigkeit
Arbeitsbewegungen des Fühlstiftes bestimmt wird. 35 der Messungen liefert, auch dann, wenn eine verhält-
Da nun diese Differenz sehr klein sein kann, müßten die die beiden Ausgangssignale erzeugenden und miteinander
vergleichenden Einrichtungen eine hohe Stabilität des Systemnullpunktes besitzen. In der
nismäßig hohe Grundfrequenz gegeben ist, die die Verwendung eines Gleitstiftes erfordert, dessen Radius
an der Spitze nicht stark von dem Radius der Spitze des Fühlstiftes unterschieden ist. Da nur ein einziger
Praxis leiden aber alle Ausführungsformen solcher 40 Haltearm gemeinsam für den Fühlstift und den Gleit-Umwandlungseinriehtungen
an verschiedenen Arten stift vorgesehen ist und diese/hiit einem geringen Quervon
Nullpunktsverschiebungen, die z. B. durch Temperaturänderung hervorgerufen werden können und
bei beiden Einrichtungen voneinander verschieden sein
gefertigt sind. Die Verwendung zweier Übertragungseinrichtungen läßt daher häufig unbestimmte Meßfehler
infolge mangelnder Nullpunktsstabilität auftreten.
Ferner wird bei dem bekannten Gerät das Verhältnis der Arbeitsbewegungen des Fühlstiftes zu denjenigen
des Gleitstiftes durch die unterschiedliche Genauigkeit oder Ungenauigkeit der Führung störend beeinflußt,
schnitt ausgebildet werden und von großer Länge sein kann, ist der Haltearm mit den Stiften auch in sehr
kleine Bohrungen oder in andere enge Hohlräume einkönnen, und zwar auch dann, wenn die beiden Ein- 45 führbar. Da außerdem auch nur ein einziger elektrorichtungen
theoretisch miteinander übereinstimmend mechanischer Wandler für die Umwandlung der
- Arbeitsbewegungen beider Stifte in elektrische Signale verwendet wird, werden Schwierigkeiten durch Instabilität
des Nullpunktes bei der Erzeugung und beim Ver-50 gleich der beiden Ausgangssignale vermieden. Es kann
sich zwar der Nullpunkt des Wandlers verschieben, jedoch wirkt sich eine solche Verschiebung im gleichen
Maße sowohl auf das vom Fühlstift erzeugte Ausgangssignal als auch auf das vom Gleitstift erzeugte
relativ zu der der Fühlstift und der Gleitstift bei der 55 Ausgangssignal, aus, so daß diese Auswirkungen sich
Abfühlbewegung verschoben werden. Zwar werden beim Vergleich der beiden Signale gegenseitig auf-Fühlstift
und Gleitstift von solchen Ungenauigkeiten heben.
der Führung in gleichem Ausmaß und im gleichen Insgesamt kann nach den Merkmalen der Erfindung
Zeitpunkt der Abfühlbewegung beeinflußt, doch v.er- der Tastkopf im Bereich des Fühlstiftes und des Gleitschwindet
der Einfluß der Führungsungenauigkeit im 60 stiftes eine gedrängte Bauform erhalten. Es ist auch
endgültigen Meßergebnis nicht, weil eine Zeitverzöge- kein wesentlicher Nachteil, daß bei einem vollständigen
rung für die Synchronisierung der beiden Signalaus- Meßvorgang die Prüffläche zweimal von dem Tastgaben
vorgesehen ist und Fühlstift und Gleitstift in kopf überschritten werden muß, denn die Aufgabe,
jedem Zeitpunkt der Abfühlbewegung örtlich ver- das erste Ausgangssignal mit an sich bekannten Mitschiedene
Lagen auf der Prüffläche haben." Aus all 65 teln zu speichern, bis die Prüffläche zum zweitenmal
diesen Gründen schafft das bekannte Gerät, bei dem überschritten wurde, ist ebenso leicht zu lösen wie die
ein hohler, den Fühlstift umgebender Gleitstift ver- bekannte Speicherung eines der beiden Ausgangswendet
wird, nur eine ungenügende Lösung der Auf- signale während einer Zeitspanne, die bei dem vorge-
'i -h r. $i i'r, >'ϊ hs, Bf ti
nannten bekannten Gerät dem Abstand zum Fühlstift und Gleitstift entspricht. In beiden Fällen kann ohne
Schwierigkeit durch bekannte Mittel eine gleichbleibende Geschwindigkeit des Abfühlvorganges gewährleistet
werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes ist das Gelenklager des Haltearms
durch den Tastkopf relativ zu diesem zwischen zwei Anschlagstellungen in im wesentlichen senkrecht
zur Prüffläche verlaufender Richtung verschiebbar geführt. Bei dieser Verschiebung wird die Neigung des
Haltearms so verändert, daß in der einen Anschlagstellung nur der Fühlstift und in der anderen nur der
Gleitstift an der Prüffläche angreift.
Eine solche Neigungsveränderung kann bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch statt
direkt am Gelenklager des Haltearms auch an dem ihn tragenden Tastkopf durchgeführt werden, der dann zu
diesem Zweck relativ zum Gehäuserahmen längs einer bogenförmigen Bahn zwischen zwei Anschlagstellungen
bewegbar ist.
Die Bewegung der Gelenklagerung zur Veränderung der Neigung des Haltearms relativ zur Prüffläche erfolgt
also durch eine Schwenkbewegung oder eine einer solchen Schwenkbewegung entsprechende Bewegung
um eine Achse, die im wesentlichen parallel zu der Prüffläche verläuft und von einer Normalen zur
Prüffläche geschnitten wird, die praktisch durch den Punkt der Prüffläche hindurchgeht, an dem sowohl der
Fühlstift als auch der Gleitstift in seiner Arbeitsstellung angreifen. Es greifen also die beiden Taststifte
an dem gleichen Punkt der Prüffläche jeweils in einander entsprechenden Augenblicken ihrer aufeinanderfolgenden
Abtast- oder Abfühlbewegungen an, so daß es nicht notwendig ist, in der die Ausgangssignale vergleichenden
Einrichtung eine Kompensation dafür durchzuführen, daß die beiden Taststifte entlang der
Längenausdehnung ihres Haltearms voneinander getrennt angeordnet sind. Außerdem erfolgen die einzelnen
Bewegungen der beiden Stifte in den einander entsprechenden Augenblicken ihrer aufeinanderfolgenden
Abtastbewegungen stets relativ zu identischen Teilen der praktisch geradlinigen Bahn, auf der der
Tastkopf verschoben wird, so daß bei Verwendung dieser Bahn als Bezugslinie für die Messung geringe
Abweichungen in der Geradlinigkeit aufgehoben werden und die Genauigkeit dieser Messung nicht nachteilig
beeinflussen.
Sollte es fallweise nicht möglich sein, daß allein durch Veränderung der Neigung des Haltearms die
beiden Taststifte am gleichen Punkt der Prüffläche in ihrer jeweiligen Arbeitsstellung angreifen, so sind zusätzlich
Maßnahmen zum Kompensieren der Lage des effektiven Nullpunktes des elektromechanischen Wandlers
vorgesehen. Dadurch wird das Niveau der Ausgangsmeßsignäle durch das Umschalten der Abtastung
vom Fühlstift auf den Gleitstift, oder umgekehrt, nicht verändert. Hierzu wird der elektromechanische Wandler
sekundärseitig als Differentialdetektor ausgebildet, in dessen Brückenschaltung eine Ausgleichsimpedanz
eingeschaltet ist, die durch die Umschaltvorrichtung ein- oder ausschaltbar ist und einer Veränderung der
effektiven Nullage des elektromechanischen Wandlers entgegenwirkt.
Bei der Ausführung der Erfindung kommt es, wie bei den vorgenannten Ausführungsformen, bei der
Verstellung der Gelenklagerung zur Veränderung der Neigung des Haltearms der beiden Taststifte darauf
an, daß diese relativ zur Prüffläche verändert wird. Demgemäß kann diese Veränderung — etwa in kinematischer
Umkehrung der Verstellbewegung bei diesen Ausführungsformen — auch durch entsprechendes
Verstellen der Neigung des Werkstücks statt des Haltearms bewirkt werden, und zwar mittels eines
zwischen zwei Arbeitseinstellungen seiner Neigung relativ und quer, z. B. senkrecht zur Richtung der
Prüffläche beweglichen Werkstückhalters.
to Das erfindungsgemäße Gerät weist vorzugsweise eine Schaltvorrichtung auf, durch die die Umschaltung
der Abtastung vom einen auf den anderen Stift automatisch erfolgt, wenn die erste der beiden aufeinanderfolgenden
Abtastperioden beendet ist.
Die Signalvergleichseinrichtung weist zweckmäßigerweise eine Aufzeichnungsvorrichtung auf, die synchron
mit dem Abtastvorschub angetrieben wird und der die Ausgangssignale des elektromechanischen Wandlers
zugeführt werden. Die Speichervorrichtung der Signal-Vergleichseinrichtung besitzt vorzugsweise einen magnetischen
Aufzeichnungskopf und einen Wiedergabekopf, die in einem dem Abstand des Fühlstiftes vom
Gleitstift entsprechenden gegenseitigen Abstand an der Speichervorrichtung angeordnet sind, wenn es notwendig
ist, die getrennte Anordnung von Fühlstift und Gleitstift bei der Messung zu berücksichtigen.
Eine von der Antriebsvorrichtung angetriebene verschiebbare Antriebsstange kann mittels eines Gelenklagers
mit dem Gehäuserahmen verbunden sein, wobei dieser einen zusätzlichen Gleitstift trägt, der eine gemeinsame
Bezugslinie für die Arbeitsbewegungen des Fühlstiftes und des Gleitstiftes bildet.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Oberflächenprüfgerätes,
F i g. 2 einen senkrechten Schnitt in größerem Maßstab durch den Tastkopf,
F i g. 3 schematisch das Umschalten des Tastkopfes vom Fühlstift auf den Gleitstift,
F i g. 4 eine Innenansicht des Gerätegehäuses,
F i g. 5 die elektrische Schaltung für die Meßanzeige, F i g. 6 eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes,
F i g. 5 die elektrische Schaltung für die Meßanzeige, F i g. 6 eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes,
F i g. 7 und 8 eine weitere abgewandelte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gerätes und dessen elektrische Schaltung für die Meßanzeige.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen
Oberflächenprüfgerät ist ein den Tastkopf tragendes Gehäuse B an einer Stütze A1 mit Hilfe
einer senkrechten, mit Gewinde versehenen und mittels eines Handrades A3 drehbaren Wellet2 verschiebbar
angeordnet. Das Gehäuse B ist abnehmbar an einem Anschlußstück AB gelagert, das an einer Tragplatte A*
sitzt, die an einer mit Innengewinde versehenen Muffe A6 befestigt ist. Diese arbeitet mit der Welle A2
zusammen, wobei die Platte A1 derart gegen die Stütze A1 anliegt, daß sie sich in bezug auf die Welle A2
nicht drehen kann. Der Ansatz A6 ist mittels einer Klemmschraube A1 befestigt und hält dadurch die
Tragplatte Ai und das Gehäuse B in der jeweils eingestellten
senkrechten Lage. Die Stütze A1 steht auf einem Tisch A, der auch die Auflagefläche für das
Werkstück bildet, wobei ein verstellbarer Werkstückträger As mit einem Verriegelungsglied A9 vorgesehen
ist, durch das der Träger As in einer wahlweisen Stellung
auf dem Tisch vor dem Gehäuse B festgelegt werden kann.
7 8
In Lagern B1 des Gerätegehäuses B ist eine waage- so daß der effektive Nullpunkt des elektromechanirecht
liegende Stange C axial verschiebbar gelagert sehen Wandlers G, G1 durch das Umschalten nicht
(vgl. F i g. 2 und 4). Die Stange C trägt an ihrem beeinflußt wird.
vorderen Ende außerhalb des Gehäuses mittels eines Die Vorrichtung zum Umschalten von einer Arbeits-
Gelenkbandes C1 einen Rahmen D mit einem Tast- 5 stellung zur anderen weist einen Hebel H auf, der am
kopf E. Das Gelenkband C1 ist so vorgespannt, daß es Rahmen D angelenkt ist und mit dem Tastkopf E
den Rahmen D mit einem auf der Stange C befind- mittels eines Federbandes H1 gekuppelt ist. Der
liehen lösbaren Anschlag C2 im Eingriff hält. Unter Hebel H steht unter der Vorspannung einer Feder H2,
dem Tastkopf E ragt ein Haltearm F praktisch waage- die normalerweise den Tastkopf E in der unteren
recht nach vorn, der in seinem mittleren Teil bei F3 io Arbeitsstellung hält, in der der Gleitstift F2 an der
gelenkig mit dem Tastkopf verbunden ist. An seinem Prüffläche Z1 angreift. Ein auf einem Bolzen H6 angevorderen
Ende weist der Haltearm F sowohl den Fühl- brachter Druckknopf H3 am Rahmen D bewegt beim
stift F1 als auch den abgerundeten Gleitstift F2 auf, Herunterdrücken den Hebel H gegen die Wirkung der
der unmittelbar hinter dem Fühlstift angeordnet ist. Feder H2 und hebt dabei den Tastkopf E in die obere
Die Spitzen des Fühlstiftes F1 und des Gleitstiftes F2 15 Stellung an, in der der Fühlstift F1 die Prüffläche Z1
liegen in bezug auf den Haltearm F in der gleichen berührt. Eine Hebelsperre H\ die durch eine Feder H6
Höhenlinie. Das hintere Ende des Haltearms F ist mit belastet ist, dient dazu, den Druckknopf H3 solange
dem Anker G eines elektromechanischen Wandlers wie nötig in seiner heruntergedrückten Stellung zu
verbunden, dessen Stator G1 am hinteren Ende des halten. Der Bolzen H6 des Druckknopfes ist vorzugs-Tastkopfes
E liegt. Das Gelenklager F3 zwischen dem 20 weise von einem Stoßdämpfer H7 umgeben, der die
Tastkopf E und dem Haltearm F besteht vorzugsweise Stöße beim Umschalten abfängt,
aus einem Federband, das eine solche Vorspannung Eine axiale Verschiebung der Stange C mit dem
besitzt, daß es den Fühlstift und den Gleitstift auf die Rahmen D und dem Tastkopf E wird mittels eines
Prüffläche Z1 des Werkstücks Z herunterdrückt. Statt Elektromotors / herbeigeführt, der in dem Gehäuse B
dessen kann jedoch für diesen Zweck auch eine beson- 25 untergebracht ist. Wenn eine solche axiale Verschiebedere
Feder vorgesehen werden. bewegung auf die Stange C ausgeübt wird, bewegt sich
Der Tastkopf E ist an seinem Halterahmen D mit- der Tastkopf E auf einer praktisch geraden Bahn
tels zwei im Abstand voneinander angebrachten Ge- weiter, wobei entweder der Fühlstift F1 oder der Gleitlenkbändern
Ei aufgehängt, die in einem kleinen Win- stift F2 über die Prüf fläche Z1 geführt wird, je nachdem,
kel zueinander verlaufen. Mit Hilfe dieser Verbin- 30 welche Stellung der Tastkopf E gerade einnimmt,
düngen E1 läßt sich der Tastkopf E zwischen zwei Beim Messen der Prüffläche Z1 werden der Fühl-Arbeitsstellungen
gegenüber dem Gehäuserahmen D stift F1 und nach Umschaltung der Gleitstift F2 nachverstellen,
und zwar um eine Schwenkachse E2, die einander über die Prüffläche Z1 während aufeinanderdirekt
über demjenigen Punkt der Prüffläche Z1 liegt, folgender Abtastbewegungen bewegt, wobei die vom
an dem der Fühlstift F1 in der einen Arbeitsstellung 35 elektromechanischen Wandler G, G1 bei den beiden
des Tastkopfes und der Gleitstift F2 in der anderen Abtastbewegungen erzeugten Ausgangssignale mitein-Arbeitsstellung
des Tastkopfes E angreift (F i g. 3), die ander verglichen werden.
in strichpunktierten Linien dargestellt ist, wobei der Bei der oben beschriebenen Anordnung erfolgen die
Vorschubweg zwischen den beiden Arbeitsstellungen einzelnen Arbeitsbewegungen des Fühlstiftes F1 und
des Tastkopfes E stark vergrößert wiedergegeben ist. 40 des Gleitstiftes F2 an den entsprechenden Stellen der
Die Arbeitsstellungen des Tastkopfes E werden durch Prüffläche Z1 während der aufeinanderfolgenden AbAnschläge
bestimmt, die durch die Enden eines tastbewegungen relativ zu identischen Abschnitten der
Schlitzes E3 im Tastkopf gebildet werden, in den ein Bezugslinie, d. h. längs der praktisch geraden Bahn,
Stift D1 des Rahmens D eingreift. Um sicherzustellen, auf der der Tastkopf E bewegt wird, so daß, da die gedaß
der Fühlstift F1 und der Gleitstift F2 in der einen 45 wünschte Messung durch einen Vergleich zwischen den
bzw. in der anderen Arbeitsstellung des Tastkopfes E während zwei aufeinanderfolgenden Abtastbewegungenau
an dem gleichen Punkt der Prüffläche Z1 an- gen erzeugten Ausgangsspannungen bzw. Impulsen
greift, muß die Schwenkachse E2, um die sich der Tast- vorgenommen wird, kleine Abweichungen in der
kopf dreht, örtlich genau festgelegt werden. Zu diesem Geradlinigkeit der Bezugslinie keine Rolle spielen und
Zweck läßt sich durch eine Feineinstellungsvorrichtung 50 die Genauigkeit der Messung nicht beeinflussen
der Neigungswinkel der einen Gelenkverbindung E1 können. Außerdem wird ein direkter Vergleich zwizur
anderen Gelenkverbindung E1 geringfügig ver- sehen den Ausgangsspannungen bzw. Impulsen durch
ändern, wobei am Rahmen D ein zylindrischer Hai- den Umstand erleichtert, daß, wie bereits zuvor erter
D2 für das Ende der einen der Gelenkverbindun- wähnt, der eigentliche Nullpunkt des Wandlers G, G1
gen E1 drehbar befestigt ist und eine Feststellschraube 55 beim Umschalten vom Fühlstift F1 auf den Gleit-
JD3 zur Verriegelung in der gewählten Einstellung vor- stift F2 nicht verändert wird.
gesehen ist. Die aufeinanderfolgenden Abtastbewegungen der
Der Tastkopf E wird beim Umschalten von einer Stange C, die den Tastkopf E trägt, werden zweck-Arbeitsstellung
in die andere auf einer kurzen ge- mit Hilfe einer Kurvensteuerung K herbeigeführt
bogenen Bahn vorbestimmter Länge, die schräg zur 60 (F i g. 4), die bei Ausführung einer Umdrehung über
Prüffläche Z1 nach oben verläuft, gegenüber seinem eine federbelastete Rolle K1 und einen Übertragungs-Rahmen
D verschoben. In der oberen Stellung ist der arm K2 eine vollständige Vor- und Rückbewegung der
Haltearm F so zur Waagerechten geneigt, daß der Stange C bewirkt. Die Kurvenscheibe K wird von einer
Fühlstift F1 die Prüffläche Z1 berührt, während der Steuerscheibe J1 über ein Zahnrad J2 in einem Über-Haltearm
in der unteren Stellung so geneigt ist, daß 65 Setzungsverhältnis von 1:2 angetrieben, wobei die
der Gleitstift F2 die Prüffläche Z1 berührt. In beiden Steuerscheibe K von einem Elektromotor / in Gang
Arbeitsstellungen sind jedoch die relativen Lagen des gesetzt wird. Die Steuerscheibe Z1 ist mit einer Aus-Tastkopfes
E und des Haltearms F zueinander gleich, lösekerbe J3 versehen, in die ein federbelasteter An-
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laßhebel j4 eingreift, der außerdem mit einem Schal- nach werden die beiden Integratoren M2 und M3
ter J5 zum Anlassen und Anhalten des Motors J ver- mit Hilfe eines Druckknopfschalters M5 wieder entbunden
ist. Außerdem weist die Steuerscheibe J1 zwei laden.
Kurvenbahnen J6 auf, die sich über ungefähr 90° Die Ausgangssignale können zusätzlich' einem
erstrecken und sich diametral gegenüberliegen. Mit 5 schreibenden Aufzeichnungsgerät M6 zugeführt werdiesen
Kurvenbahnen J6 wirkt ein Teil J7 zusammen, den, das zweckmäßigerweise eine Trommel aufweist,
das einen Schalter J8 im Ausgangsstromkreis des die bei jeder der Abtastbewegungen einmal umläuft,
Wandlers G, G1 betätigt (F i g. 5). Ein weiterer in so daß die Tastbewegungen des Fühlstiftes und des
diesem Stromkreis liegender Zeitsteuerschalter L wird Gleitstiftes auf einem einzigen Meßblatt überlagert
von einem Nocken L1 betätigt, der von der Vor- io aufgezeichnet werden können.
Schubstange C verschoben wird (F i g. 4). Vor dem Das Aufzeichnungsgerät M6 kann auch eine Trom-Gebrauch wird die Vorrichtung zunächst genau ein- mel aufweisen, die nur bei der zweiten Abtastbewegung gestellt, wobei an Stelle der Prüffläche des Werkstücks umläuft und dabei die Differenzen zwischen der Planglas verwendet wird, so daß vom Fühlstift F1 Arbeitsbewegung des Fühlstiftes und der des Gleit- und vom Gleitstift F2 bei ihren aufeinanderfolgenden 15 Stiftes direkt aufzeichnet. Die Betätigung des Meß-Abtastbewegungen gleiche Ausgangssignalspannungen Schreibers M6 erfolgt in diesem Fall zweckmäßig erzeugt werden, so daß die Anzeige an einem am über ein magnetisches Aufzeichnungsgerät J9, das Ende der Schaltung liegenden Anzeigeinstrument einen kombinierten Aufnahme- und Wiedergabegleich Null ist. kopf J10 oder eine Filmbeschriftungsvorrichtung Bei der Messung wird zunächst der Druckknopf H3 20 od. dgl. besitzt und im Gehäuse B untergebracht ist. am Rahmen D heruntergedrückt und dadurch der Die Aufzeichnungsvorrichtung J9 wird mit Hilfe Fühlstift F1 in seine Arbeitsstellung gebracht. Dann einer aus Zahnstange und Ritzel bestehenden Kuppwird die relative Höhenlage des Gerätes zur Prüf- lung J11 synchron mit der Stange C der Abtastfläche Z1 eingestellt, indem das Gehäuse B an der bewegung angetrieben. Mit Hilfe eines Druckknopf-Stütze A1 vertikal verschoben wird. Dann wird der 25 schalters M7 werden die Ausgangssignale des Ver-Anlaßhebel /4 heruntergedrückt, so daß er aus der stärkers M1 einem Umschalter M8 und während der Auslösekerbe J3 der Steuerscheibe J1 ausrastet und Abtastbewegung des Fühlstiftes der Aufzeichnungsgleichzeitig der den Motor / in Betrieb setzende vorrichtung J9 und während der Abtastbewegung Schalter J5 betätigt wird. Bei der nunmehr ein- des Gleitstiftes einem DifFerentialverstärker M9 zusetzenden Abtastbewegung kommt das Teil J7 mit 30 geführt. Bei der Abtastbewegung des Gleitstiftes einer der Kurvenbahnen J6 der Steuerscheibe J1 in ermöglicht die Betätigung eines Schalters M10, daß Berührung und betätigt dabei den Schalter J8, so auch die Ausgangssignale der ersten Abtastbewegung daß die Ausgangssignale des dem elektromecha- dem Differentialverstärker M9 zugeführt werden, so nischen Wandler nachgeschalteten Verstärkers M1 daß der vom Differentialverstärker M9 gespeiste einem Integrator M2 zugeführt werden können. Gleich- 35 Meßschreiber M6 bei der zweiten Abtastbewegung zeitig wird der Zeitsteuerschalter L betätigt und die Differenzen zwischen den Arbeitsbewegungen schließt den Stromkreis zum Integrator M2 (F i g. 5). des Fühlstiftes und der des Gleitstiftes aufzeichnet. Wenn das Teil J7 das Ende der ersten Kurvenbahn J6 Die Schalter M8 und M10 werden zweckmäßigerweise erreicht hat, wird der Stromkreis des Integrators M2 über (nicht gezeigte) kurvenbetätigte Einrichtungen am Zeitsteuerschalter L wieder unterbrochen und 4° geöffnet, die ebenfalls von der Antriebsvorrichtung der Vorbereitungsschalter J8 geöffnet. Unmittelbar für die Abtastbewegungen angetrieben werden, wobei vor Beendigung der Abtastbewegung berührt ein fest eine solche Zeiteinstellung vorgesehen ist, daß die am Gehäuse B angebrachter Anschlagstab B2 die beiden Ausgangssignale dem Differentialverstärker M9 Hebelsperre H* des Halterahmens D und schaltet bei der zweiten Abtastbewegung genau phasengleich dabei den Druckknopf H3 um. Auf diese Weise 45 zugeführt werden, d. h., der Pegel des vom Verwird nunmehr der Gleitstift F2 unter der Wirkung stärker M9 in jedem beliebigen Zeitpunkt empfandes Stoßdämpfers H7 sanft in seine Arbeitsstellung genen Signals stellt die Differenz zwischen der Ausgebracht. Die Steuerscheibe J1 hat sich um 180° gangsleistung des Fühlstiftes und derjenigen des gedreht und die Kurvenscheibe K, welche die Stange C Gleitstiftes an genau einander entsprechenden Punkten über die Rolle K1 und den Übertragungsarm K2 an- 50 der Prüffläche dar.
Schubstange C verschoben wird (F i g. 4). Vor dem Das Aufzeichnungsgerät M6 kann auch eine Trom-Gebrauch wird die Vorrichtung zunächst genau ein- mel aufweisen, die nur bei der zweiten Abtastbewegung gestellt, wobei an Stelle der Prüffläche des Werkstücks umläuft und dabei die Differenzen zwischen der Planglas verwendet wird, so daß vom Fühlstift F1 Arbeitsbewegung des Fühlstiftes und der des Gleit- und vom Gleitstift F2 bei ihren aufeinanderfolgenden 15 Stiftes direkt aufzeichnet. Die Betätigung des Meß-Abtastbewegungen gleiche Ausgangssignalspannungen Schreibers M6 erfolgt in diesem Fall zweckmäßig erzeugt werden, so daß die Anzeige an einem am über ein magnetisches Aufzeichnungsgerät J9, das Ende der Schaltung liegenden Anzeigeinstrument einen kombinierten Aufnahme- und Wiedergabegleich Null ist. kopf J10 oder eine Filmbeschriftungsvorrichtung Bei der Messung wird zunächst der Druckknopf H3 20 od. dgl. besitzt und im Gehäuse B untergebracht ist. am Rahmen D heruntergedrückt und dadurch der Die Aufzeichnungsvorrichtung J9 wird mit Hilfe Fühlstift F1 in seine Arbeitsstellung gebracht. Dann einer aus Zahnstange und Ritzel bestehenden Kuppwird die relative Höhenlage des Gerätes zur Prüf- lung J11 synchron mit der Stange C der Abtastfläche Z1 eingestellt, indem das Gehäuse B an der bewegung angetrieben. Mit Hilfe eines Druckknopf-Stütze A1 vertikal verschoben wird. Dann wird der 25 schalters M7 werden die Ausgangssignale des Ver-Anlaßhebel /4 heruntergedrückt, so daß er aus der stärkers M1 einem Umschalter M8 und während der Auslösekerbe J3 der Steuerscheibe J1 ausrastet und Abtastbewegung des Fühlstiftes der Aufzeichnungsgleichzeitig der den Motor / in Betrieb setzende vorrichtung J9 und während der Abtastbewegung Schalter J5 betätigt wird. Bei der nunmehr ein- des Gleitstiftes einem DifFerentialverstärker M9 zusetzenden Abtastbewegung kommt das Teil J7 mit 30 geführt. Bei der Abtastbewegung des Gleitstiftes einer der Kurvenbahnen J6 der Steuerscheibe J1 in ermöglicht die Betätigung eines Schalters M10, daß Berührung und betätigt dabei den Schalter J8, so auch die Ausgangssignale der ersten Abtastbewegung daß die Ausgangssignale des dem elektromecha- dem Differentialverstärker M9 zugeführt werden, so nischen Wandler nachgeschalteten Verstärkers M1 daß der vom Differentialverstärker M9 gespeiste einem Integrator M2 zugeführt werden können. Gleich- 35 Meßschreiber M6 bei der zweiten Abtastbewegung zeitig wird der Zeitsteuerschalter L betätigt und die Differenzen zwischen den Arbeitsbewegungen schließt den Stromkreis zum Integrator M2 (F i g. 5). des Fühlstiftes und der des Gleitstiftes aufzeichnet. Wenn das Teil J7 das Ende der ersten Kurvenbahn J6 Die Schalter M8 und M10 werden zweckmäßigerweise erreicht hat, wird der Stromkreis des Integrators M2 über (nicht gezeigte) kurvenbetätigte Einrichtungen am Zeitsteuerschalter L wieder unterbrochen und 4° geöffnet, die ebenfalls von der Antriebsvorrichtung der Vorbereitungsschalter J8 geöffnet. Unmittelbar für die Abtastbewegungen angetrieben werden, wobei vor Beendigung der Abtastbewegung berührt ein fest eine solche Zeiteinstellung vorgesehen ist, daß die am Gehäuse B angebrachter Anschlagstab B2 die beiden Ausgangssignale dem Differentialverstärker M9 Hebelsperre H* des Halterahmens D und schaltet bei der zweiten Abtastbewegung genau phasengleich dabei den Druckknopf H3 um. Auf diese Weise 45 zugeführt werden, d. h., der Pegel des vom Verwird nunmehr der Gleitstift F2 unter der Wirkung stärker M9 in jedem beliebigen Zeitpunkt empfandes Stoßdämpfers H7 sanft in seine Arbeitsstellung genen Signals stellt die Differenz zwischen der Ausgebracht. Die Steuerscheibe J1 hat sich um 180° gangsleistung des Fühlstiftes und derjenigen des gedreht und die Kurvenscheibe K, welche die Stange C Gleitstiftes an genau einander entsprechenden Punkten über die Rolle K1 und den Übertragungsarm K2 an- 50 der Prüffläche dar.
treibt, um 360°. Nun folgt automatisch eine zweite Gewünschtenfalls kann, wie in F i g. 2 gestrichelt
Abtastbewegung, bei der sich der Gleitstift F2 in gezeigt ist, ein zusätzlicher Gleitstift N vorgesehen
seiner Arbeitsstellung befindet. Während dieser zweiten sein, der sehr stark abgerundet ist und mit der Prüf-
Abtastbewegung werden über den Schalter J8 und fläche Z1 unmittelbar vor dem messenden Fühlstift F1
den Zeitschalter L die Ausgangssignale des Verstär- 55 in Berührung kommt, wobei er eine Bezugslinie für
kers M1 einem zweiten Integrator M3 zugeführt. die Bewegungen des Fühlstiftes F1 und des Gleit-
Durch die Verwendung des Zeitsteuerschalters L für Stiftes F2 liefert. Der Bezugsgleitstift N kann an
die beiden Abtastbewegungen ist sichergestellt, daß einem Halter N1 angebracht werden, der abnehmbar
die Integration während jeder der Abtastbewegungen am Gehäuserahmen D festgeklemmt ist, wobei sich
in genau der gleichen Zeitspanne durchgeführt wird. 60 der HalterJV1 senkrecht zwischen zwei Stellungen
Nach dieser Zeitspanne und gegen Ende der zweiten einstellen läßt, die von einer aus Stift und Schlitz
Abtastbewegung wird der Schalter Ja wieder geöffnet, bestehenden Kupplung N2 festgelegt sind und durch
und der Anlaßhebel J4 greift wieder in die Auslöse- die der Bezugsgleitstift entsprechend den jeweiligen
kerbe J3 der Steuerscheibe J1 ein, wodurch der Erfordernissen in seine Arbeitsstellung gebracht wird
Schalter JB betätigt wird und der Motor / anhält. 65 oder auch nicht.
Die Differenz zwischen den von den beiden Integra- F i g. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform
toren M2 und M3 gemessenen Ausgangssignalen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Tastwird
einem Anzeigeinstrument Λ/4 zugeführt. Da- kopf E gegenüber dem Gehäuserahmen D zwischen
11 12
zwei Arbeitsstellungen durch eine kombinierte Gleit- ein Flüssigkeitstropfen Q5 zwischen dieser Endfläche
und Neigungsbewegung verstellbar ist. Diese beiden und der Oberfläche des Gelenklagers durch Ober-Bewegungen
entsprechen hinsichtlich der Arbeits- flächenspannung in seiner Lage gehalten wird. Beim
Stellungen einer Bewegung auf einer gebogenen Bahn Umschalten von dem einen Taststift auf den anderen
um eine Achse, die direkt über dem gerade arbei- 5 wird der Flüssigkeitstropfen Q5 durch die Verschietenden
Taststift liegt. Der Tastkopf E weist an seinem bung des Gelenklagers Q1 gegenüber der Stange P1
vorderen Ende zwei hintereinanderliegende, nach Scherkräften ausgesetzt, die infolge der Viskosität
oben ragende Paßstifte E1 und an seinem hinteren der Flüssigkeit dieser Verschiebung entgegenwirken.
Ende einen einzigen, nach oben stehenden Paßstift Es Die axiale Bewegung der Stange P1 bei der Abauf,
wobei der Tastkopf von einer Feder Z>6 nach io tastung der Prüf fläche Z1 wird mit Hilfe eines Elektrooben
gedrückt wird, so daß die Stifte Ei und E6 motors 51 bewirkt, der im Gehäuse P angeordnet ist.
mit an der Unterseite des Rahmens D befindlichen Setzt man voraus, daß die Bewegung der Stange P1
Führungsflächen Z)4 und Ds in Berührung kommen. genau geradlinig erfolgt, so daß der Stator P4 des
Die vordere Führungsfläche D4 weist zwei waage- elektromechanischen Wandlers bei der Abtastbewerechte
Endabschnitte auf, die durch einen etwas 15 gung auf einer konstanten Höhe in bezug auf die
abgeschrägten Zwischenabschnitt sowohl in Abtast- Prüffläche Z1 bleibt, so bildet diese Stange P1 eine
richtung der Prüffläche als auch senkrecht zu dieser konstante Bezugslinie für die Messungen,
voneinander getrennt sind. Die hintere Führungs- Da der effektive elektrische Nullpunkt des elektrofläche D5 besteht aus zwei ähnlichen waagerechten mechanischen Wandlers P3, P4 für die beiden Ab-Endabschnitten, die durch einen stärker abgeschrägten 20 tastbewegungen des Fühlstiftes bzw. Gleitstiftes der Zwischenabschnitt getrennt sind. Die Endabschnitte gleiche sein muß, ohne Rücksicht auf den Unterder beiden Führungsflächen Di bzw. D8 bestimmen schied zwischen den mittleren Neigungen des Haltejeweils zusammen mit der aus Stift und Schlitz arms, so wird zweckmäßig der elektromechanische bestehenden Kupplung Ee, welche das Ausmaß der Wandler als Differentialdetektor ausgebildet, wobei Gleitverschiebung des Tastkopfs E gegenüber dem 25 der Stator P4 aus zwei koaxialen Spulen besteht Rahmen D begrenzt, die beiden Arbeitsstellungen und die Verschiebung des Ankers P3 die Kopplung des Tastkopfes E. mit der einen Spule vergrößert und die Kopplung In F i g. 7 ist eine weitere abgewandelte Ausfüh- mit der anderen Spule verringert. Die beiden Statorrungsform des erfindungsgemäßen Oberflächenprüf- spulen P4 des Differentialdetektors sind in einer gerätes gezeigt, bei der axial verschiebbar in Lagern P2 30 elektrischen Brückenschaltung T angeordnet (F i g. 8), eines Gehäuses P eine praktisch waagerecht liegende in der die Impedanzen der beiden Brückenzweige Stange P1 gelagert ist, an deren vorderem Ende beim Umschalten eines Schalters T1 unterschiedliche außerhalb des Gehäuses ein Tastkopf Q angebracht Größen haben, die der einen bzw. der anderen ist. Das Gehäuse P ist zweckmäßig wiederum senk- Neigungsstellung des Haltearms P entsprechen. Die recht verstellbar an einer Stütze angebracht. An 35 Brückenschaltung T wird vorzugsweise durch einen seinem vorderen Ende weist der Tastkopf Q ein Hochfrequenzoszillator T2 gespeist.
Gelenklager Q1 auf, das sich mit Hilfe von zwei Die aufeinanderfolgenden Abtastbewegungen der biegsamen Federbändern ß2 senkrecht zum Tastkopf Stange P1 werden mittels des Elektromotors 5" über verschieben läßt. Die senkrechte Verschiebung des eine Kurvenscheibe S1 herbeigeführt, die bei Aus-Gelenklagers Qτ wird mittels einer aus einem Stift 4° führung einer Umdrehung mittels eines Kurbeides Tastkopfes Q und einem Schlitz im Gelenk- arms S2 zwei vollständige Hin- und Rückbewegungen lager Q1 bestehenden Anschlagvorrichtung Qs be- der Stange P1 bewirkt. Die Kurvenscheibe S1 ist so grenzt. Das untere Ende des Gelenklagers Q 1 ist als geformt, daß sie die Rückbewegungen sehr viel Schneidengelenk für ein Schwenklager im mittleren schneller als die Vorschubbewegungen beim Abtasten Teil des Haltearms P ausgebildet, der waagerecht 45 herbeiführt. Zum Anlassen und Anhalten wird die vom Gehäuse P vorsteht und an seinem vorderen Kurvenscheibe zweckmäßig über eine (nicht gezeigte) Ende wieder einen nach unten gerichteten Fühlstift P1 Reibungskupplung angetrieben und gegen Drehung und einen Gleitstift P2 trägt. Am hinteren Ende mittels eines Sperrhebels gesichert,
trägt der Haltearm P wieder einen Anker P3 eines Im Gehäuse P ist die axial verschiebbare Stange P1 elektromechanischen Wandlers, dessen Stator P4 sich 50 mit einem magnetischen Aufzeichnungsgerät V geam hinteren Ende des Tastkopfes Q befindet. Der kuppelt, das einen Aufzeichnungskopf V1 und einen Haltearm P wird mit Hilfe eines Federbandes P5 Wiedergabekopf V2 aufweist, die in der Bewegungsmit der Schneide des Gelenklagers Q1 in Berührung richtung des Aufzeichnungsgerätes in einem Abstand gehalten und dabei mittels einer Feder oder durch voneinander angeordnet sind, der dem Abstand sein Gewicht so vorbelastet, daß der Fühlstift P1 55 zwischen dem Fühlstift P1 und dem Gleitstift P3 bzw. Gleitstift P2 zur Prüffläche Z1 hingedrückt in der Abtastrichtung entspricht,
werden. Bei der Messung wird der Gleitstift P2 zuerst Die. Verschiebung des Gelenklagers Q1 in bezug über die Prüf fläche Z1 geführt und dabei die Ausauf den Tastkopf Q wird zweckmäßig mit Hilfe eines gangsspannung von der Brückenschaltung T über Solenoids Qi herbeigeführt, wobei das Gelenklager 60 einen Verstärker T3 dem Aufzeichnungskopf V1 zumittels der vorgespannten Federbänder Q2 in die geführt. Dann wird der Tastkopf in seine Ausgangsuntere Arbeitsstellung gedrückt und bei Erregen des stellung zurückgeführt, das Solenoid Qi erregt und Solenoids Q4 durch Schließen eines Schalters in die das Gelenklager Q1 umgesteuert, so daß nunmehr obere Arbeitsstellung angehoben wird. Um Stöße der Fühlstift P1 an der Prüf fläche angreift, worauf beim Umschalten zu vermeiden, werden die Bewe- 65 der Schalter T1 an der Brücke T betätigt wird. Beim gungen des Gelenklagers Q1 zweckmäßig gedämpft. Bewegen des Fühlstiftes P1 über die Prüffläche Z1 Zu diesem Zweck wird die Endfläche der Stange P1 werden die Ausgangssignale des Wandlers P3, P4 an dem Gelenklager,Q1 konvex abgerundet, so daß von der Brückenschaltung T über den Verstärker T3
voneinander getrennt sind. Die hintere Führungs- Da der effektive elektrische Nullpunkt des elektrofläche D5 besteht aus zwei ähnlichen waagerechten mechanischen Wandlers P3, P4 für die beiden Ab-Endabschnitten, die durch einen stärker abgeschrägten 20 tastbewegungen des Fühlstiftes bzw. Gleitstiftes der Zwischenabschnitt getrennt sind. Die Endabschnitte gleiche sein muß, ohne Rücksicht auf den Unterder beiden Führungsflächen Di bzw. D8 bestimmen schied zwischen den mittleren Neigungen des Haltejeweils zusammen mit der aus Stift und Schlitz arms, so wird zweckmäßig der elektromechanische bestehenden Kupplung Ee, welche das Ausmaß der Wandler als Differentialdetektor ausgebildet, wobei Gleitverschiebung des Tastkopfs E gegenüber dem 25 der Stator P4 aus zwei koaxialen Spulen besteht Rahmen D begrenzt, die beiden Arbeitsstellungen und die Verschiebung des Ankers P3 die Kopplung des Tastkopfes E. mit der einen Spule vergrößert und die Kopplung In F i g. 7 ist eine weitere abgewandelte Ausfüh- mit der anderen Spule verringert. Die beiden Statorrungsform des erfindungsgemäßen Oberflächenprüf- spulen P4 des Differentialdetektors sind in einer gerätes gezeigt, bei der axial verschiebbar in Lagern P2 30 elektrischen Brückenschaltung T angeordnet (F i g. 8), eines Gehäuses P eine praktisch waagerecht liegende in der die Impedanzen der beiden Brückenzweige Stange P1 gelagert ist, an deren vorderem Ende beim Umschalten eines Schalters T1 unterschiedliche außerhalb des Gehäuses ein Tastkopf Q angebracht Größen haben, die der einen bzw. der anderen ist. Das Gehäuse P ist zweckmäßig wiederum senk- Neigungsstellung des Haltearms P entsprechen. Die recht verstellbar an einer Stütze angebracht. An 35 Brückenschaltung T wird vorzugsweise durch einen seinem vorderen Ende weist der Tastkopf Q ein Hochfrequenzoszillator T2 gespeist.
Gelenklager Q1 auf, das sich mit Hilfe von zwei Die aufeinanderfolgenden Abtastbewegungen der biegsamen Federbändern ß2 senkrecht zum Tastkopf Stange P1 werden mittels des Elektromotors 5" über verschieben läßt. Die senkrechte Verschiebung des eine Kurvenscheibe S1 herbeigeführt, die bei Aus-Gelenklagers Qτ wird mittels einer aus einem Stift 4° führung einer Umdrehung mittels eines Kurbeides Tastkopfes Q und einem Schlitz im Gelenk- arms S2 zwei vollständige Hin- und Rückbewegungen lager Q1 bestehenden Anschlagvorrichtung Qs be- der Stange P1 bewirkt. Die Kurvenscheibe S1 ist so grenzt. Das untere Ende des Gelenklagers Q 1 ist als geformt, daß sie die Rückbewegungen sehr viel Schneidengelenk für ein Schwenklager im mittleren schneller als die Vorschubbewegungen beim Abtasten Teil des Haltearms P ausgebildet, der waagerecht 45 herbeiführt. Zum Anlassen und Anhalten wird die vom Gehäuse P vorsteht und an seinem vorderen Kurvenscheibe zweckmäßig über eine (nicht gezeigte) Ende wieder einen nach unten gerichteten Fühlstift P1 Reibungskupplung angetrieben und gegen Drehung und einen Gleitstift P2 trägt. Am hinteren Ende mittels eines Sperrhebels gesichert,
trägt der Haltearm P wieder einen Anker P3 eines Im Gehäuse P ist die axial verschiebbare Stange P1 elektromechanischen Wandlers, dessen Stator P4 sich 50 mit einem magnetischen Aufzeichnungsgerät V geam hinteren Ende des Tastkopfes Q befindet. Der kuppelt, das einen Aufzeichnungskopf V1 und einen Haltearm P wird mit Hilfe eines Federbandes P5 Wiedergabekopf V2 aufweist, die in der Bewegungsmit der Schneide des Gelenklagers Q1 in Berührung richtung des Aufzeichnungsgerätes in einem Abstand gehalten und dabei mittels einer Feder oder durch voneinander angeordnet sind, der dem Abstand sein Gewicht so vorbelastet, daß der Fühlstift P1 55 zwischen dem Fühlstift P1 und dem Gleitstift P3 bzw. Gleitstift P2 zur Prüffläche Z1 hingedrückt in der Abtastrichtung entspricht,
werden. Bei der Messung wird der Gleitstift P2 zuerst Die. Verschiebung des Gelenklagers Q1 in bezug über die Prüf fläche Z1 geführt und dabei die Ausauf den Tastkopf Q wird zweckmäßig mit Hilfe eines gangsspannung von der Brückenschaltung T über Solenoids Qi herbeigeführt, wobei das Gelenklager 60 einen Verstärker T3 dem Aufzeichnungskopf V1 zumittels der vorgespannten Federbänder Q2 in die geführt. Dann wird der Tastkopf in seine Ausgangsuntere Arbeitsstellung gedrückt und bei Erregen des stellung zurückgeführt, das Solenoid Qi erregt und Solenoids Q4 durch Schließen eines Schalters in die das Gelenklager Q1 umgesteuert, so daß nunmehr obere Arbeitsstellung angehoben wird. Um Stöße der Fühlstift P1 an der Prüf fläche angreift, worauf beim Umschalten zu vermeiden, werden die Bewe- 65 der Schalter T1 an der Brücke T betätigt wird. Beim gungen des Gelenklagers Q1 zweckmäßig gedämpft. Bewegen des Fühlstiftes P1 über die Prüffläche Z1 Zu diesem Zweck wird die Endfläche der Stange P1 werden die Ausgangssignale des Wandlers P3, P4 an dem Gelenklager,Q1 konvex abgerundet, so daß von der Brückenschaltung T über den Verstärker T3
und nach Gleichrichten und Glätten in einer Vorrichtung Γ4 einem Differentialverstärker T5 zugeführt.
Im Differentialverstärker T5 werden diese Signale zu
den Ausgangssignalen der ersten Abtastbewegung (Gleitstift i?2), die vom Wiedergabekopf V2 der Auf-Zeichnungsvorrichtung
herkommen, zeit- und phasengleich addiert, wobei zu Beginn der zweiten Abtastbewegung
ein Schalter T6 betätigt wird und die vom Wiedergabekopf kommenden Signale in einer Vorrichtung
T7 gleichgerichtet und geglättet werden. Das vom Differentialverstärker T5 kommende Signal wird
einer graphischen Aufzeichnungsvorrichtung Ts bzw.
Meßinstrumenten T9 zugeführt, welche Spitzenwerte, Durchschnittswerte oder andere Parameter der Oberflächenbeschaffenheit
anzeigen können.
Die Kurvenscheibe S1, die die Abtastbewegung steuert, ist zweckmäßig mit Kurvenbahnen S3 für
eine Schaltvorrichtung S4 versehen, die für eine richtige Folge der notwendigen Schaltvorgänge sorgt,
einschließlich der Betätigung des Schalters, der das Solenoid Qi für das Gelenklager Q1 schaltet. Die
Kurvenscheibe S1 kann außerdem die Schalter für die Zulassung der Ausgangssignale des Differentialverstärkers
zu den Integrationsstromkreisen während einer bestimmten Zeitspanne steuern, wie dies an
Hand der F i g. 4 und 5 bereits beschrieben wurde.
Claims (8)
1. Oberflächenprüfgerät zum Messen oder Anzeigen der Rauhigkeiten oder Wellungen einer
Oberfläche mittels eines einen Fühlstift und einen Gleitstift aufweisenden, durch eine Antriebsvorrichtung
über die Prüffläche hinwegbewegten Tastkopfes und mit einer die Arbeitsbewegungen
des Fühlstiftes und des Gleitstiftes in elektrische Signale umwandelnden Einrichtung, wobei die
beiden Ausgangssignale miteinander verglichen werden und das Differenzsignal einem Anzeigeinstrument
zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Fjihlj>tif.t-.(F1, R1)
und der Gleitstift (F2, R2) nebeneinander an
einem "gemeinsamen Haltearm (F, R) befestigt^ sind, der mittels eines Gelenklägers (F3, Q1) am
Tastkopf (F-, Q) sitzt und durch Schwenkbewe-, gungen den elektromechanischen Wandler (G, G1,
R3, i?4) beaufschlagt, und daß durch eine automatische
Umschaltvorrichtung (H bis H7, ß4)~3ie
Neigung: des~Haltearms (F; R) relativ zur PrüfflächeVntTcheinander
derart veränderbar ist, daß einmal nur der Fühlstift (F1, R1) und sodann nur
der Gleitstrft (F2,R2) über die Prüffläche (Z1).
gleitet und daß die elektrische Signalvergleichs-einrichtung zur Erfassung des Differenzsignals der
beiden _Ausgangssignale von Fühlstift und Gleitstift eine Vorrichtung (J9, V) zur Speicherung der
bei der ersten Abtastung der Prüflfäche z. B. durch den Fühlstift (F1, R1) erzeugten Ausgangssignale
und deren zeit- jind phasengleiche Überlagerung
mit den bei der zweiten Abtastung der PrüTflache- z. B. durch den Gleitstift (F2, R2) erzeugten Ausgangssignalen
enthält.
2:~ Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenklager (Q1) des Haltearms (R) durch den Tastkopf (Q) relativ
zu diesem zwischen zwei Anschlagstellungen (Q3) in im wesentlichen senkrecht zur Prüffläche verlaufender
Richtung verschiebbar geführt ist.
3. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (E)
relativ zum Gehäuserahmen (D) längs einer bogenförmigen Bahn zwischen zwei Anschlagstellungen
(E3, E6) bewegbar ist.
4. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechanische
Wandler (R3, R4) sekundärseitig einen Differentialdetektor aufweist, in dessen Brückenschaltung
(T) eine Ausgleichsimpedanz eingeschaltet ist, die durch die Umschaltvorrichtung
(ö4j S4) ein- oder ausschaltbar ist und einer
Veränderung der effektiven Nullage des elektromechanischen Wandlers (R3, i?4) entgegenwirkt.
5. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß der Gehäuserahmen
(D) mittels eines Gelenklagers (C1) an einer verschiebbaren Antriebsstange (C) der Antriebsvorrichtung sitzt und einen zusätzlichen Gleitstift
(N) trägt, der eine gemeinsame Bezugslinie für die Arbeitsbewegungen des Fühlstiftes (F1)
und des Gleitstiftes (F2) bildet.
6. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtung
(V) einen magnetischen Aufzeichnungskopf (K1) und einen Wiedergabekopf (V2) aufweist,
die in einem dem Abstand des Fühlstiftes (R1) vom Gleitstift (R2) entsprechenden gegenseitigen
Abstand an der Speichervorrichtung (F) angeordnet sind.
7. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung
(JT bis H7, Q4) durch eine Schaltvorrichtung
(B2, S4) nach Beendigung der ersten Abtastperiode automatisch betätigbar ist.
8. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare
Antriebsstange (C) der Antriebsvorrichtung einen Nocken (L1) aufweist, der beim Vorschub der
Stange (C) einen im Ausgangskreis des elektromechanischen Wandlers (G, G1) liegenden Zeitsteuerschalter
(L) für ein vorgegebenes Zeitintervall betätigt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 068 025;
USA.-Patentschrift Nr. 2 460 726.
Deutsche Patentschrift Nr. 1 068 025;
USA.-Patentschrift Nr. 2 460 726.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
ei nun Y0)i.
h-
709 647/239 9. 67 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1250135B true DE1250135B (de) | 1967-09-14 |
Family
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Family Applications (1)
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