CH654658A5 - Anordnung zur gerad- und ebenheitsmessung. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Anordnung zur Gerad- und Ebenheitsmessung, bei der mindestens ein über einer Messfläche und mindestens ein über einer Referenzfläche angeordneter je im wesentlichen ein flüssigkeitsgefülltes durch eine Membran abgeschlossenes Gefäss aufweisender Vertikalwegaufnehmer vorgesehen sind, die mit je einem Geber gekoppelt sind und bei der die elektrischen von den Membranauslenkungen abhängigen Gebersignale über einen Differenzbildner einem Messverstärker zugeführt sind, dessen Ausgang über einen Filter mit einer Registriereinrichtung in Verbindung steht, gekennzeichnet dadurch, dass der mindestens eine über der Messfläche (2) angeordnete Vertikalwegaufnehmer (5,6,9,10,12, 14,16,17,21,28,29,37) auf einem Zwischenstück (30) mit einem an dessen Unterseite horizontal in seinem Abstand zur Zentralachse (37) des Gefässes (6) versetzbar angebrachten Taster (36) für die Messfläche (2) aufsitzt.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Gerad- und Ebenheitsmessung, bei der mindestens ein über einer Messfläche und mindestens ein über einer Referenzfläche angeordneter je im wesentlichen ein flüssigkeitsgefülltes durch eine Membran abgeschlossenes Gefäss aufweisender Vertikal wegaufnehmer vorgesehen sind, die mit je einem Geber gekoppelt sind und bei der die elektrischen von den Membranauslenkungen abhängigen Gebersignale über einen Differenzbildner einem Messverstärker zugeführt sind, dessen Ausgang über einen Filter mit einer Registriereinrichtung in Verbindung steht.

Aus der DD-PS 125 440 ist eine Anordnung zur Gerad-und Ebenheitsmessung bekannt, bei der zwei Vertikalwegaufnehmer auf einer Referenz- und auf einer Messfläche angeordnet sind, die aus einem kommunizierendem Gefäss-system besteht, das an der Mess- und Referenzstelle Membranen auslenkt. In Abhängigkeit dieser Membranauslenkungen werden elektrische Signale erzeugt, die ein Mass für die relative vertikale Lage der Vertikalwegaufnehmer zueinander beinhalten. Dabei sitzt der Vertikalwegaufnehmer an der Messstelle über einen Taster auf der zu prüfenden Messfläche auf.

Theoretisch sind Vertikalwegaufnehmer invariant gegen Verkippungen, wenn die Antastung der Membranen genau zentrisch erfolgt und der Taster genau zentrisch am Gefäss angebracht ist. Praktisch ist das jedoch nicht erreichbar, weil sich durch Inhomogenitäten des Membran-Materials und Toleranzen beim Anbringen des anzutastenden Zentrums der Membran funktional Exzentritäten grösser als 0,1 mm ergeben. Bei einer Kippung des messenden Vertikalwegaufnehmers als Folge von grösseren Unebenheiten auf der Messfläche oder als Folge ungenauer horizontaler Führungen des Vertikalwegaufnehmers beeinträchtigen Fehleranteile 1. Ordnung, also proportional zur Kippung, das Messergebnis der Membranausdehnung. Das registrierte Messsignal der Höhenkoordinate ist durch die Kippungsauswirkungen fehlerbehaftet, die Messgenauigkeit und -Sicherheit begrenzt.

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Messgenauigkeit und -Sicherheit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Gerad- und Ebenheitsmessung zu schaffen, bei der das Messergebnis nicht durch auftretende Verkippungser-scheinungen des Vertikalwegaufnehmers beeinträchtigt ist.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

dass der mindestens eine über der Messfläche angeordnete Vertikal wegaufnehmer auf einem Zwischenstück mit einem an dessen Unterseite horizontal in seinem Abstand zur Zentralachse des Gefässes versetzbar angebrachten Taster für die Messfläche aufsitzt.

Durch grössere Unebenheiten der zu messenden Werk-s Stückoberflächen oder durch Führungsbahnfehler, je nach Art der Führung des beweglichen Vertikalwegaufnehmers, können Verkippungen des Vertikalwegaufnehmers auftreten. Bei einer nicht zentrischen Membranantastung, was sowohl durch Membraneigenschaften als auch durch Fertigungs-lo und Montageungenauigkeiten verursacht werden kann, würden sich proportional zur Kippung im Messsignal des Vertikalwegaufnehmers Fehleranteile ergeben. Diese Fehleranteile als Folge von an der Antaststelle der Membran auftretenden Höhenänderungen durch Kippung des Vertikalweg-15 aufnehmers werden dadurch eliminiert, dass zu diesen unerwünschten Höhenänderungen mittels der erfindungsge-mässen Anordnung des Zwischenstückes mit einem horizontal versetzbar angebrachten Taster bewusst kompensierende Höhenänderungen erzeugt werden. Dabei wird der 20 Tasterauf der Messfläche, der normalerweise, gerade um Verkippungsauswirkungen zu vermeiden, zentrisch am Vertikalwegaufnehmer anzuordnen ist, von der vertikalen Zentralachse des Vertikalwegaufnehmers versetzt angeordnet. Auf diese Art und Weise werden bewusst weitere Verkippungen 25 bei der Messflächenabtastung erzeugt. Durch Justieren des Tasters in eine definierte horizontale Lage (Einstellung der erzeugten Exzentrizität) wird die kompensierende Höhenänderung so beeinflusst, dass sie betragsmässig mit der unvermeidlichen störenden Verkippungsauswirkung überein-30 stimmt, jedoch entgegengesetztes Vorzeichen aufweist. Auf das Messsignal des Vertikalwegaufnehmers wirkt somit lediglich eine aus den beiden Verkippungen resultierende Kippungsauswirkung, die dann in einem für die Ebenheitsmessung relevanten Kippbereich Null bzw. vernachlässigbar 35 gering ist.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Vertikalwegaufnehmers als Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Der Vertikal wegaufnehmer besteht aus einem Gefäss 6, das mit einer Flüssigkeit 9 gefüllt 40 und oben mit einer Membran 10 abgeschlossen ist. Auf dem Gefäss 6 sitzt ein Traggestell 14 auf, in dem ein berührungsloser Geber 12 angeordnet ist, dessen Fühler durch eine auf der Membran 10 befindliche ferromagnetische oder elektrisch leitende Schicht 17 dargestellt und dessen elektrischer 45 Ausgang über eine Leitung 21 aus dem Traggestell 14 herausgeführt ist. Das Gefäss 6 mit einer Röhre 16 zur kommunizierenden Verbindung mit einem weiteren in der Zeichnung nicht dargestellten Vertikal wegaufnehmer ist auf einem Messschlitten 5 angeordnet, der eine Bohrung 28 für einen so Taster 29 des Gefässes 6 enthält. Der Messschlitten 5 und der Taster 29 sitzen auf einem Zwischenstück 30 auf, das zwei seitliche Koppelstellen 31,32 für eine horizontale Führung in x- und y-Koordinatenrichtung aufweist. An der Unterseite des Zwischenstückes 30 ist mittels einer Schraube 33 und 55 einer Unterlagscheibe 34 eine Zwischenplatte 35 befestigt, an deren Unterseite wiederum ein Taster 36 angeordnet ist. Der Taster 36 sitzt auf einer zu prüfenden Oberfläche 2 auf. Senkrecht zur vertikalen Fluchtrichtung sind die beiden Taster 29 und 36 um einen horizontalen Abstand 1 voneinander versetzt, «o Der Taster 36 tastet die zu messende Oberfläche 2 ab. Vertikale Koordinatenänderungen der Oberfläche 2 werden dabei über den Taster 36, das Zwischenstück 30 mit der Zwischenplatte 35 und über den Taster 29 auf das Gefäss 6 übertragen. Je nach Auslenkung der Membran 10 durch die Flüssigkeit 9 65 des kommunizierenden Gefässsystems gibt der Geber 12 über die Leitung 21 Signale ab, die in Verbindung mit Signalen eines über einer Referenzfläche angeordneten Vertikalwegaufnehmers in bekannter Weise ausgewertet werden. Das

Ergebnis dieser Auswertung sind Informationen über vertikale Lagen der jeweils vom Taster 36 berührten Punkte, Linien oder Flächenabschnitte der Oberfläche 2 relativ zur vertikalen Lage der in der Zeichnung nicht dargestellten Referenzfläche. Der Taster 29 ist, wie auch der Geber 12, zentrisch zu einer Zentralachse 37 des Gefässes 6 angeordnet. Aufgrund technologischer Bedingungen und Materialeigenschaften der Membran 10 ist die Antaststelle des Gebers 12 an die Membran 10 in der Praxis nicht exakt zentrisch zur Zentralachse 37. Bei einer Kippung des Gefässes 6 mit dem Traggestell 14 würde diese Exzentrizität zu Höhenänderungen in der Membranauslenkung an der Antaststelle des Gebers 12 zur Membran 10 führen, die der Geber 12 als Fehler bei der Messung der jeweiligen Höhenkoordinate der Oberfläche 2 registrieren würde. Um das zu vermeiden, wird an dem Zwischenstück 30 mit der Zwischenplatte 35, das zwangsläufig die gleichen Kippbewegungen ausführt wie das

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Gefäss 6 mit dem Traggestell 14, bewusst eine zusätzliche Kippung erzeugt, indem die beiden Taster um den horizontalen Abstand 1 senkrecht zur vertikalen Flucht voneinander versetzt sind. Die Auswirkung dieser zusätzlichen Kippung s ist durch Einstellung des geeigneten Abstandes 1 beein-flussbar. Zu diesem Zweck ist die Zwischenplatte 35 an dem Zwischenstück 30 mittels der Schraube 33 in einer Bohrung 38, die entsprechend gross ausgeführt ist, einstellbar befestigt. Mit dieser Einstellung wird die zusätzlich bewirkte Kip-lo pungsauswirkung so forciert, dass eine aus den beiden Kip-pungserscheinungen resultierende Auswirkung innerhalb eines für die Ebenheitsmessung relevanten Kippbereiches keine durch den Geber 12 registrierte Höhenänderung in der Auslenkung der Membran 10 hervorruft. Das Messergebnis is der Höhenkoordinatenmessung der Oberfläche 2 ist damit unabhängig von Verkippungserscheinungen des Gefässes 6 mit dem Traggestell 14.

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1 Blatt Zeichnungen