DD272914A1 - Tiefeneinstellnormal und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tiefeneinstellnormal fuer Rauheitsmessgeraete und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Erfindung ist zur Pruefung der Vertikalvergroesserung, Justierung und Eichung von Rauheitsmessgeraeten anwendbar. Die Erfindung besteht darin, dass auf einer ebenen Grundplatte Abstufungen durch ein oder mehrere Glasplaettchen gebildet werden, die mit definierten Abstaenden parallel zueinander angeordnet und fest mit der ebenen Flaeche durch Ansprengen verbunden sind, wobei deren ebene Oberflaeche zur ebenen Oberflaeche der Grundplatte parallel sind. Die Laengentemperaturkoeffizienten der Glasplaettchen und der Grundplatte sind einander angepasst.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Tiefeneinstellnormal für Rauheitsmeßgeräte. Sie ist anwendbarzur Prüfung der Vertikalvergrößerung, Justierung und Eichung von Rauheitsmeßgrößen, die sowohl mit mechanischer Antastung wie Oberflächentastschnittgeräte, als auch berührungslos nach optischem Prinzip wie Lichtschnittgoräte und Interferenzmikroskop oder mit optischen Sensoren arbeiten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Überprüfung der Vertikalvergrößerung von Rauheitsmeßgeräten ist es bekannt, Stufen von Parallelendmaßen einzusetzen. Auf einer ebenen Grundplatte werden nebeneinander zwei oder mehr Parallelendmaße angesprengt, die sich im allgemeinen um meherere Mikrometer in ihrer Länge unterscheiden. Es besteht die Möglichkeit, die Längendifferonzen der Endmaße nach verschiedenen bekannten Verfahren zu bestimmen. Bei der Kalibrierung eines Tastschnittgerätes werden mit der Tastnadel die Endmaßstufen abgefahren. Als Nachteil tritt dabei in Erscheinung, daß Endmaße nicht so planparallel angesprengt werden können, wie es bei einem Tiefeneinstellnormal für Rauheitsmeßgeräte gefordert wird. Nachteilig ist dabei auch die etwa 0,8mm breite Facette an Endmaßen, die sich beim Abtasten der Stufe als tiefe Rille auswirkt, die den darzustellenden Tiefenbereich weit überschreitet. Bei der Prüfung von optischen Rauheitsmeßgeräten, insbesondere bei starken Vergrößerungen, verhii dert die Facette die Erfassung der Endmaßstufe innerhalb des Gesichtsfeldes.

Die dem Testschnittgerät ME10 des Kombinates VEB Carl Zeiss JENA beigegebenen Tiefeneinstellnormale bestehe'i aus zwei Glasplatten mit 3 im Abstand von 0,1 mm eingeätzten Rillen von 2pm + 20% bzw. 4 pm ± 20% Tiefe. Auf Grund des angewandten Ätzverfahrens können Tiefeneinstellnormale hoher Präzision, das heißt mit einer Ebenheitsabweichung der Meßflächen der Oberfläche und der Rillenbodenfläche ^ 0,1 pm und einer Parallelitätsabweichung s 1 % der Rillentiefe bezogen auf die Rillenlänge mit Rillentiefen über 5pm nicht hergestellt werden. Die geätzte Rillenbodenfläche eignet sich nur bedingt zur interferentiellen Antastung. Der Grund hierfür sind Unterätzungen un >i unregelmäßige Verläufe und Tiefen der Rillenbodenfläche. Als Tiefoneinsiellncrmale sind derartige Verkörperungen ungeeignet.

Das dem Tastschnittgerät „Talysurf" der englischen Firma Taylor & Hobson mitgelieferte Tiefeneinstellnormal bestellt ebenfalls aus 3 Rillen von etwa 2 pm Tiefe und jeweils 0,1 mm Breite. Die Mikrorauheit dieser Verkörperung ist gering, so daß z.B. auch lichtoptische Auswcrtevcrfahreri (Intorfcrenzmikroskop) prinzipiell einsetzbar sind. Als Nachteil erweist sich jedoch die goringe ftillentiefe, so daß sie nur zur Überprüfung der Tastschnittgeräte im Bereich hoher Vertikalvergrößerungen einsatzbar sind. Ein neues vom CSMU, dem Tschechoslowakischen Metrologischen Institut Bratislava, angebotenes Tiefeneinstellnormal vom Typ A1 nach ISO trägt ebenfalls 3 Rillen, die auf lithografischem Wege in einen Silizium-Einkristall eingeätzt wurden. Der

angebotene Sat7 von Normalen umfaßt 8 Stück im Rillentiefenbereich von 0,032 pm bis 3,2 pm.

Als nachteilig erweisen sich bei diesen Verkörperungen der ebenfalls sehr kleine Rillentiefenbereich, die Unterschiede der optischen Eigenschaften der Oberfläche und der Rillenbodenfläche, die eine genaue interferenzielle Tiefenbestimmung nicht zulassen, sowie die relative Empfindlichkeit der Verkörperungen gegen Verkratzung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines im Aufbau einfacher! hochpräzisen und in der Herstellung kostengünstigen Tiefeneinstellnormals, welches einen großen vertikalen und horizontalen Meßbereich verkörpert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tiefeneinstellnormal zu entwickeln und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, welches mit einfachen Mitteln die Überprüfung von Tiefenmaßbereichen von 50μm bis 1000pm an Rauheitsmeßgeräten ermöglicht, und welches es gestattet, horizontale Meßbereiche und Gesichtsfeldgrößen durch Realisierung unterschiedlicher Rillenbreiten im Bereich von 0,1 mm bis 5mm in die Überprüfung mit einzubeziehen. Erfir.dungsger.iäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die das Tiefonmaß darstellenden Abstufungen durch ein oder mehrere Glasplättchen gebildet werden, die mit definierten Abständen parallel zueinander angeordnet und fest mit einer ebenen Fläche einer Grundplatte verbunden sind. Die ebenen Oberflächen der Glasplättchen und die Oberfläche der Grundplatte sind parallel zueinander angeordnet und bilden gemeinsam die Funktionsfläche des Tiefeneinstellnormals. Die Glasplättchen weisen einen Längentemperaturkoeffizienten auf, der im wesentlichen dem des Materials der Grundplatte entspricht. Fertigungstechnisch ist es vorteilhaft, wenn zur Erhöhung des Traganteils seitlich zu den Glasplättchen gleichartige Plättchen angeordnet und ebenfalls fest mit der Grundplatte verbunden sind. Meßtechnisch günstig ist es, wenn die verbleibende ebene Fläche der Grundplatte und die dazu parallelen ebenen Flächen der Glasplättchen, die die Funktionsfläche des Tiefeneinstellnormals bilden, mit einer Metallschicht, insbesondere einer Chromschicht überzogen sind, die die gleichen Reflexionieigenschaften auf der gesamten Funktionsfläche des Tiefeneinstellnormals aufweisen. Die Tiefeneinstellnormale werden erfindungsgemäß nach einem Verfahren hergestellt, bei dem in einem ersten Schritt mindestens ein quaderförmiges Glasplättchen, von dem eine maßlich vorgearbeitete Fläche eben geschliffen und poliert wurde, mit dieser Fläche anschließend auf die ebenfalls optisch polierte ebene Fläche der Grundplatte angesprengt wird, und daß in einem weiteren Schritt die der angesprengten Fläche gegenüberliegende Fläche auf die das Tiefennormal darstellende Höhe abgeschliffen und zur ebenen Fläche der Grundplatte parallel poliert wird. Zur Erhöhung der Festigkeit ist es von Vorteil, wenn zusätzlich zur Ansprengung der Glasplättchen diese durch Diffusionsschweißen mit der Grundplatte fest verbunden werden.

Ausführungsbelsplel

In der Zeichnung ist eine zweckmäßigo Form der Realisierung der Erfindung dargestellt.

Danach besteht das Tiefennormal aus einer Grundplatte 1 und mehreren Glasplättchen ?, die auf einer ebenen Fläche 3 der Grundplatte 1 mit definierten Abständen w,, W₂, W₁ parallel zueinander angeordnet und fest mit dieser verbunden sind. Die ebenen Oberflächen 4 der Glasplättchen 2 und die Fläche 3 der Grundplatte 1 sind parallel zueinander angeordnet und bilden gemeinsam die Funktionsfläche des Tiefeneinstellnormals. Die Längentemperaturkoeffizienten der Glasplättchen 2 und der Grundplatte 1 sind einander angepaßt.

Seitlich der Glasplättchen 2 sind symmetrisch zu den in einer Linie angeordneten Glasplättchen 2 je ein weiteres gleichartiges Glasplättchen 5 ebenfalls fest mit der Grundplatte 1 verbunden. Der Abstand zwischen den Plättchen 2 ist ungleich gewählt, etwa iir. Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm. Über der gesamten Funktionsfläche ist eine Metallschicht, z. 3. Chrc.η aufgedampft.

Ein derartiges Tiefeneinsiellnormal weist eine hohe Präzision auf, so daß es zur Überprüfung/Justierung von Oberflächenmeßgeräten sowohl mit mechanischer Antastung, insbesondere bei Tastschnittgeräten, als auch bei berührungslos wirkenden Geräten eingesetzt werden kann. Die Ausführung der Funktionsfläche erlaubt die interferenzoptische und/oder interferenzmikroskopische Auswertung der Stufenhöhen. Die Herstellung des Tiefeneinstcllnormals erfolgt so, daß zunächst dii ebene Fläche 3 der Grundplatte 1 und die den Oberflächen 4 der Glasplättchen 2 gegenüberliegenden Fläcnen zum Ansprengen auf der Grundplatte 1 geschliffen und poliert werden. Die Dicke der Glasplättchen 2und5wirdz.B.mit 3 mm so gewählt, daß eine sichere Ansprengung möglich wird. Zwecks fester Verbindung der Glasplättchen 2 und 5 mit der Grundplatte 1 kann Diffussionsschweißung angewandt werden. Die mit der Grundplatte 1 fest verbundenen Glasplättchen 2 und 5 werden dann mit etwa 4-5 pm Aufmaß zum Endwert abgeschliffen und danach so poliert, daß ihre Oberfläche 4 parallel zur Ansprengfläche 3 der Grundplatte 1 sind. Die Plättchen 2 und 5 werden auf Dicken von etwa 200pm, 100pm und 50 pm abgearbeitet, so daß Tiefeneinstellnormale entstehen, die den vorgegebenen Rillontiefen entsprechen.

Claims (5)

1. Tiefeneinstellnormal für Rauheitsmeßgeräte, bestehend aus einer Grundplatte mit einer ebenen Fläche, die eine oder mehrere parallel zueinander angeordnete Rillen gleicher definierter Tiefe mit ebenem Grund in bestimmten Abständen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen durch ein oder mehrere Glasplättchen gebildet werden, die mit definierten Abständen parallel zueinander angeordnet und fest mit der ebenen Fläch ? verbunden sind, deren ebene Oberfläche zur ebenen Oberfläche der Grundplatte parallel sind und die gemeinsam die Funktionsfläche des Tiefeneinst illnormals bilden, wobei die Glasplättchen einen Längentemperaturkoeffizienten aufweisen, der im wesentlichen dem des Materials der Grundplatte entspricht.

2. Tiefeneinstellnormal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich zu den Glasplättchen gleichartige Plättchen angeordnet und ebenfalls fest mit der Grundplatte verbunden sind.

3. Tiefeneinstellnormal nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verbleibende ebene Fläche der Grundplatte und die dazu parallelen ebenen Flächen der Glasplättchen, die die Funktionsfläche des Tiefeneinstellnormals bilden, mit einer Metallschicht, insbesondere einer Chromschicht überzogen sind, die die gleichen Reflexionseigenschaften auf der gesamten Funktionsfläche des Tiefeneinstellnormals aufweisen.

4. Verfahren zur Herstellung eines Tiefeneinstellnormals für Rauheitsmeßgeräten, bei dem auf die, ebene Fläche einer Grundplatte Rillen gleicher definierter Tiefe mit ebenem Grund im bestimmten Abstand erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein quaderförmiges Glasplättchen, von dem eine maßlich vorgearbeitete Fläche eben geschliffen und poliert wurde, mit dieser Fläche anschließend auf die ebenfalls optisch polierte ebene Fläche dar Grundplatte angesprengt wird, und daß in einem weiteren Schritt die dor angesprengten Fläche gegenüberliegende Fläche auf die das Tiefennormal darstellende Höhe abgeschliffen und zur ebenen Fläche der Grundplatte parallel poliert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Ansprengung der Glasplättchen diese durch Diffussionsschweißen mit der Grundplatte fest verbunden werden.