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Die
Erfindung betrifft ein Rauheitsmessgerät mit wechselbarem Tastarm.
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Rauheitsmessgeräte dienen
zur Erfassung der Rauheit einer Prüflingsoberfläche. Sie
weisen dazu in der Regel einen beweglich gelagerten Tastarm auf,
der an einem Ende einen Tastkörper,
vorzugsweise in Form einer Diamantspitze trägt. Der Tastarm ist gegenüber einem
Grund- oder Bezugskörper
beweglich gelagert, wobei seine Auslenkung in Bezug auf den Bezugskörper durch
eine Messeinrichtung erfasst wird. Wird nun der Tastarm entlang eines
Tastwegs über
die Werkstückoberfläche bewegt,
werden die von der Prüflingsoberfläche verursachten
Auslenkungen der Tastspitze und des Tastarms von der Messeinrichtung
erfasst und in ein elektrisches Signal umgesetzt. Dieses kennzeichnet
die Rauheit der Prüflingsoberfläche. Mittels
einer neben der Tastspitze über
die Prüflingsoberfläche geschleppten
Kufe wird der Bezugsträger
ebenfalls ausgelenkt, so dass das Rauheitssignal tatsächlich nur
den kurzwelligen Rauheitsanteil nicht aber einen von der Form der
Prüflingsoberfläche verursachten längerwelligen
Anteil enthält.
Die Kufe muss dazu vorzugsweise in sehr geringem Abstand neben der Tastspitze
angeordnet sein. Dies bedeutet, dass der Tastarm präzise geführt sein
muss, um einen geringen Abstand zu der Kufe einzuhalten aber auch
nicht zu unterschreiten.
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Bei
vielen Rauheitsmessgeräten
wird gewünscht,
den Tastarm auswechseln zu können. Gründe dafür liegen
in unterschiedlichen Werkstückoberflächen, denen
unterschiedliche Tastarme zuzuordnen sind, der Wunsch den Tastarm
bei Verschleiß der
Tastspitze auswechseln zu können
und anderes mehr. Wird zwischen dem Messsystem und einem an dieses
angeschlossenen Tastarmträger
und dem Tastarm eine Kupplungseinrichtung vorgesehen, muss diese
auf möglichst
einfache Weise eine präzise
Ausrichtung des Tastarms sicherstellen. Auf keinen Fall darf ein
Tastarmwechsel zu einer Fehlstellung des Tastarms führen, die
eine Kollision zwischen Tastspitze und der neben der Tastspitze
liegenden Kufe zur Folge hätte.
Ansonsten wäre
mit Beschädigungen
des empfindlichen Messsystems oder des empfindlichen Tastarms bzw.
der Tastspitze zu rechnen. Selbst wenn Kollisionen ausbleiben besteht
bei Fehlausrichtung des Tastarms aber noch immer die Gefahr einer
Fehlmessung. Bei programmiertem Messablauf besteht darüber hinaus
die Gefahr der Tastspitzenzerstörung,
wenn der Tastarm nicht korrekt ausgerichtet ist.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Rauheitsmessgerät zu schaffen,
das einen einfachen und sicheren Tastarmwechsel gestattet.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Rauheitsmessgerät nach Anspruch 1 gelöst:
Das
erfindungsgemäße Rauheitsmessgerät weist zwischen
seinem Tastarmträger
und seinem Tastarm eine Kupplungseinrichtung auf, zu der ein dem
Tastarm zugeordnetes Kupplungsstück
sowie ein dem Tastarmträger
zugeordnetes Kupplungsstück
gehören.
Eines der Kupplungsstücke
ist als Fassung für das
jeweilige andere Kupplungsstück
ausgebildet, das eine Anlagefläche
für eine
in der Fassung angeordnete Zunge aufweist. Der Zunge ist eine Klemmeinrichtung
zugeordnet. Die der Zunge gegenüber liegende
Fläche
bildet eine Widerlagerfläche
für das in
die Fassung einzusetzende Kupplungsstück. Die Zunge definiert die
fassungsseitige Ausrichtfläche
für die
Ausrichtung der beiden Kupplungsstücke zueinander. Die Anlagefläche des
von der Fassung aufzunehmenden Kupplungsstücks bildet die dazu passende
komplementäre
Ausrichtfläche.
Eine der Zunge zugeordnete Klemmeinrichtung, im einfachsten Falle
eine Klemmschraube, liegt mit ihrer Stirnseite an der Zunge an und
kann diese bedarfsweise gegen die Anlagefläche des von der Fassung aufgenommenen
Kupplungsstücks
drücken.
Die Ausrichtung der beiden Kupplungsstücke zueinander wird dabei nur durch
die Zunge und die zugeordnete Anlagefläche nicht aber durch die Stirnfläche der
Klemmschraube bestimmt. Fehlereinflüsse, die von unsymmetrischen von
der Klemmschraube ausgehenden Kräften
herrühren
könnten,
werden durch die Zunge von dem von der Fassung aufgenommenen Kupplungsstück fern
gehalten. Dies ermöglicht
einen schnellen und problemlosen Tastarmwechsel ohne gesonderte Ausrichtprozeduren
oder sonstige Maßnahmen
zur Vermeidung von Fehlausrichtungen. Dies kommt insbesondere auch
Anwendungen mit programmiertem Messablauf zugute. Des Weiteren können problemlos
verschlissene Tastarme durch neue ersetzt werden, ohne dass ein
neues Einjustieren der Tastarme nötig wäre.
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In
einer einfachen Ausführung
weist die Fassung eine zylindrische Bohrungsaufnahme des anderen
Kupplungsstücks
auf. Die zylindrische Wandung der Bohrung bildet dabei ein Widerlager
für den
in der Bohrung gelagerten Zapfen, der das aufzunehmende Kupplungsstück bildet.
Die Bohrung kann bedarfsweise auch von der Zylinderform abweichen
und beispielsweise einen polygonalen Querschnitt aufweisen. Der
Zapfen wird dann zwischen zwei oder mehreren im Winkel zueinander
angeordneten Flächen aufgenommen.
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Die
Zunge ist vorzugsweise so gelagert, dass sie in die Bohrung ragt.
Vorzugsweise ist sie dabei axial zu der Bohrung orientiert. Eine
solche Lagerung ist besonders unempfindlich gegen Fehlausrichtungen.
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Die
Zunge ist vorzugsweise einstückiger
Bestandteil der Fassung, indem sie aus deren Material besteht und
nahtlos mit dieser verbunden ist. Sie ist dabei vorzugsweise von
einem Schlitz umgeben, um der Zunge eine gewisse Beweglichkeit zu
ermöglichen.
Der Schlitz erstreckt sich dabei vorzugsweise sowohl über die
vordere wie auch die hintere Flachseite der Zunge, d.h. sowohl über die
der Bohrung zugewandten Seite als auch die gegenüber liegende, der Klemmschraube
zugewandten Seite. Während ein
Ende der Zunge durch den Schlitz freigestellt ist, ist das andere
Ende der Zunge mit dem übrigen
Material der Fassung verbunden. Die Übergangsstelle bildet ein Federscharnier,
dessen Scharnierachse quer zu der Bohrung ausgerichtet ist, wobei
die Scharnierachse radial von der Bohrungsachse beabstandet ist.
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Die
Zunge ist vorzugsweise auf ganzer Breite mit der Fassung verbunden,
wodurch Sie eine gute Ausrichtwirkung für das von der Fassung aufzunehmende
Kupplungsstück
hat. Vorzugsweise ist die der Bohrung zugewandte Seite der Zunge
eben, wie auch die Anlagefläche
vorzugsweise als ebene Fläche
ausgebildet ist.
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Weitere
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder
aus Ansprüchen. In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 ein
Rauheitsmessgerät
in schematisierter Seitenansicht,
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2 das
Rauheitsmessgerät
nach 1 in teilweiser Explosionsdarstellung,
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3 den
Tastarm des Rauheitsmessgeräts nach 1 und 2 in
einer vergrößerten perspektivischen
Darstellung,
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4 ein
zu dem Tastarm nach 3 gehöriges Kupplungsstück in Stirnansicht
und
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5 das
Kupplungsstück
nach 4 in längs
geschnittener Darstellung.
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In 1 ist
ein Rauheitsmessgerät 1 veranschaulicht,
das zur Erfassung der Rauheit einer Prüflingsoberfläche 2 dient.
Dazu weist das in einem aus zwei Gehäuseteilen 3, 4 bestehende
Gehäuse
untergebrachte Rauheitsmessgerät 1 eine
Tastspitze 5 auf, die über
die Prüflingsoberfläche 2 geschleppt wird.
Die Tastspitze 5 ist beispielsweise eine Diamantspitze.
Neben der Tastspitze 5 ist eine Kufe 6 vorgesehen,
die die Prüflingsoberfläche 2 ebenfalls abtastet.
Die Tastspitze 5 erfasst dabei die Rauheit der Prüflingsoberfläche 2 während die
Kufe 6 der Form der Prüflingsoberfläche 2 folgt.
Beispielsweise ist die Kufe 6 mit dem Gehäuseteil 3 starr
verbunden. Das aus den Gehäuseteilen 3, 4 bestehende
Gehäuse,
insbesondere der Gehäuseteil 4 bildet
dann einen Bezugsträger 7.
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2 veranschaulicht
einen Tastarm 8, der die Tastspitze 5 trägt und gegen
den Bezugsträger 7 ausgelenkt
wird. Dazu sind die ansonsten durch zwei Bolzen 9, 11 starr
miteinander verbundenen Gehäuseteile 3, 4 in 2 geöffnet dargestellt.
An dem den Bezugsträger 7 bildenden
Gehäuseteil 4 sind
zwei in Draufsicht jeweils kreisabschnittsförmige und außen zylindrisch
gewölbte
Vorsprünge 12, 13 ausgebildet, die
zur Ausrichtung des Gehäuseteils 3 und
mit diesem zur Ausrichtung der Kufe 6 dienen.
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Der
Gehäuseteil 3 weist
einen rohrförmigen Fortsatz 14 auf,
der an seiner Unterseite mit einer Öffnung versehen ist, durch
die sich die Tastspitze 5 erstreckt. Unmittelbar an dieser Öffnung ist
die Kufe 6 vorgesehen. Längs durch den rohrförmigen Fortsatz 14 erstreckt
sich der Tastarm 8, der über eine Kupplungseinrichtung 15 mit
einem in dem Gehäuseteil 4 untergebrachten,
nicht weiter veranschaulichten Messsystem verbunden ist. Jede Bewegung
des Tastarms 8 in Bezug auf den Bezugsträger 7 wird
von diesem Messsystem erfasst und in ein entsprechendes Signal umgesetzt,
das das Rauheitssignal ist.
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3 veranschaulicht
den Tastarm 8 und einen Teil der zugehörigen Kupplungseinrichtung 15 gesondert.
Der Tastarm 8 ist im Wesentlichen als gerader Stab ausgebildet,
der an einem Ende die Tastspitze 5 trägt und an seinem anderen Ende
mit einem zu der Kupplungseinrichtung 15 gehörigen Kupplungsstück 16 verbunden
ist. Das Kupplungsstück 16 weist
im Wesentlichen eine quaderförmige
Grundform auf, von der sich ein vorzugsweise im Querschnitt quadratischer
oder rechteckiger Fortsatz 17 weg erstreckt. Der Fortsatz 17 ist
mit einer Bohrung 18 versehen, die insbesondere aus den 4 und 5 hervorgeht
und zur Aufnahme eines weiteren, ebenfalls zu der Kupplungseinrichtung 15 gehörigen Kupplungsstücks 19 dient.
Dieses ist als oberseitig abgeflachter Zapfen 20 ausgebildet,
der, wie 2 andeutet und 5 erkennen
lässt,
von einer zylindrischen Grundform ausgeht, wobei an einer Seite, vorzugsweise
an der Oberseite, eine Anlagefläche 21 ausgebildet
ist. Diese ist vorzugsweise als ebene Fläche ausgebildet. Ansonsten
entspricht der Querschnitt des Kupplungsstücks 19 dem Querschnitt
der Bohrung 18, so dass mit geringem Spiel in diese passt.
Das Kupplungsstück 16 bildet
somit eine Fassung 22 für
das Kupplungsstück 19.
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Das
Kupplungsstück 16 ist
mit weiteren Bohrungen 23, 24 versehen, die sich
parallel zu der Bohrung 18 erstrecken und beispielsweise
zur Aufnahme des Tastarms 8 dienen. An der den Bohrungen 23, 24 gegenüber liegenden
Seite ist eine Klemmvorrichtung 25 zur Arretierung des
Zapfens 20 in der Bohrung 18 ausgebildet. Zu dieser
gehört
eine Madenschraube 26, die in einer sich quer zu der Bohrung 18 erstreckenden
Gewindebohrung 27 sitzt. Die Madenschraube 26 weist
eine spitze oder gerundete Stirn 28 auf, die an einer Zunge 29 anliegt.
Letztere ist im Wesentlichen als ebene Platte ausgebildet, wobei
sie an ihrer der Bohrung 18 zugewandten Seite eine vorzugsweise
ebene der Anlagefläche 21 zugeordnete Bezugsfläche 31 aufweist.
Die in 5 senkrecht zur Zeichenebene zu sehende Breite
der Zunge 29 ist vorzugsweise größer als der Durchmesser der
Bohrung 18. Sie entspricht im Wesentlichen der aus 4 ersichtlichen
Breite des Kupplungsstücks 16, die
sich aus dem Abstand seiner beiden Flanken 32, 33 voneinander
ergibt. Die Zunge 29 ist von einem im Wesentlichen u-förmigen Schlitz 34 umgeben,
der die Zunge 29 freistellt und mit einem Wurzelbereich 35 in
das Kupplungsstück 16 übergehen
lässt.
Der Wurzelbereich 35 stellt eine fugenlose einstückige Verbindung
zwischen der Zunge 29 und dem Kupplungsstück 16 dar
und bildet ein Federscharnier, dessen Scharnierachse in 5 senkrecht
auf der Zeichenebene steht. Sie ist somit rechtwinklig zu der Bohrungsachse 36 der
Bohrung 18 ausgerichtet, jedoch von dieser beabstandet.
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Die
Kupplungseinrichtung 15 arbeitet wie folgt:
Soll der
Tastarm 8 mit einem den Zapfen 20 tragenden Tastarmträger 37 verbunden
werden, wird das Kupplungsstück 16 auf
den Zapfen 20 aufgeschoben, bis die Anlagefläche 21 unter
die Zunge 29 findet. Sodann wird die Madenschraube 26 festgeschraubt.
Dadurch werden die Zunge 29 und ihre Bezugsfläche 31 an
die Anlagefläche 21 angedrückt, wodurch
sich das Kupplungsstück 16 in
Bezug auf den Zapfen 19 ausrichtet. Sind die Bezugsfläche 31 und
die Anlagefläche 21 in
flächiger
Anlage zueinander ist sowohl die Drehposition wie auch die winkelmäßige Ausrichtung
zwischen den Kupplungsstücken 16, 19 präzise vorgenommen.
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Soll
der Tastarm 8 von dem Tastarmträger 37 gelöst werden,
wird lediglich die Madenschraube 26 gelöst. Das Kupplungsstück 16 kann
somit von dem Zapfen 20 bzw. Kupplungsstück 19 abgezogen
werden.
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Die
zwischen der Madenschraube 26 und der Anlagefläche 21 angeordnete
Zunge 29 entkoppelt die Madenschraube 26 von der
Anlagefläche 21. Die über den
Wurzelbereich 35 gegebene Verbindung zwischen der Zunge 29 und
dem Kupplungsstück 16 ist,
bezüglich
einer Schwenkbewegung der Zunge 29 in die Bohrung 18 hinein
und von dieser weg, federnd. Bezüglich
aller anderen Bewegungsrichtungen ist die Verbindung starr. Die
Zunge 29 kann deshalb nur Kräfte von der Madenschraube 26 auf
die Anlagefläche 21 übertragen,
die bezüglich
der Bohrungsachse 36 radial und axial zu der Gewindebohrung 27 gerichtet
sind. Alle anderen Kräfte
hält die
Zunge 29 von der Anlagefläche 21 und dem Zapfen
bzw. Kupplungsstück 19 fern.
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Ein
verbessertes Rauheitsmessgerät
weist eine Kupplungseinrichtung 15 zur Ankupplung seines Tastarms
an einen Tastarmträger 37 auf,
die eine gute Justierung des Tastarmträgers ohne gesonderte Justagemaßnahmen
erbringt. Dazu weist die Kupplungseinrichtung 15 ein als
Fassung 16 ausgebildetes Kupplungsstück 16 und ein als
Zapfen ausgebildetes Kupplungsstück 19 auf,
das von der Fassung aufzunehmen ist. An der Fassung 16 ist
eine Zunge 29 sowie eine zugeordnete Klemmvorrichtung 25 ausgebildet.
Die Zunge 29 dient zur Festklemmung des Zapfens 20 in
der Fassung 16 und zugleich zur Ausrichtung der Fassung 16 und
des Zapfens 20 gegeneinander beim Klemmvorgang.