DE102005035786B3

DE102005035786B3 - Rauheitstaster

Info

Publication number: DE102005035786B3
Application number: DE102005035786A
Authority: DE
Inventors: Peggy DÖRRER; Josef Ludwig
Original assignee: Carl Mahr Holding GmbH
Current assignee: Carl Mahr Holding GmbH
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: US20080121030A1; WO2007012416A1; US7827856B2; JP2009503461A

Abstract

Der erfindungsgemäße Rauheitstaster (1) weist eine Kufe (19) auf, die zumindest eine großzügig bemessene Öffnung (27 und/oder 28) aufweist, die oberhalb einer die eigentliche Kufe bildenden Platte (20) angeordnet ist und möglichst unmittelbar an die Platte (20) anschließt. Die Tastnadel (6) erstreckt sich in großen, keine Kapillarwirkung zulassenden Abstand an den Wänden des Zwischenraums (26) vorbei. Lediglich mit der Wandung der in der Platte (20) vorgesehenen Öffnung definiert sie einen engen Ringspalt. In diesen Ringspalt geratene Fluide können, sobald sie in den Zwischenraum (26) gelangen, aus diesem wieder frei auslaufen. Eine Verschleppung von Fluiden ins Innere des Rauheitstasters (1) findet nicht statt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rauheitstaster, der insbesondere für den industriellen Einsatz, aber auch für Labormessungen geeignet ist.

Rauheitstaster werden dazu eingesetzt, die Rauheit einer Oberfläche zu bestimmen. Der Rauheitstaster, wie er z.B. aus der DE-AS 25 35 912 bekannt ist, liegt dazu mit einer wenige Millimeter großen Kufe auf dem Werkstück auf. Eine sehr feine Tastnadel erstreckt sich durch eine in der Kufe vorgesehene Öffnung und berührt die Werkstückoberfläche. Die bei einem Schleppversuch durch die Oberflächenrauheit des Werkstücks verursachten Schwingungen der Tastnadel werden wie bei einem Plattenspieler abgegriffen, in elektrische Signale umgesetzt und zur Bestimmung der Rauheitskenngrößen ausgewertet.

Aus der DE 44 37 033 A1 ist ein Rauheitstaster bekannt, dessen Kufe unmittelbar vor der Tastnadel angeordnet ist. In einer ebenfalls beschriebenen alternativen Bauform weist die Kufe eine Öffnung auf, durch die sich die Tastnadel erstreckt.

Es handelt sich bei der Tastnadel und der Kufe um sehr kleine und empfindliche Bauelemente. Die Öffnung, durch die sich die Tastnadel erstreckt, ist z.B. lediglich einen Millimeter groß oder kleiner. Obwohl dies eigentlich der Messvorschrift widerspricht, kann es immer wieder vorkommen, dass Rauheitsmessgeräte mit öligen Werkstückoberflächen in Verbindung gebracht werden. Solche Probleme treten insbesondere im produktionsnahen Einsatz auf. Das auf der Werkstückoberfläche vorhandene Öl sammelt sich dann um die Tastnadel in der Kufenöffnung, wobei es durch die Schwingungen der Tastnadel nach und nach ins Innere des Rauheitstasters gefördert wird. Das Öl führt aufgrund seiner Viskosität jedoch zu unerwünschten Beeinflussungen der Messungen, so dass mit einem solchen Rauheitstaster nicht mehr zuverlässig gearbeitet werden kann. Er muss deshalb ausgespült werden, wobei dies aufgrund der geringen Abmessungen des Rauheitstasters besondere Handfertigkeit erfordert. Auch ist es schwer, in den Rauheitstaster gelangte Lösungs- oder Spülmittel wieder zu entfernen. Diese haften aufgrund der Kapillarwirkung beispielsweise zwischen der Kufe und der Tastnadel. Eine visuelle Prüfung darauf, ob der die Tastnadel umgebende Ringspalt frei von Lösungsmitteln, Spülflüssigkeiten, Waschflüssigkeiten, Ölen oder derglei chen ist, ist ohne Lupe ausgeschlossen und selbst mit Lupe kaum zuverlässig möglich.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Rauheitstaster zu schaffen, der sich im produktionsnahen Einsatz bewährt.

Diese Aufgabe wird mit dem Rauheitstaster nach Anspruch 1 gelöst:
Der erfindungsgemäße Rauheitstaster weist eine Kufe auf, die den von ihr umschlossenen Zwischenraum nicht von der Umgebung trennt. Vielmehr ist der Zwischenraum wenigstens nach einer Seite hin offen. Beispielsweise kann der Zwischenraum bezüglich der Schlepprichtung des Rauheitstasters nach vorne und/oder nach hinten offen sein. Dadurch können Reinigungsfluide ohne Schwierigkeiten zu der Tastnadel gebracht werden und diese erreichen sowie auch wieder verlassen. Es ist möglich, den von der Kufe umschlossenen Zwischenraum mit Druckluft zu reinigen.

Die sonst vorhandene Kapillarwirkung zwischen der Tastnadel und der Kufenöffnung bewirkt einen Pumpeffekt, der sonst Öl in den Rauheitstaster hinein fördert. Dieser Pumpeffekt wird durch die erfindungsgemäße offene Gestaltung der Kufe gebrochen. Zwischen die Kufe und die Tastnadel eingedrungenes Öl kann an der Kufe vorn und hinten wieder austreten. Es wird jedenfalls nicht weiter in den Rauheitstaster gefördert.

Die Tastnadel ist vorzugsweise eine Diamantspitze oder eine mit einer Diamantspitze versehene Stahlnadel oder dergleichen. Sie ragt durch die in der Kufe vorgesehene Öff nung ohne deren Wandung zu berühren. Vorzugsweise ist die Tastspitze in diesem Bereich sich verjüngend, d.h. beispielsweise kegelförmig ausgebildet.

Die an der Kufe ausgebildete Platte, durch die sich die Tastnadel erstreckt, ist an ihrer dem Werkstück zugewandten Seite vorzugsweise leicht gewölbt ausgebildet. Die Wölbung kann dabei eine Krümmung um die Schlepprichtung wie auch eine Krümmung quer zur Schlepprichtung beinhalten. Die Krümmungsradien können unterschiedlich sein. Die Krümmung quer zur Schlepprichtung gestattet es den Rauheitstaster in geringfügig unterschiedlichen Neigungen zu der Werkstückoberfläche zu halten. Er muss nicht unbedingt exakt parallel zu der Werkstückoberfläche ausgerichtet sein. Die Wölbung um die Schlepprichtung ist hilfreich, wenn konkave Flächen, wie beispielsweise Bohrungswandungen abzutasten sind.

Die Platte ist durch zumindest einen, vorzugsweise jedoch aber zwei Halteschenkel mit einer Klemme verbunden, die sich von den beiden langen Rändern der Platte weg erstrecken. Ein oberer gewölbter Abschnitt jedes Schenkels bildet die Klemme, um die Kufe an dem Kufenträger zu befestigen. Der zwischen den Schenkeln vorhandene Zwischenraum ist bezogen auf die Schlepprichtung vorzugsweise sowohl nach vorn als auch nach hinten offen. Die entsprechende Öffnung erstreckt sich vorzugsweise unmittelbar bis an die Platte. Durch die in der Platte vorgesehene Öffnung in den Zwischenraum gelangte Fluide können somit frei auslaufen. Dies vermindert die Verschmutzungsanfälligkeit des Rauheitstasters und erleichtert außerdem seine Reinigung.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung oder der Beschreibung sowie von Ansprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rauheitstasters veranschaulicht. Es zeigen:
1 den Rauheitstaster in längs geschnittener, schematisierter Darstellung,
2 den Rauheitstaster nach 1 in perspektivischer Explosionsdarstellung,
3 die Kufe des Rauheitstasters nach den 1 und 2 in einer Ansicht auf die Kufenunterseite,
4 die Kufe nach 3 in längs geschnittener Darstellung,
5 die Kufe nach 3 und 4 in Vorderansicht,
6 die Kufe nach den 3 bis 5 in perspektivischer Ansicht und
7 eine abgewandelte Ausführungsform der Kufe für den Rauheitstaster nach 1 in perspektivischer Ansicht.
In 1 ist ein Rauheitstaster 1 veranschaulicht, an dessen Grundkörper 2 ein Kufenträger 3 in Form eines Rohrs ausgebildet ist, das sich von dem Grundkörper 2 weg erstreckt. An Stelle eines rohrförmigen Kufenträgers 3 kann auch ein Kufenträger in Form eines U-Profils angewendet werden. Darüber hinaus kann er als Ovalrohr, als Rundrohr, als Rechteckrohr oder dergleichen ausgebildet sein. Durch den Kufenträger 3 hindurch erstreckt sich ein zu einem Tastarm 4 gehörigen Hebelarm 5, der an seinem freien Ende eine Tastnadel 6 trägt. Diese ist in einer Fassung 7 gehalten, die sie mit dem Ende des Hebelarms 5 verbindet.
Der Tastarm 4 ist über Federgelenke 8, 9 (2) an dem Grundkörper 2 beweglich gehalten und weist einen zweiten Hebelarm 10 auf, der mit einem Sensor 11 zur Erfassung von Bewegungen und Positionsänderungen des Tastarms 4 zusammenwirkt. Signale des Sensors 11 sind von außen über endseitig angeordnete Steckkontaktstifte 12, 13 abgreifbar.
Der Rauheitstaster 1 ist außen vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Er wird an seinem zylindrischen Gehäuse 14 von einem nicht weiter veranschaulichten Vorschubgerät aufgenommen und in einer in 1 durch einen Pfeil 15 bezeichneten Vorschubrichtung bewegt, um eine Werkstückoberfläche 16 abzutasten. Dazu weist die Tastnadel 6 eine Tastspitze 17 beispielsweise in Form einer Diamantspitze auf.
Der Kufenträger 3 ist an seinem von dem Grundkörper 2 fern liegenden Ende 18 mit einer Kufe 19 versehen, mit der der Rauheitstaster 1 auf der Werkstückoberfläche 16 lastet. Die Kufe 19 stützt den Rauheitstaster 1 auf der Werkstückoberfläche 16 ab und bildet die Messreferenz für Auslenkun gen der Tastspitze 17. An ihrer Unterseite weist sie einen als Platte 20 ausgebildeten Abschnitt auf, der an seiner Unterseite poliert und, wie insbesondere die 4, 5 und 6 erkennen lassen, leicht gewölbt ausgebildet ist. 5 veranschaulicht die Wölbung um die dort senkrecht auf der Zeichenebene stehende Vorschubrichtung. Diese ist deutlich größer als die aus 4 ersichtliche Wölbung quer zu der Vorschubrichtung, die in 4 in der Zeichenebene liegt. Die Unterseite der Platte 20 ist poliert, so dass die Platte 20 leicht und glatt über Werkstückoberflächen gleitet.
In der Platte 20 ist eine Öffnung 21 ausgebildet, deren Durchmesser, wie 4 zeigt, deutlich größer ist als die Dicke D der Platte 20. Die Öffnung 21 liegt dabei vorzugsweise außerhalb der Mitte der rechteckigen Platte 20. Sie ist der bezüglich der Vorschubrichtung 15 nacheilenden Kante 22 näher als der voreilenden Kante 23.
Von der Platte 20 erstrecken sich zwei zueinander im Wesentlichen parallel orientierte Schenkel 24, 25 (5 oder 6) nach oben, die zwischen einander einen weiten Zwischenraum 26 frei lassen. Oberhalb der in Bewegungsrichtung vorderen Kante 23, wie auch oberhalb der hinteren Kante 22, weist die Platte 20 keinen sich nach oben erstreckenden Rand auf. Vielmehr ist der Zwischenraum 26 hier bis zu der Platte 20 offen. Somit sind zwischen den Schenkeln 24, 25 noch in Vorschubrichtung bzw. gegen die Vorschubrichtung weisende Öffnungen 27, 28 definiert.
Die Schenkel 24, 25 gehen an ihren oberen Enden in Klemmen 29, 30 über, die durch halbschalenförmige Schenkel abschnitte gebildet sind und dazu dienen, die Kufe 19 an dem Kufenträger 3 zu sichern.
Zur weiteren Befestigung der Kufe 19 auf dem Kufenträger 3 kann ein aus 2 ersichtliches Klemmstück 31 dienen, das den Kufenträger 3 stirnseitig verschließt und nach Art eines Stopfens ausgebildet ist.
Der insoweit beschriebene Rauheitstaster 1 arbeitet wie folgt:
Im Einsatz wird der Rauheitstaster 1 in Vorschubrichtung 15 über die Werkstückoberfläche 16 geschleppt. Die Kufe 19 gleitet dabei mit der unteren gewölbten und polierten Fläche der Platte 20 über die Werkstückoberfläche 16. Zugleich tastet die Tastspitze 17 die Werkstückoberfläche ab, wobei die Tastnadel 6 mikroskopische Bewegungen senkrecht zu der Werkstückoberfläche 16 vollführt. Entsprechende geringe Schwenkbewegungen des Tastarms 4 werden von dem Sensor 11 erfasst und in elektrische abgreifbare Signale umgesetzt. Auf der Werkstückoberfläche 16 vorhandene Fluide, wie beispielsweise Öl oder Ölreste, können sich dabei an der Tastspitze 17 anlagern, wodurch sich der zwischen der Tastspitze 17 und der Wandung der Öffnung 21 gebildete Ringspalt mit dem jeweiligen Fluid füllen kann. Mit zunehmender Akkumulation solcher Fluide treten diese an der Oberseite der Öffnung 21 aus und verbreiten sich über die Oberseite der Platte 20. Eine weitere Akkumulation ist jedoch nicht gegeben. Vielmehr können solche Fluide dann an der vorderen oder hinteren Kante 22, 23 austreten, d.h. frei auslaufen. Jedenfalls wird kein Fluid an der Tastnadel 6 aufsteigen und etwa in den Kufenträger 3 eintreten.
Sollte eine Reinigung des Rauheitstasters 1 erforderlich werden, kann dieser bedenkenlos an seiner Kufe, beispielsweise mit Reinigungsfluiden bepinselt oder besprüht werden oder auch in ein Reinigungsfluid eingetaucht werden. Des Weiteren ist es möglich, durch die Öffnungen 27, 28 hindurch Reinigungsfluide auf die Tastnadel 6 zu sprühen und diese auch wieder auszuwaschen oder auszublasen, beispielsweise mit Druckluft. Ebenso können dort befindliche, von der Tastnadel 6 aufgesammelte Fluide, wie beispielsweise Öle, die sich beim Messvorgang dort sammeln können, mit Druckluft ausgeblasen werden.
7 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform in Form einer Kufe 19'. Unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen wird zu dieser Kufe 19' zunächst auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Abweichend dazu weist die Kufe 19' einen Zwischenraum 26 auf, der nicht nur nach zwei einander entgegengesetzten Seiten hin sondern nach drei Seiten offen ist. Die Platte 20 ist lediglich von dem Schenkel 25 gehalten, der Schenkel 24 fehlt. Die Klemme 30 ist etwas größer ausgelegt und reicht allein zur Lagerung der Kufe 19' aus. Z.B. führt sie um mehr als 180° um den Kufenträger 3 herum. Bei dieser Ausführungsform ist der Zwischenraum 26 besonders gut zugänglich. Die Öffnung 21 kann wie dargestellt eine Bohrung oder alternativ auch ein anderweitig gestalteter Durchgang, z.B. in Form eines Schlitzes sein. Dieser kann längs oder quer zu der Vorschubrichtung 15 orientiert sein. Dies gilt entsprechend auch für die Kufe 19.
Der erfindungsgemäße Rauheitstaster 1 weist eine Kufe 19 auf, die zumindest eine großzügig bemessene Öffnung 27 und/oder 28 aufweist, die oberhalb einer die eigentliche Kufe bildenden Platte 20 angeordnet ist und möglichst unmittelbar an die Platte 20 anschließt. Die Tastnadel 6 erstreckt sich in großem, keine Kapillarwirkung zulassenden Abstand an den Wänden 24, 25 des Zwischenraums 26 vorbei. Lediglich mit der Wandung der in der Platte 20 vorgesehenen Öffnung 21 definiert sie einen engen Ringspalt. In diesen Ringspalt geratene Fluide können, sobald sie in den Zwischenraum 26 gelangen, aus diesem wieder frei auslaufen. Eine Verschleppung von Fluiden ins Innere des Rauheitstasters 1 findet nicht statt.

Claims

Rauheitstaster (1) mit einem Tastarm (4), an dessen Ende eine Tastnadel (6) gehalten ist, mit einem Kufenträger (3), an dessen Ende (18) eine Kufe (19) gehalten ist und entlang dessen sich der Tastarm (4) erstreckt, wobei zwischen dem Kufenträger (3) und der Kufe (19) ein Zwischenraum (26) ausgebildet ist, der an zumindest einer Seite durch eine Platte (20) mit einer Öffnung (21) begrenzt ist, durch die sich die Tastnadel (6) erstreckt, wobei der Zwischenraum (26) oberhalb der Platte (20) nach zumindest einer Seite offen ist.
Rauheitstaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastnadel (6) eine Diamantspitze (17) ist oder aufweist.
Rauheitstaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (20) an ihrer dem Zwischenraum (26) abgewandten Seite eine Wölbung aufweist.
Rauheitstaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (20) an ihrer dem Zwischenraum (26) abgewandten Seite poliert ist.
Rauheitstaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (21) kreisförmig ausgebildet ist und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Tastnadel (6), so dass sich diese berührungslos durch die Öffnung (21) erstreckt.
Rauheitstaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (20) eine Dicke aufweist, die geringer ist als der Durchmesser der Öffnung (21).
Rauheitstaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sich durch die Öffnung (21) erstreckende Abschnitt der Tastnadel (6) zugespitzt ausgebildet ist.
Rauheitstaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (20) durch zumindest einen Halteschenkel (24) mit einer Klemme (29) verbunden ist.
Rauheitstaster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (20) durch zwei wandartige zueinander im Wesentlichen parallele Schenkel (24, 25) mit der Klemme (29, 30) verbunden ist.
Rauheitstaster nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schenkeln (24, 25) ein Fenster (28) festgelegt ist, durch den der Zwischenraum (26) nach außen offen ist.
Rauheitstaster nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (26) durch eine Öffnung (28) nach außen offen ist, die unmittelbar an der Platte (20) beginnt.
Rauheitstaster nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (26) nach wenigstens zwei Seiten offen ist.
Rauheitstaster nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (26) nach wenigstens zwei einander entgegengesetzt gerichteten Seiten offen ist.
Rauheitstaster nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (26) nach wenigstens drei Seiten offen ist.