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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Messsignalen während einer Eindringbewegung eines Eindringkörpers einer Oberfläche oder eine Beschichtung eines Prüfkörpers, insbesondere zur Ermittlung der Haftfestigkeit in der Beschichtung auf den Prüfkörper, sowie eine Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Aus der
DE 699 17 780 T2 ist eine Messvorrichtung zur Messung der Kratzfestigkeit eines Films oder einer Beschichtung bekannt. Diese Messvorrichtung umfasst einen Ständer, an welchem eine Eindringkörperführung mit einem daran befestigbaren Eindringkörper vorgesehen ist. Des Weiteren ist ein Antrieb vorgesehen, um den Eindringkörper auf einen Prüfkörper entlang einer Z-Achse zuzubewegen. Dieser Eindringkörperantrieb umfasst zwei L-förmige Schenkel, die aufeinander zugerichtet sind und zwischen denen ein beweglicher Träger gelagert ist. Dieser bewegliche Träger ist zu den L-förmigen Schenkeln durch jeweils ein Paar von Membranfedern bewegbar gehalten. An dem Träger sind wiederum zwei L-förmige Schenkel vorgesehen, die wiederum einen Eindringkörperhalter aufnehmen, der zu den L-förmigen Schenkeln jeweils mit einem Paar von Membranfedern getragen ist. Diese Anordnung ist senkrecht zu einer Ebene der paarweise zueinander angeordneten und ausgerichteten Membranfedern elastisch und in weitere Raumrichtungen steif. Der Eindringkörperhalter weist somit einen einzigen Freiheitsgrad entlang der Z-Achse auf, in welcher der Eindringkörper senkrecht zur Oberfläche des Prüfkörpers auf den Prüfkörper zubewegt wird.
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Diese Messvorrichtung ermöglicht die Durchführung eines sogenannten Scratch-Tests, bei welchem der Eindringkörper entlang einer Z-Achse auf die Oberfläche des Prüfkörpers zubewegt und der Messtisch entlang einer Messstrecke verfahren wird, welche einer Geraden entspricht, die in einer einzigen Raumrichtung in X- oder Y-Richtung liegt. Somit kann ein solcher Scratch-Test in nur eine Raumrichtung oder in die entgegengesetzte Richtung dieser einen Raumrichtung erfolgen. Zudem ist erforderlich, dass die Oberfläche des Prüfkörpers parallel zur Auflagefläche des Messtisches ausgerichtet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Messvorrichtung zur Erfassung von Messsignalen während einer Eindringbewegung eines Eindringkörpers in eine Oberfläche oder eine Beschichtung eines Prüfkörpers vorzuschlagen, wodurch eine flexible Anpassung an den Verlauf der Prüfstrecke und/oder eine Kontur der Oberfläche des Prüfkörpers ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erfassung von Messsignalen einer Eindringbewegung eines Eindringkörpers in eine Oberfläche oder eine Beschichtung des Prüfkörpers ermöglicht, bei dem zumindest zeitweise eine überlagerte Verfahrbewegung des Messtisches in einer X-Richtung und einer Y-Richtung angesteuert wird, sodass der Eindringkörper einer zumindest zweidimensionalen Prüfstrecke auf dem Prüfkörper entlanggeführt wird. Durch dieses Verfahren kann die Prüfstrecke einen beliebigen Verlauf innerhalb einer XY-Ebene einnehmen. Beim Eindringen des Eindringkörpers in die Oberfläche oder in die Beschichtung des Prüfkörpers werden die Messsignale entlang dieser Prüfstrecke durch zumindest zwei Messeinrichtungen erfasst, die abweichend zur Z-Richtung und in voneinander abweichenden Raumrichtungen zum Eindringkörper ausgerichtet sind. An einer Eindringkörperaufnahme, an oder in welcher der Eindringkörper vorgesehen ist, sind bevorzugt die zumindest zwei Messeinrichtungen positioniert. Die entlang der Prüfstrecke auftretenden und auf den Eindringkörper einwirkenden Kräfte entlang der Prüfstrecke können erfasst werden. Dadurch können während dem Durchlaufen der Prüfstrecke die Reib- und/oder Querkräfte zur Scratch-Richtung erfasst werden. Die Sensoren der zumindest zwei Messeinrichtungen können die Kräfte in beliebigen Richtungen in der X- und Y-Ebene erfassen und vorteilhafterweise durch Vektoraddition die für den Scratch-Test erforderlichen Reibkräfte ermitteln.
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Des Weiteren wird bevorzugt der Eindringkörper während dem Durchlaufen der Prüfstrecke, bei der die Verfahrbewegung des Eindringkörpers in Z-Richtung zum Aufbringen der Prüfkraft angesteuert wird, mit einer zusätzlichen Verfahrbewegung zum Höhenausgleich aufgrund einer Veränderung der Kontur der Oberfläche des Prüfkörpers in Z-Richtung entlang der Prüfstrecke überlagert. Somit kann die Prüfstrecke auf dem Prüfkörper einen dreidimensionalen Verlauf aufweisen. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen, die bislang nicht möglich waren.
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Beispielsweise kann eine Mantelfläche auf einem Bohrer geprüft werden. Bei diesem Beispiel kann die Prüfstrecke eine S-förmige Kontur umfassen und gleichzeitig in Z-Richtung gesehen aufgrund der Krümmung der Mantelfläche eine Anpassung in der Höhe in Z-Richtung ermöglichen.
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Des Weiteren wird bevorzugt vor dem Durchlaufen der Prüfstrecke unter Einbringung der Prüfkraft durch den Eindringkörper auf die Oberfläche oder Beschichtung des Prüfkörpers der Verlauf der Prüfstrecke auf dem Prüfkörper in zumindest zwei Raumrichtungen erfasst und in der Steuerung, insbesondere in einem Datenverarbeitungsprogramm der Steuerung, abgespeichert. Dadurch kann eine reproduzierbare Prüfung von mehreren aufeinanderfolgenden Prüfkörpern ermöglicht sein.
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Bevorzugt werden zur Festlegung und/oder Ermittlung der Prüfstrecke die Lage des Startpunktes und die Lage des Endpunktes sowie vorzugsweise zumindest ein Zwischenpunkt der Prüfstrecke auf dem Prüfkörper festgelegt sowie vom Prüfkörper abgespeicherte Geometriedaten in die Steuerung eingelesen und verarbeitet und daraus die Verfahrbewegung des Messtisches zum Durchlaufen der Prüfstrecke angesteuert. Durch die Bereitstellung von abgespeicherten Geometriedaten des Prüfkörpers ist die Kontur der Oberflächen des Prüfkörpers bekannt. Unter Berücksichtigung des Start- und des Endpunktes sowie vorzugsweise des zumindest einen Zwischenpunktes kann der Verlauf der Prüfstrecke festgelegt werden, sodass daraufhin rechnerisch der Verlauf der Prüfstrecke ermittelt werden kann.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird die Lage des Start- und Endpunktes sowie vorzugsweise des zumindest einen Zwischenpunktes die Prüfstrecke auf dem Prüfkörper festgelegt und in der Datenverarbeitungseinrichtung beziehungsweise der Steuerung ein Programm hinterlegt, welches in Anpassung an die Oberfläche des Prüfkörpers innerhalb der Prüfstrecke Geometrieelemente auswählt, durch welche der Verlauf der Prüfstrecke zwischen dem Start- und Endpunkt sowie gegebenenfalls unter Berücksichtigung des zumindest einen Zwischenpunktes eingepasst wird. Bei solchen Geometrieelementen kann es sich beispielsweise um S-förmige Konturen, Ellipsen, Halbkreise, Geraden oder dergleichen handeln, sodass durch die Aneinanderreihung von mehreren Geometrieelementen der Verlauf der Prüfstrecke festgelegt wird. Im Übergangsbereich zwischen den einzelnen Geometrieelementen kann eine Glättung ermöglicht sein, sodass ein Verlauf der Prüfstrecke ermittelt wird, die vorzugsweise frei von Ecken ist.
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Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird zur Festlegung der Prüfstrecke der Prüfkörper zur optischen Einrichtung positioniert und darauffolgend durch ein Teach-in-Verfahren der Startpunkt der Prüfstrecke auf dem Prüfkörper sowie der Verlauf bis zu dem Endpunkt der Prüfstrecke festgelegt und abgespeichert. Dadurch kann eine frei konfigurierbare Prüfstrecke auf der Oberfläche des Prüfkörpers ausgewählt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann auf dem Messtisch der Messvorrichtung eine Prüfkörperaufnahme aufgespannt werden, welche in zumindest einer weiteren Raumrichtung ansteuerbar ist. Dies kann beispielsweise in Form einer Drehbewegung um eine X- oder Y-Achse als auch um eine Z-Achse sein. Dadurch kann die Flexibilität zur Durchführung eines Scratch-Testes weiter erhöht werden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Messvorrichtung zur Erfassung von Messsignalen während einer Eindringbewegung eines Eindringkörpers in eine Oberfläche eines Prüfkörpers oder in eine Beschichtung auf dem Prüfkörper gelöst, bei welchem eine Steuerung vorgesehen ist, durch die das Verfahren nach einem der vorbeschriebenen Ausführungsformen ansteuerbar ist. Diese Steuerung ermöglicht somit während der Durchführung des Scratch-Testes - also einer Verfahrbewegung des Eindringkörpers mit einer Prüfkraft entlang der Prüfstrecke - dass der Messtisch in X- und Y-Richtung unabhängig voneinander und gleichzeitig ansteuerbar ist, sodass eine Prüfstrecke durchlaufen werden kann, die außerhalb einer Geraden liegt, welche in der X- oder Y-Richtung ausgerichtet ist. Die Prüfkraft kann konstant oder zunehmend entlang der Prüfstrecke angesteuert werden. Auch kann nach einer Eindringbewegung des Eindringkörpers in eine Oberfläche eines Prüfkörpers oder in eine Beschichtung auf dem Prüfkörper eine Abnahme der Prüfkraft ansteuerbar sein. Die Zunahme oder Abnahme der Prüfkraft kann kontinuierlich oder diskontinuierlich angesteuert sein.
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Des Weiteren weist bevorzugt die Messvorrichtung eine Eindringkörperaufnahme auf, welche den Eindringkörper aufnimmt und zur Erfassung der Messsignale durch den Eindringkörper zumindest zwei Messeinrichtungen mit zumindest einem Sensor umfasst, die abweichend zur Z-Richtung in zwei voneinander abweichenden Raumrichtungen ausgerichtet sind. Bevorzugt sind die Sensoren in einer X- und einer Y-Richtung ausgerichtet. Zusätzlich ist vorzugsweise zumindest ein Sensor vorgesehen, um eine Auslenkung in Z-Richtung zu erfassen. Die von den in X- und Y-Richtung ausgerichteten Sensoren erfassten Messsignale können zur Ermittlung der wirkenden Reibkräfte während des Scratch-Testes durch Vektoraddition erfasst werden. Durch den die Z-Achse überwachenden Sensor kann die Eindringbewegung erfasst und die Prüfkraft angesteuert werden. Insbesondere kann durch die Steuerung unter Berücksichtigung des Verlaufs der Oberfläche des Prüfkörpers bei der Ansteuerung des Eindringkörpers entlang der Z-Achse ein Höhenprofil der Prüfstrecke berücksichtigt werden, sodass trotz einer sich ändernden Höhe der Prüfstrecke der Eindringkörper mit einer zunehmenden Prüfkraft weiterhin ansteuerbar ist.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Messvorrichtung,
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Eindringkörperaufnahme zur Aufnahme des Eindringkörpers gemäß der Messvorrichtung in 1,
- 3 eine schematische Ansicht auf einen Gegenstand für eine zweidimensionale Prüfstrecke für einen Scratch-Test, und
- 4 eine schematische Ansicht auf einen Gegenstand mit einer dreidimensionalen Prüfstrecke für einen Scratch-Test.
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In 1 ist perspektivisch eine Messvorrichtung 11 dargestellt. Eine solche Messvorrichtung 11 kann zum Prüfen von mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Oberflächen der Prüfkörper 12 oder von der zumindest einen Beschichtung auf dem Prüfkörper 12, wie beispielsweise Folien, Aufdampfungen und/oder Lacken, vorgesehen sein. Des Weiteren kann diese Messvorrichtung 11 dafür vorgesehen sein, um eine Haftfestigkeit einer Folie, einer Schicht oder eine Beschichtung auf Gegenständen zu ermitteln. Dabei können beispielsweise CVD- oder PVD-Beschichtungen bezüglich deren Haftfestigkeit getestet werden.
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Diese Messvorrichtung 11 umfasst des Weiteren eine optische Einrichtung 16, welche ein Mikroskop 33 und/oder eine Kamera 34 umfasst. Durch diese optische Einrichtung 16 können Informationen von einer Eindringstelle des Eindringkörpers 14 in die Oberfläche des Prüfkörpers 12 oder in die Beschichtung des Prüfkörpers 12 erfasst und elektronisch ausgewertet werden.
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Diese Messvorrichtung 11 umfasst einen Sockel 17. Der Sockel 17 nimmt einen Messtisch 18 auf, welcher bevorzugt als Kreuztisch ausgebildet ist. Dieser Messtisch 18 ist in einer X-/Y-Ebene verfahrbar, wobei der Messtisch 18 entlang einer langen Achse in X-Richtung verfahrbar ist und entlang einer kurzen Achse in Y-Richtung verfahrbar ist. An dem Sockel 17 ist ein Ständer 19 vorgesehen. In diesem Ständer 19 ist eine Hubantriebseinrichtung 21 vorgesehen, durch welche eine Eindringkörperaufnahme 23 (2) entlang der Z-Achse relativ zum Messtisch 18 verfahrbar ist. Diese Eindringkörperaufnahme 23 nimmt den Eindringkörper 14 auf. Benachbart zur Eindringkörperaufnahme 23 ist die optische Einrichtung 16 vorgesehen, welche vorzugsweise gemeinsam mit der Eindringkörperaufnahme 23 relativ entlang der Z-Achse zum Messtisch 18 verfahrbar ist. Die Hubantriebseinrichtung 21 umfasst eine Säulenführung 24 sowie vorzugsweise einen Spindelantrieb 25, wobei ein Motor 26 eine Spindel 27 des Spindelantriebs 25 antreibt, um eine Verfahrbewegung entlang der Z-Achse für die Eindringkörperaufnahme 23 anzusteuern. Der Motor 26 ist bevorzugt als ein hochauflösender Motor ausgebildet, sodass eine Ansteuerung in sehr feinen Schritten möglich ist, um eine exakte Ansteuerung eines Verfahrweges der Eindringkörperaufnahme 23 entlang der Z-Achse anzusteuern.
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Die Eindringkörperaufnahme 23 ist von einem abnehmbaren Messkopfgehäuse 29 umgeben.
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Diese Messvorrichtung 11 ist durch eine Steuerung ansteuerbar, welche eine Datenverarbeitungseinrichtung 31 umfasst, welche schematisch dargestellt ist. Diese Datenverarbeitungseinrichtung 31 kann ein Display, eine Eingabetastatur sowie weitere Anschlüsse, wie beispielsweise ein Speichermedium oder eine Schnittstelle zu einer Datenübertragung, umfassen.
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In 2 ist eine erste perspektivische Ansicht der Eindringkörperaufnahme 23 dargestellt.
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Diese Eindringkörperaufnahme 23 umfasst eine Schnittstelle 35, durch welche diese Eindringkörperaufnahme 23 an der Hubantriebseinrichtung 21, insbesondere an der Säulenführung 24, anschließbar ist. Der Schnittstelle 35 gegenüberliegend ist eine Aufnahme 36 zum Einsetzen des Eindringkörpers 14 vorgesehen. Dieser Eindringkörper 14 ist austauschbar in der Aufnahme 36 angeordnet.
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Die Eindringkörperaufnahme 23 ist zwischen der Schnittstelle 35 und der Aufnahme 36 durch eine Festkörpergelenkanordnung 37 ausgebildet. Diese Festkörpergelenkanordnung 37 umfasst zumindest ein erstes Festkörpergelenk 41. Das erste Festkörpergelenk 41 besteht bevorzugt aus einem geschlossenen Rahmen 42. Der Rahmen 42 kann im Querschnitt gesehen rechteckförmig ausgebildet sein. In einer Draufsicht gesehen kann der Rahmen beispielhaft eine trapezförmige Kontur aufweisen. Der Rahmen 42 umfasst eine hintere Stirnseite 43, an der die Schnittstelle 35 vorgesehen ist. Gegenüberliegend umfasst der Rahmen 42 eine vordere Stirnseite 44, welcher die Aufnahme 36 für den Eindringkörper 14 zugeordnet ist. Zwischen der vorderen und hinteren Stirnseite 43, 44 erstreckt sich ein oberer und unterer Schenkel. Jeweils an die hintere Stirnseite 43 und die vordere Stirnseite 44 angrenzend weist der Schenkel 45 ein Gelenk 46 auf. Dieses Gelenk 46 ist durch eine Querschnittsverjüngung der Dicke des Schenkels 45 gebildet. Bei dieser ersten Ausführungsform erstreckt sich diese Querschnittsverjüngung zur Bildung des Gelenks 46 über die gesamte Breite der Schenkel 45.
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Bevorzugt ist das erste Festkörpergelenk 41 einteilig, also aus einem Monoblock, ausgebildet. Dieses erste Festkörpergelenk 41 kann durch eine Fräsbearbeitung hergestellt werden. Das erste Festkörpergelenk 41 ist mit der hinteren Stirnseite 43 fest an der Hubantriebseinrichtung 31 verbunden. Dadurch ist die vordere Stirnseite 44 entlang der Z-Achse gegenüber der hinteren Stirnseite 43 auslenkbar.
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Durch die Geometrie, insbesondere die Dicke, der verbleibenden Stege des Gelenks 46 und/oder des verwendeten Materials für den Rahmen 42 kann das erste Festkörpergelenk 41 dafür ausgelegt sein, sofern der Eindringkörper 14 in Kontakt mit dem Prüfkörper 12 ist, dass bei einem vordefinierten Verfahrweg entlang der Z-Achse eine definierte Kraft auf den Prüfkörper 12 in Z-Richtung übertragen wird. Beispielsweise kann eine Verfahrbewegung von 1 mm entlang der Z-Achse bei einem auf der Oberfläche des Prüfkörpers 12 aufliegenden Eindringkörper 14 eine Kraft von beispielsweise 30, 50, 100 oder 200 N erzeugen. Daraus ergibt sich eine definierte Größe für die Eindringbewegung des Eindringkörpers 14 in den Prüfkörper 12. Dadurch wird eine erste Messwerterfassung ermöglicht. Die Hubantriebseinrichtung 21 kann somit bei dieser Ausführungsform eine erste Messvorrichtung 47 für eine Verfahrbewegung des Eindringkörpers 14 entlang der Z-Achse bilden.
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Die Festkörpergelenkanordnung 37 umfasst zumindest ein weiteres Festkörpergelenk 51. Bevorzugt ist ein zweites Festkörpergelenk 51 sowie ein drittes Festkörpergelenk 61 vorgesehen. Diese Festkörpergelenke 41, 51, 61 sind unmittelbar in Reihe geschalten und direkt miteinander verbunden.
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Das zweite Festkörpergelenk 51 ist bevorzugt entlang der Y-Achse nachgiebig und in den beiden weiteren Raumrichtungen, also in der X-Achse und der Z-Achse, mechanisch steif. Das zweite Festkörpergelenk 51 ist an einer Auskragung 52 vorgesehen. Die Auskragung 52 ist unmittelbar an der vorderen Stirnseite 44 des ersten Festkörpergelenkes 41 fixiert. Das zweite Festkörpergelenk 51 ist bevorzugt an einer Unterseite der Auskragung 52 oder eines Steges oder einer sonstigen Halterung befestigt.
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Das zweite Festkörpergelenk 51 besteht aus einem Steg 53, der beidseitig Verjüngungen aufweisen kann, die vorzugsweise spiegelbildlich an dem Steg 53 ausgebildet sind. Diese Verjüngungen sind bevorzugt halbkreisförmig ausgebildet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Steg 53 zweiteilig ausgebildet, wobei im mittleren Bereich des Steges 53 eine Aussparung vorgesehen sein kann.
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Zwischen dem zweiten Festkörpergelenk 51 und dem dritten Festkörpergelenk 61 ist ein Verbindungselement 56, vorzugsweise eine Verbindungsplatte, vorgesehen, in welcher der Steg 53 des zweiten Festkörperelements 51 unmittelbar übergeht. Von diesem Verbindungselement 56 aus erstreckt sich vorteilhafterweise in Z-Achse gesehen nach unten ein Steg 53 des dritten Festkörpergelenkes 61. Der Steg 53 ist analog zum Steg 53 ausgebildet, sodass auf diese Beschreibung vollumfänglich Bezug genommen werden kann.
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Das dritte Festkörpergelenk 61 ist entlang der X-Achse nachgiebig und in den beiden weiteren Raumrichtungen entlang der Y-Achse und der Z-Achse mechanisch steif. Der Steg 53 des dritten Festkörpergelenks 61 ist um 90° gedreht gegenüber dem Steg 53 des zweiten Festkörpergelenks 51 angeordnet.
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Am unteren Ende des dritten Festkörpergelenks 61 ist die Aufnahme 36 vorgesehen, in welche der Eindringkörper 14 einsetzbar ist.
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Die Festkörpergelenkanordnung 37 mit dem ersten Festkörpergelenk 41, dem zweiten Festkörpergelenk 51 und dem dritten Festkörpergelenk 61 ist bevorzugt einteilig ausgebildet. Alternativ kann auch zwischen dem ersten und dem zweiten Festkörpergelenk 41, 51 und/oder zwischen dem zweiten und dem dritten Festkörpergelenk 51, 61 eine Schnittstelle vorgesehen sein.
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An einer Halterung innerhalb des Messkopfgehäuses 29 können Sensoren 49 befestigt sein, welche der Auskragung 52 zugeordnet sind. Durch diese Sensoren 49 kann ebenfalls eine Verfahrbewegung beziehungsweise eine Auslenkung des ersten Festkörpergelenkes 41 entlang der Z-Achse erfasst werden. Diese Messsignale der Sensoren 49 und die der Hubantriebseinrichtung 21 können jeweils für sich oder beide zur Auswertung verwendet werden.
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Dem zweiten Festkörpergelenk 51 ist eine zweite Messeinrichtung 57 und dem dritten Festkörpergelenk 61 eine dritte Messeinrichtung 67 zugeordnet. Beispielsweise kann die zweite und dritte Messeinrichtung 57, 67 an dem oberen Schenkel 45 oder der vorderen Stirnseite 44 positioniert sein. Dadurch werden Sensoren 58, 68 der zweiten Messeinrichtung 57 und dritten Messeinrichtung 67 entkoppelt zur Z-Achse aufgenommen, das heißt, bei einer Auslenkung des ersten Festkörpergelenks 41 entlang der Z-Achse werden diese mitbewegt, sodass die Messsignale um diese Verfahrbewegung neutralisiert sind. An dem oberen Schenkel 45 ist bevorzugt eine Sensoraufnahme 72 vorgesehen, durch welche der Sensor 58 entlang der Y-Achse ausgerichtet aufgenommen wird und der Sensor 68 entlang der X-Achse ausgerichtet aufgenommen wird. Die Aufnahme 36 weist eine Referenzfläche 73 auf, die dem Sensor 58 und Sensor 68 zugeordnet ist, sodass eine Abstandsänderung zwischen der Referenzfläche 73 und den Sensoren 58, 68 unabhängig voneinander erfassbar ist. An der Aufnahme 36 ist wiederum ein offener, teilweise geschlossener oder geschlossener, Tragrahmen 75 vorgesehen, der die Referenzfläche 73 aufnimmt. Diese Referenzfläche 73 ist bevorzugt dem Eindringkörper 14 gegenüberliegend an der Aufnahme 36 vorgesehen. Bei Einsatz von Abstandssensoren oder Näherungsschaltern können entsprechende Komponenten an der Referenzfläche 73 vorgesehen sein, sodass die Sensoren 58, 68 eine Änderung im Abstand erfassen können.
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In der Auskragung 52 ist eine Durchgangsbohrung 77 vorgesehen. Diese fluchtet mit einer weiteren Bohrung 78 in der Auskragung 52. Diese Bohrung 77 ist im Umfang größer als die in der Aufnahme 36 zum Einsetzen des Eindringkörpers 14. Dadurch ist zum einen eine Beweglichkeit des Eindringkörpers 14 im Umfang einer möglichen Auslenkung des ersten und zweiten Festkörpergelenks 51, 61 gegeben. Zum anderen kann über die Durchgangsbohrung 77 eine Fixierung des Eindringkörpers 14 mittels eines Werkzeuges in der Aufnahme 36 ermöglicht sein.
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Die Aussparungen der Stege 53 können an deren jeweiligen Kreuzungspunkten des zweiten und dritten Festkörpergelenks 51, 61 ein Hindurchführen des Eindringkörpers 14 für eine platzsparende Anordnung ermöglichen. Gleichzeitig liegt eine Längsachse des Eindringkörpers 14 im Kreuzungspunkt der jeweiligen Schwenkachsen des ersten und zweiten Festkörpergelenkes 51, 61. Dadurch können geometrisch definierte Verhältnisse für eine präzise Messung ermöglicht sein.
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In 3 ist eine schematische Ansicht auf einen Prüfkörper 12 dargestellt. Der Prüfkörper 12 ist beispielsweise eine Leiterplatte, auf welcher sich elektronische Bauteile 89 befinden, die mit Leiterbahnen 90 verbunden sind. Eine Prüfstrecke 91 des Prüfkörpers 12 bildet beispielsweise einen Abschnitt einer Leiterbahn 90. Zur Festlegung der Prüfstrecke 91 werden ein Startpunkt 92 sowie ein Endpunkt 93 bestimmt. Daraus ergibt sich auch die Länge der Prüfstrecke 91. Vorzugsweise können in Abhängigkeit des Verlaufs beziehungsweise der Form der Prüfstrecke 91 weitere Zwischenpunkte 94 festgelegt werden. Bei dieser Prüfstrecke 91 werden die Verfahrbewegung des Messtisches 18, auf welchem der Prüfkörper 12 aufgespannt ist, an die Geometrie und der Verlauf der Leiterbahn 90 beziehungsweise der Prüfstrecke 91 angepasst und angesteuert. Der Eindringkörper 14 wird entlang der Z-Achse auf dem Startpunkt 92 aufliegend positioniert. Anschließend erfolgt eine Verfahrbewegung des Messtisches 18 und die Verfahrbewegung des Eindringkörpers 14 in Z-Richtung auf den Prüfkörper 12 zu. Da diese Prüfstrecke 91 einen Verlauf aufweist, der abweichend zu einer ausschließlichen Geraden ist, die in X- oder Y-Ausrichtung verläuft, wird durch die Steuerung der Messvorrichtung 11 eine Verfahrbewegung des Messtisches 18 angesteuert, sodass der Prüfkörper 12 unterhalb des Eindringkörpers 14 zwischen dem Startpunkt 92, dem zumindest einen Zwischenpunkt 93 bis zum Endpunkt 93 verfahren wird. Zwischen dem Startpunkt 92 und dem ersten Zwischenpunkt 94 der Prüfstrecke 91 wird eine geradlinige Verfahrbewegung in X-Richtung angesteuert. Zwischen dem ersten Zwischenpunkt 94 und dem nachfolgenden zweiten Zwischenpunkt 94 wird eine Überlagerung der Verfahrbewegung des Messtisches in X- und Y-Richtung angesteuert. Vorteilhafterweise ist für jede Verfahrachse am Messtisch 18 ein eigener Antrieb vorgesehen, der durch die Steuerung ansteuerbar ist. Darauffolgend wird vom zweiten Zwischenpunkt 94 bis zum Endpunkt 93 wiederum eine geradlinige Verfahrbewegung in beziehungsweise entgegen der Y-Richtung angesteuert und entlang der Prüfstrecke aufgebracht.
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Die einwirkenden Kräfte auf den Eindringkörper 14 während dem Durchfahren der Prüfstrecke 91 werden in Bezug auf die X- und Y-Richtung durch die zweite Messeinrichtung 57 und die dritte Messeinrichtung 67 erfasst und ausgewertet. Im Hinblick auf die Verfahrbewegung des Eindringkörpers 14 entlang der Z-Achse wird während dem Durchlaufen der Prüfstrecke 91 eine Wegänderung durch die erste Messeinrichtung 47 erfasst.
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Der in 3 dargestellte Verlauf der zweidimensionalen Prüfstrecke 91 ist nur beispielhaft. Auch kann ein bogensegmentförmiger Verlauf der Prüfstrecke 91, ein S-förmiger Verlauf, ein geschlossener Kreis, eine Dreieckskontur oder eine sonstige geometrische Kontur, die in der XY-Ebene liegt, die Prüfstrecke 91 bilden.
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In 4 ist eine alternative Ausführungsform eines Prüfkörpers 12 dargestellt. Beispielsweise ist der Prüfkörper 12 ein Bohrer. Die Prüfstrecke 91 liegt auf einer Mantelfläche des Bohrers. Zwischen einem Startpunkt 92 und einem Endpunkt 93 der Prüfstrecke 91 ist eine dreidimensionale Prüfstrecke 91 ausgebildet. Die dreidimensionale Prüfstrecke 91 beinhaltet, dass sowohl eine Überlagerung einer Verfahrbewegung in X- und Y-Richtung als auch zusätzlich eine Verfahrbewegung in und/oder entgegen der Z-Achse erforderlich ist, um der Kontur der Mantelfläche zu folgen. Beim Durchlaufen der Prüfstrecke 91 vom Startpunkt 92 ausgehend erfolgt zunächst ein Anstieg in Z-Achse zu einem Scheitelpunkt beziehungsweise einem Zwischenpunkt 94. Anschließend erfolgt ein Abfallen der Prüfstrecke 91 bis zum Endpunkt 93. Diese Höhenveränderung der Prüfstrecke 91 wird mit einer Ansteuerung des Eindringkörpers zum Aufbringen einer zunehmender Prüfkraft überlagert. Entlang der Prüfstrecke 91 kann somit die zunehmende Prüfkraft beibehalten werden.
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Alternativ kann auf dem Messtisch 18 eine zusätzliche Prüfkörperaufnahme aufgespannt sein, welche beispielsweise den Prüfkörper 12, insbesondere den Bohrer, aufnimmt. Der Prüfkörper 12 kann dabei seiner Längsachse parallel zur XY-Ebene des Messtisches 18 ausgerichtet sein. Um einen Verlauf der Prüfstrecke 91 entlang der Mantelfläche des Bohrers zu durchlaufen und einen Scratch-Test durchzuführen, kann eine Verfahrbewegung des Messtisches 18 in X- und Y-Richtung in Abstimmung zu einer Drehbewegung des Prüfkörpers 12 um seine Längsachse durch die Prüfkörperaufnahme angesteuert werden. In diesem Fall wäre ein Höhenausgleich die Z-Achse nicht mehr erforderlich, da durch die angesteuerte Drehbewegung des Prüfkörpers 12 durch die Prüfkörperaufnahme und die zusätzliche Überlagerung der Verfahrbewegung des Messtisches 18 in der X- und Y- Richtung der Prüfkörper 12 entlang der Prüfstrecke 91 verfahren wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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