DE1245146B

DE1245146B - Device for checking the straightness of a surface

Info

Publication number: DE1245146B
Application number: DER34784A
Authority: DE
Inventors: George Ormerod Rawstron
Original assignee: Taylor & Hobson; Rank Precision Industries Ltd
Current assignee: Taylor & Hobson; Rank Precision Industries Ltd
Priority date: 1962-03-27
Filing date: 1963-03-26
Publication date: 1967-07-20

Description

Einrichtung zum Prüfen der Geradlinigkeit einer Oberfläche Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Prüfen der Geradlinigkeit einer Oberfläche mittels eines auf einem bewegbaren Schlitten gelagerten mechanischen Taststiftes, wobei der Schlitten in Längsrichtung eines parallel zu der zu prüfenden Oberfläche liegenden, eine Bezugsgröße darbietenden Gliedes geführt wird und die Arbeitsbewegung des Taststiftes einen Meßumformer beaufschlagt, dessen elektrische Ausgangssignale einer Anzeigevorrichtung zugeleitet werden, die die Abweichungen vom geradlinigen Verlauf der zu prüfenden Oberfläche gegenüber dem Bezugsglied anzeigt.Device for checking the straightness of a surface The invention refers to a device for checking the straightness of a surface by means of a mechanical stylus mounted on a movable slide, wherein the slide is longitudinally one parallel to the surface to be tested lying, a reference value presenting limb is performed and the work movement of the stylus acts on a transducer whose electrical output signals be fed to a display device that shows the deviations from the straight line Shows the course of the surface to be tested in relation to the reference link.

Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art wird vorausgesetzt, daß das die Bezugsgröße darbietende Glied genaue Geradlinigkeit besitzt, oder daß, wenn seine Geradlinigkeit von genauer Geradlinigkeit etwas abweicht, diese Abweichungen genau bekannt sind. In the known devices of this type it is assumed that the link presenting the reference variable has exact straightness, or that, if its straightness deviates somewhat from exact straightness, these deviations are exactly known.

Bei einem bekannten Gerät zum Messen der Rauhigkeit einer Oberfläche wird der Schlitten selbst über eine die Bezugsgröße darstellende Führungsfläche verschoben, wobei ein auf dem Schlitten angeordneter Meßumformer die Arbeitsbewegung des Taststiftes relativ zu dem Schlitten feststellt. Bei einem anderen bekannten Gerät zum Messen der Rauhigkeit einer Oberfläche wird eine Stelle des Schlittens so geführt, daß sie sich entlang einer im wesentlichen geradlinigen Bahn verschiebt, wobei ein an dem Schlitten gelagerter Gleitschuh auf der die Bezugsgröße bildenden Oberfläche läuft und der Meßumformer die Arbeitsbewegungen des Taststiftes relativ zu dem Gleitschuh mißt. In a known device for measuring the roughness of a surface the slide itself has a guide surface that represents the reference variable shifted, with a transducer arranged on the slide the working movement of the stylus relative to the carriage. With another well-known Device for measuring the roughness of a surface becomes a place of the slide guided in such a way that it shifts along a substantially rectilinear path, wherein a sliding shoe mounted on the slide forms the reference variable The surface runs and the transmitter controls the working movements of the stylus relatively to the sliding shoe measures.

Theoretisch sind diese Geräte zum Messen der Rauhigkeit einer Oberfläche auch zur Messung etwa fehlender Geradlinigkeit einer zu prüfenden Oberfläche anwendbar; in der Praxis ergibt sich dabei jedoch eine große Schwierigkeit. Es ist nämlich zum Messen der Oberflächenrauhigkeit bereits eine sehr kleine Verschiebung über die Oberfläche, gewöhnlich ein Bruchteil eines Zentimeters, voll ausreichend, während für die Prüfung der Geradlinigkeit eine wesentlich längere Verschiebung von mindestens mehreren Zentimetern und oft einem oder mehreren Metern erforderlich ist. Es läßt sich zwar ein genügend hoher Genauigkeitsgrad der Geradlinigkeit der Bezugsoberfläche bei den sehr kurzen, für Messungen der Rauhigkeit von Oberflächen benötigten Strecken gewährleisten, jedoch bringt die Herstellung einer genauen Führungsfläche zum Messen der Geradlinigkeit einer Oberfläche über eine längere Strecke sehr große Schwierigkeiten und Kosten mit sich. In theory, these devices are used to measure the roughness of a surface can also be used to measure a lack of straightness on a surface to be tested; in practice, however, there is a great difficulty in doing so. Because it is to measure the surface roughness already a very small shift over the surface area, usually a fraction of a centimeter, is fully sufficient while a significantly longer shift of at least for checking the straightness several centimeters and often one or more meters is required. It leaves a sufficiently high degree of accuracy of the straightness of the reference surface for the very short distances required for measuring the roughness of surfaces ensure, however, involves making an accurate guide surface for measuring the straightness of a surface over a long distance causes great difficulties and costs with it.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Einrichtung der eingangs genannten Art eine Bezugsgröße zu schaffen, die eine im wesentlichen exakte Geradlinigkeit verkörpert, wobei die Bezugsgröße über einen großen Verschiebungsbereich (Meßstrecke) des die Oberfläche abtastenden Taststiftes wirksam ist, ohne daß Bearbeitungsungenauigkeiten oder Abweichungen des Bezugskörpers von der Geradlinigkeit in das Meßergebnis der Oberflächenprüfung eingehen. The invention is therefore based on the object for a device of the type mentioned to create a reference value that is essentially a embodies exact straightness, with the reference variable over a large displacement range (Measurement section) of the stylus scanning the surface is effective without machining inaccuracies or deviations of the reference body from the straightness in the measurement result of the Surface inspection.

Diese Aufgabe wird erflndungsgemäß dadurch gelöst, daß als Bezugsglied ein um seine Längsachse in Drehung versetzter Wellen- oder Drahtkörper dient, und der Schlitten zusammen mit dem von ihm getragenen Taststift so geführt ist, daß die Arbeitsbewegung des Taststiftes in einer durch die mittlere Lage der Längsachse des rotierenden Wellen- oder Drahtkörpers gehenden Ebene liegt, und daß eine Filtereinrichtung diejenigen Signalveränderungen aus den den Meßumformer verlassenden Meßsignalen ausfiltriert, die mit einer der Drehzahl des rotierenden Wellen- oder Drahtkörpers entsprechenden Frequenz auftreten. This object is achieved according to the invention in that as a reference member a shaft or wire body set in rotation about its longitudinal axis is used, and the carriage is guided together with the stylus carried by it so that the working movement of the stylus in a through the middle position of the longitudinal axis of the rotating shaft or wire body going plane, and that a filter device those signal changes from the measurement signals leaving the transmitter filtered out with one of the speed of the rotating shaft or wire body corresponding frequency occur.

Da also Fehler in der Geradlinigkeit des Wellen-bzw. Drahtkörpers infolge seiner Drehung in dem elektrischen Ausgangssignal des Meßumformers als Schwingungen mit einer der Drehzahl entsprechenden Frequenz erscheinen und diese durch die Filtereinrictntung ausgefiltert werden, so ist die Bezugsgröße infolge der Einwirkung der Filtereinrichtung als eine Linie gegeben, die die Mittellage der Längsachse des Wellen- bzw. Drahtkörpers darstellt, d. h. in einer Mittellage zwischen den Lagen verläuft, die die Längsachse des Wellen- oder Drahtkörpers während seiner Drehung einnimmt. Diese Linie ist über die ganze Länge dieses Körpers eine genaue Gerade, wenn der Körper keinen Durchhang hat. Auf diese Weise wird also ein weit höherer Grad an Geradlinigkeit für die Bezugsgröße gewährleistet, als es durch irgendeinen statischen Bezugskörper erzielt werden könnte. Since errors in the straightness of the shaft or. Wireframe as vibrations due to its rotation in the electrical output of the transducer appear with a frequency corresponding to the speed and this through the filter device are filtered out, the reference value is due to the action of the filter device given as a line, which is the central position of the longitudinal axis of the shaft or wire body represents, d. H. runs in a central position between the layers, which is the longitudinal axis of the shaft or wire body assumes during its rotation. This line is over the whole length of this body is an exact straight line if the body does not have any slack Has. In this way, there is a much higher degree of straightforwardness for the reference variable guaranteed than could be achieved by any static reference body.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist die Bezugsgröße als eine im wesentlichen starre, rotierende Welle ausgebildet, die über ihre ganze Arbeitslänge einen genau kreisrunden Querschnitt hat und über die der Schlitten mittels einer V-Lagerung gleitend verschiebbar geführt ist, die aus zwei in axialem Abstand voneinander am Schlitten angreifenden Paaren von im Winkel zueinander stehenden Lagerelementen besteht, deren Halbierungsebene senkrecht zur Ebene der Arbeitsbewegung des auf einen elektromechanischen Meßumformer wirkenden Taststiftes verläuft, wobei ein weiteres vom Schlitten getragenes Lagerelement entlang einer zusätzlichen, zur Welle parallelen Führung läuft. Zwar ist es bei dieser Ausführungsform wichtig, daß die rotierende Welle an jedem Punkt ihrer Arbeitslänge einen genau kreisförmigen Querschnitt besitzt, doch führen über die Länge der Welle auftretende Änderungen ihres Durchmessers nicht zu Fehlern in der Messung, ebenso wie auch die zusätzliche Führung kleine Abweichungen von der Geradlinigkeit aufweisen kann. In a particularly advantageous embodiment of the invention the reference variable is designed as a substantially rigid, rotating shaft that has an exactly circular cross-section over its entire working length and over the the carriage is slidably guided by means of a V-bearing which consists of two axially spaced pairs of at an angle acting on the slide there are mutually standing bearing elements, the bisection plane perpendicular to Level of the working movement of the acting on an electromechanical transducer Stylus runs, with a further bearing element carried by the carriage along an additional guide parallel to the shaft. It is true in this embodiment It is important that the rotating shaft is accurate at every point of its working length circular cross-section, but lead occurring along the length of the shaft Changes in their diameter do not lead to errors in the measurement, as does the additional guidance can have small deviations from the straightness.

Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist der den Taststift tragende Schlitten an einer geradlinigen parallel zu dem rotierenden Wellen- bzw. Drahtkörper verlaufenden Führung verschiebbar gelagert und relativ zu dieser Führung in Richtung der Arbeitsbewegung des Taststiftes beweglich, und trägt einen vorzugsweise elektrooptischen Meßumformer, der auf die in der Richtung der Arbeitsbewegung erfolgende relative Bewegung zwischen dem Schlitten und dem rotierenden Wellen- bzw. Drahtkörper anspricht. Bei dieser Ausführungsform kann der rotierende Körper aus einem gespannten Draht oder einer Welle bestehen, die sehr viel dünner und somit weniger starr sein kann als die in der vorhergehenden Ausführungsform verwendete, da sie den Schlitten nicht tragen muß. Hierbei ist zweckmäßig der Schlitten mittels paralleler, biegsamer Federbänder an einem entlang der geraden Führung verschiebbaren Laufglied gelagert. Weiterhin kann bei dieser Ausführungsform der rotierende Wellen- oder Drahtkörper mit angemessenem Spielraum durch Öffnungen eines mit dem Schlitten verbundenen, vorzugsweise elektrooptischen Meßumformer aufnehmenden Gehäuses hindurchgehen. In another advantageous embodiment of the invention is the carriage carrying the stylus on a straight line parallel to the rotating one Shaft or wire body extending guide mounted displaceably and relatively movable to this guide in the direction of the working movement of the stylus, and carries a preferably electro-optical transducer, which on the in the direction the relative movement between the carriage and the rotating shaft or wire body responds. In this embodiment can the rotating body consist of a tensioned wire or shaft that can be much thinner and therefore less rigid than that in the previous one Embodiment used because it does not have to carry the sled. This is useful the carriage by means of parallel, flexible spring strips on one along the straight line Guide slidable barrel member stored. Furthermore, in this embodiment the rotating shaft or wire body with adequate clearance through openings a preferably electro-optical transducer connected to the slide Go through the housing.

Bei beiden obigen Ausführungsformen kann ein Durchhang oder eine Durchbiegung eines horizontal angeordneten rotierenden Wellen- bzw. Drahtkörpers eine mögliche Fehlerquelle für das Ausgangssignal des Meßumformers bilden. Zur Kompensation derart hervorgerufener Signalveränderungen des Ausgangssignals kann eine zusätzliche Korrekturvorrichtung vorgesehen sein, die durch ein synchron mit der Vorschubbewegung des Schlittens bewegbares, eine feststehende Korrekturkurve abgreifendes Abtastglied gesteuert wird. Die Form dieser Korrekturkurve kann nach Maßgabe von Messungen festgelegt werden, die man bei Verschiebung des Taststiftes über eine exakt geradlinige Oberfläche, z. B. eine optische Ebene, erhält. In both of the above embodiments, a slack or a Deflection of a horizontally arranged rotating shaft or wire body form a possible source of error for the output signal of the transmitter. For compensation Signal changes in the output signal caused in this way can result in additional Correction device can be provided by a synchronous with the feed movement of the carriage movable, a fixed correction curve tapping scanning element is controlled. The shape of this correction curve can be determined on the basis of measurements that can be achieved by moving the stylus over an exactly straight surface, z. B. an optical plane is obtained.

Eine im wesentlichen ähnliche Korrekturvorrichtung kann gegebenenfalls zur Korrektur derjenigen Signalveränderungen verwendet werden, die mit einer der Drehzahl des rotierenden Wellen- bzw. A substantially similar corrective device may optionally can be used to correct those signal changes that occur with one of the Speed of the rotating shaft or

Drahtkörpers entsprechenden Frequenz infolge etwa fehlender Geradlinigkeit der Längsachse dieses Körpers auftreten, wobei die von dem Abtastglied abgegriffene Korrekturkurve eine den Fehlern in der Geradlinigkeit dieser Achse entsprechende wellige Oberfiächenform besitzt. Eine solche Korrekturvorrichtung stellt eine mechanische Filtervorrichtung dar, die mit einer der Drehzahl des rotierenden Wellen- bzw. Drahtkörpers entsprechenden Frequenz etwa auftretende Signalveränderungen ausfiltert, und ist einer in den elektrischen Ausgangskreis des Meß umformers eingeschalteten elektrischen Filtervorrichtung gleichwertig.Wire body corresponding frequency due to a lack of straightness the longitudinal axis of this body occur, the tapped by the sensing element Correction curve corresponding to the errors in the straightness of this axis has a wavy surface shape. Such a correction device is a mechanical one Filter device is that with one of the speed of the rotating shaft or wire body corresponding frequency filters out any signal changes that occur, and is one in the electrical output circuit of the transducer switched electrical Filter device equivalent.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 schematisch die Stirnansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, Fig.2 schematisch in größerem Maßstab einen Querschnitt der Ausführungsform nach F i g. 1, Fig.3 eine elektrische Schaltung zum Ausscheiden unerwünschter Signalveränderungen, Fig. 4 schematisch einen Querschnitt einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, F i g. 5 eine zusätzliche Korrekturvorrichtung, F i. 6 schematisch einen Querschnitt einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 7 die Anbringung eines Drahtes gemäß der Ausführungsform nach F i g. 6. The invention is shown in the drawing on the basis of exemplary embodiments illustrated in more detail. It shows Fig. 1 schematically the end view of an inventive Embodiment, Figure 2 schematically on a larger scale a cross section of the embodiment according to FIG. 1, Figure 3 shows an electrical circuit for eliminating unwanted signal changes, 4 schematically shows a cross section of a modified embodiment of the invention, F i g. 5 an additional correction device, F i. 6 schematically shows a cross section a further modified embodiment of the invention, FIG. 7 shows the attachment a wire according to the embodiment of FIG. 6th

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 ist eine im wesentlichen horizontale Welle A, die einen Schlitten B trägt, drehbar zwischen Stirnlagern Al gelagert, deren jedes an je einer StirnplatteC1 angebracht ist, die von einem rechtwinkligen Fußgestell C hochragen. An dem einen Ende der Welle A befindet sich eine zusammengedrückte Schraubenfeder A2, die die Welle A gegen jegliche Axialbewegung in ihren Lagern Al festhält. In the embodiment of the invention according to FIGS. 1 and 2 is a substantially horizontal shaft A carrying a carriage B rotatable between End bearings Al stored, each of which is attached to a respective end plate C1, the protrude from a right-angled pedestal C. At one end of the shaft A is located a compressed coil spring A2, which the shaft A against any axial movement holding Al in their camps.

Dieses Wellenende ist durch ein einfaches Zahnradgetriebe A3 mit der Welle A4 eines mit seinem Gehäuser2 an der Stirnplatte Ct gelagerten Elektromotor A5 verbunden, der die Welle A mit einer geringen Geschwindigkeit, z. B. mit etwa 300 UpM, in Drehung versetzt. Die den Schlitten B tragende Welle A ist so geschliffen, daß sie in ihrer ganzen Arbeitslänge einen genau kreisrunden Querschnitt hat. Der Schlitten B umgibt die Welle A in Form eines zylindrischen Mantels und ist auf dieser in Längsrichtung verschiebbar mittels zweier in dieser Richtung in einem Abstand voneinander angeordneter Paare von Lagerpolstern Bt gelagert, die in Winkelabstand voneinander und zwar symmetrisch beiderseits der Senkrechten angeordnet sind. Sie bilden also praktisch eine axial verlaufende V-Lagerung für den Schlitten B, dessen vertikale Halbierungsebene durch die Achse der Welle A hindurchgeht. Ein vom Schlitten B senkrecht nach unten zum Fußgestell hin ragender Arm B2 trägt am unteren Ende eine Laufrolle B9, die zwischen zwei zueinander und zur Hauptwelle A parallelen Sekundärwellen angeordnet ist und an diesen anliegt. Die Sekundärwellen D sind nebeneinander an den beiden Lagerstirnplatten CI nahe deren unteren Enden gelagert. Die Laufrolle B3 verhindert somit eine Drehbewegung des Schlittens B um die rotierende Haupt welle A.This shaft end is connected to the A3 by a simple gear drive Shaft A4 of an electric motor mounted with its housing 2 on the end plate Ct A5 connected to the shaft A at a low speed, e.g. B. with about 300 rpm, set in rotation. The shaft A carrying the slide B is ground so that that it has an exactly circular cross-section over its entire working length. Of the Slide B surrounds the shaft A in the form of a cylindrical jacket and is on this displaceable in the longitudinal direction by means of two spaced apart in this direction mutually arranged pairs of bearing pads Bt stored in Angular distance are arranged from each other and symmetrically on both sides of the vertical. she thus practically form an axially extending V-bearing for the carriage B, its vertical bisecting plane passes through the axis of shaft A. One from the sled B arm B2, which protrudes vertically downwards towards the pedestal, carries at the lower end a roller B9, which are parallel to each other and to the main shaft A between two Secondary waves is arranged and rests against them. The secondary waves D are next to each other stored on the two bearing end plates CI near their lower ends. The caster B3 thus prevents the carriage B from rotating about the rotating main shaft A.

Eine vom Schlitten B nach oben ragende senkrechte Stütze E trägt mittels eines Querstückes E1 eine Abtasteinheit. Die Abtasteinheit besteht aus einem in einem Gehäuse F untergebrachten Meßumformer F1, der ein elektromagnetischer Meßumformer, z. B. ein piezoelektrischer Kristall sein kann, sowie aus einem Taststift F3, der an einem im wesentlichen senkrechten, nach unten aus dem Gehäuse F herausragenden Tragarm F2 sitzt, der mit seinem oberen Ende auf den Meßumformer F' wirkt. A vertical support E protruding upwards from the carriage B is supported a scanning unit by means of a crosspiece E1. The scanning unit consists of one transducer F1 accommodated in a housing F, which is an electromagnetic transducer, z. B. can be a piezoelectric crystal, as well as a stylus F3, the at a substantially vertical, protruding downward from the housing F. Support arm F2 sits, which acts with its upper end on the transmitter F '.

Der Taststift F3 wird vom unteren Ende des Armes F2 so getragen, daß er in einer horizontalen Ebene liegt, die durch die mittlere Lage der Längsachse der rotierenden Welle A hindurchgeht. Der Tragarms2 ist bei F4 schwenkbar am Gehäuse des Umformers gelagert und durch eine vorgespannte Feder F5 mit der Innenwandung des Gehäuses F verbunden, so daß der TaststiftF3 von der rotierenden Hauptwelle A weggezogen wird und an der Oberfläche des zu prüfenden, nicht dargestellten Werkstückes angreift. Das Werkstück ist so gelagert, daß seine zu prüfende Oberfläche im wesentlichen parallel zur rotierenden Hauptwelle A verläuft.The stylus F3 is carried by the lower end of the arm F2 so that it lies in a horizontal plane through the middle position of the longitudinal axis the rotating shaft A passes through. The support arm2 can be swiveled on the housing at F4 of the converter and supported by a pretensioned spring F5 with the inner wall of the housing F connected so that the stylus F3 from the rotating main shaft A is pulled away and on the surface of the workpiece to be tested, not shown attacks. The workpiece is mounted so that its surface to be tested is essentially runs parallel to the rotating main shaft A.

Wird bei dieser Ausführungsform der Schlitten B entweder von Hand oder mittels eines Antriebes auf der rotierenden Hauptwelle A verschoben, so wird der Taststift F3 auf einer geraden horizontalen Bahn über die zu prüfende Oberfläche geführt und führt dabei eine weitere, im wesentlichen senkrecht zu dieser Oberfläche stattfindende Bewegung nach Maßgabe der Abweichungen dieser Oberfläche von der Geradlinigkeit aus. Diese Arbeitsbewegung vollzieht sich tatsächlich in der horizontalen Ebene, die durch die mittlere Lage der Längsachse der rotierenden Hauptwelle A hindurchgeht, und da diese mittlere Lage der Längsachse eine exakt gerade Linie definiert, bildet sie eine zweckmäßige Bezugslinie, relativ zu der die Arbeitsbewegung des Taststiftes F3 gemessen wird. Da der Schlitten B auf der rotierenden Hauptwelle A mittels einer V-Lagerung gelagert ist, deren Halbierungsebene parallel zu der zu prüfenden Oberfläche verläuft, werden Meßfehler, die infolge kleiner, über die Länge der Welle auftretender Durchmesserunterschiede auftreten könnten, vermieden; und da die Arbeitsbewegung des Taststiftes F3 in der senkrecht zu der zu prüfenden Oberfläche durch die mittlere Lage der Längsachse der Hauptwelle A gehenden Ebene erfolgt, werden auch diejenigen Meßfehler vermieden, die durch eine geringe Ungeradlinigkeit der Sekundärwellen D verursacht werden könnten. Is in this embodiment the carriage B either by hand or moved by means of a drive on the rotating main shaft A, so is the stylus F3 on a straight horizontal path over the surface to be tested out and thereby leads a further, essentially perpendicular to this surface movement taking place in accordance with the deviations of this surface from straightness the end. This work movement actually takes place in the horizontal plane, which passes through the middle position of the longitudinal axis of the rotating main shaft A, and since this middle position of the longitudinal axis defines an exactly straight line, forms it is an appropriate reference line, relative to which the working movement of the stylus F3 is measured. Since the carriage B on the rotating main shaft A by means of a V-bearing is mounted, the bisection plane of which is parallel to the surface to be tested runs, measurement errors, which are smaller as a result, occur over the length of the shaft Differences in diameter could occur, avoided; and there the work movement of the stylus F3 in the perpendicular to the surface to be tested through the middle Position of the longitudinal axis of the main shaft A going plane takes place, are also those Measurement errors avoided due to a slight irregularity in the secondary waves D could be caused.

Somit sind die einzigen zwischen dem Meßumformer Ft und dem Taststift F3 auftretenden unerwünschten Relativbewegungen des Taststiftes F3 diejenigen, die infolge geringer Abweichungen der Mittelachse der rotierenden HauptwelleA von der Geradlinigkeit entstehen können. Diese unerwünschten Relativbewegungen des TaststiftesF3 gegenüber dem Meßumformer FI treten mit der Drehzahl der Hauptwelle A entsprechenden Frequenz auf und verursachen bei den den Meßumformer verlassenden Meßsignalen Signalveränderungen mit einer entsprechenden Frequenz. Da diese unerwünschten Signalveränderungen erfindungsgemäß einer Filtereinrichtung Gl aus den Meßsignalen ausgeschieden werden, stellt das nach Verstärkung einem Meß-oder Anzeigegerät G2 zugeführte Meßsignal die tatsächliche Meßgröße dar, das die Abweichung der Geradlinigkeit der zu prüfenden Oberfläche angibt. Thus, the only ones between the transmitter Ft and the stylus F3 occurring unwanted relative movements of the stylus F3 those who due to slight deviations of the central axis of the rotating main shaft A from the Straightness can arise. These unwanted relative movements of the stylus F3 with respect to the measuring transducer FI occur with the speed of the main shaft A corresponding Frequency and cause signal changes in the measuring signals leaving the transmitter with a corresponding frequency. Since these undesired signal changes according to the invention a filter device Gl are eliminated from the measurement signals, this represents after amplification of a measuring or display device G2 the actual measuring signal Measured variable represents the deviation of the straightness of the surface to be tested indicates.

F i g. 3 zeigt den Verstärker G, dem das Ausgangssignal des Meßumformers zugeführt wird und den daran angeschlossenen Filterstromkreis G1 zum Ausscheiden der unerwünschten Signalveränderungen, wobei der Filterstromkreis Gt auf die Drehzahlfrequenz der Hauptwelle A abgestimmt ist. Das Abtasten der zu prüfenden Oberfläche muß dabei mit einer Geschwindigkeit erfolgen, die so gewählt ist, daß das Filter Gt diejenigen Signalveränderungen nicht aussondert, die durch Abweichungen von der Geradlinigkeit der Prüfoberfläche entstehen. F i g. 3 shows the amplifier G, to which the output signal of the transducer is supplied and the filter circuit G1 connected to it to be eliminated of unwanted signal changes, the filter circuit Gt on the speed frequency the main shaft A is tuned. The scanning of the surface to be tested must be done take place at a speed which is chosen so that the filter Gt those Signal changes are not weeded out due to deviations from the straightness the test surface.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach F i g. 4 ist der Schlitten B auf der rotierenden Hauptwelle A mittels einer V-Lagerung angebracht, die eine horizontale Halbierungsebene besitzt, wobei das Anliegen des Schlittens an dieser Lagerung durch eine Spannfeder H bewirkt wird, die mit dem Schlitten B und einem Glied verankert ist, welches eine Rolle Ht führt, die an einer Anschlagstange H2 entlangläuft. An Stelle der zwei Sekundärwellen D der Fig. 1 ist eine Führung Dt mit U-förmigem Querschnitt vorgesehen, in der die Laufrolle B3 gelagert ist. Die Arbeitsbewegung des Taststiftes F3 vollzieht sich in einer senkrechten Ebene, die durch die Mittelachse der rotierenden Hauptwelle A hindurchgeht, wobei die zu prüfende Oberfläche horizontal liegt. Hierbei können zusätzliche Meßfehler dadurch entstehen, daß die rotierende Hauptwelle A sich nach unten durchbiegt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, eine zusätzliche Signalkorrekturvorrichtung zu verwenden, die diese weiteren Fehler kompensiert. In the modified embodiment according to FIG. 4 is the sled B mounted on the rotating main shaft A by means of a V-bearing, the one has a horizontal bisection plane, the rest of the carriage on this Storage is effected by a tension spring H, which is connected to the carriage B and a Link is anchored, which leads a role Ht, which is attached to a stop rod H2 runs along. Instead of the two secondary shafts D of FIG. 1, a guide Dt provided with a U-shaped cross-section in which the roller B3 is mounted. the Working movement of the stylus F3 takes place in a vertical plane, the passes through the central axis of the rotating main shaft A, the one under test Surface is horizontal. This can result in additional measurement errors that the rotating main shaft A bends downward. In this case it is expedient to use an additional signal correction device that this compensated for further errors.

Eine derartige zusätzliche Korrekturvorrichtung zur Kompensation der durch einen Durchhang der Welle A hervorgerufenen Signaländerungen des Ausgangssignals des Meßumformers zeigt Fig. 5. Sie besteht im wesentlichen aus einer feststehenden Korrekturkurve J mit einer Oberfläche Jl, die entsprechend dem Meßergebnis geformt ist, das der TaststiftF3 beim Überqueren einer genau geraden, waagerechten Oberfläche liefert; ferner aus einer AbtastrolleJ2, die während des Abtastarbeitsganges der geformten Korrekturkurve folgt, und aus einem die Abtastrolle tragenden schwenkbaren Arm J3 sowie aus einem von dem schwenkbaren Arm betätigten, am Schlitten B gelagerten PotentiometerJ. Such an additional correction device for compensation the signal changes in the output signal caused by a sag in shaft A. of the transducer is shown in Fig. 5. It consists essentially of a fixed Correction curve J with a surface Jl which is shaped according to the measurement result is that the feeler pin F3 when crossing an exactly straight, horizontal surface supplies; also from a follower roller J2, which during the scanning operation of the shaped correction curve follows, and from a pivotable bearing the follower roller Arm J3 as well as one actuated by the pivotable arm and mounted on the slide B. Potentiometer J.

Die Rolle J2 wird mittels einer an ihm und an der Korrekturkurve befestigten Zugfeder J6 in Anlage an der Korrekturkurve gehalten. Das entsprechend der Korrekturkurve J verstellte Potentiometer führt dem Verstärker G, welchem das Ausgangssignal des Meßumformers zugeführt wird, zusätzlich eine Korrekturspannung zu. Die Bewegung der Abtastrolle J2 über die Korrekturkurve J muß synchron mit der Verschiebebewegung des Taststiftes über die zu prüfende Oberfläche erfolgen.The roller J2 is attached to it and to the correction curve by means of a Tension spring J6 held in contact with the correction curve. That according to the correction curve J adjusted potentiometer leads the amplifier G, which the output signal of the Transmitter is fed, in addition a correction voltage to. The movement of the follower roller J2 over the correction curve J must be synchronous with the displacement movement of the stylus over the surface to be tested.

Zur Prüfung vertikal oder horizontal gelagerter Oberflächen kann gewöhnlich ein- und dieselbe Ausführungsform der zusätzlichen Korrekturvorrichtung benutzt werden; dabei ist ein Schalter vorgesehen, durch den das Potentiometer der Korrekturvorrichtung ausgeschaltet wird, wenn eine Korrektur der Durchbiegung der Hauptwelle A erforderlich ist. For testing vertically or horizontally stored surfaces can usually one and the same embodiment of the additional correction device to be used; a switch is provided through which the potentiometer of the Correction device is turned off when correcting the deflection of the Main shaft A is required.

In manchen Fällen ist es möglich und zweckmäßig, die vorstehend beschriebene Korrekturvorrichtung in etwas abgeänderter Ausführung an Stelle der elektrischen Filtereinrichtung Gt zur Ausfilterung derjenigen Signalveränderungen aus den den Meßumformer verlassenden Meßsignalen, die mit einer Drehzahl der Hauptwelle A entsprechenden Frequenz auftreten, zu verwenden. Die Korrekturkurve der Korrekturvorrichtung besitzt in diesem Fall eine den Fehlern in der Geradlinigkeit der Längsachse des rotierenden Wellen- oder Drahtkörpers entsprechende wellige Oberflächenform. In some cases it is possible and appropriate to use the one described above Correction device in a slightly modified version instead of the electrical one Filter device Gt for filtering out those signal changes from the Transmitter leaving measurement signals that correspond to a speed of the main shaft A. Frequency occur to use. The correction curve of the correction device has in this case one of the errors in the straightness of the longitudinal axis of the rotating Wavy surface shape corresponding to corrugated or wire body.

Bei einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß F i g. 6 ragt ein an einem Schlitten K fest angebrachter Taststift K2 nach unten, der Schlitten K ist mittels zweier im Abstand voneinander angeordneten Federbänder K1 an einem Langfeld L befestigt. Das Laufglied ist so gelagert, daß es auf einer feststehenden, annähernd geraden Führung M in Abtastrichtung läuft, und zwar beispielsweise vermittels dreier Rollen, von denen zwei Rollen MI und M2 an Schrägflächen an der Oberkante der Führung M angreifen, während die dritte Rolle M3 seitlich an der Führung M anliegt. Zweckmäßigerweise sind die Federbänder Kl so vorgespannt, daß sie den Taststift K2 abwärts und in Berührung mit der zu prüfenden Oberfläche drücken, wobei sich die BänderKt während des durch die Bewegung des Laufgliedes L entlang der FührungM bewirkten Abtastganges so biegen, daß sich der Taststift K2 in einer im wesentlichen senkrecht zu der zu prüfenden Oberfläche verlaufenden Richtung bewegen kann. In a further modified embodiment of the invention Device according to F i g. 6 protrudes a stylus firmly attached to a carriage K K2 down, the carriage K is arranged at a distance from one another by means of two Spring straps K1 attached to a long field L. The barrel member is mounted so that it runs on a fixed, almost straight guide M in the scanning direction, for example by means of three roles, two of which are roles MI and M2 attack on inclined surfaces on the upper edge of the guide M, while the third role M3 rests on the side of the guide M. Appropriately, the spring strips Kl biased so that it moves the stylus K2 downwards and into contact with the test probe Surface, whereby the ligaments Kt during the movement of the barrel member L bend along the guide M caused scanning path so that the stylus K2 in a substantially perpendicular to the surface to be tested Direction can move.

Direkt über dem Taststift K2 und in der Ebene seiner Arbeitsbewegung ist ein parallel zum Verschiebeweg des Taststiftes verlaufender Draht N angebracht, dessen eines Ende an die Welle eines den Draht in Drehung versetzenden Elektromotors Nl angekoppelt ist (Fig. 7), während das andere Drahtende an eine drehbare Welle N2 angeschlossen ist, die eine Spannkraft auf den Draht N ausübt, und zwar vermittels einer Spannfeder N3 und eines fest auf der Welle sitzenden, die Feder N3 abstützenden Drucklagers N1. Der Draht N wird vorzugsweise an beiden Enden angetrieben, z. B. durch eine direkte mechanische Kupplung, die aus einem Zahnradgetriebe N5 und einer Kupplungswelle N6 bestehen kann. In F i g. 7 ist in gestrichelten Linien eine andere Ausführungsform der Kupplung dargestellt, die dann vorzuziehen ist, wenn der Draht N relativ lang ist. Diese Kupplung besteht aus einem selbstsynchronisierenden elektrischen Getriebe N'. Directly above the stylus K2 and in the plane of its working movement a wire N running parallel to the displacement path of the stylus is attached, one end of which is attached to the shaft of an electric motor which sets the wire in rotation Nl is coupled (Fig. 7), while the other end of the wire to a rotatable shaft N2 is connected, which exerts a tension on the wire N, namely by means of a tension spring N3 and one that is firmly seated on the shaft and supports the spring N3 Thrust bearing N1. The wire N is preferably driven at both ends, e.g. B. by means of a direct mechanical coupling consisting of an N5 gear drive and a Coupling shaft N6 can exist. In Fig. 7 is another in dashed lines Embodiment of the coupling shown, which is preferable when the wire N is relatively long. This clutch consists of a self-synchronizing electrical Gearbox N '.

Senkrecht zum Schlitten K ist zwischen den Federbändern Ki ein rohrförmiges Gehäuse P angebracht dessen Mittellinie horizontal verläuft und den rotie- renden Draht N im rechten Winkel schneidet, wobei der Draht N durch diametral einander gegenüberliegende Öffnungen Pl des Gehäuses P hindurchgeht, die dem Gehäuse P gestatten, sich während des Verschiebeweges des Taststiftes K2 an ihm entlang zu bewegen. In dem rohrförmigen Gehäuse P ist ein elektrooptischer Meßumformer untergebracht, der aus einer LichtquelleP2, einer KollimatorlinseP3, einer dicht vor dem rotierenden Draht N angeordneten Blende P4 mit einem horizontalen Schlitz von etwas größerer Weite als der Durchmesser des Drahtes N, einem Strahlenteilerprisma Ps hinter dem Draht N und einem Paar photoelektrischer VorrichtungenPs zur Aufnahme der vom Strahlenteiler ausgehenden Strahlenbündel, besteht. Die optische Achse des Meßumformers verläuft horizontal und schneidet den rotierenden DrahtN im rechten Winkel. Das Differentialausgangssignal der photoelektrischen VorrichtungenP6 wird verstärkt und dem Meß- oder Anzeigegerät zugeleitet. Wenn der Taststift K2 über die zu prüfende Oberfläche läuft, wird seine zu dieser Oberfläche senkrechte Arbeitsbewegung als eine in bezug auf den rotierenden DrahtN senkrechte Bewegung des Meßumformers reproduziert; wodurch die eine der photoelektrischen Vorrichtung p6 mehr Licht als die andere erhält und das Differentialausgangssignal der photoelektrischen Vorrichtungen P6 die Arbeitsbewegung des Taststiftes K2 wiedergibt, wie sie sich aus den Abweichungen der geprüften Oberfläche von der Geradlinigkeit ergibt. Between the spring straps Ki, a tube-shaped one is perpendicular to the carriage K Housing P attached whose center line runs horizontally and the rotary end Wire N intersects at right angles, with wire N being diametrically through each other opposite openings Pl of the housing P passes through, which allow the housing P, to move along it during the displacement path of the stylus K2. In the tubular housing P an electro-optical transducer is housed, the from a light source P2, a collimator lens P3, one close to the rotating one Wire N arranged aperture P4 with a horizontal slot of slightly larger Width than the diameter of the wire N, a beam splitter prism Ps behind the Wire N and a pair of photoelectric devices Ps for receiving from the beam splitter outgoing bundle of rays. The optical axis of the transmitter runs horizontally and cuts the rotating wireN at right angles. The differential output signal the photoelectric device P6 is amplified and the measuring or display device forwarded. When the stylus K2 runs over the surface to be tested, its working movement perpendicular to this surface as one with respect to the rotating one WireN reproduces vertical movement of the transducer; whereby the one of the photoelectric Device p6 receives more light than the other and the differential output signal of the photoelectric devices P6 reproduces the working movement of the stylus K2, as it results from the deviations of the tested surface from the straightness results.

Bei einer Abänderung der zuletzt beschriebenen Ausführungsform wird an Stelle des Drahtes eine dünne Welle verwendet. In diesem Fall können sich kleine Meßfehler wiederum dadurch ergeben, daß die Achse dieser Welle nicht exakt geradlinig ist und auch durch Durchbiegung der Welle, wenn eine horizontale Oberfläche geprüft wird. Diese Fehler können in der Art und Weise berichtigt werden, wie sie bei der mit einem rotierenden Draht arbeitenden Ausführungsform vorstehend beschrieben ist. If the last-described embodiment is modified a thin shaft is used in place of the wire. In this case, small Measurement errors in turn result from the fact that the axis of this shaft is not exactly straight is and also by deflection of the shaft when examined a horizontal surface will. These errors can be corrected in the manner described in the working with a rotating wire embodiment is described above.

Claims

Claims: 1. Device for checking the straightness of a Surface by means of a mechanical arranged on a movable slide Stylus, with the slide in the longitudinal direction parallel to the one to be tested Surface lying, a reference value presenting member is performed and the Working movement of the stylus applied to a transducer whose electrical Output signals are fed to a display device showing the deviations indicates the straight course of the surface to be tested in relation to the reference element, characterized in that the reference member is a set in rotation about its longitudinal axis Shaft or wire body (A, N) is used, and the carriage (B, K) together with the carried by him stylus (F3, K2) is guided so that the working movement of the Stylus (F3, K2) in a through the middle position of the longitudinal axis of the rotating Wave or wire body (A, N) going plane, and that a filter device (Gl) those signal changes from those leaving the transducer (Fl, p2 to P6) Filters out measurement signals with one of the speed of the rotating shaft or Wireframe (A, N) corresponding frequency occur.

2. Device according to claim 1, characterized in that the reference member is designed as a rigid, rotating shaft (A) that extends over its entire working length has an exactly circular cross-section and over which the carriage (B) by means of a V-bearing is slidably guided, the two axially spaced from each other Pairs of bearing elements at an angle to one another and engaging on the slide (B1), the bisection plane of which is perpendicular to the plane of the working movement of the runs on an electromechanical measuring transducer (F ') acting stylus (F3), and that another bearing element (B3) carried by the carriage (B) along a additional guide (D) parallel to the shaft (A).

3. Device according to claim 1, characterized in that the the Stylus (K ") carrying carriage on a straight line, parallel to the rotating one Shaft or wire body (N) extending guide (M) is slidably mounted and relative to the guide (M) in the direction of the working movement of the stylus (K2) is movable, and a preferably electro-optical transducer (P2 to P6), which is relative to the direction of this working movement Movement between the carriage (K) and the shaft or wire body (N) responds.

4. Device according to claim 1 and 3, characterized in that the carriage (K) by means of parallel, flexible spring strips (Kl) along one the guide (M) slidable running member (L) is mounted.

5. Device according to claim 1 and 3, characterized in that the rotating shaft or wire body (N) with adequate clearance through openings (pl) a preferably electro-optical measuring transducer connected to the slide (K) (P2 to P6) receiving housing (P) passes through.

6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that to compensate for the sagging or bending of the rotating Wave or wire body (A, N) caused signal changes of the output signal of the transducer (Fl, p2 to p6) an additional correction device (J4) is provided which is movable by a synchronous with the feed movement of the slide (B, K), a fixed correction curve (J) tapping scanning element (J2) is controlled.

7. Device according to claim 1 and 6, characterized in that the correction device is used to correct those signal changes that with one of the speed of the rotating shaft or wire body (A, N) corresponding Frequency occur and that the correction curve tapped off by the sampling element (as in J2) one of the errors in the straightness of the longitudinal axis of the rotating shaft or Wire body (A, N) has corresponding wavy surface shape.

Documents considered: German Patent No. 923 747; German Auslegeschrift No. 1 100 978; British Patent No. 552,675; Canadian Patent No. 590,229; U.S. Patent No. 2633,020; "Journal of the Optical Society of America ", 1955, pp. 112-121.