DE1265994B - Einrichtung zur Bildung eines Mittelwert-Oberflaechenmasses einer auf Rauheit und Welligkeit zu pruefenden Werkstueckoberflaeche - Google Patents

Einrichtung zur Bildung eines Mittelwert-Oberflaechenmasses einer auf Rauheit und Welligkeit zu pruefenden Werkstueckoberflaeche

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DE1265994B
DE1265994B DE1964P0035107 DEP0035107A DE1265994B DE 1265994 B DE1265994 B DE 1265994B DE 1964P0035107 DE1964P0035107 DE 1964P0035107 DE P0035107 A DEP0035107 A DE P0035107A DE 1265994 B DE1265994 B DE 1265994B
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DE1964P0035107
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Werner Gerighausen
Konrad Kunzmann
Dr-Ing Johannes Perthen
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JOHANNES PERTHEN DR ING
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JOHANNES PERTHEN DR ING
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/34Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Bildung eines Mittelwert-Oberflächerunaßes einer auf Rauheit und Welligkeit zu prüfenden Werkstückoberfläche Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Bildung eines Mittelwert-Oberflächenmaßes einer auf Rauheit und Welligkeit zu prüfenden Werkstückoberfläche nach dem System des Hüllprofils (E-System) mit zwei Tastfühlern mit verschieden stark gekrümmten Tastflächen, die in einem gemeinsamen Führungsstück hintereinander angeordnet sind und mittels einer besonderen Führungsbahn über die Werkstückoberfläche geführt werden, wobei jedem Tastfühler ein elektromechanischer Meßwandler sowie eine von einem Oszillator höherer Frequenz gespeiste elektrische Meßbrücke zugeordnet ist und die innerhalb einer bestimmten Bezugsmeßstrecke gebildeten elektrischen Meßgrößen nach Verstärkung, Demodulation und Integration einem Anzeigeinstrument zugeführt werden.
  • Das wichtigste Mittelwert-Oberflächenmaß ist die Glättungstiefe. Zur Ermittlung dieser Glättungstiefe geht man von der Vorstellung aus, daß über die Oberfläche des Werkstückes eine Kugel mit einem bestimmten Radius abrollt. Der Mittelpunkt dieser Kugel beschreibt eine bestimmte Bahn, die aus in Richtung auf die Oberfläche zu offenen Kreisbögen besteht. Diese Mittelpunktsbahn wird um den Betrag des Kugelradius so an das Oberflächenprofil herangezogen, daß sie die höchsten Spitzen, über die die Kugel hinwegrollt, berührt. Diese nun das Oberflächenprofil berührende Linie bezeichnet man als »Hüllprofil«.
  • Die Zusammenhänge sind aus A b b. 1 ersichtlich.
  • Darin sind in Abhängigkeit von der Stellung des Tastsystems auf der Meßstreckex das wirkliche Oberflächenprofil i (»Istprofil«), das »Hüllprofil( e und das »mittlere Profil« m eingezeichnet; Ye und y; sind die mit den Meßtastern feststellbaren Ordinaten des Hüll- bzw. Istprofils in bezug auf eine Bezugslinie B, welche durch die Gleitfläche der Führungsbahn des Tastsystems festgelegt ist. Mit ym sind die Ordinaten des mitteleren Profils und mit Rp die Glättungstiefe bezeichnet (Rp = ym-ye).
  • Zwischen dem Hüllprofil e und der wirklichen Oberflächengestalt i befindet sich nun in den Tälern des Oberflächengebirges ein bestimmter Luftraum.
  • Wird dieser Luftraum unter dem Hüllprofil einW geebnet, beispielsweise dadurch, daß innerhalb bestimmter Grenzen eines als Querschnitt aufgezeichneten Oberflächenprofils dieser Luftraum planimetriert und durch die Länge der Bezugsstrecke dividiert wird, dann erhält man ein mittleres Abstandsmaß und eine gegenüber dem Hüllprofil um dieses Abstandsmaß verschobene weitere Linie, die mit dem Hüllprofil in ihrer Gestalt übereinstimmt. Diese Linie bezeichnet man als das »mittlere Profil«.
  • Der Abstand zwischen dem Hüllprofil und dem mittleren Profil ist die »Glättungstiefe«, und zwar die Glättungstiefe nach dem sogenannten E-System, wobei unter dem E-System ein solches verstanden wird, bei dem für die Ermittlung von Oberflächenmaßzahlen von dem Hüllprofil ausgegangen wird, das durch Abrollen einer Kugel mit bestimmtem Durchmesser auf der Oberflächengestalt entstanden ist.
  • Die bisher üblichen elektrischen Oberflächenmeßgeräte, die nach dem Tastschnittverfahren arbeiten, verwenden ein elektrisches Tastsystem, das sich mit einer Gleitkufe auf der Oberfläche abstützt. Die Gleitkufe überbrückt die Oberflächenfeingestalt. In dem Tastsystem befindet sich ein elektromechanischer Wandler, an dessen beweglichem Element eine feine Tastspitze angebracht ist, die das Oberflächenprofil abtastet. Die Höhendifferenz zwischen dieser Tastspitze und der Gleitkufe ergibt die Profiltiefe, die in eine elektrische Größe umgewandelt und verstärkt und zur Ermittlung der Glättungstiefe benutzt werden kann.
  • Der Auflagepunkt der Gleitkufe liegt nun aber stets etwas vor oder hinter dem Auflagepunkt der Tastspitze. Dieser Horizontalabstand kann aus konstruktiven Gründen nicht viel kleiner als 1 mm gemacht werden, ist aber in der Regel noch größer. Die Verwendung einer Gleitkufe, die in der Mitte durchbohrt ist, so daß an dieser Stelle die Tastspitze austreten kann, hat sich nicht bewährt, weil die Diamantspitze immerhin eine Öffnung von etwa 1 mm Durchmesser in der Gleitkufe benötigt, wodurch die benötigte kugelige Auflagefläche der Gleitkufe zerstört wird.
  • Auch durch ein Verrunden der Durchtrittsbohrung würde die für die Ermittlung der Oberflächenmaße wichtige Gestalt der Gleitkufe unzulässig verändert (Ring statt Kugel), während andererseits eine noch kleinere enge Bohrung für die Tastspitze die Gefahr einer Verschmutzung und des Klemmens in der Bohrung hervorgerufen würde. Aus diesem Grund ist ein geringes Vorsetzen der Tastspitze gegenüber der Gleitkufe mit großem Abrundungsradius praktisch noch die günstigste Lösung. Allerdings entstehen dadurch Meßfehler, weil das Tiefenmaß ja auf Teile der Oberfläche bezogen wird, die sich nicht unmittelbar an der Diamantspitze, sondern in einiger Entfernung, nämlich im Abstand der Tastspitze zum Auflagepunkt der Gleitkufe, befinden.
  • Es ist nun bereits ein Verfahren bekannt, diese Verschiebung der Bezugspunkte dadurch auszugleichen, daß sowohl die Diamantspitze als auch eine mit großem Abrundungsradius versehene Kugelkalotte auf je eine elektromechanischen Wandler arbeiten, während das Tastsystem selbst im Verhältnis zur Oberfläche auf einer besonderen Führungsbahn geführt wird. Die von beiden elektromechanischen Wandlern erzeugten und in der üblichen Weise verstärkten elektrischen Meßgrößen werden je einem Integrator zugeführt; anschließend wird die Differenz aus den beiden Integrationsergebnissen gebildet.
  • Hierbei ist in der praktischen Durchführung jedoch nachteilig, daß außer dem Aufwand für zwei getrennte elektromechanische Wandler auch noch zwei vollständig aufgebaute elektrische Meßverstärker und zwei Integratoren erforderlich sind, um zum Schluß die Differenz der beiden Mittelwerte als Endergebnis zu erhalten.
  • Man kann zwar den Aufwand für die beiden Meßverstärker dadurch verringern, daß man die beiden elektromechanischen Wandler mit möglichst weit auseinander liegenden Trägerfrequenzen speist und beide Frequenzen über denselben Meßverstärker verstärkt, aber vor der Demodulation dann getrennt demoduliert und den beiden Integratoren zuführt. Auch der hierfür erforderliche Aufwand ist jedoch noch erheblich.
  • Eine weitere Verbesserungsmöglichkeit besteht darin, zwei verschiedene Modulationsverfahren zu verwenden, beispielsweise für den einen elektromechnischen Wandler Amplitudenmodulation und für den anderen Frequenz- oder Phasenmodulation. Aber auch in diesem Fall muß man außer dopppelten Modulatoren noch doppelte Demodulatoren und doppelte Integratoren verwenden. Der Aufwand ist in jedem Fall beträchtlich, ganz abgesehen davon, daß die ständige Kontrolle zweier verschiedener Vertsärkungskanäle und Rechenschaltungen mit Schwierigkeiten verbunden ist.
  • Es wurde auch bereits ein Oberflächenprüfgerät zur Ermittlung der Glättungstiefe einer auf Rauheit und Welligkeit zu prüfenden Oberfläche nach dem Hüllprofilsystem vorgeschlagen, das mit einem Doppeltaster der oben beschriebenen Art ausgestattet ist, dessen zwei Tastsysteme durch eine Stellschraube auf gleicheMeßempfindlichkeitabgestimmtwerdenkönnen.
  • Bei diesem Oberflächenprüfgerät kann zwar die Subtraktion der von den Tastern gelieferten Meßwerte bereits nach den Eingangsbrücken erfolgen, so daß die Eingangsbrücken der beiden Taster an einen gemeinsamen Trägerfrequenzverstärker mit nachfolgendem Demodulator angeschlossen werden können.
  • Derartige auf gleiche Meßempfindlichkeit abgestimmte Doppeltaster sind jedoch mechanisch kompliziert, störungsanfällig und schwierig zu handhaben.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit den üblichen marktgängigen Doppeltastersystemen unmittelbar nach den beiden den Tastern zugeordneten Meßstücken die Differenz der von den beiden Meßwandlern geliefertenmodulierten elektrischen Meßgrößen gebildet und hieraus die Glättungstiefe ermittelt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausgänge der beiden Meßbrücken über Transformatorwicklungen gegeneinander geschaltet und mit ihrem gemeinsamen Ausgang über einen Verstärker sowie einen Phasendemodulator an einen Integrator angeschlossen sind, der einen Kondensator enthält, welcher über einen Widerstand durch die vom Demodulator abgegebenen positiven und negativen Meßgrößen aufgeladen wird und sowohl mit einem weiteren Kondensator additiv zusammengeschaltet ist, als auch im Gitterkreis einer Elektronenröhre mit Doppelsystem liegt, deren anderer Gitterkreis ebenfalls einen Kondensator gleicher Größe wie der erwähnte erste Kondensator aufweist, und daß die zwischen den beiden Kathoden der Elektronenröhre entstehende Spannung über einen von einem Oszillator gespeisten Ringmodulator, einen Trägerfrequenzverstärker und einen Demodulator an den den Demodulatorausgang abschließenden weiteren Kondensator angelegt wird, so daß an diesem Kondensator eine Spannung von gleicher Größe, aber entgegengesetzter Polarität als die des ersten Kondensators entsteht.
  • Die durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bewirkte Differenzbildung der beiden MeS größen entspricht nicht der bereits bekannten Differenzbildung, denn bei der Erfindung ist die Differenzbildung der beiden Meßgrößen zeitlich gegeneinander verschoben, da die beiden Meßtaster nacheinander die der Auswertung unterliegende Meß strecke durchlaufen. Infolgedessen entstehen am Ausgang des Demodulators positive und negative elektrische Meßgrößen, die von dem angeschlossenen Integrator verarbeitet werden müssen.
  • Der gesamte Meßvorgang besteht vielmehr aus einem Anfangs- und einem Endabschnitt, in denen jeweils nur ein Meßtaster Meßwerte liefert und keine Differenzbildung eintritt, sowie aus einem mittleren Abschnitt, den beide Taster gemeinsam durchlaufen und in dem eine Differenzbildung durchgeführt wird.
  • Dabei erfolgt jedoch die Differenzbildung z',d5chen Meßpunkten, die um festen Abstand gegeneinander verschoben sind. Da der auf den Demodulator folgende Integrator positive und negative Meß größen mit der gleichen Genauigkeit integrieren kann, erreicht man mit einem im Vergleich zu den bekannten Ausführungen wesentlich verringerten Geräteaufwand - es wird nur je ein Meßwertverstärker, ein Demodulator und ein Integrator benötigt - eine exakte unmittelbare Ermittlung des gesuchten Mittelwert-Oberflächenmaßes (Glättungstiefe), wobei die üblichen marktgängigen D oppeltastersysteme Verwendung finden können, die sich durch einen einfachen, robusten Aufbau und eine große Störungsfreiheit auszeichnen. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Integrators 27 ein gleichfalls zur linearen Integration positiver und negativer Meßgrößen dienender Integrator 30 vorgesehen ist, der einen Kondensator 31 enthält, der vor Beginn einer Messung durch eine Gleichspannungsquelle 33 auf ein bestimmtes Anfangspotential aufladbar und während der Messung Eingang und Ausgang eines Verstärkers 32 geschaltet ist, und daß während der Messung das Anzeigeinstrument 34 zwischen den einen Pol der Gleichspannungsquelle 33 und den vor Beginn der Messung mit demselben Pol verbundenen Anschluß des Kondensators 31 geschaltet ist.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand der A b b. 2 bis 5 veranschaulicht.
  • A b b. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines bei der erfindungsgemäßen Einrichtung benutzten bekannten Doppeltastsystems, wobei T1 und T2 die beiden elektrischen Längenfeintaster bekannter Bauart darstellen, die in einem Führungsstück F im Abstand a voneinander angebracht sind, so daß ihre Tastbolzen voneinander unabhängig, jedoch zueinander parallele Hubbewegungen ausführen können. Jeder Taster ist mit einem Meßwertgeber M1 bzw. M2 ausgestattet, in welchem zu den axialen Vorstellungen der Tastbolzen proportionale Meßwerte erzeugt werden, während die Taster mittels des Führungsstückes F über die Bezugsstrecke Bewegt werden. Das Führungsstück gleitet dabei über ein relativ zur Oberfläche ruhendes Gleitstück G.
  • Der Taster T1 erfaßt die das Hüllprofil kennzeichnenden Ordinatenwerte ye und der Taster T die das Istprofil kennzeichnenden Ordinatenwerteys. Die innerhalb der Meßstrecke von den Tastern T1 und T2 aufgenommenen Meßwerte werden über gesteuerte Schalter in die Meßanordnung weitergeleitet. Da die beiden Taster um den Abstand a hintereinanderliegen, entsteht die Differenz (yc-yt) ebenfalls aus solchen yZ- bzw. ye-Werten, die um die Strecke a auseinander liegen (A b b. 3).
  • Zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung dient A b b. 4, in welcher die von der Tasteranordnung gelieferte Meßgröße (yt-ye) und die Stellung der Taster T1 und T, auf der Meßstrecke x als Funktionen der Beobachtungszeit dargestellt sind.
  • Wenn sich das Gleitstück F samt den beiden Tastern T1 und T2 mit gleichförmiger Geschwindigkeit aus seiner Anfangsstellung von links nach rechts bewegt, wird der Meßtaster % den Punkt x1 der Bezugsmeßstrecke 1 im Zeitpunkt t1 erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird nun der Meßwertgeber M2 durch einen Schaltvorgang an den Eingang der Meßanordnung angeschlossen, so daß y-Werte eingespeist werden.
  • Wenn sodann der Meßtaster T1 im Zeitpunkt t2 bei x1 in die Bezugsmeßstrecke l eintritt, wird auch der Meßwertgeber M1 durch einen weiteren Schaltvorgang an den Eingang der Meßanordnung angeschlossen, so daß nun auch ye-Werte in die Anordnung eingespeist werden. Durch die Gegeneinanderschaltung der Sekundärspulen der den beiden Meßwertgebern zugeordneten Transformatoren gelangen die Differenzen aus yz-Werten (mit den Abszissen Xn) und ye-Werten (mit den Abszissen xn-a) zur Messung.
  • Wenn der Meßtaster T2 im Zeitpunkt t3 die Bezugsmeßstrecke l bei x2 wieder verläßt, wird der Meßwertgeber M2 durch einen erneuten Schaltvorgang von der Meßanordnung getrennt, womit die Einspeisung weiterer Ys-Werte unterbleibt. Dagegen werden von dem Meßtaster T1, der sich zu dieser Zeit an der Stelle (x2-a) der Bezugsmeßstrecke befindet, noch so lange yt-Werte in die Anordnung eingespeist, bis auch er die Bezugsmeßstrecke l bei x2 zum Zeitpunkt t4 verläßt.
  • Während des soeben geschilderten Meßvorganges werden in den einzelnen Zeitabschnitten im Integrator der erfindungsgemäßen Schaltung folgende Integrale gebildet: Die während der Zeit von t1 bis t2 gespeicherte elektrische Meßgröße ist proportional der Summe der aufgeführten Integrale, nämlich Aus diesem Integralwert ergibt sich der gesuchte Wert der Glättungstiefe RX für die Bezugsstrecke durch Division durch den Längenwert der Bezugssmeßstrecke (x1X2) Diese Division wird erfindungsgemäß durch Eichung der Skalenteilung des Anzeigeinstrumentes berücksichtigt, wobei bei der Messung eine konstante Bezugsmeßstrecke eingehalten wird und somit das Anzeigeinstrument direkt die Werte für die Glättungstiefe angibt.
  • A b b. 5 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung, wobei der Tastbolzen T1, die Spulen 1 und 2 sowie der Tastbolzen T2 und die Spulen 5 und 6 die wesentlichen Teile einer bekannten Doppeltasteranordnung darstellen. Die Spulen 1 und 2 des Tasters T1 sind mit den Spulen 3 und 4 und entsprechend die Spulen 5 und 6 des Tasters T2 mit den Spulen 7 und 8 zu Meßbrücken zusammengefaßt. Die Meßbrücken werden über Leitungen 9 und 10 sowie 11 und 12 von einem Oszillator 13 mit Trägerspannung versorgt. Durch die axialen Bewegungen der Tastbolzen T1 und T2 wird der Abgleich der Meßbrücken geändert, so daß die nachgeschalteten Primärspulen 15 und 17 zweier Transformatoren über die Leitungen 14 bzw. 16 Spannung erhalten.
  • Die Sekundärspulen 18 und 19 der beiden Transformatoren sind gegeneinandergeschaltet, so daß die Differenz der in den Spulen 18 und 19 induzierten Spannungen über die Leitung 20 an den Eingang eines bekannten Trägerfrequenzverstärkers 21 gelangt.
  • An Stelle der genannten Ausführungsform der Halbbrückentaster in Verbindung mit ergänzenden Halbbrücken und Transformatoren vor dem Eingang des Gerätes können z. B. auch Tastsysteme verwendet werden, die statt zwei Spulen vier Spulen aufweisen.
  • Diese Spulen werden dann so geschaltet, daß die vom Oszillazor 13 gelieferte Wechselspannung auf die beiden anderen Spulen induziert wird. Dadurch, daß diese weiteren Spulen gegeneinandergeschaltet werden, erhält man an den Ausgangsklemmen dieses Spulensystems eine Wechselspannung, die derjenigen entspricht, wie die von einem Halbbrücken-Spulensystem in Verbindung mit einer im Gerät angeordneten ergänzenden Halbbrücke geliefert wird. Die auf diese Weise von den vier Spulen jedes Meßtasters gelieferten Ausgangsspannungen werden mit entgegengesetzter Polung elektrisch hintereinandergeschaltet und wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen die Leitung des Verstärkereingangs und Masse gelegt.
  • Die im Trägerfrequenzverstärker 21 verstärkte Differenzspannung wird über die Leitung 22 einem bekannten Phasendemodulator zugeführt und dort phasenrichtig gleichgerichtet. Zu diesem Zweck wird vom Oszillator 13 dessen Trägerspannung sowohl den Meßbrücken als auch über die Leitungen 23, 24 dem Phasendemodulator 25 zugeführt.
  • Am Ausgang des Demodulators 25 entstehen nun positive und negative elektrische Spannungen bzw.
  • Ströme, die einem Integrator 27 über die Leitung 26 zugeführt werden. Hierdurch wird über einen Widerstand 28 ein Kondensator 29 aufgeladen, der im Gitterkreis des einen Systems einer Elektronenröhre 30 mit Doppelsystem liegt. Das andere System dieser Elektronenröhre besitzt in seinem Gitterkreis ebenfalls einen Kondensator31, der dieselbe Größe wie der Kondensator 29 hat, aber nicht aufgeladen wird.
  • Durch die Aufladung des Kondensators 29 entsteht zwischen den Kathoden 34 und 35 der Elektronenröhre 30 eine Spannung, die einem Ringmodulator 36 zugeführt wird. Dieser Ringmodulator erhält aus einem Oszillator 37 eine Wechselspannung, die mit der an den Kathoden 34 und 35 abgegriffenen Steuerspannung moduliert wird. Anschließend erfolgt Verstärkung in einem Trägerfrequenzverstärker 38 und Gleichrichtung in einem phasenempfindlichen Demodulator 39. Wird die Verstärkung der zugeführten Steuerspannung gleich Eins gewählt, so entsteht am Kondensator 40, der den Demodulatorausgang 39 abschließt, eine Spannung, die dieselbe Größe, aber entgegengesetzte Polarität derjenigen Spannung besitzt, auf die der Kondensator 29 aufgeladen wurde.
  • Da die Kondensatoren 29 und 40 additiv zusammengeschaltet sind, ist ihre Gesamtspannung gegen Masse demnach »Null«.
  • Durch diese Anordnung bleibt das Spannungs gefälle zwischen der Ladespannung und der Spannung an den Kondensatoren 29 und 40 konstant. Infolgedessen fließt durch den Widerstand 28 ein konstanter Strom, und die Kondensatoren 29 und 40 werden streng zeitproportional gleich aufgeladen.
  • Der Kondensator 29 kann sowohl mit positiver als auch mit negativer Spannung aufgeladen werden, weil in der Leitung 26 keine Sperrdiode für eine bestimmte Polarität vorhanden ist. Einer zu raschen Entladung des Kondensators 29 wirkt der Widerstand 28 entgegen. Außerdem besteht - wie bereits dargelegt worden ist - durch die Reihenschaltung der entgegengesetzt aufgeladenen Kondensatoren 29 und 40 kein Potential gegen Masse, wodurch ebenfalls keine Entladung stattfindet.
  • Die Meßgrößenanzeige der gesuchten Glättungstiefe RX erfolgt dadurch, daß die an den Kathoden 34 und 35 entstehende Spannung dem Anzeigeinstrument 41 zugeführt wird, indem die Kathode 34 der Röhre 30 ein konstantes Potential erhält, während die Kathode 35 dem Potential folgt, auf das der Kondensator 40 aufgeladen wird. Dieses Potential steuert über den Kondensator 31 das zweite Gitter der ElektronzaF röhre 30. Durch Schalter 32 und 33 werden vor Beginn jeder Messung die Kondensatoren 29 und 31 entladen, wodurch sich auch der Kondensator 40 entlädt.
  • A b b. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich der Integrator anders als bei der Einrichtung gemäß Ab b. 5 ausgebildet ist. Dieser Integrator 50 enthält einen Kondensator 51, der in der dargestellten Schaltstellung zweier Schalter 55, 56 an eine Gleichspannungsquelle 53 angeschlossen ist Befinden sich die Schalter 55, 56 dagegen in der anden, nicht veranschaulichten Schalterstellung, so liegt der Kondensator 51 zwischen dem Eingang und dem Ausgang eines Elektronenröhrenverstarkers 52. Ein An. zeigeinstrument 54 ist zwischen dem Ausgang des Verstärkers 52 und der Gleichspannungsquelle 53 angeordnet. Der Eingang des Verstärkers 52 kann durch einen Schalter 52 entweder an Masse oder nber einen Widerstand 58 mit der Leitung 26 verbunden werden.
  • Vor Beginn einer Messung wird der Kondensator 51 zunächst entladen, indem die Schalter 55 und 56 in ihre untere Schaltstellung und der Schalter 57 in seine obere Schaltstellung gelegt werden. Dann werden die beiden Schalter 55, 56 wieder in ihre ta in Zeichnung veranschaulichte obere Scbaltstellung umgelegt, so daß der Kondensator 51 durch die GlsXohspannungsquelle 53 auf ein bestimmtes Anfsngs potential aufgeladen wird.
  • Werden dann die Schalter55, 56 und 57 in ihre untere Schaltstellung geführt, so ist der Integrator 50 für eine kontinuierliche, lineare Integration der auf der Leitung 26 eintreffenden positiven und negativen elektrischen Signale bereit.
  • Das Anzeigeinstrument 54 liegt zunächst noch zwischen Punkten gleichen Potentials (da ja der Kondensator 51 vor Beginn der Messung auf das Potential der Gleichspannungsquelle 53 aufgeladen wurde). Das Instrument zeigt zunächst daher den Wart Null an. Durch positive und negative Meßwertsignale wird dann das Potential des Kondensators 51 entsprechend vergrößert oder verkleinert. Durch den parallel zum Verstärker 52 zwischen Eingang und Ausgang geschalteten Kondensator werden die Ausgangsspannungen des Verstärkers 52 auf den Eingang negativ zurückgekoppelt. Hierdurch wird die wirksame Kapazität des Kondensators 51 vergrößert und eine exakte lineare Integration positiver und negativer Meßwerte erreicht.
  • Die Meßgröße, im vorliegenden Fall die Glättungsr tiefe Rp, wird am Instrument 54 angezeigt.

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Bildung eines Mittelwert-Oberflächenmaßes einer auf Rauheit und Welliglesit zu prüfenden Werkstücksoberfläche nach dem b stem des Hüllprofils (E-System) mit zwei lSstfühlern mit verschieden stark gekrümmten Tastflächen, die in einem gemeinsamen FührungssSk hintereinander angeordnet sind und mittels einer besonderen Führungsbahn über die Werkstüokoberfläche geführt werden, wobei jedem Tast fühler ein elektromechanischer Meßwertwandler sowie eine von einem Oszillator höherer Frequenz gespeiste elektrische Meßbrücke zugeordnet ist und die innerhalb einer bestimmten Bezugsmeßstrecke gebildeten elektrischen Meßgrößen nach Verstärkung, Demodulation und Integration einem Anzeigeinstrument zugeführt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ausgänge der beiden Meßbrücken über Transformatorwicklungen (z. B. 15, 17, 18, 19) gegeneinandergeschaltet und mit ihrem gemeinsamen Ausgang (20) über einen Verstärker (21) sowie einen Phasendemodulator (25) an einen Integrator (27) angeschlossen sind, der einen Kondensator (29) enthält, welcher über einen Widerstand (28) durch die vom Demodulator (25) abgegebenen positiven und negativen Meßgrößen aufgeladen wird und sowohl mit einem weiteren Kondensator (40) additiv zusammengeschaltet ist, als auch im Gitterkreis einer Elektronenröhre (30) mit Doppelsystem liegt, deren anderer Gitterkreis ebenfalls einen Kondensator (31) gleicher Größe wie der erwähnte erste Kondensator (29) aufweist, und daß die zwischen den beiden Kathoden (34 bzw. 35) der Elektronenröhre (30) entstehende Spannung über einen von einem Oszillator (37) gespeisten Ringmodulator (36), einen Trägerfrequenzverstärker (38) und einen Demodulator (39) an den den Demodulatorausgang abschließenden weiteren Kondensator (40) angelegt wird, so daß an diesem Kondensator (30) eine Spannung von gleicher Größe, aber entgegengesetzter Polarität als die des ersten Kondensators (29) entsteht.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Integrators (27) ein gleichfalls zur linearen Integration positiver und negativer Meßgrößen dienender Integrator (50) vorgesehen ist, der einen Kondensator (51) enthält, der vor Beginn einer Messung durch eine Gleichspannungsquelle (53) auf ein bestimmtes Anfangspotential aufladbar und während der Messung zwischen Eingang und Ausgang eines Verstärkers (52) geschaltet ist, und daß während der Messung das Anzeiginstrument (54) zwischen den einen Pol der Gleichspannungsquelle (53) und den vor Beginn der Messung mit demselben Pol verbundenen Anschluß des Kondensators (51) geschaltet ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (1, 2 bzw. 5, 6) der beiden Taster (T1 und T2) mit je zwei weiteren Spulen (3, 4 bzw. 7, 8) zu zwei Meßbrücken zusammengefaßt sind.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der beiden Meßbrücken jeweils mit der Primärspule (15, 17) je eines Transformators verbunden sind, deren Sekundärspulen (18, 19) gegeneinandergeschaltet sind.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Primärspulen eines einzigen Transformators derart an die Ausgänge der Meßbrücken angeschlossen sind, daß sie von den Meßströmen gegensinnig durchflossen werden und an den Enden der einzigen Sekundärspule des Transformators eine Spannung auftritt, die der Differenz der Primärspulenspannungen proportional ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Taster (I und II) nach dem Differentialtransformatorenprinzip arbeiten, wobei die vom Oszillator (13) an zwei Primärspulen gelieferte Trägerfrequenzspannung mit einer vom Tastbolzenhub abhängigen Kopplung auf zwei Sekundärspulen wirkt, die derart elektrisch hintereinandergeschaltet sind, daß an ihren freien Spulenenden eine Wechselspannung auftritt, die der Differenz der Auslenkungen der Tastbolzen (T1 und T2) proportional ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 880 656, 894452, 976181, 976182, 977 396; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 068 025, 1 204 839; USA.-Patentschrift Nr. 2 460 726; DlN-Normblatt Nr. 4762, Bl. 1 bis 3, 1960.
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