DE1271998B - Elektrisches Oberflaechenpruefgeraet zur Ermittlung der tragenden Laenge bzw. des Profiltraganteils des Oberflaechenprofils eines Werkstuecks - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIb

Deutsche Kl.: 42 b-12/05

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 71 998.1-52 (R 38197)

24.Juni 1964

4. Juli 1968

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Oberflächenprüfgerät zur Ermittlung der tragenden Länge bzw. des Profiltraganteils des Oberflächenprofils eines Werkstücks, mit einer über die zu prüfende Werkstückoberfläche, insbesondere während deren Bearbeitung, hinweggleitenden Tastspitze nebst einem Gleitschuh, wobei durch die Arbeitsbewegungen der Tastspitze senkrecht zur Werkstückoberfläche ein elektromechanischer Umformer beaufschlagt wird, dessen elektrische Ausgangssignale über einen Trägerfrequenzverstärker und Demodulator sowie ein Filter und einen rückgekoppelten Meßwertverstärker einem integrierenden Meßinstrument zugeleitet werden.

Beim Prüfen von Oberflächenprofilen sind hauptsächlich zwei Größen von Interesse, nämlich die tragende Länge (bzw. der Profiltraganteil) und die Zahl der Spitzen (bzw. Täler) der Profilkurve. Die tragende Länge ist die Summe aller auf die geometrisch ideale Oberfläche projizierten Strecken, die von einer innerhalb der Bezugsstrecke durch das Istprofil in definierter Weise gelegten Linie (Niveaulinie oder Profilschnitthöhe) werkstoffseitig aus dem Istprofil herausgeschnitten werden, während der Profiltraganteil als das Verhältnis der tragenden Länge zur Bezugsstrecke definiert ist. Die Zahl der Spitzen (oder Täler) der Profilkurve ergibt sich dadurch, wie oft die Profilkurve über die gewählte Profilschnitthöhe ansteigt (oder unter diese absinkt). Insbesondere ist es beim Prüfen von Oberflächenprofilen erwünscht und auch üblich, die tragende Länge und die Zahl der Spitzen mit Bezug auf viele verschiedene Profilschnitthöhen zu ermitteln.

Bei den bekannten Oberflächenprüfverfahren werden die Profilschnitthöhen, auf die die Messungen bezogen werden, bezüglich einem vorher ermittelten Bezugspunkt der Oberfläche absolut eingestellt. Wenn als Bezugspunkt beispielsweise die während eines Abtastzyklus mit der Tastspitze ermittelte höchste Spitze gewählt wird, dann können spätere, auf diesen Bezugspunkt bezogene Messungen zu irreführenden und falschen Vorstellungen führen, da der Wert der höchsten Spitze nicht charakteristisch für die Natur der Prüffläche zu sein braucht, insbesondere dann nicht, wenn es sich um eine sehr unregelmäßige Prüffläche handelt oder eine höchste Spitze existiert, die um einen wesentlichen Betrag alle anderen Spitzen überragt.

Es ist daher im allgemeinen günstiger, wenn man als charakteristische Größe für eine Prüffläche deren mittleres Flächenniveau nimmt und die Zahl der Spitzen und den Profitraganteil sowohl in bezug auf Elektrisches Oberflächenprüfgerät zur Ermittlung der tragenden Länge bzw. des Profiltraganteils
des Oberflächenprofils eines Werkstücks

Anmelder:

Rank Precision Industries Limited, trading as

THE RANK ORGANISATION,

RANK TAYLOR HOBSON DIVISION,

Leicester (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

6000 Frankfurt 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Robert Claude Spragg,

Evington, Leicester (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 25. Juni 1963 (25 224),
vom 26. Juni 1963 (25 407),
vom 11. Juni 1964 (24269)

das mittlere Flächenniveau als auch in bezug auf eine Anzahl von weiteren Profilschnitthöhen ermittelt, die zum mittleren Flächenniveau in einer proportionalen und nicht in einer absoluten Beziehung stehen. Nur auf diese Weise erhält man eine für alle möglichen Prüfflächen einheitliche Aussage über deren Oberflächenbeschaffenheit. Der gewählte Bezugspunkt, nämlich das mittlere Flächenniveau, ist im Gegensatz zur höchsten Spitze für eine jede Prüffläche charakteristische Größe.

Die einfachsten bekannten Oberflächenmeßgeräte enthalten eine Tastspitze und ein damit in steifer Verbindung befindliches Anzeigeorgan, z.B. eine Schreibfeder, so daß jeder Stellung der Tastspitze auf der Werkstückoberfläche ein Ausschlag der Schreibfeder auf einem Registrierstreifen entspricht. Tastspitze und Schreibfeder sind an einem Schlitten befestigt, der auf einer auf der Oberfläche abgestützten Gleitbahn sehr genau geführt ist. Bei langen Meßstrecken können der Rauheit überlagerte Formfehler oder Welligkeiten so viel größer als die Rauhtiefen werden, daß die Schreibfeder über den Rand des Registrierstreifens ausgelenkt wird. Um dies zu vermei-

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den, kann die Tastspitze in bekannter Weise mit in proportionaler Beziehung stehenden Profilschnitteinem Gleitschuh, der nur wenige Rauheitsspitzen höhe über eine bestimmte abgetastete Bezugsstrecke überbrückt, unmittelbar auf der Werkstückoberfläche des Werkstücks gestattet.

selbst gleiten. Mit Hilfe derartiger Tastsysteme kön- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

nen jedoch unbeeinflußt von Erschütterungen und 5 löst, daß die Ausgangssignale des eine veränderbare Temperaturen nur Meßwertvergrößerungen erreicht Rückkopplungsimpedanz aufweisenden Meßwertverwerden, die den Anforderungen der modernen Meß- stärkers einer Triggerschaltung zugeleitet werden, technik nicht mehr genügen. deren Eingangsschaltung eine die Profilschnitthöhe

Ausreichende Meßwertvergrößerungen können nur festlegende einstellbare Vorspanneinrichtung aufoptisch nach dem sogenannten Mikrointerferenzver- io weist, und daß die Ausgangsimpulse der Triggerfahren oder auf elektrischem Wege erreicht werden, schaltung einem elektrischen Impulsträger sowie über wobei die elektrischen Oberflächengeräte sowohl ein ein Transistorsschaltgerät dem integrierenden Meß-Profilbild als auch Meßzahlen liefern können. Bei instrument zuführbar sind.

diesen wird die Oberflächengestalt mechanisch mit Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird

einer Tastspitze nebst einem Gleitschuh abgetastet. 15 der Vorteil erzielt, daß sowohl die tragende Länge Durch die Arbeitsbewegungen der Tastspitze wird bzw. der Profiltraganteil einer Werkstückoberfläche ein elektromechanischer Wandler beaufschlagt, der als auch die Zahl der Spitzen oder Täler der Profilbeispielsweise eine ihn durchfließende Wechselspan- kurve gegenüber einer beliebig einstellbaren Niveaunung höherer Frequenz mit der Meßgröße, dem linie (Profilschnitthöhe) ohne Rechenoperationen Oberflächenprofil, moduliert. 20 direkt und mit großer Genauigkeit ermittelt werden

Die elektrischen Ausgangssignale werden in einem kann. Dabei kann die Messung auch während der Trägerfrequenzverstärker verstärkt und anschüeßend Bearbeitung des Werkstücks durch eine Werkzeugdemoduliert, wobei die Trägerwechselspannung maschine durchgeführt werden, so daß durch Beobgleichgerichtet wird, so daß ein dem Oberflächen- achtung der Änderung der Meßwerte des Tragprofil proportionaler pulsierender Gleichstrom oder 25 anteils und der Spitzen bzw. Täler laufend die Werkein niederfrequenter Wechselstrom entsteht, der Stückoberfläche bei deren Abarbeitung bzw. Abrieb einem Profilschreiber zugeführt wird. Durch die kontrolliert werden kann.

Schreibfeder des Profilschreibers werden die Bewe- Hierbei können die ermittelten Meßwerte in Be-

gungen der Tastspitze in starker Vergrößerung Ziehung zu den entsprechenden Werten einer chraktewiedergegeben. 30 ristischen Größe der Profilkurve gesetzt werden, in-

Zur Trennung der für die Welligkeit charakte- dem man die veränderbare Rückkopplungsimpedanz ristischen Meßwertsignale von den für die Rauheit automatisch oder von Hand mit Bezug auf den Wert charakteristischen Signalen kann dem Meßwertver- dieser charakteristischen Größe einstellt. Die charaktestärker in bekannter Weise ein Filternetzwerk nach- ristische Größe kann z. B. das mittlere Flächenniveau geschaltet sein, das nur elektrische Schwingungen 35 sein, welches man dadurch erhält, daß man die vom von einer bestimmten Frequenz ab durchläßt. Mit Gleichspannungsanteil befreiten Meßwerte einem Hilfe eines daran angeschlossenen Integrators kann integrierenden Meßinstrument zuführt, dessen Zeiger man schließlich ein Maß für den arithmetischen oder nach der Messung einen dem mittleren Flächengeometrischen Mittenrauhwert erhalten. niveau entsprechenden Ausschlag anzeigt.

Zur Ermittlung des Profiltraganteils einer Werk- 40 Zur Einstellung der Profilschnitthöhe weist die Stückoberfläche sind mehrere Möglichkeiten bekannt. Vorspanneinrichtung der Triggerschaltung vorzugs-Man kann beispielsweise ein aufgezeichnetes Ober- weise einen der ersten Röhre einer Schmittschen flächenprofil geometrisch auswerten, doch ist dies Triggerschaltung vorgeschalteten Kathodenfolger auf, umständlich und zeitraubend. Es ist weiterhin ein dessen Gitterspannung durch einen veränderbaren optisches Gerät zum Sichtbarmachen der äußersten 45 Spannungsteiler einstellbar ist. Beispielsweise liegt tragenden Fläche einer Werkstückoberfläche und ein bewegbarer Abgriff dieses Spannungsteilers direkt zum Ausmessen des Traganteils bekannt, bei dem die am Gitter des Kathodenfolgers und die in der Mittel-Werkstückoberfläche mit der einen Oberfläche eines stellung des Abgriffs über den Kathodenfolger an die Glasprismas in Berührung gebracht wird, an der ein erste Röhre gelegte Vorspannung entspricht der Lichtstrahl totalreflektiert wird. Durch Störung der 50 Schwellwertspannung der Schmittschen Triggerschal-Totalreflexion an den Punkten gegenseitiger Beruh- tung. Durch Abweichen von der Mittelstellung des rung wird die Tragfläche sichtbar. Derartige Geräte bewegbaren Abgriffs wird dann dem Schmitt-Trigger weisen viele Unsicherheitsfaktoren auf, sind bezug- eine oberhalb oder unterhalb des normalen Schwelllich der Meßgenauigkeit unzureichend und lassen wertes liegende Vorspannung erteilt, so daß kleinere außerdem nur eine Anwendung für Rauhtiefen zwi- 55 oder größere Eingangssignale notwendig sind, um sehen 0,5 und 3,0 μ zu. Bekannte elektrische Ober- Ausgangsimpulse zu erzeugen. Der bewegbare Abflächenprüfgeräte weisen schließlich den Nachteil auf, griff ist vorzugsweise mit einer Einstellvorrichtung daß der Profiltraganteil bzw. die tragende Länge nur gekoppelt, deren Skala bezüglich der charakteristiin einer bestimmten Profilschnitthöhe oder, wie oben sehen Größe geeicht ist. Als Einheit kann man beierwähnt, in bezug auf einen vorher ermittelten Be- 60 spielweise den Abstand des mittleren Flächenniveaus zugspunkt, beispielsweise die höchste Spitze der vom Mittelwert aller oberhalb oder unterhalb des Werkstückoberfläche, gemessen werden kann. mittleren Flächeniveaus liegenden Werte nehmen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Auf diese Weise läßt sich die tragende Länge oder ein elektrisches Oberflächenprüfgerät der eingangs die Zahl der Spitzen unabhängig von der speziellen genannten Art zu schaffen, welches automatisch eine 65 Eigenschaft der Prüffläche immer bei Niveaulinien direkte Messung der tragenden Länge bzw. des Pro- ermitteln, die um ein vorgewähltes Vielfaches dieses filtraganteils der Werkstückoberfläche in einer beliebi- Abstandes vom mittleren Flächenniveau entfernt gen, zu einer charakteristischen Größe der Prüffläche sind.

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Die Triggerschaltung ist vorzugsweise mit einer wählten Lage gegenüber dem Rahmen!? arretier-

Einrichtung zum Einstellen der Differenz zwischen bar ist.

ihrem Schwellwertpotential und ihrem Sperrpotential Wie auch aus der F i g. 2 hervorgeht, ist zum Fühversehen und enthält zwei mechanisch gekoppelte ren einer Tastspitze eine horizontale Welle C vor-Widerstände, welche in je eine der Kathodenzulei- 5 gesehen, die in Lagern in der Vorder- und Hintertungen der Röhren der Triggerschaltung geschaltet wand des Rahmens B sitzt und axial verschiebbar sind. Durch Einstellen der Differenz wird erreicht, ist. Am Vorderende der Welle ist mit Hilfe eines daß kleine Unregelmäßigkeiten der Profilkurve in der Bandgelenkes C 2 ein Meßkopf Cl von geringem der Messung zugrunde liegenden Profilschnitthöhe Gewicht schwenkbar befestigt. Am Vorderende des mit Amplituden, die kleiner als diese Differenz sind, io Meßkopfes C1 ist eine Nase C 3 angebracht, von der nicht bei der Zählung der Spitzen mitgezählt werden. ein nach unten ragender Gleitschuh C 4 mit einer ab-

Sollen beim Zählen der Spitzen oder Täler die- gerundeten Spitze getragen wird, der auf der Prüfjenigen von der Triggerschaltung abgegebenen Im- fläche D1 eines Werkstücks D gleitet, gegen das er pulse ausgeschlossen werden, deren Dauer eine vor- durch das Gewicht des um das Bandgelenk C 2 begegebene Zeitspanne nicht übersteigt, dann kann 15 wegbaren Meßkopfes leicht gedrückt wird. Die Nase zwischen die Triggerschaltung und den Impulszähler C 3 am Meßkopf Cl ist hohl und nimmt einen Halteein Impulsbreitendiskriminator mit einstellbarem arm C 5 auf, der am vorderen Ende eine nach unten Durchlaßbereich geschaltet werden. ragende Tastspitze C 6 mit scharfer Spitze trägt, die

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand die Prüffläche D1 knapp hinter dem Gleitschuh C 4

einiger Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigt 20 berührt. Das hintere Ende des Haltearms C 5 ragt in

Fig. 1 die Seitenansicht eines Oberflächenprüf- den Meßkopf Cl und ist bei C7 relativ zum Aufgerätes, bei dem eine Tastspitze über die Werkstück- nehmer schwenkbar, so daß die Tastspitze C 6 wähoberfläche gleitet, deren Profil mittels der Arbeits- rend der Gleitbewegung Arbeitsbewegungen senkbewegungen der Tastspitze senkrecht zur Werkstück- recht zur Prüffläche D1 ausführen kann, die von der oberfläche ermittelt wird, 25 Rauhigkeit und Welligkeit der Prüffläche abhängen.

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht der Einrichtung, Die nahezu vertikalen Bewegungen des Hinterendes

mit der die Gleitbewegung der Tastspitze gemäß des Haltearms C 5 werden hierbei mittels eines elek-

F i g. 1 erzeugt wird, tromechanischen Umformers C 8, in elektrische Si-

F i g. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen gnale umgeformt, die die Arbeitsbewegungen der

Schaltung, mit der die dem Profil entsprechenden 30 Tastspitze C 6 relativ zu einem Wert wiedergeben,

elektrischen Signale verarbeitet werden, der durch die Bewegungsbahn des Gleitschuhs C 4

Fig. 4a, 4b und 4c die mit dem erfindungs- festgelegt ist. Die während der Gleitbewegung vom

gemäßen Gerät durchführbaren Messungen, Umformer C 8 abgegebenen elektrischen Signale wer-

F i g. 5 das Schaltbild eines Teils der erfindungs- den über einen Trägerfrequenzverstärker und Demogemäßen elektrischen Schaltung, 35 dulatorEl, die in einem Gehäuse E untergebracht

Fig. 6a, 6b und 6c die Meßwerte, die mit der sind, einem Meßwertverstärker F2 und einem Meß-

Schaltung nach Fig. 5 erhalten werden, instrumentFl zugeführt, die mit anderen elektri-

F i g. 7 ein Schaltbild für weitere Teile der elek- sehen Geräten in einem Gehäuse F untergebracht

irischen Schaltung, sind. Das Meßinstrument Fl ist vorzugsweise ein

F i g. 8 das Blockschaltbild einer Einrichtung, die 40 integrierendes Meßinstrument, dessen Ausschlag ein

wahlweise in der erfindungsgemäßen elektrischen Maß für einen Durchschnittswert, zweckmäßiger-

Schaltung verwendet werden kann, weise für den arithmetischen Mittelwert der elektri-

F i g. 9 das Schaltbild einer weiteren Einrichtung, sehen Signale, ist.

die wahlweise in der erfindungsgemäßen elektrischen Die Welle C wird durch einen Exzenter K ange-

Schaltung verwendet werden kann, 45 trieben, der bei einer Umdrehung über eine Rolle

Fig. 10 eine Abwandlung der Ausführungsform eine vollständige Vorwärts-und Rückwärtsbewegung

nach der Fig. 3, der WelleC bewirkt, die durch Federkraft mit dem

Fig. 11 ein Schaltbild für einen Teil der Ausfüh- ExzenterK in Anlage gehalten wird. Der ExzenterK

rungsform nach der Fig. 10. wird über eine SteuerscheibeLl und Zahnräder von

Bei der in F i g. 1 dargestellten Gesamtansicht des 50 einem Elektromotor L angetrieben. Die Steuer-Oberflächenprüfgerätes sind die mechanischen Teile scheibeLl weist eine KerbeL3 auf, die mit einem zur Erzeugung der Gleitbewegung der Tastspitze in federvorgespannten Hebel L 4 zusammenwirkt, dem einem Rahmen B untergebracht, der an einer mit Hilfe außerdem ein Schalter L 5 zum Anlassen und Aneines Handrades A 3 drehbaren und vertikal ange- halten des Motors L zugeordnet ist. Zusätzlich weist ordneten Gewindespindel A 2 befestigt und in einem 55 die Steuerscheibe L1 eine Führungsfläche auf, die als Führung dienenden Ständer Al gehaltert ist. Der aus vier bogenförmigen Abschnitten L 6 bis L 9 beRahmen B ist abnehmbar an einer Platte A 4 be- steht. Ein mit der Führungsfläche zusammenwirkenfestigt, die ihrerseits an einem Kragen A 6 mit Innen- des NachlaufelementLIO wirkt selbsttätig auf die gewinde befestigt ist, der auf die Gewindespindel A2 elektrischen Schalter Gl bis G3 (Fig. 3), wodurch geschraubt ist. Die Platte A 4 liegt gegen den Stan- 60 diese die entsprechenden Anschlüsse und Unterder Al an und ist dadurch gegen eine Drehung rela- brechungen zwischen den verschiedenen elektrischen tiv zur Gewindespindel gesichert. Mit Hilfe einer Baugruppen herstellen.

Klemmschraube A7 werden der Kragen A6 und so- Das in Fig. 3 dargestellte Blockschaltbild der

mit auch die Plattest4 und der RahmenB in einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung, mit der

vorgewählten vertikalen Lage festgeklemmt. Der 65 die dem Profil entsprechenden elektrischen Signale

Ständer Al steht vertikal auf einem Tischt, auf verarbeitet werden, zeigt den Meßwertumformer C 8,

dem auch der Werkstückhalter A 8 bewegbar ange- den Trägerfrequenzverstärker und Demodulator El

bracht ist, der mit einer Sperret 9 in einer vorge- und den Meßwertverstärker F 2. Infolge der Anfangs-

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einstellung des Gleitschuhs C 4 und der Tastspitze Zustand befindet, wird sie durchgeschaltet, wenn die

C 6 relativ zur Prüffläche D1, enthalten die vom De- Signalspannung gemeinsam mit der durch Einstellung

modulator El abgegebenen, das Profil angebenden der Vorspanneinrichtung vorgewählten Vorspannung

Signale gewöhnlich einen Gleichstromanteil und die Schwellwertspannung, die zum Durchschalten der

einen Wechselstromanteil mit kleineren Frequenzen, 5 Röhre erforderlich ist, übersteigt,

der die Form der Prüffläche Dl und nicht die Die Anode der Röhre H ist mit dem Gitter der

Flächenmusterung angibt. Bevor diese Signale dem zweiten Röhre Hl über ein Koppelglied verbunden,

MeßwertverstärkerF2 und Meßgerät ,Fl zugeführt das aus einem WiderstandHS und einem dazu par-

werden, werden sie daher durch ein Filternetzwerk allelliegenden Kondensator H 6 besteht. Das Gitter

F 3 geschickt, in dem der Gleichstromanteil und der io der Röhre Hl liegt außerdem über einen Widerstand

Wechselstromanteil mit Frequenzen unterhalb eines Hl an Erde, wodurch der Anodenwiderstand H3

angegebenen Wertes ausgesiebt werden. In dem Ge- der Röhre H, der Widerstand H 5 des Koppelkreises

häuse F befindet sich zusätzlich eine (nicht gezeigte) und der Gitterwiderstand H 7 der zweiten Röhre

Phasenumkehrschaltung. einen Spannungsteiler bilden, mit dem die zweite

Die mit der Schaltung gemäß F i g. 3 erhaltenen 15 Röhre normalerweise in einem dem Zustand der Meßwerte sind in den Fig.4a, 4b und 4c darge- ersten Röhre entgegengesetzten Leitungszustand gestellt. F i g. 4 a zeigt den Profilschnitt einer typischen halten wird. Wenn die erste Röhre H durchgeschal-Prüffläche Dl, wobei die Linie a-a des Profilschnitts tet (gesperrt) ist, dann fällt (steigt) das Potential die mittlere Niveaulinie oder Profilschnitthöhe der am Gitter der zweiten Röhre Hl, wodurch diese Prüffläche angibt. Außerdem sind zwei weitere mög- 20 entsprechend gesperrt (durchgeschaltet) wird. Eine liehe Profilschnitthöhen b-b und c-c eingetragen, be- Abänderung des Schmitt-Triggers besteht darin, daß züglich denen eine Messung ausgeführt werden soll in den Kathodenzuleitungen beider Röhren je ein und die z.B. dem arithmetischen Mittelwert des verstellbarer Widerstand H8 oder H9 liegt. Die oberhalb bzw. unterhalb der Linie a-a liegenden Widerstände H 8 und H 9 sind mechanisch gekoppelt Teils der Profilkurve entsprechen. Die Fig. 4b zeigt 25 und aneinander angepaßt, so daß im gesamten Eindie tragende Länge und die Zahl der Spitzen be- Stellbereich in den Kathodenzuleitungen Widerstände zogen auf die Niveaulinie b-b, wobei die tragende gleicher Größe vorhanden sind.
Fläche die im Bezugsbereich oberhalb der Niveau- In einer Schmittschen Triggerschaltung muß das linie b-b liegende Gesamtfläche darstellt. Die Zahl Potential am Gitter der ersten Röhre auf einen Wert der Spitzen ist dadurch bestimmt, wie oft die Profil- 30 unterhalb des Schwellwertpotentials, bei dem diese kurve über die Niveaulinie b-b ansteigt. Der Profil- Röhre durchgeschaltet wird, abfallen, bevor diese traganteil bezüglich der Niveaulinie b-b ist gleich der Röhre wieder gesperrt wird. Dies ist auf die der Summe der in der Fig. 4b gezeigten Längen bl, b2, Schaltung eigentümliche und bekannte Gegenspan-63 ... &11, dividiert durch die Gesamtlänge der nung zurückzuführen. In einer Schmittschen Trigger-Bezugsstrecke. In der Fig. 4c ist die tragende Länge 35 schaltung sind außerdem die Kathodenpotentiale der und die Zahl der Spitzen bezüglich der Niveau- beiden Röhren immer gleich. Die Gegenwart der zum linie c-c gezeigt. Die tragende Länge ist hier die Gleichlauf verbundenen einstellbaren Widerstände Summe der Längen el, c2, c3 ... el dividiert durch HS und H9 in der vorliegenden Schaltung führt die Gesamtlänge der Bezugsstrecke. dazu, daß an den Kathoden der beiden Röhren H

Soll mit der Schaltung gemäß Fig. 3 die Linie a-a 4° und Hl mit Ausnahme im Augenblick des Durch-(mittlere Niveaulinie) erfaßt werden, so ist die Ver- Schaltens und des Sperrens unterschiedliche Potenstärkung des Meßwertverstärkers Fl durch eine kon- tiale liegen, da jeweils der der leitenden Röhre zustante Rückkopplungsimpedanz F 4 festgelegt. Soll geordnete einstellbare Widerstand zusammen mit dagegen die Linie b-b erfaßt werden, so wird diese dem gemeinsamen Kathodenwiderstand H 2 als Spankonstante Impedanz F4 bei Gl abgeschaltet und 45 nungsteiler wirkt, der das Kathodenpotential der durch eine veränderliche Impedanz F 5 zum Ein- nichtleitenden Röhre festlegt. Die Wirkung der unterstellen des Verstärkungsfaktors ersetzt. Zur Einstel- schiedlichen Kathodenpotentiale besteht darin, daß lung der veränderbaren Impedanz F 5 dient ein Steuer- der der Schaltung eigentümlichen Gegenspannung elementF6 (Fig. 1), dem eine Skala zugeordnet ist, entgegengewirkt wird, um das Sperren zu beschleudie in Skalenvollausschlägen des integrierenden Meß- 50 nigen.

Instrumentes Fl geeicht ist. Zweckmäßigerweise be- Bei der oben beschriebenen Triggerschaltung entsitzt dieses eine Ergänzungsskala, damit der Anteil stehen an der Anode der zweiten Röhre Hl Ausdes Skalenvollauschlages während des ersten Abtast- gangsimpulse von etwa rechteckiger Form. Damit zyklus der Tastspitze C 6 unmittelbar beobachtet sich ein Ausgangsimpuls ergibt, muß jedoch das am werden kann. Weiterhin ist das Meßinstrument Fl 55 Gitter der ersten Röhre H ankommende Signal eine durch einen Schalter G 2 vom Verstärker F 2 ge- vom Sperrpotential über das Schwellwertpotential trennt, und gleichzeitig ist dem Verstärker F 2 eine ansteigende Vorderkante und eine unter das Sperr-Triggerschaltung F1 nachgeschaltet. potential abnehmende Hinterkante aufweisen. Die Die im einzelnen in der F i g. 5 gezeigte Trigger- Differenz zwischen dem Schwellwert- und dem Sperrschaltung Fl enthält einen Schmitt-Trigger, der 60 potential ist durch Einstellung der beiden im Gleich-Röhren H und Hl, z. B. Trioden, mit einem gemein- lauf verstellbaren Widerstände H8 und H9 verändersamen Kathodenwiderstand H2 und mit je einem bar.

Anodenwiderstand H 3 bzw. HA enthält. Die Aus- Die bereits erwähnte Eingangsschaltung des Triggangssignale des Meßwertverstärkers werden bei der gers Fl weist zweckmäßigerweise eine hohe Eineingestellten Verstärkung über eine eine einstellbare 65 gangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz Vorspanneinrichtung enthaltende Eingangsschaltung auf. Sie enthält einen Kathodenfolger 7 in Form einer dem Gitter der Triode H zugeführt. FaUs sich die Röhre, deren Gitter über einen Eingangskonden-Röhreif zu diesem Zeitpunkt z.B. im nichtleitenden sator 71 die verstärkten und phasenumgekehrten

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Signale Vi zugeführt werden. Die Gitterspannung des tung an, wie oft das Potential des Eingangssignals Kathodenfolgers / wird durch einen veränderbaren zusammen mit dem Potential, das durch das VorSpannungsteiler festgelegt, der zwei in Reihe ge- Spannungspotentiometer 74 vorgegeben ist und eine schaltete, im Gleichlauf veränderbare Widerstände Niveaulinie oberhalb von Null definiert, über das 72 und 73 enthält, durch die die Potentiale an den 5 kleinstmögliche Potential hinaus angestiegen oder Enden eines Vorspannungspotentiometers/4 vor- unter dieses Potential gesunken ist, das erforderlich gegeben sind, das zwischen den beiden im Gleichlauf ist, um die erste Röhre H leitend zu machen. Das veränderbaren Widerständen 72, /3 in Reihe liegt. Eingangssignal, das charakteristisch für die Prüf-Ein bewegbarer Abgriff des Vorspannungspotentio- fläche ist, hat viele verschiedene Amplituden. Amplimeters 74 ist unmittelbar mit dem Gitter des Katho- io tuden, die ziemlich niedrigen Oberflächenspitzen denf olgers 7 verbunden. Die beiden im Gleichlauf ver- entsprechen, sind nicht so groß wie der der Niveauänderbaren Widerstände/2 und /3 des Spannungs- linie entsprechende Wert. Bei dieser Einstellung des teilers werden im voraus derart eingestellt, daß das Vorspannungspotentiometers/4 führen Amplituden, Potential des Mittelpunktes des Vorspannungs- die auf ziemlich niedrige Spitzen zurückzuführen sind, potentiometers /4 gleich dem kleinsten Potential ist, 15 nicht zu Ausgangssignalen der Tnggerschaltung. das zur Leitung der ersten Röhre H in der Schmitt- Somit stellt die Zahl der Ausgangsimpulse der sehen Tnggerschaltung notwendig ist. Durch eine Triggerschaltung die Zahl der Spitzen dar, die über Bewegung des Abgriffs des Vorspannungspotentio- die Niveaulinie oberhalb von Null hinausgehen,
meters /4 nach einer Seite vom Mittelpunkt weg, Wenn das Potentiometer so eingestellt ist, daß wird das Potential am Gitter des Kathodenfolgers 7 20 eine negative Vorspannung entsteht, die einer verändert und daher proportional dazu das Potential Niveaulinie unterhalb von Null entspricht, dann am Gitter der ersten Röhre H der Tnggerschaltung führen bezüglich dieser Niveaulinie Spitzen unterentweder über oder unter das minimale Potential schiedlicher Höhe nur dann zu Ausgangsimpulsen, gehoben oder gesenkt, das zum Durchschalten der wenn zwischen diesen Spitzen Täler liegen, die tiefer ersten Röhre notwendig ist. Durch die Vorspann- as als diese Niveaulinien sind. Im allgemeinen gibt einrichtung wird also die Profilschnitthöhe eingestellt daher die Zahl der Ausgangsimpulse der Trigger- und festgelegt. schaltung die Zahl derjenigen Spitzen, die über den

Der Abgriff des Vorspannungspotentiometers/4 der Skaleneinstellung des Vorspannungspotentiowird mit Hilfe eines Steuerelementes/5 (Fig. 1) meters entsprechenden Wert ansteigen oder die Zahl bewegt, dem eine Skala zugeordnet ist, die in Ein- 30 derjenigen Täler an, die unter diesen Wert sinken, heiten der Mittellinie, d. h. in für die Skala des Fig. 6a zeigt ein der TnggerschaltungF1 zugeintegrierenden Meßinstruments Fl charakteristischen führtes Eingangssignal Vi aus einem sehr kleinen Einheiten geeicht ist. Vorzugsweise ist die Skala in Abschnitt der Bezugsstrecke und eine Niveaulinie VA, Vielfachen des arithmetischen Mittelwertes der ober- die dem Durchschnittswert der oberhalb Null liegenhalb und unterhalb des mittleren Flächenniveaus 35 den Werte entspricht, und auf die das Vorspannungsliegenden Teile der verstärkten Eingangssignale ge- potentiometer /4 mit Hilfe des geeichten Steuereicht, die der Tnggerschaltung Fl zugeführt werden. elementes /5 eingestellt ist. Falls die Gegenspannung Die Mittelstellung des Abgriffs des Vorspannungs- des Schmitt-Triggers auf etwa Null eingestellt ist, potentiometers /4 entspricht dabei dem Nullwert auf stellt VA diejenige Niveaulinie der Oberfläche dar, der dem Steuerelement/5 zugeordneten Skala, also 40 bei der die Tnggerschaltung in beiden Richtungen dem Mittelwert der verstärkten Meßwerte, da der geschaltet wird. In diesem Fall ist das Ausgangs-Gleichstromanteil ausgesiebt ist. signalPi der Triggerschaltung gemäß der Fig. 6b

Es sei angenommen, daß beim Betrieb das Vor- durch fünf Impulse ρ I₁ ρ 2, ρ 3 ρ 4 und ρ 5 gegeben, Spannungspotentiometer /4 auf eine Niveaulinie die während des kurzen Abschnittes der betrachteten oberhalb Null, d. h. auf ein positiveres Potential als 45 Bezugsstrecke erzeugt werden,
das kleinstmögliche Potential, das erforderlich ist, Um nun die Ausgangsimpulse Pi der Triggerschalum die erste Röhre H leitend zu machen, eingestellt tung F 7 zu zählen, die durch die Einstellung des ist. In diesem Fall ist die Röhre H der Triggerschal- Vorspannungspotentiometers 74 festgelegt sind, führt tung leitend und die andere RöhreHl nichtleitend. man diese z.B. einem elektrischen ImpulszählerF8 Die Röhre Ti der Tnggerschaltung wird nicht eher 50 (Fig. 3) üblicher Bauart zu. Dieser Zähler F8 zeigt in den nichtleitenden Zustand und die Röhre Hl die Zahl der Spitzen auf der Prüffläche Dl relativ nicht eher in den leitenden Zustand geschaltet, bis zu einem Bezugswert an, der durch die Einstellung das Potential des Eingangssignals auf einen negativen des Vorspannungspotentiometers 74 festgelegt ist. Wert abnimmt, der mindestens der positiven Vor- Wenn das Vorspannungspotentiometer 74 so einspannung entgegenwirkt. Dies geschieht bei Ankunft 55 gestellt ist, daß eine negative Vorspannung zugeführt eines Eingangssignals, das einer ziemlich hohen wird, dann kann die erhaltene Zahl der Ausgangs-Spitze der zu prüfenden Fläche entspricht. Anschlie- impulse in gleicher Weise als Maß für die Zahl der ßend, wenn das Potential des Eingangssignals bis Täler im gesamten Bezugsbereich betrachtet werden, auf einen Wert angestiegen ist, der nicht mehr aus- Dies ist wichtig, wenn z. B. im Fall der Untersuchung reicht, um der positiven Vorspannung entgegenzu- 60 einer Lagerfläche die Täler das Hilfsmittel bilden, wirken, nehmen die beiden Röhren Ti und Hl der durch das ein Ölfilm in der zu verwendenden Fläche Triggerschaltung wieder ihren ursprünglichen Lei- aufrechterhalten wird. Bei jeder vorgegebenen Eintungszustand an. Wenn man der Einfachheit halber stellung des Vorspannungspotentiometers 74 ist daannimmt, daß die Gegenspannung des Schmittschen bei die Zahl der Täler gleich der Zahl der Spitzen Triggers auf Null eingestellt ist (was in der Praxis 65 plus oder minus Eins.

nicht möglich ist, weil sich dann Instabilitäten Außer den Abschnitten, die auf durch Täler geergeben), dann gibt der Zahl der etwa rechteck- trennte Spitzen zurückzuführen sind, kann das Einförmigen Ausgangsimpulse Pi dieser Triggerschal- gangssignal Vi für die Triggerschaltung Fl noch

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kleine Amplitudenänderungen enthalten, die auf auf der Prüffläche und dadurch auch die Vorderkante geringfügige Oberflächenunregelmäßigkeiten zurück- seines Ausgangsimpulses zunimmt, so lange geändert zuführen sind, welche den Hauptspitzen und Haupt- bleibt, bis nach einer Zeitspanne, die von der Breite tälern überlagert sind. Derartige geringfügige Ober- einer solchen Spitze in Uberquerungsrichtung der flächenunregelmäßigkeiten können, wenn sie im 5 Fläche abhängt, die Hinterkante des Ausgangsimpul-Bereich der Niveaulinie auftreten, auf die das Vor- ses gebildet wird. Die Breite oder Dauer eines Ausspannungspotentiometer/4 eingestellt ist, einzeln gangsimpulses ist somit der Breite einer Flächenspitze Ausgangsimpulse der Triggerschaltung bewirken, wie proportional, wie auch aus der Fig. 6b hervorgeht, es bei den Impulsen pl, ρ 3 und ρ5 in der Fig. 6b Wenn Ausgangsimpulse entgegengesetzter Phase abgezeigt ist. Diese geringfügigen Unregelmäßigkeiten io genommen werden, dann ist die Breite oder Dauer in der Zahl der Spitzen oder Täler können gegebenen- dieser Impulse in ähnlicher Weise der Breite entfalls unerwünscht sein. Aus diesem Grund ist die sprechender Täler proportional. Da die Spitzen und Schmittsche Triggerschaltung mit einer einstellbaren Täler eine unregelmäßige Form haben, hängen die Gegenspannung versehen. Wie bereits erwähnt gemessene Breite einer solchen Spitze oder Vertiewurde, muß, damit sich ein Ausgangsimpuls ergibt, 15 fung und die Breite der Ausgangsimpulse von der das Eingangssignal eine Vorderkante aufweisen, die Bezugslinie ab, die mit dem Vorspannungspotentioüber das Schwellwertpotential der ersten Röhre H meter für die Triggerschaltung festgelegt wird. Durch hinaus von einem Wert aus ansteigt, der unterhalb Summierung der Breite der Ausgangsimpulse, die im des Sperrpotentials liegt. Durch passende Einstellung gesamten Bezugsbereich von der Triggerschaltung der beiden im Gleichlauf einstellbaren Widerstände 20 abgegeben werden, erhält man ein Maß für die if 8 und H9 in den Kathodenzuleitungen der Roh- tragende Länge bezüglich der gewählten Bezugslinie, ren H und Hl der Schmittschen Triggerschaltung Entsprechend der Fig. 6b ist somit die Summe der mittels eines Steuerelementes H10 (Fig. 1), wodurch Breiten aller Impulse pl, pl, ρ3, ρ4 und ρ5 über die Differenz zwischen dem Schwellwert- und dem die gesamte Länge der Bezugsstrecke ein Maß für Sperrpotential auf einen vorgewählten Wert einge- 25 die tragende Länge der Prüffläche. Falls die Schmittstellt wird, kann sichergestellt werden, daß Eingangs- sehe Triggerschaltung auf eine beträchtliche Gegensignale, deren Potentialänderungen geringer sind als spannung eingestellt ist, was zu einem Ausgangssignal dieser vorgewählten Differenz entspricht, keine Aus- entsprechend der Fig. 6c führt, dann erhält man gangsimpulse ergeben. Durch Einstellung der wirk- eine nur wenig abweichende Messung für die tragende samen Gegenspannung auf einen kleineren Wert 30 Länge bezüglich der Niveaulinie VA, die durch das können nahezu alle auf Oberflächenunregelmäßig- Vorspannungspotentiometer /4 festgelegt ist. keiten zurückzuführenden Signale der Zahl der hohen Zum Messen der tragenden Länge werden die

Spitzen oder Täler zugeschlagen werden, wobei Ausgangsimpulse der Triggerschaltung F 7, die zujedoch immer die noch kleineren Potentialänderun- sätzlich dem Zähler F 8 zugeführt werden, durch ein gen im Eingangssignal, die z.B. auf ein Rauschen 35 SchaltgerätF9, zweckmäßigerweise einen Transistorbei der Bewegung des Aufnehmers in seiner Halte- schalter, geleitet. Dieses Schaltgerät F 9 wird getreu rung zurückzuführen sind, nicht zu Fehlern einer den Ausgangsimpulsen betätigt, die von der Triggersolchen Zählung führen. schaltung F 7 zugeführt werden, indem ein Kontakt

Für das Oberflächenprofil der Fig. 6a ist in der in einer Leitung geöffnet bzw. geschlossen wird, Fig. 6c die Wirkung der Einstellung der Gegen- 40 welche von der konstanten StromquelleFlO zum spannung in der Schmittschen Triggerschaltung auf integrierenden Meßgerät Fl führt. Da das Meßgerät einen Wert VA-VB gezeigt, wobei die erste Röhre H Fl auch direkt an den Meßwertverstärker F2 angedieser Schaltung nur leitend gemacht wird, wenn das schlossen sein kann, muß noch ein weiterer Schalter Potential am Gitter über den Wert VA von einem G 3 in der Leitung geschlossen sein. Wert aus ansteigt, der unter dem Wert VB liegt. Die 45 Die Ausgangssignale Pi des Schmitt-Triggers H, Hl Röhre H wird wiederum nur dann nichtleitend, wenn werden zunächst einem Impulsumformer FIl zugedas Potential am Gitter von einem Wert oberhalb VA führt und von hier dem Transistorschalter F 9 und bis auf einen Wert unterhalb VB abfällt. Hierdurch dem Meßinstrument Fl zugeleitet. Fig. 7 zeigt den werden die Impulse pl, ρ3 und ρS aus dem Aus- Impulsumformer FIl, der eine Rechteckimpulse gangssignal der Triggerschaltung entfernt und die 50 bildende Triggerschaltung bekannter Bauweise mit Zahl der Spitzen im betrachteten Abschnitt des zwei Transistoren N und Nl enthält, die entsprechend Bezugsbereiches auf zwei vermindert, während die dem der Basis des Transistors N zugeführten Einverbleibenden Impulse p2 und ρ4 eine etwas ver- gangsimpuls Pj zusammen leitend bzw. nichtleitend größerte Breite erhalten. Für manche Zwecke kann gemacht werden. Die Ausgangsimpulse des Trandie zuletzt vorgenommene Zählung eine realistischere 55 sistors N mit verbesserter Form und größerer Ampli-Zahl als die Zählung entsprechend der Fig. 6b tude werden vom Kollektor des zweiten Transiergeben. stors Nl übernommen und fallen am Kollektor-

Beim Prüfen von Flächen, die z. B. als Lager- widerstand N2 ab. Die Ausgangsimpulse Po des flächen verwendet werden" sollen, möchte man nicht Transistors Nl, die auch dem Zähler F 8 zugeführt nur die Spitzen oder Täler zählen, sondern auch die 60 werden, werden über einen Widerstand Pl der Basis tragende Länge in bezug auf verschiedene Niveau- eines weiteren Transistors P zugeführt, der das opelinien messen, die durch die Einstellung des Vor- rative Element des Transistorschalters F9 ist Spannungspotentiometers /4 in der Triggerschal- (Fig. 7). Der Kollektor dieses Transistors P ist über tungF7 vorgegeben werden. das Meßinstrument Fl an die konstante Stromquelle

Für die Messung der tragenden Länge ist von 65 FlO angeschlossen und ist nur dann leitend Bedeutung, daß der Leitungszustand der Röhren H bzw. kann nur dann einen Strom durch das Meß- und Hl, wenn das Eingangspotential zur Trigger- instrument fließen lassen, wenn das Potential an der schaltung infolge des Vorhandenseins einer Spitze Basis dieses Transistors beim Erscheinen eines

Impulses vom Impulsformer F11 in Beziehung zu einem festen Potential am Emitter geändert wird. Die konstante Stromquelle FlO enthält einen Transistor Q, an dessen Basis eine feste Vorspannung und an dessen Emitter ein Bezugspotential liegt, das durch einen veränderbaren Widerstand β 2 festgelegt ist. Wenn der Transistorschalter F 9 wähernd des gesamten Abtastzyklus durchgeschaltet ist, dann zeigt das Meßinstrument Fl eine tragende Länge von 100% an. Der Kollektor des Transistors Q ist über das Meßinstrument FX an den Transistorschalter F 9 angeschlossen. Das Potential am Emitter des Transistors P und an der Basis des Transistors Q ist durch zwei Dioden?2 und PS und den festen Widerstand Ql festgelegt, der als Potentialteiler zwischen der positiven Spannung und Erde in Reihe liegt.

Manchmal möchte man beim Zählen der Spitzen oder Täler diejenigen von der Triggerschaltung F 7 abgegebenen Impulse ausschließen, deren Dauer eine vorgegebene Zeitspanne nicht übersteigt. Um die hierdurch abgeänderte Zahl der Spitzen zu erhalten, verwendet man zweckmäßigerweise einen Impulsbreitendiskriminator, der in geeigneter Weise zwischen der Triggerschaltung F 7 und dem Impulszähler F 8 angeschlossen sein kann. Ein zweckdienlicher, einstellbarer Impulsbreitendiskriminator ist im Blockschaltbild der F i g. 8 gezeigt. Ein solcher Diskriminator F12 enthält im wesentlichen einen Transistorsschalter M, eine monostabile Schaltung R und eine Ausgangstorschaltung in Form eines UND-Gliedes S. Die natürliche Zeitverzögerung der monostabilen Schaltung ist einstellbar, damit die minimale Breite der vom Diskriminator übertragenen Impulse verändert werden kann.

Der Transistorschalter M, dem vom Schmitt-Trigger F7 z.B. negative Signale zugeführt werden, enthält zwei Transistoren. Bevor ein negativer Impuls ankommt, leitet der eine Transistor, während der andere Transistor nahezu nichtleitend ist. Während der Dauer eines negativen Eingangsimpulses ist dieser Zustand umgekehrt. Ein negativer Eingangsimpuls erzeugt einen positiven Ausgangsimpuls von ungeänderter Dauer am Kollektor des einen Transistors und einen negativen Ausgangsimpuls ungeänderter Dauer am Kollektor des anderen Transistors. Der negative Ausgangsimpuls wird unmittelbar der einen Eingangsklemme des UND-Gliedes S zugeführt.

Die monostabile Schaltung R enthält zwei Transistoren. Ein Zustandswechsel des einen Transistors, der normalerweise leitet, bewirkt einen Zustandswechsel des anderen Transistors, der normalerweise nahezu nicht leitet. Der negative Ausgangsimpuls vom Transistorschalter M, der außerdem dem UND-Glied S zugeführt ist, setzt die monostabile Schaltung R um, wodurch der erste Transistor seinen Zustand ändert. Außerdem ist ein aus einer Kapazität und einem variablen Widerstand bestehendes veränderbares Zeitverzögerungsglied vorgesehen. Mit Hilfe dieses Zeitverzögerungsgliedes werden die beiden Transistoren, wenn sie in den anderen Zustand gebracht worden sind, nach einer vorgewählten Zeitspanne wieder in den ursprünglichen Zustand gesetzt. Die monostabile Schaltung R wird durch die Vorderkante eines negativen Impulses umgesetzt, dessen Hinterkante jedoch keinen Einfluß darauf hat, ob die Schaltung R vorzeitig in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehrt, als die Dauer dieses Ausgangsimpulses kleiner als die vorgegebene Zeitverzögerung ist, denn es ist nicht einwandfrei möglich, die Vorder- und Hinterkante eines einzigen Impulses dazu auszunutzen, eine monostabile Schaltung in entgegengesetzte Richtungen zu setzen. Falls die Dauer der Impulse, die vom Transistorschalter abgegeben werden, kleiner als die vorgegebene Zeitverzögerung ist, wird daher die Hinterkante der positiven Ausgangsimpulse des Transistorschalters dazu ausgenutzt, die monostabile Schaltung R vorzeitig in ihren ursprüngliehen Zustand zurückzubringen. Dadurch wird gewährleistet, daß die monostabile Schaltung für den zweiten zweier dicht aufeinander folgender Impulse vorbereitet ist.
Es wird daher ein negativer Impuls an der Ausgangsklemme des UND-Gliedes S nur dann erhalten, wenn der negative Impuls des Transistorschalters M eine längere Dauer als der negative Impuls aus der monostabilen Schaltung R aufweist, wobei die Dauer des letzteren durch die Einstellung des veränderbaren Widerstandes vorgegeben ist.

Bei dem beschriebenen Gerät können Einrichtungen vorgesehen sein, mit denen die Zahl der Spitzen oder Täler pro Zentimeter oder pro Zoll ermittelt wird. Für diesen Zweck werden die Ausgangsimpulse der Triggerschaltung F 7 einer monostabilen Schaltung F13 zugeführt (Fig. 9), die eine kurze, verstellbare Zeitverzögerung besitzt. Dieser monostabilen Schaltung ist eine Torschaltung F14 nachgeschaltet, die dauernd von einem Oszillator F15 gespeist ist. Normalerweise ist die Torschaltung F14 gesperrt und gibt keine Ausgangssignale ab. Wenn jedoch ein Ausgangsimpuls aus der Triggerschaltung F 7 die monostabile Schaltung F13 betätigt, dann wird die Torschaltung derart durchgeschaltet, daß von ihr Oszillatorsignale zum elektrischen Zähler F 8 durchgelassen werden. Die Torschaltung F14 wird nach der natürlichen Rückkehr der monostabilen Schaltung F13 am Ende ihrer kurzen Zeitverzögerung in ihnen stabilen Zustand wieder gesperrt. Die monostabile Schaltung F13 enthält zwei Transistoren Π und T 2, die sich zweckmäßigerweise im entgegengesetzten Leitungszustand befinden. Die Schaltung wird von der Vorderkante eines Impulses aus der Triggerschaltung F 7 in den gesetzten Zustand gebracht. Der Impuls wird der Basis des Transistors Tl über eine Torschaltung zugeführt, die aus einer in Reihe liegenden Diode Γ 3 und einer parallelliegenden Diode Γ 4 besteht. Die Schaltung kehrt am Ende der Zeitverzögerung, die durch einen Kondensator Γ 5 und einen Widerstand T 6 festgelegt ist, in den ursprünglichen Zustand zurück. Der Widerstand T 6 ist zur Einstellung der Zeitverzögerung veränderbar, obwohl dies auch mit Hilfe eines veränderbaren Kondensators T 5 erfolgen kann. Die Ausgangssignale der Triggerschaltung, die am Kollektor des Transistors Tl über einen Widerstand T17 abgenommen werden, bestehen somit aus Impulsen von gleicher Dauer. Diese gleichbreiten Impulse werden dem einen Eingang der Torschaltung F14 zugeführt, während am anderen Eingang der Ausgang des Oszillators F15 liegt. Die Torschaltung F14 enthält zwei Dioden Ul und E/2, deren Kathoden zusammen über einen Widerstand U an eine negative Spannungsquelle angeschlossen sind und deren Anoden die beiden Eingänge darstellen. Die Amplituden der beiden Eingangssignale zur Torschaltung sind gleich und haben dasselbe Potential. Während der Dauer eines Impulses aus der monostabilen Schaltung F13 fällt das

normale Potential an der Anode der Diode Ul auf Null ab. Die Diode Ul leitet dann stets, so daß das Potential an der Kathode der Diode U 2 in Abhängigkeit von dem von der monostabilen Schaltung abgegebenen Impuls zwischen Null und einem festen Wert schwankt. Die Diode U 2 leitet jedoch nur, wenn ihr Kathodenpotential Null ist und ihr Anodenpotential infolge des Eintreffens eines Impulses aus dem Oszillator F15 auf einen festen Wert ansteigt. Somit gehen durch die Diode U 2 nur solche Oszillatorimpulse zum Zähler F 8 durch, die an der Anode eintreffen, wenn gerade der Diode Ul ein Impuls aus der monostabilen Schaltung F13, der einem Impuls aus der Triggerschaltung Fl entspricht, zugeführt wird. Für jeden Impuls, der von der Triggerschaltung Fl abgegeben wird, empfängt der Zähler F 8 also so viele Impulse, wie während der Dauer der Zeitverzögerung der monostabilen Schaltung F13 vom Oszillator F15 erzeugt werden.

Fig. 10 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Fig. 3, wobei der VerstärkerF2 mit der einstellbaren Rückkopplung durch einen Verstärker F16 ersetzt ist, dessen Verstärkungsfaktor durch Änderung eines Steuerpotentials an einem Steuerpunkt verändert werden kann. Das Meßinstrument Fl ist durch einen elektrischen Empfänger F17 in Form eines elektrischen Ladungsspeichers ersetzt, dessen Aufladung den Wert einer charakteristischen Größe der verstärkten, das Profil wiedergebenden Signale angibt, die dem Empfänger über einen Schalter G 4 zugeführt werden. Soll die tragende Länge und die Zahl der Spitzen der Profilkurve erfaßt werden, so wird der Empfänger F17 über einen Schalter G 5 an den Steuerpunkt des Verstärkers F16 angeschlossen, damit das Steuerpotential in Abhängigkeit von der Größe der gespeicherten Ladung automatisch eingestellt wird und die das Profil wiedergebenden Signale, die nun über den Schalter G 4 der Triggerschaltung Fl zugeführt werden, so weit verstärkt werden, wie es erforderlich ist, damit die charakteristische Größe dem gewünschten vorgewählten Wert entspricht.

Der in der Fig. 11 dargestellte VerstärkerF16 enthält eine Röhre V mit veränderbarem μ. Die das Profil wiedergebenden Signale werden dem Steuergitter dieser Röhre V zugeführt. Die Ausgangssignale des Verstärkers werden an der Anode der Röhre V abgenommen und dem Schalter G 4 zugeleitet, wobei die das Profil wiedergebenden Signale einem Gegentaktverstärker W zugeführt werden. Die positiven und negativen Impulse des Gegentaktverstärkers werden von einer Diode Wl bzw. W 2 gleichgerichtet und einem integrierenden Verstärker W 3 üblicher Bauart zugeleitet, dem ein integrierender Kondensator W 5 und ein Widerstand WA zugeordnet ist. Der Schalter G 5 verbindet die andere Seite des integrierenden Verstärkers Wb mit Erde. Beim Betrieb wird im integrierenden Kondensator WS eine negative Ladung in Abhängigkeit von dem mittleren, gleichgerichteten Niveau (arithmetischer Mittelwert) der das Profil wiedergebenden Signale aufgebaut.

Bei Erfassung der tragenden Länge und der Zahl der Spitzen der Profilkurve wird die negative Ladung des Kondensators W5 über den Schalter G5 und einen hohen Widerstand Vl dem Steuergitter der Röhre V zugeleitet. Um sicherzustellen, daß der gewünschte Verstärkungsfaktor eingestellt wird, braucht nur der Wert des integrierenden Kondensators WS und seines zugehörigen Widerstandes WA entsprechend demjenigen Abschnitt der Verstärkungskennlinie der Röhre V eingestellt werden, der beim Betrieb verwendet ist. Dieser Abschnitt der Verstärkungskennlinie wird durch passende Wahl des Kathodenwiderstandes V 2 bestimmt, da der Wert dieses Widerstandes das wirksame Steuerpotential am Steuergitter der Röhre V festlegt. Die Schalter G 4 und G 5 und außerdem eine Entladungseinrichtung G 6 für den integrierenden Kondensator W 5 können mittels einer Steuerscheibe automatisch betätigt werden, die synchron mit der Abtastbewegung der Tastspitze betrieben ist.

Bei der Ausführungsform mit der automatischen Steuerung der Verstärkung des Verstärkers V kann die automatische Einstellvorrichtung auch eine andere Einrichtung als die Schaltung mit einer Röhre mit veränderbarem μ sein. Man kann z.B. eine Transistorschaltung in Form eines Hallmultiplikators verwenden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Oberflächenprüfgerät zur Ermittlung der tragenden Länge bzw. des Profiltraganteils des Oberflächenprofils eines Werkstücks, mit einer über die zu prüfende Werkstückoberfläche, insbesondere während deren Bearbeitung, hinweggleitenden Tastspitze nebst einem Gleitschuh, wobei durch die Arbeitsbewegungen der Tastspitze senkrecht zur Werkstückoberfläche ein elektromechanischer Umformer beaufschlagt wird, dessen elektrische Ausgangssignale über einen Trägerfrequenzverstärker und Demodulator sowie ein Filter und einen rückgekoppelten Meßwertverstärker einem integrierenden Meßinstrument zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale (Vi) des eine veränderbare Rückkopplungsimpedanz (FS) aufweisenden Meßwertverstärkers (F 2) einer Triggerschaltung (F 7) zugeleitet werden, deren Eingangsschaltung eine die Profilschnitthöhe festlegende einstellbare Vorspanneinrichtung (/, 72, 73, 74) aufweist, und daß die Ausgangsimpulse (Pi) der Triggerschaltung (F 7) einem elektrischen Impulszähler (F 8) sowie über ein Transistorschaltgerät (F 9) dem integrierenden Meßinstrument (Fl) zuführbar sind.

2. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschaltung (F 7) mit einer Einrichtung zum Einstellen der Differenz zwischen dem Schwellwertpotential und dem Sperrpotential versehen ist, die zwei mechanisch gekoppelte Widerstände (HS, H9) enthält, welche in je eine der Kathodenzuleitungen der Röhren (H, Hl) der Triggerschaltung geschaltet sind.

3. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Triggerschaltung (F 7) und den Impulszähler (F 8) ein Impulsbreitendiskriminator (F12) mit einstellbarem Durchlaßbereich geschaltet ist.

4. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung der Trigger schaltung (F 7) einen der ersten Röhre (H) einer Schmittschen Triggerschaltung vorgeschalteten Kathodenfolger (7) aufweist, dessen Gitterspannung durch einen veränderbaren Spannungsteiler (74) einstellbar ist.

5. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Rückkopplungsimpedanz (FS) des Meßwertverstärkers (F 2) automatisch oder von Hand mit Bezug auf den Wert einer charakteristischen Größe einstellbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1068 025;
britische Patentschriften Nr. 568 800, 577139, 587127;

USA.-Patentschrift Nr. 2460 726;
Katalog Nr. 0515 c, 1OM, vom August 1960,

»Perth-O-Meter«, der Hommelwerke GmbH., Mannheim-Käfertal;

DIN-Blatt 4760, 1952;

»VDI-Zeitschrift« vom 1.9.1954, S. 855 bis 863;

Zeitschrift »Werkstattstechnik«, 1961, Heft 9,
S. 480 bis 488;

Katalog BB 6102, »Roughness Meter Type 6102 and Accessories«, der Firma Briiel S. Kjaer, Kopenhagen, vom Oktober 1960;

»Zeitschrift für wirtschaftliche Fertigung«, vom Dezember 1962, S. 523 bis 528;

J. Perthen, »Prüfen und Messen der Oberflächengestalt«, 1949, S. 32, 40, 73 bis 79.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen