DE1548305C3 - Gerät zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit beispielsweise einer bearbeiteten Oberfläche oder einer Schneidkante, wobei die Glätte oder Rauhigkeit bestimmenden Unebenheiten gleichmäßig verteilt oder an einer Stelle konzentriert sein können.

Bearbeitete Oberflächen werden üblicherweise dadurch auf ihre Rauheit geprüft, daß man mit dem Fingernagel zuerst über die zu prüfende Fläche und dann über eine geeignete Rauhigkeitslehre fährt, deren aufeinanderfolgende Flächenabschnitte abgestufte Rauhigkeitsunterschiede zeigen, bis man den mit der Prüffläche hinsichtlich der Rauhigkeit übereinstimmenden Flächenabschnitt gefunden hat.

Diese Methode des tactilen Vergleiches ist selbstverständlich eine subjektive Methode und nicht für jeden Zweck geeignet. Außerdem können mit dem Fingernagel üblicherweise Rauhigkeitsunterschiede, die weniger als 100 Prozent eines Schrittes der Rauhigkeitslehre betragen, nicht festgestellt werden.

Es sind elektronische Meßinstrumente, die einen Prüfstift verwenden, erhältlich. Diese sind jedoch sehr teuer und haben eine für den normalen Werkstattbetrieb übertriebene Genauigkeit. j

Die Erfindung sieht ein Gerät vor, bei dem die Prüfung durch den Fingernagel auf mechanische Weise nachgeahmt wird, wobei die menschlichen Fehlerquellen ausgeschaltet werden und außerdem eine gegenüber der Fingernagelmethode wesentlich größere Empfindlichkeit erreicht wird. Im Vergleich zu einem elektronischen Prüfstiftgerät ist das Gerät gemäß der Erfindung notwendigerweise weniger genau, es hat jedoch den Vorteil, daß es wesentlich billiger herzustellen, narrensicher zu bedienen und wesentlich rascher in der Anwendung ist.

Weitere Vorteile des Gerätes, die sich auch aus der folgenden Beschreibung ergeben werden, bestehen darin, daß auch die Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit von verhältnismäßig weichen Stoffen (beispielsweise Holz, Papier, Gummi usw.) sowie von Messerschneiden und anderen Schneidkanten möglich ist.

Gemäß der Erfindung ist ein Gerät zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit gekennzeichnet durch eine in einem Winkel zu der zu prüfenden Oberfläche einstellbare und mit ihrer Spitze auf diese aufsetzbare Tastsonde, die mindestens teilweise aus einem Federblatt besteht, das so steif ist, daß es bei

Bewegung der Sonde auf der Oberfläche mit nach vorn gerichteter Sondenspitze bei einem kritischen Einstellwinkel, der eine Funktion der Oberflächenrauhigkeit ist, schwingt oder sich durchbiegt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Sonde an einem Träger befestigt, der an einer Säule höhenverstellbar ist, die einen Fuß zum Aufsitzen auf einem flachen Bett aufweist, wobei Einrichtungen zum Anordnen des Prüfstückes mit seiner Obereinrichtung erstreckt, so daß eine Schwenkbewegung des Armes beispielsweise fünffach übersetzt vom Zeiger 21 über der Skala 20 angezeigt wird.

An dem freien Ende des Armes 23 ist mittels einer stoßdämpfenden Feder 23 ein Kopf 26 befestigt, in dem eine abnehmbare Tastsonde 27 eingesteckt ist. Diese endet in einem dünnen Federblatt 28 mit einer verhältnismäßig starren Spitze 28 a.

Bei Betrieb des Gerätes wird das Prüfstück 9 (das,

fläche im wesentlichen parallel zum Bett sowie zum io als quaderförmiger Block dargestellt ist) auf der ge-Führen des Säulenfußes und/oder des Prüfstückträ- schliffenen oberen Fläche des Trägers 8 angeordnet, gers bei ihrer Relativverschiebung in einer vorbe- Danach werden dieser Träger und der Säulenfuß 7 stimmten Richtung vorgesehen sind. relativ zueinander bewegt und die Höhe des Trägers

Der Träger kann durch eine Schraubspindel im In- 14 mittels des Handrades 17 verändert, bis die Sonnern der Säule höhenverschiebbar sein, oder er kann 15 denspitze 28 α leicht auf der zu prüfenden Oberein einfacher Läufer an einer gebogenen Säule sein, fläche 9 α aufliegt, wenn sich der Arm 23 in der deren Krümmungsmittelpunkt etwa am unteren Ende Mitte des Schlitzes 24 befindet, der Sonde liegt, wobei vorzugsweise in beiden Fällen Die Säule 12 wird dann in Richtung auf das Prüf-

Einrichtungen zum Vergrößern und Anzeigen der stück 9 bewegt und der Zeiger 21 beobachtet. Wenn Schwingungen vorgesehen sind, die der Sonde bei ih- 20 sich der Zeiger nicht bewegt, wird die Säule 12 in rer Bewegung über die Prüffläche erteilt werden. ihre Ausgangsstellung zurückgebracht und dann eine

nochmalige Verschiebung vorgenommen, wobei der Träger 14 etwas höher eingestellt wird, um den Einstellwinkel der Sonde 27 zu vergrößern. Dies wird so lange wiederholt, bis eine wahrnehmbare Bewegung des Zeigers 21 anzeigt, daß ein kritischer Einstellwinkel erreicht ist, bei dem die Unregelmäßigkeiten der Fläche 9 α das Federblatt 28 zum Schwingen oder Durchbiegen bringen.

Die Meßperson merkt sich dann die Zeigerstellung auf der Skala 20, die so kalibriert sein kann, daß der angezeigte Winkel mit hinreichender Genauigkeit ein direktes Maß für die Unregelmäßigkeiten der Prüffläche 9 ist, beispielsweise für die Abweichungen vom

Dieses Bett trägt den Fuß 7 einer Säule 12 und fer- 35 Mittelwert, gemessen in μ, oder einem anderen Paraner einen Träger 8 mit quadratischem Querschnitt meter, wie der maximalen Tiefe, für ein Prüfstück 9, dessen Oberflächenrauhigkeit Nach kurzer Einübung ist die Meßperson fähig,

festgestellt werden soll. Die Unterseite dieser Teile den kritischen Einstellwinkel für einen beliebigen ist geschliffen und mit einer V-förmigen Längsnut 10 Oberflächentyp ungefähr vorher einzustellen, so daß versehen, die zu der Führungsschiene 6 komplemen- 40 der erforderliche Einstellvorgang zum Herausfinden tär ist. Die Führungsschiene kann selbstverständlich des exakten Winkels rasch durchgeführt werden auch weggelassen werden und die Teile 7,8 in Be- kann.

rührung mit einer am Bett 5 angelegten geraden Das Prüfstück 9 kann selbstverständlich quer zu

Kante gehalten werden. dem Träger 8 verschoben werden, so daß innerhalb

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Ansicht des Gerätes in seiner Betriebsstellung;

F i g. 2 ist eine vergrößerte Draufsicht auf die in F i g. 1 gezeigte Tastsonde;

F i g. 3 ist eine Seitenansicht der Tastsonde;

F i g. 4 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch die Spitze der Tastsonde.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Bett 5 des Prüfgerätes eine längliche Platte, auf der in der Mitte eine Führungsschiene 6 mit dreieckigem Querschnitt befestigt ist.

Am Fuß 7 nach oben stehend und an diesem mittels einer Klammer 11 befestigt ist die Säule 12 von quadratischem Querschnitt mit einer koaxialen Bohrung 13, in welcher ein Sondenträger 14 gleitet, der sich durch einen Längsschlitz 15 in einer der Säulenflächen erstreckt.

Im Innern der Bohrung 13 befindet sich eine konzentrische Schraubspindel 16, die in der Klammer 11 und im oberen Ende der Säule 12 gelagert ist. Der Träger 14 ist als Mutter ausgebildet, so daß er in

seiner Breite mehrere Prüfstriche gezogen werden können. Vorzugsweise sind an dem Träger 8 an den beiden Seitenflächen V-förmige Führungsnuten 10 a ausgebildet, so daß der Träger als V-Träger verwendet werden kann, in dem ein rundes Prüfstück angeordnet und falls gewünscht gedreht werden kann. Man erkennt, daß auf diese Weise ein gegebener Bereich einer Oberfläche sehr viel rascher geprüft werden kann, als mit einem üblichen Taststiftinstrument. Außerdem kann mittels eines abgeänderten Prüf-

dem Schlitz 15 auf- und abbewegt wird, wenn die 55 Stückträgers die Rauhigkeit von gekrümmten Ober-Schraubspindel 16 mittels eines Rändelrades 17 ge- flächen (beispielsweise Zahnradprofilen) in ähnlicher dreht wird, das am unteren Ende der Schraubspindel Weise geprüft werden, wobei in solchen Fällen befestigt und in einer Aussparung 18 des Fußes 7 an- zweckmäßigerweise ein möglichst langes Federblatt geordnet ist. verwendet wird, da sich dann der geringste Einfluß

An dem herausragenden Teil des Trägers 14 ist 60 der Krümmung der Prüffläche auf das Meßergebnis eine trommeiförmige Anzeigeeinrichtung 19 befe- ergibt.

stigt, die auf einer Seite eine Skala mit Winkeleintei- Eine weitere Möglichkeit zur Verwendung der

lung 20 trägt, über welche sich ein drehbarer Zeiger Vorrichtung ist die Verwendung als Güte- und Aus-21 bewegen kann. Dieser sitzt auf einer mittleren schußlehre zur Prüfung einer Anzahl von gleicharti-Welle 22, die rechtwinklig zu der genannten Füh- 65 gen Werkstücken. Hierbei wird der Sondenträger 14 rungsschiene 6 angeordnet ist. Die Welle ist durch in einer solchen Höhe über dem Träger 8 eingestellt, ein Zahngetriebe mit einem Arm 23 verbunden, der die einem bestimmten Einstellwinkel der Sonde 27 sich durch einen Umfangsschlitz 24 an der Anzeige- entspricht. Jede Oberfläche, die so glatt ist, daß sie

keine Schwingung oder Verbiegung der darüberfahrenden Sonde hervorruft, wird für gut befunden.

In bestimmten Fällen kann es nützlich sein, eine Säule mit zwei unabhängigen Trägern 14, zwei vergrößernden Anzeigeeinrichtungen 19 und zwei Sonden 27 vorzusehen, wobei die Träger in verschiedenen Höhen angeordnet sind, so daß die entsprechenden Sonden als Gütelehre und als Ausschußlehre verwendbar sind.

Wenn das Gerät in der beschriebenen Weise als Lehre verwendet wird, kann es leicht so eingerichtet werden, daß eine leichte Auslenkung der oder jeder Sonde 27 zur Betätigung eines Mikroschalters und damit zum Einschalten einer geeigneten sichtbaren oder hörbaren Warneinrichtung verwendet wird.

In einer halbautomatischen Ausführungsform des Gerätes kann die Bewegung der Säule 12 relativ zu dem Prüfstück mittels eines Motors durchgeführt werden, der automatisch abschaltbar ist, wenn bei der von Hand bewirkten Veränderung des Einstellwinkels der Sonde die Warneinrichtung in Betrieb gesetzt wird, während bei einer vollautomatischen Ausführungsform auch die Veränderung des Einstellwinkels mechanisch durch denselben oder einen anderen Motor erfolgen kann.

Man erkennt, daß bei der dargestellten Form des Gerätes eine Veränderung der Höhe des Trägers 14 notwendigerweise eine Veränderung der Länge des Prüfweges der Sondenspitze 28 α über die Prüffläche 9 α zur Folge hat, falls nicht gleichzeitig die Einstellung der Sonde in Längsrichtung entsprechend geändert wird.

Eine solche Kompensation ist nicht erforderlich, wenn ein Gerät von einfacherer Form verwendet wird, bei dem die Säule in der Ebene der Sondenbewegung eine kreisbogenförmige Krümmung aufweist, wobei der Krümmungsmittelpunkt mit der Sondenspitze bei Nullstellung des Anzeigegerätes übereinstimmt. Bei einer derartigen Ausbildung ist es nur erforderlich, eine anfängliche Höheneinstellung der Sonde relativ zu dem Prüfstück oder umgekehrt vorzunehmen. Sobald dies jedoch geschehen ist, hat eine Veränderung des Einstellwinkels der Sonde keinen Einfluß auf die Lage des Berührungspunktes der Sonde mit der Prüffläche.

Das Federblatt, dessen Empfindlichkeit für Oberflächenunregelmäßigkeiten den Arbeitsbereich des Gerätes bestimmt, kann aus einem Federstahlstreifen

ίο von etwa 25 μ Dicke bestehen und die gesamte oder nahezu die gesamte Länge der Sonde ausmachen. Vorzugsweise bildet das Federblatt jedoch nur eine kurze Verbindung zwischen einem starren Schaft und einer starren Spitze, wobei die Spitze ein Teil des Federblattes sein kann, der in geeigneter Weise unbiegsam gemacht worden ist (vgl. F i g. 2 und 3).

Die Spitze der Sonde ist zweckmäßigerweise in der Dicke und gegebenenfalls auch in der Breite abgerundet. Für extreme Genauigkeit kann ihre Arbeitskante so ausgebildet sein, daß sie, wie F i g. 4 zeigt, einen allmählich zunehmenden Krümmungsradius hat, so daß eine ebene Prüffläche bei beliebigem Einstellwinkel der Sonde stets tangential zu der Arbeitsplatte verläuft. Hierdurch werden Fehler eliminiert, die sonst dadurch auftreten könnten, daß die Sondenspitze durch ständigen Gebrauch bei einem bestimmten Winkel eine oder mehrere Abflachungen bekommt.

Für bestimmte Verwendungszwecke, beispielsweise die Prüfung von Schneidkanten, beispielsweise an Werkzeugen, Rasierklingen und chirurgischen Messern, kann eine für sonstige Verwendungszwecke durchaus brauchbare Sondenspitze aus verhältnismäßig hartem Stahl ungeeignet sein, da der auftretende Druck außerordentlich hoch ist. In diesem Fall wird vorteilhafterweise eine keilförmige oder flache Spitze aus natürlichem oder synthetischem Diamant oder einem ähnlichen Material an dem Federblatt befestigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Gerät zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit, gekennzeichnet durch eine im Winkel zu der zu prüfenden Oberfläche (9 a) einstellbare und mit ihrer Spitze (28«) auf diese aufsetzbare Tastsonde (27), die mindestens teilweise aus einem Federblatt (28) besteht, das so steif ist, daß es bei Bewegung der Sonde (27) auf der Oberfläche (9 α) mit nach vorn gerichteter Sondenspitze (28 a) bei einem kritischen Einstellwinkel, der eine Funktion der Oberflächenrauhigkeit ist, schwingt oder sich durchbiegt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (27) an einem Träger (14) befestigt ist, der an einer Säule (12) höhenverstellbar ist, welche einen Fuß (7) zum Aufsitzen auf einem flachen Bett (5) aufweist, wobei Einrichtungen zum Anordnen (8) des Prüfstücks (9) mit seiner Oberfläche (9«) im wesentlichen parallel zum Bett (5) und zum Führen (6) des Säulenfußes (7) und/oder des Prüfstückträgers (8) bei ihrer Verschiebung in einer vorbestimmten Richtung vorgesehen sind.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (14) durch eine Schraubspindel (16) im Innern der Säule (12) höhenverstellbar ist.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (14) als Läufer an einer gebogenen Säule ausgebildet ist, wobei der Mittelpunkt der Säulenkrümmung etwa am unteren Ende der Sonde (27) liegt.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Säulenfuß (7) und/oder der Träger (8) des Prüfstücks (9) eine V-förmige Nut (10) zur Aufnahme einer entsprechenden Schiene (6) des Gerätebettes (5) aufweisen.

6. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (27) die Verlängerung eines Schwingarmes (23) mit einem federgelagerten Kopf (26) ist, an dem die Sonde (27) lösbar befestigt ist.

7. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (19) zum vergrößerten Anzeigen einer der Sonde (27) bei ihrer Bewegung über das Prüfstück (9) erteilten Schwingung.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (19) einen vor einer Skala (20) drehbaren Zeiger (21) aufweist, der mittels einer geeigneten Übersetzung mit dem Schwingarm (23) verbunden ist.

9. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch zwei unabhängige Träger mit zugehörigen Sonden, wobei die Träger in verschiedener Höhe an der Säule angeordnet sind, so daß die Sonden einen unterschiedlichen Einstellwinkel zur zu prüfenden Oberfläche oder Kante haben und als Güte- und Ausschußlehre verwendbar sind.

10. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Grenzschalter zur Betätigung einer Warneinrichtung, der durch eine vorbestimmte Auslenkung der bzw. jeder Sonde betätigbar ist.

11. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung des Säulenfußes (7) und des Prüfstückträgers (8) durch einen Motor erzeugt wird, der selbsttätig abschaltbar ist, sobald die Sonde (27) entsprechend ihrer Winkeleinstellung zu schwingen oder sich zu verbiegen beginnt.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeleinstellung der Sonde (27) mechanisch durch denselben oder einen anderen Elektromotor erfolgt.

13. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der bzw. jeder Sonde aus Diamant oder einem ähnlichen Material besteht.