DE1588634B1 - Einrichtung zur Erzeugung einer der Huellprofil-Kurve einer auf Rauheit zu pruefenden Werkstueck-Oberflaeche entsprechenden elektrischen Spannung - Google Patents

Description

Die vorliegende Zusatzpatentanmeldung bildet so-5 mit den Gegenstand des Hauptpatents für den Fall weiter, daß das Istprofil überhöht aufgezeichnet wird und somit auf elektrischem Wege eine Hüllprofilspannung erzeugt werden muß, die sich einer aus einzelnen Ellipsenbögen zusammengesetzten theorezur Trennung des Welligkeits- und Rauheitsanteils der io tischen Hüllprofilkurve möglichst weitgehend annähert, elektrischen Meßwerte zugeleitet werden, bei der ferner Ein Ausrührungsbeispiel der erfindungsgemäßen

das Tastsystem die Werkstück-Oberfläche in beiden Einrichtung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es Richtungen nacheinander abtastet und hierbei jeweils zeigt

die dem Istprofil entsprechenden, nach Ausscheiden F i g. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen

der Welligkeit vorhandenen elektrischen Meßwerte 15 Einrichtung,

über eine Diode einen Kondensator auf diejenigen Fig. 2 ein etwas detaillierteres Schaltbild der erfin-

Profilspannungsspitzen aufladen, die höher als die dungsgemäßen Einrichtung.

gerade vorhandene Kondensatorspannung sind, bei Vorweg sei bemerkt, daß im folgenden lediglich die-

der weiterhin die Entladung des Kondensators in Form jenigen Teile der Gesamteinrichtung beschrieben einer — von oben betrachtet — konvex gekrümmten 20 werden, die vom Gegenstand des Hauptpatents ab-

Spannungslinie erfolgt, die Spannungslinie beim Vorwärtslauf des Tastsystems beispielsweise auf einem Magnetband gespeichert und die gespeicherte Spannungslinie beim Rückwärtslauf des Tastsystems zusammen mit der bei diesem Rückwärtslauf entstehenden Spannungslinie einer Vergleichsschaltung zugeführt wird, die in jedem Zeitpunkt nur den größeren der beiden Spannungswerte hindurchläßt, so daß am Ausgang der Vergleichsschaltung eine dem vollständigen Hüllprofil entsprechende Spannung erscheint.

In dem vorstehend genannten Hauptpatent ist ein Verfahren sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Einrichtung beschrieben, die auf elektrischem Wege die Erzeugung einer dem Hüllprofil entsprechenden elektrischen Spannung gestatten. Bei dem in diesem Hauptpatent beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Hüllprofil aus einzelnen, etwa kreisbogenförmigen Kurvenstücken zusammengesetzt.

Nun wird in der Oberflächenmeßtechnik das Istprofil bekanntlich oft überhöht aufgezeichnet. In diesem Fall werden die Kreisbögen (die der Definition des Hüllprofils nach dem Ε-System zugrunde liegen) zu Ellipsen verzerrt. Man kann nun zwar diese Ellipsen näherungsweise durch ihre Scheitelkrümmungskreise ersetzen und hiervon ausgehend das Hüllprofil für ein überhöht dargestelltes Istprofil bestimmen. Eine derartige Lösung ist jedoch mit einem gewissen Fehler behaftet.

weichen.
Nicht gesondert erläutert werden dagegen

a) die dem erfindungsgemäßen Schaltungskern vorgeschalteten Geräteteile, die eine dem Istprofil entsprechende elektrische Spannung liefern (also insbesondere das Tastsystem mit dem elektromechanischen Meßwertwandler sowie die Einrichtungen, durch die der Welligkeits- und Rauhheitsanteil der elektrischen Meßwerte voneinander getrennt wird),

b) ferner diejenigen Geräteteile, die sich an den erfindungsgemäßen Schaltungskern anschließen (und zur Speicherung der beim Vorwärtslauf des Tastsystems entstehenden Entladungsspannungslinie sowie zum Vergleich mit der beim Rückwärtslauf entstehenden Entladungsspannungslinie dienen).

Hinsichtlich der beiden vorstehend erwähnten Teile der Gesamteinrichtung wird auf die ausführliche Beschreibung in dem Hauptpatent Bezug genommen.

Im folgenden wird lediglich der in den F i g. 1 und 2 dargestellte eigentliche Schaltungskern der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert, der dazu dient, aus der Istprofilspannung beim Vorwärtslauf und Rückwärtslauf des Tastsystems jeweils ein Teil-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, 50 hüllprofil zu gewinnen, das sich aus nach rechts bzw. die eingangs genannte Einrichtung gemäß dem Haupt- nach links von den Spitzen des Istprofils abfallenden patent dahin weiterzuentwickeln, daß eine elektrische Parabelbögen zusammensetzt.

Hüllprofilspannung erzeugt wird, die der bei über- Die Prinzipschaltung gemäß F i g. 1 enthält einen

höhter Darstellung des Istprofils vorhandenen, sich ersten Kondensator C₁, der über einen Schalter S auf aus einzelnen Ellipsenstücken zusammensetzenden, 55 eine positive Spannung U₀₀ aufgeladen werden kann, theoretischen Hüllprofilkurve mit großer Genauigkeit Parallel zum Kondensator C₁ liegt die Emitter-Kollekangenähert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Entladekreis des Kondensators ein Schaltungselement mit variablem Durchlaßwiderstand vorgesehen ist, das derart gesteuert ist, daß sich der Entladestrom zeitproportional vergrößert.

Mit einer solchen Schaltungsanordnung erhält man
— wie im einzelnen noch näher dargelegt wird — eine
elektrische Hüllprofilspannung, die sich aus einzelnen 65 ist. Wird nun an die Klemmen A, B eine Steuerspan-Parabelbögen zusammensetzt. Diese Parabelbögen nung U₈ gelegt, die von Null an linear ansteigt, so

tor-Strecke eines Transistors T₁₀, dessen Basis über einen Widerstand K₆ an einer Steuerspannungsquelle (Klemmen A, B) liegt.

Es sei angenommen, daß der Kondensator C₁ bei geschlossenem Schalters zunächst auf die Spannung U₀₀ aufgeladen worden sei. Wird der Schalter S dann geöffnet, so kann sich der Kondensator C₁ so lange nicht entladen, wie der Transistor Ti₀ gesperrt

stellen dabei eine wesentlich bessere Annäherung an' die bei überhöhter Darstellung des Istprofils theorewird durch den dann fließenden Basisstrom /& der Transistor T₁₀ allmählich leitend.

Es sei angenommen, daß die Steuerspannung U₈ zeitproportional ansteigt, also

Us — κ · τ. {±)

Der über den Widerstand R₆ der Basis des Transistors T₁₀ zugeführte Strom /& besitzt somit den Wert

k-t

(2)

Unter der Voraussetzung, daß für den Transistor !T₁₀ gilt,

ic = ß-i_b, (3)

und daß β eine Konstante ist, erhält man für den Kollektorstrom i_e

U = ß~- (4)

Durch den Strom i_c wird der Kondensator C₁ entladen. Hierfür gilt die allgemeine Entladungsgleichung

Setzt man in Gleichung (5) die Gleichung (4) ein, so erhält man

= UcJl-

C₁

dt). (6)

Hieraus ergibt sich nach Durchführung der Integration

Uc = - U_c

C₁-R₉-I

Dies ist die Gleichung einer Parabel, die nach unten geöffnet ist, den Parameter

k-ß

C₁ · R₆ - 2

besitzt und deren Scheitel bei Uc₀ liegt.

Durch Änderung der Größen k, C₁, R₆ kann die Parabel an jede beliebige Ellipse angepaßt werden. Man kann also mit der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung für jede beliebige überhöhte Darstellung des Istprofils ein aus einzelnen Parabelstücken zusammengesetztes elektrisches Hüllprofil gewinnen, das dem theoretischen (aus Ellipsenbögen zusammengesetzten) Hüllprofil sehr gut angenähert ist.

F i g. 2 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel der in F i g. 1 dargestellten Prinzipschaltung.

Außer den bereits in der Schaltung gemäß F i g. 1 enthaltenen Elementen T₁₀, C₁ und R₆ sind noch ein weiterer Transistor T₂₀, ein weiterer Kondensator C₄ sowie zwei weitere Widerstände R₇ und R_s vorgesehen. Der Schalter S (F i g. 1) ist als Diode D ausgeführt.

Die dem Istprofil entsprechende elektrische Spannung wird an den Klemmen E und F zugeführt und lädt den Kondensator C₁ über die Diode D auf die den Profilspitzen entsprechenden Spannungswerte auf. Solange ein solcher Ladestrom fließt und demgemäß am Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C₁ und dem Widerstand R_s ein Potential vorhanden ist, ist der Transistor T₂₀ leitend und der Transistor T₁₀ demgemäß gesperrt.

Ist nach Aufladung des Kondensators C₁ auf einen Spitzenwert der Ladekreis stromlos, so wird der Transistor T₂₀ gesperrt. Infolgedessen baut sich nun am Kondensator C₄ (der zuvor durch den leitenden Transistor T₂₀ entladen worden war) linear ansteigend die Spannung U_s auf. Der Kondensator C₄ ist zu diesem Zweck an eine verhältnismäßig hohe Gleichspannung Uk angeschlossen, wobei lediglich der erste, verhältnismäßig lineare Teil der Ladespannungskennlinie ausgenutzt wird. Diese linear ansteigende Steuerspannung Us bewirkt dann in der an Hand von F i g. 1 erläuterten Weise die zunehmende Verringerung des Durchlaßwiderstandes des Transistors T₁₀. Es entsteht infolgedessen an den Ausgangsklemmen G, H eine Spannung U_c, die parabelbogenförmig vom Spannungsscheitelwert des Kondensators C₁ abfällt.

Der gegenüber der Prinzipschaltung gemäß F i g. 1 in der detaillierten Schaltung gemäß F i g. 2 im Entladekreis zusätzlich vorhandene Widerstand R_s ist so klein, daß er vernachlässigt werden kann. Die an Hand von F i g. 1 abgeleiteten Gleichungen gelten infolgedessen mit einer für praktische Bedürfnisse völlig ausreichenden Genauigkeit auch für die Schaltung gemäß F i g. 2.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung einer der Hüllprofil-Kurve einer auf Rauheit zu prüfenden Werkstück-Oberfläche entsprechenden elektrischen Spannung, bei der die Werkstück-Oberfläche durch ein entweder nach dem Trägerfrequenz-Modulationssystem oder nach dem Generatorprinzip arbeitendes Tastsystem mit einem elektromechanischen Meßwertwandler abgetastet wird, dessen elektrische Ausgangswerte einem Welligkeitstrenner zur Trennung des Welligkeits- und Rauheitsanteils der elektrischen Meßwerte zugeleitet werden, bei der ferner das Tastsystem die Werkstück-Oberfläche in beiden Richtungen nacheinander abtastet und hierbei jeweils die dem Istprofil entsprechenden, nach Ausscheiden der Welligkeit vorhandenen elektrischen Meßwerte über eine Diode einen Kondensator auf diejenigen Profilspannungsspitzen aufladen, die höher als die gerade vorhandene Kondensatorspannung sind, bei der weiterhin die Entladung des Kondensators in Form einer — von oben betrachtet — konvex gekrümmten Spannungslinie erfolgt, die Spannungslinie beim Vorwärtslauf des Tastsystems beispielsweise auf einem Magnetband gespeichert und die gespeicherte Spannungslinie beim Rückwärtslauf des Tastsystems zusammen mit der bei diesem Rückwärtslauf entstehenden Spannungslinie einer Vergleichsschaltung zugeführt wird, die in jedem Zeitpunkt nur den größeren der beiden Spannungswerte hindurchläßt, so daß am Ausgang der Vergleichsschaltung eine dem vollständigen Hüllprofil entsprechende Spannung erscheint, nach Patent 1 269 814 dadurch gekennzeichnet, daß im Entladekreis des Kondensators (C₁) ein Schaltungselement (T₁₀) mit variablem Durchlaßwiderstand vorgesehen ist, das derart gesteuert ist, daß sich der Entladestrom zeitproportional vergrößert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement (T₁₀) mit variablem Durchlaßwiderstand durch einen Transistor gebildet wird, dessen Emitter-Kollektor-Strecke im Entladestromkreis in Reihe mit dem

Kondensator (C₁) liegt und dessen Basis an eine Steuerspannungsquelle angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Basis des Transistors (T₁₀) über einen Widerstand (R_e) verbundene Steuerspannungsquelle einen Kondensator (C₄) enthält, der über einen Widerstand (R₇) von einer Gleichspannungsquellejaufladbar und über einen mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke parallel geschalteten Transistor (T₂₀) entladbar ist, dessen Basis an einen im Ladekreis des Kondensators
liegenden Widerstand (R_a) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen