DE1623271A1

DE1623271A1 - Mess-Verfahren und Vorrichtung

Info

Publication number: DE1623271A1
Application number: DE19671623271
Authority: DE
Inventors: Albertson Jun William C
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1965-07-29
Filing date: 1967-05-29
Publication date: 1971-03-25
Also published as: US3321838A; DE1623271C3; DE1623271B2; FR1535514A

Description

Meß-Verfahren und Vorrichtung

Die Erfindung bezieht s3.ch auf das Messen, insbesondere das Untersuchen der relativen Lage der Oberfläche eines Gegenstandes mit Bezug auf einen Festpunkt ohne Berührung der Oberfläche.

Bei der Herstellung verschiedener Gegenstände ist es wünschenswert, eine Möglichkeit zur Untersuchung der Abmessung oder Kontur einer Oberfläche eines Gegenstandes zu haben, ohne dabei die Oberfläche zu berühren, und zwar entweder wegen des Zu3tandes des Gegenstandes oder des Ausmaßes der Genauigkeit der Oberfläche. Berührende Meßeinrichtungen zerkratzen oder beachlidigen die Oberfläche. Bs ist bereits vorgesehlagen worden, Meßvorrichtungen zu benutzen, bei denen luft von einer Düse aus gegen eine Oberfläche gerichtet wird und bei einer Änderung der Oberfläche sich die Luft auf diese zu und von ihr fort bewegt, wodurch eine Veränderung im Druok auftritt, die wahrgenommen wird. Derartige Luftmeflvorriohtungen wtistn eine erhebliche Genauigkeit auf, haben jedonh dtn Naohteil, daß sie nicht in der Lage Bind, groß· Abweichungen in den Abmessungen wahrzunehmen.

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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eia Vetiahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der relativen lage einer Oberfläche eines Gegenstandes mit Bezug auf. einen Festpunkt ohne Berührung der Oberfläche zu schaffen, bei welchem die Lage der Oberfläche in weitem Maße verändert werden kann.

Eine weitere Aufgabe der. Erfindung besteht in der Schaffung einer neuartigen Tastvorrichtung,

Bei der Herstellung von Kathodenstrahlröhrenvorderplatten aus Glas, die einen Umfangsflansch und einen Bildteil aufweisen, ist es insbesondere wichtig, daß alle Seile der inneren Bildfläche in einer vorher festgelegten Entfernung zur Lage einer oder mehrerer Elektronenschleudern liegen. Es ist bereits eine Überprüfung vorgeschlagen worden, bei der Mikrometermeßeinrichtungen mit Zifferblatt benutzt wurden, welche die Oberfläche berührten.

Abgesehen davon, daß die Einrichtungen groß und sperrig sind und ühgenauigkeiten sowie einer Abnutzung unterliegen, berühren diese Meßvorrichtungen die Oberfläche und müssen daher zwangsläufig die Oberfläche zerkratzen oder verunstalten.

Es ist daher eine weitereAufgäbe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Innenseite einer Kathodenstrahlrb'hrenvorderplatte ohne Berührung der Oberfläche zu schaffen.

Bine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer neuartigen Vorrichtung zur Überprüfung der

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BAD ORlGiMAi,

Oberfläche einer E^/thodenstrahlröhrenvorderplatte.

Grundsätzlich handelt es sich "bei dem Verfahren und der Torrichtung um die Anordnung einer Tastdüse, die an die zu überprüfende Oberfläche angrenzt, sowie um das Hindurchführen Ton luft oder einem, ähnlichen Strömungsmittel durch die Düse, das sich dann seitwärts zwischen den Enden der Düse und der zu uberprüf enden O"be rf lache "bewegt, so daß die Düse erleichtert wird und in einem vorgegebenen Abstand von der Oberfläche eine Gleichgewichtslage erreicht. So folgt die Düse der Oberfläche, während sich diese in ihren Abmessungen ändert, und die Lage der Düse, die der Lage der Oberfläche entspricht, kann durch: jede beliebige genaue Meßvorrichtung z.B. einen Differentialtransformator wahrgenommen werden. Beim Überprüfen, der Vorderplatte einer Kathodenstrahlröhre werden mehrere Tastdüsen an mit radialem Abstand zur Oberfläche liegenden Punkten angeordnet, und es wird eine relative Drehbewegung zwischen der Vorderplatte und der Düse erzeugt, so daß die Umfangsbereiehe der Vorderplatte überprüft werden.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Meßvbrrichtung für eine Kathodenstrahlröhrenvorderplatte von der Seite,
Pig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Meßvorrichtung

der Vorderplatte,
. 3 eine schematische Darstellung einer Tastvorrichtung,

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g. 4 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Messen

der Innenflächen einer Kathodenstralilröhrenvorderplatte,
» 5 einen Schnitt nach der Linie 5—5 der Pig» 4

in vergrößertem Maßstat,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5> Fig. 7 eine Teildarstellung nach der Linie 7-7 der Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 9, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 8, Fig.10 einen senkrechten Schnitt durch eine Testvorrichtung zur Verwendung in der Vorrichtung nach Fig. 5 "bis 9,

Fig_o11 einen Sehaltplan der Steueranlage der Vorrichtung, Fig.12 eine schematische Darstellung einer Preßluftanlage

der Vorrichtung,
Fig.13 eine schematische Darstellung einer abgewandelten

Form der Meßvorrichtung, Fig.14 eine schematische Darstellung einer weiteren abgewandelten Form der Meßvorrichtung,

Fig.15 eine schematische Darstellung einer weiter abgewandelten Form der Meßvorrichtung, Fig.16 einen senkrechten Schnitt durch eine abgewandelte

Έοrm des Meßkopfes, und
Fig.17 einen Schnitt nach der Linie 17-17 der Fig. 16„

In den Fig. 1 und 2 ist die Erfindung in Verbindung mit dem Messen der Innenfläche S einer Kathodenstrahlröhre*· vorderplatte 20 gezeigt, sie kann jedoch auch beim Messen der relativen Lagen der Oberflächen anderer G-egejistärtde benutzt werden. 10 9 813/027 2 ΒΑΰ_ΟψΟΙΝΜ.

"fie in den Pig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt eine Kathodenstrahlröhrenvorderplatte 20 einen Bildteil 21 und einen Umfangs flansch.. Wenn die Vorderplatte "beim Farbfernsehen "benutzt wird, dann ist sie mit auf dem Umfang verteilten radial nach innen verlaufenden Stiften 23 versehen, die den-Rahmen oder ein Farbsteuerelement oder eine Blende aufnehmen. Im Gebrauch ist es wichtig, daß alle Teil der Innenfläche S auf die Phosphorarten aufgebracht sind und den Bildschirm darstellt, mit Bezug auf einen Punkt 2, in dem die Elektronenschleuder oder die Elektronenschleudern angeordnet ist bzw. sind, innerhalb der gesamten Kathodenstrahlröhre in einer vorgegebenen Beziehung stehen. Demzufolge werden bei der Herstellung der Vorderplatten 20 diese Platten überj/rüft, um die relativen lagen der Abschnitt der Oberfläche b festzustellen. In einem beliebigen gegebenen Radialkreis, wie er in Fig. 2 in strichpunktierten Linien geneigt lot, kann die Kontur der Lage der Oberfläche nicht über ein vorgegebenes Norualmaß hinaua von dem Punkt P abv/eichen.

Seciäß der Erfindung wird die Vorderplatte 20 durch die Stifte 23 in einer vorgegebenen Beziehung gehalten, und es oind angrenzend an die Innenfläche S an radial voneinander auf Abstand gehaltenen Punkten mehrere Taatanordnungen 24 vorgesehen. Sodann wird zwischen den Tastanordnun^en 24 und der Vorderplatte 20 eine relative Drehbewegung erzeugt, ao daß die Umfangaabschnitte odtr konzentrische Ringabschnitte dar Vorderplatte Überprüft werden»

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Gemäß der Erfindung ist jede Tastanordnung so ausgebildet, wie es schematisch in der Fig. 3 gezeigt ist. Sie umfaßt eine Tastdüse 25', die innen Stößel 26 einschließt, der zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung in einem Gehäuse 27 angeordnet ist. Jedes Gehäuse 27 liegt in einer vorgegebenen festen Beziehung, zu den Stiften 23 der Vorderplatte 2Oo Das Gehäuse 27 ist mit einem Hohlraum 28 versehen, welchem ein Strömungsmittel, z.B. Luft, durch eine Leitung von einer Quelle (nicht gezeigt) zugeführt wird, und zwar durch einen Schmutzfilter 30, einen Druckregler 31 und vorbei an einem Druckmeßgerät 32. Der Stößel 26 ist an seinem oberen Ende geschlossen und mit einer radialen Öffnung 33 versehen, durch welche Luft von der Leitung 29 und dem Hohlraum 28 in die in dem Stößel 26 befindliche Bohrung eintreten kann. Das untere Ende des Stößels 26 ist offen und bildet die Düse, und es ist ein Plansch oder eine Platte angrenzend an den Umfang des unteren Endes des Stößels vorgesehen, um eine Druckoberfläche 35 zu begrenzen.

Die Oberfläche S, die gemessen werden soll, ist angrenzend an das Ende der Düse 25 angeordnet, so daß die durch den Stößel 26 herangeführte Luft durch den Spalt zwischen der Platte 34 und der Oberfläche S austritt, wie es durch die Pfeile gezeigt ist. Die Geschwindigkeit der luft nimmt zu, und der seitliche Druck nimmt bei der Bewegung der Luft zwischen der Platte 34 und der Oberfläche S ab. Wie durch die Pfeile auf der Platte 34 gezeigt ist, erzeugt der Druck des Umgebungadruokee oder der atmosphärische Druck auf der Oberseite der Platte 34 und anderen freiliegenden .Abschnitten des Stößels tint Kraft, die die Platte in ihrer Stellung angrenzend, jedoch mit Abstand von der Oberfläche S hält, wodurch die

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Platte 34 über die Oberfläche S der Yorderplatte 20 hinausgehoben wird. Die Platte 34 erreicht eine Gleichgewichtslage mit Bezug auf alle auf die Düse wirksamen Kräfte und hält die Düse 25 in einer vorgegebenen Beziehung zu der O"berflache. Es sei darauf hingewiesen., daß die Hauptfläche, gegen die der TTmge"bungsdruck sowie der atmosphärische Druck zur Anwen-

ΡΙΦα.

dung kommt und die Kla^^e 34 umfaßt, auch auf andere Bereiche des Stößels 26 der ITmgehungsdruck oder atmosphärische Druck zur Anwendung kommt und alle diese Bereiche zusammen die Kraft erzeugen, die durch die Druckkraft unterhalb der Platte 34 abgeglichen wird. .. -

Sobald die Platte 20 relativ zu der Düse 25 bewegt wird, wird die Düse 25 einschließlich ihres Stößels 26 nach oben oder nach unten relativ zu dem Gehäuse 27 verschoben, da sie die Neigung hat, in einer vorgegebenen relativen Schv/ebelage mit Bezug auf die Oberfläche S zu bleiben. Somit

zeigt die Lage der Düse 25 die Veränderungen in der lage oder Kontur der Oberfläche S an.

Zur Wahrnehmung der Lage der Düse 25 wird eine Anzeigevorrichtung 36, vorzugsweise ein Differentialtransformator, benutzt. Das von dem Differentialtransformator 36 erzeugte elektrische Signal wird von einem Verstärker 37 verstärkt und geht durch einen Demodulator. Das Signal kann ununterbrochen auf einem Aufzeichnungsgerät 38 aufgezeichnet werden. Außerdem kann das· Signal auf eine visuelle Meßvorrichtung 39 gerichtet werden, die ununterbrochen die Stellung der Düse 25 augenscheinlich wahrnehmbar anzeigt. Die Meßvorrichtung 39 kann mit Schaltern versehen sein, so daß ein Zurückweisesignal

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erzeugt wird, um eine Auswerfvorrichtung 40 zu erregen, wenn die Düse um mehr als ein vorgegebenes Ausmaß von einer ITorm abweicht.

Es ist festgestellt worden, daß die Genauigkeit durch Teränderungen im Druck nicht nachteilig berührt wird.. So haben Proben gezeigt, daß bei einer Düsenöffnung von 1,57 mm

der Druck der Luft von 0,4 bis 1,05 kg/cm schwanken kann und die Genauigkeit noch innerhalb 0,025 mm liegt. Unter diesen Umständen ist die Düse bei etwa 0,038 mm über der Oberfläche in der Schwebe. Wenn der Druck wesentlich wechselt, wird der Abstand, um den sich die Düse über der überfläche in der Schwebe -befindet, verändert, jedoch bleibt die Genauigkeit aufrechterhalten. Wenn eine größere Genauigkeit erwünscht ist, dann sollte der Druck sorgfältiger überwacht werden. , . .

Die Benutzung der Tastvorrichtungen 24 nach Pig. 3 erzeugt dadurch eine genaue Messung der Oberfläche S der Torderplatte 20.

Die Fig. 4 bis 10 zeigen eine Torrichtung zur Überprüfung der inneren Schirmoberflaehe der Torderplatte. Nach Pig. umfaßt die Torrichtung einen Rahmen 41, der aus einer Grundplatte 42, voneinander auf Abstand gehaltenen hochstehenden Säulen 43 und einem oberen Querkörper 44 besteht. Zur Bewegung einer Torderplatte 20 zu einer Meßstellung und aus dieser Meßstellung heraus, ist ein Tisch 45 zur Ausführung einer Auf- und Abbewegung angebracht. lach den Fig. 4 und 6 ist der Tisch 45 auf einer senkrechten Kelle 46 befestigt, die zur Ausführung einer senkrechten Bewegung auf der Grundplatte

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42 durch Gegengewichte 47 angeordnet ist, indem Rollenketten 49 über Kettenräder 50, 51 gezogen werden, die mit einem Bligel 48 auf dem unteren Ende der Welle 46 verbunden sind. Die Welle 46 ist mit einer Zahnstange" 52 versehen, die mit einem Zahnrad 53 auf einer in der Grundplatte 42 gelagerten waagerechten '„'eile 54 kämmt. An der Welle 54 ist ein Handraji 55 "befestigt. Die Welle 46 kann durch Drehen des Handrades 55 gehoben und gesenkt -werden. Entsprechend der Darstellung in Pig. 6 ist die Vorderplatte während ihrer Auf- und Abbewegung durch einen aufgeblasenen elastischen Ring 56» ähnlich einem Schlauch eines Kraftfahrzeugreifens, auf dem Tisch 45 gehalten. Liit Umfangsabstand angeordnete Arme 57 erstrecken sich nach ο ben und weisen Kunststoffendeη 58 auf, um eine seitliche Begrenzung für die Vorderplatte 20 zu bilden und dadurch bei der Anordnung der Vorderplatte auf dem Tisch 45 unterstützend mitzuwirken.

Wenn eine Vorderplatte 20 auf dem Tisch 45 angeordnet ist und der Tisch 45 durch Drehen des Handrades 55 angehoben wird, dann wird die Vorderplatte 20 angrenzend an eine Stütze 60 in Stellung^ gebracht. Wie in den Fig, 5 und 6 gezeigt ist die Stütze 60 durch lager 62 auf einer Welle 61 gelagert, die an dem j,uerkörper 44 befestigt ist und sich nach unten erstreckt. Die Stütze 60 schließt mehrere radial verlaufende Arme 63 ein. Jeder Arm 63 hält einen Hebel -.64, der um eine waagerechte Achse auf einem an dem Ende des Armes 63 befestigten Bügel 65 schwenkbar gelagert ist. Daa untere Bnde ^edee Hebels 64 wird von einer zwischen dem oberen Bnde jedes Hebels 64 und einem einstellbaren Anschlag 67 auf einer »it Gewinde versehenen Welle 68 eingeeeteten feder 66 elaatisöh radial naoh außen gedrückt^ 108113/0271' - 10 - ^8AD

Das untere Ende jedes Hebels 64 ist mit einer Öffnung 69 verseilen, die einen der Stifte 63 auf dem Flansch 22 der Vorderplatte 20 (Pig. 6) erfassen kann. Bin Luftzylinder 70 ist auf einem Bügel 71 an der Stütze 60 angrenzend an jedem Hebel 64 -befestigt, und sein Kolben steht bei Betätigung gegen das obere Ende jedes Hebels 64 nach außen vor, um das untere Ende jedes Hebels 64 aus seinem Eingriff mit seinem Stift 23 heraus nach innen zu bewegen.

Wenn somit der Tisch 45 angehoben wird, um eine Vorderplatte in Stellung zu bringen, dann werden die Luftzylinder 70 betätigt, um die unteren Enden der Hebel 64 aus ihrer Stellung herauszubringen. Wenn der Tisch 25 in Stellung ist, dann werden die Zylinder 70 entregt und gestatten es den Federn 66, die unteren Enden der Arme 64 nach außen zu drücken,und dadurch die öffnungen 69 in den Stiften 23 zu erfassen. Der Tisch ist dann abgesenkt, so daß die Vorderplatte 20 in einer vorgegebenen Lage mit Bezug auf die festen Punkte gestützt bleibt, nämlich mit Bezug auf die Stifte 23, die bei der weiteren Herstellung der Kathodenstrahlröhre als Bezugspunkte benutzt werden.

Die Figi 6, 8 und 9 zeigen einen Tastkopf 75, der an dem unteren Ende der Welle 61 in fester Beziehung gehalten ist und einen Haltebtigel 76 umfaßt, auf dem mehrere Tastvorrichtungen 80 angebracht sind. Jede Vorrichtung 80 ist entsprechend der Tastvorrichtung 24 ausgebildet, Fach Fig. 8 und 9 sind die Tastvorrichtungen 80 an radial voneinander auf Abstand gehaltenen Punkten mit Bezug auf die Vorderplatte 20 angeordnet, eo daß Umfangeabschnitte der Oberfläche S gemessen, werden, wenn die Stütz* 60 gedreht wird, um die Varderplatte 20 tu drehen, naoh&em der Tieoh 45 abgesenkt worden !■*·__ _- -11-

Nach Fig. ΊΌ umfaßt jede Tastvorrichtung 80 ein Gehäuse 81, das auf dem Haltebügel 76 mit einer Schraube 81a befestigt ist. Eine Tastdüse 82, die vorzugsweise aus Kunststoff, wie DeIrin, hergestellt ist, wird auf das untere Ende eines Taststößels 85 aufgeschraubt, der zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung in dem Gehäuse 81 angeordnet ist. Die Düse 82 ist mit einer Öffnung 84 versehen, die mit einer axialen Öffnung 85 in dem Taststößel 83 in Verbindung steht. Ein Teil des Stößels 83 ist "bei 86 ausgeschnitten, um eine Kammer 87 zu "bilden, in welche luft von einer unter Druck stehenden Quelle (nicht gezeigt) durch einen Schlauch 88, einen Verbinder 89 und eine Öffnung 90 in dem Gehäuse 81 hereingeführt wird. Der Taststößel 83 ist mit einer radialen Öffnung 91 versehen, die eine Verbindung zwischen der Kammer 87 und der Öffnung 85 des Stößels gewährleistet. Die Tastdüse 82 ist mit einer Schulter 92 versehen, welche eine Oberfläche bildet, gegen die der Umgebungsdruck oder der atmosphärische Druck zur Anwendung kommt." Der Umgebungsdruck oder atmosphärische Druck wird auch gegen andere freiliegende Teile des Stößels zur Anwendung gebracht. Außerdem ist der Bereich, angrenzend an4as offene Ende der öffnung 84, bei 93 fortgeschnitten oder ausgenommen.

■Wenn durch die Düsenöffnung 84 Luft herangeführt wird, dann strömt die Inft seitwärts und radial nach außen zwischen das Ende der Düse 82 und die Oberfläche S. Die kombinierte Wirkung der Kraft des Unig ebungs druckes und der Druckkraft des Strömungsmitteln, welches durch die Düse strömt,und des Strömungsmitteis; welches zwischen dem Ende der Düse 82 und der Oberfläche S strömt, bringt die Düse 82 zum Schweben,

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- I ü -

wobei sie gleichzeitig eine Gleichgewichtslage in vorgegebenen

Abstand von der Oberfläche S erreicht. Beim Drehen

der Vorderplatte 20 und sobald Abweichungen in der Kontur oder Lage der Oberfläche S auftreten, bewegt sich die Düse nach oben oder nach unten relativ zu dem Gehäuse 81, weil sie die Neigung hat, den vorgegebenen Abstand mit Bezug auf die Oberfläche S aufrechtzuerhalten. Dieser Abstand bleibt innerhalb eines weiteren Bereiches von Luftdruckschwankungen praktisch konstant.

An dem oberen Ende des Gehäuses 81 ist ein Diffeerentialtransformator angeordnet, um die Lage der Düse relativ zu dem Gehäuse ununterbrochen wahrzunehmen, Fach der Darstellung in Pig. 10 wird eine Transformatorbüchse 95 in. das obere Ende des Gehäuses 81 eingeschraubt, und die Wicklungen des Differentialtransformator^ sind in der Buchse 95 untergebracht. Der Anker 97 des Differentialtransformators ist in das obere Ende des Taststößels 85 eingeschraubt, der aus nicht magnetischem Material hergestellt werden muß. Über die Transformatorbueh.se ist eine Kappe 98 geschraubt, um den Transformator in einer festen Stellung zu halten, und die Verdrahtung 99 des Transformators erstreckt sich durch einen Gummiaugenring 100 nach außen. In der Transformatorbuchse 95 ist eine Entlastungsbohrung 95a vorgesehen, um den Aufbau von Druck infolge eines Leckflusses um den Stößel herum zu verhindern. Die Transformatorbuchse 95 wird in das Gehäuse eingeschraubt, um eine Einstellung zur Erlangung einer Uullage zu ermöglichen.

Zwischen dem Transformator und einer Schulter 102 auf dem Taststößel 83 ist eine schwache Schraubenfeder 101 eingesetzt' ^: ·■ 109813/0272 *

die die Düse 82 elastisch, nach, außen drückt.

Die Jeder 101 unterstützt die·Schwerkraft beim Aus- . wärtsdr^cken der Düse 82. Wenn die Düse 82 in einem Winkel zur Senkrechten angeordnet ist, dann hilft die Feder 101 "bei der Überwindung jeglicher Neigung einer Reibung zur Verhinderung einer Bewegung der Düse einer Tasteinrichtung 80' nach außen unterstützend mit. Wenn die Tastvorrichtung 80 senkrecht angeordnet ist, dann kann die Feder 101 in Portfall kommen.

Nach Fig. 6 ist eine der Tastvorrichtungen'80· zum Abtasten der Innenfläche des hochstehenden Flansches 22 angrenzend an den Verbindunpsbereich des Flansches 22 und der bildplatte 21 vorgesehen. Um einen angemessenen lichten Raum beim Aufladen und Abladen der Vorderplatte 20 auf die Arme 64 bzw. von den Armen 64 vorzusehen, ist die Taatvorrichtung 80' an einem Kolben eines Luftzylinders 105 befestigt, so daß sie in die Taststellung hinein vorgeschoben und aus ihr zurückgeschoben werden kann.

TTm dem !Bedienungsmann, der die Stütze 60 von Hand dreht, anzuzeigen, daß eine vollständige Umdrehung stattgefunden hat, iüt eine Arretierausnehmung 106 (Fig. 7) auf einem Flansch 107 der Stütze 60 vorgesehen und an einem Arm 109 ist eine Arretierrolle 108 befestigt, die durch eine Feder elastisch nach unten gedruckt wird, weiche sich auf dem ELansch to? entlangbewegt und die Ara?ettera«flnehmune 106 erfaßt, eo_;daß die Arretierrolle IQ^ «jLoli i» einef JJ»^ebm^ aue der Arr«ti«rau»nthraunf heraue und wieder butUQk in el· hinein bewegt, wenn die üfett**e 60 ft dreht wird* Biüroh 41»

Bewegung der Arretierrolle 108 wird ein Grenzschalter 111 betätigt, um eine Betätigung eines Magnetventils 131 zu verhindern, welches wider die Zylinder 70 und 105 "betätigt, außer wenn die Spannarme 64 mit Bezug auf die Zylinder 70 •richtig ausgerichtet sind.

Aus dem in Pig.. 12 gezeigten Druckluft schema ist ersichtlich, daß die den Tastvorrichtungen 80 zugeführte Luft von einem Magnetventil 130 gesteuert wird, während die den Zylindern 70 und dem Zylinder 105 zur Einstellung der Tastvorrichtung 80' zugeführte Luft durch ein Magnetventil 131 gesteuert wird.

Die Pig. 11 und 12 zeigen, daß zu Beginn des Meßtaktes der "Aufklemm"-Druckknopf heruntergedrückt ist, um das Magnetventil 131 zu erregen und Strömungsmittel au den Einspannzylindern 70 zu führen, welche derart wirksam werden, daß sie die unteren Enden des Hobels 64 nach innen verschwenken. Gleichzeitig wird der Strömungsmitteldruck von dem Zylinder 105 zur Atmosphäre gelenkt, um dadurch die Tastvorrichtung 80' zurückzuziehen. Während des normalen Betriebes ist der Ein-Aus-Druckknopf für die Luft geschlossen und erregt das Magnetventil 131 und lenkt Strömungsmitteldruck zu den Düsen der Tastvorrichtung. Wenn kein zu überprüfender Gegenstand in der Meßstellung ist, dann zieht die Strahlwirkung aufgrund der von den Düsen ausgeatossenen Luft die Düsen zurück.

Wenn die Hebel geöffnet und die Düsen zurückgezogen sind, dann 1st die Vorrichtung bereit zum Aufladen, und der zu überprttftadi Gteginatand, nömUöß di#Vörderplatt· 20, wird in

gedrückt und entregt das Magnetventil 131. -Der Strömungsmitteldruck wird sodann an die Atmosphäre geleitet, um es den Federn 66 zu ermöglichen, die unteren Enden der Hebel 64 nach außen zu verschwenken, so daß sie mit den Stiften 23 in. Eingriff kommen. Gleichzeitig wird Strömungsmitteldruck zum Zylinder 105 gelenkt, der die ^rastvorrichtung 80^t: in die. Meßstellung auszieht«. Dabei sind die Düsen aller, Tastvorrichtuniren 80, 80' infolge des Strahleffektes zurückgezogen. Der Rückstellknopf wird dann heruntergedrückt, um das Magnetventil 130 zu entregen. Die Strahlwirkung wird dadurch herabgesetzt und die kombinierte Wirkung der Schwerkraft und der Feder 101 "bewegt, die Düsen in den Bereich der Oberfläche S. Wenn der Rückstellknopf ausgelöst ist, dann wird das Magnetventil 130 erregt, um Strömungsmitteldruck zu den Düsen zu führen. In dieser Stellung werden die Düsen in einen Schwebezustand gebracht, so daß sie vorgegebene Meßstellungen und aufgrund der kombinierten Wirkung des atmosphärischen Druckes und des Strömungsmitteldruckes eine Gleichgewichtslage erreichen. Die Yorderplatte wird sodann gedreht, um die gesamte Oberfläche S zu messen.

In der in Fig. 13 schematisch gezeigten Ausführungsform der Erfindung wird die !rastvorrichtung 140 in fester Beziehung zur Stütze I4I gehalten, so daß die Stärke eines Gegenstandes A gemessen wird und jegliche Abweichungen in der Stärke durch Veränderungen in der Ausgangsleistung des Differentialtransformators in Erscheinung treten.

In der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform der Erfindung · sind zwei Tastvorrichtungen 142, 143 im Bereiche der Oberflächen

!3/0272 'bad" original -

eines sich ununterbrochen bewegenden Gegenstandes, z.B, eines Bandes B aus Metall oder Papier,vorgesehen. Die Düsen dieser Vorrichtungen werden durch den Strömungsmitteldruck in einer vorgegebenen Lage zu den Oberflächen des Bandes B gehalten. Der Unterschied in den Daten zwischen dem Differentialtrans forma tor und den Tastvorrichtungen 142, 143 bildet eine ununterbrochene Anzeige der Stärke,, ■

Bei der in Pig. 15 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die Tastvorrichtungall44, 145 im Bereich der Oberflächen eines sich bewegenden Bandes W angeordnet, und die Bewegung' der Düsen wird durch Glieder 146 unterbrochen, die wieder mit der Wicklung 147 und dem Anker 148 des Differentialtransformators verbunden sind, so daß der Ausgang des Differentialtransformators während der Bewegung des Bandes zwischen den Düsen der Tastvürrichtungen 144, 145 eine unmittelbares Anzeige der Stärke des Bandes bildet.

Bei der in den Figo 16 und 17 gezeigten Ausfuhrungsform der Meßköpfe wird die Kraft des auf die Düse einvärkenden atmosphärischen Druckes durch eine positive Druckkraft ersetzt. Insbesondere umfaßt der Tastkopf 150 ein Gehäuse 151, das an einem Bügel 152 befestigt ist. Die Tastdüse 153 ist innerhalb einer Bohrung 154 in dem Gehäuse 151 angeordnet. Die Düse 153 schließt eine obere Druckfläche 155 ein, gegen die unter konstantem Druck stehende Luft von einer Quelle aus durch ein Einlaßrohr 156 herangeführt wird, -welches die Luft in den oberen Teil der Bohrung 154 lenkt. Die Düse 153 schließt einen Teil 157 verminderten Querschnitts ein, der mit dem (Jehäuse 151 zur Bildung einer Kammer 158 zusammenarbeitet»

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109813/0272 _Bm original

Die Luft wird tangential durch Rohre 159 zur Kammer 158 geführt und strömt durch gegenüberliegende Öffnungen 160 in dein Teil 157 der Düse 153 durch die hohle Düse und aus einer Auslaßöffnung 161 in dem unteren Ende heraus. Die unter Druck stehende Luft strömt danach seitwärts zwischen das untere Ende der Düse und die Oberfläche des in Eingriff "befindlichen Gegenstandes S. Der Anker 162 des Differentialtransformators 163 ist an dem oberen Ende der Düse 153 befestigte Das Strömungsmittel kann von oberhalb der Düse und aus den Kammern 158 zwischen das obere erweitere Ende der Düse zu einer ringförmigen üammelkammer 164 und danach zu einem Auslaß 165 strömen und bildet so ein Luftlager für das obere Ende der Dü3e. Durch diese .Anordnung können der Druck oberhalb der Düse und der Druck in der Kammer 158 sich in ihrer Größe unterscheiden.

Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindunp,, erreicht die Düse bei der Zufuhr von Luft durch die Rohre 156 und 159 und bei Anordnung der Düse angrenzend an die Oberfläche S eine Gleichgewichtslage infolge der auf die Oberfläche 155 wirksamen Druckkraft sowie aufgrund der Druckkräfte, die aufgrund des Strömungsmittelflusses durch die öffnung 161 und zwischen dem unteren Ende der Düse und der Oberfläche fc> entstehen.

Bei dieser Auaführungaform dea Meßkopfes wird der Meßvorgang durch Veränderungen im atmosphärischen Druck nicht beeinträchtigt. Die Anordnung tangential·? BinlaÖirohre verringert jegliohe Neigung zur Bilduae ieitlloher dynanlaaher Kraft· auf der Düae. Die Besteiohnung "umgebend" bedeutet

'■ ihrer Verwendung in der Beschreibung die Anwendung einer Strömungsmitteldruckkraft infolge des atmosphärischen _%. Druckes und auch eines getrennt angewendeten Strömungsmitteldruckes„

Die Erfindung ist bei der Überprüfung von ebenen, konkaven oder konvexen Oberflächen durch Anordnung mehrerer Düsen in einer geeigneten Form leicht anwendbar„ Jede Düse ist außerdem in der lage, weitgesteckte Meßgrenzen innerhalb -des Meßbereiches mit einem vergleichbaren Genauigkeitsgrad zu bestreichen. Die Düsen können wiederholt genau in Stellung gebracht werden, so daß genaue wiederholbare Ergebnisse erreicht werden.

Claims

PATENTANWÄLTE 1 V C. J ί. Ι '

dr.ing. H. NEGENDANK · BIPL-InG-H-HAUCK · dipi,.-phys. W. SCHMITZ

HAMBTIKG · MÜNCHEN

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HAMBURG 36 ■ NEUER WAM. 41

, IUC. .

. . TBlEGH. NBGBDAPATBWT BAMBTTBG

Toledo, Ohio (USA)

MÜNCHEN IS · MQZARTSTR. 23

TBI.. 038 00 Se

IBLlQR. NBGBDAPATBNT MÜNCHEN

HAMBURG,

Patentansprüche

ο Vorrichtung zur Überprüfung der Oberfläche eines Gegenstandes, gekennzeichnet durch eine Halterung für den Gegenstand (S), eine. Tastdüse -(25), "die ein mit einer Auslaßöffnung versenties Ende aufweist, ein Gehäuse (27) zur Halterung der Tastdüse zur Ausführung einer Bewegung in Richtung auf die Oberfläche zu und von ihr fort, wobei die Auslaßöffnung dieser Tastdüse im Bereich der Oberfläche des Gegenstandes liegt und das Gehäuse eine Kammer (28) aufweist, während die Düse mit einem hohlen Stößel (26) versehen ist, der in die Kammer hinein vorsteht und sich relativ zu dem Gehäuse frei bewegen kann, Mittel zur Halterung des Gehäuses in einer axial festen Lage mit Bezug auf die Halterung während des Hessens, r.^:obei die Düse mit einer Öffnung (33) versehen ist, die eine Verbindung zwischen der Kammer und der Auslaßöffnung herstellt, Mittel zur Lenkung eines Strömungsmittels durch die Kammer zu der Düse und von der Auslaßöffnung gegen die überfläche, Mittel zum Aufbringen einer Kraft auf die- Düse in Richtung des Austrittes des Strömungsmittels aus der Auslaßöffnung, wobei diese Düse durch die kombinierte Wirkung dieser Kraft und durch die Kräfte, die durch den

Durchfluß des Strömungsmittels von der Auslaßöffnung und , _t

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' durch den Durchfluß des Strömungsmittels seitlich zwischen dem Diisenende und der Oberfläche entstehen, in einer vorgegebenen Lage zur Oberfläche in einen Schwebezustand gebracht wird, sowie Mittel zur Wahrnehmung der Lage dieser Düse,

2· Vorrichtung nach'Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ~^ Halterung für die Vorderplatte (20) einer Kathodenstrahlröhre, einen Kopf, mehrere Tastdüsen (25),von denen jede eine Auslaßöffnung aufweist, sowie mehrere Gehäuse (27) auf dem Kopf, Mittel zur Halterung jeder Düse in einem Gehäuse auf dem Kopf zur Ausführung einer Bewegung in Richtung auf die Halterung zu und von ihr fort, wobei sich die Auslaßöffnung angrenzend an eine Oberfläche des zu messenden Gegenstandes befindet, wenn sich ein Gegenstand auf der Halterung befindet, Mittel zur Lieferung von Strömungsmittel zur Düsenöffnung jeder Düse, wodurch ein Strömungsmittelstrahl von jeder Düse gegen die Oberflache der Vorderplatte gerichtet wird und zwischen das Ende jeder Düse und Oberfläche der Vorderplatte strömt, wobei jede Düse einen Bereich aufweist, gegen den der Umgebungsdruck zur Anwendung' gebracht wird, wodurch bei Anwendung des Strömungsmittels jede Düse in einem vorgegebenen Abstand zur Oberfläche in einem Schwebezustand gehalten wird, und zwar aufgrund der kombinierten Wirkung der Kraft, die durch den Umgebungsdruck entsteht, und der Kräfte, die durch

• das aus jeder Düse ausströmende Strömungsmittel und das .zwischen dem Ende der Düse und jeder Oberfläche strömende Strömungsmittel entstehen, Mittel zur Wahrnehmung der €^- • relativen Lagen der Düsen mit Bezug auf ihre Halte- ^% einrichtungen, Mittel (45) zur Bewegung der Vorderplatten-

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halterung in Richtung auf den Kopf zu und von ihm fort, um-eine Vorderplatte in die Taststellung hinein und aus ihr heraus zu bewegen, Mittel (64) angrenzend an den Kopf zur Erfassung der Vorderplatte zur Halterung derselben in Lberprüfungsstellung, sowie Mittel zum Drehen der letztgenannten Einrichtungen relativ zu dem Kopf lotrecht zur Innenfläche (21) der Yorderplatte, um die Tastdüsen zu veranlassen, aufeinanderfolgende !Anfangs ab schnitte der Oberfläche der Vorderplatte zu überqueren.

3β Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Halterung der Vorderplatte (20) angrenzend an den Kopf mehrere mit Umfangsabstand angeordnete Hebel (64) sowie Mittel (63) zur Halterung jedes Armes zur Ausführung einer Auswärtsbewegung zur Zusammenwirkung mit einem Stift (25) auf dem Plansch (22) der Vorderplatte aufweisen,

4· Vorrichtung nach Ansj^ruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Heranführung von Strömungsmittel an jede Düse (25) Einrichtungen zur kurzzeitigen Unterbrechung der Strömungsmittelzufuhr einschließen,

5. Vorrichtung nach Anapruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (27) die Tastdüse (25) im Bereich der Halterung aufnimmt und die Düae einen Bereich aufweist, der mit Abstand von der öffnung angeordnet tat, und auf den Umgebungsdruck zur Anwendung gebracht wird, wobei Mittel (36) lur Wahmehaun« der Lage der Düse in dta d«hauet vorgesehen ■ind. ' " . BAD ORIGINAL

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tastdüsen (25) mit je einem Gehäuse (27) für jede Düse vorgesehen sind, sowie Mittel zur Heranführung von Strömungsmittel durch jede Kammer (28) an jede Düsenöffnung, wodurch ein Strömungsmittelstrahl von der Düse gegen die Oberfläche der Vorderplatte (20) gerichtet wird und zwischen das Ende der Düse und jede Oberfläche der Vorderplatte strömt, wobei jede Düse einen Bereich aufweist, gegen den der Umgebungsdruck zur Anwendung gebracht wird, wodurch beim Aufbringen von Strömungsmittel jede Düse in einem vorgegebenen Abstand zur Oberfläche in einen Schwebezustand versetzt wird, und zwar durch die kombinierte Wirkung der Kräfte infolge des Umgebungsdruckes und der Kräfte infolge des Strömungsmittels, welches aus jeder Auslaßöffnung ausströmt und des StrömungsmitteIs, welches seitwärts zwischen dem Ende jeder Düse und der Oberfläche strömt, wobei ferner Mittel (36) zur Wahrnehmung der relativen lagen der Dlism mit Bezug auf ihre Gehäuse vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,^ daß Mittel zur Herbeiführung einer Relativbewegung zwischen der, Vorderplatte (20) und den Düsen (25) um eine Achse lotrecht zur Innenfläche (21) der Vorderplatte vorgesehen ist, um dadurch Umfangaabaohnitte der Oberfläche der Vorderplatte zu Überprüfen,

8. Vorrichtung naoh Anspruch 1 und 2> gekennzeichnet durch Mittel zur Halterung jedes Genaue·a (27) auf dem Kopf angreniand an die Oberfläche der VorderplrWe (M)), »o daß die DUeen (23) in liohtunj auf die Halt er um in und von ihr

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fort "beweglich sind, wobei jede Auslaßöffnung an eine Oberfläche des zol messenden Gegenstandes angrenzt, wenn sich ein Gegenstand auf der Halterung "befindet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 8, dadurch gekennzeichnet_r - daß die Mittel zur Halterung der Vorderplatte (20) angrenzend an den Kopf eine Anzahl mit Umfangsabstand angeordneter Hebel (64) umfassen, sowie Einrichtungen zur Halterung jedes Hebels zur Ausführung einer Auswärtsbewegung in Eingriff mit einem Stift (23) auf dem flansch (22) der Vorderplatte.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 8, gekennzeichnet durch Mittel (40), die ein Zurückweisesignal erzeugen, wenn die Lage irgendeiner Düse (25) von einer -vorgegebenen Norm abweicht.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine T.astdüse (25) mit einer Strömungsmitte 1-auslaßöffnung, ein Gehäuse (27), in welchem die Düse angeordnet ist und das eine Kammer (28) einschließt, wobei die Düse einen hohle'n Stößel (26) aufweist, der in die Kammer hinein vorsteht, sowie eine Öffnung, die eine Verbindung zwischen der Kammer und der Auslaßöffnung der Düse gewährleistet, wobei sich die Düse relativ zu der Kammer frei bewegen kann, wobei Mittel.zur-Heranführung eines Strömungami ttels zu der Kammer und wieder zur Auslaßöffnung'der Düse vorgesehen sind, wobei die Düse einen mit Abstand von ihrem Ende angeordneten Bereich aufweist,' gegen den atmosphärischer Druck derart zur Einwirkung gebracht wird, daß bei Heranführung von Strömungsmitteldruck an die Düse diese Düse in einer vorgegebenen lage zur Oberfläche des zu messenden Gegenstandes in einen-Schwebezustand versetzt wird,-und-zw-ar λ

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durch, die kombinierte Wirkung der Kraft des atmosphärischen Druckes, der auf den Bereich einwirkt, und der Kräfte infolge des Strömungsmittels, welches aus der Auslaßöffnung ausströmt und des Strömungsmitteldruckes, welches seitwärts zwischen das Ende der Düse und die Oberfläche des zu nessenden Gegenstandes strömt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Hineinlenken des Strömungsmittels in die Kammer (28) und das Strömungsmittel tangential an die Kammer heranführt,

15. Tastvorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Mittel (34) zum Aufbringen einer Kraft auf die Düse (25) in Austrittsrichtung des ötrömungsmittels aus der öffnung, wodurch die Düse durch die kombinierte Wirkung dieser. Kraft und der Kräfte infolge des aus der Auslaßöffnung ausströmenden Strömungsmittels und des seitwärts zwischen- der Düse und der Oberfläche des zu messenden Gegenstandes strömenden Strömungsmittels in einer vorgegebenen Lage relativ zu der Oberfläche des zu messenden Gegenstandes in einen Schwebezustand ver- setzt wird.

14. Verfahren zur Überprüfung der Innenoberfläche iner Kathoden-,strahlröhrenvorderplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhrenvorderplatte in Richtung auf mehrere Tastdüsen derart bewegt wird, daß die Tastdüsen sich an benachbarten, radial voneinander auf Abstand gehaltenen Punkten auf der Innenfläche der Vorderplptte entlang befinden, jede Tastdüse zur Ausführunr einer Bewegung in Rieht mir ,· uf die Oberfläche zu und von ihr fort reh;.;Iton vird, ein" btivhl unter D-nick stellenden btrömungsiiiittcO π von jeder j.üse ;-.u.'S

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derart re;.;en die .Oberfläche gelenkt wird, daß jede Düse in einem vorgegebenen Abstand zur Oberfläche in einen Schwebezustand -versetzt wird, und zwar durch die kombinierte Wirkung der Krbit infolge des Umgebungsdruckes auf die Düse und der Kräi'te infolge des GtrönLungsmittels, welches aus der Düse ausritror.it und des Strömungsmittela, welches zwischen dem Ende der 'Dv.se und der Oberfläche strömt, eine relative . Uhlf;ui"bevvegung zwischen den Düsen und der Oberfläche um eine Achse lotrecht zu der Oberfläche hervorgerufen wird, L"o d'±l:· i/ufeinanderfolgende Umfangsabschnitte der Vor der platte nacheinander durch die Düsen gemessen werden, bei Abweichen der HJyge einer Düae von einer vorgegebenen Norm ein Zurückweiseoignal erzeugt und danach die Vorderplatte von den Tastdüsen fort bewegt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß ein Sehöune in einer festen Beziehung angrenzend an die Oberfläche den zu messenden Gegenständea, eine Halterung einer Düae mit einer Endöffnung in dem Gehäuse zur Ausführung einer relativ freien Bewegung mit Bezug auf das Gehäuse in einer normalen Richtung auf die Oberfläche zu und von ihr fort, angeordnet werden, eine Kammer in dem Gehäuse zum Heranführen von strömungsmittel an die Düse gebildet; und unter üruck stehendes Strömungsmittel an die Kammer zur Herbeiführung eines Strömungamj ttelfluusea von der Kammer zu 'ior Düse her.-.ngox^hrt wird, sodann ein Strahl dea Strömungsmitteln aUfi dor Di'c.'enciffnung gegen die Überfläche derart gerichtet wird, daß die Düae durch die kombinierte V/irkung der Kraft, dje infolge des Umgebungυdruckeα auf die Düae wirkt, und dor Kräfte infolge daa Ströniunp,smlttelo_? welches, auo der DuSfä/iöffnung auuatrijmt und cleo bt;römungumitt@l8_p welche0

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seitlich zwischen der Düse und der Oberfläche strömt, "bei einem vorgegebenen Abstand relativ zu der Oberfläche in * einen Schwebezustand versetzt wird, und dann die Lage der Düse wahrgenommen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine Bohrung aufweist und der Strömungsmittelfluß zum Einströmen aus der Kammer in die Düsenbohrung gebracht wird und eine Kraft auf die Düse in Richtung des Austrittes des Strömungsmittelstrahles aus der Düsenöffnung derart aufgebracht wird, daß die Düse durch die kombinierte Wirkung dieser auf die Düse wirkenden Kraft und der ^Kräfte infolge des StrömungsmittelSj, welches aus der Düsenöffnung ausströmt, und dea Strömungsmitteldruckes, welches seitwärts zwischen der Düse und der Oberfläche strömt, in einem konstanten Abstand zu dieser Oberfläche in einen Schwebezustand versetzt und darin gehralten und die relative Lage der Düse wahrgenommen wird«

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