DE1623289B1 - Oberflächenprüfvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Oberflächenprüfvorrichtung, insbesondere zur Messung der Höhe eines kleinen Absatzes in der Oberfläche eines Werkstückes, mit einem relativ zu einem festen Grundteil beliebig neigbaren Tisch zur Aufnahme eines Werkstückes, mit einem von einem parallel zur Oberfläche des Werkstückes kontinuierlich verschiebbaren Aufnahmekopf getragenen Längenmeßtaster, bestehend aus einem Taststift und einem von den Verstellbewegungen des Taststiftes beeinflußten Wandler, und mit einem an dem Wandler angeschlossenen Anzeigeinstrument.

Die zu messenden Dimensionen sind dabei sehr klein, so daß es häufig erforderlieh ist, eine millionenfache oder eine noch größere Verstärkung vorzunehrmen.

Eine Vorrichtung zur Oberflächenprüfung von Arbeitsstücken und insbesondere zur Bestimmung der Oberflächenrauhtiefe von Arbeitsstücken ist z. B. in der USA.-Patentschrift 2 620 655 beschrieben. Diese bekannte Vorrichtung umfaßt generell einen in beliebigen Richtungen in bezug auf das Bodenteil einstellbaren und damit neigbaren Tisch, der ein Werkstück trägt, dessen Oberfläche zu prüfen ist. Ferner enthält die bekannte Vorrichtung einen Taststift, der von einem Aufnahmekopf derart getragen wird, daß er die zu prüfende Oberfläche berührt. Ferner umfaßt die bekannte Vorrichtung einen auf dem Aufnahmekopf angeordneten Wandler, der auf Arbeitsbewegungen des Taststiftes während der von einer Antriebseinheit bewerkstelligten geradlinigen Querbewegung über dem Werkstück anspricht. Schließlich ist noch ein Anzeigeinstrument vorgesehen, das auf die von dem Wandler gelieferten Signale hin eine Anzeige liefert.
Ist es erforderlich, die von dem Wandler erzeugten

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Signale in starkem Maße zu verstärken, wie im Fall Das Grundteil kann zweckmäßigerweise aus zwei

der Messung von Tiefen von Absätzen in sehr dün- Teilen bestehen, deren eines ein Bodenteil und deren nen Werkstücken, so wird auch jede dem Werkstück anderes ein Hauptteil darstellt. Das Hauptteil kann in Richtung der Querbewegung des Taststiftes anhaf- dabei das Gelenk für den Rahmen und das Gegenlatende schwache Krümmung verstärkt. Dies führt zu 5 ger für den Tisch tragen. Es ist dabei über Polster Veränderungen in der Amplitude der Anzeige, und oder Puffer an dem Bodenteil befestigt. Die Polster zwar in einem über denjenigen Änderungen liegen- oder Puffer bewirken eine Reduzierung der Übertraden Maß, die bestimmt werden sollen. So können gung jeglicher Spannungen auf das Hauptteil, denen z. B. bei der Registrierung der verstärkten Signale das Bodenteil ausgesetzt sein kann. Es ist einzusehen, mittels eines Kurvenschreibers die auf Grund der io daß in dem Fall, daß solche Spannungen auf das Werkstückkrümmung auftretenden Veränderungen Hauptteil übertragen werden, eine geringfügige Änbewirken, daß die die Oberflächenänderungen derung der Stellung des Taststiftes relativ zu der wiedergebende Zeichenspur die Grenzen des Kurven- Werkstückoberfläche eintritt. Dies würde in nachteiblattes überschreitet. Dies ist ersichtlicherweise unzu- liger Weise die Genauigkeit der Messungen beeinträglich. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu- 15 flüssen, und zwar insbesondere dann, wenn mit hogrunde, eine Oberflächenprüfvorrichtung der ein- her Verstärkung gearbeitet wird, gangs genannten Art so auszubilden, daß Oberflä- Das zwischen dem Rahmen und dem Grundteil

chenkrümmungen im Werkstück nicht in die Anzeige vorgesehene Gelenk besteht vorzugsweise aus einem eingehen. oder mehreren an sich bekannten Federbändern. Auf

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe 20 diese Weise werden Fehler in der bogenförmigen bei einer Oberflächenprüfvorrichtung der eingangs Querbewegung des Taststifts auf einen minimalen genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß der Wert gebracht. Zur Erzielung einer optimalen Stabi-Aufnahmekopf für den Längenmeßtaster an einem lität während der Querbewegung und damit zur ErRahmen angeordnet ist, der zur Durchführung einer zielung einer optimalen Genauigkeit bei der Oberfläbogenförmigen Abtastbahn auf dem Werkstück an 25 chenmessung sollte die effektive Länge des Rahmendem Grundteil um eine parallel zur Richtung der Ar- gelenks im Vergleich zu dem Abstand des Taststifts beitsbewegung des Taststiftes orientierte Hauptachse von der Hauptachse größer sein, und zwar vorzugsschwenkbar gelagert ist und an dem eine Antriebs- weise zumindest zweimal so groß wie dieser Abstand, einheit zur Verschwenkung um einen kleinen Winkel An Hand von Zeichnungen wird nachstehend eine

angreift. 30 bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Die Erfindung zeichnet sich hinsichtlich der Erzie- Oberflächenprüfvorrichtung erläutert, lung eines Ausgleichs einer Werkstückkrümmung Fig. 1 zeigt die Oberflächenprüfvorrichtung in

durch den Vorteil eines besonders geringen kon- einer Seitenansicht;

struktiven Aufwands aus, der dennoch Messungen in F i g. 2 zeigt die Oberflächenprüfvorrichtung in

der an sich gewünschten Genauigkeit vorzunehmen 35 Vorderansicht;

gestattet. . F i g. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab Einzelheiten

Zufolge des kleinen Winkels der Rahmenbewe- des Grundteiles, der Tischlagerung und des Rahgung weicht die bogenförmige Querbewegungsbahn mens;

des Taststifts sehr wenig von einer geradlinigen Bahn F i g. 4 zeigt in einer Schnittansicht Einzelheiten

ab. Die in Richtung der Taststiftquerbewegung ver- 40 der Tischverstellung und des Grundteils; laufende Komponente der Arbeitstischneigung be- F i g. 5 zeigt eine Schnittansicht der Tischverstel-

rücksichtigt damit jegliche notwendige Ausrichtung lung entlang der in F i g. 4 eingetragenen Schnittlider Oberfläche, während die Komponente der Nei- nie 5-5;

gung in der anderen Richtung unter rechten Winkern Fig. 6 zeigt den den Längenmeßtaster enthalten-

zu der Querbewegungsrichtung jegliche Restkrüm- 45 den Aufnahmekopf.

mung berücksichtigt. Die in den Zeichnungen dargestellte Oberflächen-

Die Neigung des Tisches erfolgt zweckmäßiger- prüfvorrichtung enthält ein Bodenteil 10, ein an dieweise um ein Gegenlager, das in einer parallel zu der sem befestigtes Hauptteil 11, eine auf dem Bodenteil Hauptschwenkungsachse verlaufenden Richtung in und dem Hauptteil verstellbar angeordnete Tischeineiner Linie mit dem Mittelpunkt der bogenförmigen 50 heit 12 zur Aufnahme von Werkstücken, deren Ober-Querbewegungsbahn des Taststiftes liegt. Die Nei- fläche zu prüfen ist, einen an dem Hauptteil um eine gung des Tisches wird dabei durch zwei Einstell- Hauptachse 14 schwenkbar gelagerten Rahmen 13, schrauben bewirkt, die zusammen mit dem genann- einen von dem Rahmen getragenen Aufnahmekopf ten Gegenlager eine Dreipunktlagerung für den Tisch 15, der in einer parallel zur Hauptachse 14 verlaubilden. Der Tisch ist zweckmäßigerweise über dem 55 fenden Richtung einstellbar ist und der einen Tast-Auflager der beiden Einstellschrauben zur Einstel- stift 33, welcher auf die Werkstückoberfläche aufgelung des Werkstückes relativ zu der Querbewegungs- setzt wird und einen Wandler 75, 76, 77 trägt, der bahn des Taststiftes verschiebbar. Mit Hilfe entspre- auf Bewegungen des Taststiftes in einer parallel zur chender Einrichtungen wird dabei jegliche drehende Hauptachse verlaufenden Richtung anspricht. Ferner Verschiebebewegung des Tisches in der die drei 60 ist eine Antriebseinheit 17 vorgesehen, mit Hilfe dePunkte enthaltenden Ebene, die den Tisch tragen, rer der Rahmen 13 um einen kleinen Winkel um sein verhindert. Die Verschiebebewegung für die Einstel- Gelenk schwenkbar ist. Außerdem ist ein Anzeigeinlung des Werkstückes wird fortschreitend in etwa strument vorgesehen, das an einem dem Wandler zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen be- nachgeschalteten Verstärker angeschlossen ist. wirkt. Dies ermöglicht, unterschiedliche Abschnitte 65 Die Vorrichtung wird, obwohl dies nicht notwendes Werkstückes mit dem Taststift in Berührung zu dig ist, gewöhnlich so aufgestellt, daß die Hauptachse bringen, ohne dabei den Einstellzustand des Tisches 14 vertikal oder in etwa vertikal verläuft. Zum aufzuheben. Zwecke vereinfachter Beschreibung wird daher im

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folgenden angenommen, daß die Hauptachse vertikal geringen Geschwindigkeiten zur Ausführung einer

verläuft. Arbeitsschwenkung. Ein seitlich von dem Rahmen

Das Bodenteil 10 ruht auf Füßen20, z.B. auf wegstehender und durch eine in der Seitenwand des

einer Werkbank 21, und das Hauptteil 11, das sich Hauptteiles vorgesehene Öffnung hindurchragender von dem rückwärtigen Abschnitt des Bodenteiles 10 5 Stab 39 betätigt ein Anzeigeinstrument 40 (F i g. 2),

nach oben erstreckt, ist an drei Punkten mittels Puf- das das Ausmaß der Schwenkbewegung des Taststif-

fer 22 an diesem Bodenteil befestigt. Die betreffen- tes 33 in jeder Richtung von dessen normaler Mit-

den Puffer 22 dienen dazu, die Übertragung von ten-Nullage aus anzeigt.

Spannungen, denen das Bodenteil ausgesetzt sein Über dem Vorderabschnitt des Bodenteiles 10 bekann, auf das Hauptteil herabzusetzen. io findet sich vor dem Hauptteil 11 ein Tisch 41 zur

Das zwischen dem Rahmen 13 und dem Hauptteil Aufnahme des Werkstückes. Der Tisch 41 ist mit

11 vorgesehene Gelenk besteht aus einem oder meh- verschiedenen Einstelleinrichtungen versehen, mit

reren (vorzugsweise aus zwei) flachen Federbändern Hilfe derer die Prüfoberfläche in bezug auf den Tast-

23, Zu diesem Zweck ist das Hauptteil 11 nahe sei- stift genau einstellbar ist. Für diesen Zweck ist die nem vorderen Ende mit einem oberen und einem un- 15 Unterseite des Tisches 41 mit drei gehärteten Einsät-

teren Bügel 24, 25 versehen. Jeder dieser Bügel ist zen 42 (F i g. 4 und 5) versehen, von denen einer auf

mit einem Ende eines Bandes verbunden. Die ande- einem abgerundeten Gegenlager 43 aufliegt und von

ren Enden der Bänder 23 sind in ähnlicher Weise an denen die anderen beiden auf zwei Einstellschrauben

dem Rahmen befestigt. Die beiden Bänder sind der- 44 und 45 aufliegen. Eine Feder 46 sorgt dafür, daß art zueinander ausgerichtet, daß der Rahmen 13 um 20 der Tisch auf seinem Dreipunkt-Träger gehalten

einen, geringen Winkel in bezug auf das Hauptteil 11 bleibt. Das abgerundete Gegenlager 43 wird durch

genau um eine vertikale Achse schwenkbar ist, die einen von dem Hauptteil 11 wegstehenden Vor-

dig obenerwähnte Hauptachse 14 darstellt. sprung 47 getragen; es dient als Mittelpunkt, um den

Der Rahmen besitzt eine vertikale Vorderfläche der Tisch 41 in jede gewünschte Richtung durch ent-26, die parallel zu der Hauptachse 14 verläuft. Ein as sprechende Einstellung der Einstellschrauben 44 und

sich von dieser Vorderfläehe nach vorn erstreckender 45 geneigt werden kann.

Ansatz 27 trägt ein Mikrometer 28, welches mit dem Das abgerundete Gegenlager 43 liegt lotrecht un-Aufnahmekopf 15 durch einen Kupplungsstab 29 ter dem Taststift in der von diesem bei der Schwenverbunden ist. Der Aufnahmekopf 15 weist drei kung eingenommenen Mittelnullage. Damit hat die Füße 31 auf, von denen zwei in einer in der Vorder- 30 Schwenkung des Tisches 41 lediglich eine vernachfläche 26 des Rahmens vorgesehenen vertikalen Pris- lässigbare Auswirkung auf die vertikale Einstellung mennut verschiebbar sind und von denen der dritte des Taststiftes 33 zur Folge, wenn dieser in seiner die ebene Vorderfläche selbst berührt. Eine schräg MittelnuUage die Werkstückoberfläche berührt,
angeordnete Spannfeder 32 zieht den Aufnahmekopf Die Neigung des Tisches 41 dient nicht nur zur 15 in Richtung auf die Vorderfläche des Rahmens. 35 horizontalen Ausrichtung der Werkstückoberfläche, In dem Aufnahmekopf 15 ist (wie weiter unten noch sondern auch dazu, eine schwache Krümmung in der näher erläutert wird) zur Ausführung einer vertikalen Werkstückoberfläche zu berücksichtigen. Da die aufBewegung in bezug auf diesen Aufnahmekopf der zunehmenden Meßwerte äußerst klein sind und da, Taststift 33 angeordnet, der durch die Bodenfläche wie nachstehend noch erläutert werden wird, ein sehr des Aufnahmekopfes hindurchragt, um auf die zu 40 großer Verstärkungsfaktor benützt wird, könnte soprüfende Werkstückoberfläche aufgesetzt werden zu gar eine sehr schwache Krümmung des Werkstückes können. die Anzeige des Meßinstrumentes beeinflussen.

Aus Gründen der Stabilität ist es erwünscht, die Eine gesonderte Neigungseinstellung ist erfordereffektive Länge des Rahmengelenkes, die durch die lieh, um die Werkstückoberfläche in der Schwen-Lage der oberen und unteren Federbänder 23 be- 45 kungsrichtung des Taststiftes auszurichten,
stimmt ist, wesentlich größer zu wählen als den Ab- Die beiden Einstellschrauben 44 und 45 können in stand des Taststiftes 33 von der Gelenkachse 14. Die unterschiedlicher Weise angeordnet sein, um die beibetreffende effektive Länge ist vorzugsweise minde- den Neigungseinstellngen vornehmen zu können, stens zweimal so groß wie der erwähnte Abstand. Nachstehend wird eine hierfür zweckmäßige Anord-

Von dem Rahmen 13 aus erstreckt sich durch eine so nung näher beschrieben.

in dem hinteren Teil des Hauptteiles 11 vorgesehene Gemäß dieser Anordnung sind die beiden Einstellöffnung 35 ein horizontal verlaufender Arm 34 nach schrauben 44 und 45 senkrecht auf dem Bodenteil 10 rückwärts. Dieser Arm ist mit seinem vorstehenden an den Ecken eines gleichschenkligen Dreieckes anEnde über eine flexible Kupplung 36 (Fig.3) mit geordnet, an dessen Scheitelpunkt das abgerundete der Antriebseinheit 17 verbunden, die eine Mutter 55 Gegenlager 43 vorgesehen ist. Die die Berührungs-37, eine Führungsspindel 38 und einen umsteuerba- punkte der beiden Einstellschrauben 44 und 45 mit ren Elektromotor (nicht dargestellt) enthält und am dem Tisch 41 verbindende Gerade liegt etwa parallel hinteren Abschnitt des Bodenteiles 10 befestigt ist. zu der Schwenkrichtung des Taststiftes 33. Die bei-Dadurch ist der Rahmen 13 um die Hauptachse 14 den Einstellschrauben 44 und 45 sind in dem Bodenschwenkbar, so daß durch den Taststift 33 eine 60 teil 10 zur Ausführung einer Dreh- und Axialbewe-Schwenkbewegung entlang einer Bogenbahn ausge- gung entsprechend gelagert. Sie tragen jeweils eine führt wird, deren Mittelpunkt auf der Hauptachse Riemenscheibe 50. Die beiden Riemenscheiben 50 liegt. Die den umsteuerbaren Motor umfassende An- sind mit Hilfe eines Riemens 51 miteinander gekoptriebseinheit 17 ist mit geeigneten Steuereinrichtun- pelt, so daß jede Drehung der einen Einstellschraube gen versehen, die den Taststift mit drei verschiede- 6₅ eine entsprechende Drehung der anderen Einstellnen Geschwindigkeiten zu bewegen erlauben, näm- schraube in derselben Richtung zur Folge hat.
lieh mit einer relativ hohen Geschwindigkeit zur An- Die erste Einstellschraube 44 ist mit ihrem Schraufangseinstellung und mit zwei demgegenüber relativ bengewinde (F i g. 2,4 und 5) unmittelbar in ein fest-

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stehendes Mutterngewinde 53 in dem Bodenteil 10 gebene Drehung der ersten Fingerscheibe 54 größer eingeschraubt. Damit hat eine Drehung der Schraube ist als für eine entsprechende Bewegung der zweiten 44 eine von der Steigung der betreffenden Schrau- Fingerscheibe 59, da die Ausrichtungseinstellüng die bengewinde abhängige Axialbewegung zur Folge. empfindlichere der beiden Einstellungen ist. Die auf der Schraube angeordnete Fingerscheibe 54 5 Um eine gewünschte Stelle der Werkstückober²· ragt durch eine seitliche Öffnung 55 (F i g. 2) in dem fläche mit dem Taststift 33 in Berührung zu bringen, Bodenteil 10 hindurch. Sie dient als Betätigungsele- sind zwei Mikrometer 62 und 63 vorgesehen. Diese ment für diese Schraube. Mikrometer gestatten, den Tisch 41 in zwei zueinän-Die zweite Einstellschraube 45 besitzt ein Schrau- der rechtwinklig verlaufende Richtungen über dem bengewinde 56 mit derselben Steigung wie die erste io abgerundeten Gegenlager 43 zu verschieben. Die beiEinstellschraube 44. Diese Einstellschraube ist in den Einstellschmuben 44 und 45 sowie Federn 64 eine Gewindebüchse 57 eingeschraubt, auf deren und 65 dienen dabei dazu, den Tisch 41 in Berüh-Außenseite ein Schraubengewinde mit von der Stei- rung mit den betreffenden Mikrometern zu halten, gung des Innengewindes unterschiedlicher Steigung Um den Tisch 41 an der Ausführung einer Drevorgesehen ist. Die Gewindebüchse ist in ein in dem 15 hung um eine senkrecht zu der Oberfläche des Ti-Bodenteil 10 vorgesehenes Gewinde 58 einge- sches verlaufende Achse zu hindern, sind entspreschraubt. Eine zweite Fingerscheibe 59, die durch chende Feststelleinrichtungen Vorgesehen. Eine ge-eine weitere seitliche Öffnung 60 in dem Bodenteil eignete Methode zum Feststellen des Arbeitstisches 10 hindurchragt, ist auf der Gewindebüchse 57 an- ohne dabei dessen Verschiebung über dem abgerungeordnet, um diese entsprechend zu drehen. 20 deten Gegenlager 43 und den beiden Einstellscllrau-Bei dieser Anordnung bewirkt die Betätigung der ben 44 und 45 zu bewirken, besteht in der Anlen-ersten Fingerscheibe 54 und damit die Betätigung der kung eines Führungsteiles 66 an dem Bodenteil 10. ersten Einstellschraube 44, daß beide Schrauben 44 Die Achse des betreffenden Gelenkes verläuft paräl- und 45 sich gleichzeitig und gleichmäßig in axialer IeI zu einer der Bewegungsrichtungen des Tisches 4L Richtung bewegen. Die Reibungskräfte sind so ge- 25 An der Oberkante des Führungsteiles 66 sind zwei wählt, daß die Büchse 57 sich dabei im Gewinde 58 kleine Laufringe 67 vorgesehen. Diese Laufringe sind nicht dreht- Dies hat zur Folge, daß der Tisch 41 sich derart angeordnet, daß sie in die Nut 68 ernes an der um eine im wesentlichen parallel zur Schwenkungs- Unterseite deg Tisches befestigten U-förmigen Bügels richtung des Taststiftes 33 verlaufende Achse neigt, 69 hineinragen. Dabei verlaufen die Achsen der die durch den Berührungspunkt des Tisches mit dem 3° Laufringe 67 iß. Fluchtlinie und in einer Parallelabgerundeten Gegenlager 43 hindurchläuft. ebene zu dem Gelenk, welches das Führungsteil 66 an Diese Neigungseinstellung dient dazu, jede unter dem Bodenteil 10 festhält. Wenn der Tisch 41 durch rechtem Winkel zu der Schwenkrichtung des Taststif- das Mikrometer 61 in einer unter rechtem Winkel zu tes vorhandene schwache Krümmung der Werkstück- der Achse des Gelenkes des Führungsteiles 66 veroberfläche auszugleichen. 35 laufenden Richtung bewegt Wird, dreht sich das Füh-Eine Betätigung der zweiten Fingerscheibe 59 hat rungsteil 66. Die in dem U-fönnigen Bügel 69 enthaleine Drehung und eine Axialverschiebung der tene Nut 68 besitzt eine genügende Tiefe, um die Büchse 57 in dem feststehenden Schraubengewinde Laufringe 67 bei deren Aufwärts- und Abwärtsbewe-58 des Bodenteiles 10 zur Folge. Auf Grund der ün- gung im Nutbereich zu halten. Wenn der Tisch 41 terschiedlichen Steigungen des Innen- und des 40 durch das zweite Mikrometer 63 in der parallel zur Außengewindes der Büchse 57 führt diese Betätigung Achse des Gelenkes verläufenden Richtung bewegt ferner dazu, daß die zweite Einstellschraube 45 sich wird, bleibt das Führungsteil 66 stehen, und die axial bewegt. Die Reibungskräfte sind dabei so ge- Laufringe 67 verschieben sich in der Nut 68 des wählt, daß die zweite Einstellschraube 45 sich bei U-förmigen Bügels 69.

Betätigung der zweiten Fingerscheibe 59 nicht dreht. 45 Es sei bemerkt, daß sowohl das abgerundete Ge-Die erste Einstellschraube 44 bleibt daher durch die genlager 43 als auch das Rahrnengeleük von dem Betätigung der zweiten Fingerscheibe 59 unbeein- Hauptteil 11 getragen werden und durch die zWiflußt. Damit bewirkt die Betätigung der zweiten Fin- sehen dem Hauptteil und dem Bodenteil 10 vorgesegerscheibe 59, daß sich der Tisch 41 um diejenige Li- henen Puffer 22 vor jeder Beanspruchung geschützt nie neigt, die die Berührungspunkte der ersten Eic- 50 sind, der das Bödenteil ausgesetzt sein kann. Die beistellschraube 44 und des abgerundeten Gegenlagers den Einstellschrauben 44 und 45 können auch von 43 mit dem Tisch verbindet. Diese Neigungsachse dem Hauptteil 11 anstatt von dem Bodenteil 10 geverläuft nicht unter rechtem Winkel zur Schwen- tragen werden. Da jedoch diese Einstellschrauben Iekungsrichtung des Taststiftes 33. Es dürfte jedoch diglich Zur Neigungseinstellüng des Tisches 41 um einzusehen sein, daß die betreffende Neigung in zwei 55 das abgerundete Gegenlager 43 dienen, haben jegrechtwinklig aufeinanderstellende Komponenten auf- liehe durch diese Schrauben von dem Bodenteil 10 gelöst werden kann, und zwar in eine in Richtung auf den Arbeitstisch 41 übertragenen Spannungen des geforderten Durchmessers und in eine weitere in nur einen sehr geringen schädlichen Einfluß auf den Richtung der Krümmungskorrektur, auf welche diese Betrieb der Vorrichtung.

jedoch einen im allgemeinen vernachlässigbaren Ein- 60 Der Taststift 33 ist an dem unteren Ende eines

fluß hat. senkrechten Stabes 71 angeordnet, der von Parallel-

Durch geeignete Einstellung der beiden Finger- bändern 72 in dem Aufnahmekopf 15 getragen wird,

scheiben 54 und 59 kann somit jede kombinierte Um das Gewicht eines solchen Stabes 71 und das der

Ausrichtung in der Richtung der Schwenkung und in von diesem getragenen Teile auszugleichen, sind ent-

Richtung der Krümmungskompensation vorgenom- 65 sprechende Einrichtungen (wie eine Schraubenfeder

men werden. Die Beziehung zwischen den Steigungen 73) vorgesehen. Darüber hinaus ist eine feine Spiral-

der verschiedenen Schraubengewinde ist so gewählt, feder 74 vorgesehen, die auf den Taststift 33 eine

daß der Neigungswinkel des Tisches 41 für eine ge- solche Kraft ausübt, daß der Taststift einen ge-

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wünschten Kontaktdruck auf die zu prüfende Ober- des Mikroskops mit der Arbeitsebene der Prüfoberfläche ausübt. Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, fläche verläuft. Dadurch ist sichergestellt, daß der die die betreffende feine Feder derart einzustellen ge- gesamte Teil der Prüfoberfläche innerhalb des Sichtstatten, daß diese eine an den jeweiligen Einzelfall feldes des Mikroskops richtig scharf abgebildet angepaßte Federkraft ausübt. 5 ist.

Der Taststiftstab 71 trägt das bewegbare Teil des Der Betrieb der Vorrichtung beginnt damit, daß

Wandlers. Der Wandler kann auf verschiedene Weise der Aufnahmekopf 15 sich in hochgezogener Stellung

realisiert sein; zweckmäßigerweise wird jedoch ein befindet. Dabei wird das Werkstück auf dem Tisch

elektromagnetischer Wandler verwendet. angeordnet, und die beiden Mikrometer 62, 63 wer-

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfin- io den derart betätigt, daß der Tisch über seinen Dreidung enthält der Wandler zwei E-förmige Magnet- punktsupport verschoben wird, so daß der zu unterkerne 75, die zwei in einem Ausgangskreis gegenein- suchende Bereich der Werkstückoberfläche in eine ander geschaltete Wicklungen 76 tragen. Der Tast- unmittelbar unter dem Taststift befindliche Stellung stiftstab 71 trägt zwei Anker 77, und zwar für jeden gelangt. Anschließend wird der Aufnahmekopf abge-Kern 75 einen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, 15 senkt, und der Taststift wird auf die Werkstückoberdaß eine Bewegung des Taststiftstabes 71 den Luft- fläche aufgesetzt. Die feine Feder 74 wird so eingespart zwischen dem einen Anker 77 und seinem züge- stellt, daß der richtige Kontaktdruck auftritt. Sodann hörigen Kern 75 vergrößert und gleichzeitig den wird der umsteuerbare Motor angelassen, der mit sei-Luftspalt zwischen dem anderen Anker und dessen ner hohen Geschwindigkeit den Taststift schwenkt, zugehörigen Kern verkleinert. Damit dürfte klar sein, .20 Dann werden die erforderlichen Neigungseinstellundaß das Statorteil des Wandlers mit den beiden gen des Tisches 41 vorgenommen, um sicherzustel-E-förmigen Magnetkernen 75 in seiner normalen Ar- Ien, daß während der gesamten Schwenkung des beitsstellung eine Beschränkung der zulässigen Bewe- Taststiftes der Registrierbereich eingehalten wird. In gung des Taststiftes 33 mit sich bringt. Um den be- Abweichung hiervon können die betreffenden Eintreffenden Teil vor einer Beschädigung zufolge einer 25 Stellungen bei Verwendung eines einfachen Anzeiübermäßig starken Taststiftbewegung zu schützen, geinstrumentes auch derart vorgenommen werden, wie sie beispielsweise während des Aufsetzens des daß die Anzeige während der gesamten Schwenkung Taststiftes auf eine Werkstückoberfläche auftritt, im Skalenbereich des Instrumentes erfolgt. Die Vorwird das Statorteil des Wandlers selbst auf Parallel- richtung ist dann für die gewünschte Arbeitsschwenfederbändern 78 in dem Aufnahmekopf getragen. 3° kung mit einer entsprechend niedrigeren Geschwin-Die Federbänder sind dabei derart angeordnet und digkeit bereit. Die während einer solchen Schwenausgebildet, daß sie eine solche Federkraft ausüben, kung von dem Taststift ausgeführten vertikalen Ardaß das Statorteil in seiner Arbeitslage normaler- beitsbewegungen, die von den jeweiligen Charakteriweise an einem Anschlag anliegt. Das Statorteil, das stiken der Werkstückoberfläche abhängen, bewirken bei gewöhnlichem Betrieb der Vorrichtung in seiner 35 die Abgabe eines entsprechenden Ausgangssignals normalen Stellung bleibt, ist derart aufgebaut, daß es von dem Wandler, auf das hin dann die erheblich auf eine zu große Verstellung des Mikrometers 28 verstärkte Anzeige der betreffenden Oberflächenchahin nachgibt. rakteristiken erhalten wird.

An einem Drehgelenk 85 ist ein Tragarm 84 für Abschließend sei bemerkt, daß im Vorstehenden ein auf die Höhe der Mitte des von dem Taststift 40 eine Konstruktion erläutert worden ist, die als beiausgeführten Weges ausgerichtetes Mikroskop 83 ge- spielhaft für die erfindungsgemäße Vorrichtung zu lagert. Ein Mikrometer 86 dient hier zur Einstellung betrachten ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung des Armes 84 um sein Drehgelenk 85 in bezug auf kann jedoch ohne Abweichung vom Erfindungsgedas Hauptteil 11. Damit kann das Mikroskop 83 danken noch in verschiedener Weise modifiziert werdurch Anheben oder Absenken in die richtige Beob- 45 den. So können an Stelle des beschriebenen elektroachtungsposition gebracht werden. Um ein von dem magnetischen Wandlers auch andere Formen von Körper des Aufnahmekopfes unbeeinflußtes Bild von Wandlern verwendet werden, und der Taststift kann den betreffenden Werkstückoberflächen zu erhalten, auf einem Arm eines drehbar gelagerten Hebels anist die optische Achse des Mikroskops unter einem geordnet sein, dessen anderer Arm das Bewegungs-Winkel zur Vertikalen geneigt. Sofern erwünscht, 50 teil des betreffenden Wandlers trägt. Ferner können kann das Objektiv des Mikroskops in bezug auf die auch andere Einstellschraubenanordnungen verwenoptische Achse des Mikroskops derart geneigt sein, det werden, um die jeweils gewünschte Neigung des daß die Beobachtungsebene des Objektivs des Mi- Tisches und die vertikale Einstellung des Aufnahmekroskops in etwa durch die Schnittlinie der Bildebene kopfes vorzunehmen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Oberflächenprüfvorrichtung, insbesondere zur Messung der Höhe eines kleinen Absatzes in der Oberfläche eines Werkstückes, mit einem relativ zu einem festen Grundteil beliebig neigbaren Tisch zur Aufnahme eines Werkstückes, mit einem von einem parallel zur Oberfläche des Werkstückes kontinuierlich verschiebbaren Aufnahmekopf getragenen Längenmeßtaster, bestehend aus einem Taststift und einem von den Verstellbewegungen des Taststiftes beeinflußten Wandler, und mit einem an dem Wandler angeschlossenen Anzeigeinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekopf (15) für den Längenmeßtaster (33, 71, 75, 76, 77) an einem Rahmen (13) angeordnet ist, der zur Durchführung einer bogenförmigen Abtastbahn auf dem Werkstück an dem Grundteil (10, 11) um eine parallel zur Richtung der Arbeitsbewegung des Taststiftes (33) orientierte Hauptachse (14) schwenkbar gelagert ist und an dem eine Antriebseinheit (17) zur Verschwenkung um einen kleinen Winkel angreift.

2. Oberflächenprüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (41) um ein Gegenlager (43) neigbar ist, das in einer parallel zu der Hauptachse (14) verlaufenden Richtung in einer Linie mit dem Mittelpunkt der bogenförmigen Querbewegungsbahn des Taststiftes (33) liegt, und daß eine Neigung des Tisches (41) durch zwei Einstellschrauben (44, 45) vornehmbar ist, durch die zusammen mit dem Gegenlager (43) eine Dreipunkt-Lagerung für den Tisch (41) gebildet ist.

3. Oberflächenprüfvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Koppeleinrichtung (50, 51) vorgesehen ist, durch diedie beiden Einstellschrauben (44, 45) zur gleichmäßigen Betätigung gekoppelt sind und durch die der Tisch (41) um eine die beiden Enden der Schrauben (44, 45) verbindende Linie neigbar ist, die etwa parallel zur Querbewegungsbahn des Taststiftes (33) verläuft, und daß zumindest eine der Einstellschrauben (45) zusätzlich unabhängig von der anderen zur Neigung des Tisches um eine zu der genannten Linie etwa senkrecht verlaufende Achse betätigbar ist.

4. Oberfläehenprüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (41) um die etwa parallel zur Querbewegungsbahn des Taststiftes verlaufende Achse mit höherer Bewegungsgeschwindigkeit, bezogen auf die Betätigungsgeschwindigkeit der Einstellschrauben (44, 45), neigbar ist als um die genannte, etwa senkrecht verlaufende Achse.

5. Oberflächenprüfvorrichtung nach Anspruchs oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Fingerscheibe (54) vorgesehen ist, die auf der einen Einstellschraube (44) angeordnet ist und bei ihrer Betätigung erne Axialbewegung der beiden Einstellschrauben (44, 45) über die genannte Koppeleinrichtung (50, 51) bewirkt, daß eine Büchse (57) mit einem Differentialschraubengewinde mit ihrem einen Schraubengewinde auf die zweite Einstellschraube (45) und mit ihrem anderen Schraubengewinde in das

Grundteil (10) geschraubt ist und daß zur axialen Bewegung der zweiten Einstellschraube (45), ohne dabei deren Drehung zu bewirken, eine zweite drehbare Fingerscheibe (59) auf der Büchse (57) fest angeordnet ist.

6. Oberflächenprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (41) auf dem Gegenlager (43) und auf den beiden Einstellschrauben (44, 45) in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen verschiebbar ist und daß Einrichtungen (66, 67, 68) vorgesehen sind, die jegliche Drehverschiebung des Tisches (41) in der durch die drei Tragpunkte des Tisches (41) festgelegten Ebene verhindern.

7. Oberflächenprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundteil aus zwei Teilen (10, 11) besteht, von denen das eine ein Bodenteil (10) bildet und das andere ein Hauptteil (11) ist, welches ein Gelenk (23) für den Rahmen (13) und das Gegenlager (43) des Tisches (41) trägt, und daß das Hauptteil (11) an dem Bodenteil (10) über Puffer (22) befestigt ist.

8. Oberflächenprüfvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Länge des Gelenks (23) zumindest zweimal so groß ist wie der Abstand des Taststiftes (33) von der Hauptachse (14).