DE1623320B1 - Vorrichtung zum Messen der Geradlinigkeit bzw. Unebenheit von Flächen - Google Patents

Description

■ 1 . ■' - ■ 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung meiern. Die Vorrichtungen der bekannten Art, bei

zum Messen der Geradlinigkeit bzw. Unebenheit von denen Tasträder über die zu messende Oberfläche

Flächen, z. B. der Oberfläche eines Maschinenbettes, bewegt werden, ist es unmöglich, höhere Genauig-

unter Verwendung einer Zweipunkt-Auflagebrücke keiten, insbesondere Genauigkeit in der Größen-

mit "Winkelmeßgerät, wobei die Zweipunkt-Auflage- 5 Ordnung von Mikrons, in einem Verfahren, bei dem

brücke entlang der zu prüfenden Oberfläche nach- die Räder kontinuierlich über die Fläche bewegt

einander in verschiedene Stellungen gebracht und werden, zu erhalten, weil die Räder, die für die kon-

hierbei die jeweilige Winkellage der Zweipunkt- tinuierliche Messung erforderlich sind, Staubteilchen

Auflagebrücke ermittelt wird. von der zu messenden Oberfläche aufnehmen.

Bislang erfolgte die Messung der Geradlinigkeit bzw. io Derartige Staubteilchen beeinflussen jedoch Präzisions-Unebenheit von Flächen wie etwa der Oberfläche messungen in starkem Maße. Eine Ausbildung von eines Maschinenbettes nach einem der folgenden drei Unebenheitsmeßvorrichtungen, wie sie bei den be-Verfahren: kannten Vorrichtungen zur Messung von Straßen-

Beim ersten Verfahren, bei dem von einem unter Unebenheiten verwendet wird, ist daher für die

Spannung stehenden Klavierdraht oder von der opti- 15 Präzisionsmessung von Unebenheiten an Oberflächen,

sehen Achse eines Peilfernrohrs Gebrauch gemacht und insbesondere an den Oberflächen von Maschinen-

wird; einem zweiten Verfahren unter Benutzung eines betten, nicht geeignet.

Richtscheites oder einer Eichrichtplatte und einer Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Meßuhr; und einem dritten Verfahren, wobei eine Vorrichtung der eingangs erläuterten Art zu schaffen,

Zweipunkt-Auflagebrücke mit einem Instrument zur 20 welche bei einfachem Aufbau und wirtschaftlicher

genauen Winkelmessung verwendet wird, beispiels- Herstellung eine präzise, rasche und fehlerfreie Mes-

weise eine Libelle oder ein Autokollimator. sung und Anzeige von Unebenheiten an Oberflächen m

Mit dem ersten und zweiten Verfahren ist es möglich, ermöglicht und einfach zu handhaben ist. ™ die Geradlinigkeit bzw. Unebenheit kontinuierlich zu Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch messen, doch haben diese Methoden den Nachteil, 25 gelöst, daß die Zweipunkt-Auflagebrücke einen Wegdaß die Unebenheit nicht sehr genau gemessen werden geber aufweist, der die Unebenheiten der zu prüfenden kann, wenn die zu messende Fläche größere Abmessun- Oberfläche elektrisch erfaßt und einen Servomotor zu gen aufweist. In der Praxis wird deshalb vielfach das einer proportionalen Winkelverdrehung veranlaßt, dritte Verfahren unter Verwendung der Zweipunkt- wodurch über eine ein- und ausschaltbare elektro-Auflagebrücke mit Vorteil eingesetzt. Diese dritte 30 magnetische Kupplung eine entsprechende Bewegung Methode ermöglicht es, eine Genauigkeit zu erzielen, eines auf dem Registrierblatt einer Anzeigevorrichtung die von derjenigen eines benutzten Präzisionsmeß- gleitend bewegbaren Schreibstifts erfolgt, und daß eine instruments abhängt, doch ergeben sich insofern Programmsteuereinrichtung die Reihenfolge der BeNachteile, als es notwendig ist, Summations- bzw. tätigung von Weggeber, Kupplung und Anzeigevor-Ausgleichsrechnungen durchzuführen und die er- 35 richtung bewirkt.

mittelten Werte in einem Diagramm aufzutragen, Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat eine Reihe weshalb das Meßverfahren sehr umständlich und die wesentlicher Vorteile. Mittels der erfindungsgemäßen Berechnung mit Fehlern behaftet ist. Um diese Nach- Vorrichtung ist es möglich, Präzisionsmessungen von teile zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, die Unebenheiten an Oberflächen mittels einer Zweipunkt-Unebenheitswerte nacheinander mittels eines Integrier- 4° Auflagebrücke vorzunehmen, ohne daß es erforderlich kondensators automatisch zu speichern. Dabei ergibt ist, Summations- bzw. Ausgleichsrechnungen durchsich jedoch der weitere Nachteil, daß die elektrische zuführen, und ohne daß es notwendig ist, von Hand Ladung einer Entladung unterworfen ist, sofern die die ermittelten Werte in einem Diagramm aufzutragen. Messung nicht innerhalb einer vorbestimmten kurzen Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet die er- % Zeit abgeschlossen ist. 45 mittelten Meßwerte selbsttätig auf. Die bei den

Es sind auch bereits Vorrichtungen zur Messung bekannten Vorrichtungen vorhandenen Fehlerquellen von Unebenheiten von Straßenoberflächen bekannt, sind daher von vornherein ausgeschaltet. Die erfhir welche jeweils ein oder mehrere Tasträder, die über dungsgemäße Vorrichtung ist einfach handhabbar und'-die zu messende Straßenoberfläche geführt werden, ermöglicht eine sehr rasche Vermessung von Oberaufweisen. Die Bewegungen dieses Tastrades bzw. 50 flächen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet dieser Tasträder werden bei jeder dieser bekannten diskontinuierlich, indem die Zweipunkt-Auflagebrücke Vorrichtungen mittels eines Umsetzmeehanismus, bei- auf den jeweils zu vermessenden Teil der Oberfläche spielsweise einer Hebelvorrichtung oder eines Differen- aufgesetzt wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtialgetriebes auf eine Aufzeichnungsvorrichtung bzw. tung werden nicht nur starke, innerhalb relativ kurzer Anzeigevorrichtung übertragen. Die bekannten Vor- 55 Distanz auftretende Unebenheiten ermittelt, wie bei richtungen sind so ausgebildet, daß die Meßvorrich- den bekannten Straßenoberflächen-Meßvorrichtungen, tung kontinuierlich über eine längere Entfernung sondern darüber hinaus auch seine Oberflächenwellungeführt wird, um Unebenheiten und Rauhigkeiten gen mit langer Wellenlänge, die sich über große einer Straßenoberfläche, welche die ruhige Fahrt von Distanzen der Oberfläche erstrecken. Die erfindungssich über die Straßen bewegenden Fahrzeugen beein- 60 gemäße Vorrichtung mißt daher präzise den tatsächträchtigen könnten, festzustellen. Diese bekannten liehen Oberflächenverlauf der zu messenden Ober-Vorrichtungen sind nicht ausreichend feinfühlig, um fläche, und zwar mit einer Genauigkeit in der Größengeringfügigere .Wellungen der Straßenoberfläche mit Ordnung von Mikron. Fehlerquellen, die bei großen Wellenlängen, welche die ruhige Fahrt von Vorrichtungen, bei denen Tasträder verwendet werden, Fahrzeugen nicht beeinträchtigen, festzustellen. Außer- 65 durch das Ansetzen von Staubteilchen auftreten, sind dem ist die Genauigkeit der Straßenoberflächenmes- bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung von vornsungen mittels der bekannten Vorrichtungen relativ herein ausgeschaltet. Bei der erfindungsgemäßen Vorgering, nämlich in der Größenordnung von MiIH- richtung können etwaige Staubteilchen von der

3 4

Zweipunkt-Auflagebrücke von der Oberfläche ent- Stellen 0—X, wie das gestrichelt angedeutet ist. Als fernt werden, bevor die jeweilige Messung durchge- Ablesung der Libelle 2 ergibt .sich Winkel (J₁—-O)/ führt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist I₀ = O₁. Die Füße 3, 4 werden sodann in die Stellung eine elektromagnetische Kupplung auf, mittels derer X₁ — x₂ gebracht, die in Fig. 1 voll ausgezogen ist. das Ergebnis der jeweiligen Messung auf die Anzeige- 5 Die Ablesung der Libelle 2 beträgt hier (j₂ — Ji)/ vorrichtung während des jeweiligen Meßvorgangs I₀ = (9₂. Anschließend wird die Zweipunkt-Auflageübertragbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung brücke der Libelle 2 entlang einer gewünschten Strecke benötigt daher keine elektrische Speichereinrichtung, der Achse in die verschiedenen gestrichelt angedeuteten so daß auch die einer derartigen Speichereinrichtung Lagen gebracht, in denen sich jeweils die Ablesung (9j innewohnenden Fehlerquellen, insbesondere die Ge- io an der Libelle 2 ergibt.

fahr einer Entladung, wenn die Messung nicht inner- Wenn die Messung abgeschlossen ist, werden die

halb einer vorbestimmten kurzen Zeit abgeschlossen Ablesungen Θ t nacheinander auf summiert, um den

ist, ausgeschaltet sind. Insgesamt gesehen ermöglicht Betrag

die erfindungsgemäße Vorrichtung daher eine genaue, t=n

schnelle Messung und Anzeige der Unebenheiten an 15 ^Qi

Oberflächen, sie ist einfach zu handhaben und arbeitet ⁱ⁼¹

praktisch fehlerfrei. Die erfindungsgemäBe Vom*.· _b j _h , Unebenheitsnmß zwischen

SiS" αβτ szzs ¹S ⁱ *■

denen es auf eine Meßgenauigkeit in der Größen- 20 i=»

Ordnung von Mikron ankommt, geeignet. . ^" ⁼ /, h@t-

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ⁱ⁼¹

ergeben sich aus der .folgenden Beschreibung von _p . _{z{ di Ables von Θ Θ} ... _{Θη und}

Ausfuhrungsbeispielen in Verbindung mit der Zeich- _{die Unebenh}ei_tsmaße nung. Es zeigt 25

Fig. 1 eine schematische .Darstellung eines her- yi,y_z · · ■ 7» = 4^₁ Z₀(^₁ + ®z)>

kömmlichen Verfahrens zum Messen der Geradlinig- / (@ _i_ @ _i_ @ ·\

keit bzw. Unebenheit der Oberfläche eines Maschinen- · · ■ 0 1 2 · · ■ η),

bettes durch Versetzen einer· Zweipunkt-Auflagebrücke die wie beschrieben erhalten wurden und auf Koordi-

auf dieser Fläche, 30 natenpapier über der X-Achse aufgetragen sind.

F i g. 2 ein Diagramm von Unebenheitsmaßen, die Das beschriebene herkömmliche Verfahren zur auf der Grundlage von Meßwerten aufgetragen sind, Messung der Unebenheit einer Bettoberfläche mittels die mit dem Verfahren nach F i g. 1 ermittelt wurden, einer Zweipunkt-Auflagebrücke ist nachteilig, da es F i g. 3 ein Blockschema einer erfindungsgemäßen eine Summationsrechnung und das Antragen der Vorrichtung, 35 Ergebnisse in einem Diagramm nach Abschluß der F i g. 4· eine perspektivische Ansicht eines Ausfüh- Messungen erfordert, wodurch die Messung umrungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ständlich durchzuführen und anfällig für Rechennach Fig. 3, · fehler ist.

Fig. 5 ein Diagramm der Reihenfolge der Betäti- Im folgenden wird das Prinzip der auf die Beseitigung

gungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 40 der Nachteile des herkömmlichen Verfahrens gerichte-

F i g. 4, ten Erfindung unter Verwendung einer Zweipunkt-

F i g. 6 eine vergrößerte Schnittansicht einer bei dem Auflagebrücke an Hand der F i g. 3 erläutert. Die

Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 verwendeten Kupp- dort dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung um-

lung und faßt einen Weggeber 100, eine Kupplung 209, eine

F i g. 7 ein Schema einer Anordnung zur Ermittlung 45 Anzeigeeinrichtung 309 und eine Programmsteuer-

von Fehlern, die durch Versetzungen eines Seils und einrichtung 409.

einer Seilscheibe bedingt sind, welche in der Anzeige- Der Weggeber 109 erzeugt eine Winkelverstellung, einrichtung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 welche über die Kupplung200 an die Anzeigeeinenthalten sind. ' richtung 309 weitergegeben wird, wie das mit ausge-In F i g. 1 ist das Prinzip eines herkömmlichen 50 zogenen Linien in F i g. 3 dargestellt ist. Mit geVerfahrens zur Messung der Geradlinigkeit bzw. Un- strichelten Linien ist die Einwirkung des Programms ebenheit mittels einer Zweipunkt-Auflagebrücke dar- der Steuerung 409 auf den Weggeber 109, die Kuppgestellt. Dabei ist ein Längsschnitt der Oberfläche lung 299 und die Anzeigeeinrichtung 300 dargestellt, eines Maschinenbettes mit der X-Achse parallel zur . Der Weggeber 100 enthält ein Instrument mit einer waagerechten und der F-Achse senkrecht zur X-Achse 55 Zweipunkt-Auflagebrücke zu elektrischen Erfassung gezeigt. Die Oberfläche eines Maschinenbettes, deren der zu messenden Unebenheit, beispielsweise einen Unebenheit zu messen ist, ist mit 1 bezeichnet; 2 be- elektrischen Autokollimator oder eine elektrische zeichnet eine Libelle und 3, 4 eine Zweipunkt-Auflage- Pendellibelle, sowie einen Servomotor, der eine brücke, d. h. zwei Füße der Libelle 2. Der Abstand Winkelverdrehung proportional zur gemessenen Unzwischen den Füßen 3, 4 der Libelle 2 ist mit I₀ be- 60 ebenheit erleidet.

zeichnet. Die Anzeigeeinrichtung 300 weist einen auf einem

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Welligkeit der Registrierblatt gleitend bewegbaren Schreibstift auf,

Maschinen-Bettoberfläche 1 hinreichend groß ist dessen Bewegung der vom Weggeber 100 erzeugten

gegenüber I₀, und daß die Oberflächenrauheit ver- Winkelverstellung entspricht und sie auf demRegistrier-

nachlässigt werden kann. Um das Unebenheitsmaß 65 blatt aufzeichnet.

entlang der X-Richtung zu erhalten,· werden die Die Kupplung 209 ist als elektromagnetische Kupp-

Füße 3, 4 der Libelle 2 auf die gewünschten Anfangs- lung ausgebildet und verbindet den Weggeber 100

stellen der Bettoberfläche 1 aufgesetzt, d. h. auf die sowie die Anzeigeeinrichtung 309 miteinander oder

5 6

trennt sie voneinander, so daß die vom Weggeber 100 stift 306 verbunden ist, während das andere Ende

erzeugte Winkelverstellung an die Anzeigeeinrichtung über Führungsrollen 304, 305 mit dem anderen Ende

300 weitergegeben oder nicht weitergegeben wird. des Halters des Schreibstiftes 306 verbunden ist.

Die Programmsteuereinrichtung 400 ist so aufge- Dieser liegt auf einem Registrierbiatt 307 auf, das auf baut, daß ihr Programm auf den Weggeber 100, die 5 eine Walze 310 auf gespult und von ihr in Pf einrichtung Kupplung 200 und die Anzeigeeinrichtung 300 in der 311 transportiert wird. An der Achse der Walze 310 Weise einwirkt, daß die für die Aufzeichnung des Un- ist ein Klinkrad 308 befestigt, das durch eine Klinke ebenheitsmaßes auf dem Registrierblatt notwendige' 415 in Pfeilrichtung 309 in Umdrehung versetzt wer-Reihenfolge erzielt wird. Die Reihenfolge dieser Be- den und so die Walze 310 antreiben kann. Eine tätigungen ist wie folgt. Zunächst wird beim Ein- io Sperrklinke 312 verhindert^ daß das Klinkrad 308 in schalten eines Druckknopf schalters ein Selbsthalte- der umgekehrten Richtung verdreht werden könnte, kontakt für den Stromkreis eines Zeitgebermotors Die Programmsteuereinrichtung 400 umfaßt einen geschlossen. Dann wird die Kupplung 200 betätigt, Zeitgebermotor 403, zwei an einer Rotorwelle 404 des so daß der Weggeber 100 mit der Anzeigeeinrichtung Zeitgebetmotors 403 befestigte Nockenscheiben 406, 300 gekuppelt wird. Anschließend wird die Anzeige- 15 407, Mikroschalter 409, 410 mit Kontakten, die durch einrichtung 300 betätigt, um das Unebenheitsmaß auf den Umfang der Nockenscheibe 407 geöffnet oder dem Registrierblatt aufzuzeichnen. Sodann wird der geschlossen werden können, einen Mikroschalter 408 Weggeber 100 ausgangsseitig kurzgeschlossen, um mit einem Kontakt, der durch den Umfang der Nokeine Entkupplung zwischen dem Weggeber 100 und kenscheibe 406 geöffnet oder geschlossen werden kann, der Anzeigeeinrichtung 300 herbeizuführen. Schließ- 20 _und einen Hebel 411 mit einem länglichen Schlitz, lieh, wird das Registrierblatt über eine gewisse Strecke welcher von fest angeordneten. Führungsstiften 414 transportiert. durchsetzt wird, so daß der Hebel in den Richtungen M

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. α und b der Pfeilrichtung 413 hin- und herbewegt ™

Dabei weist der Weggeber 100 eine elektrische Libelle werden kann. An seinem freien Ende trägt der Hebel

101 mit zwei Füßen 103, 104 und mit einem Pendel- 25 411 eine Laufrolle 412, die mittels einer Feder 416 an

kern 102 im Inneren auf, ferner mit einer von· einer. den Umfang der Nockenscheibe 406 angedrückt wird,

äußeren Spannungsquelle 105 gespeisten Erregerspule und an seinem anderen Ende die Klinke 415 im Ein-

106, mit in Reihe geschalteten Differentialwicklungen griff mit dem Klinkrad 308. Der Motor 403 ist durch

107, 108 sowie in Reihe geschalteten, unter Bildung einen Druckknopfschalter 401 mit einer Spannungseiner Brückenanordnung zu den Differentialwicklun- 30 quelle402 verbunden. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist gen parallelliegenden Widerständen 109, UO. Ein der Mikroschalter 408 parallel zu dem Druckknopf-Verstärker 111 ist in der Brückendiagonale zwischen schalter 401 angeschlossen. Werden die Nockenden Widerständen 109, 110 und den Differentialwick- scheiben 406, 407 in Pfeilrichtung 405 in Umdrehung Jungen 107, 108 angeordnet, so daß der Brücken- versetzt, so werden die Mikroschalter 408, 409 geausgang verstärkt wird. Durch den Ausgang des Ver- 35 schlössen, während der Mikrosehalter 410 geöffnet stärkers 111 wird ein Servomotor 112 betätigt. Ein wird.

Potentiometer, bestehend aus einem Schleifer 114, der Im folgenden wird die Wirkungsweise der oben an einer Rotorwelle 201 des Servomotors 112 befestigt beschriebenen Äusführungsform der Erfindung erist und auf einer Widerstandsbahn 113 gleitet, gilt als läutert. Zunächst werden die Füße 103,104 der elek-Spannungsteiler für eine Gleichspannungsquelle 115, 40 frischen Libelle 101 auf eine waagerechte Ebene auf-116 und zur Zuführung der geteilten Spannung an den gesetzt, und. es wird die Anzeigeeinrichtung 300 zweck-Verstärker 111. Der Ausgang des Brückenkreises ist mäßig so eingestellt, daß der Schreibstift 306 auf einem durch Schließen eines Mikroschalters 410 kurzschließ- Punkt 0 des Registrierblattes 307 aufruht. Die Füße > bar, wobei die Kurzschlußverbindung geöffnet wird, 103, 104 der elektrischen Libelle 101 werden dann auf | wenn eine Nockenscheibe 407 um einen vorbestimmten 45 die Ausgangsstelle 0— X₁ der zu messenden Bettober-Winkel verdreht wird. fläche 1 aufgesetzt, wie das bei Nummer 0 in F i g. 5

Die Kupplung 200 ist als elektromagnetische Kupp- angegeben bt. Der Pendelkern 102 des Differentiallung mit einer Kupplungsscheibe 204 und einer Seil- transf ormators der elektrischen Libelle 101 neigt sich scheibe 205 aufgebaut, die in einer Gleitführung 208 um entweder nach rechts oder nach links und erzeugt eine Rotorwelle 201 drehbar gelagert ist, die aus dem 50 dadurch eine Ausgangsspannung Vt der aus den Servomotor 112 hervorragt, wie in F i g. 6 gezeigt ist. Differentialwicklungen 107,108Und den Widerständen Die Kupplungsscheibe 204 ist an der Seilscheibe 205 109, 110 bestehenden und von der Erregerspule 106 befestigt, so daß beide ein Teil bilden. Die Kupplungs- gespeisten Brücke. Da Vt proportional zu I₀ ■ &t ist, scheibe 204 kann in Pfeilrichtung 206 gegenüber einer ist der Wert der Ausgängsspannung in dieser Stellung auf derRotorwelle201befestigtenKupplungsscheibe203 55 proportional dem entsprechenden Unebenheitsmaß, hin- und herbewegt werden. Die Kupplungsscheibe203 Der Druckknopfschalter 401 ist noch nicht geschlossen, trägt an ihrer Unterseite eine Magnetspule 202, die so daß der Verstärker 111 eingangsseitig durch den bei Stromzufuhr von einer Spannungsquelle 417 nach Mikroschalter 410 kurzgeschlossen ist, so daß keine Betätigung eines Mikroschalters 409 die Kupplungs- Ausgangsspannung abgegeben wird, scheibe 203 magnetisiert. Die Kupplungsscheibe 204 60 Sodann wird der Druckknopfschalter 401 einge-. sowie die Seilscheibe 205 sind auf einem Axiallager 209 schaltet, wie mit Nummer 1 in Fig. 5 angegeben, drehbar gelagert, so daß die durch. Schwerkraftwirkung Dadurch wird der Zeitgebermotor 403 an die Spanerzeugte Reibung bei Bewegung der Kupplungs- nungsquelle 402 gelegt, so daß die Rotorwelle 404 in scheibe 204 und der Seilscheibe 205 gegenüber der Pfeilrichtung 405 umläuft. Gleichzeitig gleitet eine am Rotorwelle 201 verringert wird. 65 Umfang der Nockenscheibe 406 angeordnete Nase

Um den Umfang der Seilscheibe 205 läuft ein an dem Mikroschalter 408 vorbei, so daß dessen eine

Seil 301, dessen eines Ende über Führungsrollen 302, Selbsthalteschaltung für den Motor 403 bildende

mit einer Seite eines Halters für einen Schreib- Kontakte geschlossen werden. Der Motor 403 bringt

7 8

daher die Nockenscheiben 406, 407 zum kontinuier- um ein gegebenes Stück Ar₃Z₀ weiterbewegt, wobei Ar₃ liehen Umlauf, wie mit Nummer 2 in F i g. 5 ange- eine Konstante bezeichnet. Der Motor 403 setzt seinen geben. Hat die Nockenscheibe 407 einen Winkel von Umlauf fort, die Nockenscheiben 406 und 407 gelangen etwa 45° zurückgelegt, so schließt ihre Nase die Kon- in die 360°-Stellung und damit" wiederum in die in takte des Mikroschalters409, so daß die Magnet- 5 F i g. 4 dargestellte Lage, in der die Nase der Nockenspule 202 der elektromagnetischen Kupplung 200 mit scheibe 406 an der Laufrolle'4l2 an einem Ende des der Spannungsquelle 417 verbunden wird und daher Hebels 411 vorbeigleitet. Infolge der Spannkraft der die Kupplungsscheibe 203 der elektromagnetischen Feder 416 bewegt sich der Hebel 411 daher abwärts Kupplung magnetisiert. Infolgedessen wird die Kupp- in Richtung b des Pfeils 413.. Die Klinke 415 am lungsscheibe 204 durch die magnetische Scheibe 203 io anderen Ende des Hebels 411 bewegt sich unter der nach unten angezogen, wie das mit Nummer 3 in Wirkung der Feder 416 um einen Zahn nach hinten, F i g. 5 angegeben ist. Hat die Nockenscheibe 407 während das Klinkrad 308 durch die Sperrklinke 312 etwa 90° zurückgelegt, so öffnet ihre Nase die Kon- festgehalten wird. Gleichzeitig bewirkt die Nase der takte des Mikroschalters 410, wodurch die Kurz- Nockenscheibe 406 eine Aufwärtsbewegung des Konschlußverbindung an der Ausgangsseite der elektrischen 15 takts von Mikroschalter 408, so daß die Verbindung Libelle 101 unterbrochen wird. Dadurch gelangt die zwischen dem Zeitgeberschalj:er 403 und der Span-Spannung Vt über den Verstärker 111 an den Servo- nungsquelle 402 unterbrochen und der Zeitgebermotor 112, wie mit Nummer4 in Fig. 5 angegeben. motor403 daher stillgesetzt wird.-Wie oben erwähnt, Nun beginnt der Servomotor 112 umzulaufen, wo- ist damit ein Zyklus für die_:-Messung von l_o0_t bedurch der Schleifer 114 des Potentiometers über die 20 endet. . . . - ■
Widerstandsbahn 113 geführt wird, so daß die Span- F i g. 5 zeigt den Ablauf rder eben beschriebenen nung der Gleichspannungsquelle 115,116 in eine Folge von Vorgängen Nummer- ί bis 5. Dabei sind die Ausgangsspannung V_v verändert wird. Der Servo- Drehwinkel der Nockenscheirjen 406, 407 auf der motor 112 beendet seinen Umlauf zu einem Zeitpunkt, Abszisse aufgetragen. Die Lange der waagerechten, wenn F₂, gleich wird Vt und die Eingangsspannung V_m 25 den Nummern 0 bis 5 entsprechenden Linien zeigt den für den Servomotor 112 verschwindet. Während des jeweiligen Wirkungsbereich^,des Drehwinkels der Umlaufs des Servomotors 112 wird die Seilscheibe 205 Nockenscheiben 406, 407. ,-■>? ".
um einen Winkel k_xI₀Ot verdreht. Jc₁ ist dabei eine . Wie oben erläutert, ist daä .Unebenheitsmaß y_t am Konstante und der Winkel daher proportional zu V_p Ausgangspunkt des Messuhg.0 —^x₁ auf dem Re- und damit zu/₀6>t. Dieser Umlauf in Pfeilrichtung. 207 30 gistrierblatt 307 als Ar₂J₁ aufgezeichnet, worauf die bewirkt eine Bewegung des Seils 301, das um die Seil- elektrische Libelle 101 versetzt und auf die anschliescheibe205 läuft und durch die Führungsrollen 302 ßenden Stellen X₁ — x₂ aufgesetzt wird. Dann wird bis 305 geführt ist. Dadurch wird der am Seil 301 der Druckknopf schalter 401 betätigt, um den Strombefestigte Schreibstift 306 über das Registrierblatt 307 kreis für den Zeitgebermotar 403 zu schließen, in Γ-Richtung senkrecht zur 0 — x-Achse bewegt. 35 Dadurch nimmt das Gerät automatisch den gleichen Diese Bewegung des Schreibstiftes 306 hört an einer Bewegungsablauf vor, wie er-in>F i-g. 5 angegeben ist. Stellung auf, die proportional ist zu Ic₁I₀Qt, d. h. an Nachdem ein Bewegungszyklus beendet ist, läuft der der Stellung k₂yt = Ar₂Z₀ ®_t, wobei k₂ eine Konstante Schreibstift 306 von J₁ in F-Richtüng auf dem Reist. k₂yt ist in diesem Falle gleich Ar₂J₁, was wiederum gistrierblatt 307 und beendet, s'eine Bewegung bei Abgleich ist Ar₂Z₀O₁. 40 In diesem Falle wird der Befrag Ar₂J₈ = Ar₂Z₀ (Q₁ -f- 0_a) Die Nockenscheiben 406, 407 der Steuerung 400 angezeigt, da die Ausgangsspannung V_t des Weglaufen weiterhin in der Pfeilrichtung.405 um. Wenn geberslOO entsprechend dem*Winkel Θ₂ in der Steisie.bei einem Winkel von 225° angekommen sind, lungXj— x₂ nun dem Betrag. Ar₂ (j₂— Ji)=Ar₂Z₀O₂ gleitet die Nase der Nockenscheibe 407 an dem entspricht. Der Servomotor,il2 läuft daher propor-Mikroschalter 409 vorbei und öffnet dabei dessen 45 tional zum Betrag der Ausgangsspannung V_t um. Der Kontakte, so daß die Magnetspule 202 der Kupplung Schreibstift 306 bewegt sich urn das Stück Ar₂Z₀O₂ von abgeschaltet wird. Der Schreibstift 306 verbleibt in der vorhandenen Position J₁ = Ar₂Z₀O₁ weiter und der Stellung J₁, und die Kupplungsscheibe 204 wird von gelangt auf dem Registrierblätt 307 in bezug auf die der Kupplungsscheibe 203 durch die Spannwirkung Abszisse 0 — X in die Stellung Ar₃J₂ = Ar₂Z₀(O₁ + <9₂). der Feder 210 entkuppelt. Bei einem Drehwinkel von 5° In ähnlicher Weise wird die, elektrische Libelle 101 etwa 270° der Nockenscheibe 407 gleitet deren Nase nacheinander auf die Stellung x₂ — x₃, x₃ — X₁ ... an dem Mikroschalter 410 vorbei, schließt dabei dessen x_n-i — Xn aufgesetzt. Dabei wird jedesmal der Druck-Kontakte und bewirkt damit eine Kurzschlußverbin- knopfschalter 401 geschlossen, wodurch jeweils der in dung an der Ausgangsweite der elektrischen Libelle F i g. 5 dargestellte Bewegungsablauf automatisch in 101. Dadurch verschwindet die Ausgangsspannung Vt 55 Gang gesetzt wird. Nach Beendigung der erwähnten des Weggebers 100, und der Servomotor 112 kehrt in Messungen ergibt sich auf dem. R,egistrierblatt 307 eine die Winkelstellung zurück, welche der Bedingung gewünschte stufenförmige Kurve313 (Fig. 4), die Vt = 0 entspricht. Gleichzeitig bewirkt die Nase der das Unebenheitsmaß gemäß,. folgender Beziehung Nockenscheibe 406 eine Aufwärtsbewegung der an wiedergibt: -*:.■" einem Ende des Hebels 411 angebrachten Rolle 412 60 '!=«
in Pfeilrichtung 413, wie mit Nummer 5 in Fig. 5 Ar₂ y_n = Ar₂ Z₀ -^P₁ Ot.
angegeben. Dadurch wird die Klinke 415 am anderen ■;·;«=*!
Ende des Hebels 411 noch oben entgegen der Kraft ■, ^
der Feder 416 mit Führung durch die Führungsstifte Wird die Konstante Ar₂ genügend groß gewählt, 414 bewegt, so daß das Klinkrad 308 der Anzeigeein- 65 beispielsweise gleich 10³, dann ^ ist für den Wert richtung 300 um einen Zahn in Pfeilrichtung 309 yer- y = 10-³mm der Betrag Ar₂J =k3Q^s\ 10~³mfn = 1 mm. dreht wird. Dadurch wird die mit dem Klinkrad 308 Es ist daher möglich, einen Skaienfaktor von 10³ zu unmittelbar verbundene Walze 310 in Pfeilrichtung 311 erhalten, d. h. einen Meßwert von iO-³mm mit einem

Ausschlag von 1 mm in T-Richtung auf dem Registrierblatt 307 abzubilden.

Um den Aufwand für die Herstellung des oben beschriebenen Präzisionsmeßgeräts in Grenzen zu halten, ist es notwendig, den durch die Drehmomentübertragung von der Kupplungsscheibe 203 auf die Kupplungsscheibe 204 entstehenden Winkelfehler sowie einen durch Absacken' des Seils 301 der Anzeigeeinrichtung 300 erzeugten Fehler zu vermeiden. Fig. 6 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Ausführungsform einer Kupplung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Die bewegliche Kupplungsscheibe 204 und die Seilscheibe 205 sind in einer Gleitführung 208 mit geringem Bewegungsspiel drehbar um die Rotorwelle 201 des Servomotors 112 gelagert. Die Kupplungsscheiben 203 und 204 sind so ausgebildet, daß die Kupplungsscheibe 204 von der Kupplungsscheibe 203 an ihrem ganzen Umfang angezogen werden kann. Dadurch wird verhindert, daß die Kupplungsscheibe 204 bei einer Axialverschiebung zusammen mit der Seilscheibe 205 frei hin- und hergeht. Die Kupplungsscheibe 204 und die Seilscheibe 205 sind mittels des Axiallagers 209 drehbar gelagert, so daß sie ohne eine große schwerkraftbedingte Reibung umlaufen können. Zwischen den Kupplungsscheiben 203 und 204 ist eine Druckfeder 210 eingesetzt, die dazu dient, den durch Übertragung des Drehwinkels von der Kupplungsscheibe 203 an die Kupplungsscheibe 204 in einer gegen die Achse dieser Scheiben geneigten Richtung erzeugten Fehler zu vermeiden. Ein solcher Fehler tritt auf, wenn die Kupplungsscheibe 204 von der Kupplungsscheibe 203 angezogen wird, aber auch, wenn die Kupplungsscheiben 203, 204 nach dieser Anzugsbewegung umlaufen sowie wenn die Kupplungsscheibe 204 unter der Wirkung der Feder 210 von der Kupplungsscheibe 203 gelöst wird.

Fig. 7 zeigt die Seilscheibe205 in etwas abge^ sackter Stellung, beispielsweise in einer Lage ζ = 0,3 mm, wenn die Kupplungsscheibe 204 von der Kupplungsscheibe 203 angezogen ist. Es sei vorausgesetzt, daß die Seilscheibe 205 sich in einer Stellung 0 befindet, wenn die Kupplungsscheibe 204 nicht von der Kupplungsscheibe 203 angezogen ist; daß die Seillängen von der Lage 0 bis zu den Führungsrollen 302 bzw. 305 jeweils I₁ bzw. I₂ betragen; und daß die Seillängen von der Lage 0 bis zu dem Schreibstift 306 jeweils L₁ bzw. L₂ betragen. Ferner sei angenommen, daß die Seilrolle 205 in einer neuen Lage Θ ankommt, wenn die Kupplungsscheibe 204 von der Kupplungsscheibe 203 angezogen und daher die Seilscheibe 205 nach unten gezogen wird. Es gelten dann die folgenden Beziehungen: ·:_,'.

(Y + Z₁)² + Z² = (Z₁ +

(Y-1₂)' + z* = (4 + KL₂y

Dabei wird Y negativ, wenn sich die Lage 0' links von der Stelle 0 befindet, während Y positiv ist, wenn die Lage 0'- rechts von der Stelle 0 ist. K ist ein Faktor, der die relative Verlängerung unter Spannung angibt.

Aus den obigen Beziehungen ergeben sich F und Z 6p wie folgt:

Y=K

Z =

I₁L₁-I₂L₂

ZKL₁I₂(L_x +L₂)

Nimmt man etwa in einem Zahlenbeispiel die Werte;

I₁= 70 mm,
I₂ = 200 mm,

L₁ = 100mm, - .

. L₂ = 440 mm und ' ' -

K=I-IO-*

an, so ergeben sich:

— Γ =rO,6 · 10-³mm und
. Z= 0,33 nun.

Man sieht, daß die Versetzung der Seilscheibe 205 vernachlässigbar ist.

Wie weiter oben erläutert wurde, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung die bedeutenden Vorteile, daß komplizierte und fehleranfällige Rechnungen sowie Kurvendarstellungen entfallen können daß die mit der Zweipunkt-Auflagebrücke gemessenen Werte automatisch integriert und nacheinander auf einem Registrierblatt aufgezeichnet werden können, und daß die Diagramme des Unebenheitsmaßes an Stellen längs einer Linie auf der zu messenden Fläche sehr Λ genau aufgezeichnet werden können. Die Erfindung ™ liefert daher einen großen technischen Fortschritt bei der Messung der Geradlinigkeit bzw. Unebenheit von Flächen, beispielsweise der Fläche eines Maschinenbettes.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen der Geradlinigkeit bzw. Unebenheit von Flächen, z. B. der Öberflächp eines Maschinenbettes, unter Verwendung einer Zweipunkt-Auflagebrücke mit Winkelmeßgerät, wobei die Zweipunkt-Auflagebrücke entlang der zu prüfenden Oberfläche nacheinander in verschiedene Stellungen gebracht und hierbei die jeweilige Winkelläge der Zweipunkt-Auflagebrücke ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

. .die Zweipunkt-Auflagebrücke einen Weggeber (100) aufweist, der die Unebenheiten der zu prüfenden Oberfläche elektrisch erfaßt und einen Servomotor (112) zu einer proportionalen Winkelverdrehung veranläßt, wodurch über eine ein- und μ ausschaltbare elektromagnetische Kupplung (200) \ eine entsprechende Bewegung eines auf dem Registrierblatt (307) einer Anzeigevorrichtung (300) gleitend bewegbaren Schreibstifts (306) erfolgt, und daß eine Programmsteuereinrichtung (400) die Reihenfolge der Betätigung von Weggeber (100), Kupplung (200) und Anzeigevorrichtung. (300) bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der-Weggeber (100) eine elektrische Libelle (101) mit zwei Füßen (103,104) und mit einem Pendelkern (102) im Inneren, mit einer von einer äußeren Spännungsquelle (105) gespeisten Erregerspule (106), mit in Reihe geschal-

; teten Differentialwicklungen (107, 108) sowie, in Reihe geschalteten, unter Bildung einer Brückenanordnung zu den Differentialwicklungen parallelliegenden Widerständen (109,110) aufweist, wobei die Brückenanordnung über einen Verstärker (111) mit dem Servomotor (112) verbunden ist und außerhalb des Brückengleichgewichts eine der gemessenen Unebenheit proportionale Spannung abgibt, wodurch der Servomotor winkelverstellt wird. . ■ ■

3. Vorrichtung nach Anspruch! oder: 2, dadurch.

gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (300) eine von der Programmsteuereinrichtung (400) angetriebene, das Registrierblatt (307) aufspulende Walze (310) enthält, mit der ein Klinkrad (308) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Kupplung (200) zwei Kupplungsscheiben (203, 204), deren eine infolge einer am ganzen Umfang wirksamen Anziehungskraft zu der anderen beweglich ist, und ferner eine mit der beweglichen Kupplungsscheibe verbundene Seilscheibe (205) aufweist, um die ein Seil (301)

läuft, das an beiden Seiten des Schreibstiftes (306) befestigt ist.

5. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmsteuereinrichtung (400) zwei Nockenscheiben (406, 407), die beide an ihrem Umfang eine Nase zum öffnen bzw. Schließen von Mikroschaltern (408 bis 410) haben, und ferner einen Hebel (411) aufweist, der an seinem einen Ende eine an der einen Nockenscheibe anliegende Laufrolle (412) und am anderen Ende eine Klinke (415) trägt, die in das Klinkrad (308) der Anzeigevorrichtung (300) eingreift.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COFY