DE1924975B2

DE1924975B2 - Verfahren und vorrichtung zur ueberpruefung der oberflaeche eines werkstuecks oder dergleichen

Info

Publication number: DE1924975B2
Application number: DE19691924975
Authority: DE
Inventors: Richard Edmund Market Harborough; Spragg Robert Claude Leicester; Reason (Großbritannien)
Original assignee: The Rank Organisation Ltd., London
Priority date: 1968-05-16
Filing date: 1969-05-16
Publication date: 1977-04-28
Also published as: DE1924975C3; DE1924975A1; GB1263699A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Überprüfung der Oberfläche eines Werkstücks od. dgl. durch Messung und Anzeige einer Anzahl von Parametern des Oberflächenprofils, insbesondere mittels einer Stiftauslenkungs-Meßanordnung, wobei die jeweils über eine bestimmte Profillänge ermittelten Spitzen- und Tal-Werte der Profilhöhe mittels eines Wandlers in entsprechende elektrische Signale umgesetzt werden.

Es ist bereits eine Einrichtung zur Prüfung der Oberflächengüte bekannt (DT-PS 8 94 452), bestehend aus einem die zu prüfende Oberfläche abtastenden Taster mit elektrischen oder optisch-elektrischem Fühler und elektrischem Verstärker oder mit sonstiger geeigneter Einrichtung. Bei dieser bekannten Einrichtung werden proportional zu den vertikalen Auslenkungen des Tasters und zu seinem horizontalen Weg bezüglich der abzutastenden Oberfläche Verstellantriebe betätigt, welche die verschiedenen mathematischen Rechenoperationen ausführende und entsprechend der darzustellenden Funktion gekoppelte, als Ergebnis eine größere Zahl von Oberflächenmaßzahlen zur Kenn-

zeichnung der Oberflächengüte anzeigende Rechenwerke antreiben. Diese Art der Prüfung der Oberflächengüte ist nun relativ kompliziert, und außerdem kann es bei dieser Art der Oberflächenprüfung relativ leicht zu Verfälschungen der Meßergebnisse kommen, und zwar wegen der relativ komplizierten vorgesehenen Vorrichtungen.

Es ist ferner bereits ein Oberflächenprüfgerät mit einem parallel zur Prüfoberfläche zu verschiebenden, senkrecht dazu arbeitenden Taster und einem die Oberflächengestalt anzeigenden Meßinstrument bekannt (DT-PS 9 77 396), welches der Taster über einen Verstärker steuert Bei diesem bekannten Oberflächenprüfgerät sind Einrichtungen zur Erzeugung von Spannungen und Strömen vorgesehen, welche sowohl "S den vom Taster abgenommenen Maximal- als auch den aus den Momentanwerten abgeleiteten Mittelwerten der Oberflächengestalt entsprechen. / ußerdem sind bei dem betreffenden bekannten Prüfgerät die erwähnten Einrichtungen wahlweise an das zur Anzeige der Mittel- oder Maximalwerte geeignete Anzeigeinstrument anzuschalten. Von Nachteil bei dieser bekannten Art der Oberflächenprüfung ist jedoch der Umstand, daß der Abstand und die Verteilung der Profilspitzen einen erheblichen Einfluß auf die Anzeige bzw. Anzeigegenauigkeit haben.

Es ist ferner ein Oberflächenmeßgerät zur Anzeige des mittleren Wertes der Rauheit unter Verwendung eines integrierenden Kondensators bekannt (DT-Pat. Anm. P 8347 IX/42b), bei dem mit zunehmender Aufladung des Kondensators das Potential des Ladekreises angehoben wird. Auf diese Weise gelingt es zwar, einer Oberflächengestalt proportionale elektrische Strom- und Spannungsänderungen mittels rechnender Einrichtungen so auszuwerten, daß auf Anzeigeinstrumenten Oberflächenmeßzahlen insbesondere für den mittleren Wert der Rauheit abgelesen werden können. Von Nachteil hierbei ist jedoch ebenfalls der Umstand, daß der Abstand und die Verteilung von Profilspitzen einen erheblichen Einfluß auf die Genauigkeit der Anzeige haben. Im übrigen ist der bei dieser Art der Oberflächenprüfung erforderliche Aufwand relativ hoch.

Es sind auch schon ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung und Messung der Unregelmäßigkeiten von Oberflächenprofilen vorgeschlagen worden (DT-AS 15 48 302), wobei durch fortlaufende Abtastung des Oberflächenprofils durch einen Meßtaster über einen elektromechanischen Meßübertrager ein elektrisches Meßsignal erzeugt wird, welches proportional zu der von einem vorgegebenen Bezugsniveau aus bestimmten Amplitude des Istprofils der Oberfläche ist und so aufgespeichert wird, daß eine dem abgetasteten Oberflächenprofil entsprechende kontinuierliche Aufzeichnung entsteht. Dabei werden aus der gespeicherten Meßsignalaufzeichnung zwei elektrische Signale abgeleitet, von denen das erste Signal ein durch fortlaufende Integration der Meßsignalaufzeichnung über eine vorbestimmte Prüfspanne gewonnenes Mittelwertsignal darstellt, in welchem bestimmte Teile <■-* der Meßsignalaufzeichnung je nach dem vorzugsweise symmetrischen Abstand zum Mittelpunkt der Prüfspanne unterschiedliche Anteile haben, während das zweite elektrische Signal denn ursprünglichen momentanen Meßsignal im Mittelpunkt der Prüfspanne entspricht. '¹S Außerdem werden die beiden abgeleiteten elektrischen Signale zur Bildung eines quantitativen Maßes für die Oberflächenunregelmäßigkeiten miteinander verglichen. Dieses Verfahren bedingt jedoch einen zuweilen unerwünschten hohen Aufwand.

Im Zusammenhang mit der Bestimmung eines Oberflächenprofils ist es auch schon bekannt (siehe das Buch »Prüfen und Messen der Oberflächengestalt« von I. Perthen, 1949, Seiten 112, 113), Tast- und Lichtschnitte liefernde entsprechende Meßgeräte einzusetzen. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, daß ein Lichtschnitt die Gestalt der Oberfläche zwar anschaulich zeigt, daß hingegen aber der Tastschnitt einen größeren Überblick und ein besseres Ausmessen gewährleistet Über eine Summierung bzw. Mittelwertbildung von ermittelten Meßwerten zum Zwecke der Auswertung eines Mittelwertes eines Parameters des jeweils überprüften Oberflächenprofils ist in dem betreffenden Zusammenhang jedoch nichts bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie auf besonders einfache Weise der Mittelwert eines Parameters eines Oberflächenprofils angezeigt werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß im Zuge der Überprüfung aufeinanderfolgender Abschnitte des Oberflächenprofils die den Spitzen- und Tal-Werten des jeweiligen Profilabschnitts entsprechenden elektrischen Signale nacheinander durch eine Schalteinrichtung an aufeinanderfolgenden Oberflächenabschnitten entsprechende Spitzen- und Tal-Speicherelemente abgegeben und in diesen Speicherelementen gespeichert werden, und daß der Inhalt der einzelnen Speicherelemente nacheinander abgeführt und durch Summier- bzw. Mittelwertbildungseinrichtungen zur Anzeige des Mittelwertes eines das Oberflächenprofil innerhalb der jeweils abgetasteten Profillänge betreffenden Parameters ausgewertet wird.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf besonders einfache Art und Weise der Mittelwert eines das Oberflächenprofil innerhalb der jeweils abgetasteten Profillänge betreffenden Parameters angezeigt und ausgewertet werden kann.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß dei Erfindung ist es zweckmäßig, eine Vorrichtung zt verwenden, die eine Stiftauslenkungs-Meßeinrichtung aufweist, welche einen Wandler, der einen Parametei der zu überprüfenden Oberfläche entsprechende Profil signale zu erzeugen imstande ist, und Einrichtunger umfaßt, durch die die Spitzen- und Tal-Werte de; Oberflächenprofils über eine bestimmte Profillängi feststellbar und in entsprechende elektrische Signale umsetzbar sind. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemät dadurch gekennzeichnet, daß Spitzen- und Tal-Speicher elemente vorgesehen sind, welche die den Spitzen- um Tal-Werten des genannten Oberflächenprofils in aufein anderfolgenden Oberflächenabschnitten entsprechen den elektrischen Signale aufnehmen und speichern, unc daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den Inhal einzelner Speicherelemente abführen und durch Sum miening eine Mittelwertbildung für eine Anzeige eine: Mittelwert-Parameters des Oberflächenprofils inner halb der abgetasteten Profillänge vornehmen. Hier durch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringei konstruktiven Aufwands Für die Überprüfung de Oberfläche eines Werkstücks od. dgl. und Anzeige de Mittelwertes eines das Oberflächenprofil innerhalb de jeweils abgetasteten Profillänge betreffenden Parame ters.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung de

vorstehend bezeichneten Vorrichtung umfassen die den Inhalt der Speicherelemente abführenden oder eine Mittelwertbildung vornehmenden Einrichtungen eine Steuereinrichtung, die auf die Beendigung eines Überlaufens des Oberflächenprofils hin automatisch den Inhalt der Speicherelemente an eine Summiereinrichtung abgibt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders einfachen Auswertung der jeweils gespeicherten Signalwerte.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Speicherelemente eine Reihe von Kondensatoren, die sequentiell arbeitenden Schalteinrichtungen derart zugeordnet sind, daß im Zuge der Abtastung aufeinanderfolgender Oberflächenabschnitte eines Oberflächenprofils die den Oberflächenabschnitten entsprechenden elektrischen Signale aufeinanderfolgenden Kondensatoren der Reihe der Kondensatoren nacheinander zuführbar sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen Aufwands für die Speicherelemente und für deren Ansteuerung.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung enthalten die sequentiell arbeitenden Schalteinrichtungen einen Drehschalter, der mit einer zur Querbewegung eines zu der Stiftauslenkungs-Meßeinrichtung gehörenden Stiftes dienenden Einrichtung derart verbunden ist, daß im Verlaufe der genannten Querbewegung die Speicherelemente einzeln nacheinander mit dem Wandler verbunden sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Schalteinrichtungen konstruktiv besonders einfach und dennoch betriebssicher sind.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung enthalten die sequentiell arbeitenden Schalteinrichtungen Transistorschalteinrichtungen, die den betreffenden Speicherelementen zugeordnet sind und die an einer insbesondere durch einen von einem Multivibrator gesteuerten offenen Ringzähler gebildeten Zeitsteuerschaltung derart angeschlossen sind, daß im Zuge eines sequentiellen Betriebs in gleichen Intervallen jedes Speicherelement individuell mit dem die genannten elektrischen Signale liefernden Wandler verbunden ist Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer schaltungstechnisch besonders einfachen Realisierung der sequentiell arbeitenden Schalteinrichtungen und der zu deren Ansteuerung dienenden Anordnung.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die letzte Stufe des offenen Ringzählers als bistabile Schalteinrichtung betrieben, und durch die von den einzelnen Stufen des Ringzählers abgegebenen Ausgangssignale sind sämtliche Speicherelemente fiber die entsprechenden Transistorschalteinrichtungen mit der Summier- oder Mittelwertbildungseinrichtung verbindbar, an der eine Anzeigeeinrichtung angeschlossen ist Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen Aufwandes für die Ansteue- rung-der Transistorschalteinrichtungen.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Speicherelemente durch die den Spitzen- oder Tal-Werten entsprechenden elektrischen Signale aufnehmende einzelne Kondensatoren gebildet Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen Aufwandes für die Realisierung der genannten Speicherelemente.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind an die für die Speicherung der den Spitzen- und Takt-Werten entsprechenden elektrischen Signale dienenden Speicherelemente Hauptkondensatoren anschaltbar, durch die eine Mittelwertbildung der in den betreffenden Speicherelementen gespeicherten Inhalte vornehmbar ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen schaltungstechnischen

s Aufwands für die Mittelwertbildung der in den genannten Speicherelementen jeweils gespeicherten Inhalte.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher

ίο erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt.

Fig.2 und 3 zeigen in Diagrammen schematisch Oberflächenprofile in vergrößerter Form zum Zwecke

is der Verdeutlichung der Funktion der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

Fig.4 zeigt einen Schaltplan von elektronischen Schalteinrichtungen, die anstelle eines bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 verwendeten Drehschalters verwendbar sind.

Fig.5 veranschaulicht in einem Diagramm die zeitliche Steuerung der in F i g. 4 gezeigten elektronischen Schalteinrichtungen.
F i g. 6 zeigt einen im Verlaufe der Ansteuerung der in

ZS Fig.4 gezeigten elektronischen Schalteinrichtungen ermittelten möglichen Profilverlauf einer überprüften Oberfläche.

F i g. 7 zeigt eine zur Ansteuerung der in F i g. 4 dargestellten elektronischen Schalteinrichtungen verwendbare Zeitsteuerschaltung.

In F i g. 1 ist eine Vorrichtung zur Überprüfung der Oberfläche eines Werkstücks od. dgl. gezeigt. Dieser Vorrichtung ist eine Reihe von Speicherelemente darstellenden Kondensatoren 10 zugehörig, die alle den gleichen Kapazitätswert besitzen. Die Anzahl der Kondensatoren iO entspricht dabei der Anzahl der Oberflächenabschnitte, bezüglich derer eine Mittelwertbildung hinsichtlich ihres Profils vorzunehmen ist Im vorliegenden Fall sind fünf Kondensatoren 10 vorgesehen. Diese Kondensatoren 10 sind so angeordnet, daß sie nacheinander einem Oberflächenprofil entsprechende elektrische Signale in Form von Spitzenladungen aufnehmen. Das betreffende elektrische Signal wird dabei von einem Wandler 13 geliefert, der an einem sich über eine zu untersuchende Oberfläche 12 bewegenden Taststift 11 angeschlossen ist Der Wandler 13 und der Taststift 11 bilden Teile einer bewegbaren Anordnung, die über die zu überwachende bzw. zu überprüfende Oberfläche 12 geführt wird. Für die Bewegung dieser bewegbaren Anordnung dient eine von einem Motor angetriebene Welle 14 der Vorrichtung. Die Vorrichtung weist ferner ein Gehäuse 15 auf, von dem in F i g. 1 lediglich ein Teil gezeigt ist
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält ferner durch einen Drehschalter gebildete Schalteinrichtungen 16, die mit der Welle 14 derart gekoppelt sind, daß sie sich zusammen mit dieser drehen. Der Schalter bzw. Kommutator 16 weist einen Dreharm 16 auf, der nacheinander mit Anschlußklemmen 17 bis 21 der Kondensatoren 10 in Berührung gelangt, wenn sich der Schalter 16 in entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung (unter Zugrundelegung der Ansicht gemäß Fig. 1) dreht Die Kondensatoren 10 sind zunächst aber ein elektrisch leitendes Erdungsseg-

ment 22 geerdet Dreht sich der Schalter 16, so bewirkt dessen Dreharm, daß Signale von aufeinanderfolgenden Oberflächenabschnitten von einem an dem Wandler 13 angeschlossenen Aufnahmeverstärker 24 nacheinander

5 ."•Sü-

an die einzelnen Kondensatoren 10 abgegeben werden. Ein elektrisch leitendes Zwischenverbindungssegment 24 des Schalters 16 schaltet dann nacheinander die geladenen Kondensatoren 10 zusammen. Die Gesamtladung sämtlicher Kondensatoren 10 wird mit Hilfe eines Meßinstrumentes 25 angezeigt, welches über einen Summierverstärker 26 an dem Segment 24 angschlossen ist.

Während die vorstehend erwähnten Kondensatoren zur Speicherung der Profilspitzen der überprüften Oberfläche 12 entsprechenden elektrischen Signale dienen, sind noch weitere Kondensatoren (nicht dargestellt) vorgesehen, die zur Speicherung von den Profiltälern der überprüften Oberfläche 12 entsprechenden elektrischen Signale dienen. Diese weiteren Kondensatoren sind an der Stelle 28 an dem Aufnahmeverstärker 23 angeschlossen. Die den Profilspitzen und Profiltälern der überprüften Oberfläche 12 entsprechenden Signale werden über entsprechende Sperrdioden 29 den Spitzen- bzw. Tal-Kondensatoren darstellenden Kondensatoren 10 in der jeweiligen Kondensatorenreihe zugeführt

Am Ende einer Überprüfung einer Oberfläche durch Ausführung einer entsprechenden Abtastbewegung werden die Spitzen- und Tal-Kondensatoren gemeinsam an das Meßinstrument 25 angeschaltet, welches einen sehr hohen Eingangswiderstand besitzt und welches die mittleren Ladungen der Kondensatoren anzeigt An dieser Stelle sei bemerkt, daß auch verschiedene Meßinstrumente 25 vorgesehen sein können, um die Ladungen auf den einzelnen Kondensatoren 10 individuell anzuzeigen und/oder um die Ladungssumme der Kondensatoren anzuzeigen. Im übrigen sei an dieser Stelle noch bemerkt, daß in Abweichung von den dargestellten Verhältnissen der Schalter 16 durch eine elektronische Schaltanordnung ersetzt sein kann. Auf eine derartige Ausbildung wird im Zusammenhang mit F i g. 4 noch eingegangen werden.

In F i g. 2 ist ein Verlauf des Oberflächenprofils der mittels eines Taststiftes überprüften Oberfläche 12 gezeigt Dabei ist eine Reihe von gleichen Zeitabschnitten durch vertikal verlaufende Linien begrenzt angedeutet worden. Die Profilspitzen und die Profiltäler sind dabei jeweils durch eine waagerecht verlaufende Linie angedeutet

In Fig.3 ist ein Ausschnitt eines Profilverlaufs gezeigt, wie er für eine überprüfte Oberfläche 12 kennzeichnend sein kann. Dabei geht hervor, daß die Erfassung von Profiltälern und Profilspitzen während voneinander getrennter Zeitspannen erfolgen kann.

Im Zusammenhang mit der in F i g. 1 dargestellten und zuvor erläuterten Vorrichtung sei noch bemerkt, daß neben der Anzeige eines Endmittelwertes in jedem Abschnitt nacheinander der Maximalwert angezeigt werden kann. Auf diese Weise erhält man dann eine Anzeige bezüglich des Grades der Unregelmäßigkeit des Profilverlaufs von Oberflächenabschnitt zu Oberflächenabschnitt wie dies in in F i g. 2 angedeutet ist

Die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Anzeigen kann einen geeigneten und konstanten Wert haben, wie eine Sekunde. Dieser Wert ist dabei abhängig von der Bewegungszeit des Taststiftes 11. Die betreffende Anzeigezeit kann durch geeignete Phssenbeziehung zwischen der verwendeten Auswahl-Schalteinrichtung (z. B. dem Schalter) und der Abtastbewe- gungseinrichtung erzielt werden. Um eine Geschwindigkeitsänderung zu vermeiden, kann ein geeignet angetriebener Schalter bzw. Kommutator für jede Abtastbewegungszeit vorgesehen sein, so daß di< Umschaltung dadurch erfolgen kann, daß von einen Satz von Bürstenarmen auf einen anderen Satz vor Bürstenarmen umgeschaltet wird. Die betreffende Umschaltwirkung ist in F i g. 3 veranschaulicht.

Anstatt der Zusammenschaltung von Spitzen-Kon densatoren 10 (bzw. der Tal-Kondensatoren) am End« einer Abtastbewegung kann jeder dieser Kondensate) ren mit einem Haupt-Kondensator verbunden werden der die ihm zugeführten Überladungen mittelt. Irr Hinblick auf dieses Vorgehen ist es möglich, mit dei Kondensatorreihe eine Verteilung vorzunehmen unc lediglich zwei Kondensatoren zu benutzen. Die Spitzen und Tal-Signale werden dabei nacheinander dem einer oder dem anderen Kondensator und dann dem Hauptkondensator zugeführt.

Wird ein Umschalter bzw. Kommutator verwendet so können bei der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung die zwischen leitenden Segmenten vorhandenen Isolierbereiche eine etwas größere Breite besitzen als dei Signal-Eingangsarm des betreffenden Schalters bzw Umschalters. Auf diese Weise ist erreicht daß die aul dem jeweiligen Kondensator befindliche Ladung so lange nicht mit der auf dem Nachbarkondensator befindlichen Ladung in Verbindung gelangt, wie es erforderlich ist. Erst wenn das betreffende Segment mit den mit den Kondensatoren 10 verbundenen Bürsten in Berührung gelangt erfolgt eine solche Verbindung.

In Fig.4 ist eine elektronische Schaltanordnung gezeigt die benutzt werden kann, um eine gesonderte Aufzeichnung oder Trennung der Signale zu erreichen, die von aufeinanderfolgenden Oberflächenabschnitten einer überprüften Oberfläche erhalten werden. Zu diesem Zweck kann, wie in F i g. 4 gezeigt, der Eingang der betreffenden Schaltanordnung zu Beginn der Überprüfung des jeweiligen Oberflächenabschnitts kurzzeitig geerdet werden. Die zeitliche Steuerung der Schaltanordnung gemäß Fig.4 kann durch einen Oszillator oder durch eine eine vorgegebene Hauptfrequenz untersetzende Einrichtung bewirkt werden. Bei der in F i g. 4 dargestellten Schaltanordnung handelt es sich um elektronische Festkörper-Schalteinrichtungen. Das mit Hilfe des Taststiftes 11 aufgenommene und mit Hilfe des Wandlers 13 abgegebene sich ändernde Signal V_n wird über Schaltkontakte Sund eine Diode Dgeleitet und zur aufeinanderfolgenden Aufladung von Kondensatoren C\ bis C_n herangezogen. Die betreffenden Kondensatoren werden dabei in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen auf die Spitzenwerte der jeweiligen Signale aufgeladen. Die betreffenden Spitzenwerte werden dabei gleichzeitig dem Gitter einer Röhre zugeführt, die als Kathodenfolger geschaltet ist An der Anode der Röhre liegt ein positives Potential Ei, und an der Kathode der Röhre liegt über einen Kathoden-Lastwiderstand R ein negatives Potential E₂. Der Kathodenfolger besitzt eine hohe Eingangsimpedanz, die eine Abteilung der auf den Kondensatoren befindlichen Ladungen verhindert Die Ausgangsimpedanz des Kathodenfolgers ist niedrig. Das von dem Kathodenfolger abgegebene Ausgangssignal wird mit Hilfe eines Meßinstrumentes M überwacht Dieses Meßinstrument M wird zunächst so eingestellt daß es für ein Null-Gitterpotential die Anzeige Null liefert Die betreffende Einstellung erfolgt durch Ändern eines Potentials £3.

Die Kondensatoren Q bis C_n werden dadurch nacheinander aufgeladen, daß mit ihnen verbundene Transistorschalter Q\ bis Q_n nacheinander betätigt

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werden, und zwar derart, daß jeweils nur ein Transistorschalter geschlossen ist, d. h. sich im leitenden Zustand befindet, während die jeweils übrigen Transistorschalter geöffnet bleiben, d. h. sich im nichtleitenden Zustand befinden. Jeder Kondensator Q bis C_n ist über die niedrige Impedanz des jeweiligen leitenden Transistorschalters der Transistorschalter Q\ bis Q_n an einer gemeinsamen Erdleitung angeschlossen, und zwar jeweils während der Dauer einer stets gleichen Zeitspanne. Die Transistorschalter Qi bis Q_n sind zweckmäßigerweise jeweils durch einen Transistor des npn-Leitfähigkeitstyps gebildet, we'cher für seine Überführung in den leitenden Zusind ein positives Potential und zur Überführung in den nichtleitenden Zustand ein negatives Potential an seiner Basis erfordert

Ist die Einschaltdauer des Transistorschalters Q_n beendet, so werden die Schaltkontakte S bzw. es wird der durch diese gebildete Schalter automatisch geöffnet, und die Transistorschalter Qi bis Q_n werden alle miteinander zusammengeschaltet Die auf den Kondensatoren Q bis C_n gespeicherten Ladungen verteilen sich sodann. Sind die Kondensatoren C\ bis C_n alle gleich groß, d. h. besitzen sie alle gleiche Kapazitätswerte, so ist das auftretende Endpotenial der zusammengeschalteten Kondensatoren Ci bis C_n gleich dem Mittelwert der an den einzelnen Kondensatoren liegenden Potentiale. Das Meßinstrument M liefert somit nacheinander eine Anzeige der Spitzenpotentiale und des Mittelwertes.

Eine anschließend erfolgende Betätigung eines Transistorschalters Q_c bei noch geschlossenen Transistorschaltern Qi bis Q_n hat zur Folge, daß sämtliche Kondensatoren Q bis C_n mit der Erdleitung verbunden und entladen werden. Die Transistorschalter Qi bis Q_n werden dann in den nichtleitenden Zustand überführt, wodurch die Anordnung zur Ausführung eines weiteren Zyklus wieder bereit ist.

Die Funktion des Meßinstruments und die verschiedenen Ablauffolgen, die zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten to, fi ... t_n ablaufen, sind nachstehend tabellarisch zusammengefaßt. Die betreffenden Zeitpunkte sind im übrigen auch in dem in F i g. 6 gezeigten Diagramm eingetragen.

t„ Auslösung des Getriebes und des

Durchlaufmotors,
fi Auslösung des Meßhubes;

Herstellen einer Signalverbindung,
fi-f₂ erstes Meßzeitintervall,

f2-<3 zweites Meßzeitintervall,

trt_r+\ r-tes Meßzeitintervall,

+i n-tes Meßzeitintervall,
t_n+ 1 Ende des Meßhubes: Meßinstrument

zeigt Mittelwert an;
Signalabschaltung,

i_c Rückstellsystem, Meßinstrument

kehrt in die Nullage zurück.

In Fig.5 ist in einem Diagramm angegeben, innerhalb welcher Zeitspanne welche Steuerspannungen der Steuerspannungen Vi bis V_c auftreten und während welcher Zeitspannen der die Schalterkontakte Sumfassende Schalter geschlossen ist.

In Fig.6 ist ein möglicher Spannungsverlauf während der Zeitspannen ίο bis f_cgezeigt.

Die nacheinander auftretenden, die Transistorschalter Qi bis Q_n betätigenden Schaltspannungen Vi bis V_n können von den Ausgängen aufeinanderfolgender Zählerstufen eines nicht zu einem Ring geschlossenen Zählers abgenommen werden, der durch einen Multivibrator angesteuert wird und dessen letzte Zählerstufe eine bistabile Kippstufe ist. Eine derartige Zeitsteuerschaltung ist in Fig.7 gezeigt. Die Frequenz des Multivibrators wird dabei entsprechend der benutzten Meß-Abtastlänge eingestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Oberprüfung der Oberfläche eines Werkstücks od. dgl. durch Messung und Anzeige einer Anzahl von Parametern des Oberflächenprofils, insbesondere mittels einer Stiftauslenkungs-Meßanordnung, wobei die jeweils über eine bestimmte Profillänge ermittelten Spitzen- und Talwerte der Profilhöhe mittels eines Wandlers in entsprechende elektrische Signale umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Oberprüfung aufeinanderfolgender Abschnitte des Oberflächenprofils (12) die den Spitzen- und Talwerten des jeweiligen Profilabschnitts entsprechenden elektrischen Signale nacheinander durch eine Schalteinrichtung (16, Qi-Q_n) an aufeinanderfolgenden Oberflächenabschnitten entsprechende Spitzen- und Tal-Speicherelemente (10, Ci-C_n) abgegeben und in diesen Speicherelementen (10, Ct-C) gespeichert werden, und daß der Inhalt der einzelnen Speicherelemente (10, Ci — C) nacheinander abgeführt und durch Summier- bzw. Mittelwertbildungs-Einrichtungen (26) zur Anzeige (25, M) des Mittelwertes eines das Oberflächenprofil innerhalb der jeweils abgetasteten Profillänge betreffenden Parameters ausgewertet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I₁ mit einer Stiftauslenkungs-Meßeinrichtung, die einen Wandler, welcher einem Parameter der zu überprüfenden Oberfläche entsprechende Profilsignale zu erzeugen imstande ist, und Einrichtungen umfaßt, durch die die Spitzen- und Talwerte des Oberflächenprofils über eine bestimmte Profillänge feststellbar und in entsprechende elektrische Signal umsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß Spitzen- und Tal-Speicherelemente (10, Ci-C_n) vorgesehen sind, welche die den Spitzen- und Tal-Werten des genannten Oberflächenprofils in aufeinanderfolgenden Oberflächenabschnitten entsprechenden elektrischen Signale aufnehmen und speichern, und daß Einrichtungen (26, Qi- Qn) vorgesehen sind, die den Inhalt einzelner Speicherelemente abführen und durch Summierung eine Mittelwertbildung für eine Anzeige (25, M) eines Mittelwert-Parameters des Oberflächenprofils innerhalb der abgetasteten Profillänge vornehmen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Inhalt der Speicherelemente (10, Ci-C_n) abführenden oder eine Mittelwertbildung vornehmenden Einrichtungen eine Steuereinrichtung (26, Qi-Q_n) umfassen, die auf die Beendigung eines Überlaufens des Oberflächenprofils hin automatisch den Inhalt der Speicherelemente an eine'Summiereinrichtung (25, M) abgibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente eine Reihe von Kondensatoren (10, Ci — C_n) umfassen, die sequentiell arbeitenden Schalteinrichtungen (16, Qi-Q_n) derart zugeordnet sind, daß im Zuge der Abtastung aufeinanderfolgender Oberflächenabschnitte eines Oberflächenprofils die den Oberflächenabschnitten entsprechenden Signale aufeinanderfolgenden Kondensatoren der Reihe der Kondensatoren (10, Ci-C) nacheinander zuführbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sequentiell arbeitenden Schalteinrichtungen (16, Q₁-Q_n) einen Drehschalter (16) enthalten, der mit einer zur Querbewegung eines zu der Stiftauslenkungs-Meßeinrichtung gehörenden Stifts (11) dienenden Einrichtung (14) derart verbunden ist, daß im Verlaufe der genannten Querbewegung die Speicherelemente (10) einzeln nacheinander mit dem Wandler (13) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sequentiell arbeitenden Schalteinrichtungen Transistorschalteinrichtungen (Qi-Q_n) enthalten, die den betreffenden Speicherelementen (Ci-C_n) zugeordnet sind und die an einer insbesondere durch einen von einem Multivibrator gesteuerten offenen Ringzähler gebildeten Zeitsteuerschaltung (F i g. 7) derart angeschlossen sind, daß im Zuge eines sequentiellen Betriebs in gleichen Intervallen jedes Speicherelement (Ci-C_n) individuell mit dem die genannten elektrischen Signale liefernden Wandler(f3) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Stufe des offenen Ringzählers Eis bistabile Schalteinrichtung betrieben ist und daß durch die von den einzelnen Stufen des betreffenden Ringzählers abgegebenen Ausgangssignale sämtliche Speicherelemente (Ci-C-,) über die entsprechenden Transistorschalteinrichtungen (Q_x-Q_n) mit der Summierungs- oder Mittelwertbildungseinrichtung (26) verbindbar sind, an der eine Anzeigeeinrichtung (25, M) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (10, C-C) durch die den Spitzen- oder Tal-Werten entsprechenden elektrischen Signale aufnehmende einzelne Kondensatoren gebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die für die Speicherung der den Spitzen- und Tal-Werten entsprechenden elektrischen Signale dienenden Speicherelemente (10, G — C) Hauptkondensatoren anschaltbar sind, durch die eine Mittelwertbildung der in den betreffenden Speicherelementen (10, Ci — C_n) gespeicherten Inhalte vornehmbar ist.