DE19635855A1 - Verfahren und Meßsonde zum Messen der Dicke von pulvrigen oder weichen Schichtwerkstoffen auf einem festen Grundwerkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und bezieht sich außer­ dem auf eine Meßsonde zum Messen der Dicke von pulvrigen oder weichen Schichtwerkstoffen auf einem festen Grundwerkstoff oder von dünnen, festen Schichten auf dünnen, nachgebenden oder weichen Grundwerkstoffen.

Bei der zerstörungsfreien Messung der Dicke von festen Schichten, wie Lacke, galvanische Schichten und dergleichen, auf in der Regel metallischen Grundwerkstoffen oder bei der Dickenmessung von Folien, wie Kunststoffolien, die auf einem metallischen Grundwerkstoff angebracht sind, benutzt man Schichtdickenmeßgeräte nach einem magnetischen oder dem Wir­ belstromverfahren. Bei solchen Meßgeräten ist der Meßpol des Meßsensors ballig ausgebildet mit einem Krümmungsradius von typisch 1 bis 10 mm. Der Meßsensor mit dem balligen Meßpol wird entweder unmittelbar von Hand auf die Oberfläche der zu messenden Schicht gesetzt, oder der Meßpol liegt unter der Wirkung einer vorgespannten Feder, die im Halter des Meßsen­ sors angeordnet ist, mit einer definierten Auflagekraft auf der zu messenden Schicht an. Bei dem unmittelbaren Aufsetzen der Meßsonde ist die Auflagekraft von der Schwere der Hand abhängig und kann von einigen Zehntel Newton bis zu einigen 10 Newton betragen.

Bei der Messung fester Schichten ist die unterschiedliche Auflagekraft des Meßpols von untergeordneter Bedeutung. Bei der Messung von pulvrigen oder weichen Schichten auf festem Grundwerkstoff oder von Schichten auf nachgebenden Grundwerk­ stoffen ergeben sich jedoch verschiedene Nachteile.

Bei dem Aufsetzen des Meßpols mit vorgespannter Feder im Halter der Sonde ist die Auflagekraft des Meßpols zwar kon­ stant und beträgt typisch 0,5 bis 1 Newton.

Der Nachteil dieser Sondenart für die Messung von pulvrigen oder weichen Schichten oder von Schichten auf nachgebenden Grundwerkstoffen besteht jedoch darin, daß die Auflagekraft bei Verwendung der typischen Krümmungsradien von 1 bis 10 mm des balligen Meßpols eine so große Druckwirkung auf die Ober­ fläche ausübt, daß z. B. eine pulvrige oder weiche Schicht durchstoßen wird oder der Meßpol zumindest stark und unter­ schiedlich tief in den Schichtwerkstoff eindringt.

Bei nachgebenden Grundwerkstoffen kann eine Verformung des Meßgegenstandes durch die Druckwirkung hervorgerufen werden. Falsche Meßwerte sind die Folge hiervon.

Diese Gefahr besteht auch beim Absenken des Meßsensors von Hand. Die Massenträgheit des Meßsensors führt nämlich beim Aufsetzen des Meßpols auf die Oberfläche - auch wenn dieser nur einige Gramm wiegt - infolge der abrupten Verzögerung der Bewegungsgeschwindigkeit der Hand von etwa 10 bis 20 cm/s auf 0 cm/s innerhalb einer Weglänge von nur wenigen µm zu einer erheblichen Krafteinwirkung auf die pulvrige oder weiche Schicht, so daß der Meßpol bis auf den Grundwerkstoff durch­ dringen kann oder die Schicht zumindest in beträchtlichem Maße eingedrückt wird. Die Massenkräfte liegen beim Aufsetzen der Sonden von Hand zwischen 0,2 bis 20 Newton.

In ähnlicher Weise wirken die Massenkräfte bei Messungen auf nachgebenden Materialien des Meßgegenstandes.

Eine reproduzierbare Messung bei der Verwendung von typisch benutzten bekannten Sonden auf pulvrigen oder weichen Schich­ ten oder auf Meßgegenständen mit nachgebenden Materialien bei diesen hohen und unterschiedlichen Kräften ist daher nicht möglich. Die Praxis bestätigt diese Aussage. Je nach Art des Aufsetzens der Sonde schwanken die Meßwerte zwischen einigen Prozent und Null Prozent der ursprünglichen Schichtdicke. Die Meßaussage ist daher praktisch unbrauchbar. Aus diesem Grunde werden berührende Schichtdickenmeßsonden für die Messung von pulvrigen und weichen Schichten nicht eingesetzt.

Das gleiche gilt sinngemäß für Messungen auf Gegenständen mit nachgebenden Materialien.

In der Praxis besteht auch der dringende Wunsch, die Dicke der noch pulvrigen oder weichen Schicht noch vor dem Einbren­ nen oder Aushärten zu bestimmen, um vor dem nächsten Bearbei­ tungsvorgang möglichst schnell eine Korrektur durchführen zu können.

Zur Zeit kann die Korrektur erst nach Messen der festen Schicht, also nach dem Einbrennen bzw. Aushärten erfolgen, da die handelsüblichen Meßgeräte nur in der Lage sind, feste Schichten zu messen. Die Wartezeit, z. B. bei der Pulverbe­ schichtung, zwischen Aufbringen der Pulverschicht und der frühesten Möglichkeit der Schichtdickenmessung der einge­ brannten Schicht beträgt etwa eine dreiviertel Stunde; dies ist eine Zeitspanne, die sich sehr unwirtschaftlich auswirkt, wenn die Schichtdickenabweichungen korrigiert werden müssen.

Alle zur Zeit bekannten federbelasteten Hand-Meßsonden setzen immer zuerst den Meßsensor auf die Oberfläche, dann erst wird eine Schiebehülse nachgeschoben, bis sie ebenfalls die Ober­ fläche berührt. Im entspannten, unbenutzten Zustand der Sonde steht der Meßsensor vor der Aufsetzfläche des Sondenfußes.

Als Beispiel für zu messende Schichten seien dünnlackierte Schichten auf Metallfolien, z. B. innenlackierte Aluminium­ tuben für Zahnpasten und ähnliche Stoffgemische genannt. Herkömmliche Handmeßsonden biegen den dünnen Grundwerkstoff beim Aufsetzen des Meßpols durch und liefern daher nicht reproduzierbare Meßwerte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Messung dünner Schichten mit einer Meßsonde der eingangs genannten Art die statischen Auflagedrücke und die dynamischen Kräfte dahingehend zu reduzieren, daß trotz einer berührenden Mes­ sung, möglichst auch von pulvrigen oder weichen Schichten ebenso wie bei Messungen auf Gegenständen mit nachgebenden Materialien, ein reproduzierbares Meßergebnis erzielt wird, das für den Beurteilenden aussagekräftig gute Werte liefert.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren gelöst zum Messen der Dicke von Schichten aus pulvrigen, wei­ chen oder ähnlichen Schichtwerkstoffen auf einem festen Grundwerkstoff oder von dünnen, festen Schichten auf dünnen, nachgebenden oder weichen Grundwerkstoffen unter Einsatz einer Meßsonde nach einem magnetischen oder Wirbelstromver­ fahren mit einem Meßsensor und einem Meßpol, der auf die zu messende Schicht abgesenkt wird, das gekennzeichnet ist durch folgende Verfahrensschritte:

• a) die Meßsonde wird auf die zu messende Schicht außerhalb des Meßpoles nur stellenweise aufgesetzt,
• b) unter dem Meßpol wird eine Folie aus einem elastisch biegsamen Werkstoff zur Druckminderung auf die zu mes­ sende Schicht angeordnet,
• c) der in einem Federsystem gehaltene Meßsensor wird mit dem Meßpol auf die Folie abgesenkt, bis er mit einer definierten Auflagekraft auf der Folie aufliegt, so daß diese mit einer entsprechenden Durchbiegung auf der zu messenden Schicht aufliegt.

Weitere Merkmale dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 und 3 aufgeführt.

Eine Meßsonde, die insbesondere zum Durchführen dieses Ver­ fahrens besonders geeignet ist, zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

• a) die Meßsonde hat einen Meßsensor mit einem balligen Meßpol, der in einem Sondengehäuse mit einer Öffnung für den Meßpol federnd angeordnet ist,
• b) zwischen dem Meßpol des Meßsensors und der zu messenden Schicht ist eine Folie zur Druckminderung am Sondenge­ häuse angebracht.

Weitere Merkmale solcher Meßsonden sind in den Ansprüchen 5 bis 11 gekennzeichnet.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch eine ela­ stisch biegsame Folie aus einem meßtechnisch geeigneten Werk­ stoff, z. B. aus Kunststoff oder aus Bronze, die zwischen dem Meßpol des Meßsensors und dem Schichtwerkstoff angeordnet ist, der Flächendruck auf die pulvrige oder weiche Schicht sich derart vermindert, daß das Eindringen des Meßsystems in die Schicht vernachlässigt werden kann und reproduzierbare Meßwerte erzielt werden. Die Druckminderungsfolie ist an der Meßsonde bzw. an dem Meßgerät mit integriertem Meßsensor angebracht und ist damit Teil der Meßsonde bzw. des Meßgerä­ tes. Der Dickenwert der Folie wird bei der Auswertung der Meßergebnisse in Abzug gebracht, so daß nur noch die Dicke der Schicht auf dem Grundwerkstoff gemessen wird.

Hierbei kommt es nicht darauf an, den tatsächlich absolut höchsten Dickenwert zu bestimmen. Für die Vorausbestimmung jener Schichtdicke, die sich nach dem Einbrennen oder Aushär­ ten ergibt, genügt es, einen typischen Dickenwert der pulv­ rigen oder weichen Schicht zu bestimmen. Dieser typische Dickenwert, auch wenn er etwas kleiner ist als der absolut höchste Wert, steht in einem festen und durch Versuche be­ kannten Zusammenhang zur festen Schicht, die sich nach dem Einbrennen oder Aushärten ergibt.

Durch die an den Meßsonden zusätzlich angebrachte Druckminde­ rungsfolie wird mit einem unwesentlichen Mehraufwand ein bisher nicht abgedeckter Anwendungsbereich derartiger Schichtdickenmeßgeräte erfaßt. Die Anwendung der Meßsonden ist auch bei Verwendung der "Druckminderungsfolie" der Hand­ habung bekannter Meßsonden und Geräte sehr ähnlich, so daß der Bedienende keine neuen Handhabungsregeln lernen muß.

Beim Einsatz der Meßsonde mit Druckminderungsfolie und Auf­ setzspitzen am Sondenfuß hat sich das Durchstoßen von pulv­ rigen oder weichen Schichten mit den Aufsetzspitzen nicht als nachteilig erwiesen, da sich weiche Schichten nach dem Ab­ heben der Sonde wieder schließen bzw. die Pulverschicht nach dem Einbrennen sich durch Schmelzen des Pulvers ebenfalls wieder schließt. Der Sondenfuß wirkt wie ein kleines Stativ. Die Messungen sind dadurch bei aufgesetztem Sondenkörper beliebig wiederholbar durch Loslassen und erneutes Drücken des Betätigungsgliedes.

Beim Messen mit der Meßsonde wird der Meßsensor nach dem Aufsetzen des Sondenkörpers mit dem Sondenfuß aus einem defi­ nierten Abstand gegen die zu messende Schicht geführt, und die Auflagekraft des Meßpols wächst nach der Berührung der Druckminderungsfolie oder der zu messenden Schicht von Null aus auf die vorwählbare eingestellte Endkraft.

Die Druckminderungsfolie hat auch den Vorteil, daß kein oder nur sehr wenig Pulverstaub in den Bewegungsmechanismus der Schichtdickenmeßsonde eindringt. Wenn Pulver eindringt, er­ gibt sich eine unkontrollierte Reibung an den beweglichen Teilen und führt zu unterschiedlichen Anlagekräften, die keine reproduzierbaren Messungen ermöglichen. Dem wird durch die Druckminderungsfolie entgegengewirkt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele von Meßsonden, die für die Messung der Dicke von Schichten mit einer Druckminderungs­ folie besonders geeignet sind, sind in der Zeichnung schema­ tisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Meßsonde im Ruhezustand des Meßsensors, wobei der Meßsensor sich in einem Abstand oberhalb der Meßposition befindet,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Meßsonde von Fig. 1 in der Meßposition, in der der Meßsensor mit dem Meßpol auf der Druckminderungsfolie aufliegt zur Messung einer pulvrigen oder weichen Schicht auf einem festen Grundwerkstoff,

Fig. 3 einen Ausschnitt III von Fig. 1 in vergrößerter Teildarstellung,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte zweite Ausführungsform einer Meßsonde, bei der der Meßsen­ sor durch Druck auf einen endseitigen Druckstift nach dem Druckbleistift-Prinzip in Meßposition gebracht wird,

Fig. 5 eine Außenansicht dieser zweiten Meßsonde,

Fig. 6 noch eine weitere Ausführungsform einer Meßsonde mit integriertem Meßsensor im entspannten Zustand des Meßsensors und der Folie, bei der der Meßsensor mit dem Meßpol an einer elastischen Zunge nicht in der Meßposition ist und somit nicht auf der zu messenden Schicht aufliegt, und

Fig. 7 diese Meßsonde in Meßposition, wobei der Meßpol des Meßsensors unter Vorspannung der elastischen Zunge auf der Druckminderungsfolie aufliegt.

Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel einer Meßsonde 1 ist an einem mehrteiligen zylindrischen Sondengehäuse 5 eine Griffkappe 2a als Betätigungsglied 2 gegen den Druck von zwei unterschiedlich bemessenen Schrau­ benfedern 4 und 10 längsverschiebbar geführt. Beide Schrau­ benfedern 4 und 10 sind koaxial zueinander auf einem Füh­ rungsrohr 3 angeordnet, das an seinem unteren Ende einen Meßsensor 12 mit einem balligen Meßpol 13 trägt. Von der Griffkappe 2a sind zwei Mitnahmestifte 6, 6a radial nach innen gerichtet, mit denen die Griffkappe 2a am Sondengehäuse 5 in Führungsschlitzen 8, 8a längsverschiebbar geführt ist. Die Mitnahmestifte 6, 6a liegen an einem Auflagering 7 am oberen Ende der Schraubenfeder 4 auf zum Absenken des Meßsen­ sors 12 mit dem Meßpol 13 aus der in Fig. 1 gezeigten Ruhe­ stellung, in der der Meßpol sich in einer abgehobenen Stel­ lung in einem größeren definierten Abstand von der zu messen­ den Schicht 19 befindet, in die Meßposition von Fig. 2. Die Schicht 19 befindet sich auf einem Grundwerkstoff 20.

Wie in Fig. 1 und 2 im einzelnen zu erkennen ist, hat die Meßsonde 1 ein rohrförmiges Sondengehäuse 5 mit einer stirn­ seitigen unteren Öffnung 5a für den Meßsensor 12 mit dem Meßpol 13.

Der am unteren Ende des Führungsrohres 3 angeordnete Meßsen­ sor 12 ist mit dem Führungsrohr in der Längsachse des Son­ dengehäuses 5 gegen Federwirkung anschlagbegrenzt geführt.

Ein ringförmiger Anschlag 9 am Führungsrohr 3 wirkt mit einem ringförmigen Widerlager 9a am Sondengehäuse 5 zusammen.

Am Sondengehäuse 5 ist oberhalb des Widerlagers 9a für den Anschlag 9 des Führungsrohres 3 ein Drücker 2 für den Meßsen­ sor 12 in der Längsachse des Sondengehäuses 5 ebenfalls an­ schlagbegrenzt verschiebbar geführt. Der Drücker 2 kann eine Griffkappe 2a (Fig. 1 und 2) oder ein Druckstift 2b (Fig. 4 und 5) sein.

Zwischen dem Drücker oder Betätigungsglied 2 und dem Anschlag 9 am Führungsrohr 3 ist die erste Schraubenfeder 4 angeord­ net, durch die der Drücker gegenüber dem Meßsensor 12 federnd abgestützt ist.

Zwischen dem Anschlag 9 am Führungsrohr 3 und einem unteren ringförmigen Widerlager 30 am Sondengehäuse 5 ist außerdem die zweite Schraubenfeder 10 angeordnet, die der ersten Schraubenfeder 4 entgegenwirkt und den Meßsensor 12 im Ruhe­ zustand von Fig. 1 im Abstand oberhalb der Öffnung 5a für den Meßpol 13 im Sondengehäuse 5 federnd abstützt.

Die Federkraft der ersten Schraubenfeder 4 ist in Ausgangs­ stellung, in der der Anschlag 9 an dem Widerlager 9a anliegt, derart geringer als die Federkraft der zweiten Schraubenfeder 10, daß beim Niederdrücken des Drückers 2 zuerst die erste Schraubenfeder 4 so weit zusammengedrückt wird, bis ihre Federkraft die Gegenkraft der zweiten Schraubenfeder 10 über­ windet und somit das Führungsrohr 3 mit dem Meßsensor 12 gegen die Wirkung der zweiten Schraubenfeder 10 aus der zu­ rückgezogenen Ruhestellung in die Meßposition von Fig. 2 bewegt wird. Nach dem Erreichen der Meßposition wird ein weiterer Druck auf den Drücker 2 von der ersten Schrauben­ feder elastisch aufgefangen.

Der Anschlag 9 für die beiden Schraubenfedern 4, 10 ist am Führungsrohr axial verstellbar. Er ist zweckmäßig als eine am Führungsrohr 3 in einem Gewinde 3a verstellbare Ringmutter ausgebildet.

Auf dem Führungsrohr 3 können an den Enden der Schraubenfe­ dern 4, 10 ein oder mehrere Distanzringe 31, 32 zur Einstel­ lung der Endauflagerkraft des Meßpols 13 auf der zu messenden Schicht 19 angeordnet sein.

Das Sondengehäuse 5 hat einen rings um die Öffnung 5a für den Meßsensor 12 flanschartig verbreiterten Sondenfuß 33.

Dieser Sondenfuß 33 ist am unteren Teil des Sondengehäuses 5 mittels eines Schraubgewindes 34 oder einer Bajonettverbin­ dung lösbar befestigt. Der Sondenfuß 33 besteht aus klarsich­ tigem Acrylglas.

Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist der Drücker 2 für den Meßsensor 12 als eine das obere Ende des Sondengehäuses 5 übergreifende zylindrische Griff­ kappe 2a ausgebildet mit zwei radial nach innen gerichteten Mitnahmestiften 6, 6a, die in parallel gegenüberliegenden Längsschlitzen 8, 8a am Sondengehäuse 5 beiderseits des Füh­ rungsrohres 3 anschlagbegrenzt geführt sind und mit ihren freien Enden auf einem Auflagering 7 als oberes Widerlager für die erste Schraubenfeder 4 aufliegen.

Am Sondengehäuse 5 ist eine axial verstellbare Ringmutter 35 als unterer Endanschlag für die Griffkappe 2a angeordnet. Diese Ringmutter 35 kann in einem Gewinde 36 ganz nach Bedarf verstellt werden.

Bei dem in Fig. 4 und 5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel einer derartigen Meßsonde 1 ist der Drücker 2 für den Meßsen­ sor 12 als ein rohrförmiger Druckstift 2b ausgebildet. Dieser Druckstift 2b ist auf dem oberen Ende des Führungsrohres 3 und außerdem in einer konzentrischen Öffnung 37 am oberen Ende des Sondengehäuses 5 teleskopartig und anschlagbegrenzt verschiebbar angeordnet. Er dient mit seinem unteren ringför­ migen Ende als Widerlager für die obere Schraubenfeder 4, wobei in Fig. 4 ein Distanzring 31 zur Veränderung der Feder­ kraft am oberen Ende der Schraubenfeder 4 angeordnet ist.

Der Druckstift 2b hat am unteren Ende einen Ringflansch 38, mit dem er an einem inneren Rücksprung 39 am oberen Ende des Sondengehäuses 5 axial abgestützt ist. Außerdem hat der Druckstift 2b einen Längsschlitz 40 und das Führungsrohr 3 einen Längsschlitz 40a für einen vom Sondengehäuse 5 als Verdrehsicherung nach innen hervorstehenden Bolzen 41.

Am Druckstift 2b ist außerdem eine auf einem Gewinde 42 ver­ stellbare Ringmutter 43 mit einer Skala 44 zum vorwählbaren Einstellen der Endauflagerkraft auf dem Meßgegenstand durch Begrenzung des Weges beim Niederdrücken des Betätigungsglie­ des oder Drückers 2 vorgesehen.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel befinden sich an den Enden der beiden Schraubenfedern 4, 10 jeweils Distanzringe 31, 32 zur Einstellung der Federkräfte der gegeneinander wirkenden beiden Schraubenfedern.

Bei beiden gezeigten Ausführungsbeispielen geht am oberen Ende der Meßsonde 1 von der Griffkappe 2a oder dem Druckstift 2b ein Sondenkabel 18 aus, das mit einem Knickschutz 17 ver­ sehen und im Inneren der Meßsonde 1 mittels flexibler An­ schlußdrähte 11 mit einer in dem Führungsrohr 3 für den Meß­ sensor 12 angeordneten Leiterplatte 45 (Fig. 4), die an den Meßsensor 12 angeschlossen ist, verbunden ist.

Beide Meßsonden 1 können in der vorstehend beschriebenen Aus­ führungsform für die Messung fester Schichten 19 auf festen Grundwerkstoffen 20 eingesetzt werden. Der Sondenfuß 33 ruht hierbei mit seiner flachen ebenen Unterseite 33a auf der zu messenden Schicht auf, wobei der Meßsensor 12 im Sondengehäu­ se 5 zunächst die in Fig. 1 und 4 gezeigte Ruhestellung in einem mehr oder weniger großen Abstand von der zu messenden Schicht 19 einnimmt, aus der er für jeden Meßvorgang mittels des Drückers 2, der Griffkappe 2a oder des Druckstiftes 2b in die Meßposition von Fig. 2 abgesenkt wird.

Um die Meßsonde 1 auch zum Messen pulvriger oder weicher Schichten 19 auf festen Grundwerkstoffen 20 einsetzen zu können, sind am Sondenfuß 33 rings um die Öffnung 5a für den Meßsensor 12 Einschrauböffnungen für mindestens drei Aufsetz­ spitzen 16 angeordnet.

Außerdem ist in der Öffnung 5a für den Meßsensor 12 am Son­ denfuß 33 eine Folie 15 zur Druckminderung angebracht. Diese besteht aus einem elastischen formbeständigen Werkstoff, wie Kunststoff oder Bronze, der so beschaffen ist, daß an ihm pulvrige Schichtwerkstoffe weitestgehend nicht haften. Sie ist an ihrem Umfang in einer Ringnut 14 am Sondenfuß 33 mem­ branartig eingelegt und weist zweckmäßig einen wellenförmigen äußeren Bereich auf ähnlich einer Lautsprechermembran.

Wie in Fig. 5 gestrichelt angedeutet ist, kann bei beiden Ausführungsbeispielen zwischen dem Betätigungsglied 2 und dem Meßsensor 12 ein pneumatisches oder hydraulisches Dämpfungs­ system 50 angeordnet sein, das unabhängig von der Betäti­ gungsgeschwindigkeit von Hand den Meßsensor 12 weitestgehend mit einer gleichmäßigen, aber langsamen Geschwindigkeit gegen die Folie 15 bzw. auf die zu messende Schicht 19 absenken läßt.

Fig. 1 und 2 lassen die Funktionsweise der Schichtdickenmeß­ sonde 1 erkennen. In Fig. 1 ist der an dem Führungsrohr 3 befestigte Meßsensor 12 noch in das Sondengehäuse 5 einge­ schoben und wird durch die Schraubenfeder 10 in der gezeigten Anschlagposition gehalten. Der Meßpol 13 berührt nicht die Folie 15. Die Folie 15 ist daher entspannt und locker in der Ringnut 14 angeordnet.

In Fig. 2 ist die Meßsonde in Meßposition dargestellt. Zur Messung wird das Sondengehäuse 5 mit den drei Aufsetzspitzen 16 auf den Grundwerkstoff 20 mit der zu messenden, noch pulv­ rigen oder weichen Schicht 19 aufgesetzt. Danach wird die Griffkappe 2a gegen den Druck der Schraubenfeder 4 von Hand langsam nach unten geschoben. Die in der Griffkappe 2a befe­ stigten Mitnahmestifte 6 und 6a drücken dabei die Feder 4 über den Auflage- oder Mitnahmering 7 so weit zusammen, bis die Vorspannungskraft der das Führungsrohr 3 mit dem Meßsen­ sor 12 umgebenden zweiten Schraubenfeder 10 überwunden worden ist und der Meßsensor 12 mit dem Meßpol 13 verzögert auf der Folie 15 zur Anlage kommt, und diese mit einer geringen defi­ nierten Kraft gegen die Schicht 19 drückt.

Der Meßpol 13 biegt dabei die Folie 15 durch, bis sie die Oberfläche der Schicht 19 berührt.

Die Federkräfte der beiden Schraubenfedern 4 und 10 sind so dimensioniert, daß sie in der Summe gerade die Eigenspannung der Folie 15 überwinden und nur noch eine geringe Auflage­ kraft auf die zu messende Schicht 19 einwirkt.

Durch den erheblich größeren Krümmungsradius der durchgeboge­ nen Folie 15, mit dem diese auf der Schicht 19 aufliegt, gegenüber dem typischen Krümmungsradius des Meßpols 13, und durch die geringere Auflagekraft der Folie 15 auf der Schicht 19 gegenüber der Auflagekraft herkömmlicher Sonden, ergibt sich insgesamt eine erheblich Druckminderung.

Im übrigen arbeitet auch die Meßsonde von Fig. 4 und 5 so, wie anhand des Ausführungsbeispieles von Fig. 1 bis 3 vor­ stehend beschrieben. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie dort versehen. Statt als Druckfedern können die Schraubenfedern 4, 10 gegebenenfalls auch in Form von Zugfedern zur Anwendung kommen.

Beim dritten Ausführungsbeispiel von Fig. 6 und 7 handelt es sich um eine Meßsonde 1 mit integriertem Meßsensor 12. Dieser sitzt am Ende einer elastischen Zunge 25, die mit einer Digi­ talanzeige 22 am Sondengehäuse 5 in Verbindung steht.

Der Meßsensor 12 mit Meßpol 13 ist in der Öffnung 5a am Son­ dengehäuse 5 angeordnet, und die Folie 15 zur Druckminderung ist zungenförmig ausgebildet und unterhalb des Meßsensors 12 lediglich an einem Teil ihres Umfanges neben der Öffnung 5a am Sondengehäuse 5 eingespannt.

Neben der Öffnung 5a am Sondengehäuse 5 befinden sich ins­ gesamt vier Aufsetzspitzen 16.

Das Procedere der Messung ist sehr ähnlich dem Meßvorgang bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen.

Im entspannten Zustand, bei dem das Gerät nicht auf der zu messenden Oberfläche aufliegt, schaut der Meßsensor 12 mit dem Meßpol 13 etwas aus dem Sondengehäuse 5 heraus. Die Folie 15 ist einseitig im Gerät mit einer Schraube 27 befestigt und ragt neben der Öffnung 5a hinreichend weit aus dem Sondenge­ häuse 5 heraus, so daß sie von dem Meßpol 13 berührt werden kann.

Zur Messung wird das Gerät mit den Aufsetzspitzen 16 auf die zu messende Schicht 19 aufgesetzt. Der Meßsensor 12 mit dem Meßpol 13 wird sodann in Richtung auf die Folie 15 bewegt und mit dieser auf die zu messende Schicht 19 abgesenkt und damit in Meßposition gebracht.

Dabei biegt sich die elastische Folie 15 und legt sich zwi­ schen den Meßpol 13 und die zu messende Schicht 19. Der an der elastischen Zunge 25 befestigte Meßsensor 12 mit dem Meßpol 13 wird durch die Folie 15 etwas in das Sondengehäuse 5 hineingedrückt und liegt mit einer definierten Auflagekraft auf der Folie 15 auf. Der punktuelle Druck des Meßpols 13 wird durch die dünne aber steife Folie 15 in einen sehr ge­ ringen Flächendruck auf der Oberfläche der Schicht 19 gewan­ delt. Die Dicke der Folie 15 wird bei der Auswertung der Meßergebnisse abgezogen, so daß nur noch die Dicke der Schicht 19 auf dem Grundwerkstoff 20 angezeigt wird.

Bezugszeichenliste

1 Meßsonde
2 Betätigungsglied oder Drücker
2a Griffkappe
2b Druckstift
3 Führungsrohr
3a Gewinde
4 Schraubenfeder
5 Sondengehäuse
5a Öffnung
6 Mitnahmestift
6a Mitnahmestift
7 Auflagering
8 Längsschlitz
8a Längsschlitz
9 Anschlag
9a Widerlager
10 Schraubenfeder
11 Anschlußdrähte
12 Meßsensor
13 Meßpol
14 Ringnut
15 Folie zur Druckminderung
16 Aufsetzspitze
17 Knickschutz
18 Sondenkabel
19 Schicht
20 Grundwerkstoff
22 Digitalanzeige
25 elastische Zunge
27 Befestigungsschraube
30 Widerlager
31 Distanzring
32 Distanzring
33 Sondenfuß
33a Unterseite
34 Schraubengewinde
35 Ringmutter
36 Gewinde
37 Öffnung
38 Ringflansch
39 Rücksprung
40 Längsschlitz
40a Längsschlitz
41 Bolzen
42 Gewinde
43 Ringmutter
44 Skala
45 Leiterplatte
50 Dämpfungssystem

Claims (11)

1. Verfahren zum Messen der Dicke von Schichten aus pulv­ rigen, weichen oder ähnlichen Schichtwerkstoffen auf einem festen Grundwerkstoff oder von dünnen, festen Schichten auf dünnen, nachgebenden oder weichen Grund­ werkstoffen unter Einsatz einer Meßsonde nach einem magnetischen oder Wirbelstromverfahren mit einem Meßsen­ sor und einem Meßpol, der auf die zu messende Schicht abgesenkt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) die Meßsonde (1) wird auf die zu messende Schicht (19) außerhalb des Meßpoles (13) nur stellenweise aufgesetzt,
• b) unter dem Meßpol (13) wird eine Folie (15) aus einem elastisch biegsamen Werkstoff zur Druckminde­ rung auf die zu messende Schicht (19) angeordnet,
• c) der in einem Federsystem gehaltene Meßsensor (12) wird mit dem Meßpol (13) auf die Folie (15) abge­ senkt, bis er mit einer definierten Auflagekraft auf der Folie aufliegt, so daß diese mit einer entsprechenden Durchbiegung auf der zu messenden Schicht aufliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei der Auswertung des Meßergebnisses die Dicke der Folie (15) in Abzug gebracht wird, so daß nur noch die Dicke der Schicht (19) auf dem Grundwerkstoff (20) gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die verwendete Meßsonde (1) durch Messen der Dicke der zu messenden Schicht (19) einmal nach dem Aufbringen des Schichtwerkstoffes auf den Grundwerkstoff (20) und zum zweiten Mal nach dem Aushärten oder Einbrennen des Schichtwerkstoffes kali­ briert wird, um das Verhältnis der Schichtdicke vor und nach dem Aushärten bzw. Einbrennen des Schichtwerkstof­ fes auf dem Grundwerkstoff (20) zu berücksichtigen.

4. Meßsonde zum Messen der Dicke von Schichten, insbesonde­ re zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1, mit folgenden Merkmalen:

• a) die Meßsonde (1) hat einen Meßsensor (12) mit einem balligen Meßpol (13), der in einem Sondengehäuse (5) mit einer Öffnung (5a) für den Meßpol (13) federnd angeordnet ist,
• b) zwischen dem Meßpol (13) des Meßsensors (12) und der zu messenden Schicht (19) ist eine Folie (15) zur Druckminderung am Sondengehäuse (5) angebracht.

5. Meßsonde nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Sondengehäuse (5) rings um die Öffnung (5a) für den Meßpol (13) mindestens drei Aufsetzspitzen (16) angeordnet sind.

6. Meßsonde nach Anspruch 4 und 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie ein Federsystem mit zwei unterschiedlich wirkenden Schraubenfedern (4, 10) derart aufweist, daß beim Niederdrücken eines Betäti­ gungsgliedes (2), wie einer Griffkappe (2a) oder eines Druckstiftes (2b), für den Meßsensor (12) zunächst eine erste Schraubenfeder (4) zusammengedrückt wird, die über einen ringförmigen Ansatz (9) auf eine radial zur ersten Schraubenfeder (4) angeordnete zweite Schraubenfeder (10) einwirkt und deren Federkraft überwindet, so daß der Meßsensor (12) durch weiteres Niederdrücken des Betätigungsgliedes (2) an der Folie (15) zur Druckminde­ rung verzögert zur Anlage kommt und die Folie (15) mit einer definierten Kraft gegen die zu messende Schicht (19) drückt.

7. Meßsonde nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Folie (15) zur Druckminderung aus einem elastischen formbe­ ständigen Werkstoff, wie Kunststoff oder Bronze, be­ steht, der so beschaffen ist, daß an ihm pulvrige Schichtwerkstoffe weitestgehend nicht haften.

8. Meßsonde nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Folie (15) zur Druckminderung an ihrem Umfang in einer Ringnut (14) am Sondengehäuse (5) oder am Sondenfuß (33) mem­ branartig angeordnet ist.

9. Meßsonde nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Folie (15) einen wel­ lenförmigen äußeren Bereich hat.

10. Meßsonde nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßsensor (12) in der Öffnung (5a) am Sondengehäuse (5) am Ende einer elasti­ schen Zunge (25) angeordnet ist, und daß die Folie (15) zur Druckminderung zungenförmig ausgebildet und unter­ halb des Meßsensors (12) lediglich an einem Teil ihres Umfanges neben der Öffnung (5a) am Sondengehäuse (5) eingespannt ist.

11. Meßsonde nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß neben der Öffnung (5a) am Sondengehäuse (5) mindestens drei Aufsetzspitzen (16) angeordnet sind.