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Die
Erfindung betrifft eine Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtung
mit einem Messtaster mit einem Tasthebel, der eine Tastnadel zur
Erfassung bzw. Messung mikroskopischer Oberflächenprofile
aufweist.
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Um
mikroskopische Oberflächenprofile zu messen, die der Normung
entsprechen, werden üblicherweise Rauheitsmesstaster verwendet.
Sie besitzen eine Tastnadel, deren Auslenkung über ein
geeignetes, üblicherweise induktives Meßsystem
erfasst wird. Um nun ein Linienprofil messen zu können,
muss dieser Messtaster über die Oberfläche geführt
werden. Dies geschieht mit einem Vorschubapparat, dessen Größe
hersteller- und typabhängig ist. An diesen wird der Taster
angesteckt und über die Oberfläche gezogen. Handelsübliche
Systeme sind erprobt und genügen vor allem den Anforderungen beim
Einsatz außerhalb der Produktionslinie. Besonders kleine
und preisgünstige Systeme besitzen zudem Gleitkufentaster,
welche nur für dafür geeignete Anwendungen vorteilhaft
sind.
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Weiterhin
ist es bekannt, dass derartige Vorrichtungen zur Messung mikroskopischer
Oberflächenprofile oder Rauheitskennwerte von Werkstücken
eine Tasterelektronik bzw. einen mechanisch-elektrischen Wandler
zur Erfassung bzw. Messung von Rauhigkeitsparametern aufweisen.
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Aus
der
DE-OS 44 37 033 ist
ein Vorschubgerät für eine Oberflächenmessung
nach dem Tastschnittverfahren bekannt, welches einen starren länglichen
Grundkörper und einen verschieblich geführten
Mikrotaster aufweist. Der Grundkörper weist einen daran
befestigten Mikrotaster auf, welcher über Führungselemente
an dem Grundkörper verschieblich angebracht ist. Der Mikrotaster
gibt bei den Tastbewegungen entsprechende Signale ab. Weiterhin ist
an dem Grundkörper ein miniaturisierter Antriebsmechanismus
für den Mikrotaster angeordnet, durch den dieser mit konstanter
Geschwindigkeit relativ zu dem Grundkörper über
eine Taststrecke in einer Profilschnittebene des Werkstückes
bewegbar ist. Ferner ist in bzw. an dem Grundkörper eine
maßgenaue Bezugsebene bzw. Bezugsfläche untergebracht, über
die der Mikrotaster bei seiner Tastbewegung relativ zu dem Grundkörper
exakt geführt ist.
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Aus
der
DE-OS 103 34 219 eine
Rauhigkeitsmesseinrichtung mit Prüfnormal bekannt geworden,
welche eine Aufnahmeeinrichtung für ein Vorschubgerät
und einen Rauheitstaster mit einer Tastspitze zur Abtastung einer
Werkstückoberfläche aufweist. Das Vorschubgerät
dient dazu, einen Rauhigkeitstaster über eine Werkstückoberfläche
zu schleppen. Weiterhin weist die Rauheitsmesseinrichtung einen
Wandler auf, der mit der Tastspitze verbunden ist und deren Bewegung
in elektrische Signale umsetzt. Das Prüfnormal ist an der
Aufnahmeeinrichtung angeordnet. Das Prüfnormal ist bei spielsweise
ein quaderförmiger Körper mit einer Prüffläche
mit festgelegter Rauhigkeit, welche beispielsweise aus Kunstharz besteht.
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Aus
der
DE-OS 10 2005
035 786 ist ein Rauheitstaster mit einem Tastarm bekannt
geworden, an dessen Ende eine Tastnadel befestigt ist. Der Rauheitstaster
weist einen Kufenträger auf, an dessen Ende eine Kufe gehalten
ist und entlang dessen sich der Tastarm erstreckt. Der Rauheitstaster
wird an seinem zylindrischen Gehäuse von einem Vorschubgerät
aufgenommen.
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Weiterhin
ist aus der
DE-OS 102
30 009 ein Tastgerät bekannt geworden, welches
ein Tastarm mit zwei sich in die gleiche Richtung erstreckende Tastspitzen
aufweist. Dadurch ist es möglich, eine Messstrecke in zwei
voneinander beabstandete Messstreckenabschnitte aufzuteilen, wobei
die Messung der beiden Messstreckenabschnitte in einem einzigen
Messlauf erfolgt. Der Messtaster weist eine Aufnahmeeinrichtung
zur ortsfesten Lagerung eines Messobjektes und einen Tastarm auf,
der über eine Vorschubeinrichtung relativ zu dem Messobjekt
in einer Messrichtung bewegbar ist. Weiterhin weist der Messtaster
wenigstens zwei an dem Tastarm angeordnete Tastspitzen zur Erfassung
der unterschiedlichen Messstreckenabschnitte auf.
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Aus
der
DE 201 20 127
U1 ist eine Einrichtung zur Abtastung der Gestalt, insbesondere
der Rauheit einer Oberfläche eines Werkstückes
bekannt geworden. Diese Einrichtung weist eine Tastspitze auf, die
an einem freien Ende eines Tastarmes eines mechanisch-elektrischen
Wandlers angeordnet ist, welcher die Auslenkung der Tastspitze in
entsprechende Signale umwandelt. Weiterhin weist diese Einrichtung
eine Vorschubeinrichtung zur Bewegung des Wandlers im Wesentlichen
parallel zu dem Tastarm sowie Führungsmittel zur Führung
des Wandlers im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des
Werkstückes auf. Die Führungsmittel bestehen aus
einem Führungsteil mit einer Führungsbahn. Der
elektromechanische Wandler oder ein ihn umgebendes Gehäuse
liegt auf der Führungsbahn mittels dreier, in Führungsrichtung
im Abstand zueinander angeordneten, Kufen auf. Ferner weist der
Führungsteil in einem Abstand in Führungsrichtung
zueinander angeordnete Vorsprünge zur Auflage auf der Oberfläche
des Werkstückes auf.
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Vorgenannte
Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtungen weisen vor allem Nachteile
hinsichtlich ihres Einsatzes in Produktionslinien und in der industriellen
Fertigung von Werkstücken auf. Bekannte Messvorrichtungen
dieser Art sind aufgrund ihrer Abmessungen und ihres Gewichts sehr
schlecht handhabbar und daher wenig für den mobilen Einsatz,
insbesondere an schwer zugänglichen Stellen geeignet. Auch
müssen derartige Vorrichtungen oftmals an Klemm- und Haltevorrichtungen
befestigt sein, so dass diese dann nicht für einen flexiblen
Messeinsatz in der Produktion, sondern nur für einen stationären Messeinsatz
geeignet sind. Erfahrungsgemäß sind derartige
Profilmessvorrichtungen sehr empfindlich und können leicht
beschädigt werden, was oftmals auch zu unbemerkten Messungenauigkeiten
bzw. Fehlfunktionen führt, so dass diese Messvorrichtungen
regelmäßig nur für einen Laborbetrieb
geeignet sind. Ferner sind die bislang bekannten Messgeräte hinsichtlich
ihrer Wartung und Kalibrierung sehr aufwendig und teuer, so dass
diese daher häufig nur zu stichprobenartigen Kontrollen
eingesetzt werden.
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Die
bekannten Messvorrichtungen weisen weiterhin den Nachteil auf, dass
bei einem häufigen oder quasi-ständigen Messeinsatz
die Messgenauigkeit aufgrund von Verschleiß, insbesondere
an einer Bezugsebene bzw. an einem Prüfnormal, stark nachlässt,
was aber erst im Rahmen einer Überprüfung oder
Kontrolle der Messvorrichtung, beispielsweise in einem Labor, festgestellt
werden kann. Weiterhin ist es nachteilig, dass diese Messvorrichtungen
turnusgemäß geeicht und aufwendig kalibriert bzw. nachjustiert
werden müssen. Nachteilige Verschleißerscheinungen
treten aber nicht nur an bzw. in Verbindung mit einer Bezugebene
auf, sondern bekanntermaßen auch an der Antriebsvorrichtung
für den Messtaster, insbesondere wenn diese den Messtaster
mittels eines Spindelantriebes antreibt bzw. bewegt.
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Es
besteht nun zunehmend Bedarf an Oberflächenmeßsystemen
mit besonders langer Lebensdauer bei sehr geringen Verschleißerscheinungen, hoher
Robustheit und kleiner Bauform, welche sich einerseits für
den Einsatz in der Produktion eignen oder andererseits eine hohe
Flexibilität für die verschiedensten Messaufgaben
aufweisen.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine für einen
flexiblen Einsatz in der Produktion von Werkstücken geeignete
Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtung zur Erfassung bzw. Messung
mikroskopischer Oberflächenprofile von Werkstücken
zur Verfügung zu stellen und vorteilhafte Möglichkeiten für
einen flexiblen Einsatz auch an schwer zugänglichen Messstellen
und für eine einfache Handhabbarkeit zu schaffen, wobei
eine über lange Zeit störungsfreie und exakte
Erfassung bzw. Messung der Oberflächenprofile möglich
ist bzw. erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Messvorrichtung zeichnet sich
durch eine sehr kleine Bauform, Flexibilität beim Einsatz,
einfache Handhabung und leichte Anbindung an Rechnersysteme aus.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen unter anderem darin,
dass etwaige Verschleißerscheinungen und/oder Reibungseffekte
an der Bezugsebene und/oder an den darauf gleitenden Gleitkufen
erheblich vermindert sind. Ein Vorteil der Erfindung ist es daher,
dass exakte Messungen von Oberflächenprofilen auch bei
einem Langzeiteinsatz der Messvorichtung möglich sind und
dass eine Vielzahl von Messungen durchgeführt werden können, bevor
etwaige Verschleißerscheinungen die Genauigkeit der Messergebnisse
beeinträchtigen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht
hinsichtlich langer Lebensdauer und Robustheit in der Verminderung
etwaiger Verschleißerscheinungen in der Antriebsvorrichtung,
insbesondere durch die verminderten Reibungseffekte. Ein weiterer
Vorteil der Erfindung ist es, dass diese über eine selbsttätige
bzw. selbstständige Selbstüberprüfung
und eine selbsttätige Kalibriereinrichtung verfügt,
so dass sich diese bei etwaigen Verschleißerscheinungen
bzw. Beschädigungen des Messtaster bzw. der Messvorrichtung
selbsttätig kalibriert bzw. justiert. Weiterhin ist die
Messvorrichtung im Vergleich zu bisher bekannten Messvorrichtungen
erheblich verkleinert, was die Handhabbarkeit wesentlich vereinfacht
und somit den flexiblen Einsatz in Produktionslinien auch an schwer
zugänglichen Messorten ermöglicht.
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Die
erfindungsgemäße Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtung
umfasst insbesondere folgende Teile, Einrichtungen oder Vorrichtungen:
- – einen, vorzugsweise als Freitaster
ausgebildeten, Messtaster mit einem Tasthebel, der eine Tastnadel
mit einer Tastspitze zur Erfassung bzw. Messung mikroskopischer
Oberflächenprofile von, insbesondere auch eine unregelmäßige Form
aufweisenden, Werkstücken, insbesondere unter Produktionsbedingungen,
- – eine, vorzugsweise als Vorschubeinrichtung gestaltete,
Antriebsvorrichtung, mittels derer die Tastnadel entlang dem Oberflächenprofil
eines Werkstückes bewegbar ist bzw. bewegt wird und
- – eine eine Geradheitsreferenz der Antriebs- bzw. Vorschubbewegung
bildende Bezugsebene, entlang der der Messtaster bzw. ein diesen
tragender Schlitten bei einer Bewegung der Tastnadel entlang dem
Oberflächenprofil des Werkstückes bewegt wird.
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Erfindungsgemäß kann
ferner vorgesehen sein, dass die Bezugsebene mit einer Oberfläche
einer verschleißfesten bzw. abriebsfesten bzw. verschleißarmen
und/oder reibungsarmen Schicht bzw. Beschichtung gebildet sein kann,
die, vorzugsweise unmittelbar, auf einer Oberfläche, insbesondere
eines stabilen und steifen Trägers, der Schicht bzw. der Beschichtung
aus Metall, insbesondere Hartmetall, Glas, Karbid- oder Keramikwerkstoff
oder Silizium, aufgetragen bzw. befestigt sein kann und/oder dass wenigstens
eine sich auf der Bezugsebene abstützende Gleitkufe des
Messtasters bzw. des diesen tragenden Schlittens mit einer verschleißfesten
bzw. abriebsfesten bzw. verschleißarmen und/oder reibungsarmen
Schicht bzw. Beschichtung gebildet sein kann, die, vorzugsweise
unmittelbar, auf einer Oberfläche, insbesondere eines stabilen
und steifen Trägers, aus Metall, insbesondere Hartmetall,
Glas, Karbid- oder Keramikwerkstoff oder Silizium, aufgetragen bzw.
befestigt sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen
sein, dass wenigstens eine sich auf der Bezugsebene abstützende
Gleitkufe des Messtasters bzw. des diesen tragenden Schlittens,
vorzugsweise im Wesentlichen oder ganz, mit bzw. aus einem verscheißfesten
bzw. abriebsfesten bzw. verschleißarmen und/oder reibungsarmen
Material gebildet sein kann.
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Eine
vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung sieht vor, dass die Schicht
bzw. Beschichtung oder die Schichten bzw. Beschichtungen aus einer
Hart- und/oder Gleitschicht bzw. -beschichtung gebildet sein kann
bzw. können.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung sieht vor, dass
die Hart- und/oder Gleitstoffschicht bzw. -beschichtung Titannitrit
und/oder Titanaluminiumnitrit und/oder Titankarbonnitrit und/oder Chromnitrit
und/oder Kohlenstoff, vorzugsweise Diamant oder diamantähnliche
Kohlenstoffverbindungen, aufweist oder diamantähnlich aus
Kohlenstoff bzw. auf Kohlenstoffbasis gebildet sein kann. Derartige
Materialien zeichnen sich durch eine sehr hohe Oberflächenhärte
aus. Deshalb sind an derartigen Schichten bzw. Beschichtungen auch
bei längerer Belastung keinerlei Abnutzungserscheinungen
bzw. Verschleißerscheinungen feststellbar. Etwaige Verschleißerscheinungen
an der Bezugsebene und/oder an den Gleitkufen des Messtasters bzw.
des diesen tragenden Schlittens können dadurch erheblich
reduziert werden. Weiterhin kann die nutzbare Leistung der Antriebsvorrichtung
erhöht werden und etwaige Verschleißerscheinungen
der Antriebsvorrichtung können wirkungsvoll verringert
werden, indem die Hart- und Gleitstoffschicht bzw. -beschichtung
einen geringen Reibungsbeiwert aufweist.
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Es
kann auch vorteilhaft sein, wenn die oder jede Beschichtung bzw.
wenn die Hart- und/oder Gleitstoffschicht bzw. -beschichtung eine
im PVD-(physical vapour deposition) oder im CVD-(chemical vapour
depostion)Verfahren aufgebrachte Beschichtung ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung sieht vor, dass
die die Bezugsebene ausbildende Schicht bzw. Beschichtung und die
Schicht bzw. Beschichtung der wenigstens einen Gleitkufe aus dem
gleichen Werkstoff bestehen.
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Es
ist ferner vorteilhaft, wenn das verschleißfeste bzw. abriebsfeste
bzw. verschleißarme und/oder reibungsarme Material mit
oder aus dem die wenigstens eine Gleitkufe gebildet ist, aus Diamant,
insbesondere Volldiamant, oder aus einer diamantähnlichen
Kohlenstoffverbindung bzw. aus einem diamantähnlichen Werkstoff
aus Kohlenstoff oder aus einem Hartmetall oder aus einer Titannickel-
oder Chromnickelverbindung, gebildet ist oder Anteile davon aufweist.
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Es
ist alternativ oder zusätzlich vorteilhaft, wenn die die
Bezugsebene ausbildende Schicht bzw. Beschichtung und die wenigstens
eine Gleitkufe aus dem gleichen Werkstoff bzw. Material bestehen.
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Es
ist ferner vorteilhaft, wenn die Antriebsvorrichtung einen Seil-
bzw. Bandantrieb mit einem Antriebsseil bzw. Antriebsband umfasst,
an dem der Messtaster bzw. der den Messtaster tragende Schlitten
befestigt ist. Dadurch können etwaige Verschleißerscheinungen
im Bereich der Antriebsvor richtung, insbesondere an einer Antriebsspindel,
verringert werden.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn das Antriebsseil oder das Antriebsband
mit Hilfe eines Antriebes, vorzugsweise mit Hilfe eines Drehantriebes, in
seiner Axialrichtung bewegbar ist bzw. bewegt wird, um eine Bewegung
des Messtasters bzw. dessen Tastnadel längs des zu erfassenden
bzw. zu messenden Oberflächenprofils des Werkstückes
zu bewirken.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn das Antriebsseil oder das Antriebsband
zum Zwecke seiner Bewegung bzw. bei seiner Bewegung in Axialrichtung wenigstens
teilweise um einen Drehkörper geschlungen ist bzw. wird.
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Es
kann außerdem vorgesehen sein, dass es sich bei dem Antriebsseil
bzw. Antriebsband um ein umlaufendes Seil bzw. Band handelt, das
wenigstens teilweise um wenigstens zwei, vorzugsweise als Umlenkrollen
gestaltete, Drehkörper geschlungen ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht
vor, dass die Vorrichtung
- – einen,
vorzugsweise softwaregesteuerten, Aktuator zum Abheben der Tastspitzen
bzw. der Tastnadel, gegebenenfalls auch des gesamten Messtasters,
von der Werkstückoberfläche und/oder
- – ein Messsystem zur Erfassung der Auslenkung der Tastnadel
und/oder der Tastspitze und/oder
- – eine Tasterelektronik zur Steuerung bzw. Regelung
der Antriebsvorrichtung und/oder des Aktuators und/oder
- – eine Kalibriervorrichtung zur Überprüfung
eines Kalibrierzustandes des Messtasters und/oder
- – eine Tastnadelprüfvorrichtung zur Prüfung
der Tastnadel bzw. der Tastspitze auf etwaige Beschädigungen
aufweist.
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Es
kann ferner vorgesehen sein, dass mehrere auswechselbare Wechselrahmen
an der Vorrichtung anbringbar sind bzw. ein Wechselrahmen angebracht
ist, welche bzw. welcher eine verschiedenartige Anordnung von Abstützkörpern
zum Abstützen der Vorrichtung auf dem Werkstück
aufweisen bzw. ermöglicht.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass an dem Tasthebel wenigstens zwei Tastnadeln
zur, vorzugsweise alternativen, Erfassung bzw. Messung des Oberflächenprofils
des Werkstückes angebracht sind.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Tastnadeln an ein
und demselben Ende des Tasthebels angeordnet sind.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die Tastspitzen von wenigstens zwei der
Tastnadeln in eine unterschiedliche, vorzugsweise in eine entgegen
gesetzte, Richtung weisen.
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Es
ist außerdem vorteilhaft, wenn wenigstens zwei der Tastnadeln
gegenüber liegend angeordnet sind.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine erste Tastnadel an einem
ersten Ende des Tasthebels und wenigstens eine zweite Tastnadel
an einem zweiten Ende dieses Tasthebels angebracht sind.
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Es
ist auch vorteilhaft, wenn die Tastnadeln an, vorzugsweise auswechselbaren,
Rüsseln verschiedener Längen angebracht sind.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn der Tasthebel, vorzugsweise teleskopisch,
verlängerbar bzw. ausziehbar ist.
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Es
kann vorgesehen sein, dass der Tasthebel auswechselbar ist. Es versteht
sich, dass dafür beispielsweise ein Schnellverschluss vorgesehen sein
kann.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass der Tasthebel an dem Schlitten um eine
Drehachse verschwenkbar angelenkt ist. Es kann auch vorgesehen sein,
dass der Tasthebel als eine, vorzugsweise gerade, Tasterwippe ausgebildet
ist, welche um eine Drehachse verschwenkbar, vorzugsweise an einem Schlitten
angelenkt, ist.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung einen, vorzugsweise optischen
und/oder akustischen, Signalgeber aufweist, welcher bei einer etwaigen
Fehlfunktion und/oder bei einer etwaigen Beschädigung der
Tastspitze und/oder der Tastnadel und/oder des Messtasters ein,
vorzugsweise akustisches und/oder optisches, Warnsignal ausgeben kann
bzw. ausgibt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung sieht vor, dass
ein Teil der oder im Wesentlichen alle, vorzugsweise funktionsrelevanten
mechanischen, Bauteile der Vorrichtung aus einem Material gebildet
sind, welches einen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten
aufweist, der kleiner als 5,0·10–6 1/K,
vorzugsweise kleiner als 2,0·10–6 1/K, insbesondere
kleiner als 1,0·10–6 1/K
ist. Bei diesen Materialien handelt es sich beispielsweise um Invar, Zerodur® oder Kohlenstoff.
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Es
ist vorteilhaft, wenn eine Tastkraft bzw. ein Auflagedruck an der
Tastspitze, vorzugsweise softwaregesteuert, einstellbar bzw. regelbar
ist oder eingestellt bzw. geregelt wird.
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Auch
ist es vorteilhaft, wenn die Messvorrichtung wenigstens einen Aktuator
aufweist, mittels dessen eine, vorzugsweise variable, vorherbestimmte bzw.
bestimmte Tastkraft auf den Tasthebel und/oder auf wenigstens eine
der Tastnadeln, insbesondere softwaregesteuert, aufbringbar bzw.
aufgebracht wird.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Auslenkung der Tastspitze und/oder
der Tastnadeln und/oder des Tasthebels induktiv oder nicht induktiv gemessen
wird.
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Es
ist auch vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine, vorzugsweise USB-taugliche,
Schnittstelle, insbesondere für einen Datenaustausch und/oder
zur Energieversorgung der Antriebsvorrichtung und/oder der Tasterelektronik,
aufweist. Bei einer USB(Universal Serial Bus)-tauglichen Schnittstelle
handelt es sich um ein serielles Bussystem zur Verbindung eines
Computers bzw. Rechners mit externen Geräten, wie beispielsweise
der Messvorrichtung. Bei mit USB-Schnittstellen ausgestattete Geräte
können im laufenden Betrieb miteinander verbundene und
angeschlossene Geräte und deren Eigenschaften automatisch
erkannt werden. Es versteht sich, dass sich die Vorrichtung auch
als Master/Slave Objekt betreiben lässt.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine Einrichtung zur Energieversorgung
der Antriebsvorrichtung und/oder der Tasterelektronik, vorzugsweise
eine Batterie, aufweist, welche ebenfalls in das Gehäuse
integriert ist.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine Einrichtung zur Datenübertragung
und/oder Steuerung über Funk und/oder mittels Bluetooth-Technologie
und/oder mittels Infrarot-Technologie aufweist.
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Es
kann außerdem vorgesehen sein, dass Betriebszyklen und/oder
Informationen über die Betriebsdauer der Vorrichtung in
einem Datenspeicher speicherbar bzw. gespeichert und auslesbar sind bzw.
werden.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung einen Vibrationssensor
zur Erfassung bzw. Messung von äußeren und/oder
inneren Schwingungen aufweist.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mit einem Sperrgas, insbesondere
mit Sperrluft, vorzugsweise über einen Stutzen, beaufschlagbar
ist bzw. beaufschlagt wird, damit das Messsystem nicht verschmutzt
wird und/oder sich kein Schmutz in dem Gehäuse ansammelt.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung wenigstens einen Sensor zur
Lageerkennung des Werkstückes und/oder zur Messung der
Entfernung eines vorrichtungsfesten Bezugspunktes zu dem Werkstück
und/oder zur Werkstückoberfläche aufweist.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Vorrichtung wenigstens einen
Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Messtasters und/oder
des Messsystems und/oder des Werkstücks und/oder der Werkstückoberfläche
aufweist. Dadurch können etwaige Temperaturschwankungen,
welche die Messgenauigkeit der Vorrichtung beeinflussen können,
erfasst und bei der Bereitstellung bzw. Auswertung der Messergebnisse
berücksichtigt werden.
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Es
ist ferner vorteilhaft, wenn die Vorrichtung Mittel zur flächenhaften
Abtastung der Werkstückoberfläche aufweist.
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Es
ist auch vorteilhaft, wenn die Vorrichtung Mittel zum, vorzugsweise
motorischen, Bewegen der Vorrichtung senkrecht zur Werkstückoberfläche
aufweist.
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Es
ist auch vorteilhaft, wenn die Vorrichtung ein Dämpfungselement
zur Dämpfung einer Bewegung des Tasthebels aufweist.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung einen Datenspeicher zur
Speicherung von Informationen über eine Restwelligkeit
der Bezugsebene und/oder Mess- bzw. Betriebsdaten aufweist.
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Die
Vorrichtung kann auch einen Prozessor aufweisen, welcher dazu bestimmt
ist, die Informationen über die Restwelligkeit aus dem
Datenspeicher zu verarbeiten und/oder Messergebnisse mittels einer
Look-up Tabelle und/oder mittels einer Polynom- bzw. Spline-Interpolation
hinsichtlich der Restwelligkeit zu korrigieren. Die Look-Up Tabelle
ist ein auf einer Tabelle beruhendes Berechnungsverfahren, das als
Alternative zu einem langsameren Berech nungsverfahren bzw. zu einem
rechenintensiven Algorithmus benutzt werden kann. Dabei werden die
Ergebniswerte einer Funktion vorab ermittelt und in einer Tabelle,
beispielsweise in einem Datenspeicher, abgelegt, so dass der Ergebniswert
der Funktion aus der Tabelle ausgelesen bzw. entnommen werden kann,
ohne diesen erneut berechnen zu müssen.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung ein Antriebselement umfasst,
das dazu bestimmt ist, die Vorrichtung oder den Messtaster, vorzugsweise
zusammen mit der Antriebsvorrichtung, vorzugsweise motorisiert,
um eine Drehachse zu drehen. Vorzugsweise ist diese Drehachse senkrecht
zu einer Grundfläche des Gehäuses bzw. zu einem
Gehäuseboden ausgebildet.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Bezugsebene, insbesondere entlang
eines einseitig angeordneten, vorzugsweise als Blattfeder ausgebildeten,
Scharniers, kippbar ausgebildet ist, insbesondere wobei die Bezugsebene
mittels eines weiteren Aktuators kippbar ist, so dass eine Referenzebenenlinearität
aktiv, insbesondere mittels eines Regelkreises und/oder basierend
auf einer internen Messeinrichtung, vorzugsweise softwaregesteuert,
nachregelbar bzw. nachstellbar ist oder nachgeregelt wird bzw. nachgestellt
wird.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass eine, vorzugsweise laufende, Selbstüberprüfung
der ordnungsgemäßen Funktion der Vorrichtung oder
von Teilen davon automatisch, vorzugsweise softwaregesteuert, erfolgt.
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Es
ist vorteilhaft, wenn eine zyklische Kalibrierüberprüfung
der Messvorrichtung mittels Software durchgeführt bzw.
gesteuert wird.
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Es
ist auch vorteilhaft, wenn Mittel vorgesehen sind, um eine Abtastgeschwindigkeit
der Tastnadel bis zu einer berechneten Grenze über eine
Normgeschwindigkeit hinaus zu erhöhen, so dass sich ein berechneter
bzw. gemessener Rauhigkeitsparameter bzw. das mikroskopische Oberflächenprofil
höchstens um einen bestimmbaren oder bestimmten bzw. einstellbaren
oder eingestellten Betrag von demjenigen bei der Normgeschwindigkeit
abweicht.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der Messtaster und die Antriebsvorrichtung,
vorzugsweise auch die Bezugsebene,
- – ggf.
auch ein bzw. der Aktuator zum Abheben der Tastspitze bzw. der Tastnadel
von der Werkstückoberfläche und/oder
- – ein bzw. das Messsystem zur Erfassung der Auslenkung
der Tastnadel bzw. der Tastspitze und/oder
- – eine bzw. die Tasterelektronik zur Steuerung bzw.
Regelung der Antriebsvorrichtung und/oder des Aktuators und/oder
- – eine bzw. die Kalibriervorrichtung zur Überprüfung
eines Kalibrierzustandes des Messtasters und/oder
- – eine bzw. die Tastnadelprüfvorrichtung zur
Prüfung der Tastnadel und/oder der Tastspitze auf etwaige
Beschädigungen und/oder
- – ein bzw der Signalgeber, welcher bei einer etwaigen
Fehlfunktion und/oder bei einer etwaigen Beschädigung der
Tastspitze und/oder der Tastnadel ein Warnsignal ausgeben kann bzw.
ausgibt, und/oder
- – eine bzw. die, vorzugsweise USB-taugliche, Schnittstelle,
insbesondere für einen Datenaustausch und/oder zur Energieversorgung
der Antriebsvorrichtung und/oder der Tasterelektronik, und/oder
- – eine bzw. die Einrichtung zur Energieversorgung der
Antriebsvorrichtung und/oder der Tasterelektronik und/oder
- – ein bzw. der Sensor zur Lageerkennung des Werkstückes
und/oder zur Messung der Entfernung zu dem Werkstück und/oder
- – ein bzw. der Temperatursensor zur Messung der Temperatur
des Messtasters und/oder des Messsystems und/oder des Werkstücks
und/oder der Werkstückoberfläche und/oder
- – ein bzw. das Dämpfungselement zur Dämpfung einer
Bewegung des Tasthebels und/oder
- – ein bzw. der Vibrationssensor zur Erfassung bzw.
Messung von äußeren und/oder inneren Schwingungen
und/oder
- – ein bzw. der Datenspeicher zur Speicherung von Informationen über
eine Restwelligkeit der Bezugsebene und/oder Mess- und/oder Betriebsdaten
und/oder
- – ein bzw. der Prozessor, welcher dazu bestimmt ist,
die Informationen über die Restwelligkeit aus einem bzw.
dem Datenspeicher zu verarbeiten und/oder Messergebnisse mittels
einer Look-up Tabelle und/oder mittels einer Polynom- bzw. Spline-Interpolation
hinsichtlich der Restwelligkeit zu korrigieren und/oder
- – ein bzw. der Aktuator zum Kippen der Bezugsebene
und/oder
- – Mittel bzw. die Mittel zur flächenhaften
Abtastung der Werkstückoberfläche und/oder
- – Mittel bzw. die Mittel zur Bewegung der Vorrichtung
senkrecht zu der Werkstückoberfläche und/oder
- – weitere Teile, Vorrichtungen oder Einrichtungen der
Vorrichtung
allesamt in einem gemeinsamen Gehäuse
integriert sind.
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Es
kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die
Außenabmaße des Messtasters von einem gedachten
Begrenzungskörper begrenzt sind, der eine Länge,
eine Breite und eine Höhe aufweist, und welcher die Begrenzungsabmaße
30 × 15 × 15 mm (Länge × Breite × Höhe)
nicht überschreitet.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass es sich bei der Vorrichtung um eine
Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtung in Miniaturgröße
handelt, wobei deren Außenabmaße und/oder wobei
die Außenabmaße des, vorzugsweise quaderförmigen,
Gehäuses, die Maße 70 × 45 × 45
mm (Länge × Breite × Höhe),
vorzugsweise die Maße 50 × 35 × 35 mm
(Länge × Breite × Höhe), nicht überschreitet.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass
die Außenabmaße etwa 47 × 27 × 30
mm (Länge × Breite × Höhe) betragen.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung derart miniaturisiert
ist, dass diese in ein Gehäuse integrierbar bzw. integriert
ist, welches ein Volumen umschließt, das kleiner als 80
cm3, vorzugsweise kleiner als 60 cm3, insbesondere kleiner als 40 cm3, ist.
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Wesentliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung können auch wie folgt
beschrieben werden:
Das hier beschriebene Messgerät
hat die Größe von zwei aufeinander gelegten Streichholzschachteln.
Es beinhaltet in einem Gehäuse den Messtaster und den Vorschub.
Letzterer besitzt eine Referenzebene, so dass man einen Freitaster
einsetzen kann. Ein besonderer Vorteil ist der sehr kleine Messkreis,
d. h. der Weg von der Tastnadelspitze bis zu den Auflagepunkten
auf dem Werkstück. Dadurch wird das Gerät weitgehend
unempfindlich gegen Vibrationen. Bei kontinuierlichem Einsatz in
der Fertigung verschleißt die Tastnadel. Die Konstruktion
ist deshalb so ausgeführt, dass man diese leicht ersetzen
kann. Damit man beim Einführen des Meßsystems
in einen Zylinder die Tastnadel nicht beschädigt, kann
diese mit einem Aktuator ins Gehäuse zurückgezogen
werden. Ebenso lässt sich die Nadel an einem in der Länge variierbaren
Rüssel anbringen, um eine leichte Erreichbarkeit des Messortes
bei unterschiedlichen Werkstücken zu ermöglichen.
Um z. B. in einem Rohr beidseitig die Rauheit zu messen, ist es
vorteilhaft, am Tasthebel zwei sich gegenüberliegende Tastnadeln
anzubringen, wobei jeweils eine Tastnadel über einen Aktuator
oder eine Feder gegen die Oberfläche gedrückt
wird. Schließlich kann der Taster samt Vorschub mit einem
leichten Luft-Überdruck beaufschlagt werden, um eine Verschmutzung
der Führungen und des Meßsystems zu verhindern.
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Bei
allen im Einsatz befindlichen Messtastern samt Vorschubsystemen
muss regelmäßig die ordnungsgemäße
Kalibrierung überprüft werden. Dies geschieht üblicherweise
mittels Kalibriernormalen. Bei dem erfindungsgemäßen
System ist die Kalibriermöglichkeit im Gerät eingebaut,
so dass eine externe Kalibrierung entfällt und das Instrument
einfach per Software in vorgegebenen Zeitabständen neu
kalibriert werden kann.
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Das
induktive Meßsystem zur Messung der Tastnadelauslenkung
ist altbewährt. Seine hohe Genauigkeit bezieht es letztendlich
aus einer starken inhärenten Mittelwertbildung. Will man
die Oberfläche schnell abtasten, so eignet sich ein optisches
Meßsystem besser zur Messung der Auslenkung des Tasthebels.
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Die
Tastnadel ist an einem Tasthebel befestigt. Seine Auslenkung wird
mittels des Meßsystems erfasst. Bei einer geeigneten geometrischen
Anordnung kann man weitere Tastnadeln am Hebel anbringen, um z.
B. damit an sonst schlecht zugänglichen Werkstückstellen
zu messen oder um eine Neupositionierung der Vorrichtung einzusparen.
Um die Verschmutzung des Meßsystems zu mindern, lässt
sich über den Stutzen Sperrluft zuführen. Die
Tastnadel kann mittels des Aktuators von der Werkstückoberfläche
abgehoben werden oder auch mit einem definierten Anpressdruck beaufschlagt
werden. Das eingebaute Kalibrierstück bzw. die Tastnadelprüfvorrichtung
dient zur Überprüfung des Kalibrierzustandes des
Messtasters bzw. zur Prüfung, ob die Tastnadel unbeschädigt
ist. Dazu wird die Nadel mit dem Aktuator angehoben und zum Kalibrierstück
gefahren. Dort überfährt sie z. B. eine Rille
oder Kante und aus dem gemessenen Profil wird der Kalibrierfaktor
berechnet. Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung ist die Bezugsebene.
Sie stellt die Geradheitsreferenz der Vorschubbewegung dar. Auf
ihr gleitet der Schlitten, angetrieben vom Motor über die
Spindel. Derartige präzise Spindeln sind verschleißanfällig, weshalb
vorteilhafterweise die Spindel durch einen Bandantrieb ersetzt wird,
wobei z. B. ein Motor über eine Umlenkrolle ein Band bewegt,
an welchem der Taster über das Verbindungsstück
angekuppelt ist.
-
Es
ist bisher üblich, linienhafte Oberflächenprofile
zu erfassen und daraus die Rauheitsparameter zu berechnen. Dieses
Vorgehen wird aber in der Zukunft vermehrt ergänzt durch
die flächenhafte Erfassung der Oberflächenprofildaten,
da man daraus auch winkelabhängige Strukturen ersehen kann.
Es ist dazu notwendig die Vorrichtung zu erweitern um die Möglichkeit,
den Taster auch in einer zur Vorschubrichtung senkrechten Richtung
zu bewegen, wobei üblicherweise die Tastnadel mit dem zuvor
erwähnten Bandantrieb eine Linie abtastet und danach der
Taster bzw. die Vorrichtung motorisch seitlich um eine kleine Strecke
versetzt wird und danach die nächste Profillinie aufgenommen
wird. Wiederholt man diesen Vorgang so kann man eine beliebig große
Oberfläche linienweise abtasten.
-
Der
gesamte Vorschub ist zusammen mit dem Messtaster in einem kleinen
Gehäuse montiert. Dieses besitzt geeignete Stützpunkte,
mit welchem die Vorrichtung auf dem Werkstück aufgesetzt
wird. Durch den kleinen Abstand dieser Abstützung zur Messnadel
ist das Gesamtsystem unempfindlich gegenüber Vibrationen
von außen. Um das Aufstellen der Vorrichtung auf Werkstücken
unterschiedlicher Geometrie zu ermöglichen, ist an der
Unterseite der Vorrichtung ein Rahmen angebracht, welcher die Stützpunkte
trägt und sich leicht gegen einen anderen Rahmen mit geänderter
Stützpunktanordnung auswechseln lässt.
-
Wahlweise
kann die Vorrichtung mittels einer Batterie mit Energie versorgt
werden und die Datenkommunikation kann über eine geeignete
Schnittstelle, z. B. USB oder eine drahtlose Funkverbindung erfolgen.
Mittels der Daten eines Vibrationsdetektors kann man eine Messung
für ungültig erklären, falls äußere
Schwingungen ein bestimmtes Maß überschreiten.
-
Der
Tasthebel wird der Messaufgabe angepasst und kann verschiedene Längen
aufweisen und/oder abgewinkelt ausgeführt sein. Über
eine lösbare Verbindung kann er leicht gewechselt werden. Ebenso
lässt sich die Tastnadel allein leicht auswechseln. Um
eine möglichst originalgetreue Wiedergabe des Oberflächenprofils
zu erzielen, sollte die Tasthebelbewegung gedämpft sein.
Dazu dient das Dämpfungsglied.
-
Für
den Einsatz in der Produktion muss die Vorrichtung verschleißarm
ausgelegt sein. Die kleinstmögliche Reibung und höchste
Verschleißfestigkeit wird erreicht, wenn die Reibpartner
aus Diamant bestehen. Durch Beschichten von Karbidmaterial, Keramik
oder Silizium lässt sich dies erreichen. Man wird deshalb
die Referenzfläche bzw. Teile derselben und/oder die Auflagenoppen,
falls vorhanden, vorteilhaft dergestalt anfertigen. Die Herstellung
fast planer Oberflächen (im Nanometerbereich) ist teuer. Alternativ
dazu kann man die Referenzfläche kippbar ausführen,
z. B. durch ein einseitiges Scharnier in Form einer Blattfeder und
die Kippung der Referenzebene mittels eines Piezoaktuators. Letzterer
wird innerhalb eines Regelkreises stets so gesteuert, dass der Schlitten
der Vorschubbewegung linear läuft. Dazu ist ein internes
Meßsystem notwendig, welches die Abweichung von der Linearität
in Echtzeit misst.
-
Montiert
man die Vorrichtung an eine motorisierte Drehvorrichtung, so kann
man auch programmgesteuert Profile von Werkstücken messen, die
unter einem Winkel zur Standardmessrichtung angeordnet sind.
-
Besonders
beim Einsatz von Messgeräten in automatisierten Abläufen
ist es wünschenswert, die Tastnadel und womöglich
die gesamte Messvorrichtung beim Werkstückwechsel vom Werkstück
abzuheben und zu entfernen und danach wieder zuzustellen. Dies lässt
sich erreichen, indem eine, vorzugsweise motorische, Verschiebung
der Vorrichtung vorgesehen ist, welche dieselbe senkrecht zur Profillinie bzw.
der Werkstückoberfläche um einige Millimeter bewegen
kann.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Gesichtspunkte der Erfindung ergeben sich
aus dem nachfolgenden Beschreibungsteil, in dem bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben sind.
-
Es
zeigen:
-
1:
einen schematischen Querschnitt einer Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtung,
-
2:
eine schematische Draufsicht einer alternativen Antriebsvorrichtung
mit Antriebsband,
-
3:
eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses, das eine schematisch
dargestellte Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtung umschließt,
-
4:
eine Detailansicht einer mittels einer Blattfeder einseitig gelagerten
Bezugsebene,
-
5:
eine Detailansicht eines Messtasters, welcher durch einen gedachten
Begrenzungskörper umschlossen ist.
-
In
der 1 ist schematisch ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen
Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtung 20 dargestellt.
Die Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtung 20 ist in
einem Gehäuse 41 integriert, welches mit Stützpunkten
bzw. Abstützkörpern 33 auf der zu vermessenden
Werkstückoberfläche 69 eines Werkstückes 50 aufsteht bzw.
aufliegt. Die Stützpunkte bzw. Abstützkörper 33 sind
an einem Wechselrahmen 71 befestigt, der eine verschiedenartige
Anordnung von Abstützkörpern 33 zum Abstützen
der Vorrichtung 20 auf dem Werkstück 50 ermöglicht.
Die Rauheits- und Profilmessvorrichtung 20 umfasst einen
Messtaster 36 mit einem als Freitaster ausgebildeten Tasthebel 23 und eine
als Vorschubeinrichtung ausgebildete Antriebsvorrichtung 21 sowie
eine eine Geradheitsreferenz der Antriebs- bzw. Vorschubbewegung
bildende Bezugsebene 22.
-
Der
Tasthebel 23 ist als gerade Tastwippe 81 mit einem
ersten Ende 46 und einem zweiten Ende 47 ausgebildet.
Die Tastwippe 81 ist an dem Schlitten 35 angelenkt
und um die senkrecht zu der Zeichnungsebene gemäß 1 ausgebildeten
Drehachse 74 verschwenkbar. An dem Tasthebel 23 sind
hier drei Tastnadeln 28, 29, 34 angebracht,
welche jeweils eine Tastspitze 45 aufweisen. Die Tastnadel 28 ist
an dem zweiten Ende 47 des Tasthebels 23 und die
beiden Tastnadeln 29, 34 sind an dem ersten Ende 46 des
Tasthebels 23 angeordnet. Die Tastspitzen 45 der
Tastnadeln 34 und 28 weisen in Richtung der Werkstückoberfläche 69 und
die Tastspitze 45 der Tastnadel 29 weist von der
Werkstückoberfläche 69 weg. An dem Tasthebel 23 ist
ein Dämpfungselement 37 angelenkt, welches die
Tastbewegung und die Auslenkung 70 des Tasthebels 23 dämpft
und daher eine möglichst genaue Wiedergabe des Oberflächenprofils
ermöglicht. Der Tasthebel 23 ist lösbar
an dem Schlitten 35 befestigt und austauschbar. Ferner ist
der Tasthebel 23 mittels eines Rüssels 72 über das
Gehäuse 41 hinaus verlängerbar, wobei
die Rüssel mit einer unterschiedlichen Länge verfügbar
sein können.
-
Weiterhin
umfasst die Vorrichtung 20 ein Messsystem 27 zur
Erfassung und/oder Messung der Auslenkung 70 des Tasthebels 23.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform
ist das Messsystem 27 bzw. ein Teil des Messsystem 27 an
dem Tasthebel 23 angebracht. Ferner ist an dem Tasthebel 23 ein
Aktuator 24 angelenkt, der ein Abheben der Tastspitzen 45 bzw.
der Tastnadeln 28, 29, 34 bzw. des gesamten
Messtasters 36 einschließlich des Tasthebels 23 von
der Werkstückoberfläche 69 ermöglicht.
Der Aktuator 24 ermöglicht es ferner, eine vorbestimmte
Tastkraft bzw. einen vorbestimmten Anpressdruck zwischen der Tastspitze 45 und
der Werkstückoberfläche 69 einzustellen.
Der Schlitten 35 trägt den Tasthebel 23 und
ermöglicht die Verschiebebewegung des Tasthebels 23 in
Fahrrichtung 39 bzw. entlang des zu vermessenden Oberflächenprofils.
Ferner ist der Schlitten 35 von einem Träger 68 getragen
und weist Gleitkufen 65 auf, welche auf der Bezugsebene 22 aufliegen
und auf dieser bei einer Bewegung des Messtasters 23 in
Vorschubrichtung gleiten. Die Gleitkufen 65 sind mit einer
verschleißarmen Diamant-Beschichtung 66 versehen bzw.
bestehen aus einer verschleißarmen Schicht, welche auf
einer Oberfläche 67 aus Metall, Glas, Karbid-
oder Keramikwerkstoff oder Silizium aufgetragen bzw. befestigt ist.
-
Die
Bezugsebene 22 ist mit der Oberfläche 78 einer
verschleißarmen Schicht bzw. Diamant-Beschichtung 62 gebildet,
welche auf einer Oberfläche 63 eines stabilen
und steifen Trägers 64 aus Metall, Glas, Karbid-
oder Keramikwerkstoff oder Silizium aufgetragen bzw. befestigt ist.
-
Die
als Vorschubeinrichtung ausgebildete Antriebsvorrichtung 21 weist
einen Motor 30 auf, welcher mittels einer Spindel 32 den
Schlitten 35 antreibt.
-
Ferner
umfasst die Rauheits- und Profilmessvorrichtung 20 die
nachfolgend aufgezählten Teile, Vorrichtungen und Einrichtungen,
welche allesamt zusammen mit dem Messtaster 36, der Antriebsvorrichtung 21 und
der Bezugsebene 22 in einem gemeinsamen Gehäuse 41 integriert
sind (1 und 3). Im einzelnen sind dies:
- – ein Vibrationssensor 48 zur
Erfassung bzw. Messung von äußeren und/oder inneren
Schwingungen,
- – ein Sensor 49 zur Lageerkennung des Werkstückes 50 und/oder
zur Messung der Entfernung zu dem Werkstück 50 und/oder
zur Werkstückoberfläche 69, eine serielle
oder parallele Schnittstelle 51 zur Datenübermittlung
und/oder Energieversorgung der Antriebsvorrichtung und/oder Tasterelektronik,
- – eine Einrichtung 59 zur weiteren, unabhängigen Energieversorgung,
beispielsweise in Form einer Batterie,
- – einen Datenspeicher 53 zur Speicherung von Mess-
und/oder Betriebsdaten und/oder Informationen zur Restwelligkeit
der Bezugsebene 22,
- – einen Prozessor 54, welcher dazu bestimmt
ist, die Informationen über Restwelligkeit aus dem Datenspeicher 53 zu
verarbeiten und/oder Messergebnisse mittels einer Look-up Tabelle
und/oder mittels einer Polynom- bzw. Spline-Interpolation hinsichtlich
der Restwelligkeit zu korrigieren,
- – eine Einrichtung 52 zur Datenübertragung und/oder
Steuerung über Funk und/oder mittels Bluetooth-Technologie
und/oder mittels Infrarot-Technologie und
- – einen Datenspeicher 61 zur Speicherung von Betriebszyklen
und/oder Informationen über die Betriebsdauer der Vorrichtung
(20).
-
Weiterhin
weist die Vorrichtung 20 in dem Gehäuse 41 einen
Signalgeber 57 auf, welcher bei einer etwaigen Fehlfunktion
der Vorrichtung 20 oder bei einer etwaigen Beschädigung
der Tastnadeln 28, 29, 34 und/oder der
Tastspitze 45 und/oder des Messsystems 27 ein,
vorzugsweise akustisches und/oder optisches, Warnsignal ausgibt
bzw. ausgeben kann. Die Vorrichtung 20 weist in dem Gehäuse 41 ferner
eine Überprüfungseinrichtung 58 zur automatischen
und/oder softwaregesteuerten, insbesondere laufenden, Selbstüberprüfung
einer ordnungsgemäßen Funktion der Vorrichtung 20 oder
von Teilen davon auf. Die Vorrichtung 20 umfasst eine ebenfalls
in dem Gehäuse 41 untergebrachte Einrichtung 52 zur
Datenübertragung und/oder Steuerung der Vorrichtung per
Funk und/oder per Bluetooth-Technologie und/oder per Infrarot-Technologie.
Die Vorrichtung 20 weist in dem Gehäuse 41 einen
weiteren Datenspeicher 61 auf, welcher die Speicherung
von Betriebszyklen und/oder Informationen über die Betriebsdauer
der Vorrichtung 20 ermöglicht. Die Vorrichtung 20 ist
ferner mittels eines weiteren, ebenfalls in dem Gehäuse 41 angeordneten,
Antriebselementes 76 um die Drehachse 75 verschwenkbar,
so dass auch Oberflächenprofile von Werkstücken 50 softwaregesteuert
gemessen werden können, die unter einem Winkel zur Standardmessrichtung
angeordnet sind. Die Drehachse 75 ist senkrecht zu dem Boden 77 des
Gehäuses 41 bzw. einer Grundfläche 77 des Gehäuses 41 angeordnet.
Das Antriebselement 76 ist ebenso in dem Gehäuse 46 integriert.
-
Das
Gehäuse 41 der Vorrichtung 20 weist einen
Stutzen 31 auf, mittels dessen ein Sperrgas 38, insbesondere
Sperrluft 38, in das Gehäuse 41 zugeführt
werden kann, um die Verschmutzung des Messsystems 27 zu
mindern bzw. zu verhindern.
-
Wie
aus den 1 und 3 ersichtlich, weist
das kubische bzw. quaderförmige Gehäuse 41 eine
Länge 51, eine Höhe 56 und eine
Breite 79 auf. Die Außenabmaße des Gehäuses 41 überschreiten die
Maße 70 × 45 × 45 mm (Länge 55 × Breite 79 × Höhe 56),
vorzugsweise die Maße 50 × 35 × 35 mm (Länge 55 × Breite 79 × Höhe 56),
nicht. Bei dem in der 1 dargestellten Gehäuse 41 betragen
die Außenabmaße etwa 47 × 27 × 30
mm (Länge 55 × Breite 79 × Höhe 56).
-
In
der 2 ist eine Draufsicht einer alternativen Antriebseinrichtung 21.1 mit
Bandantrieb schematisch dargestellt. Die Antriebseinrichtung 21.1 weist
einen Drehantrieb bzw. Motor 91 auf, welcher ein Antriebsband 90 antreibt.
Das Antriebsband 90 ist um Drehkörper bzw. Umlenkrollen 93, 95 geführt bzw.
umschlingt diese. Das Antriebsband 90 weist ein Verbindungsstück 92 auf,
mittels dessen der Messtaster 36 bzw. der den Messtaster 36 tragende Schlitten 35 an
dem Antriebsband 90 befestigt ist und mittels der Antriebseinrichtung 21.1 in
Axialrichtung 94 bzw. in Fahrrichtung 39 (siehe 1),
d. h. entlang des Oberflächenprofils eines Werkstückes,
bewegbar ist.
-
In
der 4 ist eine Detailansicht einer Referenzebene 22 dargestellt.
Auf einem steifen und stabilen Träger 64 ist eine
verschleißarme Schicht bzw. Diamant-Beschichtung 62 aufgetragen
bzw. befestigt, deren Oberfläche 78 die Referenzebene 22 bildet.
Die verschleißarme Schicht bzw. Beschichtung 62 ist
auf der Oberfläche 63 des stabilen und verformungsarmen
Trägers 64 aufgebracht bzw. befestigt. Die Referenzebene 22 ist
an einer ein einseitiges Scharnier ausbildenden Blattfeder 99 befestigt bzw.
in dem Gehäuse 41 angeordnet und mittels eines
weiteren Aktuators 96, insbesondere eines Piezoaktuators,
verschwenkbar bzw. kippbar. Der Aktuator 96 wird mittels
des Regelkreises 98 und/oder basierend auf den Messergebnissen
der Messeinrichtung 97 derart gesteuert, dass der Schlitten 65 eine lineare
Vorschubgeschwindigkeit aufweist bzw. sich mit dieser bewegen kann.
Dabei sind etwaige Abweichungen von einer Linearität der
Vorschubgeschwindigkeit bzw. von einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit
in Echtzeit durch den Regelkreis 98 korrigierbar.
-
In
der 5 ist ein Messtaster 36 dargestellt, welcher
durch einen gedachten Begrenzungskörper 104 umschlossen
wird. Dieser gedachte Begrenzungskörper 104 weist
eine Länge 101, eine Höhe 103 und
eine Breite 102 von maximal 30 × 15 × 15 mm
auf.
-
- 20
- Rauheits-/Profilmess-vorrichtung
- 21
- Vorschubeinrichtung
bzw. Antriebsvorrichtung
- 21.1
- Vorschubeinrichtung
bzw. Antriebsvorrichtung
- 22
- Bezugsebene
- 23
- Tasthebel
- 24
- Aktuator
- 25
- Kalibriervorrichtung
- 26
- Tastnadelprüfvorrichtung
- 27
- Messsystem
- 28
- Tastnadel
- 29
- Tastnadel
- 30
- Motor
- 31
- Stutzen
- 32
- Spindel
- 33
- Abstützkörper
- 34
- Tastnadel
- 35
- Schlitten
- 36
- Messtaster
- 37
- Dämpfungsglied
- 38
- Sperrluft
- 39
- Fahrrichtung
- 41
- Gehäuse
- 43
- Volumen
- 45
- Tastspitze
- 46
- Ende
- 47
- Ende
- 48
- Vibrationssensor
- 49
- Sensor
- 50
- Werkstück
- 51
- Schnittstelle
- 52
- Einrichtung
zur Datenübertragung und/oder Steuerung
- 53
- Datenspeicher
- 54
- Prozessor
- 55
- Länge
- 56
- Höhe
- 57
- Signalgeber
- 58
- Überprüfungseinrichtung
- 59
- Einrichtung
zur Energieversorgung
- 60
- Tasterelektronik
- 61
- Datenspeicher
- 62
- Beschichtung
bzw. Schicht
- 63
- Oberfläche
- 64
- Träger
- 65
- Gleitkufe
- 66
- Beschichtung
bzw. Schicht
- 67
- Oberfläche
- 68
- Träger
- 69
- Werkstückoberfläche
- 70
- Auslenkung
- 71
- Wechselrahmen
- 72
- Rüssel
- 73
- Tastwippe
- 74
- Drehachse
- 75
- Drehachse
- 76
- Antriebselement
- 77
- Grundfläche
bzw. Gehäuseboden
- 78
- Oberfläche
- 79
- Breite
- 80
- Temperatursensor
- 81
- Tasterwippe
- 90
- Antriebsband
- 91
- Antrieb
- 92
- Verbindungsstück
- 93
- Drehkörper
- 94
- Axialrichtung
- 95
- Drehkörper
- 96
- Aktuator
- 97
- Messeinrichtung
- 98
- Regelkreis
- 99
- Scharnier
bzw. Blattfeder
- 101
- Länge
- 102
- Breite
- 103
- Höhe
- 103
- Begrenzungskörper
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4437033
A [0004]
- - DE 10334219 A [0005]
- - DE 102005035786 A [0006]
- - DE 10230009 A [0007]
- - DE 20120127 U1 [0008]