DE2362173A1

DE2362173A1 - Verfahren zum messen von teilen mit gleichmaessigen oder ungleichmaessigen oberflaechen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2362173A1
Application number: DE19732362173
Authority: DE
Inventors: Max Kienle
Original assignee: Tesa SARL
Current assignee: Tesa SARL
Priority date: 1973-01-06
Filing date: 1973-12-14
Publication date: 1974-07-25
Also published as: FR2327031B1; FR2327031A1; DE2362173B2; IT1000693B; DE2362173C3; CH562441A5

Description

PATENTANWALT - DR. HEINRICH HERMELINK 13. ΟβΖ. 1Q7Q

8 Mttadiea 60, Apolloweg 9, Tel. 8114570 * "*''

TESA S.A.. CH - Io2o Renena

Verfahren zum Messen von Teilen mit gleichmässigen oder ungleichmässigen Oberflächen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Es sind bereits verschiedene Geräte zum Messen der Abmessungen von Teilen mit gleichmässigen oder ungleichmässigen Oberflächen während deren Bearbeitung, beispielsweise die Messung des Durchmessers eines Teiles mit ungleichmässiger Oberfläche auf einer Nachbearbeitungsmaschine.

Diese Geräte weisen im allgemeinen eine Messtaste auf, welche auf einem beweglichen Abtastarm angeordnet ist, der die Messwerte übertragende Mittel betätigt. Die Kesstaste ist dabei fortwährend mit dem zu messenden Teil in Berührung; dadurch wird sie zu Schwingungen angeregt und die vom Abtastarm den übertragenden Mittel übermittelten Informationen sind genau oder vollständig verfälscht. Man hat versucht diesem Umstand zu begegnen indem der Abtastarm mit einem die Bewegungen dämpfendes element in Wirkungsverbindung gebracht wurde, welcher dem in Etage kommenden Arm ermöglichte, in irgendeiner Stellung zu verharren. Dadurch kann ein grosser Teil der Schwingungen beseitigt werden, allerdings wird dadurch eine beträchtliche Trägheit des Abtastarm hervorgerufen, wodurch eine mechanische Zeitkonstante erzeugt wird und die Gefahr einer Verbiegung des genannten Abtastarm besteht, wenn der zu messende Teil eine ungleichmässige Oberfläche aufweist.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Behebung der vorstehend angeführten Mängel. Hierzu ist das Verfahren zum Messen der Abmessungen von Teilen mit gleichmässigen oder ungleichmässigen Oberflächen dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebungen einer Messtaste mechanisiert und derart gesteuert werden, dass diese sich fortschreitend der zu messenden Oberfläche nähert und mit dieser in Berührung kommt, dass der im Zeitpunkt der Berührung gemessene Wertregistriert wird und dass die Taste im gemessenen Wert beibehalten oder während einer vorbestimmten Zeit im entgegengesetzten Sinne verschoben wird, bevor eine neue Annäherungsphase der Taste für eine neue Berührung mit der zu messenden Oberfläche eingeleitet und im Augenblick der neuen Berührung der Messwert registriert wird.

Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf eine Vorrichtung zur Durchführung des obgenannten Verfahrens.

Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Messtaste aufweist, die in der einen Richtung und in der entgegengesetzten Richtung unter Wirkung

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eines Betatigungsmittels bewegbar Ist, dass sie einen 'Transduktor aufweist,, dessen "bewegliches Element mit der genannten Messtaste "vereinigt ist und -dass ein die durch den Transduktor gesendeten Signale registrierendes Mittel ,sowie ©in Steuerorgan für das Betätigungsmittel der Messtaste vorgesehen sind..

In den Zeichnungen wird das erfindungsgemässe Verfahren sowie eine Ausfuhraangsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erflndungsgemässen Verfahrens dargestellt. In den Zeichnungen zeigen:

Eig* 1 die von der Messtaste "beschriebene Bewegungsbahn;;

lüg. 2 ein erläuterndes Schema;

EIg. 3 eine schematische Perspektivansieht einer Vorrichtung}

, 4 und 5 erläuternde Schemen der !"unktlonsweise der im I¹Ig. 3 dargestellten Vorrichtung;

6 ein Blockschema, einer Steuerschaltung für die "Vorrichtung und

lüg. 7 ein erläuterndes Schema.

in der Hg. 1 sind in der Abszisse die Zeit t und in der Ordinate die Verschiebungen der Messtaste dargestellt, Die erste Jüannherungsphase a.. der Taste und der dieser entsjppechende Berührungspunkt E,, welcher einer Grosse c, 'entspricht, deren Messung registriert wird sind ebenfalls dargestellt.. Infolge der Berührung am Punkt P.,, wird die Taste zu Schwingungen angeregt. Diese Schwingungen τ?erden allerdings die Messung nicht "beeinflussen,.da der registrierte Wert am Berührungspunkt P abgenommen wird, also bevor die Taste zu schwingen beginnt. Durch Ver sohieljuiig der Taste im entgegengesetzten Sinne während einer vorbestimmten .Zelt - Phase b_ — , kann diese stabilisiert werden bevor eine neue Annaherungsphase a eingeleitet -wird, die zu einem neuen BerührungsiJunkt-P führen wird, .und ,so fort. Diese Verwendung des Verfahrens eignet sich Insbesondere - für liessungen. während der Bearbeitung von Werkstücken mit unglelchmässigen Oberflächen* da infolge der SntferEungsphase der Taste die Gefahr einer Beschädigung derselben ausgeschlossen ist, dies insbesondere "während der Sehwingimgsphase.

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Im Fälle eines Werkstückes mit glatter Oberfläche kann, sobald die Berührung stattgefunden und der Berührungspunkt registriert morden ist, die Taste im (dieser Diesslage beibehalten werden, dies wahrend eines vorbestimmten Zeitabschnittes, lim eine Stabilisierung der Taste zu exmöglichen, !bevor eine neue Jkmäherungsphase eingeleitet wird land die Berührung und Eegistrierung des Messergebnisses am neuen Berührungspunkt erfolgt-

Im einen wie im anderen Pail befindet sieh die Taste nicht fortwährend in Berührung mit dem Werkstück; dadurch werden iehlmessungen infolge Schwingungen des Werkstückes oder der Werkzeugmaschine ausgeschaltet.

Es ist vorgesehen, die jtoäherungsgesehwindigfeeit der Messtaste zu verändern. In Berücksichtigung der gewünschten Hesspräzision., wird, die JkiinaherungsgeschwJuadigkeit der Hesstaste, vorzugsweise in Sunldiion zu der ¥erseM.ebegesehwindigkeit des Werkstückes, während der Bearbeitung des Profils vorgenommen. Dieser Vorgang ist in der ^'igur 2 dargestellt, in welcher ein zinnenförmiges Werkstück üwcgesteilt ist» 'das mit einer Geschwindigkeit ν versehobeii wird, wobei die Zinnen durch Zwischenräume a voneinander getrennt sind. In der Abszisse ist die Zeit t dargestellt, während in der Ordinate die Werte ζ eingetragen sind. Ersichtlich ist ebenfalls der Weg b der Messtaste rand der Berjllirungsipunkt P aa Messwert ζ , der kleiner als der genaue Messwert ζ ist. Der Abstand e zwischen den Hesswerten z, und ζ entspricht dem Messfehler der Taste, 'da letztere zwischen zwei Zinnen des Werkstückes mit diesem in Berührung gekommen ist» Dieser JFehler e muss kleiner als 'die gewünschte Messgenauigkeit sein und hängt von der ¥erschiebegeschwindigkeit der Taste ab.. So ist im dargestellten, lusführungsbeispiel ersichtlich, dass die Zeit, welche von der Taste benötigt wird ium von der -^bene

z^ zu der Ebene ζ zu gelangen, gleich ν ist» Wenn eine Messgenaiaigkeit von 1 ^i gewünscht ist, beträgt die laasaherungsgeschwijadigkeit der Taste Y

V <££ e. ν

t "^a = a ■ - .

Wie vorstehend erwähnt wurde' ist es vorteilhaft, die lnniiherungsgesctasinMgkeit der Taste in ifonktion der gewünschten Messgensaigkeit, der Tersehiebegeschwindigkeit des Werkstückes während des BearlbeitungsvOrganges und des Werkstückprofils

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verändern zu können. In der Tat, wenn die Annäherungsgeschwindigkeit der Taste kleiner als die Bearbeitungsgeschwindigkeit ist, kann eine Berührung nicht erfolgen und eine Messung ist nicht möglich. Daher muss also die Annäherungsgeschwindigkeit der Taste merklich höher als die Bearbeitungsgeschwindigkeit sein.. Ausserdem muss, in Berücksichtigung der Annäherungsgeschwindigkeit der Taste, die Zeit verändert werden, während welcher die Taste im Messwert gehalten oder im entgegengesetzten Sinn verschoben wird.

Die in der Figur 3 schematisch gezeigte Vorrichtung weist einen teilweise dargestellten Träger 1 auf, in welchem zwei Paar von verformbaren Lamellen 2,2' und 3,3' eingesetzt sind. Die Enden der Lamellen 2,2 sind miteinander durch einen Steg 4 verbunden, während die Enden der Lamellen 3>3' mit Hilfe eines Steges 5 miteinander vereinigt sind, wobei jedes Lamellenpaar mit seinem Verbindungssteg ein eingefügtes Parallelogramm bildet.

Die Enden der Lamellen 2 und 3 sind mit einer Zunge 6 und diejenigen der Laraellen 2¹ und 3¹ mit einer Zunge 7 miteinander verbunden. Die Zungen 6 und 7 weisen eine Messtaste 8 mit einem Plättchen 9 auf, das sich zwischen die Spulen Io und 11 eines mit dem Körper 1 verbundenen Transduktors erstreckt. Die genannten Spulen Io und 11 sind je zwischen den durch die Lamellen 2,2' und 3i3' und dem Plättchen 9 gebildeten Parallelogrammen angeordnet, wobei das Plättchen 9 den beweglichen Teil des Transduktors darstellt.

Im Träger 1 ist ein Mikro- Elektromotor 12 angeordnet dessen Drehrichtung umgekehrt werden kann und dessen Welle 13 einen Exzenter 14 trägt, gegen welchen sich ein fester Träger 15 anlegt, der an den Lamellen 2 und 3 befestigt ist und zwischen diese ragt.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt (Figuren 4 und 5):

Wenn der Motor 12 dreht, wird der Exzenter 14 mitgenommen und der Träger 15, der mit dem Exzenter 14 in Wirkungsverbindung steht, verschiebt sich und nimmt die durch die Lamellen und Verbindungsstege 2,2'4 und 3,3'5 gebildeten Parallelogramme mit. Die Verschiebung dieser Parallelogramme bewirkt eine Verschiebung der Taste 8 und dadurch eine solche des Plättchens 9 zwischen die Spulen Io und 11 des Transduktors. Wenn die Drehrichtung des Motors 12 umgekehrt wird, wird die

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Bewegung des Exzenters 14 gewechselt und der Träger 15 wird in entgegengesetztem Sinne bewegt und nimmt demzufolge die Taste 8 und das Plättchen 9 mit. Somit bewirkt eine umkehrung der Drehrichtung der Motorwelle eine Umkehrung der Verschieberichtung der Taste.

Die Figur 6 stellt ein Blockschema einer die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens steuernden Elektronik dar. Der Transduktor 2o ist mit dem Motor 21 und über entsprechende Verstärker- und Dekodierschaltungen 22 mit einem Speicher 23 verbunden. Eine Impuls- Abtastschaltung 24 ist zwischen dem Transduktor 2o und dem Speicher 23 geschaltet. Dieser Impulsabtaster 24 wirkt auf ein Steuerelement 25 (beispielsweise eine nionostabile, zeiteinstellbare Wippe), welches den Gang des Motors 21 überwacht.

Die Ügur 7 zeigt den Bewegungsweg der Taste und das nach der Registrierung des Messwertes an jedem Berührungspunkt erhaltene Signal. Die ausgezogene Linie stellt die Veränderung des Messwertes in Funktion der Zeit dar (die Zeit ist in des Abszisse erfasst und die Messwerte in der Ordinate). Die gestrichelte Linie stellt den Bewegungsweg der Taste und die strichpunktierte Linie das nach der Speicherung erhaltene Signal dar.

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Claims

Patentansprüche

l.J Verfahren zum Messen von Texten mit ,gleichmässigen oder massigen Oberflächen während der Bearbeitung derselben, dadurch gekennzeichnet,, dass die Verschiebungen einer Messtaste mechanisiert und derart gesteuert werden, dass diese sich fortschreitend der zu messenden Oberfläche nähert und mit (dieser in Berührung kommt, dass der im Zeitpunkt der Berührung gemessene Wert jnegistriert wird und dass die Taste im gemessenen Wert beibehalten oder Ehrend einer ■vorbestimmten Zeit im entgegengesetzten Sinne verschoben wird, bevor eine neue laanaherungsphase der Taste für eiae neue Berührung mit der zu messenden ©berfliädhe eingeleitet und im .Augenblick der neuen Berührung der Messjbrt registriert
2. Verfahren nach -Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Jkmäherungsgeschwindigkeit der Messtaste veränderbar ist. "
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Jaanä— herungsgeschwindigkeit der Messtaste in i^anktion der Verschiebegesehwindlgikieit des Werkstückes während der Bearbeitung seines Profils erfolgt, sowie in Miuükti©n zu der gewünschten Messgenauigkeit und der Bearbeitungsgeischwindigkeit.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekeimzeicih-? net, dass die vorbestimmte Zeit, -während welcher die Messtaste auf den erhaltenen Messwert gehalten oder im entgegengesetzten Sinne verschoben wird, in Fiaiukiiojii zu der innäherungsgesehwlndigkeit der Messtaste ist.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemass Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Messtaste aufweist, die in der einem BjLehtung und in der entgegengesetzten Sichtung unter Wirkung eines Betätigamgsmiifctels bewegbar ist, dass sie einen Transduktor aufweist, dessen bewegliches Element mit der genannten Messtaste vereinigt ist und dass ein die durch dem. IBraiasduktor gesendeten Signale registrierendes Mittel sowie ein Steuerorgan jfär das Betätigungsmittel der Messtaste vorgesehen sind..
6. Vorrichtung aach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, öass <dJLe Mess-

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taste auf einer beweglichen Einheit angeordnet ist, deren Verschiebungen durch einen durch das Betätigungsmittel mitgenommenen Exzenter steuerbar sind.

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