DE2417313A1

DE2417313A1 - Messvorrichtung zum messen des winkels zwischen einem ersten abschnitt eines bauteiles und einem zweiten abschnitt des bauteiles

Info

Publication number: DE2417313A1
Application number: DE2417313A
Authority: DE
Inventors: Hans George Pirner
Original assignee: Gillette Co LLC
Current assignee: Gillette Co LLC
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1974-04-05
Publication date: 1975-08-07
Also published as: US3869802A; ES425209A1; CA1007849A; BR7403031A

Description

G 15^9

ΡΑΤΝΤΛΝΥΥ/ΐ,ΓΕ

K₁. .-".et-¹-· . ■ L- ..,.3·;HKE

line Gillette Company, Boston, Massachusetts, USA

Meßvorrichtung zürn Messen des Winkels zwischen einem ersten Abschnitt eines Bauteiles und einem zweiten Abschnitt des

Bauteiles

Diese Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zum Messen des Winkels zwischen einem ersten Abschnitt eines Bauteiles und einem zweiten Abschnitt des Bauteiles.

Oft muß mit hoher Genauigkeit der Winkel zwischen einer Oberfläche eines Bauteiles und einer anderen ebenen Oberfläche dieses Bauteiles gemessen werden. Wenn das Bauteil klein ist, ist eine genaue mechanische oder visuelle hessung schwierig. Ein Beispiel für dieses Problem tritt bei der Herstellung von Rasierklingen auf, wo man die Winkelstellung der geschliffenen !Facette relativ zum Körper der Rasierklinge messen will, damit diese Winkelbeziehung.innerhalb einer sehr kleinen Toleranz gehalten werden kann.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heßvorrichtung zum Messen des Winkels zwischen einem ersten Abschnitt eines Bauteiles und einem zweiten Abschnitt des Bauteiles. Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist eine verbesserte Meßvorrichtung zum

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!»iessen von Winkeln dieser Art bei kompakten Bauteilen. Ein weiteres und spezifischere Ziel dieser Erfindung ist eine Meßvorrichtung, die direkt und genau den Winkel bestimmen kann, um den eine Oberfläche einer Rasierklinge relativ zu einer anderen Oberfläche der Rasierklinge versetzt ist.

Erfindungsgemäß wird eine Keßvorrichtung zum Messen des Winkels zwischen einem ersten Abschnitt eines Bauteiles und einem zweiten Abschnitt des Bauteiles vorgeschlagen, bestehend aus zwei verschiebungsempfindlichen "wandlern, die so angeordnet sind, daß sie die Positionen von zwei auf dem zweiten Abschnitt liegenden Punkten ermitteln, aus einem dritten verschiebungsempfindlichen Wandler, der so angeordnet ist, daß er die Position eines auf dem ersten Abschnitt liegenden Punktes ermittelt, aus einem ersten Komparator zur Berechnung der Differenz zwischen den Ausgängen der ersten zwei Wandler, aus einem zweiten Komparator zur Berechnung der Differenz zwischen den Ausgängen des dritten V/analers und des ersten !Comparators und aus einer üichvorrichtung zur G-ewichtung der Eingänge des einen der üomparatoren gemäß der trigonometrischen Beziehung der ermittelten Punkte.

Die berechnete Differenz zwischen den Ausgängen der ersten zwei Wandler stellt die Größe der neigung zwischen dem ersten Abschnitt und einer Bezugsebene dar, die durch gleiche Ausgänge von diesen beiden Wandlern definiert ist, und die berechnete Differenz zwischen dem Ausgang des dritten Wandlers und dem Differenzausgang der ersten beiden Wandler stellt den gemessenen V/inkel dar. Die Eichvorrichtung erzeugt einen Eichfaktor, um die relativen arithmetischen Einflüsse der effektiven !Neigung des ersten Abschnittes und der Verschiebung des versetzten Abschnittes zurückzuweisen, wobei diese relativen Einflüsse abhängig sind von den relativen Abständen zwischen den drei Punkten, deren Positionen ermittelt werden. Ein Anzeigegerät kann den gemessenen Winkel direkt darstellen.

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In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung wird eine Heßvorrichtung geschaffen, die drei Niederspannunas-Differentialübertrager-Meßgeräte (LVD¹Is) enthält, um die Positionen von zwei Punkten auf einer ersten Oberfläche und einem dritten Punkt auf einer winklig versetzten zweiten Oberfläche des auszumessenden Bauteiles ermittelt. Eine Strom-Differenzschaltung ist vorgesehen, um die Differenz zwischen den Ausgängen der ersten beiden Meßgeräte zu berechnen, und ein Potentiometer sowie ein Verstärker sind vorgesehen, um den Ausgang der Strom-Differenzschaltung zu eichen. Eine zweite Strom-Differenzschaltung ist vorgesehen zur Berechnung der Differenz zwischen dem Ausgang des dritten Meßgerätes und dem geeichten Differenzausgang der ersten beiden Meßgeräte. Ein Amperemeter zeigt den gemessenen Winkel an.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer bestimmten Ausführungsform in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden, in denen

Fig. 1 eine perspektivische Querschnittsansicht einer Rasierklinge ist, die die von einer Meßvorrichtung gemäß der Erfindung zu messenden Abmessungsbeziehungen anzeigt,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Meßvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 3 eine schematische Endansicht gemäß der Linie 3-3 der Fig. 4- von der in Fig. 2 gezeigten Meßvorrichtung darstellt, wobei die Wandler und die Tragvorrichtung gezeigt werden,

Fig. 4- eine Draufsicht darstellt, wobei Teile weggebrochen sind und zusätzliche Einzelheiten bezüglich der Tragvorrichtung und der Wandler dargestellt werden,

Fig. 5 eine Vergrößerung der in Fig. 1 gezeigten Rasierklinge

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darstellt, die sich, auf der Tragvorrichtung der Meßvorrichtung der Fig. 2 befindet, wobei die Prüfspitzen der drei Wandler mit den Oberflächen der Klinge in Berührung stehen, und

Fig. 6 ein teilweise schematisches Schaltbild der in der Meß-■vorrichtung der Fig. 2 verwendeten Schaltung darstellt.

Die Rasierklinge der Fig. 1 umfaßt einen Körper 10 mit ebenen oberen und unteren Oberflächen 12, 14-, die in einem Abstand von 0,25 nim zueinander liegen. Eine Schneidekante 16 ist festgelegt durch geschliffene Facetten 18, grob gehonte Facetten und geschlichtete (finished) Facetten 22. Schleifmarkierungen 24-auf der geschliffenen Facette enden an einer bestimmten Linie und ermöglichen, die Schnittlinie zwischen dem Klingenkörper und der geschliffenen Facette leicht unter dem Mikroskop zu identifizieren (bei einer z.B. 100-fachen Vergrößerung). Die Unterschiede zwischen den Schleifmarkierungen auf der grob gehonten Facette und der fein gehonten Facette ermöglichen in ähnlicher weise die Identifizierung der Schnittlinien 26 und

Bei der Herstellung von Rasierklingen und bestimmten anderen Komponenten ist es zweckmäßig, eine bestimmte Winkelbeziehung zu überwachen, wie z.B. die Winkelstellung einer geschliffenen Facette 18 an mehreren Punkten entlang der Länge der Klinge. Eine Klinge der gezeigten Art liefert jedoch Meßprobleme. Die Klinge ist nur etwa 38,1 mm lang und etwas weniger als 12,7 mm breit. Die geschliffene Facette ist typischerweise etwa 0,76 mm breit und in einem Winkel von etwa 6° zum Klingenkörper angeordnet. Die grob gehonte Facette 20 erstreckt sich über etwa 0,25 mm von der äußersten Kante 16 und liegt in einem Winkel von etwa 7 1/2° zum Klingenkörper.

Einzelheiten der Meßvorrichtung zum Messen dieses Bauteiles sind in den Figuren 2 bis 5 zu sehen. Die Meßvorrichtung umfaßt ein Gehäuse 70, das eine öffnung 72 in einer oberen Wand 74- auf-

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vjeist, durch die eine Klinge 10 eingeführt werden kann, um auf einem bewegbaren Iragteil 7£> angeordnet zu werden. Lin ualteteil 92 klemmt die Klinge 10 auf dem 'i'ragteil 76 fest. Das auf dem Gehäuse befestigte !Meßgerät '/ö ist in Grad geeicht und liefert eine direkte Anzeige des Winkels an dem interessierenden Punkt, z.i>. zwischen der geschliffenen Facette 18 und der von zwei Punkten auf dem Klingenkörper 10 festgelegten iiibene.

Wie in den Figuren 3 und 4- gezeigt wird, enthält die heftvorrichtung ein Iragteil 80, das bei einer Querbewegung auf Iraglagern oder -Schienen 82 geführt wird und durch Drehung des Knopfes 84-bewegt v;ird, der die Achse 86 und das Stirnrad 88 dreht, welches in eine vom Schlitten 80 getragene Zahnstange 90 eingreift, liahe der öffnung 100 im !ragteil 80 ist ein in Längsrichtung bewegbares Iragteil 76 angeordnet. Dieses iragteil gleitet auf Schienen 94- und wird durch einen Knopf 95 über die Achse 96 und das Stirnrad 97 sowie die Zahnstange 98 bewegt.

Drei LVD¹I's (Miederspannungs-Differentialübertrager) 102, 104- und 106 werden ebenfalls in dem Gehäuse ^r/Q getragen. Jeder Wandler besitzt einen Verschiebungsarm 108, 110 bzw. 112, an dessen inde sich eine kugelförmige Spitze 114-, 116 bzw. 118 befindet. Die Vorrichtung enthält auch eine optische Anordnung, die schematisch dargestellt ist als Okular 122, Linse 125 und Fadenkreuz 126, die alle auf einer optischen Achse 124- liegen. Die optische Anordnung erlaubt es, eine Klinge auf dem 'Iragteil 76 in der geeigneten Vergrößerung zu betrachten und durch Be- . tätigung der Knöpfe 84- und 95 so zu positionieren, daß sich die Schnittlinie 26 auf der optischen Achse befindet. Der Schlitten oder das Iragteil 76 kann in COuerrichtung relativ zu den Prüfspitzen 114-, 116 und 118 durch Drehung des Knopfes 84- bewegt werden, um eine Messung an irgendeinem Punkt entlang der Klingenlänge erhalten zu können. Ein an der Schiene 82 befestigter Anschlag 127 arbeitet mit im Abstand angeordneten Anschlagteilen 128 auf dem beweglichen iragteil 76 zusammen, um die Bewegung dieses 'Iragteils relativ zu den Wandlern zu

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begrenzen.

Zusätzliche Einzelheiten über die Position der Meßelemente können der Fig. 5 entnommen werden. Die Klinge 10 ist auf dem iragteil 76 festgeklemmt. Das 'Tragteil 76 wird solange in Längsrichtung bewegt, bis die Schnittlinie 26 auf der optischen Achse 124 liegt. In dieser Position berührt die Prüfspitze 114 den Klingenkörper am Punkt 1J2, die Prüfspitze 116 berührt den Klingenkörper 10 am Punkt 1J4 und die Prüfspitze 11Ö berührt den Punkt 136 auf der geschliffenen Facette 24. Die Klinge wird so getragen, daß die untere Facettenoberfläche frei über der Öffnung 100 liegt und die Prüfspitzen 114, 116 und 118 unbehindert die geschliffene Facette 24 und die Klingenkörperoberflächen berühren können, während das 'Tragteil 76 relativ zu den Wandlern durch den Schlitten 80 bewegt wird.

Die drei Wandler 102, 104 und 106, die in der Fig. 6 gezeigt werden, sind Dii'ferentialübertrager und bestehen jeweils aus einer Primärwicklung 140, einer Sekundärwicklung 142 und einem beweglichen Kern 144, der mit dem Prüfarm 108, 110 bzw. 112 verbunden ist und mit diesem bewegt wird. Eine Spannungsversorgung 1^0, die über einen Stecker 152 mit einem Drei-Phasen-Netz verbunden ist, liefert eine Betriebsspannung von 18 V Wechselspannung auf der Leitung 154 und eine Betriebsspannung von 18 Y Wechselspannung auf der Leitung 156. Die Leitung 154 ist mit einer Oszillatorschaltung 160 verbunden, die ein 4,8 kHz-Ausgangssignal liefert, das über die Leitung 162 auf einen Verstärker 164 gegeben wird, dessen Ausgang mit den Primärwicklungen 140 der Differentialübertragerschaltungen verbunden ist» Die Sekundärwicklung jedes Differentialübertragers ist über ein Widerstandsnetzwerk mit den Festwiderständen 166, 168 und 170 und dem Eichpotentiometer 172 mit einer Emitterfolgerschaltung 174 verbunden.· Die Ausgänge der Emitterfolgerschaltungen 174A und I74B werden über die Verstärkung anpassende veränderliche Widerstände 17^, 178 bzw. an eine Stromdifferenzschaltung 180 angelegt, die zwei angepaßte Übertrager-182 umfaßt, die jeweils eine Primärwicklung 184 und eine Sekundärwicklung 186 enthalten.

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Die Primärwicklungen 184- sind parallel subtrahierend geschaltet, und die Sekundärwicklungen 166 sind in Heihe geschaltet, um einen Ausgang auf einer Leitung 1ö8 und über ein Potentiometer 190 auf eine Emitterfolgerschaltung 192 zu geben. Der Ausgang der Emitterfolgerschaltung 192 gelangt über die Leitung 194- als ein Eingang auf eine zweite Stromdifferenzschaltung 200, die . ebenfalls zwei angepaßte Übertrager 202 enthält, welche jeweils aus einer Primärwicklung 204 und einer Sekundärwicklung 206 bestehen. Der zweite Eingang dieser Stromdifferenzschaltung 200 kommt von der Emitterfolgerschaltung 1740 über die Leitung 208 zu der Primärwicklung 204 des zweiten Übertragers 202B. Die Sekundärwicklungen 206 der Übertrager 202A und 202B sind entgegengesetzt in .Reihe geschaltet, und der Ausgang gelangt über die Leitung 210 zum Meßverstärker 212, dessen Ausgang wiederum auf das Anzeigegerät 78 gegeben wird.

Im Betrieb liefern der Oszillator 160 und der Verstärker 164 ein 4,8-Μιζ-Signal auf die Primärwicklungen 140 der Differentialübertrager 102, 104 und 106 und induzieren Signale in den Sekundärwicklungen 112 dieser Übertrager. Die Stärke der induzierten Signale hängt ab von der Position der I^vießarme 108, 110 und 112, die mit den beweglichen Kernen 144 der Übertrager verbunden sind· Wenn die Rasierklinge 10 von dem Tragteil 76 getragen wird und die Armspitzen 114, 116 und 118 an die entsprechenden Oberflächen gemäß Fig. 5 angreifen, sind die Ausgangssignale der Differentialübertragungsschaltungen proportional der relativen Verschiebung der Prüfspitzen 114, 116 und 118. Die Ernitterfolgerschaltungen 174 verstärken diese Ausgangssignale, und die Stromdifferenzschaltung 180 subtrahiert das verstärkte Ausgangssignal der Meßschaltung 102 von dem der Meßschaltung 104, dessen Wert proportional ist der Größe, um die die Spitze 114 gegenüber der Spitze 116 versetzt ist, wodurch ein Referenzebenensignal auf der Leitung 188 hergestellt wird. Das Potentiometer 190 und der Emitterfolger 192 multiplizieren dieses Bezugsebenensignal mit einem Eichfaktor, der so gewählt ist, daß er den arithmetischen Einfluß der relativen Verschie-

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bung der Spitzen 114- und 116, ausgedrückt als Versatz der Spitze 11b wiedergibt. Der verstärkte Ausgang der heBcehaltung 1üb uird über die Leitung ^08 auf die Stromdifferenzscnaltung 200 gegeben und von dem geeichten Bezugsebenensignal auf der Leitung 194- subtrahiert. Das Ausgangssignal auf der Leitung 21G liefert ein haß für den Winkel zwischen dem Punkt 1J6 und der durch die Punkte 132 und 134- definierten Ebene und wird auf den Verstärker 212 gegeben, um durch des Anzeigegerät ?t> angezeigt zu werden, damit eine direkte Anzeige des wertes des Kinkels erhalten wird. Das 'Iragteil 76 ist in Querrichtung durch Drehung des Knopfes ö4- "bewegbar, so daß der Winkel an einer beliebigen Zahl von Punkten entlang der geschliffenen überfläche gerneseen werden kann. Die veränderlichen Widerstände 176 und ermöglichen die Anpassung der Verstärkungen der "übertrager 102 und 104- und ihrer entsprechenden Verstärker 174-. Das Potentiometer 173 erlaubt die unabhängige Einstellung der Nullstellungen, von denen aus die Verschiebungen der Prüfspitzen gemessen werden, und der veränderliche 'widerstand 214- erlaubt die Eichung des Anzeigegerätes 7ö.

Es ist demnach ersichtlich, daß die Erfindung die genaue und direkte Messung des Winkels zwischen einem Abschnitt eines Bauteiles und einem anderen Abschnitt ermöglicht. Selbstverständlich kann die Erfindung mit einer Vielzahl von Änderungen durchgeführt werden, z.B. mit anderen Elementen sowie anderen Arten von auf Verschiebungen ansprechenden Wandlern, Komparatoren, Eicheinheiten u.a. Obwohl eine bestimmte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, ist selbstverständlich, daß dadurch die Erfindung nicht eingeschränkt werden soll auf die offenbarte Ausführungsform oder auf vorher offenbarte Einzelheiten.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

heßvorrichtunp: zum Messen des "Jinkels zwischen einem ersten Abschnitt eines Bauteiles und einem zweiten Abschnitt des Lauteiies, bestehend aus mindestens einem verschiebungsenipfindlichen Wandler, mit dem das .bauteil in eine Prüfbeziehung gebracht werden kann, gekennzeichnet durch zwei verschiebungserripfindliche Wandler (102, 104), die so angeordnet sind, daß sie die Positionen von zwei Punkten (132, 134) ermitteln, die auf dem zweiten Abschnitt (14) liegen, einem dritten verschiebungsempfindiichen wandler (1üb), der so angeordnet ist, daß er die Position eines Punktes (136) ermittelt, der auf dem ersten Abschnitt (18) liegt, einen ersten Komparator (180) zur Berechnung der Differenz zwischen den Ausgängen der ersten zwei Viandler, einem zweiten Komparator (2üO) zur Berechnung der Differenz zwischen den Ausgängen des dritten Wandlers und des ersten K'omparators, und durch eine Eichvorrichtung (190, 192) zur Gewichtung der Eingänge des einen (200) der Komparatoren (1Ö0, 200) in Übereinstimmung mit der trigonometrischen Beziehung der Prüfpunkte.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (102, 104, 106) festliegen in Beziehung zu einem Bezugsgebilde (70), das ein bewegbares f-ragteil (76) aufweist, auf dem das Sauteil (10) angeordnet wird bei der Messung des Winkels, wobei das i'ragteil in einer Richtung senkrecht zu der von den Prüfpunkten (132, 134-, 136) festgelegten Ebene bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (210) des zweiten Komparators (200) mit einer Anzeigevorrichtung (212, 214, 78) verbunden ist zur Darstellung des Winkels zwischen dem ersten Abschnitt (18) und dem zweiten Abschnitt (14) als direkte Anzeige.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (212, 214-, 78) ein Amperemeter' (78) enthält, dessen Skala in Winkelgraden eingeteilt ist, um direkt die Größe des Winkels anzuzeigen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wandler (102, 104, 106) elektrische Ausgangssignale liefern, daß die Komparatoren (180, 200) und die Eichvorrichtung (190, 192) auf elektrische Eingangssignal ansprechen und elektrische Ausgangssignale liefern und daß die Anzeigevorrichtung (212, 214, 78) auf ein elektrisches Eingangssignal anspricht.
6. Vorrichtung nach einem* der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (102, 104, 106) von elektromechanisclier Type sind, auf eine mechanische Verschiebung ansprechen und ein elektrisches Ausgangssignal liefern. *
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Komparatoren (180, 2007 zwei angepaßte Übertrager (182) aufweist, deren Primärwicklungen (184) als Eingänge dienen und deren Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind, um das Ausgangssignal zu liefern.
ö. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Eichvorrichtung (190, 192) ein Dämpfungspotentiometer (190) und einen Verstärker (192) enthält, die beide zwischen dem Ausgang des ersten Komparators (180) und dem einen Eingang (204) des zweiten Komparators (200) verbunden sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (102, 104, 106) Hiederspannungs-Dixferentialübertrager sind.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß Potentiometer (172) vorgesehen sind zur iiullstellung der Ausgangssignale der Wandler (102, 104, 106), daß Verstärker (174-) vorgesehen sind zur Verstärkung der Ausgangscignale der Wandler, daß veränderliche Widerstände -(176, 178) vorgesehen sind zur Anpassung der Verstärkungen der wandler und ihrer entsprechenden Verstärker, und daß ein veränderlicher Widerstand (214) in Reihenschaltung mit dem Amperemeter (78) vorgesehen ist zur Einstellung der Gesamtverstärkung der Vorrichtung und dadurch zur Eichung des Bereiches des Amperemeters.
11. Vorrichtung nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugsgebilde (70) eine optische Anordnung (120) trägt, wobei das Tragteil (76) bewegbar ist, um ein darauf getragenes Bauteil (10) so zu tragen, daß die optische Achse (124) der Anordnung (120) die Verbindungslinie (26) zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (14, 18) des Bauteiles schneidet.

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Dr.HPa/He

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