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Vorrichtung zur Prüfung der Oberfläche eines
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Werkstückes Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung der
Oberfläche eines Werkstückes, mit einer Auflage für das Werkstück und mit einem
elektrischen Längenmeßtaster, der horizontal geführt ist und dessen Meßspitze über
die Oberfläche des Werkstückes gleitet und eine elektrische Meßspannung abgibt,
die dem Oberflächenverlauf der abgetasteten Bahn des Werkstückes entspricht, wobei
die Auflage für das Werkstück zur Einstellung einer horizontalen Lage der zu prüfenden
Oberfläche des Werkstückes um eine horizontale Achse kippbar ist.
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Ein bekanntes Gerät zur Prüfung der Oberfläche eines Werkstückes,
z.B. der Rauhigkeit oder der Welligkeit, enthält einen elektrischen Längenmeßtaster,
der parallel zur zu prüfenden Oberfläche des Werkstückes gleichförmig bewegt wird.
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Die Spitze des Meßstößels tastet dabei die Rauhigkeit und die Welligkeit
der Oberfläche des Werkstückes ab und gibt eine
entsprechende Meßspannung
ab. Da die Ausschläge der Meßspitze aufgrund der Rauhigkeit der Oberfläche des Werkstückes
extrem gering sind, ist der Längenmeßbereich des Meßtasters zur Erzielung einer
hohen Empfindlichkeit sehr gering. Aus diesem Grunde besteht die Notwendigkeit,
die Oberfläche des Werkstückes so einzustellen, daß sie im Mittel parallel zur Abtastbahn
der Meßspitze verläuft. Dadurch werden nicht nur unannehmbar hohe Ausschläge des
MeBstößels vermieden, sondern auch unannehmbar hohe Aussteuerungen der nachfolgenden
Verstärker, die zu Neßfehlern führen können. Die Einstellung der Oberfläche des
Werkstückes im wesentlichen parallel zur Abtastbahn erfolgt durch Kippen der Auflage
für das Werkstück bei gleichzeitigem Abtasten der Oberflächenkontur durch den Längenmeßtaster
und Beobachtung der abgegebenen mittleren Meßspannung. Dieser Vorgang wird bei gleichzeitigem
Nachstellen der Kipplage der Auflage so lange wiederholt, bis der mittlere Wert
der Meßspannung im wesentlichen konstant ist, was die ungefähre Parallelität der
Oberfläche des Werkstückes zu der Bewegungsbahn des Längenmeßtasters anzeigt. Dieser
Einstellvorgang erfordert insbesondere bei schwierigen Oberflächenkonturen viel
Erfahrung und darüber hinaus einen beträchtlichen Zeitaufwand. Darüber hinaus besteht
auch die Gefahr einer Beschädigung des Längenmeßtasters, da beim ersten Prüflauf
sich der Abstand zwischen der Oberfläche des Werkstückes und der Bahn des Längenmeßtasters
so verringern kann, daß das Werkstück gegen den Längenmeßtaster und dessen Stößel
stößt und ihn so beschädigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Prüfung
der Oberfläche eines Werkstückes zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Vorrichtung
nicht aufweist und bei der eine Einstellung der Oberfläche des Werkstückes parallel
zur Bahn des Längenmeßtasters einfach, genau und ohne Gefahren für die Vorrichtung
auch von ungeübten Personen durchzuführen ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
die horizontale Führung für den elektromechanischen Längenmeßtaster eine Rastung,
einen Anschlag oder dergleichen aufweist, die so angeordnet ist, daß während der
Einrastung die Tastspitze des Längenmeßtasters auf einer Linie liegt, die durch
die Kippachse der Auflage läuft und senkrecht auf der Bewegungsbahn des Längenmeßtasters
steht.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann mittels der Rastung oder
dem Anschlag der Längenmeßtaster, u.U. sogar selbsttätig durch die Vorrichtung,
in die Lage gebracht werden, in der die preßspitze des Längenmeßtasters auf der
durch die Kippachse der Auflagq4ehendE1und senkrecht auf der Bewegungsbahn des Längenmeßtasters
stehender Linie liegt. Wird in dieser Lage der Längenmeßtaster durch eine entsprechende
Verstellung seiner Halterung in Richtung der Linie auf das Werkstück zu bewegt,
so kommt sie auf dessen Oberfläche zwangsläufig in einem Punkt zur Auflage, in dem
unterschiedliche Kippstellungen ohne merklichen Einfluß auf den Ausschlag der Meßspitze
des Stößels sind. Wird jetzt der Längenmeßtaster
entlang seiner
Bewegungsbahn verstellt und durch Kippen der Auflage des Werkstückes wieder der
gleiche Ausschlag des Meßstößels und damit auch der MeBspannung eingestellt, so
ergibt sich unmittelbar eine Parallelität der zu prüfenden Oberfläche in bezug zu
der Bewegungsbahn des Längenmeßtasters. Die gesamte Einstellung der Vorrichtung
erfordert also nur zwei Einzelvorgänge, die unmittelbar zum gewünschten Ergebnis
führen Die Einstellung kann auch von ungeübten Personen ohne Schwierigkeiten durchgeführt
werden. Ein weiterer Vorteil besteht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin,
daß eine Beschädigung des Längenmeßtasters ausgeschlossen werden kann, wenn dafür
gesorgt wird, daß zu Beginn die Kipplage der Auflage so eingestellt wird, daß sich
die Oberfläche des Werkstückes von dem Rastpunkt weg mit Sicherheit entfernt. Wird
jetzt der Längenmeßtaster zu dem neuen Auflaufpunkt verfahren, so vergrößert sich
mit Sicherheit der Abstand zwischen Meßspitze und Oberfläche, so daß keine Beschädigungen
auftreten können. Die Justage erfolgt dann durch vorsichtiges Kippen der Auflage
bei Beobachtung der Meßanzeige so lange, bis die gleiche Meßanzeige vorliegt wie
im Rastpunkt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Kippachse
der Auflage im Bereich eines Randes der Auflage liegt.
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Dadurch können die beiden Einstellpunkte besonders weit auseinanderliegen,
so daß sich eine besonders einfache und genaue Einstellmbglichkeit ergibt.
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Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß
die Auflage entfernt von der Kippachse auf einer Rändelschraube zur vertikalen Einstellung
abgestützt ist. Das Rändelrad der Rändelschraube kann seitlich vorstehen, so daß
eine einfache Handhabung möglich ist. Außerdem liegt die Rändelschraube von der
Kippachse weit entfernt, wodurch sich eine feine Einstellung ergibt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zur Bewegung
des Längenmeßtasters im wesentlichen parallel zur Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes
in an sich bekannter Weise eine Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, die den Längenmeßtaster
über eine Wegstrecke vorbestimmter Länge gleichmäßig bewegt, wobei die Antriebsvorrichtung
an einer Halterung befestigt ist, die zur Einstellung des Beginns der Bewegungsbahn
der Tastspitze des Längenmeßtasters in Richtung der Abtastbahn des Längenmeßtasters
einstellbar ist. Bei dieser Ausfthrungsform ist der Rastpunkt oder der Anschlag
durch den einen Endgegeben.
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punkt der Bewegungsbahn des Längenmeßtasters/ Dieser Endpunkt der
Bewegungsbahn kann durch die horizontale Verstellmöglichkeit der Halterung mit der
durch die Kippachse gehenden und auf der Bewegungsbahn des Längenmeßtasters stehenden
Linie zur Deckung gebracht werden.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfthrungsbeispieles
soll die Erfindung näher erläutert werden.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Prüfung der Oberfläche
eines Werkstückes 1 dargestellt. Das Werkstück 1 ist zur Verdeutlichung der Funktionsweise
der Vorrichtung tbertrieben
keilförmig dargestellt. In der Praxis
handelt es sich meistens um wesentlich geringere Keilförmigkeiten, jedoch ist die
erfindungsgemaße Vorrichtung prinzipiell bei beliebigen Werkstück formen anwendbar.
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Das Werkstück 1 liegt auf einer Auflage 2 auf, die um eine Kippachse
3 kippbar ist, die durch eine Blattfeder gebildet ist, die von einer Grundplatte
4 gehalten ist. Die Kippachse 3 liegt im wesentlichen auf der einen Seite der Auflage
2, während die Auflage auf ihrer anderen Seite durch eine Rändelschraube 5 abgestützt
ist, die in einer Gewindebohrung 6 in der Grundplatte 4 in Richtung eines Pfeiles
7 drehbar ist, so daß der in der Zeichnung rechte Teil der Auflage 2 in Richtung
eines Doppelpfeiles 8 vertikal verstellbar ist.
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Die Grundplatte 4 liegt abnehmbar über Stützen 9 und 10 auf einem
Tisch 11 auf, in dem eine Stange 12 im wesentlichen horizontal in Richtung eines
Doppelpfeiles 13 verstellbar geführt ist. An der Stange 12 befindet sich eine Säule
14, an der ein Arm 15 in Richtung eines Doppelpfeiles 16 vertikal verstellbar und
durch eine Klemmschraube 17 festklemmbar ist.
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An dem Arm 15 ist en Wagen 18 horizontal beweglich geführt und gehalten,
so daß ein an ihm über einen Arm 19 befestigter elektromechanischer Längenmeßtaster
20 in Richtung eines Doppelpfeiles 21 im wesentlichen horizontal hin- und herbewegbar
ist. Die horizontale Bewegung des Wagens 18 erfolgt über eine Spindel 22, de von
einem Motor 23 in Richtung eines Doppelpfeiles 24 gedreht wird. Der Motor 23 ist
so gesteuert,
daß der elektrische Längenmeßtaster 20 zum Durchlaufen
eines Meßweges über eine vorgegebene Wegstrecke bewegt wird, wobei der Beginn der
Meßstrecke die Ruhelage der Antriebsvorrichtung ist und nach jedem Meßvorgang wieder
eingenommen wird.
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Der Längenmeßtaster 20 weist eine Tastspitze 25 auf, die bei der
Bewegung des Längenmeßtasters 20 über eine Oberfläche 26 des Werkstückes 1 gleitet
und diese dabei abtastet und eine der Rauhigkeit oder Welligkeit der Oberfläche
entsprechende elektrische Meßspannung abgibt, die durch ein nicht dargestelltes
Anzeigegerät ablesbar ist. In der Regel ist an den elektrischen Längenmeßtaster
20 ein Schreib- oder Auswertegerät angeschlossen.
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Bei der dargestellten Vorrichtung befindet sich die Tastspitze 25
auf einer gestrichelten Linie 27, die durch die Kippachse 3 geht und außerdem senkrecht
auf der durch den Doppelpfeil 21 angedeuteten Bewegungsbahn des Längenmeßtasters
20 steht. Dies istdle Ruhelage und der Beginn der Meßstrecke.
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Die Ruhelage oder der Rastpunkt ist somit durch die Funktion und den
Rücklauf der Antriebsvorrichtung für den Wagen 18 gegeben.
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Um die Tastspitze 25 in dem Rastpunkt bzw. der Ruhelage genau auf
die gestrichelte Linie 27 zu bringen, läßt sich die Stange 12 in Richtung des Doppelpfeiles
13 in dem Tisch 11 verstellen.
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Bei der Benutzung wird zunächst das Werkstück 1 auf die
Auflage
2 aufgelegt und der Arm 15 auf der Säule 14 so lange herabbewegt, bis die Tastspitze
25 auf der Oberfläche 26 aufstößt, was durch Beobachtung der Meßanzeige festgestellt
wird.
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Die Rändelschraube 5 ist dabei so eingestellt, daß die Oberfläche
26 von der Linie 27 aus nach rechts etwas nach unten verläuft. Danach wird durch
Einschalten des Motors 23 der Wagen 18 nach rechts bis zum Ende der vorgegebenen
Meßstrecke verfahren. Wegen der Einstellung der Oberfläche 26 nach rechts unten
kann dabei keine Beschädigung des empfindlichen Längenmeßtasters 20 auftreten. In
der neuen Endstellung wird durch Drehen der Rändelschraube 5 die rechte Seite der
Auflage 2 so weit nach oben bewegt, bis die Tastspitze 25 den gleichen Ausschlag
zeigt wie am anderen End- oder Rastpunkt der Bewegungsbahn auf der Linie 27. Die
Oberfläche 26 des Werkstückes 1 ist so parallel zu der Bewegungsbahn des Längenmeßtasters
20 in Richtung des Doppelpfeiles 21 eingestellt, ohne daß weitere Justagevorgänge
erforderlich sind.