DE2660993C2

DE2660993C2 - Measuring device for measuring the surface quality of a workpiece

Info

Publication number: DE2660993C2
Application number: DE19762660993
Authority: DE
Inventors: Kurt 7220 Villingen-Schwenningen Kreiensen
Original assignee: Hommelwerke GmbH
Current assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Priority date: 1976-12-01
Filing date: 1976-12-01
Publication date: 1986-09-25

Description

2525th

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten ArtThe invention relates to a measuring device of the type mentioned in the preamble of claim 1

Bei einer bekannten Vorrichtung der betreffenden Art bewegt die Vorschubeinrichtung die Tastspitze des Meßwandlers parallel zur Oberfläche des zu prüfenden Werkstücks hin und her. Soll eine Abtastung der Oberfläche entlang mehrerer paralleler Pfade erfolgen, um so nicht nur eine lineare, sondern auch eine flächige Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit durchzuführen, so bewegt sich die Tastspitze nicht nur hin und her, sondern auch schrittweise seitlich.In a known device of the type in question, the feed device moves the probe tip of the Transducer parallel to the surface of the workpiece to be tested back and forth. Shall be a scan of the surface take place along several parallel paths, thus not only a linear, but also an area test the surface properties, the probe tip not only moves back and forth, but also gradually sideways.

Durch die DE-PS 9 69 690 ist eine Einrichtung zum kontinuierlichen Aufzeichnen des Profils einer Oberfläche unter Verwendung eines über die Oberfläche gleitenden Tasters bekannt, der nach Erreichen der Endlage zurücktransportiert wird. Über die Art des Rücktransports ist nichts gesagt.DE-PS 9 69 690 provides a device for continuously recording the profile of a surface known using a button that glides over the surface, which after reaching the end position is transported back. Nothing is said about the type of return transport.

Bei der Verwendung derartiger Meßvorrichtungen muß normalerweise nach dem Aufsetzen der Tastspitze des Meßwandlers die von diesem abgegebene Spannung an einem Anzeigeinstrument beobachtet werden um festzustellen, wann das Aufsetzen abgeschlossen ist, um dann die Vorschubeinrichtung in Gang zu setzen. Diese Beobachtung erfordert jedoch eine bestimmte Zeit, die den gesamten Meßvorgang verlängert. Ein unkontrolliertes Aufsetzen hat den Nachteil, daß eine unkorrekte Abtastung der Oberfläche möglich ist, z. B. so, daß die Tastspitze überhaupt nicht aufliegt.When using such measuring devices normally after placing the probe tip of the transducer, the voltage output by it can be observed on a display instrument to determine when the touchdown is complete and then to start the feed device. However, this observation requires a certain time, which lengthens the entire measuring process. An uncontrolled one Placement has the disadvantage that incorrect scanning of the surface is possible, e.g. B. so, that the probe tip is not resting at all.

Durch die DE-PS 8 91 374 ist ebenfalls eine Meßvorrichtung der betreffenden Art bekannt, bei der das Tastsystem durch elektrische Einrichtungen in Schwingung versetzt wird, wobei die Steuerung der Schwingungen durch die Berührung der Tastnadel mit der Oberfläche auf elektrischem Wege vorgenommen wird. Das Tastsystern ist dabei auf Resonanz abgestimmt, so daß insgesamt ein Oszillator gebildet ist, dessen Frequenz durch die Resonanzfrequenz des Tastsystems bestimmt ist. Die Tastnadel berührt dabei die abzutastende Oberfläche immer nur kurzzeitig, so daß im Ergebnis das Oberflächenprofil punktweise abgefühlt wird. Der Vorschub des Tastsystems über die abzutastende Oberfläche hinweg erfolgt dabei unabhängig von der Auslenkung der Tastnadel. Die genannte Schrift vermag daher keine Anregung zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe zu geben.From DE-PS 8 91 374 a measuring device of the type in question is also known in which the probe system is vibrated by electrical devices, the control of the vibrations is carried out electrically by touching the wand with the surface. The touch system is tuned to resonance, so that a total of an oscillator is formed whose frequency is through the resonance frequency of the probe system is determined. The wand touches the surface to be scanned always only for a short time, so that as a result the surface profile is sensed point by point. The advance of the probe system over the surface to be scanned takes place independently of the deflection of the Wand. The cited document is therefore not able to suggest a solution to the solution on which the invention is based Task to give.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung der betreffenden Art zu schaffen, die in der Handhabung vereinfacht ist und ein sicheres Arbeiten gewährleistetThe invention is therefore based on the object to provide a measuring device of the type in question, which is shown in handling is simplified and safe working is guaranteed

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre gelöstThe object on which the invention is based is achieved by what is stated in the characterizing part of claim 1 Teaching solved

Nach dieser Lehre wird der Start der Vorschubeinrichtung von dem Aufsetzen der Tastspitze des Meßwandlers auf die zu prüfende Oberfläche abhängig gemacht Beim Auftreffen auf die zu prüfende Oberfläche bewegt sich die Tastspitze genauso, als ob sie eine Unebenheit auf der Oberfläche abtastet und erzeugt so eine Ausgangsspannung, die bei Auftreten ganz einfach den Start der Vorschubeinrichtung bewirktAccording to this teaching, the start of the feed device is from the placement of the probe tip of the transducer Made dependent on the surface to be tested When it hits the surface to be tested the stylus tip moves as if it were scanning an unevenness on the surface and thus creates it an output voltage which, when it occurs, simply causes the feed mechanism to start

Nach der im Anspruch 2 gekennzeichneten Weiterbildung wird die Ausgangsspannung des elektromechanischen Meßwandlers in einem Differenzierglied differenziert und die so gebildete Spannung für die Steuerung des Tastarmes ausgenutzt Solange die Tastspitze über die Oberfläche bewegt wird, entsteht ständig eine differenzierte Spannung, die erst verschwindet, wenn die Vorschubeinrichtung stillgesetzt wird und damit auch die Ausgangsspannung des Meßwandlers konstant bleibt In diesem Fall wird die differenzierte Spannung zu null, wodurch die Betätigung einer Abhebeeinrichtung für den Tastarm bewirkt wird.According to the development characterized in claim 2, the output voltage of the electromechanical The transducer is differentiated in a differentiator and the voltage thus formed is used for the control of the probe arm used As long as the probe tip is moved over the surface, a differentiated voltage, which only disappears when the feed device is stopped and thus also the output voltage of the transducer remains constant In this case the differentiated voltage to zero, whereby the actuation of a lifting device for the probe arm is effected.

Insgesamt ergibt sich somit bei Ausnutzung aller Vorteile eine Meßvorrichtung, bei der nach Drücken eines Startknopfes sich die zunächst abgehobene Tastspitze langsam mit vorherbestimmter Geschwindigkeit auf die Meßoberfläche absenkt, worauf dann durch Erscheinen des durch das Aufruhen auf die Meßoberfläche bewirkten Ausgangssignals am Ausgang des Meßwandlers nach Differenzierung das Startsignal für die Vorschubeinrichtung entsteht. Danach bewegt die Vorschubeinrichtung die Abtastnadel über den Meßweg. Erreicht die Vorschubeinrichtung ihre Endstellung, so verschwindet das Abtastsignal am Ausgang des Meßwandlers, wodurch das Anheben der Tastspitze bewirkt wird. Danach läuft die Vorschubeinrichtung in ihre Ausgangsstellung zurück.Overall, when all advantages are used, there is thus a measuring device in which, after pressing a With the start button, the first lifted probe tip slowly moves at a predetermined speed on the Measurement surface lowers, which is then caused by the appearance of the resting on the measurement surface Output signal at the output of the transducer, after differentiation, the start signal for the feed device arises. The feed device then moves the scanning needle over the measuring path. Reached the Feed device its end position, the scanning signal disappears at the output of the transducer, whereby the lifting of the probe tip is effected. The feed device then moves into its starting position return.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing.

F i g. 1 zeigt schematisch die gesamte Meßvorrichtung mit dem Meßwandler,F i g. 1 shows schematically the entire measuring device with the transducer,

Fig.2 verdeutlicht schematisch die wesentlichen elektrischen Steuervorgänge für den Start der Vorschubeinrichtung. 2 illustrates schematically the essential electrical control processes for starting the feed device.

Fig. 1 zeigt einen elektromechanischen Meßwandlcr 1, dessen Tastspitze 2 sich an einem nicht sichtbaren Tastarm befindet und die aus dem Gehäuse des Meßwandlers 1 herausragt. Der elektromechanische Meßwandler 1 ist an einer Stange 3 befestigt, die in Richtung von Pfeilen 4 durch eine Vorschubeinrichtung 5 hin- und herbewegbar ist. Die Vorschubeinrichtung 5 steht fest mit einem Tisch 6 in Verbindung, auf dem ein Werkstück 7 aufgelegt ist, dessen Oberfläche 8 zu prüfen ist.Fig. 1 shows an electromechanical transducer 1, the probe tip 2 of which is located on an invisible probe arm and which comes from the housing of the transducer 1 protrudes. The electromechanical transducer 1 is attached to a rod 3 facing in the direction of arrows 4 can be moved back and forth by a feed device 5. The feed device 5 is stationary with a table 6 in connection, on which a workpiece 7 is placed, the surface 8 of which is to be checked.

F i g. 2 zeigt schematisch vereinfacht ein Blockschaltbild einer einfachen Steuerung für den Start der Vorschubeinrichtung und die Steuerung einer Abhebeeinrichtung für den Tastarm. Der Ausgang des elektromechanischen Meßwandlers 1 ist über einen Verstärker 9 mit einem Differenzierglied 10 verbunden, dessen SignalF i g. 2 shows, in a schematically simplified manner, a block diagram of a simple control for starting the feed device and the control of a lifting device for the probe arm. The output of the electromechanical The transducer 1 is connected via an amplifier 9 to a differentiating element 10, the signal of which

durch ein Zeitglied 11 verzögert einen Schalter 12 betätigt, der einen Motor 13 der Vorschubeinrichtung 5 einschaltet. a switch 12 is actuated delayed by a timer 11, which switches on a motor 13 of the feed device 5.

Ein Schaltkreis zur Betätigung einer Abhebeeinrichtung für den Tastarm, die in F i g. 1 nicht näher dargestellt ist, weist einen Druckschalter 33 auf, der über einen normalerweise geschlossenen Schaltkontakt 15 und ein durch einen Widerstand 16 und einen Kondensator 17 angedeutetes Zeitglied eine Spule 18 einen Elektromagneten der Abhebeeinrichtung mit einer Stromquelle 19 verbindet. Das öffnen des Schaltkontakts 15 eriolgt bei Verschwinden der differenzierten Spannung am Ausgang des Differenziergliedes 10 bzw. am Ausgang des Zeitgliedes 11.A circuit for actuating a lifting device for the probe arm, which is shown in FIG. 1 not shown in detail is, has a pressure switch 33, which is via a normally closed switching contact 15 and a timer, indicated by a resistor 16 and a capacitor 17, a coil 18 Electromagnet of the lifting device connects to a power source 19. Opening the switch contact 15 results when the differentiated voltage at the output of the differentiating element 10 or at the output of the timer 11.

Bei Betrieb wird durch Betätigung des Druckschalters 14 von Hand oder auch durch eine Programmsteuerung das Absenken des elektromechanischen Meßwandlers 1 bewirkt, und zwar so lange, bis die Tastspitze 2 auf die Oberfläche 8 aufstößt. Dadurch entsteht am Ausgang des Meßwandlers 1 eine Spannung, die in dem Verstärker 9 verstärkt und anschließend in dem Differenzierglied 10 differenziert wird. Nach einer durch das Zeitglied 11 vorgegebenen Zeit erscheint die differenzierte Spannung am Schalter 12, der so betätigt wird und den Motor 13 für die Vorschubbewegung einschaltet. During operation, the pressure switch 14 is actuated by hand or by a program control the lowering of the electromechanical transducer 1 causes, and so long until the probe tip 2 strikes the surface 8. This creates a voltage at the output of the transducer 1, which in the Amplifier 9 is amplified and then differentiated in the differentiating element 10. After one through the Time element 11 given time appears the differentiated Voltage at the switch 12, which is actuated and switches on the motor 13 for the feed movement.

Während der Vorschubbewegung liefert der Meßwandler 1 eine Wechselspannung, die ständig für eine Schließung des Schaltkontakts 15 und damit für ein Aufliegen der Tastspitze 2 sorgt. Am Ende des Vorschubweges kommt die Tastspitze 2 zur Ruhe, so daß der Meßwandler 1 auch keine wechselnde Spannung mehr abgibt. Damit verschwindet auch seine Ausgangsspannung und somit auch die Steuerspannung für den Schaltkontakt 15, so daß dieser geöffnet und die Spule 18 stromlos wird, wodurch die Tastspitze 2 angehoben wird.During the feed movement, the transducer 1 provides an alternating voltage that is constantly for a Closure of the switching contact 15 and thus ensures that the probe tip 2 rests. At the end of the feed path the probe tip 2 comes to rest, so that the transducer 1 no longer emits an alternating voltage. This also means that its output voltage disappears and thus also the control voltage for the switching contact 15, so that this is opened and the coil 18 is de-energized, whereby the probe tip 2 is raised.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims

Claim:

Measuring device for measuring the surface quality of a workpiece, with a preferred electromechanical transducer, the probe arm of which is provided with a probe tip in the scanning direction is biased, and with a feed device to which the probe is attached and which the probe tip of the transducer leads over the surface to be tested, characterized in that the output voltage of the electromechanical transducer (1) the start of the feed device (5) triggers and that the output voltage of the electromechanical transducer (1) in a differentiator (10) is differentiated and controls a lifting device (17, 18, 19) for the probe arm (3), such that the lifting device (17, 18, ί9) the Probe arm lifts off the surface of the workpiece to be measured (7) when the differentiated signal disappears when the feed device (5) is stopped.