DE2857231A1

DE2857231A1 - MEASURING PROCESS BY MEANS OF GAUGE BLOCKS AND MEASURE GAUGE BLOCKS

Info

Publication number: DE2857231A1
Application number: DE19782857231
Authority: DE
Inventors: H Sigg; R Viret; E Waser; H Wegmann
Original assignee: Meseltron SA
Current assignee: Meseltron SA
Priority date: 1977-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1980-12-04

Description

Verfahren zum Messen mittels Normal-Paßstücken und Normal-Paßstück Method for measuring using standard fitting pieces and standard fitting pieces

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung mittels eines oder mehrerer entsprechend der gewünschten Höhe gestapelter Normal-Paßstücke sowie auf ein Normal-Paßstück zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for measurement by means of one or more standard fitting pieces stacked according to the desired height and on a standard fitting piece for carrying out the method according to the invention.

Normal-Paßstücke werden zum direkten Vermessen und zum Eichen von Meßinstrumenten verwendet. Aufgrund der Beschaffenheit ihrer Meßflächen können sie untereinander durch Adhäsion so kombiniert und verbunden werden, daß ein Standard- oder Eichmaß beliebiger Länge mit einer Auflösung oder Unterteilung von Ι μΐη entsteht (DIN 861).Normal adapters are used for direct measurement and calibration used by measuring instruments. Due to the nature of their measuring surfaces, they can be combined with one another through adhesion and connected that a standard or gauge of arbitrary length with a resolution or subdivision of Ι μΐη arises (DIN 861).

Bei direkter Messung mittels eines aus einem oder mehreren Normal-Paßstücken gebildeten Eichmaßes wird im allgemeinen das zu vermessende Werkstück im Meßfeld einer Vergleichsvorrichtung in eine Spanneinrichtung eingesetzt, nachdem zuvor das Werkstück am gewünschten Meßpunkt abgetastet wurde. Darauf wird anstelle des Werkstücks eine Reihe von Paßstücken eingesetzt, deren bekannte Abmessungen eine BezugsmessungIn the case of direct measurement by means of a standard made up of one or more standard adapters, in general the workpiece to be measured is inserted into a clamping device in the measuring field of a comparison device after previously the workpiece has been scanned at the desired measuring point. Instead of the workpiece, a number of fitting pieces are then placed on it used, the known dimensions of which are a reference measurement

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erlauben. Der in beiden Fällen gleiche Meßdruck ist bekannt und die Vergleichseinrichtung dient als Nullanzeiger.allow. The measured pressure, which is the same in both cases, is known and the comparison device serves as a zero indicator.

In manchen Fällen ist es allerdings nicht oder nur unter Schwierigkeiten möglich, eine Vergleichseinrichtung zu verwenden und somit bei bekanntem Druck zu messen; in anderen Fällen ist eins einfache Berührungsanzeige wünschenswert oder ausreichend.In some cases, however, it is not possible, or only with difficulty, to use a comparison device and thus measuring at a known pressure; in other cases a simple touch display is desirable or sufficient.

Dies kommt vor allem bei der Regulierung oder Nulleinstellung einer Bearbeitungs- oder Meßmaschine in Betracht. In diesem Fall findet nämlich die Kennzeichnung der Werkzeugposition oder des Visiergeräts gegenüber der Bezugsfläche häufig durch Abtasten der Oberfläche eines oder einiger gestapelter Paßstücke statt, die zwischen der Bezugsfläche und dem Werkzeug oder der Visiervorrichtung eingesetzt worden sind.This is particularly important when regulating or setting a zero of a machining or measuring machine. In this case namely, the marking of the tool position or the sighting device in relation to the reference surface is often found by scanning the surface of one or more stacked fittings held between the reference surface and the tool or sighting device have been used.

Die Genauigkeit genannter Kennzeichnung hängt in gewissem Maß von dem Druck ab, den das Werkzeug auf das Eichmaß ausübt. Sie wird daher beeinflußt durch das Fingerspitzengefühl der Bedienungsperson und die Art der Maschine.The accuracy of said marking depends to a certain extent on the pressure that the tool exerts on the standard. It is therefore influenced by the dexterity of the operator and the type of machine.

Die Erfindung beugt dieser Unannehmlichkeit vor und bezweckt die Schaffung eines Verfahrens zur Durchführung von Messungen mit Hilfe von Normal-Paßstücken, bei dem der Meßdruck nicht bekannt zu sein braucht. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Normal-Paßstück eines Stapels mit einem Tastgerät den Augenblick des Kontakts anzeigt.The invention overcomes this inconvenience and aims to provide a method for making measurements with the help of normal adapters, in which the measuring pressure is not needs to be known. It is characterized in that the last standard fitting piece of a stack with a feeler indicates the moment of contact.

Die Erfindung hat gleichermaßen ein Normal-Paßstück zum Gegenstand, mit dem die Messung nach Erfindung durchgeführt werden kann. Es ist daduch gekennzeichnet, daß es ein in Schwingung gehaltenes Element, ein Schwingungsanzexgegerät für dieses Element und mindestens eine Möglichkeit der Signalisierung von Schwingungsänderungen enthält.The invention also has a standard adapter for the subject, with which the measurement according to the invention can be carried out. It is characterized as vibrating held element, a vibration display device for this element and at least one possibility of signaling of vibration changes.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Based on the exemplary embodiments shown in the drawing the invention is explained in more detail. Show it:

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Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Normal-PaßStücks,Fig. 1 is a longitudinal section of a normal fitting according to the invention,

Fig. 2 den Querschnitt des erfindungsgemäßen Normal- Paßstücks, Fig. 2 shows the cross section of the normal fitting according to the invention,

Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt einer Ausführungsvariante der Erfindung gemäß Fig. 1, 3 shows a partial longitudinal section of an embodiment variant of the invention according to FIG. 1,

Fig. 4 Aufriß und Ansicht eines Elements von Fig. 3,Fig. 4 is an elevation and view of an element of Fig. 3;

Fig. 5 den Längsschnitt eines Teils einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,5 shows the longitudinal section of part of a further embodiment of the invention,

Fig. 6 eine Außenansicht des Normal-Paßstücks,Fig. 6 is an external view of the normal fitting,

Fig. 7 das Blockschaltbild einer Ausführungsform der elektronischen Schaltung des Normal-PaßStücks,7 shows the block diagram of an embodiment of FIG electronic switching of the normal passport,

Fig. 8 ein detaillierteres Schaltbild der Elemente der Fig. 7,Fig. 8 is a more detailed circuit diagram of the elements of Fig. 7;

Fig. 9 ein vervollständigtes Schaltbild der Schaltung der Fig. 8 und9 is a completed circuit diagram of the circuit of FIGS. 8 and 8

Fig. 10 das Blockschaltbild einer weiteren elektronischen Schaltung des Normal-PaßStücks.10 shows the block diagram of a further electronic Switching of the normal passport.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Paßstück in Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds, dessen Flächen B und C die geeichten Entfernungsflächen sind. Im Innenraum des Normal-PaßStücks ist eine vorzugsweise aus einer Metallplatte bestehende Lamelle L vorgesehen, die durch einen Motor M mit Resonanzfrequenz in Schwingung versetzt wird.Fig. 1 shows a fitting according to the invention in the form of a right-angled Parallelepiped, whose surfaces B and C are the calibrated distance surfaces. Inside the normal passport is a preferably made of a metal plate lamella L is provided, which is driven by a motor M with resonance frequency is set in vibration.

Der Motor M besteht aus aufeinandergeschichteten piezoelektrischen Kristallen Cr 1 und Cr 2. Eine weitere Schicht piezo-The motor M consists of stacked piezoelectric Cr 1 and Cr 2 crystals. Another layer of piezo-

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elektrischer Kristalle Cr 3 und Cr 4 dient als Transduktor T zum Umformen der mechanischen Schwingungen der vibrierenden Lamelle L in ein elektrisches Signal. Die beiden Schichten _: aus piezoelektrischen Kristallen sind zwischen der Lamelle L und der Grundfläche B des Normal-PaßStücks durch eine Schraube mit einer gewissen überspannung festgehalten. Dadurch ergibt sich eine sehr geringe Schwingungsamplitude der Lamelle L; sie bewegt sich in der Größenordnung von einigen Zehntel μΐη. Außerdem ist im Innern des Normal-Paßstücks ein Raum für die Elemente der elektronischen Schaltung E zur Betätigung und Anzeige sowie für die Energiequelle in Form einer Batterie P vorgesehen. Die Signalvorrichtung für den mechanischen Kontakt mit einem äußeren Gegenstand (oder Taster) ist als an der Rückwand befestigte Lampe La ausgebildet.electrical crystals Cr 3 and Cr 4 serves as a transducer T for converting the mechanical oscillations of the vibrating lamella L into an electrical signal. The two layers _: made of piezoelectric crystals are held between the lamella L and the base B of the normal fitting piece by a screw with a certain overvoltage. This results in a very low oscillation amplitude of the lamella L; it is on the order of a few tenths of a μΐη. In addition, a space for the elements of the electronic circuit E for actuation and display and for the energy source in the form of a battery P is provided inside the standard fitting. The signaling device for mechanical contact with an external object (or button) is designed as a lamp La attached to the rear wall.

Der dünnere oder flexible Teil F der Fläche C reagiert sehr empfindlich bei mechanischem Kontakt mit jedem äußeren Gegenstand. Dieser flexible Teil F des Normal-PaßStücks enthält eine Regulierschraube Vi, durch die der Abstand bis zur Lamelle L genau reguliert werden kann.The thinner or flexible part F of the surface C is very sensitive in the event of mechanical contact with any external object. This flexible part F of the standard fitting contains a regulating screw Vi, through which the distance to the lamella L can be precisely regulated.

Aus dem Schnitt von Fig. 2 geht hervor, daß die Grundfläche B zusammen mit den Seitenwänden möglichst ein v-förmiges Stück bilden sollten, wodurch sich die Steifigkeit des Ganzen erhöht.From the section of Fig. 2 it can be seen that the base B together with the side walls is as possible a V-shaped piece should form, which increases the rigidity of the whole.

Zur erfindungsgemäßen Durchführung einer Messung verbindet man die Grundfläche mit weiteren Paßstücken, bis die erforderliche Höhe erreicht ist. Berührt dann ein Gegenstand den flexiblen Teil F der Oberfläche C, so gibt der Teil F leicht nach, wodurch die Regulierschraube Vi die vibrierende Lamelle L berührt. Der Anzeiger der elektronischen Schaltung E zeigt jede Veränderung des Schwingungszustandes an und signalisiert den Augenblick des Kontakts, z.B. durch Einschalten der Lampe La.To carry out a measurement according to the invention, one connects the base with further adapters until the required height is reached. Then an object touches the flexible one Part F of the surface C, the part F yields slightly, whereby the regulating screw Vi contacts the vibrating lamella L. The indicator of the electronic circuit E shows every change in the vibration state and signals the Moment of contact, e.g. by switching on the lamp La.

In einer zweiten Ausführungsform, deren Inneres in Fig. 3 gezeigt ist, sind Motor M und Transduktor T durch eine Sandwich-Schicht gebildet, wobei die inneren Elektroden El derIn a second embodiment, the interior of which is shown in Fig. 3, the motor M and transducer T are sandwiched formed, the inner electrodes El

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piezoelektrischen Kristalle Cr 1 und Cr 2 gemäß Fig. 4 (die piezoelektrischen Kristall Cr 2 zeigt.) in zwei gleiche Teile geteilt sind. Diese Kristalle sind in der Mitte durchgebohrt und werden durch die Schraube V mit einer gewissen überspannungfestgehalten. Auf diese Art wird der Motor M z.B. durch das linke Halb-Sandwich und der Transduktor durch as rechte gebildet. Das System funktioniert wie mit zwei Sandwiches.piezoelectric crystals Cr 1 and Cr 2 according to FIG. 4 (the piezoelectric crystal Cr 2 shows.) are divided into two equal parts. These crystals are drilled through in the middle and are held in place by the screw V with a certain overvoltage. In this way the motor M is formed e.g. by the left half-sandwich and the transducer by the right one. The system works like two sandwiches.

In einer dritten Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind Motor und Transduktor elektromagnetisch, wobei der Kern des Elektromagneten L1 beim Transduktor aus einem Dauermagneten besteht. Sie könnten ebenfalls elektrodynamisch sein, mit einem oder mehreren an der vibrierenden Lamelle L befestigten Dauermagneten, die im Innern von Spulen verschiebbar sind.In a third embodiment according to FIG. 5, the motor and Electromagnetic transducer, the core of the electromagnet L1 in the transducer consists of a permanent magnet. she could also be electrodynamic, with one or more permanent magnets attached to the vibrating lamella L, which can be moved inside coils.

Zur Signalisierung des mechanischen Kontakts kommen noch andere Möglichkeiten als die Lampe La in Betracht. Eine davon besteht darin, das Signal drahtlos auf kurze Entfernung zu übertragen. Dies ist leicht zu erreichen, wenn man die Lampe La durch eine kleine Antenne ersetzt, die direkt mit den Klemmen des Motorkreises oder einer Schaltung zur Verstärkung der Motorklemmenspannung verbunden wird. Dann muß der Schwingungsanzeigekreis ebenfalls eine Antenne erhalten und kann wie die Signalvorrichtung für die Schwingungsänderungen in einem Abstand vorgesehen werden.Other possibilities than the lamp La can also be considered for signaling the mechanical contact. One of those consists in transmitting the signal wirelessly over a short distance. This is easy to achieve when you have the lamp La replaced by a small antenna that connects directly to the terminals of the motor circuit or a circuit for amplifying the motor terminal voltage. Then the oscillation indicator circuit must also get an antenna and can like the signal device for the vibration changes at a distance are provided.

Weitere infrage kommende Signalisierungseinrichtungen wären akustische und mit Ultraschall oder Infrarot arbeitende Einrichtungen, die den Kontakt an einen entfernten Empfänger signalisieren, oder eine Kombination dieser Möglichkeiten usw.Other possible signaling devices would be acoustic and ultrasonic or infrared devices, that signal contact to a remote recipient, or a combination of these possibilities, etc.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist der flexible Teil F mittels einer Dichtung j mit den Seitenwänden und der Vorwand verbunden. As can be seen from Fig. 6, the flexible part F is means a seal j connected to the side walls and the front wall.

Bei dem erfindungsgemäßen Normal-Paßstück gemäß den Figuren 1 bis 4 kann die Batterie P durch Abschrauben der Vorderwand leicht ausgetauscht werden.In the normal fitting according to the invention according to the figures 1 to 4, the battery P can be easily replaced by unscrewing the front panel.

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Das Blockschaltbild der Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der elektrischen Schaltung des erfindungsgemäßen Paßstücks. Sie enthält einen Verstärker A eines Rückkopplungskreises, der das Signal des mit der Klemme 2 verbundenen Transduktors T verstärkt und es mit der richtigen Phase dem mit der Klemme 1 verbundenen Motor M zuführt. Ist die Schaltung eingeschaltet, so genügt eine leichte Bewegung, um die Schwingung der Lamelle L mit ihrer Resonanzfrequenz in Gang zu setzen. Der Anzeiger" D ist mit der Klemme 1 und der Masse 3 verbunden; er zeigt durch die Lampe La jedes Einsetzen der Schwingungen der Lamelle L und, wenn es der Schaltungsaufbau gestattet, jede Frequenzveränderung der Schwingungen der Lamelle L an.The block diagram of FIG. 7 shows an embodiment of the electrical circuit of the adapter according to the invention. It includes an amplifier A of a feedback circuit that amplifies the signal of the transducer T connected to terminal 2 and it with the correct phase that of terminal 1 connected motor M supplies. If the circuit is switched on, a slight movement is sufficient to cause the lamella to vibrate L to set in motion with its resonance frequency. The indicator "D is connected to terminal 1 and ground 3; it shows by the lamp La each onset of vibrations of the lamella L and, if the circuit structure allows, each change in frequency the vibrations of the lamella L.

Fig. 8 zeigt deutlicher den Verstärker A und Anzeiger D der elektronischen Schaltung E von Fig. 7. Der Verstärker A enthält einen ersten Belastungsverstärker a.., einen Phasenschieber d> und einen an den Motor M angepaßten Verstärker a₂*Fig. 8 shows more clearly the amplifier A and indicator D of the electronic circuit E of Fig. 7. The amplifier A contains a first load amplifier a .., a phase shifter d> and an amplifier a ₂ * matched to the motor M

Der Anzeiger D umfaßt einen Spitzengleichrichter und einen diesem nachgeschalteten Niveau-Komparator. Der Anzeiger in Fig. 8 spricht nur auf die Amplitude mechanischer Schwingungen an. Die Lampe La wird eingeschaltet, sobald die Schwingungsamplitude niedriger als eine vom Komparator festgelegte Höhe liegt. Gemäß Fig. 9 umfaßt der Anzeiger D außerdem ein Schmalbandfilter F , das zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Anzeigers D bei allen Schwingungsstörungen auf die Resonanzfrequenz der Lamelle L abgestimmt ist.The indicator D comprises a peak rectifier and a level comparator connected downstream of this. The scoreboard in Fig. 8 is only responsive to the amplitude of mechanical vibrations. The lamp La is switched on as soon as the oscillation amplitude is lower than a level determined by the comparator lies. Referring to Fig. 9, the indicator D also includes a narrow band filter F, to increase the sensitivity of the indicator D for all vibration disturbances on the resonance frequency the lamella L is matched.

Bei der in Fig. 10 gezeigten elektronischen Schaltung werden die Schwingungen der Lamelle L nicht selbst aufrechterhalten, sondern in einem getrennten Gerät 0 erzeugt, das an die Motorklemmen 1 und 3 angeschlossen ist. Der Anzeiger D kann einer der vorerwähnten Varienten gleichen, mit oder ohne Filter F , oder von einer Art sein, die es erlaubt, Änderungen . der Ubertragungsimpedanz (Phase und Amplitude) anzuzeigen.In the electronic circuit shown in Fig. 10, do not maintain the vibrations of the lamella L itself, but rather generate it in a separate device 0 that is sent to the Motor terminals 1 and 3 is connected. The indicator D can be one of the aforementioned variants, with or without a filter F, or of some kind that allows changes. the transmission impedance (phase and amplitude).

Eine weitere Variante der beschriebenen Systeme besteht darin,Another variant of the systems described is

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daß man ein Schwingungseiement anstatt zweier verschiedener (Motor und Transduktor) verwendet. In diesem Fall fände der entsprechende elektronische Schaltkreis Verwendung für die Anzeige von Zustandsänderungen des Schwingungserzeugenden Geräts. that one vibration element instead of two different ones (Motor and transducer) used. In this case the corresponding electronic circuit would be used for the display of changes in the state of the vibration generating device.

Die Bedeutung der Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die beschriebenen oder dargestellten Ausführungen. Es kommen auch Mini-Normal-Paßstücke infrage, die weder den elektronischen Schaltkreis E oder den Einsatz P noch beides zugleich enthalten können. Diese Elemente könnten in einem getrennten Behälter untergebracht und das Normal-Paß stück zur Druchführung des Meßverfahrens gemäß der Erfindung verwendet werden. Ebenfalls in Betracht zu ziehen sind Normal-Paßstücke ohne vibrierende Lamelle L, bei denen die obere Fläche C selbst einen Teil enthält, der bei einer Amplitude in der Größenordnung von 0,1 μ eine Maßgenauigkeit von - 1 μ ermöglicht.The meaning of the invention is not limited to that only described or illustrated designs. There are also mini-normal adapters in question, which neither the electronic Circuit E or the insert P can contain both at the same time. These items could be in a separate container housed and the normal passport used to carry out the measuring method according to the invention. Likewise to be considered are normal fittings without vibrating lamella L, in which the upper surface C itself contains a part, which, with an amplitude of the order of 0.1 μ, enables a dimensional accuracy of - 1 μ.

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Claims

SHIP ν. FaNER STREHU SCHÜBEL-HOPF EBBINSHAUS FINCK PCT / DEA "19457 PATENT CLAIMS

1.) Measurement methods using one or more corresponding

the desired height of stacked standard adapters, thereby marked that the last normal fitting of a stack indicates the moment of contact by a probe.

2. Normal adapter for carrying out the method according to claim 1, characterized by a kept vibrating element (L), an indicator (D) for the vibrations of the element and at least one signal device (La) for displaying the changes in state of the
Vibrations.

3. Normal fitting according to claim 2, characterized by a piezoelectric motor (M) to maintain the vibrations.

4. Normal fitting according to claim 2, characterized by an electromagnetic motor (M) to maintain the vibrations.

5. Normal fitting according to claim 2, characterized in that it is used to convert the mechanical Vibrations in an electrical signal contain a piezoelectric transducer (T).

6. normal fitting according to claim 2, characterized in that it is used to convert the mechanical Oscillations in an electrical signal contain an electromagnetic transducer (T).

7. Normal fitting according to claim 2, characterized in that there are two superimposed piezo

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electrical elements (Cr 1, Cr 2) that contain two different ones Electrodes divide the entire contact area between the two piezoelectric elements, whereby the first electrode is used to supply the actuation current for maintaining the vibrations and the second electrode picks up the electrical signal resulting from the mechanical vibrations of the element.

8. normal passport piece according to claim 2, characterized by a single oscillator (0) to maintain the oscillations and to output an electrical one Signal as a status display of the vibrations.

9. normal fitting according to claim 2, characterized by a peak rectifier and a level comparator.

10. Normal fitting according to claim 2, characterized in that the display device (D) is on Narrow band filter (F) tuned to the resonance frequency of the vibrating element (L), a peak rectifier and includes a level comparator.

11. Normal fitting according to claim 2, characterized in that the display device (D) is a phase display device contains.

12. Normal adapter according to claim 2, characterized in that g e k e η η -

ζ e ic hn e t that the vibrating element (L) consists of a lamella (L) arranged inside the standard fitting piece consists. -

13. Normal fitting according to claim 2, characterized in that the vibrating element (L) in part formed by one of the measuring surfaces of the standard fitting will.

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14. Normal adapter according to claims 3 and 4, characterized in that the motor (M) by the electrical signal amplified by the transducer (T) is fed.

15. Normal fitting according to claims 3 and 4, characterized characterized in that an electronic generator feeds the engine.

16. Normal fitting according to claim 2, characterized in that the signaling by an optical Device (La) takes place.

17. Normal adapter according to claim 2, characterized in that the signaling by an acoustic Setup done.

18. Normal fitting according to claim 2, characterized in that the signaling is a system for includes wireless transmission to a separate receiver.

19. Normal adapter according to claim 18, characterized in that the wireless transmission system consists of an electromagnetic transmitter and an electromagnetic receiver.

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