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Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Dicke eines
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feuchten Überzugs
Beschreibung Verfahren und Vorrichtung
zum Messen der Dicke eines feuchten Überzugs Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Dicke eines feuchten Überzugs auf
einem Substrat.
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Bei den bis jetzt bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Messen
der Dicke eines Farbanstrichs oder dergl., während der Anstrich noch feucht ist,
ergeben sich verschiedene Nachteile.
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Zu den bekannten Vorrichtungen dieser Art gehört das von Pfund angegebene
Gerät. Hierzu gehört eine mit einer Kugelfläche versehene konvexe Linse, die an
den feuchten Film angedrückt wird, bis der Mittelpunkt der Fläche das Substrat berührt.
Mit Hilfe des Durchmessers des Farbflecks, der hierbei auf der Oberfläche der Linse
entsteht, kann man die Dicke des Films abschätzen. Bei der Benutzung dieses Geräts
entsteht eine große Fehlstelle auf der Oberfläche des Films, und es können sich
Ungenauigkeiten ergeben, die auf die Oberflächenspannung oder die Wirkung von in
der Farbe bzw. dem Überzug enthaltenen Teilchen sowie auf die Krümmung der F1äche
zurückzuführen sind.
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Bei einem weiteren bekannten Gerät handelt es sich um ein solches
der Kammbauart. Bei diesem Gerät sind Teile vorhanden, die den Zähnen eines Kamms
ähneln, wobei die Enden der Zähne um unterschiedliche Beträge zurückgeschnitten
sind.
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Wird der Kamm an die betreffende Fläche angepreßt, werden
die
an den Enden angeordneten Zähne gegen das Substrat gedrückt, und unter den übrigen
Zähnen erscheinen Lücken von zunehmender Größe. Hierbei werden nur diejenigen Zähne
mit Farbe markiert, welche einen Spalt bilden, dessen Breite geringer ist als die
Dicke des Farbfilms oder des Überzugs.
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Es ist Jedoch schwierig, dieses Gerät nachzuprüfen, und es besteht
die Gefahr einer Abnutzung der Zähne, die mit dem Substrat in Berührung gebracht
werden. Wird das Gerät bei Flächen verwendet, die nicht eben sind, ergeben sich
Fehler von erheblicher Größe.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
und eine verbesserte Vorrichtung zum Messen der Dicke feuchter Überzüge anzugeben.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer Vorrichtung
gelöst, zu der eine Unterstützung gehört, die mit mindestens zwei sich von der Unterstützung
weg erstrekkenden Füßen versehen ist, deren freie Enden sich in Berührung mit dem
Substrat bringen lassen; ferner ist ein Fühler vorhanden, der von der Unterstützung
aus in Richtung auf die durch die freien Enden bestimmte Ebene bzw. von ihr weg
bewegt werden kann; eine Anzeigeeinrichtung dient dazu, die jeweilige Stellung des
Fühlers anzuzeigen, dessen freies Ende geeignet ist, Licht fortzuleiten, so daß
es möglich ist, die Stellung zu beobachten, bei welcher das freie Ende des Fühlers
in Berührung mit dem feuchten Überzug kommt.
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Ferner ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Messen der Dicke
eines feuchten Überzugs auf einem festen Substrat geschaffen worden, das Maßnahmen
umfaßt, um die freien Enden der Füße so anzuordnen, daß sie den feuchten Überzug
durchdringen und sich an dem Substrat abstützen, um den Fühler in Richtung auf die
Fläche vorzuschieben, bis das freie Ende des Fühlers in anfängliche Berührung mit
dem feuchten Überzug kommt, wobei dieser Vorgang mit Hilfe des freien Endes
des
Fühlers beobachtet wird, und um den Unterschied zu ermitteln, der mit Hilfe der
Anzeigeeinrichtung zwischen der anfänglichen Stellung des Fühlers und derJenigen
Stellung angezeigt wird, die sich ergibt, wenn der Fühler mit einer ähnlichen, jedoch
keinen Überzug tragenden Fläche in Berührung gebracht wird.
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Das Verfahren umiaßt vorzugsweise einen vorbereitenden Schritt (der
Jedoch auch in einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden kann), bei dem die Anzeigeeinrichtung
abgelesen wird, nachdem die Vorrichtung auf ein keinen Überzug auiweisendes Substrat
aufgesetzt worden ist, das die gleiche Form hat wie das beschichtete Substrat. Diese
Eichung und der Vergleich der Anzeigewerte bewirkt, daß die Wirkungen einer Abnutzung
der freien Enden der Fuße sowie der Krtmmung des Substrats automatisch kompensiert
werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung; Fig. 2 die Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 einen axialen
Teilschnitt einer weiteren Vorrichtung nach der Erfindung; und Fig. 4 einen vergrößerten
Teilschnitt einer Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2.
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Gemäß Fig. 1 und 2 gehört zu der Vorrichtung eine Unterstützung 1,
von der aus zwei Füße la und lb nach unten ragen.
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Die freien Enden der Füße sind zugespitzt. In der UnterstUtzung ist
ein mit Gewinde versehener Fühler 2 so gelagert,
daß er sich drehen
läßt, um ihn längs seiner Achse zu verstellen. Der FUhler hat ein durchsichtiges
freies Ende bzw.
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einen Ansatz 3. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel hat
der Ansatz am freien Ende eine ebene Stirnfläche.
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Zum Verstellen des Fühlers dient ein an seinem oberen Ende befestigter
Drehknopi 4. Unmittelbar unterhalb des Drehknopfes 4 beiindet sich eine runde Skala,
die durch Reibungsschluß in Verbindung mit der Unterseite des Drehknopfes gehalten
wird, so daß sie sich zusammen mit dem Knopf dreht, jedoch auch mit der Hand gegenüber
dem Drehknopf bewegt werden kann, damit sich der Anzeigewert der Skala auf Null
einstellen läßt. Zum Ablesen der Skala dient eine an der Unterstützung befestigte
Markierung 5a.
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Die Ganghöhe des Gewindes des Fühlers 2 ist unter Berücksichtigung
der Skala so gewählt, daß sich eine bequem zu benutzende Skalenteilung ergibt. Hat
das Gewinde z.B. 40 Gänge je Zoll und ist die Skala in 25 gleich große Abschnitte
unterteilt, entspricht jeder Skalenteil einer Dicke des Überzugs von 0,001 Zoll
(0,254 mm).
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Um die Vorrichtung zu benutzen, geht man wie folgt vor: Die freien
Enden der Füße la und lb werden an eine Fläche angedrückt, welche die gleiche Form
hat wie die Fläche, bei der die Dicke einer Farbschicht oder eines anderen Films
gemessen werden soll, und der Fühler 2 wird mit Hilfe des Knopfes 4 gedreht, bis
sich der Ansatz 3 an der Fläche abstützt.
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Hierauf wird die Skala 5 gegenüber dem Knopf 4 gedreht, bis der Nullpunkt
der Skala der Markierung 5a gegenübersteht.
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Nunmehr wird der Fühler so gedreht, daß er um mehr als die erwartete
Dicke des Films zurückgezogen wird.
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Nunmehr wird die Vorrichtung auf die den Überzug tragende Fläche aufgesetzt,
wobei die freien Enden der Füße der Unterstützung durch den Überzug hindurchgedrückt
und in Berührung
mit dem Substrat gebracht werden. Jetzt wird der
Knopf 4 gedreht, bis das freie Ende des Ansatzes 3 die Oberfläche des Überzugs berührt.
Dies läßt sich durch die Seitenfläche des durchsichtigen Ansatzes hindurch leicht
beobachten.
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Hierauf kann man die Dicke des Überzugs von der Skala 5 ablesen, wobei
zu beachten ist, daß man dann, wenn die Skala gegenüber ihrer Nullstellung mehr
als eine vollständige Umdrehung ausgeführt hat, die Ganghöhe des Gewindes einmal
zur Anzeige der Skala addieren muß, um den richtigen Wert für die Dicke des Films
zu erhalten.
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Eine weitere Verbesserung läßt sich erzielen, wenn man auf der Achse
des Fühlers 3 eine Beleuchtungseinrichtung anordnet. Gemäß Fig. 3 ist eine Unterstützung
1 vorhanden, in der eine Gewindespindel 2 gelagert ist, die einen durchsichtigen
Ansatz 3 trägt und mit einer drehbaren Skala 5 versehen ist, wie es auch in Fig.
1 gezeigt ist. Die Gewindespindel 2 weist eine axiale Bohrung auf, so daß das Licht
einer Lampe 6 zum oberen Ende des Ansatzes 3 gelangen kann.
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Der Lampe 6 sind eine Batterie 7 und ein Schalter 8 zugeordnet. In
diesem Fall wird das Gehäuse 4 für die Batterie als Drehknopf verwendet. Das Gerät
nach Fig. 3 läßt sich in der beschriebenen Weise benutzen, jedoch ergibt sich eine
erheblich größere Bequemlichkeit, wenn die Umgebungsbeleuchtung schlecht ist. Bei
der Messung sehr dünner Filme oder Überzüge kann sich bei den vorstehend beschriebenen
Vorrichtungen eine ungenügende Skalenspreizung ergeben. Dieser Nachteil läßt sich
durch die Verwendung einer abgeänderten Fühleranordnung beseitigen.
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Gemäß Fig. 4 kann man eine zentral angeordnete Gewindespindel 2 verwenden,
die an ihrem freien Ende einen durchsichtigen Ansatz 3 trägt, die eine Ganghöhe
von nl Zoll aufweist und in einem Innengewinde einer Buchse 10 drehbar gelagert
ist. Damit sich die Gewindespindel 2 nicht drehen kann, ist
sie
mit einem Querstift 7 versehen, der in einem zugehörigen Schlitz der Unterstützung
1 gleitend geführt ist. Die Buchse 10 hat eine Ganghöhe von n2 Zoll und ist in einer
Gewindebohrung der Unterstützung 1 drehbar gelagert; die Gewinde der Bauteile 2
und 10 haben die gleiche Gangrichtung. Wird die Gewindebuchse 10 mit Hilfe des Knopfes
4 im Uhrzeigersinne um 3600 gedreht, wird sie gegenüber der Unterstützung 1 über
eine Strecke von n2 Zoll verstellt, während gleichzeitig die Gewindespindel 2 gegenüber
der Gewindebuchse 10 über eine Strecke von nl Zoll zurückgezogen wird. Durch eine
geeignete Wahl von nl und n2 kann man erreichen, daß die Gewindespindel 2 um Teilbeträge
nach oben bzw. unten bewegt wird, zwischen denen Abstände vorhanden sind, die erheblich
größer sind als bei der Verwendung einer einfachen Gewindespindel. Wenn z.B. bei
der Gewindespindel 2 zwanzig Gänge Je Zoll vorhanden sind, gilt nl - 0,05 Zoll,
und wenn eine Gewindebuchse 10 mit 16 Gängen je Zoll verwendet wird, gilt n2 - 0,0625
Zoll. Führt der Knopf 4 eine vollständige Umdrehung aus, wird somit die Gewindespindel
2 mit dem durchsichtigen Ansatz 3 insgesamt über eine Strecke von 0,0125 Zoll verstellt,
was bedeutet, daß die Skala 5 auf das Zweifache der Teilung gespreizt wird, die
sich bei einer einfachen Gewindespindel mit 40 Gängen je Zoll ergeben würde.
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Zur Erzielung anderer Skalenfaktoren kann man für nl und n2 auch andere
Werte wählen.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Einzelheiten der vorstehend
anhand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiele. Beispielsweise kann man
anstelle eines Gewindes auch eine andere Einrichtung zum Einstellen der Höhenlage
des Fühlers verwenden; die Skalenscheibe 5 kann so ausgebildet sein, daß sie sich
mit Hilfe einer Sicherungsschraube mit dem Fühler verspannen läßt; der Ansatz am
freien Ende des Fühlers kann anstelle eines durchsichtigen Materials aus einem durchscheinenden
Material bestehen, und man könnte
optische Fasern verwenden; anstelle
der Scheibe 5 könnte die Markierung 5a bewegbar sein; die freien Enden der Füße
können eine andere Form erhalten als die dargestellten Spitzen; auch der Ansatz
am unteren Ende des Fühlers kann eine andere Form erhalten und z.B. teilweise kugelförmig
sein; wenn eine elektrische Lampe vorhanden ist, kann diese über eine freie Zuleitung
mit einer äußeren Stromquelle verbunden werden.
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