DE3151582C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ebenheitsmeßeinrichtung zur Messung der Abweichungen einer Oberfläche eines Werkstückes von einer durch drei Bezugspunkte dieser Oberfläche aufgespannten Ebene, die ihrerseits durch eine Abstützung des Werkstückes mittels dreier Stützen parallel zu einer geometrisch idealen Bezugsebene in Form einer Richtplattenoberfläche angeordnet ist, mit einer auf der Richtplattenoberfläche verschiebbaren Meßvorrichtung mit einem federnd abgestützten, die zu vermessende Werkstückoberfläche abtastenden Tastorgan und Übertragungsmitteln zur Übertragung von den Meßausschlägen des Tastorgans entsprechenden Meßgrößen an ein Anzeigegerät.

Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 33 25 904 bekannt. Hierbei sind die drei Stützen und eine die zu vermessende Werkstückoberfläche abtastende Meßvorrichtung jeweils mittels eines Fußes auf der Oberfläche einer Richtplatte verschiebbar.

Das Werkstück ist mit seiner der zu vermessenden Werkstückoberfläche gegenüberliegenden Unterseite auf justierbaren Auflagen der Stützen gelagert. Die hierzu vorgesehenen Justiermittel der Stützen sind notwendig, um die zu vermessende Werkstückoberfläche parallel zur Richtplattenoberfläche auszurichten. Die zur Abtastung der Werkstückoberfläche vorgesehene Meßvorrichtung besteht im wesentlichen aus dem bereits genannten Fuß, einer darauf befestigten Tragsäule und einem daran angeordneten Arm, der an seinem Ende den eigentlichen Meßkopf trägt.

Für den praktischen Einsatz ist die Tragsäule mit solcher Höhe vorzusehen, daß sowohl die Höhe der Stützen, als auch alle in der Praxis vorkommenden Abstände zwischen der Werkstückunter- und -oberseite überbrückt werden. Der Tragarm ist entsprechend lang auszuführen, um bei kleinen zu vermessenden Werkstückoberflächen eine gegenseitige Behinderung der genannten Füße zu verhindern und um bei größeren Werkstückoberflächen deren gesamten Bereich abtasten zu könen. Dies ergibt ein leicht zu Schwingungen anregbares Gebilde aus Tragsäule und Tragarm. Zur Ausrichtung der zu vermessenden Werkstückoberfläche müssen wenigstens drei Fixpunkte auf dieser Oberfläche mehrfach abgetastet und die Justiermittel feinfühlig verstellt werden. Der eigentliche Vorgang der Vermessung der Werkstückoberfläche zur Ermittlung evtl. Unebenheiten derselben verzögert sich also um nicht unerhebliche Rüstzeiten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Ebenheitsmeßeinrichtung dahingehend zu verbessern, daß sie im praktischen Einsatz nicht zu störenden Schwingungen angeregt wird und daß dem eigentlichen Meßvorgang relativ kurze Rüstzeiten vorausgehen können. Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Aus der DE-PS 4 25 145 ist zwar ein Gerät zum Messen von Eindrucktiefen bekannt, mit welchem bei entsprechendem Meßaufwand auch eine Aussage über die Ebenheit einer Werkstückoberfläche gewonnen werden kann. Die hiermit erfaßbare Oberfläche eines Werkstückes beschränkt sich jedoch auf die Verfahrwege der kreuzweise angeordneten Schlitten, mit denen das Tiefenfeinmeßgerät verfahren werden kann. Ein Umsetzen des Gerätes zur Erfassung eines Bereiches einer Werkstückoberfläche, der an einem ersten Standort des Gerätes nicht bestrichen werden kann, ist jedoch nicht möglich, da hierbei die durch den Dreifuß des bekannten Gerätes festgelegte Bezugsebene verlassen würde. Diesen Nachteil weist auch eine andere, aus der CH-PS 2 59 491 bekannte Vorrichtung zum Prüfen von Oberflächen auf. Diese Vorrichtung ist, vergleichbar mit dem Dreifuß des vorgenannten Gerätes, mit Füßen auf die zu vermessende Werkstückoberfläche aufgesetzt, so daß an jedem neuen Standort eine neue Bezugsebene definiert wird.

Zum Bestreichen größerer Meßbereiche müssen bei diesen bekannten Vorrichtungen die darin integrierten Verschiebeeinrichtungen entsprechend biegesteif ausgeführt werden, so daß ein erhebliches Gewicht der Meßeinrichtung und alle damit verbundenen Nachteile in Kauf genommen werden müssen.

Die erfindungsgemäße Ebenheitsmeßvorrichtung weist zwar in gewisser Weise mit dem Dreifuß des aus der DE-PS 4 25 145 bekannten Gerätes vergleichbare Stützen auf, diese müssen jedoch zum Vermessen einer größeren Werkstückoberfläche nicht umgesetzt werden.

Aus der Zeitschrift Feingerätetechnik, 8. Jahrgang, Heft 5/1959, Seiten 225 bis 229 ist es insbesondere zur Ebenheitsprüfung von Richtplatten zwar bekannt, den örtlichen Abstand der Richtplattenoberfläche zu einem darüber auf Stützen aufliegenden Bezugsnormal mittels einer Abtastvorrichtung zu bestimmen, die einerseits am Bezugsnormal und andererseits an der Richtplattenoberfläche entlang geführt wird. Dem liegt das Problem zugrunde, zunächst eine geometrisch ideal ebene Bezugsfläche herzustellen, die für spätere Vermessungsarbeiten unter Zuhilfenahme einer Richtplatte wie beispielsweise für eine Vermessung mit der eingangs genannten Ebenheitsmeßeinrichtung herangezogen werden kann. Zur Herstellung einer geometrisch ideal ebenen Bezugsfläche in Form einer Richtplattenoberfläche wird diese im allgemeinen relativ große Fläche unter Zuhilfenahme eines Richtlineals topographisch vermessen. Das Bezugsnormal wird hierbei von dem Richtlineal dargestellt, welches abwechselnd über die Diagonalen und über Rasterlinien der Richtplattenoberfläche mittels einer ersten Stütze mit fester Höhe und einer zweiten Stütze mit justierbarer Höhe ausgerichtet wird. Zur Abwicklung der Meßvorgänge entlang der einzelnen Rasterlinien sind diese Stützen jeweils in einander gegenüberliegenden Rasterpunkten im Bereich der einen und der gegenüberliegenden Berandung der Richtplattenoberfläche zu plazieren und das Richtlineal auf diesen Stützen auszurichten. Im Ergebnis wird mit Hilfe des jeweils über die Diagonalen ausgerichteten Richtlineals eine künstliche geometrisch ideale Bezugsebene geschaffen, die oberhalb der zu vermessenden Fläche liegt.

Mit dem Anmeldungsgegenstand wird nun, in Abkehr von der seit 1959 bekannten Meßanordnung zur topographischen Vermessung einer Werkstückoberfläche eine leicht zu handhabende Ebenheitsmeßeinrichtung geschaffen, die im vergleich zu gattungsgemäßen Einrichtungen wesentlich verkürzte Rüstzeiten verlangt und durch die Möglichkeit ihrer äußerst stabilen Ausführung den Meßvorgang störende Schwingungen vermeidet.

Im praktischen Einsatz erweist sich die erfindungsgemäße Ebenheitsmeßeinrichtung gegenüber einer bekannten gattungsgemäßen Einrichtung insbesondere auch dadurch als vorteilhaft, daß mit einem Wechsel der zu vermessenden Werkstücke weder an den Stützen noch an der eigentlichen Meßvorrichtung irgendwelche Justierungen vorgenommen werden müssen. Beim Vermessen einer bis zu den Werkstückberandungen reichenden Werkstückoberfläche kann die Meßvorrichtung ohne besondere Vorkehrungen durch einfaches Unterschieben in eine Meßstellung verbracht werden, da das im allgemeinen kugelförmig ausgebildete Ende des Tastorgans ein für allemal auf eine derartige Höhe einstellbar ist, daß die Kugelkrümmung als Einlaufphase dienen kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Übertragungsmittel in Form von gleicharmigen Hebeln kann zudem ein handelsübliches Anzeigegerät in Form eines sogenannten "Nullinstrumentes" verwendet werden.

Weiterhin besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Meßvorrichtung an ihren Enden mittels dreier Standfüße abzustützen, und dadurch ein äußerst schwingungsarmes System zu erhalten.

Die Bedienung der erfindungsgemäßen Ebenheitsmeßeinrichtung ist damit insgesamt einfach und sicher, wobei Meßfehler allein aufgrund der geringen Anzahl von Übertragungsgliedern weitestgehend ausgeschlossen sind. Durch entsprechende konstruktive Festlegung der verwendeten Übertragungshebel ist die Reichweite einer solchen Ebenheitsmeßeinrichtung auch in weiten Grenzen wählbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 die Anordnung von Werkstück und Meßvorrichtung während des Meßvorganges,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Meßvorrichtung und

Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2.

Wie in Fig. 1 dargestellt, liegt das Werkstück 1 mit seiner zu vermessenden plan bearbeiteten Fläche 2 nach unten auf vorzugsweise drei gleichhohen Stützen 3, welche entsprechend der Form und Größe des Werkstückes 1 ungefähr gleichmäßig verteilt auf der Meßplatte 4 angeordnet sind. Die Stützen 3 sind dabei derart bemessen, daß der sich zwischen Werkstück 1 und Meßplatte 4 ergebende Zwischenraum 5 der Gesamthöhe 6 des unter das Werkstück 1 einfahrenden vorderen Bereiches der Meßvorrichtung 7 einschießlich des Tastorgans 8 in Nullstellung entspricht.

Die Meßvorrichtung 7 kann dann, von Hand geführt, die Werkstückfläche 2 abtasten, wobei Ebenheitsabweichungen sowohl in positiver als auch in negativer Richtung am Anzeigegerät 9 ablesbar sind.

Gemäß Fig. 2 wird der Meßweg durch das aus der Oberseite der Meßvorrichtung 7 herausragende Tastorgan 8 auf einen Übertragungshebel 10 übertragen, der an der Gelenk­ stelle 11 drehbar gelagert ist. Am Gelenkpunkt 12 ist ein weiterer Übertra­ gungshebel 13 drehbar gelagert, der die Schwenkbewegung des ersten Über­ tragungshebels 10 an den sich federnd (nicht dargestellt) am Anzeigegerät 9 abstützenden Tastbolzen 14 weitergibt. Da die wirksamen Hebelarme jedes Übertragungshebels 10, 13 gleich lang sind, läßt sich der Meßweg des Tast­ organs 8 unmittelbar auf dem Anzeigegerät 9 ablesen.

Eine Klemmhülse 15 sowie eine aus Fig. 3 ersichtliche Klemmschraube 16 dient der Arretierung des Anzeigegerätes 9 nach dessen Justierung.

Die Schwenkbewegungen der Übertragungshebel 10, 13 bzw. der Meßweg des Tastorganes 8 werden durch einen im Rahmen 17 angeordneten Sperrstift 18 begrenzt. Dieser ist durch eine Bohrung 19 im Übertragungshebel 10 hin­ durchgeführt, deren Durchmesser größer als der Querschnitt des Sperr­ stiftes 18 ist. Entsprechend den gegebenen Hebelarmverhältnissen ist dadurch der Meßweg auf ein vorgegebenes Maß begrenzt.

Die vorzugsweise drei Standfüße 20 der Meßvorrichtung 7, deren Anordnung auch aus Fig. 3 ersichtlich ist, gewährleisten einen fehlerfreien Meßvorgang.

Eine den zweiten Übertragungshebel 13 sowie den Tastbolzen 14 abdeckende und am Rahmen 17 befestigte Abdeckplatte 21 verhindert die Verschmutzung der abgedeckten Bauteile.

Die in Fig. 3 dargestellte Draufsicht des Meßgerätes 5 verdeutlicht weiter deren äußere Konturen sowie die Lage der einzelnen Bauteile.

Durch entsprechende Ausgestaltung und Anordnung der, den abgetasteten Meßweg auf das Anzeigegerät weiterleitenden Übertragungsmittel läßt sich die beispielsweise gewählte Vorrichtung vielfältig modifizieren. Entsprechend der getroffenen Wahl der gegebenenfalls auch nicht ausschließlich mecha­ nischen Übertragungsmittel könnte die Anzeige des Meßwertes dann zum Beispiel auch an einer vom Meßort entfernten Kontrollstelle erfolgen.

Claims (2)

1. Ebenheitsmeßeinrichtung zur Messung der Abweichungen einer Oberfläche eines Werkstückes von einer durch drei Bezugspunkte dieser Oberfläche aufgespannten Ebene, die ihrerseits durch eine Abstützung des Werkstückes mittels dreier Stützen parallel zu einer geometrisch idealen Bezugsebene in Form einer Richtplattenoberfläche angeordnet ist, mit einer auf der Richtplattenoberfläche verschiebbaren Meßvorrichtung mit einem federnd abgestützten, die zu vermessende Werkstückoberfläche abtastenden Tastorgan und Übertragungsmitteln zur Übertragung von den Meßausschlägen des Tastorgans entsprechenden Meßgrößen an ein Anzeigegerät, dadurch gekennzeichnet, daß
die an sich bekanntermaßen auf der Richtplattenoberfläche freibeweglich verschiebbaren und in an sich bekannter Weise gleich hohen Stützen (3) das Werkstück (1) an dessen zu vermessender Oberfläche (2) abstützen,
die Meßvorrichtung (7) als im wesentlichen flacher, langgestreckter Rahmen (17) mit einer, der zu vermessenden Werkstückoberfläche zugewandten und von dieser beabstandeten oberen Begrenzungsfläche (22) ausgebildet ist, aus welcher an einem Ende des Rahmens das Tastorgan (8) in an sich bekannter Weise herausragt und
die Gesamtbauhöhe (6) des Rahmens einschließlich des Tastorgans in einer Nullstellung des Tastorgans der Höhe der Stützen (3) entspricht.

2. Ebenheitsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (17) vorzugsweise drei an seinen jeweiligen Enden angeordnete Standfüße (20) aufweist, mit denen er auf die Richtplattenoberfläche aufsetzbar ist.