DE738124C

DE738124C - Device for measuring the smallest differences in length or thickness, especially for testing metallic surfaces

Info

Publication number: DE738124C
Application number: DEP73970D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Johannes Franz Perthen
Original assignee: JOHANNES FRANZ LUDWIG PERTHEN
Current assignee: JOHANNES FRANZ LUDWIG PERTHEN
Priority date: 1936-10-16
Filing date: 1936-10-16
Publication date: 1943-08-04

Description

Vorrichtung zur Messung kleinster Längen- oder Dickenunterschiede, insbesondere zur Prüfung metallischer Oberflächen Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Messung kleinster Längen- oder Dickenunterschiede, insbesondere zur Prüfung metallischer Oberflächen, wie auch zur Messung von Schmierfilmen, Überzügen -o. dgl. mittels eines elektrischen Kondensators.Device for measuring the smallest differences in length or thickness, in particular for testing metallic surfaces The invention relates to Devices for measuring the smallest differences in length or thickness, in particular for testing metallic surfaces as well as for measuring lubricating films and coatings -O. Like. By means of an electrical capacitor.

Die bisher bekannten Vorrichtungen zur Prüfung von Oberflächen bezwecken meistens die Aufnahme von Profilkurven, indem die Oberflächen durch Taster abgefühlt werden und die Kurve meçhanisch oder durch Licht aufgezeichnet wird. Statt der Aufzeichnung kann auch an einem Instrument ein Mittelwert abgelesen werden. Es gibt ferner Vorrichtungen, bei denen durch Beleuchtung ein Lichtschnitt durch die Ebene der zu prüfenden Oberfläche gelegt und hiernach das Profil bestimmt wird. Diese Messungen erfassen die Oberfläche nicht räumlich, sondern nur in senkrechten oder vertikalen Schnitten und machen Schwierigkeiten bei der Auswertung. The purpose of the previously known devices for testing surfaces mostly the recording of profile curves by touching the surfaces with probes and the curve is recorded mechanically or by light. Instead of recording an average value can also be read on an instrument. There are also devices in which a light section through the plane of the surface to be tested is produced by illumination and then the profile is determined. These measurements cover the surface not spatially, but only in vertical or vertical cuts and make Difficulties in evaluating.

Ferner ist es bekannt, die Oberflächen mikroskopisch mit einer anderen guten Oberfläche oder sie mit-Rastern zu vergleichen oder das von ihnen reflektierte Licht zu messen. Diese Verfahren geben ebenfalls durch das Fehlen eines objektiven Maßstabes keine genaue Oberflächenkennzeichnung.It is also known to microscopically test the surfaces with one another good surface or to compare them with grids or that reflected by them Measure light. These procedures also give due to the lack of an objective one No exact surface marking on the scale.

Im Gegensatz hierzu führt die Allwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die räumliche Erfassung des Oberflächengebirges zu einer Oberflächenzahl. Vermöge seiner Einfachhéit ist es besonders für den Gebrauch in der Werkstatt geeignet. Es benutzt zur Messung der Oberflächengüte die mittleres Höhe des Oberflächengebirges und bildet dadurch einen Mittelwert. In contrast to this, the general application of the method according to the invention leads by the spatial detection of the surface rock to a surface number. Because of its simplicity, it is particularly suitable for use in the workshop. It uses the mean height of the surface rock to measure the surface quality and thereby forms an average.

Erfindungsgemäß wird ein Kondensator mit zusammengesetztem, mehrfachem, aus festen, biegsamen, flüssigen, gasförmigen, durch Niederschlag erzeugten oder ähnlichen Stoffen bestehendem Dielektrikum venvendet, bei dem Dicke und Dielektrizitätsko'nstante des einenDielelttrikuins zueinander in einem solchen Verhältnis stehen, daß dieses annähernd gleich oder kleber als der gleiche Faktor des zu vmtersuchenden anderen D ielektrikums ist. According to the invention, a capacitor with a composite, multiple, from solid, flexible, liquid, gaseous, generated by precipitation or Similar materials existing dielectric is used, with the thickness and dielectric constant of the one Dielelttrikuins are in such a relationship that this approximately the same or better than the same factor of the other to be investigated D ielectric is.

Dabei kann die Form des Kondensators in bekannter Weise weitgehend der Form der Oberfläche angeglichen werden. Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung unterscheidet sich vorteilhaft von einem bekalten. mit Kondensatoren arbeitenden Dikkenneßverfahren für elektrisch leitendes Material. Dieses offenbart in wesentlichen die Lehre, die Dickemmessung elektrisch leitenden Materials in einem Kondensator vorzunehmen und dabei einen Kontakt mit dDn Kondensatorbelägen dadurch zu verhüten, daß in den Kondensator ein isolierendes Medium eingeführt wird. Dabei wird in einer Ausführung das zu messende Material über eine Rolle geführt, der in gewissem, den Durchlauf des Prüflings gestattendem Abstand ein der Rollenkrümmung angepaßte Elektrode gegenübersteht. The shape of the capacitor can largely be in a known manner be adapted to the shape of the surface. The operation of the device according to the invention advantageously differs from a cold one. with Capacitors work as a method of measuring electrically conductive material. This essentially reveals the teaching that thickness measurement is electrically conductive Make material in a capacitor and thereby make contact with the capacitor plates to prevent that an insulating medium is introduced into the capacitor. In one version, the material to be measured is guided over a roller, the distance that allows the test specimen to pass through a certain roll curvature adapted electrode faces.

Durch die bekannte Anordnung mit elektrischem Kondensator +sird nur die Matenaldicke gemessen, nicht aber die geometrische Struktur der Obertläche. Mittels des Erfindungsgegenstandes soll dagegen gerade diese geometrische Oberflächenstruktur gemessen werden, ohne daß die Dicke des Materials' in das Meßergebnis eingeht. Damit ist der Erfindungsgegenstand auch von jenen bekanSnten Anordnungen unterschieden, die das Genicht. die Dicke und die Zusammensetzung von Papier oder ähnlichen Materialien, auf kapzitivem Wege bestimmen. Due to the well-known arrangement with electrical capacitor + sird only the material thickness was measured, but not the geometric structure of the surface. By means of the subject matter of the invention, on the other hand, it is precisely this geometric surface structure can be measured without the thickness of the material being included in the measurement result. In order to the subject of the invention is also different from those known arrangements, who do not. the thickness and composition of paper or similar materials, determine in a capacitive way.

Soweit mit dem Erfindungsgegenstand Dikkenmessungen durchgeführt werden sollen, beziehen sich diese auf elektrisch nichtleitendes Material, wie es durch Überzüge, Schmierfilme usw. dargestellt wird. Durch die erfindungsgemäße Wahl eines Kondensators mit zusammengesetztem, mehrfachem Dielektrikum von angegebener Xusbildung wird bei Längen- oder Dickenmessungen eine sehr hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit erzielt. As far as thickness measurements have been carried out with the subject matter of the invention these refer to electrically non-conductive material like es is represented by coatings, lubricating films, etc. By the choice according to the invention of a composite, multiple dielectric capacitor of specified The formation of length or thickness measurements becomes very sensitive and accuracy achieved.

Diese ist besonders dann gewährleistet, wenn sich die Dicke des zweiten Dielektrikums um nur sehr kleine Beträge ändert. Mittlere Höhen von 1/1000 biw 2/1000 mm eines Ober-, flächengebirges können um so besser gemessen werden, je kleiner das obengenannte Verhältnis des ersten Dielektrikums ist. Die Tatsache, daß gerade in diesen niedrigen Bereichen der mittleren Höhe eines Oberflächengebirges die Empfindlichkeit der Methode am größten ist, macht sie besonders wertvoll. Dabei lassen sich für einen solchen Kondensator Kapazietätsurtterschiede von mehreren Hundert Zentimetern leicht erreichen.This is particularly guaranteed when the thickness of the second Dielectric changes by very small amounts. Medium heights from 1/1000 to 2/1000 mm of a surface mountain range can be measured the better, the smaller is the above ratio of the first dielectric. The fact that straight in these low areas of the mean height of a surface mountain range the sensitivity method is greatest, makes it particularly valuable. For Such a capacitor has capacitance differences of several hundred centimeters easy to get to.

Man hat es in der Hand, entweder durch Verwendung eines Materials hoher Dielektrizitätskonstante oder durch Verringerung der Stärke des Dielektrikums bei niedriger Dielektrizitätskonstante den gleichen Effekt zu erreichen. Hierbei sind Grenzen nurgesetzt durch die mechanische Festigkeit, wobei diese durch Stützen des Dielektrikums mittels ciener Tragkonstruktion crhöht werden kann oder aber fahren, z. B. Eloxieren, in sehr dünner Form fest auf cine starre Gegenelektrode aufegbracht wird. Die Form des Kondensators richter sich dabei in bekannter Weise nach den Formen der zu untersuchenden Werkstücke. Sic kanal eben. rund, gewölbt oder ähnlich gestaltet sein. Ferner kann das Dielektrikum fest, biegsam, plastisch oder flüssig, auch gasförmig sein, so daß man durch die Verwendung z. B. eines biegsamen Dielcktrikums sich in der Werkstatt allen Formen anpassen kann. You have it in your hand, either through the use of a material high dielectric constant or by reducing the thickness of the dielectric to achieve the same effect with a low dielectric constant. Here Limits are only set by mechanical strength, these being supported by supports the dielectric can be increased by means of a supporting structure or it can be driven, z. B. anodizing, applied in a very thin form firmly to a rigid counter electrode will. The shape of the capacitor is based on the shapes in a known manner of the workpieces to be examined. Sic channel. round, arched or similar be. Furthermore, the dielectric can be solid, flexible, plastic or liquid, also gaseous be, so that you can use z. B. a flexible dielectric in the workshop can adapt to all shapes.

Die Messung der Kapazität erfolgt in bekannter und einfacher Weise durch eine Kapazitätsmeßbrücke, deren Ablesung in mittlerer Höhe oder in einer geeichten Oberflächenzahl erfolgen kann. Durch Wahl geeigeneter Vergleichskondensatoren kann der Meßbereich beliebig gewählt werden. Die Einrichtung ist nicht nur geeignet zur Messung der Bearbeitungsgüte von Oberflächen aus metallischen Stoffen, sondern auch zur Messung der Verschmutzung oder des Grades der Eindringung von Schmiermitteln; der Stärke von Schmierfilmen, der Dicke von Lackschichten oder elektrolytisch aufgebrachten Isolationsüberzügen o. dgl. Durch Einführung des zusammengesetzten Dielektrikums wird die Empfindlichkeit von Meßkondensatoren zur Messung kleiner Längenänderungen bedeutend gesteigert. The capacitance is measured in a known and simple manner by means of a capacitance measuring bridge, which can be read at a medium height or in a calibrated one Surface number can be done. By choosing suitable comparison capacitors the measuring range can be selected as desired. The facility is not only suitable for Measurement of the processing quality of surfaces made of metallic materials, but also to measure pollution or the degree of penetration of lubricants; the thickness of lubricating films, the thickness of layers of paint or electrolytically applied Insulation coatings or the like. By introducing the composite dielectric becomes the sensitivity of measuring capacitors for measuring small changes in length significantly increased.

Der Vorteil der beschriebenen Einrichtung beruht auf dem einfachen Aufbau des Gerätes bei sehr hoher Empfindlichkeit und Meßgenauigkeit und dabei leichter Bedienung. The advantage of the device described is based on the simple Structure of the device with very high sensitivity and measuring accuracy and at the same time lighter Service.

Durch die Wahl eines festen, biegsamen. flüs siegen oder gasförmigen sowie als Nie der schalg aufgebrachten Dielektrikums und durch die Änderung seiner Stärke ist eine Anpassung an alle Anforderungen der Praxis leicht möglich : Die Einrichtung wird erläutert durch die Abb. I und 2. Auf der infolge des Bearbeitungsvorganges rauhen Oberfläche 1, die geprüft werden soll, liegt die Kondensatorplatte mit dem festen Dielektrikum 2 und der darauf aufgebrachten Gegenelektrode 3. Diese Gegenelektrode muß entweder auf ihm durch Aufspritzen oder Niederschlagen oder Einbrennen hergestellt oder es muß das Dielektrikum durch Aufspritzen, Niederschlagen oder Einbrennen auf die Gegenelektrode aufgcbracht werden. Die Stabilität der dicledotrischien Platte kann dabei erhöht werden durch eine besonders starke Gegenelektrode oder durch Aufkitten der Geogenelektrode auf eine Tragplatte. Die Kapazität wird durch die Meßbrücke 4 gemessen und an der Skala 5 abgelesen. Die Abb 2 zeigt die Bestimmung der Oberflächengüte einer Bohrung mitels eines dem; das Dielektrikum und 8 die Gegentiektrode darstellt. In ähnlicher Weise läßt sich das Dielektrikum ausbilden zur Messung von Wellen. Ist das Dielektrikum starr, so arbeitet es gleichzeitig als Kaliberdorn oder -ring, bei biegsamem Dieiektrikum kann man es beliebigen Formen anpassen.By choosing a solid, pliable one. fluids or gaseous as well as never the scarf applied dielectric and by changing its Strength, an adaptation to all practical requirements is easily possible: The Setup is explained by Figs. I and 2. On the as a result of the machining process rough surface 1 to be tested, the capacitor plate lies with the solid dielectric 2 and the counter-electrode 3 applied to it. This counter-electrode must either be produced on it by spraying or deposition or baking or the dielectric must be applied by spraying, depositing or baking the counter electrode can be applied. The stability of the dicledotrian plate can be increased by a particularly strong counter electrode or by cementing the geogen electrode on a support plate. The capacity is determined by the measuring bridge 4 measured and read on the scale 5. Fig. 2 shows the determination of the surface quality a hole by means of a to the; the dielectric and 8 the counter electrode represents. In a similar way, the dielectric can be designed for measuring Waves. If the dielectric is rigid, it also works as a caliber mandrel or ring, with flexible dielectric material you can adapt it to any shape.

Claims

PATENT CLAIM: Device for measuring the smallest areas or differences in thickness, especially for testing metallic surfaces, measuring lubricating films, coatings and the like by means of an electrical capacitor characterized by the use of a capacitor with compound, multiple, solid, flexible, liquid, gaseous, precipitation or similar substances existing dielectric with the thickness and dielectric constant of one dielectric are in such a relationship that this is approximately equal or is smaller than the same factor of the other dielectric to be examined.