DE7637624U1 - Meßvorrichtung zur Messung der Oberflächenbeschaffenheit eines Werkstücks - Google Patents

Description

LEINE & KÖNIG

PATENTANWÄLTE

Dlpl.-ing. Sigurd Lein· · Dlpl.-Phys. Dr. Norbert Kfinlg Burekhardtslraße 1 Telefon (0511) «3005

GmbH D-3000 Hannover 1 Unier Zeichen Datum

820/53 2. März 1978

Meßvorrichtung zur Messung der Oberflächenbeschaffenheit
eines Werkstücks J

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Messung I

der Oberflächenbeschaffenheit eines Werkstücks, mit einem I

elektromechanischen Meßwandler, dessen mit einer Tastspitze |

versehener Tastans in Tastrichttnrg vorgespannt ist, und mix. j

einer Vorschubeinrichtung, an der der Meßtaster befestigt ist j

und der die Tastspitze des Meßwandlers über die zu prüfende !

Oberfläche führt. i

Eine bekannte Meßvorrichtung zur Abtastung der Oberflächenbeschaffenheit eines Werkstücks weist einen elektromechanischen Meßwandler auf, dessen an einem Tastarm vorgesehene Ta^t-

spitze ständig in Richtung auf die abzutastende Oberfläche

tung
vorgespannt ist. Die Vors chub einrich/ ist lediglich in der Lage,

eine Hin- und Herbewegung etwa parallel zur Oberfläche des zu
prüfenden Werkstücks auszuführen. Soll eine Abtastung der Oberfläche entlang mehrerer paralleler Pfade erfolgen, um so nicht

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nur eine lineare, sondern auch eine flächige Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit durchzuführen, so bewegt sich auch die Tastspitze der Vorschubeinrichtung hin und her und auch schrittweise seitlich.

Ein beträchtlicher Nachteil dieser bekannten Meßvorrichtung besteht darin, daß die Tastspitze bei Rückführung durch die Vorschubeinrichtung zum Anfangspunkt der Abtastbahn auf der Oberfläche aufliegt und dadurch abgenutzt wird. Diese Abnutzung

ist besonders groß, weil die Bewegung nicht in Schlepprichtung des Hebels, sondern umgekehrt dazu erfolgt, wodurch sich der Auflagedruck erhöhen und sich Schwingungen ausbilden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dies Nachteile zu vermeiden.

einrichtung für den Tastarm vorgesehen ist.

Mit dieser Abhebeinrichtung ist es möglich, den Tastarm und damit die Tastspitze von der Oberfläche des zu messenden Werkstücks anzuheben. Dieses Anheben kann beim Rücklauf geschehen, so daß eine unnötige Abnutzung der empfindlichen Tastspitze vermieden wird. Außerdem kann das Anheben auch dann erfolgen, wenn ein neues Werkstück zur Prüfung untergeschoben werden soll. Ein derartiges Unterschieben kann auch in beliebigen Richtungen erfolgen. Wird bei der bekannten Meßvorrichtung das Unterschieben seitlich durchgeführt, so bestehen besonders große Gefahren für eine Beschädigung der Tastspitze

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bzw. des Tastarmes, der in seitlicher Richtung weitgehend ungeführt ist.

Die: Abhebeinrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einem Elektromagneten, der entweder unmittelbar an den Tastarm angreift, wenn dieser magnetisch anziehbar ist., oder der einen Zuganker aufwei t, der an den Tastarm angreift.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Zuganker des Elektromagneten an einem Arm eines zweiarmigen Hebels angeordnet ist, der durch eine Feder entgegen der Zugrichtung des Elektromagneten vorgespannt ist und dessen anderer Arm bei stromlosem Elektromagneten auf einen. Arm eines zweiarmigen Tasthebels drückt, dessen anderer Arm der Tastarm ist. Bei dieser Lösung befindet sich der Tastarm bei stromlosem Elektromagneten im abgehobenen Zustand, die Tastspitze liegt nur dann auf, wenn zum Zwecke der Messung der Elektromagnet crröyL IaL. Die Anordnung des Zugankers des Elektromagneten an einem Arm eines zweiarmigen Hebels trägt in sehr vorteilhafter Weise der Tatsache Rechnung, daß unterhalb des Tastarmes kein Raum für die Anordnung eines Zugmagneten, der bei Erregung den Tastarm freigibt, vorhanden ist.

Die Feder ist zweckmäßigerweise eine Kugel- oder Spiralfeder, also eine Feder mit im wesentlichen quadratischer Charakte ristik.

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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs-

pXSlS soll ulc SjTfiliMÜiry HäiicE" εΐΐααίβτί wcrucn.

Fig. 1 zeigt einen gemäß der Erfindung" ausgebildeten '· · elektromechanischen Meßwandler mit d.er Abhebeinrichtung, Fig. 2 zeigt schematisch die gesamte Meßvorrichtung mit dem Meßwandler,

Fig. 3 verdeutlicht schematisch die wesentlichen elektrischen Steuervorgänge bei einem Ausführungsbeispiel der Abhebeinrichtung.

Fig. 1 zeigt einen elektromechanischen Meßwandler 1, dessen Tastspitze 2 sich an einem Tastarm 3 befinet, der Teil eines zweiarmigen Tasthebels 4 ist, dessen anderer Arm 5 einen Anker 6 eines elektromechanischen Wandlersystems 7 aufweist.

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Der Tasthebel 4 ist mittels einer Blattfeder 8 drehbar gelagert und durch einstellbare Wendelfedern 9 und 10 so vorgespannt, daß er sich ständig in eine Richtung zu drehen sucht, in der die Tastspitze 2 nach unten auf die Oberfläche eines Werkstücks gedrückt wird. Der Tastarm 3 befindet sich in einem Schutzrohr 11, in dessen Ende sich eine Bohrung 12 befindet, durch die die Tastspitze 2 beim Messen herausragt. Bei äußeren Kräften auf die Tastspitze bzw. beim gesteuerten Abheben verschwindet die Tastspitze 2 im wesentlichen in dem Schutzrohr 11 und ist dadurch ebenfalls geschützt.

Oberhalb des hinteren Armes 5 bzw. des Ankers 6 des Tasthebels 4 befindet sich ein zweiarmiger Hebel 13, dessen einer Arm 14 nach unten abgewinkelt ist und durch eine öffnung 15 in dem Wandsrsystem 7 ragt. An dem anderen Arm 16 befindet sich ein Anker 17 eines aus einer Spule 18 und einem Kern 19 gebildeten Elektromagneten. Um eine Drehachse 20 des zweiarmigen Hebels erstreckt sich eine · Zylinderfeder 21, die den Hebel 13 so vorspannt, daß der Arm 14 bei stromloser Spule 18 nach unten auf den Anker 6 und damit auf das hintere Ende des Armes 5 drückt. Die Kraft der Feder 21 ist dabei so bemessen, daß der Arm 14 den Arm 5 entgegen der Kraft der Feder 9 nach unten drückt und somit den Tastarm anhebt. Sei Erregung der Spule 18 wird der Anker 17 angezogen, so daß der Arm 15 den Arm 5 nach oben freigibt, so daß sich der Tastarm 3 absenken kann.

Fig. 2 zeigt den elektromechanischen Meßwandler 1 in seiner Anordnung in der gesamten Meßvorrichtung. Er ist an einer

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Stange 22 befestigt, die in Richtung von Pfeilen 23 durch eine Vorschubeinrichtung 24 hin- und herbewegbar ist. Die Vorschubeinrichtung 24 steht fest mit einem Tisch 25 in Verbindung, auf dem ein Werkstück 26 aufgelegt ist, dessen Oberfläche zu prüfen ist.

Bei Betrieb bewegt sich zunächst die Tastspitze 2 des Meßwandlers 1 durch eine Programmsteuerung nach unten auf eine Oberfläche 27 des Werkstücks 26. Danach wird die Vorschubeinrichtung 24 gestartet, so daß sich der Meßwandler an der Stange 22 nach rechts bewegt. Erreicht die Vorschubeinrichtung 24 ihre rechte Endstellung, wodurch sie stillgesetzt wird, so wird durch die Programmsteuerung die Abtastspitze 2 angehoben, wonach der Meßwandler 1 wieder nach rechts in seine Ausgangslage gebracht wird. Danach erfolgt entweder das Unterlegen eines neuen Werkstücks oder z.B. auch eine sfeafenweise seitliche Bewegung der Vorschubeinrichtung 24 senkrecht zur Zeichenebene, um mehrere parallele Pfade auf der Oberfläche des Werkstücks abzutasten. Das erneute Starten der Meßvorrichtung kann durch einen Knopfdruck oder auch programmgesteuert werden.

Fig. 3 zeigt scnematisch vereinfacht ein Blockschaltbild einer einfachen Steuerung der Abhebeinrichtung. Der Ausgang des elektromechanischen Meßwandlers 1 ist über einen Verstärker 28 mit einem Differenzierglied 29 verbunden, dessen Signal durch ein Zeitglied 30 verzögert einen Schalter 31 betätigt, der einen Motor 32 der Vorschubeinrichtung 24 einschaltet.

Der Start des Absenkvorganges erfolgt durch einen Druckschalter 33, der über einen normalerweise geschlossenen Schal-

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ter 34 und ein durch einen Widerstand 35 und einen Kondensator 36 angedeutetes Zeitglied die Spule 18 des Elektromagneten mit einer Stromquelle 37 verbindet. Der Schalter 34 wird geöf-fnet, wenn die Äbtastbahn durchlaufen ist und die Vorschubeinrichtung ihre Endstellung erreicht hat.

Gemäß einer Weiterbilding der Erfindung kann der Elektromagnet durch den elektromechanischen Meßwandler bestimmt sein. Das ^sürde bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bedeuten, daß der zweiarmige Hebel 13 mit dem aus Anker 17, Spule 18 und Kern 19 gebildeten Elektromagneten entfällt und statt dessen die Spule des elektromechanischen Meßwandlers zusätzlich so gespeist wird, daß der Anker 6 nach unten und damit der Tastarm nach oi.en bewegt wird.

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Claims (6)

ooöoo no a ■ ·> j O O t* ■' ..C- j ο ο ο ϋ - -j. Ansprüche

1. Meßvorrichtung zur Messung der Oberflächenbeschaffenheit

vorzugsweise

eines Werkstücks, mit einem/elektromechanischen MeSwandler, dessen mit einer Tastspitze versehener Tastarm in Tastrichtung vorgespannt ist, und mit einer Vorschubeinrichtung, an der der Meßtaster befestigt ist und der die Tastspitze des Meßwandlers über die zu prüfende Oberfläche führt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abhebeinrichtung (17, 18, 19) für den Tastarm (3) vorgesehen ist.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebeinrichtung aus einem Elektromagneten (17, 18, 19) besteht.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet unmittelbar an dem Tastarm angreift.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet einen Zuganker aufweist, der an den Tastarm angreift.

5. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker (17) des Elektromagneten an einem Arm (5) eines zweiarmigen Hebels (13) angeordnet ist, der durch eine Feder (21) entgegen der Zugrichtung des Elektromagneten (18, 19) vorge-

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spannt ist, und dessen anderer Arm (14) bei stromlosem Elektromagneten (18, 19) auf einen Arm (5) eines zweiarmigen Tasthebels (4) drückt, dessen anderer Arm der Tastarm (3) ist.

6. Meßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine auf der Drehachse (20) des Hebels (13) angeordnete Zylinderfeder (21) ist.

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