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Oberflädien- und Längenmeßgerät
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum
Aufzeichnen und Messen der Oberflächengestalt sowie von kleinen Längenänderungen.
Die Oberfläche wird hierbei mit einer spitzen Nadel abgetastet, deren kleine Bewegungen
eine Zustandsänderung eines strömenden Mediums hervorrufen, wodurch eine stark vergröt3erte
Anzeige erhalten wird. Es kann aber auch die Oberfläche selbst durch einen sehr
feinen Strahl des strömenden Mediums abgetastet werden.
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Die Abtastung der Oberfläche mit einer spitzen Nadel und die vergrößerte
Aufzeichnung des Oberflächenprofils ist an sich bekannt. jedoch bestehen andererseits
für den Bau leistungsfähiger Oberflächenprüfgeräte erhebliche Schwierigkeiten. Bei
den erforderlichen hohen Vergrößerungen von mindestens ioooofach verlagert sich
der Nullpunkt oder er wandert aus. Weiterhin muß es möglich sein, das VergröBerungsverhältnis
schnell, möglichst während der Messung zu verändern. Denn bei sehr kleinen Rauhigkeiten
will man durch eine sehr hohe Vergrößerung dit Skala oder das Registrierpapier ebenso
voll überstreichen können, wie bei großen Rauhigkeiten mit kleiner Vergrößerung.
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Nun befinden sich auf einer Oberfläche mehrere Oberflächenfehler,
nämlich Rauhigkeit und Welligkeit einander überlagert. Es kann daher vorkommen,
daß man zwar mit der Welligkeit die Skala voll auszeichnet, aber dann die überlagerten
feinen Rauhigkeiten nicht mehr genügend auflösen kann.
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Kann daher während der Messung der Vergrößerungsmaßstab durch einfache
Umschaltung ohne Umbau des Gerätes geändert werden, dann wäre ein wesentlicher Fortschritt
erzielt worden. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß durch die Umschaltung
keine Verlagerung des Nullpunkts eintritt, denn durch eine solche Verschiebung der
Basislinie
würde die meßtechnische Auswertung erschwert. Weiterhin muß die Eichkurve eine Gerade
sein, die im Zusammenhang mit der vorbeschriebenen Forderung durch denselben Nullpunkt
verläuft. Erst die Erfüllung dieser grundlegenden Forderungen gestattet den Bau
eines verwendungsfähigen Oberflächenprüfgerätes. Es muß ferner so ausgelegt sein,
daß irgendwelche Zustandsänderungen des zur Vergrößerung verwendeten Mediums keine
Fehler oder Ungenauigkeit der Anzeige hervorgerufen oder daß diese zumindest in
erträglichen Grenzen bleiben.
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Ein weiteres Problem bei Oberflächenprüfgeräten ist die genaue Einhaltung
des Berührungsdruckes zwischen Tastnadelspitze und Oberfläche. Um eine möglichst
hohe Auflösung der Rauhigkeiten zu erhalten, wird die Spitze der Tastnadel mit einer
sehr geringen Abrundung von wenigen I/IOOO mm versehen. Dadurch entstehen sehr hohe
spezifische Flächenpressungen, die nur bei sehr geringen Tastkräften soweit herabgesetzt
werden können, daß die Oberfläche nicht verletzt wird. Infolge der geringen Tastkräfte
muß aber wiederum die Abtastgeschwindigkeit herabgesetzt werden, weil sonst die
Tastnadel in Vibrationen gerät und statt des Rauhigkeitsprofils irgendeine Erschütterung
oder Vibration aufzeichnet. Da sämtliche Tastnadeln federgelagert sind, ist die
Tastkraft vom Ausschlag bzw. dem Hub der Tastnadel oder der Größe der Rauhigkeit
abhängig. Der Kleinstwert ist nicht über den gesamten Meßbereich konstant. Die meisten
Oberflächenpriifgeräte haben daher bei der praktischen Verwendung wesentlich größere
Tastkräfte, als zulässig ist. Es muß daher das Ziel sein, ein Oberflächenprüfgerät
zu schaffen, bei dem die Tastkraft nicht nur sehr gering und konstant ist, sondern
bei dem auch mit Sicherheit bei allen Tat : geschwindigkeiten erreicht wird, daß
die Tastnadel sich nicht von der. Oberfläche abhebt.
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Alle vorgenannten Forderungen werden durch die Erfindung erfüllt.
Das Meßgerät ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ausströmdüsen,
deren Differenzdruck als Meßgröße dient, bei Verwendung eines festen Tasters gleichzeitig
vorzugsweise gegen die obere und untere Fläche einer den Taster tragenden Zunge
strömt oder daß, unter Fortfall des festen Tasters, die Düsen unmittelbar gegen
die Oberfläche des Prüflings und eines Vergleichskörpers gerichtet sind.
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Eine beispielsweise Ausführung zeigt die Abb. 1.
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Die über die Oberfläche 1 gleitende Tastnadel 2 ist in geeigneter
Weise an Federn befestigt, beispielsweise an den beiden Blattfedern 3 und 4, die
auf der einen Seite an dem Schlitten 5 befestigt sind.
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Dieser Schlitten 5 gleitet auf einer Gleitbahn 6, die auf der Oberfläche
1 aufgelegt ist, oder er ist seinerseits wieder an Parallelfedern aufgehängt. Das
bewegliche Ende der Federn 3 und 4 ist durch den Teil 7 verbunden, der einerseits
die Tastnadel 2, eandererseits im Winkel dazu die Fläche 8 trägt.
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Durch das Federparallelogramm bewegt sich die Tastnadel 2 und die
Fläche 8 senkrecht und horizontal auf und nieder.
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Auf beiden Seiten der Fläche 8 befinden sich nun zwei Düsen 9 und
IO, aus denen ein strömender Medium, im allgemeinen Luft, unter höherem Druck ausströmt.
Durch den verschiedenen Abstand der Platte 8 von den Düsenöffnungen wird nun die
ausströmende Luftmenge vergrößert oder verkleinert. Diese Luftmenge kann nun in
an sich bekannter Weise dadurch gemessen werden, daß in den Zuleitungen von der
Luftquelle 15 ZU den Düsen 9 bzw. 10 zwei Stauscheiben 13 bzw. 14 angeordnet sind.
Der Differenzdruck zwischen der Vorder- und Rückseite der beiden Stauscheiben, der
z. B. durch ein U-Rohr 17 bzw. I8 gemessen werden kann, ist dann der durchströmenden
Menge proportional.
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Im vorliegenden Falle wäre nun die Druckdifferenz dem Abstand. der
Düse 10 bZw. 9 von der Platte 8 proportional. Eine Einrichtung ähnlicher Art mit
allerdings' nur einer Düse ist für Längenmessungen bekannt. Es hat sich aber gezeigt,
daß sie für die Zwecke der Oberflächenmessung nicht geeignet ist. Es kommt nämlich
bei ihr wesentlich darauf an, daß der verhältnismäßig niedrige Luftdruck sehr genau
konstant gehalten wird, wozu eine sehr unhandliche hydrostatische Einrichtung verwendet
wird. Ferner hat es sich gezeigt, daß. die Eichkurve des Abstandes der Fläche von
der Blasdüse aufgetragen über der Anzeige des Manometers keine oder nur innerhalb
sehr begrenzter Teilausschnitte eine Gerade ist. Bei einer Umschaltung des Meffbereiches
auf größere oder kleinere Vergrößerung liegen aber, diese geradlinigen Stücke der
einzelnen Eichkurve so regel los, daß sie von keinem gemeinsamen Nullpunkt ausgehen.
Infolgedessen würde die eingangs gestellte Forderung der geradlinigen und durch
den Nullpunkt verlaufenden Eichkurve nicht erfüllt sein, so daß die angegebene Einrichtung
für die Zwecke der Oberflächenprüfung nicht, für Längenmessungen nur sehr bedingt
brauchbar ist.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung, wie sie in Abb. 1 beispielsweise
dargestellt ist, verwendet nun zwei Düsen auf jeder Seite der Fläche 8. Dadurch
wird einmal der große Vorteil erhalten, daß man verhältnismäßig größere Blasdritcke
verwenden kann, ohne daß die auf die Tastnadel 2 wirkenden Tastkräfte zu groß werden,
denn die auf die Fläche 8 wirkenden beiderseitigen Blasdrücke gleichen sich gegeneinander
im wesentlichen aus.
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Nähert sich nun die Platte 8 der Düse 9, so wird die Druckdifferenzanzeige
an 18 kleiner, während sie an dem Manometer 17 größer wird, weil sich ja 8 gleichzeitig
von der Düse 10 entfernt. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung erfolgt nun die
Messung nicht mit den Manometern 17 und I8, sondern dadurch, daß die Differenz der
Drücke hinter den Stauscheiben 13 und 14 gemessen wird, und zwar beispielsweise
durch eine Ringwaage I6.
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Hierdurch wird ein ganz wesentlicher Fortschritt gegenüber dem jetzigen
Stand der Technik erreicht.
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Auf diese Weise kann nämlich der gleiche definierte Nullpunkt für
al ; e Vergrößerungen erreicht und eingestellt werden. Es ist ohne weiteres einzu-
sehen,
daß eine Stellung der Platte 8 zwischen den Düsen 9 und 10 vorhanden sein muß, für
die die Druckabfälle hinter den Stauscheiben 13 und 14 gleich groß sind. In diesem
Falle wirkt auf die Ringwaage kein verdrehendes Moment, sie steht in der Nullage,
die l-eispielsweise in der Mitte sein kann. Durch jede Verstellung von 8 nach der
einen oder anderen Seite kann nun ein Ausschlag nach Plus oder Nfinus an der Ringwaage
I6 abgelesen werden. Auf diese Art und Weise kann man sich bei der Einstellung des
Gerätes auf das geradlinige Stück der Eichkurve setzen und doch einen definierten
Nullpunkt erhalten.
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Ein solches Gerät als Längenmeßgerät verwendet, gestattet nunmehr
auch die Messung der Ahweichungen von einem Sollstück nach Plus oder Minus, was
mit dem Gerät nach dem bisherigen Stand der Technik nicht möglich war. Man ist nun
weiterhin in der T. age, durch Verstellen der Düsen 9 tind 10 durch die Verstelleinrichtung
i i bzw 12 den Nullpunkt an eine beliebige Stelle der Skala zu legen oder Ungleichmäßigkeiten
der Düsen auszugleichen. Andererseits kann man durch Verwendung verschiedener lüsen
9 bzw. 10 oder verschiedener Stauscheiben 13 bzw. 14 die Meßbereiche beiderseits
des Xulll)unktes linearisieren oder das Übersetzungsverhältnis ändern.
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Diese Änderung des Uhersetzungs erhältnisses, deren Bedeutung für
ein Oberflächenprüfgerät eingangs beschrieben worden ist, kann nun sowohl durch
Umschaltung auf verschiedene Blasdüsen 9 bzw. 10 oder verschiedene Stauscheiben
13 bzw. 14 oder aber noch einfacher durch Verändern des Gegendrehmomentes der Ringwaage
16 erfolgen.
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Alle diese Änderungen können während des Meßvorganges umgeschaltet
werden. Dabei ist die Einrichtung durch die oben bescllriel) enen Maßnahmen so einstellbar.
daß der Nullpunkt für jedes Vergrößerungsverhältnis auf derselben Stelle liegt.
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Die Einrichtung hat aber auch noch einen weiteren, sehr wesentlichen
Vorteil. Schwankungen des Druckes des Gases, die durch den Lufterzeuger 15 verursacht
werden, haben auf das Meßergehnis keinen oder nur einen verschwindend geringen Einfluß.
da sich derartige Druckschwankungen auf beide Stauscheiben 13 bzw. 14 und beide
Düsen 9 bzw. 10 auswirken. Die Druckänderungen vom Kompressor 15 können sich also
nicht itl ihrer vollen Höhe, sondern nur in der Differenz der Differenzdrücke auswirken.
Sie werden also bei Plus- oder Minusvollausschlag am größten, in der Nullstellung
am kleinsten sein. Bei der Einrichtung können also unhandliche und teure oder hydrostatische
Druckregler weggelassen werden, so daß sie einfacher wird. Darüber hinaus haben
Untersuchungen gezeigt, daß durch die geeignete Wahl eines höheren Betriebsdruckes,
als er bisher benutzt wurde, für die verwendeten Düsen 9 bzw. 10 und Stauscheiben
13 bzw. 14 ein Bereich gefunden werden kann. liei dem Schwankungen des Betriebsdruckes
einen wesentlich geringeren Einfluß auf die. Anzeige haben als bei niedrigerem Druck.
Das Meßergebnis ist also von der Höhe des Betriebsdruckes unabhängig einmal durch
die Art der Messung und zweitens durch den Druckausgleich gegen die Fläche 8.
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Eine weitere Verbesserung der Einrichtung hinsichtlich Unabhängigkeit
vom Betriebsdruck des gasförmigen Mediums läßt sich erzielen, wenn die Ringwaage
beispielsweise richtkraftlos, d. h. ohne rückdrehendes Moment ausgebildet wird und
über eine geeignete Einrichtung 19 zwei Drosselventile 20 bzw. 21 in den Zuführungsleitungen
des gasförmigen Mediums verstellt und dadurch die zugeführte Luftmenge vergrößert
oder verkleinert.
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Wird nun beispielsweise die Platte 8 verstellt, so entsteht eine Druckdifferenz,
die die Ringwaage ausschlagen läßt. Dadurch wird nun über die Über tragung 19 eine
Verstellung der Drosselschieber 20 bzw. 21 vorgenommen und die Luftmenge so lange
verändert, bis auf die Ringwaage I6 keine Druckdifferenz mehr einwirkt, d. h. beide
Drücke hinter den Staublenden 13 bzw. 14 gleich groß sind.
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Die Verstellung der ringwaage 16 kennzeichnet dann die Meßgröße. Wesentlich
ist, daß die Genauigkeit umso größer wird, je mehr der freie Weg der Schieber 20
bzw. 21 dem Meßbereich der Ringwaage entspricht. Auf diese Weise wird eine fast
vollständige Unabhängigkeit von Verinderungen und dem Druck des gasförmigen Mediums
erreicht. Die in Abb. 1 gezeichnete Ausführung stellt nur ein Beispiel dar. Das
Wesentliche ist, daß die ganze Meßanordnung stets auf Null abgeglichen wird, was
in verschiedener Weise erreicht werden kann. Die Abb. 1 enthält nun noch in die
Zuführungsleitungen zu den Düsen 9 und 10 eingebaut Kammern, die durch elastische
Membranen 22 und 23 abgeschlossen sind, die aber auch durch Zylinder und kleine
Kolben ersetzt werden könnten.
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Diese Membranen sind durch eine Stange 24 so verbunden, daß, wenn
diese Stange über den Hebel 25 mittels der Spule 27 und dem polarisierten Anker
26 durch einen Wechselstrom aus einer Wechselstromquelle 28 in hin und her gehende
Bewegungen versetzt wird, die Kammer in der einen Düsenzuleitung verkleinert, in
der anderen vergrößert wird. Auf diese Weise wird der Blasstrom aus den Düsen 9
und 10 so moduliert, daß der Differenzdruck einmal ein wenig größer, das andere
Mal ein wenig kleiner wird. Da diese Änderungen sehr klein sind und im übrigen sehr
schnell verlaufen, werden sie durch die Ringwaage I6 nicht angezeigt. Es wird hierdurch
eine leicht pulsierende Tastkraft erzeugt und damit die spezifische Pressung der
Tastnadelspitze auf die zu prüfende Oberfläche verringert.
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Die Regelung der Anpreßkraft der Tastnadel auf die Oberfläche ist
von ganz erheblicher Bedeutung für ein Oberflächenprüfgerät. Sie kann leicht dadurch
reguliert werden, daß außer den Meßdüsen noch zusätzliche Blasdüsen zur Erzeugung
der Anpreßkraft und die Fläche 8 einwirken. Im allgemeinen ist aber die Gefahr,
daß die Tastkraft zu klein wird, nicht so groß, als die, daß sie zu groß wird. Aus
diesem Grunde wird es häufiger sein, durch Blasdüsen entlastend ZU wirken. Man kann
nun
aber auch so vorgehen, daß durch selbsttätige Regelung bzw. Beeinflussung solcher
zusätzlicher Belastungs- bzw. Entlastungsdüsen eine ganz hestimmte und einstellbare
Meßkraft während des ganzen Meßvorganges aufrechterhalten wird.
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Eine derartige, den Anpreßdruck selbsttätig steuernde beispielsweise
Anordnung zeigt die Abb. 2.
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Die Tastnadel 29 ist hier an einem beweglichen Ventil 30 befestigt,
das an dem starren senkrechten Querhaupt 31 gelagert ist. Dieses Querhaupt ist durch
die Parallelfedern 45 und 46 mit dem gleitenden Teil 47 verbunden, der dem Teil
5 in der Abb. 1 entspricht. Oberhalb des Ventils 30 befindet sich ein Raum 32, der
durch eine bewegliche Leitung 35 unter Druck gesetzt werden kann. Dieser Druck kann
so abgestimmt werden, im Verhältnis zur Ventilfläche, daß eine ganz bestimmte, niedrige
Tastkraft von beispielsweise o, l Gramm an der Tastnadelspitze wirksam ist. Wird
die Tastkraft nun größer, z. B. dadurch, daß die Tastnadel auf eine Rauhigkeitserhebung
der abzutastenden Oberfläche aufläuft, dann wird das Ventil von seinem Sitz abgehoben,
und es strömt Luft über den Raum 33 in die Leitung 34 und von dort in die pneumatische
Kammer 36. Hierdurch wird der Kolben 37, der bisher die Leitung 38 freigegeben hatte,
so daß der Blasdruck von dem Gebläse 15 über die Leitung 38 nach der Belastungsblasdüse
40 lief, umgesteuert und nunmehr der Blasdruck über die Leitung 39 nach der Entlastungsdüse
41 geleitet. Dadurch wird über die Fläche 44 das Querhaupt 31 gehoben, und da nunmehr
die Tastnadel 29 entlastet wird, wird das Ventil 30 unter dem aus der Leitung 35
zuströmenden Luftdruck geschlossen. In der Leitung 34 befindet sich noch eine Kapillare
48, deren Querschnitt durch Umschaltung verändert werden kann. Von besonderem Wert
ist es hierbei, daß man erfindungsgemäß durch geeignete Bemessung der Steuerglieder
es erreichen kann, daß ein dauerndes minimales Pendeln der Steuerung zwischen der
Tastkraft Null und einer, durch den aus 35 zuströmenden, von außen leicht einstellbaren
Luftdruck in ihrer Höhe genau definierten Tastkraft von weniger als 1 g oder mehr
erreichen kann. Der Hub der Pendelung und die Frequenz können so gehalten werden,
daß die anzeigende Ringwaage wegen ihrer größeren Trägheit diese Bewegung nicht
mit anzeigt oder aufzeichnet. Durch diese Pendelung wird aber jedes Festhaken der
Tastnadel, die Reibung zwischen ihr und der Oberfläche und deren Verletzung verhindert
oder auf ganz geringe Werte herabgesetzt.
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Andererseits wird aber die Tastnadel nicht abgehoben und fällt auch
nicht auf die Oberfläche herab. 42 und 43 sind die Meßdüsen entsprechend 9 und 10
der Abb. 1. Die in Abb. X dargestellte beìspielsweise Anordnung, bei der die Oberfläche
mit einer Tastnadel abgetastet wird, kann nun aber auch ohne mechanische Berührung
die Oberfläche abtasten, indem eine Blasdüse selbst über die Oberfläche geführt
wird. Die berührungslose Messung mittels einer Blasdüse gegen einen Prüfling ist
an sich bekannt, jedoch ist diese Einrichtung infolge ihrer großen Düsenöffnungen
nicht zum Abtasten von Oberflächen geeignet, da sie einen Mittelwert für das Oberflächengebirge
ergibt. Verwendet man nun die in Abb. 1 beispielsweise angegebene Meßanordnung mit
zwei Blasdüsen 90 und 100 nach Abb. 3, die gegen eine rauhe Oberfläche 49 und eine
ebene Bezugsfläche 50 wirken, dann können ebenfalls Toleranzmessungen nach Plus
oder Minus ausgeführt werden, die vorher nicht möglich waren.
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Die Fläche 50 kann dabei ein Endmaß sein, 49 ein in seinem Durchmesser
zu prüfendes Stück und 9a und 100 in gleicher Höhe an demselben Meßgerät angebracht
sein. Dann kann die Toleranzabweichung des Stücks 49 gegenüber. dem Endmaß 50 bestimmt
werden. Andererseits kann aber auch 50 eine durch eine Mikrometerschraube verstellbare
Prallfläche sein, die im Anzeigeteil eingebaut ist, und es wird dann die Düse 90
gegen einen Lehrring eingestellt, der an Stelle des Prüflings 49 geprüft wird. Jetzt
wird das Endmaß 5Q in der Höhe so lange verstellt, bis die Ringwaage auf Null eingespielt
ist. Nimmt man nun den Lehrring 49 weg und bringt an seine Stelle den zu messenden
Durchmesser, so zeigt die Ringwaage I6 die Abweichung seines Durchmessers nach Plus
oder Minus an. Bei der Abtastung von Oberflächen geht man nun so vor, daß die Düse
90 sehr klein, von etwa 20/1000 mm Durchmesser gemacht wird. Mit der Düse 100 wird
nun entweder der Nullpunkt oder eine beliebige Fläche zur Oberfläche, beispielsweise
die Hüllfläche, eingestellt. Tastet man nun mit einer so feinen Düse über die Oberfläche,
dann zeigt die Ringwaage I6 nicht mehr einen Mittelwert, sondern das Rauhigkeitsprofil
unmittelbar an.
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Bei der Verwendung von gasförmigen strömenden Medien muß infolge
der sehr feinen Düsendurchmesser eine sehr gute Reinigung des Mediums von Wasser,
Öl und festen Bestandteilen erfolgen, damit sich die Düsen nicht zusetzen. Gegenüber
gasförmigen strömenden Medien haben flüssige strömende Medien von geringer Zähigkeit
den Vorteil, daß infolge der größeren Oberflächenspannung der Strahl nach Verlassen
der Düse nicht expandiert wie bei Gas, sondern im Gegenteil noch eine Einschnürung
erhält. Dadurch kann entweder ein noch feinerer Str'ähl erhalten werden oder man
kann eine etwas größere Düse verwenden.
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Abb. 4 zeigt eine Anordnung, bei der aus einer feinen Düse 51 ein
Strahl eines solchen flüssigen Mediums austritt und auf die Oberfläche 52 auftrifft.
Die Düse ist bei 53 gelagert, und der sie tragende Hebel 54 wird durch eine Feder
57 gegen einen festen Anschlag 58 gedrückt. Wenn nun die Düse 51 bei der Bewegung
über die Oberfläche gegen die Spitze einer Erhebung spritzt, dann entsteht infolge
der geringen Entfernung ein hoher Rückstoß, und die I) Düse hebt sich etwas gegen
die Feder 57. Nun befindet sich auf der Düse 51 noch eine Fläche 55, gegen die eine
Blasdüse 56 entsprechend den oben beschriebenen Anordnungen arbeitet. Hierdurch
wird die Ringlvaage I6 zum Ausschlag gebracht. Steht die Spritzdüse 51 einem Tal
der Oberfläche gegenüber, so wird der Rück-
stoß kleiner, Platte
55 entfernt sich von der Düse 56, der Ausschlag der Ringwaage I6 wird kleiner. Auf
diese Weise kann ebenfalls die Oberfläche ohne Zerstörung abgetastet und das Profil
aufgezeichnet werden. Die Anordnung kann auch mit zwei Düsen 56 und 60 sowie Flächen
55 und 59 in Form einer Waage ausgebildet werden.
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Abb. 5 zeigt nun eine andere Ausführung des Tasters und der Blasdüsell.
Die über die Oberfläche 6z gleitende Tastnadel 62 ist nicht in Federn gelagert,
sondern gleitet in dem Gehäuse 73 mit den Führungskugeln 67, 68. Sie ist ferner
verbunden mit den beiden Ventilkegeln 66 und 70, die so gegeneinander geschaltet
sind, daß, wenn sich der eine (5ffnet, der andere sich schließt. Das durch die Stauscheiben
74 und 75 zufließende Medium wird nun durch die Ventile 66 und 70 mehr oder weniger
gedrosselt und fließt durch die Öffnungen 71 bzw. 72 oder 69 ah. Die Druckdifferenz
kann wieder an der Ringwaage 76 abgelesen werden.
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Abb. 6 zeigt eine weitere andere Ausbildung der Düse, bei der die
über die Oberfläche 77 gleitende Tastspitze 78 an einem bei 80 beweglich gelagerten
leichten Düsenrohr 79 befestigt ist. Die aus diesem Düsenrohr ausströmende Luft
strömt mehr oder weniger stark in die festen Rohre 8I oder 82, wodurch die Ringwaage
83 nach Plus oder Minus ausschlägt. Auch hierbei ist der Ausschlag von Druckschwankungen
des strömenden Mediums, das sowohl gasförmig als auch flüssig sein kann, unabgängig.
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Abb. 7 zeigt eine Abwandlung des Verfahrens nach Abb. 6, bei der
zwei feste Blasdüsen 89 und 90 sowie zwei feste Auffangdüsen 94 und 95 vorbanden
sind, die wiederum mit dem Differenzdruckmesser 96. Anzeige nach Plus oder Minus
gestatten. Die Tastnadel 85 verstellt bei ihrem Gleiten über die Oberfläche 84 eine
Blende 91, die Öffnungen 92 und 93 hat. Die Blende ist so eingestellt, daß sie beim
Öffnen der Düse 90 die Düse 89 schließt. Die Blende ist an den Blattfedern 86 und
87 aufgehängt, die an dem verschiebbaren Gestell 88 befestigt sind.
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Alle diese Einrichtungen nach Abb. 5 bis 7 können mit zusätzlichen
Blasdüsen zur Regelung der Tastkraft ausgerüstet werde, wie es beispielsweise auch
die Abb. 5 zeigt, bei der an dem Schaft der Tastnadel 62 sich eine Fläche 63 befindet,
auf die durch die Düsen 64 bzw. 65 eine andrückende oder anhebende Kraftwirkung
hervorgerufen und von außerhalb eingestellt werden kann.
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Ebenso können diese Einrichtungen zur weiteren Reduzierung des Einflusses
von Zustandsänderungen des strömenden Mediums mit Nullkompensation versehen werde.
So kann beispielsweise die Einrichtung nacll.-\hl). 6 so eingerichtet werden, daß
eine richtkraftlose Ring'waage 83 über einen hoch untersetzten Hebel den Drehpunkt
80 anhebt oder senkt, um den sich das Blasrohr 79 dreht. Durch diese Hebung oder
Senkung von 80 dreht sich jetzt das Blasrohr um die Tastnadelspitze 78, und zwar
so lange, bis das gesamte System wieder im Gleichgewicht ist, d. h. bis auf 83 kein
Differenzdruck mehr wirkt. Man könnte natürlich ebensogut auch die Auffangdüsen
81 und 82 heben oder senken oder aber in den Zuleitungen 81 oder 82 vor der Ringwaage
83 veränderliche Strömungswiderstände einbauen, die von der Ringwaage 83 so lange
verstellt werden, bis das Gleichgewicht eintritt.
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In Abb. 8 ist ferner eine Düsenanordnung dargestellt, bei der ohne
Tastnadel die Oberfläche unmittelbar abgetastet werden kann oder die Abmessung eines
Prüflings 99 nach Plus- oder Minusabweichung ermittelt werden kann. Die Blasdüse
97 bläst ein strömendes Medium gegen die Oberfläche, dessen Rückprallmenge von der
Düse 98 aufgefangen und dem Differenzdruckmesser 104 zugeleitet wird. Eine gleiche
Anordnung mit Blasdüse 100 und Auffangdüse 101 arbeitet gegen eine Meisterfläche
102, die durch eine Mikrometerschraube 103 verstellt werden kann, so daß der Nullpunkt
der Ringwaage 104 beliebig einstellbar ist. Bei Rauhigkeiten des Prüflings 99 oder
bei Längenänderungen verändert sich die in die Düse 98 gelangende Rückprallmenge,
wodurch an dem Instrument 104 ein Ausschlag entsteht.
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Es muß noch bemerkt werden, daß mit Hilfe eines strömenden Mediums
gemäß der Anordnung nach Abb. 4, bei der der auf die Düse wirkende Rückstoß von
dem Abstand der Düse 51 von dem Prüfling 52 abhängig ist, nicht nur die Rauhigkeit
der Oberfläche, sondern auch Längenänderungen nach Plus- oder Minusabweichung gemessen
werden können.
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Die Einrichtung nach der Erfindung ist nun nicht nur geeignet eine
Längenänderung anzuzeigen oder mittels eines schreibenden Differenzdruckinstruments
I6 das Profil der Oberflächengestalt aufzuzeichnen, sondern es kann auch gleichzeitig
aus dem Oberflächenprofil eine beliebige Anzahl von Oberflächenmaßzahlen ermittelt
werden.
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Beispielsweise kann der Zeiger des Differenzdruckmessers I6 einen
Schleppzeiger mitnehmen, dessen höchste Stellung die größte Rauhtiefe R angibt,
oder es kann der Differenzdruckmesser 16 in an sich bekannter Weise mit einem elektrischen
Fernsender zur Übertragung der Zeigerstellung versehen werden. Dieser elektrische
Fernsender verstellt im gleichen Verhältnis einen Empfangsmotor, und dieser betätigt
die vorzugsweise elektrisch arbeitenden Einrichtungen zur Angabe der verschiedenen
Oberflächenmafle. Statt elektrischen Strom zur Errechnung zu verwenden, kann aber
auch überall ein strömendes Medium benutzt werden.