DE976102C - Mikrotastsystem - Google Patents

Description

• Mikrotastsystem Die Messung der Oberflächengestalt erfolgt durch Geräte, bei denen die Tastspitze eines Meßfühlers über die Oberfläche geführt wird. Unter dem Einfluß der verschiedenen Oberflächengestalt macht die Tastspitze senkrechte Bewegungen, die vorzugsweise einem elektrischen System zugeführt werden, das die mechanischen Bewegungen des Meßfühlers mittels eines mechanisch-elektrischen Wandlers in elektrische Zustandsänderungen umformt.
• Dieses elektrische System kann entweder selbst eine Spannung erzeugen oder so gebaut sein, daß es eine ihm zugeführte Wechselspannung moduliert. Die spannungserzeugenden Systeme, die beispielsweise den piezoelektrischen Effekt verwenden, haben nun die Eigenschaft, daß sie einer bestimmten Abtastgeschwindigkeit bedürfen. Es ist also nicht möglich, sie statisch mit Endmaßen zu eichen.
• Es muß vielmehr ein ähnlich bearbeitetes Oberflächennormal abgetastet werden.
• Im Gegensatz hierzu können die Tastsysteme, die eine Wechselspannung modulieren, die Oberfläche ohne Einfluß auf das Meßergebnis langsam oder schnell abtasten, und ihre Vergrößerung kann im Ruhezustand durch Endmaße eingestellt werden.
• Mit diesen modulierenden Systemen können sehr genaue Oberflächenmessungen durchgeführt werden. Das Tastsystem ist bei zahlreichen Oberflächenmeßgeräten in einem länglichen Führungsarm untergebracht. Dieser ist mit dem einen Ende an dem Meßkopf des Geräts gelagert und stützt sich mit dem anderen Ende, das als Gleitfläche ausgehildet ist, auf dem zu prüfenden Meßobjekt ab. Mittels des Führungsarms wird das Tastsystem relativ zum Meßobjekt während der Messung bewegt. Der Führungsarm wird dabei durch die im Meßkopf untergebrachten Transportelemente gesteuert.
• Bei diesem Tastsystem ist die Nullage der Tastspitze unbestimmt, denn die Gleitfläche des Führungsarms kann je nach seiner Lage und der Bewegung des Meßkopfes einen Winkel mit der Tragfläche des Meßobjekts bilden.
• Die Erfindung gibt der Tastspitze dieser Tastsysteme eine bestimmte Nullage. Erfindungsgemäß ist der Gleitkörper, der den durch eine Tastspitze gesteuerten elektromechanischen Wandler enthält, an einem Führungsarm derart pendelnd aufgehängt, daß seine Gleiteinstellung zur Oberfläche unabhängig von den Bewegungen und Stellungen des Führungsarms ist. Infolgedessen kann das Meßergebnis -durch ein Spiel in den Gelenken nicht gefälscht werden. Der Wandler ist mit dem Gleitkörper starr verbunden.
• Der Gleitkörper hat vorzugsweise eine zylindrische oder kugelige Form.
• Der zylindrische oder kugelige Körper hat weiterhin den Vorteil, daß mit ihm ebene oder gekrümmte Oberflächen, vor allem aber gekrümmte Innenflächen, beispielsweise Bohrungen, ohne weiteres mit derselben Grundeichung abgetastet werden können. Ein solcher Gleitkörper kann beispielsweise metertief in Rohre von kleinem Innendurchmesser eingeführt werden, ohne daß eine starre Verbindung mit dem Vorschubmechanismus notwendig ist. Durch Anbringung von Haftmagneten am Gleitkörper oder durch pneumatisches Ansaugen oder Federdruck kann ein Anliegen des Gleitkörpers in der Bohrung erzielt werden.
• Der zylindrische Gleitkörper kann entweder mit seiner gesamten zylindrischen Gleitfläche tragen, oder aber es kann diese so ausgeschliffen sein, daß sich ein oder zwei Berührungsflächen in einem Ahstand ergeben, der für die Erzielung von Meßergebnissen unter Einschluß von Wellen und Formfehlern oder unter Ausschluß derselben notwendig ist. Wird der zylindrische Gleitkörper in einem Haltearm pendelnd angeordnet, so ist er von der Lage des Antriebssystems für den Vorschub unabhängig. Man kann aber auch den Gleitkörper mit dem Haltearm verriegeln und so in einfacher Weise eine starre Verbindung mit dem Antriebsmechanismus herstellen, um Wellen und andere Formfehler der Oberfläche zu ermitteln. Zu dem Zweck werden die Ergebnisse der Messungen miteinander verglichen, die der am Haltearm pendelnd angeordnete und der damit verriegelte Gleitkörper liefern. Weiterhin braucht der Gleitkörper nicht auf der Oberfläche aufzuliegen, sondern er kann in einem geringen, aber konstanten Abstand zur Oberfläche geführt werden. Die Einhaltung dieses Abstandes kann dabei durch ein übliches mechanischesLängenmeßgerät oder durch Kapazitätsmessung zwischen dem Gleitkörper und der Oberfläche kontrolliert werden. Ferner kann die Berührung der Oberfläche durch den Gleitschuh einen elektrischen Stromkreis schließen, wodurch eine Lampe aufleuchtet oder ein Signal ertönt. Ein solches Freitastsystem bietet für die Durchführung praktischer Messungen den großen Vorteil, daß die empfindliche Tastspitze durch den Gleitkörper gegen Zerstörung gesichert ist. Bei Freitastsystemen traten bisher häufig schnelle Zerstörungen der Tastspitze ein, wenn das Tastsystem unachtsam auf die Oberfläche aufgesetzt wurde.
• Die Tastspitze kann an sich an beliebiger Stelle des zylindrischen oder kugeligen Gleitkörpers angebracht werden. Besonders zweckmäßig ist aber eine Lage am vorderen Ende des zylindrischen Gleitkörpers, weil sie sich hierbei gut beobachten läßt und weil sich außerdem bei der Messung von Wellen und Formfehlern Vorteile ergeben. Ferner kann die Tastspitze unmittelbar an aufgehende Teile der Prüflingsoberfläche herangeführt werden.
• Die Erfindung ist vorzugsweise geeignet für elektrische Tastsysteme, die eine Wechselspannung modulieren. Sie ist aber ebenso verwendbar für elektrische Tastsysteme, die eine elektrische Spannung erzeugen, und zwar ganz besonders, wenn sie durch eine mechanische Schwingung oder eine elektrische Wechselspannung zu mechanischen Schwingungen erregt werden.
• Ein ganz erheblicher Vorteil des Mikrotastsystems liegt darin, daß die Oberfläche mit wesentlich größerer Geschwindigkeit als bisher abgetastet -werden kann, ohne daß die Tastnadel springt. Auch die Verletzung der Oberfläche wird verringert.
• Ferner ist das System weniger erschütterungsempfindlich.
• PATENTANSPROCHE: I. Mikrotastsystem mitTastspitze und mechanisch-elektrischem Wandler in einem Gleitkörper am Ende eines Führungsarmes, durch den der Gleitkörper über die zu prüfende Oberfläche bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper derart pendelnd am Führungsarm aufgehängt ist, daß seine Gleiteinstellung zur Oberfläche unabhängig von den Bewegungen und Stellungen des Führungsarms ist.

Claims (1)

1. 2. Mikrotastsystem nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine am vorderen Ende eines zylindrischen Gleitkörpers angebrachte Tastspitze.

   3. Mikrotastsystem nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche des Gleit- körpers so lang wie der Gleitkörper selbst ist oder durch Abschleifen auf eine oder mehrere Teilflächen oder Berührungspunkte verkleinert ist.

   4. Mikrotastsystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper mit dem Führungsarm verriegelbar ist.

   5, Mikrotastsystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß es durch magnetische Haftkräfte, durch pneumatisches Ansaugen, durch Federkraft oder Gewichtsbelastung auf die Oberfläche gedrückt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 743 6og; deutsche Patentanmeldung A 8655 IX/42b (bekanntgemacht am 7. 8. I952); USA.-Patentschriften Nr. 2 335 390, 2 344217, 63 69I, 2 397 923, 2 404 I43,2 405 133,2471009, 2491016, 2 538 622.