DE977556C - Oberflaechenpruefer mit Anzeige mehrerer Oberflaechenmasszahlen - Google Patents

Oberflaechenpruefer mit Anzeige mehrerer Oberflaechenmasszahlen

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DE977556C
DE977556C DEP36122A DEP0036122A DE977556C DE 977556 C DE977556 C DE 977556C DE P36122 A DEP36122 A DE P36122A DE P0036122 A DEP0036122 A DE P0036122A DE 977556 C DE977556 C DE 977556C
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DE
Germany
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pointer
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proportional
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coil
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Expired
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DEP36122A
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English (en)
Inventor
Johannes Dr-Ing Perthen
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Individual
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/34Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

  • Oberflächenprüfer mit Anzeige mehrerer Oberflächenmaßzahlen In der deutschen Patentschrift 977 396 ist ein Oberflächenprüfgerät für eine umfassende Kennzeichnung der Rauhigkeit und Welligkeit von Oberflächen durch Anzeige mehrerer geometrischer Oberflächenmaßzahlen, die Längen darstellen und auf diese zurückgehen, behandelt. Diese Maßzahlen sind: Die größte Höhe bzw. die Rauhtiefe, die Glättungsgröße, die mittlere Höhe bzw. die mittlere Rauhtiefe, der Völligkeitsgrad, der Traganteil, der Riefenabstand, der arithmetische und der geometrische Mittelwert und vor allem ein Meßwert für die Profilform.
  • Ein Oberflächenprüfgerät, das alle diese Maßzahlen anzeigen kann, gibt eine so erschöpfende Aussage über die Oberflächengestalt, daß es an Hand dieser Meßwerte möglich ist, einander stets gleichende Oberflächen zu erzeugen. Ein derartiges Gerät ist außerordentlich nützlich.
  • Das Oberflächenmeßgerät nach der oben angegebenen Erfindung löst nun die Aufgabe mit Hilfe eines einzigen Anzeigeinstrumentes ein und derselben Bauart, das einen über einer Skala spielenden Zeiger besitzt, sowohl Maximalwerte, beispielsweise die Rauhtiefen, als auch Mittelwerte der Oberflächengestalt als Maßzahlen anzuzeigen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt in Verbindung mit einem Oberflächenmeßgerät, bei dem die Oberfläche mit einem mechanischen Taststift abgetastet wird, der parallel zu der zu prüfenden Oberfläche verschoben wird und der durch die Rauhigkeit und Welligkeit der Oberflächen senkrecht zu ihr ausgelenkt wird. Dabei wird ein elektrischer Verstärker gesteuert, an den das die Oberflächen- unebenheiten bzw. das die Oberflächengestalt anzeigende Instrument angeschlossen ist.
  • In diesem Oberflächenprüfgerät sind erfindungsgemäß Einrichtungen vorgesehen, welche Spannungen und Ströme erzeugen, die den vom Taster abgenommenen niaximalwerten und den aus den Momentanwerten abgeleiteten bzw. errechneten Mittelwerten der Oberflächengestalt entsprechen.
  • Diese Einrichtungen sind wahlweise an das Anzeigeinstrument anschaltbar, das dadurch sowohl die Maximalwerte als auch die Mittelwerte anzeigen kann. Dieses Instrument hat einen über einer Skala spielenden Zeiger. Mit Hilfe dieser Skala erfolgt dann die unmittelbare Ablesung des jeweiligen Meßwertes der eingestellten Oberflächenmaßzahl. Der Ausgang des Verstärkers ist je nach der Schalterstellung unmittelbar mit dem Anzeigeinstrument verbunden oder über eine der Rechenschaltungen, die zur Ermittlung der jeweiligen Oberflächenmaßzahl dienen.
  • In der vorliegenden Erfindung werden Oherflächenprüfgeräte beschrieben, in denen die Rechenvorgänge nicht in besonderen RechellschaltungeIl stattfinden, sondern daß dazu Anzeigeinstrumente verwendet werden, die mit besonderen Einrichtungen ausgestattet sind, mittels derer die Anzeige der vom Taster abgenommenen Älaximalwefte der Oberflächengestalt oder die Anzeige der aus den Momentanwerten abgeleiteten Mittelwerte der Oberflächengestalt bewirkt wird.
  • Zur Messung der größten Höhe H, die inzwischein als Rauhtiefe R bezeichnet worden ist, bewegt sich in Fig. I die Oberfläche 3 unter dem Taster I in Längsrichtung. Der Taster I verstellt einen Meßfühler, der über einen Verstärker 5 ein Anzeigeinstrument 6 ausschlagen läßt. Der Zeiger des Instrumentes 6 verstellt nun einen Schleppzeiger 7.
  • Weml der Taster I über die Spitze 2 des Oberflächenprofils 3 binwegtastet, bleibt der Schleppzeiger 7 auf dem höchsten Punkt des Ausschlages des Instrumentes 6 stehen und zeigt so die größte Höhe H an.
  • Statt eines Schleppzeigers 7 kann aber auch der Zeiger 6« in der höchsten Stellung festgehalten werden, wenn er mit einem mechanischen Gesperre versehen ist, welches nach Art der Reibgesperre zwar den Anstieg des Zeigers 6 a zuläßt, ihn aber sofort festhält, wenn er wieder zurücklaufen will.
  • Älan kann aber auch dem Zeiger 6 a eine solche mechanische Dämpfung geben, die erst bei dem Rücklauf wirksam wird, so daß der Zeiger 6 a den Maximalausschlag zwar schnell erreicht, aber nur sehr langsam wieder auf Null zurückkriecht. So kann beispielsweise gemäß Fig. 2 an dem Zeiger 8 ein Luft- oder (Sldämpfungsflügel 9 angebracht sein, der mit einer Klappe 10 versehen ist, die beim Ausschlag des Zeigers sich öffnet und dadurch die Dämpfung verringert. Beim Rücklauf schließt sich die Klappe 10 und verursacht eine große Dämpfung.
  • Nach Fig. 3 kann aber auch der Zeiger I I mit einer Spule I2 verbunden sein, die sich in einem sehr starken Magnetfeld N-S bewegt. Die Spulenwindungen sind durch ein Ventil I3, z. B. einen Gleichrichter, eine Diode usw. kurzgeschlossen. Schlägt der Zeiger II aus, so wird in der Spule ein Strom induziert, der aber nicht fließen kann, weil das Ventil keinen Durchlaß hat. Der Zeiger kann sich also in dieser Richtung ungehindert schnell bewegen. Will nun der Zeiger II von dem erreichten Ausschlag zurückkehren, dann fließt der Spulenstrom in der entgegengesetzten Richtung. Für diese sperrt aber das Ventil I3 nicht, so daß die Windungen 12 kurzgeschlossen sind. Hierdurch wird die Bewegung der Spule 12 in dem Magnetfeld N-S stark gedämpft, und der Zeiger kriecht ganz lang sam zurück.
  • Wie Fig. 5 zeigt, ist die Glättungsgröße G der Abstand der mittleren Ebene Ig von der Hüllebene 19 des Profils 20. Weiterhin ist die mittlere Höhe hni die Differenz zwischen der größten Höhe H und der Glättungsgröße G. Die Ermittlung der Glättungsgröße erfolgt von der Hüllfläche 19 ausgend nach der Gleichung G =h'.ds, s wobei s der Tastweg, ds die Änderung des Tastweges in der Horizontalen, ä' dagegen die zu jedem ds gehörige Tiefe des Profils von der Hüllfläche aus gemessen ist. Die mittlere Höhe hrn würde sich nach derselben Formel ergeben, wenn Itm nicht von der Hüllebene, sondern von der Grundfläche aus gemessen würde.
  • Die beispielsweise Ausführung eines Gerätes zur Durchführung dieser Messung zeigt die Fig. 6. Der Ausgang des Verstärkers 2I ist mit einem kräftigen Steuerungsglied 22 verbunden, welches sich im Takt der Rauhigkeiten bewegt und den Schleifer des linearen Potentiometers 24, das an einer Stromquelle 25 liegt, verstellt. Die Oberfläche 27, die mittels des Supportes 28 unter dem Taster längs bewegt wird, verstellt gleichzeitig den Schleifer eines linearen Potentiometers 29, das aus der Stromquelle 30 gespeist wird. Die an 29 abgegriffene, der Änderung des Tastweges ds proportionale Teilspannung wird mit der am Potentiometer 24 abgegriffenen Teilspannung multipliziert und dem Steuerungsglied 26 zugeführt, das über ein multiplizierendes Getriebe 23 das Potentiometer2ßa verstellt und somit das Produkt ii'' ds bildet. Diese dem Produkt proportionale an 2ßa abgegriffene Teilspannung muß durch die am Potentiometer 29 abgegriffene, dem Tastweg s proportionale Teilspannung dividiert werden.
  • Das geschieht in der Weise, daß der ersten Spule eines Kreuzspulinstrumentes 26e die dem Produkt h ' ds proportionale Spannung und der zweiten Spule die dem Betrag s proportionale Spannung zugeführt werden. Dann wird auf der Skala des Anzeigeinstrumentes 26a der Quotient dieser Spannungen angezeigt, der gleich ist der Oberflächenmaßzahl der Glättungsgröße G.
  • Die mittlere Höhe hrn bzw. die mittlere Rauhtiefe Rs wird dadurch erhalten, daß die Glättungsgröße G von der größten HöheH abgezogen wird.
  • Dies kann beispielsweise mit einer Anordnung geschehen, bei der ein an sich bekanntes Drehspulinstrument, das zwei parallelliegende Spulen hat, kombiniert wird mit einer bekannten Einrichtung, die eine der Rauhtiefe proportionale elektrische Ausgangsspannung liefert, und einer weiteren bekannten Einrichtung, die eine der Glättungsgröße proportionale Spannung liefert, wobei die der Rauhtiefe proportionale Spannung an die erste Spule und die der Glättungsgröße proportionale Spannung an die zweite Spule angeschlossen werden, so daß auf der Skala des Anzeigeinstrumentes das Oberflächenmaß der mittleren Höhe angezeigt wird.
  • Weitere Schaltungsanordnungen zur Ermittlung von der Rauhtiefe bzw. der Glättungsgröße proportionalen elektrischen Spannungen sind in der deutschein Patentschrift 977 396 beschrieben.

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Oberflächenprüfgerät mit einem parallel zur Prüfoberfläche zu verschiebenden, senkrecht dazu arbeitenden Taster und einem die Oberflächengestalt anzeigenden Meßinstrument, das der Taster über einen Verstärker steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßinstrument mit Einrichtungen versehen ist, mittels derer die Anzeige der vom Taster abgenommenen Maximaiwerte der Oberflächengestalt oder der aus den Momentanwerten abgeleiteten Mittelwerte der Oberflächengestalt bewirkt wird.
  2. 2. Oberflächenprfifgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeinstrument (6, 26a) mit einem über einer Skala spielenden Zeiger (6«) ausgestattet ist.
  3. 3. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßinstrument (6) mit einem, durch den Zeiger (6a) verstellbaren Schleppzeiger (7) ausgestattet ist, der zur Anzeige der größten Höhe (H) dient.
  4. 4. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine den jeweiligen Maximalausschlag des Zeigers (6 a) festhaltende Vorrichtung zur Anzeige der größten Höhe (H).
  5. 5. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Zeiger mit pneumatischer oder hydraulischer Rücklaufdämpfung.
  6. 6. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine ein elektrisches Ventil (I3) enthaltende elektromagnetische Rücklaufdämpfung (I2) für den Zeiger (im).
  7. 7. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Zeiger (8, II) mit einer einstellbaren Dämpfung.
  8. 8. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Aufhebung der Zeigerrücklaufsperre.
  9. 9. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein von den Tasterhubbewegungen (h') über den Verstärker (2I) gesteuertes Verstellglied (22), durch dessen Veränderung an der elektrischen Einrichtung (24) elektrische Spannungen erzeugt werden, die den Tasterhubbewegungen proportional sind, und mit einem multiplikativ verbundenen, von den Tasterlängsbewegungen gesteuerten Verstellglied (29), durch dessen Veränderung elektrische Spannungen erzeugt werden, die den Tasterlängsverstellungen (ds) proportional sind, so daß an der vom Produkt beider Spannungen über das Verstellglied (26) und das Multiplikationsgetriebe (23) gesteuerten elektrischen Einrichtung (24a) eine elektrische Spannung entsteht, die dem Produkt h' ds proportional ist, und daß diese Spannung der ersten Spule eines Kreuzspulinstrumentes (26a) zugeleitet wird, während der zweiten Spule die vom Verstellglied (29) gelieferte Spannung, die der gesamten Tasterlängsbewegung (s) über die Meßstrecke proportional ist, zugeleitet wird, so daß das Instrument (26a) das Oberflächenmaß der Glättungsgröße (G) anzeigt.
  10. 10. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Kombination eines an sich bekannten Drehspulinstrumentes mit zwei parallel angeordneten Spulen mit einer bekannten Einrichtung, die eine der Rauhtiefe proportionale elektrische Ausgangsspannung liefert, und einer weiteren\bekannten Einrichtung, die eine der Glättungsgröße proportionale Spannung liefert, wobei die der Rauhtiefe proportionale Spannung an die erste Spule und die der Glättungsgröße proportionale Spannung an die zweite Spule angeschlossen werden, so daß auf der Skala des Anzeigeinstrumentes das Oberflächenmaß der mittleren Höhe angezeigt wird.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Keinath, »Die Technik elektrischer Meßgeräte«, Bd. I, I928, S. 47.
DEP36122A 1949-10-28 1949-10-28 Oberflaechenpruefer mit Anzeige mehrerer Oberflaechenmasszahlen Expired DE977556C (de)

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