DE10050203C1 - Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberflächengüte von metallischen Flächen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberflächengüte von metallischen Flächen mit einer Laserstrahlquelle (3), einer Mattscheibe (9) und mindestens einem diesen beiden Bauteilen gegenüberliegenden Flachspiegel (14), wobei dieser Flachspiegel (14) den Laserstrahl (13) unter einem flachen Winkel auf die zu prüfende Oberfläche reflektiert und sich das daraus resultierende Streumuster auf der Mattscheibe (9) abbildet, und wobei Laserstrahlquelle (3), Mattscheibe (9) und Flachspiegel (14) in einem als Handgerät ausgebildeten Gehäuse (2) vereinigt sind. Aufgabe der Erfindung ist es, für eine derartige Vorrichtung eine einfache Konstruktion zur Verfügung zu stellen, die eine problemlose Justage des wenigstens einen Spiegels, und damit des Laserstrahlganges, ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der mindestens eine Flachspiegel (14) auf einer abgeflachten Fläche (17) eines rotationssymmetrischen Körpers (6) angeordnet ist, der formschlüssig in einer entsprechenden Ausnehmung des Gehäuses (2) sitzt und nach seiner Justierung in dieser Ausnehmung festlegbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur op­ tischen Prüfung der Oberflächengüte von metallischen Flächen mit einer Laserstrahlquelle, einer Mattscheibe und mindestens einem diesen beiden Bauteilen gegenüberliegenden Flachspiegel, wobei dieser Flachspiegel den Laserstrahl unter einem flachen Winkel auf die zu prüfende Oberfläche reflektiert und sich das daraus resultierende Streumuster auf der Mattscheibe abbildet, und wo­ bei Laserstrahlquelle, Mattscheibe und Flachspiegel in einem als Handgerät ausgebildeten Gehäuse vereinigt sind.

Eine derartige Vorrichtung ist in dem DE 299 07 950 U1 be­ schrieben. Diese Vorrichtung besitzt einen offenen Auflagebe­ reich zum Aufsetzen auf eine zu prüfende Oberfläche, wobei im Auflagebereich zwei sich mit geringem Abstand gegenüberliegende, schräg zu der zu prüfenden Oberfläche angestellte Flachspiegel angeordnet sind. Einer dieser Spiegel lenkt den von der Laser­ strahlquelle kommenden Strahl unter einem flachen Winkel auf die zu prüfende Oberfläche, während der andere Flachspiegel den an der zu prüfenden Oberfläche reflektierten und gestreuten Strahl zur Mattscheibe hin ablenkt.

Die beiden Spiegel sind Bestandteil eines quaderförmigen Klotzes, der in seinem mittleren Bereich ein durch prismatische Stege begrenztes Fenster aufweist. Auf diese Stege sind die Spiegel aufgeklebt. Der Klotz liegt mit seiner Unterseite auf der zu prüfenden Oberfläche auf. Er ist schwenkbar im Gehäuse gelagert und über seine Schwenkachse hinaus verlängert. Im Be­ reich dieser Verlängerung sind zwei Justierschrauben in das Ge­ häuse eingeschraubt, die von entgegengesetzten Seiten an der Verlängerung anliegen. Durch Verstellen der Justierschrauben schwenkt der Klotz um seine Schwenkachse, so daß die Winkelstel­ lung der beiden Spiegel zwecks Winkeljustage des Laserstrahls veränderbar ist.

Diese Justiervorrichtung sowie der Justiervorgang ist recht aufwendig und hat bei dem in dem DE 299 07 950 U1 beschriebenen Stand der Technik zudem den Nachteil, daß die beiden Spiegel nicht unabhängig voneinander einstellbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für Vor­ richtungen der eingangs genannten Art eine einfache Konstruktion zur Verfügung zu stellen, die eine problemlose Justage des we­ nigstens einen Spiegels und damit des Laserstrahlganges ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung da­ durch gelöst, daß der mindestens eine Flachspiegel auf einer ab­ geflachten Fläche eines rotationssymmetrischen Körpers angeord­ net ist, der formschlüssig in einer entsprechenden Ausnehmung des Gehäuses der Vorrichtung sitzt und nach seiner Justierung in dieser Ausnehmung festlegbar ist.

Die Befestigung des mindestens einen Spiegels auf einem ro­ tationssymmetrischen Körper, der in einer entsprechenden Kavität des Gehäuses der Vorrichtung angeordnet ist, gestattet es, durch Verdrehen dieses Körpers auf einfache Weise die Winkelstellung des Spiegels zur Laserstrahlquelle zu verändern. Wenn die ge­ wünschte Winkelstellung des mindestens einen Spiegels, d. h. die gewünschte Laserstrahlführung erreicht ist, kann die gefundene Winkelstellung beispielsweise durch einen oder mehrere zwischen Gehäuse und rotationssymmetrischem Körper gesetzte Lackpunkte oder einen Gewindestift fixiert werden.

In Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der rotati­ onssymmetrische Körper eine Kugel. Diese Ausbildung hat den Vor­ teil, daß der Laserstrahl nicht nur in einer senkrechten Ebene, sondern in einer dazu geneigten Ebene abgelenkt werden kann. Da­ durch erübrigt sich eine separate Justierung der Laserstrahl­ quelle. Zudem können Lagetoleranzen des rotationssymmetrischen Körpers in der Ausnehmung des Gehäuses auf einfache Weise kom­ pensiert werden.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist als rotationssymmetrischer Körper ein Zylinder mit quer zum Laserstrahl angeordneter Längsachse vorgesehen. Gegenüber einer Kugel sind hier zwar die Freiheitsgrade der Beweglichkeit einge­ schränkt, dafür gestaltet sich aber die manuelle Tätigkeit des Einstellens des mindestens einen Spiegels einfacher, da der Zy­ linder durch den Formschluß quer zu seiner Längsachse stabili­ siert ist.

Ein weitere Vereinfachung der Einstellbarkeit ergibt sich, wenn in einer der Stirnwände des Zylinders ein Schlitz für einen Schraubendreher vorgesehen ist. Der Zylinder kann dann mit einem Schraubendreher in die gewünschte Lage gedreht werden.

Ein weiterer Vorteil ist es bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die abgeflachte Fläche zur Anbrin­ gung des Spiegels am Grunde einer zentralen Ausnehmung des Zy­ linders angeordnet ist, d. h. wenn die abgeflachte Fläche sich nicht über die gesamte Länge des Zylinders erstreckt. In diesem Falle bleiben seitlich der Ausnehmung Stirnwandabschnitte mit einer bestimmten Stärke stehen. Der Zylinder liegt dann mit sei­ nen Stirnflächen vollflächig an den Stirnwänden der Ausnehmung im Gehäuse an, wodurch die Führung des Zylinders verbessert ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Gehäusehälfte der Vorrichtung mit eingebauten Funktionsbau­ teilen, und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Spiegelhalters im nicht montierten Zustand und in einem vergrößertem Maßstab.

Das Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 besteht aus zwei Gehäuse­ hälften 2.1 und 2.2, die in geeigneter Weise, z. B. durch Verschraubung miteinander verbunden werden können. Fig. 2 zeigt ei­ nen Blick in die Gehäusehälfte 2.1, in die die Funktionsbauteile der Vorrichtung 1 eingebaut sind. Zu diesen Funktionsbauteilen gehören eine Laserdiode 3 mit eingebauter Fokuslinse, eine Flachspiegel 14, ein Taster 7, Batterien 8, eine Mattscheibe 9 und eine Linse 10.

Die Laserdiode 3 ist in eine Halterung 4 eingesetzt, die durch zwei Schrauben 5 an der Gehäusehälfte 2.1 befestigt ist. Als Stromquelle für die Laserdiode 3 sind zwei Batterien 8 vor­ gesehen, die in ein Batteriefach 11 eingelegt sind, welches durch einen Deckel 12 verschließbar ist. Der nicht dargestellte Stromkreis kann durch Drücken des Tasters 7 geschlossen werden.

Der von der Laserdiode 3 ausgehende Laserstrahl 13 ist auf den Flachspiegel 14 gerichtet, an dem der Laserstrahl 13 unter einem flachen Winkel auf die Oberfläche einer zu prüfenden Welle oder Achse 15 reflektiert wird. Um dies zu ermöglichen, ist das Gehäuse 2 auf seiner Unterseite in dem mit einem a gekennzeich­ neten Bereich (Fig. 2) offen. Dieser Bereich a ist relativ groß bemessen, um auch Wellen und Achsen 15 größeren Durchmessers prüfen zu können. Der an der Welle oder Achse 15 reflektierte und gestreute Laserstrahl 13 fällt anschließend auf die Matt­ scheibe 9, auf der sich ein Streu- oder auch Beugungsmuster ab­ bildet, welches durch die Linse 10 betrachtet werden kann.

Bei absolut fehlerfreier Oberfläche der Welle oder Achse 15 wird der Laserstrahl 13 auf der Mattscheibe 10 etwa bei 16 als Punkt abgebildet. Bei fehlerhafter Oberfläche erzeugt der re­ flektierte und gestreute Laserstrahl 13 auf der Mattscheibe 10 ein Muster oberhalb von 16. Das Streumuster läßt Rückschlüsse auf die Oberflächengüte der geprüften Welle oder Achse 15 zu.

Der Flachspiegel 14 ist auf einem zylinderförmigen Spiegel­ halter 6 angeordnet, der in Fig. 3 im ausgebauten Zustand darge­ stellt ist. Um eine plane Fläche 17 für das Anbringen des Flach­ spiegels 14, wofür am besten ein Aufkleben am geeignetsten ist, zu schaffen, ist der Spiegelhalter 6 mit einer zentralen Ausneh­ mung versehen, deren Grund durch die plane Fläche 17 gebildet ist. Durch diese Ausbildung bleiben seitlich von der Aussparung Seitenwandabschnitte 18 stehen, so daß die Stirnwände des Spie­ gelhalters 6 einen vollen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

In dem Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 ist eine entsprechende Ausnehmung vorgesehen, in die der Spiegelhalter 6 formschlüssig einsetzbar ist. Seine vollständigen Seitenwände sorgen dabei für eine gute seitliche Führung im Gehäuse 2. In einer der Seiten­ wände des Spiegelhalters 6 ist ein Schlitz 19 für einen Schrau­ bendreher vorgesehen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, können alle Funktionsbauteile der Vorrichtung 1 in die Gehäusehälfte 2.1 eingebaut werden, so daß eine Justierung des Flachspiegels 14 und damit des Ganges des Laserstrahls 13 bei offenem Gehäuse 2, also nicht aufgesetzter Gehäusehälfte 2.2 erfolgen kann. Bei eingeschaltetem Laserstrahl 13 wird der Spiegelhalter 6 durch einen in seinen Schlitz 19 eingesetzten Schraubendreher so weit gedreht, bis die gewünschte Laserstrahlführung erreicht ist. Da dann keine weitere Verstel­ lung des Flachspiegels 14 mehr erforderlich ist, wird der Spie­ gelhalter 6 durch einen Lackpunkt 20 an der Gehäusehälfte 2.1 festgelegt. Anschließend kann dann die Vorrichtung 1 durch das Aufsetzen der Gehäusehälfte 2.2 auf die Gehäusehälfte 2.1 kom­ plettiert werden.

Aus der Draufsicht-Darstellung gemäß Fig. 1 geht hervor, daß das Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 im Auflagebereich a sehr schmal baut. Dadurch ist es möglich, auch schmale Wellenabsätze oder Wellennuten zu prüfen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberflächengüte von metallischen Flächen mit einer Laserstrahlquelle, einer Mattscheibe und mindestens einem diesen beiden Bauteilen ge­ genüberliegenden Flachspiegel, wobei dieser mindestens eine Flachspiegel den auftreffenden Laserstrahl unter einem fla­ chen Winkel auf die zu prüfende Oberfläche reflektiert und sich das daraus resultierende Streumuster auf der Mattschei­ be abbildet, und wobei Laserstrahlquelle, Mattscheibe und Flachspiegel in einem als Handgerät ausgebildeten Gehäuse vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Flachspiegel (14) auf einer abgeflachten Fläche (17) eines rotationssymmetrischen Körpers (6) angeordnet ist, der formschlüssig in einer entsprechenden Ausnehmung des Gehäu­ ses (2) sitzt und nach seiner Justierung in dieser Ausneh­ mung festlegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung des rotationssymmetrischen Körpers (6) im Gehäuse (2) durch einen Lackpunkt (20) oder einen Gewindestift er­ folgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der rotationssymmetrische Körper (6) eine Kugel ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der rotationssymmetrische Körper (6) ein Zylinder mit quer zum Laserstrahl (13) angeordneter Längsachse ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeflachte Fläche (17) durch den Grund einer zentralen Aus­ nehmung des Zylinders gebildet ist, die seitlich durch angrenzende Stirnwandabschnitte (18) begrenzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der Stirnwände des Zylinders einen Schlitz (19) für einen Schraubendreher aufweist.