DE20120127U1

DE20120127U1 - Einrichtung zur Abtastung der Gestalt, insbesondere der Rauheit einer Oberfläche eines Werkstücks

Info

Publication number: DE20120127U1
Application number: DE20120127U
Authority: DE
Original assignee: Hommelwerke GmbH
Current assignee: Hommel Etamic GmbH
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2011-12-13

Description

Unser Zeichen Datum

Einrichtung zur Abtastung der Gestalt, insbesondere der Rauheit einer Oberfläche eines Werkstücks

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Es ist eine Einrichtung der betreffenden Art allgemein bekannt, bei dem der Wandler um eine Achse drehbeweglich an der Vorschubeinrichtung gehalten ist, wobei die Achse quer zur Vorschubrichtung und im wesentlichen parallel zur abzutastenden Oberfläche im Abstand zu der Tastspitze verläuft. Im Bereich der Tastspitze befindet sich eine mit dem Wandler oder seinem ihn umgebenden Gehäuse verbundene Kufe, die beim Abtastvorgang entweder aufgrund des Gewichts von Wandler oder Gehäuse oder durch eine Feder auf der abzutastenden Oberfläche gleitet und so bewirkt, daß die Tastspitze je nach Ausbildung der Kufe einer Grobkontur der Oberfläche eines Werkstücks folgt, so daß die Tastspitze in bezug zu der Kufe lediglich die Feinstruktur der Oberfläche, beispielsweise die Rauheit, abtastet. Ein Nachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß eine Messung zu einer Bezugsebene unmöglich ist. Außer-0 dem ergeben sich Fehler in Abhängigkeit von der Form der Gleitkufe und von Schmutz auf der Oberfläche, der zu unverwünschten Bewegungen der Gleitkufe und damit zu Meßfehlern führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Einrichtung nicht auftreten, die also eine Messung zu einer Bezugsebene ermöglicht, bei der Fehler durch Schmutz auf der Oberfläche des Werkstücks oder durch Erschütterungen nicht auftreten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den mechanischelektrischen Wandler nicht in Abhängigkeit von der tatsächlichen Oberfläche eines Werkstücks zu führen, sondern in Abhängigkeit von einer exakten Führungsbahn, die sich an einem gesonderten Führungsteil befindet, das zwei in Führungsrichtung im Abstand zueinander angeordnete Vorsprünge zur Auflage auf der Oberfläche des Werkstücks aufweist.

Der mechanischelektrische Wandler bzw. sein ihn einschließendes Gehäuse weist drei in Führungsrichtung im Abstand zueinander angeordnete Kufen auf, die auf der Führungsbahn des Führungsteils aufliegen. Dadurch wird bewirkt, daß der Wandler bzw. sein ihn umgebendes Gehäuse exakt auf der Führungsbahn geführt ist, die 5 sich an dem Führungsteil befindet, das wiederum eine exakt und genau definierte Lage durch seine auf der Oberfläche des Werkstücks aufliegenden Vorsprünge hat. Somit erfolgen die Bewegungen der Tastspitze des Tastarmes nicht relativ zur Oberfläche des Werkstücks, son-0 dem relativ zu der Führungsbahn des Führungsteils, die ohne Schwierigkeiten hochgenau herstellbar und in der Praxis frei von Verunreinigungen haltbar ist. Die Tastspitze wird in der Regel nicht durch Schmutz auf der Oberfläche, beispielsweise durch eine Ölschicht, beein-

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flußt. Außerdem können keine Meßfehler durch Erschütterungen auftreten, wie sie sich bei freier Halterung der Einrichtung an einem Stativ ergeben würden. Erfindungsgemäß ist der mechanische Kontaktweg von den Kufen an dem Wandler bzw. an seinem ihn umgebenden Gehäuse über die Führungsbahn, das Führungsteil und die an dem Werkstück aufliegenden Vorsprünge des Führungsteils kurz, so daß Schwingungen oder Erschütterungen nicht auftreten können und immer eine exakte Messung in bezug zu der Führungsbahn des Führungsteils erfolgt.

Die Führungsbahn kann dabei in jedem Fachmann geläufiger Weise gestaltet sein. Sie kann beispielsweise auch ganz einfach Teil einer ebenen Fläche an dem Führungsteil sein.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Vorschubeinrichtung an dem Führungsteil angeordnet. Diese Ausführungsform ist besonders einfach. Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß der Wandler oder ein ihn umschließendes Gehäuse über ein Verbindungsteil quer zur Führungsrichtung beweglich mit einem Schlitten oder Wagen verbunden ist, wobei die Vorschubeinrichtung den Schlitten oder Wagen bewegt. Diese Ausführungform ist besonders vorteilhaft bei einer Weiterbildung, bei der das Verbindungsteil eine Gelenkstange ist, die mit ihrem einen Ende gelenkig mit dem Wandler oder mit seinem Gehäuse und mit ihrem anderen Ende mit dem Schlitten oder Wagen über quer zur Bewegungsbahn von Schlitten oder Wagen verlaufende Gelenkachsen gelenkig verbunden ist. Durch die Gelenkstange werden zwar die Vor-0 Schubbewegungen exakt auf den Wandler übertragen, nicht dagegen Bewegungen quer zur Führungs- oder Vorschubrichtung, die die Abtastbewegung der Tastspitze beeinflussen würden, was unerwünscht ist.

Die Gelenkstangen halten das Gehäuse fest in bezug auf Kippbewegungen und entsprechend auch das Führungsteil aufgrund der stabilen Auflage der Kufen auf der Unterseite des Gehäuses auf der Führungsfläche des Führungsteils.

Vorteilhafterweise ist die Führung für den Schlitten oder Wagen unmittelbar oder mittelbar über ein Stativ mit dem Werkstück verbindbar. Obwohl der Verbindungsweg von dem Wandler bzw. seinem Gehäuse über das Stativ zu dem Werkstück verhältnismäßig lang ist und daher unerwünschte Schwingungen des Schlittens oder Wagens auftreten können, so können diese doch nicht durch die Gelenkstange auf den Wandler übertragen werden, so daß keine durch die Schwingungen bedingten Meßfehler auftreten können.

Gemäß einer anderen Weiterbildung dieser Ausführungsform weist das Führungsteil einen in Führungsrichtung verlaufenden Schlitz auf, durch den die Tastspitze ragt und in der sich die Tastspitze beim Abtastvorgang in Vorschubrichtung bewegt. In den Schlitz greift ein an dem Wandler oder seinem Gehäuse angeordneter Zapfen ein. Der Schlitz liegt auf der Verbindungslinie zwischen den beiden Vorsprüngen an dem Führungsteil zur Auflage auf der Oberfläche eines Werkstücks. Diese Vorsprünge an dem Führungsteil sind so unterschiedlich beschaffen oder ausgebildet, daß ihre Haftung an einem Werkstück verschieden ist. Wird bei dieser Ausführungform ein Vorschubprobelauf durchgeführt, so erfolgt dabei eine Ausrichtung des Schlitzes und damit des Führungsteils in Vorschubrichtung, wobei sich das Führungsteil um den Vorsprung dreht, dessen Haftung auf dem Werkstück größer ist als die des anderen Vorsprungs .

Vorzugsweise ist bei dieser Ausführungsform der

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Stift rund, und ist dann weiter das in Führungsrichtung weisende Ende des Schlitzes v-förmig, so kann erreicht werden, daß bei Einfahren des Stiftes in das v-förmige Ende eine völlig exakte Ausrichtung des Schlitzes und damit des Führungsteils erfolgt. Die Ausrichtung des

Schlitzes hat vor allen Dingen dann Bedeutung, wenn die Führungsbahn ein Teil einer Führungsebene des Führungsteils ist.

Zwecksmäßigerweise ist das Gehäuse des Wandlers quer zur Führungsrichtung formschlüssig an dem Führungsteil gehalten, so daß beide eine Einheit bilden. Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem schematisch dargestellten Ausführungsbeispeil näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel in Seitenansicht und

Fig. 2 ist ein Schnitt II - II durch Figur 1. Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein Gehäuse 2 auf, in dem sich nicht sichtbar ein mechanisch elektrischer Wandler befindet, der in bekannter Weise einen Tastarm aufweist, an dessen freiem Ende sich eine Tastspitze 4 zur Abtastung einer Oberfläche 6 eines Werkstücks 8 befindet. Das Gehäuse 2 liegt mit drei Kufen 10 und 12 stabil auf einer eine Führungsbahn 14 bildenden Oberfläche eines Führungsteils 16 auf. Von den drei Kufen 10 und 12 sind in der Seitenansicht von Fig. 1 nur zwei sichtbar. Entweder die Kufe 10 oder die Kufe 12 besteht aus einem Paar Kufen. Auf der der Führungsbahn 14 abgewandten Seite des Führungsteils 16 befinden sich an diesem ein konvexer Vorsprung 18 und ein spitzer Vorsprung 20, die beide auf der Oberfläche 6 des Werkstücks 8 aufliegen.

Das Gehäuse 2 ist über eine Gelenkstange 22 mit einem Wagen 24 verbunden, wobei zur Verbindung der Ge-

lenkstange 22 mit dem Gehäuse 2 eine Gelenkachse 26 und mit dem Wagen 24 eine Gelenkachse 28 dient. Die Gelenkachsen 26 und 28 verlaufen quer zur Bewegungsbahn des Wagens 24.
Der Wagen 24 fährt mittels Rollen 30 und 32 an einer Führung 34, die von einem Stativ 3 6 gehalten ist. Die Mittel, die den Wagen 24 an der Führung 34 halten, sind nicht näher dargestellt. Diese Rollenführung kann auch eine Gleit- oder Luftführung sein. Das Stativ 3 6 weist einen Tisch 38 auf, auf dem das Werkstück 8 aufliegt.

Figur 2 zeigt den Schnitt II - II durch Figur 1, also im wesentlichen das Führungsteil 16 in der Draufsicht. Es ist erkennbar, daß ein Zapfen 40, der in Figur 2 geschnitten dargestellt und in Figur 1 von der Seite sichtbar ist, in einen Schlitz 42 eingreift, dessen dem Vorsprung 20 zugewandtes Ende 44 v-förmig ausgebildet ist.

Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel wird wie folgt verwendet. Zunächst wird auf den Tisch 38 das Werkstück 8 mit seiner zu prüfenden Oberfläche 6 nach oben aufgelegt. Danach wird das Führungsteil 16 mit seinen Vorsprüngen 18 und 21 auf die Oberfläche 6 aufgelegt, wonach das Gehäuse 2 mit seinem 5 darin befindlichen mechanischelektrischen Wandler auf die Führungsbahn 14 des Führungsteils 16 aufgesetzt wird, wobei die drei Kufen 10 und 12 stabil auf der Führungsbahn 14 aufruhen und die Tastspitze 4 durch den Schlitz 42 ragt und auf der Oberfläche 6 des Werkstücks 8 aufliegt. Danach wird ein Probevorschub durchgeführt, bei dem sich das Gehäuse 2 in Richtung eines Pfeiles und der Wagen 24 in Richtung eines Pfeiles 48 bewegen, bis der Zapfen 40 in das v-förmige Ende 44 des Schlitzes 42 einfährt, so daß der Zapfen 4 0 exakt in der V-

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Form liegt. Bei diesem Vorgang dreht sich das Führungsteil 16 um den spitzen Vorsprung 20, während der Vorsprung 18 aufgrund seiner Kuppenform und der dadurch geringeren Reibkraft seiner Auflage auf der Oberfläche 6 des Werkstücks 8 gleitet. Durch diesen Ausrichtvorgang wird erreicht, daß die Tastspitze 4 beim nachfolgenden Meßvorgang sich in dem Schlitz 42 bewegt, ohne seitlich anzustoßen.

Nach diesem Ausrichtvorgang erfolgt der Meßvorgang. Dabei fährt der Wagen 24 entgegen der Richtung des Pfeiles 48 wieder zurück und nimmt dabei auch das Gehäuse 2 entgegen der Richtung des Pfeiles 46 wieder mit zurück. Somit wird auch der in dem Gehäuse 2 befindliche mechanischelektrische Wandler entgegen der Richtung des Pfeiles 4 6 bewegt, daß die Tastspitze 4 die Oberfläche 6 des Werkstücks 8 in der gewünschten Weise abtastet, und zwar in bezug zu der Führungsbahn 14, die aufgrund der Auflage der Vorsprünge 18 und eine genau definierte Bezugslage zu der Oberfläche 6 des Werkstücks hat.

Claims

1. Einrichtung zur Abtastung der Gestalt, insbesondere der Rauheit einer Oberfläche eines Werkstücks,

- mit einer Tastspitze, die am freien Ende eines Tastarmes eines mechanischelektrischen Wandlers angeordnet ist, der die Auslenkung der Tastspitze in entsprechende elektrische Signale umwandelt,

- mit einer Vorschubeinrichtung zur Bewegung des Wandlers im wesentlichen parallel zum Tastarm und

- mit Führungsmitteln zur Führung des Wandlers im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Werkstücks,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Führungsmittel ein Führungsteil (16) mit einer Führungsbahn (14) aufweisen,

- daß der Wandler oder ein ihn umgebendes Gehäuse (2) auf der Führungsbahn (14) mittels dreier in Führungsrichtung im Abstand zueinander angeordneter Kufen (10,12) aufliegt und

- daß das Führungsteil (16) in Führungsrichtung im Abstand zueinander angeordnete Vorsprünge (18, 20) zur Auflage auf der Oberfläche (6) des Werkstücks (8) aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung an dem Führungsteil (16) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler oder ein ihn umschließendes Gehäuse (2) über ein Verbindungsteil quer zur Führungsrichtung beweglich mit einem Schlitten oder Wagen (24) verbunden ist und daß die Vorschubeinrichtung den Schlitten oder Wagen (24) bewegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil eine Gelenkstange (22) ist, die mit ihrem einen Ende gelenkig mit dem Wandler oder seinem Gehäuse (2) und mit ihrem anderen Ende mit dem Schlitten oder Wagen (24) über quer zur Bewegungsbahn von Schlitten oder Wagen (24) verlaufende Gelenkachsen (26, 28) gelenkig verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung (34) für den Schlitten oder Wagen (24) unmittelbar oder mittelbar über ein Stativ (36) mit dem Werkstück (8) verbindbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Führungsteil (16) einen in Führungsrichtung verlaufenden Schlitz (42) aufweist, durch den die Tastspitze (4) ragt und in dem sich die Tastspitze (4) beim Abtastvorgang in Vorschubrichtung bewegt,

- daß in den Schlitz (42) ein Zapfen (40) an dem Wandler oder seinem Gehäuse (2) eingreift,

- daß der Schlitz (42) auf der Verbindungslinie zwischen den beiden Vorsprüngen (18, 20) an dem Führungsteil (16) zur Auflage auf der Oberfläche eines Werkstücks (8) liegt,

- daß die Vorsprünge (18, 20) an dem Führungsteil (16) zur Auflage an einem Werkstück (8) so unterschiedlich beschaffen oder ausgebildet sind, daß ihre Haftung an dem Werkstück (8) verschieden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftung des in Vorschubrichtungvorn liegenden Vorsprungs (20) größer ist als die des anderen Vorsprungs (18).

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in Vorschubrichtung vorn liegende Vorsprung (20) spitz und der andere Vorsprung (18) konvex ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in Vorschubrichtung vorn liegende Vorsprung einen vorzugsweise als Elektromagnet ausgebildeten Haftmagneten aufweist.

10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (40) rund ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in Führungsrichtung weisende Ende (44) des Schlitzes (42) v-förmig ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) des Wandlers quer zur Führungsrichtung formschlüssig an dem Führungsteil (16) gehalten ist.