DE3781342T2

DE3781342T2 - Metrologischer apparat und verfahren.

Info

Publication number: DE3781342T2
Application number: DE8787305648T
Authority: DE
Inventors: Alan Gerald Merrills; David Nettleton; Jayantilal Amaidas Patel
Original assignee: Rank Taylor Hobson Ltd
Current assignee: Taylor Hobson Ltd
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1987-06-24
Publication date: 1992-12-17
Anticipated expiration: 2007-06-25
Also published as: GB8615772D0; US4825557A; JPS6336107A; EP0254429B1; GB2192062B; GB2192062A; DE3781342D1; CN87104449A; RU1769805C; EP0254429A1; JP2528659B2; IN169910B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Metrologie und betrifft insbesondere Instrumente, mit denen charakteristische Eigenschaften von Werkstücken, wie die Oberflächenkrümmung, die Form oder die Oberflächenstruktur gemessen werden können.
Wenn Präzisionskomponenten hergestellt werden, besteht der Wunsch, ihre Oberflächen zu überprüfen und sicherzustellen, daß sie die vom Endverbraucher erwünschte Spezifikation aufweisen. Dieses Überprüfen erfolgt mit metrologischen Instrumenten, die empfindlich und hochsensitiv sind und die herkömmlicherweise in einem speziellen Meßraum abseits der Fertigungslinie angeordnet sind, um sie gegen versehentliche Beschädigung zu schützen. Infolgedessen war es erforderlich, die zu überprüfenden Komponenten von der Fertigungslinie in den Meßraum zu transportieren und sie dann zur weiteren Bearbeitung wieder in die Fertigungslinie zurückzusenden. Dies ist zeitaufwendig und dementsprechend teuer, weswegen das Erfordernis des Verbesserns des Wirkungsgrades bei den Meßabläufen besteht, insbesondere in Situationen, wo identische Komponenten in großer Anzahl hergestellt werden und vorzugsweise jede geprüft werden soll. Herkömmlicherweise hat sich die Entwicklung metrologischer Instrumente darauf konzentriert, ihre Genauigkeit und ihre Betriebsgeschwindigkeit dadurch zu erhöhen, daß die Routinen verbessert werden, die beim Meßablauf verwendet werden, welche Routinen in modernen Instrumenten computergesteuert sind.
Dieser Ansatz zum Erhöhen der Geschwindigkeit hat natürlich nur dazu geführt, daß die Zeit bei den Meßabläufen selbst verringert wird.
Ein solches metrologisches Instrument ist im britischen Patent GB-A-899,285 (Taylor, Taylor & Hobson, Ltd.) beschrieben. In diesem metrologischen Instrument setzt eine Meßnadel auf der Oberfläche eines Werkstücks auf, um Messungen betreffend die Rauhigkeit der Werkstückoberfläche vorzunehmen. Wenn die Meßnadel nicht gebraucht wird, ist sie in ein geschlitztes Teil zurückgezogen, das vom Gehäuse gehalten wird oder Teil desselben ist. Eine Antriebseinrichtung wird betätigt, um die Meßnadel zur Werkstückoberfläche zu fahren, über diese zu fahren und von dieser wegzuziehen. Die Geschwindigkeit, mit der die Antriebseinrichtung arbeitet, ist durch die Tatsache begrenzt, daß die Maximalgeschwindigkeit der Schreibnadel über das Werkstück dadurch begrenzt ist, daß maximale Genauigkeit der Messung erzielt werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine radikale Erhöhung im Wirkungsgrad zu erzielen, mit dem mehrere identische Komponenten überprüft werden können.
Gemäß einem Gesichtspunkt gibt die Erfindung ein metrologisches Instrument zum Messen der Oberfläche eines Werkstücks an mit:
- einem Schutzgehäuse;
- einer Einrichtung zum Plazieren des Werkstücks in einer vorgegebenen Position relativ zum Gehäuse;
- einem Oberflächensensor, der im Schutzgehäuse angeordnet ist;
- einer Antriebseinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie dafür sorgt, daß der Sensor einem vorgegebenen Weg folgt, auf dem der Sensor aus dem Gehäuse heraussteht, über die Oberfläche fährt, um einen Meßablauf vorzunehmen und danach in das Gehäuse zurückgezogen wird;
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung so ausgebildet ist, daß der Weg eine Schleife aufweist, die derartig ist, daß der Sensor über die Werkstoffoberfläche läuft, wenn er in einer Richtung entlang der Schleife bewegt wird und er von der Werkstückoberfläche entfernt ist, wenn er sich in der entgegengesetzten Richtung entlang der Schleife bewegt, welche Antriebseinrichtung weiterhin so ausgebildet ist, daß sie den Sensor dazu veranlaßt, sich mit relativ geringer Geschwindigkeit in der einen Richtung beim Lauf über die Werkstückoberfläche zu bewegen und sich mit relativ hoher Geschwindigkeit in der Gegenrichtung zu bewegen, wenn er von der Werkstückoberfläche entfernt ist.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen mehrerer identischer Werkstücke angegeben, bei dem die Werkstücke in einem Massenherstellprozeß hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeß die Schritte des Zur-Verfügung-Stellens eines erfindungsgemäßen metrologischen Instruments in einer Stellung, wie sie geeignet ist, eine Folge identischer metrologischer Abläufe auf Oberflächen der Werkstücke vorzunehmen, und das Ausführen dieser metrologischen Abläufe an mindestens der Mehrzahl der hergestellten Produkte aufweist, wobei dieses Instrument verwendet wird.
Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Beziehung auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Instruments gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
Fig. 2 ein Diagramm ist, das das Prinzip des Betriebs des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Querschnitt durch einen Teil des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
Fig. 4 ein Querschnitt ähnlich dem von Fig. 3 ist, der jedoch das Instrument in einer anderen Stellung zeigt;
Fig. 5 eine abgewickelte Ansicht einer Mitnehmerbahn im Instrument der Fig. 3 und 4 ist;
Fig. 6 ein schematischer Querschnitt entlang der Linie VI-VI von Fig. 3 ist;
Fig. 7 eine Draufsicht auf das Instrument von Fig. 3 ist;
Fig. 8 eine Darstellung zum Veranschaulichen der Funktion eines Teils des Instruments von Fig. 7 ist;
Fig. 9 ein schematischer Teilquerschnitt entlang der Linie IX-IX von Fig. 6 ist;
Fig. 10 ein schematischer Teilquerschnitt eines Teils des Instruments von Fig. 9 ist, jedoch aus der Gegenrichtung gesehen;
Fig. 11 eine Draufsicht auf eine entfernbare Spanneinrichtung ist, mit der das Instrument versehen ist;
Fig. 12 eine teilgeschnittene Seitenansicht der Spanneinrichtung von Fig. 11 ist, die zeigt, wie sie am Instrument angebracht ist;
Fig. 13 eine Draufsicht auf eine andere Spanneinrichtung zur Verwendung beim Kalibrieren des Instruments ist;
Fig. 14 eine teilgeschnittene Seitenansicht der Spanneinrichtung von Fig. 13 ist, die sie in Position am Instrument zeigt;
Fig. 15 ein Blockdiagramm einer elektronischen Schaltung im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
Fig. 16 eine auf einer Anzeigeeinrichtung erzeugte Anzeige bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist;
Fig. 17 eine andere Anzeige darstellt, wie sie erzeugt werden kann;
Fig. 18 ein Diagramm ist, das zum Verstehen des Kalibrierbetriebs hilfreich ist, wie er beim Instrument gemäß den vorstehenden Zeichnungen verwendet wird;
Fig. 19 ein Diagramm ist, das zum Verstehen der Wirkung des Meßbetriebs beim bevorzugten Ausführungsbeispiel von Hilfe ist; und
Fig. 20 eine schematische perspektivische Darstellung einer alternativen Form einer Spanneinrichtung ist, die bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet werden kann.
Gemäß Fig. 1 weist das Instrument eine Haupteinheit 500, ein Terminal 502 und einen Drucker 504 auf.
Die Einheit 500 verfügt über ein Gehäuse 506, auf dessen Oberseite 6 eine Werkstückträgerstruktur 508 befestigt ist, die Meßinstrumenteinrichtungen 510 enthält. Die Struktur 508 und die Instrumenteinrichtungen 510 werden unter Bezugnahme auf andere Zeichnungen genauer beschrieben. Die Instrumenteinrichtungen 510 sind in einem Gehäuseteil 512 untergebracht, der zwischen der Vorderwand 514 des Gehäuses 504, einem Paar Seitenunterteilungen 516 und einer Querunterteilung 518 liegt. Ein am Gehäuseteil 512 angeordneter Lüfter 520 saugt Umgebungsluft von der Unterseite des Gehäuses 506 durch eine Öffnung in der Bodenwand 522 in das Gehäuseteil 512, welche Luft über die Instrumenteinrichtungen 510 geleitet wird und über die Oberkanten der Unterteilungen 516 ausgegeben wird, welche Kanten unterhalb der Oberseite 6 des Gehäuses 506 liegen. Elektrische und elektronische Schaltungen (in Fig. 1 nicht dargestellt) sind in einem Gehäuseteil 524 angeordnet, der zur Hinterseite des Gehäuses 506 liegt. Die durch das Gehäuseteil 512 aufgrund der Wirkung des Lüfters 520 durchgeführte Luft hält die Instrumenteinrichtungen 510 auf Umgebungstemperatur und verhindert, daß sie durch warme Luft aus dem Gehäuseteil 514 erwärmt werden. Es hat sich herausgestellt, daß diese Anordnung von besonderem Vorteil ist, um die Genauigkeit des Instruments zu stabilisieren, da, wie es sich herausgestellt hat, die Luftbewegung das Instrument schnell in einen stabilen Zustand bringt. In diesem Zusammenhang können Änderungen in der Temperatur der Instrumenteinrichtungen 510 thermische Expansion oder Kontraktion derselben hervorrufen, was zu ungenauen Messungen führen könnte.
Nach vorne anzeigende Digitaldisplays 526 und 528 sind zur Rückseite des Gehäuses 506 hin angebracht. Eine Informationsanzeigeplatte 530 ist an der Vorderseite des Displays 526 angeordnet, um die Bedeutung der Anzeige auf dem Display 526 für verschiedene numerische Kodes anzuzeigen. Schalter 532, 534 und 536 sind jeweils vorhanden, um die Spannungsversorgung ein- und auszuschalten, um den Drucker 504 zu aktivieren, damit er die Ergebnisse eines Meßablaufs ausdruckt, bzw. zum Initiieren eines Meßablaufs.
Das Terminal 502 verfügt über eine Tastatur 538 und ein Flüssigkristalldisplay 540, das dazu in der Lage ist, Grafik und Text anzuzeigen. Das Terminal 502 und der Drucker 504 sind jeweils über abtrennbare Datenkabel 542 mit der Einheit 500 verbunden.
Die folgende genauere Beschreibung des Aufbaus und des Betriebs des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird unter der Annahme gegeben, daß das Instrument zum Messen der konkaven toroidalen Oberfläche eines Kugellagerrings dienen soll.
Gemäß Fig. 2 weist ein Kugellagerring 2 eine konkave toroidale Oberfläche 4, deren Radius und Form mit dem Instrument gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung überprüft werden soll. Es handelt sich um einen von mehreren Kugellagerringen, die in einem Massenherstellungsprozeß hergestellt werden, wobei jeder überprüft werden soll. Das metrologische Instrument zum Ausführen dieser Prüfung ist so aufgebaut, daß es im wesentlichen ohne Beschädigungsgefahr an einer (nicht dargestellten) Werkbank direkt bei der Fertigungslinie angebracht werden kann, und es ist so aufgebaut, daß es einen Meßzyklus, der an den besonderen zu überprüfenden Kugellagerring besonders angepaßt ist, mit hoher Geschwindigkeit und hoher Wiederholrate ausführt.
Die Struktur 508 verfügt über eine Spanneinrichtung (in Fig. 2 nicht dargestellt), von der der Kugellagerring 2 gehalten wird. Eine Meßnadel 8 (von der nur die Spitze in Fig. 2 erkennbar ist, ist so angeordnet, daß sie in einem Meßzyklus einmal entlang einem geschlossenen Pfad bewegt wird, wie er durch die strichpunktierten Linien 10 in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn das Instrument nicht arbeitet, ist die Meßnadel 8 in der Position 12 angeordnet, in der sie in das Gehäuse zurückgezogen ist. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Öffnung 16 in der Oberseite 6 durch einen Verschluß 16 geschlossen, und demgemäß ist die Meßnadel voll gegen zufällige Beschädigung gesichert. Wenn das Instrument aktiviert wird, wird dafür gesorgt, daß sich die Meßnadel entlang des Weges 10 in der durch die Pfeile 15 angezeigten Richtung bewegt. So wird die Meßnadel zunächst im wesentlichen horizontal in einer Richtung vom Werkstück weg in einer Position in eine Position 18 bewegt und dann vertikal durch die Öffnung 14 und die Position 20, wobei der Verschluß 16 zuvor in eine Position bewegt wurde, die die Öffnung 14 freigibt. Die Meßnadel bewegt sich dann im wesentlichen horizontal zum Werkstück in eine Position 22, wo sie auf die Oberfläche des Kugellagerrings 2 aufsitzt. Danach wird die Nadel wieder nach unten bewegt, während ihre Spitze in Kontakt mit der zu prüfenden Oberfläche gehalten wird. Während der Bewegung nach unten wird das Ausgangssignal eines Übertragers, der der Meßnadel zugeordnet ist, überwacht, damit die erforderlichen Messungen ausgeführt werden können. Wenn die Meßnadel einen Punkt 24 erreicht, wird sie um eine kurze Entfernung horizontal nach rechts bewegt, wie aus der Zeichnung ersichtlich, damit die Spitze von der Werkstückoberfläche abhebt, und dann wird sie in die Position 12 zurückgeführt, wodurch ein Zyklus abgeschlossen wird. Die Bewegung der Meßnadel zwischen den Punkten 22 und 24 wird mit einer Geschwindigkeit ausgeführt, die zum Ausführen von Messungen geeignet ist, also eine relativ langsame Geschwindigkeit. Die Bewegung zwischen den anderen Punkten, insbesondere zwischen den Punkten 18 und 20 sowie den Punkten 24 und 12 wird mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt, um die Zeit zu minimieren, die erforderlich ist, um den gesamten Zyklus auszuführen. Wenn die Meßnadel in die Position 12 rückgeführt ist, wird der Verschluß 16 wieder bewegt, um die Öffnung 14 zu verschließen.
Wenn während der Bewegung zwischen den Punkten 18 und 20 die Meßnadel gegen ein Hindernis stößt, wie es mit 26 oder 26a gezeigt ist, stellt das Instrument dies fest, und es wird zunächst dafür gesorgt, daß sich die Meßnadel horizontal nach rechts bewegt, wie durch die Pfeile 29 in der Zeichnung dargestellt, d. h. vom Werkstückort weg, woraufhin sie in das Gehäuse des Instruments zurückgezogen wird und in die Position 12 entlang des Pfades 28 mit den gestrichelten Linien zurückbewegt wird, wie dies durch die Pfeile 30 angezeigt ist.
Gemäß den Fig. 3 bis 6 wird die Meßnadel 8 durch einen induktiven Übertrager 32 gehalten, der am oberen Ende der vertikalen hin- und herbewegbaren Stange 27 angebracht ist, die in Lagern 36 verschiebbar ist, die an gegenüberliegenden Enden einer rohrförmigen Ummantelung 28 angebracht sind, die in einem Gehäuse 40 untergebracht ist, das den Übertrager 32 enthält, dessen Oberseite 6 in Fig. 2 dargestellt ist. Vertikales Hin- und Herschieben der Stange 24 und damit des Übertragers 32 wird mit Hilfe eines Hebels 42 erreicht, der um sein Zentrum 24 gegenüber dem Gehäuse 40 verschwenkbar ist und eine Gabel an einem Ende aufweist, die in eine Nut 48 einer Übertragerträgerstruktur 50 eingreift. Am gegenüberliegenden Ende weist er einen Zapfen 52 auf, der in einen Schlitz 54 eines Mitnehmers 56 eingreift, der an einer vertikalen Spindel 58 befestigt ist, die durch einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit 60 angetrieben wird. Wenn die Spindel 58 gedreht wird, springt der Hebel 42 von der in Fig. 3 dargestellten Position in diejenige von Fig. 4 und bewegt dabei die Meßnadel von der Position 18 in die Position 20 und drückt dann in die in Fig. 3 dargestellte Position zurück, um die Meßnadel von der Position 22 in die Position 12 rückzuführen. Die Form des Mitnehmerschlitzes 54 ist in Fig. 5 veranschaulicht. Wenn der Stift 52 im Bereich des Mitnehmers 54a liegt, befindet sich der Stift in der Position 12. Wenn der Mitnehmer 56 rotiert, so daß sich der Stift 52 in den steilen Bereich 54b des Schlitzes 54 bewegt, wird die Meßnadel 8 schnell von der Position 18 in die Position 20 bewegt. Der Bereich 54c des Schlitzes 54 steigt leicht nach oben an, so daß dann, wenn der Mitnehmer 56 mit konstanter Geschwindigkeit rotiert, der Übertrager sich langsam und mit konstanter Geschwindigkeit von der Position 22 zur Position 24 bewegt. Dadurch läuft während dieser Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit die Nadel 8 über die getestete Oberfläche. An einem vorgegebenen Punkt kurz nach dem Anfang dieses Laufs wird ein Signal erzeugt, um Datenerfassung zu initiieren, was durch eine optische Sensoreinheit 61a (Fig. 6) erfolgt, die auf Licht anspricht, das durch einen (nicht dargestellten) Schlitz in einer Platte 63a (siehe insbesondere Fig. 3) dringt, die für gemeinsame Rotation mit der Achse 58 verbunden ist. Wenn der Übertrager 32 die Position 24 erreicht, tritt der Stift 52 in den Bereich 54d ein, der steil ansteigt, so daß der Übertrager 8 schnell von der Position 24, nach Abheben von der Werkstückoberfläche, in die Position 12 zurückgeführt wird. Wie aus Fig. 6 erkennbar, ermittelt eine optische Sensoreinrichtung 61 einen (nicht dargestellten) Schlitz, der in einer Platte 63 ausgebildet ist, die an der Spindel 58 befestigt ist, um den Motor 60 zu desaktivieren, wenn die Meßnadel in die Position 12 zurückgekehrt ist, nach einer Umdrehung der Spindel 58.
Der Übertrager 52 wird von der Struktur 50 durch eine Parallelführung getragen, die im wesentlichen horizontale Bewegung des Übertragers erlaubt, wobei die Meßnadel von der Position 12 in die Position 18 und von der Position 20 in die Position 22 geführt wird. Die Parallelführung verfügt über Verbindungen 32, die sich im wesentlichen vertikal erstrekken, wobei ihre oberen Enden schwenkbar mit dem Übertrager 32 und ihre unteren Enden schwenkbar mit der Struktur 50 verbunden sind. Eine sich vertikal erstreckende Blattfeder 64, deren unteres Ende mit der Struktur 50 verbunden ist und deren oberes Ende am Übertrager 32 angreift, drückt den Übertrager 32 nach links, wie aus den Fig. 3 und 4 erkennbar. Die Kraft der Feder ist durch eine Schraube 66 einstellbar, und die Anordnung ist derartig, daß der Übertrager 32 in seiner ganz linken Position gehalten wird, während die Meßnadel 22 über die getestete Oberfläche läuft.
Bewegung des Übertragers 32 nach rechts in solcher Weise, daß sich die Meßnadel von der Position 12 in die Position 18 bewegt, wird durch einen Mitnehmer 70 bewerkstelligt, der an der Spindel 58 befestigt ist, und über einen Hebel 72, der an einem Ende 72a gegenüber dem Gehäuse 40 verschwenkbar ist, auf den Übertrager 32 wirkt. Der Hebel trägt an seinem anderen Ende eine Walze 74, die mit dem Mitnehmer 70 zusammenwirkt, und einen Vorsprung 76 mit geringer Reibung, der am Übertrager 32 eingreift. Dadurch rotiert dann, wenn die Spindel 58 durch den Motor 60 gedreht wird, um mit der Bewegung der Stange 34 nach oben zu beginnen, auch der Mitnehmer 70, um dadurch den Übertrager 32 nach rechts zu schieben. Es ist zu beachten, daß, obwohl die Bewegung der Meßnadel von der Position 12 in die Position 18 in Fig. 2 als horizontal dargestellt ist, diese Bewegung bei dem Mechanismus gemäß den Fig. 3 bis 5 auch eine Aufwärtskomponente enthält. Wenn die Meßnadel die Position 20 erreicht, erreicht ein Bereich 70a des Mitnehmers 70 die Walze 74, was es ermöglicht, daß der Übertrager 32 nach links läuft.
Wenn während der Aufwärtsbewegung von der Position 18 in die Position 20 die Meßnadel 8 an ein Hindernis stößt, wie es in Fig. 2 mit 26 dargestellt ist, wird der Übertrager 32 nach rechts abgelenkt. Dies wird durch eine abgeschrägte Fläche 8a am oberen Ende der Meßnadel 8 erreicht. Die Parallelführung 32 ist so aufgebaut, daß sie für diese Bewegung sorgt. Nach dieser Bewegung nach rechts bewegt sich eine vom Übertrager 32 gehaltene Platte 39 in eine optische Sensoreinheit 81, die ein Signal erzeugt, das dazu verwendet wird, den Motor 60 in Rückwärtslauf zu versetzen, so daß die Meßnadel sofort in das schützende Gehäuse 40 zurückgezogen wird, wodurch die Gefahr einer Beschädigung aufgrund eines solchen Hindernisses minimiert wird.
Wie am besten aus den Fig. 3, 7 und 8 erkennbar, ist der Verschluß 16 an einem Ende einer Spindel 80 angebracht, die von einer Torsionsfeder 82 umgeben wird, die den Verschluß 16 in eine Position drückt, in der die Öffnung 14 offen ist. Das untere Ende der Spindel 80 trägt einen Hebel 84 mit einer Walze 86, die mit einem Nocken 88 zusammenwirkt, der an der Spindel 58 befestigt ist. Ein erhöhter Bereich 88a des Nockens 88 ist auf diesem so positioniert, daß er mit der Walze 86 zum Eingriff kommt, wenn die Spindel 58 in derjenigen Position ist, in der der Übertrager 32 ganz abgesenkt ist und demgemäß die Meßnadel 8 in das Gehäuse 40 zurückgezogen ist. Nach Rotation der Spindel 58 zu Beginn eines Meßzyklus bewegt sich der Bereich 88a des Nockens 88 von der Walze 86 zurück, wodurch die Torsionsfeder 82 den Verschluß in seine mit gestrichelten Linien in den Fig. 7 und 8 dargestellte offene Position bewegen kann, in welcher er an einen Anschlag 90 anschlägt.
Bewegung der Meßnadel 8 ohne Kontakt mit der Werkstückoberfläche in der Position 24 wird mit Hilfe eines vom Übertrager 32 gehaltenen Führungsteils 92 (Fig. 6) geringer Reibung erzielt, das mit einem normalerweise stationären Nocken 94 zusammenwirkt, der am besten aus den Fig. 6, 9 und 10 erkennbar ist. Der Nocken 94 verfügt über eine Stufe 94a, die so ausgebildet ist, daß dann, wenn das Führungsteil 92 auf dieser Stufe sitzt, der Übertrager 92 nach rechts bewegt wird, so daß die Meßnadel 8 außer Kontakt mit der Werkstückoberfläche kommt und die Zusammenwirkung zwischen dem Führungsteil 92 und dem Nocken 94 die Meßnadel 8 außer Kontakt mit der Werkstückoberfläche hält, wenn sich die Meßnadel 8 von der Position 24 in die Position 12 bewegt. Der vertikale Ort der Position 24 ist dadurch einstellbar, daß der Nocken 94 um seine horizontale Achse verdreht wird, wie dies aus den Fig. 9 und 10 erkennbar ist. Wenn einmal die Position des Nockens 94 abhängig vom zu messenden Werkstück eingestellt ist, bleibt er in der eingestellten Position für die Messung aller identischen Werkstücke. Wenn jedoch ein Werkstück z. B. anderer Abmessung zu überprüfen ist, kann der Nocken 94 in eine neue Position verdreht werden, um den vertikalen Ort der Position 24 einzustellen, damit die Meßnadel von der Werkstückoberfläche weggezogen wird, wenn der erforderliche Teil der Oberfläche ausgemessen wurde. Diese Bewegung des Übertragers nach rechts wird durch einen optischen Detektor 81a ermittelt, der einen vorspringenden Teil einer Platte oder einer Schneide 79 feststellt.
Um verschiedene Werkstücke aufnehmen zu können und um die Position des Nockens 94 abhängig vom zu überprüfenden Werkstück einstellen zu können, ist das Instrument mit einer Anzahl verschiedener Spanneinrichtungen oder Adapter versehen, die für jedes besondere Werkstück entworfen sind. Eine solche Spanneinrichtung ist in den Fig. 7 und 10 bis 11 mit 100 bezeichnet. Jede Spanneinrichtung 100 ist mit einer Öffnung 102 und einem Schlitz 104 ausgebildet, der verschiedene Stifte 106 aufnimmt, die an der Oberseite 6 des Gehäuses 40 befestigt sind, um die Spanneinrichtung genau in der erforderlichen Position anzuordnen. Eine drehbare Feststelleinrichtung 108 (nicht dargestellt oder im Detail beschrieben) ist vorhanden, um die Spanneinrichtung an der Oberseite 6 zu befestigen. Jede Spanneinrichtung weist Positionieranschläge 110 auf, die so dimensioniert und geformt sind, daß sie ein Werkstück vorgegebener Größe präzise in bezug auf eine Öffnung 112 in der Spanneinrichtung ausrichten, durch welche Öffnung die Meßnadel 8 durchdringen kann, wenn sie aus dem Gehäuse 40 hervorsteht. Ein federbelasteter Hebel 114 ist vorhanden, um das positionierte Werkstück 2 in Eingriff mit den Anschlägen 110 zu halten. Jede Spanneinrichtung weist einen nach unten zeigenden Stift 116 auf, der dazu dient, die Drehposition des Nockens 94 abhängig von den Abmessungen des von der Spanneinrichtung zu tragenden Werkstücks einzustellen. Der Stift 116 ist in der Spanneinrichtung 100 durch (nicht dargestellte) Schraubengewinde befestigt, wodurch seine vertikale Position eingestellt werden kann, wenn die Spanneinrichtung für eine besondere Größe eines Werkstücks eingestellt wird. Der Stift 116 greift, wie in Fig. 10 dargestellt, an einen Kolben 118 an, der in einer Hülse 119 verschiebbar ist, die von der Oberseite 6 gehalten wird. Das untere Ende des Kolbens kontaktiert einen Hebel 120, der an einer Achse 122 befestigt ist, die am Nocken 94 angebracht ist. Eine (nicht dargestellte) Federeinrichtung dient dazu, die Achse 122 in Gegenuhrzeigerrichtung vorzuspannen, wie in Fig. 10 dargestellt.
Die Fig. 13 und 14 zeigen eine Spanneinrichtung 130, die zum Kalibrieren des Instruments dient. Sie ist mit den Spanneinrichtungen 100 identisch mit der Ausnahme, daß sie weder die Anschläge 110 noch den Hebel 114 aufweist und stattdessen mit einer Hochpräzisionskugel 132, wie einer Hochpräzisionslagerkugel, versehen ist, die in einer genau positionierten Vertiefung 134 angeordnet ist und durch eine Blattfeder in ihrer Stellung gehalten wird, die an einen Block 138 an der Oberseite der Spanneinrichtung 130 befestigt ist. Die Spanneinrichtung 130 ist mit einem Element 140 versehen, das auf einen Mikroschalter 142 wirkt, der nahe der Unterseite der Oberseite 6 des Gehäuses 40 angebracht ist, um das Instrument in die Kalibrierbetriebsart zu versetzen, wenn die Spanneinrichtung 130 an ihr angebracht ist. Demgemäß kann die Kalibrierung auf einfache Weise so oft wie nötig ausgeführt werden.
Gemäß Fig. 15 verfügt die Haupteinheit 500 über einen Mikroprozessor 600 mit einem zugeordneten Speicher 602, an welche Einheit das Terminal 502 und der Drucker 504 über die Kabel 542 angeschlossen sind. Eine Interfacekarte 604 gibt Steuersignale an den Prozessor 600, und zwar auf Signale hin, wie sie von Meß- und Drucktasten 536 und 534, dem Kalibriermikroschalter 142 und den optischen Sensoreinheiten 81, 61a, 81a, 61 jeweils ausgegeben werden, um ein Hinternis, den Start der Datenerfassung, das Ende der Datenerfassung und das Anhalten des Motors 60 anzuzeigen. Die Interfacekarte 604 liefert auch unter Steuerung durch den Mikroprozessor 600 Signale an die Digitalanzeigen 526 und 528.
Eine Meßkarte 606 empfängt das analoge Ausgangssignal vom Übertrager 32 und wandelt dies in digitale Form, um es dann dem Mikroprozessor 600 zuzuführen. Das Ausgangssignal vom Übertrager 32 wird unter gleich beabstandeten Positionen des Übertragers 32 gemessen, wenn sich dieser entlang der Werkstückoberfläche bewegt. Dies wird durch eine Positionsdetektoranordnung erzielt, die die Position des Übertragers 32 ermittelt und die über ein optisches Gitter 608 und eine optischen Lesekopf 610 verfügt, von denen ein Teil sich mit dem Übertrager 32 bewegt und das andere feststeht. Das Gitter 608 wird durch eine Lichtquelle 612 bestrahlt.
Der Computer 600 wird so programmiert, daß das Instrument dann, wenn das Terminal 502 angeschlossen ist, vom Terminal 502 gesteuert wird und jedes Signal von der Meßtaste 536 oder der Drucktaste 534 ignoriert wird. Wenn der Anschluß 502 abgetrennt ist, wird das Instrument durch die Meßtaste 536 und die Drucktaste 534 gesteuert, wobei ein Betätigen der Meßtaste 536 den Prozessor 600 dazu veranlaßt, einen Meßzyklus auszuführen, in dem der Übertrager entlang dem in Fig. 2 veranschaulichten endlosen Weg bewegt wird, Daten vom Übertrager erfaßt werden und Messungen auf Grundlage der Daten ausgeführt werden.
Dies ist ein wichtiger Aspekt des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, da, durch Benutzen des Terminals 502, das Instrument durch eine geübte Bedienperson eingestellt werden kann und nach dem Einstellen eine relativ ungeübte Person Messungen an einer Folge von Werkstücken auf einfache Weise dadurch ausführen kann, daß sie die Werkstücke in der Spanneinrichtung anordnet und die Meßtaste 536 betätigt.
Wenn das Terminal 502 an den Prozessor 600 angeschlossen ist, können verschiedene Programme mit Hilfe von Menüs eingegeben werden, die auf dem Display 540 dargestellt werden. Ein Beispiel für ein bevorzugtes Hauptmenü ist das folgende:
1. Messen/Kalibrieren
2. Ergebnisse
3. Einstellen
4. Eingabeparameter
5. Profil ausdrucken
6. Zusammenfassung ausdrucken
Um das Instrument zur Benutzung für eine Folge identischer Werkstücke einzustellen, ist es erforderlich, zunächst eine geeignete Spanneinrichtung 100 auszuwählen und dann die Position des Stiftes 116 einzustellen, um den Ort der Position 24 festzulegen, in der die Meßnadel 8 in einen Meßzyklus außer Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks bewegt wird. Nach Auswahl der Spanneinrichtung wird diese am Instrument befestigt, und dann wird ein Muster für das zu testende massenproduzierte Werkstück (Kugellagerring 2) in der Spanneinrichtung befestigt. Punkt 3 wird vom Hauptmenü ausgewählt, was veranlaßt, daß ein Programm eingegeben wird, in dem grobe und feine Skalen 620, 622 auf dem Flüssigkristalldisplay 540 zusammen mit beweglichen Zeigern 624 und 626 dargestellt werden, die jeweils der groben bzw. feinen Skala 620, 622 zugeordnet sind, und eine visuelle Repräsentation der Auslenkung der Meßnadel 22 in Millimetern geben, welche Auslenkung vom Prozessor 600 aus der Größe des vom induktiven Übertrager erzeugten Signals erhalten wird. Die grobe Skala 620 zeigt eine Auslenkung von einem Nullpunkt in positiver und negativer Richtung an und verfügt über Einzelschritte von 0.1 mm. Die feine Skala 622 zeigt Einzelschritte an, die Auslenkungen von 0,01 mm repräsentieren. Eine Handsteuertaste 628 (Fig. 15) ist vorhanden, um den Prozessor 600 dazu zu veranlassen, daß er den Motor unter Steuerung der geübten Bedienperson an- oder ausstellt, die das Instrument einstellt. Diese Taste 628 ist vorzugsweise an einer Position des Instruments angeordnet, wo sie durch relativ ungeübte Bedienpersonen nicht einfach zugänglich ist, die Tests an den masseproduzierten Werkstücken ausführen. Durch Benutzen der Taste 628 und durch Beobachten der Bewegung der Zeiger 624 und 626 kann die das Instrument einstellende Bedienperson den Übertrager dazu veranlassen, sich entlang des in Fig. 2 dargestellten endlosen Weges zu bewegen. Mit Hilfe der Zeiger kann sie die Auslenkung der Meßnadel beobachten, wenn diese über die Werkstückoberfläche einschließlich des konkaven Teils läuft, und wenn der Übertrager in die Position 24 wegbewegt wird. Vorzugsweise liegt die Position 24 nur ein kurzes Stück unter dem Ende des konkaven Bereichs des Kugellagerrings 2, wodurch, mit Hilfe der Taste 628 und der Skalen 620 und 622, die Position des Vorsprungs 116 eingestellt wird, um den erforderlichen Ort für die Position 24 nur ein kurzes Stück unter dem Ende der konkaven Oberfläche einzustellen. Auf diese Weise kann ein Signal für das Datenerfassungsende von der Einheit 81a ohne unnötige Verzögerung erzeugt werden, so daß der Prozessor 600 damit beginnen kann, die erforderlichen Berechnungen auf Grundlage der erfaßten Daten ohne unnötige Verzögerung zu beginnen, welche Berechnungen auf das Signal von der Einheit 81a hin beginnen. Die Betriebsgeschwindigkeit des Instruments kann so erhöht werden.
Bevor das Instrument benutzt wird, ist es auch erforderlich, gewisse Parameter einzugeben. Dies wird durch Wählen des Punktes 4 im Hauptmenü erzielt, woraufhin die Eingabeparametertabelle dargestellt wird. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für diese ist die folgende:
1. Einheiten (metrisch/imperial)
2. Nichtbeachtungsprozentzahl (0 ... 30)
3. Radius der Meßspitze (5-99 Mikrometer)
4. Druckformat (Profil/Zusammenfassung)
Mit Hilfe dieser Tabelle gibt die Bedienperson zunächst die Einheiten ein, in denen die Messung ausgeführt werden soll. Anschließend gibt sie die sogenannte "Nichtbeachtungslänge" ein. Diese geht aus Fig. 19 hervor, die die Nichtbeachtungslänge am Anfang und am Ende des zu messenden konkaven Profils zeigt. Dadurch können bis zu 30 % der Profillänge in den ausgeführten Berechnungen nicht beachtet werden. Die besondere ausgewählte Figur hängt von den zu überprüfenden Werkstücken ab. Fig. 19 zeigt auch die Position 24 und, gestrichelt, den Weg der Meßnadelspitze, nachdem diese von der Werkstückoberfläche abgehoben hat.
Danach wird der Radius der Meßnadelspitze eingegeben und dann das erforderliche Druckformat, d. h. ob die Spur des Profils erforderlich ist oder ob lediglich ein numerischer Ausdruck für den Radius und die Spitze-bis-Tal-Messung (P-V = Peak to Valley) erforderlich ist.
Nachdem das Instrument eingestellt wurde, wie vorstehend beschrieben, ist es erforderlich, es zu kalibrieren, bevor es verwendet wird. Kalibrierung sollte tatsächlich regelmäßig ausgeführt werden, z. B. einmal pro Tag, selbst wenn die Einstellung nicht geändert wird. Um das Instrument zu kalibrieren, wird die Kalibrierspanneinrichtung mit der Kalibrierkugel (Fig. 14) am Instrument befestigt. Die Kalibrierung kann dann dadurch ausgeführt werden, daß Punkt 1 aus dem Hauptmenü (wenn das Terminal angeschlossen ist) ausgewählt wird oder einfach dadurch, daß die Meßtaste 536 gedrückt wird. Fig. 18 veranschaulicht den beim Kalibrieren abgetasteten Bereich der Kugeloberfläche, wobei der Weg der Meßnadelspitze nach dem Abheben von der Kugeloberfläche mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Das Instrument ist mit dem Radius und der Form der Kalibrierkugel 132 vorprogrammiert und dadurch führt das Instrument aus diesen Daten und denjenigen, die im Kalibrierzyklus erhalten werden, die erforderlichen Berechnungen aus, um die Kalibrierung zu bewirken. Diese können auf wohlbekannte Weise erfolgen, weswegen sie keine nähere Beschreibung erfordern.
Punkt 2 des Hauptmenüs ermöglicht es, vergangene Ergebnisse darzustellen, wie sie im Instrument gespeichert sind. Die Punkte 5 und 6 stellen Befehle zum Ausdrucken eines Profils oder zum Ausdrucken einer Zusammenfassung zur Verfügung, unabhängig davon, was als Eingabeparameter 4 ausgewählt wurde.
Wenn Messungen mit angeschlossenem Terminal ausgeführt werden, werden die Ergebnisse auf dem Display 540 in der in Fig. 17 dargestellten Form angezeigt, in der die horizontale gerade Linie 630 den Radius der Oberfläche, die Kurve 632 den Formfehler darstellt und der Radius und die P-V-Messungen oben am Display angezeigt werden, wie dargestellt. Darüber hinaus wird unabhängig davon, ob das Terminal 502 angeschlossen ist oder nicht, der Radius im Display 526 und P-V im Display 528 angezeigt.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß dann, wenn das Instrument einmal eingestellt und kalibriert ist, es dazu verwendet werden kann, um eine Folge identischer Werkstücke mit einem Wirkungsgrad zu überprüfen, wie er bisher nicht erreichbar war. Insbesondere hat eine relativ ungeübte Bedienperson lediglich jedes Werkstück in die Spanneinrichtung zu setzen und die Meßtaste zu betätigen. Das Betätigen der Meßtaste sorgt dafür, daß mit einem Meßzyklus begonnen wird, zu dem die Bewegung der Meßnadel entlang ihrem endlosen Weg mit anfänglich starkem Herausführen, einer Geschwindigkeitsänderung auf eine für die Datenerfassung geeignete Geschwindigkeit, ein Überqueren des Werkstücks für Datenerfassungszwecke, das Abheben von der Werkstückoberfläche gehören, welche Bewegung das Datenberechnungsprogramm im Computer iniziiert, woraufhin schnelles Zurückziehen in die Ausgangsposition innerhalb des Schutzgehäuses erfolgt. Anschließend an die mit den erfaßten Daten ausgeführten Berechnungen zeigt der Computer den Radius und die P-V-Werte auf den zwei digitalen Displays 526 und 528 an, aus denen die Bedienperson zu sagen vermag, ob das Werkstück akzeptierbar ist oder nicht. Eine bevorzugte, vom Computer beim Meßzyklus auszuführende Routine ist die folgende:
1. Datenerfassung.
2. Daten filtern.
3. Kanten einer gekrümmten Oberfläche ermitteln, um die Profillänge festzustellen.
4. Wenn kalibriert wird, Kalibrierkonstanten berechnen.
5. Berechnen einer Krümmungskompensation.
6. Benutzen von 30 % der Profillänge, Berechnen des Radius.
7. Abziehen des Radius von erhaltenen Ergebnissen.
8. Berücksichtigen der Nichtberücksichtigungslänge, Berechnen des Spitzen-Tal-Wertes.
9. Anzeigen der Ergebnisse.
All dies kann innerhalb des Zyklus einer Dauer von einigen Sekunden ausgeführt werden, so daß mehrere Werkstücke pro Minute überprüft werden können. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie auf das Messen von Kugellagerringen angewandt, kann ein Durchsatz von vier Werkstücken pro Minute erzielt werden.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, befindet sich das Instrument zu verschiedenen Zeitpunkten in verschiedenen Zuständen. Vorzugsweise wird der Zustand, in dem sich das Instrument zu einem jeweiligen Zeitpunkt befindet, durch einen numerischen Kode angezeigt, der auf dem Digitaldisplay 526 dargestellt wird. Vorzugsweise wird der Kode auf der Anzeigeplatte 530 dargestellt. Ein Beispiel für einen geeigneten Kode ist das Folgende:
1. Bereitschaft. In diesem Zustand befindet sich das Instrument in Stand-by-Betriebsart.
2. Messung. Das Instrument befindet sich in diesem Zustand, wenn eine Spanneinrichtung 100 vorhanden ist, und ein Meßzyklus auf einen Befehl von der Meßtaste oder vom Terminal aus ausgeführt wird.
3. Kalibrieren. Dies läuft wie bei 2, jedoch mit einer am Instrument angebrachten Kalibrier-Spanneinrichtung.
4. Drucken. Dies ist selbsterläuternd.
5. Benutztes Terminal. Dies ist selbserläuternd.
6. Fehler. Der besondere Fehler, der aufgetreten ist, wird vorzugsweise durch zusätzliche Ziffern angezeigt, wie:
001 nicht kalibriert.
002 Handeinstellungstaste 628 betätigt.
003 Hindernis.
004 Bereichsüberschreitung.
005 Profilkante nicht festgestellt.
006 Drucker nicht bereit.
Das Vorsehen dieser Statuskodeanzeige oben auf der Maschine neben dem Digitaldisplay verbessert die Effizienz der Maschine und ihre Geeignetheit zur Benutzung durch verhältnismäßig ungeübte Bedienpersonen.
Fig. 20 veranschaulicht eine modifzierte Form einer Spanneinrichtung, die verwendet werden kann, um Kugellagerringe unterschiedlicher Größen aufzunehmen. In Fig. 20 ist das Element 110 in Richtung des Pfeiles 700 dadurch einstellbar, daß ein Knopf 702 mit einem (nicht dargestellten) Kegel mit Gewinde gelöst wird, der durch einen Schlitz 704 im Element 110 tritt. Darüber hinaus ist der Hebel 114 an einem Block 706 angebracht, der in Richtung eines Pfeiles 708 verschiebbar ist und in der ausgewählten Position durch nicht dargestellte Mittel festgeklemmt werden kann. Dadurch können durch Einstellen der Position der Platte 110 und des Blockes 706 Kugellagerringe unterschiedlicher Größe aufgenommen werden und korrekt in Beziehung zum endlosen Weg angeordnet werden, dem die Meßnadel 8 während eines Meßzyklus folgt.
Viele Abänderungen können innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung vorgenommen werden. Wenn z. B. ein Instrument nur für einen besonderen Typ von Werkstück zu verwenden ist, müssen keine auswechselbaren Spanneinrichtungen vorhanden sein, und das Instrument kann so ausgebildet sein, daß die Meßnadel nur einem einzigen vorgegebenen Weg folgt. Obwohl es stark zu bevorzugen ist, daß die zurückgezogene Position der Meßnadel unterhalb der Spanneinrichtung oder Halterung liegt, an der das Werkstück befestigt wird, ist es alternativ möglich, eine solche Anordnung vorzunehmen, daß der Übertrager und der zugeordnete Mechanismus und das schützende Gehäuse an einer Seite des Orts positioniert sein können, an dem das zu testende Werkstück angebracht ist, in welchem Fall die Herausführ- und Rückzugsbewegung der Meßnadel horizontal statt vertikal sein könnte. Als weitere Alternative könnten dieser Mechanismus und das Schutzgehause über dem Werkstückort angebracht sein. Jedoch wird allgemein davon ausgegangen, daß die in den Figuren dargestellte Anordnung maximale Bequemlichkeit und Wirkungsgrad beim Positionieren des Werkstücks auf dem Instrument und des Wegnehmens vom Instrument nach dem Testen bringt, bei welcher Anordnung das Werkstück über dem Schutzgehäuse angebracht ist und sich die zu prüfende Werkstückoberfläche vom Schutzgehäuse weg erstreckt.
Es ist zu beachten, daß die dargestellte Nockenanordnung, bei der eine Anzahl von Nocken oder Mitnehmern auf einer einzigen Spindel angeordnet ist, die durch einen einzelnen Motor angetrieben wird, einen vorteilhaften Mechanismus darstellt, um die Hauptbewegungen der Meßnadel zu bewirken, weswegen auf diese Weise ein gut wirkendes, robustes und relativ billiges Instrument geschaffen wird. Die Nocken besorgen die Zeitsteuerung der verschiedenen Bewegungen, und da sie relativ zueinander befestigt sind und im praktischen Fall direkt aneinander befestigt sein können, kann die Synchronisation der von den Nocken verursachten Bewegungen nicht verlorengehen.
Das Initiieren des Empfangens und Verarbeitens von Signalen vom Übertrager kann auf mehrere verschiedene Wege erfolgen, z. B. dadurch, daß die Kante des konkaven Bereichs 4 des Werkstücks dadurch ermittelt wird, daß der Kontakt zwischen der Meßnadel und dem Werkstück dadurch abgetastet wird, daß eine besondere Winkelposition der Spindel 58 abgetastet wird, was auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen kann. Da die Meßnadel zwischen Meßabläufen in das Gehäuse zurückgezogen wird, ist die Gefahr von Beschädigungen der Meßnadel oder des Übertragers im wesentlichen eliminiert. Da das Instrument so ausgebildet ist, daß der Übertrager denselben Weg zum Messen jedes einer Folge identischer Werkstücke folgt, und da die Bewegung des Übertragers beim Herausführen und Zurückziehen mit hoher Geschwindigkeit und beim Kontakt mit dem Werkstück mit relativ niedriger, für Messung geeigneter Geschwindigkeit erfolgt, können Messungen mit maximalem Wirkungsgrad und ohne Unterbrechung des Produktionsflusses ausgeführt werden. Wenn die Einrichtung für verschiedene Werkstücke verwendet wird, bilden austauschbare Spanneinrichtungen darüber hinaus eine einfache und wirkungsvolle Möglichkeit zum Rücksetzen des Instruments zum Arbeiten mit derartigen unterschiedlichen Werkstücken.
Obwohl das Instrument unter Bezugnahme auf die Zeichnungen unter der Annahme erläutert wurde, daß Radius und Form gemessen werden, ist es auch möglich, ein erfindungsgemäßes Instrument anzugeben, das dazu geeignet ist, andere Messungen auszuführen, wie solche einer Oberflächenstruktur.

Claims

1. Ein metrologisches Instrument (500) zum Messen der Oberfläche eines Werkstücks (2) mit:

- einem Schutzgehäuse (506);

- einer Einrichtung (508) zum Plazieren des Werkstücks in einer vorgegebenen Position relativ zum Gehäuse;

- einem Oberflächensensor (8), der im Schutzgehäuse angeordnet ist;

- einer Antriebseinrichtung (60, 58, 42, 34), die so ausgebildet ist, daß sie dafür sorgt, daß der Sensor einem vorgegebenen Weg (10) folgt, auf dem der Sensor aus dem Gehäuse heraussteht, über die Oberfläche fährt, um einen Meßablauf vorzunehmen und danach in das Gehäuse (506) zurückgezogen wird;

dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (60, 58, 42, 34) so ausgebildet ist, daß der Weg (10) eine Schleife aufweist, die derartig ist, daß der Sensor (8) über die Werkstoffoberfläche läuft, wenn er in einer Richtung entlang der Schleife bewegt wird und er von der Werkstückoberfläche entfernt ist, wenn er sich in der entgegengesetzten Richtung entlang der Schleife bewegt, welche Antriebseinrichtung (60, 58, 42, 34) weiterhin so ausgebildet ist, daß sie den Sensor (8) dazu veranlaßt, sich mit relativ geringer Geschwindigkeit in der einen Richtung beim Lauf über die Werkstückoberfläche zu bewegen und sich mit relativ hoher Geschwindigkeit in der Gegenrichtung zu bewegen, wenn er von der Werkstückoberfläche entfernt ist.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte eine Richtung im wesentlichen rechtwinklig zum Gehäuse (506) steht.

3. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung so betätigt werden kann, daß sie den Sensor mit relativ hoher Geschwindigkeit herausfährt.

4. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung so betätigbar ist, daß sie den Sensor mit relativ hoher Geschwindigkeit in das Gehäuse zurückzieht.

5. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Anfang der Zurückziehbewegung der Sensor (8) in einer Richtung weg vom Ort der Werkstückoberfläche bewegt wird.

6. Instrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument eine Einrichtung (94) zum Einstellen des Punkts aufweist, an dem der Sensor nach dem Meßablauf von der Werkstückoberfläche wegbewegt wird.

7. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (60, 58, 42, 34) so betätigbar ist, daß sie den Sensor (8) so bewegt, daß sich der Sensor vor oder während der Herausführbewegung in einer Richtung vom Ort der zu messenden Werkstückoberfläche wegbewegt und daß sich der Sensor nach der Herausführbewegung gegen den Ort der zu messenden Werkstückoberfläche bewegt:

8. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen ersten und einen zweiten Nocken (56, 70) aufweist, die sich um eine gemeinsame Achse drehen und relativ zueinander befestigt sind, einen einzelnen Motor (60) zum Antreiben der Nocken und eine Einrichtung (42, 34) aufweist, die die Nokken mit dem Sensor verbinden.

9. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Verschluß (16) zum Öffnen und Verschließen der Öffnung im Gehäuse, durch die der Sensor (8) hindurchbewegt werden kann, und mit einer Einrichtung (58, 80, 62, 84, 86, 88) zum Bewegen des Verschlusses in eine verschlossene Position, wenn der Sensor in das Innere des Gehäuses zurückgezogen ist, und in eine offene Position, wenn der Sensor aus dem Gehäuse herauszuführen ist.

10. Instrument nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß durch einen weiteren Nokken (88) betrieben werden kann, der koaxial mit dem ersten und zweiten Nocken ausgebildet ist und relativ zu diesen befestigt ist, um durch den einzelnen Motor angetrieben zu werden.

11. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (8) eine Meßnadel ist, die zum Kontaktieren der Werkstückoberfläche ausgebildet ist.

12. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückplazierungseinrichtung (508) über eine Werkstückträgereinrichtung (100) verfügt, die lösbar am Gehäuse (506) befestigt ist und so ausgebildet ist, daß sie ein Werkstück (2) vorgegebener Größe und Form in einer Position aufnimmt, in der der Meßablauf an diesem durch den Sensor ausgeführt werden kann.

13. Instrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument mehrere Werkstückträgereinrichtungen (100) aufweist, die für jeweilige Werkstücke unterschiedlicher Größen oder Formen ausgebildet sind und gegeneinander austauschbar sind.

14. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückplazierungseinrichtung (508) über eine Werkstückträgereinrichtung (100) verfügt, die einstellbar ist, um Werkstücke unterschiedlicher Größen und/oder Formen aufzunehmen.

15. Instrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Werkstückträgereinrichtung die Werkstücke in solcher Weise aufnimmt, daß die zu messenden Oberflächen derselben alle im wesentlichen in derselben Position angebracht sind.

16. Instrument nach einem der Ansprüche 12 bis 15, unter Abhängigkeit von Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückträgereinrichtung (100) so ausgebildet ist, daß sie die Einstellung vornimmt, wenn sie am Instrument befestigt ist.

17. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückplazierungseinrichtung oben auf dem Schutzgehäuse angebracht ist.

18. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche in Verbindung mit einer Spanneinrichtung (130) zum Kalibrieren des Instruments, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung am Instrument befestigbar und von diesem abnehmbar ist und ein Kalibrierelement (132) aufweist, das so angeordnet ist, daß es vom Sensor abgetastet wird, welches Instrument eine Einrichtung (142) zum Abtasten der Anbringung der Kalibrierspanneinrichtung aufweist, um ein Signal zum Initiieren eines Kalibrierablaufs zu liefern.

19. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument eine Hindernisfühleinrichtung (79, 81) aufweist, die so betreibbar ist, daß sie dafür sorgt, daß der Sensor direkt in das Schutzgehäuse zurückgezogen wird, wenn er während der herausgeführten Bewegung auf ein Hindernis trifft.

20. Instrument nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein abgeschrägtes Ende aufweist, um für Auslenkung desselben nach Auftreffen auf ein Hindernis zu sorgen.

21. Instrument nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Hindernisfühleinrichtung so betreibbar ist, daß sie die Bewegung des Sensors in einer Richtung weg von der Werkstückoberfläche feststellt.

22. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument über ein einzelnes von Hand betätigbares Steuerteil (536) verfügt, das dafür sorgt, daß nach seiner Betätigung der Meßzyklus begonnen wird, und das wiederholt betätigbar ist, um diesen Zyklus zu wiederholen.

23. Instrument nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Computereinrichtung (600) zum Ausführen eines Meßablaufs am Werkstück unter Benutzung des Sensors, eine Terminaleinrichtung (502) zum Eingeben von Daten in die Computereinrichtung aufweist, und weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß das Steuerteil (536) unabhängig von der Terminaleinrichtung ist und betätigt werden kann, um dem Computer die Anweisung zu geben, den Meßablauf auszuführen.

24. Instrument nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Computereinrichtung auch so ausgebildet ist, daß sie einen Befehl zum Ausführen des Meßablaufs von der Terminaleinrichtung empfangen kann.

25. Instrument nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Terminaleinrichtung vom Instrument entfernbar und von diesem abtrennbar ist.

26. Instrument nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Computereinrichtung für die Ausführung eines Einstellablaufs mit Hilfe der Terminaleinrichtung programmiert ist, welcher Einstellablauf einen Meßzyklus definiert, der anschließend durch Betätigen des unabhängigen Steuerteils wiederholbar ist.

27. Verfahren zum Erzeugen mehrerer identischer Werkstücke (2), bei dem die Werkstücke in einem Massenherstellprozeß hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeß die Schritte des Zur-Verfügung-Stellens eines metrologischen Instruments nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Stellung, wie sie geeignet ist, eine Folge identischer metrologischer Abläufe auf Oberflächen der Werkstücke vorzunehmen, und das Ausführen dieser metrologischen Abläufe an mindestens der Mehrzahl der hergestellten Produkte aufweist, wobei dieses Instrument verwendet wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die metrologischen Abläufe in einer Werkstatt ausgeführt werden, in der die Werkstücke hergestellt werden.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument sowohl Daten von den Werkstücken erfaßt wie auch diese Daten verarbeitet, um metrologische Information zu erstellen, und weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument so betreibbar ist, daß es diese metrologische Information ausgibt, wobei die Datenerfassung, die Verarbeitung und das Ausgeben sämtlich in der Werkstatt ausgeführt werden.

30. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeichnet durch einen ersten Gehäuseteil (524) im Gehäuse, eine elektrische Einrichtung, die im ersten Gehäuseteil untergebracht ist und bei ihrem Betrieb Wärme erzeugte einen zweiten Gehäuseteil (512) im Gehäuse, Meßinstrumentiereinrichtungen (510), die im zweiten Gehäuseteil untergebracht sind und die empfindlich auf Temperaturänderungen reagieren, und Mittel (520) zum Einziehen von Umgebungsluft in das zweite Gehäuseteil und zum Veranlassen, daß die Luft über die Instrumentiereinrichtungen läuft und dann das zweite Gehauseteil verläßt, um zumindest die Temperaturänderungen in den Instrumentiereinrichtungen aufgrund von Wärme vom ersten Gehäuseteil zu begrenzen.