DE3937207A1

DE3937207A1 - Oberflaechenrauhigkeits-messgeraet

Info

Publication number: DE3937207A1
Application number: DE3937207A
Authority: DE
Inventors: Yoichi Toida; Chihiro Marumo
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1989-11-08
Publication date: 1990-06-07
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: GB9207750D0; DE3937207C2; GB2225430B; GB2253275A; JPH0820247B2; GB8925150D0; JPH02129509A; GB2253275B; US5048326A; GB2225430A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Oberflächenrauhigkeits-Meßgerät und insbesondere ein Oberflächenrauhigkeits-Meßgerät, das verwendet wird, um die Oberflächenrauhigkeit von Kugeln, Voll- oder Hohlzylindern und dgl. zu erfassen.

Die zunehmende Komplexität der fortgeschrittenen Industrieprodukte und die Trends zu immer kleineren, leichteren, dünneren und kompakteren Produkten haben zu Forderungen nach Bearbeitungstechnologien und insbesondere spanenden Bearbeitungsverfahren mit immer höherer Genauigkeit geführt. Zur Messung der Oberflächengüte und Genauigkeit verschiedener Teile werden zu diesem Zweck Oberflächenrauhigkeits-Meßgeräte eingesetzt.

Bei der Messung der Oberflächenrauhigkeit eines Voll- oder Hohlzylinders oder eines anderen Drehkörpers in Umfangsrichtung ist allgemein die Verwendung eines Meßgerätes bekannt, bei dem der Drehkörper durch ein Paar Walzen gelagert wird, die parallel zueinander angeordnet sind und wobei der Drehkörper gemessen wird, während er gleichzeitig durch eine der Walzen gedreht wird.

Bei solchen Oberflächenrauhigkeits-Meßgeräten für Drehkörper verbleiben jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten.

Insbesondere würde dann, wenn solch eine Vorrichtung zum Messen der Oberflächenrauhigkeit eines Voll- oder Hohlzylinders oder eines anderen Drehkörpers in Umfangsrichtung verwendet würde, um eine Kugel zu lagern und zu drehen, die Kugel entlang der Walzen hin- und herrollen, so daß eine Messung unmöglich wäre. Um dieser Situation zu begegnen, ist in früheren Vorschlägen eine kontinuierliche Nut ringsum den Umfang einer der Walzen ausgebildet und die Kugel in die Nut eingesetzt worden, so daß sie in einer festen Lage auf der Walze gelagert wird, ohne daß ihre natürliche Drehung behindert wird.

Zum Beispiel ist die Drehantriebsvorrichtung 1 eines Oberflächenrauhigkeits-Meßgerätes, das in Fig. 18 gezeigt ist, mit einem Paar paralleler Walzen 3 und 4 versehen, angeordnet in einem Rahmen 2, und ein Drehantriebsmotor 5 ist angeordnet, der diese Walzen zur Rotation antreibt. Wenn eine Kugel 7 auf den zwei Walzen 3 und 4 angeordnet wird, paßt so die Kugel 7 in die Nut 6 und ihre Hin- und Herbewegung entlang der Walzen 3 und 4 wird gesteuert, so daß sie sich in einer festen Lage auf den Walzen 3 und 4 dreht. Bei dieser Art von Drehantriebsvorrichtungen gestattet es die Nut, daß die Kugel durch die zwei Walzen an drei Punkten gelagert wird, so daß sie nicht entlang der Walzen hin- und herrollt. Da jedoch nur eine Walze des Walzenpaares angetrieben wird, ist im Falle einer Kugel mit geringem Gewicht oder in anderen Fällen die Reibung von der anderen Walze wirksam, um eine glatte Drehung der Kugel zu verhindern bzw. zu beeinträchtigen. Im Gegensatz dazu kann sich die Kugel dann glatt drehen, wenn beide Walzen synchron mit gleichen Drehzahlen angetrieben werden.

Wenn man aber in dem Fall, daß die Drehantriebsvorrichtung 1 nach Fig. 18 oben verwendet wird, in der eine Nut 6 zur Lagerung der Kugel 7 vorgesehen ist, versucht, die beiden Walzen 3 und 4 anzutreiben, dann müssen die Winkelgeschwindigkeiten an den drei Kontaktpunkten zwischen der Kugel 7 und den Walzen 3 und 4 sämtlich gleich gemacht werden.

Im einzelnen ist dann, wenn die Kugel 7 in eine Nut 6 auf einer Walze 4 eingesetzt wird, wie dies in Fig. 19 gezeigt ist, der Drehradius R ₁ des Kontaktpunktes in bezug auf die Drehachse A ₂ gleich dem Radius R ₀ der Walze 4, jedoch ist der Drehradius R ₁ der Kugel um ihre Drehachse A ₁ kürzer als der Radius R ₀ der Kugel 7, so daß die Kugel sich mit einer größeren Winkelgeschwindigkeit dreht, als die Winkelgeschwindigkeit beträgt, die durch die Walze 4 gegeben ist. Wenn außerdem die Kugel 7 einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist, wie dies in Fig. 20 gezeigt ist, kommen die Kugel 7 und die Walze 4 an den konischen Flächen 8 und 9 miteinander in Eingriff, die die Nut 6 bilden, so daß nicht nur der Drehradius R ₁ des Kontaktpunktes auf Seiten der Kugel 7 kürzer ist als der Radius R₀ der Walze 4, sondern auch der Drehradius R ₁ des Kontaktpunktes auf der Seite der Walze 4 ebenfalls kürzer ist als der Radius R ₀ der Walze 4, so daß die Differenz in der Winkelgeschwindigkeit, gegeben durch die Walzen 3 und 4, noch komplizierter wird. Wenn daher versucht wird, beide Walzen 3 und 4 in der Drehantriebsvorrichtung 1 nach Fig. 18 anzutreiben, tritt die Schwierigkeit auf, daß die Kugel 7 sich nicht stabil drehen kann.

Um dieses Problem zu lösen, können, wie in der Drehantriebsvorrichtung 1 in Fig. 21 gezeigt, gleiche Nuten 6 an beiden Walzen 3 und 4 vorgesehen werden, so daß die Änderung in den Rotationsradien des Kontaktpunktes der Kugel 7 mit den Walzen 3 und 4 für beide Walzen gleich ist und die Winkelgeschwindigkeit, die durch die Walzen 3 und 4 der Kugel 7 verliehen wird, stets gleich ist.

Bei dieser Vorrichtung 1 müssen jedoch nicht nur identische Nuten 6 an jeder der Walzen 3 und 4 ausgebildet werden, sondern die Kugel 7 würde auch durch vier Punkte gelagert, zwei an jeder der Nuten 6, so daß für die Herstellung eines genauen Kontaktes an jedem Punkt eine präzise axiale Ausrichtung der Rollen 3 und 4 zueinander notwendig wäre, so daß die Kompliziertheit der Herstellung und höhere Kosten ein Problem werden.

Außerdem hat das Nasenstück 10 des Oberflächenrauhigkeits-Meßgerätes, das bei der Messung der Oberflächenrauhigkeit eines Voll- oder Hohlzylinders oder eines anderen Drehkörpers in Umfangsrichtung herkömmlicherweise verwendet wird, den gleichen Aufbau, der in Fig. 22 gezeigt ist, wie jenes Nasenstück, das verwendet wird, wenn die Oberflächenrauhigkeit einer normalen Flachfläche gemessen wird. Im einzelnen ist ein Spitzenabschnitt 13, der Gleitkufen 11 und 12 aufweist, welche den Gegenstand, der gemessen wird, nahe der Stelle, an der gemessen wird, berühren, an einem Schutzteil 14 befestigt, welche den Taster des Oberflächenrauhigkeits-Meßgerätes schützt, und besitzt eine feste Lage relativ zu einem Halterungsabschnitt 13 zur Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeits-Meßgerät.

Für Kugeln ist ein alternatives Nasenstück 10 für Oberflächenrauhigkeits-Meßgeräte vorgeschlagen worden, wie es in Fig. 23 gezeigt ist, bei dem die Gleitkufen 11 und 12, die den gerade gemessenen Gegenstand, d.h. eine Kugel 7, berühren, mit Oberflächen versehen sind, die im wesentlichen tangential zu der Kugel orientiert sind, so daß sichergestellt wird, daß die Berührung nahezu tangential erfolgt. Auch bei diesem Nasenstück 10 für Oberflächenrauhigkeits-Meßgeräte ist der Spitzenabschnitt 13, der die Gleitkufen 11 und 12 hält, jedoch wie bei dem Nasenstück 10, das in Fig. 22 oben gezeigt ist, relativ zu dem Halterungsabschnitt 15, der zur Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeits-Meßgerät vorgesehen ist, festgelegt und ortsfest angeordnet.

Wie noch in Fig. 24 gezeigt ist, wird die Messung der Oberflächenrauhigkeit in Umfangsrichtung des Gegenstandes, der vermessen wird, nämlich eines Drehkörpers 16, normalerweise ausgeführt, indem der Drehkörper 16 auf zwei Rollen oder Walzen gelagert wird, deren Achsen gegenseitig parallel verlaufen. Nachdem ein Spitzenkontaktabschnitt 18 an der Spitze eines Detektorarmes 17 des Oberflächenrauhigkeits-Meßgerätes, an dem ein Nasenstück 10 befestigt ist, in Kontakt mit dem Drehkörper 16 positioniert ist, wird die Messung ausgeführt, wenn eine Rolle oder Walze 4 angetrieben wird, um den Drehkörper 16 anzutreiben, so daß dieser sich in seiner Umfangsrichtung dreht.

Im Vergleich zu dem rechnerischen Wert der Oberflächenrauhigkeit, die an dem Drehkörper 16 ermittelt wird, sind die Querschnittsformen der Rollen bzw. Walzen, die den Drehkörper 16 antreiben, jedoch in üblicherweise in keiner Weise perfekte bzw. möglichst ideale Kreisquerschnitte und außerdem werden die Rollen bzw. Walzen nicht so angetrieben und gelagert, daß sie sich in perfekt kreisförmiger Weise drehen. In gleicher Weise kann die Querschnittsform des Drehkörpers 16 selbst nicht als ein perfekter Kreisquerschnitt im Vergleich zum Zahlenwert der Oberflächenrauhigkeit angesehen werden, wie sie üblicherweise gemessen wird. Daher wird aus den vorerwähnten Gründen dann, wenn die Gleitkufen 11 und 12 jeweils den Drehkörper 16 mit ungefähr dem gleichen Druck berühren, eine Neigung der Drehachse 19 der Rolle bzw. Walze auftreten, so daß die Walze um eine geneigte Achse 20 sich dreht und der Drehkörper 16 wird so angetrieben, daß er um eine Drehachse 21 nahezu parallel zu der Drehachse 20 rotiert. Somit wären die Gleitschuhe 11 und 12, die anfänglich in einer Richtung parallel zur Drehachse 19 vorstehend angeordnet wurden, in einen Zustand kommen, indem der Gleitschuh 12 von dem Drehkörper 16 weg angehoben ist und nur die Gleitkufe bzw. der Gleitschuh 12 in Berührung mit dem Drehkörper 16 bleibt. Während der Messung der Oberflächenrauhigkeit in diesem Zustand, insbesondere bei der Messung der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Spitzen-Kontaktabschnittes 18, tritt die Schwierigkeit auf, daß zu der Differenz in der oberen und unteren Position infolge der Oberflächenrauhigkeit des Drehkörpers 16 ein bestimmter Fehlerbetrag infolge der Positionshöhe des Kontaktpunktes des Spitzen-Kontaktabschnittes 18 in bezug auf den Kontaktpunkt des Gleitschuhs 12 auf dem Drehkörper 16 hinzuaddiert wird. Da insbesondere dieser Fehler tatsächlich von einer zahlenmäßigen Größenordnung ist, größer als der Betrag der Oberflächenrauhigkeit, die ermittelt wird, ist dieses Problem ein äußerst schwerwiegendes. Da im Falle der Messung der Oberflächenrauhigkeit einer Kugel 7 durch Lagerung der Kugel 7 auf Rollen bzw. Walzen, deren Achsen gegenseitig parallel zueinander verlaufen, wobei die Kugel 7 zur Rotation durch rotierendes Antreiben einer Walze angetrieben wird, die relative Lage des Befestigungsabschnittes 15 zur Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeits-Meßgerät und des Spitzenabschnittes 13, der die Gleitkufen bzw. Gleitschuhe 11 und 12 trägt, in vergleichbarer Weise festgelegt ist, tritt das gleiche Problem, wie oben erwähnt, auf.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Schwierigkeiten entwickelt und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Oberflächenrauhigkeits-Meßgerät zu schaffen, durch das es möglich ist, die Oberflächenrauhigkeit eines Drehkörpers in Umfangsrichtung desselben und die Oberflächenrauhigkeit einer Kugel exakt und stabil zu messen.

Um die vorgenannten Ziele zu erreichen, ist ein Oberflächenrauhigkeits-Meßgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß versehen mit einer Drehantriebsvorrichtung, die zwei Rollen oder Walzen enthält, deren Achsen parallel zueinander angeordnet sind, um eine Kugel zu lagern, die auf den Walzen angeordnet ist und
eine Drehantriebseinrichtung, die einen Drehantriebsmotor aufweist, der verwendet wird, um die beiden Walzen anzutreiben, um in identischen Richtungen mit gleichen Tangentialgeschwindigkeiten umzulaufen,
wobei ein Halteabschnitt zur Lagerung der Kugel an einer der beiden Walzen ausgebildet ist, und
ein Paar Oberflächen, die den Halteabschnitt bilden und die einander axial entlang der Walzen zugewandt sind und die die Form von Teilkugeloberflächen besitzen, deren Mitten entlang der Drehachse der Walze angeordnet sind und deren Durchmesser gleich derjenigen der Walze ist.

Wahlweise ist das Meßgerät nach der vorliegenden Erfindung erfindungsgemäß vorzugsweise versehen mit einem Nasenstück, welches enthält
einen Kontaktabschnitt, welcher mit einem Gegenstand, der gemessen werden soll, in Berührung kommt und die Oberflächenrauhigkeit erfaßt,
einen Detektorarm, der den Kontaktabschnitt in seiner Spitze hält,
einen Satz von Gleitschuhen oder Gleitkufen, die parallel an jeder Seite des Kontaktabschnittes angeordnet sind, die in Berührung mit dem Gegenstand, der gemessen werden soll, gemeinsam mit dem Kontaktabschnitt sind, wenn der Kontaktabschnitt sich in Berührung mit dem Gegenstand, der gemessen werden soll, befindet,
eine bewegliche Einrichtung, die es dem Satz Gleitschuhe oder Gleitkufen ermöglicht, um die Richtung der Erstreckung des Detektorarmes als einer Achse zu schwenken.

Wahlweise hierzu ist die bewegliche Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung erfindungsgemäß vorzugsweise eine Blattfeder, eingeschlossen zwischen einem Befestigungsabschnitt für die Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeits-Meßgerät selbst und einem Spitzenabschnitt.

Wahlweise hierzu besteht die bewegliche Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung erfindungsgemäß vorzugsweise aus ringförmigen Lagern, eingeschlossen zwischen dem Befestigungsabschnitt für die Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeits-Meßgerät selbst und dem Spitzenabschnitt, und aus einem Schwenklagerteil, an dem die Lager schwenkbar gelagert sind.

Wahlweise hierzu weist die Drehantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erfindungsgemäß vorzugsweise eine Drehplatte auf, die durch Aufnahme eines Antriebsdrehmomentes von dem Drehantriebsmotor drehbar ist und die das Antriebsdrehmoment auf die beiden Walzen durch ein Reibungsgetriebe übertragen kann, und eine Druckeinstelleinrichtung, die nahe der Drehplatte angeordnet ist und die in der Lage ist, den Kontaktdruck, mit dem die Drehplatte den Rollkontakt mit den beiden Walzen aufrecht erhält, einzustellen.

Wahlweise hierzu ist das Oberflächenrauhigkeits-Meßgerät nach der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Nasenstück versehen ist, welches enthält
einen Kontaktabschnitt, der in Berührung mit einem Gegenstand, der gemessen werden soll, kommt und die Oberflächenrauhigkeit erfaßt,
einen Detektorarm, der den Kontaktabschnitt in seiner Spitze hält,
einen Satz von Gleitkufen oder Gleitschuhen, die parallel zueinander an jeder Seite des Kontaktabschnittes angeordnet sind und die in Berührung sind mit dem Gegenstand, der gemessen werden soll, gemeinsam mit dem Kontaktabschnitt, wenn der Kontaktabschnitt so angeordnet ist, daß er mit dem Gegenstand, der gemessen werden soll, in Berührung ist,
eine bewegliche Einrichtung, die es dem Satz Gleitkufen oder Gleitschuhe gestattet, als eine Achse um eine Richtung, in der sich der Detektorarm erstreckt, zu schwenken.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Drehantriebsvorrichtung eines Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt einer Einzelheit des bevorzugten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Einzelheit des bevorzugten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 2,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Einzelheit des obigen, bevorzugten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,

Fig. 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Nasenstückes des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung, in der die Oberflächenrauhigkeit einer runden Stange unter Verwendung des bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung gemessen wird,

Fig. 8 eine Darstellung einer Einzelheit VII-VII nach Fig. 7,

Fig. 9 eine teilweise weggebrochene Darstellung einer Einzelheit IX-IX,

Fig. 10 eine Darstellung entsprechend derjenigen in Fig. 7, wobei jedoch die Oberflächenrauhigkeit einer Kugel unter Verwendung des obigen, bevorzugten Ausführungsbeispiels gemessen wird,

Fig. 11 eine Ansicht entsprechend derjenigen in Fig. 8, wobei jedoch die Oberflächenrauhigkeit einer Kugel unter Verwendung des vorerläuterten, bevorzugten Ausführungsbeispiels gemessen wird,

Fig. 12 einen Querschnitt entlang der Linie XII-XII nach Fig. 11,

Fig. 13 eine Darstellung entsprechend derjenigen in Fig. 6, wobei jedoch ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist,

Fig. 14 eine Darstellung derjenigen in Fig. 7, wobei jedoch ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist,

Fig. 15 eine Darstellung entsprechend derjenigen wie in Fig. 8 nach dem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 16 eine Teil-Schnittdarstellung einer Einzelheit XVI-XVI nach Fig. 15,

Fig. 17 eine Ansicht entsprechend derjenigen in Fig. 10, jedoch für ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 18 eine Draufsicht einer Drehantriebsvorrichtung nach dem Stand der Technik,

Fig. 19 und 20 jeweils Seitenansichten, die Einzelheiten des vorerwähnten Beispieles des Standes der Technik zeigen,

Fig. 21 eine Draufsicht eines weiteren Beispiels aus dem Stand der Technik,

Fig. 22 eine Ansicht entsprechend derjenigen in Fig. 6, jedoch für ein Nasenstück nach einem Beispiel des Standes der Technik,

Fig. 23 eine perspektivische Darstellung des Nasenstückes eines Beispiels des Standes der Technik,

Fig. 24 eine Darstellung entsprechend derjenigen in Fig. 8, jedoch für ein Beispiel aus dem Stand der Technik.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen auf der Grundlage von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert, die in den Fig. 1 bis 1 dargestellt sind. Die Erfindung ist jedoch in keiner Weise auf diese bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Fig. 1 zeigt eine Drehantriebsvorrichtung eines Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, daß Teile, die Gegenstücke in der obigen Erläuterung eines Beispiels des Standes der Technik haben, mit einem entsprechenden Bezugszeichen, das jedoch um 100 vergrößert ist, bezeichnet sind und daß ihre detaillierte Erläuterung dann hier nicht noch einmal wiederholt ist.

Die Drehantriebsvorrichtung 101 für eine Kugel, die in Fig. 1 gezeigt ist, weist einen im wesentlichen bett- oder bankförmigen Rahmen 102 auf, bestehend aus einer Bodenplatte 130, einer Rückplatte 131 und zwei Walzenlagerplatten 132 und 133 an jeder Seite. Zwei Rollen oder Walzen (nachfolgend stets als Walzen bezeichnet) 103 und 104 sind parallel zueinander an dem offenen Oberteil dieses Rahmens 102 angeordnet. Jede dieser Walzen 103 und 104 ist drehbar an beiden Enden durch die Walzenlagerplatten 132 und 133 gelagert. Die Drehantriebsvorrichtung 101 ist auch mit einem inneren Drehantriebsmotor 105 versehen, der eine Kugel 107 durch Rotation der Walzen 103 und 104 dreht, wobei die Kugel 107 in dem Raum zwischen den Walzen angeordnet ist, so daß ein Spitzenkontaktabschnitt 118 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes 100 verwendet werden kann, um die Oberflächenrauhigkeit der Kugel 107 in Umfangsrichtung zu messen.

In diesem Fall besteht der Drehantriebsmotor 105 aus einem Motorabschnitt 134 unter Verwendung eines Elektromotors, der koaxial mit einem Untersetzungsgetriebe 135 verbunden ist, derart, daß jedes gewünschte Drehmoment an der Ausgangsachse 136 erzeugt werden kann. Ein Tachometer 137 ist auch mit dem Motor 134 verbunden und der Motorabschnitt 134 und der Tachometer 137 sind mit einer Steuereinrichtung (nicht gezeigt) über einen Anschluß 138 verbunden, so daß die Drehzahl der Ausgangsachse 136 exakt unter Verwendung der Rückkopplung von dem Tachometer 137 gesteuert werden kann.

Fig. 2 ist ein Querschnitt eine Einzelheit der Drehantriebsvorrichtung 101, die in Fig. 1 gezeigt ist, während Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung dieser Einzelheit ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist die Drehantriebsvorrichtung 101 für eine Kugel so gestaltet, daß die Ausgangsachse 136 gegen eine Drehscheibe 139 passend anliegt und die Drehung der Drehscheibe 139 durch ein Reibungsgetriebe übertragen wird, wobei diese Drehplatte 139 passend gegen Walzen 103 und 104 anliegt und seine Drehung ebenfalls durch Reibungsübertragung überträgt. Außerdem weist die Drehantriebsvorrichtung 101 für eine Kugel eine Einrichtung zum Einstellen des Druckes an den Kontaktabschnitten im Eingriffszustand auf, so daß die Ausgangsachse 136 und die Drehscheibe 139 und die Walzen 103, 104 eine Rollberührung einnehmen können.

Im einzelnen ist der Drehantriebsmotor 105 an einer Halterung 140 gehalten und mit Maschinenschrauben 141 befestigt. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Halterung 140, im wesentlichen geformt wie ein Rohr, dessen obere und Bodenseite entfernt wurden, mit der Walzenlagerplatte 132 verbunden und mit Befestigungsschrauben 142 an dieser befestigt ist. Durchgangsbohrungen oder -öffnungen 143, durch die diese Befestigungsschrauben 142 hindurchgreifen, sind in vertikaler Richtung als Langlochbohrungen ausgeführt, so daß die Halterung 140 in jeder gewünschten Höhe befestigt werden kann.

Im vorliegenden Fall ist ein Paar Einstellschrauben 144 durch die Bodenplatte 130 hindurch eingeschraubt, um die Halterung 140 zu berühren, so daß durch Einstellen der Länge, mit der diese Schrauben 144 vorstehen, die Höhe, in der die Halterung 140 befestigt wird, eingestellt werden kann.

Die Abtriebsachse 136, eingesetzt in die Halterung 104, ragt so weit vor, daß sie in Rollkontakt mit der Drehscheibe 139 ist, die drehbar an der Walzenlagerplatte 132 gelagert ist.

Eine Hutschraube (-mutter) 146 ist koaxial durch eine Hülse 145 durch die Drehscheibe 139 geführt, während eine Anschlagschraube 147 in ihre Spitze eingeschraubt ist, um ein Lösen der Drehscheibe 139 zu verhindern. Diese Hutschraube oder -mutter 146 ist mit einer Befestigungsschraube 148 an der Walzenlagerplatte 132 befestigt, wobei die Befestigungsschraube 148 durch die Walzenlagerungsplatte 132 von der entgegengesetzten Seite hindurchgeht. Die Durchgangsbohrung oder Durchgangsöffnung 149, durch die die Befestigungsschraube 148 hindurchgeht, ist als sich in vertikaler Richtung erstreckendes Langloch ausgebildet und ihre Breite ist geringfügig größer als der Durchmesser der Befestigungsschraube 148, so daß die Lage, in der die Drehscheibe 139 festgelegt ist, eingestellt werden kann.

Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV nach Fig. 2. Wie in der Figur gezeigt ist, ist in der Drehantriebsvorrichtung 101 für eine Kugel die Drehscheibe 139 direkt unterhalb des Walzenpaares 103 und 104 angeordnet und ist so befestigt bzw. gelagert, daß sie in gleichem Rollkontakt mit den Zylinderflächen der Walzen 103 und 104 ist, so daß das Drehmoment, das von der Ausgangsachse 136 des Drehantriebsmotors 105 übertragen wird, gleichmäßig synchron auf beide Walzen 103 und 104 übertragen wird, so daß beide Walzen 103 und 104 mit gleichen Tangentialgeschwindigkeiten umlaufen, so daß eine synchrone Antriebseinrichtung 150 gebildet ist.

Außerdem ist in der Drehantriebsvorrichtung 101 für eine Kugel, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Halteabschnitt 151 auf der Walze 104 ausgebildet, in den die Kugel 107 eingesetzt werden kann. Dieser Halteabschnitt 151 weist zwei Kontaktflächen 152 und 153 auf, die Teile von Kugeloberflächen bilden, welche so angeordnet sind, daß sie einander zugewandt sind, und es ist ein Verbindungsabschnitt 154 von kleinerem Durchmesser vorgesehen, der die beiden Oberflächen miteinander verbindet. Daher wird die Kugel 107 an drei Punkten gelagert, einem Punkt auf der Walze 103 und zwei Punkten an dem Halteabschnitt 151 der Walze 104, so daß eine Kugel 107, die auf den Halteabschnitt 151 aufgesetzt ist, durch die Walzen 103 und 104, die synchron durch die Synchronantriebseinrichtung 150 rotierend angetrieben werden, gedreht werden kann, jedoch zwischen den Kontaktflächen 152 und 153 gehalten ist, so daß ihre Bewegung entlang der Walzen 103 und 104 beschränkt ist.

Fig. 5(A) zeigt den Zustand der Kugel 107, angeordnet auf der Walze 103, während Fig. 5(B) den Zustand der Kugel 107 angeordnet auf der Walze 104 zeigt. Wie aus Fig. 5(B) deutlich ist, bilden die Kontaktoberflächen 152 und 153 des Halteabschnittes 151 in ihrer Form Teilkugeloberflächen und der Kugelradius R ₀ jeder der Teilkugelflächen ist gleich dem Radius der Walze 104 und die Mitte O ₂ jeder Kugel liegt auf der Drehachse der Walze 104. So gehen die Umfänge der Kontaktflächen 152 und 153 glatt in die Zylinderfläche der Walze 104 über und eine Kugel 107, angeordnet auf dem Halteabschnitt 151, bleibt in konstanter Berührung mit jeder der Kontaktflächen 152 und 153.

Nachfolgend wird eine Erläuterung der Funktion der Drehantriebsvorrichtung für eine Kugel gegeben.

Zuerst wird eine Kugel 107 auf den Walzen 103 und 104 angeordnet, so daß sie insgesamt an drei Punkten gelagert ist: ein Punkt auf der Walze 103 und zwei Punkte auf dem Halteabschnitt 151 der Walze 104. Da infolge dieser Dreipunktlagerung oder "-aufhängung" die Aufnahme der Kugel 107 stabil ist, ist sie in der Lage, sich in Umfangsrichtung der Walzen 103 und 104 zu drehen, jedoch ist ihre Bewegung in axialer Richtung durch den Halteabschnitt 151 der Walze 104 beschränkt, so daß keinerlei Rollbewegung der Kugel 107 vor und zurück entlang der Walzen 103 und 104 auftritt. Als nächstes beginnt die Synchron-Antriebseinrichtung 150 zu arbeiten und die Drehscheibe 139, die in Rollkontakt mit der Abtriebsachse 136 des Drehantriebsmotors 105 ist, beginnt sich zu drehen, so daß das Walzenpaar 103 und 104, das in Rollberührung mit der Drehscheibe 139 ist, gleichzeitig beginnt, sich mit gleichen Tangentialgeschwindigkeiten zu drehen. Die Walzen 103 und 104, die angetrieben werden, derart, daß sie sich mit gleichen Tangentialgeschwindigkeiten drehen, führen jeweils zu einem Antriebsdrehmoment an der Kugel 107.

Wie in Fig. 5(A) gezeigt ist, nimmt der Punkt, an dem die Kugel 107 durch die Walze 103 gelagert ist, das Antriebsdrehmoment mit der obigen Tangentialgeschwindigkeit auf und bewegt sich auf einer Kreisbahn mit einem Radius gleich dem Radius r ₀ der Kugel 107. Wenn so die Winkelgeschwindigkeiten der Walzen 103 und 104 beide gleich ω ₀ sind, ihre Tangentialgeschwindigkeit als V ₀ gegeben ist und der Radius der Kugel 107 mit r ₀ bezeichnet ist, wird die Kugel 107 rotierend angetrieben, so daß die Winkelgeschwindigkeit eines Großkreises auf ihrer Kugeloberfläche mit dem Radius r ₀ rechtwinklig zu der Drehachse der Achse der Kugel A ₁ ergibt zu ω ₁ V ₀/r ₀.

Andererseits nehmen die Punkte, an denen die Kugel 107 durch die Walze 194 gelagert ist, das Antriebsdrehmoment mit einer Tangentialgeschwindigkeit auf, die derjenigen der Punkte auf der Teilkugelfläche des Halteabschnittes 151, auf dem die Kugel 107 gelagert ist, entspricht, anstelle der obigen Tangentialgeschwindigkeit. Dieses Drehmoment wirkt in einem Kreis mit einem Radius, der gleich dem Abstand ist, welchen der Kontaktpunkt und die Drehachse A ₁ der Kugel 107 voneinander aufweist. Nimmt man R als den Winkel, unter dem das Liniensegment N, das den Krümmungsmittelpunkt O ₂ der Teilkugelfläche des Halteabschnittes 151 und die Mitte O ₁ der Kugel 107 miteinander verbindet, die Drehachse A ₂ der Walze 104 schneidet, stellt die Kugel 107 einen Kontakt mit der Kontaktfläche 152 (153) an einem Kontaktpunkt P ₁ her und der Drehradius r ₁ dieses Kontaktpunktes P ₁ wird durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt:

r₁ = r₀ · sin R.

Der Drehradius R ₁ des Kontaktpunktes P ₁ auf Seiten der Walze 104 wird durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt:

R₁ = R₀ · sin R.

Wenn daher die Walze 104 sich mit einer Winkelgeschwindigkeit ₀ dreht, wird die Tangentialgeschwindigkeit V ₁ am Kontaktpunkt P ₁ durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt:

V₁ = R₁ · ω₀ = R₀ · sin R · ω₀.

Im Ergebnis dessen ist die Tangentialgeschwindigkeit der Kugel 107 ebenfalls R ₀ · sinR. ₀ und ihre Winkelgeschwindigkeit ₂ wird durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt:

ω₂ = R₀ · sin R · l₀/r₁
R₀ · sin R · ω₀/(r₀ · sin R)
ω₀ · R₀/r₀ = V/r₀ = ω₁

Aus der obigen Gleichung ist ersichtlich, daß die Kugel 107 so angetrieben ist, daß sie mit gleichen Geschwindigkeiten am Lagerungspunkt durch die Walze 103 und an den Lagerungspunkten, an denen sie durch die Walze 104 in dem Halteabschnitt 151 gelagert ist, angetrieben wird. Daher dreht sich die Kugel 107 stabil mit einer gewünschten Geschwindigkeit und es wird kein Hindernis für die Messung der Oberflächenrauhigkeit der Kugel 107 gebildet. Die die Messung ausführende Bedienungsperson ist in der Lage, die Oberflächenrauhigkeit der Kugel 107 festzustellen, die sich stabil mit der gewünschten Geschwindigkeit innerhalb eines Meßgerätes 100 dreht, wobei die Oberflächenrauhigkeit auf der Grundlage der Erfassung von dem Spitzenkontaktabschnitt 118 ermittelt wird.

Das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.

Durch Ausbildung eines Halteabschnittes auf einer Walze 104 des Walzenpaares 103, 104, auf dem eine Kugel 107 angeordnet ist, wird die Kugel 107 zwischen einem Paar Kontaktflächen 152 und 153 gehalten und somit an zwei Punkten gelagert, um ihre Bewegung in Richtungen rechtwinklig zu dieser Eingriffsrichtung zu begrenzen, insbesondere in axialer Richtung der Walze 104 zu begrenzen, so daß die Kugel 107 in einer speziellen Lage gehalten wird und das Problem, daß die Kugel sich in axialer Richtung der Walzen 103 und 104 bewegt, nicht auftritt.

Durch Ausbilden der beiden gegenüberliegenden Oberflächen, die den Halteabschnitt 151 bilden, als Teilkugelflächen, deren Krümmungsmittelpunkte auf der Drehachse der Walze 104 liegen und deren Durchmesser gleich demjenigen der Walze 104 sind, und durch Anordnen der Walzen 103 und 104 derart, daß sie mit gleichen Tangentialgeschwindigkeiten rotieren, nimmt eine Kugel 107, die auf den Walzen 103 und 104 angeordnet ist und durch diese angetrieben wird, unabhängig von der Tangentialgeschwindigkeit der Walzen 103 und 104 oder den Radien der Walzen 103 und 104 ein Antriebsdrehmoment von gleicher Winkelgeschwindigkeit von beiden Walzen 103 und 104 auf. Daher rotiert die Kugel 107 mit der gewünschten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl stabil und bildet kein Hindernis für die Messung der Oberflächenrauhigkeit der Kugel 107.

Es wird darauf hingewiesen, daß das Walzenpaar 103 und 104 durch die Synchron-Antriebseinrichtung 150 mit gleichen Tangentialgeschwindigkeiten angetrieben werden kann, wobei die synchrone Antriebseinrichtung 150 eine rotierende Scheibe 139 enthält, die in Rollkontakt mit jeder der Walzen 103 und 104 ist, sowie einen Drehantriebsmotor 105 aufweist.

Da die Winkelgeschwindigkeit der Kugel 107 automatisch durch die Walzen 103 und 104 bestimmt wird, besteht keine Notwendigkeit, Kontaktnuten etc. an jeder der beiden Walzen auszubilden, wie dies herkömmlicherweise üblich ist. Es besteht auch keine Notwendigkeit für solche Einstellungen oder Einrichtungen, wie Ausarbeitung oder Treffen der Nuten an beiden Walzen, so daß die Herstellung vereinfacht werden kann.

Da außerdem die Walzen 103 und 104 als ein Paar Stangen ausgebildet sind, die sich parallel zueinander erstrecken, kann ein Fall- oder Hohlzylinder oder ein anderer zylindrischer Drehkörper in dem Raum zwischen ihnen und entlang der Walzen 103, 104 sich erstreckend angeordnet werden und die Oberflächenrauhigkeit auf seiner Umfangsfläche kann gemessen werden, so daß die vorliegende Erfindung auch ein weites Anwendungsfeld bei der Oberflächenmessung von anderen Körpern als Kugeln besitzt.

Da ein Rollkontakt in der Synchron-Antriebseinrichtung 150 für die Übertragung der Rotation von der Ausgangsachse 136 des Drehantriebsmotors 105 auf die Drehscheibe 139 und auf die zwei Walzen 103 und 104 angewandt wird, ist die Drehübertragung glatt und gleichmäßig und das Auftreten von Spiel oder Ungleichmäßigkeit in der Rotation kann vermindert werden, um genaue Drehfördervorgänge zu erlauben. Daher kann die Genauigkeit der Synchronisation der gemessenen Daten in Bezug auf die Winkellage in einem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät verbessert werden, um hochpräzise Meßergebnisse zu erhalten.

Da die Zylinderflächen der Walzen 103 und 104 durch den Rollkontakt mit der Drehscheibe 139 angetrieben werden, sind die Tangentialgeschwindigkeiten beider Walzen 103 und 104 automatisch angeglichen, so daß keine Begrenzung für die Radien der Walzen 103 und 104 besteht und somit die Erfindung auf die Messung eines weiten Bereiches von Kugeln 107 anwendbar ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Zylinderflächen der Walzen 103 und 104 und der Kontaktflächen 152 und 153, gemeinsam mit den Teilen der Drehscheibe 139, der Abtriebsachse 136 des Drehantriebsmotors 105 und der anderen Teile, die in Rollkontakt miteinander stehen, mit einem Material beschichtet sein können, das einen geeignet großen Reibungskoeffizienten aufweist oder Materialfolien können angewandt werden, um das Drehmoment zu erhöhen, das übertragen wird, und um einen zuverlässigeren und genaueren Drehantrieb zu erreichen.

Die Achsenlagerungen für die Drehscheibe 139 und die Walzen 103 und 104 können auch in geeigneter Weise mit Kugellagern od.dgl. besetzt sein, um den Drehwiderstand zu vermindern und die Gleichmäßigkeit der Drehbewegung zu erhöhen.

Die Synchron-Antriebseinrichtung 150 ist auch nicht auf die Verwendung einer Rotationsscheibe 139 und einen Drehantriebsmotor 105, wie in dem obigen, bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben, begrenzt, sondern es kann jede geeignete Vorrichtung od.dgl. praktisch verwendet werden, solange sie von einem Aufbau ist, mit dem ein Paar Walzen 103 und 104 synchron angetrieben werden kann.

Bezüglich der radialen Abmessungen, der Länge und Materialien für die Walzen 103 und 104, die Drehplatte 139, die Abtriebsachse 136 und die anderen Teile, können diese so ausgewählt werden, wie dies erforderlich ist, während die Geschwindigkeiten und die Art des Drehantriebsmotors 105, die Form und das Material für den Rahmen 102 und die anderen Teile in Abhängigkeit von ihrer praktischen Verwendung in geeigneter Weise ausgewählt werden können.

Insbesondere kann der Außendurchmesser der Walzen 103 und 104 jederzeit während der Messung geändert werden und die beiden Walzen 103 und 104 können einen unterschiedlichen Außendurchmesser aufweisen, solange die Walzen 103 und 104 in festem Kontakt sind. Infolge der gemeinsamen Drehplatte 139 werden ihre Tangentialgeschwindigkeiten automatisch in Übereinstimmung gebracht, so daß die Kugel 107 jederzeit stabil angetrieben wird.

In dem vorerwähnten, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Walzen 103 und 104 beide stangenförmig und ein Halteabschnitt 151 ist in der Mitte der einen Walze 104 mit zwei halbkugelförmigen Kontaktflächen 152 und 153, die einander zugewandt sind, ausgebildet, jedoch können die Walze 104 und die Kontaktflächen 152 und 153 auch durch eine andere Einrichtung gebildet werden.

Zum Beispiel können zwei Kugeln von gleichem Radius, verbunden durch einen Verbindungsabschnitt 154 von kleinem Durchmesser, die eine Walze 104 bilden, welche wie ein Handglockenstiel gebildet ist, so angeordnet werden, daß die Achslinie, die die Mitten der beiden Kugeln miteinander verbindet, parallel zu der Walze 103 verläuft. Mit solch einer Walze 104 bilden die Halbkugelflächen der beiden Kugeln, die einander zugewandt sind, ein Paar Kontaktflächen 152 und 153. In diesem Fall sind natürlich die Krümmungsmittelpunkte dieser Kontaktflächen 152 und 153 die Kugelmitten, so daß die Krümmungsradien der Kontaktflächen 152 und 153 gleich den Kugelradien sind und infolgedessen gleich dem Radius der Walze 104, gebildet durch eine imaginäre Zylinderfläche, die beide Kugeln einhüllt. Durch Antreiben der beiden Kugeln, die die Walze 104 bilden, mit der gleichen Tangentialgeschwindigkeit wie die Walze 103, kann daher im wesentlichen die gleiche Wirkung wie in dem vorerwähnten, bevorzugten Ausführungsbeispiel erreicht werden, so daß die Kugel 107 stabil angetrieben werden kann. Obwohl dies für lange, stangenförmige Werkstücke weniger geeignet ist, könnte das Meßgerät so kompakter ausgeführt werden, wenn es speziell für die Messung von kurzen zylindrischen Drehkörpern oder Kugeln 107 ausgelegt ist.

Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Nasenstückes des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Das Nasenstück 210 eines Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes, das in Fig. 6 gezeigt ist, enthält ein Befestigungsteil 215, befestigt an der Vorderfläche 260 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes 200, Gleitstücke oder Gleitkufen 211 und 212, einen Halter 213, der den Spitzenabschnitt bildet und als Lagerteil für die Gleitstücke 211 und 212 wirksam ist, um diese in einem parallelen Zustand zu halten und eine bewegliche Einrichtung 261, die zwischen dem Befestigungsteil 215 und dem Halter 213 angeordnet ist, um es dem Halter 213 zu ermöglichen, in Bezug auf das Befestigungsteil 215 zu schwenken.

Das Montage- oder Befestigungsteil 215 ist mit einer Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsbohrung 263 versehen, durch die eine Maschinenschraube 262 zur Befestigung des Befestigungsteiles 215 an dem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät 200 hindurchgeht, und ist mit einem Schutzteil 214 versehen, der den Erfassungsarm 217 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes 200 abdeckt und schützt.

Die bewegliche Einrichtung 261 weist auf ein Lagerteil 264, das mit der Spitze des Schutzteiles 214 verbunden und an diesem befestigt ist und noch die Neigung des Halters 213 lagert, eine Blattfeder 265, Innengewinde 267, Druckstück 268 und Einschraubschrauben 269 zur Befestigung der Blattfeder 265 an einem Träger 266 des Lagerungsteiles 264, und Innengewinde 270, ein Druckstück 271 und Einschraubschrauben 272 zur Befestigung der Blattfeder 265 an dem Halter 213. Es wird darauf hingewiesen, daß die bewegliche Einrichtung 261 an beiden Seiten der Spitze des Schutzteiles 214 mit Begrenzungseinrichtungen oder Anschlagstücken 273 versehen ist, um den Bewegungsbereich des Halters 213 in Bezug auf das Befestigungsteil 215 zu begrenzen. Der Halter 213 ist auch mit Durchgangsöffnungen bzw. Durchgangsbohrungen 213 a versehen, durch die die Arbeitsspitze eines Schraubendrehers hindurchtreten kann, wenn die Einschraubschrauben 272 in die Innengewinde 270 eingeschraubt werden.

Nachfolgend wird eine Erläuterung der Wirkungsweise des Nasenstückes 210 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 gegeben.

Es wird darauf hingewiesen, daß Fig. 7 eine perspektivische Darstellung ist, in der die Oberflächenrauhigkeit einer runden Stange mit einem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät gemessen wird, welches das Nasenstück verwendet, das in Fig. 6 gezeigt ist. Fig. 8 ist eine Darstellung einer Einzelheit VII-VII nach Fig. 7. Fig. 9 ist eine teilweise weggebrochene Darstellung einer Einzelheit IX-IX.

Wenn die Oberflächenrauhigkeit eines Drehkörpers, nämlich einer Zylinderstange 216 in Umfangsrichtung gemessen wird, wird zuerst das Nasenstück 210 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes an dem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät 200 angebracht und mit der Maschinenschraube 262 befestigt. Das Zylinderstück 216 wird auf der Drehantriebsvorrichtung 201 plaziert und das Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät 200 wird so angeordnet, daß der Spitzenkontaktabschnitt 218 des Erfassungsarmes 217 in diesem Zustand in Kontakt mit der runden Stange oder Zylinderstange 216 ist. Zu diesem Zeitpunkt berühren die Gleitstücke 211 und 212 die Zylinderstange 216 zu beiden Seiten der Stelle, die gemessen wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß in den Fig. 7 und 9 die Drehantriebsvorrichtung 201 aufweist einen Rahmen 202, gebildet aus einer Bodenplatte 230, einer Rückplatte 231 und Walzenlagerplatten 232 und 233, an denen zwei Walzen 203 und 204 drehbar parallel zueinander angeordnet sind. Die Drehantriebsvorrichtung 201 ist mit einem Drehantriebsmotor 205 versehen, der einen Motorabschnitt 234, ein Untersetzungsgetriebe 235 und einen Tachometer 237, ferner eine Rotationsscheibe 239, die in der Lage ist, das Antriebsdrehmoment des Drehantriebsmotors 205 von der Abtriebsachse 236 des Drehantriebsmotors 205 auf die Walzen 203 und 204 durch Reibungsübertragung über Rollkontakt überträgt, und schließlich eine Einrichtung zum Einstellen des Kontakt- oder Anpreßdruckes aufweist, den die Drehplatte 230 auf die beiden Walzen 203 und 204 für den Rollkontakt ausübt. Die Einrichtung zum Einstellen des Anpreß- oder Kontaktdruckes umfaßt Innengewindebohrungen 274, vorgesehen in der Bodenplatte 230, Einstellschrauben 244, die in die Innengewindebohrungen 274 eingeschraubt werden und eine Halterung 240, die integral mit dem Drehantriebsmotor 205 ausgeführt ist und die in der Lage ist, die Höhenposition des Drehantriebsmotors zu bestimmen. Es wird darauf hingewiesen, daß die Maschinenschrauben 241 so ausgebildet sind, daß sie den Drehantriebsmotor 205 und die Halterung 240 zu einer Einheit verbinden bzw. als Baueinheit bereitstellen. Weitere Maschinenschrauben 242 sind auch vorgesehen, um die Halterung 240 in ihrer bestimmten Höhenlage zu befestigen.

Außerdem ist ein Halteabschnitt 251 auf der Walze 204 der Drehantriebsvorrichtung 201 ausgebildet. Dieser Halteabschnitt 251 umfaßt Kontaktflächen 252 und 253, ausgebildet als Teilkugeloberflächen, deren Kugelmittelpunkte entlang der Drehachse der Walze 204 angeordnet sind und deren Durchmesser gleich demjenigen der Walze 204 sind.

Der Drehantriebsmotor 205 ist mit einer Antriebsquelle und einer Steuereinrichtung (beide nicht gezeigt) über einen Anschluß 238 verbunden, wodurch der Drehantriebsmotor 205 veranlaßt wird, eine Antriebskraft zu erzeugen. Wenn der Drehantriebsmotor 205 sich dreht, wird über die Rotationsscheibe 239 sein Antriebsdrehmoment auf die Walzen 203 und 204 übertragen. Die runde Stange oder Zylinderstange 216 wird durch die Walzen 203 und 204 zur Rotation angetrieben, so daß die Zylinderstange 216 sich in Umfangsrichtung dreht, während der Spitzenkontaktabschnitt 218 des Erfassungsarmes 217 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes 200 mit der Umfangsfläche des Zylinderteiles 216 in Berührung ist, und so wird die Oberflächenrauhigkeit der Zylinderstange 216 in Umfangsrichtung gemessen. Wenn die Querschnittsform der Walzen 203 und 204 nicht tatsächlich perfekte Kreise sind, drehen sich während dieser Messung die Walzen 203 und 204 nicht tatsächlich entlang perfekter Kreislinien, und/oder wenn die Querschnittsform der Zylinderstange 216 tatsächlich in ihrer Form kein perfekter Kreisquerschnitt ist oder andere Unregelmäßigkeiten auftreten, beginnt die Zylinderstange 216 in Richtung der Drehachse sich hin- und herzubewegen oder in Richtung der Drehachse Neigungsbewegungen zu zeigen, wie dies oben erläutert wurde. Wenn diese unregelmäßigen oder Neigungsbewegungen z.B. Bewegungen sind, bei denen die in Fig. 8 linke Seite der Zylinderstange 216 sich nach unten bewegt und die rechte Seite anhebt, trennt sich die Zylinderstange 216 von dem Gleitstück 211, während es mit größerer Kraft durch das Gleitstück 212 druckbelastet wird. Sogar der Druck von der Zylinderstange 216, der das Gleitstück 212 nahezu senkrecht nach oben drückt, findet Widerstand in der elastischen Kraft der Blattfeder 265, die dazu neigt, den Halter 213 um seine Lagerung 266 in Fig. 8 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Wenn der Halter 213 in Fig. 8 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, dreht sich der Gleitschuh 212, gelagert durch den Halter 213, ebenso in gleicher Weise um die Lagerung 266 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 8, so daß das Gleitstück 211 in der Lage ist, seinen Kontaktzustand mit der Zylinderstange 216 beizubehalten. Daher bleiben selbst dann, wenn die Zylinderstange 216 sich unregelmäßig hin- und herbewegt oder neigt, die Gleitstücke 211 und 212 in beständiger Anlage an der Zylinderstange 216 zu beiden Seiten der Stelle, die gemessen wird. Da die Gleitstücke 211 und 212 somit wirksam sind, um den Spitzenkontaktabschnitt 218 des Erfassungsarmes 217 in einer im wesentlichen festen Lage relativ zu der Zylinderstange 216 zu halten, mißt so der Spitzenkontaktabschnitt 218 nur die Oberflächenrauhigkeit der Zylinderstange 216. Der Wert der gemessenen Oberflächenrauhigkeit wird in einen elektrischen Wert durch Differenzumformer oder dgl. innerhalb des Hauptoberflächen-Rauhigkeitsmeßgerätes 200 umgewandelt und als Ausgangssignal an der Displayseite bereitgestellt.

Die Neigungsbewegung der Zylinderstange 216, die oben erläutert wurde, bezog sich auf den Fall, daß die linke Seite der Zylinderstange 216 in Fig. 8 sich nach unten bewegt und die rechte Seite sich anhebt, jedoch selbst in dem Fall, daß die rechte Seite der Zylinderstange 216 in Fig. 8 sich nach unten bewegt und die linke Seite sich anhebt, wird das Gleitstück 211 durch die Zylinderstange 216 druckbelastet und der Halter 216 schwenkt um die Lagerung 266 des Lagerteiles 264 in Fig. 8 im Uhrzeigersinn, so daß die Gleitstücke 211 und 212 ihre Berührung mit der Zylinderstange 216 zu beiden Seiten der Meßstelle fortsetzen bzw. beibehalten.

Selbst wenn eine Neigung in Richtung der Drehachse der Zylinderstange 216, die gemessen werden soll, auftreten würde, bleibt der Spitzenkontaktabschnitt 218 des Erfassungsarmes 217 im wesentlichen in einer festen Lage relativ zu der Zylinderstange 216, so daß der Spitzenkontaktabschnitt 218 nur die Oberflächengenauigkeit der Zylinderstange 216 mißt und somit die Messung keine Fehler infolge einer Hin- und Herbewegung oder einer Neigungsbewegung der Zylinderstange 216 aufweist.

Nachfolgend wird eine Erläuterung der Messung der Oberflächenrauhigkeit einer Kugel 207 auf der Grundlage der Fig. 10 bis 12 gegeben. Die Kugel 207 ist auf der Walze 203 und dem Halteabschnitt 251 der Walze 204 der Drehantriebsvorrichtung 201 angeordnet. Als nächstes dreht sich der Drehantriebsmotor 205, wenn Energie zu diesem über einen Anschluß 238 zugeführt wird, so daß die Abtriebsachse 236 über die Rotationsplatte 239 die Walzen 203 und 204 veranlaßt, sich mit gleichen Tangentialgeschwindigkeiten zu drehen. Da die Kugel 207 durch die vorerwähnte Vorrichtung so angetrieben wird, daß sie an beiden Lagerungsstellen, an denen sie durch die Walze 203 und den Halteabschnitt 251 der Walze 204 gelagert ist, sich mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten dreht, rotiert die Kugel 207 stabil.

Wenn dann, während sich die Kugel 207 dreht, eine Auslenkungsbewegung beginnt aufzutreten, die z.B. um die Stelle der Kontaktflächen 252 und 253 des Halteabschnittes 251, an denen die Kugel 207 gelagert ist, zentriert ist, in einer Weise ähnlich zu der Neigungs- bzw. Auslenkungsbewegung eines Zylinderstabes 216, wie vorbeschrieben, drückt die Kraft, die beginnt, die Kugel 207 auszulenken, gegen den Gleitschuh 212. Diese Druckbelastung des Gleitstückes 212 veranlaßt den Halter 213 um die Lagerung 266 des Lagerteiles 264 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 12 sich zu drehen, so daß das Gleitstück 211 durch die Drehung des Halters 213 in Richtung der Kugel 207 gedrückt wird und somit der Kugel 207 folgt und den Kontakt mit dieser aufrecht erhält. Wenn eine Verlagerungsbewegung beginnt aufzutreten, die um die Position an den Kontaktflächen 252 und 253 des Halteabschnittes 251, an denen die Kugel 207 gelagert ist, zentriert ist, folgt durch die gleiche Wirkung der beweglichen Einrichtung 261 das Gleitstück 212 ebenfalls der Kugel 207 und behält ihren Kontakt mit dieser bei. Daher behält selbst dann, wenn eine Neigungs- oder Auslenkungsbewegung in der Richtung der Drehachse weg von dem Anfangszustand auftritt, der Spitzenkontaktabschnitt 218 des Erfassungarmes 217 eine im wesentlichen feste Lage relativ zu der Kugel 207 bei, so daß der Spitzenkontaktabschnitt 218 nur die Oberflächenrauhigkeit der Kugel 207 erfaßt und somit die Messung keinen Fehler infolge einer Neigungs- oder Auslenkungsbewegung der Kugel 207 aufweist.

Nachfolgend folgt eine Erläuterung eines weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung auf der Grundlage der Fig. 13 bis 17. Das Nasenstück 210 eines Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes enthält, wie in Fig. 13 gezeigt ist, ein Befestigungsteil oder Montageteil 215, befestigt an der Vorderfläche 260 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes 200, Gleitstücke 211 und 212, einen Halter 213, der der Spitzenabschnitt ist, und wirksam ist, um in parallelem Zustand zueinander die Gleitstücke 211 und 212 zu lagern, und eine bewegliche Einrichtung 261, angeordnet zwischen dem Befestigungsteil 215 und dem Halter 213, um es dem Halter 213 zu ermöglichen, in bezug auf das Befestigungsteil 215 zu schwenken.

Das Befestigungsteil 215 ist mit einer Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsbohrung 263 versehen, durch die eine Maschinenschraube 262 hindurchgeht, um das Befestigungsteil 215 an dem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät 200 zu befestigen sowie ein Schutzteil 214, welches den Erfassungsarm 217 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes 200 abdeckt und schützt.

Die bewegliche Einrichtung 261 umfaßt im wesentlichen ein Lagerungsteil 264, das an der Spitze des Schutzteiles 214 des Befestigungsteiles 215 angeordnet und befestigt ist und die Neigungsbewegung des Halters 213 lagert, lagern 280 und 281, ein Halteteil 282, das mit dem Lagerungsteil 264 verbunden und an diesem befestigt ist und mit dem Lager 280 und 281 übereinstimmend verbunden und gehalten sind, und ein Schwenklagerteil 283, das auf den Halter 213 geschraubt ist und an dem die Lager 280 und 281 schwenkbar gelagert sind. Die Bewegungseinrichtung 261 ist unter Verwendung von Maschinenschrauben 269 montiert, um das Halteteil 282 an dem Lagerungsteil 264 anzubringen und zu befestigen, durch Ausrichten der Lager 280 und 281 mit der Durchgangsbohrung 284 in dem Halteteil 282 von jeweils gegenüberliegenden Richtungen, Einsetzen des Halteteiles 282 in einen Ausschnitt 286 in dem Halter 213 mit einer Unterlegscheibe 285 in Kontakt mit dem Lager 281, unter Eindrücken des Schwenklagerteiles 238 durch die Lager 280 und 281 und die Bohrung 287 in dem Halter 213 und anschließendes Verbinden des Schwenklagerteiles 283 mit dem Halter 213 durch Einschrauben in diesen.

Nachfolgend wird eine Erläuterung für die Verwendung des Nasenstückes 210 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes gegeben. Wenn die Oberflächenrauhigkeit eines Drehkörpers, nämlich einer Zylinderstange 216 in Umfangsrichtung gemessen wird, wird zuerst das Nasenstück 210 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes an dem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät 200 angebracht und mit der Maschinenschraube 262 befestigt. Die Zylinderstange 216 wird auf der Drehantriebsvorrichtung 201 positioniert und das Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät 200 wird so angeordnet, daß der Spitzenkontaktabschnitt 218 des Erfassungsarmes 217 in diesem Zustand in Berührung ist mit dem Zylinderstab 216 (s. Fig. 14 und 15). Zu diesem Zeitpunkt berühren die Gleitstücke 211 und 212 die Zylinderstange zu beiden Seiten der Stelle, die gemessen werden soll. Wenn in diesem Fall Energie über einen Anschluß 238 zu dem Drehantriebsmotor 205 zugeführt wird, wird die Drehantriebsvorrichtung 201 aktiviert und die Walzen 203 und 204 treiben die Zylinderstange 216 zur Drehung in Umfangsrichtung an. Diese Drehung gestattet es, daß die Oberflächenrauhigkeit der Zylinderoberfläche des Zylinderstabes 216 gemessen wird. Wenn während dieser Messung eine Neigung, Rüttelbewegung oder Verlagerungsbewegung der Zylinderstange 216 wie in dem früheren, bevorzugten Ausführungsbeispiel, beginnt aufzutreten, veranlaßt die Kraft von einem der Gleitstücke 211 und 212, auf das der größere Druck ausgeübt wird, den Halter 213 dazu, sich um das Schwenklagerteil 283 in Richtung des Gleitstückes auf der Seite zu drehen, auf der kein Druck wirksam ist. Daher behalten die Gleitstücke 211 und 212 ihren Kontakt mit der Zylinderstange 216 zu beiden Seiten der Stelle, die gemessen werden soll, bei. Somit verbleibt der Spitzenkontaktabschnitt 218 des Erfassungsarmes 217 im wesentlichen in einer festen Lage relativ zu der Zylinderstange 216, so daß der Spitzenkontaktabschnitt 218 nur die Oberflächenrauhigkeit der Zylinderstange 216 mißt und somit die Messung keine Fehler infolge einer Neigungsbewegung der Zylinderstange 216 enthält.

Fig. 17 zeigt den Fall der Messung der Oberflächenrauhigkeit der Kugel 207 unter Verwendung des Nasenstückes 210 des Oberflächenrauhigkeitsmeßgerätes. Obwohl die Kugel 207 durch die Drehantriebsvorrichtung 201 rotierend angetrieben wird, wird selbst dann, wenn die Kugel 207 beginnen würde, sich hin- und hergehend bzw. auf- und abwärts um ihren Lagerpunkt an den Kontaktflächen 252 oder 253 des Halteabschnittes 251 der Walze 204 zu bewegen, die Bewegungseinrichtung 261 wirksam sein, um den Folgekontakt der Gleitstücke 211 und 212 auf der Kugel 207 aufrechtzuerhalten, mit dem Ergebnis, daß der Spitzenabschnitt 218 des Erfassungsarmes 217 eine im wesentlichen feste Lage relativ zu der Kugel 207 beibehält. Daher mißt der Spitzenkontaktabschnitt 218 nur die Oberflächenrauhigkeit der Kugel 207 und so enthält das Meßergebnis keine Fehler infolge einer Schwankungsbewegung der Kugel 207.

Wie oben beschrieben, wird mit dem Nasenstück, das in dieser Erfindung verwendet wird, durch Anordnen zwischen einem Befestigungsabschnitt für die Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät und an dem Spitzenabschnitt, welches Gleitstücke hält, die verwendet werden, um die Relativpositionen des Gegenstandes, der gemessen werden soll, und dem Taster, beizubehalten, mit einer Bewegungseinrichtung, die es diesen beiden Abschnitten ermöglicht, relativ zueinander um eine Achse in der Richtung, in der sich der Taster erstreckt, zu schwenken erreicht, daß selbst dann, wenn eine solche Verschwenkung auftritt während der Gegenstand, der gemessen werden soll, sich dreht um gemessen zu werden, der Spitzenabschnitt beständig in einer im wesentlichen festen Lage relativ zu dem Gegenstand, der gemessen werden soll, verbleibt, so daß nur die Oberflächenrauhigkeit gemessen werden kann, ohne daß der Meßwert einen Fehler einschließt, der infolge der Schwenk- oder Neigungsbewegung des Gegenstandes, der gemessen werden soll, entsteht.

Die Erfindung betrifft ein Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät, das mit einer Drehantriebsvorrichtung versehen ist, die so gestaltet ist, daß zwei Walzen einen Drehkörper oder eine Kugel an drei Punkten lagert, das Antriebsdrehmoment, das auf die Kugel an diesen drei Punkten übertragen wird, diesen allen eine gleiche Tangentialgeschwindigkeit gibt und eine bewegliche Einrichtung zwischen dem Befestigungsabschnitt zur Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät selbst und einem Spitzenabschnitt, welcher Gleitstücke hält, die in Kontakt mit dem Gegenstand, der gemessen werden soll, sind, aufweist, derart, daß diese beiden Abschnitte in der Lage sind, relativ zueinander um eine Achse in der Richtung, in der sich der Taster erstreckt, zu schwenken. Die Oberflächenrauhigkeit in Umfangsrichtung des Drehkörpers kann so exakt und stabil gemessen werden.

Claims

1. Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät, gekennzeichnet durch
eine Drehantriebsvorrichtung (150, 201), die zwei Walzen (103, 104, 203, 204) enthält, deren Achsen parallel zueinander angeordnet sind, um einen Rotationskörper, vorzugsweise eine Kugel (207), zu lagern, die auf diesen angeordnet ist, und
eine Drehantriebseinrichtung, die einen Drehantriebsmotor (105, 205) aufweist, der verwendet wird, um die beiden Walzen (103, 104, 203, 204) anzutreiben, um in gleichen Richtungen mit gleichen Tangentialgeschwindigkeiten angetrieben zu werden,
wobei ein Halteabschnitt (151, 251) zur Lagerung der Kugel (207) auf einer (104, 204) der beiden Walzen (103, 104, 203, 204) ausgebildet ist, und ein Paar Oberflächen (152, 153, 252, 253), die den Halteabschnitt (151, 251) bilden und einander axial entlang der Walzen (103, 104, 203, 204) zugewandt sind und die die Form von Teilkugelflächen aufweisen, deren Mittelpunkte entlang der Drehachse der Walze (104) angeordnet sind, und deren Durchmesser gleich denjenigen der Walzen (104, 204) sind.

2. Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Nasenstück (210), welches aufweist
einen Kontaktabschnitt (218), welcher Kontakt mit einem Gegenstand (207, 216) herstellt, der gemessen werden soll und der die Oberflächenrauhigkeit erfaßt,
einen Detektorarm (217), der den Kontaktabschnitt (218) in seiner Spitze hält,
einen Satz von Führungsstücken (211, 212), die parallel zueinander an beiden Seiten des Kontaktabschnittes (217) angeordnet sind, die in Berührung sind mit dem Gegenstand (207, 216), der gemessen werden soll, gemeinsam mit dem Kontaktabschnitt (218), wenn der Kontaktabschnitt (218) so angeordnet ist, daß er in Berührung ist, mit dem Gegenstand (207, 216), der gemessen werden soll,
eine Bewegungseinrichtung (261), die es dem Satz Gleitstücke (211, 212) ermöglicht, um die Richtung der Erstreckung des Erfassungsarmes (217) als einer Achse zu schwenken.

3. Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die bewegliche Einrichtung (261) eine Blattfeder (265) aufweist, die zwischen einem Befestigungsabschnitt (215) zur Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät (200) selbst und einem Spitzenabschnitt (218) angeordnet ist.

4. Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Einrichtung ringförmige Lager (280, 281) aufweist, eingeschlossen zwischen dem Befestigungsabschnitt (215) zur Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät (200) selbst und dem Spitzenabschnitt (218) und einem Schwenklagerteil (283), auf dem die Lager (280, 281) schwenkbar gelagert sind.

5. Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebsvorrichtung eine Drehscheibe (239) enthält, die sich durch Aufnahme des Antriebsdrehmomentes von dem Drehantriebsmotor (205) dreht und die das Antriebsdrehmoment auf die zwei Walzen (103, 104, 203, 204) durch Reibungsübertragung übertragen kann, und eine Druckeinstelleinrichtung (240, 242) vorgesehen ist, die nahe der Drehscheibe (239) angeordnet ist und in der Lage ist, den Kontaktdruck, mit der die Drehscheibe (239) in Rollkontakt mit den zwei Walzen (103, 104, 203, 204) bleibt, einzustellen.

6. Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Nasenstück (210) aufweist, welches enthält
einen Kontaktabschnitt (218), welcher Kontakt mit einem Gegenstand (207, 216) herstellt, der gemessen werden soll und die Oberflächenrauhigkeit erfaßt,
einen Erfassungsraum (217), der den Kontaktabschnitt (218) in seiner Spitze hält,
einen Satz Gleitstücke (211, 212), die parallel an beiden Seiten des Kontaktabschnittes (218) angeordnet sind und die gemeinsam mit dem Kontaktabschnitt (218) in Berührung mit dem Gegenstand (207, 216), der gemessen werden soll, sind, wenn der Kontaktabschnitt (218) sich in Berührung mit dem Gegenstand (207, 216), der gemessen werden soll, befindet,
eine Bewegungseinrichtung (261), die es dem Satz Gleitstücke (211, 212) ermöglicht, um die Richtung der Erstreckung des Erfassungsarmes (217) als einer Achse zu schwenken.

7. Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung (261) eine Blattfeder (265) enthält, die zwischen einem Befestigungsabschnitt (215) zur Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät selbst und einem Spitzenabschnitt (218) angeordnet ist.

8. Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Einrichtung (261) aus ringförmigen Lagern (280, 281) besteht, die zwischen dem Befestigungsabschnitt (215) für die Befestigung an dem Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät (200) selbst und dem Spitzenabschnitt (218) angeordnet sind und ein Schwenklagerteil (283) vorgesehen ist, auf dem die Lager (280, 281) schwenkbar gelagert sind.