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Kontaktlose Messvorrichtung für Oberflächenrauheit - Dokument DE69828568T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69828568T2 02.03.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000916922
Titel Kontaktlose Messvorrichtung für Oberflächenrauheit
Anmelder Mitutoyo Corp., Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Matsumiya, Sadayuki, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken, JP;
Nakazawa, Nobuyuki, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken, JP;
Arai, Masanori, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken, JP
Vertreter U. Knoblauch und Kollegen, 60322 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69828568
Vertragsstaaten DE, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.11.1998
EP-Aktenzeichen 983092057
EP-Offenlegungsdatum 19.05.1999
EP date of grant 12.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse G01B 11/30(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse G01B 21/04(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum berührungslosen Messen einer Oberflächenrauhigkeit. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine solche Vorrichtung, die zum berührungslosen Messen der Rauhigkeit einer Meßoberfläche eines Werkstücks mittels einer Koordinatenmeßmaschine geeignet ist.

Eine Vorrichtung zum nicht berührungsfreien Messen einer Oberflächenrauhigkeit, bei der ein Taststift mit der Meßoberfläche des Werkstücks zur Anlage gebracht und darauf bewegt wird, wobei eine Verschiebung des Taststifts als elektrisches Signal dargestellt und die Rauhigkeit der Meßoberfläche durch Verarbeitung des elektrischen Signals gemessen wird, ist als Oberflächenrauhigkeits-Meßvorrichtung zum Messen der Rauhigkeit einer Meßoberfläche eines Werkstücks bekannt. Ferner ist eine berührungslos arbeitende Oberflächenrauhigkeits-Meßvorrichtung bekannt, bei der ein Laserstrahl auf die Meßoberfläche des Werkstücks gerichtet wird und als Maß für die Rauhigkeit der Meßoberfläche des Reflektionsverhältnisses des Laserstrahls herangezogen wird. Vorrichtungen zum berührungslosen Messen einer Oberflächenrauhigkeit sind beispielsweise in der DE-A-34 28 435 und der JP-A-09 033 237 offenbart.

In den letzten Jahren muß neuerdings zusätzlich zu den herkömmlichen Längenmessungen die Oberflächenrauhigkeit gleitender Teile des Kraftfahrzeugmotors gemessen werden, um das Verhältnis der Länge des Fahrtweges zum Brennstoffverbrauch zu verbessern.

Um dieser Forderung nachzukommen, ist erwogen worden, einen Tastkopf der berührungslos arbeitenden Oberflächenrauhigkeits-Meßvorrichtung an einer (dreidimensionalen) Koordinatenmeßmaschine zum Messen als In-Line-Einrichtung anzubringen.

Wenn jedoch der berührungslos arbeitende Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf einfach an einer Koordinatenmeßmaschine angebracht wird, treten die folgenden Nachteile auf.

  • 1) Der berührungslos arbeitende Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf muß so angeordnet werden, daß seine Detektionsoberfläche einen vorbestimmten Abstand von der Meßoberfläche hat. Die Koordinatenmeßmaschine kann jedoch nicht die Lage der Meßoberfläche erkennen, so daß eine Eichung äußerst schwierig ist.
  • 2) Da mit einem berührungslos arbeitenden Oberflächenrauhigkeits-Meßkopf nur die Rauhigkeit gemessen werden kann, selbst wenn er das Werkstück berührt, kann die Koordinatenmeßmaschine nicht die gegenseitige Berührung feststellen, was zu einer Beschädigung des berührungslos arbeitenden Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes und der Koordinatenmeßmaschine selbst führen kann.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine berührungslos arbeitende Oberflächenrauhigkeits-Meßmaschine anzugeben, die die erwähnten herkömmlichen Probleme löst, eine Beschädigung durch eine Kollision mit dem Werkstück verhindern kann und eine geeignete Position eines berührungslos arbeitenden Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs einstellen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum berührungslosen Messen einer Oberflächenrauhigkeit hat einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen eines beweglichen Abschnitts, einen berührungslos arbeitenden Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf, der an dem beweglichen Abschnitt des Bewegungsmechanismus angebracht und so ausgebildet ist, daß er die Rauhigkeit einer Meßoberfläche berührungslos mißt. Die berührungslos arbeitende Oberflächenrauhigkeits-Meßvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner aufweist: einen an dem beweglichen Abschnitt angebrachten Berührungssignalgeber mit einem Taststift, der so ausgebildet ist, daß er in eine neutrale Lage (oder Ruhelage) zurücksetzbar ist, wobei die Vorrichtung einen Berührungssignalgenerator aufweist, der so ausgebildet ist, daß er ein Berührungssignal erzeugt, wenn der Taststift verschoben wird, wobei der Taststift ein spitzes Ende aufweist, das um einen Betrag über die Detektionsoberfläche des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes hinaus vorsteht.

Vorzugsweise ist der Betrag, um den der Taststift vorsteht, größer als die Strecke, um die der Taststift verschoben wird, um durch seine Massenträgheit überzulaufen, wenn der Taststift an der Meßoberfläche anschlägt, was bewirkt, daß der Berührungssignalgeber ein Berührungssignal erzeugt, durch das der Antrieb des Bewegungsmechanismus angehalten wird.

Vorzugsweise hat der Berührungssignalgeber einen Aufbau, bei dem der Taststift ohne Beschädigung gegen den Überlauf verschoben und in eine Anfangslage (oder Ruhelage) zurückgesetzt werden kann. Für solch einen Ausweichmechanismus des Taststifts können herkömmliche Konstruktionen zur elastischen Verschiebung in eine Richtung bis zum Anschlag an einem Werkstück verwendet werden, z.B. eine Konstruktion, bei der der Taststift durch eine Feder oder dergleichen schwebend gelagert wird.

Zum Einstellen des berührungslosen Tastkopfs in einem optimalen Abstand zur Meßoberfläche wird der berührungslose (berührungslos arbeitende) Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf dicht an die Meßoberfläche herangebracht. Dann berührt der Taststift des Berührungssignalgebers die Meßoberfläche und wird verschoben, so daß der Berührungssignalgeber ein Berührungssignal erzeugt.

Dann werden der Betrag, um den der Taststift relativ zur Detektionsoberfläche des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes über- bzw. vorsteht, und der optimale Abstand des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes von der Meßoberfläche vorab gespeichert. Der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf kann dadurch auf den optimalen Abstand zur Meßoberfläche eingestellt werden, daß der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf bis dicht an die oder von der Meßoberfläche weg in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem Überstandsbetrag und dem optimalen Abstand verschoben wird. Daher kann der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf in eine geeignete Lage relativ zum Werkstück gebracht und eine Beschädigung durch eine Kollision mit dem Werkstück vermieden werden.

Wenn der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf zur Meßoberfläche hin verschoben wird, während der Taststift des Berührungssignalgebers an der Meßoberfläche in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Überstandsbetrag des Taststifts relativ zur Detektionsoberfläche des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes und dem optimalen Abstand des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes von der Meßoberfläche anliegt, ist es für den Berührungssignalgeber vorteilhaft, einen Ausweichmechanismus zur Wegbewegung von der Meßoberfläche aufzuweisen. Als ein derartiger Ausweichmechanismus kann irgendein herkömmlicher Bewegungsmechanismus, z.B. eine Kombination aus einer Führungsschiene und einem Motor oder ein Luftzylinder anwendbar sein.

Wenn jedoch kein Berührungssignalgeber-Ausweichmechanismus vorgesehen ist, können der Berührungssignalgeber oder die Meßoberfläche beschädigt werden. Daher ist es vorteilhaft, wenn der Überstandsbetrag des Taststiftes relativ zur Detektionsoberfläche des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes kleiner als der optimale Abstand des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes von der Meßoberfläche ist.

Um bei diesem Aufbau den berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf richtig zu positionieren, wird er von der Meßoberfläche nur um die Differenz zwischen dem Überstandsbetrag des Taststifts relativ zur Detektionsoberfläche des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes und dem optimalen Abstand des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes von der Meßoberfläche wegbewegt, nachdem der Taststift des Berührungssignalgebers an der Meßoberfläche angeschlagen hat. Daher kann eine Beschädigung des Berührungssignalgebers oder der Meßoberfläche vermieden werden, ohne den Ausweichmechanismus vorzusehen.

Der Bewegungsmechanismus kann ein Roboter oder dergleichen sein, doch vorzugsweise ist es eine Koordinatenmeßmaschine, die den beweglichen Abschnitt in dreidimensionalen Richtungen, die senkrecht zueinander stehen, bewegen kann.

In den beiliegenden Zeichnungen stellen dar:

1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum berührungslosen Messen einer Oberflächenrauhigkeit;

2 eine Ansicht eines Anbringungszustands eines berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes und eines Berührungssignalgebers an einem Arm einer Koordinatenmeßmaschine gemäß der erwähnten Ausführungsform;

3 ein Diagramm eines Aufbaus des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes gemäß der erwähnten Ausführungsform;

4 ein Blockschaltbild einer Antriebsregeleinrichtung gemäß der erwähnten Ausführungsform;

5 ein Ablaufdiagramm eines Meßvorgangs gemäß der erwähnten Ausführungsform;

6 eine Ansicht eines Zustands, in dem der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf zur Meßoberfläche hin bewegt wird; und

7 eine Ansicht eines Zustands, in dem der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf von der Meßoberfläche weg bewegt wird.

Nachstehend wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Meßvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar. Die Meßvorrichtung weist eine Koordinatenmeßmaschine 1 als Bewegungsmechanismus auf. Die Koordinatenmeßmaschine 1 hat eine Basis 2, eine Säule 3, die auf der Basis 2 derart angeordnet ist, daß sie in Längsrichtung der Basis 2 (in Richtung der X-Achse) bewegbar ist, einen auf der Säule 3 (in Richtung der Z-Achse) bewegbaren Schieber 4 und einen derart auf dem Schieber 4 angeordneten Arm 5, daß er (in Richtung der Y-Achse) hin und her bewegbar ist.

Am spitzen Ende des Arms 5, mit anderen Worten an dem zugespitzten Endabschnitt des Arms 5 als ein beweglicher Abschnitt, der in Richtung der zueinander senkrechten Achsen X, Y und Z bewegt werden kann, ist ein berührungsloser Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 zum berührungslosen Messen einer Oberflächenrauhigkeit einer Meßoberfläche 101 eines Werkstücks 100 angebracht, wie es in 2 dargestellt ist. An dem berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 ist ein Berührungssignalgeber 21 angebracht.

Nach 3 hat der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 eine erste und eine zweite optische Faser 42 bzw. 43, die jeweils einander unter einem Winkel von 30° schneidende optische Achsen haben, eine Lichtquelle zum Beleuchten der Meßoberfläche 101 durch die optischen Fasern 42 und 43 hindurch, eine erste Empfangseinheit 45 zum Aufnehmen des an der Meßoberfläche 101 reflektierten Lichts durch die erste optische Faser 42 hindurch, eine zweite Empfangseinheit 46 zum Aufnehmen von an der Meßoberfläche 101 reflektiertem Licht durch die zweite optische Faser 43 hindurch, Verstärker 47 und 48 zum Verstärken von Ausgangssignalen F0 und F&thgr; jeweils der ersten und zweiten Empfangseinheit 45 und 46 und eine Verarbeitungsvorrichtung 49. Die optischen Fasern 42, 43 sind jeweils so ausgebildet, daß der optische Eingang und Ausgang beide innen und außen vorgesehen sind, und die optische Achse der ersten optischen Faser 42 steht senkrecht zur Meßoberfläche 101.

Die Verarbeitungsvorrichtung 49 enthält einen Divisionsprozessor 50 zum Berechnen eines Ausgangssignalverhältnisses FD (= F&thgr;/F0) der Verstärker 47 und 48, einen ersten Prozessor 51 zum Berechnen der Oberflächenrauhigkeit (mittlere Rauhigkeit auf der Mittellinie) Ra durch Ausführung einer antilogarithmischen Berechnung des Divisionsprozessor-Ausgangssignals FD des Divisionsprozessors 50 und einen zweiten Prozessor zur Berechnung eines Mittelwerts durch Bildung des Mittelwerts von Oberflächenrauhigkeitsdaten, die durch den ersten Prozessor 51 berechnet wurden.

Die Oberflächenrauhigkeitsdaten Ra, die durch den ersten Prozessor 51 berechnet wurden, ergeben sich nach der Gleichung RA = 10(FD/K-M/K)

In dieser Gleichung sind M und K Konstanten, die in Abhängigkeit von den Materialien und dem Verarbeitungszustand des Werkstücks 100 geändert werden müssen.

4 stellt ein Blockschaltbild einer Antriebsregeleinrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Meßvorrichtung dar. In 4 ist mit 61 ein Prozessor bezeichnet. Der Prozessor 61 hat einen X-Achsen-Antriebsmechanismus 62X zum Antreiben der Säule 3 in Richtung der X-Achse, einen Y-Achsen-Antriebsmechanismus 62Y zum Antreiben des Arms 5 in Richtung der Y-Achse, einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus 62Z zum Antreiben des Schiebers 4 in Richtung der Z-Achse, einen X-Achsen-Koordinatenwertsensor 63X zum Messen eines Koordinatenwerts der Säule 3 in Richtung der X-Achse, einen Y-Koordinatenwertsensor 63Y zum Messen eines Koordinatenwerts des Arms 5 in Richtung der Y-Achse, einen Z-Achsen-Koordinatenwertsensor 63Z zum Messen eines Koordinatenwerts des Schiebers 4 in Richtung der Z-Achse und einen Meß-Sollwertgeber 64, z.B. eine Tastatur und einen Steuerknüppel, die daran angeschlossen sind. Ferner sind der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 und der Berührungssignalgeber 21 mit dem Prozessor 61 verbunden.

Der Berührungssignalgeber 21 hat ein Gehäuse 22, einen in dem Gehäuse 22 in drei zueinander senkrechten Richtungen (d.h. in Richtung der Achsen X, Y und Z) verschiebbaren Taststift 23, ein Vorbelastungselement 24, z.B. eine Feder zum Festhalten des Taststifts 23 in einer Ruhelage, und einen Berührungssignalgenerator 25 zum Erzeugen eines Berührungssignals, wenn der Taststift 23 gegen das Vorbelastungselement 24 verschoben wird.

Das zugespitzte Ende des Taststifts 23 hat eine vorbestimmte Lage relativ zu dem berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11. Mit anderen Worten, das zugespitzte Ende des Taststifts 23 steht relativ zur Meßoberfläche 11A des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 in einer Meßrichtung vor (nach unten in 2), und der Abstand zwischen dem zugespitzten Ende und der Detektionsoberfläche 11A ist kürzer als ein optimaler Abstand L des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes 11 von der Meßoberfläche 101. Der Überstandsbetrag des zugespitzten Endes des Taststifts 23 ist jedoch zumindest größer als der durch seine Trägheit bewirkte Überlauf-Bewegungsbetrag des Taststifts 23, wenn der Taststift 23 die Meßoberfläche berührt, und der Bewegungsmechanismusantrieb wird bei Erzeugung des Berührungssignals durch den Berührungssignalgeber angehalten.

Nachstehend wird der Meßvorgang bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der 5, 6 und 7 beschrieben.

Die Rauhigkeitsmessung erfolgt in den Schritten, die in dem Ablaufdiagramm nach 5 dargestellt sind. Zunächst wird der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 dicht an die Meßoberfläche 101 des Werkstücks 100 herangebracht. Wenn der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 und die Meßoberfläche 101 des Werkstücks 100 beispielsweise die in 2 dargestellten Lagen einnehmen, wird der Arm 5 der Koordinatenmeßmaschine 1 in Richtung der Y-Achse vorgeschoben und geprüft, ob der Berührungssignalgeber 21 das Berührungssignal erzeugt hat oder nicht.

Wenn der Taststift 23 des Berührungssignalgebers 21 nach 6 die Meßoberfläche 101 des Werkstücks 100 berührt und verschoben wird, erzeugt der Berührungssignalgeber 21 das Berührungssignal. Der Prozessor 61 nimmt dann das Berührungssignal wahr, so daß die in diesem Augenblick vorliegenden Koordinatenwerte, mit anderen Worten, die Koordinatenwerte der X-, Y- und Z-Achsen-Antriebsmechanismen 62X, 62Y und 62Z gespeichert werden. Außerdem wird der Vorschub des Arms 5 in Richtung der Y-Achse angehalten.

Als nächstes wird der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 von der Meßoberfläche 101 des Werkstücks 100 bis auf einen Abstand von (L–T) weg bewegt. Mit anderen Worten, der Arm 5 wird in Richtung der Y-Achse auf einen Abstand entsprechend der Differenz (L–T) zwischen dem optimalen Abstand L des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 von der Meßoberfläche 101 und dem Überstandsbetrag T des zugespitzten Endes des Taststifts 23 des Berührungssignalgebers 21 relativ zur Detektionsoberfläche 11A des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 gebracht.

Dann kann der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 in dem optimalen Abstand L von der Meßoberfläche 101 des Werkstücks 100 angeordnet werden, wie es in 7 dargestellt ist. In diesem Zustand wird die Oberflächenrauhigkeit der Meßoberfläche 101 des Werkstücks 100 gemessen.

Da der Berührungssignalgeber 21 bei vorliegender Ausführungsform am zugespitzten Ende des Arms 5 der Koordinatenmeßmaschine 1 ebenso wie der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 angebracht ist und der Taststift 23 des Berührungssignalgebers 21 relativ zur Detektionsfläche 11A des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 über- bzw. vorsteht, berührt der Taststift 23 des Berührungssignalgebers 21 zuerst die Meßoberfläche 101 und bewirkt dadurch, daß der Berührungssignalgeber 21 das Berührungssignal erzeugt, wenn der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 bei seiner Einstellung auf den optimalen Abstand von der Meßoberfläche 101 bis dicht an die Meßoberfläche 101 heranbewegt wird, so daß er es ermöglicht, daß der optimale Abstand L des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastgebers 11 von der Meßoberfläche 101 auf der Basis der Taststiftposition eingestellt wird.

Mit anderen Worten, der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 kann auf den optimalen Abstand L auf der Basis der Differenz (L–T) zwischen dem optimalen Abstand L des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 von der Meßoberfläche 101 und dem Überstandsbetrag T des zugespitzten Endes des Taststifts 23 des Tastsignalgebers 21 eingestellt werden. Daher kann der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf in eine geeignete Lage relativ zur Meßoberfläche 101 des Werkstücks 100 eingestellt werden, während gleichzeitig eine Beschädigung vermieden wird, die durch Kollisionen mit dem Werkstück 100 verursacht werden.

Da ferner der Überstandsbetrag T des Taststifts 23 des Berührungssignalgebers 21 innerhalb des optimalen Abstands L des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes 11 von der Meßoberfläche 101 liegt, wird der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf nur auf einen Abstand von der Meßoberfläche weggebracht, der der Differenz zwischen dem Überstandsbetrag des Taststifts relativ zur Detektionsoberfläche des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs und dem optimalen Abstand des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs von der Meßoberfläche entspricht, nachdem der Taststift des Berührungssignalgebers an der Meßoberfläche angeschlagen hat. Dadurch kann mithin eine Beschädigung des Berührungssignalgebers oder der Meßoberfläche vermieden werden.

Mit anderen Worten, es muß ein Berührungssignalgeber-Ausweichmechanismus für eine Hinbewegung des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 zur Meßoberfläche 101 auf der Basis der erwähnten Differenz (L–T) vorgesehen sein. Da jedoch der Überstandsbetrag T des Taststifts 23 relativ zur Detektionsfläche 11A des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 so eingestellt wird, daß er innerhalb des optimalen Abstands L des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs von einer Meßoberfläche liegt, wird der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 nur von der Meßoberfläche 101 weg bewegt. Daher ist kein Ausweichmechanismus zur Vermeidung von Beschädigungen des Berührungssignalgebers 21 oder der Meßoberfläche 101 erforderlich.

Obwohl der Überstandsbetrag T des Taststifts 23 relativ zu Detektionsfläche 11A des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 so eingestellt wird, daß er innerhalb des optimalen Abstands L des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 von der Meßoberfläche 101 bei obiger Ausführungsform liegt, ist es nur erforderlich, daß der Taststift 23 zumindest relativ zur Detektionsoberfläche 11A des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 übersteht. In diesem Fall muß der berührungslose Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf 11 in Abhängigkeit von dem Überstandsbetrag T des Taststifts 23 relativ zur Detektionsoberfläche 11A zur Meßoberfläche 101 hin bewegt werden. Bei der Berührung mit dem Werkstück auftretende Probleme können jedoch durch das Vorsehen eines Ausweichmechanismus des Berührungssignalgebers 21 vermieden werden.

Obwohl bei vorliegender Ausführungsform die Koordinatenmeßmaschine mit dem in horizontaler Richtung vorstehenden Arm 5 verwendet wird, ist es auch möglich, eine Koordinatenmeßmaschine mit einem Portal-(Brücken-)Aufbau zu verwenden. Industrieroboter mit einem anderen Aufbau können ebenfalls verwendet werden. Was die Bewegungsrichtung betrifft, so ist es auch nicht erforderlich, drei zueinander senkrechte Bewegungsrichtungen vorzusehen, sondern es kann auch ein Bewegungsmechanismus für eine Bewegung in Richtung nur einer Achse oder zweier Achsen angewandt werden.

Der Aufbau des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfs 11 ist nicht auf den in 3 dargestellten und anhand dieser Figur beschriebenen Aufbau beschränkt, sondern es können auch andere Tastköpfe verwendet werden, die nach anderen Meßverfahren arbeiten.

Der Aufbau des Berührungssignalgebers 21 ist ebenfalls nicht auf den in 4 dargestellten beschränkt. Vielmehr sind auch andere Konstruktionen möglich, sofern sie ein Berührungssignal erzeugen, wenn der Taststift 23 die Meßoberfläche 101 berührt.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung (1) zum berührungslosen Messen einer Oberflächenrauhigkeit, wobei die Vorrichtung aufweist:

    einen beweglichen Abschnitt (5);

    einen Bewegungsmechanismus (2, 3, 4) zum Bewegen des beweglichen Abschnitts,

    einen berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopf (11) mit einer Detektionsoberfläche (11A), wobei der Tastkopf an dem beweglichen Abschnitt angebracht ist und zur berührungslosen Messung der Oberflächenrauhigkeit einer Meßoberfläche (101) dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner aufweist:

    einen Berührungssignalgeber (21), der an dem beweglichen Abschnitt angebracht ist und einen Taststift (23) aufweist, der so ausgebildet ist, daß er verschiebbar und in eine Ruhelage zurücksetzbar ist, und einen Berührungssignalgenerator (25), der so ausgebildet ist, daß er ein Berührungssignal erzeugt, wenn der Taststift verschoben wird, wobei der Taststift ein spitzes Ende aufweist,

    wobei das spitze Ende des Taststifts (23) um einen Betrag (T) über die Detektionsoberfläche (11A) des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes (11) hinaus vorsteht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Betrag (T), um den das spitze Ende des Taststiftes (23) gegenüber der Detektionsoberfläche (11A) des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes (11) vorsteht, kleiner als ein optimaler Abstand (L) des berührungslosen Oberflächenrauhigkeits-Tastkopfes gegenüber der Meßoberfläche (101) ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Rückstellmechanismus zum Wegbewegen des Berührungssignalgebers (21) von der Meßoberfläche (101) aufweist, wobei der Rückstellmechanismus zwischen dem Berührungssignalgeber und dem beweglichen Abschnitt (5) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Betrag (T), um den das spitze Ende des Taststiftes vorsteht, größer als die Strecke ist, um die der Taststift aufgrund seiner Massenträgheit überlaufen kann, wenn der Stift an der Meßoberfläche (101) anschlägt, wodurch der Berührungssignalgeber (21) veranlaßt wird, ein Berührungssignal zu erzeugen, um den Antrieb des Bewegungsmechanismus anzuhalten.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Berührungssignalgeber (21) einen Aufbau hat, der eine Verschiebung des Taststiftes (23) in eine Richtung ermöglicht, in der er an ein Werkstück anschlägt, und der es ermöglicht, daß der Taststift in eine Ruhelage zurückgesetzt wird.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Bewegungsmechanismus eine Koordinatenmeßmaschine ist, die so ausgebildet ist, daß sie den beweglichen Abschnitt in drei zueinander senkrechten Richtungen (X, Y, Z) verschieben kann.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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