粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理-測量設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種測量設(shè)備，用來對測量物體的測量物體表面(12)的粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理進(jìn)行測量，其具有：殼體(6)；測頭，該測頭包括至少一個彎桿(1)，至少一個表面觸碰體(14)固定在該彎桿(1)上，該表面觸碰體用來探測測量物體表面(12)的粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理；驅(qū)動器，它用來使表面觸碰體(14)沿著行駛路徑在觸碰路徑長度上移動；測量系統(tǒng)，用來探測表面觸碰體(14)相對于測量物體表面(12)的位置，其中該測量系統(tǒng)包括設(shè)置在彎桿(1)上的測量電橋，其用來探測彎桿(1)的曲度，并因此探測表面觸碰體(14)相對于測量物體表面(12)的位置。彎桿(1)通過可輕易拆卸的連接器與驅(qū)動器可拆卸地相連。
【專利說明】粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理-測量設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理-測量設(shè)備，用來對測量物體的測量物 體表面的粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理進(jìn)行測量，其具有：殼體；測頭，該測頭包括至少一個彎 桿，該彎桿基本上設(shè)置在殼體中或完全設(shè)置在殼體中或從殼體中伸出，其中，至少一個表面 觸碰體固定在該彎桿上，該表面觸碰體用來接觸地或非接觸地或準(zhǔn)非接觸地探測測量物體 表面的粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理；以及機(jī)動化的或配設(shè)有致動器的驅(qū)動器，該驅(qū)動器用來 使表面觸碰體線性地或平面地沿著行駛路徑在觸碰路徑長度上移動，尤其在觸碰線或觸碰 表面上移動；以及至少一個測量系統(tǒng)，用來探測表面觸碰體相對于測量物體表面的位置，其 中該測量系統(tǒng)包括至少一個設(shè)置在彎桿上的壓電電阻，其用來探測彎桿的曲度，并因此探 測表面觸碰體相對于測量物體表面的位置；以及具有驅(qū)動電子部件、數(shù)據(jù)探測電子部件和 /或評估電子部件和/或計算機(jī)接口。

【背景技術(shù)】
[0002] 粗糙度探頭和紋理測量探頭是證明有效的、廣為應(yīng)用的測量儀器，它用來評估工 件的幾何形狀方面的表面質(zhì)量，并且用來探測微結(jié)構(gòu)和表面粗糙度。該測量儀器具有由金 鋼石構(gòu)成的觸碰尖端，或在紋理測量探頭中具有金屬球或玻璃球，借助機(jī)動化的驅(qū)動器在 表面上推動該探頭，從面借助所述觸碰尖端在可預(yù)先設(shè)定的行駛路徑上觸碰工件表面。后 者可設(shè)計成單獨的裝置或集成在探頭中。
[0003] 功能原理總是相似的：探針例如借助旋轉(zhuǎn)軸承固定在適合支承的杠桿上，或固定 在板簧上并且能夠偏轉(zhuǎn)特定的角度。通過工件表面經(jīng)由觸碰尖端感應(yīng)到的偏轉(zhuǎn)由測量系統(tǒng) 大多以電感方式、電容方式或光學(xué)方式測得且進(jìn)行數(shù)字化，并且發(fā)送到評估電子部件。
[0004] 借助這種探頭來測量線性紋理。在此，通過使探針機(jī)動化地沿著直線在工件表面 引導(dǎo)，并且以時間和位置方面都有規(guī)律的間隔來探測該紋理幅度，來持續(xù)地測量工件的紋 理幅度。
[0005] 例如在技術(shù)測量75, 2008, s.99ff.中描述了，采用硅質(zhì)彎桿來測量表面紋理。與 此同時，從一部分作者中還能得出了包括相似內(nèi)容和更早
【公開日】期的公開文獻(xiàn)。它們可從 上述公開文獻(xiàn)的參考目錄中獲得。雖然在一些公開文獻(xiàn)中已提到了借助彎桿傳感器進(jìn)行快 速測量的可能性，但沒有地方示出了具體實施的途徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是，提供一種測量設(shè)備，在此測量設(shè)備中在出現(xiàn)損壞的情況下能夠 無問題地且輕易地更換彎桿以及觸碰體。
[0007] 此目的通過如本發(fā)明所限定方案或者在上述的測量設(shè)備中出人意料地簡單地尤 其通過以下方式實現(xiàn)，即，彎桿通過可輕易拆卸的連接器或者說借助可輕易拆卸的連接器 與驅(qū)動器可拆卸地相連。
[0008] 本發(fā)明尤其涉及一種表面紋理測量設(shè)備，它能夠以在人體工效學(xué)方面有利的方 式地進(jìn)行操作，并且與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢，并且除了紋理測量設(shè)備的現(xiàn)有應(yīng)用 領(lǐng)域以外還開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。各部件（例如驅(qū)動器、操控電子部件、測量系統(tǒng)以及探針 升降器能夠共存于殼體中。這種設(shè)備的特征在于小巧的體積以及高度的靈活性，并因此尤 其還適合用于生產(chǎn)。但是，正好在此處應(yīng)用按本發(fā)明的有利的設(shè)計理念。
[0009] 本發(fā)明提供一種粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理-測量設(shè)備，其用來對測量物體的測量 物體表面的粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理進(jìn)行測量，該測量設(shè)備具有：殼體；測頭，該測頭包括 至少一個彎桿，該彎桿基本上設(shè)置在殼體中或完全設(shè)置在殼體中或從殼體中伸出來，其中， 至少一個表面觸碰體固定在該彎桿上，該表面觸碰體用來接觸地或非接觸地或準(zhǔn)非接觸地 探測測量物體表面的粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理；機(jī)動化的或設(shè)置有致動器的驅(qū)動器，該驅(qū) 動器用來使表面觸碰體線性地或平面地沿著行駛路徑移動觸碰路徑長度；至少一個測量系 統(tǒng)，用來探測表面觸碰體相對于測量物體表面的位置，其中，該測量系統(tǒng)包括至少一個設(shè)置 在彎桿上的壓電電阻，該壓電電阻用來探測所述彎桿的曲度，并因此探測表面觸碰體相對 于測量物體表面的位置；以及驅(qū)動電子部件、數(shù)據(jù)探測電子部件和/或評估電子部件和/或 計算機(jī)接口，所述彎桿通過能輕易拆卸的連接器與驅(qū)動器能拆卸地相連。
[0010] 在如上所述的測量設(shè)備中，能輕易拆卸的連接器指插頭、耦合器或夾子。
[0011] 在如上所述的測量設(shè)備中，所述彎桿由硅構(gòu)成。
[0012] 在如上所述的測量設(shè)備中，所述測量系統(tǒng)包括多個壓電電阻，這些壓電電阻構(gòu)成 壓電電阻的測量電橋，用來探測彎桿的曲度并因此探測表面觸碰體相對于測量物體表面 的位置。
[0013] 在如上所述的測量設(shè)備中，在彎桿側(cè)在能拆卸的連接器之前設(shè)置用于壓電電阻的 傳感器信號的放大器，并且設(shè)置有模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0014] 在如上所述的測量設(shè)備中，在彎桿側(cè)在能拆卸的連接器之前設(shè)置用于測量電橋的 傳感器信號的放大器，并且設(shè)置有模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0015] 在如上所述的測量設(shè)備中，所述表面觸碰體的觸碰尖端具有小于10微米的觸碰 尖端半徑。
[0016] 在如上所述的測量設(shè)備中，所述表面觸碰體的觸碰尖端具有小于100納米的觸碰 尖端半徑。
[0017] 在如上所述的測量設(shè)備中，在觸碰尖端半徑小于100納米的觸碰尖端所在的側(cè)面 上，所述彎桿在其整個長度上在該觸碰尖端和其彎桿-端部之間構(gòu)造有平坦的、無隆起的 表面。
[0018] 在如上所述的測量設(shè)備中，在彎桿的第一側(cè)上設(shè)置有形式為觸碰尖端的第一表面 觸碰體，其觸碰尖端半徑小于100納米，并且在彎桿的第二側(cè)上或在彎桿背向第一側(cè)的第 二側(cè)上設(shè)置第二表面觸碰體，其形式為具有金鋼石-觸碰尖端的金鋼石-探針。
[0019] 在如上所述的測量設(shè)備中，所述金鋼石-觸碰尖端具有小于10微米或小于5微米 或在1至3微米之間或為2微米的金鋼石-觸碰尖端半徑。
[0020] 在如上所述的測量設(shè)備中，在觸碰尖端半徑小于100納米的觸碰尖端所在的側(cè)面 上，所述彎桿在其整個長度上在該觸碰尖端和其彎桿-端部之間構(gòu)造有平坦的、無隆起的 表面。
[0021] 在如上所述的測量設(shè)備中，彎桿在彎桿縱向軸線的方向上延伸，并且所述驅(qū)動器 與彎桿一起能夠手動地或者機(jī)動地相對于殼體垂直于彎桿縱曲線在與之平行的彎桿平面 中移動和/或轉(zhuǎn)動。
[0022] 在如上所述的測量設(shè)備中，在垂直于彎桿縱軸線延伸的方向上看，所述彎桿具有 矩形的橫截面，該橫截面由平行于彎桿縱軸線延伸的彎桿-表面限定，其中，兩個相互平行 的彎桿表面相互之間具有相當(dāng)于彎桿的高度的間距，并且在平行于矩形橫截面的方向上看 分別在彎桿的寬度上延伸，其中，彎桿的寬度大于所述彎桿的高度，并且其中，彎桿平面平 行于所述的兩個相互平行的彎桿表面進(jìn)行延伸。
[0023] 在如上所述的測量設(shè)備中，相對測量物體表面的支撐點位于最大觸碰路徑的一側(cè) 上或相互背向的側(cè)面上。
[0024] 在如上所述的測量設(shè)備中，設(shè)置有測量器件，該測量器件用來測量所述彎桿相對 于測量物體表面和/或相對于殼體的側(cè)面傾翻。
[0025] 在如上所述的測量設(shè)備中，所述彎桿固定在觸桿，或在觸桿的延長部位中固定在 觸桿上，或固定在致動器上。
[0026] 在如上所述的測量設(shè)備中，具有探測器，用來檢測表面觸碰體和/或它的觸碰尖 端或它的若干觸碰尖端的損壞或破裂。
[0027] 在如上所述的測量設(shè)備中，具有接近器件，用來機(jī)動地和/或通過致動器使表面 觸碰體或它的觸碰尖端或它的若干觸碰尖端接近測量物體表面。
[0028] 在如上所述的測量設(shè)備中，具有用來清潔測量物體表面的清潔器件。
[0029] 在如上所述的測量設(shè)備中，具有探測器件，用來探測測量物體表面上的流體。
[0030] 在如上所述的測量設(shè)備中，該探測器件指橢率計，和/或該流體指油和/或水。
[0031] 在如上所述的測量設(shè)備中，具有使彎桿振動的器件。
[0032] 在如上所述的測量設(shè)備中，該器件指壓電元件。
[0033] 在如上所述的測量設(shè)備中，具有用于所述彎桿的機(jī)械保護(hù)器。
[0034] 在如上所述的測量設(shè)備中，具有傾翻器件，用來使所述彎桿快速地從測量物體表 面翻開。
[0035] 在如上所述的測量設(shè)備中，具有使所述彎桿圍繞著其彎桿縱軸線旋轉(zhuǎn)特定角度的 器件。
[0036] 根據(jù)權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，設(shè)置彎桿更換裝置，借助該彎桿更換裝置能夠把 多于一個的彎桿帶到測量位置中。
[0037] 在如上所述的測量設(shè)備中，該彎桿更換裝置指轉(zhuǎn)塔裝置。
[0038] 在如上所述的測量設(shè)備中，具有至少一個第一彎桿和第二彎桿，其中，第二彎桿設(shè) 置得與第一彎桿平行或垂直。
[0039] 在如上所述的測量設(shè)備中，所述驅(qū)動器設(shè)置用來測量路程的線狀刻度。
[0040] 在如上所述的測量設(shè)備中，在表面觸碰體之前或之后，或者在它的觸碰尖端之前 和/或之后，或者它的若干觸碰尖端之前或之后，具有至少一個支撐體。
[0041] 在如上所述的測量設(shè)備中，在支撐體之后設(shè)置有壓力或振動探測器。
[0042] 本發(fā)明或者說描述的設(shè)備實施方案允許在空間上很難接近的測量位置上進(jìn)行紋 理測量。尤其設(shè)置或描述了按本發(fā)明的與實踐相關(guān)的有利的、額外的且新型的特征。相比 于迄今已知的設(shè)備，按本發(fā)明的測量設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)明顯更高的觸碰速度，此外還允許實現(xiàn) 非常小的觸碰力，因此還能在軟的表面進(jìn)行測量。
[0043] 按本發(fā)明，在彎桿或承載著彎桿的板或電路板以及驅(qū)動器或與該驅(qū)動器耦合的載 體或耦合板之間設(shè)置有在實踐中可輕易拆卸的連接器。在損壞情況下，這一點可使彎桿連 同觸碰體無問題地更換。
[0044] 此外，該可拆卸的連接器能夠有利地這樣構(gòu)成，即彎桿能夠輕易地旋轉(zhuǎn)，因此如果 彎桿具有兩個觸碰體，則使用者能夠有選擇性應(yīng)用金鋼石探針或硅-觸碰尖端來進(jìn)行測 量。
[0045] 按照一種有利的構(gòu)造方案可規(guī)定，該可輕易拆卸的連接器指插頭、耦合器或夾子。 優(yōu)選小型化的、對稱的插頭/插座系統(tǒng)適合當(dāng)作可輕易拆卸的連接器來用。按優(yōu)選的實施 方案，圖1示出了承載彎桿的彎桿-承載板備選地可拆卸地耦合到置于殼體中的驅(qū)動器上。
[0046] 優(yōu)選可規(guī)定，該彎桿由硅構(gòu)成。
[0047] 按優(yōu)選的實施例可規(guī)定，測量系統(tǒng)包括由多個壓電電阻構(gòu)成的壓電電阻的測量電 橋，用來探測彎桿的曲度并因此探測表面觸碰體相對于測量物體表面的位置。
[0048] 按改進(jìn)方案可規(guī)定，在彎桿側(cè)在可拆卸的連接器之前設(shè)置用于壓電電阻或測量電 橋的傳感器信號的放大器，并且設(shè)置模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。換言之，可規(guī)定，用于傳感器信號 的放大器以及AD轉(zhuǎn)換器位于彎桿側(cè)上的可拆卸的連接器之前。
[0049] 按優(yōu)選的構(gòu)造方案可規(guī)定，表面觸碰體的觸碰尖端具有小于10微米的觸碰尖端 半徑，和/或該觸碰尖端具有小于100納米的觸碰尖端半徑。
[0050] 按照一種尤其優(yōu)選的實施方案可規(guī)定，在彎桿的第一側(cè)上設(shè)置有形式為觸碰尖 端的第一表面觸碰體，其觸碰尖端半徑小于100納米，并且在彎桿的第二側(cè)上或在的背向 第一側(cè)的第二側(cè)上設(shè)置第二表面觸碰體，其形式為具有金鋼石-觸碰尖端的金鋼石-探針。 換言之，能夠在彎桿的一側(cè)上設(shè)置半徑小于100納米的觸碰尖端，并且金鋼石-探針位于另 一側(cè)上。金鋼石-觸碰尖端優(yōu)選可具有小于10微米或小于5微米或在1至3微米之間或 為2微米的金鋼石-觸碰尖端半徑。
[0051] 按照一種改進(jìn)方案可規(guī)定，彎桿這樣構(gòu)成，即在觸碰尖端半徑小于100納米的觸 碰尖端所在的下述側(cè)面上，該彎桿在其整個長度上在該觸碰尖端和其彎桿-端部之間配備 有平坦的、無隆起的表面。換言之可規(guī)定，該彎桿這樣構(gòu)成，即在納米-觸碰尖端的側(cè)面上 沒有其它朝向部件-端部的機(jī)械突出部，而該表面是平坦的。
[0052] 按照一種實施方案變型可規(guī)定，彎桿在彎桿縱向軸線的方向上延伸，并且驅(qū)動器 與彎桿一起能夠手動地或者機(jī)動地相對于殼體垂直于彎桿縱曲線在與之平行的彎桿平面 中移動和/或轉(zhuǎn)動。換言之可規(guī)定，推進(jìn)系統(tǒng)連同彎桿能夠手動或者機(jī)動地垂直于彎桿軸 線在彎桿平面中移動和/或轉(zhuǎn)動。
[0053] 在此可規(guī)定，彎桿在垂直于彎桿縱軸線延伸的方向上看具有矩形的橫截面，它由 平行于彎桿縱軸線延伸的彎桿-表面限定，其中兩個相互平行的彎桿表面相互之間具有相 當(dāng)于彎桿高度的間距，并且在平行于矩形橫截面的方向上看分別在彎桿的寬度上延伸，其 中彎桿的寬度大于彎桿的高度，并且彎桿平面平行于所述的兩個相互平行的彎桿表面進(jìn)行 延伸。
[0054] 按照一種構(gòu)造方案可規(guī)定，相對測量物體表面的支撐點位于最大觸碰路徑的一側(cè) 上或背向的側(cè)面上。
[0055] 按有利的改進(jìn)方案可規(guī)定，設(shè)置有測量器件，用來測量彎桿相對于測量物體表面 和/或相對于殼體的側(cè)面傾翻。還存在用來測量彎桿的側(cè)面傾翻的器件。
[0056] 按照一種改進(jìn)方案可規(guī)定，彎桿固定在觸桿，或觸桿的延長部位中優(yōu)選固定在觸 桿上，或固定在致動器上。
[0057] 按照一種有利的構(gòu)造方案可規(guī)定，具有探測器，用來檢測表面觸碰體和/或它的 觸碰尖端或它的若干觸碰尖端的損壞或破裂?？稍O(shè)置探測系統(tǒng)，用來檢測該觸碰尖端或這 些觸碰尖端的破裂。
[0058] 按實施例可規(guī)定，具有接近器件或者這樣的器件，該器件用來機(jī)動地和/或通過 致動器使表面觸碰體或它的觸碰尖端或它的若干觸碰尖端接近測量物體表面或工件表面。
[0059] 適宜地，可具有用來清潔測量物體表面的清潔器件，或者具有用來清潔測量表面 的器件。
[0060] 優(yōu)選可具有探測器件，或可具有用來探測測量物體表面或測量表面上的流體（例 如油和/或水）的器件。該探測器件可指橢率計。
[0061] 按照有利的構(gòu)造方案，可具有使彎桿振動的器件。該器件或各器件可指壓電元件。 [0062] 根據(jù)一種有利的改進(jìn)方案，可具有用于彎桿的機(jī)械保護(hù)器。該測量設(shè)備優(yōu)選包括 保護(hù)體，用來保護(hù)彎桿和/或觸桿和/或表面觸碰體以防損壞。
[0063] 按照實施例，可具有傾翻器件，或具有使彎桿優(yōu)選快速地從測量物體表面翻開的 器件。
[0064] 按照一種改進(jìn)方案，可具有使彎桿圍繞著其彎桿縱軸線旋轉(zhuǎn)特定角度的器件。 [0065] 按實施方案，可設(shè)置彎桿更換裝置，借助它可把多于一個的彎桿帶到測量位置中。 換言之，可規(guī)定，多于一個的彎桿能夠通過更換裝置帶到測量位置中。該彎桿更換裝置或更 換裝置可指轉(zhuǎn)塔裝置。
[0066] 按優(yōu)選的實施例可規(guī)定，具有至少一個第一彎桿和第二彎桿，其中第二彎桿設(shè)置 得與第一彎桿平行或垂直。
[0067] 適宜地，該驅(qū)動器可設(shè)置線狀刻度，用來精確地測量路程。
[0068] 按優(yōu)選實施方案可規(guī)定，在行駛方向或觸碰方向上看，至少一個支撐體設(shè)置在表 面觸碰體之前或之后或者設(shè)置在它的觸碰尖端之前和/或之后，或者在測量方向上看，壓 力或振動探測器設(shè)置在支撐體之后。
[0069] 按照一種優(yōu)選的實施例可規(guī)定，彎桿已經(jīng)包括測量系統(tǒng)作為集成的壓電電阻，這 提高了測量信號的質(zhì)量，并且同時節(jié)省了空間，因此在很難進(jìn)入的位置上也能進(jìn)行測量。
[0070] 按照一種有利的構(gòu)造方案，可設(shè)置驅(qū)動模塊，它由具有加裝的螺紋套管的齒帶構(gòu) 成，其只在推進(jìn)方向上力鎖合地耦合到滑塊上。因此，由驅(qū)動引起的振動不會傳遞到紋理探 測器上。
[0071] 壓電的馬達(dá)適合當(dāng)作驅(qū)動器的另一實施方案來用，其構(gòu)造得較小并且可實現(xiàn)較高 的推進(jìn)速度。
[0072] 按照一種有利的構(gòu)造方案可規(guī)定，如下實施參考導(dǎo)引。通過適配器承載著彎桿的 滑塊具有至少三個例如由聚四氟乙烯（PTFE)、紅寶石或類似物體構(gòu)成的支承點或滑點，它 們在一對拋光的玻璃軌道上滑動。一個或多個其它由鐵磁材料（尤其是純鐵）構(gòu)成的軌道 與該軌道平行地延伸。借助滑板（Gleitkufe)沿著玻璃軌道對引導(dǎo)的滑塊具有多個磁鐵， 它相對于鐵磁軌道設(shè)置并且通過磁鐵的引力把滑塊保持在玻璃軌道上。
[0073] 按照一種尤其優(yōu)選的實施例可規(guī)定，封閉了殼體的框架構(gòu)成為特有的變換框架并 因此可與測量任務(wù)相適應(yīng)，該框架與所有描述的功能模塊一樣可輕易地更換。同樣，按本發(fā) 明該彎桿或承載著彎桿的板結(jié)構(gòu)能夠通過合適的耦合器輕易地更換。
[0074] 按尤其優(yōu)選的實施方案可規(guī)定，該更換框架具有特征，例如側(cè)面溝槽，以便能無需 工具且以正常的間距把調(diào)校件固定在測量測頭上，例如借助上述的側(cè)面溝槽簡單地推到框 架上。此外，框架的前側(cè)和后側(cè)具有引導(dǎo)結(jié)構(gòu)（例如弧狀的溝槽），它們可使測量設(shè)備手動 地或機(jī)動地圍繞著它的縱軸線擺動，優(yōu)選觸碰尖端圍繞著在中點在弧段上進(jìn)行擺動。
[0075] 應(yīng)理解，專業(yè)人員能夠?qū)⑸鲜鎏卣骱痛胧┮约坝杀景l(fā)明及由附圖中得出的特征和 措施在可實現(xiàn)的框架內(nèi)任意組合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0076] 本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征、細(xì)節(jié)和視角由下面的說明書部分得出，在該說明書部分 中借助唯一的附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0077] 圖1是示出了按本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例的示意圖。

【具體實施方式】
[0078] 圖1在示意圖中示出了按本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例。在此指粗糙度或表面微結(jié) 構(gòu)紋理的測量設(shè)備，用來對測量物體的測量物體-表面12的粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理進(jìn) 行測量。對于適用于生產(chǎn)工藝的測量設(shè)備來說，承載著觸碰體14的彎桿1在推進(jìn)單元上的 耦合以及彎桿1的更換都必須快速、明確且優(yōu)選無需工具地實施。此目標(biāo)通過各種不同種 類的、可拆卸的連接器來實現(xiàn)，其中在此示例性地示出了 一個連接器。
[0079] 圖1示出了設(shè)置在電路板2上的彎桿1。該彎桿1以及表面觸碰體14 (更確切地 說是觸針15、16或各自的觸針15、16)通過機(jī)械預(yù)應(yīng)力壓向工件表面12。在此，借助集成在 彎桿1中的測量系統(tǒng)來測量彎桿1的彎曲。在需要時，該彎曲能夠借助致動器來靜止地或 動態(tài)地調(diào)節(jié)為預(yù)先確定的彎曲幅度。
[0080] 該電路板2自身能夠安裝在穩(wěn)定的支承板3上。電路板2或支承板3兩側(cè)對稱地 (側(cè)面反轉(zhuǎn)地）具有一列電接觸面（Kontaktbahnen)4。該接觸面4與彎桿1的測量電阻或 與活躍的電子部件（例如放大器和模擬/數(shù)字-轉(zhuǎn)換器）在電路板2上相連。此外，該電 路板/板2具有耦合或?qū)釉?，以便將它們與安裝在主要設(shè)備或殼體6中的板3連接起 來。人們以有利的方式設(shè)置了額外的編碼器，以便顯示出彎桿1的哪一側(cè)指向工件表面12 的方向。
[0081] 在圖1中示例性地示出了可拆卸的磁鐵-耦合器。為此，彎桿側(cè)的板2具有多個 由鐵磁材料構(gòu)成的V形凹槽8,并且儀器側(cè)的耦合板3具有多個磁鐵9,這些磁鐵嵌入到該V 形凹槽8中。此外，后面提到的耦合板3具有彈性觸點5,該彈性觸點確保了朝接觸面4的 電連接。該彈性觸點5自身與測量設(shè)備的電子器件相連。
[0082] 補(bǔ)充地還規(guī)定，彎桿裝置與驅(qū)動器穩(wěn)定地閉鎖在一起。
[0083] 壓電元件7可設(shè)置在耦合板3上，該壓電元件在操控時使板2從耦合板3上略微 抬起。
[0084] 因為彎桿1在測量物體表面12上的擠壓力非常小，所以也沒有明顯的力施加到板 2和3之間待實現(xiàn)的可拆卸的連接器上，因此能夠相應(yīng)地"人類工程學(xué)地"設(shè)計該連接器。 [0085] 為此，板2和3之間的連接器可設(shè)計成簡單的、對稱的插頭/插座連接器，必要時 借助閉鎖裝置來避免該連接器的無意拆卸。
[0086] 至少能夠在正常運行時保護(hù)敏感的彎桿1不受損壞。為此，蓋板10適合實現(xiàn)此目 的，其優(yōu)選設(shè)計成U形保護(hù)器或半敞開的管子。有利的是，在至少一個端部上設(shè)置支撐物 11，測量系統(tǒng)借助該支撐物支撐在測量物體表面12上，從面振動影響降低最低。對于位置 關(guān)系受限的應(yīng)用情況來說，該保護(hù)器優(yōu)選略微傾翻或以其它方式去除。
[0087] 有利地，可在支撐體11后安放壓力傳感器13,因此能夠探測到支撐力。該支撐力 必要時可通過合適的致動器來調(diào)節(jié)。此外，還可相對于工件來探測以及必要時調(diào)節(jié)該設(shè)備 的振動。壓力傳感器13也可定位在蓋板10朝板3或設(shè)備殼體的接口上。如果應(yīng)用壓力元 件作為壓力傳感器，如果該設(shè)備支撐在工件表面上，則測量位置中的測量值可額外地在一 定的界限內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0088] 如果需要，例如通過驅(qū)動器的滑軌的坡道，彎桿能夠相對較快地從測量物體表面 上翻下來。
[0089] 例如可設(shè)置保護(hù)管或朝下敞開的U形-型材，來保護(hù)彎桿結(jié)構(gòu)免受機(jī)械損壞。該 保護(hù)蓋板在一個端部或兩個端部上具有朝向工件表面的支撐點。這一點在有振動的環(huán)境中 尤其有利，因為測量儀器支撐在工件上，因此沒有相對運動。此外避免，彎桿能夠越過插座 邊界進(jìn)行彎曲。
[0090] 原則上，測量區(qū)域中的一半可通過以下方式消失，即用來測量的彎桿1必須總是 通過它的固有應(yīng)力來預(yù)緊，無需其它措施。這一點可通過以下方式來改變，即借助第二彈簧 來預(yù)緊該彎桿。另一可能性是，彎桿動態(tài)地振動，因此達(dá)到了一種"輕叩模式"，如同在原子 力顯微鏡（AFN)中常見的一樣。
[0091] 附圖標(biāo)記清單
[0092] 1.彎桿
[0093] 2 承載板/電路板/板/滑塊
[0094] 3 耦合板/承載板/板
[0095] 4 接觸面
[0096] 5 接觸彈簧
[0097] 6 具有集成的驅(qū)動器+電子部件的殼體
[0098] 7 壓電元件
[0099] 8 V 形槽 /V-槽
[0100] 9 磁鐵
[0101] 10保護(hù)器/蓋板
[0102] 11支撐體
[0103] 12 (測量物體）表面/工件表面
[0104] 13壓力/振動-傳感器
[0105] 14表面觸碰體/測頭
[0106] 15 (娃）觸碰尖端
【權(quán)利要求】
1. 一種粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理-測量設(shè)備，其用來對測量物體的測量物體表面（12) 的粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理進(jìn)行測量，該測量設(shè)備具有： 殼體（6); 測頭，該測頭包括至少一個彎桿（1)，該彎桿基本上設(shè)置在殼體中或完全設(shè)置在殼體中 或從殼體￠)中伸出來， 其中，至少一個表面觸碰體（14)固定在該彎桿（1)上，該表面觸碰體用來接觸地或非 接觸地或準(zhǔn)非接觸地探測測量物體表面（12)的粗糙度或表面微結(jié)構(gòu)紋理； 機(jī)動化的或設(shè)置有致動器的驅(qū)動器，該驅(qū)動器用來使表面觸碰體（14)線性地或平面 地沿著行駛路徑移動觸碰路徑長度； 至少一個測量系統(tǒng)，用來探測表面觸碰體（14)相對于測量物體表面（12)的位置，其 中，該測量系統(tǒng)包括至少一個設(shè)置在彎桿（1)上的壓電電阻，該壓電電阻用來探測所述彎 桿⑴的曲度，并因此探測表面觸碰體（14)相對于測量物體表面（12)的位置；以及 驅(qū)動電子部件、數(shù)據(jù)探測電子部件和/或評估電子部件（12)和/或計算機(jī)接口， 其特征在于， 所述彎桿（1)通過能輕易拆卸的連接器與驅(qū)動器能拆卸地相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其特征在于，能輕易拆卸的連接器指插頭、耦合器 或夾子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，所述彎桿（1)由硅構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，所述測量系統(tǒng)包括多個壓電電 阻，這些壓電電阻構(gòu)成壓電電阻的測量電橋，用來探測彎桿（1)的曲度并因此探測表面觸 碰體（14)相對于測量物體表面（12)的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，在彎桿側(cè)在能拆卸的連接器之前 設(shè)置用于壓電電阻的傳感器信號的放大器，并且設(shè)置有模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，在彎桿側(cè)在能拆卸的連接器之前 設(shè)置用于測量電橋的傳感器信號的放大器，并且設(shè)置有模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，所述表面觸碰體（14)的觸碰尖 端（16)具有小于10微米的觸碰尖端半徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，所述表面觸碰體（14)的觸碰尖 端（16)具有小于100納米的觸碰尖端半徑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測量設(shè)備，其特征在于，在觸碰尖端半徑小于100納米的觸碰 尖端所在的側(cè)面上，所述彎桿（1)在其整個長度上在該觸碰尖端（15)和其彎桿-端部之間 構(gòu)造有平坦的、無隆起的表面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，在彎桿⑴的第一側(cè)上設(shè)置有 形式為觸碰尖端（15)的第一表面觸碰體，其觸碰尖端半徑小于100納米，并且在彎桿（1) 的第二側(cè)上或在彎桿（1)背向第一側(cè)的第二側(cè)上設(shè)置第二表面觸碰體，其形式為具有金鋼 石-觸碰尖端的金鋼石-探針。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的測量設(shè)備，其特征在于，所述金鋼石-觸碰尖端具有小于 10微米或小于5微米或在1至3微米之間或為2微米的金鋼石-觸碰尖端半徑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的測量設(shè)備，其特征在于，在觸碰尖端半徑小于100納米的觸 碰尖端所在的側(cè)面上，所述彎桿（1)在其整個長度上在該觸碰尖端（15)和其彎桿-端部之 間構(gòu)造有平坦的、無隆起的表面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，彎桿（1)在彎桿縱向軸線的方 向上延伸，并且所述驅(qū)動器與彎桿（1) 一起能夠手動地或者機(jī)動地相對于殼體（6)垂直于 彎桿縱曲線在與之平行的彎桿平面中移動和/或轉(zhuǎn)動。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的測量設(shè)備，其特征在于，在垂直于彎桿縱軸線延伸的方向 上看，所述彎桿（1)具有矩形的橫截面，該橫截面由平行于彎桿縱軸線延伸的彎桿-表面限 定，其中，兩個相互平行的彎桿表面相互之間具有相當(dāng)于彎桿（1)的高度的間距，并且在平 行于矩形橫截面的方向上看分別在彎桿（1)的寬度上延伸，其中，彎桿（1)的寬度大于所述 彎桿（1)的高度，并且其中，彎桿平面平行于所述的兩個相互平行的彎桿表面進(jìn)行延伸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，相對測量物體表面（12)的支撐 點位于最大觸碰路徑的一側(cè)上或相互背向的側(cè)面上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，設(shè)置有測量器件，該測量器件用 來測量所述彎桿（1)相對于測量物體表面（12)和/或相對于殼體（6)的側(cè)面傾翻。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，所述彎桿（1)固定在觸桿，或在 觸桿的延長部位中固定在觸桿上，或固定在致動器上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，具有探測器，用來檢測表面觸碰 體（14)和/或它的觸碰尖端（15、16)或它的若干觸碰尖端（15、16)的損壞或破裂。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，具有接近器件，用來機(jī)動地和/ 或通過致動器使表面觸碰體（14)或它的觸碰尖端或它的若干觸碰尖端（15、16)接近測量 物體表面（12)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，具有用來清潔測量物體表面 (12)的清潔器件。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，具有探測器件，用來探測測量物 體表面上的流體。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的測量設(shè)備，其特征在于，該探測器件指橢率計，和/或該流 體指油和/或水。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，具有使彎桿（1)振動的器件。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的測量設(shè)備，其特征在于，該器件指壓電元件（7)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，具有用于所述彎桿（1)的機(jī)械 保護(hù)器（10)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，具有傾翻器件，用來使所述彎 桿（1)快速地從測量物體表面（12)翻開。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，具有使所述彎桿圍繞著其彎桿 縱軸線旋轉(zhuǎn)特定角度的器件。
28. 根據(jù)權(quán)利要求所述的測量設(shè)備，其特征在于，設(shè)置彎桿更換裝置，借助該彎桿更換 裝置能夠把多于一個的彎桿帶到測量位置中。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的測量設(shè)備，其特征在于，該彎桿更換裝置指轉(zhuǎn)塔裝置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，具有至少一個第一彎桿和第二 彎桿，其中，第二彎桿設(shè)置得與第一彎桿平行或垂直。
31. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動器設(shè)置用來測量路程 的線狀刻度。
32. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量設(shè)備，其特征在于，在表面觸碰體（14)之前或之 后，或者在它的觸碰尖端（15、16)之前和/或之后，或者它的若干觸碰尖端（15、16)之前或 之后，具有至少一個支撐體（11)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的測量設(shè)備，其特征在于，在支撐體之后設(shè)置有壓力或振動 探測器。
【文檔編號】G01B7/34GK203908492SQ201320717649
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】U·布萊特邁爾 申請人:布萊特邁爾測量技術(shù)有限責(zé)任公司