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Messgerät mit optischen und lichtelektrischen Mitteln
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befindenEin derart ausgebildetes Gerät, durch das, wie bei den nach dem pneumatischen Verfahren ar- beitenden Einrichtungen, das Messen kleinster
Längenunterschiede ermöglicht wird, erlaubt Mes- sungen an Werkstücken während ihrer Bearbeitung. Beispielsweise lassen sich so Durchmesserän- derungen von Wellen, Kugeln oder Bohrungen feststellen, auch Blechdickenänderungen usw.
Eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Messgerätes ergibt sich, wenn das Ausblenden des Lichtes ausserhalb der Ebene vorgenommen wird, in die ein in seiner Messnullstellung'befindlicher Leuchtfleck durch das Linsensystem abgebildet wird. Auch ist es zweckmässig, von der Verwendung halbdurchlässiger Spiegel zur Zerlegung des Strahlenganges abzusehen und statt dessen das Blendensystem derart anzuordnen und auszubilden, dass es sowohl das Ausblenden des Lichtes als auch die Zerlegung des Strahlen- ganges bewirkt. Die lichtelektrische Einrichtung wird am einfachsten bei Verwendung einer rotie- renden Blende, die die beiden Strahlengänge der
Einrichtung nacheinander zuleitet.
Um den Einfluss von Lichtstromschwankungen auf die Messung auszuschalten, ist es angebracht, die bei axialen Abweichungen des Leuchtflecks von seiner Messnullstellung auftretenden Spannungsdifferenzen in der lichtelektrischen Einrichtung ohne Veränderungen in der Blendenanord- nung auf Null zurückzuführen. Für diesen Zweck ist irgend eine bekannte Nullungseinrichtumg geeignet, z. B. ein zweckmässig im bildseitigen Strahlengang angeordneter optischer Kompensator.
Die jeweilige Einstellung des Kompensators ist ein Mass für die Abstandsänderung des Gegenstandes von seiner Messnullstellung.
Wenn man die lichtelektrische Einrichtung in geeigneter Weise auf ein empfindliches Galvano- meterrelais einwirken lässt, das in den verschie- denen Schaltstellungen eine Nachlaufeinrichtung zur Verstellung eines solchen Kompensators steuert, lässt sich das Messgerät zu einem auto- matisch wirkenden ausbilden. Man ist auch In der Lage, bei auftretenden axialen Abmessungs- änderungen eines während seiner Bearbeitung dem
Messvorgang unterworfenen Werkstückes eine
Steuerung der Bearbeitungsmaschine in solcher
Weise durchzuführen, dass eine masshaltige Bear- beitung gewährleistet ist.
Bei nicht selbstleuchtendem Messgegenstand, wenn also der Leuchtfleck auf der Oberfläche des Gegenstandes durch Abbildung einer beson- deren Lichtquelle erzeugt wird, empfiehlt es sich, eine möglichst punktförmige Lichtquelle zu benutzen oder eine entsprechende von rückwärts beleuchtete Blendenöffnung abzubilden.
In den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung sind in schematischer Darstellung sechs verschiedene Varianten von optischen Systemen einer erfindungsgemässen Messeinrichtung veranschaulicht.
Das System nach Fig. 1 ist für Messungen an einem selbst1euchtenden Messgegenstand 1 bestimmt. Es enthält ein Objektiv 2, das einen im Abstand a vor ihm liegenden Leuchtfleck B1 abbildet. Am bildseitigen Strahlengang des Objek-
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Die Strahlen des einen Teiles werden einer Pho- tozelle 4, die des andern Teils einer Photozelle 5 zugeleitet. In den beiden Strahlengangteilen sind
Blenden 6 und 7 vorgesehen, die vor der Bild- ebene B/. bzw. vor einer zu B/in bezug auf den
Spiegel 3 spiegelbildlich liegenden Ebene B/'an- geordnet sind und deren Grösse so bemessen ist, dass auf die beiden Photozellen bei einem be- stimmten Wert des Abstandes a Lichtströme von gleicher Grösse einwirken.
Zwischen Messgegen- stand 1 und Objektiv 2 ist ein Kompensator an- geordnet, der zwei eine planparallele Platte bil- dende Glaskelle und 9 enthält, von denen der erstere senkrecht zur optischen Achse des Objek- - tivs 2 verschiebbar ist, zu dem Zwecke, die Dicke der planparallelen Platte verändern zu können und dadurch Gleichheit der auf die beiden Photozellen 4 und 5 einwirkenden Lichtströme herstellen zu können, falls der Abstand a sich um geringes ändert.
Das System nach Fig. 2 ist wie alle übrigen zu -beschreibenden Systeme für Messungen an einem
Gegenstand'bestimmt, dessen Oberfläche nicht selbstleuchtend ist, sondern auf der ein für die Messung zu benutzender Leuchtfleck B 1 erst erzeugt werden muss. Zu diesem Zweck ist im abbildenden Strahlengang des Objektivs 2 ein halbdurchlässiger Spiegel 10 angeordnet, mittels dessen die von einer punktförmigen Lichtquelle 11 kommenden Lichtstrahlen dem Objektiv 2 zuge- führt werden. Im übrigen unterscheidet sich das
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dadurch, dass der Kompensator hinter dem Ob- jektiv 2 angebracht ist und aus einer axial ver- schiebbaren Negativlinse 12 besteht.
Das System nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach Fig. 2 nur dadurch, dass der halbdurch- lässige Spiegel 3 und die Blenden 6 und 7 durch 'einen voll versilberten Spiegel 13 von solcher Lage und Grösse ersetzt sind, dass er sowohl der Teilung des Strahlenganges. dient, als auch dafür sorgt, dass auf die beiden Photozellen 4 und 5 bei einem bestimmten Wert des Abstandes a des Leuchtflecks Bd von dem Objektiv 2 Lichtströme gleicher Grösse einwirken.
In dem System nach Fig. 4 liegen die halbdurchlässigen Spiegel 3 und 10 nicht, wie in Fig.
2, im konvergenten, sondern im parallelen. Strahlengang. Zu diesem Zweck werden die zur Erzeugung des Leuchtflecks dienenden, von der punktförmigen Lichtquelle 11 ausgehenden Strahlen, nachdem sie durch einen Kondensor 14 und eine Leuchtfeldblende 15 hindurchgegangen sind, einem vor dem Spiegel 10 liegenden Objektiv 16 zugeführt. Sie verlassen dieses Objektiv achsparallel und treffen nach der Reflexion an dem Spiegel achsparallel auf ein zweites Objektiv 17.
In der Brennebene dieses Objektivs erzeugen sie auf der Oberfläche des Messgegenstandes 1 den Leuchtfleck B. Im umgekehrten Verlauf werden die von dem Leuchtfleck kommenden Strahler durch das Objektiv 17 achsparallel gerichtet. De ; durch den halbdurchlässigen Spiegel 3 hindurchgegangene Strahlenteil wird durch ein Objektiv 18 so gebrochen, dass in, der Brennebene B/dieses Objektivs ein Bild des Leuchtflecks entsteht. Der durch den Spiegel 3 reflektierte Strahlenteil trifft auf ein dem Objektiv 18 gleichendes Objektiv 19, in dessen Brennebene Blein zweites Bild des Leuchtflecks entsteht. Die Photozellen 4 und 5 sowie die Blenden 6 und 7 sind entsprechend den oben beschriebenen Systemen angeordnet.
Als Kompensator dient wie bei dem System nach Fig. 1 ein zwischen dem Messgegenstand und dem den Leuchtfleck abbildenden Objektiv 17 angeordnetes Keilsystem 8, 9.
Das System nach Fig. 5 entspricht einem Messgerät mit nur einer Photozelle 20. Es unterschei-
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statt einer Negativlinse ein Keilsystem 8, 9 an- geordnet. Der voll versilberte Spiegel 13 ist gegen die optische Achse des Objektivs 2 unter einem Winkel geneigt, der kleiner als 450 ist, so dass sich die Bildebene B/ und B/'unter einem Winkel schneiden, der grösser als 900 ist.
Ein voll versilberter Ringspiegel 21, der gegen die optische Achse des Objektivs 2 unter einem Winkel geneigt ist, der grösser als 450 ist, verhindert, dass ein Bild des Leuchtflecks Bi in der Bildebene S/ des Objektivs 2 zustandekommt, und bewirkt das Entstehen eines Bildes in der Bildebene Jus/", die mit der Bildebene B/einen Winkel ein- schliesst, der kleiner als 900 ist. Sämtliche Bildebenen haben miteinander und mit den spiegeln- , den Flächen der Spiegel 13 und 21 ein und dieselbe Schnittgerade.
Das von diesen Spiegeln reflektierte Licht trifft auf eine mit (nicht gezeichneten) Radialschlitzen versehene, rotierende Scheibe 22, deren Schlitze die Lichtzufuhr zu der Pho- tozelle 20 so regeln, dass die Photozelle nacheinander von den Strahlen getroffen wird, die d ! : r eine und der andere der beiden Spiegel reflektiert.
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