Verfahren zur Herstellung sehr genauer Skalen und Vorlichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von sehr genauen Skalen und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.
Beim Herstellen einer Skala mit Hilfe einer Teilmaschine wird bis jetzt jeder Teilstrich durch einen Stichel aufgerissen und, nachdem ein Strich eingeritzt worden ist, werden Skala und Stichel durch die Teilmaschine relativ zueinander um einen bestimmten Betrag verschoben, um den Stichel in die nächstfolgende Reisslage zu bringen. Wenn sehr feine Striche in gewissen Materinlien, z. B.
Glas, auf diese Art eingeritzt werden müssen, ist die Herstellung einer genauen und sauberen Teilung ein sehwieriges Unterfangen.
Weiterhin können auf diese Weise erzeugte Teilungen zufolge der beim fortschreitenden Arbeiten eintretenden Abnützung der Stichel Reissspitze mit Mängeln behaftet sein.
Anstatt eine Teilmaschine zu verwenden ist nun vorgeschlagen worden, Teilungen auf photographischem Wege auf Glas zu reproduzieren. Ein solches Verfahren wird vielfach für kurze Skalen, z. B. Mikrometerskalen für Mikroskope, angewendet.
Die Herstellung einer Linse, die zwecks einwandfreier Reproduktion einer längeren Skala über einem grossen Bildwinkel geniigend Schärfe besitzt, ist jedoch unmöglich, speziell wenn die herzustellenden Teilstriche von grosser Feinheit sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung sehr genauer Skalen ist durch folgende Arbeitsgänge gekennzeichnet:
Aufbringen einer lichtempfindlichen Schicht auf die Oberfläche, auf der die Skala aufgezeichnet werden soll;
Sukzessives Belichten der lichtempfindlichen Schicht, wobei jeweils das Bild einer mindestens einen Teilstrich darstellenden Marke an denjenigen Stellen auf die Schicht projiziert wird, an denen die Oberfläche eine Marke erhalten soll;
Verschieben von Bild und Oberfläche relativ zueinander zwischen diesen aufein anderfolgenden Belichtungen mittels einer Teilvorrichtung ;
Entwicklung und Fixierung des latenten Bildes.
Der Ausdruck Teilvorrichtung wird hierin in einem weiten Sinne gebraucht und schliesst irgendwelche Vorrichtung mit ein, mit deren Hilfe ein geradliniger oder kreisförmiger Massstab über genau gleiche Abstände hinwegbewegt werden kann, ob automatisch oder durch Handeinstellung. Obschon normalerweise bei jeder Belichtung ein Einzelstrich aufgezeichnet wird, ist es in zutreffenden Fällen auch möglich, jeweils ein Bild mehrerer naheliegender Teilstriche auf die Oberfläche zu projizieren. Das projizierte Bild wird zweckmässig in oder in unmittelbare Nähe der optischen Axe der Projektionssvor- richtung erzeugt, so dass es ohne Schwierigkeit überaus scharf eingestellt werden kann und die photographische Aufnahme eine genaue Linie auf dem Teilungsträger ergibt.
Die Erfindung ist von besonderem Wert bei der Herstellung von Glas-Kreisteilungen, zu welchem Zweck das Glas auf einen optischen Teiltisch unter eine Projektionsvorrich- tung montiert werden kann, mittels welcher von einem feinen Strich ein helles Bild auf eine auf dem Glas aufgebrachte lichtempfindliche Schicht entworfen werden kann.
Nachstehend soll nun beispielsweise eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung an Hand beiliegender Zeichnung beschrieben werden. In letzterer zeigt:
Fig. 1 eine Vorderansicht der Vorrichtung,
Fig. 2 den schematischen optischen Aufbau des Teiltisches der Vorrichtung und
Fig. 3 den schematischen optischen Aufbau des Projektionssystems.
Die Vorrichtung besitzt eine Grundplatte 10, auf der ein Teiltisch montiert ist. Letzterer kann mechanischer Natur sein, aber ein optischer Tisch, das heisst ein mittels optischer Mittel einstellbarer Tisch, wie hier gezeigt, ist vorzuziehen. Der Teiltisch besitzt ein an der Platte 10 befestigtes Gehäuse 12 mit einer seitlichen Ausbuchtung 13. Ein Ereis- tisch 14 ist mittels Rollenlager 15 koaxial zum Gehäuse 12 auf letzterem montiert und kann mittels eines zentrischen Tragzapfens (nicht gezeigt) um seine Stehaxe X-X gedreht werden. Der Tisch ist mit T-Nuten 16 ausgestattet, und eine Blindplatte 17 ist mittels sie durchdringender Schraubbolzen, die in den Nuten 16 verankert sind, darauf befestigt. Eine lichtempfindlich gemachte Platte 18 wird mittels Klammern auf der Blindplatte 17 befestigt.
Letztere gestattet das Auflegen der Platte 18 ausserhalb und losgelöst von der Vorrichtung und deren nachfolgendes Montieren auf die eigentliche Tischplatte 14. Der Tisch kann mittels einer Feineinstellvorrichtung herkömmlicher Bauart, bestehend aus einem an der Tischplatte 14 befestigten Schneckenrad 19 und einer mittels des Knopfes 20 betätigten Schnecke, verschwenkt werden.
Ein Glasring 21 ist am Boden des Sehnek- kenrades befestigt und trägt eine Kreisskala, die geprüft worden ist und deren zu jeder Ablesung zugehörige Korrektionen daher bekannt sind. Die Einstellung des Tisches wird durch das in Fig. 2 schematisch aufgezeichnete optische System bestimmt. Letzteres besteht aus einer Lichtquelle 50, deren Licht mittels des Rechtwinkelprismas 22 durch die eine Feldhälfte des Objektives 23 auf den Glasring 21 reflektiert wird, der auf seiner versilberten Kopffläche die Skala trägt. Dadurch wird ein Teil der Skala beleuchtet und von diesem Teil wird ein Bild durch die andere Feldhälfte des Objektives 23 und ein Rechtwinkelprisma 24 auf ein Prisma 25 projiziert, das sich in der Ausbuchtung 13 des Gehäuses 12 befindet.
Das Bild wird in die Ebene einer Strichplatte 26 geworfen, die zwei zum projizierten Teilbild der Kreisskala parallellaufende Haarstriche aufweist. Die Strichplatte 26 ist so montiert, dass sie rechtwinklig zu letzteren in der Ausbuchtung 13 bewegt und mittels einer mit Bogensekunden Teilung versehener lSIikrometersehraube 27 (Fig. 1) eingestellt werden kann. Ein vergrössertes Bild der Strichplatte und der Striche wird durch das Okular 28 und Prisma 29 auf den Spiegel 30 geworfen und von letzterem auf die Mattscheibe 30a. Der Spiegel 30 (Fig. 1) ist auf einer Brücke 31 befestigt, die auf der Grundplatte über dem Teiltisch montiert ist.
Dieser optische Tisch gewährt eine 200 fache Vergrösserung, um ihn auf eine Bogensekunde genau einstellen zu können. Um den Tisch auf einen speziellen Teilstrich der Kreisskala einzustellen, wird die Strichplatte 26 mittels der Mikrometerschraube 27 unter Be rücksichtigung der für diesen Teilort erforderlichen Korrektur justiert und die Tisch platte 14 so verschwenkt, dass auf der B ! Matt- scheibe 30a das Bild des verlangten Teilstriches halbwegs zwischen die Bilder der Haarstriche zu liegen kommt. Die Mattscheibe 30a ist in Fig. 1 nicht vorhanden; mit 32 und 33 sind die Spiegelbilder des verlangten Teilstriches bezw. der Haarstriche bezeichnet.
Ein auf der Brücke 31 montierter Schlitten 34 kann diametral über die Ereis-Tisch- platte 14 verschoben werden, und zwar mittels bekannter, durch den Knopf 35 betätigter Mittel. Der Schlitten trägt eine Stütze 36 für die Projektionslampeneinheit 37 und eine senkrechte Röhre 38, die im Schlitten 34 durch bekannte, mittels des Knopfes 39 betätigte Mittel senkrecht und waagrecht eingestellt werden kann. Die Projektionseinheit 37 enthält eine Lampe 40 (Fig. 3), deren Licht durch einen Schlitzverschluss 41 und eine achromatische, im Fuss der Einheit befindliche Linse 42 fällt. Letztere sammelt das Leicht, um hinter einem am Boden der Röhre 38 befindlichen Mikroskop-Objektiv 43 ein Bild des Lampenfadens zu erzeugen.
Eine im Kopf der Röhre 38 untergebrachte Blende 44 ist mit einem zentralen Schlitz von etwa 2 mm Länge und 0,01 mm Breite versehen, der sich radial zur Tischplatte 14 erstreckt.
Dadurch wird ein Bild des Schlitzes auf die lichtempfindlich gemachte Platte 18 geworfen, und es ist wesentlich, dass das Bild scharf auf die Oberseite der lichtempfindlichen Schicht eingestellt wird. Die Röhre 38 muss daher auf verschiedene Plattendicken einstellbar sein und das Fokussieren geschieht durch Auflegen einer Lehre 45 auf die Platte 18 und Justieren der Röhre 38, bis ihre Bodenkante, die etwas über dem Objektiv 43 vorsteht, auf der Lehre anschlägt.
Um nun eine Skala herzustellen, wird der Schlitten 34 über die Brücke 31 in eine solche Lage bewegt, dass das projizierte Bild des Schlitzes von der Axe des Kreistisches 14 um die gewünschte Radiallänge absteht. Der Tisch 14 wird dann auf den ersten Teilstrich ihrer Kreisskala eingeschwenkt und der -Verschluss 41 zwecks Belichtung der Platte 18 durch die Lampe 40 betätigt, so dass der Schlitz der Blende 44 auf der Platte abgebildet wird. Die Belichtungszeit kann zwischen t150 und 1 Sekunde liegen. Der Tisch wird dann auf den nächsten Teilstrich verschwenkt und der Abbildungsvorgang wiederholt.
Die Strichplatte 26 wird bei jeder Tischeinstellung neu justiert, um den bekannten Korrekturbetrag für den betreffenden Teilort der Mutterteilung, nach welchem der Tisch eingestellt werden soll, anzubringen.
Aus Vorstehendem ist ersichtlich, dass jede Aufnahme oder Belichtung auf der lichtempfindlichen Schicht der Platte eine latente Teilungsmarkierung aufzeichnet und dass nach Belichtung der Platte über den vollen Kreis und der erforderlichen Betätigung des : Kreises diese abgehoben, entwickelt und fixiert werden kann. Auf diese Weise kann eine Skala mit überaus feinen Teilstrichen innerhalb jeder gewünschten Genauigkeit bis auf einige Bogensekunden hergestellt werden.
Mit Hilfe der so hergestellten Skala können gegebenenfalls weitere Skalen gleicher Genauigkeit in bekannter Weise durch direkten Kontaktdruck auf weiteren Glasplatten hergestellt werden.
Bevor die lichtempfindliche Platte belichtet wird, soll sie vorzugsweise durch Einlegen in destilliertes Wasser und dann in 90% eigen industriellen methylierten Spiritus während je 15 Minuten normalisiert werden. Nach ein bis zwei Iinuten Trockenzeit wird sie in den Apparat eingelegt und belichtet. Vorzugsweise soll die belichtete Platte mittels des bekannten Umkehrprozesses entwickelt werden, wodurch auf dunklem Grund helle Teilstriche und Marken erhalten werden, was vorteilhafter ist, als dunkle Teilstriche auf hellem Grund. Die negative Originalplatte kann dann durch Abdruck auf Glasplatten reproduziert werden, die mit einer bichromierten Abdekkung, wie sie in der Photogravüre-Technik verwendet wird, überzogen sind. Die Abzüge werden mit Warmwasser entwickelt.
Die verwendete Abdeckung enthält kolloidales Silberchlorid, das entwickelt und verstärkt werden kann. Nach dem Entwickeln in Wasser wird die Platte weiterhin mit einem photographischen Entwickler zwecks Schwärzung des Silbers und dann mit einem Verstärker zwecks stärkerer Schwärzung behandelt. Die Platte wird dann schliesslich bei 2506 C ge brannt, so dass der Überzug fest auf das Glas emailliert wird.
Eine Kreislinie kann auf der photographischen Platte dadurch erzeugt werden, dass die Schlitzblende 44 durch eine Nadellochblende ersetzt wird, womit ein Punktbild auf die Platte projiziert wird. Die Platte wird dann bei offenem Verschluss 41 rotiert, wodurch das Punktbild auf der Platte einen Kreis beschreibt, und belichtet.
Die auf diese Art und Weise erhaltenen Skalen können nun beziffert werden, indem die Blende 44 durch Ziffern tragende Masken ersetzt werden. Bequemer könnte die Bezifferung mittels eines Kinofilmstreifens von 35 mm Breite, der in gleichen Abständen beziffert ist, hergestellt werden, wobei diese Ziffern durch eine an sich bekannte Vorrichtung mittels Randperforation des Streifens aufeinanderfolgend in den Projektions-Strahlengang gebracht werden.
Die Abbildung des Schlitzes in der Maske 44 ist natürlich stark verkleinert, und daher wird ein Schlitz, der für Reproduktionszwecke eine praktisch gangbar Breite aufweist, auf der belichteten Platte zu einer sehr feinen Linie reduziert. Beispielsweise kann ein Schlitz von 0,025 mm Breite auf der Platte als eine haarfeine Linie von 0,0025 mm Dicke aufgezeichnet werden.
PATENTANSFRflCHE: I. Verfahren zur Herstellung sehr genauer Skalen, gekennzeichnet durch folgende Ar beitsgänge:
Aufbringen einer lichtempfindlichen Schicht auf die Oberfläche, auf der die Skala aufgezeichnet werden soll;
Sukzessives Belichten der lichtempfind Iichen Schicht, wobei jeweils das Bild einer mindestens einen Teilstrich darstellenden Marke an denjenigen Stellen auf die Schicht projiziert wird, an denen die Oberfläche eine Marke erhalten soll;
Verschieben von Bild und Oberfläche rela tiv zueinander zwischen diesen aufeinanderfolgenden Belichtungen mittels einer Teilvorrichtung;
Entwicklung und Fixierung des latenten Bildes.
Process for the production of very precise scales and pre-clearing for the practice of this process.
The present invention relates to a method for producing very accurate scales and an apparatus for practicing this method.
When making a scale with the help of a dividing machine, each graduation mark has been torn open by a graver and, after a line has been scored, the dividing machine shifts the scale and graver relative to each other by a certain amount in order to bring the graver into the next tearing position . If very fine lines in certain materials, e.g. B.
Glass, which must be scratched in this way, is a tedious endeavor to produce an accurate and clean division.
Furthermore, divisions produced in this way can be defective as a result of the wear and tear of the burin tip as the work progresses.
Instead of using a dividing machine, it has now been proposed to reproduce divisions photographically on glass. Such a method is often used for short scales, e.g. B. micrometer scales for microscopes applied.
However, it is impossible to produce a lens which has sufficient sharpness for the purpose of perfect reproduction of a longer scale over a large angle of view, especially if the graduation marks to be produced are of great fineness.
The method according to the invention for producing very precise scales is characterized by the following operations:
Applying a photosensitive layer to the surface on which the scale is to be recorded;
Successive exposure of the light-sensitive layer, the image of a mark representing at least one graduation being projected onto the layer at those points where the surface is to receive a mark;
Shifting the image and surface relative to one another between these aufein other successive exposures by means of a sub-device;
Development and fixation of the latent image.
The term dividing device is used in a broad sense herein and includes any device with the aid of which a straight or circular scale can be moved over exactly equal distances, whether automatically or by manual adjustment. Although a single line is normally recorded with each exposure, it is also possible in appropriate cases to project an image of several nearby graduation lines onto the surface. The projected image is expediently generated in or in the immediate vicinity of the optical axis of the projection device, so that it can be set extremely sharp without difficulty and the photograph results in an exact line on the graduation carrier.
The invention is of particular value in the production of circular glass divisions, for which purpose the glass can be mounted on an optical table under a projection device by means of which a light image is created from a fine line on a light-sensitive layer applied to the glass can be.
An example of an embodiment of the device according to the invention will now be described below with reference to the accompanying drawing. In the latter shows:
Fig. 1 is a front view of the device,
2 shows the schematic optical structure of the part table of the device and
3 shows the schematic optical structure of the projection system.
The device has a base plate 10 on which a part table is mounted. The latter can be of a mechanical nature, but an optical table, that is to say a table that can be adjusted by optical means, as shown here, is preferable. The table element has a housing 12 with a lateral bulge 13 attached to the plate 10. A table 14 is mounted on the latter by means of roller bearings 15 coaxially to the housing 12 and can be rotated around its standing axis X-X by means of a central support pin (not shown). The table is provided with T-slots 16 and a blind plate 17 is fastened thereon by means of penetrating screw bolts which are anchored in the slots 16. A photosensitive plate 18 is attached to the dummy plate 17 by means of clamps.
The latter allows the placing of the plate 18 outside and detached from the device and its subsequent mounting on the actual table top 14. The table can be adjusted by means of a fine adjustment device of conventional design, consisting of a worm wheel 19 attached to the table top 14 and a worm operated by means of the button 20 be pivoted.
A glass ring 21 is attached to the bottom of the tendon wheel and bears a circular scale which has been checked and whose corrections associated with each reading are therefore known. The setting of the table is determined by the optical system shown schematically in FIG. The latter consists of a light source 50, the light of which is reflected by means of the right-angled prism 22 through one field half of the objective 23 onto the glass ring 21, which bears the scale on its silver-plated head surface. As a result, part of the scale is illuminated and an image of this part is projected through the other half of the field of the objective 23 and a right-angle prism 24 onto a prism 25 which is located in the bulge 13 of the housing 12.
The image is thrown into the plane of a reticle 26 which has two hair lines running parallel to the projected partial image of the circular scale. The reticle 26 is mounted in such a way that it can be moved in the bulge 13 at right angles to the latter and can be adjusted by means of an IS micrometer hood 27 (FIG. 1) provided with arc seconds. An enlarged image of the reticle and the lines is thrown through the eyepiece 28 and prism 29 onto the mirror 30 and from the latter onto the focusing screen 30a. The mirror 30 (Fig. 1) is attached to a bridge 31 which is mounted on the base plate above the part table.
This optical table allows a 200x magnification to be able to adjust it to an arc second. To set the table on a special graduation of the circular scale, the reticle 26 is adjusted by means of the micrometer screw 27, taking into account the correction required for this sub-location, and the table plate 14 is pivoted so that on the B! Matt disk 30a the image of the required graduation line comes to lie halfway between the images of the hair lines. The ground glass 30a is not present in FIG. 1; with 32 and 33 are the mirror images of the required graduation respectively. denotes the hairline.
A slide 34 mounted on the bridge 31 can be displaced diametrically over the Ereis table top 14, specifically by means of known means operated by the button 35. The carriage carries a support 36 for the projection lamp unit 37 and a vertical tube 38 which can be adjusted vertically and horizontally in the carriage 34 by known means operated by means of the button 39. The projection unit 37 contains a lamp 40 (FIG. 3), the light of which falls through a focal plane shutter 41 and an achromatic lens 42 located in the base of the unit. The latter collects the light in order to generate an image of the lamp filament behind a microscope objective 43 located at the bottom of the tube 38.
A screen 44 accommodated in the head of the tube 38 is provided with a central slot approximately 2 mm long and 0.01 mm wide, which extends radially to the table top 14.
This will project an image of the slit onto the photosensitive plate 18 and it is essential that the image be brought into focus on the top of the photosensitive layer. The tube 38 must therefore be adjustable to different plate thicknesses and the focusing is done by placing a gauge 45 on the plate 18 and adjusting the tube 38 until its bottom edge, which protrudes slightly above the lens 43, hits the gauge.
In order to now produce a scale, the carriage 34 is moved over the bridge 31 into such a position that the projected image of the slot protrudes from the axis of the circular table 14 by the desired radial length. The table 14 is then pivoted to the first graduation of its circular scale and the shutter 41 is actuated for the purpose of exposing the plate 18 by the lamp 40, so that the slit of the diaphragm 44 is imaged on the plate. The exposure time can be between t150 and 1 second. The table is then swiveled to the next graduation and the imaging process is repeated.
The reticle 26 is readjusted each time the table is adjusted in order to apply the known correction amount for the relevant part location of the mother division according to which the table is to be adjusted.
From the above it can be seen that every recording or exposure records a latent division mark on the photosensitive layer of the plate and that after the plate has been exposed over the full circle and the required actuation of the circle, it can be lifted, developed and fixed. In this way, a scale can be produced with extremely fine graduation marks within any desired accuracy down to a few arc seconds.
With the help of the scale produced in this way, further scales with the same accuracy can optionally be produced in a known manner by direct contact printing on further glass plates.
Before the photosensitive plate is exposed, it should preferably be normalized by placing it in distilled water and then in 90% proprietary industrial methylated alcohol for 15 minutes each time. After a drying time of one to two minutes, it is placed in the apparatus and exposed. The exposed plate should preferably be developed by means of the known reversal process, whereby light graduation lines and marks are obtained on a dark background, which is more advantageous than dark graduation lines on a light background. The original negative plate can then be reproduced by printing on glass plates which are covered with a bichromed cover, as used in the photogravure technique. The fume cupboards are developed with hot water.
The cover used contains colloidal silver chloride that can be developed and fortified. After developing in water, the plate is further treated with a photographic developer to blacken the silver and then with an enhancer to make the silver darker. The plate is then finally fired at 2506 C so that the coating is enamelled firmly onto the glass.
A circular line can be produced on the photographic plate in that the slit diaphragm 44 is replaced by a pinhole diaphragm, with which a point image is projected onto the plate. The plate is then rotated with the shutter 41 open, whereby the point image describes a circle on the plate, and exposed.
The scales obtained in this way can now be numbered by replacing the aperture 44 with masks bearing numbers. The numbering could be produced more conveniently by means of a film strip 35 mm wide, which is numbered at equal intervals, these numbers being successively brought into the projection beam path by a device known per se by means of edge perforation of the strip.
The image of the slit in the mask 44 is of course greatly reduced, and therefore a slit which has a practically passable width for reproduction purposes is reduced to a very fine line on the exposed plate. For example, a 0.025 mm wide slot can be recorded on the plate as a hairline line 0.0025 mm thick.
PATENT APPLICATION: I. Process for the production of very accurate scales, characterized by the following operations:
Applying a photosensitive layer to the surface on which the scale is to be recorded;
Successive exposure of the photosensitive layer, the image of a mark representing at least one graduation being projected onto the layer at those points where the surface is to receive a mark;
Shifting the image and surface relative to one another between these successive exposures by means of a partial device;
Development and fixation of the latent image.