Optischer Feinzeiger
F r die Messung von LÏngenunterschieden in der (trossenordnung von 0, 1 u, z. B. bei Endmassmessungen, bedient man sieh au¯er dem Tnterferenzverfahren aneh optiseher Fein- zeiger, die nach dem Drehspiegelprinzip arbeiten. Bei bekannten Messinstrumenten dieser Art wirkt der Messbolzen unmittelbar in der Weise auf den Drehspiegel, dass ein vom letz terell reflektierter Lichtstrahl eine Ablenkung um den doppelten Drehwinkel, ein zweifach reflektierter Strahl eine solche um den vierfachen Drehwinkel erfÏhrt.
Die Anzeige er seheint entweder auf einer Mattscheibe oder in der Bildebene eines Fernrohrobjektives. Als vorteilhaft hat sieh hierfür das Zusammenwirken des Drehspiegels mit einem Autokolli mationsfernrohr erwiesen. Erfahrungsgemäss lϯt sich jedoch die Messkraft soleher Feinzeiger nicht unter 50-70 p erniedrigen. Infolge der Reibung im Me¯werk wÏchst bei geringeren Kräften die Streuung- merklich an, so da¯ eine einwandfreie Messung nicht. mehr möglich ist.
Jn der Fertigungsmesstechnik sind als mechanische Feinzeiger für Ijängenmessungen sog. Torsionsband-Feinzeiger eingeführt worden. Obwohl sich die Messkraft solcher Mess- instrumente dureh Verwendung membrangelagerter Me¯bolzen ohne weiteres auf wenige Pond, ja sogar auf Bruchteile davon bringen lässt, da bei ihnen nur innere Reibung (Mole kularreibung) auftritt und deren Umkehr- spanne praktisch Null ist, st¯¯t hierbei die Verringerung des Skalenwertes unter 0, 2, u auf grosse Schwierigkeiten.
Die Behebung dieses Nachteils etwa durch eine Verlängerung des Zeigers wegen der damit verbundenen Ge wichtserhöhung und der dadurch bedingten Vergrösserung der Trägheit der Anzeige ist praktisch ausgeschlossen. Eine Verfeinerung des Torsionselementes ist wegen der damit ver bundenen erheblichen Rissgefahr und GefÏhrdung der Betriebssicherheit nieht durchf hrbar.
Die Erfindung hat sieh nun zur Aufgabe gemacht, einen optischen Feinzeiger mit GehÏuse und Messbolzen naeh dem Drehspiegelprinzip zu sehaffen, dessen Skalenwert nnter 0, 1, u und dessen Fehler unter 0, 01 t liegt und der keine Umkehrspanne aufweist.
Der erfindungsgemässe optische Feinzeiger zeiehnet sich dadurch aus, dass dieser einen Spiegel aufweist, der in der Mitte eines gegen- läufig verdrillten, zwisehen einem Festpunkt im Gehäuse und dem in diesem axial beweg- lichen Messbolzen gespannten Torsionsband derart angeordnet ist, da¯ der Spiegel bei Versehiebung des Messbolzens mit setzung verdrebt wird und einen auf ihn fallenden Lichtstrahl ablenkt; dessen jeweilige Stellung ablesbar ist.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungs- beispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt :
Fig. 1 einen optisehen Torsionsband-Feinzeiger mit Kollimationsfernrohr im LÏngsschnitt,
Fig. 2 einen Torsionsband-Feinzeiger mit Skala in Vorderansicht, teilweise aufgesehnit- ten, und
Fig. 3-das GerÏt nach Fig. 2, zum Teil in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt.
Der Torsionsband-Feinzeiger naeh Fig. l weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein in seiner Achsrichtung beweglicher Messbolzen 2, in Membranen 3 gelagert, angeordnet ist. Der Messbolzen 2 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 4, die ihn stÏndig nach aussen drängt. Am innern Ende des Messbolzens 2 schliesst das eine Ende eines gegenläufig verdrillten Torsionsbandes 5 an, dessen anderes Ende am Deckel 6 des Gehäuses 1 befestigt ist.
In der Mitte des Torsionsbandes 5 ist ein Spiegel 7 befestigt, der sieh mit dem Band 5 um dessen Längsaehse verdreht, wenn die Länge des Bandes verändert wird.
Der Spiegel 7 sitzt vor einem Objektiv 8 eines Autokollimationsfernrohres 9. Der Strahl einer Lichtquelle 11 wird mittels Spiegel auf den Spiegel 7 geworfen, der ihn in seinerNormalstel- lung in der Achsrichtung des Fernrohres zu rüekwirft. Durch Drehung des Torsionsbandes 5 bei einer axialen Bewegung des Messbolzens 2 wird zufolge der Änderung der Länge des Bandes der Spiegel 7 aus seiner Normalstellung herausgedreht und der Liehtstrahl abge- lenkt. Die Ablenkung des Lichtstrahls wird in der Bildebene des Fernrohrs 9 angezeigt.
Die Ausführungsform des Instrumentes nach Fig. 2 und 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, da¯ das eine Ende des Torsionsbandes 5 an einem im GehÏuse angeordneten TrÏger und das andere Ende an einem vom Messbolzen 2 bewegbaren Halter befestigt ist und dass der Spiegel 7 den von der Liehtquelle 11 ausgesandten Liehtstrahl auf eine Skala 10 reflektiert und an dieser das Ma¯ der Ablenkung abgelesen werden kann.
Der Skalenwert lässt sieh beim beschrie- benen GerÏ auf 0, 01 ti, 0, 05, u oder 0, 1 Á f r Anzeigebereiche von 2 u,10;.oder20/f festsetzen. Der Fehler des Gerätes bei An% eige auf der Skala ist höehstens 1, 5% des jeweiligen Aussehlages. Bei Anwendung des Autokolli- mationsfernrohres zur Anzeige der Spiegeldrehung werden die Fehler nocl wesentlieh kleiner, da wegen der in diesem Falle benötig- ten kleineren Spiegeldrehung von etwa 3-30 gegen etwa 90 beim. Gerät mit Skala steifere Torsionsfedern als bei bekannten mechanischen Torsionsfeder-Feinzeigern verwendet werden können.
Da bei den beschriebenen Geräten membrangelagerte Messbolzen vorgesehen sind, ist die UmkehrspannepraktischNull.DieMess- kraft lässt sich erforderliehenfalls bis nahe 0 p bringen. Die geringe Masse des Spiegels ist so nahe der Trägheitsachse des beweglichen Systems angeordnet, dass die Eigenfrequenz des gesamten Messwerkes gegenüber allen be kannten Feinzeigern um ein Vielfaches erh¯ht ist, so dass die Verwendung des GerÏtes zum Messen bewegter Prüflinge erm¯glicht wird.