Längenmessvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Längenmessvorrichtung, insbesondere zum Bestimmen der Grösse von Gefügebestandteilen eines mikroskopischen Objektes, durch Verschieben des Objektes um messbare Strekken. Von einer derartigen Längenmessvorrichtung wird verlangt, dass das Objekt ohne toten Gang um kleine Beträge verschoben werden kann, und dass ferner Messmittel vorgesehen sind, mit denen für verschiedene Gefügebestandteile die Grösse der jeweiligen Verschiebung des Objektes registrierbar ist Die letztgenannte Bedingung erfordert zusätzliche Massnahmen, um die Verschiebung des Objektes mit dem einen oder dem andern Messmittel wahlweise kuppeln zu können. Auch diese Kupplungen müssen aus den oben genannten Gründen spielfrei sein. Sie bilden das Hauptproblem beim Bau einer Längenmessvorrichtung.
Es sind nun bereits verschiedene mit diesem Problem behaftete Längenmessvorrichtungen bekannt geworden. Am häufigsten werden mechanische Kupplungen zwischen dem als Messspindel oder Messtrommel ausgebildeten Messmittel und dem Objekt vorgesehen. Diese Kupplungen haben den Nachteil, dass sie bei Übergang vom einen Messmittel zum andern nicht völlig spielfrei arbeiten, und dass zu einer einigermassen sicheren Funktion bereits ein erheblicher konstruktiver Aufwand erforderlich ist, wodurch diese Vorrichtungen verhältnismässig teuer werden. Man hat deshalb versucht, diese Nachteile mittels einer elektrischen oder lichtelektrischen Über- tragung der Bewegung des Objektes auf das Zählwerk auszuschalten.
Im ersten Fall sind auf einer Antriebsspindel für das Objekt in bestimmten Abständen Kontakte vorgesehen, die beim Drehen der Spindel an einem Gegenkontakt vorbeistreichen, dabei einen Relaisstromkreis schliessen und auf diese Art jeweils einen Impuls auf ein als elektrisches Zählwerk ausgebildetes Messmittel übertragen. Im letzteren Fall wird der Impuls lichtelektrisch übertragen, indem auf der Antriebsspindel für das Objekt eine Anzahl von Spiegeln angebracht sind, die in einer bestimmten Stellung der Antriebs spindel einen Lichtstrahl auf eine Photozelle leiten, welche den Impuls auslöst.
Der Übergang von einem Messmittel zu einem andern kann dabei durch Schliessen des zum Messmittel gehörenden Stromkreises geschehen, doch haben die elektrischen und lichtelektrischen Einrichtungen wiederum den Nachteil, dass mit ihnen nicht kontinuierlich gemessen werden kann, sondern nur in kleinen, durch den Abstand der impulsauslösenden Elemente bedingten Schritten, und dass der konstruktive Aufwand ebenfalls recht gross ist.
Durch die Erfindung werden alle diese Nachteile dadurch beseitigt, dass der Vorschub des Objektes hydraulisch erfolgt. Die Längenmessvorrichtung nach der Erfindung ist so ausgebildet, dass mit dem zu verschiebenden Objekt ein unter veränderbarem hydrostatischem Druck stehender Trieb verbunden ist. Der hydrostatische Druck wird zweckmässig mittels in eine eingeschlossene Flüssigkeit eintauchender, willkürlich zu betätigender Kolben erzeugt und verändert. Die Anwendung der hydrostatischen Druckübertragung bietet in höchst einfacher Weise die Möglichkeit, unabhängig voneinander mehrere verschiebliche Druckkolben über das eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen auf einen mit dem Objekt verbundenen Schubkolben einwirken zu lassen. Jeder dieser Druckkolben bewirkt bei seiner Betätigung eine Verschiebung des Objektes.
Jeder der Kolben ist vorteilhaft mit einer Messspindel als Messmittel verbunden, die den Betrag der Verschiebung des Objektes registriert und zugleich die Betätigung des Schubkolbens bewirkt. Benutzt man für jede Komponente des Gefüges eine gesonderte Messspindel, so wird die eingangs gestellte Aufgabe in einfachster Weise ohne jede Umschaltvorrichtung gelöst.
Um das Folgen des Objektes auch bei einer Zugbewegung der Druckkolben einwandfrei zu gewährleisten, steht der die Verschiebung des Objektes bewirkende Kolben zweckmässig unter der Wirkung einer Feder. Zwischen der Bewegung des Objektes und den Bewegungen der einzelnen Messspindeln können, wenigstens teilweise, verschiedene Untersetzungen vorgesehen sein, so dass es möglich ist, für die Ausmessung von Gefügebestandteilen, je nach ihrer Grösse, eine Messspindel geringerer oder grösserer Untersetzung zu verwenden. Aus konstruktiven Gründen sind die Mittel zur Erzeugung und Ver änderung des hydrostatischen Druckes zweckmässig von den Mitteln zum Ausüben des hydrostatischen Druckes räumlich getrennt angeordnet und durch ein biegsames Zwischenglied (Schlauch) verbunden.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Längenmessvorrichtung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert, welche eine solche Längenmessvorrichtung in Verbindung mit dem Objekttisch eines Mikroskopes veranschaulicht:
In der Zeichnung ist mit A ein Objektführer bezeichnet und mit B ein Messgerät. Der Objektführer A lässt zunächst eine Verschiebung eines Objektes 1 durch zwei auf senkrecht zueinanderliegende Schlitten 2 und 3 wirkende Zahntriebe 4 und 5 zum Absuchen des Objektes zu. Durch den Zahntrieb 4 kann ausserdem die Einstellung des Abstandes der einzelnen Messstrecken im Objekt vorgenommen werden.
Um dabei ohne Mühe stets gleiche Abstände einhalten zu können, kann der Knopf mit einem Rastring versehen sein. Dieser kann so ausgebildet sein, dass er abgenommen und auch leicht wieder aufgesetzt werden kann. Zur Erzielung der Messbewegung sind die Schlitten-2 und 3 in einer Schlittenführung 6 angeordnet. Der bewegliche Teil 7 der Schlittenführung 6 trägt einen Fortsatz 8, der durch eine kräftige in einer Federbüchse 10 gelagerte Feder 9 gegen den verschieblichen Kolben 11 gedrückt wird. Der Kolben 11 ist hohl und dicht in einen Führungszylinder 12 gepasst, dessen Hohlraum mit einer geeigneten tÇbertragungsflüssigkeit 13 mit zweckmässig gewählter Zähigkeit gefüllt und durch einen Schlauch 14 mit dem Messgerät B verbunden ist.
Dieses Messgerät B weist einen Behälter 15 auf, der ebenfalls mit der Übertragungsflüssigkeit 13 luftblasenfrei gefüllt ist. In seiner Wand sind willkürlich, über Messspindeln 16 zu betätigende Druckkolben 17 druckdicht eingesetzt. Die Druckkolben sind als Stifte ausgebildet, welche durch eine Dichtung 18 hindurch in die Übertragungsflüssigkeit 13 hineinragen. Die Spindeln 16 sind aussen mit einer Messteilung nach Art der bekannten Schraublehren versehen. Die Messteilungen sind so abgestimmt, dass man die durch Hinein- oder Herausschrauben der Spindeln über die Flüssigkeit 13 (Schlauch 14), den Kolben 11 und den Fortsatz 8 auf das Objekt übertragene Messbewegung in geeigneten Einheiten, z. B. oder mm ablesen kann.
Da die Grösse des sich ergebenden Messweges des Objektes vom Durchmesser des Druckstiftes 17, von dem Weg der Messspindel beim Hinein- und Herausschrauben und von dem Durchmesser des Zylinders 12 abhängig ist, kann man durch passende Wahl des Druckstiftdurchmessers leicht jedes beliebige Verhältnis zwischen Weggrösse des Objektes und dem Messspindelvorschub erzeugen. Es bedarf keines besonderen Aufwandes, verschiedene Ubersetzungsver- hältnisse zu wählen, so dass man es in der Hand hat, für grobe Bestandteile einen grossen Messweg pro Spindelumdrehung zu erzeugen und für feine Bestandteile einen kleinen, indem man jeweils dem betreffenden Gefügebestandteil eine entsprechende Spindel zuordnet.
Length measuring device
The invention relates to a length measuring device, in particular for determining the size of structural components of a microscopic object by moving the object by measurable distances. Such a length measuring device requires that the object can be displaced by small amounts without a backlash, and that measuring means are also provided with which the magnitude of the respective displacement of the object can be registered for various structural components To be able to couple the displacement of the object with one or the other measuring device. For the reasons mentioned above, these couplings must also be free of play. They are the main problem when building a length measuring device.
Various length measuring devices afflicted with this problem have already become known. Most often, mechanical couplings are provided between the measuring device, designed as a measuring spindle or measuring drum, and the object. These couplings have the disadvantage that they do not work completely free of play when moving from one measuring device to the other, and that a reasonably safe function already requires a considerable amount of construction effort, which makes these devices relatively expensive. Attempts have therefore been made to eliminate these disadvantages by means of an electrical or photoelectric transmission of the movement of the object to the counter.
In the first case, contacts are provided on a drive spindle for the object at certain intervals that sweep past a mating contact when the spindle is rotated, thereby closing a relay circuit and in this way each transmitting a pulse to a measuring device designed as an electric counter. In the latter case, the pulse is transmitted photoelectrically by a number of mirrors are mounted on the drive spindle for the object, which guide a light beam to a photocell in a certain position of the drive spindle, which triggers the pulse.
The transition from one measuring device to another can take place by closing the circuit belonging to the measuring device, but the electrical and photoelectric devices again have the disadvantage that they cannot be used to measure continuously, but only in small, due to the distance between the pulse-triggering elements conditional steps, and that the design effort is also quite large.
The invention eliminates all of these disadvantages in that the object is advanced hydraulically. The length measuring device according to the invention is designed in such a way that a drive under variable hydrostatic pressure is connected to the object to be displaced. The hydrostatic pressure is expediently generated and changed by means of pistons which are immersed in an enclosed liquid and can be actuated at will. The use of hydrostatic pressure transmission offers the possibility, in a very simple manner, of allowing several displaceable pressure pistons to act independently of one another via the enclosed volume of liquid on a thrust piston connected to the object. Each of these pressure pistons causes a displacement of the object when actuated.
Each of the pistons is advantageously connected to a measuring spindle as a measuring means, which registers the amount of displacement of the object and at the same time actuates the thrust piston. If a separate measuring spindle is used for each component of the structure, the object set out at the beginning is achieved in the simplest way without any switching device.
In order to ensure that the object can follow the object properly even when the pressure piston is pulled, the piston which moves the object is expediently under the action of a spring. Between the movement of the object and the movements of the individual measuring spindles, different reductions can be provided, at least in part, so that it is possible to use a measuring spindle with a smaller or larger reduction for the measurement of structural components, depending on their size. For structural reasons, the means for generating and changing the hydrostatic pressure are expediently arranged spatially separated from the means for exerting the hydrostatic pressure and connected by a flexible intermediate member (hose).
An embodiment of the length measuring device according to the invention is explained in more detail in the following description with reference to the drawing, which illustrates such a length measuring device in connection with the object table of a microscope:
In the drawing, A denotes an object guide and B denotes a measuring device. The object guide A initially allows an object 1 to be displaced by two toothed drives 4 and 5 acting on slides 2 and 3 which are perpendicular to one another in order to search for the object. The gear drive 4 can also be used to set the distance between the individual measuring sections in the object.
In order to always be able to maintain the same distances without effort, the button can be provided with a locking ring. This can be designed so that it can be removed and also easily put back on. To achieve the measuring movement, the slides 2 and 3 are arranged in a slide guide 6. The movable part 7 of the slide guide 6 carries an extension 8 which is pressed against the movable piston 11 by a strong spring 9 mounted in a spring sleeve 10. The piston 11 is hollow and tightly fitted into a guide cylinder 12, the cavity of which is filled with a suitable transfer fluid 13 with an appropriately selected viscosity and connected to the measuring device B by a hose 14.
This measuring device B has a container 15 which is also filled with the transmission liquid 13 without air bubbles. Arbitrary pressure pistons 17 to be actuated via measuring spindles 16 are inserted pressure-tight in its wall. The pressure pistons are designed as pins which protrude through a seal 18 into the transmission fluid 13. The spindles 16 are provided on the outside with a measuring graduation in the manner of known screw gauges. The measuring graduations are coordinated in such a way that the measuring movement transmitted to the object by screwing the spindles in or out via the liquid 13 (hose 14), the piston 11 and the extension 8 can be performed in suitable units, e.g. B. or mm can be read.
Since the size of the resulting measuring path of the object depends on the diameter of the pressure pin 17, the path of the measuring spindle when screwing in and out and the diameter of the cylinder 12, you can easily choose any ratio between the path size of the object by choosing the right pressure pin diameter and generate the measuring spindle feed. No particular effort is required to select different transmission ratios, so that it is in the hand of generating a large measuring path per spindle revolution for coarse components and a small one for fine components by assigning a corresponding spindle to the respective structural component.