Gerät zum Bestimmen des Durchmessers von Werkstücken
Zur Bestimmung des Durchmessers von Werkstücken ist es bekannt, die Durchmesserendpunkte durch Marken oder dergleichen zu kennzeichnen und in einer gemeinsamen Führung zwei Zielfernrohre oder dergleichen zu verschieben, derart, dass mit jedem der Fernrohre einer der Endpunkte angezielt wird. Aus dem Abstand der Zieifernrohre voneinander kann dann auf die Grösse des Durchmessers geschlossen werden. Bei diesem Gerät muss darauf geachtet werden, dass die Ziellinien der Zielfernrohre stets parallel zueinander liegen, weil sonst die Messung verfälscht wird. Zur Kontrolle der Parallelität der Ziellinie wurde bereits vorgeschlagen, eine Kollimationseinrichtung zu verwenden. Diese ist in optischer Hinsicht recht aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfacheres Gerät anzugeben.
Das erfindungsgemässe Gerät zum Bestimmen des Durchmessers von Werkstücken zeichnet sich durch Mittel zur Kennzeichnung der Durchmesserendpunkte aus sowie durch zwei zweiteilige Objektive zur Abbildung der Durchmesserendpunkte in eine gemeinsame Bildebene, wobei je zwischen den Objektivteilen paralleler Strahlengang herrscht und der dem jeweiligen Durchmesserendpunkt zugewandte Teil in einer Führung verschiebbar ist, ferner durch optische Umlenkmittel zur virtuellen Abbildung des positiven Knotenpunktes dieser Objektivteile in die Ebene ihrer Führung.
Dieses Gerät ist invariant gegen Verkippungen, weil Messfehler bewirkende Verkippungen der abbil- denden Teile nur um eine in der Führungsebene liegende Achse erfolgen können und nach einem bekannten Prinzip der Optik derartige Systeme dann invariant gegen Verkippungen sind, wenn ihr positiver Knotenpunkt in dieser Führungsebene liegt. Bei dem vorliegenden Gerät ist der positive Knotenpunkt der verschiebbaren Objektivteile virtuell in die Führungsebene gelegt worden, wodurch derselbe Zweck erreicht wird.
Zweckmässig sind den verschiebbaren Objektivteilen Pentaprismen vorgeschaltet. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung sind die verschiebbaren Objektivteile und die ihnen zugeordneten Pentaprismen jeweils in einer durch eine Messspindel mit Rechtsund Linksgewinde verschiebbaren Mutter gelagert.
Hier bildet die Messspindel gleichzeitig die Führung für die verschiebbaren Objektivteile; ihre positiven Knotenpunkte müssen deshalb durch die Prismen in die Achse der Messspindel abgebildet werden. Diese letzte Ausbildung lässt sich mit besonderem Vorteil dort anwenden, wo es auf die Bestimmung nicht zu grosser Durchmesser ankommt.
Die Mittel zur Kennzeichnung der Durchmesserendpunkte bestehen in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmässig aus zwei Projektionseinrichtungen, welche in die Durchmesserendpunkte in Richtung des Durchmessers Lichtbänder projizieren.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die verschiebbaren Objektivteile als Teleobjektive mit in ihrer Führungsebene liegenden positiven Knotenpunkten gebildet. Bei dieser Ausbildung brauchen zwischen den verschiebbaren Objek tivteilen und den Durchmesserendpunkten keine Spiegel zur virtuellen Abbildung der positiven Knotenpunkte vorgesehen zu sein. Diese Ausbildung hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Strahlenvereinigung zur Überlagerung der Abbildungsstrahlengänge unmittelbar hinter den verschiebbaren Objektivteilen erfolgen kann. Zweckmässig sind hierfür hinter diesen Objektivteilen angeordnete Pentaprismen vorgesehen, von denen eines eine teildurchlässige Aussenfläche hat, auf die vorteilhaft ein Keil zur Ergänzung zu einer planparallelen Platte gekittet ist.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
Gemäss Fig. 1 ist das der Durchmesserbestimmung des Werkstückes 1 dienende Gerät 2 U-förmig ausgebildet und mit seinen Schenkeln um das Werkstück 1 herumgelegt. In den Durchmesserendpunkten A und B werden zur Kennzeichnung dieser Punkte Lichtbänder erzeugt. Das von einer gemeinsamen Lichtquelle 3 abgestrahlte Licht wird hierzu einerseits über ein Prisma 4 und ein Objektiv 5 in den Durchmesserendpunkt B gelenkt und anderseits über eine Linse 6, einen Spiegel 7, ein weiteres Prisma 8 und ein Objektiv 9 in den Durchmesserendpunkt A.
Vor den Prismen 4 und 8 sind zwei Spaltblenden 10 und 11 angeordnet, welche durch die Objektive 5 und 9 in die Durchmesserendpunkte A und B abgebildet werden. Das Lichtband im Punkt A wird über ein Pentaprisma 12 und ein zweiteiliges Objektiv 13, 14 über einen teildurchlässigen Spiegel 15 und ein weiteres Prisma 16 in die Bildebene eines Okulares 17 abgebildet. Das im Punkt B erzeugte Lichtband wird über ein Pentaprisma 18, ein zweiteiliges Objektiv 19, 20 und ein Prisma 21 ebenfalls in die Bildebene des Okulares 17 abgebildet. Bei richtiger Einstellung des Gerätes überlagern sich die Bilder der Lichtbänw der.
Unmittelbar hinter den Prismen 12 und 18 sind Farbfilter 30 und 31 in Komplementärfarben angeordnet, so dass die Überlagerung der in den Punkten A und B erzeugten Lichtbänder leichter beobachtbar ist. Zum Beispiel ist das Filter 30 grün und das Filter 31 rot.
Zwischen den Objektivteilen 13, 14 und 19, 20 herrscht paralleler Strahlengang. Die Prismen 12 und 18 sind derart ausgebildet, dass sie die im Innern der Objektivteile 13 und 19 liegenden positiven Knotenpunkte Kr und K2 dieser Systeme virtuell in die Achse einer Messspindel 22 abbilden. Die Spindel 22 besteht aus einem Teilstück 23 mit Linksgewinde und einem Teilstück 24 mit Rechtsgewinde. Auf den Rechts- und Linksgewinden sitzt jeweils ein Mutterstück 25 und 26, wobei das Mutterstück 25 das Prisma 12 und den Objektivteil 13 trägt und das Mutterstück 26 das Prisma 18 und den Objektivteil 19.
Dreht man die Spindel 22, dann bewegen sich die Mutterteile 25 und 26 gegenläufig. Auf der Trommel 28 kann ein entsprechender Wert abgelesen werden.
Man dreht die Spindel 22 so lange, bis sich die Bilder der in den Punkten A und B erzeugten Lichtbänder in der Bildebene des Okulars 17 decken.
Die Muttern 25 und 26 sind zweiteilig ausgebildet und durch Federn 35 und 36 in axialer Richtung anstellbar, so dass sich ihre Gewindegänge stets in die der Spindel 22 pressen und jeglicher tote Gang vermieden wird.
Gemäss Fig. 2 sind die Objektivteile 40, 41 als Tele-Objektive ausgebildet mit in der Achse ihrer Führung liegenden positiven Knotenpunkten K. Bei dieser Ausbildung sind die Pentaprismen 42, 43 hinter den verschiebbaren Objektivteilen 40, 41 angeordnet, weil eine virtuelle Verlagerung der Knotenpunkte nicht zu erfolgen braucht. Die Prismen 42, 43 dienen jetzt der Strahlenumlenkung und -überlagerung.
Hierzu ist die Aussenfläche 44 des Prismas 43 teildurchlässig ausgebildet und durch einen Keil 45 zu einer planparallelen Platte für die vom Prisma 42 kommenden Lichtstrahlen ergänzt.
Device for determining the diameter of workpieces
To determine the diameter of workpieces, it is known to identify the diameter end points by marks or the like and to move two telescopic sights or the like in a common guide such that one of the end points is aimed at with each of the telescopes. The size of the diameter can then be deduced from the distance between the Zieifern tubes. With this device, care must be taken that the target lines of the telescopic sights are always parallel to each other, otherwise the measurement will be falsified. To check the parallelism of the target line, it has already been proposed to use a collimation device. This is quite complex from an optical point of view.
The object of the invention is to provide a simpler device.
The device according to the invention for determining the diameter of workpieces is characterized by means for identifying the diameter end points and by two two-part lenses for mapping the diameter end points in a common image plane, with a parallel beam path between the lens parts and the part facing the respective diameter end point in a guide is displaceable, furthermore by optical deflection means for virtual imaging of the positive node point of these lens parts in the plane of their guidance.
This device is invariant against tilting because measurement errors causing tilting of the imaging parts can only take place around an axis lying in the guide plane and, according to a known principle of optics, such systems are invariant against tilting if their positive node is in this guide plane. In the present device, the positive node point of the displaceable lens parts has been placed virtually in the guide plane, whereby the same purpose is achieved.
Pentaprisms are expediently connected upstream of the displaceable lens parts. In a special embodiment of the invention, the displaceable lens parts and the pentaprisms assigned to them are each mounted in a nut that can be displaced by a measuring spindle with right and left threads.
Here the measuring spindle also forms the guide for the movable lens parts; their positive nodes must therefore be mapped into the axis of the measuring spindle by the prisms. This last training can be used with particular advantage where the determination of diameters that are not too large is important.
In a further embodiment of the invention, the means for identifying the diameter end points expediently consist of two projection devices which project light strips into the diameter end points in the direction of the diameter.
In a further embodiment of the invention, the displaceable lens parts are formed as telephoto lenses with positive nodes located in their guide plane. In this training, no mirrors need to be provided for virtual imaging of the positive nodes between the displaceable Objek tivteile and the diameter end points. This design also has the advantage that the beams can be combined to superimpose the imaging beam paths directly behind the displaceable lens parts. For this purpose, pentaprisms arranged behind these lens parts are expediently provided, one of which has a partially transparent outer surface onto which a wedge is advantageously cemented to complement a plane-parallel plate.
In the drawing, embodiments of the invention are shown, namely show:
1 shows a first embodiment,
Fig. 2 shows a second embodiment.
According to FIG. 1, the device 2 used to determine the diameter of the workpiece 1 is U-shaped and is placed with its legs around the workpiece 1. In the diameter end points A and B, light bands are created to identify these points. The light emitted by a common light source 3 is directed to the diameter end point B via a prism 4 and an objective 5 on the one hand and via a lens 6, a mirror 7, a further prism 8 and an objective 9 into the diameter end point A.
Two slit diaphragms 10 and 11 are arranged in front of the prisms 4 and 8, which are imaged into the diameter end points A and B by the objectives 5 and 9. The light band at point A is imaged into the image plane of an eyepiece 17 via a pentaprism 12 and a two-part objective 13, 14 via a partially transparent mirror 15 and a further prism 16. The light band generated at point B is also imaged in the image plane of the eyepiece 17 via a penta prism 18, a two-part objective 19, 20 and a prism 21. If the device is set correctly, the images of the light strips overlap.
Color filters 30 and 31 in complementary colors are arranged directly behind the prisms 12 and 18, so that the superimposition of the light bands generated at points A and B can be more easily observed. For example, filter 30 is green and filter 31 is red.
A parallel beam path prevails between the objective parts 13, 14 and 19, 20. The prisms 12 and 18 are designed in such a way that they virtually map the positive nodes Kr and K2 of these systems, which are located inside the objective parts 13 and 19, in the axis of a measuring spindle 22. The spindle 22 consists of a section 23 with a left-hand thread and a section 24 with a right-hand thread. A nut piece 25 and 26 is seated on each of the right-hand and left-hand threads, the nut piece 25 carrying the prism 12 and the objective part 13 and the nut piece 26 carrying the prism 18 and the objective part 19.
If the spindle 22 is rotated, the nut parts 25 and 26 move in opposite directions. A corresponding value can be read on the drum 28.
The spindle 22 is rotated until the images of the light bands generated at points A and B coincide in the image plane of the eyepiece 17.
The nuts 25 and 26 are constructed in two parts and can be adjusted in the axial direction by springs 35 and 36, so that their threads always press into those of the spindle 22 and any dead thread is avoided.
According to FIG. 2, the lens parts 40, 41 are designed as telephoto lenses with positive nodes K lying in the axis of their guidance need not be done. The prisms 42, 43 are now used to deflect and superimpose the rays.
For this purpose, the outer surface 44 of the prism 43 is partially transparent and is supplemented by a wedge 45 to form a plane-parallel plate for the light rays coming from the prism 42.