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Längenmeßmaschine Die Erfindung betrifft eine Längenmeßmaschine, die
eine am Maschinenbett angeourdnete Hauptteilung mit großen Teilstrichabständen,
eine Unterteilung mit kleinen Teilstrichabständen sowie optische Glieder enthält,
um einem Beobachter Teilbilder beider Teilungen in der Bildebene eines Ablesemikroskops
zueinander parallel und benachbart liegend darzubieten.
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Längenmeßmaschinen dieser Art waren bisher nur für Innen- und Außenmessungen
eingerichtet. Um sie auch für Steigungsmessungen an langen Gewindespindeln, z. B.
Leitspindeln, und für Tei.lungsmessungen, z. B. an Maßstäben, geeignet zu machen,
werden sie gemäß der Erfindung wie folgt ausgebildet: Die Unterteilung, das Ablesemikroskop
und einer von zwei Teilern der optischen Glieder zur Abbildung der Unterteilung
in die Bildebene des Ablesemikroskops werden auf einem unteren Schlitten angeordnet,
der am Maschinenbett in der Richtung der Hauptteilung verschiebbar gelagert ist.
Dieser untere Schlitten trägt einen in der gleichen Richtung verschiebbaren oberen
Schlitten, auf dem einerseits eine Tasteinrichtung oder ein Meßmikroskop für Messung
gen an dem am Maschinenbett gelagerten Prüfling und andererseits der zweite jener
beiden Teile von optischen Gliedern angeordnet ist. In der Verlängerung der Haupttei;lung
ist am Maschinenbett ein Indexstrich fest angebracht, der durch teilweise am Maschinenbett,
teilsweise an dem unteren Schlitten angeordnete optische Mittel in die Bildebene
des Ablesemikroskops an den Ort des Bildes der Hauptteilung abgebildet wird. Die
Hauptteilung und der Indexstrich mit den Achsen zugehörender sammelnder optischer
Glieder einerseits und die Unterteilnug mit der Achse des zugehörenden vorderen
sammelnden optischen Gliedes andererseits liegen in zwei gegeneinander geneigten
Ebenen, die sich in der sogenannten Meßachse, d. b. in einer Geraden schneiden,
die die am Prüft in auszumessenden Punkte enthält. Dabei müssen die Abstände der
beiden Teilungen und des Indexstriches von der Meßachse einander gleich sein und
es müssen ferner sämtliche an der Bi,lderzeugung beteiligten sammelnden optischen
Glieder gleiche Brennweite und solche Lage haben, daß ihre Brennpunkte in einer
Teilung oder in einem Teilungsbild oder in dem Indexstrich liegen.
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Zum Ablenken der Achse des an dem oberen Schlitten angeordneten,
an der Abbildung dler Unterteilung mitwirkenden sammelnden optischen Gliedes aus
der einen der beiden Ebenen in die andere dient zweckmäßig ein Spiegelsystem, dessen
Hauptschnitt mit den beiden Ebenen gleiche Winkel einschließt und der Meßachse parallel
ist. Dabei empfiehlt es sich, im Abbildungsstrahlengang vor diesem Spiegelsystem
eine z. B. aus einem Drehkeilpaar bestehende,
optische Mikrometereinfichtung zum
Messen von Bruchteilen der Unterteilung anzuordnen. Um das Ablesen zu erleichtern,
empfiehlt es sich ferner, optische Mittel vorzusehen, um die beiden Glieder einer
diese Bruchteile angebenden Anzeigevorrichtung, deren bewegliches Glied mit der
optischen Mikrometereinrichtung gekuppelt ist, in die Bildebene des Ablesemikroskops
abzubilden.
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Um einen weiten Meßbereich zu ermöglichen, ist es ratsam, am Maschinenbett
für die Lage des Prüflings und für den unteren Schlitten voneinander unabhängige
Führungsbahnen vorzusehen.
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Vorteilhaft ist es noch, in dem Beleuchtungsstrahlengang der verschiedenen
in die Bildebene des Ablesemikroskops abzubildenden Striche geeignete Blenden anzubringen,
damit der Kontrast der verschiedenen Bilder durch nicht zugehörige Beleuchtungseinrichtungen
nicht störend beeinflußt werden kann.
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Es empfiehlt sich, die Hauptteilung und den Index an dem Maschinenbett
sowie die optischen Glieder am Unterwagen so zu lagern, daß Durchbiegungen des Maschinenbettes
bzw. des Unterwagens die gegenseitige Lage der verschiedenen Strichmarken nicht
beeinflussen können.
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In der Zeichnung ist eine der Erfindung entsprechend Längenmeßmaschine
mit den verschiedenen Zubehörteilen für Außenmessung, Steigungsmessung und Teilungsmessung
in einem Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht.
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Abb. 1 gibt die Meßmaschine für die Außenmlessung eingerichtet in
einer Längsansicht wieder; Abb. 2 zeigt die gleiche Maschine für die Teilungs-und
Steigungsmessung eingerichtet in einer Längsansicht; Abh. 3, 4 und 5 sind drei Querschnitte
durch die für die Außenmessung eingerichtete Maschine entlang den in Abb. 1 eingezeicl1neten
Schnittlinien A-B, C-D bzw. E-F;
Abb. 6, 7 und 8 sina drei Querschnitte
durch die Maschine entlang der in Abb. 2 eingezeichneten Schnittlinvie G-H, wobei
die Maschine in Abb. 6 für die Steigungsmessung, in Abb. 7 für die.l'Iessung von
Teilungen in einer Vertikalebene und in Abb. 8 für die Messung von Teilungen in
einer Horizontalebene eingerichtet ist; Abb. 9 zeigt die in Abb. 1 und 2 enthaltenen,
längs der Maschine verschieblichen, optischen Bestandteile in größerem Maßstab;
Abb. 10 gibt das Gesichtsfeld im Ablesemikroskop der Maschine vergrößert wieder.
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Die h/Ießmaschine enthält ein Bett 1 mit einem Dezimetermaßstab 2,
dessen Teilstriche je einem auf dem Bett 1 befestigten Glasstreifen 3 angehören
und als Doppelstriche ausgebildet sind.
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In der Verlängerung dieser Teilung 2 über ihren Nullpunkt hinaus
ist auf einem an diem Bett 1 befestigten Glasstreifen 4 ein Zeiger 5 angebracht,
zu dessen Aufhellung eine Beleuchtungseinrichtung 6 vorgesehen ist.
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Das Bett 1 enthält zwei nebeneinanderliegende, zueinander parallele
Führungsbahnen 7 und 8. In der Fübrungsbahn 7 sitzt ein einstellbarer Meßbock 9.
der als Gehäuse für die Beleuchtungseinrichtung 6 ausgehildet ist und ein einfaches
Spiegelprisma 10 sowie ein Kollimatorobjektiv 11 trägt, dessen Achse M-JI den Führnngsbahnen
7 und 8 parallel ist und aus dem die von dem Zeiger 5 kommenden Strahlen achsenparallel
austreten. Auf der oberen Fläche des Meßbocks 9 kann für Außen- und Innenmessungen
eine verstellbare Meßpinole 12 aufgeklemmt werden.
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Längs der Fühsungsbahn 8 ist ein Wagen 13 (der Unterwagen der Meßeinrichtung)
mit Hilfe von Rollen 14 verschiebllich angeordnet. Der Unterwagen 13 trägt einen
Wagen 15 (den Oberwagen der Meßeinrichtung), der mit Hilfe von Rollen 16 gegenüber
dem Unterwagen 13 verschieblich ist. Die Führungsbahnen beider Wagen sind einander
parallel.
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An dem Unterwagen 13 ist ein Ablesemikroskop 17 befestigt, dem die
von dem Zeiger 5 kommenden, aus dem Koll imatorobj ektiv 11 achsenparallel austretenden
Strahlen mit Hilfe eines zweiten Kollimatorobjektivs 18, dessen Achse mit der Achse
M-M zusammenfällt, und eines Doppelprismas 19 mit halb versiliberter Hypotenusenfläche
so zugeführt werden, daß ein Bild des Zeigers 5 in die Ebene der Dezimeterteilung
2 zu liegen kommt. Das Objektiv 20 (s. Abb. 5) des Ablesemikroskops 17, dessen Achse
die Meßachse X-X senkrecht schneidet, bildet die Dezimeterteilung 2 und dieses Zeigerbild
mittels eines zweifach spiegelnden Prismas 21 in das obere Drittel der Bildebene
des Mikroskops 17 ab. In Abb. 10, die das Bildfeld des Mikroskops 17 veranschaulicht,
ist das Bild der Dezimeterbeilung mit 2' und das Zeilgerbild mit 5' bezeichnet.
Zum Betrachten dieser Bilder dient das Okular 24 (s. Abb. 5).
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An dem Unterwagen 13 ist ein Glasmaßstab 25 von 100 mm Länge befestigt,
der nach Zelintelmillimetern geteilt ist. Die zugehörende Beleuchtungseinrichtung
26 befindet sich im Oberwagen 15, der entsprechend der Länge des Maßstabs 25 gegenüber
dem Unterwagen 13 verschieblich ist. Der Oberwagen 15 trägt ein Kollimatorobjektiv
27, dessen Achse N-N der Achse M-.1I parallel ist und eine solche Lage hat, daß
die beiden der Verschiebungsrichtung der beiden Wagen 13 und 15 parallelen Ebenen,
deren eine durch die Achsen X-X und M-M und deren andere durch die Achsen X-X und
N-N bestimmt ist, die sich also in der Meßachse X-X sclmeiden, einen Winkel a mit-
einander
einschließen. Dem Kollimatorobjektiv 27 werden die vom Maßstab 25 kommenden Strahlen
mittels eines im Oberwagen 15 angeordneten Prismas 28 zugeführt. Die aus dem Objektiv
27 achsenparallel austretenden Strahlen durchlaufen eine im Unterwagen 13 angeordnete
Mikrometereinrichtung aus zwei Keilen 29, die in einer um die Achse N-N drehbaren
Büchse 30 angeordnet sind, und werden dann durch ein ebenfalls im Unterwagen liegendes
Prismensystem 31 so gerichtet, daß sie in das Kollimatorobjektiv 18 parallel zu
dessen Achse M-M eintreten, so daß in der Bildebene des Mikroskops 17 ein Bild 25'
der Skala 25 entsteht (s. Abb. 10). Der zugehörende Zeiger ist ein Doppelstrich
22, der auf der in der Okularbildebene des Ablesemikroskops 17 liegenden Seite einer
Glasplatte 23 aufgetragen ist. Durch Verdrehen der Büchse 30 kann das Skalenbild
25' gegenüber dem Doppelstrich 22 verschoben werden.
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Zum Verdrehen dient ein Einstellknopf 32, durch den eine Stange 33
(s. Abb. 9) verdreht werden kann, die mit der Büchse 30 so gekuppelt zu denken ist,
daß ihre Drehung auf die Büchse übertragen wird. Am Außenrand der Büchse 30 ist
eine Glasplatte 34 befestigt, auf der eine zur Achse N-N konzentrische kreisförmige
Skala 35 aufgetragen ist. Der zugehörende Zeiger 36 ist auf einer Glasplatte 37
aufgetragen und wird mittels zweier Prismen 38 und 39 und eines Objektivs 40 in
die Ebene der Skala 35 abgebild!et. Zum Beleuchten der Anzeigevorrichtung 35, 36
dient eine Beleuchtungseinrichtung 41. Die von der Anzeigevorrichtung kommenden
Strahlen werden mittels eines Prismas 42 einem Kollimatorobjektiv 43 zugeführt.
Sie verlassen dieses Objektiv achsenparallel und werden durch drei Prismen 44, 45
und 45' so gerichtet, daß sie in ein Kollimatorobjektiv 46, dessen Achse mit der
des Mikroskopobjektivs 20 zusammenfällt, achsenparallel eintreten. Dieses Kollimatorobjektiv
bildet die Anzeigevorrichtung 35, 36 in die Ebene der Dezimeterteilung 2 ab. In
Abb. 10 ist im unteren Drittel der Bildebene des Mikroskops 17 das Bild der Skala
35 mit 35' und das Bild des Zeigers 36 mit 36' bezeichnet. Der aus Abb. 10 zu entnehmende
Meßwert ist 253,2724 mm.
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Für Außenmessungen (Abb. 1) kann auf dem Oberwagen 15 eine Pinole
47 aufgeklemmt werden. Zwischen den beiden Pinolen 12 und 47 liegt der Prüfling,
in Abb. 1 eine Welle 48, deren Länge gemessen werden soll. Die Welle 48 ist in zwei
längs der Führungsbabn 7 einstellbaren Lagerböcken 49 und 50 gelagert. Diese beiden
Lagerböcke können auch durch andere ersetzt werden, wenn die Maschine für Steigungs-
oder Teilungsmessungen von Prüflingen verwendet werden soll (s. Abb. 2, 6, 7 und
8). Für Messungen dieser Art ist auf dem Oberwagjen 15 statt der Meßpinole 47 ein
Meßmikroskop 51 zu befestigen, dessen optisches System der Art der Messung angepaßt
sein muß. Die Abb. 6, 7 und 8 lassen die zu verwendende Optik erkennen, die für
Steigungsmessungen bzw. für die Messung von Teilungen in einer Vertikal ebene bzw.
für die Messung von Teilungen in einer Horizontalebene erforderlich ist.