DE1050554B

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Publication number: DE1050554B
Application number: DENDAT1050554D
Authority: DE
Publication date: 1959-02-12

Description

DEUTSCHESGERMAN

In der Patentanmeldung H 29026 IX/42 b) ist eine optische Längenmeßmaschine unter Schutz gestellt, bei der der Maßstab parallel zur Meßebene angeordnet ist und zur Ablesung des Meßwertes eine relativ zum Maßstab verschiebbare optische Ablesevorrichtung dient. Die Ablesevorrichtung wird zur Messung um die Länge des in der Meßebene liegenden Werkstückes in einer Führung verschoben.In the patent application H 29026 IX / 42 b) an optical length measuring machine is placed under protection, in which the scale is arranged parallel to the measuring plane and one relative to the reading of the measured value The optical reading device, which can be moved to the scale, is used. The reading device becomes the measurement shifted by the length of the workpiece lying in the measuring plane in a guide.

Um das Komparatorprinzip zwischen Maßstabebene bzw. Führungsebene und Meßebene zu erfüllen, so daß also Meßfehler, welche durch Führungsfehler oder dergleichen und dadurch verursachte Verkantungen der Ablesevorrichtung bewirkt werden, vermieden werden, ist in der AMesevor richtung wenigstens ein pendelndes optisches Element angeordnet. Diese Längenmeßmaschine kann nur in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Hauptpatentanmeldung mit Vorteil als Koordinatenmeßtisch ausgebildet sein, indem dann beispielsweise die Ablesevorrichtung mit einem ein zu bearbeitendes Werkstück tragenden Tisch, verbunden ist. Dieser wird dann zusammen mit der Ablesevorrichtung in der Führung relativ zum fest angeordneten Maßstab verschoben. Bei dieser Ausbildung muß jedoch das Komparatorprinzip zwischen der Meßebene bzw. Führungsebene und Bearbeitungsebene des Werkstückes eingehalten sein, wenn die Bearbeitung maßstabgerecht durchgeführt werden soll. Dies ist mit den Mitteln der Hauptpatentanmeldung dann der Fall, wenn die Bearbeitungsebene mit der in der Hauptpatentanmeldung als Meßebene bezeichneten Ebene zusammenfällt. Bei Werkzeugmaschinen ist dies aber im allgemeinen nicht der Fall. Vielmehr haben die einzelnen Werkstücke unterschiedliche Höhe, so daß im Vergleich zu der Hauptpatentanmeldung die Meßebene dauernd ihren Abstand von der Maßstabebene ändert.In order to fulfill the comparator principle between the scale level or the management level and the measuring level, so that measurement errors caused by guiding errors or the like and canting caused thereby the reading device to be avoided is in the AMesevor direction arranged at least one oscillating optical element. This length measuring machine can only be used in further Embodiment of the invention of the main patent application advantageously designed as a coordinate measuring table be by then, for example, the reading device with a workpiece to be processed Table, is connected. This is then together with the reading device in the guide relative to the fixed scale shifted. In this training, however, the comparator principle must be maintained between the measuring plane or the guide plane and the machining plane of the workpiece, if the machining is to be carried out to scale. This is with the means of the main patent application then the case if the processing level with that in the main patent application as Measurement plane designated plane coincides. In the case of machine tools, however, this is generally the case not the case. Rather, the individual workpieces have different heights, so that in comparison to of the main patent application the measuring plane constantly changes its distance from the scale plane.

Sollen nun. verschieden hohe Werkstücke maßstabgerecht bearbeitet werden, so ist mit den Mitteln der Hauptpatentanmeldung das Komparatorprinzip nur annähernd erfüllt.Should now. workpieces of different heights are machined to scale, so is with the means of Main patent application only approximately fulfills the comparator principle.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, das Komporatorprinzip auch bei variabler Bearbeitungsebene streng, jedoch zumindest beliebig genau zu erfüllen.The invention is based on the further object of the Komporatorprinzip also with a variable processing plane strict, but at least to be fulfilled as precisely as desired.

In der Hauptpatentanmeldung ist nun ferner ausgeführt, daß, um das Komparatorprinzip zwischen der Maßstabebene und der Meßebene einzuhalten, gewisse Bedingungen an die Brennweite des Abbildungsobjektivs der Ablesevorrichtung — diese sollte gleich dem halben Abstand zwischen Maßstabebene und Meßebene sein — und bei einigen Ausführungsbeispielen an die Länge der Pendelarme der pendelnden optischen Elemente gestellt werden müssen. Beispielsweise sollte die Länge der Pendelarme bei Auf-In the main patent application it is now also stated that in order to use the comparator principle between the Adhere to the scale plane and the measuring plane, certain conditions on the focal length of the imaging lens the reading device - this should be half the distance between the scale plane and Be the measuring plane - and in some embodiments to the length of the pendulum arms of the pendulum optical elements must be provided. For example, the length of the pendulum arms should

Optische LängenmeßmaschineOptical length measuring machine

Zusatz zur Patentanmeldung H 29026 IX/42 b (Auslegeschrift 1 024 252)Addition to patent application H 29026 IX / 42 b (Interpretation document 1 024 252)

Anmelder: M. Hensoldt & Söhne, Optische Werke A.-G., Wetzlar, Gloelstr. 3-5Applicant: M. Hensoldt & Sons, Optical works A.-G., Wetzlar, Gloelstr. 3-5

Dr. Kurt Räntsch, Wetzlar, ist als Erfinder genannt wordenDr. Kurt Räntsch, Wetzlar, has been named as the inventor

hängung eines rechtwinkligen Prismas an einem Doppelpendel gleich dem halben Abstand zwischen Maßstabebene und Meßebene sein.suspension of a right-angled prism on a double pendulum must be equal to half the distance between the scale plane and the measuring plane.

Somit kann man in einer ersten Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe die Brennweite des Obr jektivs variabel ausbilden. Je nach Lage der Bearbeitungsebene kann dann die zugehörige Brennweite eingestellt werden. Hierdurch ist das Komparatorprinzip streng erfüllt.Thus, in a first solution to the object according to the invention, the focal length of the lens can be designed to be variable. The associated focal length can then be set depending on the position of the processing plane. This strictly complies with the comparator principle.

Diese Ausbildung hat jedoch den Nachteil, daß säe praktisch recht schwer zu verwirklichen ist. Insbesondere ändert sich mit jeder Brennweite der Vergrößerungsmaßstab der Ablesevorrichtung. Diese Vergrößerungsänderung müßte nun aber bei Unterteilung der Maßstabintervalie durch einen Ableserechen berücksichtigt werden.However, this training has the disadvantage that it is very difficult to implement in practice. In particular, the magnification of the reading device changes with each focal length. This change in magnification would now have to be taken into account when subdividing the scale intervals by means of a reading calculation.

Vorteilhafter ist dagegen folgende erfindungs>gemäße zweite Lösung. Man bildet die Länge der Pendelarme der pendelnden optischen Elemente variabel aus.In contrast, the following second solution according to the invention is more advantageous. The length of the pendulum arms of the pendulum optical elements is made variable.

Wählt man wie in der Hauptpatentanmeldung als pendelndes optisches Element wenigstens ein rechtwinkliges Prisma und hängt dieses in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung an zwei Gliederketten auf, und sieht man ferner Mittel vor, um jeweils ein Glied jeder Kette festzuhalten, dann erhält man hierdurch die Möglichkeit, die Pendellängen entsprechend der Lage der Bearbeitungsebene zu ändern. Man braucht 'hierzu nur das eine oder das andere Glied der einzelnen Ketten festzuhalten.If, as in the main patent application, at least one right-angled prism is selected as the oscillating optical element and this is suspended from two link chains in an advantageous embodiment of the invention, and if means are also provided to hold one link of each chain, then this gives the possibility of the To change pendulum lengths according to the position of the working plane. One only needs to hold onto one or the other link in the individual chains.

Diese Änderung der Pendellängen geht stufenweise vor sich. Die Stufengröße kann jedoch so groß gewählt werden, daß alle vorkommenden Lagen der Be-This change in the length of the pendulum takes place in stages. However, the step size can be chosen to be so large that all occurring positions of the loading

809 749/187809 749/187

1 050 55?1 050 55?

lage zwischen Kurvenring und Stift wird durch eine Feder 120 sichergestellt.position between cam ring and pin is ensured by a spring 120.

Das in Fig. 2 dargestellte Gesichtsfeld wird durch eine Lupe 121 betrachtet. Die Lupe ist im drehbaren 5 Kurvenring 118 gelagert. Mit dem drehbaren Kurvenring ist eine Mattscheibe 121' verbunden, welche eine Kreisskala 122 trägt. Die Blende 114 ist mit einem Index 123 zur Anzeige entsprechender Werte auf der Kreisskada 122 versehen,
ίο Zur Ermittlung des Meßwertes wird der Kurvenring so weit gedreht, bis ein Doppelstrich des Grobmaßstabes einen Strich des Ableserechens umschließt. Der Index 123 zeigt dann auf der Skala 122 einen entsprechenden Wert an.
15 In Fig. 2 liest man den Wert 231,25 mm ab. Umgekehrt können Werte in der Ablesevorrichtung eingestellt werden und der Meßtisch 100 so weit verschoben werden, bis der Grobmaßstabstrich in der Ablesevorrichtung seine vorschriftsmäßige Lage eindaß die Pendel mitunter recht lang sein müssen. Dies 20 genommen hat.The field of view shown in FIG. 2 is viewed through a magnifying glass 121. The magnifying glass is mounted in the rotatable cam ring 118. 5 A ground glass 121 ′ , which carries a circular scale 122, is connected to the rotatable cam ring. The aperture 114 is provided with an index 123 for displaying corresponding values on the circular kada 122 ,
ίο To determine the measured value, the cam ring is turned until a double line on the rough scale encloses a line on the reading rake. The index 123 then shows a corresponding value on the scale 122.
15 In Fig. 2 one reads the value 231.25 mm. Conversely, values can be set in the reading device and the measuring table 100 can be shifted until the coarse scale line in the reading device is in its correct position so that the pendulums sometimes have to be quite long. This has taken 20 .

ist häufig nicht erwünscht." Das Prisma 107 ist an zwei Gliederketten 125 aufIn zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Er- gehängt. Die Gliederketten sind durch eine höhenverfindung ist deshalb vorgesehen, mehrere rechtwinklige stellbare Platte 126 geführt. Durch Verschieben der Prismen gemeinsam pendelnd an den beschriebenen Platte 126 kann die Länge des wirksamen Pendel-Mitteln aufzuhängen und die Lichtstrahlen durch 25 armes jeweils verstellt werden.is often not desired. "The prism 107 is suspended from two link chains 125. The link chains are provided by means of a height finding, several right-angled adjustable plates 126 are guided. By moving the prisms pendulum jointly on the plate described 126 the length of the effective pendulum means can be suspended and the light beams can be adjusted by means of 25 arms.

zwischen diesen Prismen angeordnete weitere, jedoch In Fig. 1 ist in der ausgezogenen Stellung diefurther arranged between these prisms, but in Fig. 1 is in the extended position

festliegende Prismen in das jeweils nächste pendelnde Pendellänge L = a/2, wobei a der Abstand zwischenfixed prisms in the next pendulum length L = a / 2, where a is the distance between

arbeitungsebene mit beliebiger Genauigkeit erfaßt werden.working level can be recorded with any accuracy.

Die Gesamtlänge des Pendels entspricht hierbei der höchsten vorkommenden Lage der Bearbeitungsebene. Jede Verlagerung der Bearbeitungsebene in Richtung zum Maßstab hin wird dann durch Verkürzung der Pendellängen ausgeglichen.The total length of the pendulum corresponds to the highest occurring position of the working plane. Any shift in the working plane in the direction of the scale is then reduced by shortening the Pendulum lengths balanced.

Selbstverständlich kann man aber auch die Pendellängen kontinuierlich ändern, wenn nämlich das Prisma zweckmäßig an zwei Fäden, Drähten od. dgl. aufgehängt wird und' diese. Fäden durch zwei enge Löcher in einer höhenverstellbaren Scheibe geführt werden. Zur Erreichung eines einwandfreien Knickpunktes sind hierbei die Aufhärigepunktie und die Löcher in der Scheibe gegeneinander versetzt, so daß die Fäden in den Löchern knicken.Of course, you can also change the pendulum lengths continuously, if that is Prism expediently on two threads, wires or the like. Is suspended and 'these. Threads through two tight ones Holes are made in a height-adjustable disc. To achieve a perfect break point are here the Aufhärigpunkteie and the holes in the disc offset from each other, so that bend the threads in the holes.

Da bei der erfindungsgemäßen Ausbildung die Gesamtlänge des Pendels der höchstzulässigen Lage der Bearbeitungsebene entspricht, kann es vorkommen,Since the training according to the invention, the total length of the pendulum of the highest permissible position of the Corresponds to the machining plane, it can happen

Prisma zu lenken. Zwei pendelnde Prismen in Verbindung mit einem fest angeordneten strahlenumlenkenden Prisma verkürzen die Pendellänge auf diese Weise um die Hälfte.Directing prism. Two oscillating prisms in connection with a fixed beam deflecting one Prism shortens the pendulum length in this way by half.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Koordmatenmeßtisch mit einem zu beIn the drawing, embodiments of the invention are shown, namely Fig. 1 shows a coordinate measuring table with a to be

der Maßstabebene 127 und der Bearbeitungsebene 128 ist.the scale plane 127 and the machining plane 128 .

Wird an die Stelle des Werkstückes 101 ein Werkstück 101' gelegt (in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet) und nimmt dessen Oberfläche die Lage 128' ein, so daß der Abstand der Oberfläche 128' vom Maßstab a' wird, dann muß die Pendellänge verkürzt werden.If a workpiece 101 'is placed in place of workpiece 101 (shown in dashed lines in FIG. 1 ) and its surface is in position 128' so that the distance between surface 128 'is a' , then the pendulum length must be shortened .

arbeitenden Werkstück und den erfindungsgemäßen 35 Hierzu wird die Platte 126 beispielsweise in die mit Kompensator zur Erfüllung des Komparatorprinzips 126' bezeichnete Lage geschoben. Die wirksame bei verschiedenen Werkstückhöhen, Pendellänge ist dann a'/2. working workpiece and the 35 according to the invention. For this purpose, the plate 126 is pushed, for example, into the position designated as compensator to fulfill the comparator principle 126 '. The effective pendulum length for different workpiece heights is then a '/ 2.

Fig. 2 das Gesichtsfeld der Ablesevorricbtung nach Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird die Pendel-Fig. 2 shows the field of view of the reading device according to As can be seen from Fig. 1 , the pendulum

Fig. 1, länge der Lage der Bearbeitungsebenen 128, 128'. . . Fig. 1, the length of the position of the processing planes 128, 128 '. . .

Fig. 3 den Kompensator nach Fig. 1 bei geneigtem 40 stufenweise angepaßt.
Meßtisch zur Erläuterung der Wirkungsweise der I_n Fig. 3 ist die StraMenfuhrung bei Neigung desFig. 3 the compensator of FIG. 1 adapted stepwise at an incline 40.
Measuring table for explaining the operation of the I _n Fig. 3, the inclination of the at StraMenfuhrung

Vorrichtung nach Fig. 1, Meßtisches 100 beispielsweise durch einen Fehler inDevice according to FIG. 1, measuring table 100, for example due to an error in

Fig. 4 eine geänderte Ausbildung des Kompensa- der Führung dargestellt,
tors nach Fig. 1, Bewirkt ein solcher Führungsfehler beispielsweise,Fig. 4 shows a modified design of the compensation of the guide,
tors according to Fig. 1, causes such a guidance error, for example,

Fig. 5 eine nochmals geänderte Ausbildung der 45 daß sich der Meßtisch 100 sowie die Ablesevorrich-Vorrichtung nach Fig. 1. tung 103 um die Achse X-X drehen, dann zeigt dieFig. 5 shows a further modified embodiment of 45 that the measuring table 100 and the Ablesevorrich device according to Fig. 1. Device 103 rotate about the axis XX , then shows the

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist ein Meßtisch optische Achse nicht mehr auf den Punkt M₀, sondern 100 in einer Führung 102 verschiebbar. Mit dem _auf den Maßstabpunkt M_y Dieselbe Neigung macht Meßtisch ist eine Ablesevorrichtung 103 fest ver- die Platte 126 mit. Die über der Platte 126 befindbunden. Mit dem Maschinenbett 104 ist ein Längen- ₅₀ liehen Teile der Gliederikette ändern dabei ihre Lage maßstab 105 verbunden. Auf dem Meßtisch ist ein i_n der Meßordnung nicht. Lediglich die unter der Werkstück 101 angeordnet, welches an den Punkten A Platte 126 angeordneten Teile stellen sich nach wie und B koordinatenmäßig angebohrt werden soll. Wird vor senkrecht ein. Hierbei neigt sich das Prisma 107 der TischlOO so weit verschoben, daß unter dem i_n die dargestellte Lage. Dabei wird der vom MeßBohrer 106 der Punkt A erscheint, dann zeigt die 55 strahl M₀ ausgehende Lichtstrahl 130 wieder parallel optische Achse der Ablesevorrichtung auf den Meß- _zur Achse des Objektivs 109 gelenkt.As can be seen from FIG. 1 , a measuring table's optical axis can no longer be displaced to _{point M 0} , but rather 100 in a guide 102. By the scale _au point M _y f The same inclination makes measurement table is a fixed reading device 103 comparable with the plate 126. The one located above the plate 126 . With the machine bed 104 a _{lengthwise 50} borrowed parts of the link chain change their position scale 105 is connected. There is no _{i n} of the measuring order on the measuring table. Only the parts arranged under the workpiece 101 , which parts are arranged at the points A, plate 126 , are to be drilled according to how and B are to be drilled in terms of coordinates. Will be in front of perpendicular one. Here, the prism 107 of the table 100 tilts so far that the position shown is below the i _n . Here, the point A appears from MeßBohrer 106, then the beam 55 M shows ₀ outgoing light beam 130 again directed parallel optical axis of the reading on the measurement _to the axis of the lens 109th

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der die Pendellänge nicht stufenweise verstellbar ist wie in Fig. 1, sondern kontinuierlich. Das Prisma 107 ist zu diesem Zweck an Fäden 131 und 132 aufgehängt. Die Fäden sind wieder durch eine Platte 133 geführt, welcheFig. 4 shows an arrangement in which the pendulum length is not adjustable in steps as in Fig. 1, but continuously. The prism 107 is suspended from threads 131 and 132 for this purpose. The threads are again passed through a plate 133 , which

punkt M₀ des Maßstabes 105. Die Umgebung des Meßpunktes M₀ wird über ein Prisma 107, einen Umlenkspiegel 108, ein Objektiv 109 sowie durch Spiegel 110, 111, lila und 112 in die Brennebene 113 des Objektivs 109 abgebildet. In der Brennebene 113 ist eine Blende 114 angeordnet, welche das in Fig. 2 dargestellte Gesichtsfeld ausblendet. Unmittelbar neben der Blende 114 ist eine in Richtung des Pfeiles 115 verschiebbare Glasplatte 116 vorgesehen. Die Glasplatte 116 trägt einen Ableserechen 117. Der Ableserechen 117 unterteilt ein Grobmaßstabintervall in Teile. Die Verschiebung wird durch einen drehbaren KurvenringliS bewirkt, der auf einen mit der Glasplatte 116 verbundenen Stift 119 drückt. Die An-point M _{0 of} the scale 105. The area around the measuring point M ₀ is imaged in the focal plane 113 of the objective 109 via a prism 107, a deflecting mirror 108, an objective 109 and mirrors 110, 111, purple and 112. A diaphragm 114 is arranged in the focal plane 113 , which hides the field of view shown in FIG. 2. Immediately next to the screen 114 , a glass plate 116 which can be displaced in the direction of the arrow 115 is provided. The glass plate 116 carries a reading rake 117. The reading rake 117 divides a rough-scale interval into parts. The displacement is brought about by a rotatable cam ring which presses on a pin 119 connected to the glass plate 116. The arrival

jeweils ein enges Loch 134 und 135 aufweisen. Das Loch bildet hier den jeweiligen Knickpunkt für die Pendelaufhängung. Um diesen Knickpunkt einwandfrei zu erhalten, sind die Löcher 134 und 135 seitlich von den Ausführungspunkten angeordnet. Die Platte 133 ist wie in Fig. 1 die Platte 126 höhenverstellbar.each have a narrow hole 134 and 135 . The hole here forms the respective kink point for the pendulum suspension. In order to properly maintain this kink point, the holes 134 and 135 are arranged to the side of the execution points. The plate 133 is adjustable in height, as in FIG. 1, the plate 126.

Wie aus den Aüsführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 4 zu erkennen ist, ist die Pendellänge L stets gleich α/2 zu wählen. Ist der Abstand der Maß-As can be seen from the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 4, the pendulum length L should always be selected to be α / 2. Is the distance between the

Claims

rod level 127 from the processing level 128 is very large, then this would require quite long pendulum arms. Shorter pendulum arms are obtained if, as in FIG. 5, two pendulum prisms 140 and 141 are provided in place of prism 107 and a fixed prism 142 which directs the rays coming from prism 140 into prism 141. In this design, the pendulum length L only needs to be α / 4, i.e. That is, it is half as large as in the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 4. The prisms 140 and 141 are again suspended from link chains. The length of the pendulum arms L can again be adjusted by means of the disk 126. 15 claims:

1. Optical length measuring machine according to patent application H 29026 IX / 42 b, in which the scale lies parallel to the measuring plane and for reading the measured value a displaceable relative to the scale Reading device is used, in which the reading device is also used to compensate small inclinations of the reading device at least one oscillating optical element is provided is characterized by the training as a tool machine (coordinate measuring table) and by means of adjusting the pendulum length.

2. Optical length measuring machine according to claim 1, characterized in that the pendekide optical element by at least one right-angled one suspended from two link chains Prism is formed and that means is provided

are to selectively hold a link in each chain.

3. Optical length measuring machine according to claim 2, characterized in that the locking means are formed by a height-adjustable disc through which the link chains are guided are.

4. Optical length measuring machine according to claim 1, characterized in that the oscillating Optical element by at least one on two threads, wires or the like right-angled prism is formed and that the threads through two narrow holes in a height-adjustable Disc are guided.

5. Optical length measuring machine according to claim 1, characterized in that several oscillating prisms are provided, between which, seen in the direction of the optical axis, there are fixed prisms in the reading device,

6. Optical length measuring machine according to patent application H 29026 IX / 42 b, in which the scale is parallel to the measuring plane of the workpiece and for reading a measured value a relative to Scale displaceable reading device is used, in which also in the beam path of the reading device to compensate for small inclinations in the reading device at least one oscillating optical Element is provided, characterized by the training as a machine tool (Coordinate measuring table) and a variable focal length of the imaging lens of the reading device.

For this purpose 2 sheets of drawings