DE1135182B - Verfahren und Vorrichtung zur beruehrungsfreien Ermittlung der Abmasse von Gegenstaenden von einem Sollmass - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur beruehrungsfreien Ermittlung der Abmasse von Gegenstaenden von einem Sollmass

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DE1135182B
DE1135182B DEZ6364A DEZ0006364A DE1135182B DE 1135182 B DE1135182 B DE 1135182B DE Z6364 A DEZ6364 A DE Z6364A DE Z0006364 A DEZ0006364 A DE Z0006364A DE 1135182 B DE1135182 B DE 1135182B
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DE
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Dr Norbert Guenther
Werner Illig
Arnim V Huenerbein
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Carl Zeiss SMT GmbH
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Carl Zeiss SMT GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur berührungsfreien Ermittlung der Abmaße von Gegenständen von einem Sollmaß Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungsfreien Ermittlung der Abmaße von Gegenständen von einem Sollmaß. Sie findet Anwendung für Meßzwecke aller Art sowie zur automatischen Steuerung von Maschinen, beispielsweise Werkzeugmaschinen.
  • Die bekannten Feintaster zur Ermittlung der Maße eines Gegenstandes verwenden einen auf dem Gegenstand aufliegenden Fühltaster. Die Bewegung dieses Fühltasters wird dabei entweder über mechanische Mittel auf eine Anzeigevorrichtung übertragen oder sie dient zur Verschiebung eines Lichtzeigers auf einer Skala. Derartige Taster haben den Nachteil, daß der mechanische Fühlhebel der Abnutzung unterworfen ist, die insbesondere bei einer Anwendung des Tasters zur laufenden Messung allmählich ins Gewicht fällt. Weiterhin besteht der Nachteil, daß durch die mechanischen Übertragungsmittel die Genauigkeit der Messung leidet. Ein Feintaster der beschriebenen Art kann beispielsweise ohne zusätzliche Steuerungseinrichtungen auch nicht verwendet werden, wenn es sich darum handelt, die Maße von Werkstücken, die durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind, laufend festzustellen.
  • Zur Ermittlung der genauen Begrenzung eines blanken Körpers ist es bekannt, den Prüfling derart in ein eine Marke abbildendes Strahlenbündel zu bringen, daß das als Körperbegrenzung dienende Flächenstück in der Ebene des Markenbildes liegt.
  • Der Prüfling wird sodann so weit senkrecht zur optischen Achse der Meßeinrichtung verschoben, bis in einer mit einer Hilfsmarke versehenen Beobachtungseinrichtung das unmittelbar in derselben erzeugte Bild der Marke zu dem Bild der gleichen Marke, das durch die an dem Flächenstück reflektierten Strahlen erzeugt wird, in ein bestimmtes Abstandsverhältnis, insbesondere zur Deckung, gebracht wird.
  • Bei dieser bekannten Vorrichtung findet also zur Antastung des Werkstückes Licht Verwendung, so daß das eigentliche Tastglied keiner Abnutzung unterworfen ist. Die Vorrichtung selbst dient zur Längenmessung durch Einstellen auf die Endpunkte der Meßstrecke. Sie hat den Nachteil, daß der zu messende Gegenstand von zwei Seiten angetastet wird und daß der Raumbedarf relativ groß ist.
  • Weiterhin ist es bekannt, zur Ermittlung der Abmaße eines Gegenstandes von einem Sollmaß einen Autokollimator zu verwenden, bei welchem bei einer geringen Neigung eines zur Reflexion des Meßstrahlenganges in sich selbst dienenden Spiegels gegen die Normallage eine Auswanderung eines Meßmarkenbildes gegenüber einer vorbestimmten Lage auftritt.
  • Zur Bestimmung des Abmaßes eines Gegenstandes von einem Sollmaß wird hier ein Spiegel verwendet, dessen Halterung mit drei Kugeln zur Auflage kommt.
  • Zwei Kugeln ruhen auf dem Bezugsmaß, während die dritte Kugel auf dem Eichmaß ruht. Aus dem durch die Auswanderung des Meßmarkenbildes meßbaren Neigungswinkel des Spiegels kann dann der Längenunterschied zwischen den beiden Spiegelauflagen ermittelt werden. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß bei einer Ungleichheit der Kugeldurchmesser Meßfehler auftreten und daß jede Messung ziemlich lange Zeit beansprucht.
  • Weiterhin ist das sogenannte Lichtschnittmikroskop bekannt, welches zur Oberflächenprüfung von Werkstücken dient. Bei diesem bekannten Gerät wird ein beleuchteter Spalt auf die Oberfläche des zu untersuchenden Werkstückes projiziert. Das Bild des Spaltes wird gemeinsam mit der Oberfläche durch ein Meßmikroskop betrachtet. Aus der Form des beobachteten Lichtbandes kann sodann auf die Beschaffenheit der Werkstückoberfläche geschlossen werden.
  • Weiterhin kann durch Ausmessen der Abstände zwischen den »Bergen« und »Tälern« des Lichtbandrandes die Größe der Oberflächenrauhigkeit bestimmt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auf optischem Wege fortlaufend berührungsfrei die Abmaße von Gegenständen von einem Sollmaß zu bestimmen, wobei die Antastung nur von einer Seite zu erfolgen braucht. Insbesondere soll diese Messung während des Bearbeitungsvorganges an Werkstücken durchgeführt werden, ohne daß die Bearbeitung gestört wird. Diese Aufgabe kann durch die bekannten, Licht als Tastglied verwendenden Vorrichtungen nicht gelöst werden.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst auf der Oberfläche eines Eichmaßes eine leuchtende Marke und in einer auf diese Marke eingestellten Meßeinrichtung ein Bild dieser Marke (Eichbild) erzeugt wird, daß danach das Eichmaß durch den zu messenden Gegenstand ersetzt wird und die Abbildungs- und/oder Meßeinrichtung oder Teile dieser Einrichtungen mittels einer von der Meßeinrichtung photoelektrisch gesteuerten Nachlaufeinrichtung automatisch so lange verschoben werden, bis das Bild der Marke am Ort des Eichbildes erscheint, und daß aus der Größe der Verschiebung das gesuchte Maß ermittelt wird.
  • Es ist also hier der sehr empfindliche Nullabgleich gewählt, so daß mit Hilfe des neuen Verfahrens sehr genaue Messungen durchgeführt werden können.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einer Abbildungseinrichtung zur Erzeugung mindestens einer leuchtenden Marke auf der Oberfläche des Eichmaßes bzw. des zu messenden Gegenstandes, einer auf diese Marke eingestellten, mindestens eine photoelektrische Zelle enthaltenden Meßeinrichtung, welche bei Abweichung des Gegenstandsmaßes vom Eichmaß ein elektrisches Signal liefert, sowie aus einem Nachlaufmotor, welchem das elektrische Signal zugeführt wird und der die Abbildungs- und/oder Meßeinrichtung oder Teile dieser Einrichtungen so lange verschiebt, bis das elektrische Signal zu Null wird.
  • Zur Messung der Verschiebung selbst können elektrische, elektronische, mechanische oder optische Mittel oder entsprechende Kombinationen dieser Mittel Verwendung finden.
  • Eine Verschiebung des Markenbildes zum Ort des Eichbildes kann dabei durch eine Verschiebung des gesamten Gerätes nach der Höhe bewirkt werden. Es ist auch möglich und in manchen Fällen vorteilhaft, die Objektive oder entsprechende Teile der Objektive der Abbildungs- und der Meßeinrichtung zu verschieben. Ferner kann es zweckmäßig sein, im Strahlengang der Abbildungs- und der Meßeinrichtung angeordnete optische Elemente zu verschwenken oder in der Bildebene der Meßeinrichtung angeordnete photoelektrische Empfänger zu verschieben. Es ist auch möglich, die Meßeinrichtung parallel zu sich selbst nach der Seite zu verschieben.
  • Die Vorrichtung nach der Erfindung kann zur Steuerung von Werkzeugmaschinen verwendet werden, wobei die Vorrichtung an der jeweiligen Maschine angebracht wird. Mit Vorteil kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei der Serienkontrolle und Sortierung von Werkstücken zur Anwendung kommen. Sie hat dabei den ebenfalls schon zur Steuerung von Werkzeugmaschinen verwendeten pneumatischen Meßgeräten den Vorteil voraus, daß der Aufwand und der Platzbedarf ganz wesentlich geringer sind.
  • Die Vorrichtung nach der Erfindung wird an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Fig. 1 bis A näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung, bei welcher das festzustellende Maß eine Gegenstandes durch automatische Verschiebung von in der Meßeinrichtung angeordneten Photozellen erreicht wird, Fig. 2 ein geändertes Ausführungsbeispiel, bei welchem die Messung durch Verschwenken von im Strahlengang angeordneten planparallelen Platten vorgenommen wird, Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel, das zur Bestimmung von Grenzmaßen dient und ohne Nachsteuerung arbeitet, Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
  • In Fig. 1 ist mit 1 eine Lichtquelle bezeichne. welche über eine Linse 2 zur Beleuchtung eines Spaltes 3 dient. Dieser Spalt 3 wird mittels eines durch die Glieder 4 und 5 angedeuteten Objektivs auf die Oberfläche eines Werkstückes 6 abgebildet. Das durch diese Abbildungseinrichtung auf der jeweils anzumessenden Oberfläche erzeugte Bild des Spaltes 3 wird im folgenden als »leuchtende Marke« bezeichnet.
  • Auf die auf der Oberfläche des Werkstückes 6 erzeugte leuchtende Marke ist eine Meßeinrichtung 24 eingestellt. Diese enthält ein durch die Glieder 7 und 8 angedeutetes Objektiv, welches zur Erzeugung eines Bildes der leuchtenden Marke dient. Die Photozellen 9 und 10 sind nebeneinander in der Bildebene der Meßeinrichtung 24 angeordnet, und zwar in der Art, daß zwischen ihnen ein Spalt 11 entsteht. Die Photozellenwiderstände sind mit 12 und 13 bezeichnet. Die an ihnen abfallende Spannung wird gegeneinandergeschaltet und einem Verstärker 14 zugeführt. Da es vorteilhaft ist, einen Wechselstromverstärker zu verwenden, wird in dem hier dargestellten Beispiel mit Wechsellicht gearbeitet, was durch entsprechende Ausbildung der Lichtquelle 1 oder Anordnung einer Schwingblende im Strahlengang möglich ist. Die vom Verstärker 14 gelieferte Spannung wird einem Motor 15 zugeführt, welcher dazu dient, über ein Getriebe 16 eine Platte 17 zu bewegen, auf welcher die Photozellen 9 und 10 angeordnet sind.
  • Mit der Platte 17 ist eine Glasskalal8 verbunden welche über ein Beleuchtungssystem 19 beleuchtet wird. Ein Projektionssystem 20 dient zur Projektion des jeweils erleuchteten Ausschnittes der Glasskala 18 auf eine Mattscheibe 21.
  • Soll mit dem in Fig. 1 dargestellten Gerät eine Messung ausgeführt werden, so wird zunächst das Werkstück 6 durch ein Eichmaß ersetzt. Die Oberfläche des Eichmaßes sei mit 22 bezeichnet. Daraufhin wird das gesamte Gerät in der Höhe so lange verschoben, bis das von der Abbildungseinrichtung 1, 2, 3, 4, 5 auf der Oberfläche des Eichmaßes erzeugte Bild der leuchtenden Marke in den Spalt 11 der Meßeinrichtung.24 fällt. Auf der Mattscheibe 21 wird dann der für die Messung gültige Ausgangswert angezeigt. Wird nun das Eichmaß durch ein Werkstück 6 ersetzt, dessen Oberfläche mit 23 bezeichnet ist, so entsteht die leuchtende Marke auf der Oberfläche 23. Liegt diese Oberfläche tiefer als die Oberfläche 22 des Eichmaßes, so erscheint das Bild der Marke vom Betrachter aus gesehen nach links verschoben. Dadurch erhält die Photozelle 10 Strom, die am Widerstand 13 abfallende Spannung überwiegt die am Widerstand 12 abfallende Spannung, und die Differenz dieser Werte wird im Verstärker 14 verstärkt. Der Motor 15 erhält Spannung und verschiebt über das Getriebe 16 die Platte 17 so lange, bis das Bild des Spaltes 3 mit dem Spalt 11 zusammenfällt.
  • Das Maß dieser Verschiebung wird auf der Mattscheibe 21 angezeigt, an der nach entsprechender Eichung der Teilung der Glasplatte 18 direkt das Maß des Werkstückes 6 abgelesen werden kann.
  • Es ist möglich, daß bei einer verhältnismäßig großen Apertur der Abbildungs- und der Meßeinrichtung bei einer Verschiebung der Werkstückoberfläche gegenüber der Oberfläche des Eichmaßes neben der seitlichen Versetzung des Markenbildes zugleich eine Verbreiterung und gewisse Unschärfe des Markenbildes hervorgerufen wird. Dieser Effekt ist jedoch ohne Belang, da die dargestellte Einrichtung stets auf den Schwerpunkt des Markenbildes einstellt. Durch die Gegeneinanderschaltung der Photozellen 9 und 10 wird erreicht, daß gleiche auf die Photozelle fallende Lichtströme nicht zu einer Verschiebung der Platte 17 Anlaß geben.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann vorteilhaft zur laufenden Dickenmessung verwendet werden. Es ist auch möglich, das Gerät an einer Werkzeugmaschine anzubringen und diese Maschine entsprechend den verschiedenen Stellungen der Platte 17 zu schalten. Dazu ist es nur noch notwendig, die Platte 17 mit einem Kontaktgeber zu versehen. Ebenso ist es möglich, die Vorrichtung zur Serienkontrolle und zur Sortierung von Werkstücken zu verwenden.
  • Verbindet man beispielsweise die Platte 17 mit einem Kontaktgeber, so wird bei einer Sortierung von Werkstücken der der jeweiligen Dicke des Werkstückes entsprechende Kontakt geschlossen, und die Werkstücke können auf diese Art beispielsweise in verschiedene, den einzelnen Toleranzgrenzen entsprechende Behälter einsortiert werden.
  • An Stelle der in Fig. 1 dargestellten kontinuierlichen Nachstellung des Gerätes über den Verstärker 14 und den Motor 15 kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß der Motor 15 mit konstanter Spannung beaufschlagt wird und an Stelle des Verstärkers 14 ein Relais zum An- und Abschalten dieser Spannung vorgesehen ist.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist der Winkel zwischen der Werkstücknormalen und der optischen Achse der Abbildungs- und Meßeinrichtung gleich groß gewählt. Es ist jedoch prinzipiell möglich, diese Winkel auch verschieden groß zu machen. Ferner ist es möglich, einen anderen als den dargestellten Winkel zu wählen. In manchen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, die Objektive der Abbildungs- und der Meßeinrichtung zusammenzufassen, d. h. also, nur ein gemeinsames Objektiv zu verwenden.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist im Strahlengang der Abbildungs- und Meßeinrichtung jeweils eine verschwenkbare planparallele Platte 35 bzw. 34 angeordnet. Solche Platten finden z. B. in Geräten zur Maßstabablesung zum Verschieben des Strichbildes Verwendung. Wird in diesem Fall ein Eichmaß, dessen Oberfläche mit 22 bezeichnet ist, - durch das Werkstück 6, dessen Oberfläche mit 23 bezeichnet ist, ersetzt, so erhält über ein Teilungsprisma 25 und eine Linse 26 die eine Photozelle 29 Licht.
  • Dadurch entsteht am Eingang des Verstärkers 30 eine Spannung, und der Motor 31 beginnt zu laufen.
  • Mittels dieses Motors 31 werden über Getriebe 32 und 33 die planparallelen Platten 34 und 35 so verschwenkt, daß das Bild der leuchtenden Marke genau an der Stelle des Eichbildes lediglich nach unten verschoben erscheint. Ist dieser Zustand erreicht, so fällt über das Teilungsprisma 25 und die zugeordneten Linsen 26 und 27 eine gleiche Lichtmenge auf die Photozellen 28 und 29, und der Motor 31 kommt zum Stillstand.
  • Die planparallelen Platten 34 und 35 können auch durch andere den Strahlengang versetzende optische Elemente ersetzt werden.
  • Mit dem Motor 31 ist eine Spindel 36 in der Art gekoppelt, daß bei Drehung des Motors ein Schreibstift 37 verschoben wird. Dieser Schreibstift 37 zeichnet auf einer rotierenden Trommel 38 eine der Verschwenkung der Planplatten 34 und 35 entsprechende Kurve auf. Trägt die Trommel 38 eine entsprechende Teilung, so kann durch die Stellung des Stiftes 37 direkt das Maß des Werkstückes 6 abgelesen werden.
  • Es ist ebenso möglich, mit dem Motor 31 eine Vorrichtung zu koppeln, die bei Drehung des Motors eine elektrische Brücke verstimmt. Die sich dadurch ergebende Spannung in der Brückendiagonalen ist wiederum ein Maß für die Abweichung des Werkstückes 6 vom Eichmaß. Ebenso ist es möglich, mit dem Motor 31 andere, an sich bekannte elektronische, elektrische, mechanische oder optische Anzeigevorrichtungen, beispielsweise ein Zifferndruckwerk, zu koppeln.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung kann wiederum zur laufenden Dickenmessung, zum Anbau an Werkzeugmaschinen oder zur Serienkontrolle und Sortierung von Werkstücken Verwendung finden.
  • In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, welche besonders vorteilhaft zur Serienkontrolle und Sortierung von Werkstücken oder zur Steuerung von Werkzeugmaschinen Verwendung finden kann. Bei der hier dargestellten Vorrichtung wird ein Bild der leuchtenden Marke auf der mit 41 bezeichneten Oberfläche eines Werkstück es 40 abgebildet. Im Strahlengang der Meßeinrichtung ist eine Teilungsplatte 44 angeordnet, mittels welcher ein Teil des Lichtes auf einen Projektionsschirm 45 geworfen wird. Dieser Schirm trägt eine Teilung, und es kann so das jeweilige Maß des Werkstückes 40 abgelesen werden. Das die Teilungsplatte 44 durchdringende Licht fällt auf einen in der Bildebene angeordneten Doppelspalt46, 47. Hinter den Spalten46 und 47 sind zwei Photozellen 48 und 49 angeordnet.
  • Wird die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine verwendet. die zur Abtragung von Material dient, so ist die Photozelle 48 mit einem Kontakt verbunden, der zum Ausschalten des Grobbearbeitungsvorganges der Maschine und zum Einschalten des Feinbearbeitungsvorganges dient. Sobald also vom Werkstück 40 genügend Material abgetragen ist und die mit 42 bezeichnete Oberfläche erreicht wird, fällt auf die Photozelle 48 Licht, und es wird über den Kontakt der Grobbearbeitungsvorgang der Maschine ausgeschaltet. Während des Feinbearbeitungsvorganges der Maschine wird nun weiterhin so lange Material abgetragen, bis die mit 43 bezeichnete Sollfläche erreicht ist. Ist dies der Fall, so fällt durch den Spalt 47 Licht auf die Photozelle 49, und über einen von dieser Photozelle gesteuerten Kontakt wird die Maschine ganz abgeschaltet. Durch Verändern des Abstandes der beiden Spalten 46 und 47 und damit der Photozellen48 und 49 kann der Abstand zwischen den beiden Oberflächen 42 und 43 gewählt werden. Es ist möglich, den Doppelspalt 46, 47 beispielsweise durch einen Mehrfachspalt zu ersetzen und auf diese Art die Werkzeugmaschine in mehreren Stufen zu steuern.
  • Die dargestellte Vorrichtung findet beispielsweise vorteilhaft Anwendung bei Flächenschleifmaschinen.
  • Bei solchen Maschinen sind auf einer rotierenden Scheibe mehrere Werkstücke angeordnet, die von einer radial bewegten Schleifscheibe bearbeitet werden. Das Gerät ist nun auf eine bestimmte Stelle der Scheibe eingestellt und schaltet die Maschine entsprechend dem festgestellten Maß der Werkstücke.
  • Die Abstände zwischen den einzelnen Werkstücken spielen dabei keine Rolle, denn weder die Photozelle 48 noch die Photozelle49 erhält Licht, wenn eine solche Stelle angemessen wird.
  • In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei welchem die gesamte Steuerung des Gerätes über eine Photozelle vorgenommen wird. Die Meßeinrichtung enthält in diesem Fall die Spiegel SO, 51 und 52 zur Aufteilung des Lichtes, die Linsen 53 und 54 zur Erzeugung eines Bildes der Oberfläche des Werkstückes 6, eine Wechsellichtblende 55 zur abwechselnden Freigabe der beiden Lichtwege und die Spiegel 56, 57 und 58 zur Wiedervereinigung des Lichtes.
  • Wandert in dem hier dargestellten Fall das Bild der leuchtenden Marke seitlich aus, so ist die Lichtmenge in den beiden Lichtwegen verschieden groß, und in der Photozelle 49 wird ein Wechselstrom erzeugt.
  • Dieser Wechselstrom ist in seiner Amplitude und Phase abhängig von dem Verhältnis der Lichtmenge in beiden Lichtwegen. Er kann deshalb zur Steuerung eines Nachlaufmotors verwendet werden.
  • Dieser hier nicht dargestellte Nachlaufmotor kann, ebenso wie in Fig. 2 dargestellt, im Strahlengang angeordnete optische Elemente verschwenken oder verschieben, er kann jedoch ebenso zur Verschiebung des gesamten Gerätes nach der Höhe dienen. Ist ein Abgleich erreicht, d. h., fällt das Bild der leuchtenden Marke mit dem Eichbild zusammen, so liefert die Photozelle 59 einen Gleichstrom, und der Nachstellmotor kommt zum Stillstand.
  • Es ist ebenso möglich, mit der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung die Objektive der Abbildungs- und Meßeinrichtung zu verschieben. Bei geeigneter optischer Ausbildung dieser Objektive genügt es auch, zur Verschiebung des Spaltbildes einzelne Teile dieser Objektive gegenüber den Restgliedern zu verschieben. Ebenso ist es möglich, in der Meßeinrichtung eine Verschiebung des Bildes der leuchtenden Marke dadurch zu erreichen, daß die Meßeinrichtung parallel mit sich selbst nach der Seite verschoben wird.
  • In der Meßeinrichtung kann auch ein an sich bekanntes Doppelbildokular verwendet werden. Dieses Okular erzeugt zwei Spaltbilder, die sich bei einer Verschiebung des Gerätes oder bei einer Verstellung von Abgleichelementen, beispielsweise planparallelen Platten, gegenläufig bewegen. Zu Beginn der Messung wird in diesem Fall das Gerät so eingestellt daß im Okular nur ein einziges Bild sichtbar ist. Wird nun das Eichmaß durch das Werkstück ersetzt, so entstehen im Okular zwei Bilder, wenn das Werkstückmaß nicht mit dem Eichmaß übereinstimmt. Die Abgleichelemente werden nun so lange bewegt, bis die beiden Teilbilder wieder zusammenfallen. Diese Bewegung kann entweder von Hand oder automatisch über photoelektrische Empfänger vorgenommen werden und dient zur Festlegung desWerkstückmaßes.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur berührungsfreien Ermittlung der Abmaße von Gegenständen von einem Sollmaß, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Abbildungseinrichtung (1, 2, 3, 4, S) zunächst auf der Oberfläche (22) eines Eichmaßes eine leuchtende Marke und in einer auf diese Marke eingestellten Meßeinrichtung (24) ein Bild dieser Marke (Eichbild) erzeugt wird, daß danach das Eichmaß durch den zu messenden Gegenstand (6) ersetzt wird und die Abbildungs- und/oder Meßeinrichtung oder Teile dieser Einrichtungen mittels einer von der Meßeinrichtung (24) photoelektrisch gesteuerten Nachlaufeinrichtung (14, 15, 16) automatisch so lange verschoben werden, bis das Bild der Marke am Orte des Eichbildes erscheint, und daß aus der Größe der Verschiebung das gesuchte Maß ermittelt wird.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine Abbildungseinrichtung (1, 2, 3, 4, 5) zur Erzeugung mindestens einer leuchtenden Marke auf der Oberfläche des Eichmaßes bzw. des zu messenden Gegenstandes, durch eine auf diese Marke einstellbare, mindestens eine photoelektrische Zelle enthaltende Meßeinrichtung (24), welche bei Abweichung des Gegenstandsmaßes vom Eichmaß ein elektrisches Signal liefert, sowie durch einen Nachlaufmotor (15), welchem das elektrische Signal zugeführt wird und der die Abbildungs- und/oder Meßeinrichtung oder Teile dieser Einrichtungen so lange verschiebt, bis das elektrische Signal zu Null wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (24) ein zur Aufteilung des von der leuchtenden Marke ausgehenden Strahlenganges in zwei einen Winkel mit der optischen Achse bildende Strahlengänge dienendes optisches Element (25) enthält und in jedem dieser Strahlengänge ein photoelektrischer Empfänger (28, 29) angeordnet ist und die Empfänger gegeneinandergeschaltet sind und daß diesen Empfängern der Nachlaufmotor (31) nachgeschaltet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Aufspaltung und Wiedervereinigung des Lichtes dienende optische Elemente (50, 51, 52, 53, 54, 56, 57, 58) enthält, zwischen denen eine die beiden Lichtwege abwechselnd freigebende Blende (55) und hinter denen am Ort der Wiedervereinigung der Lichtwege eine Photozelle (59) angeordnet ist, und daß dieser Photozelle der Nachlaufmotor (15 bzw. 31) nachgeschaltet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang der Abbildungs- und Meßeinrichtung verschwenkbare planparallele Platten (35, 34) angeordnet sind, und daß zur Verschwenkung dieser Platten ein mit dem vom Photostrom erregten Nachlaufmotor (31) gekoppeltes Getriebe (33, 32) vorgesehen ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Photostrom erregte Nachlaufmotor (31) mit einem Getriebe gekoppelt ist, das zur gemeinsamen Verschiebung der Abbildungs- und Meßeinrichtung nach der Höhe dient.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Photostrom erregte Nachlaufmotor (31) mit einem Getriebe gekoppelt ist, das zur gemeinsamen Verschiebung der Objektive oder zugeordneter Teile der Objektive der Abbildungs- und der Meßeinrichtung dient.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen in der Bildebene angeordneten und quer zur optischen Achse verschiebbaren Spalt (11) enthält, zu dessen beiden Seiten jeweils ein zusammen mit dem Spalt verschiebbarer photoelektrischer Empfänger (9,10) angeordnet ist, wobei diese Empfänger gegeneinandergeschaltet sind, und daß diesen Empfängern der zur seitlichen Verschiebung des Spaltes dienende Nachlaufmotor (15) nachgeschaltet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Photostrom erregte Nachlaufmotor mit einer Anzeigevorrichtung zur laufenden Anzeige des gemessenen Wertes gekoppelt ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 2 und einem oder mehreren der folgenden, gekennzeichnet durch die Anwendung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 2 und einem oder mehreren der folgenden, gekennzeichnet durch die Anwendung zur Serienkontrolle und Sortierung von Werkstücken, wobei eine von der Meßeinrichtung gesteuerte Vorrichtung zur Anzeige einer festgelegten Toleranzgrenze vorgesehen ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 2 und einem oder mehreren der folgenden, gekennzeichnet durch die Anwendung zur laufenden Messung von Werkstücken, wobei eine von der Meßeinrichtung gesteuerte registrierende Anzeigevorrichtung, beispielsweise ein Ziffemdruckwerk zur Registrierung der jeweiligen Werkstückmaße vorgesehen ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 603 117, 859 815, 883 806, 910 478, 926 092; schweizerische Patentschrift Nr. 297 676; Kurt Räntsch, »Die Optik in derFeimnechanik«, 1949, S. 269; »Werkstattstechnik und Maschinenbau«, 43.Jahrgang, H. 11, November 1953, S. 507 bis 510; »Technische Rundschau«, vom 3. Februar 1956, 2. Blatt, Nr. 5.
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