-
Optischer Kompensator für das ablesbare Feineinstellen eines Ableseindex
Die Erfindung betrifft einen optischen Kompensator für das ablesbare Feineinstellen
eines Ableseindexes gegenüber den Merkmalen einer Meßteilung durch Verstellen eines
drehbaren rhombischen Reflexionsprismas in dem Abbildungsstrahlengang zwischen Ablesemikroskop
und Meßteilung.
-
Der Einfangbereich eines Ablesemikroskops, insbesondere eines lichtelektrischen
Einstellmikroskops, ist in sehr engen Grenzen gehalten. Es ist aber häufig erforderlich,
daß man z. B. die Striche eines Maßstabes über einen größeren Bereich hinaus einstellen
muß. Dazu wird zunächst der Bereich zwischen zwei Maßstabstrichen in genau definierte
einzelne Schritte unterteilt, deren jeder einem oder mehreren Umläufen eines Zählwerkes
entspricht.
-
Es ist bereits eine Interpolationseinrichtung für ein Ablesemikroskop
vorgeschlagen worden, bei der die Feineinstellung eines Maßabstriches relativ zu
einem Index über eine um die optische Achse eines Mikroskops drehbare Parallelspiegelanordnung,
welche z. B. aus einem rhombischen Prisma besteht, vorgenommen wird.
-
Zur Ablesung der Feineinstellung von optischen Winkelmeßvorrichtungen
ist es bekannt, Zählwerke in Verbindung mit Triebschnecken zu verwenden.
-
Eine sehr feinfühlige und losefreie Verstellung (Einstellung auf 1/l0
!i) des zur Feineinstellung dienenden, in dem Abbildungsstrahlengang zwischen Ablesemikroskop
und Meßteilung drehbar angeordneten rhombischen Reflexionsprismas und eine gleichzeitige
Feinwertanzeige wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß mit dem um die optische
Achse des Mikroskops drehbaren Prisma ein unter Federwirkung stehender, über eine
mit einem Zählwerk (11) in an sich bekannter Weise zusammenwirkende Schnecke (9,
33) getätigter Drehhebel (1) verbunden ist.
-
Der Antrieb der Schnecke kann dabei von Hand oder auch über eine Nachlaufsteuerung
erfolgen, die von einem photoelektrischen Meßwertgeber des Mikroskops gesteuert
wird.
-
Die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Erfindung ist an Ausführungsbeispielen
an Hand der Zeichnungen erläutert.
-
In Ausführung des Erfindungsgedankens sind verschiedene Varianten
möglich, von denen einige im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert werden:
F i g. 1 und 2 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der mit dem
drehbaren Interpolationsprisma verbundene Hebel unter Federwirkung über ein Band
mit einer Rolle verbunden ist, die ein in die Zählwerkschnecke unmittelbar eingreifendes
Schneckenradsegment trägt; F i g. 3 veranschaulicht eine ähnliche Anordnung wie
F i g. 1 und 2, mit dem Unterschied, daß zwischen dem mit dem Prisma verbundenen
Hebel zwei bandangetriebene Segmente vorgesehen sind; F i g. 4 veranschaulicht eine
Anordnung, in welcher zwischen den mit dem Prisma verbundenen Hebel und das in die
Schnecke eingreifende Segment ein zweiter Drehhebel eingeschaltet ist; F i g. 5
und 6 veranschaulichen eine abgewandelte Anordnung, bei welcher der mit dem Interpolationsprisma
verbundene Hebel über eine Kugel gegen einen verschieblichen Keil abgestützt ist,
der wiederum über ein Band in einem in die Zählwerkschnecke eingreifenden Schneckenrad
verbunden ist; F i g. 7 schließlich zeigt eine abgewandelte Ausführung, bei welcher
die Keilfläche als Schneckengang auf ein Schneckenrad aufgewunden ist, gegen welches
sich die am Hebel befindliche Kugel abstützt.
-
Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2, insbesondere die Ouerschnittszeichnung
nach F i g. 2, veranchaulicht die Halterung des um die optische Achse des Mikroskops
drehbaren rhombischen Prismas 3 in einem Lager 2, das mit dem Hebel 1 verbunden
ist. Dieser Hebel l steht unter der Wirkung einer Zugfeder 7, durch welche dafür
Sorge getragen ist, daß das den Hebel mit der Rolle 6 verbindende Stahlband 5 ständig
straff gehalten wird. Die Rolle 6 ist drehbar gelagert und trägt ein Schneckenradsegment
8, das sich gegen die Zählwerkschnecke 9 abstützt, so daß nur eine Seite des Schneckenrades
an der Schnecke anliegt und eine etwa vorhandene Lose ausgeschaltet wird. Die Schnecke
9 ist über ein Rädervorgelege 10 mit dem mechanischen Zählwerk 11 verbunden.
Dies zeigt hinter dem Komma vier Stellen, also in der vierten Stelle 1/1o btm, an.
Die Zugfeder 7, welche das Band 5 straff hält, ist so bemessen, daß beim Aufwickeln
des Bandes dessen eintretende elastische Verkürzung durch Zunahme der Federkraft
wieder aufgehoben
wird, d. h. der Anfangszustand praktisch konstant
bleibt. Das in F i g. 1 veranschaulichte Ausführungsbeispiel zeigt einen Servomotor
12, der über eine nicht dargestellte Nachlaufsteuerung und einen Verstärker mit
dem photoelektrischen Meßwertgeber des Mikroskops verbunden ist.
-
In A b b. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, die
unter Anwendung einer zweiten Übersetzungsstufe zu kleineren Abmessungen der einzelnen
Bauteile führt. Diese Abmessungen werden bestimmt durch die an jeder Stelle zulässigen
Toleranzen, mit denen eine Schrittverstellung auf 1/l0 gm gewährleistet ist. Zu
der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist also hinzugekommen eine Rolle
13, über die wiederum ein Band 14 läuft. Mit der drehbar gelagerten Rolle ist ein
Schneckenradsegment 15 verbunden, das sich gegen die Zählwerkschnecke 9 abstützt.
Der Bandantrieb hat den Vorzug, daß mit ihm eine spielfreie Übertragung der Bewegung
auf den Hebel und das darin gelagerte Prisma erfolgt.
-
Eine weitere Ausführungsform ist in F i g. 4 dargestellt. Dort ist
der drehbar gelagerte Hebel 1, der das rhombische Prisma 3 aufnimmt, an seinem
freien Ende mit einem Zahnprofil (Evolvente) 16 versehen. Er ist mit einem weiteren
Drehhebel 17 gekuppelt, und zwar über ein an dessen einem Ende angebrachtes
gleichartiges Zahnprofil l<71, so daß eine spielfreie Bewegung der beiden Hebel
sichergestellt ist. Die Druckfeder 1 8 sorgt dafür, daß die beiden Hebel
spielfrei aneinander liegen. Am anderen Ende des Hebels 17 ist ein Segment 172 befestigt,
von dem aus ein Band 19 auf eine drehbar gelagerte Rolle 20 führt.
Auf dieser Rolle sitzt außerdem ein Schneckenradsegment 21, das sich gegen die Zählwerkschnecke
9 abstützt.
-
Auch hier erfolgt der Antrieb der Schnecke über den Servokreis 10,
12, der über den nicht dargestellten Meßwertgeber des Einstellmikraskaps und einen
ihm zugeordneten Verstärker gespeist wird, Es sei bemerkt, daß das mechßniwhe Zählwerk
stets auch durch ein elektrisches Zählwerk mit Impulsgeber ersetzt werden kann.
-
Die F i g, 5 und 6 veranschaulichen eine weitere Ausführung: Der das
rhombische Prisma tragende Drehhebel 1 trägt an seinem oberen Ende eine Kugel 24,
die sich gegen einen längsverschieblichen Keil 25 abstützt. Dieser Keil, dessen
beide Teilflächen gehärtet und geläppt sind, stützt sich ab gegen zwei gehärtete
und polierte Kuppen 26, Er wird seitlich gehalten durch Kuppen 27 (F i g. 6).
-
Am unteren Ende des Keils ist ein Stahlband 28 befestigt und am oberen
Ende eine Zugfeder 29!, Das Band 28 läuft über eine drehbar gelagerte Rolle 30,
die ein Schneckenrad 31 trägt, welches mit der Zählwerkschnecke 9 im Eingriff steht,
Auch bei dieser Ausführung kann die Einstellung des Interpolators von Hand erfolgen
oder mit Selbstabgleich durch einen Servokreis des lichtelektrischen Mikroskops.
-
Diese Einrichtung hat den Vorzug, daß der Keil als wesentliches Übertragungselement
äußerst genau herstellbar ist. Man kann ihn auch zweiteilig ausführen und den Keilwinkel
einstellbar machen, was für Justierzwecke außerordentlich vorteilhaft ist. Die Kugel,
die dem Keil anliegt, läßt sich ebenfalls mit höchster Präzision herstellen, so
daß unerwünschte Unregelmäßigkeiten der Oberfläche beider Elemente mit Sicherheit
nicht auftreten. Auch läßt sich durch die Wahl des Keilwinkslg das übersetzungsverhältnis
so günstig gestalten, den eine größere Strecke des Bandes 28 auf die Rolle 30 aufgewickelt
werden kann. Das bedeutet, daß die Anforderungen, die an die Vnveränderliehkeit
der Bandlänge und die Gleichmäßigkeit des Auflaufens auf die Rolle 30 gestellt
werden, besonders gering sind.
-
Ein letztes Ausführungsbeispiel ist in F i g. 7 dargestellt.
-
Der das rhombische Prisma 3 tragende Drehhebel s wird angetrieben
durch eine eingängige Schnecke 33, die mit einem Schneckenrad 34 verbunden ist,
welches wiederum mit einer Zählwerkschnecke 35 gekuppelt oder an den Servokreis
des Einstellmikroskops angeschlossen ist. Diese Ausführung ist besonders einfach
und mit Vorteil immer dann anwendbar, wenn auf Schlagfehler nicht besonders Bedacht
genommen zu werden braucht. Bei der dargestellten Lagerung hat man aber eine gewisse
Gewähr, daß der Schlagfehler klein genug gehalten werden kann. Jedoch mütß in besonderen
Fällen bei der Herstellung des Schneckenganges 33, der einen um das Schneckenrad
34 um 360° herumgewundenen Keil darstellt, grqße Sorgfalt angewendet werden, wenn
nämlich der $teigungsschwankungsfehler nicht größer als etwa. 0,8 um sein
darf.