DE1303584B - Tastermikroskop - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einTastermikroskof mit eintm Tubus, der das Objektiv und einen ar Seilen aufgehängten, längs der Tubusachse gleitbarer Schlitten mit einem Taster enthält, dessen Halterung in einer vertikalen Längsebene des Tubus aus dei Mittellage gegen die Wirkung elastischer Mittel verschwenkbar ist, mit einem Kopfteil, in welchem das Okular, eine Lichtquelle und eine die Seile haltende GewichtsausgleichEvorrichtung untergebracht iind, sowie mit einem Bezugs- und einem Meßfadenkreuz.

Ein bekanntes Tastermikroskop dieser Art hat einen im indifferenten Gleichgewicht befindlichen Schlitten, dessen Seile über Rollen an einer im Kopf des Mikroskops angeordneten, entsprechend dimensionierten Feder befestigt sind und welcher innerhalb eines bestimmten Vertikalhubs im Tubus frei verschiebbar ist. Dieses Mikroskop ist zur Messung von Gewinden geeignet und wird zu diesem Zweck relativ zum Meßobjekt so lange verschoben, bis die Tasterspitze gegen die Wirkung der elastischen Mittel gegen eine Flanke fies zu messenden Gewindes gedruckt und der Taster dann wegen der freien Vertikalbeweglichkeit des im indifferenten Gleichgewicht befindlichen Schlittens längs der Gewindeflanke in vertikaler Richtung bis zum Boden des Gewindeganges verschoben wird. Da für reine Horizontalmessungen der Taster nur in einer durch die Tas.erachse gehenden Ebene verschwenkbar, nicht jedoch vertikal verschiebbar sein darf, dagegen für Vertikalmessungen nur eine vertikale Verschiebbarkeit des Tasters ohne die Möglichkeit einer Verschwenkurg vorgesehen sein muß, kann dieses bekannte Tastermikroskop nicht ohne weiteres für Horizontal- und/ oder Vertikalniissungen verwendet werden. Außerdem liegt die Achse des Okulars in der Tubusachse, so daß zwar durch Drehung des gesamten Mikroskops um die Tubusachse in beliebigen Azimuten gemessen werden kann, jedoch nur eine Vertikalbeobachtung möglich ist, was für den Beobachtenden ungünstig und auf die Dauer ermüdend ist.

Andere bekannte Tastermikroskope sind nur für Vertikalmessungen oder Horizontalmessungen geeignet und weisen zu diesem Zwecke entweder einen in vertikaler Richtung verschiebbaren, jedoch nicht schwenkbaren Taster oder aber zwei gegeneinander schwenkbare Spiegel auf, welche auf den Flächen zweier, z. B. die Innenwand einer Bohrung abtastenden Teile angeordnet sind.

Ausgehend von einem Tastermikroskop der eingangs beschriebenen Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein für alle drei Arten von Messungen, d. h. Gewindemessungeii, Hortzontalmessungen und Vertikalmessungen geeignetes Tastermikroskop zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Tastermikroskop der eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus relativ zum Kopfteil um die Tubusachse drehbar und der Schlitten über zwei parallel übereinanderliegende Ringe an der Gewichtsausgleichsvorrichtung aufgehängt ist, von denen der obere Ring an den zur Gewichtsausgleichsvorrichtung führenden Seilen befestigt und der untere Ring drehbar am oberen gelagert ist und die Schlittenseile (Wißt-

dall die Gewiclusausgleiehsvnrrichtung in drei Lagen einstellbar ist, in deren erster der Schlitten in einer indifferenten Gleichgewichtslage sehwebend gehalten wird, in deren zweiter der Schlitten mit einem vorgebbaren Gewicht auf dem Meßobjekt aufliegt und in tieren dritter der Schlitten in einer angehobenen Stellung gehalten wird, daß die Taster auswechselbar in die Tksierhalterung einsetzbar si»d und diese T:t*icrhalterung bei Vertikalmessungen in der zweiten Lage gegen Schwingungen in der erwähnten Ebene blockierbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die vordere Gesamtansicht eines an einer Meßmaschine montierten Tastermikroskops nach der Erfindung,

P i g. 2 eine Seitenansicht der Meßmaschine nach Fig. L

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch das Tastermikroskop,

F i g. 4 einen um 90 gegenüber der Darstellung niiv-h F i g. 3 gedrehten Vertikalschnitt durch das Ta.stermikroskop,

F i g. 5. 6 und 7 Ansichten von Tastern und

F i g. 8 die Fadenkreuze des Mikroskops.

Nach den Fig. 1 und 2 weist die Meßmaschine cm an drei Funkten auf einem Sockel 2 gelagertes Gestell 1 mit einem längsverschiebbaren Objektträger 3 .ind einem dazu quer verschiebbaren Schlitten 4 auf. der an seiner Vorderseite einen vertikal verschiebbaren Mikroskophalter 5 mit einem Tastermikroskop 6 trägt. Objektträger und Schlitten sind mittels Knöpfen7 bzv/. la und 8 bzw. 8ο grob und fein verstellbar, während der Mikroskophalter 5 mittels de* Rades 9 verschoben werden kann. Die Lage von Objektträger, Schlitten und Mikroskophalter anzeigenden Gradeinteilungen werden auf entsprechende Bildschirme 10. 10 a und 10 Λ projiziert, welche durch Mikrometerschrauben U, Ha und 11 b einstellbare Skalen aufweisen, um eine exakte Ablesung der Relativstellung der Maschinenteile zu ermöglichen. Unter den Fenstern 12 und 12 a sind die Gradeinteilungen von dem Objektträger bzw. dem Schlitten zugeordneten Trommeln zur Grobab'esung der betreffenden Stellungen sichtbar.

Das Tastermikroskop 6 weist nach den F i g. 3 und i nin Kopfteil mit einem zur Horizontalbeobachtung dienenden Okular 13. einir Lichtquelle 14 und einer Gewichtsausgleichsvorrichtung 15 auf und ist auf Kugellagern 16 relativ zum Tubus 17 um dessen Achse drehbar gelagert. Der Tubus 17 sitzt abnehmbar im Mikroskophalter 5, ist mittels eines Ringes 20 relativ zu diesem drehbar und enthält das Objektiv 18. Unterhalb des Objektivs ist ein den Taster 19 tragender Schlitten 31 mittels Kugeln 32 vertikal im Tubus 17 verschiebbar, jedoch unverdrehbar gelagert und mit Seilen 30 an einem horizontalen Ring 29 aufgehängt, welcher mittels Kugellagern um die Tubusachse drehbar an einem horizontal darüberliegenden Ring 28 gelagert ist. Dieser obere Ring 28 hängt an Seilen 27, die au' zwei Rollen 26 aufrollbar sind. Die Welle25 dieser Rollen ist auf der einen Seite durch eine mit der Gewichtsausgleichsvorrichtung 15 verbundene Hülse 2/> verlängert, die der Wirkung einer Spiralfeder 23 unterliegt, deren äußeres Ende an einem unter Gleitreibung drehbaren Knopf 22 zur Einstellung der gewünschten Federspannung befestigt ist.

Durch die aus den beiden horizontal übereinanderliegenden Ringen 28 und 29 bestehende Verbindung zwischen den Seilen 27 und 30 wird erreicht, daß der ganze Tubus 17 mit Schlitten 31 relativ zum Kopf, also zur Gewichisausgleichsvorrichliing 15, beliebig um die Tubusachse gedreht und damit auf ein beliebiges Azimut relaiiv zum feststehenden und bei-

spielsweise in einer optimalen Beobachtungslage befindlichen Okular 13 eingestellt werden kann.

Der Taster 19 sitzt mit seinem inneren Schaft 35 lösbar in einer Öffnung 36 an der Tasterhalterung 37, welche mit Hilfe von zwei Paaren sich kreuzender elastischer Platten 38 und 39 (Fig. 7) derart am Schlitten 31 befestigt ist, daß die Halterung 37 mit dem Taster 19 in einer durch die Tubusachse gehenden Ebene verschwenkbar ist. Am inneren Arm 40 der Tasterhalterung ist ei:*; reflektierende Platte 41

mit einem Meßfadenkreuz befestigt, welches die auf F i g. 8 schematisch dargestellten Skalenstriche a und c aufweist und senkrecht, paralLl zur Schwingungsebene des Tasters 19, orientiert ist. Dieses mit dem Taster bewegliche und daher die Stellung des Tasters repräsentierende Fadenkreuz mit den Teilstrichen α und c wird über ein in Höhe der Platte 41 liegendes, am Tubus 17 befestigtes und mittels einer Schraube 43 einstellbares Prisma 42 von der Lichtquelle 14 durch das zwischen den Rollen 26 im Kopf befindliche Prisma 21 und das Objektiv 18 hindurch beleuchtet, während das Bild dieses Fadenkreuzes über das Prisma 42, das Objektiv 18 und das andere Prisma 21 in das Okular 13 projiziert wird. Ein aus den Skalenstrichen b bestehendes Bezugsfadenkreuz ist entweder im Objektiv 18 oder auf dem Prisma 42 angeordnet und wird ebenfalls in das Okular 13 projiziert.

Der Vertikalhub des Schlittens 31 wird durch eine am Schlitten angebrachte Schraube 33 begrenzt.

deren Kopf in eine Längsöffnung 34 des Tubus 17 ragt.

Nach Fig. 3 sind in nvteinander fluchtenden Queröffnungen der Tasterhalterung 37 radial verschiebbare Stifte 45 und 44 vorgesehen, von denen der eine Stift 45 unter der Wirkung einer am Schlitten 31 befestigten Feder 47 radial nach innen gedruckt wird und sich der andere Stift 44 mit seinem äußeren Ende auf einer am Schlitten befestigten Einstellschraube 46 abstützt. Diese Stifte 45 und 44 liegen in

;n der möglichen Schwingungsebene der Tasterhalterung und werden beim Einsetzen eines Tasters 19 mit einem hinziehend langen innerin Sch&ft 35 auseinandergespreizt, wodurch die Tasterhalterung mit dem Taster in ihrer Mittelstellung gegen eine Ver- Schwenkung blockiert wird. Eine derartige Blockie rung des dann nur noch mit dem Schlitten axial verschiebbaren Tasters ist für Vertikalmessungen erforderlich, und daher haben die für Vertikalmessungen geeigneten Taster, wie der Taster 19 nach den Fig. 3 und 4, einen entsprechend lang ausgebildeten Schaft 35, während andere, für Gewindemessungen und Horizontalmessungen geeignete Taster, wie sie in den F i g. 5 und 6 dargestellt sind, nur einen so kurzen Schaft 48 haben, daß er beim Einsetzen des Tasters in die Tasterhalterung nicht bis in die Höhe der Stifte 45 und 44 ragt, wodurch die Verschwenkbarkeit der Tasterhalterung nicht beeinflußt wird. Mit dem Tastermikroskop nach der Erfindung

lassen sich wahlweise Vertikalmcssungen, Horizontalmessungen u:nd Gewindemessungen, insbesondere Messungen eines Gewindeprofils und des Effektivdurchrnessers eines Gewindes ausführen:

Für Vertikalmessungen bringt man den drehbaren Knopf 22 der Gewichtsausgleichsvorrichtung in eine derartige Stellung, daß der Taster 19, dessen entsprechend lang ausgebildeter innerer Schaft 35, wie beschrieben, die Stifte 45 und 44 zur Blockierung der Tasterhalteruf ig gegen eine Verschwenkung spreizt, mit einer vorbestimmten Kraft von z. B. 50 g auf dem Meßobjekt aufliegt. Der Taster 19 nimmt dann seine Bezugslage ein, wenn die horizontale Linie α' des Fadenkreuzes α (Fig. 8) zentriert im Bezugsfadenkreuz b des Objektivs Megt.

Für Horizontalmessungen verwendet man einen Taster, wie eir auf F i g. 5 dargestellt ist. Der Schaft 48 dieses Tasters ist so kurz, daß er in der eingesetzten Stellung des Tasters die Stifte 45 und 44 nicht verschieben kann. Auf diese Weise ist die freie Verschwenkbarkeit des Tasters gewährleistet. Zur Messung wild die Gewichtsausgleichsvorrichtung derart eingestellt, daß sich der Schlitten 31 in seiner obersten Lage befindet, in der die Schraube 33 (F i g. 3) an der oberen Kante der Längsöffnung 34 anliegt. In dieser Lage befinden sich die Striche des Fadenkreuzes c beiderseits der beiden senkrechten Striche des Bezugsfadenkreuzes b. Zur Messung bewegt man dann das Meßobjekt relativ zum gesamten Mikroskop seitlich so weit, bis der Taster an einer Seitenfläche des Meßobjekts zur Anlage kommt; dann verschiebt man das Meßobjekt relativ zum Mikroskop so lange weiter, bis der gegen die Wirkung der elastischen Platten 38 und 39 seitlich ausgeleiikte Taster eine Stellung erreicht, in welcher sich eine der beiden vertikalen Striche des Fadenkreuzes c zwischen den beiden senkrechten Strichen des Bezugsfadenkreuzes b befindet. In dieser Stellung liegt dann der Taster mit einem genau vorgegebenen seitlichen Druck am Meßobjekt an.

Um Schraubengewinde messen zu können, bringt man die Gewichtsausgleichsvorrichtung in eine dritte Lage, in welcher sich der Schlitten 31 in einer indifferenten Gleichgewichtslage befindet. Durch relative Verschiebung von Mikroskop und Meßobjekt führt man dann den Taster gegen das Gewindeprofil und verschiebt den Taster gegen die Wirkung der

ίο federnden Platten 38 und 39 so lange, bis eine der beiden senkrechten Linien a" oder a'" des Fadenkreuzes « im Zentrum des Bezugsfadenkreuzes b liegt. Der Druck, mit welchem der Taster gegen die Gewindeflanke drückt, verschiebt dabei den Taster in vertikaler Richtung, bis die Tasterspitze den Boden des Gewindegangeii oder aber auch den höchsten Umfangspunkt des Gewinde! erreicht hat. Diese freie vertikale Verschiebbarkeit des Tasters ist ohne eine Änderung des vertikalen Auflagedruckes des Tasters

ao möglich, da der Schlitten in einem indifferenten Gleichgewicht schwebend gehalten wird.

Wenn man anschließend den horizontalen Strich d des Fadenkreuzes α zwischen die beiden horizontalen Striche des Bezugsfadenkreuzes b verschiebt, kann

a$ man die Gewindesteigung messen.

D.-e Erfindung hat den Vorteil, daß man kombinierte Messungen in horizontaler und vertikaler Richtung sowie Messungen von Schraubengewinden mit Hilfe ein und desselben Mikroskops mit entsprechenden Meßtastern durchführen kann, wobei lediglich die Gleichgewichtslage des Schlittens 31 mit Hilfe der Gewichtsausgleichsvorrichtung einzustellen und der betreffende Tastertyp einzusetzen ist. Außerdem kann der Tubus 17 beliebig gedreht und damit die Schwingungsebene des Tasters in beliebigen Winkeln eingestellt werden, ohne daß die Lage des Okulars. welche eine bequeme Horizontalbeobachtung erlaubt, verändert werden müßte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2138

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Tastermikrüskop mit einem Tubus, der das Objektiv und einen an Seilen aufgehängten, längs der Tubusachse gleiibaren Schlitten mit einem Taster enthält, dessen Halterung in einer vertikalen Längsebene des Tubus aus der Mittellage gegen die Wirkung elastischer Mittel verschvvenkbar xo ist, mit einem Kopfteil, in welchem das Okular, eine Lichtquelle und eine die Seile haltende Gewichtsausgleichsvorrichtung untergebracht sind, sowie mit einem Bezugs- und einem Meßfadenkreuz, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (17) relativ zum Kopfteil um die Tubusachse drehbar und der Schlitten (31) über zwei parallel übereinanderliegende Rohre (28, 29) an der Gewichtsausgleichsvorrichtung (15) aufgehängt ist, von denen der obere Ring (28) an den zur GewichtsausgJeichsvorrichtung (15) führenden Seilen (27) befestigt und der untere Ring (29) drehbar am oberen gelagert ist und die Schlittenseile (30) trägt, daß die Gewichtsausgleichsvorrichtung (15) in drei Lagen einstellbar ist, in deren erster der Schlitten (31) in einer indifferent.'Π Gleichgewichtslage schwebend gehalten wird, in deren zweiter der Schlitten mit einem vorgebbaren Gewiciit auf dem Meßobjekt aufliegt und in deren dritter Ur Schlitten in einer angehobenen Stellung gehauen wird, daß die Taster (19) auswechselbar in die Tasterhalterung (37) einsetzbar sind und diese Tasterhalterung bei Vertikalmessungen in der zweiten Lage gegen Schwingungen in der erwähnten Ebene blockierbar ist.

2. Tastermikroskop nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in die vertikale Öffnung (J6) der Tasterhalterung (37) zwei radial verschiebbare Stifte (44, 45) eingreifen, die nur beim Einsetzen eines für Vertikalmessungen geeigneten Tasters (19) von dem entsprechend lang ausgebildeten lasterschaft (35) gespreizt werden und dabei die Tasterhalterung gegen Schwingungen blockieren, während die Schafte (48) der für Horizontal- und Gewindemessungen bestimmten Taster so kurz sind, daß sie die Stifte (44. 45) nicht erreichen.

3. Tastermikroskop nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das sowohl die Skalenslriche zur Horizontal- als auch zur Vertikalmessung aufweisende Meßfadenkreuz (A, O auf einer reflektierenden Platte (41) angeordnet ist, welche vertikal und parallel zur Schwtngungsebene der Tasterhalterung an einem inneren Arm (40) dieser Halterung befestigt ist, das Bild dieses Meßfadenkreuzes über ein fest am Tubus (17) angeordnetes Prisma (42) in die Objektivachse umlenkbar und das Bezugsfadenkreuz (S) am Objektiv (18) oder am Prisma (42) angeordnet ist.

4. Tastermikroskop nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, Jaß die Gewichtsausgleichsvorrichtung (15) eine

in ihrer Spannung durch Drehung eines Knopfes [22) einstellbare Spiralfeder (23) aufweist, die auf ;ine senkrecht zur Tubusachse liegende drehbare Welle (2S) mit Rollen (26) wirkt, auf denen die den oberen Ring (28) tragenden Seile (27) auf rollbar sind.