DE2301087C3 - lichtschnittprojektor zum Prüfen von Relais-Federankern - Google Patents

Description

Die Erfindung tie/ieht sich auf einen Lichtschnittprojektor zum optischen Piüfen vnn Relais-Federankern oder ähnlichen Objekten

Hei einem bekannten Federanker elais besteht der Federanker aus einer zwei Zungen aufweisenden Blattfeder, an denen die zumeist aus Weicheisen bestehenden Ankerplattchen befestigt sind. Beim Anbringen der Ankerplattchen an die Zungen können Verspreizungen in der Höhenlage der Ankerzungen zueinander auftreten. Auch besteht die Möglichkeit, daß die Ankerplattchen zwar in einer Ebene liegen, aber eine Schräglage zueinander einnehmen. Die Prüfung dieser Ankerauf mögliche Fehler ist an sich nicht schwierig. Indessen wird eine solche Prüfung dann erschwert, wenn die Abmessungen sehr klein sind und /.. B. das Gesamtmaß eines Federankers 5 X 1,5 mm beträgt. Die Fehlergrößen liegen im Bereich von 0.1)1 mm. Die Federn sind sehr labil, so daß bei Anwendung von mechanisch arbeitenden Meßgeräten eine Verformung während der Messung auftritt. Die Prüfung derartiger Anker erfolgt bisher durch eine Sichtprüfung unter Zuhilfenahme eines Mikroskopes. Dieses vorgenannte Meßverfahren ist mit subjektiven Fehlern behaftet, die insbesondere auf die alsbaldige Ermüdung der mit der Durchführung der Messung beauftragten Person zurückzuführen sind. Einige Ein-/elstücke werden mit einer nicht meßkraftlosen mechanisch-elektronischen Meßeinrichtung gemessen, wobei hier die Verformung des Federankers während der Messung als Fehler in das Meßefgcbnis eingeht. An sich wiirc es möglich, meßkraftlos mit einem Tiek-nmikroskop, /.. B. gemäß der DF-OS 1473 776 an vier definierten Mcßstellen. von der Grundfläche des die Anker tragenden Federlileches aus, die jeweiligen I lohen /u messen. Aus der paarweisen Subtraktion der ermittelten Meßwerte konnte die Lage tier AnkerplattcluMi zueinander besiimmt werden. Auch wiirc es denkbar, die Schräglage sowie die Verspreizung der Ankerzunge mit einem Lichtschnittmikroskop zu messen. Hierbei tritt indessen der Nachteil auf, daß das Gesichtsfeld, d. h. das Mikroskopbild, im Okular des Mikroskopes recht klein ist, so daß die gesamte Breite des Federankers bei entsprechender Vergrößerung nicht erfaßt werden kann. Letztlich ist der zur Durchführung derartiger Messungen benötigte Zeitaufwand besonders hoch; auch treten Ermüdu.igserscheinungen des Auges durch den monokularen Einhlick des Mikroskopes auf, die zu Meßfehlern führen. Es sind zwar sogenannte »Profilprojektoren« bekannt (vgl. Zeitschrift »Technica«, 1972, Nr. 13, S. 1180), deren Mikroskopbild aui einen Bildschirm projizierbpr ist. Durch die Gesamtvergrößerung des Objektbildes sind jedoch geringe gegenseitige Abweichungen der Ankerzungen bzw. der damit verbundenen Ankerplattchen nur schwer feststellbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehenden Nachteile einen zum berührungslosen Messen von Verspreizungen oder Fehlern von Relaisfederankern dienenden Lichtschnittprojektor zu schaffen.

Gemäß der Erfindung besteht der zum Prüfen von Relais-Federankern dienende Lichtschnittprojektor aus einer Kombination von an sich bekannten optischen Elementen uud Vorrichtungen, und zwar

a) einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem Kondensor und einem Wärmereflexionsfilter sowie einer die Meßmarke erzeugenden Strichplatte,

b) einem ersten Projektionsobjektiv zur Abbildung der Meßmarke auf das Meßobjekt,

c) einem zweiten, dem Meßobjekt nachgeordneten Projektionsobjektiv mit einem zur optischen Achse in zwei orthogonalen Koordinaten ausgerichteten anamorphotischen Linsensystem und

d) einer Betrachtungsmattscheibe zur Abbildung des Lichtschnittprofils des Meßobjektes.

Der gemäß der Kombination der Merkmale a) bis d) gebildete Lichtschnittprojektor erlaubt eine zeitsparende und berührungslose, jedoch genaue Messung der Verspreizung sowie der Schräglagen der beiden Ankerplättehen auf den Federzungen. Durch die unterschiedliche Vergrößerung des Meßobjektes in den beiden orthogonalen Koordinatenriehtungen wird bewerkstelligt, daß das Lichtschnittprofil des Meßobjektes überhöht auf dem Projektionsschirm erscheint: dadurch wird einerseits der Winkel tier Meßmarken bei einer Schrägung vergrößert, die Ablesbarkeit durch geringen Abstand der beiden Ankerplattchen verbessert und andererseits eine ermiidungsfreic Erkennung der Formabweichung ermöglicht.

Vorzugsweise dient als Beleuchtungsvorrichtung eine Halogcnlampe, deren Leistung mindestens 75 Watt beträgt. Die Lichtleistung der Beleuchtungsvorrichtung muß ausreichend sein unter Berücksichtigung der unvermeidbaren Dämpfungen des Lichtes - um das Meßobjekt als I.ichtschniltprojcktion vergrößert und kontrastscharf auf der Betrachtungsmattscheibe abzubilden. Auf einem Meßtisch des Lichtschnittprojekttirs wird das MeUnbjekt unter einem Winkel von 45 (ii.ul zur optischen Achse ties ersieu und zweiten Projektionsobjektivs gestellt. Zur unter schiedlichcn Vergrößerung des i.ichtschnittprofils in seinen zwei orthogonalen Koordiaiiten benutzt man Zylinderlinsen, wie solche z. B. aus der DT-AS I ()Λ2'>3 I als optisches System zum Ablesen von Maßstäben bekannt sind. Der gemäß der Erfindung ge-

bildete Lichtschnittprojektor besitzt ein aus zwei Zylinderlinsen bestehendes Linsensystem. Durch den anamorphotischen Faktor von vorzugsweise 3 wird das Lichtschnittbild in der Querachse 25fach und in seiner Höhenachse, begünstigt durch den Faktor 2 des Lichtschnittprinzips, KJOfach vergrößert, so daß die Ablesbarkeit wesentlich verbessert wird. Die auf die Betrachtungsmattscheibe projizierte, vom Meßobjekt übertragene Strichmeßmarke ist mittels eines auf der Mattscheibe aufgebrachten Linienrasters hinsichtlich ihrer Lage prüfbar, aber auch mit einem verschiebbaren Maßstab ausmeßbar.

In den Zeichnungen sind ein nach der Erfindung gebildeter Lichtschnittprojektor nebst Einzelheiten hierzu dargestellt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen das Meßobjekt, nämlich einen Relais-Federanker. Fig. 1 ist eine Ansicht von unten, hingegen die Fig. 2 eine Ansicht von der Seite auf das Meßobjekt. Der Relais-Federanker besteht aus einem Federblechstreifen 1, der mit einem Einschnitt 2 versehen ist, so daß Zungen 3 und 4 entstehen. An diesen Zungen sind vorzugsw. ise aas Weicheisen bestehende Ankerplättehen 5 und 6, z. B. durch eine Punktschweißverbindung 7, befestigt. Dieser so geschaffene Federanker ist einseitig, wie durch den Pfeil 8 dargestellt, am Relaissockel 9 befestigt. Beim Verbinden der Ankerplättchen 6 und 5 mit den Zungen 3 und 4 kann indessen eine Verspreizung auftreten. Auch kann es vorkommen, daß sich die Ankerplüttchen bzw. die sie tragenden Zungen verwerfen, so daß sie nicht mehr in bezug auf ihre Ankerflachen 10 parallel zueinander verlaufen.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Versprei/ung der beiden Anker 5 und 6, und zwar einmal gesehen in Richtung des Pfeiles Λ und zum anderen in Richtung des Pfeiles R gemäß der Fig. I. Die Grüße dieser Verspreizungen beträgt z. B. Z μπι.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, können die Anker auch eine Schrägstellung aufweisen, wie hier das Ankerplättchen 6. ",eschen in Richtung des Pfeiles Ii der Fig. I. Die Größe dieser vorkommenden Verspreizungen und Schrägstellungen der Ankerplättchen 5 und 6 am Federstreifen 1 sollen berührungslos gemessen werden. Dies geschieht mittels eines Lichtschnittprojektors.

Fig. 5 zcrgt in einer schematiscK:n Seitenansicht einen derartigen Lichtschnittprojektor. Er besteht im wesentlichen aus einer Sockelplatte 11, auf der eine Grundplatte 12 aufgcsel/t ist, wobei letztere eine Führungsstütze 13 Iriigt. Ii¹ der Führungsstüt/e ist eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem ersten Projektionsobjektiv 14 gelagert. Das Auflicht der Beleuchtungsvorrichtung fallt auf einen unter einem Winkel von 45 Grad geneigten, d;is Meßobjekt haltenden Aufnuhinclisch 15. In einem Mikroskoptubus 16 ist eine weitere Projektions- und VergröLierungsoptik gelegen; er steht mit einem eine Mattscheibe 17 tragenden Projektor 18 in Verbindung. Der Aufnahmetisch (Magazin) 15 ist durch eine Führungsbahn, allgemein mit 19 bezeichnet, gelagert. Eine Handhabe 20 dic-nt zur Einstellung des Fokus des Mikroskopobjektivs 21.

Fig. η zeigt ein Schema iler Optik des Lichtschnitlprojektors gemäß Fig. 5. Die Beleuchtungsvorrichtung 14 besteht aus einer Halogenlampe 22. deren leistung mindestens 75 Watt betragt. Die Liehtmenge muß zur Erzeugung eine·· hinreichend scharfen Bildkontrastes an der Mattseheibe ausreichend sein. Wie an sich bekannt, ist der Halogenlampe ein Kondensor 23 sowie ein Wärmereflexionsfilter 24 nachgeordnet. Eine Strichplatte 25 liefert eine Meßmarke, die ühei das Projektionsobjektiv 26 auf das unter einem Winkel von 45 Grad gegen die optische Achse 27 gerichtete Meßobjekt 28 projiziert wird. Der Fokus 29 des Objektivs 21 gemäß Fig. 5 ist auf den Meßort des Werkstückes gerichtet; das Lichtschnittbild wird über einen Zylinderlinsen 30 aufweisenden Anamorphot auf den Projektionsschirm 17 projiziert. Das Zylinderlinsensystem bewirkt eine unterschiedliche Vergrößerung in den beiden orthogonalen Koordinatenachsen des Lichtschnittprofils.

Die Fig. 7 und X zeigen einen Federanker gemäß Fig. I, dessen Federzungen 3 und 4 bzw. 5 und 6 gegeneinander verspreizt sind. Liegt das Meßobjekt 28, wie in Fig. 6 bei C dargestellt, unter einem Winkel von 45 Grad zur optischen Achse 27, so erscheint der von der Beleuchtungsvorrichtung in Verbindung mit der Strichplatte 25 quer auf die bei'Jen Ankerplättchen projizierte Fadenstrich 31 dann um das Maß V versetzt, wenn eine Verspreizung vorliegt.

Fig. 9 zeigt das auf den Projektionsschirm 17projizierte Lichtschnittbild des Meßobjektes. Wie ersichtlich, sind auf dem Projektionsschirm Rasterlinien 32 aufgebracht, die parallel zueinander verlaufen und ein konstantes Rasterteilungsmaß aufweisen. Das Teilungsmaß kann z. B. auf fünfzehn μιτι in der Natur geeicht sein. Auf dem Meßtisch 15 gemäß Fig. 5 der mit einem hier nicht dargestellten Anschlag versehen ist - ist der Federanker derart ausgerichtet, daß bei ordnungsgemäßer Anlage der Ankerzungen am Federblech die untere Kante 31' der Meßmarke 31 mit der Nullmarke bzw. der entsprechenden Rasterlinie deckungsgleich liegt. Wie ersichtlich, verläuft die rechte Meßmarke 31 der Ankerzunge 5 parallel und deckungsgleich zur Rasterlinie der Nullmarke, d. h. ein Fehler liegt nicht vor. Ist indessen eine Ankerzunge gespreizt, wie insbesondere aus Fig. 7 hervorgeht, so zeigt sich auf der Mattscheibe 17 eine Abweichung von der Nullmarke in Richtung der Koordinatenachse V um das Maß V. Sofern die Zunge 6 auch noch verwunden ist oder eine Schrägstelluiig aufweist, so verläuft die Meßmarke 31 der Zunge 6 schräg zum Rasterfcld. Das Maß der Verwindung S ist ebenfalls unmittelbar ablesbar.

Damit - wie aus Fig. ^{) zu ersehen ist - einerseits das Meßobjekt in seiner gesamten Breite auf der Mattscheibe erfaßt werden kann, andererseits eine große Maßauflösung die vornehmlich durch eine Abweichung von der Nullmarke in Richtung der lotrechten Y-Achse in Erscheinung tritt erzielt wird, dient hierzu das anamorphotisch^ Linsensystem 30 gci.iüli Fig. (>. welches den Bereich des Meßobjekte¹. zur maßlichen Bestimmung des Fehlers in Richtung der V'-Achse um ein beträchtliches Maß stärker vergrößert als in der lireitenausdehnung A' ties Meliobjektes.

Zur Beschleunigung des Meßvorganges sind die einer Meßprüfung zu unterziehenden Relais-Federanker iii einem Magazin geschichtet und werden diirrli eine hier nicht dargestellte Automatik dirch I land steuerung sukzessive auf den Meßtisch gefordert und nach vollzogenem Meßvorgang ausgestoßen.

Der nach der lirfi :itiing gebildete Lichtschnittprojektor ist auch zum meßkiafllosen Messen. /. Ii. der Ebenheit oder der Lage von anderen kleinen labilen Hauteilen gut geeignet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Lichtschnittprojektor zum optischen Prüfen von Relais-Federankern, gekennzeichnet durch eine Kombination von an sich bekannten optischen Elementen und Vorrichtungen, und zwar

a) einer Beleuchtungsvorrichtung (14, 22) mit einem Kondensor (23) und einem Wärmereflexionsfilter (24) sowie einer eine Meßmarke erzeugenden Strichplatte (25),

b) einem ersten Projektionsobjektiv (26) zur Abbildung der Meßmarke auf das Meßobjekt,

c) einem zweiten, dem Meßobjekt nachgeordneten Projektionsobjektiv (26') mit einem zur optischen Achse (27') in zwei orthogonalen Koordinaten (X, Y) ausgerichteten anamorphoilschen Linsensystem (30) und

d) einer Bcirachtungsmattscheibe (17) zur Abbildung des Lichtschnittprofils des Meßobjektes.

2. Lichtschnittprojektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anamorphotische Faktor des Linsensystems (30) vorzugsweise drei betrügt.