DE3033103C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Werkstücken, auf die äußere, statische Kräfte aus vorgegebenen Richtungen (Hauptrichtungen) einwirken, oder bei denen durch Zwängung die freie thermische Ausdehnung ganz oder teilweise in entsprechenden Hauptrichtungen behindert ist, besteht das Bedürfnis, über die Messung der Dehnungen in den Hauptrichtungen und der Temperatur mit Hilfe der linearen Elastizitätstheorie und bei Kenntnis des Elastizitätsmoduls der Querkontraktionszahl und des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten die Hauptspannungen zu ermitteln und ihre Änderungen über lange Zeit zu verfolgen.

Im einfachsten Fall des einachsigen Spannungszustandes, der z. B. bei Schienen eines lückenlos verschweißten Gleises vorliegt, kann die Längsspannung aus der Längsdehnung und der Querdehnung allein ohne Kenntnis der den Dehnungen zugeordneten Unterschiede der Um­ gebungstemperatur berechnet werden. Weiterhin kann beim einachsi­ gen Spannungszustand aus der Längsdehnung und der Querdehnung der zugehörige Temperaturunterschied berechnet und zur Absiche­ rung der Messung mit dem Unterschied der direkt gemessenen Temperaturen verglichen werden.

Im Falle des zweiachsigen Spannungszustandes, wie er sich z. B. an einer Platte einstellt, können die beiden Hauptspannungen (Längs- und Querspannung) aus der Längsdehnung, der Querdehnung und den entsprechenden Temperaturunterschieden berechnet werden. Eine Kontrollbedingung existiert aber in diesem Fall nicht mehr.

Ein bekanntes Dehnungsmeßgerät besteht aus einem U-förmigen Rahmen, der in Längsrichtung einer Schiene und auch in Querrichtung über den Schienenkopf stellbar ist. Am Rahmen ist ein Handgriff vorgesehen, um das Meßgerät in Meß­ position halten zu können.

Am freien Ende des einen Rahmenschenkels ist ein starrer Paßstift vorgesehen, während an dem anderen Schenkel ein beweglicher Paßstift angeordnet ist. Der feste Paßstift greift in eine Vertiefung und der bewegliche Paßstift in eine andere Vertiefung am Schienenfuß. Der bewegliche Paß­ stift ist mit einem Feinteilungsmaßstab mechanisch so verbunden, daß auf den Feinteilungsmaßstab die Verschiebung des beweglichen Paßstiftes übertragen wird. Der Fein­ teilungsmaßstab wird durch ein Mikroskop beobachtet und seine Verschiebung aus der Nullage gemessen. Die Vertiefungen stellen die Meßmarken dar, wobei ein einwandfreies Einrasten der Paßstifte in die Vertiefungen nicht kontrollierbar ist und eine Verschmutzung der Vertiefungen oder eine ungleich­ mäßige Abnutzung bei wiederholter Messung zu einer Meß­ ungenauigkeit führen. Ferner muß das bekannte Meßsystem von Hand gehalten werden. Dabei besteht die Möglichkeit, daß sich der Rahmen und die einstückig mit ihm ausgebildeten Aufstellsäulen in einem Ausmaß deformieren, welches in die Meßgenauigkeit im Bereich von µm eingeht. Auch besteht die Möglichkeit, daß bei Temperaturänderungen sich Eigenspannungen im Rahmen aufbauen, die die Messungen verfälschen.

Ferner ist ein berührungslos arbeitendes Meßgerät bekannt (DE 25 26 188), mit dem die Abstandsänderung von zwei auf einem Meßobjekt angebrachten Meßmarken mit Hell-Dunkel- übergängen von zwei Abtasteinheiten optisch erfaßt wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Meßsystem anzugeben, bei dem eine höhere Genauigkeit und Reproduzier­ barkeit der Messung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die zu vermessenden Meßmarken müssen nicht mehr mechanisch angetastet werden, so daß das einwandfreie Einrasten von Paßstiften nicht mehr kontrolliert werden muß und eine ungleichmäßige Abnutzung von Berührungsflächen nicht mehr zu Meßfehlern führen kann.

Beim erfindungsgemäßen System stellt der Eingriff zwischen den Aufstellsäulen und den Vertiefungen nur sicher, daß die Meßmarken im Meßbereich der Meßmikroskopkanäle liegen. Eine eventuelle Ab­ nutzung der mechanisch in Eingriff kommenden Teile oder eine Verschmutzung der Vertiefungen kann zwar zu Verschiebungen der Meßmarken in den Gesichtsfeldern der Meßmikroskopkanäle führen; bei der Ermittlung der Abstände zwischen den Meßmarken fallen diese Verschiebungen jedoch wieder heraus und können somit die Meßgenauigkeit nicht beeinflussen.

Vorzugsweise ist die optische Einheit mit den beiden wenigstens vor­ gesehenen Meßmikroskopkanälen in einem im Rahmen zwangsfrei ge­ lagerten Träger angeordnet, der die optischen Meßkanäle im vor­ gegebenen Abstand voneinander hält. Die Aufteilung des Meßge­ räts in einen Rahmen und einen solchen Träger, sowie die zwängungsfreie Lagerung des Trägers im Rahmen haben den Vorteil, daß eine Deformation des Rahmens, z. B. durch unbedachtes Ab­ stützen mit der Hand auf dem Rahmen, keine Verbiegung des Trä­ gers und damit keine Fehlausfluchtung zwischen den optischen Achsen der Meßmikroskopkanäle verursacht. Der Träger ist aus einem Material hergestellt, das einen im Vergleich zu dem Material des auszumessenden Werkstücks kleinen Wärmeausdehnungskoeffizien­ ten besitzt. Da wie bereits erwähnt aus den gemessenen Dehnungen ein Wert für die Temperaturdifferenz zwischen zwei Messungen er­ rechnet werden kann und diese mit der tatsächlich gemessenen Temperaturdifferenz verglichen werden kann, ergibt sich durch die vernachlässigbare Eigendehnung des Trägers die Möglichkeit, durch Vergleich der Temperaturbestimmung aus den Dehnungswerten und der tatsächlichen Temperaturmessung Defekte am Dehnungsmeß­ gerät festzustellen. Bei dem bekannten Gerät, bei dem Rahmen und Aufstellsäulen einstückig miteinander ausgebildet sind und das Meßmikroskop direkt an einer der Aufstellsäulen befestigt ist, kann die Eigendehnung nicht vernachlässigt werden. Es können daher mit ihm keine Einzeldehnungen in Längs- und Querrichtung, sondern nur Dehnungsdifferenzen fehlerfrei bestimmt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Gerät hingegen können die Dehnungen in Längs- und Querrichtung unabhängig voneinander unverfälscht er­ faßt werden. Bei dem bekannten Meßgerät müßte daher zusätzlich stets die Eigendehhung als Funktion der Temperatur bekannt sein.

Bei dem bekannten Meßsystem erfolgt in der Optik des Meßmikro­ skops eine Vergrößerung um den Faktor 50. Eine höhere Vergrö­ ßerung ist wegen der Verwendung des Feinteilungsmaßstabes auch nicht sinnvoll. Bei der optischen Antastung der Meßmarken, die vorzugsweise als kleine Diamanteinsenkungen ausgebildet sind, kann mit 100- bis 200facher Vergrößerung gearbeitet werden, wodurch die Meßgenauigkeit empfindlich angehoben werden kann.

Bei diesen hohen Vergrößerungen wird vorzugsweise jedem Meß­ mikroskopkanal ein Auflichtilluminator zugeordnet.

Weitere Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Meßsystems. Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren genau beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Untersicht auf den im Rahmen gelagerten Träger zur Darstellung der Zuordnung der Aufstellsäulen zu den Meßmikroskopen und zur Darstellung der zwängungsfreien Lagerung des Trägers,

Fig. 2 eine als Teilschnitt dargestellte Seitenansicht des Meßgeräts gemäß Fig. 1 mit zwei gesonderten Meßmikro­ skopen,

Fig. 3 eine Aufsicht und einen Längsschnitt durch einen Meß­ streifen,

Fig. 4 einen Querschnitt durch Fig. 1 in Blickrichtung der Pfeile 4-4,

Fig. 5 eine Aufsicht auf eine Eisenbahnschiene mit aufgeklebten Meßstreifen,

Fig. 6 eine Darstellung des Trägers bzw. des Distanzstücks der beiden Meßmikroskope und der zugeordneten Querträger zur Erläuterung der zwängungsfreien Dreipunktlagerung,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines vollständig ausgeführten Meß­ gerätes gemäß Fig. 1, das quer über die Schiene ange­ ordnet ist,

Fig. 8 das Meßgerät gemäß Fig. 7 bei Längsanordnung,

Fig. 9 eine Seitenansicht des Meßgeräts in Längsanordnung,

Fig. 10 eine Aufsicht auf das Meßgerät in Längsanordnung,

Fig. 11 eine Prinzipschnittdarstellung der Meßmikroskope für das Gerät gemäß Fig. 1-10,

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung einer beim Anbringen der Meßstreifen an der Schiene verwendeten Lehre,

Fig. 13 eine Queransicht der Abdeckeinrichtung und Halterung derselben am Schienenfuß,

Fig. 14 eine der Fig. 13 entsprechenden Seitenansicht,

Fig. 15 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Meßgeräts, wobei jeder Meßmarke ein Meßmikroskop zugeordnet ist,

Fig. 16 eine Untersicht des Gerätes gemäß Fig. 15,

Fig. 16a und 16b Seitenansichten bzw. Teilschnittdarstellungen der vier Aufstellsäulen zur Erläuterung der Bewegungs­ möglichkeiten der am freien Ende der Aufstellsäulen anordneten Paßstücke und

Fig. 17 eine Prinzipdarstellung einer weiteren optischen Beob­ achtungseinheit.

Anhand der Fig. 1 bis 5 soll zunächst im Prinzip ein Meßver­ fahren und ein Meßsystem beschrieben werden, mit deren Hilfe das Ausdehnungsverhalten von länglichen Metallwerkstücken - hier in Form einer Eisenbahnschiene - in Längsrichtung x und in Quer­ richtung y erfaßt werden können. Genausogut könnte aber auch das Ausdehnungsverhalten an horizontal angeordneten Platten, z. B. bei Brücken, erfaßt werden. Auf beiden Seiten des Schienenfußes SF sind zwei Meßstreifen S 1 und S 2 befestigt, vorzugsweise ver­ klebt. Als Material für die Meßstreifen S 1 und S 2 eignet sich insbesondere metallüberzogener Kunststoff, wie er z. B. in der Elektronik Verwendung findet. Wie aus dem Schnitt durch den Meßstreifen S 1 (vergl. Fig. 3) hervorgeht, sind auf dem Meß­ streifen S 1 zwei Vertiefungen V 1 und V 2 an den Enden ausgebil­ det. Dazwischen liegen Meßmarken E 1 und E 2 in Form von in die Metallschicht eingebrachten Diamanteindrücken.

Die entsprechenden Vertiefungen und Meßmarken in dem Meßstreifen S 2 sind mit V 3, V 4 und E 3, E 4 bezeichnet.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 4 ersichtlich ist, sind mindestens zwei Meßmikroskopkanäle erforderlich, die bei der gezeigten Aus­ führungsform durch zwei Meßmikroskope M 1 und M 2 verwirklicht sind. Die Meßmikroskope M 1 und M 2, die mit den Objektiven und Okularen rein schematisch dargestellt sind, sind mit ihren Tuben in einem Distanzstück D gehalten, z. B. mittels Feststellschrauben.

Das Distanzstück D (Träger) ist mittels zweier Querträger 1 und 2, welche vorzugsweise aus einem Material mit geringem Ausdehnungs­ koeffizienten hergestellt worden sind, in einem Rechteckrahmen R gelagert. Die Querträger 1 und 2 sind mit dem Rahmen ver­ schraubt. Wie insbesondere aus der Fig. 6 ersichtlich ist, er­ folgt über die Querträger 1 und 2 eine zwängungfreie Dreipunkt­ lagerung des Distanzstückes D im Rahmen, wobei der Querträger 1 die Funktion eines festen und der Querträger 2 eines in x-Richtung längsverschieblichen Auflagers erfüllt. Das Distanzstück D liegt auf dem Querträger 1 auf zwei Kunststoffwinkeln 3 und 4 auf. Beim Querträger 2 liegt das Distanzstück D mittig auf einer Kunst­ stoffplatte 5 auf, deren Oberfläche vorzugsweise leicht ballig ausgebildet ist, während eine Kantenführung über Kunststoffblöcke 6 und 7 erfolgt. Das Distanzstück D wird an dem Querträger 1 mit­ tels zweier Schraubbolzen 8 und 9 niedergehalten, die in zuge­ ordnete Gewindebohrungen 8 a und 9 a in dem Distanzstück eingrei­ fen. Ein Paßstift 10 greift durch eine Bohrung 1 c in dem Quer­ träger 1 in eine entsprechende Bohrung 10 a des Distanzstückes D ein, um dieses bezüglich des Querträgers 1 zu fixieren. Auf dem Querträger 2 wird das Distanzstück D durch einen Schraub­ bolzen 11 gehalten, der durch eine sich konisch zum Distanz­ stück D hin erweiternde Bohrung 2 a, die den Querträger 2 und die Kunststoffplatte 5 durchsetzt, in eine Stufenbohrung 11 a in dem Distanzstück D eingreift. Der Bolzen 11 ist so ausge­ legt, daß er mit einem kurzen Gewindeabschnitt in den Bodenab­ schnitt der Stufenbohrung 11 a eingreift. Durch diese Konstruk­ tion erzeugt der Bolzen 11 einerseits die nötige Kraft zum Niederhalten des Distanzstückes D, andererseits ist eine Längs­ verschiebung des Distanzstückes D relativ zum Querträger 2 mög­ lich, indem sich der längliche Bolzen 11 s-förmig verformt.

Der für die Blöcke 3, 4, 6 und 7 und die Platte 5 verwendete Kunststoff besitzt einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Die Kunststoffbauteile 3, 4, 6 und 7 gestatten ein leichtes Einführen des Distanzstückes D bei der Montage und die Blöcke 5, 6 und 7 lassen eine Gleitbewegung zwischen dem Distanzstück D und dem relativ zu ihm beweglichen Auflager zu.

Durch diese Anordnung ist eine zwängungsfreie Dreipunktlagerung des Distanzstückes D in x-y- und z-Richtung gemäß Fig. 5, 7 und 8 gewährleistet.

Da mittels der beiden Meßmikroskope M 1 und M 2 das Auswandern der Meßmarken E 1-E 4 erfaßt werden soll, wird das Distanzstück D aus einem Material mit sehr kleinem Wärmeausdehungskoeffizienten gefertigt. Hierfür eignen sich z. B. Invar mit α = 1,5 × 10^-6°C^-1 oder Glaskeramik mit einem Wärmeausdehungskoeffizienten α im Bereich von 1 × 10^-7°C^-1. Dieselben Materialien können auch für die Querträger verwendet werden.

Auf der Unterseite des Rahmens sind vier Aufstellsäulen P 1, P 2, P 3 und P 4 vorgesehen. Die Aufstellsäulen P 1 und P 4 liegen in x-Richtung gesehen in der durch die optischen Achsen der Meß­ mikroskope aufgebauten Ebene, während die Aufstellsäulen P 2 und P 3 jeweils in einer die optische Achse des zugeordneten Meß­ mikroskops M 1 bzw. M 2 enthaltenden Querebene in y-Richtung lie­ gen. An den unteren Enden der Aufstellsäulen sind halbkugelige Paßstücke PS 1, PS 2, PS 3 und PS 4 ausgebildet.

Der Abstand der optischen Achsen der Meßmikroskope M 1 und M 2 und der Abstand der Aufstellsäulen P 2 und P 3 entspricht in etwa dem Abstand der Diamanteindrücke E 1 und E 2. Der Ausdruck "in etwa" bedeutet, daß die Meßmarken E 1 und E 2 im Meßbereich der Meßmikroskope liegen.

Der Abstand der Aufstellsäulen P 1 und P 4 entspricht dem Abstand der Vertiefungen V 1-V 2.

Die beiden Meßstreifen S 1 und S 2 werden so auf dem Schienenfuß aufgeklebt, daß der Abstand V 1-V 3 bzw. V 2-V 4 dem Abstand der Aufstellsäulen P 2-P 3 entspricht, d. h. der Abstand der Meßmarken E 1-E 3 entspricht dem Abstand E 1-E 2.

Selbstverständlich muß für die Streifen S 1 und S 2 ein Material gewählt werden, das weich gegenüber dem Material des Werkstücks, d. h. hier der Schiene ist, um eine Rückwirkung auf das Ausdeh­ nungsverhalten des Schienenstahls zu vermeiden. Nach dem Auf­ kleben können die Streifen S 1 und S 2 zusätzlich längs der Linien L 1, L 2 bzw. L 3 und L 4 durchschnitten werden, so daß die Diamant­ eindrücke E 1-E 4 tragenden Bereiche SB ungehindert die tatsäch­ liche Dehnungsbewegung des Schienenfußes auf beiden Seiten wiedergeben können.

Die Streifen können auch aus anderen Werkstoffen gefertigt wer­ den, z. B. Metallstreifen geeigneten Querschnitts sein. Außerdem können neben dem bereits erwähnten Verkleben auch andere Befesti­ gungstechniken eingesetzt werden, um die Meßstreifen mit dem Werkstück zu verbinden. Die Meßmarken können auch direkt in das Werkstück eingedrückt werden. Es ist auch möglich, die Meßmarken auf den Streifen oder dem Werkstück auf andere Weise zu erzeugen, z. B. durch Photoätzen, Bedrucken oder dergleichen.

In der Fig. 11 ist der Strahlengang bei zwei Meßmikroskop­ kanälen in Form getrennter Meßmikroskope aufgeführt, wobei die Auflichtillumination zunächst außer Betracht bleiben soll. Das vom Objektiv 12 kommende Licht durchsetzt eine Meßplatte 13, ehe es durch ein Okular 14 in das menschliche Auge 15 eintritt. Wie in der Fig. 11a dargestellt ist, kann die Meßplatte 13 mittels Mikrometerschrauben 16 und 17 in der Meßebene verfahren werden, so daß mit dem Meßkreuz 13 a die lagemäßige Änderung des Bildes der Meßmarke E auf dem Meßstreifen S in der Ebene der Meßplatte erfaßt werden kann. Vor Durchführung der Messung wird die Nullage des Meßkreuzes 13 a in beiden Meßmikroskopen M 1 und M 2 mittels eines Eichmaßstabs absolut kalibriert.

Ehe nun weitere konstruktive Einzelheiten beschrieben werden, soll anhand der Fig. 1 bis 5 und 11 bis 11a ein Meßablauf erläutert werden. Das Meßgerät kann längs zur Schienenachse x oder quer zur Schienenachse y aufgesetzt werden. Beim Aufsetzen längs der Schienenachse x - vergl. auch Fig. 9 und 10 - rasten die Paß­ stücke PS 1 und PS 4 entweder in die Vertiefungen V 1 und V 2 des Meßstreifens S 1 oder in die Vertiefungen V 3 und V 4 des zweiten Streifens S 2 ein.

Beim Aufsetzen des Gerätes quer zur Schiene (y-Richtung) können die Aufstellsäulen P 2 und P 3 entweder in die Vertiefungun V 1-V 3 oder in die Vertiefungen V 2-V 4 eingreifen.

Durch das Einrasten der Paßstücke PS in die Vertiefungen V ist stets gewährleistet, daß die als Meßmarken gesetzten Diamant­ eindrücke E im Mittenbereich der Gesichtsfelder der Meßmikro­ skopkanäle zu liegen kommen.

In jeder der Aufsetzmöglichkeiten wird durch Verstellung der zugeordneten Mikrometerschrauben das Meßkreuz in Überdeckung mit dem Bild der Meßmarke gebracht und danach wird die neue Stellung der Mikrometerschrauben abgelesen. Es soll darauf aufmerksam gemacht werden, daß auch elektronische Meßokulare bekannt sind, bei denen die Lage des Bildes bezüglich des Meßfixpunktes elektrooptisch erfaßt werden kann.

Zur Bestimmung der Querdehnung und der Längsdehnung ist an und für sich je nur eine Aufsetzung in Quer- bzw. Längsrichtung er­ forderlich. Durch die doppelte Aufsetzmöglichkeit sowohl in Längs­ richtung als auch in Querrichtung können Dehnungen, deren Ur­ sache eine reine Biegung der Schiene ist, aber herausgemittelt werden.

Zusammenfassung

Die zu messenden Meßmarken E werden nicht mechanisch angetastet; die Bestimmung ihrer der jeweiligen Dehnung entsprechenden Lage erfolgt berührungslos auf optischem Wege. Eventuelle Abnutzung der Enden der Paßstücke PS bzw. Verschmutzung der Streifenvertie­ fungen V bewirken zwar Verschiebungen der Meßmarken in den Ge­ sichtsfeldern der Meßmikroskopkanäle, die jedoch bei Ermittlung der Abstände wieder herausfallen und somit ohne Einfluß auf die Meßgenauigkeit sind. Die Aufteilung des Gerätes in Rahmen R und Distanzstück D sowie die zwängungsfreie Dreipunktlagerung des Distanzstückes haben den Vorteil, daß eine Deformation des Rah­ mens, z. B. durch ein unbedachtes Abstützen mit der Hand auf dem Rahmen, keine Verbiegung des Distanzstückes D und damit keine Meßfehler verursacht.

Die Fig. 7-10 zeigen nun ein Gerät gemäß Fig. 1-3 mit weiteren Einzelheiten.

Wie aus der Fig. 7, rechts, zu ersehen ist, sind die halbkugeli­ gen Paßstücke PS 3 und PS 4 nicht fest an den zugeordneten Aufstell­ säulen P 3 bzw. P 4 befestigt, sondern in einer Richtung verschieb­ lich. Bei der in der Fig. 7 gezeigten Ausführungsform wird die Verschieblichkeit durch eine schwenkbare Lagerung erzielt. Die Paß­ stücke PS 3 und PS 4 sind in den unteren Enden der zugeordneten Auf­ stellsäulen P 3 bzw. P 4 um zueinander parallele Achsen 18 bzw. 19 schwenkbar gelagert. Damit ist das Paßstück PS 3 in seiner Arbeits­ stellung gemäß Fig. 7 in y-Richtung und das Paßstück PS 4 in Ar­ beitsstellung nach Fig. 8 in x-Richtung verschwenkbar. Damit ist ein Einrasten der Paßstücke auch bei stark gedehnten bzw. gestauch­ ten Streifen S 1 bzw. S 2 möglich.

Da nur ein Paar der Aufstellsäulen P 1, P 2, P 3, P 4 sich in Eingriff mit den Meßstreifen befindet und ein Abstützen oder ein Halten des Geräts von Hand nicht wünschenswert ist, sind Maßnahmen vorge­ sehen, um das Gerät in den verschiedenen Aufsetzmöglichkeiten an der Schiene zu halten.

Wie aus den Fig. 9 und 10 besonders deutlich wird, ist zur Sicherung des Gerätes beim Aufsetzen in Schienenlängsrichtung x an einem Ansatz RA des Rahmens R ein Schwenkhaken 20 befestigt, der über die von den Aufstellsäulen abgewandte Seite des Schienen­ kopfes SK greifen kann. Durch den Ansatz RA ist eine festlegbare Stellschraube 21 geführt, deren freies Ende auf der Lauffläche des Schienenkopfes SK aufsitzt. Weiterhin sind seitlich am Rahmen sich horizontal erstreckende Stellschrauben 22 und 23 vorgesehen, die an der den Aufstellschrauben zugewandten Flanke des Schienen­ kopfes SK angreifen. Durch Betätigung der Schrauben 22, 23 und 21 ist ein Ausrichten des Meßgeräts auf die Schiene möglich. Nach Ausrichten des Meßgeräts können die Stellschrauben durch zugeord­ nete Kontermuttern festgelegt werden. Der Schwenkhaken ist eben­ falls durch eine Schraube 24 festlegbar.

Zur Handhabung des Gerätes sind an dem Rahmen noch seitliche Handgriffe RH und RH′ vorgesehen.

Beim Aufsetzen des Meßgeräts in Querrichtung rasten die Auf­ stellsäulen P 2 und P 3 jeweils in einem der Streifen ein und das Gerät kann durch Betätigung der Stellschraube 21 ausgerichtet und gehalten werden.

Wie aus den Fig. 7-10 und aus der Fig. 11 ersichtlich ist, ist jedem der Mikroskope M 1 und M 2 ein Auflichtilluminator AI 1 und AI 2 zugeordnet, dessen Bau aus der Fig. 11 ersichtlich ist. Der Aufsichtilluminator AI besteht aus einem am Rahmen R befestigten Beleuchtungstubus 25, in dem eine Lichtquelle 26, eine Linse 27 und ein Umlenkspiegel 28 angeordnet sind. Am unteren Ende des Tubus ist ein seitlicher Ansatz 25 a vorgesehen. Diesem seitlichen Ansatz 25 a steht ein entsprechender Ansatz 29 a des Mikroskop­ tubus 29 gegenüber. Da somit Beleuchtungstubus und Mikroskop­ tubus voneinander getrennt sind, sind die beiden Tuben mechanisch und thermisch voneinander entkoppelt. Im Mikroskoptubus ist ein Um­ lenkspiegel 29 b mit mittiger Öffnung angeordnet, der das aus dem Beleuchtungstubes 25 kommende Licht über eine Linse 29 c auf das Beobachtungsfeld abbildet.

Der Beleuchtungstubus ist mit entsprechenden Kühlschlitzen 25 b versehen. In der Fig. 8 sind die Stromversorgungskabel K für die Auflichtilluminatoren AI dargestellt. Den Aufstellsäulen sind Abschirmbleche KT zugeordnet, die die Mikroskoptuben 29 gegen Stoß und/oder Wärmeeinstrahlung von außen schützen. Vorzugsweise können die Mikroskoptuben 29 ebenfalls aus einem Material geringer Wärmeausdehnung gefertigt werden.

In der Fig. 12 ist eine Lehre 30 dargestellt, die beim Aufkleben der Meßstreifen S 1 und S 2 auf den Schienenfuß Verwendung findet. Die Lehre besitzt entsprechend den Aufstellsäulen des Meßgeräts Aufstellsäulen PL 1, PL 2, PL 3 und PL 4 mit entsprechenden Paß­ stücken am unteren Ende. Eine der Säulen (in Fig. 2 die Säule PL 2) ist höhenverstellbar. Dies kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß ein Teil PL 2′ in den anderen Teil PL 2′′ ein­ schraubbar ist. Beim Aufkleben der Streifen S 1 und S 2 wird die Leh­ re mit ihren Paßstücken in die Vertiefungen V der Streifen einge­ rastet. Damit ist gewährleistet, daß die Streifen bezüglich der Schiene und relativ zueinander eine Lage einnehmen, die der Lage der Aufstellsäulen des Meßgeräts entspricht.

Wie aus den Fig. 15, 16, 16a und 16b ersichtlich ist, kann ein unter die Erfindung fallendes Meßgerät auch vier Meßmikroskop­ kanäle M 1, M 2, M 3 und M 4 aufweisen, so daß ein Umsetzen des Ge­ räts in die einzelnen Meßlagen, wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform nicht mehr erforderlich ist. Bei der in den Fig. 15-16b gezeigten Ausführungsform ist jeder der Meßmikroskopka­ näle durch ein gesondertes Meßmikroskop verwirklicht. Die Auf­ stellsäulen P 5, P 6, P 7, P 8, die mit dem Rahmen R verbunden sind, sind dann vorzugsweise so ausgelegt, daß P 5 kein bewegliches Paßstück besitzt, während das Paßstück zu P 6 in y-Richtung ver­ schwenkbar ist (vgl. Fig. 16a). Das Paßstück zu P 7 ist in x-Richtung verschwenkbar, während das Paßstück zu P 8 in allen Richtungen verschwenkbar ist. Das Verschwenken der Paßstücke zu P 6 und P 7 kann in der bereits beschriebenen Weise mittels Schwenk­ achsen 31 bzw. 32 erfolgen, während für die Beweglichkeit des Paßstückes zu P 8 ein Kugelgelenk 33 Verwendung finden kann.

Wie aus der Fig. 17 hervorgeht, braucht zum Aufbau eines jeden Meßmikroskopkanals kein gesondertes Meßmikroskop vorgesehen zu werden. Bei der in der Fig. 17 gezeigten Ausführungsform ist nur ein Meßokular mit einer Meßplatte 13′ vorgesehen. Die von den Objektiven 12′ bzw. 12′′ kommenden Strahlen werden mittels fester Umlenkspiegel 34, 35, 36 umgelenkt. Unter dem Meßokular befindet sich ein Schwenkspiegel 37, so daß einmal das Bild vom Objektiv 12′ oder das Bild vom Objektiv 12′′ in das Meßokular eingeblendet wer­ den können. Es ist auch vorstellbar, daß anstelle des Schwenk­ spiegels 37 ein teildurchlässiger Spiegel verwendet wird, der gleich­ zeitig die Bilder beider Meßmarken in das Meßokular einblendet.

Eine vergleichbare Strahlführung zu zwei Meßokularen oder auch nur zu einem einzigen Meßokular hin ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 16 auch möglich. Dabei besteht insbesondere die Mög­ lichkeit, die vier Objektive paarweise zwei Meßokularen zuzuord­ nen.

Um die Meßstreifen an den einzelnen Meßstellen vor Beschädigun­ gen zu schützen, d. h. insbesondere eine Beeinträchtigung der sehr kleinen Meßmarken E und eine Zusetzung der Vertiefungen V zu vermeiden, ist vorgesehen, die Meßstreifen mittels einer Ab­ deckung, wie sie in den Fig. 13 und 14 dargestellt ist, zu schützen. Die Abdeckung besteht aus einem Deckbalken 40 und einem Kunststoffpolster 41, das auf der Oberseite des Meßstrei­ fens S aufliegt und diesen seitlich ebenfalls sichert. Die Ab­ deckungen werden durch unter dem Schienenfuß durch einen Spann­ bolzen 42 zusammengezogene Winkelelemente 43 und 44 bzw. 45 und 46 gehalten. An den oberen Schenkeln der Winkelemente sind die Balken 40 derart mittels Schraubbolzen 47 verschraubt, daß das Kunststoffpolster 41 mit vorgegebenem Druck auf die Ober­ fläche des Meßstreifens einwirkt.

Claims (16)

1. Meßsystem zur Messung der Quer- und Längsausdehnung eines Werkstücks, insbesondere einer Eisenbahnschiene, mit zwei von einem Rahmen getragenen Meßmikroskopkanälen zur optischen Erfassung der Abstandsänderung von zwei auf dem Werkstück angebrachten Meßmarken, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Meßmarken (E 1, E 2) in Längsrichtung (x) und einer weiteren Meßmarke (E 3), die der einen der beiden Längsmarken in Querrichtung (y) zugeordnet ist, Vertie­ fungen (V 1, V 2, V 3) in jeweils einem Abstand angeordnet sind, daß am Rahmen (R) vier Aufstellsäulen (P 1-P 4) vorgesehen sind, die paarweise (P 1, P 4) in die den Längs­ marken (E 1, E 2) zugeordneten Längsvertiefungen (V 1, V 2 bzw. V 2, V 3) bzw. in die der einen Längsmarke und der einen Quermarke zugeordneten Quervertiefungen (V 1, V 3) eingreifen.

2. Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rahmen (R) ein Träger (D) zwängungsfrei gelagert ist, in dem eine mindestens zwei Meßmikroskopkanäle (M 1, M 2) aufweisende optische Meßeinrichtung angeordnet ist.

3. Meßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (D) aus einem Material geringer Wärmeaus­ dehnung gefertigt ist.

4. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßmarken (E) und die Vertiefungen (V) auf Streifen (S 1, S 2) gebildet sind, die auf der Oberflä­ che des Werkstücks befestigt sind.

5. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßmarken und Vertiefungen direkt in der Oberfläche des Werkstücks ausgebildet sind.

6. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßmarken (E) tragenden Bereiche (SB) der Streifen (S 1, S 2) nach dem Befestigen der Streifen am Werk­ stück durch Trennschnitte (L) von dem Rest der Streifen ab­ getrennt sind.

7. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßmarken (E) Diamanteindrücke sind.

8. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zwängungsfreie Lagerung des Trägers (D) der optischen Meßeinrichtung (M 1, M 2) eine Dreipunktlagerung ist.

9. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Werkstück angreifende Halterungen (20, 21, 22, 23) vorgesehen sind, die das Meßgerät beim Messen an dem Werkstück halten.

10. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Meßmikroskopkanäle von zwei getrenn­ ten Meßmikroskopen (M 1, M 2) aufgebaut sind.

11. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mindestens zwei Meßmikroskopkanäle (M 1, M 2, M 3, M 4) aus mindestens zwei Objektivabschnitten (12′, 12′′) und mindestens einem diesen zugeordneten Meßokularabschnitt (13′) gebildet sind und die Strahlengänge von den beiden Objektivabschnitten her gleichzeitig oder nacheinander auf den Meßokularabschnitt (13′) lenkbar sind.

12. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Meßmarke (E 1, E 2, E 3, E 4) ein Meßmikro­ skopkanal (M 1, M 2, M 3, M 4) zugeordnet ist.

13. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedem Meßmikroskopkanal ein Auflichtillumina­ tor (AI) zugeordnet ist derart, daß die Lichtquellenbau­ gruppe (25-28) an dem Rahmen (R) befestigt ist und mechanisch und thermisch gegenüber dem Meßmikroskopkanal (29-29 c) getrennt ist.

14. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das System weiterhin eine Lehre (30) zum Aus­ richten der Streifen (S 1, S 2) beim Befestigen, insbesondere Aufkleben auf das Werkstück, umfaßt, die in die für die Auf­ stellsäulen (P 1-P 4) vorgesehenen Vertiefungen (V 1, V 2) ein­ greift.

15. Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Abdeckeinrichtung (40, 41) zum Schutz der Streifen vorgesehen ist, die mit dem Werkstück verbind­ bar ist.

16. Meßsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckeinrichtung aus einem Deckbalken (40) und einem an die Meßstreifen anliegenden Kunststoffschutzkörper (41) besteht.