DE3432057A1 - Anordnung zur optischen gewindemessung - Google Patents

Description

Anordnung zur optischen Gewindemessung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur optischen Gewindemessung, vorzugsweise mittels Meßgeräten im Schattenbild- oder Interferenzlinien-Verfahren.

Optische Meßgeräte, mit denen die Gewindeprüfung berührungslos im Schattenbildverfahren (ZiIl "Messen und Lehren im Maschinenbau und in der Peingerätetechnik¹¹ 3« Auflage, VEB Verlag Technik, Berlin, Seiten 143-147), oder mittels Interferenzlinie (Peingerätetechnik 26 (1977), Heft 9, Seiten 404-407) durchgeführt wird, sind in Form von Universalmeßmikroskopen oder Zweikoordinaten-Meßgeräten bekannt, bei denen meist das Meßobjekt von unten mittels einer Durchlichtbeleuchtungseinrichtung telezentrisch beleuchtet wird· Mittels einer optischen Visiereinrichtung, die an einer schwenkbaren Säule des Meßgerätes gelagert ist, wird die Schattenkontur des zu prüfenden

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Gewindes oder die entstehende Interferenzlinie angetastet· Bei beiden Verfahren werden Visiereinrichtung (Meßraikroskop) und Durchlichtbeleuchtungseinrichtung, die miteinander verbunden an der Säule angeordnet sind, um den mittleren Steigungswinkel des zu prüfenden Gewindes aus der zur Gewindeachse senkrechten Hullage herausgeschwenkt, so daß die optische Achse der Beleuchtungs- und Visiereinrichtung in der Mitte der Gewindeflanke die Tangente an der Gewindeschraubenfläche, bzw· zu dieser parallel liegt, ist· Beim Übergang von einer Meßstelle am Gewinde zur diametral gegenüberliegenden Meßstelle muß der im Vorzeichen entgegengesetzte Schwenkwinkel eingestellt werden.

Dieses bei den Messungen häufige Schwenken, wie es bei Serienprüfungen auftritt, ist sehr bedienaufwendig in Bezug auf Zeit und Kraft, zumal auch die zu bewegenden Baugruppen relativ massereich sind* Des weiteren werden, um eine hohe Genauigkeit der Messungen zu gewährleisten, hohe Anforderungen an die Präzision der Schwenklagerung gestellt, da jede Verschiebung der optischen Achse in Meßrichtung während des Schwenkens als Meßfehler wirksam wird, Ursachen hierfür sind Quer- und Torsionskräfte, die im geschwenkten Zustand wirksam sind· Die Realisierung der Schwenkung erfordert ferner relativ große Durchbrüche in Grundbett und Meßtisch des Meßgerätes» Hieraus resultiert ein großes Gerätevolumen, da trotz der Durchbrüche eine hohe Gerätestabilität gewährleistet bleiben muß·

Mit schwenkbarem Mikroskop und Beleuchtungseinrichtung kann die Forderung nach genauer Messung in einer dritten Koordinate (Z-Koordinate) nicht erfüllt werden. Bedingt durch den Freiheitsgrad der Schwenkung, kann die

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Senkrechtstellung der z-Bewegung zur Meßtischoberfläche nicht so genau realisiert werden, wie bei einem Gerät mit starr angeordneter z-Führung.

Ziel der Erfindung ist ea, die Nachteile des Standes der Technik zu "beseitigen, den Geräteaufwand zu senken und die Bedienbarkeit und Meßgenauigkeit zu verbessern«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne Schwenkung der Beleuchtungseinrichtung und des Meßmikroskopes durch Beeinflussung des Hauptstrahlenganges der Beleuchtungseinrichtung die Hauptstrahlen entsprechend dem Steigungswinkel des zu prüfenden Gewindes an der Meßstelle aus der zur Gewindeachse senkrechten Nullage herauszuschwenken·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anordnung zur optischen Gewindeprüfung vorzugsweise nach dem Schattenbild- oder Interferenzlinienverfahren bei Meßgeräten, umfassend eine telezentrische Durchlichtbeleuchtungseinrichtung mit Lichtquelle, Aperturblende und Kollimator und ein Meßmikroskop zur Beobachtung bzw· optischen Antastung des Schattenbildes des Meß^ Objektes oder der äquidistant zur Schattenkontur verlaufenden Interferenzlinien, wobei Beleuchtungseinrichtung und Meßmikroskop eine gemeinsame optische Achse besitzen, dadurch gelöst, daß die Aperturblende im Strahlengang der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung reell mittels mechanischer Einstellmittel oder virtuell

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mittels optischer, den Strahlengang ablenkender Elemente senkrecht zur optischen Achse und parallel zur Gewindeachse des zu prüfenden Meßobjektes verschiebbar ist, wobei der Betrag a der virtuellen oder reellen Verschiebung der Aperturblende so groß ist, daß die HauptStrahlneigung des Beleuchtungsstrahlenganges am Meßobjekt gleich dem Steigungswinkel Ϋ des zu prüfenden Gewindes ist·

Dabei ist es vorteilhaft und einfach realisierbar, wenn im oder am Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung mit der Apertürblende in Wirkverbindung stehende mechanische Binstellelemente, vorzugsweise ein Schraubentrieb, und den Verschiebeweg begrenzende einstellbare, vorzugsweise mechanische Anschläge angeordnet sind·

Zur Erzielung einer virtuellen Verschiebung der Aperturblende ist bei zentrisch und starr zur optischen Achse im Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung angeordneter Aperturblende in Lichtrichtung hinter der Aperturblende eine um einstellbare Winkelbeträge schwenkbare Planparallelplatte oder Schiebelinse angeordnet·

Damit wird bei Meßgeräten, bei denen Mikroskop und Beleuchtungseinrichtung eine geraeinsame optische Achse senkrecht zur Achse des Meßobjektes (Gewindes) besitzen, der durch die Mitte der Aperturblende verlaufende Hauptstrahl des Beleuchtungsstrahlenganges um den Steigungswinkel ψ des zu prüfenden Gewindes an der Meßstelle aus der zur Gewindeachse senkrechten Hullage herausgeschwenkt» Der maximale Schwenkwinkel wird lediglich durch die Apertur des Objektives des Meßmikroskop@s und dem Aperturwinkel des Beleuchtungsstrahlenganges begrenzt·

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Bei Anwendung der Erfindung ergeben sich bei Meßgeräten erhebliche Vorteile· So ist es nicht mehr notwendig, bei der Einstellung des gesamten Meßstrahlenganges auf den Steigungswinkel des zu prüfenden Gewindes die Säule des Meßgerätes zu schwenken. Die aufwendige Schwenklagerung der Säule kann entfallen· Durch diese Lagerung bedingte Meßfehler treten nicht mehr auf· notwendige Durchbrüche in Grundbett und Meßtisch können wesentlich verkleinert werden, wodurch die Stabilität und Steifigkeit des gesamten Meßgerätes erhöht werden·

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden· In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Pig. 1 den Strahlengang des Meßgerätes und I¹Xg. 2 die Anordnung eines ablenkenden optischen Elementes im BeIeuchtungsstrahlengang.

In Pig. 1 ist der Strahlengang eines Meßgerätes schematisch und stark vereinfacht dargestellt· Die Anordnung zur optischen Gewindeprüfung an Meßobjekten 1 nach dem Schattenbild- oder Interferenzlinienverfahren umfaßt eine telezentrisch^ Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 2 mit Lichtquelle 3, Aperturblende 4 und Kollimator 5 und ein Meßmikroskop 6 mit Objektiv 7» Okular 8 und einstellbarer Strichplatte 9 in der Okularbildebene bzw. mit fotoelektrischer Antastanordnung (nicht dargestellt) zur Beobachtung bzw· optischen Antastung des Schattenbildes des Meßobjektes 1 oder der äquidistant zur Schattenkontur verlaufenden Interferenzlinien· Die Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 2 und das Meßmikroskop 6

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sind miteinander verbunden und besitzen eine gemeinsame optische Achse 10. Bei den Messungen stehen die optische Achse 10 und die Gewindeachse 11 des zu prüfenden Meßobjektes 12 senkrecht aufeinander·

Wie Pig· 1 zeigt, ist die telezentrische Aperturblende um die Strecke a = f # tan V" aus der optischen Achse 10 heraus parallel zur Gewindeachse 11 verschoben, wobei f die Brennweite des Kollimators 5 und V der Steigungswinkel des zu prüfenden Gewindes des Meßobjektes 1 sind· Beim Übergang zur diametral gegenüberliegenden Gewindeseite wird die Aperturblende 4 entgegengesetzt um die Strecke a aus der optischen Achse 10 herausgeführt· Diese Verschiebung der Aperturblende 4 erfolgt mittels mechanischer Einstellmittel 12, z· B· durch einen Gewindetrieb, die mit der Aperturblende 4 in Wirkverbindung stehen und vorzugsweise am Gehäuse 15 der Beleuchtungseinrichtung 2 angeordnet sind· Durch die Verschiebung der Aperturblende 4 wird quasi das Meßobjekt 1 in Richtung der Gewindesteigung beleuchtet· Dabei müssen die Durchmesser der Optik der Beleuchtungseinrichtung (Kollimator 5) und das Meßmikroskop 6 (Objektiv 7) so groß bemessen sein, daß außer dem Beleuchtungshauptstrahl 13 auch der Aperturrandstrahl 14 und damit alle Strahlen erfaßt werden, die unter einem Winkel = V'+ö" gegen die optische Achse 10 geneigt sind, wobei 6~ der Aperturwinkel des Beleuchtungsstrahlenganges ist· Um eine schnelle Verschiebung der Aperturblende 4 für diametrale Messungen am Meßobjekt 1 zu erzielen, sind vorteilhaft einstellbare mechanische Anschläge 16 vorgesehen, die entsprechend den Steigungswinkeln an Gewindevorderund -rückseite eingestellt werden·

Pig· 2 zeigt einen Teil einer Durchlichtbleuchtungseinrichtung 2* mit zentrisch und starr zur optischen

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Achse 10 angeordneter Aperturblende 17. In Lichtrichtung hinter der Aperturtlende 17 ist ein den Beleuchtungsstrahlengang ablenkendes optisches Element 18 in 3?orm einer Planparallelplatte vorgesehen, welches um einstellbare Winkelbeträge schwenkbar ist. Anstelle dieser Platte kann auch eine an sich bekannte Schiebelinse verwendet werden· Vorgesehene einstellbare Anschläge 19 begrenzen den Schwenkwinkel dieses optischen Elementes 18· Durch das optische Element 18 ist die Aperturblende 17 virtuell beiderseits senkrecht zur optischen Achse 10 und parallel zur Gewindeachse verschiebbar«

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Claims (1)

Patentansprüche

1. Anordnung zur optischen Gewindeprüfung vorzugsweise nach dem Schattenbild- oder Interferenzlinienverfahren bei Meßgeräten, umfassend eine telezentrische Durchlichtbeleuchtungseinrichtung mit Lichtquelle, Aperturblende und Kollimator und ein Meßmikroskop zur Beobachtung bzw. optischen Antastung des Schattenbildes des Meßobjektes oder der äquidistant zur Schattenkontur verlaufenden Interferenzlinien, wobei Beleuchtungseinrichtung und Meßmikroskop eine gemeinsame optische Achse besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblende im Strahlengang der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung reell mittels mechanischer Einstellmittel oder virtuell mittels optischer, den Strahlengang ablenkender Elemente senkrecht zur optischen Achse und parallel zur Gewindeachse des zu prüfenden Meßobjektes verschiebbar ist, wobei der Betrag a der virtuellen oder reellen Verschiebung der Aperturblende so groß ist, daß die HauptStrahlneigung des Beleuchtungsstrahlenganges am Meßobjekt gleich dem Steigungswinkel^ des zu prüfenden Gewindes ist.

2· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im oder am Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung mit der Aperturblende in Wirkverbindung stehende mechanische Einstellelemente, vorzugsweise ein Schraubentrieb, und den Verschiebeweg begrenzende einstellbare, vorzugsweise mechanische Anschläge angeordnet sind.

3· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zentrisch und starr zur optischen Achse im Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung angeordneter Aperturblende in Lichtrichtung hinter der Aper-

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turblende eine um einstellbare Winkelbeträge schwenkbare Planpauallelplatte der Schiebelinse angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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