DE366290C

DE366290C - Method and device for testing the coincidence of two axis directions

Info

Publication number: DE366290C
Application number: DEZ11894D
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1920-11-12
Filing date: 1920-11-12
Publication date: 1923-01-05

Description

Verfahren und Einrichtung zum Prufen des Zusammenfallens zweier Achsenrichtungen. Um ein Fernrohr zu Meßzwecken nach einem bestimmten Punkte richten zu können, bringt man in der Regel in einer Bildebene dies Fernrohrs eine Zielmarke, beispielsweise ein Fadenkreuz, an, idurch das eine ibestimmte Ziellinie des Fernrohrs festgelegt wird. Man kann aber bekanntlich ein Fernrohr auch ohne Zuhilfenahme -eines Fadenkreuzes auf ein bestimmtes Ziel einstellen, wenn man @dlas Fernrohr derart gestaltet, @daß dem Beobachter von dem betreffenden Gegenstande gleichzeitig ein aufrechtes und ein umgekehrtes Bild dargeboten wird. Bringt man bei einem solchen Fernrohr das aufrechte und das umgekehrte Bild eines Zieles miteinander zur Deckung, so ist die optische :Achse des Fernrohrs auf den angezielten Punkt gerichtet. Besteht :dabei d:ie Möglichkeit, das Ziel in besonderer Weise kenntlich zu machen, beispielsweise durch Aufstellung einer Richtmarke, so kann man ohne Benützung eines Fadenkreuzes in sehr genauer Weise .die optische Achse des Fernrohrs auf den fraglichen Punkt richten oder umgekehrt eine bestimmte Richtmarke auf die optische Achse des Fernrohrs einstellen. Dieser Gedanke läßt sich gemäß der Erfindung vorteilhaft anwenden, um festzustellen, ob zwei Achsenrichtungen, beispielsweise ;die Achsen zweier Lagerbüchsen einer Transmissionsanlage o.:dgl., genau zusammenfallen. Dies kann :dadurch geschehen, -daß man in die eine Achsenrichtung zwei hintereinander :befindliche Richtmarken bringt und in der andern Achsenrichtung ein Beobachtungsfernrohr der genannten Art aufstellt, das somit von jeder ,der beiden Richtmarken je ein aufrechtes und ein umgekehrtes Bild erzeugt. Decken sich sodann im Fernrorbgesichtsfelde für jede der beiden Richtmarken das aufrechte und das umgekehrte Bild, so hat .man die Gewähr, daßbeide Richtpunkte in der optischen Achse ,des Fernrohrs liegen, somit auch die durch ,die beiden Richtpunkte festgelegte Achse mit der optischen Achse des Fernrohrs zusammenfällt. Sind die Richtpunkte beide verhältnismäßig weit von dem Fernrohr entfernt, so wird man gleichzeitig alle vier Bilder im Fernrohr scharf sehen und zur Deckung bringen können. Ist dagegen eine der beiden Richtmarken dem Fernrohr wesentlich näher als die andere, so erfordert die nähere einen größeren Okularauszug, und man hat dann die Deckung der beiden Bilderpaare nacheinander zu prüfen. Naturgemäß ist -die dem Fernrohr näher befindliche Richtmarke so auszubilden, daß sie den von der entfernteren Richtmarke kommenden Strahlen den Zutritt zum Fernrohr nicht versperrt. Das neue Verfahren ist in gleicher Weise anwendbar, um die sehr verwandte Aufgabe zu lösen, die Ebenheit einer Fläche zu prüfen; verschiebt man nämlich die beiden Richtmarken in :der Richtung ihrer Verbindungslinie auf der zu prüfenden Fläche, so bleibt bei einer ebenen Fläche,die für eine Stellung vorhandene Deckung,der Bilderpaare auch bei der Verschiebung erhalten.Method and device for testing the coincidence of two axis directions. In order to be able to aim a telescope at a certain point for measuring purposes, a target mark, for example a crosshair, is usually attached in an image plane of this telescope, by means of which a certain target line of the telescope is established. As is well known, however, one can also set a telescope to a specific target without the aid of a crosshair, if the telescope is designed in such a way that the observer is presented with an upright and an inverted image of the object in question at the same time. If the upright and the inverted image of a target are made to coincide with one another in such a telescope, the optical axis of the telescope is directed to the point aimed at. If there is: the possibility of making the target recognizable in a special way, for example by setting up an alignment mark, you can point the optical axis of the telescope to the point in question in a very precise manner without using a crosshair, or vice versa, a specific alignment mark on the optical axis of the telescope. According to the invention, this idea can advantageously be used in order to determine whether two axis directions, for example the axes of two bearing bushes of a transmission system or the like, coincide exactly. This can: be done by adding to -that in an axis direction of two successively: bringing alignment marks located and in the other axis direction establishes a telescope of the aforementioned type, which thus, the two alignment marks produced by each of a respective upright and an inverted image. If the upright and the inverted image then coincide in the telescope face for each of the two alignment marks, then one has the guarantee that both alignment points lie in the optical axis of the telescope, thus also the axis defined by the two alignment points with the optical axis of the Telescope collapses. If the directional points are both relatively far away from the telescope, then all four images in the telescope can be seen sharply and brought into congruence at the same time. If, on the other hand, one of the two alignment marks is much closer to the telescope than the other, the closer one requires a larger focuser, and one then has to check the coincidence of the two pairs of images one after the other. Naturally, the alignment mark closer to the telescope must be designed in such a way that it does not block access to the telescope for the rays coming from the more distant alignment mark. The new method is equally applicable to solve the very related problem of checking the flatness of a surface; If one shifts the two alignment marks in: the direction of their connecting line on the surface to be tested, then, in the case of a flat surface, the coincidence of the image pairs available for a position is retained even during the shift.

Eine Einrichtung zum Ausüben des geschilderten Verfahrens bildet man zweckmäßig in der Weise aus, daß man zwei rohrfö rmige Einsätze verwendet, die in die Bohrung :der zu prüfenden Lager o. dgl. zentrisch eingesetzt :werden können und von .denen der eine die beiden Richtmarken trägt, die die Achsenrichtung des einen Lagers festlegen, während der andere ein Fernrohr der geschilderten Art enthält, :.dessen optische Achse mit der Achsenrichtung des anderen Lagers zusammenfällt. Der gegenseitige Abstand :der :beiden Richtmarken bestimmt die Genauigkeit, mit der die eine Achsenrichtung festgelegt wird; es empfiehlt sich daher, diesen Abstand nicht zu klein zu wählen. Das Fernrohr wird man so gestalten, daß es von,denbeiden Richtmarken je ein aufrechtes und ein umgekehrtes Bild von gleicher Vergrößerung ,und ungefähr gleicher Helligkeit erzeugt, um in zuverlässiger Weise die Deckung der beiden Bilder feststellen zu können. Die bleichzeitige Entstehung des aufrechten und des umgekehrten Bildes kann in verschiedener Weise erreicht werden. Eine besonders einfache Lösung besteht darin, daß man vor dem Objektiv eines gewöhnlichen astronomischen Fernrohrs ein Spiegelsystem anordnet, .düs für etwa .die Hälfte der in fdas Fernrohr eintretenden Strahlen eine Bildumkehrung herbeiführt, während die andere Hälfte der Strahlen ohne Spiegelung in das Fernrohr gelangt, Wird dazu ein Spiegelsystem verwendet, das die ganze Eintrittsöffnung des Fernrohrobjektivs bedeckt, so muß es mit einer geometrischen oder physikalischen Strahlenteilung _ verbunden sein, was sich am besten durch die Verwendung von Spiegelprismen verwirklichen läßt. Dabei ist zu beachten, @daß streng genommen bei einer solchen Einrichtung die Ziellinie nicht mehr durch die optische Achse ides eigentlichen Fernrohrs gebildet wird, sondern die Ziellinie ist unabhängig von der F,ernrohrstellung durch die Lage :des Spiegelsystems festgelegt; die Ziellinie ist diejenige :durch den :entfernten Punkt gehende Gerade, deren durch das vorgeschaltete Spiegelsystem erzeugtes Bild mit ihr selbst zusammenfällt. Es ist also bei diesen Einrichtungen unter optischer Achse des Fernrohrs die durch das vorgeschaltete Spiegelsystem festgelegte Ziellinie zu verstehen. Eine andere Möglichkeit der gleichzeitigen Erzeugung eines aufrechten und eines umgekehrten Bildes besteht darin, ,daß man vor das Fernrohr zwei Spiegelsysteme bringt, deren jedes ungefähr die halbe Obj ektivöffnung bedeckt, und von denen das eine ein Bild liefert, das in einer beliebigen Richtung spiegelverkehrt ist, während das zweite ein Bild erzeugt, das in :der dazu senkrechten Richtung spiegelverkehrt ist, also :derart, daß beispielsweise das eine Spieg gelsystem rechts mit links vertauscht und ,das zweite oben mit unten. Auch hier gilt bezüglich der Ziellinie sinngemäß das oben Gesagte. Ferner kann auch auf rein dioptisohem Wege ein Fernrohr so ausgebildet sein, daß gleichzeitig ein aufrechtes und ein umgekehrtes Bild entsteht; es sind dann gleichsam zwei .Fernrohre mit zusammenfallenden Achsen ineinandergebaut.A device for practicing the described method is formed expediently in such a way that one uses two rohrfö rmige inserts in the bore: of the bearing or the like to be tested centrically inserted: can be and one of which carries the two alignment marks that indicate the direction of the axis of the define one camp, while the other contains a telescope of the type described, :. whose optical axis coincides with the axis direction of the other bearing. The mutual distance: of the: two alignment marks determines the accuracy, with which one axis direction is determined; it is therefore advisable to use this distance not too small to choose. The telescope will be designed in such a way that it can be seen by both of them Alignment marks each an upright and an inverted image of the same magnification , and approximately equal brightness produced to reliably cover the area of the two pictures. The pale appearance of the upright and the inverted image can be achieved in a number of ways. One special The simple solution is to have an ordinary astronomical lens in front of the lens Telescope arranges a system of mirrors, .düs for about. Half of the amount in the telescope incoming rays cause an image inversion, while the other half the rays enter the telescope without being reflected, becomes a mirror system for this purpose used, which covers the entire entrance opening of the telescope lens, so must it be connected with a geometric or physical beam splitting _, which can best be achieved by using mirror prisms. Included it should be noted that, strictly speaking, the finish line in such a facility is no longer formed by the optical axis of the actual telescope, but the finish line is independent of the position of the pipe due to the position of the mirror system fixed; the finish line is the straight line going through the distant point, whose image generated by the upstream mirror system coincides with itself. With these devices it is the optical axis of the telescope through Understand the upstream mirror system set finish line. Another Possibility of creating an upright and an inverted one at the same time Image consists in bringing two mirror systems in front of the telescope, their each covers about half the lens opening, and one of which is a picture returns, which is mirror-inverted in any direction, while the second generates an image that is mirror-inverted in the direction perpendicular to it, i.e. : in such a way that, for example, one mirror system is swapped right with left and , the second above with below. The same applies here with regard to the finish line analogously to what has been said above. Furthermore, a telescope can also be used in a purely dioptisic way be designed so that an upright and an inverted image are created at the same time; there are then, as it were, two telescopes with coincident axes built into one another.

Die Prüfung der genauen Deckungslage des aufrechten Bildes mit dem :umgekehrten kann,daiduroh erleichtert werden, daß man den beiden Richtmarken eine Gestalt gibt, die entweder auf einen Sektor des Gesichtsfeldes ,beschränkt ist, so edaß also das umgekehrte Bild im gegenüberliegenden Sektor .des Gesichtsfeldes erscheint oder (die im umigekehrten Bilide ausschließlich andere Teile (des Gesichtsfeldes bedeckt als im aufrechten Bilde, @so idraß in beiden Fällen keine eigentliche Überdeckung, sondern nur ein Ineinanderfügen (der beiden Bilder zu einem Gesamtbilde entsteht. Dabei kann auch von dem bekannten Mittel zurr Erreichung einer richtigen Deckungslage -Gebrauch gemacht wer-,den, eine Linie des einen Bildes rauf -die Mitte zwischen .zwei (benachbarte Linien des. andern Bildes einzustellen. Um ferner (bei (der Benutzung der Einrichtung (die Bilderpaare der beüden Richtmarken -bequem voneinander unterscheiden zu können, empfiehlt es sich, für die eine Richtmarke nur Iden mittleren Teil des Fernrohrgesichtsfeldes und für (die andere nur den ringförmigen äußeren Teil desselben zu (benutzen, so idaß eine Verwechslung der .Eilider nicht möglich ist und keine Überlagerung der Bilder stattfindet.The examination of the exact congruence of the upright image with the reverse image can be made easier if the two alignment marks are given a shape that is either restricted to one sector of the field of vision, so that the reverse image is in the opposite sector of the field of vision appears or (which in the reversed image only covers other parts (of the field of vision than in the upright image, @so idraß in both cases no actual overlap, but only a merging (of the two images into one overall image) Achievement of a correct registration position - use can be made to set a line of one picture up - the middle between .two (neighboring lines of the. Other picture To be able to distinguish from one another, it is advisable to use only the middle part for the one alignment mark the field of view of the telescope and for the other to use only the ring-shaped outer part of the same, so that confusion of the Eilider is not possible and the images are not superimposed.

Will man mit (derselben Einrichtung die Aohsenrichtung von Lagerbüchsen u. ,ägl. verschiedenen Durchmessers prüfen, so muß man die Möglichkeit halben, -die Einsätze auch bei wechselndem Durchmesser (stets in (die Achserrichtung der -betreffenden Bohrungen bringen zu können. Dies kann zweckmäßigerweise (dadurch geschehen, idaß-man .die Einsätze mit einem verhältnismäßig kleinen, für die Unterbringung (der optischen Teile noch ausreichenden Durchmesser herstellt und sie an jedem Ende mit wenigstens zwei gleich langen, auswechselbaren Füßen versieht, (die nach Art von Endmaßen genau auf Länge geschliffen sind und sich radial gegen eine ebenfalls genau geschliffene zylindrische Fläche (des Einsatzes legen, so idaß durch Auswechseln (dieser Endmaße gegen solche von anderer Länge (die Einsätze in einfacher und ida-bei genauer Weise verschiedenen Lagerdurchmessern angepaßt werden können.If one wants to use the same device to determine the axis direction of bearing bushes and similar check different diameter, so one must half the possibility, -the Inserts even with changing diameters (always in (the axis direction of the relevant To be able to bring holes. This can expediently (be done by idass-man .the inserts with a relatively small, for the accommodation (the optical Parts still of sufficient diameter and they are made at each end with at least two equally long, interchangeable feet, (exactly according to the type of gauge blocks are ground to length and radially against a likewise precisely ground cylindrical surface (of the insert, so that by replacing (this gauge block against those of a different length (the stakes in a simple and ida-bei exact manner can be adapted to different bearing diameters.

Zur Veranschaulichung (der Erfindung ist auf der Zeichnung als Ausführungsbeispiel eine Einrichtung dargestellt, die zur Prüfung der Achserrichtungen von Transmissionslagern dienen kann. Die Einrichtung .besteht aus zwei rohrförmigen Einsätzen, (deren einer die beiden Richtmarken und deren anderer das Beobachtungsfernrohr trägt und die beide an jeidem Ende mit drei auswechselbaren Füßen versehen sind, um sie verschiedenen Lagerdurchmessern anpassen zu können.To illustrate (the invention is shown in the drawing as an exemplary embodiment of a device which can be used to test the axis alignment of transmission bearings at each end are provided with three interchangeable feet in order to be able to adapt them to different bearing diameters.

Der (durch Abb. r und 2 (dargestellte Rechtmarkeneinsatz wird von einem glatten zylindrischen Rohre a gebildet, in das an jedem Ende eine Glasscheibe b1, b2 fest eingesetzt ist. Die Glasscheiben b1 und b2 sind die Träger -zweier Richtmarken, deren Form in Abb. 3 und q. in größerem Maßstabe wieder--gegeben ist. Die Richtmarke auf der Scheibe b1 erstreckt sich nur auf den mittleren Teil Ider Scheibe, während diejenige,der Scheibe b2 im ringförmigen äußeren Teile angebracht ist. Beide Marken bestehen aus je zwei radialen, kräftigen Linien, die einen rechten Winkel miteinander einschließen, und deren Fortsetzung auf (der gegenüberliegenden Seite der Scheibe (durch entsprechende feine Doppelinien gebildet wird. Das umgekehrte Bild jeder Marke ergänzt sich infolgedessen bei richtiger Deckungssage mit dem aufrechten Bilde zu einem Kreuz, bei dem jeder Arm in der Mitte zwischen zwei feinen Linien liegt. Zur Lagerung !des Rohres a dienen zwei Hülsen c, die auf (die (beiden Enden des Rohres a aufgeschoben und mit Hilfe von Klemmschrauben d befestigt sind. Der Abstand der !beiden Hülsen c kann @dabei der jeweiligen Lagerlänge angepaßt werden. Jede (der :beiden .Hülsen c trägt .in entsprechenden Bohrungen (drei nach Art von zylindrischen Endmaßen ausgeführte Stäbe e, die radial unter seinem gegenseitigen Winkel von s2o° angeordnet sind und sich gegen die genau .geschliffene Außenfläche des Rohres a legen. Die Festklemmung der Stäbe e erfolgt mittels eines Ringes f, der durch Schrauben g mit der Hülse c verbunden ist. Die- Stäbe e bilden,die Füße, mit Hilfe deren der Einsatz zentrisch in eine Lagerbohrung (eingesetzt werden kann; es ist also für jeden Bohrungsdurchmesser ein (bestimmter Satz solcher Stäbe e erforderlich.The (by fig. R and 2 (represented legal mark insert is formed by a smooth cylindrical tube a, into which a pane of glass b1, b2 is firmly inserted at each end. The glass panes b1 and b2 are the carriers of two alignment marks, the shape of which is shown in Fig 3 and q. Is shown on a larger scale. The alignment mark on disk b1 extends only to the central part of the disk, while the one on disk b2 is placed in the annular outer part. Both marks consist of two radial marks each , strong lines that enclose a right angle with each other, and their continuation on (the opposite side of the disc (is formed by corresponding fine double lines. The inverted image of each mark consequently complements the upright image with a correct cover story to form a cross, in which each arm lies in the middle between two fine lines. Two sleeves c serve to support the tube a, which are placed on (the (both ends of the tube a au f are pushed and fastened with the aid of clamping screws d. The distance between the! Two sleeves c can be adapted to the respective storage length. Each (of the: two .sleeves c carries. In corresponding bores (three rods e designed in the manner of cylindrical gauge blocks, which are arranged radially at their mutual angle of s2o ° and lie against the precisely .ground outer surface of the tube a. The clamping The rods e are made by means of a ring f, which is connected to the sleeve c by screws g. The rods e form the feet, with the help of which the insert can be inserted centrally into a bearing bore (; therefore, for each bore diameter there is a (certain set of such bars e required.

Der Fernrohreinsatz ist in Abb.5 durch einen Längsschnitt dargestellt. Das eigentliche Fernrohr wird von einem Objektiv h und einem Okular i gebildet, die in einem Rohr k angeordnet sind. Das Okular i ist dabei -mit Hilfe eines zentrisch zur Fernrohrachse angeordneten drehbaren Ringes l zwecks Einstellung auf verschiedene Entfernungen in der Achserrichtung verschiebbar. Vor dem Obj aktiv h .befindet sich in einem -mit .dem Rohr k verschraubten Gehäuse in gelagert, ein aus drei Teilen 1a1, n= und fr.-' zusammengekittetes Prismen.system, ,das im wesentlichen in seiner Wirkung einem Abbeschen Umkehrprisma entspricht. Die in das Prismensvstem eintretenden Strahlen treffen auf eine Spiegelfläche n', werden dann auf eine in .der Zeichnung nur durch eine Kante W' erkennbare Dachfläche und von d!ieser zurück auf eine Spiegelfläche -st' gespiegelt, die die Strahlen in das Fernrohr leitet. Die Flächen nl .und n' sind jedoch nur so weit versilbert, als sie für,den mittleren Teil der Objektiveintrittsöffnung wirksam sind, so daß nur die diesen mittleren Teil durchsetzenden Strahlen der vierfachen Spiegelung unterworfen sind. Die in dem ringförmigen äußeren Teil der Objektivöffnung eintretenden Strahlen gehen infolge der Verkittung der drei Einzelprismen durch das ganze System wie durch eine planparallele Platte ohne Spiegelung hindurch. Es erzeugt somit im selben Fernrohrsystem die eine Hälfte ,der eintretenden Strahlen ein aufrechtes Bild und ,die andere Hälfte ein` umgekehrtes. An das Gehäuse m schließt sich auf (der linken Seite ein kurzes Rohrstück in', das den gleichen Durchmesser besitzt wie das Rohr k und gleich diesem genau geschliffen ist. Auf den Ansatz zzz" und das Rohr h sind ebenso wie beim Richtmarkeneinsatz zwei der in Abb. r und 2 gezeichneten Traghülsen c mit Füßen e aufgeschoben zu denken; sie sind in Abb 5 weggelassen. Um das Innere des Fernrohreinsatzes vor Verstaubung zu schützen, ist das Rohrstück nnl durch eine planparallele Glasscheibe o abgeschlossen.The telescope insert is shown in Fig. 5 by a longitudinal section. The actual telescope is formed by an objective h and an eyepiece i, which are arranged in a tube k. The eyepiece i can be displaced in the axis direction by means of a rotatable ring l arranged centrally to the telescope axis for the purpose of setting to different distances. In front of the object active is located in a housing screwed to the tube k, a prism system cemented together from three parts 1a1, n = and fr, which essentially corresponds in its effect to an Abbe inverting prism . The rays entering the prism system hit a mirror surface n ', are then reflected on a roof surface, recognizable in the drawing only through an edge W', and from this back onto a mirror surface -st ', which guides the rays into the telescope . The surfaces nl .and n 'are, however, only so far silver-plated as they are effective for the central part of the objective inlet opening, so that only the rays penetrating this central part are subject to fourfold reflection. As a result of the cementing of the three individual prisms, the rays entering the ring-shaped outer part of the lens opening pass through the entire system as if through a plane-parallel plate without reflection. In the same telescope system, one half of the incoming rays creates an upright image and the other half an inverted one. The housing m is followed by a short pipe section in 'on the left, which has the same diameter as the pipe k and is precisely ground to the same extent Fig. R and 2 drawn support sleeves c with feet e pushed on; they are omitted in Fig. 5. To protect the interior of the telescope insert from dust, the tube section nnl is closed by a plane-parallel pane of glass o.

Die Handhabung der Einrichtung geschieht in der Weise, @daß man ,die beiden Einsätze mit Hilfe der passenden En.dmaßfüße zentrisch in -die beiden zu prüfenden Lagerbohrungen einsetzt. .Fallen die beiden Achsen genau zusammen, so ergibt sich im O.kulargesichtsfel;d das in Abb. 6 wiedergegebene Bild, bei dem :die vier einzelnen Richtmarkenbil:der sich zu einem einheitlichen Strichkreuz ergänzen.The handling of the device is done in such a way that @ that one who both inserts centered in the two with the help of the matching size feet testing bearing bores is used. .If the two axes coincide exactly, then the ocular face results in the image shown in Fig. 6, in which: the four individual alignment mark images: which complement each other to form a uniform line cross.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Method for checking the coincidence of two axis directions and the like, characterized in that two alignment marks located one behind the other are placed in one axis direction and a Be-Z> is set up in the other axis direction, which is determined by the. each of the two alignment marks creates an upright and an inverted image so that the coincidence of the two axis directions can be recognized by the coincidence of the pairs of images of both marks visible in the telescope.

2. Device for practicing the method according to claim z, consisting of two tubular Inserts for bearings and the like, one of which the two one axis direction defining alignment marks and, d: the other one contains a telescope, that of Iden both Alignment marks each - an upright and an inverted image of the same magnification and produced approximately the same brightness.

3. Device according to claim 2, thereby, through characterized in that the telescope carries a mirror system in front of the objective, which for about half of the rays entering the telescope cause an image reversal, while the other half of the rays enter the telescope without reflection. d ..

Device according to Claim 2, characterized in that i is the one alignment mark only the central part of the telescope field of view and the other only the ring-shaped one outer part of the same claimed.

5. Device according to claim 2 for testing id @ er Axial directions of bearing bushes and the like of different diameters: mes-sers, @dadjurch marked! that the .inserts to be introduced into the bearing bores on each End are provided with at least two equally long interchangeable feet that are ground exactly to length according to the type of gauge blocks and radially against a likewise precisely ground cylindrical surface of the insert, so that through Replacing these, gauge blocks against those of a different length, the inserts different Bearing diameters can be adapted.