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Verfahren zur Herstellung einer für meßokulare bestimmten, drehbaren
markenplatte. Die Prüfung kleiner Strecken (z. B. Maßstabteilungen) wird vielfach
finit optischen Beobachtungsinstrumenten ausgeführt, die mit Meßokularen ausgerüstet
sind. Benutzt man dabei eine in der Bildebene des Okulars fest angebrachte Markenplatte,
die eine lineare Teilung besitzt, durch deren Vergleich mit dem vom abbildenden
Svstem des Beobachtungsinstrumentes in derselben Ebene erzeugten Bilde der zu prüfenden
Strecke ein Schluß auf deren Größe gezogen werden kann, dann ist die erreichbare
Meßgenauigkeit nur beschränkt. Größere Genauigkeit der Messung erreicht man mit
Meßokularen, die eine in Richtung der Meßstrecke verschiebliche Markenplatte besitzen,
deren Verschiebung an einer Trommelteilung abgelesen werden kann. Diese Einrichtung
hat jedoch den Nachteil, daß zwischen Trommel und Markenplatte toter Gang vorhanden
zu sein pflegt, der die Größe der abgelesenen Werte bis zu eineng gewissen Grade
unsicher macht. Dagegen sind solche Einrichtungen von diesem \Zachteile frei, bei
denen eine drehbare -Markenplatte mit einer clen Durchstoßpunkt der Drehachse mit
der kIarkenebene als Pol umschlingenden archimedischen Spirale versehen ist, welche
man nacheinander mit dein auf einem radialen Strahl eingestellten Bilde der Endpunkte
der h-leß"strecke zur Deckung bringt, wobei man an einer auf der 'Markenplatte selbst
konzentrisch zur Drehachse angebrachten Kreisteilung die radiale Entferi:ung der
beiden sich mit den Endpunkten deckenden Spiralenpunkte ummittelbar ablesen kann.
-Der Herstellung der die Kurve tragenden ,Uarkenplatte muß man besondere Sorgfalt
widmen, wenn die Meßergebnisse in bezug auf Fehlerfreiheit hohen Anforderungen genügen
sollen. Insbesondere muß man vermeiden, daß der Drehpunkt der Markenebene vom Pol
der Spirale abweicht, also die Kurve einen Exzenterfehler besitzt, der das Meßergebnis
in besonders starkem Maße beeinflußen kann. -Dis -vorliegende Erfindung zeigt einen
Weg, wie sich dieser Fehler sicher ausschalten- läßt und besteht in einem Verfahren
zur Herstel-Iting einer für Meßolctilare bestimmten, drehbaren Markenplatte, bei
welcher die Marke aus mehreren die Drehachse der Markenplatte iin Drehpunkt der
Markenebene umschlingenden Spiralen besteht. Dabei ist der Konstruktion dieser Spiralen
ein um den Drehpunkt der Markenebene geschlagener Kreis zugrunde gelegt, dessen
Radius eine endliche Strecke mit dem Grenzwert o ist, und sie erfüllen die Bedingung,
daß der auf einem Tangentenbüschel an diesem Kreis gemessene Abstand zweier benachbarter
Windungen einen unveränderlichen Wert besitzt. Es ist nämlich keineswegs zweckmäßig,
daß die Marke von einer einzigen Spirale gebildet wird, da es bekanntlich schwierig;
ist, die genaue Decklage eines Punktes (z. B. eines Endpunktes der Meßstrecke),
der in üblicher \Veise durch
einen Strich bezeichnet wird, der senkrecht
auf der Meßstrecke steht, mit einer gleichfalls durch einen Strich dargestellten
1Lurve herzustellen. Ist die Kurve eine gedachte Linie, die den Zwischenraum zweier
in 1.111-v er, iiiiderlicheiii, verhältnismäßig klein gewähl- b ten Abstande nebeneinander
verlaufenden, durch Striche dargestellten Kurven halbiert, dann ist die Einstellung
viel genauer möglich. Die Spiralen, die dem genannten Gesetz gehorchen und infolgedessen
für die Verwendung in Meßokularen mit einer Kreisteilung mit gleichen Teilungszwischenräumen
geeignet sind, lassen sich durch folgende zwei Gleichungen in Paranieterforin darstellen,
bezogen auf ein rechtwinkliges Koordinatensystem, dessen Ursprung mit dem Drehpunkt
der Markenebene zusammenfällt: i. i-r-cosa+a-a-sina, 2. y=a--sina-a-a-cosa. In diesen
Gleichungen bedeutet ca eine beliebige Strecke, r den Radius eines der Konstruktion
der Kurve zugrunde gelegten Kreises und ca den Winkel, den die Normalen der zu den
einzelnen Kurvenpunkten gehörenden Tangenten an diesen Kreis mit der Abszissenachse
bilden. Die Lage des Bildes der 1Teßstrecke während der Messung muß bei Anwendung
der durch die Gleichungen gelcennzeiehneten Kurven so gewählt werden, c1:113 dieses
Bild auf eine der (las erwähnte Tangentenbüschel bildenden Tangenten fällt.
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Die Herstellung der Markenplatte geschieht erfindungsgemäß derart,
daß die Marke auf phötographischem Wege durch zweimalige Aufnahme von einer' Schablone
auf die'Iarkenplatte übertragen wird, wobei die Markenplatte zwischen beiden Aufnahmen
uni iSoo um dieselbe Drehachse gedreht wird, uni welche sie bei den zu Meßzwecken
erfolgenden Drehungen ini 1Meßokular gedreht wird. Ist dabei die Schablone mit zwei
Spiralen versehen, wovon die eine aus (ler anderen durch Drehung urn den Mittelpunkt
des ihrer Konstruktion zugrunde gelegten Kreises uni einen wenig von iSo' abweichenden
Winkel entstanden ist, dann entstehen auf der Markenplatte zwei Doppelspiralen,
die einander gleich sind und deren jede den Zwischenraten z@vischeu denWindungen
der anderen halbiert. 1)a niaii zti den Messungen jedoch nur eine Doppelspirale
benötigt, kann inan zweckmäßig bei der . zweimaligen photographischen ilertrat,ning
der Schablone auf die 'Markenplatte hei der einen Stellung cler Markenplatte die
eine Spirale, hei der anderen Stellung dagegen die andere Spirale verdecken. Bei
einem etwa vorhandenen F@zenterfcliler würden beide die Doppel.spirale bildenden
I-Ztii-ven ia lZichtung des durch clie 'C-,xzentrizit:it gekennzeichneten radialen
Strahles uni entgegengesetzt gleich viel, nämlich 11111 den Betrag ;ler Exzentrizität
gegenüber ihrer richtige i#_ Lage verscliolieii sein und infolgedessen die Breite
des Z\N-ischenraunis zwischen den Doppellinien schwanken. Eine einfache Überlegung
jedoch ergibt, daß die den Zwischenraum halbierende Kurve selbst wieder eine den
beiden die Doppelkurve bildenden Spiralen gleiche Kurve ist, bei der der Mittelpunkt
des ihrer Konstruktion zugrunde zu legenden Kreises die Verbindungslinie der leiden
Kreismittelpunkte halbiert, die zu den beiden Spiralen der Doppelkurve gehören,
und demzufolge der mit dem Exzenterfehler behaftete Drehpunkt der Markenebene ist.
Damit ist aber erreicht, daß bei der zur Messung wirklich benutzten Spirale, der
gedachten Halbierenden des Zwischenraums der Doppelkurve, der Exzenterfehler ausgeschaltet
ist.
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Für die Verwendung in Meßokularen ist es zweckmäßig, aus der Schar
der möglichen Spiralen diejenigen auszuwählen, deren Konstruktion sich mit möglichst
einfachen Mitteln möglichst genau ausführen läßt, damit die Schablone, die als Grundlage
für die Herstellung der Markenplatte dient, nicht bereits finit störend bemerkbaren
Fehlern behaftet ist. Solche einfach zu konstruierende Kurven ergeben sich, wenn
in den Gleichungen i und 2 die Größe ca den Wert: 3. a - r bzw. die Größe r den
Wert: r-o annimmt. Im ersteren Falle lauten die Gleichungen der Kurve:
;. s - r (cos (a + (a - siii a),
1i. Y = r (sin u - u
- cos a) und stellen eine Kreisevolvente dar. Der zweite Fall finit den Gleichungen:
a-a sin a, @@----a-acosa wird durch eine archimedische Spirale verwirklicht.
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Zum Antriebe der lIai-lcenlilatte genügen die einfachsten Mittel.
da toter Gang zwischen dein Antrichsglicd und der Markenplatte die Messmig nicht
beeinflußt. Besondere Sorgfalt tnu13 inan dagegen auf die Lagerung und l-#iilirting
der 'Markenplatte verwenden. Die übliche Attsfiihrung mit einem zylindrischen Führungszapfen,
der in einem gleichfalls zylindrischen Lager geführt ist, ist wegen der
tim'ernieidlich
damit verbundenen heliler durch das stets zwischen den leiden Lleinetiten vorhandene
Spiel nicht empfehlenswert. L?rtindungsem@iß 1<:1:11i nian \lellol:ulare mit
einer drehbaren, nach dem beschriebenen Verfahren liergestclltcti \larkeilplatte
ausrüsten, zu deren Anfrieb ein Reibrad dient und zti deren Fiihrulig eine Kugel
verwendet wird, die von einem am 1-leßolcular angebrachten Lager rehalten wird und
in eine Vertiefunder 1larkenplatte so eingreift, (laß ihr '\Iittelpunkt in der Markenebene
lieht.
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In den Abb. r und 2 der Zeichnung sind Beispiele der den Gleichungen
r und 2, 5 und h sowie 7 'und 8 entsprechenden Kurven dargestellt. Abb. t
zeit sowohl den allgemeinen Fall nach den Gleichungen r und 2 mit einer Kurte 1,#
als auch den ersten Sonderfall nach den Gleichungen 5 und 6 mit einer Evolvente
e. Die Paraineter--r und a haben (lallet Größen rx, und ak bzw. 1-e, wie
sie die Zeichnung wiedergibt. Mit ak. bzw. a, sind die Winkel bezeichnet, den die
zu beliebigen Kurvenpunkten Pk bzw. P, gehörenden Normalen der Kreisstangeriten
mit der Abszissenachse bilden. Eine archimedische Spirale s (Abb. 2 ) entspricht
als zweiter Sonderfall den Gleichungen 7 und 8 und besitzt einen Parameter a von
einer aus der Zeichnung ersichtlichen Größe aV 1)a hierbei r-o ist, erscheinen die
Tangenten an den der Konstruktion der Kurve zugrunde gelegten Kreis als radiale
Strahlen durch den Koordinatenanfang, wollet a, den von der Normalen auf dein zti
einem beliebigen Kurvenpunkte PS gehörigen radialen Strahl mit der Ahszissenachse
gebildeten Winkel bezeichnet.
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Die Abb. 3 his 8 stellen ein Ausführungsbeispiel eines 1leßol:ulars
mit einer nach der Erfindung hergestellten drehbaren Markenplatte dar. Abb. 3 zeigt,
teilweise im Mittelsclinitt, das llel.lol:tilar im Aufrill. Abb. .l. stellt im Grundriß
einen Schnitt nach der Linie 4-.I der Abb. 3 dar. Abb. 5 zeigt eine Draufsicht auf
die drehbare Markenplatte und Abb.6 gibt in vergrößertem Maßstabe (las vom Beobachter
im Okular wahrgenoinnielie Bild hei einer beliebig gewählten 1?instellttng der Markenplatte
wie(lcr. Alil>. ; ist eine starr: vergrößerte Draufsicht auf eine zur Herstellung
der drehbaren @Iarl;cnt)latte verwendbare Schablone und A1111.8 im gleichen Maßstabe
eine Draufsicht atit eine mit dieser Schablone auf photographis_hein Wege hergestellte
unvollendete \'larl-e:il>latte, bei welcher die Aufnahmen ohne Verdecl:tuig eines
Teils der Kuryen der Schablone ausgeführt gedacht siü(1.
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An einem zur Aufnahme der Okularlinsen bestimmten Ol:ulartubtis h
(A1111. 3 und .4) ist ein Gehäuse c für eine gläserne, drehbare, (:reisrunde Marlcenplattc
cl mittels eiln's Gewindestutzens cl angeschraubt. Das Gehäuse c ist mit einem Deckel
f verschlossen, der zur Befestigung des 1fe ßolrulai-s an einem optischen
Benbachtungsinstrnnient eilten Ge-@:indestutzen f' besitzt. Ani 1)ecl<Cl f sind
zwei Lager 0 tind Z, - vorg(schcn, in welchen zwei Rollen 111 u11(1 11- gelagert
sind, die gcnicinsarn mit einer- Antriebsrolle i, die lJarlcenplatte d tragen. Diese
llarkcnhlatte r1 ist in ihrer Mitte hei (11 durchbohrt, und eine genau gearbeitete
Kti-el 1,#, die an dieser Stelle bis zur Tiefe des halben Kugcl(lurchnicsscrs in
die Markenplatte d eingeschliffen ist und anderseits in einem 1.:e-elfiii-ini-en
Lager c= des Gehäuses c ruht, dient zur Führung der Markenplatte d. Die in der Zeichnung
oben gelegene Fläche der i\farkenplatte d liegt in der vorderen Brennebene des Okulars
und muß bei der Benutzung des Okulars gleichzeitig in der hinteren Brennebene des
abbildenden Systems <.res optischen Beobachtungsinstrumentes liegen. Im Gewindestutzen
cl ist eine zweite feste Markenplatte l so angeordnet, claß die in der Zeichnung
unten gelegene Fläche derselben in unmittelbarer -Nachbarschaft der drehbaren '-\@larkenplatte
d liegt. Diese Fläche trägt einen Zeiger in (Abb, 6) und zwei das Gesichtsfeld zum
Teil bedeckende halbdurchlässige Blendenflächen n1 und it=. Zur Betätigung der Antriebsrolle
i., die auf einem Bolzen o befestigt ist, dient ein Triebknopf p. Die drehbare Markenplatte
d (Abb.5) trägt eine archimedische Doppelspirale q und eine Kreisteilung
t, deren Mittelpunkt mit dem Pol der Spirale q genau auf die Achse der Bohrung
dl fällt und deren Durchmesser so gewählt ist, daß zur --Nblesung der Teilungswerte
der Zeiger in benutzt werden kann. Eine Schablonenplatte zc (Abb. j) ist mit zwei
gleichen archimedischen Spiralen s° und o° mit gemeinsamem Pol versehen, von denen
die eine den Zwischenraum der Windungen der anderen nahezu, jedoch nicht genau,
halbiert. A11. 8 zeigt eine Markenplatte d" mit Kopien sl, s= und ß1, 6= der beiden
Spiralen s" und ß°, zu deren Herstellung auf photographischem Wege gemäß der Erfindung
die Schablone zt. geeignet ist.
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Das Verfahren zur Herstellung der im Ausführungsbeispiel dargestellten
Markenplatte ist folgendes: Es werden zuerst auf einer Schablonenplatte 1c zwei
gleiche archinic(lische Spiralen s" und o" hergestellt, indem die genau gezeichnete
Spirale s" durch Drehung um einen von 18o° wenig abweichenden .Winkel uni ihren
Pol in die Lage a" gebracht wird. \aclideni die Spirale ß° verdeckt ist, wird eine
photographische Aufnahme (leg Schablone 2c auf eine geeignete \Ia1-1cenlilatte d
gemacht. Nunmehr wird die
Spirale s° an Stelle der Spirale a" verdeckt
und eine zweite Aufilahlne auf die Markenplatte d gemacht, nachdem diese uni genau
r"#o" gedreht -wurde und zur Führung während <fieser die in die mit dem Pol des
zuerst aufgenommenen Spiralenbiides s1 übereinstimmende Bohrung dl eingebrachte
Kuge@ 1z benutzt wurde. Die Markeliplatte d wird somit mit den Spiralbildern s1
und o2 versehen, die die Doppelspirale (I bilden. Auf beliebige Weise -wir(1 außerdem
die Teilung t auf die 'Markenplatte (t' aufgetragen. Die Herstellung einer Markenplatte
mit Kurven. die den Gleichungen t und 2 oller 5 und 6 gehorchen, ist dieselbe, mit
(lein Unterschiede, (Maß an Stelle der archimedischen Spirale eine der
genannten kurven zuerst auf die Schablonenplatte za gezeichnet wird.
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Der'Meßvorgang lnit demdargestclltenMeßokular besteht darin, (Maß
beide Endpunkte der von dem abbildenden Svstem des Beobachtungsinstrumentes in cl
er Markenebene abgebildeten Meßstrecke (furch Drehung des Triebknopfes p nacheinander
in eine solche Lage zur Doppelspirale q gebracht werden, (Maß sie den Zwischenraum
zwischen den beiden Linien halbieren. Die Differenz der zu (fiesen beiden Einstellungen
der drehbaren l@arl;enplatte d am Zeiger in und der Teilung t abgelesenen Werte
gibt hei entsprechender Eichung der Teilung ! die gesuchte Länge der lleßstreclce
an. Es ist natürlich ebenso möglich, Messungen niit einer mit zwei Doppelspiralen
versehenen Markenplatte --orzunelimen, bei deren Herstellung die '\% erdeckung der
einzelnen Kurvenzüge in Wegfall kommt, Solche Markenplatte:- bedingen jedoch eine
doppelte Teilung, deren jede sich auf einen halben Unifang der Markenplatte erstreckt.
Die beiden halbdurchlässigen Blendenflächen sind bei Verswendung von arcliiniedischen
Spiralen als 2lleßl;ttr--en (lerart z -1117 -1117 l# l# (laß der zwischen ihnen
gelegene Z, nicht abgeblendete Streifen radial zum Drehpunkt der Markenplatte d
steht. Bei Anwelidung der Ev olvente oder der durch die Gleichungen r und 2 dargestellten
Kurve als Meßkurve müßte (fieser Streifen tangelitial an (len der Konstruktion der
Meßkurve ztigrulide gelegten Kreis auf der Markenebene stehen. Die Allblendung hat
den 7wcck, den Meßraum im Okular zu beschrüliken, ohne (loch, -wie c; bei undurchlässiger
Abblendung leicht der Fall -wäre, (las Atlffiliden und Einstelleu der Abbildung
der Meßstrecke im (äesichtsfel(le des Okulars zu ersctlweren.