DE608505C

DE608505C - Device for measuring wall thickness

Info

Publication number: DE608505C
Application number: DEZ21008D
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1933-05-19
Filing date: 1933-05-19
Publication date: 1935-01-24

Description

Vorrichtung zum Messen von Wandstärken Zur Messung der Dicke von Platten u. dgl. Körpern sind Geräte im Gebrauch, bei denen das sogenannte Komparatorprinzip insofern bereits verwirklicht ist, als dabei der Tastpunkt eines gegenüber einem Zeiger verschieblichen Tastorgans, welches eine mit dem Zeiger gepaarte Teilung trägt, in der Verlängerung der Geraden angeordnet ist, welche der Zeiger bei den Bewegungen des Tastorgans auf der Teilung beschreibt. Die Führung des Tastorgans mit dem Zeiger ist dabei mit der Unterlage, auf welcher die Platte bei der Messung ruht, fest verbunden. Um die Wandstärke verhältnismäßig großer Platten, von langen Rohren oder anderen ähnlichen- Meßkörpern an jeder beliebigen Stelle messen zu können, sind Meßgeräte erforderlich, bei denen die Verbindung der Tasterführung mit der Unterlage des Meßkörpers die Form eines weit ausladenden Bügels hat. Um elastische Durchbiegungen des Bügels zu vermeiden, die das Meßergebnis fälschen würden, ist man gezwungen, unerwünscht schwere Bügelkonstruktionen anzuwenden. Dieser Nachteil ist beim Gegenstande der Erfindung vermieden. Bei der neuen Vorrichtung zum Messen von Wandstärken wird von zwei die Meßstrecke verkörpernden Tastorganen Gebrauch gemacht, von denen das eine einen Zeiger und das andere eine Längenteilung trägt und von denen wenigstens eins in Richtung der Meßstrecke beweglich ist, wobei nach der Erfindung der Zeiger und die Teilung wenigstens angenähert in der Verlängerung der Meßstrecke, die durch die beiden Tastpunkte begrenzt ist, angeordnet sind und wobei ein optisches Beobachtungsgerät zur Bestimmung der relativen Lage des Zeigers gegenüber der Teilung dient. An Stelle desjenigen Teils des Bügels, welcher die eigentliche Meßstrecke überbrückt, tritt also beim Erfindungsgegenstande das optische Beobachtungsgerät, während die Schenkel des Bügels durch körperlose Abbildungsstrahlen ersetzt sind. Das optische Beobachtungsgerät verkörpert dabei selbst eine Strecke, beispielsweise den Abstand der Achsen der beiden eintretenden Abbildungsstrahlenbündel, der in jedem Falle natürlich bekannt ist und bei der Auswertung der Messung berücksichtigt werden muß. Das geschieht am einfachsten in der Weise, daß man diese Strecke dem Abstande des Zeigers vom Nullpunkt der Teilung bei einander in den Tastpunkten berührenden Tastorganen, also bei der Meßstrecke Null, gleichmacht.Device for measuring wall thicknesses For measuring the thickness of panels and the like bodies are devices in use in which the so-called comparator principle to the extent that it has already been realized as the tactile point of one opposite one Pointer movable feeler, which has a division paired with the pointer carries, is arranged in the extension of the straight line, which the pointer in the Describes movements of the tactile organ on the graduation. The leadership of the tactile organ with the pointer is with the base on which the plate is being measured resting, firmly connected. To the wall thickness of relatively large panels, from long ones To be able to measure pipes or other similar measuring bodies at any point, measuring devices are required in which the connection of the stylus guide with the Base of the measuring body has the shape of a widely projecting bracket. To be elastic Avoid bending the bracket, which would falsify the measurement result forced to use undesirably heavy stirrup constructions. This disadvantage is avoided in the subject matter of the invention. With the new device for measuring Wall thicknesses are used by two tactile organs embodying the measuring section made, one of which bears a pointer and the other a length division and at least one of which is movable in the direction of the measuring section, after the invention of the pointer and the division at least approximately in the extension the measuring section, which is delimited by the two touch points, are arranged and wherein an optical observation device for determining the relative position of the pointer serves against the division. Instead of that part of the bracket which the actual measuring distance bridged, so occurs with the objects of the invention the optical Observation device, while the legs of the temple through disembodied imaging rays are replaced. The optical observation device itself embodies a route For example, the distance between the axes of the two incoming imaging beams, which is of course known in each case and taken into account when evaluating the measurement must become. The easiest way to do this is to follow this route to the Distances of the pointer from the zero point of the graduation when the touch points touch each other Tactile organs, so at the measuring distance zero, equalizes.

Als einfachstes Beispiel für die Ausführung eines zur Anwendung in der neuen Vorrichtung geeigneten optischen Beobachtungsgerätes kommt das Fernrohr in. Frage. Dieses Fernrohr würde mit einer in, seiner Bildebene angebrachten Markenplatte auszustatten sein, welche zwei Visiermarken trägt, deren Abstand voneinander beispielsweise dem obengenannten Abstande des Zeigers vom Nullpunkte der Längenteilung für die Meßstrecke Null zu entsprechen hätte. Ein, solches Fernrohr würde jedoch nur für einen kleinen Meßbereich brauchbar sein, und es empfiehlt sich deshalb, ein, optisches Beobachtungsgerät zu benutzen, welches zwei Fernrohre mit parallelen optischen Achsen enthält, deren Lagen, durch in den Bildebenen angebrachte Visiermarken bezeichnet sind. Diese beiden Fernrohre können beispielsweise so auf einem gemeinsamen Träger fht angebracht sein, daß der Abstand ihrer parallelen optischen Achsen dem genannten Abstande für die Meßstrecke Null gleicht.As the simplest example of the execution of a for use in The telescope comes with the optical observation device suitable for the new device in. question. This telescope would have a marker plate attached to its image plane be equipped, which carries two sight marks, their distance from each other, for example the above-mentioned distances of the pointer from the zero point of the length division for the Measuring distance would have to correspond to zero. Such a telescope would only be used for a small measuring range can be useful, and it is therefore advisable to use an optical To use observation device, which two telescopes with parallel optical axes contains, their positions, by means of sight marks attached in the image planes are designated. These two telescopes can for example be on a common Carrier must be attached so that the distance between their parallel optical axes is the same mentioned distances equals zero for the measuring section.

Durch Vereinigung der beiden Fernrohre in einem einzigen Fernrohre läßt sich die Vorrichtung in der Weise vereinfachen, daß man das optische Beobachtungsgerät nur mit einem Fernrohr ausstattet, vor dessen Objektiv ein Strablenvereinigungssystem geschaltet ist, welches zwei mittels Spiegelsystemen abgelenkte Abbildungsstrahlenbündel mit vor der Ablenkung parallelen Achsen dem Fern.rohrobjektive zuführt. Da sich bei diesem Ausbau des Gerätes die beiden Bilder decken, wird man auf die Aubringung von Visiermarken im Bildfelde des Fernrohrs verzichten und die Messung nach der Lage des Bildes des Zeigers gegenüber dem Bilde der Teilung vornehmen.By combining the two telescopes in a single telescope the device can be simplified in such a way that the optical observation device Equipped only with a telescope, in front of its objective a string union system is switched, which two imaging beams deflected by means of mirror systems feeds the telescope objective with axes parallel to the deflection. That I With this expansion of the device the two pictures cover, one will focus on the aubring of sight marks in the field of view of the telescope and the measurement after the Make the position of the image of the pointer in relation to the image of the division.

Die von dem optischen Beobachtungsgerät verkörperte Strecke, d. h. der Abstand der Achsen der in, das optische Beobachtungsgerät eintretenden Abbildungsstrahlenbündel, kann eine unveränderliche Größe haben.. Macht man diesen Abstand veränderlich, dann erzielt riian den Vorteil, den Meßbereich über die Länge der Teilung hinaus erweitern zu können. Auch kann die Veränderlichkeit des Abstandes zur Berichtigung des Gerätes benutzt werden und überdies schließlich zur Ausführung von Wandstärkenmessungen selbst, wobei es genügt, auf jedem der beiden Tastorgane einen Zeiger anzubringen, wenn die Größe der Abstandsänderungen am optischen Beobachtungsgeräte abgelesen werden kann.The path embodied by the optical observation device, i. H. the distance between the axes of the imaging beam entering the optical observation device, can have an unchanging size. If this distance is made variable, then riian achieves the advantage of extending the measuring range beyond the length of the graduation to be able to. The variability of the distance can also be used to correct the device and finally to carry out wall thickness measurements itself, whereby it is sufficient to attach a pointer to each of the two tactile organs, when the magnitude of the change in distance is read on the optical observation device can be.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Vorrichtung zur Messung von Wandstärken als Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Abb. i zeigt in einer schematischen Aufrißansicht das erste Ausführungsbeispiel. Abb. 2 und 3 geben die vom Benutzer der Vorrichtung im optischen Beobachtungsgeräte wahrgenommenen Bilder wieder. In Abb. q. ist das zweite Ausführungsbeispiel im Mittelschnitt im Aufriß dargestellt, während in Abb. 5 ein Teil dieses Beispiels in abgeänderter Form im Seitenriß im Schnitt gezeichnet ist.In the drawing are two embodiments of the device for measurement of wall thicknesses shown as embodiments of the invention. Fig.i shows in a schematic elevation view the first embodiment. Fig. 2 and 3 give those perceived by the user of the device in the optical observation device Pictures again. In Fig.q. is the second embodiment in the middle section in It is shown in elevation, while in Fig. 5 a part of this example is shown in a modified form Shape is drawn in the side elevation in section.

Beim ersten Beispiel (Abb. i bis 3) besteht das optische Beobachtungsgerät aus zwei Fernrohren i und 2, die mit je einer in der Bildebene angebrachten planparallelen Glasplatte 3 bzw. q. ausgestattet und so auf einem gemeinsamen Träger 5 befestigt sind, daß ihre optischen Achsen parallel sind. Zur Vorrichtung gehören weiterhin zwei in Richtung ihrer Längsachsen beweglich gelagerte Taststifte 6 und 7. Der Taststift 6 trägt einen Zeiger 8, der Taststift 7 eine Längenteilung 9, die so aufgetragen sind, daß dann, wenn sich die Taststifte 6 und 7 in ihren Tastpunkten berühren, der Abstand des Zeigers 8 vom Nullstriche der Teilung 9 gleich dem Abstande der optischen Achsen der Fernrohre i und 2 ist. Die Glasplatte 3 trägt eine die optische Fernrohrachse bezeichnende Marke =o, die aus zwei Winkeln besteht, zwischen deren Scheiteln der bezeichnete Punkt liegt. Auf der Glasplatte q. ist die optische Ferurohrachse durch eine Pfeilspitze =i bezeichnet.In the first example (Fig. I to 3) there is the optical observation device from two telescopes i and 2, each with a plane-parallel one mounted in the image plane Glass plate 3 or q. equipped and so attached to a common carrier 5 are that their optical axes are parallel. The device still includes two in the direction of their longitudinal axes movably mounted stylus 6 and 7. The stylus 6 carries a pointer 8, the stylus 7 has a length division 9, which is applied in this way are that when the stylus 6 and 7 touch at their tactile points, the distance of the pointer 8 from the zero lines of the graduation 9 is equal to the distances of the optical axes of the telescopes i and 2 is. The glass plate 3 carries an optical The mark indicating the telescope axis = o, which consists of two angles, between their Vertex the designated point lies. On the glass plate q. is the optical ferro tube axis denoted by an arrowhead = i.

Um mit dem Geräte eine Wandstärke, beispielsweise die Dicke eines Bleches i2, zu messen, wird das Blech 12 so zwischen die beiden Taststifte 6 und 7 eingeführt, daß ihre beiden Tastpunkte das Blech =2 an der gewünschten Stelle in zwei auf einer Senkrechten zur Oberfläche des Bleches 12 gelegenen Punkten berühren. Der Träger 5 wird parallel zu den Taststiften 6 und 7 aufgestellt und in seiner Längsrichtung verschoben, bis das Bild des Zeigers 8 im Fernrohre i mit dem durch die Marke =o auf der Glasplatte 3 bezeichneten Punkte übereinstimmt. Alsdann. gibt im Fernrohre q. die Pfeilspitze =i auf dem Bilde der Teilung 9 -die gesuchte Dicke des Bleches an.In order to have a wall thickness with the device, for example the thickness of a Sheet i2 to measure, the sheet 12 is so between the two stylus 6 and 7 introduced that its two touch points the sheet = 2 at the desired point touch in two points located on a perpendicular to the surface of the sheet metal 12. The carrier 5 is set up parallel to the stylus 6 and 7 and in his Shifted longitudinally until the image of the pointer 8 in the telescope i with the through the mark = o on the glass plate 3 corresponds to the points marked. Then. gives in the telescope q. the arrowhead = i on the picture of the division 9 - the thickness you are looking for of the sheet.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel (Abb. q.) handelt es sich um die Bestimmung der Wandstärke eines mit Kühlrippen 13 versehenen Rohres =q.. Die Vorrichtung ist wie das erste Ausführungsbeispiel mit zwei Taststiften 6 und 7 ausgestattet, die gleichfalls einen Zeiger 8 bzw. eine Längenteilung 9 tragen. Der Taststift 6 ist gegen den Druck einer Feder 15 in einem Gehäuse 16 verschieblich gelagert, welches mit einem Fenster 17 und einer Laufrolle 18 versehen ist. Am Gehäuse =6 ist ferner ein als Bandgriff dienender Stab =g angebracht. Der Taststift 7 ist in eine= mit eiuem,Fenster 2o versehenen Führung 9,1 gelagert, wobei eine Zugfeder 22 das dem Tastpunkte gegenüberliegende Ende des Taststiftes 7 in die Führung 21 hineinzuziehen strebt. Das optische Beobachtungsgerät dieses Beispiels hat einen, Fuß 23, auf welchem in Stützen 24 ein T-förmig ausgebildetes Gehäuse 25 um eine waagerechte Achse drehbar gelagert ist. Zur Ausführung dieser Drehungen dient eine Schraube 26, mit welcher ein Ansatz 27 am Deckel 28 gegen den Druck einer Feder 29 tangential verscbieblich ist. Am Deckel 28 ist ein fünfseitiges Spiegelprisma 3o und im anderen T-Schenkel des Gehäuses 25 an einem Führungsstück 31 ein fünfseitiges Spiegelprisma 32 so befestigt, daß die durch im` Gehäuse 25 angebrachte Fenster 33 und 34 eintretenden Abbildungsstrahlen, welche parallel zueinander und senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Prismen. eintreten, einem Strahlenvereinigungssystem 35 zugeführt werden, welches die Strahlen in eine zum Strahleneintritt parallele Richtung ablenkt, die mit dem an den T-Schenkeln befindlichen Ansatzstutzen, des Gehäuses 25 übereinstimmt. Der Stutzen enthält ein. Fernrohrobjektiv 36 und ein in der Achsenrichtung verschiebliches Okular 37. Am Führungsstück 31 ist eine Schraube 38 angebracht, welche den. Deckel 39 des zweiten T- Schenkels durchsetzt und gegen den Druck einer Feder 40 mittels einer Mutter 41 verschieblich ist.In the second embodiment (Fig. Q.) It is the determination of the wall thickness of a tube provided with cooling fins 13 = q .. Like the first embodiment, the device is equipped with two styli 6 and 7, which also have a pointer 8 and a Length division 9 wear. The stylus 6 is mounted displaceably against the pressure of a spring 15 in a housing 16 which is provided with a window 17 and a roller 18. A rod = g serving as a strap handle is also attached to the housing = 6. The stylus 7 is mounted in a guide 9.1 provided with a window 2o, a tension spring 22 tending to pull the end of the stylus 7 opposite the tactile points into the guide 21. The optical observation device of this example has a foot 23 on which a T-shaped housing 25 is rotatably mounted about a horizontal axis in supports 24. A screw 26, with which a shoulder 27 on the cover 28 can be moved tangentially against the pressure of a spring 29, is used to carry out these rotations. A five-sided mirror prism 3o is attached to the cover 28 and a five-sided mirror prism 32 is attached to a guide piece 31 in the other T-leg of the housing 25 so that the imaging rays entering through the windows 33 and 34 in the housing 25, which are parallel to each other and perpendicular to the connecting line of the two prisms. enter, are fed to a beam combining system 35, which deflects the beams in a direction parallel to the beam entry, which coincides with the connecting piece located on the T-legs of the housing 25. The nozzle contains a. Telescope objective 36 and an ocular 37 displaceable in the axial direction. A screw 38 is attached to the guide piece 31, which the. Cover 39 of the second T- leg passes through and is displaceable against the pressure of a spring 40 by means of a nut 41.

Beim Gebrauche der Vorrichtung wird das Rohr 14 mit der zu messenden. Wandstelle auf den Taststift 7 gestützt und gleichzeitig das Gehäuse 16 am Handgriffe =9 in das Rohr 14 eingeführt, wobei die Rolle 18 die Wand berührt und die Feder 15 den Taststift 6 gegen die Wand drückt. Mit Hilfe der Mutter 41 wird das Prisma 32 so eingestellt, daß der Abstand der Achsen. der in die Fenster 33 und 34 eintretenden Abbildungsstrahlenbündel dem Abstaude des Zeigers 8 vom Nullpunkte der Teilung 9 gleicht, wenn man sich die beiden Taststifte 6 und 7 in, ihren Tastpunkten berührend denkt. Alsdann wird durch Drehen der Schraube 26 das Gehäuse 25 gegenüber dem Fuße 23 geschwenkt, bis die optische Achse des aus dem Objektiv 36 und dem Okular 37 bestehenden Fernrohrs mit der Bewegungsrichtung der Taststifte 6 und 7 einen rechten Winkel bildet. Die vom Taststifte 6 kommenden Abbildungsstrahlen werden vom Prisma 32, die vom Taststifte 7 kommenden Abbildungsstrahlen vom Prisma 3o dem Strahlenvereinigungssystem 35 und von diesem dem Fernrohrobjektive 36 zugeführt, so daß sich die entstehenden Bilder des Zeigers 8 und der Teilung 9 im Bildfelde des Fernrohrs überdecken. Das Okular 37 ist zu verschieben, bis der Beobachter diese Bilder scharf sieht. Er kann nun unmittelbar die gesuchte Wandstärke ablesen, indem er die relative Lage des Bildes des Zeigers 8 am Bilde der Teilung 9 ermittelt.When using the device, the tube 14 is to be measured with the. Wall point supported on the stylus 7 and at the same time the housing 16 on the handles = 9 inserted into the tube 14 with the roller 18 touching the wall and the spring 15 presses the stylus 6 against the wall. With the help of the nut 41, the prism 32 set so that the distance between the axes. those entering windows 33 and 34 Imaging ray bundle the distance of the pointer 8 from the zero point of the graduation 9 is the same if you put the two stylus pins 6 and 7 in, touching their tactile points thinks. Then, by turning the screw 26, the housing 25 is opposite the foot 23 pivoted until the optical axis of the lens 36 and the eyepiece 37 existing telescope with the direction of movement of the styli 6 and 7 a right Angle forms. The imaging rays coming from the stylus 6 are from the prism 32, the imaging rays coming from the stylus 7 from the prism 3o the ray combining system 35 and fed from this to the telescope objective 36, so that the resulting Cover images of the pointer 8 and the division 9 in the field of view of the telescope. That The eyepiece 37 is to be shifted until the observer sees these images clearly. He can now read off the wall thickness you are looking for by looking at the relative position of the Image of the pointer 8 determined from the image of the division 9.

In Abb.5 ist eine andere Ausführungsform des Teils der Vorrichtung wiedergegeben, welche mit den Taststiftern ausgerüstet ist. Hierbei ist der Taststift 6 in einem Gehäuse 42 verschieblich, welches sich mit zwei Laufrollen 43 gegen die gegenüberliegende Wand des Rohres 14 stützt. Der Taststift 7 ist mit einer Hülse 44 verbunden, in welcher ein Maßstab 45 mittels einer Schraube 46 gegen den Druck einer Feder 47 verschieblich gelagert ist. Die Hülse 44 ist in, einem Gehäuse 48 gelagert, wobei eine Feder 49 diese Hülse 44 nach der Seite des T#istpunktes hin zu verschieben strebt. Am Gehäuse 48 sind Stützen 5o angebracht, mit welchen das Gehäuse 48 auf das Rohr 14 so aufgesetzt werden kann., daß die Bewegungsrichtung des Taststiftes 7 radial verläuft. Der Maßstab 45 trägt eine Längenteilung 9, der Taststift 6 einen Zeiger B.In Fig.5 is another embodiment of the part of the device reproduced, which is equipped with the styli. Here is the stylus 6 slidable in a housing 42, which with two rollers 43 against the opposite wall of the tube 14 supports. The stylus 7 is with a sleeve 44 connected, in which a scale 45 by means of a screw 46 against the pressure a spring 47 is slidably mounted. The sleeve 44 is in a housing 48 stored, with a spring 49 this sleeve 44 to the side of the T # istpunktes out seeks to move. On the housing 48 supports 5o are attached, with which the Housing 48 can be placed on the tube 14. That the direction of movement of the stylus 7 extends radially. The scale 45 has a length division 9, the Stylus 6 a pointer B.

Bei der Benutzung dieser Vorrichtung kann die Anpassung des Abstandes des Zeigers 8 vom Nullpunkte der Teilung 9 an den Abstand der Achsen der in das Beobachtungsgerät eintretenden Abbildungsstrahlenbündel durch Drehen der Schraube 46 erfolgen. Im übrigen geht der Meßvorgang in der gleichen Weise vor sich wie bei dem Geräte in, der vorher beschriebenen Ausführungsform.When using this device, the adjustment of the distance of the pointer 8 from the zero point of the graduation 9 to the distance between the axes of the Observation device entering imaging beam by turning the screw 46 take place. Otherwise, the measuring process proceeds in the same way as in the device in, the previously described embodiment.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Device for measuring wall thicknesses with the help two tactile organs embodying the measuring path, one of which is a pointer and the other has a length division, and at least one of which is in the direction the measuring section is movable, characterized in that the pointer and the division are arranged at least approximately in the extension of the measuring section and a. Optical observation device for determining the relative position of the pointer opposite serves to divide.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the optical observation device containing two telescopes with parallel optical axes, whose. Positions are indicated by sight marks attached in the image planes.

3: Device according to claim i, characterized in that the optical observation device contains a telescope, in front of which lens a = ray combining system is connected is, which two imaging beams deflected by means of mirror systems with before the deflection feeds parallel axes to the objective.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the distance between the axes in the optical Observation device entering imaging beam is variable.