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Einrichtung zur Prüfung der Innenflächen von Hohlkörpern mit zylindrischer
oder konischer Gestalt Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Prüfung der Innenflächen
von Hohlkörpern mit zylindrischer oder konischer Gestalt. durch Beobachtung des
von dieser Fläche entworfenen Spiegelbildes eines Objektes. Bei den bekannten Einrichtungen
dieser Art ist .der zu prüfende Hohlkörper so gelagert, daß er um seine Achse gedreht
werden kann. In einigem Abstand vor dem Hohlkörper und dessen Achse senkrecht kreuzend
ist ein Objektstrich angebracht, .dessen von der Innenfläche des Hohlkörpers entworfenes
Spiegelbild betrachtet wird. Erfährt während der Drehung des Hohlkörpers das Spiegelbild
an einer Stelle eine Verzerrung, so ist dies ein Anzeichen dafür, daß der sie verursachende
Teil der Innenwandung außerhalb des Zylinder- oder Konusmantels liegt, dem die übrige
Innenfläche angehört. Eine derartige Einrichtung hat jedoch :den. Nachteil, daß
sie nur den Zustand einer Bohrungshälfte auf einmal zeigt; außerdem muß während
der Beobachtung der zu prüfende Hohlkörper einer Drehung unterworfen werden.
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Ferner ist es bekannt, durch .den Hohlkörper hindurch ein von einer
Lichtquelle ausgesandtes gerichtetes Strahlenbündel zu werfen, um es auf einem Schirm
nach Stellen zu untersuchen, an denen es durch Krümmun-` gen. beschnitten wird.
Dieses Verfahren gibt nur Aufschluß darüber, ob eine Bohrung gerade oder krumm ist,
wobei mit Hilfe von in der Bohrung verschiebbaren Blendenbuchsen sich der Scheitelpunkt
der Krümmung ermitteln läßt.
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Schließlich ist, um den Krümmungszustand der ganzen Bohrung mit allen
Einzelheiten nicht nur unmittelbar sichtbar machen, sondern auch gleichzeitig quantitativ
beurteilen zu können, eine Einrichtung vorgeschlagen worden, bei der als Objekt
eine punktförmige Lichtquelle dient, die auf der Achse des Hohlkörpers
liegt
und so angeordnet ist, daß die von ihr ausgesandten Lichtstrahlen nach einer einmaligen
oder mehrmaligen Spiegelung an der Innenwandung des Hohlkörpers den Hohlkörper verlassen,
so daß das an der gesamten Innenfläche gespiegelte Bild der Lichtquelle bei einmaliger
Spiegelung dem Beobachter oder auf einer photographischen Aufnahme in Gestalt eines
Ringes, bei mehrmaliger Spiegelung in Gestalt mehrerer Ringe erscheint, wobei sich
nur dann Unregelmäßigkeiten und merkbare Abweichungen von der Form eines Kreises
ergeben, wenn die Innenwandung von der Zylinder- oder Konusmantelform abweicht.
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Bei der zuletzt genannten Einrichtung läßt sich mit Vorteil nach der
Erfindung ein solches optisches System verwenden, das von der punktförmigen Lichtquelle
eine Anzahl hintereinanderliegender Bilder entwirft, die dem Beobachter bei einer
einwandfreien Innenfläche des Hohlkörpers als konzentrische Ringe erscheinen. Für
eine derartige Prüfeinrichtung kann entweder ein optisches System, das chromatisch
nicht korrigiert ist und von dem nur eine kreisringförmige Zone wirksam ist, oder
ein System benutzt werden, das sphärisch nicht korrigiert ist und von dem nur eine
Mehrzahl von kreisringförmigen Zonen wirksam ist.
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Die von der Zylinder- oder Konusmantelfläche auftretenden Abweichungen
lassen. sich auch besonders deutlich sichtbar machen, wenn nach der Erfindung die
einzelnen Zonen der Innenwandung des Hohlkörpers von verschiedenfarbigem Licht getroffen
werden, dessen einzelne Farben so zueinander abgestimmt werden können, daß das Spiegelbild
der Lichtquelle bei einer einwandfreien Innenfläche als ein nahezu weißer oder gleichmäßig
gefärbter, aus den einzelnen Farben vollkommen gemischter Kreisring erscheint, dagegen
bei einer fehlerhaften Innenwandung als ein aus mindestens zwei voneinander verschieden
gefärbten Kreisringen bestehendes elliptisch geformtes Ringbild, bei dem sich aus
der Lage der großen Achse der Ellipse und aus der Farbe des seitlich verschobenen
Kreisringes die dieses elliptische Ringbild erzeugenden Wandungsstellen sowie das
Maß ihrer Abweichung von dem Zylinder- oder Konusmantel von dem Beobachter bestimmen
lassen.
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Zum Arbeiten mit farbigem Licht ist es vorteilhaft, ein Filter in
den Strahlengang der Lichtquelle einzuschalten, das aus einer Mehrzahl von verschiedenfarbigen,
konzentrisch zueinander und zu der Hohlkörperachse angeordneten ringförmigen Filtern
besteht.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsforrn für eine mit
verschiedenfarbigem Licht arbeitende Einrichtung -ergibt sich, wenn nach der Erfindung
ein solches optisches System verwandt wird, daß die durch dieses System bewirkte
Strahlenvereinigung so ist, daß einerseits Strahlenbündel, die in ein und derselben
Zone aus ihm heraustreten, je nach ihrer Wellenlänge, und daß andererseits Strahlenbündel
ein und derselben Wellenlänge je nach der Zone des Systems, in der sie aus ihm heraustreten,
einen verschiedenen Vereinigungspunkt haben, so daß in einer hinter dem System liegenden
engen Blende eine Mehrzahl von Strahlenbündeln ihren Vereinigungspunkt haben, von
denen jeder je nach seiner Neigung gegen die Achse von einer bestimmten Farbe ist.
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Der Gegenstand der Erfindung läßt sich mit Vorteil zur Bestimmung
der Seelenverkrümmung von Gewehr- und Geschützläufen anwenden, da sich, insbesondere
mit einer mit verschiedenfarbigem Licht arbeitenden Priifeinrichtung, die Stelle
der größten Durchbiegung an Hand .der Farbe des aus dein eigentlichen Kreisring
ausgewanderten Ringes von einem der beiden Rohrenden aus finit größer Genauigkeit
bestimmen lüßt, wobei gleichzeitig durch die Richtung, in der der farbige Ring ausgewandert
ist, eine die ge-(crümmte Achse enthaltende Ebene angegeben wird, in der eine dem
Maße der Auswand erun,g des Ringes entsprechende Kraft zur Zurückbiegung des Laufes
wirken muß.
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Wird das von der Innenwandung des Hohlkörpers gespiegelte Bild mit
einem Fernrohr betrachtet, was bei geeigneter Größe der Eintrittsöifnung des Fernrohres
einer Vergrößerung der Augenpupille entspricht, so ist dieses auf die Lichtquelle
selbst oder ihr Bild scharf einzustellen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf zylindrische und konische
Hohlkörper mit kreisförmiger Leitlinie beschränkt; die Leitlinie kann auch z. B.
elliptisch sein.
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Der Gegenstand der Erfindung ist an Hand der Abb. i bis io .d-er Zeichnung
erläutert, und zwar zeigt Abb. i in schematischer Darstellung eine der Erfindung
zugrunde liegende Einrichtung mit einer auf der Hohlhörperachse liegenden Lichtquelle,
Abb.2 das Spiegelbild der Lichtquelle nach Abb. i, Abb.3 eine erfindungsgemäße Einrichtung
mit einer Anzahl hintereinanderliegender Bilder der Lichtquelle, Abb.4 ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach Abb.3.
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Abb. 5 eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem in den Strahlengang
eingeschalteten Filter, Abb. G ein weiteres Ausfiilirungsbeispiel der Einrichtung
nach Abb. 5,
Abb. 7 das Spiegelbild der Lichtquelle bei gekrümmter
Hohlkörperachse, Abb. 8 .das Schema eines ein farbiges Lichtbündel erzeugenden optischen
Systems gemäß der Erfindung, Abb. 9 eine Gewehrlaufprüfeinrichtung mit einem optischen
System nach Abb. 8 und Abb. io ein entsprechend dem Schema nach Abb. 8 ausgeführtes
optisches System.
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In Abb. i ist in schematischer Darstellung die Wirkungsweise einer
der Erfindung zugrunde liegenden, schon vorgeschlagenen und daher nicht mehr den
Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Einrichtung veranschaulicht, und
zwar ist mit i ein Rohr mit zylindrischer Innenwandung bezeichnet, auf dessen Achse
eine als Objekt dienende punktförmige Lichtquelle L liegt, deren ausgesandte Lichtstrahlen
auf die Innenwandung auftreffen und nach Spiegelung aus dem Rohr heraustreten. Werden
die aus dem Hohlkörper austretenden Lichtstrahlen unmittelbar von dem Auge eines
Beobachters aufgefangen, so erblickt dieser bei genügender Größe der Augenpupille
oder Anwendung eines Fernrohres außer der Lichtquelle L ihr Spiegelbild in Gestalt
eines Kreisringes R, wie Abb.2 zeigt, der durch einmalige Spiegelung der Lichtquelle
an der gesamten Innenwandung des Hohlkörpers zustande kommt, und zwar erscheint
als erstes Spiegelbild der Lichtquelle L eine leuchtende Kreisringlinie R mit der
Lichtquelle als Mittelpunkt, der die Punkte P und P' der Zeichenebene angehören.
Weitere Spiegelbilder der Lichtquelle ergeben sich als konzentrische Ringe R1 usw.
durch mehrmalige Spiegelung, denen die Punkte P1 und PI', P2 und P2 usw. der Zeichenebene
angehören. Der Bereich, innerhalb dessen der erste Ring R in ganzer Ausdehnung sichtbar
ist, ist durch den Innenraum eines Kegels mit ,den Mantellinien SP und SP' gegeben,
für den zweiten Ring ergibt sich der Innenraum eines Kegels mit den Mantellinien
S1, P1 und S1', Pi', so daß der Sichtbarkeitskegel mit steigender Ordnungszahl des
Bildes immer kürzer wird. - Weicht die Innenwandung von der Form eines Zylindermantels
ab, so macht sich dies dem Beobachter dadurch bemerkbar, daß das Bild .der Lichtquelle
von der Form eines Kreises abweicht. Eine geringe Abweichung der Lichtquelle von
der Achse des Hohlkörpers ergibt eine einem Kreis angenäherte Spiegelbildkurve,
die exzentrisch zu der Hohlkörperachse versetzt liegt.
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Die Abb. 3 und q. zeigen je eine Einrichtung, `bei der erfindungsgemäß
ein solches optisches System benutzt wird, durch das von der Lichtquelle L eine
Anzahl hintereinanderliegender Bilder entworfen werden, die ihrerseits als Prüfobjekte
dienen, wobei die Anordnung so getroffen sein kann, .daß das von der Lichtquelle
durch das optische System entworfene virtuelle Bild als Prüfobjekt dient. In Abb.3
ist zu diesem Zweck die dem Rohr i zugekehrte Linse 5 des zweilinsigen Kondensorsystems
q., 5 chromatisch nicht korrigiert. Durch eine hinter dieser Linse in den Strahlengang
eingeschaltete enge kreisringförmige Blende 7, die auch unmittelbar auf der Oberfläche
der Linse 5 vorgesehen sein könnte, ist von ihr nur eine kreisringförmige Zone 8
wirksam, so daß die verschiedenen Zonen der Innenwandung des Rohres von verschiedenfarbigem
Licht getroffen wer--den, wobei die auf der Rohrachse liegenden Schnittpunkte der
Strahlenbündel gleicher Wellenlänge L" ... L,. als Prüfobjekte dienen. Bei
einem einwandfreien Rohr liegen ihre Ringbilder, von denen die Punkte P", P"' .
. . P,., P,.' der Zeichenebene angehören, hintereinander und erscheinen dem Beobachter
als konzentrische Ringe.
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Nach Abb.4 ist die dem Rohr zugekehrte Linse g' des zweilinsigen KondensorsYstems
q., 5' sphärisch nicht korrigiert und von ihr nur eine Mehrzahl von kreisringförmigen
Zonen wirksam, von denen übersichtshalber in der Zeichnung drei Zonen 9, io und
i i veranschaulicht sind. Die auf der Rohrachse liegenden Schnittpunkte der Strahlenbündel
der einzelnen Zonen sind mit L1, L2 und L3 bezeichnet, deren Ringbilder, von denen
die Punkte p1, pl'; p2, p2' und p3, p@3 der Zeichenebene angehören, ebenfalls hintereinanderliegen
und dem Beobachter als konzentrische Ringe erscheinen.
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In Abb.5 ist .die Wirkungsweise einer Einrichtung veranschaulicht,
bei der zwischen der Lichtquelle L und dem in größerem Maßstab dargestellten Rohr
i ein Filter 12 eingeschaltet ist, das aus drei verschiedenfarbigen, konzentrisch
zueinander und zu der Rohrachse angeordneten Filtern 121, 122 und 12,3 besteht,
die so bemessen sind, daß die Innenwandung des Rohres in .drei gleiche, verschieden
gefärbte Zonen 13, 14 und 15 unterteilt wird. Bei einem einwandfreien Rohr erblickt
der Beobachter außer der Lichtquelle L einen gleichmäßig gefärbten Kreisring R,
wie Abb. 2 zeigt; weicht jedoch die Innenwandung von der Form des Zylindermantels
infolge einer Durchbiegung des Rohres ab, so macht sich dies dem Beobachter dadurch
bemerkbar, daß außer .dem Kreis= ring R ein zu diesem seitlich verschobener Kreisring
R' sichtbar ist, der in der Farbe .der mittleren Zone 14 der Innenwandung erscheint,
während der andere Kreisring in der Mischfarbe sichtbar ist, die durch die Farben
der beiden äußeren Zonen 13 und 15 der Innenwandung gegeben ist, wie Abb. 7 zeigt.
Durch
die Richtung des seitlich verschobenen Ringes R' ist eine die gekrümmte Achse des
Rohres enthaltende Ebene angegeben, in der dann eine Kraft zum Zurückbiegen des
Rohres wirken muß.
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Abb. 6 zeigt eine Einrichtung, die in ihrer Wirkungsweise der nach
Abb.5 entspricht, nur mit dein Unterschied, daß das Filter 12' in den Strahlengang
der Lichtquelle hinter dem zweilinsigen Kondensorsystem 4., 5" eingeschaltet ist,
und zwar an einer Stelle, wo bei der Prüfung von Rohren mit sehr kleinen Durchmessern
ein Filter mit weit größerem Durchmesser als ein solches, das unmittelbar vor dem
Rohr in den Strahlengang eingeschaltet würde, verwandt werden kann.
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In Abb.8 ist die Wirkungsweise einer Einrichtung wiedergegeben, bei
der durch eine Linse 16 eine solche Strahlenvereinigung der von der punktförmigen
Lichtquelle L ausgesandten Lichtstrahlen bewirkt wird, daß einerseits Strahlenbündel,
die in ein und derselben Zone der Linse aus ihr austreten, je nach ihrer Wellenlänge,
und daß andererseits Strahlenbündel ein und derselben Wellenlänge je nach der Zone
der Linse, in der sie aus ihr austreten, einen verschiedenen Vereinigungspunkt haben,
so daß in der hinter der Linse liegenden engen Blende 2 eine Mehrzahl von Strahlenbündeln
ihren Vereinigungspunkt haben, von denen jeder je nach seiner Neigung gegen die
Achse von einer bestimmten Farbe ist, d. h. es wird ein optisches System benutzt,
das einerseits chromatisch so über-oder unterkorrigiert ist, daß beispielsweise
die roten Lichtstrahlen im achsennahen Gebiet die Lichtquelle am Orte der Blendenöffnung
der Blende 2 abbilden, während die Lichtstrahlen kürzerer Wellenlänge am Orte dieser
Blendenöffnung keine Bildpunkte haben, sondern diese nur mit geringer Intensität
durchsetzen, und andererseits so sphärisch unter- oder überkorrigiert ist, daß von
den roten Lichtstrahlen nur die achsennahen schwach geneigten die Blendenöffnung
durchsetzen, während die Lichtstrahlen kürzerer Wellenlänge erst dann die Blendenöffnung
durchsetzen können, wenn sie eine bestimmte Neigung gegen die Achse haben.
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Abb. 9 zeigt eine Einrichtung zum Prüfen eines Gewehrlaufes 17. Die
Lichtquelle L wird zunächst durch Lias zweilinsige Kondensorsystem 4, 5" am Orte
einer engen Blende 18 abgebildet, .die ihrerseits durch das in Abb. 8 beschriebene
optische System 16 am Orte der engen Blende 2 abgebildet und vom Beobachter betrachtet
wird. Die von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen können auch noch durch
einen in den Strahlengang zwischen der Blende 2 und dem Rohr 17 eingeschalteten
Spiegel um 9o° abgelenkt «-erden, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die Baulänge
der Einrichtung wesentlich zu verkürzen.
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In Abb. io und in der untenstehenden Tafel ist ein aus vier Menisken
bestehendes optisches System angegeben, das die in Abb.8 aufgestellten Bedingungen
erfüllt und besonders einfach in seiner Herstellung ist, da die einzelnen zweilinsigen
Menisken miteinander übereinstimmen. Bei diesem System sind die hohlen Seiten der
beiden inneren 1-Zeniskeii einander zugekehrt, während bei den beiden äußeren Menisken
die hohlen Seiten einander abgekehrt liegen.
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Das optische System hat folgende Daten, die Längen sind in Millimetern
angegeben.
| Dicken u. Glasarten |
| Radien Abstände 11,t v |
| yi = - 8907 |
| di _-_ 1,45 I7287 28,4 |
| y., = 0c |
| i,63 1,5161 64,0 |
| y3 = - 7.137 |
| d3 ---- 1,oo Luft |
| 7t = + 7,137 |
| d4 - 1,63 1,5161 64,0 |
| yJ @ w |
| d, 1,45 1,7287 28,4 |
| 7s = + 8>907 |
| d6 3,00 Luft |
| 77 = - 8907 |
| d7 = 1,45 1,7287 28,4 |
| ys pp |
| d, - 1,63 1,5161 64,0 |
| yo =-7J37 |
| d, .--_ 1,oo Luft |
| yio=+7,137 |
| dio _-_ 1,63 1,5161 64,0 |
| yll 00 |
| dil = 1,45 1,7287 28,4 |
| y1= - = + 8,907 |
Die freien öffnungen der Linsen betragen
5,0 mm. Die Blenden 2 und 18 haben
je eine Blendenöffnung mit einem Durchmesser von o,2 mm und befinden sich jeweils
in einer Entfernung b, bzw. b. von 197,5 mm von dem System. Der Gewehrlauf, von
dein vorausgesetzt ist, daß er eine Länge von 635 min und eine lichte Öffnung von
etwa 7,81111n hat, ist in einer Entfernung von 317,5 mm von der gewehrlaufseitigen
Blende 2 aufgestellt.