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Verfahren und Einrichtungen zum Vergleich der Umrißform eines profilierten
Körpers mit der Sollform des Umrisses Bei der Herstellung profilierter Körper nach
Formlehren, wie sie insbesondere bei Drehkörpern vielfach üblich ist, macht der
Vergleich mit der Lehre, sei es auf der Drehbank oder der Schleifmaschine, besondere
Schwierigkeiten deshalb, weil das Zusammenbringen der Lehre und des Werkstücks erst
dann möglich ist, wenn beide Teile weitgehend miteinander übereinstimmen. Man hat
deshalb den Vergleich auch dadurch vorgenommen, daß man das Werkstück in eine Ebene
abgebildet hat, in der sich in entsprechender Lage und Größe eine Lehre befindet
oder in die eine Lehre abgebildet wird, so daß man aus dem Vergleich der entsprechenden
Umrisse den erreichten Bearbeitungszustand erkennen kann. Dabei ist es bei entsprechender
Anpassung der Einrichtung möglich, an Stelle der Lehre auch ein fertiges, genau
maßhaltiges Werkstück zu setzen. Es ist auch ein Verfahren bekanntgeworden, bei
dem ein reelles, frei im Raum schwebendes Bild eines auf photographischem Wege hergestellten
Lehrennegativs zum Vergleich mit dem Werkstück benutzt wird, um mit der Lehre in
das Werkstück eindringen zu können, ein Verfahren, das zur Herstellung des Vergleichsnegativs
und zu dessen Abbildung im Raum verhältnismäßig umständlicher Einrichtungen bedarf.
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Gemäß der Erfindung erhält man ein einfacheres und sehr zweckmäßiges
Verfahren, wenn man die miteinander zu vergleichenden Formen, sei es eines
Werkstücks
mit einer Lehre oder mit einem anderen, als Normalform benutzten fertigen Werkstück,
unter Einschaltung einer mindestens eine Lichtteilungsfläche enthaltenden Spiegelfolge
betrachtet, die eine seitliche Versetzung mindestens der von der einen Form kommenden
Abbildungsstrahlen bewirkt. Als geeignete Spiegelfolge kann z. B. ein rhombisches
Spiegelprisma Verwendung finden, dessen dem Auge des Beobachters zu liegende Spiegelfläche
teilweise lichtdurchlässig ausgebildet ist, so daß ein Durchblick durch dieselbe
in gerader Richtung möglich ist.
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Mit dem der Erfindung entsprechenden Verfahren gelingt es somit auf
einfache Weise, im Gesichtsfeld des Beobachters, - in dem einmal ein direkt gesehenes
Bild der einen Form und außerdem ein virtuelles Bild der anderen Form dargeboten
wird, die Umrißlinien der beiden Formen zur Berührung miteinander zu bringen oder
sie sogar einander überschneiden zu lassen, ohne die Körper selbst miteinander zur
Berührung bringen zii müssen. Das Verfahren sei an Hand der Abb. z bis 4: der Zeichnung
näher erläutert, von denen Abb.2 eine zur Ausübung des Verfahrens dienende Einrichtung
in einem Aufrißschnitt darstellt; Abb. i gibt zwei miteinander zu vergleichende
Formen im Aufriß wieder, während Abb.3 und q. im Gesichtsfeld des Beobachters dargebotene
Bilder der Formen darstellen; Abb. 5 zeigt zwei andere miteinander zu vergleichende
Formen und Abb. 6 die Erscheinung derselben im Gesichtsfeld einer Einrichtung nach
Abb. 7; Abb. ä und g geben zwei weitere Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur
Ausübung des der Erfindung entsprechenden Verfahrens wieder.
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Es sei mit a in Abb. z ein Tragzapfen bezeichnet, dessen Umriß mit
Hilfe einer Lehre b geprüft werden soll. Zu dieser Prüfung soll die in Abb. 2 dargestellte
Einrichtung dienen, die im wesentlichen aus einem auf einer Säule c befestigten
rhombischen Spiegelprisma d mit den Spiegelflächen d1 und dz besteht. Die
Fläche dl ist halbdurchlässig verspiegelt, und auf die Rückseite der Fläche d1 ist
ein Ergänzungsprisma e gekittet. Als Lichtentrittsflächen dienen einmal die Fläche
ei des Ergänzungsprismas e und die mit d3 bezeichnete Fläche des Prismas d. Stellt
man diese Einrichtung gegenüber dem Zapfen a auf, dessen Umriß geprüft werden soll,
bringt innerhalb einer die Zapfenachse enthaltenden Ebene im Abstand u vom Zapfen
die Lehre b an und blickt von f aus senkrecht gegen die mit d4 bezeichnete
Fläche des Prismas d, so wird dem Auge das in Abb. 3 wiedergegebene Bild dargeboten,
sofern der Zapfen bereits maßhaltig bearbeitet ist. Das Auge sieht einmal durch
die Spiegelfläche d1 hindurch die Lehre b unmittelbar und über die Spiegelflächen
d1 und d2 ein virtuelles Bild des Zapfens a, das zweimal umgekehrt ist, also wieder
aufrecht steht. Um zwischen dem Auge und der Lehre b sowie zwischen dem Auge und
der Umrißlinie des Zapfens a die gleiche optische Weglänge zu erzielen, ist auf
die Fläche d3 des Prismas d noch ein Glasstreifen g von entsprechender Ausdehnung
in der Richtung des Lichtwegs aufgekittet. Ist der Umriß des Zapfens a nicht maß-,
haltig bearbeitet, so schließen die Umrisse der Lehre b und des Zapfens
a im Gesichtsfeld des Beobachters nicht in der in Abb. 3 gezeigten Weise
aneinander an. Es bleiben an den Stellen, an denen vom Zapfen zuviel abgearbeitet
ist, weiße Stellen zwischen den beiden grau erscheinenden Bildern a` und b'. Diejenigen
Stellen, an denen vom Zapfen a noch nicht genug abgearbeitet ist, erscheinen dunkler
als die einzelnen Bilder, da an diesen Stellen beide einander überdecken. Es ergibt
sich dann etwa ein Bild, wie es Abb. q. zeigt. Die dunklen (schwarzen) Stellen im
Gesichtsfeld lassen also ohne weiteres erkennen, an welchen Stellen vom Werkstück
noch abzuarbeiten ist.
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Will man ein Werkstück nicht mit einer Lehre, sondern mit einem bereits
maßhaltig fertig bearbeiteten Musterstück vergleichen, also mit einer Form, die
nicht, wie eine Lehre, das Gegenstück der herzustellenden Form darstellt (s. Abb.
5), so gelingt das mit der Einrichtung nach Abb. 2 nicht. Sorgt man aber durch entsprechende
Anordnung der Spiegelflächen dafür, daß in einem der an verschiedenen Stellen in
die Spiegelfolge eintretenden und gemeinsam aus ihr austretenden Strahlenbündel
eine Bildumkehr bewirkt wird, wobei eine bildliche Übereinanderlagerung der beiden
Formen zustande kommt, wie es in Abb. 6 dargestellt ist; so gelingt auch ein solcher
direkter Vergleich mit dem Verfuhren gemäß der Erfindung.
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Eine entsprechende Betrachtungseinrichtung ist in Abb. 7 wiedergegeben.
Die verlangte Spiegelfolge wird hier mit zwei rechtwinkligen Dreieckprismen
h und i erzielt, deren aneinanderstoßende Kathetenflächen lal und
il so ausgebildet sind, daß die auf sie auftreffenden Strahlenbündel zum Teil gespiegelt
und zum Teil durchgelassen werden. Das im oberen Teil der Spiegelfolge eintretende
Strahlenbündel, dessen Achsenstrahl mit A bezeichnet ist, wird dann zweimal gespiegelt,
während das im unteren Teil eintretende Bündel, dessen Achse mit B bezeichnet ist,
nur einmal gespiegelt wird, so daß also durch das obere Strahlenbündel ein aufrechtes
virtuelles Bild der einen Form und durch das untere Strahlenbündel ein umgekehrtes
virtuelles Bild der anderen Form erzielt wird. Beide Bilder werden entsprechend
der Abb. 6 übereinandergelagert. Durch Abstandsänderung beider Formen voneinander
können die Bilder, sofern das Werkstück maßhaltig bearbeitet ist, völlig zur Deckung
miteinander gebracht werden.
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Um im Bild das Vergleichsstück vom Werkstück leicht unterscheiden
zu können, ist es zweckmäßig, verschiedene Farbfilter in die Abbildungsstrahlengänge
einzuschalten, und zwar am besten komplementär, z. B. blaugrün und orange gefärbte
Filter. Bei der Einrichtung nach Abb. 7 sind zwei solche Filter j und h an
den Prismen lt und i befestigt.
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Fügt man zu den Spiegelfolgen noch optische Vergrößerungssysteme hinzu,
so lassen sich auch
besonders kleine Teile miteinander vergleichen.
Im allgemeinen genügt die Hinzufügung zweier gleicher Lupen, von denen man je eine
vor eine der Lichteintrittsöffnungen der Spiegelfolge schaltet. Dann kann man als
Augenort hinter der Spiegelfläche die hintere Brennebene der Lupen wählen, so daß
die Betrachtung der Gegenstände im telezentrischen Strahlengang erfolgt. Ein solches
Vergrößerungssystem ist in Abb. 7 punktiert angedeutet. Das System besteht hier
aus zwei Lupen L und m, deren hintere Brennebene in F'-F' liegt, in deren
Nähe das Auge des Beobachters zu bringen ist. Reicht die Lupenvergrößerung nicht
aus, so schaltet man noch ein Fernrohr vor das Auge und hat dann die Wirkung einer
Fernrohrlupe. Handelt es sich um weit entfernte Gegenstände, so benutzt man nur
das Fernrohr ohne die Lupen.
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In Abb. 8 ist eine Spiegeleinrichtung dargestellt, die aus drei Prismen
n, o und p zusammengesetzt ist. Die mit n1 und p1 bezeichneten Trennflächen
sind halbdurchlässig verspiegelt. Da bei dieser Einrichtung beide Vergleichsstrahlengänge,
bevor sie ins Auge gelangen, eine zweimalige Spiegelung erfahren, ist diese Einrichtung
ebenso wie die nach Abb. 2 zum Vergleich eines Werkstücks mit einer Lehre geeignet.
Ergänzt man den Prismenkörper durch ein in der Zeichnung punktiert angedeutetes
Prisma q, das an das Prisma p unter Schaffung einer halbdurchlässigen Fläche
q1 angekittet ist, so stehen drei Lichteintrittsflächen no, po und q, zur Verfügung.
Ein durch die Fläche q" eintretendes Strahlenbündel erfährt im ganzen nur eine einmalige
Spiegelung, und zwar an der Hypothenusenfläche des Prismas q, also eine Umkehrung.
Bei der Benutzung der Prismen iz und q oder p und q zur Beobachtung
kann man daher mit dem Prismenkörper wie mit der Einrichtung nach Abb. 7 auch einen
Vergleich des Werkstücks mit einem Musterstück selbst durchführen.
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Zur Erleichterung der Benutzung einer Spiegelfolge mit drei Eintrittsöffnungen
für die Strahlenbündel ordnet man zweckmäßig vor den Strahleneintrittsöffnungen
zwei Fenster im Abstand zweier einander benachbarter Eintrittsöffnungen an und macht
die Spiegelfolge gegenüber diesen Fenstern so verschiebbar, daß wahlweise entweder
das eine oder das andere Paar nebeneinanderliegender Eintrittsöffnungen hinter die
Fenster zu liegen kommt.
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Abb. 9 zeigt z. B. ein der ergänzten Spiegelfolge nach Abb. 8 entsprechendes
Prismensystem r in zwei verschiedenen Stellungen, von denen die eine ausgezogen
und die andere gestrichelt gezeichnet ist. Zwischen diesen beiden Stellungen kann
das Prismensystem gegenüber einer festen Wand s verschoben werden, die mit zwei
Fenstern s1 und s2 ausgestattet ist, vor die in jedem Fall die beiden miteinander
zu vergleichenden Formen gebracht werden. Handelt es sich dabei um den Vergleich
eines Werkstücks mit einem fertigen Muster (s. Abb. 5), so wird das System r in
die ausgezogen gezeichnete Stellung gebracht. Handelt es sich dagegen um den Vergleich
des Werkstücks mit einer Lehre (s. Abb. i), so wird das System r in die gestrichelt
gezeichnete Stellung gebracht. In die Fensteröffnungen s1 und s2 sind noch achromatische
Linsen t1 und t2 eingesetzt, und mit dem Prismensystem r ist eine Augenlinse t3
fest verbunden, so daß sie an der Verschiebebewegung des Systems r teilnimmt. Durch
sie erfolgt der Einblick in das Prismensystem.