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Ablesevorrichtung für Maßstäbe
Die Erfindung betrifft eine Ablesevorrichtung
für Maßstäbe mit einem längs des Maßstabes (Grundmaßstabes) relativ zu diesem verschiebbaren,
wenigstens ein Intervall des Maßstabes unterteil enden Feinmaßstab, und optischen
Element ten zur Projektion wenigstens eines Grundmaßstabausschnittes in ein Ablesefenster.
Solcdhe Vorrichtungen sind als Ablesemikroskope bekannt. Es fällt hier stets ein
Grobmaßstabstrich in den Bereich des Feinmaßstabes, und dieser Grobmaßstabstrich
kann deshalb als Ableseindex für den Feinmaßstab dienen. Zur Ermittlung weiterer
Dezimalen des Meßwertes ist der Feinmaßstab mikrometrisch verschiebbar. Die Verschiebung
wird. so weit vorgenommen, bis der den Grob maßstabstrich, benachbarte Feinmaßstabstrich
mit diesem zur Deckung kommt. Das Mikrometer zeigt kann einen entsprechenden Dezimaiwert
an.
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Es sind ferner Geräte bekanntgeworden, bei denen der Meßwert mit
einem mikrometrisch verschiebbaren Ableseindex auf einem Grundmaßstab abgelesen
wird, beispielsweise mit einem mikrometrisch verschiebbaren Fadenkreuz im Okular
eines Ablesemikroskops. Hier wird das Fadenkreuz so weit verschoben, bsi es mit
einem Skalenstrich des Grundmaßstabes zur Deckung kommt.
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Beide Ausbildungen haen den Nachteil, daß der Grundmaßstab rechit
fein unterteilt sein muß, damit stets ein Skalenstrich im Ablesefenster erscheint,
und daß die Teilung überdies sehr genau
sein muß, um ein fehlerfreies
Meßergebnis zu erhalten. Derart feine Unterteilungen sind nun aber praktisch nicht
oder nur sehr schwer herstellbar.
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Aus diesem Grunde hat man hei Längenmeßmaschinen bereits die Grobmaßstabintervale
als Dezimeterintervalle ausgebildet und teilweise verschiebbare optische Elemente
für die Überlagerung eines Grobmaßstabstriches mit einem die Grumldmaßsta. binte1valle
unterteilenden Feinmaßstab vorgesehen. Da jedoch bei diesen Geräten bei4e Maßstäbe
fest zueinander angeordnet sind, muß für die Ermittlung voln Dezimalen des Meßwertes
neben dem Ablesemikroskop zusätzlich ein optischer Fühlhebel od. dgl. vorgesehen
sein. Diese Längen, meßmaschinen sind wegen der notwendigen zusätzlichen Meß mittel
kompliziert und teuer.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung beseitigt die genannten Nachteile
der bekannten Geräte und macht sich deren Vorteile zunutze, indem sie von Ablesemikroskopen
mit verschiebbarem Feinmaßstab ausgeht, den Feinmaßstab in unmittelbarer Nähe des
Grobmaßstabes anordnet und die optischen Elemente zum Einfangen eines im Feinmaß
stab erscheinenden Grobmaßstabstriches längs des Feinmaßstabes verschiebbar ausbildet.
Durch diese Verschiebbarkeit wird erreicht, daß der Grobmaßstab nur etwa alle 10
Zentimeter einen Maßstabstrich aufzuweisen braucht, wenn nur der Feinmaßstab auf
der Länge von 10 Zentimeter, z. B. in Millimeter, unterteilt ist. Der Feinmaßstab
kann über derart kurze Längen sehr genau hergestellt werden. Aber auch der Grundmaßstab
kann wegen der geringen Strichzahl sehr genau unterteilt werden, indem z.. B. in
ihn alle 10 Zentimeter Glas- oder Metallkörpei mit einem sehr genauen Teilstrich.
ein, gesetzt werden.
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Vorteilhaft ist der Feinmallstab wie bei den bekannten Geräten mikrometrisch
verschiebbar, und der Mikrometerwert erscheint im Ablesefenster.
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Man kann in diesem Fall das Ableseergebnis bis zur letzten Stelle
des Mikrometers im, Ablesefenster erblicken.
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In. besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erzielung der
Verschiebung des Feinmaßstabes ein doppelarmiger Hebel vorgesehen, dessen einer
Arm auf einem mit einer im Ablesefenster erscheinenden Skala drehbar verbundenen
Kurvenkörper gleitet und dessen anderer Arm die Verschiebung des Maßstabes bewirkt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die ab, bildenden
optischen Elemente aus einem in Richtung der Skalen verschiebbaren Objektiv, wobei
wenigstens ein Prisma die Strahlen nahezu um I800 ablenkt und in Richtung der abgelenkten
Strahlen verschiebbar ist.
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Diesel Ausbildung hat den Vorteil, daß die sich sonst ergebenden Wegdifferenzen
zwischen dem abbildenden Objektiv und dem Ablesefenster bei Verschieben des Objektivs
durch Verschieben des Prismas ausgeglichen werden können, so daß stets eine Scharfabbildung
gewährleistet ist. Das Prisma kann dazu durch eine Übersetzung mit dem Objektiv
gekuppelt sein.
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Die Übersetzung bei einer Strahlenablenkung von genau I800 zur Erreichung
des genannten Zieles muß so gewählt sein, daß das Prisma stets den halben Weg des
Objektivs zurücklegt.
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Maßstab und Feinmaßstab können nebeneinanderliegend angeordnet sein.
Es sind dann Prismen vorgesehen, welche die von den Maßstabstrichen ausgehenden
Lichtstrahlen dem Objektiv zuführen. Die Maßstäbe können aber auch übereinanderliegend
angeordnet sein, wenn nur der Feinmaßstab durchsichtig ist. Zur Erzielung gleich
scharfer Abbildungen der der beiden Maßstäbe müssen jedoch die Skalen der Maßstäbe
genügend nahe beieinanderliegen. Vorteilhaft ist jedoch auch noch das Objektiv zusätzlich
axial verschiebbar, um Korrekturen der Schärfe vornehmen zu können.
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Selbstverständlich kann aber auch das Objektiv so weit in Richtung
seiner opti. sch, en Achse verschiebbar ausgebildet sein, daß das verschiebbare
Prisma durch eine fest an, geordnete Spiegelfläche ersetzt werden kann. In diesem
Fall ändert sich jedoch bei axialer Verschiebung des Objektivs zur Scharfeinstellung
der Abbildungsmaßstab.
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Vorteilhaft wird die axiale Verschiebung des Objecktivs durch einen
Kruvenkörper od.dgl. in Abhängigkeit von der Verschiebung längs der Skala gesteuert,
um von einer manuellen Scharfeinstellung unabhängig zu sein. Bei der Ausbildung
des Kurvenkörpers ist zu berücksichtigen, ob eine zusätzliche Verschiebung des strahlenumlenkenden
Prismas vorgesehen ist oder nicht.
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Eine andere Möglichkeit für die Abbildung der Maßstäbe besteht darin,
zwischen dem Objektiv und einer zusätzlichen fest angeordneten Sammellinse parallelen
Strahlengang zu erzeugen. In diesem Fall kann das verschiebbare Prisma entfallen
Wegen des parallelen Strahlenganges ist die Abbildung stets scharf, und auch eine
Änderung der Vergrößerung bei Verschieben des Objektivs längs des Maßstabes findet
nicht statt.
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In einer geänderten Ausführungsform der Erfindung sind. für die Abbildung
der Maßstabstriche jedes Maßstabes, sofern Grundmaßstab und Feinmaßstab nebeneinanderliegen,
je ein Objektiv sowie zusätzliche Prismen, welche die Bilder zusammenfügen, vorgesehen.
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Eine weitere ANordnung von grob- und Feinmaßstab betseht darin, daß
beiden Maßstäbe gegeneinander um 90° geneigt sind. Für die Überlagerung der Striche
der beiden Maßstäbe kann dann eine halbdurchlässige Spiegelfläche dienen.
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Diese Spiegelfläche kann mit dem Abbildungsobjektiv verschiebbar sein,
sie kann aber auch fest im Gerät angeordnet sein, muß dann aber die Länge des Feinmaßstabes
aufweisen.
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Um einen Schrägeinblick in das Gerät zu ermöglichen, können die strahlenumlenkenden
Prismen durch ein verdrilltes Porrosystem zweiter Art gebildet werden.
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Weitere Einzelheiten von Ausführungsbeispielen der Erfindung gehen
aus der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung hervor.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. I eine Vorrichtung nach der Erfindung im Schnitt, Fig. 2 einen
Schnitt nach der Linie II-II der Fig. I, Fig. 3 einen Schnitt nach der Lin. ieIII-III
der Fig. 2, Fig. 4 das blesefenster der Vorrichtung nach Fig. I, Fig. 5 eine geänderte
Ausführungsform nach Fig. I, Fig. 6 eine teilweise geänderte Ausführungsform der
Vorrichtung nach Fig. I, Fig. 7 ein Prismensystem zur Erzielung eines Schrägeinblicks
in das Gerät nach Fig. I, Fig. 8 die Seitenansicht zu Fig. 7.
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In den Fig. I und 2 ist in einem Gehäuse I verschiebbar in Führungen
2 und 3 ein in Millimeter unterteilter Feinmaßstab 4 angeordnet. Die Verschiebung
des Feinmaßstabes 4 wird durch einen Hebel 5 bewirkt, welcher drehbar um einen Zapfen
6 ist und dessen eines Ende mit dem Maßstab 4 gelenkig yerbunden ist. Das andere
Ende des Hebels 5 gleitet auf einem als exzentri. scher Ring ausgebildeten Kurvenkörper
7. Die Drehung des Kurvenkörpers 7 wird durch einen Rändelring 8 bewirkt. Der Hebel
5 wird d durch eine Federg ständig gegen den Kurvenkörper 7 gedrückt. Mit dem Rändelring
8 ist eine Skala 10 verbunden, auf welcher mittels eines Index II (Fig. 4) die Größe
der durch den Hebel 5 bewirkten Verschiebung des Maß, stabes 4 abgelesen werden
kann. In Schwalbenschwanzführungen 12 und I3 ist in Richtung des Feinmaßstabes 4
verschiebbar ein Körper 14 vorgesehen. Im Körper 14 sind Prismen 15 und I6, ein
Objektiv 17 und ein Pentaprisma I8 angeordnet. Die Verschiebung des Körpers 14 wird
durch eine Spindel 19 mit zwei Gewindeteilen 23 und 24 durch Drehen eines Drehknopfes
34 bewirkt, indem der Gewindeteil 23 in ein entsprechendes Muttergewinde 20 des
Körpers 14 greift. Mit dem Körper I4 ist eine Beleuchtungseinrichtung 21 fest verbunden.
In den Führungen 12 und 13 ist ferner ein die Strahlen um 180° ablenkendes Prisma
22 verschiebbar. Die Verschiebung des Prismas 22 wird durch den Gewindeteil 24 bewirkt.
Die Gewindeteile 23 und 24 sind so aufeinander abgestimmt. daß das Prisma 22 den
halben Weg des Körpers 14 zurücklegt. Parallel zu dem Feinmaßstab 4 liegt, wie aus
der Fig. 2 ersichtlich, ein Grundmaßstab 27. Der Grundmaßstab 27 weist alle Iocm
Bohrungen 28 auf, in die Glaskörper 29 mit einem genauen 10 cm Teilstrich 100. 200
USW. eingelassen sind. Die vom Grund maßstab ausgehenden Strahlen werden durch das
Prisma ebenso wie die Teilstriche des Feinmaßstabes 4 durch das Prisma I5 dem Objektiv
17 zugeführt, welches beide Maßstäbe über die Prismen I8 und 22 sowie ein weiteres
Prisma 25 in ein Ablesefenster 26 abbiLdet. Die Beleuchtung beider Maßstäbe erfolgt
durch eine gemeinsame Lichtquelle 33 über Prismen 30 und 31 sowie Kondensorlinsen
32.
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Die Ablesung geht so vor sich: Zur Messung der Länge eines Werkstücks
wird der Grund maßstab 27 relativ zur Ablesevorrichtung um die Länge des - Werkstücks
verschoben. Ablesevorrichtung und Grundmaßstab bleiben nunmehr fest.
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Mittels Drehknopf 34 wird der Körper 14 so weit verschoben, bsi ein
Maßstabstrich des Grundmaßstages, z.B. der Strich 200, im Ablesefenster 26 erscheint.
Durch die gleichzeitige Verschiebung des Prismas 22 hat sich dabei die optische
Weglänge zwischen dem Objektiv I7 und dem Ablesefenster 26 nicht geändert, so daß
die Skalen 4 und 27 nach wie vor scharf abgebildet werden.
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Mittels des Rändelrings 8 wird nunme. hlr über den Hebel 5 der Feinmaßstab
4 so weit verschoben, bis einer seiner Teilstriche mit dem Maßstabstrich200 zur
Deckung kommt, oder, da nach Fig.4 die Feinmaßstabstriche als Doppelstriche ausgebildet
sind, bis ein Doppelstrich den Maßstabstrich 200 umschließt. Die hierzu notwendige
Verschiebung kann von der Skala 10 als Feinmeßwert abgelesen werden. Nach Fig. 4
ergibt sich eine Werkstücklänge von 265,I5 mm.
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Fig. 5 zeigt eine geänderte Ausführungsform der Erfindung. Die Prismen
22 und 25 sind durch einen fest angeordneten Spiegel 50 ersetzt. Damit bei Verschieben
des Körpers 14 Scharfabbildung gewährleistet ist, ist die Brennweite des Objektivs
I7 so gewählt, daß die von den Skalen kommenden Lichtstrahlen das Objektiv I7 im
parallelen Strahlen. gang verlassen. Eine zweite fest angeordnete Linse 51 sammelt
die parallelen Strahlen im Ableserenster 26.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 mit dargestellt. Das
Objektiv 17 ist mit seiner Fassung in Richtung der optischen Achse verschiebbar
ausgebildet. Die axiale Verschiebung wird durch eine Nase 41, welche in einer kurvenförmigen
Ausfräsung 42 des Gehäuseteils gleitet, bewirkt. Bei Verschieben des Körpers 14
mittels der Spindel I9 wird in diesem Fall sowohl das Objektiv I7 axial verschoben
als auch das Prisma 22 in Richtung des Feinmaßstabes. Die Ubersetzung zwischen den
Verschiebungsgrößen des Körpers 14 und des Prismas 22 kann so gewählt werden, daß
eine scharfe Abbildung in jeder Stellung des Objektivs 17 erfolgt und daß kein Vergrößerungswechsel
stattfindet.
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Verzichtet man auf die Forderung, daß sich der Abbildungsmaßstab
bei Verschieben des Ob Objektivs 17 nicht ändern soll, dann können die Prismen 22
und 25 wie in Fig.5 durch einen fest angeordneten Spiegel ersetzt werden. Die Ausfräsung'
42 ist zur Erzielung der Scharfabbildung entsprechend auszubilden.
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In Fig. 6 sind der Grobmaßstab 27 und der Feinmaßstab 4 um 90° gegeneimander
geneigt angeordnet. Die Beleuchtung der beiden Maßstäbe erfolgt über zwei getrennte
Lichtquellen60 und 6I sowie Kondensorlinsen 62 und 63. Die Skalen der bei'den Maßstäbe
27 und 4 werden durch ein Vereinigungsprisma 64 mit halbdurchlässiger Spiegelfläche65
überlagert. Diese Anordnung hat
den Vorteil, daß das Prisma 64 mit
der Objektivlinse und dem Prisma I8 nicht mit verschoben zu werden braucht, wenn
nur das Prisma 64 so lang wie der Feinmaßstab 4 ausgebildet ist.
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Die Fig. 7 und 8 zeigen eine geänderte Prismenanordnung der Fi.g1
Fig.8 ist die Seitenansicht zu Fig.7: Die Prismen 18, 22 und 25 der Fig.1 sind durch
die Prismen 70, 7I und 72 ersetzt. Die Prismen 71 und 72 bilden dabei ein verdrilltes
Porrosystem zweiter Art. Wie aus der Fig. 8 hervorgeht, ist der aus dem Prisma 72
austretende St. lll gegen den in das Prisma 70 eintretenden Strahl um 45° geneigt.
Die Wirkungsweise der übrigen nicht dargestellten Vorrichtung ist dieselbe wie in
Fig. I.