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Meßmikroskop Die Erfindung betrifft ein Meßmikroskop. Bei den bekannten
Meßmikroskopen war das gesamte Mikroskop zum Anzielen der Meßpunkte in einer Führung
verschiebbar. Diese Meßmikroskope hatten den Nach teil, daß man mit ihnen mehr oder
minder fehlerhafte Werte erhielt. Dies lag daran, daß die Führung nicht mit genügender
Genauigkeit hergestellt werden! konnte und deshalb das Mikroskop beim Verschieben
kleine Kippbewegungen ausführte. Hierbei wanderte das Bild des Meßpunktes relativ
zum Fadenkreuz des Mikroskops aus. Um diese Auswanderung rückgängig zu machen, mußte
das Mikroskop nachgestdlt werden.
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Der Betrag der Nachstellung ging als Fehler in das Meßergebnis ein.
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Diesen Nachteil beseitigt das Mikroskop nach der Erfindung dadurch,
daß zum Anzielen des Meßpunlktes ein zweiteiliges Objektiv vorgesehen ist, dessen
einer Teil gerätefest angeordnet ist und dessen anderer Teil parallel zum Meßstück
durch eine Meßspindel od. dgl. verschiebbar ist, wobei zwischen den Objektivteilen
paralleler Strahlengang herrscht, daß ferner der verschiebbare Objektivteil mit
Bezug auf die Meßachse auf derselben Seite wie die Spindel liegt und der positive
Knotenpunkt des verschiebbaren Objektivteiles oder dessen virtuelles Bild in der
Achse der Meßspindel liegt. Mit diesem Meßmikroskop wird durch Verschieben des beweglichen
Objektivteiles zunächst der eine Meßpunkt anvisiert und nach geeigneter Verschiebung
dieses Teiles der andere Meßpunkt. Die Größe der hierzu notwendigen Verschiebung
ist ein Maß für den Abstand der beiden Meßpunkte.
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Kippungen des verschiebbaren Objektivteiles, z.B. infolge eines Führungsfehlers,
wirken sich bei diesem Gerät nach einem bekannten Prinzip der Optik nicht aus, weil
die Achse der Meß.spin.del durch den positiven Kn,oten!punlç,t oder dessen virtuelles
Bild geht.
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Bei Längenmeßmaschinen ist es bekannt, den positiven Knotenpunkt
in die Meßachse zu legen. Hier liegen jedech andere Verhältnisse vor. Es sind hier
Meßachse und Abbildungsobjd<'tiv auf verschiedenen Seiten des Maßstabes angeordnet.
Bei einer derartigen Lage kann man den üblicherweise im Innern des Objektivs liegenden
Knotenpunkt durch Vorschalten eines Ptanspiegels in die Meßachse verlagern. Dieses
Prinzip ist jedoch bei der vorliegenden Erfindung wegen der anderen Lage des verschiebbaren
Objektivteiles und der Spindel zur Meßachse nicht anwendbar, weshalb die eingangs
genannte erfindungsgemäße Anordnung getroffen wurde.
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Vorteilhaft sitzt der verschiebbare Objektivteil auf der Meßspindel
und ist gegen Drehungen durch einen in einer Führung gleitenden Stift gesichert,
und die Führung ist außerdem zum Ausgleich eines konstan-
ten Steigungsfehlers der
Meßspindel in einer Ebene parallel zur Spindelachse neigbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Neuerung ist es vorgesehen, das Mutterstück
auf zwei Spindeln zu lagern und beide Spindeln durch Zahnräder zu verbinden.
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Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß das Gerät ohne zusätzliche optische
Elemente kurz gehalten werden kann.
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Sofern nur Meine Werkstücke auszumessen sind, d. h. also der Verschiebeweg
des beweglichen Objektivteiles kurz ist, können die Linsen des gerätefesten und
des verschiebbaren Obj ektivteiles achsenparallel zueinander angeordnet sein, weil
dann der Durchmesser des fest angeordneten Objektivteiles so groß ausgebildet werden
kann, daß er etwa.demVerschiebeweg des verschiebbaren Obj ektivteiles entspncht.
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Will man den feststehenden Objektivteil nicht derart groß ausbildens
dann kann man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen den beiden Objektivteilen
zwei nach Art einer Schere miteinander und mit dem feststehenden sowie beweglichen
Objektivteil drehbar verbundene rhombische Prismen vorsehen, derart, daß die vom
verschiebbaren Objektivteil kommenden Lichtstrahlen in jeder Stellung dieses Objektivteiles
durch die Prismen in den feststehenden Objektivteil gelenkt werden.
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Eine andere Möglichkeit, den feststehenden Objektivteil in seinem
Durchmesser klein zu halten, besteht darin, diesen Teil mit seiner Achse parallel
zur Verschiebungs richtung des beweglichen Objektivteiles anzuordnen und mit dem
beweglichen Objektivteil eine gerade Anzahl von Spiegeln zu verbinden, vorzugsweise
ein Pentaprismla zur Lenkung der Lichtstrahlen in den feststehenden Objektivteil
vorzusehen. Bei dieser Ausbildung kann der Verschiebeweg beliebig lang sein.
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Im aUgemeinen wird der positive Knotenpunkt des verschiebbaren Objektivteiles
~ im Objektiv liegen. In diesem Fall muß also auch die Führungsebene durch diesen
Objektivteil gehen. Dies ist nicht immer vorteilhaft. Will man die Führungsebene
vom verschiebbaren Objektivteil entfernt: anordnen, dann kann man durch wenigstens
ein vor dem verschiebbaren Objektivteil angeordnetes Planspiegelpaar den positiven
Knotenpunkt virtuell an einen anderen Ort legen. Die Führungsebene muß dann durch
das virtuelle Bild des positiven Knotenpunktes gehen.
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Eine weitere Möglichkeit, den positiven Knotenpunkt aus dem Objektiv
heraus zu verlagern, besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung darin, den
verschiebbaren Obj ektivtell- - als' Teleobjektiv mit außerhalb des Objektivs, vorzugsweise
hinter dem Objektiv liegenden Knotenpunkt auszubilden.
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In der Zeichnung ist eivn Ausführun,gsbeispieL der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 ein Meßmikroskop im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der
Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2,
Fig. 4 eine geänderte Linsenanordnung, Fig. 5 eine weitere Linsenanordnung, Fig.
6 die schematische Draufsicht auf Fig. 5, Fig. 7 eine geänderte AQsbiidungsform,
Fig. 8 eine nochmals geänderte Ausbildungsform, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie
IX-IX der Fig. 8, - Fig. 10 eine geänderte Ausführungsform, Fig. 11 eine geänderte
Ausführunrgsform.
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Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist auf dem Tisch 1 des Meßmikroskops ein
auszumessen des Werkstück2 angeordnet; beispielsweise soll die Länge zwischen den
Punkten A und B ermittelt werden. Zu diesem Zweck ist in einem Träger 3 in Richtung
des Pfeiles 4 eine Linse 5 verschiebbar angeordnet. Die Verschiebung wird durch
eine Meßschraube 11 bewirkt. Die Linse 5 ist im Abstand ihrer Brennweite von der
Oberfläche des Werkstückes 2 angeordnet, so daß die Lichtstrahlen die Linse 5 parallelstrahlig
verlassen. Mit der Linse 5 ist ein Pentaprisma 6 verbunden, welches tdlie Lichtstrahlen
rechtwinklig umlenkt. Die parallelen Lichtstrahlen treffen auf eine gerätefeste
Linse 7, welche sie nach Umlenkung durch ein Prisma 17 und einen Spiegel 18 auf
einer Strichplatte 8 sammelt. Zur Messung wird die Meßschraube 11 so weit gedreht,
daß auf der Strichplatte 8 zunächst der Punkt A im Strichkreuz erscheint. Auf der
Trommel 9 der Meßschraube 11 liest man dann einen zugehörigen Wert ab. Alsdann wird
das Objektiv 5 so weit verschoben, bis der Meßpunkt B in der Okularbildebene erscheint.
Auf der Trommel9 liest man wieder den zugehörigen Wert ab. Die Differenz zwischen
beiden Werten ergibt den Abstand der Punkte A und B.
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Wie insbesondere aus der Fig. 3 zu erkennen ist, ist die Trommel9
mit einem Innengewinde 10 versehen.
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In dieses Gewinde greift die Schraube 11 ein. Die Schraube 11 läuft
in eine Stange 12 aus, auf der die Linse 5 und das Prisma 6 befestigt sind. Die
Stange 12 dient gleichzeitig zur Führung dieser Teile. Sie liegt zu diesem Zweck
in einer BohErungl3 des Gehäuses. Damit sich die Stange 12 nicht dreht, ist sie
mit einem Stift 14 verbunden, der seinerseits in einer Führung 15 gleitet. Die Führung
15 ist um eine Welle 15' mittels zweier Schrauben 16 drehbar. Hierdurch kann ein
konstanter Steigungsfehler der Schraube 11 ausgeglichen werden. Stellt man nämlich
die Führung 15 schräg zur Achse der Schraube 11 ein, dann wird Idie I,inse 5 nicht
nur verschoben', sondern auch etwas gedreht. Diese Drehung bewirkt eine zusätzliche
Ver-
schiebung der Linse, welche für den Ausgleich des Steigiangsfehlers der Schraube
11 herangezogen werden kann.
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Gemäß Fig. list hinter der Linse 5 ein Pentaprisma angeordnet, um
die von dem Werkstück kommenden Lichtstrahlen parallel zur Verschiebungsrichtung
der Linse 5 zu lenken. Die Linse7 kann bei dieser Ausbildung einen kleinen Durchmesser
haben. Will man mit dem Meßmikroskop nur kleine Strecken ausmessein, dann können
die Achsen der Linsen 5 und 7 parallel zueinander anigeordnet sein. Die Linse 7
muß dann allerdings, wie in Fig. 4 angedeutet, einen Durchmesser haben, der etwa
dem Verschiebeweg der Linse 5 entspricht.
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Eine andere Ausbildung, bei der die Achsen der Linsen 5 und 7 parallel
zueinander angeordnet sind, ist in den Fig.5 und 6 dargestellt. Die Linse 5 in Fig.
5 wird senkrecht zur Zeichenebene verschoben.
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Sie ist mit ihrer Fassung 23 drehbar in der Fassung 25 eines rhombischen
Prismas 20 gel'agert. Das Prisma 20 wiederum ist iiber eineWelle21 gelenkig mit
einem rhombischen Prisma 22 verbunden. In der Fassung26 des Prismas 22 ist die Fassung
24 mit der Linse 7 drehbar gelagert. Durch diese Ausbildung wird folgendes erreicht:
Verschiebt man die Linse 5 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 5, dann werden die
Prismen 20 und 22 nach Art einer Schere auseinandergezogen. In Fig.6 sind zwei Stellungen
der Linsen 5 und 7 sowie der Prismen 20 und 22 dargestellt. Die Bezugszahlen der
optischen Teile der zweiten Stellung wurden mit einem Strich versehen. Aus der Fig.
6 erkennt man, daß in jeder Stellung der Linse 5 die von dieser Linse kommenden
Strahlen über ,die Prismen 20 und 22 stets in die Linse 22 gelenkt werden.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach den Filg. 1 bis 3 ging die Spindelachse
und damit die Ebene der Führung durch den Mittelpunkt der Linse 5, weil hier der
Knotenpunkt K der Linse 5 lag. Diese Spindelanordnung braucht nicht immer vorteilhaft
zu sein. Gemäß Fig. 7 ist der positive Knotenpunkt K durch Vorschalten eines Planspiegeis
30 vor die Linse 5 nach K' virtuell verlagert worden. Die Achse der Spindel 11 geht
jetzt durch K'.
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Ein ähnliches Beispiel zeigen die Fig. 8 und 9. Hier sind vor der
Linse 5 zwei Planspiegel 40 und 41 vorgesehen, welche nach Art eines Pentaprismas
angeordnet sind. Beide Spiegel 40 und 41 verlagern den KnotenpunktK nach K'. Die
Achse der Spindel 11 geht jetzt durch den virtuellen Knotenpunkt K'. Die Stra«hlenuimlenkung
erfolgt hinter Ider Linse7 vorteilhaft durch ein rechtwinkliges Prisma 42 sowie
ein weiteres Prisma43, so daß der Meßpunkt M in den Punkts' auf der Strichpiatte
8 abgebildet wird.
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Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Linse 5 durch
ein Teleobjektiv 50 ersetzt worden ist, dessen positiver Knotenpunkt K von vornherein
in der Achse der Spindel 11 liegt. Hinter dem Teleobjektiv 50 sind zwei Spiegel
51 und 52 vorgesehen. Diese Spiegel verlagern den positiven Knotenpunkt nicht.
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Sie dienen lediglich der Strahlenumlenkung.
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Das Gerät nach Fig. 1 ist wegen der vorgesehenen Stange 12 recht
lang. Eine etwas kürzere Bauweise erhält man, wenn man gemäß Fig. 11 zwei Spindeln
60 und 61 vorsieht, wobei beide Spindeln parallel zueinander liegen und durch Zahnräder63,
64 und 65 miteinander in Drehverbindung stehen. Die Linse 5 sitzt bei diesem Ausführungsbeispiel
in einem Mutterstück 66, welches auf beiden Spindeln 60 und 61 gelagert ist.