DE2301087B2 - Lichtschnittprojektor zum pruefen von relais-federanker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtschnittprojektor /um optischen Prüfen von Relais-Federankern oder ähnlichen Objekten.

Bei einem bekannten Federankerrelais besteht der Federanker aus einer zwei Zungen aufweisenden Blattfeder, an denen die zumeist aus Weicheisen bestehenden Ankerplältchen befestigt sind. Beim Anbringen der Ankerplättehen an die Zungen können Verspreizungen in der Höhenlage der Ankerzungen zueinander auftreten. Auch besteht die Möglichkeit, daß die Ankerplättchen zwar in einer Ebene liegen, aber eine Schräglage zueinander einnehmen. Die Prüfung dieser Anker auf mögliche Fehler ist an sich nicht schwierig. Indessen wird eine solche Prüfung dann erschwert, wenn die Abmessungen sehr klein sind und z. B. das Gesamtmaß eines Federankers 5 X 1,5 mm beträgt. Die Fehlergrößen liegen im Bereich von 0,01 mm. Die Federn sind sehr labil, so daß bei Anwendung von mechanisch arbeitenden Meßgeräten eine Verformung während der Messung auftritt. Die Prüfung derartiger Anker erfolgt bisher durch eine Sichtprüfung unter Zuhilfenahme eines Mikroskopes. Dieses vorgenannte Meßverfahren ist mit subjektiven Fehlern behaftet, die insbesondere auf die alsbaldigc Ermüdung der mit der Durchführung der Messung beauftragten Person zurückzuführen sind. Einige Einzelstücke werden mit einer nicht meßkraftlosen mechanisch-elektronischen Meßeinrichtung gemessen, wobei hier die Verformung des Federankers während tier Messung als Fehler in das Meßergebnis eingeht. An sich wäre es möglich, meßkraftlos mit einem Tiel'enmikroskop, z. B. gemäß der DT-OS 1473 776 an vier definierten Meßstellen, von der Grundfläche des die Anker tragenden Federblcches aus, die jeweiligen Höhen zu messen. Aus der paarweisen Subtraktion der ermittelten Meßwerte könnte die Lage der Ankerplättchen zueinander bestimmt werden. Auch wäre es denkhai. die Schräglage sowie die Verspiei/ung der Aiiker/unge mit einem l.ichtsehniltmik.'oskop /_u messen. Hierbei tritt indessen tier Nachteil auf, clal.i das Gesichtsfeld, d. h. das Mikroskopbild, im Okular des Mikroskopes recht klein ist, so daß die gesamte Breite des Federankers bei entsprechender Vergrößerung nicht erlaßt werden kann. Lel/ilich ist tier /ur Durchführung derartiger Messungen benötigte Zeitaufwand besonders hoch; auch treteii Ermüdungserscheinungen des Auges durch den monokularen Einblick des Mikroskope:·, auf, die zu Meßfehlern fuhren, fis sind zwar sogenannte »Profilprojektoren« bekannt (vgl. Zeitschrift »Tcchnica«. l'J72, Nr. 13, S. 1 I SO). deren Mikroskopbild auf einen Bildschirm proji/ierbar ist. Durch die Gesamtvergrößerung des Objektbildes sind jedoch geringe gegenseitige Abweichungen der Ankei/ungen bzw. tier damit verbundenen Ankerplältchen nur schwer leststellbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehenden Nachteile einen zum berührungslosen Messen von Verspreizungen oücr Fehlern von Relai.sfederankeni dienenden Lichtschnittprojektor zu schaffen.

Gemäß der Erfindung besteht der zum Prüfen von RcLis-Federankcrn dienende Lichtschnittprojektor aus einer Kombination von an sich bekannten optischen Elementen und Vorrichtungen, und zwar

a) einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem Kondensor und einem Wärmereflexionsfilter sowie einer die Meßmarke erzeugenden Strichplatte,

b) einem ersten Projektionsobjektiv zur Abbildung der Meßmarke auf das Meßobjekt,

c) einem zweiten, dem Meßobjekt nachgeordneten Projektionsobjektiv mit einem zur optischen Achse in zwei orthogonalen Koordinaten ausgerichteten anamorphotischen Linsensystem und

d) einer Betrachtungsmattseheibe zur Abbildung des Liehtschniltprofils des Meßobjektes.

Der gemäß der Kombination der Merkmale a) bis d) gebildete Lichtschnittprojektor erlaubt eine zeilsparende und berührungslose, jedoch genaue Messung der Verspreizung sowie der Schräglagen der beiden Ankerplättchen auf den Federzungen. Durch die unterschiedliche Vergrößerung des Meßobjektes in den beiden orthogonalen Koordinatenrichtungen wird bewerkstelligt, daß das Lichtschnittprofil des Meßobjektes überhöht auf dem Projektionsschirm erscheint; dadurch wird einerseits der Winkel der Meßmarken bei einer Schrägung vergrößert, die Ablesbarkeit durch geringen Abstand der beiden Ankerplättchen verbessert und andererseits eine ermüdungsfreie Erkennung der Formabweichung ermöglicht.

Vorzugsweise dient als Beleuchtungsvorrichtung eine Halogenlampe, deren Leistung mindestens 75 Watt beträgt. Die Lichtleislung der Beleuchtungsvorrichtung muß ausreichend sein - unter Berücksichtigung der unvermeidbaren Dämpfungen des Lichtes - um das Meßobjekt als Lichtschnittprojektion vergrößert und kontrastscharf auf der Betrachtungsmattseheibe abzubilden. Auf einem Meßtisch des Lichtschnittprojcktors wird das Meßobjekt unter einem Winkel von 45 Grad zur optischen Achse des ersten und zweiten Projektionsobjektivs gestellt. Zur unterschiedlichen Vergrößerung des Lichtschnittprofils in seinen zwei orthogonalen Koordianten benutzt man Zylinderlinsen, wie solche z. B. aus der DT-AS 1 032 y3 1 als optisches System zum Ablesen von Maßstäben bekannt sind. Der gemäß der Erfindung ge-

23 Ol 087

biliL'tc 1 .lehtsdir.iltpiojcktoi hesil/t ein aus zwei Zylindi;rlinM.-n bestehendes Linsensystem. Durch ilen ana norphotisclien Faktor vim \orzugs\\ci-.e ι wiril das Lichtsehnitibild in der Querachse 251'ach unil in seiner I iöhcnaehse, begünstigt durch ilen faktm 2 des Lichtschnittprinzips, IOOfach vcrgroßei!, mi daß die Ablesbarkeil weseiulich verbessert wird. I >ic auf die B'Mrachiungsmattseheibc proji/ierle, vom Meßobjckl übertragene Slrichmcbmarke ist mittels eines auf Jer Mattseheibe aufgebrachten l.inienrasters hinsichtlich ihrer Lage prüfbar, aber auch mil einem verschijbbaren Maßstab ausmeßbar.

In den Zeichnungen sind ein nach der Erfindung geh Ideter Lichtsehr.itlprojekloi nebst Einzelheiten hier 'U dargesiellt.

I'.'ie Fig. 1 Lintl 2 /eigen das Meßobjekt, nämlich eint η Relais-Federanker. Fig. 1 ist eine Ansieht von imtcii. hingegen die Fig. 2 eine Ansieht von der Seite auf tlas Meßobjekt. Der Relais-Federanker besieht aus einem F'ederbleclistreiien 1, der mit einem Einschniit 2 versehen ist, so daß Zungen 3 und 4 entstellen. An diesen Zungen sind vorzugsweise aus Weicheisen bestehende Ankerplättchen 5 und 6, z. B. durch eine Punktschweißverbindung 7. befestigt. Dieser so geschaffene Federanker ist einseitig, wie durch den Pfeil 8 dargestellt, am Rclaissoekel 9 befestigt. Bei π Verbinden der Ankerplättchen 6 und 5 mit ilen Zm igen 3 und 4 kann indessen eine Verspreizung aultret;n. Auch kann es vorkommen, daß sieh die Ankerplattchen bzw. die sie tragenden Zungen verwerfen, so caß sie nicht mehr in bezug auf ihre Ankerflächen 10 parallel zueinander verlaufen.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Verspreizung der beiden Anker 5 und 6, und zwar einmal gesehen in Richtung des Pfeiles A und zum anderen in Richtung des Pfeiles B gemäß der Fig. 1. Die Größe dieser Verspreizunien beträgt ζ. Β. Ζ μηι.

Vvie aus Fig. 4 hervorgeht, können die Anker auch eine Schriigstellung aufweisen, wie hier das Ankerplättchen 6, gesehen in Richtung des Pfeiles B der Fig. 1. Die Größe dieser vorkommenden Verspreizungen und Schrägstellungen der Ankerplättchen 5 und 6 am Federstreifen 1 sollen berührungslos gemessen werden. Dies geschieht mittels eines Lichtschnittprojektors.

Fig. 5 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen derartigen Lichtschnittprojektor. Er besteht im wesentlichen aus einer Sockcipluttc 11, auf der eine Grundplatte 12 aufgesetzt ist, wobei letztere eine Führungsstütze 13 trägt. In der Führungsstütze ist eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem ersten Projektionsobjektiv 14 gelagert. Das Auflicht der Beleuchtungsvorrichtung fällt auf einen unter einem Winkel von 45 Grad geneigten, das Meßobjekt haltenden Aufnahmetisch 15. In einem Mikroskoptubus 16 ist eine weitere Projektions- und Vergrößerungsoptik gelegen; er steht mil einem eine Mattscheibe 17 tragenden Projektor 18 in Verbindung. Der Aufnahmetisch (Magazin) 15 ist durch eine Führungsbahn, allgemein mit 19 bezeichnet, gelagert. Eine Handhabe 20 dient zur Einstellung ties Fokus des Mikroskopobjektivs 21.

Fig. 6 zeigt ein Schema der Optik des Lichtschnittprojektors gemäß Fig. 5. Die Beleuchtungsvorrichtung 14 besteht aus einer Halogeiilampe 22, tieren Leistung mindestens 75 Watt beträgt. Die Lichtmenge muß zur Erzeugung eines hinreichend scharfen Bildkontrastes an der Mattscheibe ausreichend sein. Wie an sich bekannl, lsi ι ic ι 1 1.1 Ii igen ia ι: ι pc ein K cmc! ei ist ρ ι 23 siiv¹. ie ein \V;innerelle\ionsl'illei 24 iiachgeoidncl. Eine Stι ichplatte 25 liefen eine Meümarke. die über das Projektionsobjektiv 2i> auf das unter einen! Winkel von 45 (Jrad gegen die optische Achse 27 gerichtete Meßobjekt 28 projiziert wird. Der Fokus 29 des Objektivs 21 gemäß Fig. 5 isl auf den Mel.'orl des Werkstückes gerichtet; tlas l.ichlschnitihild wird über einen Zylinderlinsen 30 aufweisenden Anamorphot auf den Projektionsschirm 17 projiziert. Das Z.ylin tlerlinsensyslem bewirkt eine unterschiedliche Vergrößerung in den beiden orthogonalen Koordinatenachsen ties l.ichtsehniltprofils.

Die Fig. 7 und S /eigen einen Federanker genial.) Fig. 1, dessen Federzungen 3 und 4 bzw. 5 und (> gegeneinander verspreizt sind. Liegt tlas Meßobjekt 28, wie in Fig. fi bei C dargestellt, unter einem Winkel von 45 Grad zur optischen Achse 27. so erscheint der von der Beleuchtungsvorrichtung in Verbindung mit tier Strichplatte 25 quer iiuf tue beiden Ankerplättchen projizierle Fadenstrich 31 dann um tlas Maß I versetzt, wenn eine Verspreizung vorliegt.

Fig. ^l) zeigt das auf den Projektionsschirm 17 projizierte Lichtschnittbild des Meßobjektes. Wie ersichtlich, sind auf dem Projektionsschirm Rasterlip.ien 32 aufgebracht, die parallel zueinander verlaufen und ein konstantes Rasterteilungsmaß aufweisen. Das Teilungsmaß kann z. B. auf fünfzehn μιη in der Natur geeicht sein. Auf dem Meßtisch 15 gemäß Fig. 5 der mit einem hier nicht dargestellten Anschlag versehen ist -■ ist der Federanker derart ausgerichtet, daß bei ordnungsgemäßer Anlage der Ankerzungen am Fetlerblech die untere Kante 3Γ der Meßmarke 31 mit der Nullmarke bzw. der entsprechenden Rasterlinie deckungsgleich liegt. Wie ersichtlich, verläuft die rechte Meßmarke 31 der Ankerzunge 5 parallel und deckungsgleich zur Rasterlinie der Nullmarke, d. h. ein Fehler liegt nicht vor. Ist indessen eine Ankerzunge gespreizt, wie insbesondere aus Fig. 7 hervorgeht, so zeigt sich auf der Mattscheibe 17 eine Abweichung von der Nullmarke in Richtung der Koordinatenachse Y um das Maß V. Solern die Zunge 6 auch noch verwunden ist oder eine Schrägstellung aufweist, so verläuft die Meßmarke 31 der Zunge 6 schräg zum Rasterfeld. Das Maß der Verwindung S ist ebenfalls unmittelbar ablesbar.

Damit — wie aus Fig. ¹^ zu ersehen ist einerseits das Meßobjekt in seiner gesamten Breite auf der Mattscheibe erfaßt werden kann, andererseits eine große Maßauflösung - die vornehmlich durch eine Abweichung von der Nullmarke in Richtung der lotrechten V-Achse in Erscheinung tritt - erzielt wird, dient hierzu das anamorphotisch^ Linsensystem 30 gemäß Fig. 6, welches den Bereich des Meßobjektes zur maßlichen Bestimmung des Fehlers in Richlung der V-Achse um ein beträchtliches Maß stärker vergrößert als in der Breitenausdehnung Λ' ties Meßobjektes.

Zur Beschleunigung des Meßvorganges sind die einer Meßprüfung zu unterziehenden Relais-Federanker in einem Magazin geschichtet und werden durch eine hier nicht dargestellte Automatik durch Handsteuerung sukzessive auf ilen Meßtisch gefördert und nach vollzogenem Meßvorgang ausgestoßen.

Der nach der Erfindung gebildete Lichtschnittprojektor ist auch zum meßkraftlosen Messen, /. B. tier Ebenheit oder der Lage von anderen kleinen labilen Bauteilen gut geeignet.

Flierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

dU 23 Ol Patentansprüche:

1. l.ichtschniltprojektor /um optischen Pinien v.m Relais-Federankern, ge ke n n/e ieh nc t durch eine Kombination von an sich bekannten optischen Elementen und Vorrichtungen, und /war

a) einer Beleuchtungsvorrichtung 22) mit einem Kondensor (23) und eine:., Wärmere- " flexionsfilter (24) sowie einer eine Meßmarke erzeugenden Strichplatte (25),

b) einem ersten Projektionsobjektiv (26) zur Abbildung der Meßmarke auf das Meßobjekt, ^!

c) einem /.weilen, dem Meßobjekt naehgeordneten Projektionsobjektiv (26') mit einem zur optischen Achse (27') in zwei orthogonalen Koordinaten (-V, Y) ausgerichteten anamorphotischen Linsensystem (30) und -''

d) einer Betrachtungsmattseheibe (17) zur Abbildung des Lichischniiiprofils tics Meüobjektes.

2. Lichtschnittprojektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anamorphotisch^* ' Faktor des Linsensystems (30) vorzugsweise drei beträgt.