DE880510C - Spiegelanordnung zum Messen von Verdrehungen oder Dehnungen mittels eines ueber eineAbleseskala gesteuerten Lichtzeigers - Google Patents

Description

• Spiegelanordnung zum Messen von Verdrehungen oder Dehnungen mittels eines über eine Ableseskala gesteuerten Lichtzeigers Die Erfindung bezieht sich auf eine Spiegelanordnung zum Messen von Verdrehungen oder Dehnungen mittels eines über eine Ableseskala gesteuerten Lichtzeigers, bei welcher der von der Lichtquelle kommende Lichtstrahl zunächst von einer Spiegelfläche am Prüfling auf einen abseits von diesem angeordneten Reflexionsspiegel und von hier auf eine zweite, am Prüfling vorgesehene Spiegelfläche und von dieser auf die Ableseskala geworfen wird.
• Die Erfindung besteht darin, daß der abseits vom Prüfling angeordnete Reflexionsspiegel als kugeliger oder zylindrischer Hohlspiegel ausgebildet ist, dessen Krümmungsmittelpunkt mit dem Reflexionspunkt des Prüflings zusammenfällt oder mindestens in einer durch diesen Punkt gehenden Geraden innerhalb der durch den Lichtquellenstrahl bestimmten Längsmittelebene liegt, wobei die Primär- und Sekundärspiegelanordnung am Prüfling derart getroffen ist, daß dann, wenn der Sekundärspiegel voreilt, in jedem Augenblick der Drehung, also unabhängig von der jeweiligen Stellung der beiden Wellen gegenüber einem festen Koordinatensystem, in Achsrichtung gesehen der Zeigerstrahl rechts vom Lichtquellenstrahl und beim Nacheilen links von diesem steht.
• Die Anordnung hat den Vorteil, daß z. B. bei senkrecht einfallendem Lichtquellenstrahl der von dessen Fußpunkt ausgehende Zeigerstrahl zunächst z. B. nach links schräg aufwärts verläuft und bei einer Ver- drehung der beiden Spiegelflächen gegeneinander in eine rechts schräg nach oben liegende Stellung hinüberkippt, so daß zlum Ablesen des Ausschlagwinkels nur der kleine, vom Lichtquellen- und Lichtzeigerstrahl eingeschlossene Winkel und nicht der ganze Ausschlagwinkel abgelesen werden muß, was eine erhöhte Maßgenauigkeit zur Folge hat.
• -Auf der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt, und zwar zeigt die Abb. I die Enden zweier miteinander im gleichen Drehsinn und mit gleich hoher Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Wellen in Seitenansicht, Abb. 2 das Schema nach Abb. I in Stirnansicht, Abb. 3 ein weiteres Schema der Draufsichtsskizze nach Abb. 2, Abb. 4 eine weitere Ausführungsform der Spiegelanordnung nach Abb. I und die Abb. 5 die Anordnung nach Abb. I in schaubildlicher Darstellung.
• Beim Ausführungsbeispiel nach den Abb. I, 2 und 5 ist in die Enden der mit hoher Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Wellen A, B je ein Planspiegel a und b eingeschliffen. In einiger Entfernung von den Planspiegeln a, b bzw. von den zu prüfenden Wellen A, B ist ein kugeliger oder zylindrischer Konkavspiegel c ortsfest angebracht, und zwar vorzugsweise derart, daß er in der Symmetrieebene S-S von Abb. I der Spiegelanordnung liegt. Von einer auf der Zeichnung nicht dargestellten Lichtquelle wird ein Strahl I auf den Planspiegel a, von diesem als Strahl 2 auf den Hohlspiegel c, von diesem als Strahl 3 auf den zweiten Planspiegel b und von diesem schließlich als Strahl 4 auf eine Ableseskala d geworfen. Der Krümmungsmittelpunkt des Hohlspiegels c liegt im Reflexionspunkt des Strahles I auf dem Spiegel a (s. Abb. 2) . Wie die Abb. 2 zeigt, ist der Winkel 97 = 2 a + 2 ß. Die Winkel a + ß entsprechen dem Winkel y. Daher ist -2a+2(7--a)oder4-2y; d.h. d.h.
• I. der Ausschlag (P ist nur vom Verdrehungswinkel y abhängig, und 2. ist der Ausschlag 99 doppelt so groß wieder Verdrehwinkel y; 3. hängt die Lichtstärke vom Verhältnis des Spiegeldurchmessers c zum Umfang, d. h. vom Öffnungswinkel dieses Spiegels ab, da der Lichtzeiger während der ganzen Zeit vorhanden ist, die der Lichtstrahl 2 zur Durcheilung des Hohlspiegels c benötigt.
• Bei der Anordnung nach den Abb. I, 2 und 5 ist allerdings mit einer gewissen Ungenauigkeit der Strahlanordnung zu rechnen, die nach Abb. 3 den Wert beträgt. Wird der Öffnungswinkel des Hohlspiegels c nicht allzu groß gewählt und werden die Planspiegel a, b derart eingestellt, daß der reflektierte Strahl 2 um den feststehenden Strahl I pendelt, so wird cos cr as I und die Abweichung x nahezu 0.
• Ordnet man die Planspiegel a, b unmittelbar in der Drehachse der Wellen A, B an, so nimmt die Abweichung x genau den Wert 0 an. Es kann dann der Hohlspiegel sich über den halben Umfang des zu untersuchenden Drehkörpers erstrecken, wodurch die Lichtstärke bedeutend ansteigt.
• Soll mit dem Erfindungsgegenstand die Verwindung einer Drehfeder eines Prüfstabes od. dgl. gemessen werden, so bringt man zweckmäßig den zweiten Planspiegel b auf einer Büchse e an, wie die Abb. 4 zeigt.
• Diese Büchse wird auf den Drehfederstab f derart aufgeschoben, daß die beiden Spiegel a und bin einem geringen Abstand nebeneinander zu liegen kommen. An dem Ende e1 sitzt die Büchse e auf dem Stab f fest, während am Ende e der Büchse e ein geringes Spiel g vorhanden ist. Soll ein Anschleifen des zu prüfenden Stabes überhaupt vermieden werden, so kann auf diesen vor der Büchse e ein Ring mit einer Spiegelfläche a aufgeschoben werden.
• Praktisch wird man den Lichtstrahl I derart steuern, daß sein Brennpunkt gerade in der Spiegelfläche a liegt. Dann trifft auch der vom Hohlspiegel c reflektierte Strahl 3 in Punktform auf den Spiegel b. Kurz zuvor wird jedoch der kegelförmig gegen die Spiegelfläche b sich verjüngende Strahl 3 durch eine Konkavlinsen in einen Strahl mit paralleler Begrenzung umgewandelt, so daß der Strahl in dieser Form vom Spiegel b gegen die Ableseskala d reflektiert wird.
• Durch ein in den Strahlengang angeordnetes Bildfenster, das zweckmäßig in den Strahl I eingeschoben wird, kann man weiterhin dafür sorgen, daß auf der Ableseskala ein Lichtzeiger erscheint. Besonders vorteilhaft sind beim Erfindungsgegenstand der stillstehende Lichtzeiger auf der Ableseskala und die große Lichtstärke, beides Eigenschaften, die für genaue Messungen von ausschlaggebender Bedeutung sind.

Claims (4)

1. PATENTANSPRüCHE: 1. Spiegelanordnung zum Messen von Verdrehungen oder Dehnungen mittels eines über eine Ableseskala gesteuerten Lichtzeigers, bei welcher der von der Lichtquelle kommende Lichtstrahl zunächst von einer Spiegelfläche am Prüfling auf einen abseits von diesem angeordneten Reflexionsspiegel und von hier auf eine zweite, am Prüfling vorgesehene Spiegelfläche und von dieser auf die Ableseskala geworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der abseits vom Prüfling (A, B) angeordnete Reflexionsspiegel (c) als kugeliger oder zylin-- - drischer Hohlspiegel ausgebildet ist, dessen Krümmungsmittelpunkt mit dem Reflexionspunkt des Prüflings (A) zusammenfällt oder mindestens in einer durch diesen Punkt gehenden Geraden innerhalb der durch den Lichtquellenstrahl (I) bestimmten Längsmittelebene liegt, wobei die Primär- und Sekundärspiegelanordnung (a, b) am Prüfling (A , B) derart getroffen ist, daß dann, wenn der Sekundärspiegel (b) voreilt, in jedem Augenblick der Drehung, also unabhängig von der jeweiligen Stellung der beiden Wellen (A, B) gegenüber einem festen Koordinatensystem, in Achsrichtung gesehen der Zeigerstrahl (3) rechts vom Lichtquellenstrahl (I ) und beim Nacheilen links von diesem steht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang, und zwar in dem vom Hohlspiegel (c) auf den Sekundär- spiegel (b) geworfenen Strahl (3) eine Konkavlinse (lot.) angeordnet ist, welche den kegelig gegen den Sekundärspiegel (b) sich verjüngenden Strahl (3) in einen solchen mit einer parallelen Begrenzung verwandelt.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang, insbesondere in dem von der Lichtquelle herkommenden Strahl (I), ein pfeilförmiges Bildfenster angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärspiegel (b) auf einer Büchse (e) angeordnet und diese auf den Prüfling (f) derart aufgeschoben ist, daß der Sekundärspiegel (b) unmittelbar neben Primärspiegel (a) zu liegen kommt.