Nederlands   English
 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11 

dommekracht / jack

ALEX DEN OUDEN
EINDHOVEN - NEDERLAND

 1024×768
   (min.)
Oude techniek en werktuigbouw,
industriële geschiedenis en archeologie
Historical engineering and technology,
industrial archaeology and history
© AdO 1998 ... 2004

     


      Terug naar de index der artikelen ...                Back to the index of articles ...   

Een verticale metroscoop

 

A vertical metroscope

Machtig mooi spul!

Onlangs kreeg ik een verticale lengte-meet­machine met een meetbereik van 100 mm en een nauwkeurigheid van 1 µm over dit bereik. Indrukwekkend! Fabrikant is Carl Zeiss, Jena (Duitsland), fabrieksnummer 1018. Het bouw­jaar ontbreekt, maar ik schat dat de machine in de late jaren 1930 werd gebouwd. De laatste ijking was in 1991 en kort daarna werd de machine voor het laatst gebruikt, omdat de toenmalige eigenaar failliet ging. Sedertdien is hij 2 keer in een auto vervoerd, dus het ijkcertificaat is beslist vervallen ....

Zeiss Längenmesser Senkrecht

zijaanzicht
side view

Beautiful stuff!

I recently obtained a vertical length measuring machine, with a 100 mm range and an accuracy of 1 µm on that range. Impressive! The machine was made by Carl Zeiss, Jena (Germany) and it has works number 1018. It is undated. My guess is that it was built in the late 1930s. It was last calibrated in 1991 and decommissioned shortly afterwards, due to the failure of the works owning it. Since then, it has been transported at least twice, so the calibration will definitely not be valid anymore ....

Het is een mooi apparaat, kijk maar naar de foto hiernaast. Een zoekpartij in mijn bibliotheek leverde de volgende informatie over fabrikant en machine op.

It's a nice machine to look at, have a look at the photo. Some hunting through my library uncovered the following information on maker and machine.


De fabrikant: een fameuze fabriek van optische apparaten

Carl Zeiss, Jena, Duitsland begon in 1846. De eigenaar was (zoals je al verwachtte) Carl Zeiss, een getalenteerd optisch instrument­maker. De jonge onderneming werkte vooral voor wetenschappers aan de Universiteit van Jena. Vanaf het eerste begin werkte Zeiss nauw samen met zijn opdrachtgevers. Eén van hen, Ernst Abbé, Hoogleraar in Natuur­kunde in Jena, werd eerst consultant (1866), later mededirecteur en uiteindelijk partner (1875) in de Zeiss-onderneming. In die tijd concentreerde het bedrijf zich nog volledig op wetenschappelijke optische apparaten.


The maker: a famous optical instruments works

Carl Zeiss works, Jena, Germany, was started in 1846 by (not surprisingly) Carl Zeiss. He was a talented optical instrument maker and his young company worked mainly for scientists at Jena University. From the outset, Zeiss aimed for close co-operation with the men he built his instruments for. So one of these, Ernst Abbé, Professor of Physics at Jena, became first a consulant to (1866), then a director of, and finally a partner in the Zeiss works (1875). At that time, Zeiss still fully concentrated on scientifical (optical) instruments.

Abbé's principe

Professor Abbé legde een aantal voorwaarden vast voor de correcte constructie van dergelijke apparaten. Later werden deze richtlijnen gepubliceerd door zijn collega Czapski onder de titel "Theorie der Optische Geräte nach Abbé". Het in de praktijk meest belangrijke van de Abbé-principes is het uitlijningsbeginsel. Dit is niet alleen geldig voor optische instrumenten - het geldt voor alle lineaire meetmethoden.

Abbé's principle

Consultant Abbé laid down a number of design principles for such instruments, which were later published by his close colleague Czapski under the title "Theorie der Optische Geräte nach Abbé" (theory of optical instruments after Abbé). The practically most important of these, is the principle of alignment. This applies not only to optical instruments, but to every method of linear measurement as well.

Abbé's uitlijningsbeginsel is eenvoudig. Het stelt, dat de lijn waarlangs gemeten wordt exact moet overeenkomen met de lijn van de meetschaal. Een gewone schroef-micrometer voldoet aan dit principe (de as van de meetschroef is precies coaxiaal met de meetlijn door de twee meet-aambeelden). Een eenvoudige schuifmaat, daarentegen, voldoet niet aan het principe (de meetlijn over de bekken ligt ver buiten de lijn van de schaalverdeling). Dientengevolge zal een schuifmaat altijd minder nauwkeurig zijn dan een micrometer.

Abbé's principle of alignment is simple. It states that the line of measurement must coincide with the line of the scale. Thus, an ordinary screw micrometer complies with the principle (the axis of its screw is exactly in line with the axis of measurement through the two probe tips). On the other hand, the simple vernier calliper defies the principle (the line of measurement between the nibs is well away from the scale on the beam). Consequently, the vernier will always be less accurate than a micrometer.

Zeiss gaat industriële meetinstrumenten bouwen

De onderneming betrad het terrein van de industriële meettechniek in de jaren direct volgend op de Eerste Wereldoorlog. Hun optische expertise kwam hen hierbij uitstekend van pas. De "Abteilung für Technische Meßgeräte" introduceerde een aantal uiterst precieze industriële meetapparaten, allemaal gebaseerd op de instrumenten die al jaren ter controle in de eigen produktie in gebruik waren. Hieronder, om de meest bekende te noemen: een schroefdraad-meetmicroscoop; de "Opti­meter" (een optische comparator); en diverse horizontale "Längen­meßgeräte". In de laatstgenoemde, met meetbereiken tot 3 m, speelde Abbé's uitlijningsbeginsel een belangrijke rol. Aanvankelijk kon men niet aan het principe voldoen. Je zou voor een coaxiaal metende machine met 'n meetbereik van 3 m een lengte van ruim zes (!) meter nodig hebben. Stel je eens voor wat het effect is van thermische uitzetting bij die lengte - en dan met 1 µm nauwkeurigheid meten! Dat gaat niet. Eén van de directeuren van Zeiss in die tijd, Otto Eppenstein, pionierde een ingenieuze manier om op optische wijze de meetmachine als het ware dubbel te vouwen. Op deze wijze kon wél aan het Abbé-principe worden voldaan, ook bij een meetbereik van 3 meter. Sedertdien zijn de Zeiss-Abbé "Längenmeßgeräte" terecht wereldbefaamd.

Zeiss goes into industrial measuring equipment

The Carl Zeiss works made their entrance into the field of industrial measuring equipment in the years directly following the First World War. Their optical expertise stood them in good stead in this new venture. The "Abteilung für Technische Meßgeräte" (department for technical measuring tools) introduced a number of highly accurate industrial measuring devices, all based on precision instruments originally used in their own workshops. Amongst these, to mention a few of the best known: a screw-thread measuring microscope; the "Optimeter" (an optical comparator); and several horizontal "Längenmeßgeräte" (length measuring machines). In the latter instruments, with measuring ranges of up to 3 m, the Abbé principle of alignment became very important. At first, it proved impossible to adhere to the principle. A coaxially measuring machine with a range of 3 m would require an overall length of over six (!) meters. Just think of the effects of thermal expansion on a length like that - and then measure with a 1 µm accuracy? Impossible! One of Zeiss' directors at that time, Otto Eppenstein, found an ingenious optical way around the problem, more or less folding the machine at the middle. Since then the Zeiss-Abbé "Längenmeßgeräte" justly became famous the world over.

Längenmesser Senkrecht

In 1933 introduceerde Zeiss de "Längen­messer Senkrecht", een verticaal lengte-meetapparaat. Het staat algemeen bekend onder de naam "verticale metroscoop".

Om nevenstaande foto's groter te zien, klik je gewoon ergens in de prentjes.

achteraanzicht
rear view zijaanzicht
side view vooraanzicht
front view

Längenmesser Senkrecht

In 1933, Zeiss introduced the "Längenmesser Senkrecht", a vertical length measuring instrument. It is generally known as the "vertical metroscope".

To view larger copies of these photo's, just click anywhere in these thumbnails.

Dit is een heel nuttig instrument. Het is een absolute meetmachine (geen comparator), omdat hij zijn eigen standaardmaat ingebouwd heeft, in de vorm van een glazen schaalverdeling van 100 mm lengte. De schaal is gemonteerd in het hart van een cilinder, die verticaal geleid wordt door rollagers in het kop-gietstuk. De cilinder is gebalanceerd met een gewicht, dat in de holle verticale kolom beweegt. Die beweging is olie­gedempt, zodat het geheel zeer soepel werkt. De meetpunt onderaan de cilinder rust in de onderste stand op de vlakke meettafel. In het kop-gietstuk is een microscoop gemonteerd. Wanneer de schaal op nul wordt gesteld wanneer de tip op de tafel staat, kan door aflezing van de schaal­verdeling elke lengte tussen 0 en 100 mm direct worden bepaald.

It is a very useful instrument. It is a true measuring machine (not a comparator), as it carries its own length standard in the form of a 100 mm glass scale. The scale is mounted on the axis of a cylinder which moves vertically between roller bearings in the head casting. The cylinder is counter-balanced by a weight moving inside the vertical pillar of the main stand. The weight operates in an oil dashpot, so that the whole movement is very smooth. The measuring tip at the bottom of the cylinder makes contact with the plane worktable. A microscope is mounted integral with the head casting, so that - if the reading is set to zero when the tip is in contact with the table - the direct reading on the scale at any position within the 100 mm range represents the distance from the tip to the table.

Zeer belangrijke eigenschap! Deze meetmachine voldoet geheel aan Abbé's uitlijningsbeginsel. Het glasoppervlak waarop de schaalverdeling is aangebracht, staat precies in de hartlijn van de meetcilinder. Dat geeft weinig problemen bij een meetbereik van "slechts" 100 mm. De machine is voorzien van een ingenieuze uitlees-optiek. De onderverdeling van de 1 mm deling op de glazen schaal wordt verkregen door een roterend raster in het oculair. Dit is voorzien van een continue dubbele spiraallijn met 10 windingen. Tien omwentelingen van het raster komen dus overeen met 1 mm op de hoofdschaal. Een in 100 gelijke boogdelen verdeelde cirkel op het raster maakt het mogelijk om het 0,1 mm-interval tussen opvolgende windingen van de spiraal op 0,001 mm af te lezen. Een geoefend gebruiker kan zelfs de aflezing schatten op 0,2 µm. De nauwkeurigheid over het gehele bereik van 100 mm is 1 µm.

Most important feature! This machine fully complies with Abbé's principle of alignment. The glass surface on which the scale is divided, is positioned exactly in the axis of the measuring cylinder. Remember, the range is only 100 mm. This machine, too, displays some ingenious reading optics. Subdivision of the 1 mm scale divisions is obtained by a rotating graticule in the eyepiece. This is printed with a continuous spiral double-line, ten turns of the spiral corresponding to 1 mm on the main scale. A divided circle on the graticule further divides the rotation into 100 equal arc parts, so that the 0.1 mm interval between neighbouring turns of the spiral can be split to the nearest 0.001 mm, or even finer. With this method, a skilled observer can obtain reproducable readings to an accuracy of about 0.2 µm while the accuracy over the full measuring range of 100 mm is 1 µm.

Omdat het meetsysteem de volle 100 mm bestrijkt, en niet alleen de afwijking tussen werkstuk en een gegeven standaardmaat (zoals in een comparator) is het heel belangrijk dat de meettafel exact haaks op de hartlijn staat. Anders zou er een ernstige cosinus-fout kunnen optreden! Daarom is de meettafel instelbaar met behulp van drie stelschroeven met fijne draad.

Since the travel of the measuring system on this instrument is the whole size of the work to be measured, and not just the difference from a master gauge, as would be the case in a comparator, it is very important that the worktable shall be accurately square to the measuring axis. Otherwise a serious cosine error could be introduced. The plane of the table is therefore made adjustable, with three fine-pitch screws.

Praktische toepassing

Hoewel de verticale metroscoop tot op 1 µm nauwkeurig kan meten, werd hij vaak gebruikt voor een doel waarbij die nauwkeurigheid eigenlijk niet werkelijk nodig was. Namelijk, het direct meten en stellen van kalibers en het direct meten van werkstukken. Normaliter gebeurde dit op een comparator met eindmaten. Maar dat was een veel omslachtiger methode. Daarom trof je de metroscoop veelvuldig aan in meetkamers, waar hij feitelijk té nauwkeurig was. Maar het werkte wel zó makkelijk!

Practical application

Although the vertical metroscope is capable of measuring to 1 µm accuracy, one of its most useful functions was to provide a direct measurement of a gauge or workpiece without recourse to setting block gauges. It was extensively used in toolrooms and inspection departments for this particular type of work, even though the metroscope's accuracy is rather higher than strictly necessary for such purpose. Ease of operation was the main reason for its popularity.



naar de top    naar de top to the top    to the top