Optische Vorrichtung zum genauen Einstellen und Ablesen der Verschiebungsgrösse eines Schlittens in einer Maschine
Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zum genauen Einstellen und Ablesen der Verschiebungsgrösse eines Schlittens in einer Maschine, z. B. einer Werkzeugmaschine, LÏngenmeBgerÏt und dergleichen, bei der ein Massstab im festen Teil und eine Ablesevorrichtung im verschiebbaren Teil der Maschine oder umgekehrt vorgesehen ist, bei der ferner die optischen Elemente einen Massstabausschnitt auf die Strichplatte der Ablesevorrichtung projizieren und der Abbildungsstrahlengang zum Ausgleich von Führungsfehlern im Ableseergebnis über Kompensationselemente geführt ist.
Neigt sich bei diesen Vorrichtungen der Schlitten beispielsweise infolge eines Führungsfehlers, dann lenken die vorgesehenen Kompensationselemente den Abbildungsstrahlengang derart, dass der angezielte Massstabstrich nach wie vor auf dieselbe Stelle der Strichplatte abgebildet wird. Diese Kompensation ist jedoch nur dann exakt, wenn die Wirkung der Kompensationselemente so berechnet ist, dass sie mit dem Abstand des Massstabes von der Messebene (Bearbeitungsebene eines Werkstückes) harmoniert.
Im allgemeinen ändert sich nun jedoch laufend dieser Abstand, weil beispielsweise mit ein und derselben Maschine nacheinander verschieden hohe Werkstücke bearbeitet werden. Diese Abstandsände- rung bedingt, dass die Kompensation nicht mehr exakt ist. Die Messfehler, welche hierdurch auftreten, wurden, obwohl sie ganz beträchtlich sind, bisher vernachlässigt, denn es war keine Lösung bekannt, um diesen Nachteil zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesem Dbelstand abzuhelfen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die optischen Elemente folgender Bedingung genügen :
EMI1.1
wobei a der Abstand des Massstabes von der Messebene (Bearbeitungsebene des Werkstückes) ist, dui die durch das ite Kompensationselement hervorgerufene Strahlenablenkung bei Neigung des Schlittens um den Winkel w, hi der Abstand eines das ite Kompensationselement verlassenden Lichtstrahles von der optischen Achse und s'der Winkel dieses Lichtstrahles mit der optischen Achse nach Austritt aus den den iten bzw.
kten Elementen nachfolgenden abbildenden optischen Elementen, wobei ferner dvk die Grösse der Parallelversetzung eines Lichtstrahles, hervorgerufen durch das kte Kompensationselement bei Neigung des Schlittens um den Winkel w ist und sl, der Winkel des das kte Kompensationselement verlassenden Lichtstrahles zur optischen Achse, wobei schliesslich n, die Anzahl der einen Lichtstrahl aus seiner Richtung ablenkenden Kompensationselemente ist und n2 der einen Lichtstrahl parallel versetzenden Kompensationselemente, und dass ferner Mittel vorgesehen sind, um wenigstens eine der Grössen dui hi dvk Sk @/dw, @/s', @/dw, @/s', n1, n2 willk rlich zu Ïndern.
¯ndert sich jetzt der Abstand der Bearbeitungsebene von der Massstabebene, dann kann man mit den vorgesehenen Mitteln eine der Grössen unter den Summenzeichen derart ändern, dass die Bedingung für a wieder erfüllt ist.
Eine solche Anderung kann sehr mannigfaltig und relativ einfach erfolgen, wenn man bedenkt, dass hui nichets anderes darstellt als die Brennweite des dem s iten Kompensationselement nachfolgenden optischen Systems, sofern das ite Kompensationselement im parallelen Strahlengang angeordnet ist. Aus diesem Grunde kann eine Anderung von hi, beispielsweise 7 mittels eines die Massstabstriche abbildenden Objektivs veränderlicher Brennweite oder durch eine Anderung des Abbildungsmassstabes erreicht werden.
Um die gewünschte Brennweitenänderung zu erreichen, genügt z. B. die Anwendung eines zweilinsigen Objektivs, dessen Linsen in ihrem Abstand voneinander verstellbar sind.
Die Vergrösserungsänderung im Abbildungssystem zur Anderung der Grösse--lässt sich dann besonders y einfach durchführen, wenn beispielsweise die Marke eines Kollimators mit dem Massstabstrich überlagert wird, um dann erst gemeinsam mit der Ableseeinrichtung betrachtet zu werden. Man braucht auch hier nur im verschiebbaren Teil des Gerätes zwei in ihrem Abstand voneinander verschiebbare und einstellbare Linsen vorzusehen.
Eine solche Vergrösserungsänderung kann auch durch stufenweise in den Strahlengang schaltbare Galileisysteme erzielt werden. Bei dieser Ausbildung lässt sich die Vergrösserung, welche sich in einer Verdickung oder Verdünnung der Kollimatormarke ausdrückt, z. B. dadurch wieder rückgängig machen, dal3 man unmittelbar hinter dem Kollimatorobjektiv im festen Teil der Maschine entsprechende Galileisysteme vorsieht, welche die Vergrösserung der Systeme im verschiebbaren Schlitten wieder aufheben.
Die Stärke der Vergrösserung ist dem gewünschten Arbeitsabstand a anzupassen.
In einem geänderten Ausführungsbeispiel wird der Vergrösserungswechsel durch zwei im Abbildungsstrahlengang um eine Achse senkrecht zur optischen Achse schwenkbare Prismen, welche um 180 gegeneinander verdreht sind, erzielt. Man hat hier die Möglichkeit, die Verschwenkung der Prismen in einfachster Weise mittels einer Kurvenscheibe, welche ihrerseits beispielsweise mit dem Träger des Werkzeuges gekuppelt sein kann, zu steuern.
Wird die Kompensation durch hinter dem Abbildungsobjektiv im parallelen Strahlengang abwechselnd schwenkbare und gerätefeste Planspiegel bewirkt, dann sind vorteilhaft Mittel vorgesehen, um den Strahlengang nach Wunsch über eine beliebige Zahl von schwenkbaren Spiegel zu leiten. Hierdurch ändert sich die Grösse nl und damit die Grösse a, weil über sämtliche schwenkbaren Planspiegel zu summieren ist. Die schwenkbaren Planspiegel können an einem gemeinsamen Tragkörper befestigt sein, der seinerseits pendelnd gelagert ist. In diesem Fall erfolgt die Kompensation automatisch. Der Tragkörper kann aber auch mit einer Libelle verbunden sein, so dass er von Hand in die Kompensationsstellung geschwenkt werden kann.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind drei an dem schwenkbaren Tragkörper befestigte Spiegel vorgesehen sowie ein an sich gerätefester Spiegel, welcher jedoch in der Höhe verstellbar ist, derart, dass die vom ersten pendelnd gelagerten Spiegel auf den höhenverstellbaren Spiegel reflektierten Lichtstrahlen entweder durch diesen auf den zweiten pendelnd gelagerten Spiegel geworfen werden, oder unmittelbar auf den dritten. Werden die Strahlen auf den zweiten pendelnd gelagerten Planspiegel geworfen, dann werden sie dort erneut auf den höhenverstellbaren Spiegel reflektiert und treffen jetzt erst nach der zweiten Reflexion an diesem Spiegel auf den dritten pendelnd gelagerten Spiegel auf. In diesem Ausführungsbeispiel kann man also nl = 2 oder 3 wählen.
In einem geänderten Ausführungsbeispiel können die pendelnd gelagerten Planspiegel durch Polarisationsfilter ersetzt werden, welche das Licht einer Schwingungsrichtung reflektieren und das Licht der senkrecht dazu liegenden Schwingungsrichtung durchlassen oder umgekehrt. Verwendet man z. B. linear polarisiertes Licht und sieht zwischen die Polarisatoren schaltbare Halbe-Wellenlängen-Plättchen vor, dann kann man erreichen, dass die reflektierende oder durchlassende Wirkung der Polarisatoren beliebig aufgehoben werden kann. Auch hier lässt sich somit die Grösse nl und damit der Arbeitsabstand a variieren.
Die Grösse dui kann ebenfalls in der verschiedensten Art und Weise geändert werden. So können im Abbildungsstrahlengang zwei rechtwinklig um eine Achse parallel zur Lichteinfallsrichtung schwenkbare Prismen vorgesehen sein, von denen das eine mit dem Massstab gerätefest verbunden und das andere im Schlitten angeordnet ist. Die Grösse dw wird dann 2 sin2 b, wenn b der Drehungswinkel der Prismen um die genannte Achse ist. Wird b = 90 , dann ist = 2 ; ist der Winkel u = 4, dann wird auch dl 0. Man kann also hier in der eingangs genannten Formel die Grösse dUi kontinuierlich zwi dw schen dem Wert 0 und 2 ändern.
Eine andere Möglichkeit, die Grösse"'zu än- dw dern, besteht darin, einen Planspiegel an einem Gelenkviereck zu befestigen und die Länge eines Armes des Gelenkvierecks einstellbar auszubilden. Je nach Länge dieses Armes ändert sich dann diii und damit wieder der Arbeitsabstand. Sind die Längen der Arme beispielsweise so gewählt, dass das Gelenkviereck ein Gelenkparallelogramm wird, dann wird du =2, und da die schwenkbaren Spiegel im pardw allelen Strahlengang des Abbildungsobjektivs, beispielsweise mit der Brennweite f, angeordnet sind, wird hi/s'= f, das heiBt, der Arbeitsabstand a ist jetzt 2-f.
Will man in der zweiten Summenformel den Ausdruck dv, ; ändern, dann sieht man zweckmässig ein rechtwinkliges, pendelnd gelagertes Prisma vor, und bildet die Länge des Pendelarmes einstellbar aus. Ist beispielsweise die Pendellänge zwischen einem nachfolgend definierten Punkt S und dem Aufhängepunkt gleich p, dann wird dvk = 2-p. Der Punkt S liegt lotrecht unter dem Aufhängepunkt des Prismas und hat von der Grundfläche des Prismas den Abstand e/n, wenn e die Höhe des Prismas und n dessen Brechzahl ist.
In einem geänderten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das rechtwinklige Prisma zur Anderung der Grolle ! an einem Gelenkparallelogramm befestigt und eine der Parallelogrammseiten ist starr mit einem Arm eines Gelenkvierecks verbunden.
Hier verbinden sich die Wirkungen der beschriebenen mit Gelenkviereck arbeitenden Einrichtung und die eben genannte pendelnde Aufhängung des Prismas.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel zur Varia hui tion des Quotienten hi/s',
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel zur Variation des Quotienten hm,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 die Kollimatorplatte der Einrichtung nach Fig. 3,
Fig. 6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele zur Anderung des Quotienten hm,
Fig. 8 und 9 Ausführungsbeispiele zur Änderung der Grösse nl,
Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel zur Anderung der Grösse-L,
Fig.
11 und 12 weitere Ausführungsbeispiele zur Anderung der Grösse-L
Fig. 13 und 14 Ausführungsbeispiele zur Anderung der Grösse dvk.
Gemäss Fig. 1 ist in einem Maschinenbett 1 ein Massstab 2 fest angeordnet. Auf dem Tisch der Maschine liegt ein koordinatenmässig zu bearbeitendes Werkstück 3. Das Werkstück 3 soll gemäss Fig. 1 angebohrt werden. Der Bohrer 4 ist in einem Träger 5 gelagert, welcher seinerseits mit einem Schlitten 6 in einer Führung 7 längs des Massstabes verschiebbar ist. Im Schlitten 6 ist eine Ablesevorrichtung angeordnet, welche einen Massstabpunkt M auf eine Strichplatte 14 abbildet. In der Ablesevorrichtung sind ein teildurchlässiger Spiegel 8 und ein Objektiv 9 vorgesehen. Der Massstab 2 ist im Brennpunkt des Objektives 9 angeordnet.
Die das Objektiv 9 verlassenden Lichtstrahlen werden in einem mit dem Maschinenbett fest verbundenen Prisma 10 dreimal reflektiert und danach durch eine Linse 11 auf der Strichplatte 14 gesammelt. Die Strichplatte 14 trägt eine Ablesemarke 15. Zwischen Strichplatte 14 und Linse 11 sind Prismen 12 und 13 angeordnet. Das Prisma 12 ist durch eine Mikrometerschraube 20 in Richtung des Pfeils 19 verschiebbar. Das Ablesefenster 15 kann mittels einer Lupe 16 betrachtet werden. Der Massstab 2 wird mittels einer Lichtquelle 17 über einen Spiegel 18 beleuchtet.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende :
Deckt sich der Massstabpunkt M nicht mit der Marke 15, dann wird das Prisma 12 verschoben.
Hierbei werden die das Prisma durchsetzenden Lichtstrahlen parallel versetzt. Die Verschiebung wird dann beendet, wenn sich der Massstabpunkt M mit der Marke 15 deckt. Die Grösse der dazu notwendigen Verschiebung kann am Mikrometer 20 abgelesen werden. Sie gibt den Feinmesswert an. Wird der Schlitten 6 infolge eines Fehlers der Führung 7 leicht verkippt, beispielsweise um den Winkel w, dann machen diese Kippung einerseits die im Schlitten 6 angeordneten optischen Elemente mit und anderseits auch der Bohrer 4. Nimmt man an, dass eine solche Kippung im Punkt B stattfindet, dann würde der Massstabpunkt M jetzt nicht mehr auf die Marke 15 der Strichplatte 14 abgebildet werden, sondern auf einem benachbarten Punkt, und es würde ein Messfehler entstehen, wenn nicht das Prisma 10 vorgesehen wäre.
Dieses ist mit dem Maschinenbett fest verbunden und behält bei der Kippung seine I age bei. Es lenkt bei Neigung des Schlittens 6 die Strahlen derart ab, dass die vom Massstabpunkt M kommenden Strahlen nach wie vor auf dieselbe Stelle der Strichplatte 14 fallen.
Damit die Kompensation in der beschriebenen Weise stattfindet, muss die eingangs genannte Formel wie folgt erfüllt werden :
Ist die Brennweite des Objektives 9 gleich f, dann ist in die eingangs genannte Formel für die Beziehung hM diese Grösse f einzusetzen, weil die Kompensationselemente im parallelen Strahlengang des Objektives angeordnet sind.
Es ist ferner du ; für jede Spiegelfläche des Prismas 10 gleich 2, weil jede Spiegelfläche eine Winkelverdopplung bewirkt. Da drei derartige Spiegelflächen im Prisma 10 vorgesehen sind, ist Mi = 3 zu setzen. Zwei der Prismenflächen sind jedoch in ihrer Wirkung entgegengerichtet, was sich in einer Vorzeichenänderung der Grolle ausdrückt, so dass a = 2 f wird. Das zweite Summenglied der Formel entfällt, da keine eine Parallelversetzung des Lichtstrahles bewirkende Kompensationselemente vorgesehen sind.
Das heisst, das Prisma 10 bewirkt dann exakt eine Kompensation der Führungsfehler, wenn der Abstand der Bearbeitungsebene A, welche der Oberfläche des Werkstückes 3 entspricht, vom Massstab 2 gleich 2f ist. Man hat es hier in der Hand, bei verschieden grossen Werkstücken den Abstand a zu variieren, indem man die Brennweite des Objektives 9 ändert.
Dies könnte durch Auswechseln des Objektives 9 gegen andere mit geänderter Brennweite erfolgen.
Gemäss Fig. 1 ist jedoch ein zweilinsiges Objektiv vorgesehen. Jede der Linsen ist durch eine Kurvenführung in die gestrichelt gezeichnete Stellung 9' verschiebbar. Diese Verschiebung bedingt eine Brennweitenänderung des Objektives 9. Die Grösse der Verschiebung kann auf einer Skala 22 abgelesen werden, welche mit Werten von a beziffert ist.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein geändertes Ausfüh- rungsbeispiel. Es wird hier eine durch eine Lichtquelle 31 beleuchtete Marke 30 eines Kollimators 30'durch das Kollimatorobjektiv 32 ins Unendliche abgebildet. Der Kollimator 30'ist mit dem Massstab 2 fest verbunden. Die Ableseoptik selbst ist wieder im Schlitten 6 angeordnet. Sie besteht aus einer Sammellinse 33, welche die vom Kollimatorobjektiv 32 kommenden Lichtstrahlen in ihrem Brennpunkt 34 sammelt. Ein ebenfalls zweilinsiges Objektiv 35 bildet das Bild 34 der Marke 30 über ein Pentaprisma 36 und ein weiteres Prisma 37 auf den Mass- stab 2 im Massstabpunkt M ab. Das Prisma 37 ist um eine Achse 38 schwenkbar.
Die Schwenkung wird durch ein Mikrometer 39 bewirkt und so weit durchgeführt, bis die Marke 30 sich mit einem Massstabstrich des Massstabes 2 deckt. Die Grösse der dazu notwendigen Drehung kann am Mikrometer 39 abgelesen werden und gibt den Feinmesswert an. Der Massstabstrich M mit überlagerter Marke wird über das Pentaprisma 36, welches eine halbdurchlässige Spiegelschicht 39 aufweist und durch einen aufgesetzten Keil 40 zu einer planparallelen Platte ergänzt ist, durch eine Linse 41 auf der Strichplatte 42 gesammelt. Die Strichplatte 42 wird wieder durch eine Lupe 43 betrachtet. Neigt sich bei dieser Ausbildung der Schlitten 6 um den Winkel w, dann bleibt der Kollimator 30'fest. In der eingangs genannten Formel ist deshalb dut= 1 zu setzen.
Ausschlaggebend für die Grösse a ist deshalb lediglich die Grösse-.
Diese wird nach dem vorliegenden Beispiel dadurch variiert, dass die Linsen 35 längs der optischen Achse verschiebbar und in ihrem Abstand voneinander einstellbar sind. Durch diese Verschiebung wird der Abbildungsmassstab geändert. Es ist deshalb der Arbeitsabstand a eine Funktion der Vergrösserung V des Objektives 35. Zur axialen Verschiebung der Linsen des Objektives 35 dient wieder eine Kurvenführung.
Ist die Marke 30 eine Strichmarke, dann ändert sich beim beschriebenen Vergrösserungswechsel die Dicke des Bildes des Striches. Dieser Nachteil kann dadurch beseitigt werden, dass man von vornherein den Strich der Marke 30 verschieden dick ausbildet (Fig. 5).
Gemäss Fig. 6 ist wieder ein mit dem Massstab 2 fest verbundener Kollimator 60 vorgesehen, dessen Marke 61 durch das Kollimatorobjektiv 62 ins Unendliche projiziert wird. Hinter dem Kollimatorobjektiv 62 ist ein Revolver 63 mit Galileisystemen 64, 64'verschiedener Vergrösserung vorgesehen. Es kann wahlweise eines der Galileisysteme durch Drehen des Revolvers in den Strahlengang gebracht werden. Der Schlitten 6 weist ebenfalls einen Revolver mit Galileisystem 65, 65'auf. Die das Galileisystem 65 verlassenden Lichtstrahlen werden durch eine Linse 66 über einen teildurchlässigen Spiegel 67 auf dem Massstab 2 gesammelt. Das Bild der Marke 61, ebenso wie der Massstabpunkt M, werden mittels einer Linse 68 und eines Spiegels 69 auf die Strichplatte 70'der Ablesevorrichtung projiziert.
Auch bei diesem Beispiel ist die Grösse--= l dw zu wählen, und der Arbeitsabstand a ist lediglich eine Funktion der Vergrösserung des Galileisystems 65 bzw. 65'. Die Systeme 64 und 64'wirken sich auf die Grösse des Arbeitsabstandes nicht aus, da sie in den Quotienten dUj mit eingehen. Sie haben lediglich die Aufgabe, die Vergrösserung des Systems 65, 65'zu kompensieren, derart, dass die gesamte Vergrösserung der Systeme 64, 65 bzw. 64', 65 stets gleich 1 ist.
Fig. 7 zeigt eine Werkzeugmaschine, bei der der Tisch 70 in Richtung des Pfeils 71 verschiebbar ist.
An der Unterseite des Tisches ist der Massstab 2 befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Ablesevorrichtung ortsfest angeordnet, mit Ausnahme des Prismas 72. Dieses ist mit dem Tisch 70 verbunden und wirkt gemäss Fig. 1. Der Massstab 2 wird durch eine Lichtquelle 73 über Prismen 74, 75 beleuchtet. Die vom Massstabpunkt M kommenden Lichtstrahlen werden im Prisma 76 umgelenkt und durch die Linse 77 parallel gerichtet. Die parallelen Lichtstrahlen durchsetzen anschliessend zwei um die Wellen 80 und 81 schwenkbare Glaskeile 78 und 79. Die Glaskeile 78 und 79 wirken als afokales System, das heisst, sie bewirken eine Vergrösserungs änderung, lassen jedoch die Lichtstrahlen parallel.
Die Stärke der Vergrösserung hängt von der Neigung der Glaskeile 78 und 79 ab. Die Neigung wird durch eine Kurve 82 gesteuert. Die Kurve 82 ist dazu unmittelbar mit dem Werkzeugträger 83 verbunden.
Hebt man den Werkzeugträger 83 oder senkt ihn, um das Werkzeug auf den Tisch aufzusetzen, dann bewegt sich auch die Kurve 82 in Richtung des Pfeils 84 und neigt die Glaskeile 78, 79 mehr oder minder. Die Kurve ist derart ausgebildet, dass die Vergrösserungsänderung genau die Auswirkung der Arbeitsabstandsänderung a kompensiert.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem sämtliche zur Abbildung eines Massstabstriches M des Massstabes 2 in ein Ablesefenster 85 dienende optische Elemente mit dem Schlitten 6 verschiebbar sind. Der Massstabstrich M wird durch ein Objektiv 86 mit der Brennweite f ins Unendliche abgebildet. Im parallelen Strahlengang hinter dem Objektiv 86 sind Spiegel 87, 88, 89 und 90 vorgesehen. Die Spiegel 87, 89 und 90 sind an einem gemeinsamen Träger 91 befestigt, der seinerseits um eine Welle 92 drehbar ist.
Die Drehbewegung wird durch eine Mikrometerschraube 93 bewirkt und mit Hilfe einer Libelle 94' kontrolliert. Der Spiegel 88 unterhalb des Trägers 91 ist höhenverstellbar ausgebildet. Die Verstellung wird durch einen Schraubentrieb 88'bewirkt, und zwar derart, dass der Spiegel 88 entweder die vom Spiegel 87 kommenden Strahlen auf den Spiegel 90 lenkt, oder auf den Spiegel 89 (gestrichelt gezeichnete Stellung). Lenkt er die Lichtstrahlen auf den Spiegel 89, dann werden die Lichtstrahlen von diesem Spiegel erneut auf den Spiegel 88 geworfen und gelangen erst nach erneuter Reflexion am Spiegel 88 zum Spiegel 90. Die den Spiegel 90 verlassenden Lichtstrahlen werden über einen Spiegel 94 geleitet und durch ein Objektiv 95 auf der Strichplatte 85 gesammelt.
Neigt sich der Schlitten 6 bei seiner Verschiebung in seiner Führung, dann machen diese Nei- gung sämtliche optischen Elemente zunächst mit.
Dies bedeutet, dass ein falscher Massstabpunkt auf die Marke der Strichplatte 85 abgebildet wird. Bei einer derartigen Neigung wandert nun jedoch die Blase der Libelle 94'aus. Man dreht jetzt am Mikrometer 93 so lange, bis die Blase wieder einspielt. Dadurch wird der Träger 91 ebenfalls um den Winkel w im entgegengesetzten Sinne gedreht. Dieselbe Neigung machen die Spiegel 87, 89 und 90 mit. Jeder der Spiegel lenkt den auftreffenden Zielstrahl um den doppelten Auftreffwinkel aus seiner Richtung ab, so dass in der eingangs genannten Formel dU ; für jeden Spiegel gleich zwei zu setzen ist. Da sich der Spiegel im parallelen Strahlengang hinter dem Objektiv 86 befindet, ist hM = t zu setzen, nämlich der Brennweite des Objektives 86.
Da im übrigen in der ausgezogenen Stellung des Spiegels 88 zwei pendelnd gelagerte Kompensationselemente, nämlich die Spiegel 87 und 90, zur Wirkung kommen, ist n, = 2 zu setzen. In dieser Stellung des Spiegels 88 ist deshalb a = 4 f. Wird der Spiegel 88 derart angehoben, dass er die Lage 88'einnimmt, dann kommen drei Kompensationselemente 87, 89 und 90 zur Wirkung. Es wird nt = 3 und a = 6f.
Fig. 9 zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel.
Es sind hier jedoch an Stelle der pendelnd gelagerten Vollspiegel Polarisatoren vorgesehen, welche die eine Schwingungskomponente des Lichtes durchlassen und die senkrecht dazu schwingende Komponente reflektieren. Die vom Massstabpunkt M kommenden Lichtstrahlen werden durch das Objektiv 96 ins Unendliche abgebildet. Hinter dem Objektiv ist ein Polarisator 97 angeordnet, welcher linear polarisiertes Licht erzeugt. Um eine Welle 98 ist durch ein Mikrometer 99 ein Körper 100 drehbar. Mit dem Körper 100 sind Spiegel 101, 102, 103 und Interferenzpolarisatoren 104 und 105 fest verbunden. Im Schlitten sind darüber hinaus fest angeordnete weitere Interferenzpolarisatoren 106, 107 sowie Spiegel 108, 109 und 110, 111 vorgesehen.
Vor den Polarisator 106, ebenso wie vor den Polarisator 107 sind Halbe Wellenlängen-Plättchen 112, 113 schwenkbar, welche die Schwingungsrichtung des Lichtes um 90 drehen.
Nimmt man an, dass sämtliche Polarisatoren die senkrecht schwingende Komponente des Lichtes durchlassen, die parallel schwingende Komponente reflektieren, dann ergibt sich folgende Wirkungsweise :
Erzeugt der Polarisator 97 linear polarisiertes Licht, welches senkrecht zur Einfallsebene schwingt, und sind die Plättchen 112 und 113 aus dem Strah lengang herausgeschwenkt, dann tritt das Licht ungehindert über den Spiegel 101 durch die Polarisatoren hindurch und wird lediglich noch einmal an den Spiegeln 110 und 111 reflektiert. Es kommt bei dieser Ausbildung nur ein pendelnd golagerter Spiegel für den Kompensationszweck zur Wirkung, näm- lich der Spiegel 101. Dieser lenkt die Lichtstrahlen um das Doppelte des Einfallswinkels aus seiner Richtung ab. Es ist in der Formel du = 2 zu setzen.
Da sich die Spiegel im parallelen Strahlengang befinden, ist -hi/s' = f, der Brennweite des Objektives 96. Damit ergibt sich ein Arbeitsabstand a zu 2 f. Wird jetzt das Plättchen 113 in den Strahlengang gebracht, dann dreht dieses die Schwingungsrichtung des Lichtes um 90 . Das den Polarisator 104 verlassende Licht wird jetzt am Polarisator 107 reflektiert, trifft auf den Spiegel 103, anschliessend auf den Spiegel 109, wird schliesslich wieder am Polarisator 105 reflektiert und gelangt auf den Spiegel 110. Es kommen jetzt die pendelnden Elemente 101, 103 und 105 zur Wirkung, das heisst, es ist ni = 3 zu setzen, so dass sich a zu 6 f ergibt.
Wird das Plättchen 112 in den Strahlengang geschaltet, dann wird das Licht sowohl im Polarisator 106 als auch in den Polarisatoren 104, 107 und 105 reflektiert. Es kommen jetzt die Kompensationselemente 101, 102, 104, 103 und 105 zur Wirkung, insgesamt also fünf Stück, das heisst, es ist nl = 5, und der Arbeitsabstand a ergibt sich zu 10f.
Fig. 10 zeigt ein Ausfiihrungsbeispiel, bei der die vom Massstab 2 kommenden Lichtstrahlen durch ein Objektiv 115 ins Unendliche geworfen werden.
Hinter dem Objektiv 115 ist ein Prisma 116 angeordnet, welches die Lichtstrahlen auf ein mit dem Massstab verbundenes Prisma 117 lenken. Das Prisma 117 lenkt die Lichtstrahlen um 180 um, so dass sie in ein Prisma 118, welches im verschiebbaren Schlitten 6 angeordnet ist, gelangen. Von hier aus werden sie durch eine Linse 119 auf der Strichplatte 120 gesammelt. Die Prismen 117 und 118 sind um Wellen 119'und 120'drehbar. Bei dieser Ausbildung ergibt sich folgende Wirkungsweise : Wird das Prisma 117 um den Winkel b gedreht, dann wird die Strahlenablenkung du i = 2 sin2 b. Bei diesem Aus führungsbeispiel wird deshalb a = 2 f-sin2 b, wenn f die Brennweite des Objektives 150 ist.
Ist der Drehwinkel b = 0, wie in der Zeichnung dargestellt, dann ist der Arbeitsabstand a = 0. Ist der Drehwinkel b dagegen 90 , dann ist der Arbeitsabstand a = 2 f. Die Drehung des Prismas 118 ist für die Arbeitsabstandsänderung nicht von Bedeutung, sie dient lediglich zur Bildaufrichtung.
Gemäss Fig. 11 ist hinter dem abbildenden Objektiv 121 ein schwenkbarer Spiegel 122 vorgesehen.
Die diesen Spiegel 122 verlassenden Lichtstrahlen treffen auf einen Spiegel 123 und werden durch eine Linse 124 auf der Strichplatte 125 gesammelt. Das Objektiv 121 ist im Abstand seiner Brennweite f vom Massstab 2 angeordnet. Der Spiegel 122 ist an dem Arm 130 eines Gelenkvierecks 130, 131, 132 befestigt. Der Arm 132 trägt eine Libelle 133, mit der die Normallage bei Schlittenkippung wieder hergestellt werden kann. Der Arm 132 kann mit einer Mikrometerschraube 134 verstellt werden. Der Arm 131 ist um einen Zapfen 135 drehbar. Er trägt an seinem andern Ende ein Zahnrad 136, welches in einen gezahnten Teil 137 des Armes 130 greift. Der Arm 131 kann verschwenkt werden, wodurch die wirksame Länge des Gelenkarmes 130 geändert wird.
Eine Schraube 138 klemmt den Arm 133 in der eingestellten Stellung fest. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende :
Wird der Schlitten infolge eines Führungsfehlers um den Winkel w gekippt, dann macht der Arm 132 diese Kippung mit. Er wird jetzt durch die Mikrometerschraube 134 so weit gedreht, bis die Libelle 133 wieder einspielt. Der Arm 130 führt hierbei eine Bewegung um den Winkel c aus, um denselben Winkel wird der Spiegel 122 geneigt. Bei dieser Ausbildung ist in der eingangs genannten Formel dui = 2 c zu setzen. Das Verhältnis von c ist dw w w durch Verschwenken des Armes 131 regelbar.
Der Arbeitsabstand a wird jetzt 2 f 1. c w
Fig. 12 zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11. Es ist hier der Arm 131 so weit geschwenkt worden, dass das Gelenkviereck ein Parallelogramm bildet. Wird jetzt der Schlitten 6 um einen Winkel w gekippt und die Libelle wieder eingespielt, dann neigt sich auch der Arm 130 um den Winkel w, ebenso natürlich der Spiegel 122. Es ist bei dieser Ausbildung du'= 2, und man erhält a = 2 f.
Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der die von einem Massstabpunkt M kommenden Lichtstrahlen in ein rechtwinkliges Prisma 142 eintreten.
Sie werden hier um 180 umgelenkt und gelangen anschliessend in das Objektiv 143. Das Objektiv 143 sammelt die Lichtstrahlen auf der Strichplatte 144.
Das Prisma 142 ist auf einem Zapfen 145 pendelnd gelagert. Neigt sich der Schlitten um den Winkel w, dann behält das Prisma 145 seine Lage bei, es versetzt jetzt die einfallenden Lichtstrahlen parallel zu sich selbst. Die Grösse der Parallelversetzung ist von der Pendellänge abhängig. Die Pendellänge P wird hierbei zwischen dem Punkt S und dem Drehpunkt 145 gemessen, wobei S auf dem Lot unterhalb des Punktes 145 liegt und von der Grundfläche des Prismas 142 den Abstand e ! n hat, wenn e die Höhe des Prismas ist. Es wird hier dv, = 2p, Sk ist = 1, so dass a = 2 p wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Kompensationselemente, welche den Lichtstrahl aus seiner Richtung ablenken, nicht vorgesehen, so dass die erste Summe in der genannten Formel zu 0 wird.
Fig. 14 zeigt ein geändertes Ausführungsbeispiel.
Es ist hier das Prisma 142 an einem Parallelogramm mit den Armen 146 und 147 aufgehängt. Der Arm 147 geht in einen Arm 148 eines Gelenkvierecks mit den weiteren Armen 149, 150 über. Der Arm 150 trägt wieder eine Libelle, um die Neigung des Schlittens rückgängig zu machen. Die Länge des wirksamen Armes 150 ist wie in Fig. 11 einstellbar.