Vorrichtung zur interferentiellen Messwertbildung für Mess- und Steuereinrichtungen und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
Zur genauen Messung von Längen wird bekanntlich die Interferenzfähigkeit von Lichtwellen ausgenutzt, die von einer Lichtquelle ausgesandt werden.
Infolge der hierbei einzuhaltenden Kohärenzbedingungen, die im wesentlichen von der Natur der verwendeten Lichtquelle abhängen, ist diese Art der Längenmessung auf einen kleinen, einen Dezimeter kaum übersteigenden Bereich beschränkt. Es fehlt daher weder in der Vergangenheit noch in der Gegenwart an Versuchen, durch Anwendung geeignet erscheinender und zum Teil neuer Mittel und Methoden, den Messbereich zu erweitern.
Eine Möglichkeit zur Vergrösserung des Messbereiches besteht in der Wahl oder Entwicklung einer entsprechenden Lichtquelle. Beispielsweise sind Lichtquellen auf Isotopenbasis entwickelt worden, deren ausgesandte Wellenzüge über grössere Längen (etwa 10 dm) interferenzfähig sind. Abgesehen davon, dass dieser Bereich für verschiedene Zwecke noch nicht ausreicht, ist die industrielle Anwendung dieser Lichtquellen unwirtschaftlich, da sie zu ihrem Betrieb teure Zusatzeinrichtungen und Sonderkennt- nisse hinsichtlich der Bedienung erfordern.
Eine andere bekannte Möglichkeit zur Vergrö sserung des Messbereiches besteht in der Verviel fachung der Bezugsstrecke auf additivem oder multiplikativem Weg, wie er beispielsweise von Kösters oder Väisälä beschritten worden ist. Soll eine Strecke, die dem n-fachen Betrag der Kohirenz länge des verwendeten Lichtes entspricht, nach Kösters ausgemessen werden, so sind hierzu entweder n fest angeordnete Referenzebenen notwendig, oder aber es muss eine einzige Referenzebene (n-1) mal verschoben werden.
Abgesehen davon, dass der zur Messung benutzbaren Anzahl der Referenzebenen aus Intensitätsgründen sehr bald eine Grenze gesetzt ist, ist in beiden Fällen und ebenso nach Väisälä eine kontinuierliche interferentielle Längenmessung, wie sie beispielsweise bei der Steuerung von VVerkzeug- maschinen hoher und höchster Genauigkeit erforderlich ist, nicht durchführbar, weil beim Wechsel von einer Referenzebene zur anderen bzw. beim Nachsteilen der einzigen Referenzebene der Messungsvorgang eine Unterbrechung erfährt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur kontinuierlichen interferentiellen Messwertbildung, die also ohne irgendwelche, auch nur vorübergehende Unterbrechungen, zu messen gestattet, und zur Durchführung von Messungen über einen Bereich, der weit über die oben angegebenen Messbereiche hinausgeht. Nach der Erfindung wird das angestrebte Ziel erreicht, wenn die Referenzebenen abwechselnd verschiebbar angeordnet sind, wobei es möglich ist, zur Messung die jeweils fest stehende Referenzebene zu benutzen, während die andere Referenzebene eine solche Verschiebung erfährt, dass die Längenänderung des entsprechenden Referenzstr.ahlenganges nicht grösser als die e zweifache Kohärenzlänge des verwendeten Lichts ist.
Vorteilhaft sind hierbei die Mess- und Referenzebenen als ablenkungsunempfindliche Umkehrprismen ausgebildet.
Damit stets nur die feststehende Referenzebene bei der Messung wirksam ist und die e Möglichkeit von Fehlmessungen ausgeschlossen wird, ist zweckmässig jeder Referenzebene eine Blende zugeordnet, die die Referenzebene während ihrer Verschiebung in die nächste Messlage abblendet.
Das Messen mit der erfindungsgemässen Vorrichtung gestaltet sich ähnlich wie mit den bekannten Interferenzkomparatoren zur Vermessung von Endmassen, bei denen visuell zwei Interferenzstreifen- systeme beobachtet werden. Jedoch besteht ! ein wesentlicher Unterschied im Messen darin, dass mit dem bekannten Interferenzkomparator die Messung einer bestimmten Länge erfolgt, wozu die Streifensystems zwar gegeneinander verschoben sind, sich aber in Ruhe befinden, während mit der erfindungsgemässen Vorrichtung sich kontinuierlich ändernde Längen messbar sind, wobei sich ein Interferenzstreifen system gegenüber einer Bezugsmarke verschiebt.
In diesem Fall müssen die an der Bezugsmarke vorbeiwandernden Interferenzstreifen gezählt und aus der auf diese Weise erhaltenen Anzahl von Interferenzstreifen die gesuchte Länge abgeleitet werden. Ein derartiges Vorgehen des subjektiven Auszähiens ist aber sowohl aus Gründen der Zuverlässigkeit und Genauigkeit als auch der Bequemlichkeit kaum vertretbar.
Um die an den Beobachter gebundenen nachteiligen Einflüsse auf die Messung auszuschalten, ist es daher von Vorteil, objektiv arbeitendie. optische sowie lichtelektrische und elektronische Mittel zur Zählung der Interferenzstreifen vorzusehen, die so beschaffen sind, dass sie ausser der Zählung der wandernden Interferenzstreifen auch die Bewegungsrichtung dieser Interferenzstreifen und damit die Art der Längenänderung (Verkürzung oder Verlängerung) angeben.
Beispielsweise wird hierzu das Lichtbündel am Ort des entstehenden Interferenzbildes in zwei Teilbündel zerlegt, in dem entweder das eine Lichtbündel durch Schwenken einer planparallelen Glasplatte eine Verschiebung und damit das vom einen Teillichtbündel erzeugte Interferenz streifensystem gegenüber dem vom anderen Teillicht- bündel erzeugten Interferenzstreifensystem eine Versetzung erfährt oder zwei Blendenschlitze parallel zueinander versetzt angeordnet sind, so dass von einem an den Blendenschlitzen vorbeiwandernden Interferenzstreifen zwei Impulse mit zeitlicher Differenz enstehen. Die so entstandenen optischen Impulse werden nach Umwandlung in elektrische Impulse in an sich bekannter Weise richtungsabhängig elektronisch gezählt.
Zu dem Zweck kann jedem optischen Impulsgeber eine Photozelle zugeordnet sein, in der Iden optischen Impulsen entsprechende Photoströme erzeugt werden, aus denen ein als sogenannter Diskriminator ausgebildetes Aggregat zunächst scharfe elektrische Impulse formt. Die von dem z. B. an den Blendenschlitzen vorbeiwandernden Interferenzstrei- fen erzeugten Impulse beeinflussen den Diskriminator sodann derart, dass der durch Belichtung der ersten Photozelle erzeugte Impuls die Richtung und der durch Belichtung der zweiten Photozelle erzeugte Impuls den Wert der Zählung angibt.
Zur Erhöhung der Lichtausbeute und Vermeidung komplizierter elektronischer Verstärker ist es von Vorteil, wenn jedem Referenzstrahlengang gesondert ein Messstrahlengang und ebenfalls gesondert Mittel zur richtungsabhängigen Zählung der wandernden Interferenzstreifen zugeordnet sind. Hierbei kann die optische Anordnung etwa so getroffen sein, Idass die von einer Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen in zwei Strahlenbündel geteilt werden und jedes dieser Strahlenbündel physikalisch in ein Mess- und ein Referenzstrahlenbündel aufgeteilt wird, die dann nach Reflexion an der Mess- bzw.
Referenzebene physikalisch zu einem interferierenden Strahlenbündel vereinigt werden, oder dass das Messstrahlenbündel erst nach Reflexion an der Messebene kurz vor der Verreinigung mit den Referenzteilstrahlenbündeln physikalisch geteilt und die Messstrahlenteilbündel mit den entsprechenden Referenzteilstrahlenbündel physikalisch vereinigt werden. Dabei ist es vorteilhaft, zum Übergang von einer Referenzebene zur anderen und von einem richtungsabhängigen Zählmittel zum anderen einen elektronischen Schalter zu benutzen, dessen Schaltzeit kleiner ist als die zeitliche Auf änanderfolge der Impulse bei grösstmöglicher Geschwindigkeit des Messprismas.
Der elvktronische Schalter besteht im Prinzip aus zwei Torschaltungen, von denen immer eine auf Signaldurchlass und die andere auf Sperren geschaltet ist. Die auf Durchlass geschaltete Torschaltung verbindet denjenigen der beiden Impulssignalgeber, welcher von dem jeweils in Messwertbereitschaft befind lichwn Interferometer die richtungsdefinierten Zählimpulse liefert, mit dem elektronischen Vor- und Rückwärtszählwork. Die Umschaltung kann von Fiip- Flop-Kreisen gesteuert werden und wird erst dann ausgelöst, nachdem das nicht benutzte Interferometer M ssbereitschaft erlangt hat.
An Hand der Fig. 1-5 der Zeichnung ist die Ausbildung und die Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung genauer dargelegt. Dabei zeigen die Fig. 1-3 schematisch drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Messvorrichtung. Die Fig. 4 und 5 beinhalten die die Referenzebenen tragenden Teile der Vorrichtung in Draufsicht und im Querschnitt.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 11 eine Lichtquelle bezeichnet, die mit Hilfe eines Kondensors 12 in die Ebene einer Blende 13 abgebildet wird, die mit der Brennebene eines Kollimatorobjaktives 14 zusammenfällt. Im parallelen Strahlengang 15 des Kollimatorobjektivs befindet sich ein Teilungswürfel 16, der das parallele Strahlenbündel in ein Messsirahlen bündel 17 und ein Referenzstrahlenbündel 18 teilt.
Der reflektierte Teil des Parallelstrahlenbünlels, das Messstrahlenbündel 17, ist zunächst rechtwinklig zur Kollimatorachse gerichtet, bis er von einem Spiegel 19 in eine Richtung parallel zur Kollimatorachse reflektiert wird und auf eine als rechtwinkliges Prisma 20 ausgebildete Messebene trifft. Das Prisma 20 bewirkt eine konstante Ablenkung des Messstrahlenbündels von 1800. Das auf diese Weise parallel zu sich selbst zurückgeworfene Strahlenbündel erfährt am Spiegel 21 eine Ablenkung in Richtung eines Teilungswürfels 22.
Der im Teilungswürfel 16 nicht reflektierte Teil des Parallelstrahlenbündels, das Referenzstrahlenbündel 18, wird in einem weiteren Teilungswürfel 23 in zwei Teilstrahlenbündel 18' und 18"zerlegt, von denen das eine direkt einer in Form eines rechtwinkligen Prismas 24 ausgebildeten Referenzebene und das andere über einen ebenen Spiegel 25 einer zweiten Referenzebene in Form eines rechtwinkligen Prismas 26 zugeleitet wird.
Von den Prismen 24 und 26, die zur Erzeugung von Interferenzen gleicher Neigung gegenüber dem Prisma 20 um einen geringen, zeichnerisch nicht darstellbaren Betrag um eine senkrecht zur Zeichenebene stehende Achse gedreht sind, werden die beiden Referenzstrahlenbündel 18' und 18" in gleicher Weise zurückgeworfen wie das Messstrahlenbündel 17 vom Prisma 20.
Die von den Prismen 24 und 26 kommenden Referenzstrahlenbündel 18' und 18" werden in Fig. 1 mit Hilfe eines Teilungswürfels 27 bzw. eines Spie geis 28 über einen Spiegel 29 dem Teilungswürfel 22 zugeleitet und vereinigen sich dort mit dem Messstrahlenbündel 17. Jedem Referenzstrahlenbündel ist eine Blende 30 bzw. 31 zugeordnet, die eine wahl- weise Ausschaltung des jeweiligen Prismas 24 bzw.
26 und damit des betreffenden Referenzstrahlenbün deis ermöglicht. Der durch die Stellung der Blenden 30 und 31 freigegebene Teil des Referenzstrah lenbündeis 18 und das Messstrahlenbündel 17 werden nach ihrer Vereinigung einer Sammellinse 32 zugeleitet, die infolge der Überlagerung der kohärenten Strahlenbündel 17 und 18 ein Interferenzstreifensystem in einer Ebene entstehen lässt, in deren Nähe eine Doppelschlitzblende 33 angeordnet ist. Beim Verschieben, des Prismas 20 bewegen sich die senkrecht zur Zeichenebene stehenden InterferenzstreiQ fen an den Schlitzen der Blende 33 vorbei.
Die dadurch entstehenden Lichtimpulse gelangen über ein Dachprisma 34 auf zwei Photozellen 35 und 36, die die Lichtimpulse in Stromimpulsle umwandeln, welche in einem Aggregat 37, das einen elektrischen Impulsformer, einen Diskriminator und ein Zählwerk enthält, weiter verarbeitet und ausgewertet werden.
Durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Antriebs vorrichtung erfährt das Prisma a 20, die Messebene, eine kontinuierliche Verschiebung in einer mit Hilfe des Pfeils angezeigten Richtung A, während das Prisma 24, die zugehörige wirksame Referenzebene, esne unveränderliche Lage einnimmt, die durch einen von der Kohärenzlänge des Lichtes bestimmten Verschiebungsbereich gegeben ist. Die von den Prismen 20 und 24 reflektierten kohärenten Strahlenbündel 17 und 18' gelangen nach ihrer Vereinigung mittels des Teilungswürfels 22 zur Interferenz, deren Bilder mit Hilfe der Sammellinse 32 in unmittelbarer Nähe der Doppelschlitzblende 33 erzeugt werden.
Die infolge der kontinuierlichen Verschiebung des Prismas 20 an der Doppelschlltzblende vorbeiwand emden Interferenzstreifen erzeugen Lichtimpulse, die über ein Dachprisma 34 einmal auf die Photozelle 35 und zum anderen danach auf die Photozelle 36 auftreffen. Aus dem zeitlichen AS stand der entsprechenden Photoströme lassen sich durch die im Aggregat 3 enthaltenen elektronischen Mittel die Verschiebungsrichtung der Messebene und die Grösse ihrer Verschiebung in Abhängigkeit von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes bestimmen.
Während des Zusammenwirkens der beiden Prismen 20 und 24 erfährt das mit Hilfe der Blende 31 optisch unwirksam gemachte Prisma 26 eine Verschiebung, die nur wenig kleiner ist als die zweifache.
Kohärenzlänge des verwendeten Lichtes, in eine neue Lage 26', in der sie dann als Referenzebene dient, wenn der Abstand des Prismas 20 vom Prisma 24 so gross geworden ist, dass der Kontrast der durch die Strahlengänge 17 und 18' erzeugten Interferenz streifen und damit der Wechseistromanteil der Photoströme nicht mehr ausreicht, um eindeutige Messimpulse auszulösen. Das Prisma 26' wird automatisch festgehalten und, wenn Ider genannte Abstand der beiden Prismen 20 und 24 voneinander erreicht ist, durch Entfernen der Blende 31 aus dem Strahlengang 18"freigegeben und das Prisma 24 durch Einbringen der Blende 30 in den Strahlengang 18' unwirksam gemacht.
Anschliessend wird die Klemmung des Prismas 24 selbsttätig gelöst und das Prisma selbst um den gleichen Betrag verschoben wie vorher das Prisma 26. Dieser Vorgang kann sich beliebig oft wiederholen, wobei die Prismen 24 und 26 labwechselnd die wirksamen Referenzebenen darstellen.
Beim Wechsel von einer Referenzebene zur anderen sind für eine kurze Zeitspanne beide Referenzebenen wirksam, und es entstehen zwei sich überlagernde Interferenzstreifensysteme. Zum Zwecke emer einwandfreien Messung auch während des Wechsels ist daher die Verschiebung der Referenzebenen so zu steuern, dass (der Abstand der Messebene von der veriassenen Referenzebene, etwas grösser ist als der Abstand der Messebene von wider in Betrieb genommenen Referenzebene.
Dadurch ist der Kontrast des neu entstandenen Interferenzstreifensystems grösser als der des vorher benutzten Interferenzstreifensystems und es wird ein Photostrom erzeugt, der einen eirqdeutigen Messimpuls auslöst.
Die Messvorrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, dass an Stelle der Blende jedem Referenzteilstrahlenbündel ein Messteilstrahlenbündel und eine gesonderte Einrichtung zur Umformung der Lichtimpulse in elektrische Impulse zugeordnet ist. Im Teilungswürfel 22 wird das Messstrahlenbündel 17 in zwei Teilstrahlenbündel 17' und 17" geteilt,
von denen sich das Teilstrahlenbündel 17' in einem Teilungswürfel 38 mit dem vom Prisma 24 über zwei Spiegel 39 und 40 reflektierten Teilstrahlenbündel 18' des Referenzstralilenbündels und das Teilstrahlenbündel 17" nach Reflexion an einem Spiegel 41 in einem Teilungswürfel 42 mit dem vom Prisma 26 über zwei Spiegel 43 und 44 reflektierten Teilstrahlenbündel 18" des Referenz strahlenbündels vereinigt. Die miteinander inter ferierenden Teilstrahlenbündel 17' und 18' bzw. 17" und 18"passieren eine Sammellinse 45 bzw. 46, die ein Interferenzstreifensystem in die unmittelbare Nähe einer Doppelschlitzblende 47 bzw. 48 abbildet.
Das durch die Schlitze hindurchtretende Licht wird von den Flächen eines Dachprismas 49 bzw. 50 auf zwei Photozzllen 51 und 52 bzw. 53 und 54 geleitet, und die dort erzeugten Photoströme werden in einem als Diskriminator ausgebildeten Aggregat 55 bzw. 56 und einem gemeinsamen elektronischen Umschalter 57 weiter verarbeitet.
Beim Verschieben des Prismas 20 in Richtung A wandern die Interferenzstreifen so an den Doppelschlitzblenden 47 und 48 vorbei, dass über die Dachprismen 49 und 50 zuerst die Photozellen 51 und 53 und danach die Photozellen 52 und 54 belichtet werden. Der Wechsel von einer Referenzebene zur anderen erfolgt hinter den Aggregaten 55 und 56 dadurch, dass in ein nicht dargestelltes Zählwerk durch den elektronischen Umschalter 57 einmal die aus dem Aggregat 55 und einmal die ; aus dem Aggre- gat 56 austretenden elektrischen Impulse gegeben werden. Die Umschaltung erfolgt etwa zu dem gleichen Zeitpunkt wie bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung der Blendenwechsel. Dabei ist die Umschaltungszeit kleiner als die zeitliche Aufeinanderfolge der Impulse bei der grössten Verschiebungsgs- schwindigkeit des Messprismas 20.
In den Fig. 1 und 2 sind die Spiegel und Teilung würfel so angeordnet, dass die reflektierenden, teilenden oder vereinigenden Flächen parallel zueinander liegen und das Messstrahlenbündel zwischen die Referenzstrahlenbündel zu liegen kommt. Es ist aber auch möglich, durch geeignete Anordnung dieser Flächen das Messstrahlenbündel unter oder über Iden Referenzstrahlenbündeln zu führen, so dass beispielsweise die Referenzteilstrahlenbündel dicht nebeneinander und das Messstrahlenbündel dicht darüber oder darunter zu liegen kommt.
In Fig. 3 bedeuten 58 eine Lichtquelle, 59 einen Kondensor, 60 eine mit einer Öffnung versehene Blende und 61 ein Kollimatorobjektiv, das gross genug sein muss, um zwei in Lichtrichtung hinter ihm liegende Teilungswürfel 62 und 63 völlig auszu leuchten. Durch diese Teilungswürfel wird das ! das Kollimatorobjektiv verlassende Paralleistrahlenbündel 64 je in zwei Teile 65, 66 und 65' und 66'geteilt, von denen die Teilstrahlenbündel 65 und 65' die Messstrahlenbündel sowie 66 und 66' die Referenzstrahlen darstellen.
Jedes der Messstrahlenbündel 65 und 65' wird von einem die jeweilige Messebene darstellenden rechtwinkligen Prisma 67 bzw. 68 über einen ebenen Spiegel 69 bzw. 70 in Richtung eines Teilungswürfels 71 bzw. 72 abgelenkt, in dem sich das Messstrahlenbündel 65 bzw. 65' wieder mit dem an einem Spiegel 73 bzw. 74 und einem als Referenzebene dienenden rechtwinkligen Prisma 75 bzw. 76 reflektierten Referenzstrahlenbündel 66 bzw. 66' vereinigt. Die Prismen 67 und 68 sind starr miteinander verbunden und in Richtung eines Doppelpfeiles A verschiebbar. Das aus dem Teilungswürfel 71 bzw. 72 austretende vereinigte Strahlenbündel durchsetzt eine Sammellinse 77 bzw.
78, die ein Interferenzstreifensystem unmittelbar vor einer Doppelschlitzblende 79 bzw. 80 entstehen lässt. Die in den Blendenschlitzen erscheinenden Interferenzstreifen belichten über ein Dachprisma 81 bzw. 82 zwei Photozellen 83, 84 bzw. 85, 86, deren Impulse in einem Aggregat 87 bzw. 88 richtungsabhängig gezählt werden. Ein elektronischer U schalter 89 bewirkt, dass entweder die aus dem Aggregat 87 oder aus dem Aggregat 88 austretenden Impulse einem nicht dargestellten Zählwerk und einem Rechenwerk zugeführt werden, dass aus der Anzahl der Impulse die Strecke der Verschiebung zu ermitteln gestattet. Die Wirkungsweise dieser Messvorrichtung ist die gleiche wie die der nach den Fig. 1 und 2 beschriebenen.
Abweichend von Fig. 3 ist es auch möglich, die Teilungswürfel 62 und 63 übereinander anzuordnen und anstelle der beiden Prismen 67 und 68 nur ein entsprechend ausgebildetes Messprisma zu verwenden, wodurch eine erhebliche Vereinfachung im Aufbau der Messvorrichtung möglich ist.
Bisher ist angenommen worden, dass eine Verschiebung der Referenzebenen parallel zum Messstrahlengang ohne weiteres möglich ist. Es kommt aber auch vor, dass eine derart gerichtete Verschiebung der Referenzebenen infolge Raummangels nicht durchführbar ist. In solchen Fällen ist eine Anordnung vorteilhaft, wie sie Fig. 6 für eine Referenzebene darstellt. Zwischen zwei ebenen Spiegeln 126 und 127 mit zueinander parallelen spiegelnden Flächen ist ein rechtwinkliges Prisma 128 parallel zu den spiegelnden Flächen und zu deren gemeinsamer Hauptspiegelungsebene verschiebbar angeordnet. Der Verschiebungsbereich des Prismas 128 ist in meh rere e gleichgrosse Abschnitte unterteilt, von denen in Fig. 6 zwischen den gestrichelt gezeichneten Lagen a und b sowie der gestrichelt gezeichneten Lage b und der ausgezogen gezeichneten Lage c des, Prismas zwei gezeigt sind.
Die Verschiebung des Prismas 128 über einen Abschnitt, von a nach b oder von b nach c, ist so gross, dass dadurch die optische Weglänge eines von einem nicht dargestellten Teilungswürfel herkommenden Referenzstrahlenbündels 129 um einen Betrag verändert wird, der wegen des Kontrastes der Interferenzstreifen nicht grösser sein soll als die zweifache Kohärenzlänge des verwendeten Lichtes. In der Lage a wird das Referenzstrahlenbündel 129 durch das Prisma 128 lediglich um 1800 abgelenkt. Befindet sich das Prisma in einer anderen Lage, z. B. b oder c, so wird das Referenzstrahlenbündel 129 durch einoder mehrmalige Reflexionen an den Spiegeln 126 und 127 dem Prisma zugeführt und in diesem parallel zu sich selbst reflektiert.
An Hand der Fig. 4 und 5 soll die Steuerung der Bewegung der Referenzebenen in Abhängigkeit von der Bewegung der Messebene näher erläutert werden.
In diesen Figuren bedeutet 90 das Bett einer Maschine, beispielsweise einer Werkzeugmaschine, das mit einem Führungsprisma 91 und einer Gleitfläche 92 für einen Support 93, zwei Zahnstangen 94 und 95 sowie zwei im wesentlichen in einer Ebene parallel zum Support liegenden Trägern 96 und 97 für zwei im Grundriss winkelförmige Schlitten 98 und 99 ausgestattet ist. Mit jeder Zahnstange steht ein jedem Schlitten zugeordnetes Zahnrad 100 bzw.
101 in Eingriff, das an der Unterseite des Supports um eine in Fig. 2 senkrechte Achse X-X bzw. Y-Y drehbar gelagert und mit dem ein Arm 102 bzw. 103 fest verbunden ist, der an ! seiner dem Zahnrad abge- wandten Seite einen radial zur Drehachse X-X bzw.
Y-Y verschiebbaren und in jeder gewünschten Stellung klemmbaren Mitnehmer 104 bzw. 105 aufweist.
Diese Mitnehmer gleiten abwechselnd in Führungen 106 und 107, die auf den Schlitten 98 und 99 fest angebracht sind. Die Schlitten sind mit Hilfe von Laufrollen 108 und 109 (in der Zeichnung sind nur die vordersten Laufrollen des Schlittens 98 sichtbar) längs der Träger 96 und 97 in einer Ebene um einen Betrag verschiebbar, der durch die Entfernung der Mitnehmer 104 und 105 von den Drehachsen X-X und Y-Y gegeben ist.
Zur Klemmung der Schlitten 98 und 99 an den Trägern 96 und 97 dient eine, an ihrer Deckfläche mit einem Öffnungs- stutzen 110 und an ihrer Grundfläche mit einer Membran 111 versehene, mit Luft füllbare Druckkammer 112, die im Zusammenwirken mit einem Klemmteil 113, das mittels Schraubenfedern 114 und 115 mit dem betreffenden Schlitten in Verbindung steht und an seinen Enden Backen 116 und 117 aufweist, denen Backen 118 und 119 an diesem Schlitten gegenüber liegen. Zwisohen den Backen und den Trägern befinden sich im gelösten Zustand schmale Luftspalte.
Am Support 93 und an den Schlitten 98 und 99 sind in gleicher Höhe rechtwinklige optische Prismen 120 und 121, 122 in Fassungen 123 und 124, 125 so befestigt, dass ihre Hypotenusenflächen rechtwinklig oder zumindest lannähernd rechtwinklig zur Verschiebungsrichtung des Supports stehen. Das Prisma 120 ist mit Ider Messebene und die Prismen 121 und 122 sind mit den Referenzebenen identisch, die in der Beschreibung zu den Fig. 1 bis 3 genannt worden sind.
In den Fig. 4 und 5 steht der dem Zahnrad 100 über den Arm 102 zugeordnete Mitnehmer 104 in Eingriff mit der am Schlitten 98 befestigten Führ rung 106, während der mit (dem Zahnrad 101 über den Arm 103 verbundene Mitnehmer 105 sich nicht in der zugehörigen Führung 107 auf dem Schlitten 99 befindet; in Idieser Stellung sind die beiden Arme 102 und 103 parallel zueinander gerichtet. Beim Verschieben des Supports 93 rollen die Zahnräder 100 und 101 entlang der Zahnstangen 94 und 95 mit entgegengesetztem Drehsinn ab. Wird der Support 93 und damit das Prisma 120 in leiner durch einen Pfeil angedeuteten Richtung B verschoben, so drehen sich die Zahnräder 100 und 101 mit den durch Pfeile C und D angegebenen Drehsinnen um die Achse X-X bzw. Y-Y.
Dabei verschiebt der Mitnehmer 104 Iden Schlitten 98 mit dem Prisma 121 in Richtung B so lange, wie er in der Führung 106 gleitet. Verlässt der Mitnehmer 104 nach entsprechender Drehung des Zahnrades 100 die Führung 106, so hat das Zahnrad 101 eine gleichgrosse, aber entgegengesetzte Drehung erfahren und die den beiden Zahnrädern zugeordneten Arme 102 und 103 schliessen mit ihren Verlängerungen einen Winkel a ein, dessen Halbierende parallel zur Verschiebungsrichtung B ist. In dieser Stellung der Arme wind der Schlitten 98 in noch zu beschreibender Weise an die Träger 96 und 97 festgeklemmt lund die Klemmung des Schlittens 99 an den Träger 96 und 97 gelöst.
Während sich nun die Zahnräder 100 und 101 infolge der fortlaufenden Verschiebung, des Supports 93 um den eben genannten Winkel a drehen, dessen Gröl3e durch den Abstand der Drehachse jedes Zahnrades vom Anfang der zugehörigen Führung und der Lage eines jeden Mitnehmers auf dem ihn tragenden Arm bestimmt ist, verharren beide Schlitten in Ruhe.
Erst bei weiterer Drehung des Zahnrades 101 gelangt der Arm 103 mit seinem Mitnehmer 105 in die Führung 107 und bewirkt die Verschiebung des Schlittens 99 in Richtung B. Durch die winklige Form der Schlitten 98 Eund 99 wird der sich kontinuierlich verschiebende Support 93 trotz zeitweiligen Stillstandes Idieser Schlitten in seinem Bewegungsablauf in keiner Weise gehemmt. Die Anordnung der Prismen 120 und 121, 122 sowie der Schlitten in gleicher Höhe bedingt, dass die Prismen 121 und 122 sich nicht wie in den Fig. 1-3 angegeben überholen, sondern nur leinholen können und dabei einen Weg zurücklegen, der höchstens gleich der halben Kohärenzlänge des zur Messung verwendeten Lichtes ist.
Die Klemmung Ider Schlitten 98 und 99 an ihren Trägern gestaltet sich wie folgt:
Gleichzeitig mit dem Austritt eines Mitnehmers aus seiner Führung erfolgt die Klemmung des zugehörigen Schlittens und die Lösung des anderen Schlittens bezüglich der Träger. In wider Darstellung des vorliegenden Beispiels ist der Schlitten 99 an den Trägern 96 und 97 geklemmt und der Schlitten 98 von ihnen gelöst. Nach entsprechender Drehung der Zahnräder 100 und 101 wird durch der Einfachheit halber nicht dargestellte Mittel zur Regulierung des Luftdruckes in der Druckkammer im Augenblick des Austritts des Mitnehmers 104 zaus der Führung 106 die Klemmung zwischen dem Schlitten 99 und den Trägern gelöst und die Klemmung des Schlittens 98 an die Träger bewirkt.
Zur Klemmung des Schlit tens 98 wird Luft durch die Öffnungsstutzen 110 in die Druckkammer 112 gepresst, so dass sich die Membran 111 gegen den ihr benachbarten Teil des Klemmteiles 113 legt. Dadurch wird zunächst der Schlitten nach oben gedrückt, bis die Backen 118 und 119 zur Anlage an die Träger 96 und 97 kommen und die Rollen 108 und 109 zur Vermeidung von Zwangskräften von dies ebenfalls gegen die Träger gedrückt wenden. Damit ist der Vorgang der Klemmung des Schlittens 98 an die Träger 96 und 97 abgeschlossen. Diese Klemmung bleibt nun erhalten, bis mit dem entsprechenden Bewegungsablauf der Zahnräder 100 und 101 die Druckkammer 112 geöffnet wird, die komprimierte Luft ausströmen kann und die Klemmung des Schlittens 99 in der gleichen Weise erfolgt.
Device for interferential formation of measured values for measuring and control devices and methods for operating the device
It is known that the ability of light waves to interfere, which are emitted by a light source, is used for the precise measurement of lengths.
As a result of the coherence conditions to be observed here, which essentially depend on the nature of the light source used, this type of length measurement is limited to a small area hardly exceeding a decimeter. There is therefore no lack of attempts, either in the past or in the present, to expand the measuring range by applying means and methods that appear suitable and in some cases new.
One possibility to enlarge the measuring range is to choose or develop an appropriate light source. For example, light sources based on isotopes have been developed, the emitted wave trains of which are capable of interference over greater lengths (about 10 dm). Apart from the fact that this area is not yet sufficient for various purposes, the industrial use of these light sources is uneconomical, since they require expensive additional equipment and special knowledge with regard to operation for their operation.
Another known possibility of enlarging the measuring range is to multiply the reference distance in an additive or multiplicative way, as was used by Kösters or Väisälä, for example. If a distance that corresponds to n times the amount of coherence length of the light used is to be measured according to Kösters, either n fixed reference planes are necessary for this, or a single reference plane must be shifted (n-1) times.
Apart from the fact that the number of reference planes that can be used for measurement is soon set a limit for reasons of intensity, in both cases and also according to Väisälä a continuous interferential length measurement, as is required, for example, in the control of machine tools with high and highest accuracy, not feasible because the measurement process is interrupted when changing from one reference plane to another or when moving the single reference plane.
The aim of the present invention is therefore a device for continuous interferential measurement value formation, which thus allows measurements without any, even temporary interruptions, and for carrying out measurements over a range that goes far beyond the measurement ranges specified above. According to the invention, the desired goal is achieved when the reference planes are arranged to be alternately displaceable, whereby it is possible to use the fixed reference plane for the measurement while the other reference plane experiences such a displacement that the change in length of the corresponding reference axis does not is greater than e twice the coherence length of the light used.
The measurement and reference planes are advantageously designed as deflection-insensitive erecting prisms.
So that only the fixed reference plane is always effective during the measurement and the possibility of incorrect measurements is excluded, a diaphragm is expediently assigned to each reference plane, which screens the reference plane during its shift into the next measuring position.
The measurement with the device according to the invention is similar to that with the known interference comparators for measuring final dimensions, in which two interference fringe systems are visually observed. However, there is! An essential difference in measurement is that the known interference comparator measures a certain length, for which the stripe systems are shifted against each other, but are at rest, while continuously changing lengths can be measured with the device according to the invention, with an interference stripe system relative to a reference mark.
In this case, the interference fringes wandering past the reference mark must be counted and the length sought must be derived from the number of interference fringes obtained in this way. Such a subjective counting procedure is hardly justifiable for reasons of reliability and accuracy as well as for convenience.
In order to eliminate the adverse influences on the measurement that are linked to the observer, it is therefore advantageous to work objectively. optical as well as photoelectric and electronic means for counting the interference fringes are to be provided, which are designed in such a way that, in addition to counting the moving interference fringes, they also indicate the direction of movement of these interference fringes and thus the type of change in length (shortening or lengthening).
For example, the light bundle is split into two partial bundles at the location of the resulting interference image, in which either the one light bundle is shifted by pivoting a plane-parallel glass plate and thus the interference fringe system generated by one partial light bundle is displaced in relation to the interference fringe system generated by the other partial light bundle two diaphragm slits are arranged parallel to each other offset, so that an interference fringe migrating past the diaphragm slits produces two pulses with a time difference. The resulting optical pulses, after being converted into electrical pulses, are counted electronically in a manner known per se, depending on the direction.
For this purpose, a photocell can be assigned to each optical pulse generator, in which photocurrents corresponding to the optical pulses are generated, from which an aggregate designed as a so-called discriminator initially forms sharp electrical pulses. The z. For example, pulses generated by interference stripes wandering past the aperture slits influence the discriminator in such a way that the pulse generated by exposure to the first photocell indicates the direction and the pulse generated by exposure to the second photocell indicates the value of the count.
To increase the light yield and avoid complicated electronic amplifiers, it is advantageous if a measuring beam path and also separate means for direction-dependent counting of the moving interference fringes are assigned to each reference beam path. Here, the optical arrangement can be made such that the light rays emitted by a light source are divided into two bundles of rays and each of these bundles of rays is physically divided into a measuring and a reference bundle of rays, which are then reflected on the measuring or measuring beam.
Reference plane are physically combined to form an interfering beam, or that the measuring beam is only physically divided after reflection at the measuring plane shortly before contamination with the reference partial beams and the measuring beam partial bundles are physically combined with the corresponding reference partial beam. It is advantageous to use an electronic switch for the transition from one reference plane to another and from one direction-dependent counting means to the other, the switching time of which is shorter than the temporal succession of the pulses at the highest possible speed of the measuring prism.
The electronic switch basically consists of two gate circuits, one of which is always switched to signal transmission and the other to block. The gate circuit, which is switched on, connects that of the two pulse signal generators, which supplies the direction-defined counting pulses from the interferometer which is in readiness for measurement, with the electronic counting up and down. The switchover can be controlled by flip-flop circuits and is only triggered after the unused interferometer has become ready for measurement.
With reference to FIGS. 1-5 of the drawing, the formation and the mode of operation of exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail. 1-3 schematically show three exemplary embodiments of the measuring device according to the invention. 4 and 5 contain the parts of the device carrying the reference planes in plan view and in cross section.
In FIGS. 1 and 2, 11 denotes a light source which is imaged with the aid of a condenser 12 in the plane of a diaphragm 13 which coincides with the focal plane of a collimator lens 14. In the parallel beam path 15 of the collimator lens there is a splitting cube 16 which splits the parallel beam into a measuring beam 17 and a reference beam 18.
The reflected part of the parallel beam, the measuring beam 17, is initially directed at right angles to the collimator axis until it is reflected by a mirror 19 in a direction parallel to the collimator axis and hits a measuring plane designed as a right-angled prism 20. The prism 20 causes a constant deflection of the measuring beam of 1800. The beam reflected in this way parallel to itself is deflected at the mirror 21 in the direction of a graduation cube 22.
The part of the parallel beam not reflected in the splitting cube 16, the reference beam 18, is split in a further splitting cube 23 into two partial beams 18 'and 18 ", one of which is directly on a reference plane in the form of a right-angled prism 24 and the other via a flat one Mirror 25 is fed to a second reference plane in the form of a right-angled prism 26.
The two reference beams 18 'and 18 "are reflected back in the same way as by the prisms 24 and 26, which are rotated around an axis perpendicular to the plane of the drawing to generate interference of the same inclination with respect to the prism 20 by a small amount that cannot be shown in the drawing the measuring beam 17 from the prism 20.
The reference beams 18 'and 18 "coming from the prisms 24 and 26 are fed in FIG. 1 with the help of a splitting cube 27 or a mirror 28 via a mirror 29 to the splitting cube 22 and combine there with the measuring beam 17. Each reference beam is a diaphragm 30 or 31 is assigned, which optionally switches off the respective prism 24 or
26 and thus the relevant reference beam allows deis. The part of the reference beam bundle 18 released by the position of the diaphragms 30 and 31 and the measuring beam 17 are fed to a converging lens 32 after they have been combined, which, as a result of the superposition of the coherent beam 17 and 18, creates an interference fringe system in a plane near which a Double slit diaphragm 33 is arranged. When the prism 20 is displaced, the interference stripes perpendicular to the plane of the drawing move past the slits of the diaphragm 33.
The resulting light pulses reach two photocells 35 and 36 via a roof prism 34, which convert the light pulses into current pulses, which are further processed and evaluated in a unit 37, which contains an electrical pulse shaper, a discriminator and a counter.
Through a drive device, not shown in Fig. 1, the prism a 20, the measuring plane, experiences a continuous shift in a direction A indicated by the arrow, while the prism 24, the associated effective reference plane, assumes its unchangeable position, which is determined by a is given by the coherence length of the light certain displacement range. The coherent bundles of rays 17 and 18 ′ reflected by the prisms 20 and 24 arrive at interference after they have been combined by means of the splitting cube 22, the images of which are generated with the aid of the converging lens 32 in the immediate vicinity of the double slit diaphragm 33.
The interference fringes, as a result of the continuous displacement of the prism 20 past the double shutter, generate light pulses which impinge on the photocell 35 via a roof prism 34 and then on the photocell 36. The direction of displacement of the measuring plane and the magnitude of its displacement as a function of the wavelength of the light used can be determined from the temporal AS stand of the corresponding photocurrents by the electronic means contained in the unit 3.
During the interaction of the two prisms 20 and 24, the prism 26, which is made optically ineffective with the aid of the diaphragm 31, experiences a shift which is only slightly smaller than twice.
Coherence length of the light used, in a new position 26 ', in which it then serves as a reference plane when the distance between the prism 20 and the prism 24 has become so large that the contrast of the interference generated by the beam paths 17 and 18' graze and thus the alternating current component of the photo currents is no longer sufficient to trigger unambiguous measuring pulses. The prism 26 'is automatically held and, when the said distance between the two prisms 20 and 24 is reached, released by removing the diaphragm 31 from the beam path 18 "and the prism 24 is rendered ineffective by inserting the diaphragm 30 into the beam path 18' .
The clamping of the prism 24 is then automatically released and the prism itself is displaced by the same amount as the prism 26 previously. This process can be repeated as often as desired, the prisms 24 and 26 alternately representing the effective reference planes.
When changing from one reference plane to the other, both reference planes are effective for a short period of time, and two overlapping interference fringe systems are created. For the purpose of a perfect measurement even during the change, the displacement of the reference planes must therefore be controlled in such a way that (the distance between the measuring plane and the reference plane that has been left is slightly greater than the distance between the measuring plane and the reference plane that has been put back into operation.
As a result, the contrast of the newly created interference fringe system is greater than that of the previously used interference fringe system and a photocurrent is generated which triggers a unique measuring pulse.
The measuring device according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that, instead of the diaphragm, each reference partial beam is assigned a measuring partial beam and a separate device for converting the light pulses into electrical pulses. In the splitting cube 22, the measuring beam 17 is divided into two partial beams 17 'and 17 ",
of which the partial beam 17 'in a splitting cube 38 with the partial beam 18' of the reference beam reflected by the prism 24 via two mirrors 39 and 40 and the partial beam 17 "after reflection at a mirror 41 in a splitting cube 42 with that of the prism 26 via two Mirrors 43 and 44 reflected partial beams 18 ″ of the reference beam combined. The interfering partial beams 17 'and 18' or 17 "and 18" pass a converging lens 45 and 46, which images an interference fringe system in the immediate vicinity of a double slit diaphragm 47 and 48, respectively.
The light passing through the slits is guided from the surfaces of a roof prism 49 or 50 to two photo cells 51 and 52 or 53 and 54, and the photocurrents generated there are in a unit 55 and 56 designed as a discriminator and a common electronic switch 57 further processed.
When the prism 20 is shifted in direction A, the interference fringes move past the double slit diaphragms 47 and 48 in such a way that the photocells 51 and 53 and then the photocells 52 and 54 are exposed via the roof prisms 49 and 50. The change from one reference level to the other takes place behind the units 55 and 56 in that in a counter (not shown) by the electronic switch 57 once the from the unit 55 and once the; electrical pulses emerging from the unit 56 are given. The switchover takes place at approximately the same point in time as the diaphragm change in the device shown in FIG. 1. The switchover time is shorter than the time sequence of the pulses at the greatest displacement speed of the measuring prism 20.
In FIGS. 1 and 2, the mirrors and dividing cubes are arranged in such a way that the reflecting, dividing or uniting surfaces lie parallel to one another and the measuring beam comes to lie between the reference beam. However, it is also possible, through a suitable arrangement of these surfaces, to guide the measuring beam under or over the reference beam, so that, for example, the partial reference beam comes to lie close to one another and the measuring beam comes to lie close above or below.
In Fig. 3, 58 denote a light source, 59 a condenser, 60 a diaphragm provided with an opening and 61 a collimator lens, which must be large enough to completely illuminate two graduation cubes 62 and 63 lying behind it in the direction of light. With these division cubes that will be! The parallel ray bundles 64 leaving the collimator objective are each divided into two parts 65, 66 and 65 'and 66', of which the partial bundles of rays 65 and 65 'represent the measuring bundles and 66 and 66' represent the reference rays.
Each of the measuring beams 65 and 65 'is deflected by a right-angled prism 67 or 68 representing the respective measuring plane via a flat mirror 69 or 70 in the direction of a splitting cube 71 or 72, in which the measuring beam 65 or 65' is again with combined with the reference beam bundles 66 and 66 'reflected at a mirror 73 or 74 and a right-angled prism 75 or 76 serving as a reference plane. The prisms 67 and 68 are rigidly connected to one another and can be displaced in the direction of a double arrow A. The combined bundle of rays emerging from the dividing cube 71 or 72 passes through a converging lens 77 or
78, which creates an interference fringe system directly in front of a double slit aperture 79 or 80. The interference fringes appearing in the aperture slits illuminate two photocells 83, 84 and 85, 86 via a roof prism 81 or 82, the pulses of which are counted in a unit 87 or 88 depending on the direction. An electronic U switch 89 causes either the pulses emerging from the unit 87 or from the unit 88 to be fed to a counter (not shown) and an arithmetic unit that allows the distance of the displacement to be determined from the number of pulses. The mode of operation of this measuring device is the same as that described according to FIGS. 1 and 2.
Deviating from FIG. 3, it is also possible to arrange the graduation cubes 62 and 63 one above the other and to use only one correspondingly designed measuring prism instead of the two prisms 67 and 68, whereby a considerable simplification in the construction of the measuring device is possible.
So far it has been assumed that a displacement of the reference planes parallel to the measuring beam path is easily possible. However, it also happens that such a directional shift of the reference planes cannot be carried out due to a lack of space. In such cases, an arrangement such as that shown in FIG. 6 for a reference plane is advantageous. Between two flat mirrors 126 and 127 with mutually parallel reflecting surfaces, a right-angled prism 128 is arranged parallel to the reflecting surfaces and displaceably to their common main reflection plane. The displacement range of the prism 128 is divided into several e equal-sized sections, of which two are shown in Fig. 6 between the dashed positions a and b and the dashed position b and the solid position c of the prism.
The displacement of the prism 128 over a section, from a to b or from b to c, is so great that it changes the optical path length of a reference beam 129 coming from a graduation cube (not shown) by an amount that is not due to the contrast of the interference fringes should be greater than twice the coherence length of the light used. In position a, the reference beam 129 is only deflected by 1800 by the prism 128. If the prism is in a different position, e.g. B. b or c, the reference beam 129 is fed to the prism by one or more reflections at the mirrors 126 and 127 and reflected in it parallel to itself.
The control of the movement of the reference planes as a function of the movement of the measurement plane is to be explained in more detail with reference to FIGS. 4 and 5.
In these figures, 90 denotes the bed of a machine, for example a machine tool, which is provided with a guide prism 91 and a sliding surface 92 for a support 93, two racks 94 and 95 and two supports 96 and 97, lying essentially in one plane parallel to the support, for two Angular sledges 98 and 99 are equipped in plan. With each rack there is a gear 100 or gear assigned to each slide.
101 engages, which is rotatably mounted on the underside of the support about an axis X-X or Y-Y which is perpendicular in FIG. 2 and to which an arm 102 or 103 is firmly connected, which is connected to! its side facing away from the gear wheel has a radial to the axis of rotation X-X resp.
Y-Y slidable and clampable in any desired position driver 104 or 105.
These drivers slide alternately in guides 106 and 107 which are firmly attached to the carriages 98 and 99. With the aid of rollers 108 and 109 (only the foremost rollers of the carriage 98 are visible in the drawing), the slides can be displaced along the supports 96 and 97 in one plane by an amount that is determined by the distance between the drivers 104 and 105 from the axes of rotation XX and YY is given.
A pressure chamber 112, which can be filled with air and which, in cooperation with a clamping part 113, is used to clamp the carriages 98 and 99 to the carriers 96 and 97, is provided with an opening nozzle 110 on its top surface and a membrane 111 on its base surface is connected by means of helical springs 114 and 115 to the respective carriage and has jaws 116 and 117 at its ends, which jaws 118 and 119 are opposite on this carriage. There are narrow air gaps between the jaws and the carriers in the released state.
Right-angled optical prisms 120 and 121, 122 in mounts 123 and 124, 125 are attached at the same height to support 93 and slides 98 and 99 so that their hypotenuse surfaces are at right angles or at least approximately at right angles to the direction of displacement of the support. The prism 120 is the measuring plane and the prisms 121 and 122 are identical to the reference planes which have been mentioned in the description of FIGS. 1 to 3.
4 and 5, the driver 104 associated with the gear 100 via the arm 102 is in engagement with the guide 106 attached to the carriage 98, while the driver 105 connected to the gear 101 via the arm 103 is not in the associated Guide 107 is located on the carriage 99; in this position the two arms 102 and 103 are directed parallel to one another. When the support 93 is displaced, the gears 100 and 101 roll along the racks 94 and 95 in opposite directions of rotation If the prism 120 is displaced in a direction B indicated by an arrow, the gears 100 and 101 rotate with the directions of rotation indicated by arrows C and D about the axis XX and YY, respectively.
The driver 104 moves the slide 98 with the prism 121 in direction B for as long as it slides in the guide 106. If the driver 104 leaves the guide 106 after corresponding rotation of the gear wheel 100, the gear wheel 101 has experienced an equal but opposite rotation and the arms 102 and 103 associated with the two gear wheels enclose an angle a with their extensions, the bisector of which is parallel to the direction of displacement B is. In this position of the arms, the carriage 98 is clamped to the supports 96 and 97 in a manner to be described below and the clamping of the carriage 99 to the supports 96 and 97 is released.
While the gears 100 and 101 now rotate as a result of the continuous displacement of the support 93 by the angle a just mentioned, the size of which is determined by the distance between the axis of rotation of each gear and the start of the associated guide and the position of each driver on the arm carrying it is, both sledges remain calm.
Only when the gear wheel 101 continues to rotate does the arm 103 with its driver 105 move into the guide 107 and cause the slide 99 to be shifted in direction B. Due to the angular shape of the carriages 98 E and 99, the continuously shifting support 93 becomes this despite the temporary standstill The movement of the slide is not inhibited in any way. The arrangement of the prisms 120 and 121, 122 as well as the carriages at the same height means that the prisms 121 and 122 cannot overtake each other as indicated in FIGS. 1-3, but can only overtake each other and thereby cover a distance that is at most equal to half the coherence length of the light used for the measurement.
The clamping of the carriages 98 and 99 on their carriers is as follows:
At the same time as a driver emerges from its guide, the associated slide is clamped and the other slide is released with respect to the carrier. Against the illustration of the present example, the carriage 99 is clamped to the carriers 96 and 97 and the carriage 98 is detached from them. After corresponding rotation of the gears 100 and 101, the means for regulating the air pressure in the pressure chamber, not shown for the sake of simplicity, at the moment the driver 104 leaves the guide 106, releases the clamping between the carriage 99 and the carriers and the clamping of the carriage 98 causes to the carrier.
To clamp the slide 98, air is pressed through the opening stub 110 into the pressure chamber 112 so that the membrane 111 lies against the part of the clamping part 113 adjacent to it. As a result, the carriage is first pushed upwards until the jaws 118 and 119 come to rest against the supports 96 and 97 and the rollers 108 and 109 are also pressed against the supports by this to avoid constraining forces. The process of clamping the slide 98 to the carriers 96 and 97 is thus completed. This clamping is now maintained until the pressure chamber 112 is opened with the corresponding sequence of movements of the gears 100 and 101, the compressed air can flow out and the carriage 99 is clamped in the same way.