DD221008A1 - Vakuumfuehrung fuer interferometrische messsysteme - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumfuehrung fuer interferometrische Messsysteme, insbesondere zum Messen von Laengen und Verschiebungen an Werkzeugmaschinen und Messgeraete mit dem Ziel, die Mess- und Positioniergenauigkeit zu erhoehen. Aufgabe ist es, einen auf die Bewegung eines, mit einem Messreflektor gekoppelten Objektes rueckwirkungsfreien Antrieb fuer den die Vakuumfuehrung in ihrer Laenge veraendernden Teil zu schaffen. Es ist je eine Antriebsanordnung fuer das den Messreflektor tragende Objekt und das verschiebbare Kuevettenteil vorgesehen, wobei jede Antriebsanordnung mit einem gesonderten Steuergeraet verbunden ist. Zwischen dem Messreflektor und dem verschiebbaren Kuevettenteil ist ein den Abstand oder Abstandsaenderungen zwischen Messreflektor und Kuevettenteil bestimmender Messwertgeber vorgesehen, welcher elektrisch mit dem Steuergeraet fuer die mit dem verschiebbaren Kuevettenteil verbundene Antriebsanordnung verbunden ist. Figur

Description

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^ Valnitunführung für interferometrische Meßsysteme

Die Erfindung betrifft eine Vakuumführung für interferometrische Meßsysteme, insbesondere Längenmeßsystemeszum Messen von Längen und Verschiebungen an Werkzeugmaschinen und

Meßgeräten. . . ·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Für Längenmessungen höchster Genauigkeit auch über Weglängen von einigen Metern werden interferometrisehe Meßsysteme angewendet. Hauptfehlerquelle bei diesen Meßsystemen bildet der von den Umweltbedingungen (Temperatur, Luftdruck, COp-Gehalt, feuchtigkeit) abhängige Brechungsindex der Luft, in welcher die Interferometerstrahlengänge verlaufen und durch den die optische Weglänge der Strahlengänge bestimmt wird. Unkontrollierte Änderungen der optischen Weglänge führen direkt zu Meßfehlern. Um solche Meßfehler weitestgehend auszuschließen bzw. zu verringern, wird gemäß DE-AS 2421371 und DS-OS 246,04-06 mindestens der Meßstrahlengang eines interferometrischen Meßsystems mit seinem Meßreflektor in einem, von der Umwelt abgeschlossenen, langgestreckten Hohlkörper geführt, der durch dachförmig angeordnete Dichtlippen, um die herum Flüssigkeit vorgesehen ist, abgeschlossen ist. Durch den von den Dichtlippen abgedichteten Schlitz hindurch ragt ein Mitnehmer, der den Meßreflektor mit dem au messenden Objekt verbindet.

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Nachteilig ist der relativ hohe technische Aufwand dieser Anordnungen, der getrieben werden muß, um eine sichere Abdient ung des Meßstrahlenganges gegenüber den Umwelteinflüssen zu erzielen. Insbesondere bei Verwendung magnetischer Abdichtflüssigkeiten besteht die Gefahr, daß sich . -Sisenteilchen zwischen den Dichtlippen einlagern, die eine sichere Abdichtung verhindern. Desweiteren treten erhebliche Reibungskräfte zwischen Dichtlippen und dem Mtnehmer auf j die insbesondere bei dynamischen Messungen zu unerwünschten Schwingungen des Reflektor führen Tonnen,

In der -GB-PS 1 085 523 ist eine Teilmaschine beschrieben, bei welcher ein interferometrisches Meßsystem vorgesehen ist. In den Interferometerstrahlengängen sind entsprechend der zu messenden Verschiebung in ihrer Länge veränderbare, teleskopaxtige, evakuierbare Küvetten vorgesehen, an deren Enden als Abschluß je eine Glasplatte angeordnet ist. Diese Küvetten sind zwischen Strahlenteilerelement und Meßreflektor irn Strahlengang angeordnet und dienen der Abschirmung der ' betreffenden Strahlengänge gegenüber Umwelteinflüssen. ;

Bei dieser Anordnung ist es von Nachteil, daß nur ein bestimmter Anteil der Strahlengänge innerhalb der Küvetten verläuft, so daß sich auf den übrigen Anteil des Strahlenganges die Umwelteinflüsse auswirken und zu Meß- oder Posi-· tionierfehlerh führen können. Auch ist nur ein gemeinsamer Antrieb für das zu messende Objekt und den verschiebbaren Teil der Küvette vorhanden. Große Reibkräfte in der evakuierten Küvette und die Tatsache, daß bei der Längenänderung der Küvette.je nach Bewegungsrichtung mit dem oder gegen den äußeren Luftdruck gearbeitet wird, bedingen unterschiedliche Antriebskräfte, die sich auch ungünstig auf eine exakte Bewegung und Positionierung des betreffenden Maschinenteiles auswirken. -

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Ziel der Erfindung

Es ist der Zweck der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und bei interferometrischen Meß-.s ystem en durch Beseitigung Meß- und Positionierfehler verursachender Bedingungen die Meß- und Positioniergenauigkeit zu erhöhen.

Y/esen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Vakuumführung für interferometrische Meßsysteme einen auf die Bewegung eines, mit einem Meßreflektor des Meßsystems gekoppelten, zu messenden Objektes rückwirkungsfreien Antrieb für den die Vakuumführung in ihrer Länge verändernden Teil zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vakuumführung für interferometrische Meßsysteme, umfassend eine, in ihrer Länge veränderbare, evakuierte Küvette, welche im Meßstrahlengang eines Meßsystems zwischen Strahlenteiler und Meßspiegel angeordnet ist und aus mindestens zwei relativ zueinander verschiebbaren, gasdicht miteinander gekoppelten Küvettenteilen besteht, wobei ein Küvettenteil fest und das andere Küvettenteil verschiebbar in Richtung des Meßstrahlenganges des Meßsystems angeordnet ist, und daß ein mit dem zumessenden Objekt verbundener Meßreflektor im Meßstrahlengang vorgesehen ist, dadurch gelöst, daß je eine Antriebsanordnung für das den Meßreflektor tragende Objekt und das verschiebbare Küvettenteil vorgesehen ist, wobei jede Antriebsanordnung mit einem gesonderten Steuergerät verbunden ist, und daß ein, den Abstand oder Abstandsanderungen zwischen dem Meßreflektor und dem verschiebbaren Küvettenteil bestimmender, berührungslos arbeitender, an sich bekannter Meßwertgeber vorgesehen ist, der elektrisch mit dem Steuergerät für die mit dem verschiebbaren Küvettenteil verbundene Antriebsanordnung verbunden ist.

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Durch die vorgesehenen getrennten Antriebe für das zu messende Objekt mit dem Meßspiegel und für den verschiebbaren Teil der Küvette wird die Meß- bzw. Positioniergenauigkeit erhöht. Reibkräfte zwischen den Teilen der längenveränderbaren Küvette und der Einfluß des Luftdruckes bei der Verlängerung bzw. Verkürzung der Küvette bleiben ohne Einfluß auf die Bewegung des Objektes. Die durch die Umweltfaktoren beeinflußten Liehtwege im Meßstrahlengang des Meßsystems können mit geringem technischen ,Aufwand in jeder Stellung des Objektes konstant sehr'gering gehalten werden.

Ausführungsbeispiel -

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung ist sehematisch ein Meßsystem dargestellt. '

Das interferometrische Meßsystem umfaßt eine Lichtquelle 1, einen Strahlenteiler 2, einen Referenzspiegel 3 in einem Referenzstrahlengang und im Meßstrahlengang einen mit dem zu messenden Objekt 4 verschiebbaren Meßreflektor 5. Im Meßstrahlengang ist zwischen dem Strahlenteiler 2 und dem Meßreflektor 5 eine in ihrer Länge veränderbare, evakuierbare Küvette 6 vorgesehen, die aus einem festen Teil 7 und einem relativ dazu verschiebbaren Teil 8 besteht, die durch je ein Fenster 9; 10 nach außen verschlossen sind. Der feste Teil 7 der Küvette 6 ist bei den Messungen z. B. auf dem Grundbett 11 einer Maschine oder eines Meßgerätes und der bewegliche Teil 8 der Küvette 6 ist auf einem, auf dem Grundbett 11 verschiebbaren, durch eine Antriebsanordnung 12 angetriebenen Schlitten 13 angeordnet, wobei die Antriebsanordnung 12 mit einem Steuergerät 14 verbunden ist. Das zu messende Objekt 4 ist ebenfalls auf dem Grundbett 11 verschiebbar gelagert und wird von einer, von der Antriebsanordnung 12 unabhängigen weiteren Antriebsanordnung 15angetrieben, weiche mit einem weiteren unabhängigen Steuergerät 16 verbunden ist. '

Es ist ferner ein vorzugsweise berührungslos arbeitender, an sich bekannter Meßwertgeber 17 vorgesehen, der ständig wäh-

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rend der Messungen den Abstand zwischen dem Meßreflektor und dem Teil 8 der Küvette 6 mißt und seineMeßimpulse an das Steuergerät 14 zwecks Nachführung des verschiebbaren Teiles 8 der Küvette 6 liefert. Auf diese Weise wird erreicht, daß der durch die Umweltfaktoren beeinflußte Lichtweg im Meßstrahlengang konstant und klein, gehalten wird.

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Claims (1)

1. Erf indungs.ans pruch

   1„ Vakuumführung für interferometrische Meßsysteme, umfassend eine, in ihrer Länge veränderbare, evakuierte Küvette, welche im Meßstrahlengang eines Meßsystems zwischen Strahlenteiler und Meßspiegel angeordnet ist und aus mindestens zwei relativ zueinander verschiebbaren, gasdicht miteinander gekoppelten Kuvettenteilen besteht, wobei ein Küvettenteil fest und das andere Küvettenteil verschiebbar in Richtung des Meßstrahlenganges des Meßsystems angeordnet ist, und daß ein mit dem zumessenden Objekt verbundener. Meßreflektor im Meßstrahlengang vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

   daß je eine Antriebsanordnung für das den Meßreflektor tragende Objekt und das verschiebbare Küvettenteil vorgesehen ist, wobei jede Antriebsanordnung mit einem gesonderten Steuergerät verbunden ist,

   und daß ein, den Abstand oder Abstandsänderungen zwischen dem Meß^eflektor und dem verschiebbaren Küvettenteil bestimmender, berührungslos arbeitender, an sich bekannter Meßwertgeber vorgesehen ist, der elektrisch mit dem Steuergerät für die mit dem verschiebbaren Küvettenteil verbundene Antriebsanordnung verbunden ist. \

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