DE2425066A1

DE2425066A1 - Optische messanordnung

Info

Publication number: DE2425066A1
Application number: DE19742425066
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl Ing Ernst
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1974-05-24
Publication date: 1975-12-04
Also published as: DE2425066C3; DE2425066B2

Description

Optische Meßanordnung Die Erfindung betrifft eine optische Meßanordnung mit einem längs der Meßstrecke beweglichen, mit dem zu messenden Objekt verbundenen Bauteil, bei der der die Meßstrecke unmittelbar- umgebende Raum evakuiert ist. Meßanordnungen mit einem längs einer Meßstrecke beweglichen Bauteil sind z.B. in Form von Interferometern bekannt geworden, bei denen das bewegliche Bauteil der Reflektor ist.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 113 477 ist bereits ein Laserinterferometer mit evakuiertem Meßkanal bekannt geworden. Nachteilig bei diesen Anordnungen ist, daß Führungsfehler des zu messenden Objektes, an dem der Reflektor über einen Mitnehmer befestigt ist, Meßfehler nach sich ziehen.
Bei einer bekannten Anordnung zur Kompensation von Führungsfehlern sind zwei interferometrische Meßsysteme vorgesehen, deren Meßwerte miteinander verglichen werden (JOSA 47, Januar 1957, Nr. 1, Seite 15-22). Bei Ungleichheit der von den Interferometern gelieferten Meßwerte wird dabei das verschiebbare Objekt (Maschinenschlitten) in die Sollage nachgeregelt. Kompensationssysteme dieser -Art sind optisch aufwendig und schwierig zu justieren.
Außerdem wäre :eine derartige Anordnung nur schwer in einem evakuierten Raum unterzubringen.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 477 390 ist ebenfalls ein Führungsfehler-Kompensationssystem bekannt geworden. Die Korrektureinrichtung enthält dabei digital arbeitende Neigungsmesser mit pendelnd aufgehängten Linsen, Planplatten usw. Mit dem Neigungsmesser wird die Schlittenkippung und/oder Drehung wertmäßig erfaßt. Der korrigierte Meßwert ist an einer Anzeigeeinrichtung ablesbar. Wegen der großen Bauform wäre auch diese Korrektureinrichtung nur schwer in einem evakuierten Raum unterzubringen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die den bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile zu beseitigen und bei einer optischen Meßanordnung der eingangs genannten Art mit besonders einfachen Mitteln eine hochgenaue, zuverlässig arbeitende, leicht justierbare und dabei nur wenig Raum beanspruchende Einrichtung zur Xompensation von Führungsfehlern eines beweglichen Objektes zu schaffen.
Die Korrektureinrichtung soll sich insbesondere in den für ein Interferometer bzw. dessen Reflektor benötigten schmalen evakuierten Meßkanal einfügen, also keinen zusätzlichen, die Bauform der Meßstreckenabschirmung vergrößernden Raum beanspruchen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einer optischen Meßanordnung dadurch, daß zur Kompensation von Führungsfehlern an der Haltevorrichtung für das bewegliche Bauteil auch noch der Spiegel eines Autokollimator-Meßsystems vorgesehen ist.
Die Korrektureinrichtung nach der Erfindung findet bevorzugt bei einem Interferometer Anwendung, bei dem der die Meßstrecke unmittelbar umgebende Raum durch einen langgestreckten Hohlkörper abgeschirmt ist, der zwecks Durchführung eines Mitnehmers für das bewegliche Bauteil (Reflektor) einen Schlitz aufweist, der mittels biegsamer, vorzugsweise dachförmig angeordneter Dichtlippen verschlossen ist, in der Weise, daß der Raum um die Dichtlippen herum mit Flüssigkeit ausgefüllt ist. Erfindungsgemäß sind dabei der Reflektor des Interferometers und der Autokollispiegel an der Haltevorrichtung in Verschieberichtung hintereinander liegend angebracht. Auf der einen Stirnseite des evakuierten Meßkanals befindet sich das Interferometer, auf der anderen Stirnseite das Autokollimator-Meßsystem. Die Lichtbündel des Interferometers und Autokollimators treten z.B. über Fenster in den evakuierten Raum des Hohlkörpers ein.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Figur 1 schematisch ein Laserinterferometer mit einer Kompensationseinrichtung, Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II - II der Figur 1, Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III - III der Figur 2.
In Figur 1 ist mit 10 ein Laserinterferometer bekannter Bauart bezeichnet, das im Zusammenwirken mit dem beweglichen Bauteil 11 eine hochgenaue Messung von Längen gestattet. Der Reflektor 11 ist über einen schwertförmigen Mitnehmer 12 in einem langgestreckten Hohlkörper 13 eingebracht. Das Laserlichtbündel des Interferometers 10 gelangt über ein Fenster 14 in den Hohlkörper 13. Durch einen Schlitz 15 (Figur 2) im Hohlkörper 13 greift der Mitnehmer 12 hindurch. Der Schlitz 15 ist mittels biegsamer, dachförmig angeordneter Dichtlippen 16,/17 verschlossen. Die Dichtlippen 16/17 sind zweckmäßig an Leisten 18/19 am Hohlkörper 13 angebracht. Der Raum um die Dichtlippen 16/17 herum ist mit Vakuumöl ausgefüllt. Eine Vakuumpumpe 20 (Figur 1) erzeugt im Hohlkörper 13 ein Vakuum.
Bei dieser Anordnung ist kein Rechner zur Kompensation der Umwelteinflüsse erforderlich, da im Vakuum die Wellenlänge des Lichtes eine absolute physikalische Größe darstellt. Das die Dichtlippen 16/17 durchsetzende Becköl wird in einer Sammelrinne 21 im Hohlkörper 13 aufgefangen und mittels einer Clpumpe 22 (Figur 1) wieder an die Dichtlippen 16/17 zurückgefördert. Der Reflektor 11 ist über eine Fassung 23 der Haltevorrichtung 39 am Mitnehmer 12 befestigt, Die Fassung 23 ist zugleich auch als Abschirmung ausgebildet, so daß der Reflektor 11 vor Verunreinigung durch Becköl geschützt ist.
Der schwertförmige Mitnehmer 12 ist an einem Träger 24 befestigt, der mit dem beweglichen Objekt 25, z.B. einem Maschinenschlitten, verbunden ist. Das Laserinterferometer 1c>, der Hohlkörper 13 und die Pumpen 20 und 22 sind am feststehenden Objekt 40, z.B. einem Maschinenbett, befestigt. Schutzbleche 26/27 schützen die Dichtflüssigkeit vor Verunreinigung.
An der Fassung 23 für den Reflektor 12 ist unter Zwischenschaltung eines Ringes 28 noch der Planspiegel 29 eines lichtelektrischen Autokollimator-Meßsystems 30 bekannter Bauart vorgesehen. Der Plananiegel 29 wird mittels einer Abschirmung 36 fixiert, die im Ring 28 eingeschraubt ist. Eine Feder 38 drückt das Tripelprisma 11 gegen den Bund der Fassung 23.
Der lichtelektrische Autokollimator 30 stellt ein hochgenaues-Meßmittel zum Feststellen von Führungsfehlern des beweglichen Objektes 25 dar. Das Lichtbündel des Autokollimators 30 tritt über ein Fenster 37 in den evakuierten Raum des Hohlkörpers 13 ein. Es besteht auch die Möglichkeit, den Autokollimator 30 und das Interferometer 10 direkt am Hohlkörper 13 anzuflanschen und mittels der Vakuumpumpe 20 zu evakuieren. Bei dieser Ausführungsform werden keine Glasfenster 14 und 37 benötigt.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, den Autokollispiegel 29 im evakuierten Meßkanal der Interferometeranordnung vorzusehen, kommt es zu keiner störenden Beeinflussung der Lichtbündel des Autokollimators 30. Die Meßwerte des Laserinterferometers 10 und die des Autokollimators 30 werden über die Ausgänge 31 und 32 in einen Rechner 33 eingegeben, der nach Maßgabe des jeweiligen Abstandes "a" (Figur 2) die richtigen Meßwerte errechnet.
Das korrigierte Meßergebnis ist am Anzeigegerät 34 ablesbar. Der Abstand a verkörpert die jeweilige Distanz zwischen der Achse z.B. eines Meßmikröskopes 41 und der Achse des Autokollimators 30. Der Abstand ?? "a" ist am Rechner 33 über eine Eingabeeinheit 35 einstellbar. Mit 42 ist ein Maßstab bezeichnet, dessen Teilung vermessen werden soll.

Claims

Patentansprüche

1. Optische Meßanordnung mit einem längs der Meßstrecke beweglichen, mit den zu messenden Objekt verbundenen Bauteil, bei der der die Meßstrecke unmittelbar umgebende Raum evakuiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von Führungsfehlern an der Haltevorrichtung (39) für das bewegliche Bauteil (11) auch noch der Spiegel (29) eines Autokollimator-Meßsystems (30) vorgesehen ist.

2.) Interferometer, bei dem der die Meßstrecke unmittelbar umgebende Raum durch einen langgestreckten Hohlkörper (13) abgeschirmt ist, der zwecks Durchführung eines Mitnehmers (12) für den beweglichen Reflektor (11) einen Schlitz (15) aufweist, der mittels biegsamer, vorzugsweise dachförmig angeordneter Dichtlippen (16/17) verschlossen ist, in der Weise, daß der Raum um die Dichtlippen (16/1?) herum mit Flüssigkeit ausgefüllt ist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (11) des Interferometers (10) und der Spiegel (29) des Autokollimators (30) an der Haltevorrichtung (39) in Verschieberichtung hintereinander liegend angebracht sind und daß auf der einen Stirnseite des evakuierten Hohlkörpers (13) das Interferometer (10) und auf der gegenüberliegenden Stirnseite der Autokollimator (30) vorgesehen sind.

3.) Interferometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (29) von einem lichtelektrischen Autokollimator (30) bekannter Bauart angetastet wird.