JPH0628612U - 多軸測定器 - Google Patents

多軸測定器

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JPH0628612U
JPH0628612U JP088337U JP8833792U JPH0628612U JP H0628612 U JPH0628612 U JP H0628612U JP 088337 U JP088337 U JP 088337U JP 8833792 U JP8833792 U JP 8833792U JP H0628612 U JPH0628612 U JP H0628612U
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械部品の摺動、回転または傾斜を検出する
ための、構造ができるだけ簡単で、伝送路の光学−機械
的設定に必要な費用の少ない多軸測定器を提供する。 【構成】 この多軸測定器は、若干の独立の干渉計式長
さ測定系を有し、各長さを測定系がそれぞれ少なくとも
１つの、ビームスプリッター、参照ミラーおよび光電検
知器を有する完全な干渉計ヘッドを包含し、干渉計ヘッ
ドに少なくとも１つの定置のレーザ発振器からレーザ光
線が伝送される。各干渉計ヘッドが入射光線の所定の偏
光方向の維持を行い、干渉計ヘッドへレーザ光線を伝送
するために、楕円形断面を有する単一モードファイバが
レーザ発振器と干渉計ヘッドとの間に配置されている。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本考案は、機械部品の摺動、回転または傾斜を検出するための、若干の独立の 干渉計式長さ測定系を有し、各長さ測定系がそれぞれ少なくとも１つの、ビーム スプリッター、参照ミラーおよび光電検知器を有する完全な干渉計ヘッドを包含 しかつ干渉計ヘッドに少なくとも１つの定置のレーザ発振器からレーザ光線が伝 送される多軸測定器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような測定器は一般に走行可能な測定軸Ｘ，ＹおよびＺへ別々に設置した 、それぞれレーザ、干渉計光学系および干渉縞またはリングをカウントするため の光電検知器からなる３つのレーザ干渉計を有する。たとえば国際公開パンフレ ットＷＯ８１／０２６２７号に上記構成の測定器が記載されている。この測定器 の場合、装置の可動部分に取付られた３つの別個のレーザ発振器によって比較的 高価となるのが欠点である。
【０００３】 ドイツ国特許第２１０９９５４号明細書から、処理装置の３軸を３つの測定区 間の直列接続によってただ１つの干渉計式長さ測定系へ一体化することはすでに 公知である。この手段の欠点は、装置がそのつど１つの軸内でしか走行し得ず、 他の２軸は走行行程測定の間静止していなければならないことである。
【０００４】 ドイツ国特許出願公開第３２０１００７号明細書には、３つの摺動軸のための 測定光線をただ１つの光源から光線分割および偏向によって発生させる干渉計式 測定器が記載されている。しかし個々の測定軸のしばしば互いに遠く離れた干渉 計にただ１つの光源から光線を送る場合、走行する装置部分等の振動、傾斜等が レーザ光線の伝送を妨げるので困難が生じる。この困難を除去するためには、伝 送通路の光学−機械的設定に比較的高い費用を必要とする。たとえば光路反転の ため多数の正確に加工したトリプルプリズム、伝送通路のダストおよび迷光に対 する遮蔽等が必要である。
【０００５】
【考案が解決しようとする課題】
本考案の課題は、この費用を減少し、測定軸内の摺動長さを干渉計により検出 する、できるだけ簡単に構成された測定器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本考案によれば、各干渉計ヘッドが入射光線の所定の偏光方向の 維持を行い、干渉計ヘッドへレーザ光線を伝送するために、楕円形断面を有する 単一モードファイバがレーザ発振器と干渉計ヘッドとの間に配置されていること によって解決される。
【０００７】 ヨーロッパ特許出願公開第６４７８９号明細書、国際公開パンフレットＷＯ− Ａ８２／０４３１０号およびＷＯ−Ａ８２／０４３１１号ならびに米国特許第４ １５３３７０号明細書から、光ファイバを干渉計式長さ測定系へ組み込むことは 公知であるけれど、この場合使用するガラスファイバはそれぞれ干渉計式測定区 間の一部を形成し、したがって測定光線のファイバとの結合および結合解除が多 数回必要であり、それによって強度の損失が生ずる。
【０００８】
【考案の効果】
本考案の利点は、多軸測定器の測定軸内の３つのすべての干渉計に、ただ１つ のレーザ発振器から最小の費用で光線を伝送しうることにある。すでに常用の光 電格子測定系を備える装置も、あとから容易に干渉計式測定値検出器に改装する ことができる。それというのも干渉計系に光線を伝送する光導体を装置の既存の 電気ケーブル束へ挿入できるからである。レーザ自体は、装置の測定軸から任意 に遠く離れた、たとえば装置の妨害されない架台内に設置することができる。
【０００９】 光導体としては楕円形断面の単一モードファイバが使用される。それというの もこのファイバ内を通る光線はその偏光方向が機械的妨害作用により影響されな いからである。この種の適当なファイバは市販され、たとえば米国特許第４３０ ７９３８号およびドイツ国特許第２７３５３１２号に記載されている。
【００１０】
【実施例】
図１に示す光学系には１でレーザ発振器が示されており、その有効光線は２つ のビームスプリッター２および３により３つの等しい強さの分光線に分割される 。全反射ミラー４は、ビームスプリッター３を透過した分光線の偏向に使用され る。ビームスプリッター２，３ないしはミラー４に、３つの分光線をそれぞれ１ つの光導体８，９または１０に結合する３つの光学系５，６および７が続く。こ の光学部材５，６および７はたとえば単レンズであり、その焦点にそれぞれの光 導体８，９および１０の研摩した端部が配置されている。
【００１１】 ３つの光導体８〜１０のそれぞれを介して、３つの干渉計ヘッド４１，４２お よび４３の１つにレーザ光線が送られる。
【００１２】 光線分割を、第３図に示したように、光ファイバ結合器４９により実施するこ とももちろん可能である。
【００１３】 ３つの干渉計ヘッド４１，４２および４３は、この実施例ではそれぞれ正確に 同じ構造を有する。しかし簡単のため、光導体８からレーザ光線を送る干渉計ヘ ッド４１のみが示されている。
【００１４】 この系は、立方体形ビームスプリッター１５を有し、これによって光導体８の 端部から出てレンズ１４によって平行化された光線は、測定光線と参照光線とに 分割される。２つの光線は、それぞれ１つのトリプルミラー１２ないしは４５に よって平行にずれて反射される。参照光線に所属したトリプルミラー１２は直接 ビームスプリッター１５へ接合され、測定光路中にはいわゆる入／４板２２が配 置されている。
【００１５】 干渉計の２つの出口には、それぞれ偏光ビームスプリッター１６または１７が 配置されている。このビームスプリッター１６および１７は、立方体１５の接合 層で干渉後に発生した２つの分光線をその線偏光成分に分ける。２つのビームス プリッター１６および１７の後方には、それぞれ２つの光電検知器１８および１ ９または２０および２１が配置され、それによって干渉縞がカウントされる。
【００１６】 前記干渉計は入射光線の所定の偏光方向の維持が必要なので、光導体８，９お よび１０には楕円形コア断面を有する単一モードファイバが使用されている。
【００１７】 図２には、前記光学系が３軸測定器の測定軸へいかに組み込まれているかが例 示されている。図示の測定器は、たとえば花崗岩からなるベース板３１を有する 門形であり、ベース板状を２つの柱１３，３２およびその上に支持した横ビーム ３３からなる門が空気ベアリングを介して滑る。横ビーム３３には、門の摺動方 向と垂直に走行しうるスライダ３４が案内されていて、このスライダが走査ヘッ ド３６を有する鉛直に摺動しうる主軸スリーブ３５を支持する。
【００１８】 測定器の各測定軸に干渉計式長さ測定系が配置されている。干渉計ヘッド４１ はレフレクタ４５とともに門の摺動を測定し、干渉計ヘッド４２はレフレクタ４ ６に対するスライダ３４の摺動を測定し、第３の干渉計ヘッド４３は主軸スリー ブ３５に固定したレフレクタ４７の摺動を測定する。
【００１９】 測定器の駆動装置の電源、その制御のための電子装置ならびに測定結果の処理 および表示のための電子装置は、ケーブル４０を介して測定器と結合する制御キ ャビネット３８に収納されている。このケーブル４０は、装置内のケーブル束に 接続し、このケーブル束は可撓性に外装された弧状部４４および４８を使用して 装置可動部の内部をループ状に導かれている。同じケーブル束に、１つのガラス 繊維ケーブル３９に結束した光導体８，９および１０も開口し、このケーブルに よって干渉計ヘッド４１，４２および４３に光線が伝送される。レーザ発振器１ ならびに光導体８〜１０への光線分割および結合のための光学系２〜７は、一緒 にケーシング３７内に収納されている。
【００２０】 前記実施例の場合、各測定軸は摺動行程を測定するためのただ１つの干渉計し か有しないが異なる光学的構造の多数の干渉計に測定軸ごとに適当な付加的光導 体を介してレーザ１から光線を伝送し、この付加的干渉計によりたとえばそれぞ れの装置部分の回転または傾斜を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の測定器に使用する光学系の断面図。
【図２】図１の光学系を備える測定器の斜視図。
【図３】図１の光学系の一部の異なる実施例の断面図。
【符号の説明】
１ レーザ、 ２，３ ビームスプリッター、 ５，
６，７ 光学系、 ８，９，１０ 光ファイバ、 １２
トリプルミラー、 １５ 立方体形ビームスプリッタ
ー、 １６，１７ 偏光ビームスプリッター、 １８，
１９，２０，２１検知器、 ４１，４２，４３ 干渉計
ヘッド、 ４５，４６，４７ レフレクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ゲルハルト トリープ ドイツ連邦共和国 ケーニヒスブロン ウ ルメンヴエーク 10

Claims (4)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機械部品の摺動、回転または傾斜を検出
    するための、若干の独立の干渉計式長さ測定系を有し、
    各長さ測定系がそれぞれ少なくとも１つの、ビームスプ
    リッター、参照ミラーおよび光電検知器を有する完全な
    干渉計ヘッドを包含しかつ干渉計ヘッドに少なくとも１
    つの定置のレーザ発振器からレーザ光線が伝送される多
    軸測定器において、各干渉計ヘッド(４１，４２，４３)
    が入射光線の所定の偏光方向の維持を行い、干渉計ヘッ
    ドへレーザ光線を伝送するために、楕円形断面を有する
    単一モードファイバ(８，９，１０)がレーザ発振器
    （１）と干渉計ヘッドとの間に配置されていることを特
    徴とする多軸測定器。
  2. 【請求項２】 レーザ光線を単一モードファイバ(８，
    ９，１０)へ分配するために、ビームスプリッター(２，
    ３)がレーザ発振器と、分光束を単一モードファイバ
    (８，９，１０)の端部へ集光するためのそれぞれの光学
    系（５，６，７）との間に配置されていることを特徴と
    する請求項１項記載の多軸測定器。
  3. 【請求項３】 単一モードファイバ（８，９，１０）へ
    分配するために、光ファイバ結合器（４９）を備えてい
    ることを特徴とする請求項１項記載の多軸測定器。
  4. 【請求項４】 単一モードファイバ（８，９，１０）が
    検知器（１８〜２１）の信号ないしは制御導体と少なく
    とも一部、共通のケーブル束に結束されていることを特
    徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の多軸
    測定器。
JP1992088337U 1983-09-23 1992-12-24 多軸測定器 Expired - Lifetime JPH088407Y2 (ja)

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