AT244609B

AT244609B - Einrichtung zur Messung der Verschiebungsgröße eines beweglichen Teiles

Info

Publication number: AT244609B
Application number: AT940862A
Authority: AT
Original assignee: Hensoldt & Soehne Optik
Priority date: 1961-12-04
Filing date: 1962-11-30
Publication date: 1966-01-10

Description

Einrichtung zur Messung der Verschiebungsgrösse eines beweglichen Teiles
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Verschiebungsgrösse eines beweglichen Tei- les, bei der über ein System ebener Spiegel ein Merkmalträger, insbesondere Ausgangsgitter, auf einen
Auffangschirm, insbesondere ein gegebenenfalls mit dem Ausgangsgitter identisches Auffanggitter, in eine die Messgrösse charakterisierende Lage abgebildet wird, wobei der Auffangschirm ein die Messgrö- sse charakterisierendes Lichtsignal auf eine nachgeschaltete photoelektrische Einrichtung abgibt. Der be- wegliche Teil kann beispielsweise ein Längenmassstab oder eine Kreisteilung sein.

Bei den bekannten Ein- richtungen dieser Art wird ein als Gitter ausgebildeter Massstab mitHilfe einer Blende oder eines Gitters abgetastet, und die hiebei erzeugten Lichtimpulse werden in einer Anzeigeeinrichtung registriert. Um zu sehr fein unterteilten Messergebnissen zu kommen, muss der Massstab entsprechend fein unterteilt sein, was fertigungstechnisch grosse Schwierigkeiten bereitet, so da3 diese Einrichtungen sehr teuer sind.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, die Gitterstriche des Massstabes im Verhältnis 1 : 1 auf sich selbst abzubilden, derart, dass das Bild der Striche beim Verschieben des Massstabes im entge- gengesetzten Sinne zur Verschiebungsrichtung des Massstabes auswandert. Hiedurch erhält man im Ver- gleich zur obengenannten Einrichtung beim Verschieben des Massstabes um eine bestimmte Strecke dop- pelt so viel Lichtimpulse und damit ein doppelt so fein unterteiltes Messergebnis.

Nachteilig bei dieser Einrichtung ist jedoch, dass der Massstab nach wie vor durchgehend geteilt sein muss. Ferner kommt man mit der letztgenannten Einrichtung nicht über eine Verdoppelung hinsichtlich der Feinheit des Messergebnisses hinaus.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung anzugeben, bei der man von einem weitgeteilten Git- ter ausgehen kann und trotzdem zu sehr fein unterteilten Messwerten kommt und bei der ferner nur ein kurzes Ausgangsgitter erforderlich ist.

Dies wird bei der eingangs genannten Einrichtung erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Spie- gelsystem von einer Vielzahl von mit dem verschiebbaren Teil verbundenen, eine fortlaufende Kette bildenden Spiegelfächen gebildet ist, welche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass unabhängig von der Lage des verschiebbaren Teiles stets wenigstens eine der Spiegelflächen im Abbildungsstrahlen- gang der optischen Elemente wenigstens einmal zur Wirkung kommt, und dass diese Spiegelfläche je nach Lage zum Abbildungsstrahlengang die Lage des Bildes des Ausgangsgitters beeinflusst.

Wird bei dieser Ausbildung im einfachsten Fall das Ausgangsgitter im Abbildungsmassstab l : l auf ein Auffanggitter abgebildet und kommt hiebei im Abbildungsstrahlengang jeweils eine der verschiebba- ren Spiegelflächen zur Wirkung, dann bewegt sich das Bild des Ausgangsgitters doppelt so schnellwiedie

verschiebbaren Spiegel. Man erhält hiebei wirkungsmässig die Verhältnisse wie in der oben beschriebe- nen vorbekannten Einrichtung, nur dass jetzt kein Massstab mehr vorgesehen ist, sondern statt dessen eine
Kette aneinandergereihter. Spiegel.

Wird das Ausgangsgitter in der erfindungsgemässen Einrichtung auf sich selbst abgebildet, indem bei- I spielsweise hinter den verschiebbaren Spiegelflächen ein Spiegelobjektiv vorgesehen ist, welches die
Lichtstrahlen im Abbildungsverhältnis 1 : 1 auf die Spiegelflächen zurücklenkt, dann laufen die Abbil- dungsstrahlen stets zweimal über die Spiegelflächen und das Bild des Ausgangsgitters bewegt sich mit der vierfachen Geschwindigkeit, bezogen auf den verschiebbaren Teil. Dient deshalb als Ausgangsgit- ter ein Gitter mit einem Strichabstand von 41l, dann können mit der letztgenannten Einrichtung bereits
Verschiebungsschritte des bewegten Teiles in der Grössenordnung von 1 registriert werden.

Werden dagegen derart fein unterteilte Messergebnisse nicht verlangt, dann bringt die erfindungs- gemässe Einrichtung den Vorteil mit sich, dass das Ausgangsgitter weiter geteilt sein kann als bisher, wo- durch seine Herstellung wesentlich vereinfacht wird.

Sind im Abbildungsstrahlengang darüber hinaus noch weitere fest mit der Abbildungsoptik verbunde- ne Spiegelflächen vorgesehen, welche die von den verschiebbaren Spiegelflächen kommenden Licht- strahlen wiederholt auf diese Flächen zurücklenken, dann wird die Zahl der registrierten Impulse beim
Verschieben der Spiegelflächen nochmals erhöht.

Als vorteilhaft hat es sich erwiésen, die Spiegelflächen als Reflexionsflächen von aneinandergereih- ten Prismen auszubilden. Vorteilhaft sind hiebei rechtwinklige Prismen vorgesehen, deren Prismenkanten quer zur Verschiebungsrichtung des bewegten Teiles liegen. Die rechtwinkeligen Prismen sind zweckmä- ssig auf einer Glasplatte angeordnet, deren Lichten- un Austrittsfläche einen Winkel miteinander ein- schliessen. Bei dieser Ausbildung können die optischen Elemente in der Lichtein- und Austrittsrichtung der Glasplatte angeordnet werden, so dass sie nahe beieinander liegen und eine kleine Bauweise der Ein- richtung erreicht wird.

Bei der Wahl von rechtwinkeligen Prismen muss darauf geachtet werden, dass die aneinandergereih- ten Prismen bei ihrer Verschiebung sich nicht um eine Achse parallel zur Verschiebungsrichtung drehen, weil eine derartige Drehung eine Auswanderung des Bildes des Ausgangsgitters in Strichrichtung nach sich ziehen würde, was bei mehrbahnigen Gittern (kodierten Gittern) nachteilig ist.

Dieser Nachteil lässt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch beheben, dass jedes Prisma nach Art eines Tripelspiegels ausgebildet ist. Die Verwendung von Tripelspiegeln bringt den weiteren
Vorteil mit sich, dass hier bei der Anordnung der Prismen nur auf den genauen Spitzenabstand geachtet werden muss, wogegen bei Verwendung rechtwinkeliger Prismen auch die Parallelität der Prismenkanten gewährleistet sein muss.

Ist hinter den beschriebenen Spiegelflächen, wie oben erwähnt, ein telezentrisches Spiegelobjektiv vorgesehen, welches die Lichtstrahlen auf die verschiebbaren Spiegel zurücklenkt, dann bildet dieses
Objektiv das Ausgangsgitter auf sich selbst ab. Sieht man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwi- schen dem Ausgangsgitter und den verschiebbaren Spiegeln strahlenteilende Mittel vor, so dass also die zurückkehrende Lichtstrahlen auf ein Auffanggitter gelenkt werden, dann können zwischen diesen strah- lenteilenden Mitteln und dem Auffanggitter weitere optische Elemente vorgesehen sein, welche eine
Vergrösserungsänderung bewirken.

Bei dieser Ausbildung braucht das Auffanggitter entweder nicht m ehr so fein unterteilt zu sein wie das Ausgangsgitter, oder es kann hiedurch die Zahl der einer bestimmten
Verschiebungsgrösse der Spiegel entsprechenden Impulse erhöht werden.

Die Gitterkonstanten des Ausgangsgitters und des Auffanggitters sind hiebei verschieden. Will man diesen Nachteil vermeiden, dann kann man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch zwischen Ausgangsgitter und den strahlenteilenden Mitteln ein eine Vergrösserungsänderung bewirkendes optisches System vorsehen. An der Wirkungsweise der Einrichtung ändert sich hiedurch nichts.

Ferner ist es bei dieser Ausbildung möglich, verschiedene Ausgangsgitter und gegebenenfalls entsprechende optische Systeme vorzusehen, so dass es möglich ist, je nach Auswahl des Ausgangsgitters in verschiedenen Masssystemen Impulse zu zählen, wobei jedoch darauf zu achten ist, dass der Abstand der Prismenkanten voneinander ein ganzzahliges Vielfaches der Gitterkonstanten sämtlicher vorgesehener Ausgangsgitter sein muss.

Die beschriebene Einrichtung eignet sich nicht nur für eine Impulszählung. Es können mit ihr auch nach dem Prinzip eines Absolutmassstabes die Entstellungen eines verschiebbaren Teiles angezeigt werden. Hiezu ist das Ausgangsgitter zweckmässig kodiert, vorzugsweise binär kodiert. Die Kodierung gilt

hiebei nur für eine Periode, d. h. nach dem Verschieben des beweglichen Teiles um ein Intervall zeigen die photoelektrischen Mittel jeweils wieder denselben Einstellwert an. Es muss deshalb noch eine weitere
Einrichtung vorgesehen sein, welche die Zahl der durchlaufenden kodierten Gitterbilder registriert. Bei dieser Ausbildung muss der Abstand der Prismenkanten ein ganzzahliges Vielfaches der grössten Gitterkon- stanten des kodierten Ausgangsgitters sein.

Die beschriebene Einrichtung ist nicht nur für Längenmesseinrichtungen geeignet, sie kann mit dem- selben Vorteil auch für die Ermittlung von Drehwinkeln benutzt werden. In diesem Fall sind zweckmässig die Prismen mit dem zu drehenden Teil verbunden.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind optische Elemente vorgesehen, die das
Ausgangsgitter in die Nähe. der Prismenkante abbilden. Bei einer derartigen Anordnung brauchen an die
Winkelgenauigkeit der Prismen nur geringe Anforderungen gestellt zu werden.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile lassen sich gemäss einer weiteren erfindungsgemässen
Ausgestaltung noch dadurch steigern, dass ein telezentrisches Spiegelobjektiv vorgesehen ist, welches die
Lichtstrahlen im Abbildungsverhältnis 1 : 1 auf die verschiebbaren Spiegelflächen zurücklenkt, wobei im
Abbildungsstrahlengang reflektierende optische Elemente vorgesehen sind, welche die Lichtstrahlen über die verschiebbaren Spiegelflächen wiederholt in das Spiegelobjektiv lenken.

Die das Ausgangsgitter verlassenden Lichtstrahlen werden hiebei zweckmässig seitlich zur Achse des
Spiegelobjektivs in dieses gelenkt. In diesem Fall verlassen die Lichtstrahlen das Spiegelobjektiv in demselben Abstand wie die eintretenden Lichtstrahlen, jedoch auf der gegenüberliegenden Seite der
Achse des Objektivs. Bildet man die reflektierenden optischen Elemente weiterhin derart aus, dass sie den Abstand eines parallel zur optischen Achse des Spiegelobjektivs austretenden Lichtstrahles ändern. dann läuft dieser Lichtstrahl zwischen Spiegelobjektiv und reflektierenden Elementen mehrfach über die verschiebbaren Spiegel hin und her und das optische Übersetzungsverhältnis wächst.

In einem Ausführungsbeispiel hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die reflektierenden optischen Ele- mente aus einem zweiten telezentrischen Spiegelobjektiv mit dem Abbildungsverhältnis 1 : 1 zu bilden, dessen Achse jedoch gegen die des ersten Spiegelobjektivs optisch versetzt ist. Die optische Versetzung der Achsen der beiden Spiegelobjektive ist notwendig, weil sich sonst die Lichtstrahlen zwischen den
Spiegelobjektiven totlaufen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Strahlenführung ergibt sich dann, wenn ein das zweite Objektiv parallel zu dessen Achse verlassender Lichtstrahl mit der Achse des ersten Objektivs zusammenfällt.

Dieser Lichtstrahl wird in sich selbst reflektiert und läuft dementsprechend denselben Weg zurück, den er gekommen ist, so dass sich eine Verdopplung der Wirkung ergibt.

Die Erfindung ist nicht an die Verwendung eines zweiten Spiegelobjektivs gebunden. Es kann auch in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Prisma vorgesehen sein, welches in Verbindung mit den verschiebbaren Spiegelflächen die Lichtstrahlen in das Spiegelobjektiv zurücklenkt. Vorteilhaft läuft der Strahlengang bei dieser Ausführung mehrfach über das Prisma und die verschiebbaren Spiegel.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel bilden die verschiebbaren Spiegel Tripelspiegel, welche die vom telezentrischen Abbildungsobjektiv kommenden Lichtstrahlen in dieses zurücklenken. Auch bei dieser Ausbildung dürfen sich die Lichtstrahlen zwischen dem telezentrischen Abbildungsobjektiv und den Tripelspiegeln nicht totlaufen. Aus diesem Grunde schliessen die Winkelhalbierenden der Tripelspiegel mit der Achse des telezentrischen Abbildungsobjektivs vorteilhaft einen Winkel ein, so dass ein das telezentrische Abbildungsobjektiv parallel zu dessen Achse in einem bestimmten Abstand verlassender Lichtstrahl in einem andern Abstand von dessen Achse wieder in das Objektiv eintritt.

Bei dieser Ausbildung wird vorteilhaft das Ausgangsgitter über eine der Flächen des Tripelspiegels in den Strahlengang eingeblendet. Die drei Spiegelflächen jedes Tripelspiegels sind zweckmässig Aussenflächen eines Prismas, und zur Einblendung des Ausgangsgitters in den Strahlengang findet eine Reflexion an der Basisfläche des Prismas statt.

Die bisher beschriebenen Einrichtungen waren für Längen - bzw. Winkelmessungen beliebiger Grösse gedacht. Hiezu musste nur die Kette der aneinandergereihten Spiegelflächen genügend lang sein.

Eine vorteilhafte Anwendung des genannten Prinzips findet sich dann, wenn die Einrichtung als optischer Feintaster ausgebildet wird. Hier kommt es nicht auf grössere Verschiebebewegungen an, sondern nur auf relativ kleine Bewegungen, weshalb es genügt, wenige Spiegelflächen mit der Tastspitze des Feintasters zu verbinden.

Es hängt auch hier wieder die Genauigkeit des Messergebnisses von dem genauen Abstand der Kanten der Winkelspiegel ab. Da hier die Winkelspiegelkette mehrfach benutzt wird, macht sich ein Abstands-

fehler dieser Kanten besonders stark bemerkbar. Aus diesem Grunde ist in weiterer Ausgestaltung der Er- findung vorgesehen, den Abstand der Kanten durch Aufdampfen einer dünnen Schicht, vorzugsweise von einem Material, welches der Brechzahl des Prismenglases entspricht, auf eine der Prismenflächen auf- zudampfen, um hiedurch die Kante zu verlagern.

Sind die Prismen auf einer Glasplatte angeordnet, dann wird diese Glasplatte über ihre Länge gewisse Dickenunterschiede aufweisen, welche durch Ablenkung der Lichtstrahlen das Messergebnis verfälschen.

Auch diese Dickenunterschiede können durch Aufdampfen einer dünnen Schicht auf wenigstens eine der Prismenflächen ausgeglichen werden.

Die Einrichtung eignet sich zur Registrierung von Verschiebegrössen in der Grössenordnung von.). f-
Werten. Die vorgesehene photoelektrische Einrichtung empfängt hiebei im allgemeinen Zählimpulse sehr hoher Frequenz. Derart hochfrequente Zähleinrichtungen sind sehr störanfällig. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Kontrolle des Messergebnisses dadurch erhalten werden, dass man eine zweite Einrichtung derselben Art vorsieht, bei der jedoch die Lichtstrahlen eine andere, vorteilhaft geringere Zahl von Reflexionen an den verschiebbaren Spiegeln erleiden, so dass die letztgenannte Einrichtung gröbere Messwerte, z. B. Millimeterwerte oder 1/10 mm-Werte registriert. Der Benutzer kann dann sicher sein, dass das Messergebnis wenigstens in dieser Grössenordnung richtig ist.

Vorteilhaft verwendet man wenigstens teilweise in beiden Einrichtungen dieselben optischen Elemente.

Zweckmässig wird eine weitere Einrichtung derselben Art so angeordnet, dass die voneinem zweiten Ausgangsgitter ausgehenden Lichtstrahlen nur einmal über die verschiebbare Prismenkette laufen, und anschliessend einer photoelektrischen Zähleinrichtung zugeführt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Teil der das Ausgangsgitter verlassenden Lichtstrahlen nach einmaligem Durchlaufen der Prismenkette durch einen an geeigneter Stelle im Strahlengang angeordneten Teilerspiegel auf eine zweite photoelektrische Zähleinrichtung ausgeblendet.

Hiemit ist die Anwendungsmöglichkeit der Einrichtung gemäss der Erfindung aber bei weitem noch nicht erschöpft.

Aufgabe der im folgenden beschriebenen erfindungsgemässen Ausgestaltungen ist es, die Verwendung der erfindungsgemässen Einrichtung abzurunden.

So kann die Einrichtung zweistufig ausgebildet sein, indem das Ausgangsgitter und das Auffanggitter derart ausgebildet werden, dass sie beim Verschieben des Massstabes in Abhängigkeit vom Verschiebeweg periodische Lichtintensitäten abstrahlen und die dem Auffanggitter nachgeschaltete Einrichtung innerhalb dieser Perioden den Feinmesswert ermittelt und eine Einrichtung vorgesehen ist, die zur Ermittlung des Grobmesswertes die Zahl. der erzeugten Perioden grösster Länge anzeigt.

Der Feinmesswert kann nach dem an sich bekannten Absolut- oder Analogprinzip ermittelt werden.

FürdieAüsbildungalsabsolutarbeitendeRegistriereinrichtungistdas Ausgangsgitter beispielsweise bi- 'l1ärkodiert, indem z. B. vier Bahnen mit einer entsprechenden Feldverteilung vorgesehen sind. Diese vier
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teten Photozellen die zehn Ziffern einer Dezimalen anzuzeigen. Beim Verschieben des Massstabes wiederholen sich diese zehn Ziffern periodisch. Um zur nächsthöheren Dezimalen zu kommen, werden gemässig der Erfindung die durchlaufenden. Ausgangsgitterbilder gezählt, wodurch die weiteren Dezimalen als Grobmesswert erhalten werden.

- Bei der Ausbildung als analog arbeitende Einrichtung wird vorteilhaft in Abhängigkeit vom Verschiebeweg wenigstens eine sinusförmige Spannung erzeugt. Jedem Spannungswert ist ein bestimmter Verschiebeweg zugeordnet, so dass die Spannung unmittelbar den Feinmesswert angibt. Da diese Spannungen infolge ihrer Sinusförmigkeit jedoch nur in bestimmten Verschiebebereichen genügend stark wachsen und deshalb nur in diesen Bereichen zur Messung herangezogen werden können, hat man bereits bei den bekannten Einrichtungen mehrere sinusförmige Spannungen erzeugt, welche gegeneinander etwa um 120 -phasenverschoben sind. Man benutzt zur Verschiebewegermittlung jeweils die Spannungskurve, welche im zugeordneten Verschiebebereich die grösste Spannungsänderung erfährt.

Auch dies lässt sich mit der erfindungsgemässen Einrichtung erreichen, indem Auffanggitter und Ausgangsgitter so ausgebildet sind, dass beim Verschieben des Massstabes drei sinusförmige Lichtintensitäten vom Auffanggitter abgestrahlt werden, welche um 1200 gegeneinander phasenverschoben sind, so dass, wie oben beschrieben, bei der Messung von einer Intensitätsabstrahlung auf die andere übergewechselt werden kann.

Die erfindungsgemässe Einrichtung bietet aber auch mit demselben Erfolg die Möglichkeit, beim Verschieben des Massstabes nur eine sinusförmige Lichtintensitätsabstrahlung zu erzeugen, welche durch drei Photozellen angesprochen wird, derart, dass ihre abgegebenen Spannungen etwa um 1200 phasen-

verschoben sind.

In weiterer Anwendung der erfindungsgemässen Einrichtung ist es möglich, die drei um 1200 phasen- verschobenen Spannungen unmittelbar einen Drehmelder steuern zu lassen, der z. B. mit Hilfe eines Zei- gers auf einer Skala seine Drehung und damit den Verschiebeweg anzeigt.

Selbstverständlich könnte aber auch ein Analogdigitalwandler vorgesehen sein, so dass der Verschie- beweg digital angezeigt wird.

Weiterhin ist es bei den analog arbeitenden Einrichtungen, welche einen bestimmten Spannungswert einem bestimmten Verschiebeweg zuordnen, bekannt, mehrere sinusförmige Spannungen zu erzeugen, welche eine unterschiedliche Periodenlänge haben. Hiedurch wird erreicht, dass insbesondere die erste
Spannungskurve z. B. der 1/100 und 1/10 mm - Wertanzeige dient und eine zweite Spannungskurve, de- ren Periode mehrere Perioden der ersten Spannungskurve überbrückt, der Milimeter-Wertanzeige od. dgl., so dass die eindeutige Zuordnung der sich periodisch wiederholenden Spannungsgrössen der er- sten Spannungskurve zum Verschiebeweg erreicht wird.

Auch dies kann mit der erfindungsgemässen Einrichtung erreicht werden, indem jetzt Ausgangs- und
Auffanggitter so ausgebildet sind, dass das Ausgangsgitter mehrere periodische Lichtintensitäten abstrahlt, deren Periodenlängen unterschiedlich sind.

Weiterhin bietet die erfindungsgemässe Einrichtung die Möglichkeit, durch geeignete Ausbildung von
Ausgangs- und Auffanggitter lineare Spannungen zu erzeugen. Solche linearen Spannungen haben den
Vorteil, dass sie konstant wachsen oder fallen und dass nur die Knickpunkte den Spannungsabgriff unsicher werden lassen. Diese Knickpunkte können jedoch in weiterer Ausgestaltung der Erfindung überbrückt werden, indem zwei gegeneinander versetzte lineare Lichtintensitäten hinter dem Ausgangsgitter erzeugt werden.

Selbstverständlich können Auffanggitter und Ausgangsgitter in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch Moiréstreifen erzeugen, welche ebenfalls der Ermittlung des Feinmesswertes dienen können.

Besteht die Folge der Spiegelflächen aus aneinandergereihten Prismen, dann zeigt das Bild des Ausgangsgitters an den Stellen der Kanten aneinanderstossender Prismen eine Lichtschwächung. Diese Lichtschwächung beeinträchtigt die Messung. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, das Ausgangsgitter wenigstens zweibahnig auszubilden und jeder Bahn eine Photozelle zuzuordnen, ferner die Bahnen so auszubilden, dass der Quotient der von den Photozellen gelieferten Spannungen sich als Funktion des Verschiebeweges ändert, und das Auffanggitter als Spalt auszubilden, dessen Breite so bemessen ist, dass die an der Kante zwischen zwei Prismen auftretende Lichtschwächung den Quotienten für die Messung nicht merkbar beeinflusst. Diese Ausbildung erfordert also unter anderem eine gewisse Breite desAuffangsspaltes.

Ein solcher breiter Auffangspalt ist aber dann wieder nachteilig, wenn die Bahnen des Ausgangsgitters periodische Spannungen mit Unstetigkeitsstellen erzeugen, weil dann beim Überfahren dieser Unstetigkeitsstellen mit dem Auffangspalt eine Verfälschung der durch den Auffangspalt abgestrahlten Lichtintensität auftritt. An diesen Stellen ändert sich die Lichtintensität beim Verschieben des Massstabes nicht sprunghaft, wie es sein müsste, sondern über die Breite des Spaltes stetig. Hier müsste theoretisch der Auffangspalt wieder gerade unendlich dünn sein.

Um diese Verfälschung an den Unstetigkeitsstellen auszugleichen, behält in weiterer Entwicklung des vorgenannten Gedankens der Auffangspalt seine Breite bei, und es sind die Bahnen auf dem Ausgangsgitter doppelt vorhanden, jedoch etwa um die halbe Periodenlänge gegeneinander versetzt, und es schalten ausserdem die der Messung dienenden Photozellen der ersten Bahnengruppe beim Überschreiten eines vorgegebenen Quotientenwertes auf die der zweiten Bahnengruppe zugeordneten Photozellen um und umgekehrt. Bei dieser Ausbildung kann der Auffangspalt zum Überbrücken der Prismenkante, wie oben gefordert, recht dick ausgebildet sein, denn an den Unstetigkeitsstellen macht sich diese Breite nicht bemerkbar, weil, ehe die Stelle erreicht wird, auf diejenigen Photozellen umgeschaltet wird, welche einen normal verlaufenden Bereich der Spannungskurve überstreichen.

Eine andere Lösung dieses Problems besteht darin, zwei Bahnen im Ausgangsgitter vorzusehen, welche gegeneinander etwa um eine halbe Periodenlänge versetzt sind sowie eine eine konstante Spannung
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Der Quotient kann in besondere Ausgestaltung der Erfindung beim Durchfahren der Messstrecke einen sinusförmigen oder linearen Verlauf haben, so dass unmittelbar die beschriebenen Messmethoden angeschlossen werden können.

Die erfindungsgemässe Einrichtung ist nicht nur bei einer Absolut- oder Analogmessung brauchbar, sondern kann mit Vorteil bei einem an sich bekannten Messverfahren Anwendung finden, bei dem durch

vorgesehene Mittel das abgebildete Gitter in Schwingungen gebracht wird und die Phasenverschiebung dieser Schwingungen beim Verschieben des Gitters zum Messergebnis verarbeitet wird. Hiezu ist es nach der Erfindung nur notwendig, dass die Mittel das Bild des Ausgangsgitters relativ zum Auffanggitter schwingend bewegen, was z. B. durch eine schwingende Planplatte od. dgl. erreicht werden kann. In be- isonderer Ausgestaltung der Erfindung ist das Ausgangsgitter oder Auffanggitter selbst so gelagert, dass es in eine Schwingbewegung versetzt werden kann.

Das Ausgangsgitter kann gemäss der Erfindung durch eine Dichteschrift gebildet sein. Es kann aber auch aus wenigstens einem Graukeil bestehen.

Für die Auszählung der Bahnen grösster Periodenlänge gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. So können in einem Ausführungsbeispiel Auffang-und Ausgangsgitter jeweils eine weitere Bahn aufweisen, welche entsprechend der Zahl der durchlaufenden Perioden Lichtimpulse erzeugen, die registriert werden. Es kann aber auch parallel zur Folge der Spiegelflächen eine Zahnstange od. dgl. vorgesehen sein, in die ein Ritzel greift, welches ein mechanisches oder elektrisches Zählwerk antreibt.

Wird der Grobmesswert nach einem Digitalverfahren ermittelt, der Feinmesswert dagegen analog, dann betätigt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die den Feinmesswert. ermittelnde Einrichtung Steuermittel, welche den Ziffernsprung der digital arbeitenden Einrichtung regelt. Diese Massnahme soll verhindern, dass eine Unsicherheit im Ableseergebnis auftritt, die dann vorhanden wäre, wenn keine Gewähr dafür gegeben ist, dass beim Übergang von der Ziffer 9 auf die Ziffer 0 der höchsten Dezimalen des Feinmesswertes der Ziffernsprung in der den Grobmesswert registrierenden Einrichtung erfolgt.

Diese Schwierigkeit tritt dann, wenn der Grobmesswert analog ermittelt und angezeigt wird, nicht auf, da dann beispielsweise mit Hilfe eines Zeigerinstrumentes auch Zwischenstellungen des Zeigers zwischen zwei Werten angezeigt werden und somit erkennbar ist, welcher Grobmesswert beispielsweise dem Feinmesswert 0 oder 9 zuzuordnen ist. Deshalb ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, den durch das Ritzel bewirkten Antrieb auf einen Drehmelder zu geben, der z. B. unmittelbar den Grobmesswert anzeigt.

Die erfindungsgemässe Einrichtung bietet den weiteren Vorteil, dass in jeder beliebigen Stellung des Massstabes eine Nulleinstellung möglich ist. Eine solche Nulleinstellung ist bei den bekannten absolut oder analog arbeitenden Messeinrichtungen nicht gegeben.

Zur Nulleinstellung können zunächst die vorgesehenen Zählwerke auf Null einstellbar sein,. so dass die Zahl der durchlaufenden Perioden in jeder Massstabstellung genullt werden kann. In besonderer Ausgestaltung kann hiezu zwischen der Zahnstange und dem Ritzel oder dem Ritze] und dem Zählwerk eine Kupplung vorgesehen sein.

Zur Nulleinstellung des Feinmesswertes, also der durch das Auffanggitter gelieferten Dezimalen, ist das Ausgangsgitter oder das Auffanggitter vorteilhaft verschiebbar ausgebildet. Man verschiebt eines dieser Gitter so lange, bis in dem nachgeschalteten Zählwerk die Ziffern 0 erscheinen. Die erfindungsgemässe Einrichtung bietet den weiteren Vorteil, dass in einfacher Weise eine Kontrolle des Mess- und Einstellergebnisses durchgeführt werden kann. Bekanntlich haftet den impülszählenden Einrichtungen der Nachteil an, dass Störimpulse häufig mitregistriert werden, so dass das Messergebnis verfälscht wird. Bei den analog oder absolut arbeitenden Einrichtungen kann beispielsweise eine die Lichtintensität abgreifende Photozelle ausfallen ; so dass ebenfalls ein falscher Messwert angezeigt wird.

Diese Nachteile lassen sich nach der Erfindung dadurch beseitigen, dass zwei nach verschiedenen Prinzipien arbeitende Abtastvorrichtungen vorgesehen sind, die sich gegenseitig kontrollieren. Das Ausgangs-und das Auffanggitter sind in diesem Fall so auszubilden, dass die eine Einrichtung beispielsweise analog arbeitet und die andere nach dem Impulsverfahren oder einem andern Verfahren. Der Massstab selbst bleibt hiebei in seiner Form als Folge von Spiegelflächen unverändert erhalten.

Sind grössere Verschiebewege zu messen, so erweist es sich als vorteilhaft, den Messvorgang mehrstufig zu gestalten. Dies wird dadurch erreicht, dass mehrere Einrichtungen, bei denen jeweils ein Ausgangsgitter über die den Massstab verkörpernde Folge von Spiegelflächen auf ein Auffanggitter oder einen Auffangspalt abgebildet wird und bei denen die Bildlage der Ausgangsgitter auf den Auffanggittern oder - spalten von der Lage des Massstabes zu den Ausgangsgittern abhängt, vorgesehen sind, dass die Ausgangsund Auffanggitter dieser Einrichtungen voneinander verschiedene, vorzugsweise dezimal abgestufte Gitterkonstanten oder Periodenlängen aufweisen und dass diese Einrichtungen jeweils verschiedene Dezimalen des Verschiebebetrages registrieren.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigen : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel. Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 ein geändertes Ausführungsbeispiel, Fig. 4 die Ansicht der Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV, Fig. 5 ein

weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VIT-VIS der Fig. 6, Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 9 die Anwendung der Erfindung
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spiel, Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel in der Anwendung bei einem Feintaster, Fig. 14 den Lichtstrahlverlauf der Fig. 13 in der Ansicht in Richtung des Pfeiles A, Fig. 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig.

16 den Lichtstrahlverlauf in der Ansicht in Richtung des Pfeiles B der Fig. 15, Fig. 17 ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 18 eine Einzelheit der Fig. 17 in geänderter Ausführung, Fig. 19 ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 20 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel, Fig. 21 einen Schnitt nach der Linie lI-lI der Fig. 20, Fig. 22 eine Ausbildung des Ausgangsgitters, Fig. 23 ein geändertes Ausgangsgitter. Fig. 24 die dem Ausgangsgitter der Fig. 23 nachgeschaltete Einrichtung, Fig. 25 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 24, Fig. 26 ein ge- ändertes Ausgangsgitter, Fig. 27 ein abgeändertes Ausgangsgitter, Fig. 28 ein geändertes Ausgangsgitter.

Fig. 29 ein geändertes Ausgangsgitter, Fig. 30 ein geändertes Ausgangsgitter in Seitenansicht, Fig. 31 ein Ausgangsgitter für eine Analogmessung, Fig. 32 ein geändertes Ausführungsbeispiel, Fig. 33 ein ge-
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rungsbeispiel.

Gemäss Fig. 1 wird durch eine Lichtquelle 1 über einen Kondensor 2 ein Gitter 3 beleuchtet. Die vom Gitter 3 ausgehenden Lichtstrahlen treten in eine Glasplatte 4 ein, deren Lichtein- trittsfläche parallel zum Gitter 3 liegt. Mit der Glasplatte 4 sind rechtwinkelige Prismen 5 verbunden, welche die Lichtstrahlen über die Lichtaustrittsfläche 6 der Glasplatte 4 einem tele- zentrischen Abbildungsobjektiv 7,8 zuführen. Das Abbildungsobjektiv besteht aus einer Sammellinse 7 und einem im Brennpunkt der Sammellinse 7 angeordneten Hohlspiegel 8. Die optischen Elemente 7 und 8 vermitteln eine Abbildung im Verhältnis 1 : 1 und lenken die Lichtstrahlen erneut auf die Prismen 5, so dass auf einem Auffanggitter 9 ein Bild des Gitters 3 erscheint.

Das Gitter 9 wird über ein Prisma 10 und Linsen 11 auf eine Photozelle 12 abgebildet. Die Glasplatte 4 ist in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar, die Verschiebungsrichtung ist in Fig. 2 durch den Pfeil 13 gekennzeichnet. Verschiebt man die Glasplatte 4, dann wandert das Bild des Gitters 3 über das Auffanggitter 9 und die Photozelle 12 registriert Lichtimpulse. Die Prismen 5 bewirken hiebei, dass die Geschwindigkeit, mit der das Bild des Gitters 3 über das Auffanggitter 9 wandert, der 4fachen Geschwindigkeit der Glasplatte 4 entspricht. Haben deshalb die Gitter 3 und 9 eine Teilung, deren Striche im Abstand von 411 angeordnet sind, dann registriert eine der Photozelle 12 nachgeschaltete photoelektrische Einrichtung Verschiebungsgrössen der Glasplatte 4 in der Grössenordnung von 1p.

Gemäss den Fig. 1 und 2 wirkt sich eine Drehung der Glasplatte 4 um die Achse XX als Auswanderung des Bildes des Gitters 3 in Strichrichtung auf dem Auffanggitter 9 aus, was dann nachteilig ist, wenn das Ausgangsgitter kodiert ist. Dieser Nachteil ist in der Einrichtung nach den Fig. 3 und 4 dadurch beseitigt, dass die Prismen 5 durch Tripelspiegel 20 ersetzt sind. Gemäss Fig. 3 sind in Abänderung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 die Prismen 20 unmittelbar aneinander befestigt so dass die Glasplatte 4 nicht vorgesehen ist. Der optische Aufbau hat sich hiedurch jedoch nicht ge- ändert, nur sind die aus den Prismen 20 ein-und austretenden Lichtstrahlen im Gegensatz zur Fig. 1 jetzt parallelgerichtet.

Gemäss Fig. 5 wird das Gitter 3 durch die Lichtquelle 1 überdieKondensorlinse 2 und ein Teilungsprisma 21 sowie eine weitere Sammellinse 22 beleuchtet, die zurückkehrenden Lichtstrahlen werden jetzt mit Hilfe der Linsen 22 und 23 auf eine Photozelle 27 abgebildet. Das Ausgangsgitter 3 dient hier gleichzeitig als Auffanggitter.

Gemäss Fig. 6 wird das Ausgangsgitter 3 durch die Lichtquelle 1 und die Kondensorlinsen 2 beleuchtet. Dem Ausgangsgitter 3 ist wieder ein Strahlenteilungsprisma 21 nachgeschaltet. Die das Prisma 21 verlassenden Lichtstrahlen treffen auf die Oberflächen rechtwinkelig ausgebildeter Zähne 30 einer Zahnstange 31, wo sie reflektiert werden. Diese Zahnstange übernimmt die Aufgabe der Prismen 5 in Fig. 1. Mit den Abbildungselementen ist eine Reihe gerätefester rechtwinkeliger Prismen 32 verbunden. Diese lenken die vom Prisma 21 kommenden Lichtstrahlen ein zweites Mal auf die Zähne 30, von wo aus sie in das Abbildungsobjektiv 7,8 eintreten. Nachdem die Lichtstrahlen das Abbildungsobjektiv 7,8 verlassen haben, nehmen sie den umgekehrten Weg, um anschliessend in den Teilungswürfel 21 einzutreten.

Die doppelte Reflexion der Lichtstrahlen an den Zähnen 30, sowohl beim Hin- als auch beim Rücklauf bewirkt, dass jetzt das Bild des Gitters 3 mit Bezug auf die Zahnstange 31 mit der 8fachen Geschwindigkeit bewegt wird. Hat das Ausgangsgitter 3 eine 8p-Teilung, dann würde also eine nachgeschaltete photoelektrische Einrichtung Werte der

Grössenordnung von 1 registrieren, wobei das Gitter 3 also recht grob geteilt ist.

In der Fig. 6 ist ferner hinter dem Teilungsprisma 21 ein optisches System 33 vorgesehen, welches eine Vergrösserungsänderung bewirkt. Dieses System hat den Vorteil, dass das Gitter 9 ent- sprechend der Vergrösserung des Bildes des Gitters 3 gröber geteilt sein kann. Ferner ist das Gitter 9 in Längsrichtung zweigeteilt und die Teilstücke sind gegeneinander um die halbe Strichbreite versetzt.

Hinter den Teilstücken des Gitters 9 sind Keile 24 und 25 derart im Strahlengang angeordnet, dass zwei nachgeschaltete Photozellen 26 und 27 von den Teilstücken des Gitters phasenverschoben Licht empfangen, so dass in bekannter Weise eine Vorwärts- und Rückwärtszählung möglich ist.

Bei dieser Ausbildung haben das Ausgangsgitter 3 und das Auffanggitter 9 eine verschiedene Gitterkonstante. Aus fertigungstechnische Gründen ist es vorteilhaft, die Gitter mit der gleichen Gitter- konstanten auszubilden. Dies wird dadurch erreicht, dass, wie in Fig. 6 gestrichelt eingezeichnet ist, auch zwischen dem Ausgangsgitter 3 und dem Teilungsprisma 21 ein entsprechendes optisches Sy- stem vorgesehen ist. An der Wirkungsweise der Einrichtung ändert sich hiedurch nichts.

Die Erfindung ist nicht an die Wahl der beschriebenen Prismen gebunden. Es ist auch möglich, z. B. aneinandergereihte Amiciprismen zu verwenden, wie es beispielsweise in Fig. 8 dargestellt ist. Es sind hier Amiciprismen 40 hintereinanderliegend angeordnet, welche in Richtung des Pfeiles 13 ver- schiebbar sind. Das Gitter 3 wird, wie vorher beschrieben, über einen Teilungswürfel 21 beleuch- tet. Die das Gitter verlassenden Lichtstrahlen werden jetzt jeweils einmal an den Flächen 41 beim
Hinlauf reflektiert und ein zweites Mal nach Rückkehr vom telezentrischen Abbildungssystem 7,8. Das
Ausgangsgitter 3 dient bei dieser Ausbildung gleichzeitig als Auffanggitter, es wird über den Tei- lungswürfel 21 und eine Linse 42 auf die Photozelle 43 abgebildet.

Bei diesem Ausführungsbei- spiel erhält man zwischen der Bewegung der Prismen 41 und der Bewegung des Gitterbildes ein Über- setzungsverhältnis von 1 : 4.

Fig. 9 zeigt ein Teilstück einer Einrichtung für die genaue Einstellung von Drehwinkeln. Es sind hier die Prismen 51 auf einem drehbaren Körper 50 angeordnet. Die Lichtstrahlen werden an den
Aussenflächen der Prismen 51 reflektiert. Benachbarte Aussenflächen zweier Prismen schliessen jeweils einen Winkel von 900 ein. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist dieselbe wie beispielsweise in Fig. 1 beschrieben, wenn ein derartiger Teilkreis mit einer optischen Einrichtung gemäss Fig. 1 zusammenar- beitet.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das im wesentlichen der Fig. 1 entspricht. Zum Unterschied gegenüber der Fig. l ist hier zwischen dem Ausgangsgitter 3 und den rechtwinkeligen Prismen 5 ein
Objektiv 52 vorgesehen, das das Ausgangsgitter 3 etwa auf die Kanten der Spiegelprismen 5 ab- bildet. Die optischen Elemente 7 und 8 sind hiebei so angeordnet, dass sie dieses Bild des Ausgangs- gitters 3 ebenfalls wieder auf die Prismenkante 5 abbilden. Zwischen den Prismen 5 und dem
Auffanggitter 9 ist ein weiteres Objektiv 53 vorgesehen, das die Prismen 5 auf das Auffanggit- ter 9 abbildet.

In Fig. 11 wird ein Gitter 101 von einer Lichtquelle 102 über einen Kondensor 102'und ein Prisma 103 mit teildurchlässiger Siegelschicht 104 beleuchtet. Die das Gitter 101 verlassen- den Lichtstrahlen werden mit Hilfe eines rechtwinkeligen Prismas 105 in den Abbildungsstrahlengang eines telezentrischen Abbildungsobjektivs 106 gelenkt.

Das Objektiv 106 bildet das Gitter 101 im Verhältnis 1 : 1 in die Kante 107 eines rechtwin- keligen Prismas einer Prismenkette 108 ab. Hinter dem in Fig. 11 dargestellten Prisma sind weitere Prismen vorgesehen. Sämtliche Prismen 108 sind auf einen Glaskörper 109 als Träger gekittet. Das
Bild 101'des Gitters 101 wird über ein telezentrisches Abbildungssystem 110 im Abbildungverhältnis 1 : 1 erneut in die Kante 107 an den Ort 101"abgebildet. Das Gitterbild 101"wird über das telezentrische Abbildungsobjektiv 106 in sich selbst abgebildet und anschliessend vom Objek-
EMI8.1
Lichtstrahl 113 nach der Reflexion im Prisma 108 mit der Achse 114 des Objektivs 106 zu- sammenfällt.

Der Glaskörper 109 ist mit einem verschiebbaren Teil verbunden, dessen Verschiebegrösse regi- striert werden soll. Der Glaskörper 109 ist senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar. Beim Verschie- ben der Prismen 108 wandert das Bild des Gitters 101 über das Gitter 101 mit der achtfachen Geschwindigkeit im Vergleich zur Bewegung der Prismen 108. Dem Gitter 101 nachgeschaltete Photozellen 112 empfangen demzufolge bei Verschiebung der Prismen 108 um eine Gittereinheit

acht Lichtimpulse. Ihre Zahl wird in einer nicht dargestellten Einrichtung registriert.

Über die Prismen 10ils ist ein weiterer Abbildungsstrahlcngang geführt, u. zw. wird ein Gitter 120 über ein Prisma 121 in ein telezentrisches Abbildungsobjektiv 122 gelenkt. Dieses bildet das Git- ter 120 bei 120'in die Kante 107 eines der Prismen 108 ab. Anschliessend wird das Bild 120' auf das Gitter 120 projiziert. Zwischen dem Objektiv 122 und dem Glaskörper 109 befindet sich ein Prisma 123 zur zweckmässigen Führung der Lichtstrahlen. Das Gitter 120 wird durch eine Licht- quelle 124 beleuchtet.

Da zur Abbildung des Gitters 120 auf sich selbst nur eine einzige Reflexion an der Prismenket- te 108 stattfindet, empfangen die dem Gitter 120 nachgeschalteten Photozellen 125 im Vergleich zu den Photozellen 112 nur den vierten Teil an Lichtimpulsen, wenn das Gitter 120 dieselbe
Gitterkonstante wie das Gitter 101 hat. Die Photozellen 125 steuern eine weitere nicht dargestellte
Zähleinrichtung, welche der Kontrolle des durch die erstgenannte Einrichtung erhaltenen Wertes dient
Zweckmässig wird man das Gitter 120 derart ausbilden, dass beispielsweise die durch die Photozel- len 125 gesteuerte photoelektrische Einrichtung z. B. Millimeterwerte zählt, die durch die Photozel- len 112 gesteuerte photoelektrische Einrichtung dagegen z. B. ! ! -Werte.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 12 entspricht im wesentlichen dem der Fig. 11. Lediglich die
Grobzählung wird anders durchgeführt. Ein Teil der die Prismenkette 108 verlassenden Strahlen wird über einen Teilerspiegel 103'mit einer teildurchlässigen Schicht 104'und eine Linse 111'auf die Photozelle 112'abgebildet, der eine in der Fig. 12 nicht dargestellte Zähleinrichtung nachge- schaltet ist. Die Photozelle 112'empfängt im Vergleich zu der Photozelle 112 hiebei ebenfalls nur den vierten Teil an Lichtimpulse. Die durch den Teilerspiegel 103'in der einen Hälfte des
Strahlenganges bewirkte Änderung des Lichtweges wird durch einen in der ändern Hälfte des Strahlengan- ges angebrachten Glaswürfel 103"ausgeglichen.

Die Fig. 13 und 14 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem mit Hilfe eines einzigen Spiegelobjek- tivs 130 eine vierfache Übersetzung der Bewegung des Gitterbildes erhalten wird. Auf einem ver- schiebbaren Körper 131, welcher beispielsweise mit einer Tastspitze 131'eines optischen Feinta- sters verbunden ist, ist ein Winkelspiegel 132 angeordnet. Ein gerätefestes Gitter 133, welches durch eine Lichtquelle 134 und einen Kondensor 134'über ein Prisma 135 beleuchtet wird, wird durch das Spiegelobjektiv 130 in die Kante des Prismas 132 abgebildet. Das Gitter 133 ist bei diesem Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 14 dargestellt, aus der Zeichenebene heraus versetzt, wenn Z-Z die Zeichenebene in Fig. 13 charakterisiert.

Der parallel zur Achse 137 des Spiegelobjektivs 130 einfallende Lichtstrahl 136 tritt symmetrisch zur Achse 137 des Objektivs aus. In Fig. 14 ist die- ser Lichtstrahl mit 138 bezeichnet. Er trifft jetzt auf die Spiegelfläche 132'und wird von hier aus nach 139 auf die Spiegelfläche 132"gelenkt. Von hier aus fällt der Lichtstrahl parallel zur Ach - se 137 wieder in das Spiegelobjektiv ein, und er verlässt das Spiegelobjektiv parallel zur Achse 137.

Dieser Verlauf ist in Fig. 14 mit 140 bezeichnet. Der Lichtstrahl 140 trifft nunmehr wieder auf die
Spiegelfläche 132"und wird von hier auf die Spiegelfläche 132'in den Punkt 141 gelenkt. Vom
Punkt 141 aus tritt der Lichtstrahl wieder in das Spiegelobjektiv ein und verlässt das Spiegelobjektiv in
Richtung 142, wo er auf ein Auffanggitter 133'trifft, welches hinter dem Gitter 133 angeord- net ist. Hinter dem Gitter 133'sind wieder Photozellen 145 angeordnet.

Die Fig. 15 und 16 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei parallelliegende prismenket- ten 150 und 151 vorgesehen sind. Die Prismenketten sind um die halbe Basislänge ihrer Einzelprismen gegeneinander versetzt. Die von einem Gitter 152 ausgehenden Lichtstrahlen werden mit Hilfe eines
Prismas 153 in den Strahlengang eines telezentrischen Abbildungsobjektivs 154 gelenkt. Der das
Prisma 153 verlassende Lichtstrahl ist mit 153'bezeichnet. Der Strahl 153'tritt als Strahl 155 aus dem Objektiv aus und trifft auf die Prismenkette 151, welche den Lichtstrahl in Verschiebungrichtung der Prismenketten versetzt, so dass dieser als Strahl 156 wieder in das Objektiv eintritt.

Der
Strahl 156 verlässt das Objektiv als Strahl 157 und trifft jetzt auf die Prismenkette 150, welche den Lichtstrahl wieder in Verschiebungsrichtung der Prismenketten versetzt, so dass er als Strahl 158 wieder in das Objektiv eintritt. Der austretende Lichtstrahl ist mit 159 bezeichnet. Dieser trifft wieder auf ein Prisma der Kette 151, welches er als Lichtstrahl 160 verlässt, um schliesslich als Lichtstrahl 161 über ein trapezförmiges Prisma 162 auf ein Auffanggitter 163 zu gelangen. Dem Gitter 163 ist wieder eine photoelektrische Einrichtung nachgeschaltet. Die photoelektrische Einrichtung empfängt bei dieser Ausbildung sechs Lichtimpulse, wenn die Prismenketten um eine Gittereinheit verschoben werden.

Gemäss Fig. 17 wird ein Ausgangsgitter 160 mit Hilfe einer Lichtquelle 161, eines Konden-

densors 161'und einer teildurchlässigen Siegelschicht 162 beleuchtet. Die das Gitter 160 ver- lassenden Lichtstrahlen treten in ein Spiegelobjektiv 163 ein. Zwischen dem brechenden Glied 163' und dem reflektierenden Glied 163" ist eine unter 45 zur optischen Achse geneigte teildurchlässige
Spiegelfläche 164 vorgesehen. Die am Spiegel 163"reflektierten Lichtstrahlen werden über ein brechendes Glied 163", welches in seiner Wirkung dem Glied 163'" entspricht, in den rechtwin- keligen Prismen 165 tragenden Glaskörper 166 gelenkt. In den Prismen 165 werden die Licht- strahlen reflektiert und in ein Dachkantprisma 167 gelenkt, welches die Lichtstrahlen erneut in ein
Prisma 165 lenkt.

Das Gitter 160 wird nach 160'in die Prismenkante eines der Prismen 165 abgebildet. Von hier aus laufen die Lichtstrahlen rückläufig, so dass ein Bild des Gitters 160'auf dem
Auffanggitter 160 erscheint. Mit Hilfe zweier etwas gegeneinandergeneigter Flächen 168'und einer Linse 168 wird dieses Gitter auf nachgeschaltete Photozellen 169 abgebildet. Bei dieser Aus- bildung empfangen die Photozellen sechs Lichtimpulse, wenn die Prismen 165 um eine Gittereinheit verschoben werden.

Die Wirkung hinsichtlich der optischen Übersetzung lässt sich auf das 10fache steigern, wenn man das Prisma 167 gemäss Fig. 18 für eine mehrfache Lichtumlenkung benutzt. Gemäss Fig. 18 sind die
Prismen 165 derart zum Prisma 167 geneigt, dass insgesamt fünf Reflexionen an den Prismen 165 stattfinden.

In Fig. 19 bilden die senkrecht zur Zeichenebene verschiebbaren Spiegel jeweils Tripelspiegel 180, u. zw. sind die Spiegelflächen 181,182 unter 45 zur Zeichenebene geneigt. Der Spiegel 183 steht senkrecht auf der Zeichenebene. Das von einer Lampe 186 über eine teildurchlässige Spiegel- schicht 187 beleuchtete Ausgangsgitter 184 wird aber einen Spiegel 188 und ein Spiegelobjek- tiv 189 in die Spiegelflächen 181,182 und 183 abgebildet. Die von dem Gitter 184 kommenden Lichtstrahlen laufen bei dieser Ausbildung, wie dargestellt, zwischen dem Prisma 180 und dem telezentrischen Spiegelobjektiv 185 hin und her, wobei insgesamt acht Reflexionen an den Spiegel- flächen 181 und 182 stattfinden, so dass man eine sechzehnfache Übersetzung erhält.

Nach dem Aus- tritt der Lichtstrahlen aus der Fläche 183 laufen diese denselben Weg wieder zurück und werden durch eine Linse 190 auf eine Photozelle 191 abgebildet. Die Winkelhalbierende 181'der Tripelspie- gel 180 ist gegen die Achse des telezentrischen Spiegelobjektivs 185 geneigt, damit der beschriebene Strahlenumlauf stattfindet.

Gemäss Fig. 20 und 21 wird ein Ausgangsgitter 301 von einer Lichtquelle 302 mit Hilfe von Kondensorlinsen 303 beleuchtet. Das Ausgangsgitter 301 wird über eine Prismenkette 304 und ein telezentrisches Spiegelobjekitv 305 auf ein Auffanggitter 306 abgebildet. Die Prismenkette 304 besteht aus einer Glasplatte 307, auf der Einzelprismen 308 in fortlaufender Folge aufgekittet sind. Die Prismenkette der Fig. 20 ist auf einer Führung 309 senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar. Beim Verschieben der Prismenkette 304 wandern die Bilder des Ausgangsgitters 301 über das Auffanggitter 306, so dass das Auffanggitter 306 entsprechend der Verschiebungsgrösse der Prismenkette 304 unterschiedliche Lichtintensitäten abstrahlt, welche mitHilfe eines Prismas 310 und eines Objektivs 311 auf eine Photozelle 312 gelenkt werden.

Die in der Photozelle 312 erzeugten Spannungen, welche eine Funktion des Verschiebeweges der Prismenkette sind, werden in einer Einrichtung 313 mit Hilfe von Ziffernanzeigeröhren 314 als Verschiebungsgrösse angezeigt. Gemäss Fig. 20 zeigt die beschriebene Einrichtung Millimeterwerte bis zu 1/100 mm an. Um zu weiteren Dezimalen zu kommen, also auch Zentimeter-, Dezimeter-undMeterwerte anzuzeigen, ist die Prismenkette 304 mit einer Zahnstange 315 verbunden, indieeinRitzel 316 greift, welches ein Zählwerk 317 antreibt. Das Zählwerk 317 zähltdiedurchlaufendenPeriodendesAusgangsgittersaufdemAuffanggitter306. Zwischen dem Zahnrad 318 und dem Zählwerk 317 isteneKupplung 319 vorgesehen.

NachLösenderKupplung kanss durch Betätigen eines Knopfes 320 der Wert im Zählwerk 317 zu Null gemacht werden, so dass von dieser Stelle aus eine neue Messung mit neuer Zählung beginnen kann. Um auch den Wert im Zählwerk 313 zu löschen, ist das Ausgangsgitter 301 mit Hilfe einer Schraube 321 verschiebbar.

Neben der Kupplung 319 ist eine Wendekupplung 322 vorgesehen, welche eine Richtungsumkehr bewirkt, so dass von einer beliebigen Nullstellung aus beim Verschieben des Massstabes in positiver Richtung wahlweise vorwärts oder rückwärts gezählt werden kann.

Das Ausgangsgitter 301 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 22 ausgebildet. Es trägt zunächst drei sinusförmige Kurven 330,331 und 332, welche im unteren Teil geschwärzt sind und im oberen Teil lichtdurchlässig sind. Die drei Kurven 330,331 und 332 sind um etwa 1200 gegeneinander phasenverschoben. Die Bilder dieser Kurven 330,331 und 332 laufen über das Auffanggitter 306, welches gemäss Fig. 22 als Spalt ausgebildet ist. Drei nachgeschaltete Photozellen, wel-

che in- Fig. 22 die Bezifferung 333,334 und 335 tragen, sind den einzelnen Gitterbildern zugeordnet und empfangen demzufolge Lichtintensitäten, welche ebenfalls sinusförmig und um 1200 gegeneinander phasenverschoben sind.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, dass mit Hilfe einer nicht dargestellten
EMI11.1
diese Kurve wird die eindeutige Zuordnung der sich periodisch wiederholenden Werte der Kurven 330 bis 332 innerhalb des durch das Gitter 301 gegebenen Intervalles gewährleistet.

Gemäss Fig. 23 sind die drei sinusförmigen Kurven 330,331 und 332 der Fig. 22 durch eine ein- zige sinusförmige Kurve 400 ersetzt. Das Auffanggitter 306 besteht gemäss Fig. 28 aus drei Licht- spalten 401,402 und 403, die einen derartigen Abstand voneinander haben, dass ihnen nachgeschalte- te Photozellen 404,405 und 406 Lichtintensitäten empfangen, welche etwa um 1200 phasenverscho- ben sind. Messtechnisch wird mit dieser Ausbildung dasselbe erreicht, wie mit den drei Sinuskurven 330,
331 und 332 der Fig. 22. Fig. 24 zeigt das Gitter 306 der Fig. 23 mit den Lichtspalten 401,402 und 403 inder Ansicht von oben. Das durch die Spalte 401-403 tretende Licht wird mit Hilfe von
Linsen 407, 408 und 409 auf den Photozellen 404 405 und 406 gesammelt. Die Photozellen 404 bis 406 sind über Verstärker V mit einem Drehmelder 410 (Fig. 25) verbunden.

Der Drehmel- der 410 ist mit einem Zeiger 411 verbunden, der sich proportional zur Verschiebung des Bildes der
Sinuskurve 400 dreht. Die Verschiebungsgrösse kann auf einer Skala 412 abgelesen werden. Der Drehmelder 410 dreht mit dem Zeiger 411 eine Lochblende 413, die diametral zum Zei- ger 411 angeordnet ist. Eine stationäre Lichtquelle 414 beleuchtet mit Hilfe einer Kondensorlinse 415 die Blende 413, so dass dann, wenn der Zeiger 411 sich kurz vor der Zahl Null befindet,
Licht durch diese Blende auf eine Photozelle 416 fällt. Dieser Lichtimpuls kann entweder dazu be- nutzt werden, in einer Einrichtung 417 die Durchläufe der Blende zu zählen, um zum Grobmesswert zu kommen, oder aber um aus einer Speichervorrichtung die nächste Ziffer des Grobmesswertes abzurufen.

Um den Grobmesswert richtungsrichtig zu zählen, können an sich bekannte Massnahmen getroffen sein, beispielsweise kann der Drehmelder 410 einen Schalter betätigen, der eine Vorwärts- oder Rückwärtszählung auslöst.

Fig. 26 zeigt eine geänderte Ausbildung des Ausgangsgitters, u. zw. derart, dass dem Auffangspalt 306 nachgeschaltete Photozellen 340 und 341 lineare Lichtintensitäten empfangen und demzufolge lineare Spannungen abgeben. Das Gitter trägt zwei Bahnen 342 und 343, welche linear ansteigen und fallen und deren unterer Teil wieder geschwärzt ist. Die Kurven der Bahnen 342 und 343 sind. um etwa eine viertel Periodenlänge gegeneinander verschoben, um die Umschlagpunkte 344 und 345 der Kurven gegeneinander zu überbrücken, so wie es bei dem Ausgangsgitter der Fig. 22 beschrieben worden ist.

Gemäss Fig. 27 trägt das Gitter 301 vier Bahnen 350,351, 352 und 353. Sämtliche Bahnen sind linear ausgebildet jedoch sind die Bahnen 350,351 gegenläufig, so dass also in der Bahn 350 die abgestrahlte Lichtintensität in positiver Richtung geringer wird, in der Bahn 351 im gleichen Ma- sse grösser. Dasselbe gilt für die Bahnen 352 und 353, nur sind diese Bahnen gegen die Bahnen 350 und 351 um die halbe Periodenlänge versetzt. Den vier Bahnen 350-353 sind vier Photozellen 354,355, 356 und 357 zugeordnet, welche hinter dem Abtastspalt 306 angeordnet sind und entsprechend beim Verschieben der Prismenkette 304 lineare Spannungen erzeugen.

In einer nicht dargestellten Einrichtung werden die Quotienten der Spannungen der Photozellen 354 und 355 sowie 356 und 357 gebildet, und es ist weiterhin vorgesehen, dass im Bereich A, B die Photozellen 354 und 355 der Messung dienen, im Bereich B, C jedoch die Photozellen 356 und 357. Hiedurch wird folgendes erreicht.

Die Stosskanten zwischen den Prismen 304 der Fig. 20 und 21, welche dort mit den Ziffern 360 versehen sind, bewirken beim Verschieben der Prismenkette im Bild des Gitters 301 einen Lichtabfall.

Dieser Lichtabfall kann nun dadurch ausgeglichen werden, dass der Auffangspalt, wie in Fig. 27 darge-
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werden. Die Kurven der Bahnen 350-353 zeigen weiterhin Unstetigkeitsstellen bei 358 und 359. Diese Unstetigkeitsstellen ergeben beim Überfahren mit dem Spalt 306 eine Unsicherheit, da dieser Spalt eine recht grosse Ausdehnung hat und sich deshalb beim Überfahren der Unstetigkeitsstellen die von ihm durchgelassene Lichtintensität über die Breite des Spaltes stetig ändert. Um dies zu vermeiden, wird bei A, B, C usw. jeweils derart umgeschaltet, dass im Bereich A, B nur die Photozellen 354

und 355 zur Wirkung kommen, im Bereich B, C aber nur die Photozellen 356 und 357. Manerkennt, dass bei dieser Ausbildung in den Bereichen der Unstetigkeitsstellen keine Zählung stattfindet.

In Fig. 28 ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel dargestellt. Hier sind eine Bahn 370 und eine weitere Bahn 371 vorgesehen. Beide Bahnen zeigen wieder linearen Verlauf und sind etwa um eine halbe Periodenlänge gegeneinander versetzt. Die mittelste Bahn 372 ist bei diesem Ausführungs- beispiel konstant lichtdurchlässig, so dass die zugeordnete Photozelle 373 eine konstante Spannung erzeugt. Die dem Spalt 306 nachgeschalteten Photozellen 374 und 375 sind so geschaltet, dass jeweils ihr Quotient zur Bahn 373 gebildet wird. Auch hier schalten die Bahnen an den Unstetigkeitsstel- len X auf jeweils diejenigen Photozellen, welche gerade nicht der Unstetigkeitsstelle benachbart sind.

Fig. 29 zeigt eine geänderte Ausbildung des Ausgangsgitters. Das Ausgangsgitter 420 weist hier eine Dichteschrift auf, so dass der Auffangsspalt 306, je nachdem, an welcher Stelle des Ausgangsgitters er sich befindet, eine entsprechende Lichtintensität durchlässt.

Eine entsprechende Ausbildung zeigt die Fig. 30. Hier ist das Ausgangsgitter 301 als Graukeil 380 ausgebildet. Beim Verschieben der Prismenkette wandert die Grauverteilung über das Ausgangsgitter und über den Auffangspalt, der jetzt eine entsprechende Lichtintensität abstrahlt.

Fig. 31 zeigt ein Ausgangsgitter 430, welches binärkodiert ist. Zu diesem Zweck weist das Gitter 430 vier Bahnen 431,432, 433 und 434 auf, welche helle und dunkle Felder aufweisen. Der Auffangspalt 306 gleitet über diese vier Bahnen, und nachgeschaltete Photozellen 435,436, 437, 1438 empfangen je nachdem, ob sie einem lichtdurchlässigen oder einem lichtundurchlässigen Feld gegenüberstehen, Licht oder keines. Die Photozellen 435-438 sind in bekannter Weise so geschaltet, dass sie in nachgeschalteten Ziffernanzeigeröhren je nach Stellung des Spaltes 306 zum Bild des Ausgangsgitters 430 einen bestimmten Verschiebeweg anzeigen. Mit dem Gitter gemäss Fig. 31 werden genau die zehn Einheiten einer Dezimalen erhalten. Zur Ermittlung weiter Dezimalen kann weider die Zahnstange und das Ritzel mit nachgeschaltetem Zählwerk 317 gemäss Fig. 20 vorgesehen sein.

Fig. 32 zeigt ein geändertes Ausführungsbeispiel. Hier ist das Auffanggitter 306 mit Hilfe zweier Blattfedern 440 und 441 in Richtung. des Pfeiles 442 bewegbar gelagert. Ein Elektromagnet 443
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dem damit verbundenen Überwandern des Bildes des Ausgangsgitters 301 die dadurch entstehende Phasenverschiebung in einer nachgeschalteten Einrichtung ermittelt werden kann, und hieraus der Verschieweg.

Fig. 33 zeigt eine Ausbildung des Ausgangsgitters 301, bei der zunächst zwei Bahnen 450 und 451 mit einer Lichtdurchlässigkeit gemäss Fig. 26 vorgesehen sind. Über den Bahnen 450 und 451 ist eine weitere Bahn 453 vorgesehen, welche lichtdurchlässige Spalte 454 aufweist. Diesen lichtdurchlässigen Spalten ist im Auffangspalt 306 eine Photozelle 455 zugeordnet, welche in einer Zähleinrichtung 456 digital die durchlaufenden Perioden des Gitters 450, 451'zählt. Die Verschiebungsgrösse des Ausgangsgitters 301, welche an den Bahnen 450, 451 abgelesen wird, wird auf die den Feinmesswert registrierende Einrichtung 457 gegeben. Der Einrichtung 456 ist eine Speichereinrichtung 458 vorgeschaltet, welche bewirkt, dass die nächste Ziffer in der Einrichtung 465 erst dann aufleuchtet, wenn sie aus der Einrichtung 457 abgerufen wird.

Gemäss Fig. 34 wird die Prismenkette 304 durch zwei erfindungsgemässe Einrichtungen 390 und 391 angesprochen. Die Einrichtung 390 arbeitet beispielsweise nach dem Impulsverfahren, die Einrichtung 391 nach dem Analog- oder Absolutverfahren. Die Werte der beiden Einrichtungen 390 und 391 werden in eine Einrichtung 392 gegeben, die einerseits in Ziffernanzeigeröhren 393 den Messwert angibt und ausserdem eine Warnlampe 394 besitzt, die dann sofort aufleuchtet, wenn dievon den Einrichtungen 390 und 391 erhaltenen Werte nicht übereinstimmen. Hiedurch wird das Messergebnis kontrolliert.

Die Fig. 35 zeigt eine dreistufig arbeitende Messvorrichtung. Die Prismenkette 304 wird durch die drei erfindungsgemässen Einrichtungen 490, 491 und 492 angesprochen. Diese Einrichtungen können sowohl nach dem Impuls- als auch nach dem Analog- oder Absolutmessverfahren arbeiten. Die Gitterkonstanten bzw. Periodenlängen der in den Vorrichtungen 490, 491 und 492 verwendeten Ausgangsund Auffanggitter sind im Verhältnis l r 10 : 100 abgestuft, so dass die Vorrichtung 490 beispielsweise die 1/100 mm, die Vorrichtung 491 die 1/10 mm und die Vorrichtung 492 die ganzen Millimeter der Verschiebebeträge registriert, die wieder in Ziffernanzeigeröhren 393 angezeigt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur Messung der Verschiebungsgrösse eines beweglichen Teiles, bei der über ein System ebener Spiegel ein Merkmalträger, insbesondere Ausgangsgitter, auf einen Auffangschirm, insbesondere ein gegebenenfalls mit dem Ausgangsgitter identisches Auffanggitter, in eine die Messgrösse charakterisierende Lage abgebildet wird, wobei der Auffangschirm ein die Messgrösse charakterisierendes Lichtsignal auf eine nachgeschaltete photoelektrische Einrichtung abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelsystem von einer Vielzahl von mit dem verschiebbaren Teil verbundenen, eine fortlaufende Kette bildenden Spiegelflächen gebildet ist, welche derart ausgebildet und angeordnet sind,

dass unabhängig von der Lage des verschiebbaren Teiles stets wenigstens eine der Spiegelflächen im Abbildungsstrahlengang der optischen Elemente wenigstens einmal zur Wirkung kommt, und dass diese Spiegelfläche je nach Lage zum Abbildungsstrahlengang die Lage des Bildes des Ausgangsgitters beeinflusst.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbildungsstrahlengang mehrfach über die Spiegelflächen geführt ist (Fig. 1, 3, 5, 6,10-12, 17-20).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch weitere, mit den Abbildungselementen fest verbundene Spiegelflächen, welche die Lichtstrahlen mehrfach auf die mit dem verschiebbaren Teil verbundenen Spiegelflächen lenken (Fig. 6,7, 17,. 18).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelflächen Reflexionsflächen von aneinandergereihten Prismen sind (Fig. 1-12,15-21, 34,35).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch rechtwinkelige Prismen oder Winkelspiegel, deren Kanten quer zur Verschiebungsrichtung des bewegten Teiles liegen (Fig. 1, 2,6, 7, 9-12,15-20, 34, 35).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen auf einer Glasplatte angeordnet sind, deren Lichten- un Austrittsfläche einen Winkel miteinander einschliessen (Fig. 1, 2,10-12, 17,19, 20).

7. Einrichtung nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Prisma nach Art eines Tripelspiegels ausgebildet ist (Fig. 3-5).

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbaren Spiegel EMI13.1 10-13,15, 17,19, 20).

9. Einrichtung nach Asnpruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ausgangsgitter und den verschiebbaren Spiegelflächen strahlenteilende Mittel vorgesehen sind, welche die zurückkommenden Lichtstrahlen auf ein Auffanggitter lenken, und dass zwischen den strahlenteilenden Mitteln und dem Auffanggitter weitere optische Mittel zur Vergrösserung des Bildes des Ausgangsgitters angeordnet sind (Fig. 6).

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auch zwischen dem Ausgangsgitter und den strahlenteilenden Mitteln ein optisches System zur Erzielung einer Vergrösserungsänderung vorgesehen ist (Fig. 6). EMI13.2 das eine Vergrösserungsänderung bewirkende optische System gegen ein Gitter mit geänderter Gitterkonstanten und/oder ein Abbildungssystem mit geänderter Vergrösserungswirkung auswechselbar sind (Fig. 6).

12. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch optische Elemente, welche das Ausgangsgitter in die Nähe der Prismenkante abbilden (Fig. 1, 3,5, 6,10-12, 17,20).

13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelflächen durch die Zahnflanken einer Zahnstange gebildet sind (Fig. 6,7).

14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsgitter und gegebenenfalls das Auffanggitter kodiert sind, vorzugsweise binär kodiert sind (Fig. 31).

15. Einrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung, welche die Zahl der durchlaufenden Gitterbilder registriert (Fig. 20).

16. Einrichtung nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Prismenkanten voneinander ein ganzzahliges Vielfaches der grössten Gitterkonstanten ist (Fig. 20).

17. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Winkelmessein- <Desc/Clms Page number 14> richtung, in dem die Spiegelflächen mit einem drehbaren Teil verbunden sind (Fig. 9).

18. Einrichtung'nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein telezentrisches Spie- gelobjektiv vorgesehen ist, welches die Lichtstrahlen im Abbildungsverhältnis 1 : 1 auf die verschiebbaren Spiegelflächen zurücklenkt, wobei reflektierende optische Elemente vorgesehen sind, welche die Licht, i strahlen über die verschiebbaren Spiegelflächen wiederholt in das Spiegelobjektiv lenken (Fig. 6,7, 17, 18).

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die das Ausgangsgitter verlassenden Lichtstrahlen seitlich zur Achse des Spiegelobjektivs in dieses eintreten (Fig. 1, 3,5, 6, 10-12,15, 16, 19, 20).

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dassdiereflektierendenopti- schen Elemente aus einem zweiten telezentrischen Spiegelobjektiv mit dem Abbildungsverhältnis 1 : 1 bestehen, dessen Achse gegen die des ersten Spiegelobjektivs optisch versetzt ist (Fig. 11,12, 17,19).

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein das zweite Spiegelob- jektiv parallel zu'dessen Achse verlassender Lichtstrahl mit der Achse des erstenSpiegelobjektivs zusam- menfällt (Fig. 11,12).

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbaren Spie- gelflächen eine Kette aneinandergereihter Winkelspiegel bilden, deren Kanten quer zur Verschiebungs- richtung der Spiegel liegen und dass eine zweite Kette aneinandergereihter Winkelspiegel vorgesehen ist, welche in Verschiebungsrichtung gegen die erste Kette etwa um den halben Kantenabstand versetzt ist (Fig. 15,16).

23. Einrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein Prisma od. dgl., welches in Verbindung mit den verschiebbaren Spiegelflächen die Lichtstrahlen in das Spiegelobjektiv zurücklenkt (Fig. 19).

24. Einrichtung nach Anspruch23, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang mehrfach über dieses Prisma läuft (Fig. 19).

25. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbaren Spie- gel zu Tripelspiegeln zusammengefasst sind, deren Achsen mit der Achse des telezentrischen Abbildungs- objektivs einen Winkel einschliessen und die vom telezentrischen Spiegelobjektiv kommenden Licht- strahlen in das Objektiv zurücklenken (Fig. 19).

26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsgitter über eine der Spiegelflächen des Tripelspiegels in den Strahlengang eingeblendet ist (Fig. 19).

27. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Flächen eines jeden Tripelspiegels Aussenflächen eines Prismas sind und zur Einblendung des Ausgangsgittesmden Strah- lengang eine Reflexion der Lichtstrahlen an der Basisfläche des Prismas stattfindet (Fig. 19)..

28. Einrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Feintaster, indem die verschiebbaren Spiegelflächen mit einem Taststift verbunden sind (Fig. 13).

29. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbaren Spie- gel Aussenflächen von aneinandergereihten rechtwinkeligen Prismen sind, und dass der genaue Abstand der Prismenkanten voneinander durch Aufdampfen einer dünnen Schicht vorzugsweise aus einem Material mit der Brechzahl etwa der des Prismenglases auf eine der Prismenflächen korrigiert ist.

30. Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen auf einer Glasplatte angeordnet sind und dass unterschiedliche Dicken der Glasplatte durch Aufdampfen einer Schicht auf eine der Aussenflächen wenigstens eines Prismas korrigiert sind.

31. Einrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine zweite Einrichtung derselben Art, bei der jedoch die Lichtstrahlen eine geminderte Zahl von Reflexionen an den verschiebbaren Spiegelflächen erleiden (Fig. 11,12).

32. Einrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dassdieoptischen Elemente in beiden Einrichtungen wenigstens teilweise dieselben sind (Fig. 11,12).

33. Einrichtung nach den Ansprüchen 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ausgangsgitter vorhanden sind und die von dem zweiten Ausgangsgitter ausgehenden Strahlen nur einmal über die verschiebbaren Spiegelflächen laufen (Fig. 11).

34. Einrichtung nach den Ansprüchen 31 und 32, bei der nur ein Ausgangsgitter vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der vom Ausgangsgitter ausgehenden Lichtstrahlen nach einmaligem Durchlaufen der verschiebbaren Spiegelflächen durch einen Teilerspiegel ausgeblendet wird (Fig. 12).

35. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung als zweistufiges Sy- <Desc/Clms Page number 15> stem, indem das Auffang- und Ausgangsgitter derart ausgebildet sind, dass sie beim Verschieben der den Massstab verkörpernden Kette von Spiegelflächen in Abhängigkeit vom Verschiebeweg periodische Lichtintensitäten abstrahlen und die dem Auffanggitter nachgeschaltete Einrichtung innerhalb dieser Pe- rioden den Feinmesswert ermittelt und dass eine Einrichtung vorgesehen ist, die zur Ermittlung des Grob- messwertes die Zahl der erzeugten Perioden grösster Länge anzeigt (Fig. 20).

36. Einrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinmesswert nach dem an sich bekannten Absolut- oder Analogprinzip ermittelt wird.

37. Einrichtung nach Anspruch 36, bei der der Feinmesswert analog ermittelt wird, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Ausgangsgitter im Zusammenwirken mit dem Auffanggitter und der nachge- schalteten photoelektrischen Einrichtung beim Verschieben des Massstabes wenigstens eine sinusförmige oder lineare Spannung erzeugt (Fig. 22, 23).

38. Einrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffanggitter beim Verschieben des Massstabes drei sinusförmige Lichtintensitäten abstrahlt, welche etwa um 1200 gegen- einander phasenverschoben sind und jeder abgestrahlten Lichtintensität eine Photozelle zugeordnet ist (Fig. 22).

39. Einrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffanggitter beim Verschieben des Massstabes eine sinusförmige Lichtintensität abstrahlt, durch welche drei Photozellen angesprochen werden, derart, dass ihre abgegebenen Spannungen etwa um 1200 phasenverschoben sind (Fig. 23).

40. Einrichtung nach Anspruch 38 oder39, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Pho- tozelle gelieferten Spannungen unmittelbar einen Drehmelder steuern.

41. Einrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffanggitter beim Verschieben des Massstabes zwei gegeneinander versetzte lineare Lichtintensitäten abstrahlt (Fig. 26, 27).

42. Einrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffanggitter beim Verschieben des Massstabes mehrere periodische Lichtintensitäten abstrahlt, deren Periodenlängen unter- schiedlich sind (Fig. 22).

43. Einrichtung nach Anspruch 42, gekennzeichnet durch mehrere Einrichtungen, welche periodis. jhe. Spannungen erzeugen, deren Periodenlängen unterschiedlich sind (Fig. 35).

44. Einrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass Ausgangs- und Auffanggitter Moiréstreifen erzeugen.

45. Einrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Folge der Spiegelflä- chen in Winkelspiegelform ausgebildet ist, insbesondere aus aneinandergereihten Prismen besteht, und dass das Ausgangsgitter wenigstens zwei Bahnen trägt und jeder Bahn eine Photozelle zugeordnet ist, dass die Bahnen so ausgebildet sind, dass der Quotient der von den Photozellen gelieferten Spannungen sich als Funktion des Verschiebeweges ändert, und dass das Auffanggitter aus einem Spalt besteht, dessen Breite so bemessen ist, dass die an der Kante zwischen zwei Prismen auftretende Lichtschwächung den Quotienten für die Messung nicht merkbar beeinflusst (Fig. 27).

46. Einrichtung nach Anspruch 45, bei der die Bahnen des Ausgangsgitters periodische Spannungen mit Unstetigkeitsstellen erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnen auf denn Ausgangsgitter doppelt vorhanden sind, jedoch um etwa die halbe Periodenlänge gegeneinander versetzt, und dass die der Messung dienenden Photozellen der ersten Bahngruppe beim Überschreiten eines vorgegebenen Quotientenwertes auf die der zweiten Bahngruppe zugeordneten Photozellen umschalten und umgekehrt (Fig. 27).

47. Einrichtung nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch zwei Bahnen, welche gegeneinan- der um etwa eine halbe Periodenlänge versetzt sind und durch eine dritte, eine konstante Spannung erzeugende Bahn, sowie dadurch, dass die Quotienten der Spannungen zwischen der konstan ten Bahn und der zweiten Bahn gebildet werden (Fig. 27).

48. Einrichtung nach Anspruch45, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient in Abhängig- keit vom Verschiebeweg einen sinusförmigen oder linearen Verlauf hat.

49. Einrichtung nachAnspruch35, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Dichteschrift im Ausgangs- oder Auffanggitter (Fig. 29).

50. Einrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsgitter durch wenigstens einen Graukeil ersetzt ist (Fig. 30).

51. Einrichtung nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch an sich bekannte Mittel, welche das Bild des Ausgangsgitters relativ zum Auffanggitter schwingen lassen, sowie dadurch, dass das nachge- <Desc/Clms Page number 16> schaltete Messgerät die sich beim Verschieben des Massstabes ergebende Phasenverschiebung verarbeitet (Fig. 32).

52. Einrichtung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangs-oder Auf- fanggitterderartgelagert ist, dass es eine schwingende Bewegung ausführen kann (Fig. 32).

53. Einrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinmesswert analog ermittelt wird und der Grobmesswert digital und dass die den Feinmesswert ermittelnde Einrichtung Steu- ermittel betätigt, welche den Ziffernsprung der den Grobmesswert registrierenden Einrichtung regeln (Fig. 24, 25).

54. Einrichtung nach Anspruch35, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auszählung der durch- laufenden Perioden grösster Länge Auffang- und Ausgangsgitter eine weitere Bahn aufweisen, welche ent- sprechend der Zahl der durchlaufenden Perioden Lichtimpulse erzeugen (Fig. 33).

55. Einrichtung nach Anspruch35, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auszählung der durch- laufenden Perioden grösster Länge parallel zur Folge der Spiegelflächen eine Zahnstange od. dgl. vorge- sehen ist, in die ein Ritzel greift, welches ein mechanisches oder elektrisches Zählwerk antreibt (Fig. 20).

56. Einrichtung nach Anspruch55, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auszählung der durch- laufenden Perioden grösster Länge Drehmelder vorgesehen sind (Fig. 24,25).

57. Einrichtung nach Anspruch 53,54, 55 oder 56, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgesehenen Zählwerk in jeder beliebigen Schlittenstellung auf Null einstellbar sind (Fig. 20).

58. Einrichtung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zahnstange und dem Ritzel oder dem Ritzel und dem Zählwerk eine Kupplung vorgesehen ist (Fig. 20).

59. Einrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangs-oder Auf- fanggitter zur Erzielung einer Nulleinstellung verschiebbar ist (Fig. 20).

60. Einrichtung nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch zwei nebeneinander angeordnete Systeme, von denen das eine das andere kontrolliert, indem das eine vorzugsweise analog und das ande- re nach dem Impulsverfahren oder einem andem. Verfahren arbeitet (Fig. 34).

61. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einrichtungen, bei denen jeweils ein Ausgangsgitter über die den Massstab verkörpernde Folge von Spiegelflächen auf ein Auffanggitter oder einen Auffangspalt abgebildet wird und bei denen die Bildlage der Ausgangsgitter auf den Auffanggittern oder-spalten von der Lage des Massstabes zu den Ausgangsgittern abhängt, vorge- sehen sind, dass die Ausgangs- und Auffanggitter dieser Einrichtungen voneinander verschiedene, vor- zugsweise dezimal abgestufte Gitterkonstanten oder Periodenlängen aufweisen und dass diese Einrichtun- gen jeweils verschiedene Dezimalen des Verschiebebetrages registrieren (Fig. 35).