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JP2962507B2 - 位置測定装置 - Google Patents

位置測定装置

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JP2962507B2
JP2962507B2 JP7042191A JP4219195A JP2962507B2 JP 2962507 B2 JP2962507 B2 JP 2962507B2 JP 7042191 A JP7042191 A JP 7042191A JP 4219195 A JP4219195 A JP 4219195A JP 2962507 B2 JP2962507 B2 JP 2962507B2
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アルフレート・アッフア
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Dr Johannes Heidenhain GmbH
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Dr Johannes Heidenhain GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34746—Linear encoders
    • G01D5/34761—Protection devices, e.g. caps; Blowing devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二つの物体の相対位置
を測定するための位置測定装置であって、スケールが一
方の物体に固定されかつ他方の物体に固定された走査装
置により走査可能であり、スケールは目盛担持体に固定
され、目盛担持体は一つの位置にて固定支承しかつ少な
くとも一つの他の位置にて、目盛担持体を並進運動する
ように支承するために長手方向補償要素ならびに高い弾
性の層を介して一方の物体に固定され、そして目盛担持
体が少なくとも一つの載置範囲でもって一方の物体に支
えられている位置測定装置に関する。
【０００２】このような位置測定装置は、工作機械また
は座標測定機械の二つの構造部品の相対位置を測定する
ために用いられる。
【０００３】
【従来の技術】ドイツ特許DE 25 05 587 C3 から、目盛
担持体が、その端部で、合目的にはヒンジ状に形成され
た固定要素でもって、測定すべき構成部材の一つに固定
されている長さ測定装置が知られている。目盛担持体は
固定要素の間に自由に存在しており、それによって振動
が可能になり、寸法精度に不利な影響を与える。
【０００４】同様に形成された長さ測定装置がドイツ特
許公開DE 35 09 390 A1 に記載されている。弾性的な固
定要素に対し付加的にハウジングの端部に、他の固定要
素がこれらの固定要素の間に配置されている。ここで
も、ハウジングが測定すべき物体から間隔を置いて固定
され、それによりさらに振動が可能になる。
【０００５】ヨーロッパ特許公告EP 0 110 059 B1 に
は、ハウジングの端部に弾性的な固定要素を有しかつハ
ウジングの中心に他の固定要素を有し、固定要素でハウ
ジングが測定すべき物体に不動に固定されている長さ測
定装置が知られている。ここでも、ハウジングは残りの
範囲で自由に存在する。
【０００６】ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲ
ー・エム・ベー・ハー社の「カプセル状に包まれたイン
クレメンタル長さ測定システムLS 706, LS 706 C」, 19
93年6 月発行の印刷物に、ヨーロッパ特許公告 EP 0 11
0 059 B1により形成された長さ測定装置が示されてい
る。取りつけられた状態では、ハウジングの一面が測定
すべき物体の一面と接触している。この接触により、し
たがって必然的に発生する静止摩擦によりハウジングの
自由な長さの伸びが阻止され、それによりさらに測定誤
差が生じ得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、目盛
担持体のおよび目盛担持体が固定される被測定物体の異
なる熱特性が実際に測定結果の粗悪化を引き起こさずか
つそれにもかかわらず目盛担持体が相対的に耐振性をも
って固定されている位置測定装置を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
り、測定方向Ｘに延びるこの載置範囲で、目盛担持体の
側面とこの側面に対し少なくともほぼ平行に延びる一方
の物体の面との間に、測定方向Ｘに延びる高い弾性の層
が設けられ、また載置範囲が固定位置から測定方向Ｘに
対し垂直方向に間隔を置いて設けられていることを特徴
とする構成により解決される。
【０００９】本発明の利点は、ほとんど阻止されない長
さの伸びが目盛担持体と被測定物体の間で行われ得るこ
とにある。さらに、安定したかつ振動のない固定が確保
される。この利点は、特に実際に必要な小さい横断面を
有する目盛担持体が長い場合に効果を発揮する。
【００１０】有利な構成は、従属請求項に記載されてい
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により詳細
に説明する。図１および２には、スケール２のための目
盛担持体としてハウジング１を有する、カプセル状に包
まれた長さ測定装置を示してある。スケール２には、走
査装置４により光電的に走査される目盛り３がつけられ
ている。ハウジング１はアルミニュウムからなる中空体
１であり、その内部空間にはガラス製のスケール２が固
定されている。二つの物体５、６の間の相対運動を測定
するために、ハウジング１がこの一方の物体５にかつ走
査装置４が他方の物体６に固定されている。一方の物体
は例えばキャリッジ５でありかつ他方の物体が工作機械
のベッド６である。
【００１２】ハウジング１の内面７にスケール２が弾性
的な接着剤層８により固定されている。ハウジング１は
一個所で−好ましくは中心Ｍで−第一の固定要素９を介
して直接、したがってキャリッジ５と動かないように結
合されている。さらに、ハウジング１は両端部Ｅ１、Ｅ
２の範囲で長手方向補償要素１０、１１を介して工作機
械のキャリッジ５に固定されている。ここで長手方向補
償要素１０、１１は図１から明らかなように、測定方向
Ｘにおいて互い違いに上下に開口する垂直なスリットを
有し、測定方向Ｘに力が加わると、長手方向にたわむこ
とができる弾性手段を形成する。不動の固定要素９と長
手方向補償要素１０、１１との間に、なお別の位置Ｓに
付加的に下から支える長手方向補償要素１２を設けるこ
とができる。長手方向補償要素１０、１１、１２は測定
方向Ｘにおいてハウジング１の端部範囲Ｅ１、Ｅ２が並
進運動する支承を実現し、一方中心Ｍでは基準点が維持
されたままである。
【００１３】ハウジング１の振動を避けるために、ハウ
ジング１はその側面１３でキャリッジ５の面に支持され
ている。この載置範囲Ａには、高い弾性の層が、好まし
くは接着剤層１４が設けられている。この手段により、
ハウジング１の確実なかつ安定した支持がキャリッジ５
の面で確保され、それにもかかわらずハウジング１とキ
ャリッジ５の間の自由な長手方向伸びが可能である。キ
ャリッジ５に対してハウジング１が温度によって長手方
向に変化する場合に、例えば静止摩擦により条件づけら
れる、測定誤差になり得る長手方向力を全く生じない。
【００１４】接着剤層１４の代わりに、弾性的なシリコ
ーン層を使用することもできる。ハウジング１とキャリ
ッジ５の間の高い弾性の層として、図３に示したように
接着フォイル１５を使用することもできる。接着フォイ
ル１５は、接着剤層１５．１と滑り層としての保護紙１
５．２とからなる。接着フォイル１５は接着面でハウジ
ング１の側面１３に接着され、それにより載置面Ａが生
じて、保護紙１５．２の表面がキャリッジ５に当接す
る。
【００１５】図３に点線で示してあるように、ハウジン
グ１が変形して固定されるので、載置範囲Ａに載置力Ｆ
が作用する。その場合、載置範囲Ａは固定個所Ｍ、Ｓ、
Ｅ１、Ｅ２から測定方向Ｘに対し垂直に間隔を置いて設
けられている。
【００１６】図示の例では、高い弾性の層１４、１５
が、ハウジング１の長手方向Ｘにおいてストリップ状に
設けられているので、ハウジング１の側面１３がキャリ
ッジ５の表面から間隔を置いている。
【００１７】本発明によれば、高い弾性の層として接着
剤層１４を設ける場合に、特にハウジング１が短いとき
に、別個の長手方向補償要素１２および場合によっては
長手方向補償要素１０と１１も省くことができる。ハウ
ジング１の並進運動する支承が接着剤層１４によっての
み確保される。そのとき、接着剤層１４はハウジング１
の側面１３に大きな面で取りつけられるのが好ましい。
【００１８】図３による被覆された接着剤層１５．１の
使用には、ハウジング１の取り外しの際にキャリッジ５
に接着剤の残滓が全くあとに残り得ないという大きな利
点がある。
【００１９】長手方向補償要素１０、１１、１２は、ハ
ウジング１に一体化するかまたは直接ハウジング１によ
り形成することもできる。目盛担持体は単なる軌条であ
ることもでき、この軌条でもってスケールを工作機械の
キャリッジにまたはベッドに本発明により固定される。
【００２０】高い弾性の層１４、１５は測定方向Ｘに対
し垂直に見てほぼ０．１mmの厚さを有する。これによ
り、反作用力が及ぼされずに測定方向Ｘの最適の伸びが
確保されることが補償される。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ほとんど阻止されない長さの伸びが目盛担持体と被測定
物体の間で行われ、測定結果に影響を及ぼさない。さら
に、目盛担持体の安定したかつ振動のない固定が確保さ
れる。この利点は、特に実際に必要な小さい横断面を有
する目盛担持体が長い場合に効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】長さ測定装置を分割して示す断面図である。
【図２】図１による長さ測定装置の横断面図である。
【図３】別の長さ測定装置の載置範囲の横断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 目盛担持体 ２ スケール ４ 走査装置 ５ 一方の物体 ６ 他方の物体 ８ 弾性手段 Ｍ，Ｅ１，Ｅ２，Ｓ 固定位置 １０，１１，１２ 長手方向補償要素 １３ ハウジング１の側
面 １４，１５ 高い弾性の層 １５ 接着フォイル １５．１ 接着剤層 １５．２ 滑り層（保護紙） Ｘ 測定方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフレート・アッフア ドイツ連邦共和国、83371 シユタイン ／ トラウン、ホッホフエルンストラー セ、６ (56)参考文献 特開 平３−24401（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−299415（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−111410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−95202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−17010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−109810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−20807（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−106458（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−53915（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−10206（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 102 G01B 11/00 - 11/30 102 G01B 21/00 - 21/32 G01D 5/00 - 5/62

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二つの物体(5,6) の相対位置を測定する
    ための位置測定装置であって、スケール(2) が一方の物
    体(5) に固定されかつ他方の物体(6) に固定された走査
    装置(4) により走査可能であり、スケール(2) は目盛担
    持体(1) に固定され、目盛担持体(1) は一つの位置
    （Ｍ）にて固定支承しかつ少なくとも一つの他の位置(E
    1,E2,S) にて、目盛担持体(1) を並進運動するように支
    承するために長手方向補償要素(10,11,12)ならびに高い
    弾性の層(14,15) を介して一方の物体(5) に固定され、
    そして目盛担持体(1) が少なくとも一つの載置範囲
    （Ａ）でもって一方の物体(5) に支えられている位置測
    定装置において、 測定方向Ｘに延びるこの載置範囲（Ａ）で、目盛担持体
    (1) の側面(13)とこの側面に対し少なくともほぼ平行に
    延びる一方の物体(5) の面との間に、測定方向Ｘに延び
    る高い弾性の層(14,15) が設けられ、また載置範囲(A)
    が固定位置（Ｍ，Ｅ１，Ｅ２，Ｓ）から測定方向Ｘに対
    し垂直方向（14,15)に間隔を置いて設けられていること
    を特徴とする位置測定装置。
  2. 【請求項２】 高い弾性の層が接着剤層(14)であること
    を特徴とする請求項１の位置測定装置。
  3. 【請求項３】 高い弾性の層としての接着フォイル(15)
    は滑り層(15.2)と接着剤層(15.1)とからなり、高い弾性
    の層が、滑り層(15.2)を取り付けてある接着剤層(15.1)
    であり、前記滑り層(15.2)は、目盛担持体(1) に固定さ
    れている一方の物体(5) に隣接しておりかつ接着剤層(1
    5.1)が目盛担持体(1) の側面(13)と滑り層(15.2)の間に
    設けられていることを特徴とする請求項１の位置測定装
    置。
  4. 【請求項４】 滑り層が接着フォイル(15)の保護紙(15.
    2)であることを特徴とする請求項３の位置測定装置。
  5. 【請求項５】 高い弾性の層(14,15) がストリップ状に
    測定方向Ｘに延びるように目盛担持体(1) に取りつけら
    れていることを特徴とする請求項１から請求項４までの
    うちのいずれか一つに記載の位置測定装置。
  6. 【請求項６】 目盛担持体が中空体(1) であり、その内
    部空間にスケール(2) が保護されて固定されていること
    を特徴とする請求項１から請求項５までのうちのいずれ
    か一つに記載の位置測定装置。
  7. 【請求項７】 スケール(2) が中空体(1) 内で弾性手段
    (8) を介して固定されていることにより、熱的に条件づ
    けられた中空体(1) の長手方向変化が測定方向(X) にお
    いてスケール(2) と実質的に無関係に可能であることを
    特徴とする請求項６の位置測定装置。
JP7042191A 1994-03-02 1995-03-01 位置測定装置 Expired - Fee Related JP2962507B2 (ja)

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EP (1) EP0671607B1 (ja)
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