JP4771788B2 - 位置測定装置のための連行部材 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念による位置測定装置のための連行部材、並びに、請求項９に従う、この様式の連行部材を有する位置測定装置に関する。

この様式の連行部材は、位置測定装置の走査ユニットを収容する収容領域、
測定されるべき対象物に、この連行部材を固定するための組付け領域、
並びに、
その結合部分を介してこの連行部材の収容領域と組付け領域が互いに結合されており、且つ、その結合部分が、この位置測定装置の測定具現体のためのハウジングの、互いに並列して延在され、それぞれにこの連行部材の結合部分に当接する、弾性的な封隙要素（封隙手段）の間で案内されるために構成され且つ設けられている結合部分、
を備えている。

この様式の連行部材は、特に、２つの互いに移動可能な対象物の相対的な位置を測定するための、ケースに入れられた位置測定装置内においての使用のために役立ち、
この位置測定装置の、これら測定されるべき対象物の内の一方の対象物と結合可能な、測定具現体を収容するハウジングが、互いに移動可能な対象物移動方向（測定方向）に指向するスリットを有しており、
このスリットを貫いて、この連行部材の組付け領域を介して、これら両方の対象物の内の他方の対象物と結合可能な連行部材が、このハウジングの内部へと突出しており、
この内部で、この連行部材が、この連行部材の収容領域を介して、このハウジングの内側内において格納された、位置測定部としての役目を果たす構造ユニット（走査ユニット）と結合されている。
この連行部材は、即ち、この位置測定装置のハウジング内において測定方向に延在するスリットを貫通差込みし、このスリットを通って、この連行部材が、このハウジングに設けられた測定具現体を走査するためにそこで設けられている走査ユニットをこのハウジングの外側に設けられた組付け脚部と結合するために、このハウジングの内部へと突出しており、この組付け脚部を介して、この連行部材が、他方また、両方の互いに移動可能な対象物の内の１つの対象物に固定される。

互いに移動可能な対象物は、例えば、工作機械の据付台および移動台であり、従って、これらの相対的な移動が、位置測定装置の測定具現体（特に測定目盛）を支持するハウジングに関連する、連行部材の相対的な移動に変換され、従って、この連行部材が、スリットの延在方向において、この位置測定装置のハウジングに関連して移動され、且つ、この動きが、この位置測定装置のハウジングに設けられた測定具現体との、この連行部材に設けられた走査ユニットの協働作用によって測定される。

この様式の位置測定装置は、（この位置測定装置のハウジング内において、直線状に延在するスリットを有する）長さ測定装置としてと同様に、（適当に円弧状に指向するスリットを有する）角度測定装置としても構成され、且つ、この位置測定装置のハウジングに設けられた測定具現体の走査のための、種々の公知な物理的な原理に従って、この連行部材に設けられた走査ユニットによって作動可能である。

位置測定装置のハウジング内において設けられた測定具現体（測定目盛）を保護するために、連行部材の結合部分によって貫通差込みされた、この位置測定装置のハウジング内におけるスリットは、可能な限り良好に封隙されているべきであり、そのために、この連行部材の結合部分の両側で、このスリットに沿って延在する弾性的な封隙要素が、この結合部分のそれぞれ１つの側面に当接している。

この様式の、ヨーロッパ特許第６４６ ７６５号明細書（特許文献１）から公知の位置測定装置の場合、連行部材の両側で延在する、弾性的な封隙要素は、シートの様式の導電性の材料から成っている。これによって、これら封隙要素でもって、ハウジングの内部への汚染物、または湿気の侵入が防止されるだけでなく、同時に、ファラデーケージの様式に従って、電気的な遮蔽も達成される。

特開平２−２７２０９号公報（特許文献２）から、直線状の位置測定装置が公知であり、この位置測定装置の場合、ウェブとして形成された、連行部材の結合部分、または、所属して設けられた、この結合ウェブの側面に当接する封隙手段が、例えば含油メタルの様式における低摩擦の要素を備えている。これによって、位置測定機器のハウジングに設けられたスリットに沿っての、この連行部材の移動の際に、この連行部材の結合ウェブと、この結合ウェブに当接する封隙手段との間の摩擦は低減され、且つ、この封隙手段の損耗が可能な限り回避される。
ヨーロッパ特許第６４６ ７６５号明細書 特開平２−２７２０９号公報

従って、本発明の根底をなす課題は、冒頭に記載した様式の位置測定装置のための連行部材を、所属して設けられた、この位置測定装置の封隙手段との協働作用に関して、更に改善することである。

この課題は、本発明により、請求項１の特徴を有する連行部材の提供によって解決される。

上記のことに従って、連行部材は、
収容領域をこの連行部材の組付け領域と結合し、且つその内においてこの連行部材が位置測定装置の所属して設けられた封隙手段との接触状態にある、
少なくともこの連行部材の結合部分に沿って、アモルファスの炭素被膜を備えている。

アモルファスの炭素被膜は、これらアモルファスの炭素被膜の特別の硬さの理由で、同様に、ダイヤモンドに類似の炭素被膜、即ち、ダイヤモンドのようなカーボン（ＤＬＣ）、もしくは、硬質のアモルファスの炭素被膜（硬質材料被膜）とも称される。冒頭に記載した様式の連行部材の被膜のための、これらアモルファスの炭素被膜の使用は、特別に大きな摩擦低下、および磨耗低下を可能にする。従って、封隙手段の間で案内された連行部材の、結合部分の被膜のためのアモルファスの炭素被膜の使用によって、ほぼ１つの等級以上、特に２つの等級に至るまで、摩擦の低減が達成されることは明らかとなった。同時に、如何なる重大な磨耗も観察されなかった。

著しく低減された摩擦、およびこれと関連する、両方の摩擦相手、特に封隙手段の磨耗の最小限化に基づいて、位置測定装置のハウジング内への、特に自体で磨耗によって誘起される汚物の挿入は、相応して低減される。

ＤＬＣの記号でもって、ここで参照するように指示される、広範囲な参考文献が、この様式の炭素被膜の製造可能性のために見出される。例えば、これら広範囲な参考文献から、ＪＯＴ １／９４における、Ｍａｒｔｉｎ Ｇｒｉｓｃｈｋｅ（マーチン・グリシケ）の論文が挙げられる。この論文に従って、炭素被膜は、例えば、ＰＥＣＶＤプロセス（ＰＥＣＶＤ−Ｐｒｏｚｅｓｓｅｓ （プラズマ化学気相成長法Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））を用いて、数マイクロメートルの厚さでもって、被膜されるべき材料の上に付着され、その際、場合によっては生じる金属的な添加物質が、ＤＣ−マグネトロンスパッタ供給源から与えられる。被膜厚さの経過にわたっての、個別の成分の構成（材料選択および含有量）は、その際に、硬度および摩擦力のようなトライボロジー的な諸特性を規定する。

典型的には、ａ−Ｃ：Ｈタイプのアモルファスの炭素被膜である。本発明の有利な実施形態により、連行部材を被膜するために、特にａ−Ｃ：Ｈ：Ｍｅタイプの、金属を含有しているアモルファスの炭素被膜が使用される。このアモルファスの炭素マトリックス内へと混入するための金属（Ｍｅ）として、その際、例えば、タングステン、モリブデン、チタン、またはタンタルが適している。選択的、または付加的に、金属として、同様にシリコン（Ｓｉ）も、このアモルファスの炭素マトリックス内へと混入され、従って、その場合に、ａ−Ｃ：Ｈ：Ｓｉタイプのアモルファスの炭素被膜が、場合によっては更にある金属含有量によって補充された状態で、形成される。被膜内における金属、もしくはシリコンの物質含有量は、その際に、約１５％に至るまでの大きさの範囲内にある。

この様式の金属を含有しているアモルファスの炭素被膜は、付加的に、これらアモルファスの炭素被膜の導電性によって特徴付けられている。これによって、隣接する電子的な部材を阻害するかもしれず、且つ、位置測定装置から発生されるべき測定信号を不正にするかもしれない、連行部材の静電気の帯電は、ハウジング側の封隙手段との接触の際に防止可能である。従って、通常アルミニウムから成り、且つアルミニウム−ダイカスト部材として形成され、絶縁するアルマイト被膜を備える連行部材を、例えば、このアルマイト被膜の除去によって機械的に加工することの必要性は消失する。むしろ、この連行部材を被膜するための金属を含有している導電性のアモルファスの炭素被膜の使用によって、この連行部材をこの連行部材と結合された測定されるべき対象物、例えば機械部材と同じ電位にするために、当該の被膜の導電性は直接的に利用される。この目的で、当該の機械部材に対する、この連行部材の結合は、適当な導電性の（金属から成る）固定手段を介して十分である。選択的、または補完的に、この所属して設けられた測定されるべき対象物に対する連行部材の電気的な結合は、同様に、この連行部材の被膜された表面と、測定されるべき対象物との間の面接触によっても達せられる。

本発明の有利な実施形態において、連行部材は、位置測定装置内におけるこの連行部材の規定通りの使用の際に、所属して設けられたハウジング側の封隙手段との接触状態にある、この連行部材の結合部分の当該の領域内において、アモルファスの炭素被膜を備えられているだけでなく、更に、更に別の領域内においても備えられている。特に、有利には、この連行部材の（例えば、アルミニウムから成る）基体が、全体で、この様式の被膜を備えている。
この連行部材の被膜のための、金属を含有しているアモルファスの炭素被膜の使用の際に、
電気的な特性の利用を顧慮して、
この連行部材が、少なくとも、その領域内においてこの連行部材が、規定通りの使用の際に所属して設けられた封隙手段と接触状態にある領域内において同様に、
その領域内において測定されるべき対象物（機械部材）に対する連行部材の結合のために使用される領域内においても、金属的なアモルファスの炭素被膜を備えられていることは、意義があり、
その際、この被膜は、導電性の結合が、一方では結合部分内における被膜と、他方では測定されるべき対象物に沿っての固定部の役目を果たす領域との間で存在する、ように形成されていなければならない。

本発明により形成された連行部材を有する位置測定装置は、請求項９の特徴によって、特徴付けられている。

この様式の位置測定装置の場合、連行部材に対して付加的に、または同様にこの連行部材に対して選択的に、即ち、この連行部材の代わりに、摩擦および摩耗を最低限に抑えるために、この位置測定装置のハウジング側の封隙手段が、本発明により形成されたアモルファスの炭素被膜を備えていることは可能である。

次に、更なる詳細および利点を、１つの実施例の以下の説明で、図に基づいて明瞭にする。

図１および２に、長さ測定装置の様式における位置測定装置１が図示されており、この位置測定装置は、ハウジング２を有しており、このハウジングが、測定具現体の支持体としての役目を果たす。この目的で、このハウジング２の内側に、測定方向Ｍに沿って延在する測定目盛支持体３が設けられており、この測定目盛支持体の上に、測定目盛３ａが設けられている。この測定目盛３ａを走査するために、例えば、公知の方法で、光電気的な測定原理に従い走査ユニット４が使用され、この走査ユニットは、測定方向Ｍにおいて位置移動可能に、この位置測定装置１のハウジング２に支承された連行部材５の収容領域５１に沿って設けられている。

ハウジング２の内側に設けられた、連行部材５の収容領域５１は、結合ウェブの様式における結合部分５０を介して、このハウジング２の外側に設けられた、組付け脚部６の様式におけるこの連行部材５の組付け領域５２と結合されており、この組付け領域を介して、この連行部材５が、測定されるべき対象物に固定可能である。この目的で、位置測定装置１のハウジング２内において、測定方向Ｍに延在する長手方向スリット２０が設けられており、この長手方向スリットは、この連行部材５の結合部分５０によって貫通差込みされ、且つ、この長手方向スリットの両方の長手方向側面に沿って、それぞれに、封隙手段７、８が封隙舌状体の様式で設けられており、これら封隙手段によって、それぞれ１つの封隙手段が、この結合部分５０の両方の側面５０ａ、５０ｂのそれぞれの側面に対して当接している。上記のことによって、このハウジング２の内側は、このハウジング２の周囲環境に対して、そのことが測定目盛３ａの損傷を結果として招く、この長手方向スリット２０を貫いて汚染微粒子も湿気もこのハウジング２の内側内へと導入可能でないように封隙されている。

この様式の位置測定装置は、この構造からして公知であり、従って、更なる詳細に関して、例えば、ヨーロッパ特許第６４６ ７６５号明細書（特許文献１）、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９ １８ ６５４号明細書（特許文献３）、およびドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１ ０９ ９０９号明細書（特許文献４）を参照して頂きたい。そこで、それぞれに図１および２に図示された様式の位置測定装置の構造は、比較的に広範囲な細目において記載されている。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９ １８ ６５４号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１ ０９ ９０９号明細書

作動状態において、一方では位置測定装置１のハウジング２、他方ではこの位置測定装置１の連行部材５は、組付け開口部２ａ、５２ａを介して、２つの、測定方向Ｍに互いに移動可能な、特に機械部材の様式の対象物Ｏ１もしくはＯ２のそれぞれ１つの対象物、例えば工作機械の移動台および据付台と結合されている。この場合には、例えば、この連行部材５は、この連行部材の組付け領域５２に沿って形成された組付け脚部６を介して機械据付台と、および、このハウジング２が、この工作機械の移動台と結合される。この測定方向Ｍに沿っての、この機械据付台に関してのこの移動台の相対的な移動は、上記の事情に合わせて、このハウジング２の支持体３に沿って設けられた測定目盛３ａに関しての、この連行部材５の収容領域５１に沿って設けられた走査ユニット４の同様の相対的な移動を誘起する。所属して設けられた走査ユニット４を用いての測定目盛３ａの走査によって、この機械据付台に関してのこの移動台の相対的な移動の大きさは、検出可能である。

位置測定装置１のハウジング２に関しての、測定方向Ｍにおける連行部材５のこのような移動の際、ハウジング側の封隙手段７、８は、連行部材５の結合部分５０の、それぞれ１つの側面５０ａ、５０ｂに当接している。

ケースに入れられた位置測定装置のために重要な封隙機能の入手の際に、所属して設けられたハウジング側の封隙手段７、８に沿っての、可能な限り摩擦の無い且つ磨耗の無い、連行部材５の結合部分５０の滑動を可能とするために、この連行部材５は、少なくとも、この連行部材の両方の、これら封隙手段７、８でもって接触状態にある側面５０ａ、５０ｂに沿って、ａ−Ｃ：Ｈ：Ｍｅタイプの、金属を含有しているアモルファスの炭素被膜Ｓを備えており、その際、「ａ」がアモルファスを、および、「Ｍｅ」が金属、特にタングステン、モリブデン、チタン、またはタンタルを代表している。選択された金属の物質含有量は、ここでほぼ、例えば１５％である。

上記の炭素被膜は、例えば、ＰＥＣＶＤプロセスを用いて、数マイクロメートルの厚さでもって、この目的のために設けられた、連行部材５の領域の上、特にこの連行部材５の結合部分５０の両方の側面５０ａ、５０ｂの上に付着され、その際、金属的な添加物質が、ＤＣ−マグネトロンスパッタ供給源から与えられる。この被膜Ｓの厚さは、有利には、数マイクロメートルの範囲内にあり；且つ従って、ここで扱われるのは、フィルム被膜である。

金属を含有する炭素被膜Ｓの電気的な特性（導電性）を利用するために、この被膜は、有利には、連行部材５の結合部分５０を越えて、この連行部材の組付け領域５２の組付け脚部６における貫通部５２ａに至るまで延在し、この被膜を介して、この連行部材５が、所属して設けられた、測定されるべき対象物Ｏ２、例えば工作機械の機械部材と結合可能である。この連行部材５の組付け領域５２において組付け開口部として設けられた貫通部５２ａを貫通差込みし、且つその際に、少なくとも部分的にこれら貫通部の縁部において当接し且つそこで支持される、例えばねじの様式における金属的な固定手段が、この連行部材５を固定するために選択されるというやり方で、この連行部材５の被膜によって、これら貫通部５２ａの領域内において、金属的な架橋が、この連行部材５の結合部分５０と、この所属する測定されるべき対象物Ｏ２（機械部材）との間で形成される。これによって、この連行部材５、特にこの連行部材の結合部分５０は、この測定されるべき対象物Ｏ２の電位状態にされ得、且つ、この連行部材５の局部的な電気的な帯電が、所属して設けられたハウジング側の封隙手段７、８との結合部分５０の協働によって防止される。補完的に、または選択的に、この連行部材５と所属する測定されるべき対象物Ｏ２との間の電気的な接触は、同様にこの連行部材５が、被膜された部分領域、特に被膜された組付け領域５２でもって、この所属する測定されるべき対象物Ｏ２に対して当接していることによっても達成される。

連行部材５とハウジング側の封隙手段７、８との間の摩擦、および、この連行部材の移動の際の、これら封隙手段７、８に対して相対的に可能な、特に磨耗の様式における損磨の著しい低減は、このような潤滑手段が他の理由からそれにも拘らず使用されるべきでない限りは、この連行部材５とハウジング側の封隙手段７、８との間の、潤滑手段の付与の完全な放棄を可能にする。

図３は、図１および２に図示された、位置測定装置の実施例の１つの変形を示しており、この変形に従い、封隙手段７、８が、少なくとも、これら封隙手段の連行部材５の方を向いた、この連行部材５の結合部分５０に当接する表面領域７ａ、８ａの上に、それぞれに、上記の様式の炭素被膜Ｓ′を備えている。これによって、適当な方法で、摩擦、および磨耗の低減が、連行部材５の組付け領域５２との封隙手段７、８の協働の際に得られる。これら封隙手段７、８の被膜は、図１および２に基づいて説明されたこの連行部材５の被膜に対して選択的に、または同様に補完的に、炭素被膜Ｓでもって行われる。

ハウジング、および測定方向にこれに沿って移動可能に案内された連行部材を有する、長さ測定装置の様式における位置測定装置の側面図である。 連行部材の領域内における、図１の位置測定装置の断面図である。 図１および２の、位置測定装置の１つの変形の断面図である。

１ 位置測定装置
２ ハウジング
２ａ 組付け開口部
２０ 長手方向スリット
３ 測定目盛支持体
３ａ 測定目盛
４ 走査ユニット
５ 連行部材
５０ 結合部分
５０ａ 側面
５０ｂ 側面
５１ 収容領域
５２ 組付け領域
５２ａ 組付け開口部
６ 組付け脚部
７ 封隙手段
７ａ 表面領域
８ 封隙手段
８ａ 表面領域
Ｍ 測定方向
Ｓ アモルファスの炭素被膜
Ｓ′ 炭素被膜

Claims (14)

1. 位置測定装置のための連行部材であって、この連行部材が、
   − 位置測定装置の走査ユニットを収容する収容領域、
   − 測定されるべき対象物に、この連行部材を固定するための組付け領域、
   − その結合部分を介してこの連行部材の収容領域と組付け領域が、互いに結合されており、且つ、その結合部分が、測定方向において、走査ユニットによって走査されるべき測定具現体のためのハウジングの、弾性的な、この結合部分に当接する封隙手段に沿って、案内されるために構成され且つ設けられている、結合部分、
   − その被膜を、この連行部材が、この結合部分と、所属して設けられた封隙手段との間の摩擦の低減のために備えている、被膜、
   を有している様式の上記、連行部材において、
   連行部材（５）が、結合部分（５０）に沿って、導電性のアモルファスの炭素被膜（Ｓ）を備えており、
   組付けの際に測定されるべき対象物との導電性の結合を形成するために、
   この導電性のアモルファスの炭素被膜が、連行部材の結合部分（５０）からこの連行部材（５）の組付け領域（５２）内における固定位置（５２ａ）に至るまで延在し、この導電性のアモルファスの炭素被膜を介して、この連行部材が、前記測定されるべき対象物に、固定可能であるように構成されていること、
   を特徴とする上記連行部材。
2. アモルファスの炭素被膜は、ａ−Ｃ：Ｈタイプのダイヤモンドに類似の炭素被膜として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の連行部材。
3. 炭素被膜は、少なくとも１つの金属（Ｍｅ）を含有していることを特徴とする請求項１に記載の連行部材。
4. 使用される金属（Ｍｅ）は、タングステン、モリブデン、チタン、またはタンタルから選択されることを特徴とする請求項３に記載の連行部材。
5. 炭素被膜は、付加的に、シリコン（Ｓｉ）を含有することを特徴とする請求項１に記載の連行部材。
6. 連行部材（５）の全体は、アモルファスの炭素被膜を備えられていることを特徴とする請求項１に記載の連行部材。
7. 連行部材（５）の結合部分（５０）は、結合部分（５０）のそれぞれ１つの側面（５０ａ、５０ｂ）に当接する、２つの互いに並列して延在する封隙手段（７、８）の間で案内されるために、構成され、且つ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の連行部材。
8. 連行部材（５）は、アルミニウムから成ることを特徴とする請求項１に記載の連行部材。
9. ２つの互いに移動可能な対象物の相対的な位置を測定するための位置測定装置であって、
   この位置測定装置が、
   − 測定されるべき対象物の内の一方の対象物と結合可能な、測定方向（Ｍ）に指向するスリット（２０）を有するハウジング（２）、
   − このハウジング（２）内において設けられた、測定方向（Ｍ）に延在する測定目盛（３ａ）、
   − このハウジング（２）の内側で、この測定目盛（３ａ）を走査する走査ユニット（４）を収容するための収容領域（５１）を有し、且つ、このハウジング（２）の外側で、測定されるべき対象物の内の他方の対象物とこの連行部材（５）を結合するための組付け領域（５２）を有する、
   このスリット（２０）を通って、このハウジング（２）内へと突出する連行部材（５）、− その結合部分を介して、この連行部材の収容領域（５１）がこの組付け領域（５２）と結合されている、この連行部材（５）の結合部分（５０）、
   − 封隙状態で、測定方向（Ｍ）に位置移動可能に支承された連行部材（５）の結合部分（５０）に当接している、
   このスリット（２０）に沿って設けられている封隙手段（７、８）、
   を有する様式の上記位置測定装置において、
   連行部材（５）の構成が、請求項１から８のいずれか一つに従う構成から成ることを特徴とする位置測定装置
10. 封隙手段（７、８）は、アモルファスの炭素被膜でもって被膜されていることを特徴とする請求項９に記載の位置測定装置。
11. アモルファスの炭素被膜は、ａ−Ｃ：Ｈタイプのダイヤモンドに類似の炭素被膜であることを特徴とする請求項１０に記載の位置測定装置。
12. 封隙手段（７、８）の上に付着されたアモルファスの炭素被膜は、金属を含有している被膜であることを特徴とする請求項１０に記載の位置測定装置。
13. 金属は、タングステン、モリブデン、チタン、またはタンタルの物質から選択されていることを特徴とする請求項１２に記載の位置測定装置。
14. 炭素被膜は、付加的に、シリコン（Ｓｉ）を含有していることを特徴とする請求項１０に記載の位置測定装置。

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