CN101387509A - 长度测量装置 - Google Patents

长度测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101387509A
CN101387509A CNA200810215938XA CN200810215938A CN101387509A CN 101387509 A CN101387509 A CN 101387509A CN A200810215938X A CNA200810215938X A CN A200810215938XA CN 200810215938 A CN200810215938 A CN 200810215938A CN 101387509 A CN101387509 A CN 101387509A
Authority
CN
China
Prior art keywords
measurement
length
web member
measuring appliance
snap close
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA200810215938XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101387509B (zh
Inventor
A·阿法
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Original Assignee
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Johannes Heidenhain GmbH filed Critical Dr Johannes Heidenhain GmbH
Publication of CN101387509A publication Critical patent/CN101387509A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101387509B publication Critical patent/CN101387509B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/32Mechanical 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
    • G01D5/34Mechanical 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
    • G01D5/347Mechanical 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
    • G01D5/34746Linear encoders
    • G01D5/34753Carriages; Driving or coupling means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length-Measuring Instruments Using Mechanical Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种长度测量装置,由一个放置在外壳(22)内的比例尺(20)和一个扫描比例尺(20)用的扫描车(10)组成。扫描车(10)在比例尺(20)的两个相互垂直取向的面(201、202)上导向。扫描车(10)通过连接器(14)在测量方向(X)内刚性地和在与之垂直的方向内柔性地连接在锁扣(13)上。连接器(14)在扫描车(10)上有第一连接件(141)和在锁扣(13)上有第二连接件(142)。第一连接件(141)的平整的连接面(F1)呈点状接触第二连接件(142)的球形连接面(F2)。这两个连接面(141、142)的至少一个至少在接触区(P)用陶瓷材料制成。

Description

长度测量装置
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的长度测量装置。
背景技术
例如在DE 28 45 542 D1、DE 32 01 887 A1和EP 0 459 294 D1中描述的这类长度测量装置用来测量长度和行程,特别是在加工机床时在坐标测量机的情况下用来测量刀具相对于待加工的工件的相对距离,且其在半导体工业中的应用也日益增多。
其中,作为整体量具采用一种带测量分度的比例尺,该比例尺放置在一个沿测量方向纵向延伸的外壳中,以避免受环境影响。增量编码或绝对编码的测量分度在位置测量时用扫描车进行扫描。为此,该扫描车在比例尺的两个相互垂直延伸的导向面上在测量方向内进行纵向导向并压在导向面上。这种导向是行之有效的。因为保证了整个测量长度上在扫描车、特别是在扫描板和比例尺之间保持恒定的扫描距离,从而保证了扫描信号的良好质量。扫描车的导轨与被测物体的导轨是拆开的,因为在被测物体和扫描车之间设置有一个带连接器锁扣,该连接器把扫描车在测量方向刚性地和在与之垂直的方向柔性地连接到该锁扣上。
EP 0 459 294提出了一种由两个相互接触的连接件组成的连接器。为了减少磨损,在相互接触的连接件之间设置有一层滑动层。该滑动层是一层薄的滑动膜并例如由含有PTFE(聚四氟乙烯)的塑料制成。在实践中,按现有技术固定在锁扣上的连接件设计成钢销,该钢锁支撑在锁扣的孔中。该钢销对称于接触点。为了使该接触点尽量靠近比例尺的中性平面(纤维),即尽量靠近比例尺本身,销的直径选择得很小,但这对稳定性是不利的。
对长度测量装置的要求越来越高,不断地要求位置测量的更高的分辨率以及更高的精度和可重复性。同时要求它具有紧凑的机械结构和制造成本低廉。
发明内容
所以,本发明的目的在于提出一种可重复的、高测量精度的、制造成本低的长度测量装置。
根据本发明,这个目的是通过权利要求1的特征来实现的。
高的测量精度要求整个测量长度具有恒定的扫描距离。这是通过在长度测量装置上,尤其是在比例尺上的扫描车的导向来实现的。扫描车通过一个只在测量方向刚性的连接器连接在锁扣上,以便达到与被测物的导向不精确性分离的扫描车的精确导向。本发明的连接器结构在全部其他方向内都可实现锁扣的运动而对测量方向内的扫描车的精确导向和运动没有反作用。在尽可能高稳定性和廉价制造的情况下,摩擦性能以及磨损性能达到了最佳化。特别是可达到长的使用寿命和在这个长的使用寿命过程中可达到可重复的位置测量。
本发明的诸多有利改进可从各项从属权利要求中得知。
附图说明
下面借助实施例来详细说明本发明。
其中:
图1表示在测量方向内的长度测量装置的部分剖面图;
图2表示图1长度测量装置的连接件的透视图。
具体实施方式
本发明以一个光学长度测量装置为例来说明两个在测量方向X内可移动物体的相对位置的测量。其中特别是用玻璃制成的透明比例尺20由一个可相对于比例尺20在测量方向X内运动的扫描车10进行扫描。比例尺20具有测量分度21,这些测量分度由扫描车10用透射光扫描。为此,扫描车10包括一个发射光束的照明单元,光束通过比例尺20延伸并最终达到扫描车10的光敏扫描传感器上。其中光束随比例尺20上的测量分度21的位置而进行调节。
比例尺20放置在一个外壳22内,该外壳则固定在被测物体例如车床的床身上。比例尺20以熟知的方式例如通过粘接或夹紧与外壳22连接。外壳22具有一个沿其纵向即测量方向X延伸的槽,该槽通过屋顶形倾斜的密封唇封闭,带有一个箭形中间段的锁扣13通过该密封唇扣紧。锁扣13有一个安装区131,用该安装区可将锁扣固定在相对于机床移动的物体上,例如机床的滑板上。
扫描车10沿着比例尺20在其上进行导向,以便达到精确的平行导向。为此,扫描车10通过导向件支撑在比例尺20的两个相互垂直取向的面201,202上。这两个面之一是支撑测量分度21的表面201,而另一个面则是比例尺20的与之垂直延伸的窄面202。导向件可以是滑动件,但尤其是滚珠支承的辊或轮151,图1只示出了其中的一个辊。
在扫描车10和锁扣13之间布置一个连接器14,该连接器把扫描车10在测量方向X内刚性地和在与之垂直的方向内柔性地连接到锁扣13上,通过这一措施,使锁扣13的错误取向不会传递到扫描车10上。这种连接器14在扫描车10上设置有第一连接件141,而在锁扣13上则设置有第二连接件142。在运行过程中,第一连接件141的连接面F1总是接触第二连接件142的连接面F2。第一连接件141是一块板,且其连接面F1是一个垂直于测量方向X取向的平面。第二连接件142的连接面F2呈球形,特别是呈滚珠状,所以在第一连接件141的连接面F1和第二连接件142的连接面F2之间形成点状的接触P。
一个例如为压力弹簧16的施力元件确保这两个连接件141、142的形状连接。这种连接方式在测量方向X内形成非常刚性的连接。在扫描车10和锁扣13之间进行相对运动的情况下不影响其余的5个自由度。由于在机床导向和扫描车10的导向之间的导向误差而在长度测量装置内引起的这种相对运动导致第二连接件142的球形弯曲的连接面F2在第一连接件141的平整的连接面F1上的滑动。
两个连接件141、142中的至少一个至少在接触区P用陶瓷制成。在所示实施例中,两个连接件141、142即固定在扫描车10上的板形第一连接件141和固定在锁扣13上的带球形连接面F2的第二连接件142都用陶瓷制成。
陶瓷指的是非金属的无机材料。使用氧化物陶瓷、尤指锆氧化物是特别有利的。
第二连接件142用一个垂直于测量方向X延伸的支承面F3支撑在锁扣13上。这个支承面F3离接触第一连接面141的连接面F1的第二连接面F2一定距离布置在测量方向X内。第二连接件142的球形连接面F2呈点状接触第一连接件141的平整的连接面F1,且这种点状接触P点的位置离比例尺20有一定的距离A,这个距离A在垂直于测量方向X的方向延伸。支承面F3垂直于测量方向X有一定的范围,该范围从通过接触P预先给定的位置出发在比例尺20的方向+Z内比在比例尺20的方向-Z内小几倍,从而确保了第二连接件142的接触点P尽量靠近比例尺20的中性平面的位置,一般位于比例尺20的中间,尽管第二连接件142在锁扣13上具有大的支承面F3并由此在测量方向X具有大的刚度。这种从P点看去不对称的结构是特别容易加工的。
为便于安装,第二连接件142通过固定件17固定在锁扣13上。该固定件17具有设置在锁扣13上的粘合工装的功能,它把第二连接件142粘接在锁扣13上的一个规定位置直至胶粘剂固化牢固固定为止。
本发明的特大优点在于,连接器14具有很高的强度和形状稳定性并由此在测量方向X内具有特别高的刚度。这个优点一方面是基于材料选择并通过材料选择实现的造型而进一步得到提升。
通过材料选择,使连接件141、142的接触P达到良好的摩擦性能,因而不产生损害测量精度的磨损。同样地,不产生会污染比例尺20并对扫描信号的质量产生不利影响和由此降低测量精度的磨损。
用陶瓷材料花很少的费用和特别低廉的成本就能达到要求的形状和形状精确的平整表面,因为连接件141、142可用烧结方法制造。
本发明不限于用光学扫描原理的长度测量装置。比例尺的扫描也可用电容、电磁或电感方式进行,对此必须相应地设计测量分度和扫描传感器。

Claims (8)

1.测量两个物体的相对位置的长度测量装置,包括:
-一个比例尺(20);
-一个用于扫描比例尺(20)的测量分度(21)的扫描车(10),其中扫描车(10)在长度测量装置的导向面(201、202)上在测量方向X内进行纵向导向;
-一个连接器(14),扫描车(10)通过它在测量方向X内刚性地和在与之垂直的方向内柔性地连接到锁扣(13)上,该锁扣可固定这两个物体之一,其中连接器(14)在扫描车(10)上有第一连接件(141)和在锁扣(13)上有第二连接件(142),且第一连接件(141)的连接面(F1)接触第二连接件(142)的连接面(F2),
-其特征为,
-两个连接件(141、142)的至少一个至少在接触区(P)用陶瓷材料制成。
2.按权利要求1的长度测量装置,其特征为,陶瓷材料为锆氧化物。
3.按权利要求1或2的长度测量装置,其特征为,第二连接件(142)用陶瓷材料制成,且连接面(F2)呈球状。
4.按权利要求3的长度测量装置,其特征为,第二连接件(142)是一个在锁扣(13)上刚性固定的物体,它用一个垂直于测量方(X)延伸的支承面(F3)支撑在锁扣(13)上,其中支承面(F3)在测量方向(X)离连接面(F2)有一定距离。
5.按权利要求4的长度测量装置,其特征为:
-接触(P)是点状的;
-支承面(F3)垂直于测量方向(X)有一定的范围,这个范围在通过接触(P)预先给定的位置出发在比例尺(20)的(+Z)方向内比在比例尺(20)的(-Z)方向内小几倍。
6.按权利要求3至5任一项的长度测量装置,其特征为,第一连接件(141)的连接面(F1)是一个垂直于测量方向(X)延伸的平面。
7.按前述权利要求任一项的长度测量装置,其特征为,设置有一个施力元件(16)来把两个连接件相互挤紧。
8.按权利要求7的长度测量装置,其特征为,该施压元件是一个弹簧(16)。
CN200810215938XA 2007-09-15 2008-09-12 长度测量装置 Active CN101387509B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007044128.4 2007-09-15
DE102007044128A DE102007044128A1 (de) 2007-09-15 2007-09-15 Längenmesseinrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101387509A true CN101387509A (zh) 2009-03-18
CN101387509B CN101387509B (zh) 2012-04-25

Family

ID=40193830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810215938XA Active CN101387509B (zh) 2007-09-15 2008-09-12 长度测量装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7856734B2 (zh)
EP (1) EP2037230B1 (zh)
JP (1) JP5484700B2 (zh)
CN (1) CN101387509B (zh)
DE (1) DE102007044128A1 (zh)
ES (1) ES2390113T3 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102029552A (zh) * 2009-09-29 2011-04-27 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 长度测量装置
CN102735165A (zh) * 2011-04-15 2012-10-17 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 光学长度测量设备
CN105509591A (zh) * 2014-10-14 2016-04-20 约翰内斯·海德汉博士有限公司 位置测量机构
CN107270799A (zh) * 2016-04-05 2017-10-20 约翰内斯·海德汉博士有限公司 长度测量机构

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007033574A1 (de) * 2007-07-19 2009-01-22 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Längenmesseinrichtung
CN102445133B (zh) * 2011-09-26 2013-10-16 湖北三江航天红峰控制有限公司 部件运动状态下伸缩长度测量装置
JP2014196955A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 株式会社ミツトヨ 光電式エンコーダ
EP3276310B1 (de) * 2016-07-27 2018-09-19 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Längenmesseinrichtung
ES2693900T3 (es) * 2016-08-02 2018-12-14 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Dispositivo de medición de la longitud
ES2700616T3 (es) * 2016-09-12 2019-02-18 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Dispositivo de medición de longitud y procedimiento para su montaje
DE102021200417B3 (de) 2021-01-18 2022-04-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Längenmesseinrichtung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2845542C2 (de) 1978-10-19 1980-01-31 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Längenmeßeinrichtung
DE3201887C2 (de) * 1982-01-22 1983-11-24 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Längenmeßeinrichtung
IT1190631B (it) * 1986-04-22 1988-02-16 G Giacomo Giacomello Trasduttore per misure incrementali di precisione di grandezze lineari,con compensazione delle dilatazioni termiche del regolo di misura
EP0348660B1 (de) * 1988-06-29 1992-02-19 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Positionsmesseinrichtung
DE9006138U1 (de) 1990-05-31 1990-08-02 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Positionsmeßeinrichtung
JPH086704B2 (ja) * 1990-09-12 1996-01-29 ダイキン工業株式会社 摺動部構造及びオイルレス圧縮機の摺動部構造
JPH04132659A (ja) * 1990-09-21 1992-05-06 Brother Ind Ltd 酸化クロム系複合焼結体
JP2002053371A (ja) * 2000-08-08 2002-02-19 Toshiba Corp 導電性を有する酸化ジルコニウム焼結体およびそれを用いた摺動部材
JP4434452B2 (ja) * 2000-08-15 2010-03-17 ソニーマニュファクチュアリングシステムズ株式会社 測尺装置
DE10320991B4 (de) * 2002-08-03 2017-10-19 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optische Positionsmesseinrichtung
DE10236381A1 (de) * 2002-08-08 2004-02-19 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Längenmesseinrichtung
JP4230810B2 (ja) * 2003-04-24 2009-02-25 株式会社ミツトヨ 測長装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102029552A (zh) * 2009-09-29 2011-04-27 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 长度测量装置
CN102029552B (zh) * 2009-09-29 2015-11-25 约翰内斯·海德汉博士有限公司 长度测量装置
CN102735165A (zh) * 2011-04-15 2012-10-17 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 光学长度测量设备
CN102735165B (zh) * 2011-04-15 2016-08-10 约翰内斯·海德汉博士有限公司 光学长度测量设备
CN105509591A (zh) * 2014-10-14 2016-04-20 约翰内斯·海德汉博士有限公司 位置测量机构
CN105509591B (zh) * 2014-10-14 2017-09-26 约翰内斯·海德汉博士有限公司 位置测量机构
CN107270799A (zh) * 2016-04-05 2017-10-20 约翰内斯·海德汉博士有限公司 长度测量机构

Also Published As

Publication number Publication date
ES2390113T3 (es) 2012-11-06
JP2009069154A (ja) 2009-04-02
EP2037230A1 (de) 2009-03-18
DE102007044128A1 (de) 2009-03-19
US7856734B2 (en) 2010-12-28
EP2037230B1 (de) 2012-08-22
JP5484700B2 (ja) 2014-05-07
US20090071025A1 (en) 2009-03-19
CN101387509B (zh) 2012-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101387509B (zh) 长度测量装置
CN100470190C (zh) 阵列垂直腔面发射激光器共焦显微系统
EP2613120B1 (en) Contact probe using a wavelength detector
CN108267095A (zh) 自由曲面形貌双边错位差动共焦检测方法与装置
CN103389052A (zh) 一种可补偿轴系误差的立式晶圆形状测量装置
JP4049272B2 (ja) 光学式3次元測定機の検査マスタ用基準部材
CN106839997B (zh) 直线光栅尺的检测方法
CN111664804A (zh) 一种基于玻璃导轨的高精度三维轮廓扫描测量平台
EP4006383A1 (en) Flexible connection structure of lead screw and flash measuring instrument stage
CN115950330B (zh) 尺寸测量装置
US10234277B2 (en) Length-measuring device
CN116136394B (zh) 一种集成点线双模式的激光测头装置及结构曲面测量方法
US9989345B2 (en) Linear displacement measuring apparatus
KR101415637B1 (ko) 리니어 인코더
CN102967289B (zh) 一种触针式轮廓仪传感器静态及动态特性的检定装置
WO2012036150A1 (ja) レンズアレイおよびそのレンズエッジ検出方法
CN102865818A (zh) 接触式测长装置
JPH04231810A (ja) 位置測定装置
CN103363917B (zh) 激光数显二点间距测量仪及二点间距测量方法
JPH11500230A (ja) 物体間の相対距離を測定するための距離測定装置
CN220398407U (zh) 一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置
CN113369093B (zh) 具有高安全性的点胶装置
WO2023284048A1 (zh) 多节轴类产品测量装置及其使用方法
CN111197959B (zh) 一种光栅测量系统及光刻机
CN116625193A (zh) 一种基于共聚焦显微镜的量块测量装置及测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant