CN102997947B - 位置测量系统的扫描组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种位置测量系统的扫描组件，具有：用于产生电磁辐射的辐射源，借助于辐射源能扫描位置测量系统的量具；辐射源的基座，在该基座上能固定辐射源并且设有用于电接触辐射源的电导体元件；和辐射源的电连接元件，辐射源通过该连接元件与基座的导体元件电接触。在此，基座（1）的导体元件（3）和辐射源（4）的连接元件（44、46）形成引导部，在引导部上，辐射源（4）在其固定在基座（1）上之前、在保持辐射源（4）与导体元件（3）之间的电接触的情况下能关于基座（1）沿调节轨道（B）运动，以便能使辐射源（4）在基座（1）上沿调节轨道（B）布置在不同的位置中，其中辐射源（4）分别与导体元件（3）电接触。

Description

位置测量系统的扫描组件

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、位置测量系统的、例如长度测量系统的扫描组件。

背景技术

这种扫描组件包括：用于产生电磁辐射的、例如形式为发光二极管（LED）的辐射源，借助于该辐射源能扫描位置测量系统的量具、例如沿测量方向（纵向-）延伸的、具有测量刻度的刻度尺；和辐射源的基座，在该基座上能固定辐射源并且设有用于电接触辐射源的电导体元件。也就是说，通过将辐射源固定在基座上，其一方面集成到扫描组件中并且固定在其内部，以及另一方面被电连接，从而能对用于产生电磁辐射的辐射源通电流。为此，辐射源具有电连接元件，当辐射源按照规定固定在基座上时，该辐射源通过所述连接元件与基座的导体元件电接触。

这种扫描组件通常设计成所谓的扫描头，该扫描头通过（光电）扫描位置测量系统的所属的测量刻度能实现高度精确的位置测量。

需扫描的测量刻度在此可以例如被设置用于在纵向延伸的刻度尺上形成所谓的纵向测量系统，或者为了形成角度测量系统沿着在分度盘上的圆形轨道或在滚筒的内圆周或外圆周上延伸。此外，要借助扫描组件扫描的测量刻度不仅设计成增量式刻度而且也设计成绝对-编码。

由DE 198 43 155 A1已知一种具有开头所述类型的、形式为扫描头或传感器头的扫描组件的位置测量系统。该头设计成MID装置（Molded Interconnect Device 模塑互连器件/成型的连接器件），其具有形式为树脂模板的基座，该基座涂覆了导电薄膜，该薄膜已经以下述方式结构化：形成了连接导线，该连接导线三维地在模板上延伸。在模板的一个开口中埋入LED，其用于光电地扫描对应于扫描头或传感器头的刻度尺并且其通过电连接元件与在模板的表面上的连接导线连接。

由例如形式为LED的这种辐射源发出的光线规则地借助于透镜进行视准，并且在光线射到要扫描的测量刻度上之前，作为平行的光束照射扫描板。为了使由辐射源发出的光线精确地准直，精确地调节在辐射源与用于准直的透镜（聚光透镜）之间的距离是重要的。

发明内容

本发明的目的在于，实现一种开头所述类型的扫描组件，该扫描组件能利用简单的器件实现辐射源在所属的基座上的确定的定位。

所述目的根据本发明通过建立具有权利要求1所述特征的扫描组件来实现。

据此，设置在基座上的导体元件和辐射源的配属的连接元件形成引导部，通过该引导部，辐射源在其固定在基座上之前（在保持辐射源与基座侧的导体元件之间的电接触的情况下）可关于基座沿调节轨道运动，以便能使所述辐射源在所述基座上沿所述调节轨道布置在不同的位置中，其中所述辐射源分别与所述导体元件电接触，即分别能通电流以用于产生光线。

由此，辐射源可以针对性地如此定位在基座上，使得辐射源与配属的透镜和/或扫描板具有确定的距离，其中，辐射源在分别已调节的位置中电接触并且因此在固定在相应的位置中时能分别直接投入使用。

辐射源沿调节轨道的引导在此不必仅借助于由基座侧的电导体元件和辐射源侧的电连接元件形成的引导部来实现。更确切地说，引导装置（附加地）也可以通过下述方式形成：辐射源利用其壳体在基座的相应的容纳部中确定地沿着调节轨道可运动地引导。在这种情况下，由导体元件和连接元件形成的（电）引导部在其功能方面必要时局限于此，而辐射源沿着调节轨道（通过基座的容纳部规定的）运动保持在辐射源和基座侧的导体元件之间电接触。

根据本发明的一种实施方式，由导体元件和所属的连接元件形成的引导部具有至少一个沿着调节轨道延伸的印制导线和所属的电接触元件，它们可沿着所述调节轨道彼此相对移位并且同时相互电接触，以便辐射源可以关于基座在不同的相对位置中分别进行电接触。特别是在此可以设置两个印制导线，它们分别配备有一接触元件，因为辐射源规则地具有至少两个电接线。

在此各个印制导线可以作为电导体元件设置在基座上，而分别所属的接触元件作为电连接元件布置在辐射源上。

引导部可以设计用于使辐射源进行直线引导的运动，这通过下述方式：至少一个导体元件和/或所属的连接元件直线地延伸。

辐射源侧的连接元件可以由突出于辐射源的连接腿形成，或者也能以其它方式装备，例如作为在辐射源的壳体上延伸的连接元件。

下面借助附图进一步描述基座侧的导体元件和所属的辐射源侧的连接元件的具体设计方案。

为了在基座上能将辐射源固定在多个不同的位置中，在这些位置中辐射源分别与基座侧的导体元件电接触，固定法是特别适合的，其无梯级地或者梯级少地可以应用在（几乎）任意的相对位置中，例如焊接、特别是激光焊接、粘接或者其它材料配合的连接。

在辐射源和基座之间的连接在此一方面可以在基座侧的导体元件和所属的电连接元件之间和/或另一方面在辐射源的壳体和所属的基座侧的容纳部之间实现。在第一种所述的情况下，适宜的是应用导电的连接剂、例如导电的粘合剂。

扫描组件特别是可以设计成所谓的MID装置（Molded Interconnect Device 模塑互连器件或者说成型的连接装置），这通过下述方法：电印制导线在基座的由电绝缘材料制成的基体上延伸，特别是以涂覆在基座的基体上的薄膜的形式，其用于电接触布置在基座上的电元件、例如辐射源。

在MID中，利用注塑技术由塑料制成的基座例如选择性地配有电导体元件。该导体元件可以按照已知的制造过程来施加，例如通过印刷技术、热烫压印刷技术、LSA技术、激光直接成型（Laserdirektstrukturierung）和双组分注塑法（Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren）。

如果导体元件无电流地沉积在基座上，则导体元件可以在另一个方法步骤中通过电镀的沉积工艺得到加强。

附图说明

在下面对实施例的说明中借助附图明确地描述本发明的其它细节和优点。

其中示出了：

图1A示出了由刻度尺和扫描头组成的长度测量系统，其具有根据本发明的扫描组件；

图1B示出了根据图1A的长度测量系统的剖视图A-A；

图2A示出了扫描组件的基座，其具有用于接触在基座上布置的电元件的印制导线；

图2B示出了图2A中的基座，以及布置在其上的且被电接触的辐射源；

图3示出了图2A中的基座的第一变型；

图4A示出了图2A中的基座的第二变型；

图4B示出了图4A中的基座，以及布置在其上的且被电接触的辐射源；

图4C示出了图4B中的、布置在印刷电路板上的扫描组件。

具体实施方式

图1A以透视图并且图1B以剖视图A-A示出了形式为长度测量系统的位置测量系统，该位置测量系统具有扫描头10和刻度尺5的要以此扫描的测量刻度50（量具）。长度测量系统用于测量两个可彼此相对运动的测量物体沿测量方向X的位置。在此，扫描头10固定在该测量物体之一上并且刻度尺5固定在两个测量物体中的另一个上。为了更好地示出扫描头10的结构，在图1A中仅示出了壳体9的下部。扫描头10具有扫描组件11，该扫描组件包括基座1，该基座具有定位在其上的且机械地固定的以及电接触的辐射源4。该扫描组件11的有利的细节和可能的设计方案在下面借助其它附图2A至4C详细阐述。

辐射源4发出形式为光束的电磁辐射，利用该电磁辐射能扫描测量刻度50。在图1B中示出了光束L的走向。在进行位置测量时由辐射源4发出的光线到达透镜6，该透镜使光线成形（formen）、例如视准，并且进一步对准测量刻度50。光束L根据扫描头10和刻度尺5之间的相对位置由测量刻度50进行调整，并且最后到达探测装置7以用于产生与位置相关的电扫描信号。电扫描信号可以通过电导线8传输至顺序电子装置（Folgeelektronik）。

现在借助图2A至4C示出了扫描组件11的三个不同的实施例，该扫描组件可以用于形成在图1A和1B中示意性示出的扫描头10，即特别是扫描头10的那样的组件，所述组件用于容纳辐射源4并且为其通电流，借助于该辐射源产生了用于扫描配属的刻度尺5的电磁辐射。

图2A示出了这种扫描组件的基座1，该基座包括由电绝缘材料、例如塑料制成的基体2，在该基体上安设了多个（能导电的）形式为（机械的）印制导线3的导体元件。基体2可以按照在MID技术中已知的方法配有导体元件，例如通过为基体2涂覆能导电的薄膜并且必要时使薄膜结构化。例如铜、锡、铅或金适合作为用于导体元件（印制导线3）的材料。

基座1的基体2包括承载区20，容纳部22与该承载区隔开，该容纳部界定了用于辐射源4的容纳空间23，参见图2B。在实施例中设计成空心柱形的容纳部22沿运动方向B延伸，所属的辐射源4能沿该运动方向插入到容纳部22中。为此，辐射源4在实施例中配有基本上空心柱形的壳体40，参见图2B，从而该辐射源可以布置在通过容纳部22界定的容纳空间23内部并且能沿容纳部22的延伸方向、沿运动方向B运动，其在实施例中与柱体轴线重合。因此运动方向B定义了用于辐射源4相对于基座1的可能的运动的调节轨道，其通常不仅可以具有（至少逐段地）成直线的走向而且也具有弯曲的走向。

根据图2A和2B的概览，辐射源4以LED的形式在基座1的容纳部22中以下述方式沿方向B可运动地支承，所述方向在实施例中沿空心柱形的容纳部22的纵轴线延伸：根据辐射源4插入到容纳部22中或者说容纳空间23中多深，辐射源4沿运动方向B观察能布置在由此形成的容纳空间23的容纳部22内部的不同的位置中。

容纳部22因此形成了用于当插入到容纳空间23中以及还当辐射源4在容纳空间23中运动（移动）时引导辐射源4的引导装置，以便将辐射源4沿运动方向B布置在容纳空间23内部的确定的位置中。容纳部22在实施例中设计成开槽的，使得形成多个通过狭槽分开的部分区域（钳嘴（Backen）），其在插入辐射源4中时施加径向的预应力并且径向地、也就是说沿垂直于运动方向B的方向（尽可能无间隙地）夹紧和定位辐射源4。

辐射源4在基座1上的电接触通过所述的MID技术以下述方式简化：在基座1的、由绝缘材料、特别是塑料制成的基体2上设置例如形式为薄膜式涂层的印制导线3。该印制导线在实施例中一方面形成了连接区域32，通过该连接区域，由基座1和辐射源4组成的组件能与印刷电路板P的印制导线电接触。此外，基座侧的印制导线3形成了用于电接触辐射源4的连接区域34、36。

在根据图1A和1B的实施例中，形成那些连接区域34、36的印制导线在基座1的凸起部24、26上延伸，所述凸起部在容纳部22的两侧延伸，更确切地说现在沿运动方向B延伸，辐射源4沿该运动方向能插入到容纳部22中并且能在容纳空间23内部移位。

为了与基座1的印制导线3、特别是与印制导线3的为此设置的连接区域34、36电接触，辐射源4具有用作接触元件的连接元件44、46。所述连接元件在实施例中突出于辐射源4的壳体40的背面42；也就是说突出于辐射源4的那个侧面42，该侧面当按照规定将辐射源4插入到容纳部22中时背离于容纳空间23。

连接元件44、46设计成（销状的）连接腿，该连接腿如此弯曲或者展开，使得连接元件44、46的部段44A、46A和印制导线3的连接区域34、36相交叉并且在此贴靠在其上。由此，印制导线3的连接区域34、36和辐射源4的连接元件44、46形成引导部、具体地说是在实施例中的纵向引导部，其能使得连接元件44、46在印制导线3的连接区域34、36上的移位，而连接元件44、46持续地与印制导线34、36电接触。

因此，当在容纳部22或者说容纳空间23内部调节辐射源4的位置时，能保持在辐射源和基座1的印制导线3之间的电接触并且进而与所属的印刷电路板P上的电路的电接触。

通过辐射源4在基座1的容纳部22内部的运动或者说移动，可以如此调节辐射源4在容纳空间23中的位置，使得实现与扫描组件的其它功能元件的确定的预定距离，例如辐射源4与所属的透镜装置（聚光透镜）之间的确定距离，该透镜装置用于使在工作时由辐射源4发出的光线平行（准直）。补充地或替代地，例如也可以调节辐射源4与配属的扫描板之间的确定距离。辐射源4通过连接元件44、46和基座侧的印制导线3的（沿运动方向B延伸的）连接区域34、36的电接触在此确保了：在辐射源4的每个选择的位置中存在期望的电接触，以便能为辐射源4供给电能。

为了将辐射源4固定在容纳部22内部的期望的位置中，一方面可以将电连接元件44、46固定在印制导线3或其连接区域34、36上，例如通过焊接、特别是激光焊接，或者粘接（借助于导电的粘合剂）。原则上任意的连接方法适合于此，该连接方法能实现尽可能无梯级地或梯级少地将连接元件44、46固定在印制导线3的连接区域34、36上。

附加地或替代地，辐射源也能以下述方式固定在容纳部22中：其壳体40固定在容纳部22的壁上。为此，在容纳部22的壁中设置形式为凹槽的固定区域22A、22B，其边缘在实施例中涂覆有金属材料。在此也可以采用不同的连接方法，优选地再次是尽可能无梯级或梯级少的连接方法，例如焊接（激光焊接）或者粘接以及其它材料配合连接。

图3示出了根据图2A的基座2的变型，其具有电绝缘的基体2，在该基体上又安设了例如形式为薄膜式涂层的印制导线3。该印制导线一方面形成了用于将基座1电连接到印刷电路板上的连接区域32，并且还形成了用于电接触辐射源的连接区域34、36，其根据规定布置在基座1的容纳部22的容纳空间23内部。

基座1的容纳部22在根据图3的实施例中又沿着运动方向B延伸，该运动方向与容纳部22的轴线重合，辐射源沿着该轴线能按照规定插入到容纳部22中并且能在容纳空间23内部运动（移位）。

在根据图3的实施例中，容纳部22在横截面中（例如基本上垂直于运动方向B）设计成矩形的，其具有倒圆的角部。此外，容纳部在实施例中还突出于基体2的承载区20，从而其沿运动方向B延伸。

相对于根据图2A的实施方式的另一个区别在于：基座侧的印制导线3的连接区域34、36布置在容纳部22之前、更确切地说是沿运动方向B布置在容纳空间23的所设想的延长部中，通过该连接区域使得按照规定布置在容纳部22中的辐射源能够进行电接触。印制导线3的连接区域34、36在此具体地设置在凸起部24、26上，该凸起部沿运动方向B位于容纳部22的容纳空间23之前。

为了电接触辐射源4，参见图2B，形式为（销状的）连接腿的连接元件目前基本上成直线地突出于辐射源4的壳体40的背面42，从而在根据图2按照规定地将辐射源4布置在基座1的容纳部22中时，所述连接元件贴靠在印制导线3的连接区域34、36上。

与根据图2A与图2B的布置不同，在图3的实施例中，由印制导线34、36和辐射源4的配属的连接元件44、46形成的引导部的延伸方向首先并不通过连接区域34、36的延伸部规定（如在根据图1A和1B的情况下），而是更确切地说沿运动方向B通过突出于辐射源4的连接元件（连接腿）的延伸部规定。

在本实施例中，容纳部22的部件28形成了（通过狭槽与容纳部22的邻接区域分离的）径向弹性的部分区域（钳嘴/接片），该部分区域将径向压力施加到辐射源4上并且在容纳部22中沿运动方向B引导期间尽可能无间隙地沿垂直于方向B的方向定位地保持该辐射源。

在图4A至4C中，示出了配有印制导线3的基座1（图4A）的另一种实施例，其电绝缘的基体2限定了容纳部22，在该容纳部中布置有辐射源4（图4B），其中，由基座1、印制导线3和辐射源4组成的组件布置在印刷电路板P上并且由此集成到电或电子的电路中（图4C）。

根据图4A和4B，基座1的基体2具有承载区20，容纳部22沿运动方向B突出于该承载区。在根据图4A和4B的实施例中，容纳部22在横截面中多角地具有倒圆的角部。容纳部又界定了容纳空间23，在该容纳空间内能布置辐射源4，该辐射源可沿运动反向B插入到容纳部22或者说容纳空间23中。

为了电接触辐射源4以及为了将基座1电连接到印刷电路板P上，在基体2上设有形式为印制导线3的导体元件，所述导体元件一方面形成用于连接到印刷电路板侧的印制导线上的连接区域32并且另一方面形成用于电接触辐射源4的另外的连接区域34、36。

从基座侧的印制导线3的连接区域34、36，连接区域34沿着容纳部22的壁区域24延伸，并且另一个连接区域36在凸起部26上延伸，该凸起部在容纳部22旁边延伸、也就是沿运动方向B延伸。

为了使辐射源4与基座侧的印制导线3的、两个沿运动方向B延伸的连接区域34、36电接触，因此一方面可以使用直接位于辐射源4的壳体40上的连接元件44´，该连接元件在按照规定将辐射源4布置在容纳空间23内时与印制导线3的、集成到基体2的容纳部22中的连接区域34电接触，以及另一方面使用形式为突出于辐射源4的销状的连接腿的接触元件46，该接触元件以下述方式进行弯曲：该接触元件利用部段46A沿着印制导线3的所属的连接区域36延伸。

通过基座侧的印制导线3的、要在辐射源4方面接触的连接区域34、36沿运动方向B的延伸，辐射源4沿该运动方向能插入到容纳部22中并且能定位在容纳空间23内，当辐射源4在容纳部22内部运动或者说移位时，持续地保持了在辐射源4和基座侧的印制导线3之间的电接触，其目标是确定地定位辐射源4。辐射源侧的连接元件44´，46和印制导线3的基座侧的连接区域34、36又形成了纵向引导部。

如在根据图2A和2B的实施例的情况下，还在图3的以及图4A至4C的情况下，能以下述方式实现将辐射源4固定在之前调节的位置中：将辐射源4的连接元件44´，46固定在基座侧的印制导线3的所属的连接区域34、36上，例如通过焊接、特别是激光焊接、粘接或者其它材料配合的应用方法。

Claims (13)

1.一种位置测量系统的扫描组件，具有：

-用于产生电磁辐射的辐射源（4），借助于所述辐射源能扫描所述位置测量系统的量具（50）；

-所述辐射源（4）的基座（1），在所述基座上能固定所述辐射源（4）并且所述基座设有用于电接触所述辐射源（4）的电的导体元件（3）；和

-所述辐射源（4）的电的连接元件（44、46），所述辐射源（4）通过所述连接元件与所述基座（1）的导体元件（3）电接触，

其特征在于，

所述基座（1）的导体元件（3）和所述辐射源（4）的连接元件（44、46）形成引导部，在所述引导部上，所述辐射源（4）在其固定在所述基座（1）上之前、在保持所述辐射源（4）与所述导体元件（3）之间的电接触的情况下能关于所述基座（1）沿调节轨道（B）运动，以便能使所述辐射源（4）在所述基座（1）上沿着下述的调节轨道（B）布置在不同的位置中：在该调节轨道中所述辐射源（4）分别与所述导体元件（3）电接触，其中，所述引导部具有所述导体元件（3）的至少一个连接部段（34、36）和所属的电的连接元件（44、46），它们能沿着所述调节轨道（B）彼此相对移位并且同时相互电接触，从而所述辐射源（4）关于所述基座（1）在不同的相对位置中进行电接触。

2.根据权利要求1所述的扫描组件，其特征在于，所述引导部具有两个沿着所述调节轨道（B）延伸的连接部段（34、36）和配属的电的连接元件（44、46）。

3.根据权利要求1或2所述的扫描组件，其特征在于，所述至少一个连接部段（34、36）作为电的导体元件设置在所述基座（1）上，并且分别所属的电的接触元件作为连接元件（44、46）设置在所述辐射源（4）上。

4.根据权利要求1或2所述的扫描组件，其特征在于，所述引导部设计用于使所述辐射源（4）进行直线引导的运动。

5.根据权利要求4所述的扫描组件，其特征在于，所述导体元件（3）的、用于电接触所述辐射源（4）的连接部段（34、36）和/或分别配属的连接元件（44、46）直线地延伸。

6.根据权利要求1或2所述的扫描组件，其特征在于，所述辐射源（4）的至少一个连接元件（44、46）通过突出于所述辐射源（4）的连接腿形成。

7.根据权利要求1或2所述的扫描组件，其特征在于，所述辐射源（4）的至少一个连接元件（44´）设置在所述辐射源（4）的壳体（40）上。

8.根据权利要求1或2所述的扫描组件，其特征在于，所述基座（1）具有容纳部（22），所述辐射源（4）布置在所述容纳部上并且能沿所述调节轨道（B）运动。

9.根据权利要求8所述的扫描组件，其特征在于，在基座侧的导体元件（3）的连接部段（34、36）在所述容纳部（22）旁延伸，所述连接部段用于通过所述辐射源的连接元件（44、46）来电接触所述辐射源（4）。

10.根据权利要求8所述的扫描组件，其特征在于，在基座侧的导体元件（3）的连接部段（34、36）在所述容纳部（22）前延伸，所述连接部段用于通过所述辐射源的连接元件（44、46）来电接触所述辐射源（4）。

11.根据权利要求1或2所述的扫描组件，其特征在于，为了将所述辐射源（4）固定在所述基座（1）上，所述连接元件（44、46）材料配合地与在基座侧的电的导体元件（3）的连接部段（34、36）相连接。

12.根据权利要求1或2所述的扫描组件，其特征在于，所述基座（1）具有由电绝缘材料制成的基体（2），在所述基体上，所述导体元件（3）作为印制导线延伸。

13.根据权利要求1或2所述的扫描组件，其特征在于，所述辐射源（4）配备有透镜（6），以便使由辐射源（4）发出的电磁辐射视准，并且在所述辐射源（4）和所述透镜（6）之间的需要用于准直的距离能通过所述辐射源（4）关于所述基座（1）沿着所述调节轨道（B）进行的运动来调节。