CN117146671A - 用于位置测量的系统 - Google Patents

用于位置测量的系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117146671A
CN117146671A CN202310644851.9A CN202310644851A CN117146671A CN 117146671 A CN117146671 A CN 117146671A CN 202310644851 A CN202310644851 A CN 202310644851A CN 117146671 A CN117146671 A CN 117146671A
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
fastening element
measuring rod
carrier
fastening
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.)
Pending
Application number
CN202310644851.9A
Other languages
English (en)
Inventor
D·格耶曼
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 CN117146671A publication Critical patent/CN117146671A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/02—Rulers with scales or marks for direct reading
    • G01B3/04—Rulers with scales or marks for direct reading rigid
    • 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
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • 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
    • G01D5/12—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 using electric or magnetic means
    • G01D5/244—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 using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24428—Error prevention
    • G01D5/24433—Error prevention by mechanical means
    • G01D5/24442—Error prevention by mechanical means by mounting means
    • 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
    • G01D5/34753—Carriages; Driving or coupling means

Landscapes

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

Abstract

本发明涉及一种系统，其包括多件式地构造的载体(10)和布置在载体(10)上的测量杆(12)。测量杆(12)沿纵向方向(X)延伸并且用于至少沿纵向方向(X)进行位置测量。第一紧固元件和第二紧固元件(10.1、10.5)如此构造，使得它们分别在第一位置和第二位置(P1、P2)处允许测量杆(12)的两个沿横向方向(Y)彼此对置地布置的第一边缘区段和第二边缘区段(12.11、12.21)相对于载体(10)垂直于参考轴线(S)运动。参考轴线(S)平行于纵向方向(X)伸展。

Description

用于位置测量的系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的系统。
背景技术
EP 3 892 962 A1公开了一种具有载体和布置在载体上的测量杆的系统。测量杆沿纵向方向延伸。测量杆具有布置在测量刻度平面中的测量刻度，以用于至少沿纵向方向进行位置测量。载体具有多个单个的区段。载体的各个区段分别构造为用于将测量杆紧固在载体处的紧固元件。紧固元件包括分别多件式地构造的紧固元件。
由DE 10 2005 027 025 A1、EP 3 026 389 A1以及EP 3 705 850 A1已知具有多个紧固元件的另外的系统。
发明内容
本发明所基于的目的是，说明一种用于位置测量的系统，该系统具有简单且成本低廉的结构，并且用该系统能够实现精确的位置测量。
按照本发明，这种目的通过具有权利要求1的特征的系统来实现。
按照本发明所构造的系统包括载体和布置在载体上的测量杆。测量杆沿纵向方向延伸。测量杆具有布置在测量刻度平面中的测量刻度，以用于至少沿纵向方向进行位置测量。载体具有多个单个的区段。载体的各个区段分别构造为用于将测量杆紧固在载体处的紧固元件。载体具有第一紧固元件和第二紧固元件。第一紧固元件构造成，将测量杆的第一横截面在第一位置处沿纵向方向能相对于载体自由运动地并且沿垂直于纵向方向伸展的横向方向刚性地在载体处进行承载。第二紧固元件构造成，将测量杆的第二横截面在与第一位置不同的第二位置处沿纵向方向并且沿横向方向刚性地在载体处进行承载。第一紧固元件和第二紧固元件如此构造，使得它们分别在第一位置和第二位置处允许测量杆的两个沿横向方向彼此对置地布置的第一边缘区段和第二边缘区段相对于载体垂直于参考轴线运动。参考轴线平行于纵向方向伸展。
“相对于载体或者说在载体处对测量杆的横截面进行承载”以及“允许测量杆的边缘区段相对于载体运动”在此理解为，能够关于载体的与基体固定连接的部分在载体的连接状态中实现所述承载或者说所述允许。在载体的连接状态中，不仅关于载体的固定连接的部分、而且还关于所述基体(参考体)实现所述承载或者说所述允许。
优选参考轴线是测量杆的对称轴线。
有利的是，第一紧固元件和第二紧固元件如此构造，使得它们分别在第一位置和第二位置处允许测量杆的第一边缘区段和第二边缘区段相对于载体沿朝向或者远离参考轴线的方向运动。
此外有利的是，第一紧固元件和第二紧固元件如此构造，使得它们分别在第一位置和第二位置处允许测量杆的第一边缘区段和第二边缘区段相对于载体关于参考轴线对称地运动。
例如，第一边缘区段或者说第二边缘区段的优选对称的运动通过测量杆相对于载体的热膨胀或者热收缩来引起。热膨胀或者说热收缩又由测量杆的材料和载体的材料的不同的热膨胀系数产生。
优选第一紧固元件和第二紧固元件分别一体式地(也就是说并非多件式地)构造(所谓的整体式的构造方式)。
优选第一紧固元件和测量杆的第一横截面以及第二紧固元件和测量杆的第二横截面分别直接与彼此连接。例如第一或者说第二材料锁合的、优选坚硬的连接部用于此。“直接与彼此连接”意味着，相应的元件直接、也就是说并未通过一个或多个中间元件(例如中间载体)来与彼此连接。
有利的是，载体的各个区段沿纵向方向与彼此分开地布置。
此外有利的是，载体的各个区段沿纵向方向分布地、例如等距离地布置。
优选第一紧固元件构造成，将测量杆的第一横截面在第一位置处沿高度方向(自由度Z)刚性地在载体处进行承载。第二紧固元件优选构造成，将测量杆的第二横截面在第二位置处沿高度方向(自由度Z)刚性地在载体处进行承载。
测量刻度优选用于在平面内自由度(也就是说自由度X、Y、RZ)中进行位置测量。此外，测量刻度也能够用于在另外的自由度(例如自由度Z、RX、RY)中进行位置测量。
测量刻度例如是增量刻度。作为对此的替代方案，测量刻度能够是绝对的刻度，例如构造为伪随机码(Pseudo-Random-Code)。
通过本发明，一方面实现了简单且成本低廉的结构，并且另一方面实现了位置测量的高精确性。为此，尤其将多件式地构造的载体(也就是说载体的各个区段)设置用于载体与基体(例如机器床身)之间的连接。此外，通过载体的各个区段形成多个紧固元件。紧固元件一方面用于测量杆的横截面相对于载体(局部的)位置固定式的固定(在下文中为外部的局部的位置固定式的固定)，并且另一方面用于测量杆的横截面相对于载体(分别局部的)解除耦合(在下文中为外部的局部的解除耦合)。在此，至少关于自由度X、Y实现外部的局部的位置固定式的固定。此外，在自由度X中实现外部的局部的解除耦合。为了实现外部的局部的解除耦合尤其设置了第一紧固元件(在下文中为弹性元件(Flexelement))。此外，为了实现外部的局部的位置固定式的固定而设置了第二紧固元件(在下文中为固定点元件)。通过弹性元件和固定点元件附加地实现了测量杆的边缘区段相对于载体(分别局部的)解除耦合(在下文中为内部的局部的解除耦合)。在此，在自由度Y中实现内部的局部的解除耦合。通过外部的局部的解除耦合以及内部的局部的解除耦合，避免了或者至少降低了由温度变化所引起的影响(例如载体与测量杆之间的强制力)。由此能够基本上实现精确的位置测量。
由从属权利要求得知本发明的有利的设计方案。
根据对本发明的实施例的接下来的说明结合附图来阐释本发明的另外的具体细节和优点。
附图说明
图中示出了：
图1示出了示例性的系统的透视图；
图2示出了根据图1的系统的俯视图；
图3a示出了根据图1的系统的第一部分的透视图；
图3b示出了根据图3a的第一部分的俯视图；
图4a示出了根据图1的系统的第二部分的透视图；
图4b示出了根据图4a的第二部分的俯视图；
图5a示出了根据图3a的第一部分的第一紧固元件的透视图；
图5b示出了根据图5a的第一紧固元件的俯视图；
图5c示出了根据图5a的第一紧固元件的仰视图；
图5d示出了示例性的替代的第一紧固元件的透视图；
图6a示出了根据图4a的第二部分的第二紧固元件的透视图；
图6b示出了根据图6a的第二紧固元件的俯视图；
图6c示出了根据图6a的第二紧固元件的仰视图；
图6d示出了示例性的替代的第二紧固元件的透视图；
图7a示出了根据图5a的第一紧固元件的在第一偏转的状态中的透视图；
图7b示出了根据图5a的第一紧固元件的在第二偏转的状态中的透视图；
图8示出了根据图6a的第二紧固元件的在偏转的状态中的透视图；
图9a示出了沿图3b中的剖切线A-A的横截面视图；并且
图9b示出了沿图4b中的剖切线B-B的横截面视图。
具体实施方式
相同的元件或功能相同的元件在附图中设有相同的附图标记。
本发明的实施方式在下文中根据图1和图2加以阐释。示例性的系统包括载体10和布置在载体10上的测量杆12。测量杆12沿纵向方向(主测量方向)X延伸并且具有布置在测量刻度平面A1(也就是说X/Y平面，参见图9a或者说图9b)中的测量刻度14。测量刻度14构造为能光电地扫描的增量刻度，以用于沿纵向方向X以及附加地沿垂直于该纵向方向伸展的第二横向方向Y进行高精度的位置测量。测量杆12优选由具有能忽略不计较小的热膨胀系数的材料构成，该材料尤其具有在0°至50℃的温度范围中小于1.5×10-6K-1、但是尤其小于0.1×10-6K-1的热膨胀系数α。这类材料是玻璃或者说玻璃陶瓷(例如微晶玻璃(Zerodur))或金属、如例如铁镍合金。
载体10优选由具有近似10.5×10-6K-1的热膨胀系数的钢构成。
载体10具有多个单个的板状的区段10.1至10.9。载体10的各个区段10.1至10.9分别构造为紧固元件，该紧固元件用于将测量杆12紧固在载体10处。测量杆12长方体形地构造(参见图1)。
载体10具有第一紧固元件(区段10.1)和第二紧固元件(区段10.5)。第一紧固元件10.1也能够被称为弹性元件。第二紧固元件10.5也能够被称为固定点元件。
图1中所示出的系统布置在基体1(例如机器床身或另外的载体)上。为了将系统紧固在基体1处而设置螺纹件2。螺纹件2延伸穿过各个区段10.1至10.9直至到基体1里面。基体1例如由具有与测量杆12的和/或载体10的热膨胀系数不同的热膨胀系数的材料(例如花岗石或者铝)构成。
第一紧固元件10.1构造成，将测量杆12的第一横截面12.1(参见图9a)在第一位置P1(参见图3b)处沿纵向方向X能相对于载体10自由运动地并且沿横向方向Y刚性地承载在载体10处。第二紧固元件10.5构造成，将测量杆12的第二横截面12.2(参见图9b)在与第一位置P1不同的第二位置P2(参见图4b)处沿纵向方向X并且沿横向方向Y刚性地承载在载体10处。
第一紧固元件10.1因此可以说能够实现在第一位置P1处关于以下自由度的解除耦合/位置固定式的固定：X_外部自由地，Y_外部刚性地。第二紧固元件10.5因此可以说能够实现在第二位置P2处关于以下自由度的位置固定式的固定：X_外部刚性地，Y_外部刚性地。
第一紧固元件和第二紧固元件10.1、10.5如此构造，使得它们分别在第一位置和第二位置P1、P2处允许测量杆12的两个沿横向方向Y彼此对置地布置的第一边缘区段和第二边缘区段12.11、12.21(参见图9a、图9b)相对于载体10垂直于参考轴线S(参见图2)运动。如图2中所示，参考轴线S平行于纵向方向X伸展。
第一紧固元件和第二紧固元件10.1、10.5因此可以说能够实现在第一位置或者说第二位置P1、P2处关于以下自由度的解除耦合：Y_内部自由地。
关于图2，参考轴线S是测量杆12的对称轴线(也就是说中轴线)。
第一紧固元件和第二紧固元件10.1、10.5如此构造，使得它们分别在第一位置和第二位置P1、P2处允许测量杆12的第一边缘区段和第二边缘区段12.11、12.21相对于载体10沿朝向或远离参考轴线S的方向运动。在此，“沿朝向参考轴线S的方向运动”意味着，第一边缘区段或者说第二边缘区段12.11、12.21沿相反设置的方向向内、也就是说朝向测量杆12的中轴线运动。此外，“沿远离参考轴线S的方向运动”意味着，第一边缘区段或者说第二边缘区段12.11、12.21沿相反设置的方向向外、也就是说与测量杆12的中轴线远离地运动。
通过第一紧固元件和第二紧固元件10.1、10.5而分别在第一位置和第二位置P1、P2处允许测量杆12的第一边缘区段和第二边缘区段12.11、12.21相对于载体10关于参考轴线S对称地运动。在此，“对称地运动”理解为，第一边缘区段或者说第二边缘区段12.11、12.21关于运动的强度和/或方向均匀地运动。
图3a示出了根据图1的系统的第一部分的透视图。根据图3a的第一部分包括第一紧固元件10.1(弹性元件)。图4a示出了根据图1的系统的第二部分的透视图。根据图4a的第二部分包括第二紧固元件10.5(固定点元件)。在下文中阐释第一紧固元件和第二紧固元件10.1、10.5的更详细的具体细节。
应当注意的是，另外的紧固元件(也就是说图1中的各个区段10.2至10.4和10.6至10.9)分别类似于第一紧固元件10.1进行构造。
在图5a至图5c中示出了第一紧固元件10.1的不同的视图。图5d示出了示例性的替代的第一紧固元件10.1a的透视图。替代的第一紧固元件10.1a能够代替第一紧固元件10.1作为根据图1的系统的部分。
如图5a中所示，第一紧固元件10.1具有：用于将第一紧固元件10.1紧固在基体1处的第一区段16.1；与第一区段16.1相连接的用于承载测量杆12的第二区段16.2；以及与第二区段16.2相连接的用于将测量杆12的第一边缘区段12.11紧固在第一紧固元件10.1处的第三区段和第四区段16.3、16.4。第一紧固元件10.1具有第一对挠性铰接部18.1。第一对挠性铰接部18.1如此构造，使得其允许第二区段16.2相对于第一区段16.1沿纵向方向X运动。第一紧固元件10.1具有第二对挠性铰接部18.2。第二对挠性铰接部18.2如此构造，使得其允许第三区段和第四区段16.3、16.4相对于第二区段16.2沿横向方向Y运动。
按照图5a，第一区段16.1和第二区段16.2通过第一对挠性铰接部18.1与彼此连接。此外，按照图5a，第三区段和第四区段16.3、16.4和第二区段16.2通过第二对挠性铰接部18.2与彼此连接。
如能够在图5b中识别出的那样，第一对挠性铰接部18.1具有两个沿纵向方向X对置地布置到彼此处的第一板式弹簧18.11、18.12。第一板式弹簧18.11、18.12垂直于参考轴线S定向。此外，在图5b中能够识别出，第二对挠性铰接部18.2具有两个沿横向方向Y彼此对置地布置的第二板式弹簧18.21、18.22。第二板式弹簧18.21、18.22平行于参考轴线S定向。关于图5a，第一板式弹簧和第二板式弹簧18.11、18.12；18.21、18.22分别沿高度方向Z延伸。高度方向Z垂直于测量刻度平面A1(参见图9a或者说9b)伸展。
关于图5a和图9a，第三区段和第四区段16.3、16.4通过第一材料锁合的连接部20.1至少紧固在测量杆12的下侧(也就是说面向基体1的侧部)C处。由此实现了测量杆12在第一位置P1处的在下侧上的第一紧固。第一材料锁合的连接部20.1尤其是优选坚硬的粘接连接部。第三区段和第四区段16.3、16.4的用于粘接连接部(也就是说第一材料锁合的连接部20.1)的粘接面在图5a中用阴影线示出。第一材料锁合的连接部20.1包括两个粘接隆起(参见图9a)，该粘接隆起邻近于测量杆12的两个沿横向方向Y彼此对置的侧向的表面。如图9a中所示，测量杆12的侧向的表面分别沿纵向方向X伸展。
如图5a中所示，第一紧固元件10.1具有第一粘附装置22.1。第一粘附装置22.1是能弹性地变形的装置。第一粘附装置22.1布置在第二区段16.2的(也就是说面向测量杆12的)上表面16.21上并且沿横向方向Y布置在第三区段16.3与第四区段16.4之间。第一粘附装置22.1尤其是滑动粘接带(第一种替代方案)或者在双侧上粘接的粘接带(第二种替代方案)。
当第一粘附装置22.1是在双侧上粘接的粘接带时，其用于附加地将测量杆12紧固在第一紧固元件10.1处。
在第一种替代方案中，通过第一粘附装置22.1形成用于测量杆12的支承面。滑动粘接带例如由塑料层和粘接层构成。通过该粘接层将滑动粘接带紧固在第一紧固元件10.1处。此外，该粘接层用作在第一材料锁合的连接部20.1(也就是说优选坚硬的粘接连接部)的收缩期间的补偿元件。由此基本上阻止了测量杆12的变形。这提高位置测量的精确性。在第一种替代方案中，此外能够通过第一粘附装置22.1实现在将测量杆12放置到第一紧固元件10.1上之后对测量杆12的推移。这在校正测量杆12的位置时是有利的。
在第二种替代方案中，通过第一粘附装置22.1又形成用于测量杆12的支承面。如在第一种替代方案中那样，在双侧上粘接的粘接带用作在第一材料锁合的连接部20.1的收缩期间的有利的补偿元件。在第二种替代方案中，此外能够通过第一粘附装置22.1实现在将测量杆12放置到第一紧固元件10.1上之后对测量杆12的立即固定。由此实现了灵活的装配位置，尤其所谓的头顶装配(über-Kopf-Montage)。
如能够在图5c的仰视图中识别出的那样，第一紧固元件10.1具有用于将第一紧固元件10.1紧固在基体1处的第二粘附装置22.2。第二粘附装置22.2是阻尼装置。第二粘附装置22.2布置在第二区段16.2的(也就是说背离测量杆12的)下表面16.22上并且沿横向方向Y布置在第三区段16.3与第四区段16.4之间。第二粘附装置22.2尤其是在双侧上粘接的粘接带。
例如第二粘附装置22.2用作弹簧-阻尼-系统。该弹簧-阻尼-系统具有与频率相关的特性。在缓慢的运动的情况下，该弹簧-阻尼-系统引起相对而言小的刚度，从而所期望的机械的解除耦合不受影响。在如典型地在高动态的应用中所发生的高的激励频率的情况下，该弹簧-阻尼-系统如具有高的复位力的阻尼器那样起作用，从而不仅在自由度X中而且也在自由度RX中能够实现相对而言高的固有频率。
关于图5d，替代的第一紧固元件10.1a类似于第一紧固元件10.1构造。然而，不同于第一紧固元件10.1，替代的第一紧固元件10.1a没有第一粘附装置(在下文中为第三种替代方案)。此外，不同于第一紧固元件10.1，替代的第一紧固元件10.1a的第二区段16.2a的上表面16.21a相对于第一对挠性铰接部18.1a以升高的方式构造。
在第三种替代方案中，通过替代的第一紧固元件10.1a本身(或者说通过第二区段16.2a)形成用于测量杆12的支承面。替代的第一紧固元件10.1a优选由钢构成。
在图6a至图6c中示出了第二紧固元件10.5的不同的视图。图6d示出了示例性的替代的第二紧固元件10.5a的透视图。替代的第二紧固元件10.5a能够代替第二紧固元件10.5作为根据图1的系统的部分。
关于图6a和图9b，第二紧固元件10.5具有用于将第二紧固元件10.5紧固在基体1处的第五区段16.5、以及与第五区段16.5相连接的用于将测量杆12的第二边缘区段12.21紧固在第二紧固元件10.5处的第六区段和第七区段16.6、16.7。如图6a中所示，第二紧固元件10.5具有第三对挠性铰接部18.3。第三对挠性铰接部18.3如此构造，使得其允许第六区段和第七区段16.6、16.7相对于第五区段16.5沿横向方向Y运动。
如能够在图6b中识别出的那样，第三对挠性铰接部18.3具有两个沿横向方向Y彼此对置地布置的第三板式弹簧18.31、18.32。第三板式弹簧18.31、18.32平行于参考轴线S定向。第三板式弹簧18.31、18.32分别沿高度方向Z(参见图6a)延伸。
关于图6a和图9b，第六区段和第七区段16.6、16.7通过第二材料锁合的连接部20.2至少紧固在测量杆12的下侧C处。由此实现了测量杆12在第二位置P2处的在下侧上的第二紧固。第二材料锁合的连接部20.2尤其是优选坚硬的粘接连接部。第六区段和第七区段16.6、16.7的用于粘接连接部(也就是说第二材料锁合的连接部20.2)的粘接面在图6a中用阴影线示出。第二材料锁合的连接部20.2具有两个粘接隆起，这些粘接隆起邻近于测量杆12的侧向的表面(参见图9b)。
如图6a中所示，第二紧固元件10.5具有第三粘附装置22.3。第三粘附装置22.3是能弹性地变形的装置。第三粘附装置22.3布置在第五区段16.5的(也就是说面向测量杆12的)上表面16.51上并且沿横向方向Y布置在第六区段16.6与第七区段16.7之间。第三粘附装置22.3尤其是滑动粘接带(第四种替代方案)或者是在双侧上粘接的粘接带(第五种替代方案)。
当第三粘附装置22.3是在双侧上粘接的粘接带时，其用于附加地将测量杆12紧固在第二紧固元件10.5处。
在第四种替代方案中，通过第三粘附装置22.3形成了用于测量杆12的支承面。滑动粘接带例如由塑料层和粘接层构成。通过该粘接层将滑动粘接带紧固在第二紧固元件10.5处。此外，该粘接层用作在第二材料锁合的连接部20.2(也就是说优选坚硬的粘接连接部)的收缩期间的补偿元件。由此基本上阻止测量杆12的变形。这提高了位置测量的精确性。在第四种替代方案中，此外能够通过第三粘附装置22.3实现在将测量杆12放置到第二紧固元件10.5上之后对测量杆12的推移。这在校正测量杆12的位置时是有利的。
在第五种替代方案中，通过第三粘附装置22.3又形成了用于测量杆12的支承面。如在第四种替代方案中那样，在双侧上粘接的粘接带用作在第二材料锁合的连接部20.2的收缩期间的有利的补偿元件。在第五种替代方案中，此外能够通过第三粘附装置22.3实现在将测量杆12放置到第二紧固元件10.5上之后对测量杆12的立即固定。由此实现了灵活的装配位置，尤其所谓的头顶装配。
关于图6d，替代的第二紧固元件10.5a类似于第二紧固元件10.5构造。然而，不同于第二紧固元件10.5，替代的第二紧固元件10.5a没有第三粘附装置(在下文中为第六种替代方案)。此外，不同于第二紧固元件10.5，替代的第二紧固元件10.5a的第五区段16.5a的上表面16.51a相对于第五区段16.5a以升高的方式构造(参见图6d)。
在第六种替代方案中，通过替代的第二紧固元件10.5a本身(或者说通过第五区段16.5a)形成用于测量杆12的支承面。替代的第二紧固元件10.5a优选由钢构成。
通过第一种至第六种替代方案分别提供了用于第一材料锁合的连接部或者说第二材料锁合的连接部20.1、20.2的规定的粘接间隙(参见图9a和图9b)。
如图9a和图9b中所示，通过第一紧固元件10.1形成用于第一材料锁合的连接部20.1的第一支承面D1，并且通过第二紧固元件10.5形成用于第二材料锁合的连接部20.2的第二支承面D2。第一支承面和第二支承面D1、D2连同测量杆12的侧向的表面一起分别用作用于配量针的配量辅助件。通过配量辅助件而使得对粘接剂的施加/配量变得容易。
如图9a中所示，测量杆12的下侧C沿高度方向(Z)布置在第一支承面D1的上方。在此，通过第一粘附装置22.1(或者说其厚度)来设定下侧C的高度(Z-位置)。在第一支承面D1与下侧C之间形成第一中间空间。
如图9b中所示，测量杆12的下侧C沿高度方向(Z)布置在第二支承面D2的上方。在此，通过第三粘附装置22.3(或者说其厚度)来设定下侧C的高度(Z-位置)。在第二支承面D2与下侧C之间形成第二中间空间。
通过第一中间空间和第二中间空间分别形成了前面所提到的规定的粘接间隙(第一、第二、第四和第五种替代方案)。
类似于第一、第二、第四和第五种替代方案，在第三和第六种替代方案中，下侧C的高度(Z-位置)为了形成相应的中间空间而通过(以升高的方式构造的)上表面16.21a(参见图5d)或者说16.51a(参见图6d)来设定。
通过第一对至第三对挠性铰接部18.1至18.3实现了第一紧固元件和第二紧固元件10.1、10.5的在图7a、图7b和图8中所示出的偏转的状态。在图7a、图7b和图8中省略了前述用阴影线所示出的元件(粘接面和第一粘附装置或者说第三粘附装置22.1、22.3)。在图7a中示出了第一紧固元件10.1在第一偏转的状态中的情况。这可以说对应于在以下自由度中的解除耦合：X_外部自由地。在图7b中示出了第一紧固元件10.1在第二偏转的状态中的情况。这可以说对应于在以下自由度中的解除耦合：Y_内部自由地。在图8中示出了第二紧固元件10.5在偏转的状态中的情况。这可以说对应于在以下自由度中的解除耦合：Y_内部自由地。
第一对挠性铰接部18.1具有第一刚度。第二对挠性铰接部18.2具有第二刚度。优选第二刚度大于第一刚度，例如大了一百倍以上。第三对挠性铰接部18.3具有第三刚度。第一刚度和第三刚度优选一样大。
本发明尤其具有以下优点。第一紧固元件和第二紧固元件10.1、10.5的整体式的构造方式一方面引起了相对较低的制造成本，并且另一方面引起了对系统的相对简单的校正/装配。此外，通过整体式的构造方式实现了系统的相对高的固有刚度。通过测量杆12的关于对称轴线S对称的构造方式和固定实现了在自由度Y_内部中的对称的漂移特性或者说对称的解除耦合，也就是说第一边缘区段或者说第二边缘区段12.11、12.21的优选对称的运动。尽管前面所提到的对称的解除耦合，仍然实现了在自由度Y_外部中的相对高的固有频率(也就是说基本上位置固定式的固定)。此外，本发明至少在第一位置P1处能够实现在自由度X_外部中的解除耦合。总体上，一方面能够最大程度上避免由温度变化引起的影响。另一方面能够由此实现系统的相对高的固有刚度。
通过本发明避免了在粘接剂之内的用于构造第一材料锁合的连接部和第二材料锁合的连接部20.1、20.2的应力，该应力由于不同的热膨胀系数和/或周围环境温度的变化所引起。为此，粘接面(也就是说第三区段和第四区段16.3、16.4或者说16.3a、16.4a的粘接面以及第六区段和第七区段16.6、16.7或者说16.6a、16.7a的粘接面)的形状、位置和数目的特别的设计方案用于粘接连接部(也就是说第一和第二材料锁合的连接部20.1、20.2)，如其在图5a、图5b、图5d以及图6a、图6b、图6d中示出的那样。由此防止了粘接连接部的(例如由于该粘接连接部发生撕裂所致的)失效。
本发明不限于光电的扫描原理。测量刻度14尤其也能够构造成能磁性地或者感应式地扫描。

Claims (15)

1.系统，其具有：
载体(10)，
布置在所述载体(10)上的测量杆(12)，其中，所述测量杆(12)沿纵向方向(X)延伸，并且其中，所述测量杆(12)具有布置在测量刻度平面(A1)中的测量刻度(14)，以用于至少沿纵向方向(X)进行位置测量，
其中，所述载体(10)具有多个单个的区段(10.1–10.9)，其中，所述载体(10)的各个区段(10.1–10.9)分别构造为用于将所述测量杆(12)紧固在所述载体(10)处的紧固元件，
其中，所述载体(10)具有第一紧固元件(10.1)和第二紧固元件(10.5)，其中，所述第一紧固元件(10.1)构造成，将所述测量杆(12)的第一横截面(12.1)在第一位置(P1)处沿纵向方向(X)能相对于所述载体(10)自由运动地并且沿垂直于纵向方向(X)伸展的横向方向(Y)刚性地在所述载体(10)处进行承载，其中，所述第二紧固元件(10.5)构造成，将所述测量杆(12)的第二横截面(12.2)在与所述第一位置(P1)不同的第二位置(P2)处沿纵向方向(X)并且沿横向方向(Y)刚性地在所述载体(10)处进行承载，
其特征在于，所述第一紧固元件和第二紧固元件(10.1、10.5)如此构造，使得它们分别在所述第一位置和第二位置(P1、P2)处允许所述测量杆(12)的两个沿横向方向(Y)彼此对置地布置的第一边缘区段和第二边缘区段(12.11、12.21)相对于所述载体(10)垂直于参考轴线(S)运动，其中，所述参考轴线(S)平行于纵向方向(X)伸展。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参考轴线(S)是所述测量杆(12)的对称轴线。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第一紧固元件和第二紧固元件(10.1、10.5)如此构造，使得它们分别在所述第一位置和第二位置(P1、P2)处允许所述测量杆(12)的第一边缘区段和第二边缘区段(12.11、12.21)相对于所述载体(10)沿朝向或远离所述参考轴线(S)的方向运动。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一紧固元件和第二紧固元件(10.1、10.5)如此构造，使得它们分别在所述第一位置和第二位置(P1、P2)处允许所述测量杆(12)的第一边缘区段和第二边缘区段(12.11、12.21)相对于所述载体(10)关于所述参考轴线(S)对称地运动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一紧固元件(10.1)具有：
用于将所述第一紧固元件(10.1)紧固在基体(1)处的第一区段(16.1)；
与所述第一区段(16.1)相连接的用于承载所述测量杆(12)的第二区段(16.2)；以及
与所述第二区段(16.2)相连接的用于将所述测量杆(12)的第一边缘区段(12.11)紧固在所述第一紧固元件(10.1)处的第三区段和第四区段(16.3、16.4)，
其中，所述第一紧固元件(10.1)具有第一对挠性铰接部(18.1)，其中，所述第一对挠性铰接部(18.1)如此构造，使得所述第一对挠性铰接部允许所述第二区段(16.2)相对于所述第一区段(16.1)沿纵向方向(X)运动，其中，所述第一紧固元件(10.1)具有第二对挠性铰接部(18.2)，其中，所述第二对挠性铰接部(18.2)如此构造，使得所述第二对挠性铰接部允许所述第三区段和第四区段(16.3、16.4)相对于所述第二区段(16.2)沿横向方向(Y)运动。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一对挠性铰接部(18.1)具有两个沿纵向方向(X)彼此对置地布置的第一板式弹簧(18.11、18.12)，其中，所述第一板式弹簧(18.11、18.12)垂直于参考轴线(S)定向，其中，所述第二对挠性铰接部(18.2)具有两个沿横向方向(Y)彼此对置地布置的第二板式弹簧(18.21、18.22)，其中，所述第二板式弹簧(18.21、18.22)平行于参考轴线(S)定向，其中，所述第一板式弹簧和第二板式弹簧(18.11、18.12；18.21、18.22)分别沿垂直于测量刻度平面(A1)伸展的高度方向(Z)延伸。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述第三区段和第四区段(16.3、16.4)通过第一材料锁合的连接部(20.1)至少紧固在所述测量杆(12)的下侧(C)处。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一紧固元件(10.1)具有第一粘附装置(22.1)，其中，所述第一粘附装置(22.1)是能弹性地变形的装置，并且其中，所述第一粘附装置(22.1)布置在所述第二区段(16.2)的上表面上并且沿横向方向(Y)布置在所述第三区段(16.3)与所述第四区段(16.4)之间。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一紧固元件(10.1)具有用于将所述第一紧固元件(10.1)紧固在所述基体(1)处的第二粘附装置(22.2)，其中，所述第二粘附装置(22.2)是阻尼装置，并且其中，所述第二粘附装置(22.2)布置在所述第二区段(16.2)的下表面(16.22)上并且沿横向方向(Y)布置在所述第三区段(16.3)与所述第四区段(16.4)之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二紧固元件(10.5)具有用于将第二紧固元件(10.5)紧固在基体(1)处的第五区段(16.5)、以及与所述第五区段(16.5)相连接的用于将所述测量杆(12)的第二边缘区段(12.21)紧固在第二紧固元件(10.5)处的第六区段和第七区段(16.6、16.7)，其中，所述第二紧固元件(10.5)具有第三对挠性铰接部(18.3)，其中，所述第三对挠性铰接部(18.3)如此构造，使得所述第三对挠性铰接部允许所述第六区段和第七区段(16.6、16.7)相对于所述第五区段(16.5)沿横向方向(Y)运动。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第三对挠性铰接部(18.3)具有两个沿横向方向(Y)彼此对置地布置的第三板式弹簧(18.31、18.32)，其中，所述第三板式弹簧(18.31、18.32)平行于参考轴线(S)定向，其中，所述第三板式弹簧(18.31、18.32)分别沿垂直于测量刻度平面(A1)伸展的高度方向(Z)延伸。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述第六区段和第七区段(16.6、16.7)通过第二材料锁合的连接部(20.2)至少紧固在所述测量杆(12)的下侧(C)处。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二紧固元件(10.5)具有第三粘附装置(22.3)，其中，所述第三粘附装置(22.3)是能弹性地变形的装置，并且其中，所述第三粘附装置(22.3)布置在所述第五区段(16.5)的上表面(16.51)上并且沿横向方向(Y)布置在所述第六区段(16.6)与所述第七区段(16.7)之间。
14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一紧固元件和第二紧固元件(10.1、10.5)分别一体式地构造。
15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一紧固元件(10.1)和所述测量杆(12)的第一横截面(12.1)以及所述第二紧固元件(10.5)和所述测量杆(12)的第二横截面(12.2)分别直接与彼此连接。
CN202310644851.9A 2022-06-01 2023-06-01 用于位置测量的系统 Pending CN117146671A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22176780.9A EP4286798A1 (de) 2022-06-01 2022-06-01 Anordnung für eine positionsmessung
EP22176780.9 2022-06-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117146671A true CN117146671A (zh) 2023-12-01

Family

ID=82385566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310644851.9A Pending CN117146671A (zh) 2022-06-01 2023-06-01 用于位置测量的系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230392914A1 (zh)
EP (1) EP4286798A1 (zh)
JP (1) JP2023177245A (zh)
CN (1) CN117146671A (zh)
DE (1) DE102023201833A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005027025B4 (de) 2005-06-11 2015-04-30 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Halterung für einen Maßstab
ES2621078T3 (es) 2014-11-26 2017-06-30 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Dispositivo de medición de longitud
EP3705850B1 (de) 2019-03-06 2021-12-29 Etel S.A. Anordnung mit einem hauptträger, einem auf dem hauptträger angeordneten zwischenträger und einem auf dem zwischenträger angeordneten massstab
EP3892962B1 (de) 2020-04-08 2023-03-08 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Anordnung für eine positionsmessung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023201833A1 (de) 2023-12-07
US20230392914A1 (en) 2023-12-07
JP2023177245A (ja) 2023-12-13
EP4286798A1 (de) 2023-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8359764B2 (en) Mount for a scale
CN103080716B (zh) 扭矩传感器
RU2317530C2 (ru) Герметизированный динамометрический элемент
US8375786B2 (en) Rotation rate sensor having a quadrature compensation pattern
US9772204B2 (en) Length-measuring device
US6571486B1 (en) Linear measuring device
US8997368B2 (en) Length measuring device
US6394722B1 (en) Anti-distortion insert for mounting optical elements on a honeycomb panel
EP2233893B1 (en) Linear Scale
US8156658B2 (en) Linear encoder
US20070227027A1 (en) Method for mounting a scale on a support and arrangement with a support and a scale
US20110119945A1 (en) Arrangement with a scale fastened on a support
CN117146671A (zh) 用于位置测量的系统
WO1992003739A1 (en) Accelerometer with rebalance coil stress isolation
US11733019B2 (en) Assembly for position measurement
US20210246557A1 (en) Multilayer magnetic circuit assembly
CN115407471B (zh) 大口径矩形光学镜的低应力多点柔性支撑结构及支撑方法
US20030115968A1 (en) Capacitive microsystem for recording mechanical deformations, use and operating method
CN111664323A (zh) 带有主承载件、布置在主承载件上的中间承载件和布置在中间承载件上的比例尺的组件
CN111912363B (zh) 将带有测量刻度的载体端侧地固定在基体安装面处的组件
RU2796125C1 (ru) Акселерометр
RU217682U1 (ru) Маятниковый акселерометр
US11169175B2 (en) Multilayer excitation ring
US10274897B2 (en) Speed governor for timepiece
WO2009089836A1 (en) Tubular sensor capacitive load cell

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication