JP3550005B2 - 長さ測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念による互いに移動可能な対象物の相対位置の測定のための長さ測定装置並びに特許請求の範囲第１５項の上位概念による長さ測定装置の組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の長さ測定装置−本発明が出発する−は、例えばドイツ国特許明細書第３６２５７９５号に記載されている。測定尺を支持するハウジングは両端面側で組立ブロックを介して緊塞される。組立ブロックの各々は端面側で測定方向に対して平行に向いたねじを介してハウジングに固定されている。組立ブロックは他のねじを介して機械ベッドに剛固に固定されている。ハウジングは、機械ベッドとは異なる膨張率の材料から成る。従って温度変化の際ハウジングは両組立ブロックの間で機械ベッドとは異なる長さ変化を受ける。この相異なることなる長さ変化は端面側に挿入されたねじによって吸収されなければならない組立ブロックとハウジングの間の著しい引張り応力又は圧縮応力の原因となる。従ってねじは比較的太く形成され、このことは孔及びねじ孔のためにハウジングに比較的多くの材料が設けられなければならないという結果になる。長さ測定装置の大きさは比較的大きい。
【０００３】
ヨーロッパ特許明細書第０４１８２１２には、端面側に配設されている組立ブロックを備えた他の種類の長さ測定装置が記載されている。組立ブロックの固定は測定方向に対して横に通っている孔に挿入されたピンによって行われる。その際ピンのために嵌合部が設けられなければならないこと及びピンを通した後組立ブロックは除去が困難であることが欠点である。
【０００４】
ドイツ特許明細書第３４１２８７９号から他の長さ測定装置が公知である。管状のハウジングの端面側端の緊塞のために、ホルダを介してハウジングと結合しているカバーが設けられている。ホルダは測定方向に向いたねじ孔を備えた要素から成りかつハウジング内に測定方向に対して横に向いた切り込みに挿入される。従ってカバーは端面側に載せられかつねじはカバーの孔を通って端面側に挿入される。ねじは要素のねじ孔に係入しかつねじの締付けによってカバーがハウジングに固定される。機械ベッドへのハウジングの固定は滑り案内の形でハウジングと協働する、カバーとは別個に配設された固定要素によって行われる。滑り案内とハウジングとの間に測定方向に見て１つの摩擦的結合が形成されている。この結合は再現可能な測定を保証しない、そのわけはハウジングは実際には特に温度変化及び振動の際にハウジングに対して移動するからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の課題は、長さ測定装置を、その端面側端が組立ブロックを介して緊塞されており、簡単に製造可能でかつ正確かつ再現可能な位置測定が保証されるように構成することである。
本発明の第２の課題は、簡単に実施可能かつ正確かつ再現可能な位置測定装置の位置測定を保証するような長さ測定装置の組立方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば本発明の第１の課題は、特許請求の範囲第１項の特徴によって解決される。
本発明によれば本発明の第２の課題は、特許請求の範囲第６項の特徴によって解決される。
【０００７】
本発明の利点は特に、管状のハウジングの簡単な端面側の加工及びハウジングへの組立ブロックの簡単な組立が可能にされることにある。更に長さ測定装置の形態が組立ブロックの迅速な取り外しによる走査ユニットの簡単な交換を可能にすることにある。組立ブロックは取り外し後再び簡単にかつ再現可能にハウジングに固定されることができる。長さ測定装置は測定されるべき対象物、例えば機械テーブルに組立ブロックを介して、温度変動の際のその膨張状態が機械テーブルの膨張状態を同一であるように固定されることができる。
【０００８】
本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。
本発明の詳細と利点を次に図面の実施例に基づいて説明する。
【０００９】
【実施例】
図１及び図２は、本発明による長さ測定装置を示す。長さ測定装置は公知の方法でアルミニウムから成る矩形管状ハウジング１から成る。ハウジング１には例えばガラス又はガラスセラミックから成る測定尺２が固定されている。測定尺２のコード３は運転中走査ユニット４によって走査される。位置測定のためにハウジング１は組立ブロック５を介して第１対象物にそして走査ユニット４はシール要素６によって把持される連行体７を介して第２対象物に固定されている。コード３はインクリメンタル目盛又はアブソリュートコードで有り得、コードは光電的、誘導的、容量的又は磁気的に走査可能に実施されている。連行体７はハウジング１の測定方向Ｘに向いたスリット８によって把持され、その際シール要素６は図示の例では屋根形に配設され、相互に弾性的に対抗するシールリップ６． １及び６． ２である。
【００１０】
ハウジング１の両端側開口は、それぞれ１つの組立ブロック５によってシールされている。見通しの理由から次に記載する例では組立ブロック５のそれぞれ１つのみが図示されている。ハウジング１の図示しない端は好適には同一の組立ブロック５によって緊塞される。同様に次の例では測定尺２及び走査ユニット４は図示されてない。
【００１１】
組立ブロック５は、組立開口９を有し、組立開口９を介して両対象物への固定が行われることができ、その相対位置は長さ測定装置によって測定される。固定は最も簡単な場合太いねじによって行われ、ねじは組立ブロック５の組立孔９によって第１対象物のねじ孔中に導入される。
組立ブロック５には挿入部材１０が形成されている。この挿入部材１０は、狭窄部１０． １を備えた、ハウジング１の端面側開口に面した突出部である。これに対応してハウジング１は空所１１を備える。空所１１は測定方向Ｘに対して垂直に向いておりかつ挿入部材１０のための一種の嵌合寸法正確な案内である。挿入部材１０は、図２に組立状態が示されるように、形状一体的に空所１１に係入する。挿入部材１０の狭窄部１０． １は、測定方向Ｘに対して横に向いた面１０． ２を形成し、面１０． ２は同様に空所１１の測定方向Ｘに対して横に向いた面１１． ２と組立られた状態で協働する。空所１１のこの面１１． ２はハウジング１の一種のアンダカット部分である。ハウジング１の空所１１への挿入部材１０の形状一体的係合によって組立ブロック５はハウジング１に対して測定方向Ｘに拘束される。それによって組立ブロック５が続いて第１対象物への組立の際にハウジング１を測定方向Ｘに連行し、即ち、ハウジング１は温度変化の際に第１対象物と同様な膨張状態を呈することが保証される。それによってハウジング１は、第１対象物、例えばねずみ鋳鉄から成る機械テーブルの長さ膨張及び長さ収縮に適合させられる。
【００１２】
ハウジング１への組立ブロック５の組立は本発明による例では簡単な方法でハウジング１の端面側端への組立ブロック５の導入によってかつ組立ブロック５の測定方向Ｘへの相対移動による空所１１への挿入部材１０の簡単な係入によって簡単な方法で行われる。
空所１１がシール要素６によって緊塞されたハウジング１の中空空間の外方で形材内に形成される場合に特に有利である。挿入部材１０は面１０． ３を有し、面１０． ３はシール要素６に適合されかつ組立状態においてこれらの面１０． ３はシール要素６と接触しかつこの範囲に緊塞を作用する。挿入部材１０はシール要素６の締付けをも作用し、その際シール要素は挿入部材１０によってハウジング１の面に圧着される。
【００１３】
両面１０． ２及び１１． ２の少なくとも１ つは、測定方向Ｘに対して正確に直角ではなく、図２から明らかなように、幾分傾斜している。例においてハウジング１の面１０． ２は、係入の際にハウジング１の端面側端面と組立ブロック５との間の係入方向に対して横に作用する圧着力を得るために、幾分傾けられる。測定方向Ｘの法線に対する面１１． ２の傾斜角度はθで表されて略１°である。ハウジング１における組立ブロック５の組立中の係入移動の方向は図１及び図２においてＹで表される。この係入移動の間面１０． ２は傾斜面１１． ２に支持され、それによって組立ブロック５はＸ方向でハウジング１の端面に押圧される。
【００１４】
組立ブロック５に追加的に他の挿入部材２０が取りつけられる。この挿入部材２０は同様にハウジング１の空所２１に係入する突出部である。挿入部材１０同様に、挿入部材２０にも面２０． ２がそして空所２１に面２１． ２が設けられて、これらの面は測定方向Ｘに対して横に向きかつ組立ブロック５とハウジング１との間の測定方向Ｘに作用する形状一体的な拘束を保証する。挿入部材２０は図示の例では、ねじ２２を介して組立ブロック５に対して測定方向Ｘに移動されることができるディスクである。ねじ２２の締付けによって両面２０． ２及び２１． ２が互いに圧着されかつ組立ブロック５の端面側面がハウジング１の互いに端面側面に引きつけられる。
【００１５】
挿入部材２０は、リング刃２３を有し、リング刃はハウジング１の空所２１に押し込まれかつ組立ブロック５に支持される。リング刃２３は測定方向Ｘに対して横の組立ブロック５の確実な拘束をも保証する。リング刃２３の角度φ（測定方向Ｘに関して）は、ねじ２２の引き込みの際に組立ブロック５が正しい位置に押圧され、即ち図２に関してＹ方向には角度θのためにハウジング１に対しても強制的に押圧される。追加的にリングディスク２３のハウジング１及び組立ブロック５への進入はアルマイト処理されたハウジング１とアルマイト処理された組立ブロック５との間の電気的接触を作用する。
【００１６】
次の図には図１及び図２と同様な符号を付けられた同様な又は類似した構成部分が表されている。
有利な第２実施例は、図３、図４及び図５に表されている。挿入部材１０の形状一体的な収容のためにハウジング１に空所１１が設けられている。第１実施例との相違として、面１０． ２は測定方向Ｘに対して正確に垂直ではなく、寧ろ幾分傾いている。傾斜角度は、βで表される。このことは、組立ブロック５とハウジング１の両脚部１． １及び１． ２の間に、両脚部１． １と１． ２の相互引き離しが面１１． ２と傾斜した面１０． ２との協働によって阻止される。面１１． ２は同様な傾斜角度βを有し、それによって良好な形状一体性が保証される。
【００１７】
第１実施例とは異なり、他の挿入部材２０が組立ブロック５に一体的に形成されている。挿入部材２０はジョイント２０． ３を介して組立ブロック５に対して測定方向Ｘに移動可能である。ジョイント２０． ３は可撓ジョイントによって形成されており、その際組立ブロック５と挿入部材２０との間にスリット２０． ４が設けられている。組立の際に挿入部材２０はハウジング１の空所２１に係入しかつ両面２１． ２及び２０． ２はねじ２２の操作によって圧着される。両面２１． ２及び２０． ２は測定方向Ｘに作用する形状一体性を形成する。
【００１８】
第２実施例の他の特別な構成は、組立ブロック５に突出部３０が取りつけられており−特に形成されており−、突出部は方向Ｙに対して横に向いた面３０． １を有することにある。この面３０． １はハウジング１の面３１． １と協働する。この面３１． １は同様に方向Ｙに対して横に向いている。これらの面３０． １及び３１． １は組立状態においてＹ方向と反対方向に作用する形状一体性を形成する。Ｙ方向は、空所１１． ２１への挿入部材１０、２０の簡単な係入を可能にするために、組立ブロック５が組立の際にハウジング１に対して移動する方向である。この係入突出部の位置は図３に表されている。図４は組立ブロック５が組立られた状態を示す。
【００１９】
図６は第２実施形態の補完を示す。ハウジング１並びに組立ブロック５は上記の通りである。追加的に組立ブロック５に接触要素３０が取りつけられ、接触要素は測定尺２と組立ブロック５との間の導電的接続を保証する。
測定尺２は一般にハウジング１の面に弾性接着剤層３１によって固定されている。この接着剤層３１は電気的に絶縁されている。測定尺２はガラス又はガラスセラミックから成り、従って電気的に絶縁されている。測定尺２の表面にクロムから成るコード３が付されている。走査ユニット４（図１）は、一般に球軸受又は滑りブッシュを介して測定尺２の表面上に弾性的に支持される。
【００２０】
外部電界並びに球軸受の転がり及び滑りによって測定尺２の表面は帯電し、それによってこの表面と長さ測定装置の他の導電性部分との間の電位差が生じ、この電位差はパルス状の放電に繋がり得る。これらの放電は電気的な走査信号に重ねられ、このことはインクリメンタル測定装置では計数パルス、従って計数誤差又は評価ユニットを妨害する信号に繋がる。
【００２１】
測定尺２の表面のこの帯電を測定尺２の全長に亘って解消するために、クロムから成る層３２が測定尺表面上に付けられ、測定尺表面はコード３のマークを互いに電気的に接続させる。この導電層３２は少なくとも測定尺端で接触要素３０を介して組立ブロック５と導電的に接続される。この接触要素３０は参照電位と導電層３２との電気的接続を形成する、そのわけは導電性組立ブロック５は機械部分に導電的に固定されておりかつこの機械部分は更に参照電位（アース、架台等）に接続されるからである。測定尺２とアルミニウムから成る組立ブロック５との間の導電的接続を形成するために、接触要素３０をアルマイト処理されてない領域で組立ブロック５と接触させることが必要である。このために例えば組立ブロック５に孔３３が設けられ、孔には接触要素３０が挿入される。圧入によって機械的接続並びに同時に導電接続が形成される、そのわけは絶縁されたアルマイト層が孔中で引っ掻かれるからである。接触要素３０はねじ又はリベットによっても組立ブロック５に固定されることができる。
【００２２】
接触要素３０は導電性材料から成る簡単な板材であり、板材は組立ブロック５の組立られた状態で層３２の表面上に弾性的に支持される。
接触要素３０の使用は、非導電性測定尺２が使用可能な場合に特に有利である。測定尺が導電性材料から成りかつ測定尺がハウジング１内に絶縁されて固定されている場合、接触要素３０が有利に使用可能であり、その際測定尺は組立ブロック５と導電的に接続される。
【００２３】
この第２実施例の特に有利な構成は、本発明の他の変形でも使用されることができる。
図７及び図８による第３実施例は、挿入部材１０がねじ止めされた組立ブロック５を備えた長さ測定装置を示す。挿入部材２０は組立ブロック５に一体的に形成されておりかつ空所２１に係入される組立ブロック５と一体的に形成された突出部を有する。挿入部材１０の形態及び空所１１は第１実施例と同様である。
【００２４】
図９及び図１０による第４実施例では挿入部材１０は組立ブロック５にねじ止めされかつその他は第１実施例と同様に実施されている。挿入部材２０は多部分から形成されている。第１部分２０． ４は組立ブロック５に形成されている。この部分２０． ４は測定方向Ｘに見て中間部分２０． ５に形状一体的に係入しかつこの中間部分２０． ５は更に空所２１に形状一体的に結合している。ねじ２４によって中間部分２０． ５がハウジング１に固定される。この実施形態でも測定方向Ｘに対して横に向いた面が、組立ブロック５と組立ブロック５をハウジング１と測定方向Ｘで互いに拘束しかつ固定するハウジング１との間の形状一体性を達成するために、協働する。
【００２５】
図１１による第５実施形態では挿入部材１０は組立ブロック５と一体的に成形されておりかつ空所１１とハウジング１内で上記例に相応して協働する。他の挿入部材２０は組立ブロック５にねじ止めされておりかつ、組立ブロック５をハウジング１に形状一体的に拘束するために、ハウジング１の相応する面１１． ２と協働する、測定方向Ｘに対して横に面２０． ２を備えた突出部を有する。固定のために追加的にねじ２４が設けられることができ、ねじはハウジング１及び挿入部材２０を通って測定方向Ｘに横にねじ込まれる。
【００２６】
図１２及び１３による第６実施形態では既に説明したように挿入部材１０と空所１１とが設けられている。追加的に挿入部材２０から成る固定部が設けられている。挿入部材２０は組立ブロック５に突出部として成形されておりかつ測定方向Ｘに対して横に向いた孔を有する。ハウジング１には相応した孔が設けられており、孔を通って挿入部材２０がねじ２５を介して組立ブロック５と測定方向Ｘに対して横にねじ込まれる。
【００２７】
図１４による第７実施形態では固定部は挿入部材２０を備え、挿入部材２０は組立ブロック５にねじ止めされかつハウジング１の空所２１に形状一体的に係入する。測定方向Ｘに対して横方の固定は面２０． ２及び２１． ２によって行われる。挿入部材１０及び空所１１は他の実施例に相応して形成されている。
測定方向Ｘに対して横に向いたねじ結合部を備えた全ての実施例では、ねじ結合を形状一体的結合によって代替し、その際組立ブロック５、挿入部材１０又は２０、ハウジング１及び中間部分２０． ４又は２０． ５のような結合されるべき部材の測定方向Ｘに対して横に向いた面が協働することは有利である。
【００２８】
全ての例で、ハウジング１の端側端と組立ブロック５との間の確実な緊塞のためにシール材料、例えばシールディスク又はシールリングが使用されることができる。
全ての実施例では、ハウジング１に空所１１、２１のみを設けることが有利である。それによってハウジング１としてコストの安い形材が使用されることができ、形材は必要な測定長さに相応して簡単に切断されかつ続いて簡単な方法で空所１１、２１に挿入される。この措置によって、走査ユニット４が端面側で容易に挿入されることも保証される。同様に走査ユニット４の簡単な交換も可能である。
【００２９】
図示しない方法で組立ブロック５への組立開口９の代わりに、他の組立可能性が考慮されることができる。例えば、ドイツ特許明細書３５３０７７６号に記載されたような形状一体性が可能である。長いハウジング１では、他の固定個所を設けることもできる。これらの固定個所は、温度変化の際にハウジング１が第１対象物（機械テーブル）の膨張に追従することを保証するために、形状一体的に形成されるべきである。ハウジング１の長さ膨張に沿ったこの形状一体的な結合は測定方向Ｘに平行に作用する。各固定個所は円錐受け部に係入する球面状に湾曲した表面から成ることができる。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例による長さ測定装置である。
【図２】図１による長さ測定装置の断面図である。
【図３】第２実施例による長さ測定装置である。
【図４】図３による長さ測定装置の組立中の断面図である。
【図５】図３による長さ測定装置の組立終了状態の断面図である。
【図６】本発明による長さ測定装置の、接触要素を備えた第２実施例の図である。
【図７】第３実施例による長さ測定装置である。
【図８】図７による長さ測定装置の断面図である。
【図９】第４実施例による長さ測定装置である。
【図１０】第４実施例による長さ測定装置の断面図である。
【図１１】第５実施例による長さ測定装置の断面図である。
【図１２】第６実施例による長さ測定装置である。
【図１３】図１２による長さ測定装置の断面図である。
【図１４】第７実施例による長さ測定装置である。
【符合の説明】
１ ハウジング
２ 測定尺
４ 走査ユニット
５ 組立ブロック
１０ 挿入部材
１１ 空所
２０ 挿入部材
２１ 空所
Ｘ 測定方向

Claims (7)

1. 管状ハウジング（１）の内方に配設され、測定方向（Ｘ）に向いた測定尺（２）とハウジングの内方の、測定尺（２）の走査のための縦移動可能な走査ユニット（４）とを備えた長さ測定装置にして、ハウジング（１）の端面側端の各々は組立ブロック（５）によって閉鎖されており、組立ブロックによってハウジング（１）が測定されるべき対象物に固定可能である、前記長さ測定装置において、
   組立ブロック（５）に少なくとも１ つの挿入部材（１０、２０）が固定されており又は形成されており、挿入部材はハウジング（１）の空所（１１、２１）内に係入しておりかつその係入によって組立ブロック（５）はハウジング（１）に対して測定方向（Ｘ）に形状一体的に拘束されており、
   その際挿入部材（１０）が空所（１０． １）を備えた突出部を有し、空所によって測定方向（Ｘ）に対して横に向いた面（１０． ２）が形成されており、この面はハウジング（１）の空所（１１）の同様に測定方向（Ｘ）に対して横に向いた面と形状一体的に協働し、そして
   ハウジング（１）の空所（１１）が測定方向（Ｘ）に対して横に向いていて、ハウジング（５）に組立ブロック（５）を組付ける際に挿入部材（１０）の測定方向（Ｘ）に対して横に向いた案内を形成することを特徴とする前記長さ測定装置。
2. ハウジング（１）が測定方向（Ｘ）に向いたスリット（８）を有しかつスリット（８）の両側にハウジング（１）の脚部（１． １、１． ２）が延びており、更に各脚部（１． １、１． ２）に測定方向（Ｘ）に対して横に向いた空所（１１）が設けられており、空所には組立ブロック（５）のそれぞれ１つの挿入部材（１０）又は共通の挿入部材（１０）の１つの領域が形状一体的に係入しており、その際脚部（１．１，１．２）の開脚を阻止するために、形状一体性は測定方向（Ｘ）に並びに少なくともこれに対して横に向いた方向に作用する、請求項１に記載の長さ測定装置。
3. 両面（１０． ２、１１． ２）の少なくとも１ つが測定方向（Ｘ）の法線に対して小さい角度（θ）傾いており、その傾きは、両面（１０． ２、１１． ２）の協働作用による挿入部材（１０）の係止の際に組立ブロック（５）が端面側で緊塞されたハウジング（１）の面に圧着されるような傾きである、請求項１に記載の長さ測定装置。
4. 複数の挿入部材（１０、２０）が、ハウジング（１）の空所（１１、２１）に形状一体的に係入する組立ブロック（５）に設けられており、
   挿入部材（２０）の１つが組立ブロック（５）に測定方向（Ｘ）に移動可能又は旋回可能に支承されておりかつ挿入部材（２０）の移動によって組立ブロック（５）とハウジング（１）との間で測定方向（Ｘ）に作用する締付けが行われる、請求項１に記載の長さ測定装置。
5. 組立ブロック（５）に、測定尺（２）と組立ブロック（５）との間の電気的接触を構成する導電性接触要素（３０）が取りつけられており、そして接触要素（３０）が測定尺（２）の導電性表面に弾性的に当接する弾性部材である、請求項１から４までのうちのいずれか１つに記載の長さ測定装置。
6. 測定尺（２）を備えた管状のハウジング（１）を有する長さ測定装置の組立方法において、
   組立ブロック（５）が後続する方法ステップによりハウジング（１）の端面側開口に組みつけられること、及び組立ブロック（５）に取りつけられた挿入部材（１０、２０）の測定方向（Ｘ）に対して横に向いた空所（１１、２１）への係入及び測定方向（Ｘ）に対して横方への組立ブロック（５）の移動を特徴とする、前記組立方法。
7. 測定方向（Ｘ）に対して横方への組立ブロック（５）の移動の間組立ブロック（５）に取りつけられた接触要素（３０）が測定尺（２）の表面と導電的に接触することになる、請求項６記載の方法。

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