JP4677170B2

JP4677170B2 - 位置測定装置

Info

Publication number: JP4677170B2
Application number: JP2002528772A
Authority: JP
Inventors: ミッターライター・ヨハン
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: ES2320855T3; WO2002025218A1; US20040030529A1; DE10046818B4; EP1330631A1; JP2004509347A; DE50114705D1; ATE422662T1; US6941240B2; DE10046818A1; EP1330631B1

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による位置測定装置に関する。
【０００２】
この様式の位置測定装置は、ドイツ連邦共和国特許第４３１７０２２号明細書から公知である。位置調節部材が、ねじの様式で、減速機構のレバーに作用し、且つ走査ユニット４を減速するというやり方で、目盛円板に対する走査ユニットの位置は、調節装置の位置調節部材を用いて調節される。この位置調節運動は、この調節装置の曲げ関節部を中心にした旋回運動である。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第２８４４０６６号明細書およびドイツ連邦共和国特許第４００１８４８号明細書により、位置調節は、同様に、走査ユニットを曲げ関節部を中心にして旋回するレバーを介して行われる。
【０００４】
しかし実際上は、測定具現体（Massverkoerperung）に対する走査ユニットの直線的な位置調節運動が、例えばヨーロッパ特許公開１５８０６６号明細書において説明されているように要求される。４つの空間的に相対して移動されて設けられた、角度測定装置の走査ユニットの光バリアーを調節するために、この走査ユニットは、長手孔を介して半径方向において摺動可能である。この半径方向の摺動は、そこで、平行移動と称され、且つ２つの長手孔を介して行われる。しかしこれに伴って、微調節は、可能ではない。
【０００５】
従って、本発明の課題は、調節装置を有する位置測定装置を提示することであり、この調節装置によって、走査ユニットは、測定具現体に対して、高い精確さで直線的に調節され得る。
【０００６】
この課題は本発明に従い、請求項１の特徴を有する位置測定装置によって解決される。
【０００７】
本発明によって達せられる利点は、走査ユニットが、簡単な装置によって、高い精確さで直線的に調節され得ることにある。位置調節部材の位置調節運動は、直線的な走査ユニットの位置調節運動に、減速されて伝達され、これによって、微細な調節が可能になる。更に、僅かの構造容積が、実現される。
【０００８】
有利な実施形態は、従属請求項において提示されている。
【０００９】
次に、実施例に基づいて、本発明を更に詳しく説明する。
【００１０】
図１による角度測定装置は、目盛円板１から成り、この目盛円板が回転軸線Ｄを中心にして回転可能に支承されている。この目盛円板１は、測定具現体として、インクリメンタルな角度目盛２を担持し、この角度目盛の目盛線が、半径方向に整向されている。ステーター３に対して、この目盛円板１の回転位置を測定するために、走査ユニット４が、このステーター３に調節可能に固定されている。この走査ユニット４は、公知の方法で、構成されており、従って、図１において、説明のために、ただこの走査ユニット４の走査格子５だけが図示されている。
【００１１】
走査ユニット４は、調節装置１０の担持体１６に装着されている。この調節装置１０は、当接面１１．１０および１２．１０を有する２つのレバー（Hebel）１１および１２を備えている。この当接面１１．１０および１２．１０は、公知の方法（ドイツ連邦共和国特許第３２２８５０７号明細書）で、目盛円板１に対して走査ユニット４を設けるために使用される。この目的で、この目盛円板１が支承されているステーター３に、回転軸線Ｄに対して同心的に指向する心合わせカラー部６が設けられており、この心合わせカラー部に、この調節装置１０が、当接面１１．１０および１２．１０によって接触されている。この心合わせカラー部６の直径は、許容差に左右されており、従って、この走査ユニット４の半径方向の位置は、この心合わせカラー部６によって、常に要求に適合するとは限らない。この心合わせカラー部６の直径許容差を補償するために、この走査ユニット４は、もっぱら半径方向に、回転軸線Ｄ（Ｒ方向）に対して一直線に並んで変化無しに、直線状に位置調節されねばならない。この直線状の位置調節は、調節装置１０によって行われ、且つこのことを図２に基づいて更に説明する。
【００１２】
図２において拡大して図示されているように、調節装置１０は、対称的に構成された、２つのレバー１１および１２を有するレバー伝動機構から成り、このレバー伝動機構が、共通の位置調節部材１３によって、それぞれに、曲げ関節部１４、１５を中心にして旋回可能である。これら曲げ関節部１４、１５は、走査ユニット４の担持体１６とこれらレバー１１、１２との間で設けられており、且つ、弱い部分の関節部（Schwachstellengelenken）の様式で形成されており、従って、この調節装置１０は、１つの部材から成るように製造されている。
【００１３】
それぞれの両方のレバー１１、１２は、曲げ関節部１４、１５を出発点とする短いレバーアーム１１．１、１２．１、および比較的に長いレバーアーム１１．２、１２．２を有している。これら両方の比較的に長いレバーアーム１１．２、１２．２に、共通の位置調節部材１３が作用し、この位置調節部材によって、これら両方の比較的に長いレバーアーム１１．２、１２．２は、逆方向に曲げ関節部１４、１５を中心にして旋回される。これら短いレバーアーム１１．１、１２．１に、当接面１１．１０、１２．１０が、形成されている。この位置調節部材１３の運動は、両方のレバー１１、１２を介して、減速されて、両方の当接面１１．１０、１２．１０の逆方向に整向された運動に変換される。この当接面１１．１０、１２．１０が、心合わせカラー部６と接触状態を保持されることによって、担持体１６、およびこれに伴い走査ユニット４は、位置調節部材１３を操作した場合、直線状に半径方向Ｒにおいて移動する。
【００１４】
両方のレバーアーム１１．２、１２．２が、位置調節部材１３が作用する共通の横桁１７を介して互いに結合されている場合、特に有利である。この横桁１７は、両方の長いレバーアーム１１．２、１２．２を、１つの部材から成るように互いに結合し、且つ、曲げビームもしくは変形部材として形成されている。この横桁１７の中央において、ねじ１３の様式の位置調節部材が作用し、且つ、この横桁１７を半径方向Ｒにおいて撓曲する。その際に、このねじ１３は、担持体１６に支持される。横桁１７の撓曲は、横桁１７の短縮、およびこれに伴い両方のレバー１１および１２の旋回を、反対の方向にそれぞれに同じ道程だけ誘起する。レバー１１、１２に対して旋回運動を導入するために、この横桁１７と、比較的に長いレバーアーム１１．２および１２．２との間で、それぞれ１つの曲げ関節部１８、１９が設けられている場合は、有利である。
【００１５】
走査ユニット４の半径方向の位置が、レバー１１、１２および曲げ関節部１４、１５から成る減速機構を有する調節装置１０によって、正確に調節されている場合、この走査ユニットの半径方向の位置は、図示されていない固定部材を介して、ステーター３に固定される。図２において、概略的に、このために設けられた固定穿孔７、８が図示されている。
【００１６】
調節装置１０によって、走査ユニット４の位置調節は、半径方向Ｒに対して横方向にも可能である。この目的で、更なる位置調節部材９が設けられており、この位置調節部材は、両方の比較的に長いレバーアーム１１．２、１２．２の１つのレバーアームに作用し、且つ、これら比較的に長いレバーアームを、半径方向Ｒに対して横方向に変位させる。この実施例は、図３において図示されている。
【００１７】
図２および３において、レバー１１、１２は、変位されていない状態において、実線で、且つ変位された状態、即ち調節された位置において破線で図示されている。
【００１８】
変形部材の様式における横桁１７に対して選択的に、両方のレバー１１、１２の連結は、図４による位置調節部材１３０によって形成される。これら両方のレバー１１、１２を逆方向の旋回するために、これらレバーは、共に、ねじ１３０を介して結合されている。このねじ１３０を回転する際、これら両方のレバー１１、１２は、逆方向に、同じ道程だけ移動する。
【００１９】
両方のレバー１１、１２の内のただ１つのレバーだけが、旋回されるべき場合、ねじ１３０は、ステーター３（ステーター３は、図３において図示されている）の１つの部分、または担持体１６に支持されねばならず、このことは、固定リング３０によって示唆されている。
【００２０】
図３による位置調節部材１３は、示されていない方法で、ねじの代わりに、偏心輪であっても良く、この偏心輪の偏心的な表面が、横桁１７を撓曲するために、この偏心軸と接触状態にあり、または、ただ１つのレバー１１、１２を変位するために、この偏心軸と接触状態にある。図４による実施例の場合、この両方のレバー１１、１２の逆方向の変位は、同様に、キーによっても達せられ、このキーが同時に両方のレバー１１、１２に作用する。
【００２１】
これまで説明された実施例において、調節する場合に、走査ユニット４を有する調節装置１０全体は、心合わせカラー部６に対して追従しなくてはならない。以下に説明される実施例において、この調節装置１０は、固定の部材２０を介して、強固にステーター３に固定され、且つ、この走査ユニット４が、調節装置１０のこの固定の部材２０に対して調節される。この目的で、この当接面１１．１０および１２．１０を有する調節装置１０は、心合わせカラー部６に整向され、且つ固定されている。このステーター３に固定するために、固定穿孔２７、２８が設けられている。
【００２２】
走査ユニット４の担持体１６は、減速機構を介して、既に述べた実施例に類似して、固定の部材２０に対して半径方向Ｒにおいて調節可能である。同様に作用する部材は、全ての実施例において、同じ参照符号を備えている。
【００２３】
減速機構は、他方また、鏡対称的に構成された、２つのレバー１１、１２を有するレバー装置（Hebelanordnung）から成り、これらレバーが、位置調節部材１３を用いて反対側に旋回可能である。これらレバー１１、１２は、曲げ関節部１４、１５を介して、固定の部材２０に枢着されており、且つ、共通の横桁１７を介して互いに結合されている。この横桁１７は、他方また、変形部材であり、この横桁の中央に位置調節部材１３が作用している。この変形部材の中央の撓曲の際、両方のレバー１１、１２の共通の結合部が短縮し、このことは、両方のレバー１１、１２の変位を、同じ道程だけ反対の方向に誘起する。その際に、この位置調節部材１３は、ステーター３に、または図６による担持体１６に支持可能である。
【００２４】
両方のレバー１１、１２の旋回運動は、走査ユニット４を有する担持体１６上に、減速されて伝達される。この長いレバーアーム１１．２および１２．２によって形成される旋回運動は、短いレバーアーム１１．１および１２．１に伝達される。この更なる伝達は、それぞれ１つの、突き押し棒（Schubstnge）の様式の連接棒２１、２２を用いて行われ、この連接棒が、一方では短いレバーアーム１１．１、１２．１に、および他方では担持体１６に固定されている。それぞれの連接棒は、一方では短いレバーアーム１１．１、１２．１に曲げ関節部２３、２４を介して、および他方では担持体１６に関節部２５、２６を介して固定されている。これら連接棒２１、２２は、両方のレバー１１、１２の旋回運動を、担持体１６の直線状の位置調節運動に、もっぱら半径方向Ｒにおいて伝達する。従って、この走査ユニット４は、関節部２５、２６の様式の両方の固定部位を介して、レバー装置１１、１２および連接棒２１、２２と連動されている。これらレバー１１、１２の旋回運動は、これら連接棒２１、２２によって、これら両方の固定部位の平行移動に変換される。
【００２５】
図５および６による調節装置は同様に、図３において図示されているように更なる位置調節部材９がただ両方のレバー１１、１２の内の１つのレバーにだけ作用するというやり方で、付加的に半径方向Ｒに対して横方向において、走査ユニットの調節を可能にする。
【００２６】
調節が行われた後、走査ユニット４は、ステーター３に固定され、この目的で、担持体１６に固定穿孔７、８が設けられている。
【００２７】
図４による実施例に類似して、両方のレバー１１、１２は、同様に、共通のねじ１３０を介して、図７において図示されているように、互いに連結され得る。
【００２８】
全てのレバー１１、１２および減速機構の曲げ関節部１４、１５、１８、１９、および２３から２６までが、共通の平面内に存在し、且つ１つの部材から成るように形成されている場合、特に有利である。これら曲げ関節部１４、１５、１８、１９、および２３から２６までの回転軸線は、互いに平行に整向されている。
【００２９】
本発明による装置は、同様に、走査ユニットを、例えば角度目盛２と走査格子５との間で走査距離を調節するために、他の直線的な運動方向に調節することのために使用可能である。更に、本発明は、記載された角度測定装置に限定されない。測定具現体は、目盛円板１の代わりに、ただ扇形だけであっても、または直線的なスケールであっても良い。この測定具現体は、光電子的に、容量的に、磁気的に、または誘電的に走査可能に形成され得る。目盛りは、インクリメンタルな周期的な目盛り、またはアブソリュートな単一トラックのまたは多重トラックのコード化部であって良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】調節装置を有する角度測定装置の平面図である。
【図２】図１による調節装置を拡大して図示した図である。
【図３】他の調節状態における調節装置の図である。
【図４】調節装置の第２の実施形態の図である。
【図５】調節装置の第３の実施形態の図である。
【図６】調節装置の第４の実施形態の図である。
【図７】調節装置の第５の実施形態の図である。

Claims

位置測定装置であって、この位置測定装置が、
− 測定具現体（２）を有し、
− この測定具現体（２）を走査するための走査ユニット（４）を有し、
− この測定具現体（２）に対して走査ユニット（４）の位置を調節するための位置調節部材（１３、１３０）を備える調節装置（１０）を有し、その際、この位置調節部材（１３、１３０）と走査ユニット（４）との間に、減速機構が設けられており、この減速機構が、この位置調節部材（１３、１３０）の位置調節運動を、この走査ユニット（４）のより小さな位置調節運動に変換するように構成されている、
様式の上記の位置測定装置において、
− 減速機構は、複数のレバー（１１、１２）を備え且つ曲げ関節部（１４、１５、１８、１９、２３、２４、２５、２６）を備える、レバー装置を有し、
このレバー装置が、位置調節部材（１３、１３０）の位置調節運動を、測定具現体（２）に対して、走査ユニット（４）の直線的な位置調節運動に変換するように構成されている、
ことを特徴とする位置測定装置。
上記レバー装置が、２つのレバー（１１、１２）を備えること、および、
位置調節部材（１３、１３０）は、同時に、上記２つのレバー（１１、１２）に作用し、且つこれら両方のレバー（１１、１２）のそれぞれのレバーが、それぞれに、曲げ関節部（１４、１５）を中心にして旋回可能に支承されていることを特徴とする請求項１に記載の位置測定装置。
両方のレバー（１１、１２）は、横桁（１７）を介して互いに連結されており、この横桁に、共通の位置調節部材（１３）が作用し、その際、位置調節部材（１３、１３０）の操作において、これら両方のレバー（１１、１２）が逆方向に旋回可能であるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の位置測定装置。
横桁（１７）は、変形部材であり、この変形部材が１つの部材から成るように両方のレバー（１１、１２）に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の位置測定装置。
調節装置（１０）は、相互に間隔をおいた当接面（１１．１０、１２．１０）を有し、これら当接面によって、走査ユニット（４）が、測定具現体（２）に対して整向可能であること、および、
これら当接面（１１．１０、１２．１０）が、上記複数のレバー（１１、１２）を備えるレバー装置を介して、共通の位置調節部材（１３、１３０）を用いて位置調節可能であるように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の位置測定装置。
測定具現体は、角度目盛（２）であり、この角度目盛が、ステーター（３）に回転軸線（Ｄ）を中心にして回転可能に支承されており、且つ、このステーター（３）に、この回転軸線（Ｄ）に対して同心的に位置している心合わせカラー部（６）が設けられており、この心合わせカラー部に、調節装置（１０）が、２つの当接面（１１．１０、１２．１０）を用いて当接し、且つ、レバー装置が、位置調節部材（１３、１３０）と当接面（１１．１０、１２．１０）との間に、これら当接面（１１．１０、１２．１０）を変位するために設けられていることを特徴とする請求項５に記載の位置測定装置。
レバー装置は、２つのレバー（１１、１２）を備え、これらレバーが、位置調節部材（１３、１３０）の調節によって、それぞれに、曲げ関節部（１４、１５）を中心にして逆方向に旋回可能であり、その際、曲げ関節部（１４、１５）の内の１つの曲げ関節部が、それぞれに、走査ユニット（４）とこれらレバーの内の１つのレバー（１１、１２）との間に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の位置測定装置。
両方のレバー（１１、１２）のそれぞれのレバーは、曲げ関節部（１４、１５）を出発点とする短いレバーアーム（１１．１、１２．１）、および曲げ関節部（１４、１５）を出発点とする長いレバーアーム（１１．２、１２．２）を有し、その際、この長いレバーアーム（１１．２、１２．２）に位置調節部材（１３、１３０）が作用し、且つ短いレバーアーム（１１．１、１２．１）に当接面（１１．１０、１２．１０）の内の１つの当接面が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の位置測定装置。
調節装置（１０）は、固定の部材（２０）を有し、この固定の部材に走査ユニット（４）が、関節部（２５、２６）を介して調節可能に連結されており、且つこの走査ユニット（４）におけるこれら関節部（２５、２６）が、レバー装置を介して、互いに平行に摺動可能であるように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の位置測定装置。
レバー装置は、２つのレバー（１１、１２）から成り、その際、それぞれ１つのレバー（１１、１２）が、走査ユニット（４）の関節部（２５、２６）の内の１つの関節部に作用し、且つこれら両方のレバー（１１、１２）が、位置調節部材（１３、１３０）を介して、共に旋回可能であるように構成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。
両方のレバー（１１、１２）は、連接棒（２１、２２）と連結されており、この連接棒が、これらレバー（１１、１２）の旋回運動を、走査ユニット（４）の関節部（２５、２６）の平行運動に変換するように構成され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。
連接棒（２１、２２）は、それぞれに、関節部（２５、２６）を介して、走査ユニット（４）に連結されており、且つ他の関節部（２３、２４）を介して、レバー（１１、１２）に連結されていることを特徴とする請求項１１に記載の位置測定装置。