JP4832710B2 - 測長機を組付けるための方法、および相応する測長機 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、測長機を組付けるための方法、および相応する測長機自体に関する。
【０００２】
この様式の測長機は、例えば、自動化技術における、または検査装置のための直線状の変位測定機器として用いられる。非常に多くの場合において、測長機は、工作機械においても使用される。そこでは、移動台の位置が、相対的に機械固定台に対して、高い精度でもって測定されねばならない。この目的のために、例えば、測定具現体（スケール）を備えるケーシングは、強固に、この機械固定台とねじ止めされ、且つ、この測長機の走査ユニットが、工作機械の可動の移動台と結合される。
【０００３】
たびたび、測長機は、前もって組付けられたユニットとして供給され、このことは、スケールおよび測定方向に沿って可動の走査ユニットが、一緒に１つのケーシング内に入っていることを意味する。この構造様式における測長機は、閉鎖形測長機、もしくはケース収納形測長機と称される。しかしまた、いわゆる開放形測長機が存在し、この開放形測長機において、走査ユニットおよびスケールは、別個に供給される。両方の場合において、ケーシングもしくはスケールは、測定方向に対して可能な限り精確な平行性でもって、担持体の上、例えば工作機械に、整向され、且つ固定されねばならない。
【０００４】
以下において、測長機は、閉鎖形測長機と同様に、開放形測長機も、意味する。従って、本発明によって、単にスケールだけか、走査ユニットを有するスケールか、ケーシング内のスケールおよびこのケーシング内に格納された走査ユニットが、整向され、且つ組付けられる。
【０００５】
この様式の測長機の測定精度の絶え間ない改善によって、相応して適合される組付け精度は、従来の技術による測長機の整向に関連して、ますます費用と労力がかかるようになっている。±５μｍまたはそれ以下の測定精度は、この様式の測長機において、今日では、全く一般的である。例えば工作機械における、組付け作業の間の、この相応する正確な機器の調節のための時間の消費は、従って相対的に著しい。従って、組付けもしくは調節工程自体は、特に比較的に長い測長機の場合に、個別の組立技師にとって、非常に扱い難く困難である。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９９１４３１１号明細書において、方法および装置が開示され、これは、スケールまたはスケール担持体を組付けるために、相応する機械部材上で使用されねばならない。このスケールの整向の終了の前の意図しない粘着接触が、回避されるために、この明細書において、スペーサが提案され、従って、このスケールは、このスケールがこのスケールの土台と接触する前に、最終的に整向される。
【０００７】
ドイツ連邦共和国特許第３７１５９０８号明細書において、磁気保持具または吸盤を有する可撓性のスケールは、測定されるべき対照物に固定される。この相対的に容易に解離され得る固定装置は、同様に、測定工程の間でさえも使用される。この発明の場合、この方法において、何のスケールの耐久性のある正確な固定も可能ではないことは、欠点である。
【０００８】
ヨーロッパ特許公開０９２２９２７号明細書に関しても、前記の事柄と同じことが言え、この明細書の場合、測定工程のために、磁気的な固定装置が、測定されるべき対象物に設けられている。同様にそこでは、長手スケールは、測定対象物と耐久性の無い接触状態にあり、且つ、相対的に僅かの要求が、測定精度に与えられている。
【０００９】
従って、本発明の根底をなす課題は、測長機を組付けるための方法を提示することであり、この方法によって、この測長機もしくはスケールの簡単な且つ精確な整向が、この担持体上で可能となる。更に、容易な取扱いおよび広範な使用によって特徴付けられる測長機が提供されるべきである。
【００１０】
この課題は、請求項１による方法、および請求項６による装置によって解決される。
【００１１】
有利な実施形態は、従属の請求項において与えられる。
【００１２】
組付けを容易にするために、いわゆる組付け部材が使用され、これら組付け部材は、測長機と、担持体例えば工作機械の機械固定台との間で、引力を作用する。上述の担持面が垂直方向に配設されている場合に関しては、付着摩擦力（Haftreibungskraft）が与えられ、この付着摩擦力は、引力と相応する摩擦係数による積に相応する。傾斜した、または水平方向の面の場合、全引力と並んで、同様に重量の力も、正または負の符号を有する、与えられた担持面傾斜に相応して、総和法線力（Summennormalkraft）を設定するために考慮されるべきことは、顧慮されねばならない。本発明により、全ての組付け部材の引力の合計は、一方ではこの測長機が組込み状態において、担持体の表面に付着し、他方では更に、この機器（測長機）の摺動可能性が調節の目的のために可能であるように量定される。このことは、測長機が、可能な限り手動でもって、この担持体表面上で摺動され且つ整向され得ることを意味する。
【００１３】
その後、全システムの耐久性のある使用のために、測長機が、例えば、ねじ結合によって、強固に担持体と結合されることは不可欠である。
【００１４】
この状態において、この機器は、不用意に、もしくは損傷を伴うこと無しに、調節の解除はされない。
【００１５】
組付け部材として、特に磁石が適している。永久磁石の使用は、有利である。何故ならば、ここで、電磁石と比較して、電気的な補助エネルギーを必要としないからである。何の組付け磁石を取外しも組付けの終了後の行われない、１つの実施形態が使用される場合には、電磁的な解決策も有利である。何故ならば、この場合、測長機の作動の間に、例えば工作機械において、不都合な金属切削くずの引寄せを引き起こす、何の磁力も存在しないからである。この同じ理由から、本発明の１つの実施形態において、永久磁石の配設が行われ、この配設において、磁石は、この磁石の、担持体の方を向いた側面に至るまで、完全に、この測長機の鋼製ケーシングによって囲繞されている。この担持体と磁石との間の磁気的な短絡によって、外方へと向かう磁界の大きさは、最低限に抑えられる。
【００１６】
本発明の他の実施形として、担持体に測長機を暫定的に固定するための組付け部材として、吸盤を使用することが提示される。これら吸盤は、単にこの吸盤の押付けによってだけか、それとも、能動的に例えば適当な伸展装置によってか、または圧縮空気による支援のもとで作用される。
【００１７】
比較的に短い測長機において、組付け部材は、有利には、この測長機の両方の端部片に存在している。しかしまさに長い測長機においては、比較的に多数の組付け部材が、この測長機の全長にわたって測定方向において相互に離間して配設されている場合、有利である。
【００１８】
次に、図に基づいて本発明の実施例を詳しく説明する。
【００１９】
これら図において、構造部品群の一部であり、または同じ機能有している部材は、同一の参照符号の第１の符号によって、統合されている。
【００２０】
図１ａから１ｃまでは、基本的に、方法過程を説明するための役目を果たす。走査ユニット１．１、端部片１．２、およびケースに入れられた長手スケール１．３から成る測長機１は、担持体に、この場合においては、工作機械の機械固定台２に組付けられるべきである。その際に、この測長機１の整向方向Ｙは、目標方向Ｘに対して可能な限り平行であることに留意されるべきである。この目標方向Ｘは、この工作機械の移動可能な移動台３の案内方向に相応する。
【００２１】
図１ａは、第１の組付けステップにおける、測長機１の状態を示している。状況を明確化するために、最適な目標方向Ｘからの、実際上の整向方向Ｙの差異は、誇張されて図示されている。この第１の組付けステップにおいて、この測長機１は、精確な測定手段無しに、最初の接近において、目標方向Ｘに対して平行に、垂直方向の偏平な機械固定台２の面において、付着摩擦状態にされる。この組付けステップの後、この測長機１は、手動の支援無しに、機械固定台２に付着している。ねじ４の雄ねじと穿孔１．５の内側直径との間の遊隙が、十分大きい場合には、この第１の組付けステップにおいてだけでもう、これらねじ４は、これら穿孔１．５を通って、緩くねじ込まれる。それらによって必要な付着摩擦状態が得られる手段を、後に、図２ａから７ｂまでに基づいて説明する。
【００２２】
次いで、図１ｂに図示された第２の組付けステップにおいて、容易に、測長機１の正確な整向は、必要な測定手段によって行われる。この測長機１が、組立技師の助力無しに機械固定台２に付着しており、且つそれにも拘らず比較的に容易に手動で摺動可能（位置移動可能）であることによって、迅速な、且つ非常に精確な調節は可能である。この整向において、何の不都合な機械的な負荷も、測長機１に対して生じることは無い。何故ならば、不適切な組付け、例えばこの既にねじで留められた測長機１の打撃による整向は、この方法によって排除されるからである。もちろん、この測長機１と機械固定台２との間で、摺動可能性を容易にするために、もしくは、いわゆるスリップ−スティック効果（Slip-Stick-Effekten）を回避するために、潤滑または滑動剤（手段）が設けられても良い。穿孔１．５は、この機械固定台２における測長機１の正確な整向の後での最終的な固定のための、ねじ４の収容部の役目を果たす。この測長機１の摺動において、同様に、これら測長機１における穿孔１．５が、機械固定台２における雌ねじ２．１を有する相応する穿孔を覆うことにも、留意されねばならない。・これら穿孔１．５は、通常は、それに所属のねじ４の雄ねじの直径より、多少より大きな内側直径を有している。このようにして、整向を可能にするために、十分な遊隙が得られ、組付けの際に穿孔される必要はない。
【００２３】
図１ｃにおいて、最後の組付けステップが、図示されている。調節が完了した後、例えば０．１°より小さな目標方向Ｘからの実際の方向Ｙの差異の場合に、測長機１は、機械固定台２に、強固に且つ不動にねじ４によって固定される。この状態において、走査ユニット１．１は、目標方向Ｘ、即ち移動台３の走行方向に対してほぼ平行に移動され得る。
【００２４】
図２から７までにおいて、それぞれ１つの測長機１のケーシングの端部片１．２が、図示されている。これら端部片１．２は、残りのケーシングのように、しばしば、アルミニウム、即ち非強磁性の材料から製造されている。
【００２５】
図２ａおよび２ｂは、その場合、組付け部材が永久磁石５．１１である配設を示している。この場合には、機械固定台２は、強磁性の材料、例えば鋼鉄から成っている。必要の場合には、引力を強化するために、特にアルミニウムケーシングが設けられている場合、これら永久磁石５．１１は、ヨーク板金（Rueckschlussblech）５．１２を後ろに置くことができる。磁石は、例えば、このヨーク板金５．１２上に貼り付けられ、または、このヨーク板金５．１２に対する磁石の引力が、固定のために役立てられる。この場合に、このヨーク板金５．１２は、分離することができないように、粘着によって、このケーシングと結合されている。
【００２６】
組付け部材が、組付け作業の間、コントロール不能でなく、測長機１から解離もしくは離反するように、これら組付け部材が構成されていることは、全ての実施形態に関して、原理的に有利である。
【００２７】
組付け部材として磁石が使用される場合には、有利には、これら磁石は測長機１のケーシング内に、これら磁石の表面が、この測長機１の表面に対して、同一平面上に、または多少後方に下げられているように埋め込まれる。この構造様式によって、この測長機１および機械固定台２の相応する面が、全ての組付け段階において接触の状態にあることは達成される。この測長機１が、両方の可能な取付け面１．７において、本発明による方法によって、組付けられ得るために、これら組付け部材は、図２から４まで、並びに７による実施例において、測長機１の断面の中心に対して、対称的に、特に点対称的に設けられており、もしくは配設可能である。
【００２８】
図３ａおよび３ｂは、１つの実施形を示しており、この実施形において、組付け部材は、相応するヨーク板金５．１２を有する取外し可能な永久磁石ユニット５．１として、構成されている。これら永久磁石５．１１およびヨーク板金５．１２が、十分に、脱落に対して守るために、この場合、測長機１の端部片１．２内においてアンダーカットされた切欠き部１．４が設けられており、これら切欠き部１．４は、これらヨーク板金５．１２のための案内部の役目を果たす。これら永久磁石ユニット５．１の引抜きを容易にするために、このヨーク板金５．１２は、一方の端部において、適当に湾曲されている（図３ｂの部分正面図において、このヨーク板金５．１２が、一方の端部において、図示面から突出している）。この取外された永久磁石ユニット５．１は、他の組付けされるべき測長機１において、再び使用され得る。
【００２９】
図４ａおよび４ｂは、１つの実施形態を示しており、この実施形態において、機械固定台２が、例えば花崗岩または重合体コンクリートのような、非強磁性の材料から成っている。この場合、機械固定台２内に、永久磁石２．２が埋め込まれ、この永久磁石は、次いで、測長機の強磁性の挿入体５．３によって、相互作用の状態にある。もちろん、この非強磁性の機械固定台２内において、相応する磁気的に引き寄せる反応部材、例えば鋼板金帯状部材が設けられている場合、これら挿入体は、この測長機１内に永久磁石として、図２および３と同じように構成されることは可能である。
【００３０】
これまでに示された実施形態に対して選択的に、図５ａおよび５ｂにおいて、１つの配設が図示されており、この配設の場合、それぞれ１つの馬蹄形の永久磁石５．１１が、端部片１．２を囲繞している。機械固定台２と永久磁石５．１１との間の磁気的な引力によって、この永久磁石５．１１と端部片１．２との間の、支えとなる摩擦結合が形成する。この摩擦結合は、摩擦係合が、調節工程の間の摺動運動においても解離しないほどに高い負荷能力を有している。組付けが行われた後、これら永久磁石５．１１は、簡単な方法で、再び引離される。
【００３１】
図６ａおよび６ｂにおいて、１つの実施形が図示されており、この実施形において、磁気的なピン５．２が、測長機１の端部片１．２の補助穿孔１．６内に挿入される。この実施形は、この実施形の簡単な構造によって特徴付けられる。図５における実施形とは対照的に、この場合、永久磁石５．１１と端部片１．２との間の形状一体的な力伝達が与えられている。同様にこの場合、測長機１が、本発明による方法の後に、両方の可能な取付け面１．７において、機械固定台２に固定される。この磁気的なピン５．２は、この磁気的なピンが、組付け作業において、脱落することが無いほどの機能を持っているべきである。製造費用の観点から、この示された実施形態は、このピン５．２が、適当に動きの重い嵌め合わせによって保証されているこの実施形態において、特に有利である。選択的にこの目的のために、軸線方向の固定のために、同様に、このピン５．２の挿入の際にこの補助穿孔１．６の壁に対して押圧される合成物質部材、または、適当なねじ山が、設けられている。
【００３２】
図７ａおよび７ｂにおいて、１つの実施形態が図示されており、この実施形態において、付着摩擦結合は、重合体材料から成る吸盤５．４によって誘起される。特に、同様にこの場合、一方では摺動可能性を向上するために、および他方では吸盤５．４の負圧領域内への空気の侵入を回避するために、潤滑または滑動剤の塗布は有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 測長機を組付けるための、それぞれの方法のステップを概略的に示した図である。
【図１ｂ】 測長機を組付けるための、それぞれの方法のステップを概略的に示した図である。
【図１ｃ】 測長機を組付けるための、それぞれの方法のステップを概略的に示した図である。
【図２ａ】 永久磁石ユニットを有する測長機−端部片の断面図である。
【図２ｂ】 永久磁石ユニットを有する測長機−端部片の部分正面図である。
【図３ａ】 取外し可能な永久磁石ユニットを有する測長機−端部片の断面図である。
【図３ｂ】 取外し可能な永久磁石ユニットを有する測長機−端部片の部分正面図である。
【図４ａ】 機械固定台内に磁石を有する測長機−端部片の断面図である。
【図４ｂ】 機械固定台内に磁石を有する測長機−端部片の部分正面図である。
【図５ａ】 差込みされた永久磁石を有する測長機−端部片の断面図である。
【図５ｂ】 差込みされた永久磁石を有する測長機−端部片の部分正面図である。
【図６ａ】 嵌合された磁気的なピンを有する測長機−端部片の断面図である。
【図６ｂ】 嵌合された磁気的なピンを有する測長機−端部片の部分正面図である。
【図７ａ】 吸盤を有する測長機−端部片の断面図である。
【図７ｂ】 吸盤を有する測長機−端部片の部分正面図である。

Claims (12)

1. 担持体（２）に、測長機（１）を組付けるための方法において、以下のステップ、即ち、
   − 測長機（１）が、第１の組付けステップにおいて、担持体表面と付着摩擦結合され、その際に、少なくとも１つの組付け部材（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）が、この担持体（２）とこの測長機（１）との間で、この担持体（２）と反対側の面にヨーク板金（５．１２）を備える永久磁石（５．１１）によって誘起される磁気引力を生じさせ、且つ、この引力は、適当な摩擦力が測長機（１）の摺動可能性を保証するように量定されていること、
   − 第２の組付けステップにおいて、この測長機（１）の位置および方向が調節され、従って、この測長機の整向は、測長結果の点において、目標方向に対して十分に小さな差異を有していること、
   − 第３の組付けステップにおいて、この測長機（１）が、摺動不能に、この測長機の担持体（２）と結合されること、
   から成ることを特徴とする方法。
2. 測長機（１）は、既に、前もって組付けられたユニットであり、このユニットが、少なくとも１つの長手スケール（１．３）、および少なくとも１つの走査ユニット（１．１）から成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも２つの相互に離間された組付け部材（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）は、測長機（１）に設けられており、これら組付け部材を介して、この測長機（１）がこの測長機の担持体（２）と結合されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 第３の組付けステップにおいて、測長機（１）は、ねじ及び／またはリベット結合を用いて、少なくとも２つの個所において、摺動不能にこの測長機の担持体（２）と結合されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 第４の組付けステップにおいて、全てまたは単に１つだけの、組付け部材（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）の部分数が、取外されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 上記請求項１から５のいずれか一つに記載の方法を実施するための測長機（１）であって、この測長機が、
   − 少なくとも１つの組付け部材（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）を有し、この組付け部材が、担持体（２）と測長機（１）との間で、磁気引力、または、負圧によって誘起される引力を生じさせ、その際、
   − この組付け部材またはこれらの組付け部材（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）は、全引力に依存する摩擦力が、一方ではこの担持体（２）においてこの測長機（１）の付着を、他方では同様に、組付けの間じゅうの担持体表面に沿ってのこの測長機（１）の摺動可能性を保証するように寸法を設定されて構成されていること、
   少なくとも１つの組付け部材（５．１、５．２、５．３）が、担持体（２）と測長機（１）との間の磁気引力を生じさせること、および、この目的で、永久磁石（５．１１）が、担持体（２）と測長機（１）との間の磁気引力のために設けられていること、
   上記永久磁石（５．１１）が、担持体（２）と反対側の面にヨーク板金（５．１２）を備えていること、
   を特徴とする測長機。
7. 測長機（１）は、既に、前もって組付けられたユニットであり、このユニットが、少なくとも１つの長手スケール（１．３）、および少なくとも１つの走査ユニット（１．１）から成ることを特徴とする請求項６に記載の測長機。
8. 組付け部材（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）は、測長機（１）が、少なくとも２つのこの測長機の取付け面（１．７）において、担持体（２）に、選択的に付着摩擦結合され得るように配設されており、または配設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６に記載の測長機。
9. 少なくとも２つの組付け部材（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）が、測長機（１）の両方の端部領域（１．２）において設けられていることを特徴とする請求項６から８のいずれか一つに記載の測長機。
10. 永久磁石（５．１１）は、測長機（１）内において、一つまたは多数のアンダーカットされた切欠き部（１．４）、特に一つまたは多数の蟻接ぎ切欠き部を用いて固定されていることを特徴とする請求項６に記載の測長機。
11. 測長機（１）は、少なくとも１つの貫通した補助穿孔（１．６）を有し、この補助穿孔内に、円筒形の磁石（５．２）が差込み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６に記載の測長機。
12. 測長機（１）は、全てまたは単に１つだけの、組付け部材（５．１、５．２、５．３、５．４、５．５）の部分数が、組付け終了後に、取外され得るように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の測長機。

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