JP4982032B2 - Divided support holder - Google Patents
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Description
この発明は、位置測定装置の分割支持体の保持部に関する。その保持部では、分割支持体は耐屈曲性に形成されている。 The present invention relates to a holding unit for a divided support of a position measuring device. In the holding portion, the split support is formed to be flexible.
広く普及された種類の分割支持体を保持部に固定するのは接着である。しかし、接着は分割支持体を保持部に位置決めする良好な安定性を保証しないことが明らかである。時間中の接着剤の収縮、接着剤の高い温度係数と湿度の容量変更に基づいて分割支持体の偏流(Drift) が確認できる。 It is adhesion that fixes a widely used type of divided support to the holding part. However, it is clear that adhesion does not guarantee good stability in positioning the split support on the holding part. Drift of the divided support can be confirmed based on the shrinkage of the adhesive over time, the high temperature coefficient of the adhesive, and the change of the humidity capacity.
それ故に、高精度の位置測定装置においては、接着を断念して、締め付けによって保持部に分割支持体を固定する。この種の分割支持体の保持部は、欧州特許出願公開第264801号明細書(特許文献1)から知られている。分割支持体を長時間安定で再生可能に固定するために、この分割支持体は狭面に作用するばねを介して保持部の面に押し進められる。保持部の球面と分割支持体の間の球は、保持部に対する分割支持体の転がり移動性支持を可能とする。 Therefore, in the high-accuracy position measuring apparatus, the adhesion is abandoned and the divided support body is fixed to the holding portion by tightening. A holding part of this type of divided support is known from EP 264801 (Patent Document 1). In order to fix the split support so as to be stable and reproducible for a long time, the split support is pushed to the surface of the holding part via a spring acting on the narrow face. The sphere between the spherical surface of the holding part and the divided support body enables the rolling support of the divided support body with respect to the holding part.
それにもかかわらず、この配列は温度変更の際には測定誤差を導くことが明らかであった。その原因は保持部と分割支持体との間に温度変更の際に生じる摩擦力である。
この発明の課題は、分割支持体が長時間にわたって安定に且つ温度について安定に固定される保持部を創作することである。 An object of the present invention is to create a holding portion in which a divided support is stably fixed over a long period of time and stably with respect to temperature.
この課題は、請求項1の特徴部分、即ち分割支持体(2、20)が分割支持体(2、20)の周面(6、60)に作用する弾性要素(11ー16、110−180)を介して保持部(3、30)に固定され、分割支持体(2、20)が弾性要素(11ー16、110−180)により複数の方向X、Yにしっかりとつかまれるので、分割支持体(2、20)上に一方向に力を及ぼす各弾性要素(11ー16、110−180)には少なくとも一つの他の弾性要素(11ー16、110−180)が付属されており、その弾性要素が分割支持体(2、20)上に反対方向に力を及ぼし、分割支持体(2、20)を均衡に保つことよって解決される。
This problem is solved by the elastic element (11-16, 110-180) in which the characteristic part of
この発明により構成された保持部は、保持部と分割支持体との異なる温度変更の際に保持部と分割支持体との間の摩擦を導かないという利点を有する。分割支持体の変更或いは置換を導き、それにより測定誤差を導き得る強制力は生じない。 The holding part constituted by this invention has the advantage that it does not lead the friction between the holding part and the divided support when the holding part and the divided support are subjected to different temperature changes. There is no forcing that can lead to a change or replacement of the split support and thereby lead to measurement errors.
この発明の好ましい実施態様は、従属請求項に列挙されている。 Preferred embodiments of the invention are listed in the dependent claims.
図面に基づいて、この発明の実施例は詳細に説明される。図1はスケールを備える保持部を平面図で示し、図2は図1によるスケールを備える保持部を横断面II−IIで示し、図
3は図2による拡大断面図Aを示し、図4は走査板を備える他の保持部を平面図で示し、図5は図4による保持部を横断面V−Vで示し、図6は図5による拡大断面図Bを示す。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 shows in plan view a holding part with a scale, FIG. 2 shows the holding part with a scale according to FIG. 1 in cross section II-II, FIG. 3 shows an enlarged sectional view A according to FIG. FIG. 5 shows the holding part according to FIG. 4 in cross section VV, and FIG. 6 shows an enlarged cross-sectional view B according to FIG.
図1〜3には、この発明の第一実施例が図示されている。第二機械部材10に対する第一機械部材1(図5に示された)の変位を測定するためには、スケール2の形態の分割支持体は保持部3によって第一機械部材1に固定されている。スケール2はガラスから成る耐屈曲性の板状物体であり、その表面には測定方向Xに延びる増大区分4並びに区分4の経過に関連して中心に配置された基準マーク5を有する。増大区分4は貫通光で走査できる位相グリットである。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention. In order to measure the displacement of the first mechanical member 1 (shown in FIG. 5) relative to the second
スケール2は円形周面6を有する。保持部3は少なくとも三つの弾性要素11〜16を有し、それら弾性要素はスケール2の周面6に作用してこのスケールを固定する。すべての弾性要素11〜16のばね力は同じ大きさであり、スケール2の質量重心M1へ向けられる。このスケールは弾性要素11〜16により複数の方向X、Yにしっかりとつかまれるので、スケール2はX−Y平面に中心合せ的に締め付けられる。中心合せ締め付け力を発生するために、弾性要素11〜16は半径方向に偏向できる。偏向の方向は、スケール2の重心M1の結合線及びそれぞれの弾性要素11〜16とスケール2の周面6との間の接触面により決定されている。
The
図示された例では、六個の弾性要素11〜16はスケール2の周面6にわたり均一に分布されて配置されており、各弾性要素11、13、15には、他の弾性要素14、16、12が半径方向に対抗位置して付属されている。それぞれに半径方向に対抗位置する弾性要素11〜16は同じ締め付け力をスケール2に及ぼし、このスケール2を中心合せ的に均衡に保持される。
In the illustrated example, the six
力均衡を発生するためには、二つの他の弾性要素が必要に応じて生じる反力を発生するように弾性要素に挿入され得る。このための最小配列は、スケールの周辺には三つの120度だけ互いにずれて配置された弾性要素の配列である。 In order to generate a force balance, two other elastic elements can be inserted into the elastic element to generate a reaction force that occurs as needed. The minimum arrangement for this is an arrangement of elastic elements that are offset by three 120 degrees around the scale.
弾性要素11〜16を簡単に仕上げるためにこれら弾性要素に切れ口が設けられるから、これら弾性要素は僅かな材料厚さの中空シリンダから製造される。切れ口の間のウエブは半径方向弾力舌片の形態の弾性要素11〜16を形成する。保持部3へのスケール2の中心合せ的固定は、中空シリンダのチューブへの押し込みにより行われる。それにより弾性要素11〜16は半径方向に拡張されてスケール2を締め付けて保持する。押し込み後に、弾性要素11〜16のばね力を介しての均衡は力と反力の行使に基づいてスケール2に適応する。弾性要素11〜16の変形は押し込みの際や後になってからの運転の際に温度変更に際して弾性範囲にあるからであるから、この均衡は得られたままである。
Since the elastic elements are cut in order to easily finish the elastic elements 11-16, the elastic elements are manufactured from hollow cylinders of a small material thickness. The web between the cuts forms elastic elements 11-16 in the form of radial resilient tongues. Centering of the
保持部3とスケール2との異なる膨張係数の場合にも、弾性要素11〜16は温度変更の際に半径方向にのみ移動する。スケールの周辺6における弾性要素11〜16の間の接触面が小さい、特に点状に構成されているならば、スケール2の接触面と弾性要素11〜16の間の相対運動を生じない。それによりこの発明により温度変更におけるスケール2と保持部3の異なる膨張に基づいてスケール2と保持部3の間の摩擦力は発生されないことが保証される。 スケール2の位置変位を奏し得る力は生じない。
Even in the case where the
図3に拡大して図示される如く、これら弾性要素は内方に向く凸状面O1を有するから凸状接触面を創作するために、弾性要素11〜16は球状に構成される。弾性要素11〜16の凸状に湾曲した面O1はスケール2をそれぞれにその厚さの中心に接触させるので、接触面又は点はスケール2の重心M1を通して延びるXーY平面にある。
As shown in an enlarged view in FIG. 3, since these elastic elements have a convex surface O1 facing inward, the
スケール2は例えばガラス或いはガラスセラミックスから成り、保持部3は金属、特に鋼から成る。
The
図1において、スケール2の上方へ向く表面には、光電的に走査可能な増分区分4は測定方向Xにおいて延びて配置されていることが平面図に図示されている。追加的に絶対的位置決めのために、基準マーク5が測定範囲の中心に設けられている。保持部3には測定すべき対象1に保持部3を固定する固定面Fが設けられており、その保持部はスケール2の重心M1並びに基準マーク5を含有する平面に固定する。この平面は測定方向Xに対して垂直に延びている。
In FIG. 1, it is shown in a plan view that an upwardly facing surface of the
示されていない形式では、例えば基準マーク5が増分区分4に一体化されるか、又は単線絶対的コードが使用されるから、位置が区分跡(Teilungspur) によって検索されるならば、スケール表面の面重心がこの一つの区分跡の中心に位置する場合には好ましい。
In a form not shown, if the position is retrieved by Teilungspur, for example because the
第二機械部材10に対する第一機械部材1の位置の測定では、スケール2は走査ユニットにより走査される。走査ユニットは増分区分4と基準マーク5に適合した走査構造体40を備える走査板20を有する。この発明は、位置測定装置のスケール2の保持部3の構成及び/又は走査板20の保持部30の構成とを包含する。
In measuring the position of the first
図4〜6には、走査板20を備える保持部30のこの発明による構成が図示されている。弾性要素110〜180はスケール2の保持部3の弾性要素11〜16に一致して形成されている。図6には、走査板20がその厚さの中心に点状に接触するように弾性要素130の点状表面02は拡大して図示されている。
4 to 6 show the configuration of the
半径方向弾性要素110〜180によって走査板20は中心に均衡に保持される。好ましくは、保持部30は結像レンズ8を収容するのにも役立つ。結像レンズ8の光軸はZ方向において走査板20の重心M2を通って延びている。結像レンズ8はソケットに保持され、このソケットは保持部30の中空シリンダの一部分に押し込まれる、この一部分には弾性要素110〜180を形成する切り口は存在しない。
The
1..... 第一機械部材
2..... スケール
3..... 保持部
4..... 増分区分
5..... 基準マーク
6..... スケールの周面
8..... 結像レンズ
10..... 第二機械部材
11〜16... 弾性要素
20..... 走査板
30..... 保持部
40..... 走査構造体
60..... スケールの周面
110〜180... 弾性要素
O1..... 凸状面
O2..... 凸状面
M1..... 重心
M2..... 重心
1 ..... First machine part
2 ..... Scale
3 ... Holding
30 ..... Holding
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