JP5889676B2 - 角度測定装置の組立体およびこの組立体を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念による角度測定装置の組立体に関する。

このような組立体は、特許文献１に記載されている。その際、目盛担持体を接着剤により目盛担持体の下側で支持体に固定することはすでに有利であると認められており、従って、目盛担持体内の中央孔は全く必要ではなかった。

その際、目盛担持体と支持体の間の位置決めの実現が困難であることが短所である。支持体として、大抵の場合には駆動ユニットの駆動軸がその役割を果たし、従って目盛担持体の固定は目盛担持体あるいは角度測定装置の製造業者においてではなく、前もって駆動ユニットの製造業者において行われる。

欧州特許第０３８６２６８号明細書

本発明の課題は、簡易でかつ安定した目盛担持体の組立てを可能にする、角度測定装置のための組立体を提供することである。

この課題は本発明によれば請求項１の特徴を備えた組立体を備えることにより解決される。

従って、角度測定装置のためのこの構造体は、材料一体的（stoffschluessigen）結合、特に接着結合により目盛担持体に固定されている。目盛担持体を担持する位置決め部材は、支持体の凹部内に配置されており、その際この凹部が位置決め部材のために半径方向で遊びのない嵌合部を形成することによって、凹部は位置決め部材を半径方向に位置決めする。目盛担持体を支持体に固定するために、目盛担持体と支持体の間には、同様に材料一体的結合部、特に接着剤結合部が設けられている。

位置決め部材を回転軸線に対して垂直方向に延びている目盛担持体の平らな面と材料一体的に結合することにより、とくに接着することにより、位置決め部材を回転軸線に対して平行に位置決めすることが保証される。目盛担持体と支持体の間の材料一体的結合、特に接着結合（Klebeverbindung）は、目盛担持体と位置決め部材の間の材料一体的結合、特に接着が行われる領域よりも、回転軸線から半径方向にさらに遠ざかっている領域で行わる。これにより、目盛担持体と支持体の間の、比較的面積が大きくかつ材料一体的結合、特に接着結合が保証される。目盛担持体と支持体の間の、面積が大きくかつ軸線から半径方向に離れた材料一体的結合、特に接着結合により、加速度が高い場合にも好ましくは駆動装置の駆動軸である支持体から目盛担持体への正確な角度伝達が保証される固定が安定する。

本発明の実施例により、組立体の質量分布は最適であるので、組立体のわずかな慣性モーメントを適正に保つ場合にもかかわらず、目盛担持体と支持体の間の簡単でかつ安定した結合が得られる。

従って組立体は特に軸線周りの高い回転加速度が生じる回転運動を測定するのに適している。組立体はそれ故に旋回ミラー（Schwingspiegel）、ピックアンドプレース工具あるいは接合工具のような、運動方向が急速に変化する運動を実行する部材の高精度な位置測定を行うのに適している。

本発明に従って構成された組立体を備えた角度測定装置は、請求項８に述べてある。

本発明の他の課題は、簡単で、精密でかつ安定した組立が可能である角度測定装置のための組立体を製造するための方法を提示することにある。

この課題は本発明によれば請求項９の特徴を備えた方法により解決される。

それに従い、目盛担持体と位置決め部材の間の材料一体的結合、特に接着結合が行われる。目盛担持体を担持する位置決め部材は、支持体の凹部内に挿入され、その際に凹部は位置決め部材を半径方向で遊びなく位置決めする。この半径方向で位置決めされた姿勢で、目盛担持体と支持体の間の別の（weitere）材料一体的結合、特に接着結合が行われる。

材料一体的結合とは、接着剤、充填接着剤（Kitten）、半田もしくは溶接による接合を意味する。

接着とは、接着剤を使用した接合部材の接合を意味する。接着結合部は二つの接合部材とその間にある接着層から成る。接着剤は光や熱のような物理的プロセスにより、あるいは化学反応により硬化することができる。接着は接合すべき部材が異なる材料から成っていてもよいこと、および一切の熱注入（Warmeeintrag）も行われないかあるいは僅かな熱注入しか行われないことが特に長所である。従って、接着方法は本発明によれば、目盛担持体がガラスあるいはガラスセラミックから、支持体が金属から構成されていてももよいので好ましい。

本発明の長所および詳細は添付の図に基づいた実施例の以下の説明から明らかになる。

本発明により構成された組立体を備えた角度測定装置の図である。 角度測定装置の組立体の斜視図である。 断面で表し、かつ組立て時の組立体の構成部材を示す図である。 断面で表した図２および３による完全な組立体の図である。

図１には本発明により構成された組立体１０を備えた角度測定装置が示してある。組立体１０は回転軸線Ｄを中心に回転可能な軸の様式の支持体２を備えている。支持体２の端部は回転軸線Ｄに対して垂直に延びている、目盛担持体１を接着固定するための固定面を備えている。この支持体２の端部と目盛担持体１の下側１３の間の接着結合は接着剤５を用いて行われる。

目盛担持体１は光電式に走査可能に構成された目盛１１を備えている。回転軸線Ｄを中心に回転角度Ｘを測定するために、組立体１０に走査装置６が加わっている。この走査装置６は光源６１を備えており、この光源は目盛１１に当たり、かつ目盛上で組立体１０が一回転する際に走査装置６に対して位置に依存して変調される光束を送る。この位置に依存して変調される光は反射され、かつ走査装置６の受光機器６２に当たる。

図２〜４を基にして、以下に角度測定装置の組立体１０を更に詳しく説明する。

図２において認識できるように、目盛担持体１はこの実例では長方形で構成されている。この場合、目盛１１は周囲全体にわたっては構成されていない。というのも位置測定は３６０°のほんの一部にわたってだけ、例えば１５°にわたってだけ行われるにすぎないからである。しかしながら、長方形の目盛担持体１の代わりに、円形の目盛担持体も使用でき、この目盛担持体は全回転にわたって位置測定ができるように目盛を３６０°全体にわたり有している。

目盛担持体１は二つの平坦でかつ互いに平行に延在している面でもって円板状にあるいは板状に形成されている。目盛担持体は透明な材料、特にガラスあるいはガラスセラミックから成るのが好ましい。目盛１１は互いに平行に延在している目盛担持体１の両面上に反射する光電式に走査可能な構造として取付けられており、この場合は振幅構造体（Amplitudenstruktur）あるいは位相構造体（Phasenstruktur）であってもよい。目盛１１は放射状であり、その中心は回転軸線Ｄにある。反射する目盛１１の代わりに、透過光で走査可能な目盛が目盛担持体１に設けられていてもよい。目盛１１は位置を相対的に測定するためのインクリメンタル目盛もしくは絶対位置測定を行うためのコードであってもよい。

図３および図４に図示した組立体１０の断面図に基づき、組立体１０を製造するための方法を詳しく説明する。

第一の方法工程として、好ましくはピン状の位置決め部材３が放射状の目盛１１の中心に、従って目盛担持体１の中心軸線に貼付けられる。この貼付けは回転軸線Ｄに対して垂直に延在する目盛担持体１の面１３とこの面に対して平行に延在している位置決め部材３の端面側端部の間で接着剤４を用いて行われる。この接着部４は薄い平面の軸方向の被膜として位置決め部材３の端面側端部と回転軸線Ｄに対して垂直に延在する目盛担持体１の面１３の間に設けられている。従って目盛担持体１に固定孔が全く必要でない平坦な接着が行われる。支持体２の端面とこの端面に対して平行に延在している目盛担持体１の下側面１３の間の平坦な結合により、目盛担持体１の回転軸線Ｄに対する位置決め部材３の平行な向きが保証される。

接着剤４は目盛担持体１および位置決め部材３を接合する前に位置決め部材３の端面あるいは目盛担持体１の下側に塗布されてもよいか、またはこの接着はすでに互いに押合わされた部材１と３に横から塗布される。接着剤４を簡単に導入するために、位置決め部材３を回転軸線Ｄに対して平行に延びている孔も備えており、従って接着剤を背面から孔の中に目盛担持体１の表面１３の方向で塗布してもよい。

位置決め部材３を半径方向の目盛１１の中心に対して正確に位置合わせするために、十字線および／または環状標識として形成されている目盛担持体１の標識１２を使用してもよい。この標識１２は共通の処理工程で目盛１１と一緒に目盛担持体１に取付けられるのが好ましく、従ってこの標識は目盛１１に対して不動に予め設定された位置の相関関係を有している。

次の処理工程において、目盛担持体１と支持体２の接続が行われる。このために、支持体２内において、回転軸線Ｄに対して平行に延びていて、特に中央に配置された凹部（Ausnehmung）２１が設けられており、この凹部内には目盛担持体１を担持する位置決め部材３が組込まれる。凹部２１は位置決め部材３のための遊びのない嵌合部を形成するように、半径方向に（回転軸線Ｄに対して垂直方向に）採寸されている。軸線方向Ｄでの凹部の深さは、位置決め部材３が凹部２１内に組込まれた後、支持体２と目盛担持体１の間の、しかも回転軸線Ｄに対して垂直方向に延びている支持体２の端面とこの端面に対して平行に延びている目盛担持体１の表面の間の接着剤接合が可能になるように選定されている。このために図３に示したように、接着剤５は支持体２の環状端面と目盛担持体１の下側１３の間に塗布されるので、半径方向に接着剤層が形成される。

図４には完成して組立てられた組立体１０が断面図で示してある。本発明により構成された組立体１０により、とりわけ特殊な調整工具を使用せず単純に、支持体２に、例えば駆動軸に取付けることが可能である。目盛担持体１の製造業者は、この目盛担持体を位置決め部材３と事前に嵌合の設定を行ってもよい（vorkonfigurieren）。その場合には、駆動ユニットの製造業者は、組立作業に費用をかけずに、この事前に嵌合の設定を行った構成部材を駆動軸と接続することができる。位置決め部材３により、目盛担持体１と支持体２の間の、従ってさらには目盛１１と回転軸線Ｄの間の正確な半径方向の相関関係がもたらされる。接着剤５による接着剤結合により、目盛担持体１と好ましくは前述の駆動ユニットの駆動軸である支持体２の間の安定した力一体的結合がもたらされる。

接着剤５は光線により硬化可能な接着剤、特に紫外光を用いた照射により硬化する接着剤であるのが好ましい。これにより、紫外光を用いて目盛担持体１を通過させて接着剤５を硬化させることが可能である。このために、目盛担持体１は紫外光が透過する材料、特にガラスあるいはガラスセラミックから成る。

接着剤４も光線により硬化可能な、紫外光を用いて目盛担持体１を通過させて照射しかつそれにより硬化する材料であるのが好ましい。

光線、特に紫外光を用いて硬化可能な接着剤４，５を使用することは、適切でかつ急速な硬化の長所である。

図４に示したように、位置決め部材３は溝３１を備えている。この溝３１は、一方では位置決め部材３と目盛担持体１の間に接着剤４を適切に供給するために使用でき、他方では余分な接着剤４あるいは接着剤５を収容するためのポケットとして使用できる。溝３１の代わりに、この目的のために傾斜面が一か所、位置決め部材および／または支持体２に設けられていてもよい。接着剤４を収容するためには、前述の特許文献１で提案されたように、位置決め部材３に凹部が設けられていてもよい。支持体２の端面側端部にも、接着剤５を収容するための凹部が設けられていてもよい。目盛１１は図示した例では光電式に走査可能である。なぜならこの走査原理によって高い精度の位置測定が保証されるからである。しかしながら、本発明は、目盛が例えば磁力で、容量に関して、あるいは誘導的に走査可能に形成されていてもよいことによって限定されていない。

Claims (9)

1. 回転軸線（Ｄ）を中心に回転運動を測定するための角度測定装置のための組立体であって、
   支持体（２）に固定されている目盛担持体（１）を備えている組立体において、
   −前記目盛担持体（１）に位置決め部材（３）が第一の材料一体的結合部を用いて固定されており、この第一の材料一体的結合部が接着結合部であり、この接着結合部が目盛担持体（１）と位置決め部材（３）の間で第一の接着剤（４）を用いて構成されており、この第一の接着剤が軸方向に目盛担持体（１）と位置決め部材（３）の間に配置されていること、
   −目盛担持体（１）を担持している位置決め部材（３）が、支持体（２）の凹部（２１）内に配置されており、位置決め部材（３）が半径方向で遊びがなく位置決めされるように凹部（２１）が採寸されていること、そして
   −目盛担持体（１）と支持体（２）の間に第二の材料一体的結合部が設けられており、この第二の材料一体的結合部が接着結合部であり、この接着結合部が目盛担持体（１）と支持体（２）の間で第二の接着剤（５）を用いて構成されており、この第二の接着剤が軸方向に目盛担持体（１）と支持体（２）の間に配置されていること、
   −前記第二の材料一体的結合部が、前記第一の結合部よりも、回転軸線（Ｄ）から遠ざかっていることを特徴とする装置。
2. 第一の接着剤（４）が紫外光で硬化可能な接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 第二の接着剤（５）が紫外光で硬化可能な接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 目盛担持体（１）が紫外光に関して透過する材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の装置。
5. 支持体（２）が駆動ユニットの駆動軸であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の組立体（１０）と目盛担持体（１）を走査するための走査ユニット（６）を備えた角度測定装置であって、
   組立体（１０）が軸線（Ｄ）を中心にして走査ユニット（６）に対して回転可能であるように構成されていることを特徴とする角度測定装置。
7. 回転軸線（Ｄ）を中心に回転運動を測定するための角度測定装置のための組立体（１０）を製造するための方法であって、
   目盛担持体（１）が支持体（２）に固定される方法において、以下の方法工程、すなわち
   −目盛担持体（１）と位置決め部材（３）の間で第一の材料一体的結合部を製造し、
   目盛担持体（１）と位置決め部材（３）の間の第一の材料一体的結合部が第一の接着剤（４）を用いて構成される工程、
   −支持体（２）の凹部（２１）内に目盛担持体（１）を担持する位置決め部材（３）を収容し、その際、凹部（２１）が位置決め部材（３）を半径方向で遊びなく位置決めしている工程、そして
   −目盛担持体（１）と支持体（２）の間で第二の材料一体的結合部を製造し、目盛担持体（１）と支持体（２）の間の第二の材料一体的結合部が第二の接着剤（５）を用いて構成され、そして前記第二の材料一体的結合部が、前記第一の結合部よりも、回転軸線（Ｄ）から遠ざかっている工程を備えていることを特徴とする方法。
8. 第一の接着剤（４）が目盛担持体（１）を貫通して紫外光で照射され、かつそれによって硬化することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 第二の接着剤（４）が目盛担持体（１）を貫通して紫外光で照射され、かつそれによって硬化することを特徴とする請求項７に記載の方法。

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