JP6480572B2 - 工作機械で使用する位置測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械で使用する位置及び／又は長さ測定装置、特に、工作機械の複数の構成部分が数値制御可能な線形軸線により互いに対して走行可能な場合、第２構成部分に対する第１構成部分の位置を増分的、又は、好ましくは絶対的に測定する装置に関する。特に、本発明は、工作機械で使用する位置及び／又は長さ測定装置を取り付けるための取り付け装置に関する。

工作機械、特に数値制御の工作機械が公知である。該工作機械は複数の構成部分を備え、これら構成部分は数値制御可能で且つ駆動部を含む線形軸線により、工作機械の他の構成部分に対して線形的に走行可能である。ここで、線形軸線や、例えば工作機械の制御パネルからのオペレータの入力、又は、制御プログラムの走行指令を介して到達されるべき複数の位置は目標位置として予め決定され、該目標位置は線形軸線の駆動部に伝送されるべき制御信号に変換され、これにより、線形軸線スライダ等の工作機械の第１の構成部分が該第１の構成部分のための構成部分担持案内路等の第２の構成部分に対して、前記制御信号により移動される。

位置制御の正確さを改善するために、位置及び／又は長さ測定装置を備えた工作機械の提供が意図されている。該測定装置は、相対的に走行可能な複数の構成部分に関して、例えば、工作機械及び／又は工作機械の制御の作動、要求されるなら線形軸線の位置制御を較正し又は互いに対する構成部分の位置を直接的に測定するために、構成部分の互いに対する実際の現在位置を測定可能である。

一方、相対的に走行可能な２つの構成部分の位置を線形軸線の駆動部を介して及び／又は駆動部に基づく増分式にて測定することは可能である。しかしながら、従来技術は、増分式、また、好ましくは絶対的な位置を測定するか、及び／又は、工作機械にて相対的に移動可能な２つの構成部分の位置を決定する位置測定装置を提案及び／又は使用する。該位置測定装置は、構成部分の１つに取り付け及び／又は装着される目盛り部及び／又は目盛り記号部と、他の構成部分に取り付けられ、目盛り部及び／又は目盛り記号部を有した１つの構成部分に対して他の構成部分と共に走行するスキャナ装置とを備える。目盛り部及び／又は目盛り記号部がスキャナ装置によって走査されたとき、複数の構成部分の位置は互いに対して決定される。例えば、DE 10 2006 031 756 A1の包括的な位置測定装置を参照。

位置測定装置により決定された実位置と制御にて予め決定された目標位置との比較によって、機械制御を較正且つ監視することは可能である。この結果、ワークピースが工作機械で加工処理されるとき、加工精度(processing accuracy)を著しく改善可能となる。しかしながら、加工精度に係る今日の要求に起因して、工作機械に関してはその加工精度及び較正の可能性を更に改善することが常時、目的となっている。

本発明の目的は、工作機械で使用する位置及び／又は長さ測定装置を上述の従来技術から進めて提供することにあり、該測定装置は工作機械に関して、加工精度及び較正の可能性を特に可能な限り、簡単で確実且つコスト的に有効にして、更に改善可能とすることにある。

上述の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る工作機械で使用する位置測定装置が提案される。従属請求項及び以下の節に記載の他の様相は、本発明の好適な実施形態に関する。

本発明の第１の様相は、工作機械で使用する位置測定装置を提案する。該位置測定装置は、スキャナ装置によって走査（例えば、光学的、電子的、磁気的、機械的又は光-電子的な走査）可能な目盛り部を含み、特に、目盛り部が工作機械の第１構成部分に配置され及び／又はスキャナ装置が第１構成部分に対して移動可能である工作機械の第２構成部分に配置されている場合、目盛り部及びスキャナ装置は第２構成部分に対する第１構成部分の位置を検出する。

この第１の様相によれば、また、位置測定装置は、工作機械の第１構成部分に目盛り部を間接的に取り付けるため、その間接取り付け部の１つの構成要素としての少なくとも１つの保持要素を含み、少なくとも１つの保持要素の材料は、工作機械における第１構成部分の材料の熱膨脹係数よりも小さい熱膨張係数を有する。

ここで、本発明の基礎概念では、特に、工作機械の第１構成部分に目盛り部を配置又は装着することが利点となる。しかしながら、このことは、工作機械の第１構成部分に目盛り部を直接的及び／又は間接的に取り付けるのでなく、少なくとも１つの保持要素を介して間接的に取り付けることにあり、該保持要素は、工作機械における第１構成部分の材料の熱膨脹係数よりも小さい熱膨脹係数を有する。

このような手段の結果、工作機械における第１構成部分の熱変形及び／又は熱膨脹の可能性が目盛り部の形態、位置及び／又は方向付けに関して直接的に影響しない或る構成が好適に提供される。何故なら、第１構成部分の変形及び／又は膨脹が目盛り部の「下方」で進み及び／又は目盛り部から離れて進められ、及び／又は、第１構成部分が目盛り部の下方で膨脹又は変形可能であるからである。それ故、第１構成部分に熱変形及び／又は熱膨脹の可能性があるにも拘わらず、位置測定装置による位置測定が顕著な温度の影響、特に温度に関連した測定誤差を回避することなく正確に実施可能となる。

第１構成部分に目盛り部を間接的に取り付けるための少なくとも１つの保持要素の材料の熱膨脹係数が小さいために、工作機械における第１構成部分の熱変形及び又は膨脹の可能性にも拘わらず、目盛り部の絶対位置は温度とは無関係にして、実際上変化することなく留まる。何故なら、第１構成部分への目盛り部の直接的な固定取り付けが無く、そして、少なくとも１つの保持要素の熱変形及び／又は膨脹が無いか及び／又は少なくとも著しく小さいがために、第１構成部分の熱変形及び／又は膨脹が影響を及ぼさないからである。

従って、本発明の幾つかの実施形態において、温度に関連した正確な位置測定が事実上可能となることが利点となり、該測定は、工作機械における構成部分の温度に関連した変形及び／又は膨脹の補償を簡単な手段で可能にする。この結果、制御にて、付加的な温度センサに基づく補正を義務的に備えずに、工作機械の加工精度を改善することが簡単な手段且つコスト的に有効に可能となる。

好適な実施形態において、好ましくは、保持要素の材料は少なくとも目盛りの方向にて、工作機械における第１構成部分の材料の熱膨脹係数よりも小さい熱膨脹係数を有する。

好適な実施形態において、保持要素の材料は好ましくは、３．０×１０^−６Ｋ^−１以下、特に１．０×１０^−６Ｋ^−１以下の熱膨脹係数を有する。

好適な実施形態において、保持要素の材料は繊維強化プラスチック材料、特に炭素繊維強化プラスチック材料からなっている。例えば、非常に低い熱膨脹係数を有する軽量にして安定性があり且つ堅固な保持要素が簡単な手段で提供可能である。

好適な実施形態において、好ましくは、保持要素は石英ガラスからなる。例えば、非常に低い熱膨脹係数を有する軽量且つ安定性のある堅固な保持要素が簡単な手段で提供可能となる。

好適な実施形態において、好ましくは、目盛り部は、第１構成部分に装着可能な単一の固定点部を介してのみ、間接的に取り付け可能である。目盛り部が第１構成部分に装着可能、又は、第１構成部分に装着された単一の固定点部のみを介して間接的に取り付けられているので、第１構成部分の熱変形及び／又は膨脹の可能性の影響を更に著しく減少可能であることが利点となる。この結果、第１構成部分の残りの領域及び部分がどのように熱的に変形及び／又は膨脹されたかに拘わらず、目盛り部の位置は温度とは無関係にして、固定点位置に対して実質的に絶対的なものとなる。

好適な実施形態において、好ましくは、目盛り部は少なくとも１つの保持要素に直接的又は間接的に取り付けられ、好ましくは、保持要素は工作機械の第１構成部分に装着可能な単一の固定点部のみを介して第１構成部分に取り付け可能である。目盛り部が第１構成部分に装着可能又は装着された単一の固定点部のみを介して間接的に取り付け可能であるので、第１構成部分の熱変形及び／又は膨脹の可能性の影響が著しく減少可能であることは利点となる。この結果、第１構成部分の残りの領域及び部分がどのように熱的に変形及び／又は膨脹されたかに拘わらず、目盛り部の位置は温度とは無関係に、固定点位置に対して実質的に絶対的なものとなる。

好適な実施形態において、保持要素は好ましくは目盛り部における目盛りの方向に延び、目盛り部は好ましくは保持要素に取り付けられている。好ましくは、保持要素は第２構成部分に装着可能な固定点部に直接的に取り付けられている。

好適な実施形態において、少なくとも１つの保持要素はロッドであり、該ロッドは目盛り部における目盛りの方向に延び、石英ガラス又は繊維強化プラスチック材料、特に炭素繊維強化プラスチック材料からなっている。ロッドの一端は好ましくは、第１構成部分に装着可能な固定点部に取り付けられ、及び／又は、ロッドの他端は好ましくは、目盛り部に第２固定点部を介して取り付けられている。

好適な実施形態において、保持要素は目盛り部における目盛りの方向に延び、好ましくは、目盛り部は保持要素に取り付けられ、該保持要素は好ましくは第１構成部分に間接的に取り付け可能である。

好適な実施形態において、保持要素は好ましくは第２保持要素に取り付けられ、第２保持要素は好ましくは、第１構成部分に装着可能な固定点部に取り付けられている。従って、目盛り部を保持し且つ安定させる第１保持要素を提供し、且つ、固定点部に第１保持要素及び／又は目盛り部を取り付ける第２保持要素を提供するうえで、安定した構成が得られることは利点となる。

好適な実施形態において、第２保持要素は目盛り部における目盛りの方向に延び、好ましくは、目盛り部及び／又は第１保持要素に装着可能な単一の固定点部のみを介して目盛り部及び／又は第１保持要素に取り付けられている。

好適な実施形態において、好ましくは、第２保持要素はロッドであり、該ロッドは目盛り部における目盛りの方向に延び、石英ガラス又は繊維強化プラスチック材料、特に炭素繊維強化プラスチック材料からなっている。好ましくは、ロッドの一端は第１構成部分に装着可能な第１固定点部に取り付けられ、ロッドの他端は第１保持要素に第２固定点部を介して取り付けられている。

好適な実施形態において、目盛り部及び／又は少なくとも１つの保持要素は第１構成部分に１つ以上の支持要素を介して装着可能である。少なくとも１つの保持要素及び第１構成部分に固定して装着可能又は取り付け可能な潜在的で且つ単一の固定点部を介した単一の間接的固定取り付け部に加えて、更なる固定取り付け部を装着すること無しに、第１構成部分に関しての配置を改善且つ安定させるべく目盛り部及び／又は保持要素を保持及び／又は支持可能な他の支持要素が提供できることは利点となる。

例えば、支持要素は、完全にしっかりとした固定取り付け部を提供するのではなく、第１構成部分に目盛り部及び／又は保持要素を保持、支持、クランプ及び／又は押圧することができる。目盛り部及び／又は保持要素の下方及び／又はこれに隣接した部位の第１構成部分での熱膨脹に基づき、目盛り部及び／又は保持要素に対する第１構成部分の小さな相対的な移動が例えば支持要素にて可能であることは利点である。

好適な実施形態において、また、位置測定装置はスキャナ装置を含み、該スキャナ装置は、第１構成部分に対して移動可能である工作機械の第２構成部分に装着可能で、第２構成部分に対する第１構成部分の位置を検出するために目盛り部を走査すべく構成されている。

本発明の他の様相によれば、工作機械もまた提案され、該工作機械は、第１構成部分と、該第１構成部分に対して走行可能な第２構成部分と、前述した様相及び実施形態の１つに係る位置測定装置とを含む。

好ましくは、位置測定装置のスキャナ装置は第２構成部分に配置され、好ましくは、位置測定装置の目盛り部は第１構成部分に配置されている。本発明によれば、目盛り部は好ましくは、工作機械の第１構成部分に対し、間接取り付け部の１つの構成要素としての少なくとも１つの保持要素を介して間接的に取り付けられ、少なくとも１つの保持要素の材料は好ましくは、工作機械における第１構成部分の材料の熱膨脹係数よりも小さい熱膨脹係数を有する。

要するに、本発明は、工作機械で使用する位置及び／又は長さ測定装置、及び／又は、工作機械の提供を、工作機械での加工精度及び較正の可能性を特に簡単で確実且つコスト的に有効な手段によって、好適に可能にする様相及び実施形態を提案する。

一実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の例示的な概要を示す図である。 一実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の例示的な概要を示す図である。 他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の例示的な概要を示す図である。 他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の例示的な概要を示す図である。 他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の例示的な概要を示す図である。 他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の例示的な概要を示す図である。 他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の例示的な概要を示す図である。 他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の例示的な概要を示す図である。 他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の例示的な概要を示す図である。 他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の細部を例示的に示す斜視図である。 他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械の細部を例示的に示す斜視図である。

図面を参照し、本発明の実施形態を以下に詳細に説明する。ここで、図面中、同一又は同様な要素は同一の参照符号で示されている。しかしながら、本発明はその記載の構成の特徴に限定されるものでなく、独立請求項の保護範囲内で実施形態の特徴の改良や種々の実施形態の特徴の組み合わせを含む。

図１Ａ,１Ｂは工作機械１の例示的な概要図を示しており、該工作機械１は一実施形態に係る位置測定装置を有する。工作機械１（例えば、数値制御可能な５軸線のフライス盤(milling machine)及び／又は他の実施形態での選択的な５軸線のマシニングセンタ及び／又は旋盤又はフライス盤／旋盤）は機械ベッド２を有し、該機械ベッド２は通常、鋼又は鋳鉄からなっている。

機械ベッド２の１つの面には水平な案内路３ａ,３ｂが備えられ、これら案内路３ａ,３ｂに機械スタンド３が配置されている。機械スタンド３は案内路３ａ,３ｂを及び／又は案内路３ａ,３ｂに沿い、工作機械の例示的な第１線形軸線により水平なＸ方向に走行できる。該Ｘ方向は例えば、図１Ａの作図面と垂直に延びている。

機械スタンド３の１つの面には複数の鉛直な案内路４ａが備えられ、これら案内路４ａには、工作機械におけるスピンドルヘッドのスライド部４が配置されている。該スライド部４は、案内路４ａを及び／又は案内路４ａに沿い、工作機械の例示的な第２線形軸線により鉛直なＺ方向に走行可能である。

スピンドルヘッドのスライド部４にはスピンドルヘッドのスピンドル担持部５が配置され、該スピンドル担持部５は工具担持スピンドル６を担持している。該工具担持スピンドル６は工具を装着し、加工運動を発生させるべく回転駆動可能である。幾つかの実施形態では、スピンドルヘッドのスピンドル担持部５はスピンドルヘッドのスライド部４に対し、回転軸線及び／又は旋回軸線により回転及び／又は旋回可能である。

機械ベッド２の上面に複数の水平な案内路７ａが備えられ、これら案内路７ａに軸線スライダ７が装着されている。軸線スライダ７は案内路７ａを及び／又は案内路７ａに沿い、工作機械の例示的な第３線形軸線により水平なＹ方向に走行可能である。軸線スライダ７には例えば、回転又はロータリテーブル８が備えられ、該テーブル８に複数のワークピース及び／又は１つのワークピースが装着又は取り付け可能である。幾つかの実施形態において、回転テーブル８は軸線スライダ７に対し、回転軸線及び／又は旋回軸線により回転及び／又は旋回可能である。

また、工作機械１は本発明の一実施形態に係る位置測定装置を有し、該位置測定装置はスキャナ装置９及び目盛り部１０を含む。

例えば、位置測定装置のスキャナ装置９は軸線スライダ７に装着又は取り付けられている。それ故、軸線スライダ７が機械ベッド２に対し、案内路７ａに沿ってＹ軸線及び／又はＹ方向に移動又は走行するとき、位置測定装置のスキャナ装置９もまた軸線スライダ７と一緒に移動又は走行する。これは図１Ａ,１Ｂに示されている。例えば、図１Ａは、回転テーブル８及び位置測定装置のスキャナ装置９を備えた軸線スライダ７が左に移動された状態を示し、図１Ｂは回転テーブル８及び位置測定装置のスキャナ装置９を備えた軸線スライダ７が右に移動された状態を示している。

目盛り部１０は機械ベッド２に装着され、軸線スライダ７のＹ方向と平行に延びている。それ故、軸線スライダ７に装着された位置測定装置のスキャナ装置９は、軸線スライダ７の任意の位置にて目盛り部１９の対向した位置を走査及び／又は読み出し可能である。

ここで、位置測定装置は、増分位置(incremental position)測定装置として構成され、スキャナ装置９は、目盛り部１０に沿って動くとき、目盛り部１０の絶対位置を読み出し不能であるものの、目盛り部１０での２つの位置間の距離を増分的に検出可能である。しかしながら、位置測定装置は絶対位置測定装置として構成されてもよく、ここでは、スキャナ装置９が目盛り部１０の任意の位置にて絶対位置を読み出すべく構成される。

位置測定装置の取り付けシステムの一実施形態を以下に説明する。ここでは、第１保持要素１１が備えられている。該第１保持要素１１は目盛り部１０に類似してＹ方向と平行に延び、目盛り部１０の長さに等しいか又は目盛り部１０のよりも長い。

一例として、目盛り部１０は第１保持要素１１に配置、装着又は取り付けられている。例えば、保持要素１１は、機械ベッド２の材料よりも小さい熱膨脹係数、特に３．０×１０^−６Ｋ^−１以下、より好ましくは１．０×１０^−６Ｋ^−１以下の材料からなっている。異なる方向に異なる膨脹係数を有した材料の場合、保持要素１１はＹ方向及び／又は目盛り部１０の目盛りの方向にて、機械ベッド２の材料よりも小さい熱膨脹係数を有する材料からなっている。

幾つかの実施形態において、保持要素１１は繊維強化プラスチック材料（より好ましくは、炭素繊維強化プラスチック材料）からなる。例えば、保持要素１１は長尺プレートとして構成され、該長尺プレートは繊維強化プラスチック材料（より好ましくは炭素繊維強化プラスチック材料）からなる。このような実施形態において、保持要素１１はその熱膨脹係数が事実上、無視できる程に小さいので、事実上温度挙動を有しない。

図１Ａ,１Ｂの実施形態において、目盛り部１０は機械ベッド２に直接に取り付けられておらず、保持要素１１に取り付けられている。更にまた、例えば、保持要素１１は機械ベッド２に直接に取り付けられておらず、固定点部１２及び／又は固定点取り付け要素１２を介して第２保持要素１３に取り付けられている。

例えば、保持要素１３は、機械ベッド２の材料よりも小さい熱膨脹係数、特に３．０×１０^−６Ｋ^−１以下、より好ましくは１．０×１０^−６Ｋ^−１以下の材料からなっている。異なる方向で異なる膨脹係数を有する材料の場合、保持要素１３はＹ方向及び／又は目盛り部１０の目盛りの方向に、機械ベッド２の材料よりも小さい熱膨脹係数を有する材料からなっている。

幾つかの実施形態において、保持要素１３は繊維強化プラスチック材料（より好ましくは炭素繊維強化プラスチック材料）からなる。例えば、保持要素１３はロッドとして構成され、該ロッドは繊維強化プラスチック材料（より好ましくは炭素繊維強化プラスチック材料）からなる。他の実施形態において、好ましくは、保持要素１３は石英ガラスからなる保持要素として構成されている。例えば、保持要素１３は石英ガラス製の長尺な保持ロッドとして構成されている。このような実施形態では、保持要素１３の熱膨脹係数が事実上無視できる程に小さいので、保持要素１３は事実上、温度挙動を有しない。

例えばＹ方向に延びる長尺な保持要素１３の一端は保持要素１１に固定点部（取り付け要素）１２を介して固定して（例えば、複数のねじ及び／又は溝及び／又は接着剤により）取り付けられている。ここでは例えば、固定点部１２は保持要素１１の中央部に取り付けられている。

例えばＹ方向に延びる長尺な保持要素１３の他端は、工作機械１の機械ベッド２に固定点部（取り付け要素）１４を介して固定して（例えば、複数のねじ及び／又は溝及び／又は接着剤により）取り付けられている。

本実施形態では、位置測定装置の目盛り部１０は、保持要素１１に目盛り部１０を固定して直接に取り付け（又は、保持要素１１に目盛り部１０を固定して装着）、保持要素１１をその中央部にて保持要素１３の一端に固定点部１２を介して固定して取り付け、そして、保持要素１３の他端を機械スタンド３の箇所で、機械ベッド２に固定点部１４を介して固定して取り付けて、機械ベッド２に対し間接的に取り付けられている。従って、目盛り部１０の取り付けシステムにおいて、固定点部１４は機械ベッド２に対する固定取り付けでの唯一の固定点（熱的な固定点）を形成する。それ故、環境温度が高い場合、機械ベッド２の熱膨脹は、目盛り部１０の下方にて機械ベッド２を目盛り部１０及び固定点部１４に対して図１Ａ,１Ｂの左側に膨脹させるが、目盛り部１０の位置は、固定点部１４での熱的な固定点に対して実質的に不変のままとなる。

それ故、位置測定装置が好適にして提供される。ここでは機械ベッド２が熱膨脹及び変形する可能性にも拘わらず、絶対的に温度非依存の測定ロッドシステムが前記可能性とは事実上無関係にして提供される。機械ベッドの下部及び／又は機械ベッドに隣接して位置付けられた温度非依存の測定ロッドシステムは正確な位置決定を可能にし、制御に関して、例えば温度センサ信号に基づく熱補償のための選択的な補正が最早、不要となる。

図２は、他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械１の例示的な概要図を示す。

図２の実施形態と図１Ａ,１Ｂの実施形態との間の差異は、図２では、保持要素１３の一端を保持要素１１に固定して取り付ける固定点部１２が保持要素１１の中央ではなく、保持要素１１の端部に取り付けられていることにある。

保持要素の材料が非常に低い膨脹係数を備えている場合、図２の実施形態に係る温度特性及び／又は温度非依存での位置測定の正確さは、図１Ａ,１Ｂの実施形態の場合と同様に良好である。保持要素１１が無視できない熱膨脹係数の材料からなっていても、図１Ａ,１Ｂにて中央に配置された固定点部１２の両側では小さな熱膨脹が通常、概して平均するので、図１Ａ,１Ｂの実施形態はより有用である。

図３は、他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械１の例示的な概要図を示す。

図３の実施形態と図１Ａ,１Ｂの実施形態との間の差異は、図３では保持要素１１の両端に付加的な支持要素１５が配置され、これら支持要素１５が保持要素１１を保持、強要、押圧、クランプ及び／又は支持することにある。

目盛り部１０及び／又は保持要素１１が機械ベッド２にクランプ、押圧、強要及び／又は保持されているものの、機械ベッド２の位置ずれ及び／又は変形を無しにして、目盛り部１０の下部及び／又は隣接する部位での機械ベッド２の熱膨脹を未だ可能にするように十分には固定して取り付けられていないという意味で、保持要素１１及び／又は目盛り部１０は機械ベッド２に支持要素１５により保持及び／又は装着可能となっている。

図４は、別の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械１の例示的な概要図を示す。

図４の実施形態と図２の実施形態との間の差異は、図４では、保持要素１１の中央部に付加的な支持要素１５が配置され、該支持要素１５が保持要素１１を保持、強要、押圧、クランプ及び／又は支持することにある。

目盛り部１０及び／又は保持要素１１が機械ベッド２にクランプ、押圧、強要及び／又は保持されているものの、機械ベッド２の位置ずれ及び／又は変形無しにして、目盛り部１０の下部及び／又は隣接する部位での機械ベッド２の熱膨脹を未だ可能にするように完全には固定して取り付けられていないという意味で、保持要素１１及び／又は目盛り部１０は機械ベッド２に支持要素１５により保持及び／又は装着可能となっている。

図５は、別の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械１の例示的な概要図を示す。

図５の実施形態と図２の実施形態との間の差異は、保持要素１１の端部に付加的な支持要素１５が配置され、該支持要素１５が保持要素１１に取り付けられた固定点部１２とは反対側に位置付けられて、保持要素１１を保持、強要、押圧、クランプ及び／又は支持することにある。

目盛り部１０及び／又は保持要素１１が機械ベッド２にクランプ、押圧、強要及び／又は保持されているものの、機械ベッド２の位置ずれ及び／又は変形無しにして、目盛り部１０の下部及び／又は隣接する部位での機械ベッド２の熱膨脹を未だ可能にして完全には固定して取り付けられていないという意味で、保持要素１１及び／又は目盛り部１０は機械ベッド２に支持要素１５により保持及び／又は装着可能となっている。

図６は、別の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械１の例示的な概要図を示す。

ここで、図６は図１Ａ,１Ｂと比較すれば、簡略化した実施形態である。図６の実施形態と図１Ａ,１Ｂの実施形態との間の差異は、図６では、一例として保持要素１１が省略され、保持要素１３の一端に取り付けられた固定点部１２が例えば、位置測定装置の目盛り部１０に直接的に固定して取り付けられていることにある。

図７は、別の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械１の例示的な概要図を示す。

図７の実施形態と図１Ａ,１Ｂの実施形態との間の差異は、図７では、一例として保持要素１３が省略され、保持要素１１の一端が固定点部１４に直接的に固定して取り付けられ、固定点部１４を介して保持要素１１が機械ベッド２に例えば固定して取り付けられていることにある。

更にまた、一例として保持要素１１には複数の付加的な支持要素１５が配置され、これら支持要素１５は保持要素１１を保持、強要、押圧、クランプ及び／又は支持する。

目盛り部１０及び／又は保持要素１１が機械ベッド２にクランプ、押圧、強要及び／又は保持されているものの、機械ベッド２の位置ずれ及び／又は変形無しにして、目盛り部１０の下部及び／又は隣接する部位での機械ベッド２の熱膨脹を未だ可能にして完全には固定して取り付けられていないという意味で、保持要素１１及び／又は目盛り部１０は機械ベッド２に支持要素１５によって保持及び／又は装着可能となっている。

図８は、別の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械１の例示的な概要図を示す。

図８の実施形態と図１Ａ,１Ｂの実施形態との間の差異は、図８では、機械ベッド２に保持要素１３の一端を取り付ける固定点部１４が他の線形軸線Ｘ,Ｚにより形成される面及び／又はその面の近傍位置に実質的に配置されていることにある。

固定点部１４に対して、位置測定装置における懸架(suspension)取り付けの温度非依存の固定点が他の軸線に関して測定されるべき軸線の座標０点に実質的に配置されていることは利点である。

図９Ａ,９Ｂは、他の実施形態に係る位置測定装置を有した工作機械１の例示的な細部の斜視図を示す。

複数のガイドレール及び／又は案内路７ａ,７ｂは、工作機械の機械ベッド２（第１構成部分）にＹ方向に配置され、該案内要素に取り付けられた１つのスライダ（図示せず）及び／又はガイドレール及び／又は案内路７ａ,７ｂ上の案内スライダ７ｃ,７ｄ及び／又は機械テーブル（第２構成要素）をＹ方向に移動させるべく構成されている。スライダ及び／又は機械テーブル（第２構成要素）は駆動部７fにより駆動可能で、該駆動部７fは駆動軸７ｅに支持されている。

位置測定装置のスキャナ装置９は、案内要素及び／又は案内スライダ７ｃに取り付けられ、案内スライダ７ｃが移動されたとき、案内要素及び／又は案内スライダ７ｃと共に移動及び／又は走行可能である。位置測定装置の目盛り部１０はＹ方向にアライメントされ、スキャナ装置９は目盛り部１０を電子的、光―電子的及び／又は磁気的にして選択的に走査し、機械ヘッド２に対する１つのスライダ及び／又は案内要素及び／又は案内スライダ７ｃの所在及び／又は位置を決定する。

機械スタンドに近接した機械ベッド２の内側部分にて、固定点取り付け要素１４（固定点部）は機械ベッド２に例えば、複数の螺子１４ａによって固定して取り付けられている。保持ロッド（保持要素）１３の一端は固定点取り付け要素（固定点部）１４に例えば複数の螺子１４ｂで固定されている。保持ロッドは機械ベッド２の材料の熱膨脹係数よりも小さい熱膨脹係数を有する。

ここでの関心事は、保持ロッドが好ましくは、繊維強化プラスチック材料及び／又は特に炭素繊維強化プラスチック材料、特に好ましくは、保持ロッドが石英ガラスからなっていることである。

他の固定点取り付け要素（固定点部）１２は保持ロッド１３の他端に固定して取り付けられ、固定点取り付け要素１２は目盛り部１０に固定して取り付けられている。

目盛り部１０は機械ベッド２に配置された保持要素１１に置かれ、機械ベッド２に複数の支持要素１５によって保持されている（しかし、固定して取り付けられてはおらず、この結果、選択的に熱変形する機械ベッドは目盛り部１０の下方で離れるように変位可能である）。

好ましくは、保持要素１１は、繊維強化プラスチック材料及び／又は特に炭素繊維強化プラスチック材料からなる長尺な要素、例えば、繊維強化プラスチック材料及び／又は特に炭素繊維強化プラスチック材料からなる長尺なプレートである。

要するに、本発明は、工作機械にて使用する位置及び／又は長さ測定装置及び／又は工作機械を好適にして提供可能にする様相及び実施形態を提案し、これらは工作機械の正確な加工や較正の可能性を特に、簡単で確実且つコスト的に有効な手段でもって更に改善する。

Claims (7)

1. 工作機械で使用する位置測定装置において、
   スキャナ装置（９）で走査可能な目盛り部（１０）であって、該目盛り部（１０）が前記工作機械の第１構成部分（２）に配置され且つ前記スキャナ装置（９）が前記第１構成部分（２）に対して移動可能である前記工作機械の第２構成部分（７）に配置されているとき、前記第１構成部分（２）の位置を検出するのに役立つ、目盛り部（１０）と、
   前記工作機械（１）の前記第１構成部分（２）に対して前記目盛り部（１０）を間接的に取り付けるための間接取り付け部の１つの構成要素としての第１保持要素（１１）および第２保持要素（１３）と
   を具備し、
   前記第１保持要素（１１）は、前記目盛り部（１０）の方向に延び、前記目盛り部（１０）の長さ以上の長さを有し、そして前記目盛り部（１０）は前記第１保持要素（１１）に取り付けられており、
   前記第２保持要素（１３）は、保持ロッドとして構成され、前記目盛り部（１０）の方向に延伸しており、当該保持ロッドの一端は、前記第１構成部分（２）の固定点部（１４）に取り付けられており、当該保持ロッドの他端は、前記第１保持素子（１１）の固定点部（１２）に取り付けられており、
   前記第１保持要素（１１）の材料が前記工作機械（１）における前記第１構成部分（２）の材料の熱膨脹係数よりも小さい熱膨張係数を有し、前記第２保持素子（１３）の材料が前記工作機械（１）における前記第１構成部分（２）の材料の熱膨脹係数よりも小さい熱膨張係数を有する、位置測定装置。
2. 前記第１保持要素（１１）および前記第２保持要素（１３）の材料は３．０×１０^-6Ｋ^-1以下、特に１．０×１０^-6Ｋ^-1以下の熱膨脹係数を有する、請求項１に記載の位置測定装置。
3. 前記第１保持要素（１１）は繊維強化プラスチック材料、特に炭素繊維強化プラスチック材料からなっている、請求項１又は２に記載の位置測定装置。
4. 前記第２保持要素（１３）は繊維強化プラスチック材料、特に炭素繊維強化プラスチック材料、または石英ガラスからなっている、請求項１〜３の何れかに記載の位置測定装置。
5. 前記目盛り部（１０）及び／又は前記第１保持要素（１１）は、１つ以上の支持要素（１５）を介して前記第１構成部分（２）に装着可能である、請求項１〜４の何れかに記載の位置測定装置。
6. 前記位置測定装置は前記スキャナ装置（９）を付加的に有し、
   前記スキャナ装置（９）は、前記第１構成部分（２）に対して移動可能である前記工作機械（１）の第２構成部分（７）に装着可能で且つ前記目盛り部（１０）を走査するのに役立ち、前記第２構成部分（７）に対する前記工作機械（１）の前記第１構成部分（２）の位置を検出する、請求項１〜５の何れかに記載の位置測定装置。
7. 第１構成部分（２）と、
   前記第１構成部分（２）に対して走行可能な第２構成部分（７）と、
   請求項１〜６の何れかに記載の位置測定装置と、
   を具備する工作機械において、
   前記位置測定装置の前記スキャナ装置（９）は、前記第２構成部分（７）に配置されており、
   前記位置測定装置の前記目盛り部（１０）は、前記第１構成部分（２）に配置されている、工作機械。

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