JPH0551848B2 - - Google Patents

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JPH0551848B2
JPH0551848B2 JP62156712A JP15671287A JPH0551848B2 JP H0551848 B2 JPH0551848 B2 JP H0551848B2 JP 62156712 A JP62156712 A JP 62156712A JP 15671287 A JP15671287 A JP 15671287A JP H0551848 B2 JPH0551848 B2 JP H0551848B2
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JP
Japan
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scale
scanning
plate
scale plate
graduation
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JP62156712A
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English (en)
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JPS6321509A (ja
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Erunsuto Arufuonsu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Original Assignee
Dr Johannes Heidenhain GmbH
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Publication date
Application filed by Dr Johannes Heidenhain GmbH filed Critical Dr Johannes Heidenhain GmbH
Publication of JPS6321509A publication Critical patent/JPS6321509A/ja
Publication of JPH0551848B2 publication Critical patent/JPH0551848B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0011Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
    • G01B5/0016Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to weight
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一方の物体に連結する目盛板の目
盛面の目盛が、目盛板の中立面の外に配置され、
他方の物体に連結する走査ユニツトの走査目盛面
の走査目盛によつて走査され、目盛板が撓んだと
き目盛板の長さの変化が生じない中立面を目盛板
に有し、走査ユニツト中の光源から出射した光が
走査目盛面を通過し、目盛板の目盛面で反射し、
再び走査板の走査目盛面を通過して走査ユニツト
中の受光素子によつて検知され、2つの物体の相
対位置を測定する測長装置に関する。
〔従来の技術〕
この種の絶対位置測定装置または増分式位置測
定装置は、特に工作機械で加工すべき加工品に対
して工具の相対位置を測定するため、あるいは座
標測定装置で検査物体の位置や寸法を検出するた
めに使用されている。
ドイツ特許第1773403号明細書によれば、目盛
板の中立面の外に目盛面がある一個の目盛板を有
する測長装置では、使用場所で目盛板が撓むため
測定誤差が生じることが知られている。
このような測長装置では、目盛用の目盛板が、
例えば長方形の断面を有し、この目盛板の一方の
表面は目盛を有する目盛面を形成している。目盛
を有する目盛面は目盛板の中立面の外にあるの
で、目盛板が使用位置で撓むと目盛を有する目盛
面の伸びまたは圧縮歪みが生じ、測定誤差が生じ
る。目盛板の中立面は、目盛板が撓んだ時、長さ
の変化が伸びないしは圧縮撓みの形になつて生じ
ないただ一つの平面である。
ドイツ特許第2510219号明細書では、目盛板を
備えた測長装置が開示されている。目盛を有する
目盛板の目盛面の中立面の外にある。この目盛
は、走査ユニツトによつて走査され、この走査ユ
ニツトは測定すべき物体に連結し、測定すべき物
体の案内装置に無関係な補助案内装置の上を移動
する。測定すべき他方の物体に対して使用位置で
目盛板が撓むため生じる測定誤差を除去するた
め、走査ユニツトが一方の物体に対して目盛板の
中立面の高さに連結部材によつてリンク結合され
ている。このように走査ユニツトを目盛板の中立
面にリンク結合することは、かなり経費がかか
り、設置場所の関係上全ての測定装置に使用でき
るわけではない。
目盛板の撓みで生じるこの種の測定誤差を防止
するため、中立面が目盛を有する目盛面を形成す
るU字状断面またはH状断面の目盛板が提唱され
ている。
しかし、目盛を有する目盛面を上記のように目
盛板の中立面に配置しても、入射光を用い目盛板
の目盛を、走査ユニツトによつてより長い走査間
隔を保つて走査し、目盛板の目盛を有する目盛面
が反射面となる測定装置では、目盛板の撓みのた
め、依然として測定誤差が生じる。走査ユニツト
中で光源から出射し集光レンズで平行にコリメー
トされた光ビームは、走査目盛面上で走査目盛を
通過し、目盛板の目盛を有する目盛面上に入射
し、反射面であるこの目盛面から再び走査目盛を
有する走査目盛面上に反射される。かくして、目
盛板の目盛面は、走査目盛を再び走査目盛面上に
形成する光学系のように働く。測定運動時に目盛
面の目盛と走査目盛の像とが目盛板の目盛面上で
逆向きに運動することにより、周知の方法で光ビ
ームが変調され、光電素子で周期的な電気走査信
号に変換される。この信号は二つの物体の相対位
置に対する測定値を発生する評価ユニツトに導入
される。
目盛板の目盛面と走査ユニツトの走査目盛面は
互いに一定な平行間隔aで対向している。目盛板
が撓むと、目盛面のどこでも角度αだけの傾きが
生じる。この傾きは走査目盛面上で走査目盛の像
を2αaだけ一定の方向にずらす働きがある。目盛
を有する目盛板を反対方向に長さαaほどずらす
と、走査目盛の像が走査目盛面上で2αaの長さほ
どの移動が再び相殺される。この角度の傾きは測
定誤差αaを与える。
〔発明の課題〕
この発明の課題は、目盛板の目盛面の目盛が目
盛板の中立面の外にある測長装置で、目盛板の撓
みによつて生じる測定誤差を完全に消去すること
にある。
〔課題を解決する手段〕
上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた
種類の測長装置の場合、走査ユニツトAa;Abの
走査目盛ATa;ATbを有する走査目盛面
ATEa;ATEbが目盛板TTa;TTbの中立面
NEa;NEbに配設されていることによつて解決
されている。
この発明による他の有利な構成は特許請求の範
囲の従属請求項に記載されている。
〔発明の効果〕
この発明によつて得られる利点は、特に以下の
とこにある。即ち、目盛板の中立面に走査目盛を
有する走査目盛面を提案したように配置すること
によつて、使用位置で測定すべき物体に目盛板の
撓みが与える測定誤差を簡単に付加的な部材を用
いなくても完全に除去されるので、測定精度のよ
り高い、単純な構成で低価格の測定装置が得られ
ることにある。この高い測定精度によつて、例え
ばこの種の測定装置を使用する工作機械で故障時
間と不良品を大幅に低減し、この工作機械の信頼
性を著しく高める。
〔実施例〕
この発明の実施例を図面に基づきより詳しく説
明する。
第1図には、目盛板TTの目盛面TEの目盛T
を走査ユニツトAによつて無接触で走査する光電
増分式測長装置の側面が模式的に示してある。目
盛板TTと走査ユニツトAは図示していないが、
相互に移動可能な二つの物体、例えば工作機械の
移動台と固定台に連結され、両者の相対位置が測
定される。
第2図には、測長装置の目盛板TTと走査ユニ
ツトAが拡大断面図にして示してある。走査ユニ
ツトA中では、光源Lから出射した光ビームが集
光レンズKによつて平行にされ、走査板APの二
つの走査目盛AT1,AT2を有する走査目盛面
ATEを通過し、目盛板TTの目盛Tを有する目盛
面TEから反射され、走査板APの二つの走査目盛
AT1,AT2を通過して受光素子面PPの2個の
受光素子P1,P2上に達する。走査板APの両
方の走査目盛AT1,AT2は目盛板TTの目盛T
に一致しているが、その目盛周期は1/4ほど互い
にずれている。二つの走査目盛AT1,AT2に
それぞれ属する受光板PPの2個の受光素子P1,
P2は測定運動時に目盛Tと二つの走査目盛AT
1,AT2を通過する光ビームの変調によつて互
いに90゜位相のずれた二つの周期的な走査信号S
1,S2を出力する。これ等の信号は、第1図に
示すようにパルス整形回路を備えた評価ユニツト
AW、方向弁別器を有する計数器および2個の移
動物体の相対位置に対する測定値をデジタル表示
する表示ユニツトに導入される。
第3a図には、走査板APの走査目盛面ATEの
走査目盛ATと目盛板TTの目盛面TEの目盛Tが
側面図にして模式的に示してある。両方の目盛
ATとTは一定の平行間隔aで対向している。走
査ユニツトA中で光源Lから出射し集光レンズK
で平行にされた光ビームが走査板APの走査目盛
面ATE上の走査目盛ATを通過し、目盛板TTの
目盛Tを有する目盛面TE上に入射し、反斜面と
してこの目盛面TEから再び走査目盛ATを有す
る走査目盛面ATE上に反射される。第3a図に
は、周期信号S1,S2の最大振幅が生じる走査
板APの走査目盛ATに対する目盛板TTの目盛T
の位置が示してある。目盛板TTが測定すべき物
体の使用位置で撓むと、第3b図に示すように目
盛面TEのどんなところでも角度αの傾きが生じ、
走査目盛面ATEで正の測定方向+Xに向けて2αa
の長さほど走査目盛ATの像を移動させる。従つ
て、かなり振幅の低減した周期走査信号S1,S
2が生じる。目盛Tを有する目盛板TTを負の測
定方法−Xに長さαaほど第3c図のように移動
すると、走査信号S1,S2の最大振幅を与える
走査板APの走査目盛ATに対する目盛板TTの目
盛Tの位置が再び得られる。即ち、走査目盛AT
の像が走査目盛面ATE上で長さ2αaだけずれるこ
とは再びない。つまり、角度αの上記傾きが測定
誤差αaを与える。
第4図は中立面NEが目盛Tを有する目盛面
TEから等しい間隔aを有する目盛板TTを拡大
して示す。目盛板TTが測定すべき物体の測定位
置で撓むと、目盛面TEのどの位置でも同じ角度
αの傾きが生じ、この傾きが第3図のように走査
目盛ATの像を目盛板TTの中立面NE上で正の測
定方向+Xに長さ2αaほどずらす。従つて、既に
上で説明したように、測定誤差αaが生じる。し
かし、目盛板TTが撓むと、目盛Tを有する目盛
面TEは圧縮歪みによつて負の測定方向−Xに長
さαaほどずれるので、測定誤差は再びなくなる。
それ故、この発明により、走査ユニツトAの走
査面ATを有する走査目盛面ATEを目盛板TTの
中立面NEに設置することを提唱する。
第5図にはU字状断面の目盛板TTaが示して
ある。この目盛板の目盛Taを有する目盛面TEa
は中立面NEaの外にある。これに反して、走査
ユニツトAaの走査板APaの走査目盛ATaを有す
る走査目盛面ATEaは目盛板TTaの中立面NEa
内にある。従つて、目盛板TTaが測定すべき物
体の使用場所で撓むために生じる測定誤差は消滅
する。
第6図には、L字状断面の目盛板TTbが示し
てある。この目盛板の目盛Tbを有する目盛面
TEbは中立面NEbの外にある。これに反して、
走査ユニツトAbの走査板APbの走査目盛ATbを
有する走査目盛面ATEbは目盛板TTbの中立面
NEbにある。従つて、目盛板TTbが測定すべき
物体の使用場所で撓むために生じる測定誤差は消
滅する。
有利な構成では、走査目盛ATa,ATbの中心
軸MAa,MAbが目盛板TTa,TTbの中立面
NEa,NEbの中心軸NFa,NFbにある。つまり、
中心軸NFa,NFbは測定方向Xに延び、中立面
NEa,NEbの対称軸を形成している。
この発明は増分式測長装置であつても、また絶
対測長装置でも効果的に採用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図、増分式光電測長装置の模式断面図。第
2図、測長装置の目盛板と走査ユニツトの拡大断
面図。第3図、目盛が平行な場合aと平行でない
場合b,cでの光ビームの光路の模式図。第4
図、目盛板が撓んだ状態での拡大図。第5図、目
盛板に対する走査ユニツトの第一実施例の配置
図。第6図、目盛板に対する走査ユニツトの第二
実施例の配置図。 図中参照符号:A,Aa,Ab……走査ユニツ
ト、AP……走査板、AT1,AT2,ATa,
ATb……走査目盛、ATE,ATEa,ATEb……
走査目盛面、T,TTa,TTb……目盛板、TE…
…目盛面、T……目盛、PP……受光板、P1,
P2……受光素子、NEa,NEb……中立面、
MAa,MAb……走査目盛の中心軸、NFa,NFb
……中立面の中心軸。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一方の物体に連結する目盛板の目盛面の目盛
    が、目盛板の中立面の外に配置され、他方の物体
    に連結する走査ユニツトの走査目盛面の走査目盛
    によつて走査され、目盛板が撓んだとき目盛板の
    長さの変化が生じない中立面を目盛板に有し、走
    査ユニツト中の光源から出射した光が走査目盛面
    を通過し、目盛板の目盛面で反射し、再び走査板
    の走査目盛面を通過して走査ユニツト中の受光素
    子によつて検知され、2つの物体の相対位置を測
    定する測長装置において、走査ユニツトAa;Ab
    の走査目盛ATa;ATbを有する走査目盛面
    ATEa;ATEbが目盛板TTa;TTbの中立面
    NEa;NEb中に配設されていることを特徴とす
    る測長装置。 2 走査目盛ATa;ATbの中心軸MAa;MAb
    は目盛板TTa;TTbの中立面NEa;NEbの中心
    軸NFa;NFbの中に配設してあることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の測長装置。 3 目盛板TTaはU字状断面を有することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の測長装
    置。 4 目盛板TTbはL字状断面を有することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の測長装
    置。
JP62156712A 1986-06-25 1987-06-25 測長装置 Granted JPS6321509A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863621236 DE3621236A1 (de) 1986-06-25 1986-06-25 Laengen- oder winkelmesseinrichtung
DE3621236.9 1986-06-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6321509A JPS6321509A (ja) 1988-01-29
JPH0551848B2 true JPH0551848B2 (ja) 1993-08-03

Family

ID=6303642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62156712A Granted JPS6321509A (ja) 1986-06-25 1987-06-25 測長装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4743754A (ja)
EP (1) EP0253974B1 (ja)
JP (1) JPS6321509A (ja)
AT (1) ATE48031T1 (ja)
DE (2) DE3621236A1 (ja)
ES (1) ES2012372B3 (ja)

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Also Published As

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EP0253974B1 (de) 1989-11-15
ES2012372B3 (es) 1990-03-16
US4743754A (en) 1988-05-10
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DE3761006D1 (en) 1989-12-21
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