JPH08285566A - 位置測定装置 - Google Patents

位置測定装置

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JPH08285566A
JPH08285566A JP8081651A JP8165196A JPH08285566A JP H08285566 A JPH08285566 A JP H08285566A JP 8081651 A JP8081651 A JP 8081651A JP 8165196 A JP8165196 A JP 8165196A JP H08285566 A JPH08285566 A JP H08285566A
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    • G01D5/32—Mechanical 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
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    • G01D5/347—Mechanical 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
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定板ができるだけ反作用力のない状態で保
持されかつ測定板とその支持体の間の熱的に条件づけら
れた応力が避けられる位置測定装置用のスケールを提供
する。 【解決手段】 この位置測定装置は、支持体(8) と測定
板(6) とからなるスケール(5) で形成される。測定板
(6) は、互いに間隔を置いた二つの支承部(13,14)を介
して支持体(8) と連結されている。支承部の一方(13)は
支持体(8) に測定板(6) を固定するための固定点を形成
する。第二の支承部(14)は弾性的な固定点を形成するの
で、固定支承部(13)から出発して、支持体(8) に対し
て、測定板(6)の熱的に条件づけられた長手方向移動可
能性が起こり得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念による位置測定装置に関する。
【従来の技術】熱応力を避けるために、ドイツ連邦共和
国公開公報第25 05 587 号に記載されているように、測
定板をその支持体に弾性接着層を用いて固定することが
すでに知られている。さらに、一貫した弾性的な接着層
の代わりに、中間空間により中断されたより多数のゴム
片を用い、これらのゴム片上に測定板を取り付け、これ
により測定板と支持体の間の熱応力の平衡を配慮するこ
とが提案されている。しかしながら、この、例えばドイ
ツ連邦共和国特許明細書第11 76 382 号、ドイツ連邦共
和国公開公報第33 12 534 号および米国特許第4,569,13
7 号に記載された固定の仕方でも、測定板を許容できな
い程度に変形させる規模の残留力が残ったままである。
この場合、不利なことは、とりわけ、測定板が温度平衡
後もその出発位置に再び再生できるように戻らないで、
摩擦力に基づいて限定されない新しい位置を占めること
である。比較的長く持続する反作用力の結果として、測
定板の材料のガラスの流れと解釈できる変形も観察され
た。これらの全ては、測定板の長手方向の位置測定をす
る場合に測定誤差になり得る。この欠点は、ドイツ連邦
共和国特許公開第36 06 754 号による測定板によっても
除去することができる。さらに、ドイツ連邦共和国特許
公開第34 20 734 号から、カプセルに包まれた長さ測定
装置のハウジングを一端で機械に固定しかつ他端で変形
部材を介して弾性的に固定することが知られている。さ
らに、ヨーロッパ特許公開第0 264 801 号から、スケー
ルまたは定規を、小さい範囲で転がり運動可能に保持さ
れていて長手方向案内を形成する球上に取り付け、スケ
ールまたは定規を唯一の箇所にそれらの縁を向かい合わ
せに固定することが知られている。測定板をそのように
保持するための機械的な費用は非常に高い。さらに、工
場の測定技術から、たわみが最小値を有するようにスケ
ールを二箇所でのみ支えることが知られている。これら
の支承点（または支承線）の正確な位置はスケールのた
わみについての要求に応じて異なる（例えば、目盛りが
スケールの表面上にまたはスケールの中立の繊維中に存
在するかどうかに依って異なる）。このようにして、全
長をできるだけ小さく短縮すること（ベッセル点）また
は全長、平行な端面で曲げを最小にすること（エアリー
点）または中心のたわみをごくわずかにすることを目指
して最善の状態にすることができる（Leinweber,長さ測
定技術の小型本，Springer出版社, 1954年, 139 頁参
照) 。
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、測定
板ができるだけ反作用力のない状態で保持されかつ測定
板とその支持体の間の熱的に条件づけられた応力が避け
られる位置測定装置用のスケールを提供することであ
る。
【課題を解決するための手段】この課題は、測定板がそ
の長手延長方向において互いに間隔を置いた二つの領域
で支持体に支えられて載っており、それらの支え領域の
一方が固定支承部を形成し、他方の支え領域が弾性的な
支承部を形成しており、その際支え領域はそれぞれ唯一
の実質的に線状の支承部により形成され、線状の支承部
が測定板の長手延長方向を横切って延びておりかつ連続
してまたは中断して形成されていることを特徴とする位
置測定装置により解決される。この形式の取り付けによ
り、測定板とその支持体は機械的にかなりの程度まで相
互作用を絶たれる。温度変化があると、測定板はその支
持体に対してかなりの程度まで力のない状態で動くこと
ができ、それ故熱的作用の結果において永続的な変形を
生じない。
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態につい
て図面により詳細に説明する。図１には、位置測定装置
１を原理的に示してある。この位置測定装置１は、詳細
に示してない機械のベッドとスライダのような二つの物
体の相対位置を測定するために役立つ。この機械のう
ち、ここにはスライダを２で示してある。物体としての
ベッドは３で示しかつ同様に断片的に示してある。ベッ
ド３には、スケール５を走査する走査装置４が固定され
ている。走査装置４は、測定された位置を表示するため
に評価装置４ａと接続されている。スケール５は機械の
スライダ２に固定されている。スケール５は、目盛り７
を支持する測定板６からなる（図２に示してある）。測
定板６は支持体８に固定されている。支持体８はウエブ
９とくぼみ１０を有する。支持体８と測定板６の長手延
長方向において、ウエブ９とくぼみ１０は互いに限定さ
れた間隔ａを有する。ウエブ９とくぼみ１０を用いて、
測定板６が支持体８に固定されている。この固定は接着
により行われる。固定接着剤１１により、測定板６がウ
エブ９を介して限定位置にかつ接着剤の限定幅で支持体
８に固定される。固定接着剤１１はエポキシ樹脂である
ことができる。弾性的な接着剤１２（シリコーン接着剤
であることができる）により、測定板６を、比較的厚い
接着接合箇所および−前記の固定に比較して−大きい弾
性を有するくぼみ１０を介して支持体８に固定すること
ができる。前記の両方の固定は、測定板６を適当な領域
で支えるほぼ線状の支承部１３と１４を形成する。支承
部１３と１４の相互の間隔ａは、測定板６の長さに関し
て、棒状体の支えの調整後最適化されるが、このことは
長さ測定技術ではそれ自体周知である（前掲書Leinwebe
r 参照）。測定板６を支持体８に前記のように固定する
ことにより、スケール５を一緒に形成する、測定板６と
支持体８に結合に関して限定された熱的挙動が達成され
る。このようなスケール５の限定された熱的挙動を支え
るために、支持体８はスライダ２に固定するための取付
け面領域１５と１６を有し、その間隔ｂは支持体８の長
手延長方向において互いの支承部１３、１４の間隔ａに
近似的に対応する。熱的に条件づけられた膨張挙動に関
して、取付け面領域のうちの一方１５が中立箇所（また
は線）を形成しかつこの箇所１５がスケール５の長手方
向延長部を横切る方向において、固定支承部１３と共に
伸びながら熱挙動に関して中立線を形成する場合に有利
である。この中立の取付け面領域１５に、スケール５が
機械のスライダ２と図示されてない仕方でしっかりとね
じ止めされる。スケール５をさらに引き続き固定するた
めに、取付け面領域１６が役立ち、この取付け面領域は
熱的に条件づけられた膨張に対する長手方向平衡要素１
７として形成されている。この平衡要素１７は、図２、
３および５に示してあるように、支持体８に加工された
ばね平行四辺形により形成することができる。図４に
は、支持体８を図３による線IV/IV に添って切断して示
してある。平衡要素は図示してない仕方で他の方法で形
成することもできる。例えば、スケール５の長手延長方
向を横切る方向において支持体８と測定板６の弾性的な
接着結合部１２の近くに存在するばね負荷された長孔ね
じ部を用いて形成することもできる。図１から、取付け
面領域１５と１６は支持体８の下側に対して段をつけら
れていることが明らかである。凸凹のある取付け面領域
により支持体８が曲がる恐れを避けるために、支持体８
の裏側を、限定された取付け面領域１５、１６の外側で
より深くフライス加工することができる。支持体８の横
断面は長方形に限定されないで、Ｕ形、Ｌ形、Ｔ形、Ｉ
形などの輪郭を有することもできる。支持体８が枠１８
として設計されかつ測定板６の目盛り７の下方に切通し
１９を有する場合には、いわゆる透過光スケールを用い
ることもできる。この場合に、測定板を支える支承部は
支持体８の長手延長方向を横切って切通し１９により中
断されなければならない。この場合に、図５に示した支
承部２０、２１および２２、２３は切通し１９の両長手
方向側部で実質的にそれぞれ線をなして続いていなけれ
ばならない。本発明によるスケール５をつくるために、
支持体８には、測定板６の熱膨張係数と同様な熱膨張係
数を有する材料を用いるのが好ましい。ZERODUR TMから
なる測定板６の場合には、支持体８には例えば特に小さ
い膨張係数を有する鋼合金であるINVAR TMが好ましい。
【発明の効果】以上説明したように、本発明の取り付け
により、測定板とその支持体は機械的にかなりの程度ま
で相互作用を絶たれる。温度変化があると、測定板はそ
の支持体に対してかなりの程度まで力のない状態で動く
ことができ、それ故熱的作用の結果において永続的な変
形を生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】長さ測定装置の原理図を部分断面で示す。
【図２】図１による長さ測定装置のスケールの平面図で
ある。
【図３】支持体の平面図である。
【図４】図３による支持体を線IV/IV に沿って切断した
断面図である。
【図５】枠状の支持体の平面図である。
【符号の説明】
１ 位置測定装置 ２ 一方の物体 ３ 他方の物体 ４ 走査ユニット ５ スケール ６ 測定板 ７ 目盛り ８ 支持体 １３ 固定支承部 １４ 弾性支承部 １５，１６ 取付け面領域 １７ 平衡要素 １８ 枠 １９ 切通し ａ 間隔 ｂ 間隔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルウイン・シユパンナー ドイツ連邦共和国、83278 トラウンシユ タイン、フオルストマイヤーストラーセ、 12 (72)発明者 ペーター・ペックハーク ドイツ連邦共和国、83371 シユタイン ／ トラウン、ウアッツマンストラーセ、 22

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スケールと、このスケールを読み取る走
    査ユニットとを有する、相対的に互いに変位する二つの
    物体を測定するための位置測定装置であって、前記スケ
    ールは、目盛りを支持する測定板と、この測定板のため
    の支持体とからなり、測定板がその支持体に固定点に対
    して長手方向に移動可能に固定されている位置測定装置
    において、測定板(6) がその長手延長方向において互い
    に間隔を置いた二つの領域で支持体(8) に支えられて載
    っており、それらの支え領域の一方が固定支承部(13)を
    形成し、他方の支え領域が弾性的な支承部(14)を形成し
    ており、その際支え領域はそれぞれ唯一の実質的に線状
    の支承部(13,14) により形成され、線状の支承部(13,1
    4) が測定板(6) の長手延長方向を横切って延びており
    かつ連続してまたは中断して形成されていることを特徴
    とする位置測定装置。
  2. 【請求項２】 線状の支承部(13,14) が互いに間隔(a)
    を有し、この間隔は、測定板(6) の長さに関して、長さ
    測定技術から知られた棒状体の支えの調整によりそのた
    わみをできるだけ小さくするように決定されることを特
    徴とする請求項１の位置測定装置。
  3. 【請求項３】 支持体(8) は固定支承部(13)を形成する
    ために場合によってはウエブ(9) を有しかつ弾性的な支
    承部(14)を形成するために場合によってはくぼみ(10)を
    有することを特徴とする請求項１の位置測定装置。
  4. 【請求項４】 測定板(6) の支持体(8) への固定が接着
    により行われ、固定支承部(13)が固定接着剤により実現
    されかつ弾性支承部(14)が弾性的な接着剤により実現さ
    れることを特徴とする請求項１の位置測定装置。
  5. 【請求項５】 支持体(8) は、物体の一方(2) に取り付
    けるために支持体(8) の長手延長方向に互いに間隔を置
    いた好ましくは二つの取付け面領域(15,16)を有するこ
    とを特徴とする請求項１の位置測定装置。
  6. 【請求項６】 取付け面領域の一方(16)が、熱的に条件
    づけられた膨張可能な平衡要素(17)として形成されてい
    ることを特徴とする請求項５の位置測定装置。
  7. 【請求項７】 支持体(8) の取付け面領域(15,16) の相
    互の間隔(b) が、測定板(6) の支承部(13,14) の相互の
    間隔(a) に少なくとも近似的に一致することを特徴とす
    る請求項５の位置測定装置。
  8. 【請求項８】 支持体(8) が随意の横断面を有する薄板
    として形成されていることを特徴とする請求項１の位置
    測定装置。
  9. 【請求項９】 支持体(8) が枠(18)として形成されてお
    り、この枠は測定板(6) の収容範囲に透明な切通し(19)
    を有することを特徴とする請求項１の位置測定装置。
  10. 【請求項１０】 測定板(6) および支持体(8) の熱膨張
    係数が類似していることを特徴とする請求項１の位置測
    定装置。
  11. 【請求項１１】 支承部(13,14) の間隔(a) がベッセル
    点の間隔に対応することを特徴とする請求項１の位置測
    定装置。
  12. 【請求項１２】 支承部(13,14) の間隔(a) がエアリー
    点の間隔に対応することを特徴する請求項１の位置測定
    装置。
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