JPH08313241A - 位置測定装置 - Google Patents
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- JPH08313241A JPH08313241A JP8050420A JP5042096A JPH08313241A JP H08313241 A JPH08313241 A JP H08313241A JP 8050420 A JP8050420 A JP 8050420A JP 5042096 A JP5042096 A JP 5042096A JP H08313241 A JPH08313241 A JP H08313241A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING 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
- G01D5/00—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
- G01D5/26—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
- 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
- G01D5/34746—Linear encoders
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING 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
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- G01P1/04—Special adaptations of driving means
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、移動可能であるが、測定方向に
は剛固なカップリングを備え、カップリングにより構成
要素の間の摩擦及び磨耗の少ない結合が可能であるよう
な位置測定装置を案出することである。 【解決手段】 位置測定装置にして、走査ユニット７
と連結体１０との間にカップリング１３を有し、カップ
リング１３は磁石板１３ａ、１３ｂから成り、それらの
間の中央に磁力に基づいてボール１３ｃが保持されるよ
うになっている、位置測定装置。
は剛固なカップリングを備え、カップリングにより構成
要素の間の摩擦及び磨耗の少ない結合が可能であるよう
な位置測定装置を案出することである。 【解決手段】 位置測定装置にして、走査ユニット７
と連結体１０との間にカップリング１３を有し、カップ
リング１３は磁石板１３ａ、１３ｂから成り、それらの
間の中央に磁力に基づいてボール１３ｃが保持されるよ
うになっている、位置測定装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特許請求の範囲第
１項の上位概念による位置測定装置に関する。そのよう
な位置測定装置は、工作機械で特に加工されるべき工作
物に対する工具の相対位置の測定のために使用される。
機械部分の形の両対象物の案内とは別個に取付けられた
補助案内によって測定されるべき対象物又はこれに配設
された連結体への枢支連結は必須である。
１項の上位概念による位置測定装置に関する。そのよう
な位置測定装置は、工作機械で特に加工されるべき工作
物に対する工具の相対位置の測定のために使用される。
機械部分の形の両対象物の案内とは別個に取付けられた
補助案内によって測定されるべき対象物又はこれに配設
された連結体への枢支連結は必須である。
【０００２】
【従来の技術】西独国特許明細書第２６１１４５９号に
は位置測定装置が記載されており、その際目盛支持体の
目盛の走査のための走査ユニットは測定されるべき対象
物の案内とは無関係な補助案内に沿って移動可能かつ連
結体に測定方向には剛固なカップリングを介して枢支連
結されている。このカップリングの第１のカップリング
部分は走査ユニットにおける平面から成り、この平面は
ばねによって付勢されて連結体にある第２のカップリン
グ部分の球面と常に接触している。しかし連結方法では
両対象物と補助案内との間の平行な位置ずれ及び角度誤
差によって、平面と球面との間の相対移動が生じ、この
相対移動は、発生する滑り摩擦によってこれらの両カッ
プリング部分の磨耗に繋がり従って、高精度の位置測定
装置では最早許容されない測定精度となる。
は位置測定装置が記載されており、その際目盛支持体の
目盛の走査のための走査ユニットは測定されるべき対象
物の案内とは無関係な補助案内に沿って移動可能かつ連
結体に測定方向には剛固なカップリングを介して枢支連
結されている。このカップリングの第１のカップリング
部分は走査ユニットにおける平面から成り、この平面は
ばねによって付勢されて連結体にある第２のカップリン
グ部分の球面と常に接触している。しかし連結方法では
両対象物と補助案内との間の平行な位置ずれ及び角度誤
差によって、平面と球面との間の相対移動が生じ、この
相対移動は、発生する滑り摩擦によってこれらの両カッ
プリング部分の磨耗に繋がり従って、高精度の位置測定
装置では最早許容されない測定精度となる。
【０００３】西独国特許明細書３２０１８８７号から上
記の方法によるカップリングとは相違する、遊隙のない
カップリングが公知であり、その際２つの回転自由度を
有する回転ジョイントと、測定方向に対して垂直の２つ
の線移動自由度を有する直線案内とが設けられている。
直線案内は磁石板と球面に当接する部分とから成り得
る。
記の方法によるカップリングとは相違する、遊隙のない
カップリングが公知であり、その際２つの回転自由度を
有する回転ジョイントと、測定方向に対して垂直の２つ
の線移動自由度を有する直線案内とが設けられている。
直線案内は磁石板と球面に当接する部分とから成り得
る。
【０００４】ヨーロッパ特許出願明細書０３８２７０６
号から測長機が公知であり、測長機は測定尺と、これに
沿って移動可能に案内される走査ユニットと、連結体と
を有し、連結体は遊隙のない、しかし測定方向に対して
相対移動を可能にするカップリングを介して走査ユニッ
トと連結している。両カップリング部分は移動方向に対
して垂直に向いた軸線の周りに湾曲した作用面を有し、
かつ相互に点接触で交っている。カップリングの遊隙の
ない保持のために連結体と走査ユニットに相互に付設さ
れて取付けられた永久磁石から成る予圧要素が役立つ。
号から測長機が公知であり、測長機は測定尺と、これに
沿って移動可能に案内される走査ユニットと、連結体と
を有し、連結体は遊隙のない、しかし測定方向に対して
相対移動を可能にするカップリングを介して走査ユニッ
トと連結している。両カップリング部分は移動方向に対
して垂直に向いた軸線の周りに湾曲した作用面を有し、
かつ相互に点接触で交っている。カップリングの遊隙の
ない保持のために連結体と走査ユニットに相互に付設さ
れて取付けられた永久磁石から成る予圧要素が役立つ。
【０００５】ヨーロッパ特許出願明細書第０３８７４８
８号から位置測定装置が公知であり、その際走査ユニッ
トは連結体に測定方向に剛固なカップリングを介して枢
支連結されている。このカップリングは走査ユニット及
び連結体に固定された２つの平板から成り、平板の間に
ボールが引張りばねによって常に平板と接触しておりか
つ保持器によって所定の位置に保持される。案内と補助
案内との間の相対移動の際にボールは両平面の間で自由
に転動することができるので、測定精度を損なう滑り摩
擦による磨耗は生じない。
８号から位置測定装置が公知であり、その際走査ユニッ
トは連結体に測定方向に剛固なカップリングを介して枢
支連結されている。このカップリングは走査ユニット及
び連結体に固定された２つの平板から成り、平板の間に
ボールが引張りばねによって常に平板と接触しておりか
つ保持器によって所定の位置に保持される。案内と補助
案内との間の相対移動の際にボールは両平面の間で自由
に転動することができるので、測定精度を損なう滑り摩
擦による磨耗は生じない。
【０００６】滑り摩擦の防止のための他の提案として、
雑誌「Ｍｅｓｓｅｎ ｕｎｄ Ｐｒｕｅｆｅｎ／Ａｕｔ
ｏｍａｔｉｋ」１９７４年７月／８月号、４３５〜４３
９頁から、ばねによって保持された、２つの交叉したロ
ーラをカップリングとして設けることが公知である。他
の解決はカップリングの代わりに屈曲剛固なワイヤ及び
板ばねを使用する。
雑誌「Ｍｅｓｓｅｎ ｕｎｄ Ｐｒｕｅｆｅｎ／Ａｕｔ
ｏｍａｔｉｋ」１９７４年７月／８月号、４３５〜４３
９頁から、ばねによって保持された、２つの交叉したロ
ーラをカップリングとして設けることが公知である。他
の解決はカップリングの代わりに屈曲剛固なワイヤ及び
板ばねを使用する。
【０００７】できる限り欠点のないカップリングの必要
性が、種々の解決案において、既にずっと以前から存在
していたことが明らかである。
性が、種々の解決案において、既にずっと以前から存在
していたことが明らかである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、移動
可能、しかし測定方向には剛固なカップリングを備え、
カップリングによって構成要素の摩擦及び磨耗の少ない
連結が可能である、できるかぎり僅かで、簡単な構成部
材から成るものを備えた、位置測定装置を案出すること
を課題とする。
可能、しかし測定方向には剛固なカップリングを備え、
カップリングによって構成要素の摩擦及び磨耗の少ない
連結が可能である、できるかぎり僅かで、簡単な構成部
材から成るものを備えた、位置測定装置を案出すること
を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、特許請
求の範囲第１項から第８項による位置測定装置によって
解決される。
求の範囲第１項から第８項による位置測定装置によって
解決される。
【００１０】
【発明の効果】本発明によって得られる利点は、特に両
カップリング部分の間の少なくとも１つのボールの存在
によって、両カップリング部分での滑り摩擦従って磨耗
が生じ得ず、その結果測定精度及び測定安全性が阻害さ
れることはなく、ボールはカップリング部分の磁力によ
ってのみ心立てされる点にある。
カップリング部分の間の少なくとも１つのボールの存在
によって、両カップリング部分での滑り摩擦従って磨耗
が生じ得ず、その結果測定精度及び測定安全性が阻害さ
れることはなく、ボールはカップリング部分の磁力によ
ってのみ心立てされる点にある。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は位置測定装置が部分断面で
示す側面図を示し、そのハウジング１は図示しない工作
機械の往復台２に任意の方法で固定されている。ハウジ
ング１の内方のウエブ３上には接着層４によって目盛支
持体５が取付けられ、その目盛６は走査ユニット７によ
って任意の方法で走査される。
示す側面図を示し、そのハウジング１は図示しない工作
機械の往復台２に任意の方法で固定されている。ハウジ
ング１の内方のウエブ３上には接着層４によって目盛支
持体５が取付けられ、その目盛６は走査ユニット７によ
って任意の方法で走査される。
【００１２】工作機械のベッド８にはねじ９によって連
結体１０が固定されており、連結体は２つのシールリッ
プ１１によって閉鎖されたハウジング１２の縦スリット
を緊塞されて通りかつカップリング１３を介して走査ユ
ニット７と結合している。走査ユニット７はローラ１４
によって目盛支持体５の２つの表面上を案内され、これ
らの表面はベッド８に関して往復台２の案内１５とは無
関係な走査ユニット７のための補助案内を形成する。往
復台２及び工作機械のベッド８は、それらの測定方向Ｘ
における相対位置が測定されるべき両対象物を示す。
結体１０が固定されており、連結体は２つのシールリッ
プ１１によって閉鎖されたハウジング１２の縦スリット
を緊塞されて通りかつカップリング１３を介して走査ユ
ニット７と結合している。走査ユニット７はローラ１４
によって目盛支持体５の２つの表面上を案内され、これ
らの表面はベッド８に関して往復台２の案内１５とは無
関係な走査ユニット７のための補助案内を形成する。往
復台２及び工作機械のベッド８は、それらの測定方向Ｘ
における相対位置が測定されるべき両対象物を示す。
【００１３】カップリング１３は走査ユニット７に固定
された第１の平板の形の第１のカップリング部分１３ａ
と連結体１０に固定された第２の平板の形の第２のカッ
プリング部分１３ｂとから成り、磁性材料から成る両平
板１３ａ、１３ｂの相互に向かい合って位置する平面は
相互に平行かつ測定方向Ｘに対して垂直に向いている。
両平板１３ａ、１３ｂの両平行な平面の間にボールの形
の第３のカップリング部分１３ｃがあり、第３のカップ
リング部分は磁力に基づいて常に両平板平面と接触して
いる。
された第１の平板の形の第１のカップリング部分１３ａ
と連結体１０に固定された第２の平板の形の第２のカッ
プリング部分１３ｂとから成り、磁性材料から成る両平
板１３ａ、１３ｂの相互に向かい合って位置する平面は
相互に平行かつ測定方向Ｘに対して垂直に向いている。
両平板１３ａ、１３ｂの両平行な平面の間にボールの形
の第３のカップリング部分１３ｃがあり、第３のカップ
リング部分は磁力に基づいて常に両平板平面と接触して
いる。
【００１４】図２による本発明の原理図ではこれらの構
成が必要な構成部分のみで示されている。強磁性材料か
ら成るボール１３ｃは磁石板１３ａと１３ｂとの間に自
由に移動可能である。このことは、ボール１３ｃは走査
ユニット７に対する連結体１０の移動の際に例えば測定
方向Ｘに対して垂直に磁石板１３ａ及び１３ｂ上を転が
ることを示す。この相対移動は図３及び図５に示されて
いる。その際図３は走査ユニット７と連結体１０との間
の平行な位置ずれ「ａ」を示す。
成が必要な構成部分のみで示されている。強磁性材料か
ら成るボール１３ｃは磁石板１３ａと１３ｂとの間に自
由に移動可能である。このことは、ボール１３ｃは走査
ユニット７に対する連結体１０の移動の際に例えば測定
方向Ｘに対して垂直に磁石板１３ａ及び１３ｂ上を転が
ることを示す。この相対移動は図３及び図５に示されて
いる。その際図３は走査ユニット７と連結体１０との間
の平行な位置ずれ「ａ」を示す。
【００１５】図４には同様な図においてαだけの角度ず
れが示される。図５は水平な位置ずれｂとして表わされ
連結体１０に対する走査ユニット７の平行移動量を示し
かつ図６において角度βの傾斜が示されている。図４及
び図６に示すように、磁石板１３ａ及び１３ｂの傾斜位
置では、磁石板１３ａ、１３ｂによって保持されたボー
ル１３ｃは、磁石板１３ａ、１３ｂの傾斜状態が大きけ
れば大きい程、その位置をその理論的中心位置の外方に
移す。
れが示される。図５は水平な位置ずれｂとして表わされ
連結体１０に対する走査ユニット７の平行移動量を示し
かつ図６において角度βの傾斜が示されている。図４及
び図６に示すように、磁石板１３ａ及び１３ｂの傾斜位
置では、磁石板１３ａ、１３ｂによって保持されたボー
ル１３ｃは、磁石板１３ａ、１３ｂの傾斜状態が大きけ
れば大きい程、その位置をその理論的中心位置の外方に
移す。
【００１６】ボール１３ｃが小さければ小さい程、ボー
ルは磁石板１３ａ、１３ｂの傾斜状態を強める。他方で
はボール１３ｃの直径の増大と共に磁石板１３ａ、１３
ｂの距離は増大し従って連結力は減少する。磁石板１３
ａ、１３ｂを円形ディスク状磁石板１３ａ、１３ｂとし
て磁石板１３ａ、１３ｂの直径に対するボール１３ｃの
直径の間の１対３の比が好適とされる。
ルは磁石板１３ａ、１３ｂの傾斜状態を強める。他方で
はボール１３ｃの直径の増大と共に磁石板１３ａ、１３
ｂの距離は増大し従って連結力は減少する。磁石板１３
ａ、１３ｂを円形ディスク状磁石板１３ａ、１３ｂとし
て磁石板１３ａ、１３ｂの直径に対するボール１３ｃの
直径の間の１対３の比が好適とされる。
【００１７】大きなスペース要求では強い磁力に基づく
厚い磁石板１３ａ、１３ｂの使用の際この比は１対２に
高められる。しかしカップリング１３の構造高さを小さ
く保持し、それにも拘わらず十分大きな連結力を達成す
るために、大きな容量の磁石を使用することが推奨され
る。このことは「希土類」、例えばサマリウムコバルト
（ＳｍＣｏ）又はネオジム−鉄−硼素（ＮｄＦｅＢ）の
ような材質から成る磁石である。
厚い磁石板１３ａ、１３ｂの使用の際この比は１対２に
高められる。しかしカップリング１３の構造高さを小さ
く保持し、それにも拘わらず十分大きな連結力を達成す
るために、大きな容量の磁石を使用することが推奨され
る。このことは「希土類」、例えばサマリウムコバルト
（ＳｍＣｏ）又はネオジム−鉄−硼素（ＮｄＦｅＢ）の
ような材質から成る磁石である。
【００１８】図７に示すように、追加的な強磁性体１６
によってカップリング１３が更に改良されることができ
る。この鉄ヨークの形の強磁性体１６は二重の機能を果
たす、そのわけは強磁性体は連結力を高めると共にでき
る限り位置測定装置が受ける極端な加速の際のボール１
３ｃの変位規制に役立つからである。保持器としての強
磁性体１６のかかる構成は特に有利である。
によってカップリング１３が更に改良されることができ
る。この鉄ヨークの形の強磁性体１６は二重の機能を果
たす、そのわけは強磁性体は連結力を高めると共にでき
る限り位置測定装置が受ける極端な加速の際のボール１
３ｃの変位規制に役立つからである。保持器としての強
磁性体１６のかかる構成は特に有利である。
【００１９】基本的には磁石板１３ａ、１３ｂの幾何学
的横断面は任意であるが、対称体、特に円形ディスクが
推奨される。磁石板１３ａ、１３ｂは平面である必要は
なく、球面が特別に形成され、例えば同一の曲率を有す
る場合には、球表面を有することができる。
的横断面は任意であるが、対称体、特に円形ディスクが
推奨される。磁石板１３ａ、１３ｂは平面である必要は
なく、球面が特別に形成され、例えば同一の曲率を有す
る場合には、球表面を有することができる。
【図１】カップリングを備えた位置測定装置の部分断面
側面図である。
側面図である。
【図２】本発明の原理図である。
【図３】走査ユニットと取付け足部とを平行にずらした
状態を図式的に示す側面図である。
状態を図式的に示す側面図である。
【図４】走査ユニットと取付け足部とが傾斜した状態を
図式的に示す側面図である。
図式的に示す側面図である。
【図５】走査ユニットと取付け足部とを平行にずらした
状態を示す平面図である。
状態を示す平面図である。
【図６】走査ユニットと取付け足部とが傾斜した状態を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図７】カップリングの変形例を示す図である。
２ 対象物 ５ 目盛支持体 ６ 目盛 ７ 走査ユニット ８ 対象物 １０ 連結体 １３ カップリング １３ａ カップリング部分 １３ｂ カップリング部分 １３ｃ カップリング部分 １５ 案内 Ｘ 測定方向
Claims (8)
- 【請求項１】 ２つの対象物（２、８）の相対位置の測
定のための位置測定装置にして、一方の対象物（２）と
結合した目盛支持体（５）の目盛（６）は走査ユニット
（７）によって走査され、走査ユニットは他方の対象物
（８）又はこれに取付けられた連結体（１０）に測定方
向（Ｘ）に剛固なカップリング（１３）を介して枢支さ
れておりかつ測定されるべき対象物（２、８）の案内
（１５）とは無関係な補助案内に沿って移動可能であ
り、そしてカップリング（１３）は相互に接触するカッ
プリング部分（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）を有しかつ第
１のカップリング部分（１３ａ）は走査ユニット（７）
と、第２のカップリング部分（１３ｂ）は対象物（８）
又は連結体（１０）と結合しており、その際第１のカッ
プリング部分（１３ａ）と第２のカップリング部分（１
３ｂ）との間に少なくとも１つのボール（１３ｃ）の形
の第３のカップリング部分が設けられており、そして少
なくとも１つのボール（１３ｃ）は両カップリング部分
（１３ａ、１３ｂ）の測定方向（Ｘ）に対して横に向い
た面と常に接触しており、少なくとも１つのボール（１
３ｃ）が磁力によってカップリング部分（１３ａ、１３
ｂ）の間に保持されることを特徴とする前記位置測定装
置。 - 【請求項２】 第１及び第２のカップリング部分が磁石
板（１３ａ、１３ｂ）によって形成され、それらの間で
少なくとも１つの強磁性ボール（１３ｃ）が測定方向
（Ｘ）に対して横に移動可能である請求項１記載の位置
測定装置。 - 【請求項３】 少なくとも１つのボール（１３ｃ）が磁
石板（１３ａ、１３ｂ）の磁力によって磁性板の面中心
で休止状態にある、請求項１記載の位置測定装置。 - 【請求項４】 磁石板（１３ａ、１３ｂ）の接触面が平
面である、請求項１記載の位置測定装置。 - 【請求項５】 磁石板の接触面が球面として形成され
た、請求項１記載の位置測定装置。 - 【請求項６】 磁石板（１３ａ）の少なくとも１つが強
磁性体（１６）によって、強磁性体（１６）がボール
（１３ｃ）の移動を規制するための保持器を形成するよ
うに取り囲まれている、請求項１記載の位置測定装置。 - 【請求項７】 磁石板（１３ａ、１３ｂ）の接触面が円
形である、請求項１記載の位置測定装置。 - 【請求項８】 ボール（１３ｃ）と磁石板（１３ａ、１
３ｂ）の直径が略１対３から１対２の比を有する、請求
項７記載の位置測定装置。
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