JP2013181981A - 長さ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
コンパクトに構成され、かつ、再現可能な位置測定装置を提供すること。
【解決手段】
長手方向Ｘに延在するとともにシール要素４１，４２によって覆われたスリット３３を備えた中空プロフィル部３と、該中空プロフィル部３に対して相対的に長手方向Ｘへ移動する走査ユニット２によって走査可能な測定目盛り１１を備えつつ中空プロフィル部３の内部に配置されたスケール１と、中空プロフィル部３に結合され、かつ、中空プロフィル部３をその両端部のうちいずれかにおいて閉鎖する端部材５とを備え、端部材５が、中空プロフィル部３に挿入される挿入範囲５１を有している長さ測定装置において、端部材５を挟着部材６によって中空プロフィル部３に結合させ、挟着部材を、スリット３３が覆われるとともに、スリット３３の両側において中空プロフィル部３が端部材５の挿入範囲５１に固定されるよう構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部分に基づく長さ測定装置に関するものである。

このような長さ測定装置は、カプセル化された長さ測定装置と呼ばれ、互いに相対的に変位する２つの対象物の位置測定を行うものである。カプセル化された長さ測定装置は、特に工作機械において加工すべきワークピースに対する工具の相対変位を測定するのに用いられる。

このような長さ測定装置は、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。これら長さ測定装置は、それぞれ互いに平行に延在する２つの脚部を有するＵ字状の中空プロフィル部と、底部と、この底部に対向しつつ長手方向に延在するスリット状の開口部とで構成されている。この開口部は、シール要素によって覆われている。中空プロフィル部の内部にはスケール及び走査ユニットが配置されており、この走査ユニットは、位置測定のために、スケールに対して相対的に長手方向へ変位可能となっている。この走査ユニットは、シールリップを通って外方へ案内された刀状の連行部材を備えている。中空プロフィル部の端面側の端部はそれぞれ端部材によって閉じられており、この端部材は、中空プロフィル部の測定すべき対象物のうちいずれかへの取付ができるようにも形成されている。また、この端部材は挿入範囲を備えており、この挿入範囲において端部材が中空プロフィル部における内のりの開口部へ挿入されるようになっている。上記従来技術に基づく長さ測定装置においては、中空プロフィル部と端部材の間の結合が、挿入範囲を備えたＵ字状の中空プロフィル部の側方の脚部の螺着又はピン結合によってなされている。

欧州特許出願公開第０４１８２１２号明細書 米国特許第４３４０８１４号明細書

本発明の目的とするところは、コンパクトに構成され、かつ、再現可能な位置測定装置を提供することにある。

上記目的は、本発明により、請求項１記載の特徴によって達成される。

本発明により形成された長さ測定装置は、長手方向に延在しシール要素によって覆われたスリットを備えた、長手方向に延在する中空プロフィル部を含んで構成されている。中空プロフィル部の内部には測定目盛りを有するスケールが配置されており、この測定目盛りは、位置測定のために、中空プロフィル部に対して相対的に長手方向へ移動可能な走査ユニットによって走査されることが可能となっている。また、中空プロフィル部は少なくとも１つの端部材に着脱自在に結合されており、この端部材は、中空プロフィル部を端部側で閉鎖するものとなっている。さらに、この端部材は、中空プロフィル部を測定すべき対象物に取り付けるためのものでもある。中空プロフィル部における端部材の向きの調整をするため、及び中空プロフィル部での端部材の固定のためにこの端部材は挿入範囲を備えており、この挿入範囲によって、端部材が中空プロフィル部の内部空間に挿入されるようになっている。端部材と中空プロフィル部の間の位置決めされた結合は挟着部材によってなされており、この挟着部材は、中空プロフィル部のスリットを覆うとともに、スリットの両側で中空プロフィル部を端部材の挿入範囲に固定するものである。

中空プロフィル部は、特にＵ字状に形成されているとともに、互いに平行に延在する２つの脚部と、これら脚部に結合された底部とを備えている。また、スリットは、底部に対向するよう配置されている。両脚部においては、スリットの方向へ向いた突出部が配置されており、特に一部材に形成されている。

挟着部材は端部材に螺着されており、これにより、中空プロフィル部の両突出部が、端部材の挿入範囲において押圧されるとともにこれに固定されている。したがって、端部材と中空プロフィル部の間の位置決めされた結合は、挟着部材と端部材の挿入範囲との間での突出部の挟入によってなされる。

本発明の他の好ましい実施形態は、従属請求項及び以下の説明において記載されている。

本発明によれば、コンパクトに構成され、かつ、再現可能な位置測定装置を提供することができる。

長さ測定装置の一部を示す図である。 図１に基づく長さ測定装置のＩＩ−ＩＩ断面を示す図である。 第１の取付位置における長さ測定装置の斜視図である。 第２の取付位置における長さ測定装置の斜視図である。 取付が完了した端部材を備えた長さ測定装置の斜視図である。

以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

本発明は、光電的な長さ測定装置に基づき詳細に説明される。図１において部分的に示されたこの長さ測定装置は、長さ方向Ｘへ互いに相対的に変位可能なスケール１及び走査ユニット２である構成要素で構成されている。長手方向Ｘへ互いに相対的に摺動可能な２つの対象物の位置を測定するために、これら２つの対象物のうちいずれかにスケール１が固定され、これら２つの対象物のうち他方に走査ユニット２が固定されている。この走査ユニット２は、位置測定時にスケール１の測定目盛り１１を走査するとともに、これに基づき位置測定値を形成するものである。測定目盛り１１は、等間隔のマーカ群を有するインクリメントトラックとして、複数トラックのアブソリュートコードとして、又は単一トラックのアブソリュートコードとして、例えば疑似乱数コーディングである、長手方向Ｘに配置されたアブソリュートコーディングを備えて形成されることができる。本発明は、光電的な走査原理に限定されるものではなく、測定目盛りは、誘導式、磁石式又は容量式に走査可能に構成することが可能である。

スケール１は、長手方向Ｘに延在する中空プロフィル部３に保護されつつ収容されている。このスケール１は、例えば中空プロフィル部３の内側に特に接着剤によって固定されることによって、中空プロフィル部３に固定されている。中空プロフィル部３は、長手方向Ｘへ延在するようにスリット３３を備えており、このスリットは、屋根状に配置されたリップ状のシール要素４１，４２によって覆われている。また、これらシール要素４１，４２を通って、走査ユニット２が固定された刀状の連行部材２１が突出している。中空プロフィル部３の外部において、連行部材２１には取付要素２２が配置されており、この取付要素２２は、測定すべき両対象物のうちいずれかに、例えば螺合することによって固定されるよう設定されている。

中空プロフィル部３は、Ｕ字状に形成されているとともに、平行に延在する２つの脚部３４，３５と、これら脚部３４，３５を結合する底部３６とを備えている。また、スリット３３は、底部３６とは反対側に配置されており、中空プロフィル部３の脚部３４，３５に形成された２つの突出部３１，３２によって画成されている。

中空プロフィル部３の端面側の両端部はそれぞれ端部材５によって閉じられており、ここでは、これらのうち１つのみが図示されている。端部材５は挿入範囲５１を備えており、この挿入範囲において端部材が中空プロフィル部３の内部空間へ挿入されている。なお、この挿入範囲５１は、図３に示されている。この挿入範囲５１の断面は、両脚部３４，３５の内面と底部３６の内面が挿入範囲５１の側面に接触するよう、中空プロフィル部３の断面に合わせられている。すなわち、挿入範囲５１の外部輪郭は、中空プロフィル部３の内部輪郭に対応している。

端部材５は、測定すべき対象物のいずれかに取り付けられるように形成されている。このために、端部材５は、固定ボルト又はねじのための孔５３を備えている。孔の代わりに、公知のように、中空プロフィル部を測定すべき対象物に固定することが可能なブラケット、ボルト又は球状物を端部材に配置することもできる。

図３には取付位置が示されており、この取付位置では、端部材がその挿入範囲５１と共に中空プロフィル部３内へ挿入される。更なる取付ステップにおいては、端部材５が図４に示すように中空プロフィル部に固定される。端部材５の中空プロフィル部３への位置決めされた固定は、挟着部材６によってなされる。この挟着部材６は、スリット３３を覆い、両突出部３１，３２を端部材５における挿入範囲５１の面に押圧するとともにここで摩擦力によって固定するよう形成されている。このために、挟着部材６は、例えば図４に示す２つのボルト６１，６２によって端部材５に螺着されるようになっている。したがって、底部３６とは反対側の両突出部３１，３２は、挟着部材６と挿入範囲５１の間に挟入され、そこで位置決めされつつ固定される。

このような固定様式は、特にコンパクトに実現可能である。図２及び図５に示すように、挟着部材６は、取付が完了した状態において、両脚部３４，３５によってあらかじめ設定された中空プロフィル部３の幅Ｂの内側に配置されている。すなわち、中空プロフィル部３の外部寸法は、両脚部３４，３５のみによって制限されている。また、選択的に、脚部３４又は脚部３５の外側を、測定すべき対象物への取付時に、平面的にこの対象物へ接触させることが可能であり、これにより、特に振動に対して対抗する結合が保証される。

シール要素４１，４２は、スリット３３を屋根状に覆うものである。図２及び図４から分かるように、このように屋根状に配置されたシール要素４１，４２に対して対向する端部材５の挿入範囲５１が同様に屋根状に形成された範囲５２を備えているため、シール要素４１，４２がこの範囲に接触する。さらに、挟着部材６は、これに対応した凹部６３を備えている。端部材５の挿入範囲５１への挟着部材６の載置及び螺着する際には、シール要素４１，４２が屋根状の範囲５２と凹部６３の間に挟入され、これにより、シール要素４１，４２の長手方向Ｘへの変位が防止される上、良好なシールが保証される。

長手方向Ｘに見て、シール要素４１，４２は挟着部材６の第１の部分長さＬ１の範囲内のみで挿入範囲５１と挟着部材６の間に配置されており、これに続く挟着部材６の第２の部分長さＬ２は、シール要素４１，４２から解放されている。

挟着部材６がスリット３３を長手方向Ｘに対して垂直に覆うことにより、この挟着部材を、更にスリット３３の拡開を防止するために使用することができる。このために、挟着部材６には嵌合要素６４，６５が配置されており、これら嵌合要素は、それぞれ、その中空プロフィル部材３の範囲に、スリット３３の拡開とは逆に作用する嵌合部を形成するものとなっている。嵌合要素６４，６５と相互に作用する中空プロフィル部材３のこの範囲は、それぞれスリット３３と脚部３４，３５のいずれかの間に配置されている。嵌合要素６４，６５により、両脚部３４，３５がそのあらかじめ定められた位置において、特に互いに平行に安定して保持される。

１ スケール
２ 走査ユニット
３ 中空プロフィル部
５ 端部材
６ 挟着部材
１１ 測定目盛り
２１ 連行部材
２２ 取付要素
３１，３２ 突出部
３３ スリット
３４，３５ 脚部
３６ 底部
４１，４２ シール要素
５１ 挿入範囲
５２ 範囲
５３ 孔
６１，６２ ボルト
６３ 凹部
６４，６５ 嵌合要素

Claims (8)

1. 長手方向（Ｘ）に延在するとともに複数のシール要素（４１，４２）によって覆われたスリット（３３）を備えた、長手方向（Ｘ）に延在する中空プロフィル部（３）と、
   位置測定のために該中空プロフィル部（３）に対して相対的に長手方向（Ｘ）へ移動する走査ユニット（２）によって走査可能な測定目盛り（１１）を備えつつ前記中空プロフィル部（３）の内部に配置されたスケール（１）と、
   前記中空プロフィル部（３）に結合され、かつ、前記中空プロフィル部（３）をその両端部のうちいずれかにおいて閉鎖するとともに測定すべき対象物に取り付けるための端部材（５）と
   を備え、前記端部材（５）が、前記中空プロフィル部（３）に挿入される挿入範囲（５１）を有している長さ測定装置において、
   前記端部材（５）を挟着部材（６）によって前記中空プロフィル部（３）に結合させ、前記挟着部材を、前記スリット（３３）が覆われるとともに、前記スリット（３３）の両側において前記中空プロフィル部（３）が前記端部材（５）の前記挿入範囲（５１）に固定されるよう構成したことを特徴とする長さ測定装置。
2. 前記中空プロフィル部（３）を、Ｕ字状に形成するとともに、互いに平行に延在する２つの脚部（３４，３５）と、該脚部（３４，３５）に結合された底部（３６）と、該底部とは反対側に位置しつつ前記脚部（３４，３５）に配置された２つの突出部（３１，３２）とを備える構成としたことを特徴とする請求項１記載の長さ測定装置。
3. 前記挟着部材（６）を、前記端部材（５）に螺着するとともに、前記中空プロフィル部（３）の前記両突出部（３１，３２）を前記端部材（５）の前記挿入範囲（５１）において押圧してそこで固定されるよう構成したことを特徴とする請求項２記載の長さ測定装置。
4. 前記挟着部材（６）を、前記端部材（５）の前記挿入範囲（５１）において前記シール要素（４１，４２）を押圧するよう構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の長さ測定装置。
5. 前記シール要素（４１，４２）を屋根状に配置し、前記シール要素（４１，４２）に対向する前記挿入範囲（５１）を同様に屋根状に形成するとともに、前記挟着部材（６）を、これに対応して屋根状の凹部（６３）を備えるよう構成したことを特徴とする請求項４記載の長さ測定装置。
6. 長手方向（Ｘ）に見て、前記シール要素（４１，４２）を第１の部分長さ（Ｌ１）の内部においてのみ前記挿入範囲（５１）と前記挟着部材（６）の間に配置するとともに、前記挟着部材（６）の第２の部分長さ（Ｌ２）を前記シール要素（４１，４２）から解放したことを特徴とする請求項４又は５記載の長さ測定装置。
7. 前記挟着部材（６）を、前記スリット（３３）の両側の前記中空プロフィル部（３）と共にそれぞれ前記スリット（３３）の拡開に対して逆に作用する嵌合部を形成するよう構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の長さ測定装置。
8. 前記挟着部材（６）を、前記脚部（３４，３５）によってあらかじめ設定される前記中空プロフィル部（３）の幅（Ｂ）以下の幅を有するよう構成したことを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の長さ測定装置。

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