CN113494933A - 用于位置测量的组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于位置测量的组件。组件包括支架(10)、布置在支架(10)上的标尺(12)和用于将标尺(12)固定在支架(10)处的多个固定元件(16)。标尺(12)在纵向(X)上延伸。标尺(12)具有用于至少在纵向(X)上位置测量的测量刻度(14)。支架(10)具有多个单个区段(10.1‑10.7)。固定元件(16)布置在支架(10)的单个区段(10.1‑10.7)上。

Description

用于位置测量的组件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的组件。
背景技术
文件WO 2006/133753 A1公开了一种用于位置测量的组件，其带有支架体和多个沿着标尺且在标尺的两侧处布置的固定元件。在支架体与固定元件之间相应布置有屈戎铰接部(Festkoerpergelenk)，其将固定元件和因此标尺在测量方向X上可偏转地联结在支架体处。
已知的测量组件的缺点是，支架体一件式地来构建。这导致一方面支架体或测量组件的制造相对成本集中。另一方面在支架体(或测量组件)与基体(例如机架(Maschinenbett))之间热脱耦的实现相对复杂。因为典型地对此需要结构措施，例如应用附加的固体铰接部。热脱耦又是对于位置测量的高精度的前提条件。
发明内容
本发明目的在于说明一种用于位置测量的组件，其具有简单的且成本有利的构造并且利用其来实现精确的位置测量。
根据本发明，该目的通过带有权利要求1的特征的组件来实现。
根据本发明构造的组件包括支架、布置在支架上的标尺和多个用于将标尺固定在支架处的固定元件。标尺在纵向上延伸。标尺具有用于至少在纵向上位置测量的测量刻度(Messteilung)。支架具有多个单个区段。固定元件布置在支架的单个区段上。
优选地，支架的单个区段相应与该多个固定元件中的一固定元件或在横向(其垂直于纵向伸延)上彼此相对而置地布置的成对的固定元件相关联。
如果支架的单个区段在纵向上彼此分离地布置，是有利的。
此外，如果支架的单个区段在纵向上分布地、例如等距地布置，是有利的。
备选地，支架的单个区段可非等距地布置。例如，在固定点(也就是说标尺的位置固定定位的部位)的附近在支架的单个区段之间的间距大于在标尺的两个自由端处在支架的单个区段之间的间距。
固定元件优选地具有多个挠性铰接部用于在支架与标尺之间的(局部)热脱耦屈戎铰接部。
为了将标尺相对于支架位置固定地定位，固定元件可设置成粘合道(Kleberaupe)的形式。
支架的单个区段还可被称为分立的板。
测量刻度优选地用于在纵向(也就是说自由度X)上以及在横向(也就是说自由度Y)上的位置测量。备选地，测量刻度(与相应的探测单元(Abtasteinheit)相联系)可构造成使得实现在6自由度(也就是说自由度X,Y,Z,RX,RY,RZ)中的位置测量。
测量刻度例如是增量刻度(Inkrementalteilung)。备选地，测量刻度可以是绝对刻度，例如构造为伪随机码。
通过本发明实现标尺的直线性(Geradheit)的较高的可重复性。如果标尺具有用于在纵向上以及在横向上位置测量的测量刻度，这尤其是有利的。对此，测量刻度包括多个沿着第一测量方向(主测量方向或X方向)周期性布置的刻度结构和多个沿着第二测量方向(Y方向)周期性布置的刻度结构。第一测量方向和第二测量方向彼此垂直地伸延。刻度结构尤其相应包括刻度线(Teilungsstrich)。
本发明的有利的构造方案从从属权利要求中得悉。
附图说明
根据本发明的组件的细节和优点由实施例的接下来说明根据附图得出。其中：
图1示出了根据本发明构造的组件的透视图，其带有支架、布置在支架上的标尺和多个固定元件；
图2示出了对根据图1的组件的俯视图；
图3a示出了支架的单个区段的透视图，其带有第一固定元件和第二固定元件；
图3b示出了对根据图3a的支架的单个区段的俯视图；
图4a示出了支架的另外的单个区段的透视图，其带有第三固定元件和第四固定元件；以及
图4b示出了对根据图4a的支架的另外的单个区段的俯视图。
具体实施方式
相同的元件或功能相同的元件在图中设有相同的附图标记。
本发明的一实施形式接下来根据图1和图2来阐述。根据本发明构造的组件包括支架10、布置在支架10上的标尺12和多个固定元件16。标尺12在纵向(主测量方向)X上延伸且具有布置在测量刻度平面(也就是说X/Y平面)中的测量刻度14。测量刻度14构造为可光电探测的增量刻度用于在纵向X上以及附加地在垂直于此伸延的第二横向Y上的高精度的位置测量。标尺12优选地由带有可忽略地小的热膨胀系数(尤其带有在0°-50°C的温度范围中小于1.5×10-6K-1、但是尤其小于0.1×10-6K-1热膨胀系数α)的材料构成。这样的材料是玻璃或玻璃陶瓷(例如微晶玻璃(Zerodur))或金属例如因瓦合金(Invar)。
支架10优选地由带有大约10.5×10-6K-1的热膨胀系数的钢构成。
支架10具有多个单个的板形区段10.1-10.7。标尺12具有带有两个彼此相对而置的侧表面(其相应在纵向X上伸延)18.1,18.2的矩形横截面(参照图2)。
固定元件16用于将标尺12固定在支架10处。固定元件16包括第一组固定元件16.11-16.71和第二组固定元件16.12-16.72。固定元件16.11-16.71和16.12-16.72布置在标尺12的两个彼此相对而置的侧表面18.1,18.2处(参照图2)。如在图1中所示，固定元件16布置在支架10的单个区段10.1-10.7上。
在图1中示出的组件布置在基体1(例如机架)上。为了将组件固定在基体1处，设置有螺栓2。螺栓2延伸穿过单个区段10.1-10.7直到进入基体1中。基体1例如由花岗石(Granit)构成。
通过根据本发明的组件实现多件式构建的支架体(也就是说支架10)。多件式的构造与根据现有技术的单件式的构造相比是有利的，使得支架体和因此组件的制造相对成本有利。此外，多件式的构造具有该优点，即能够以简单的方法实现在支架10与基体1之间的热脱耦。在此可尤其放弃附加的结构措施、例如另外的屈戎铰接部的应用。
有利的是，支架10的单个区段(分立的板)10.1-10.7相对较小且可近似在任何部位处(也就是说局部地在相应的X位置处)简单地与基体1一起移动。由此与现有技术相对，在不应用附加的结构措施的情况下实现刚才所提到的热脱耦。
在支架10的单个区段10.1-10.7之间布置有支架10的另外的区段11.1-11.6(所谓的中间区段)。中间区段11.1-11.6通过螺栓4固定在基体1处且用于在高度方向(也就是说Z方向)上支撑标尺12。对此，中间区段11.1-11.6构造成在中间位置(也就是说在支架10的单个区段10.1-10.7之间的位置)处相应经由附着器件(Haftmittel)在高度方向Z上刚性地在支架10处承载标尺12并且因此与基体1刚性地连接。中间区段11.1-11.6还可被省略。
关于图1，支架10的单个区段10.1-10.7相应与该多个固定元件16中的在横向Y上彼此相对而置地布置的成对固定元件16.11,16.12-16.71,16.72相关联。尤其地，成对布置的固定元件16.11,16.12-16.71,16.72布置在支架10的相应与其相关联的单个区段10.1-10.7上。
备选地，支架10的单个区段10.1-10.7可相应与该多个固定元件16中的仅仅一个固定元件(例如固定元件16.11-16.71或固定元件16.12-16.72)相关联。
如在图1中所示，支架10的单个区段10.1-10.7在纵向X上彼此分离地布置。此外，支架10的单个区段10.1-10.7在纵向X上分布地、尤其等距地布置。在此，在支架10的单个区段10.1-10.7之间的间距例如相应为100mm。
在图1中示出的固定元件16具有布置在标尺12的第一侧表面18.1处的第一固定元件16.11和布置在标尺12的第二侧表面18.2处的第二固定元件16.12。第一固定元件16.11和第二固定元件16.12在横向Y上彼此相对而置地布置。以下实施方案类似地适用于成对布置的固定元件16.21,16.22-16.71,16.72(除了16.41,16.42)。
第一固定元件16.11构造成在位置P1(参照图3b)处在纵向X上相对于支架10可自由移动地承载标尺12。此外，第一固定元件16.11构造成在横向Y上刚性地在支架10处承载标尺12。对此，第一固定元件16.11尤其构造为屈戎铰接部。
关于图3b，第一固定元件16.11具有通过材料配合的连接固定在标尺12的第一侧表面18.1处的第一区段20.1。此外，第一固定元件16.11具有通过材料配合的连接固定在支架10的单个区段10.1-10.7的与第一固定元件16.11相关联的区段10.1的上表面22处的第二区段20.2(参照图3a和图3b)。材料配合的连接尤其是粘合连接。
第二固定元件16.12构造成在第一位置P1处在纵向X上相对于支架10可自由移动地承载标尺12。此外，第二固定元件16.12构造成在横向Y上刚性地在支架10处承载标尺12。对此，第二固定元件16.12尤其构造为屈戎铰接部。
第二固定元件16.12类似于第一固定元件16.11与标尺12以及与支架10的区段10.1相连接。
关于图3a，组件具有用于将标尺12固定在支架10处的第一附着器件24.1。第一附着器件24.1一方面布置在支架10的区段10.1的上表面22上而另一方面布置在第一固定元件16.11与第二固定元件16.12之间。第一附着器件24.1条带形地来构造且大致在横向Y上延伸。例如，第一附着器件24.1具有双面胶带、尤其调动胶带(Transferklebeband)的条带。
第一附着器件24.1相应地布置在支架10的区段10.1-10.7中的每个(除了10.4)上。
在图1中示出的固定元件16此外具有布置在标尺12的第一侧表面18.1处的第三固定元件16.41和布置在标尺12的第二侧表面18.2处的第四固定元件16.42。第三固定元件16.41和第四固定元件16.42在横向Y上彼此相对而置地布置。成对布置的固定元件16.41,16.42与支架10的区段10.4相关联或布置在其上。
第三固定元件16.41构造成在与第一位置P1不同的第二位置P2(参照图4b)处在纵向X上和在横向Y上刚性地在支架10处承载标尺12。第四固定元件16.42构造成在第二位置P2处在纵向X上和在横向Y上刚性地在支架10处承载标尺12。例如，第三固定元件16.41和第四固定元件16.42相应具有粘合道、尤其角焊缝(Kehlnaht)用于将标尺12与支架10的区段10.4相连接。
关于图4a，组件此外具有第二附着器件24.2和第三附着器件24.3用于将标尺12固定在支架10处。第二附着器件24.2和第三附着器件24.3一方面布置在支架10的区段10.4的上表面上而另一方面布置在第三固定元件16.41与第四固定元件16.42之间。第二附着器件24.2和第三附着器件24.3相应条带形地来构造且大致在纵向X上延伸。例如，第二附着器件24.2和第三附着器件24.3相应具有双面胶带、尤其调动胶带的条带。
第一至第三附着器件24.1-24.3用于支持标尺12通过第一至第四固定元件16.11,16.12,16.41,16.42的固定。由此实现组件的特别稳定的且可靠的构造。
此外，第一至第三附着器件24.1-24.3用于使标尺12与支架10脱耦，以防止摩擦影响(或产生限定的剪力)。
例如，第一至第三附着器件24.1-24.3相应具有带有10mm宽度的双面粘合带的条带。
代替前面所提到的调动胶带，还可应用带有混合的球的非常软的粘合剂或液态的调动胶带。
第三和第四固定元件16.41,16.42备选地还可构造成使得其在第二位置P2处在纵向X上刚性地、但是在横向Y上柔性地(软地)在支架10处承载标尺12或与其相联结。这样的联结尤其在文件EP 3 026 389 A1中公开。
本发明的优点在于，将标尺12通过固定元件16在横向力(例如横向加速)的情况下在Y方向上无显著的横向移动和标尺挠曲地与基体1相连接。这尤其对于测量刻度14对于在纵向上(自由度X)以及在横向上(自由度Y)的位置测量是有利的。
基体1优选地由带有比支架10的热膨胀系数更小的热膨胀系数的材料构成。
本发明不限于光电探测原理。测量刻度14尤其还能够磁式或感应式可探测地来构造。

Claims (15)

1.一种组件，其带有：
支架(10)，
布置在所述支架(10)上的标尺(12)，其中，所述标尺(12)在纵向(X)上延伸，并且其中，所述标尺(12)具有用于至少在纵向(X)上位置测量的测量刻度(14)，以及
多个固定元件(16)，其用于将所述标尺(12)固定在所述支架(10)处，
其特征在于，所述支架(10)具有多个单个区段(10.1-10.7)，并且所述固定元件(16)布置在所述支架(10)的单个区段(10.1-10.7)上。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述支架(10)的单个区段(10.1-10.7)相应与所述多个固定元件(16)中的一固定元件或者在垂直于所述纵向(X)伸延的横向(Y)上彼此相对而置地布置的成对的固定元件(16.11,16.12-16.71,16.72)相关联。
3.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述支架(10)的单个区段(10.1-10.7)在纵向(X)上彼此分离地布置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述支架(10)的单个区段(10.1-10.7)在纵向(X)上分布地、尤其等距地布置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述固定元件(16)具有至少一个布置在所述标尺(12)的在纵向(X)上伸延的第一侧表面(18.1)处的第一固定元件(16.11)。
6.根据权利要求5所述的组件，其中，所述第一固定元件(16.11)构造成在第一位置(P1)处在纵向(X)上相对于所述支架(10)可自由移动地承载所述标尺(12)。
7.根据权利要求5或6所述的组件，其中，所述第一固定元件(16.11)构造成在垂直于所述纵向(X)伸延的横向(Y)上刚性地在所述支架(10)处承载所述标尺(12)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的组件，其中，所述第一固定元件(16.11)具有通过材料配合的连接固定在所述标尺(12)的第一侧表面(18.1)处的第一区段(20.1)。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的组件，其中，所述第一固定元件(16.11)具有第二区段(20.2)，其中，所述第二区段(20.2)通过材料配合的连接固定在所述支架(10)的单个区段(10.1-10.7)中的区段(10.1)的上表面(22)处。
10.根据权利要求8或9所述的组件，其中，所述材料配合的连接是粘合连接。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的组件，其中，所述固定元件(16)具有布置在所述标尺(12)的在纵向(X)上伸延的第二侧表面(18.2)处的第二固定元件(16.12)，其中，所述第一固定元件(16.11)和所述第二固定元件(16.12)在垂直于所述纵向(X)伸延的横向(Y)上彼此相对而置地布置。
12.根据权利要求11所述的组件，其中，所述第一固定元件(16.11)和所述第二固定元件(16.12)相应具有屈戎铰接部。
13.根据权利要求11或12所述的组件，其中，所述组件具有用于将所述标尺(12)固定在所述支架(10)处的至少一个第一附着器件(24.1)，其中，所述第一附着器件(24.1)布置在所述支架(10)的单个区段(10.1-10.7)中的与所述第一固定元件(16.11)和所述第二固定元件(16.12)相关联的区段(10.1)的上表面(22)处并且在所述第一固定元件(16.11)与所述第二固定元件(16.12)之间。
14.根据权利要求13所述的组件，其中，所述第一附着器件(24.1)条带形地来构造且大致在垂直于所述纵向(X)伸延的横向(Y)上延伸。
15.根据权利要求6至14中任一项所述的组件，其中，所述固定元件(16)具有布置在所述标尺(12)的第一侧表面(18.1)处的至少一个第三固定元件(16.41)，其中，所述第三固定元件(16.41)构造成在与所述第一位置(P1)不同的第二位置(P2)处在纵向(X)上和在垂直于所述纵向(X)伸延的横向(Y)上刚性地在所述支架(10)处承载所述标尺(12)。
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