JP2018017734A - 長さ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスが容易であるよう構成されているとともに、正確な位置測定を可能とする長さ測定装置を提供すること。
【解決手段】２つの対象物の相対位置を測定するための長さ測定装置であって、当該中空輪郭部の内部空間においてスケールテープ２が当該中空輪郭部１に沿って緊張されている、中空輪郭部１と、中空輪郭部１に対して位置固定された固定部１１０、及び長手方向Ｘにおいて作用するバネ手段１２６を用いて緊張されて固定部１１０に保持された緊張要素１２０と、一方ではスケールテープ２が固定され、他方では緊張要素１２０が固定された保持部１２１と、スケールテープ２の緊張力Ｆを調整するための調整手段１１１とを有する、スケールテープ２を緊張させるための緊張装置１００とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、２つの対象物の相対位置を測定するための長さ測定装置に関するものである。この長さ測定装置は、当該中空輪郭部の内部空間においてスケールテープが当該中空輪郭部に沿って緊張されて配置されている、中空輪郭部と、緊張させるための緊張装置とを含んでいる。

特許文献１には、同種のものを形成する、スケールテープを有する長さ測定装置が開示されており、このスケールテープは、（測定方向に対応する）長手方向において緊張されて保持される。スケールテープを緊張させるために、スケールテープの両端に緊張装置が設けられている。緊張装置はバネを含んでおり、このバネの緊張力は、ネジを用いて調整可能である。緊張装置は、スケールテープに対して埋め込まれるように配置されているため、走査ユニットが、端部側で緊張装置を越えて走出することが可能である。緊張装置のこの埋め込まれた配置により、緊張力がスケールテープともはや一直線に配置されることができない。これにより、緊張装置が、測定精度にネガティブな影響を及ぼす横方向の力をスケールテープに対して加えることになる。

欧州特許第２３２５６１０号明細書

本発明の根底をなす課題は、メンテナンスが容易であるよう構成されているとともに、正確な位置測定を可能とする長さ測定装置を提供することにある。

この課題は、本発明により、請求項１の特徴を有する長さ測定装置によって解決される。

本発明により、保持部がこの保持部に固定されたスケールテープと共に取付ブロックに位置固定可能であり、その後、緊張装置のその他のものが取り外されることが可能であるという可能性が得られる。このとき、スケールテープの調整された緊張状態が維持され、走査ユニットは、長手方向において、スケールテープ及び保持部を越えて端部側で中空輪郭部から走出されることが可能である。このために、走査ユニットが端部側でこれを越えて走出されることができるように緊張装置全体が埋め込まれて配置される必要がなく、保持部が、走査ユニットの移動経路において配置されないように配置されていれば十分である。このために、緊張要素は、取り外し可能に保持部に固定されているとともに、保持部から分離され、端部側で中空輪郭部から取り出され得るように形成されている。ここで、端部側での取り出しとは、中空輪郭部における隙間を走査ユニットの取り外しのために空けるために、長手方向Ｘにおいて中空輪郭部から取り外されることを意味するものである。

好ましくは、取付ブロックは、長手方向において摺動可能に中空輪郭部に配置されており、したがって中空輪郭部から連結解除されている。

本発明により、スケールテープの緊張のために設けられたバネ手段を、その作用線がスケールテープに対して一直線に延びているように配置することも可能である。

緊張装置が中間要素を備えており、該中間要素が、調整手段を用いて固定部に対して相対的に長手方向へ変位可能であり、バネ手段が、長手方向へ作用するバネ力を中間要素から緊張要素へ加えられれば、有利である。

調整手段として、特に、当該ネジの回転によって中間要素が長手方向において固定部に対して相対的に変位可能であるように形成及び配置されているネジが適している。

特に、保持部は、ネジの形態の固定手段を用いて、取り外し可能に緊張要素に固定されており、ネジが、その回転によって保持部が長手方向において緊張要素に対して相対的に変位可能であるように形成及び配置されている。

調整手段を形成するネジと、固定手段を形成するネジとが、長手方向へ延びるように、及び長手方向に対して垂直に、互いに対してずらして配置されている。

スケールテープを緊張させたままとするバネ手段は、好ましくは、長手方向に延びるように配置された、引張バネ又は圧縮バネの形態のコイルバネである。バネ手段は、複数の引張バネ又は複数の圧縮バネに基づく配置で構成されることも可能である。

長さ測定装置は取付ブロックを備えており、この取付ブロックは、長手方向において、中空輪郭部から連結解除されている。このとき、保持部は、これに固定され、調整された緊張の下で保持されたスケールテープと共にこの取付ブロックに位置固定可能である。したがって、緊張されたスケールテープは、被測定対象物に直接位置固定可能である。

取付ブロックにおける保持部の位置固定は、好ましくはクランプによってなされる。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項において説明された措置に基づき生じる。

本発明の更なる詳細及び利点は、各図に関連した実施例の以下の説明に基づき説明される。

本発明により形成された長さ測定装置の斜視図である。 本発明により形成された第１の緊張装置を有する、図１による長さ測定装置の長手断面図である。 第１の取付位置における、図２による長さ測定装置の緊張装置の斜視図である。 第２の取付位置における緊張装置の斜視図である。 緊張装置の分解図である。 取付ブロックの斜視図である。 図６による取付ブロックの断面図である。 本発明による第２の緊張装置を示す図である。

本発明の第１の実施例を図１〜図７に基づいて詳細に説明する。

長さ測定装置は、複数のシール手段によってカバーされた長手スリットを備えた中空輪郭部１で構成されている。好ましくは、これらシール手段は、それ自体公知の、屋根状に配置されたシールリップである。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も呼ばれる。位置測定に際して、中空輪郭部１の内部に走査ユニットが配置されており、この走査ユニットは、シールリップ及び長手スリットを貫通する連行部材を介して、被測定対象物と共に固定されている。位置測定のために、走査ユニットの連行部材は第１の被測定対象物に取り付けられ、中空輪郭部１は長手方向Ｘにおいてこれに対して移動可能な第２の被測定対象物に取り付けられる。長手方向Ｘは、測定方向に対応している。見やすさの理由から、各図においては、長さ測定装置のシールリップ及び走査ユニットは図示されていない。

長さ測定装置においては、複数のスケールテープ２が用いられ、その測定分割目盛りは、熱膨張（延び）に対抗するために、意図的に縮小して製造される。測定動作のために、スケールテープ２は、バネ力によって長さ方向Ｘに目標寸法へ延びる。中空輪郭部１内には溝が設けられており、この溝内では、スケールテープ２は、長手方向Ｘに対して横方向に係合式に収容されているが、長手方向Ｘにおいては、中空輪郭部１とは無関係に膨張することができるように、中空輪郭部１から連結解除されている。スケールテープ２には、その上側で、したがって走査ユニットに向けて、及びこの走査ユニットに対向して、測定分割目盛りが付されている。この測定分割目盛りが測定動作において走査ユニットによって好ましくは光電的に走査され、このとき、走査ユニットから位置に依存した走査信号が生成される。

スケールテープが中空輪郭部１における端部又は好ましくは被測定対象物に直接位置固定されているとともに、他端が、緊張装置１００によって緊張され、この緊張された状態での測定動作において取付ブロック３を用いて被測定対象物に位置固定されることで、スケールテープ２は、中空輪郭部１に沿って緊張が保持される。本発明は緊張装置１００の構成に関するものであり、この実施例ではこの緊張装置が中空輪郭部１の右側の端部に配置されているため、左側の端部は各図において図示されていない。

第１の例による緊張装置１００が、図３〜図５において詳細に図示されているとともに、以下に詳細に説明される。スケールテープ２を緊張させるための緊張装置１００は、固定部１１０と、この固定部に緊張されつつ保持された、スケールテープ２が固定された保持範囲を有する緊張要素１２０とを含んでいる。本発明によれば、保持範囲は、緊張要素１２０から分離可能な保持部１２１であり、緊張要素１２０と保持部１２１は互いに分離可能である。図示の実施例では、フック状の連行部材１２２がスケールテープ２の凹部２２に係合することで、スケールテープ２が保持部１２１に係合によって固定されている。

緊張装置１２０は、スケールテープ２の緊張を調整するための調整手段１１１を用いて固定されている。保持部１２１は、固定手段１２３によって、取り外し可能に緊張要素１２０に固定されており、この緊張要素は、調整手段１１１とは無関係に操作可能である。本実施例では、固定手段１２３は、緊張要素１２０において支持され、保持部１２１を緊張要素１２０に螺着させることが可能なネジである。

緊張装置１００は、調整手段１１１を用いて緊張要素１２０に対して相対的に長手方向Ｘへ変位可能な中間要素１２４を備えている。緊張要素１２０と中間要素１２４の間にはバネ手段１２６が配置されており、このバネ手段は、本実施例では２つの圧縮バネで構成されている。中間要素１２４は、調整手段１１１を用いて緊張要素１２０に対して相対的に長手方向Ｘへ変位可能であり、これにより、緊張要素１２０を固定部１１０に配置させるバネ力を変更可能であり、したがって、スケールテープ２に作用する緊張力Ｆを変更可能である。中間要素１２４は、ガイド部１２５を介して、緊張要素１２０において、規定されて長手方向にガイドされている。この例では、このガイド部１２５が２つのガイドピンで形成されている。

調整手段１１１は、長手方向Ｘにおいて固定部１１０で支持されつつ回転によって中間要素１２４を長手方向Ｘへ固定部１１０に対して相対的に変位させるネジである。

好ましくは、バネ手段１２６は、このバネ手段によって生じる緊張力Ｆの作用線がスケールテープ２の平面内で、特に長手方向Ｘにおいて緊張されたスケールテープに対して面一に延びるように空間的に配置されている。

固定部１１０は、例えば係合によって、長手方向Ｘにおいて中空輪郭部１に固定されている。この実施例では、固定部１１０は、長手方向Ｘに対して横方向に延びる中空輪郭部１の面で支持されているとともに、緊張力Ｆに対抗する。

保持部１２１は、長手方向Ｘにおいて取付ブロック３に固定可能である。この実施例では、取付ブロック３における保持部１２１の固定はクランプによってなされる。クランプ機構を有する取付ブロック３は、図６及び図７に図示されている。クランプ機構は、軸線３１周りに旋回可能なレバー３２で構成されている。レバー３２の旋回、したがって取付ブロック３における保持部１２１のクランプは、クランプネジ３３によって生じる。

取付ブロック３は、長手方向Ｘへ変位可能に中空輪郭部１に配置され、したがって長手方向Ｘにおいて中空輪郭部１から連結解除されている。実際の測定動作の前に、スケールテープ２の所望の緊張が、調整手段１１１を操作することで緊張装置１００によって生じる。この調整中には、保持部１２１は取付ブロック３に固定されていない。所望の緊張の調整がなされた後、中空輪郭部１及び取付ブロック３が、被測定対象物のうち１つに取り付けられる。このために、長手方向Ｘに対して横方向に延びる孔３４が取付ブロック３に設けられており、この孔によって、ネジを介して取付ブロック３を被測定対象物に位置固定することが可能である。取付が行われた後、スケールテープ２の端部は、保持部１２１を介して取付ブロック３に、したがって中空輪郭部１をう回しつつ被測定対象物に固定される。このために、保持部１２１は、この実施例においてはクランプによって、取付ブロック３に位置固定される。

空間を削減する、長さ測定装置の構造は、緊張装置１００の少なくとも一部が走査ユニットの移動経路に配置されているとともに、組み入れられた状態において走査ユニットの端部側の走出が阻止されることを生じさせるものである。本発明により形成された緊張装置１００によって、緊張装置１００を保持部１２１から分離することが可能となる。この工程中に、取付ブロック３が被測定対象物に固定され、保持部１２１及びしたがってスケールテープ２が取付ブロック３に取り付けられている。分離過程においては、固定手段１２３を用いて緊張要素１２０が保持部１２１から取り外される。このとき、バネ手段が固定部１１０に接触するまでバネ手段１２６が緊張解除される。いまや、緊張装置１００は、保持部１２１なしに端部側で中空輪郭部１から取り出され、走査ユニットの移動経路から離されることができ、その結果、走査ユニットは、端部側で、保持部１２１を越えて走出されることが可能である。このように取り出される走査ユニットは、新たな走査ユニットによって置換されることが可能である。この新たな走査ユニットを中空輪郭部１へ再度入れた後、固定部１１０が中空輪郭部１に結合され、緊張要素１２０が保持部１２１に結合されることで、緊張装置１００が再び用いられる。固定手段１２３を保持部１２１内へ螺着する間に、取り出し前に調整された形態でバネ手段１２６が再び緊張され、その結果、以前に調整された緊張がスケールテープへ加えられる。

上述のように、本発明は、図示の長さ測定装置の右側の構成に関するものであり、したがって、左端は図示されていない。有利には、スケールテープ２は、緊張装置１００に対向する端部（ここでは左端）において、取付ブロックを介して直接被測定対象物に固定されている。スケールテープ２が保持部１２１を用いて長手方向Ｘにおいて取付ブロック３に固く固定されるとともに、この取付ブロックがここでも長手方向Ｘにおいて被測定対象物に位置固定されることで、スケールテープ２全体が直接被測定対象物において緊張されたままとなっている。温度変化に基づき生じる、通常は工作機械の機械部分である被測定対象物の長さ変化がスケールテープ２へ直接伝達される。左側の取付ブロックと右側の取付ブロック３を中空輪郭部１から連結解除することで、拘束力も、通常はアルミニウムから成る中空輪郭部１からスケールテープ２へ伝達されない。

以下に、緊張装置２００の他の形態を図８に基づいて詳細に説明する。この緊張装置２００は、緊張装置１００と同様に、スケールテープ２と、中空輪郭部１と、取付ブロック３と協働する。見やすさの理由から、要素である、中空輪郭部１、スケールテープ２及び取付ブロック３は図８に図示されていない。

スケールテープ２を緊張させるためのこの緊張装置２００も、固定部２１０と、長手方向Ｘにおいて作用するバネ手段２２６を用いてこの固定部に保持された緊張要素２２０とを含んでいる。緊張要素２２０には、保持部２２１が取り外し可能に固定されている。この保持部２２１は、第１の実施例に対応して構成されることが可能である。スケールテープ２は、保持部２２１において、この保持部に形成されたフック状の連行部材２２２によって収容される。調整手段２１１を用いて、バネ手段２２６の緊張を調整可能である。緊張要素２２０は、固定手段２２３を用いて保持部２２１から取り外し可能であり、固定手段２２３は、調整手段２１１とは無関係に操作可能である。

さらに、緊張装置２００は中間要素２２４を備えており、この中間要素は、調整手段２１１を用いて、長手方向Ｘにおいて固定部２１０に対して相対的に調整可能である。この実施例において、バネ手段２２６は２つの引張バネで形成されており、これら引張バネは、長手方向Ｘへ作用するバネ力を中間要素２２４から緊張要素２２０へ加えるものである。緊張要素２２０に対して相対的な中間要素２２４の所定の長手方向のガイドのために、ここでもガイド部２２５が設けられている。

スケールテープ２が留め具で固定されている保持範囲が緊張要素１２０，２２０から分離可能な保持部１２１，２２１で形成されていることが両実施例において共通している。このとき、分離箇所は、分離後に再現可能な結合が可能であるように形成されている。これらの例では、このために、緊張要素１２０，２２０及び保持部１２１，２２１が、それぞれ長手方向Ｘへ作用する所定の係合のための当接面を形成している。

分離前に調整された、固定部１１０，２１０に対して相対的な中間要素１２４，２２４の位置は分離時にも保持されるため、これによって調整され、スケールテープ２へ作用するバネ力が、保持部１２１，２２１及び緊張要素１２０，２２０の再結合後にも再び生じる。本発明によれば、再結合時には、分離前に調整されたスケールテープ２の緊張力Ｆが自動的に再び生成されている。

両実施例においては、保持部が走査ユニットの走行経路外に配置されるように、保持部１２１，２２１のみが構成される必要がある。緊張装置１００，２００のそれ以外の部材は、保持部１２１，２２１なしに、端部側で中空輪郭部から取り出されることができるとともに、走査ユニットの走行経路から離されることができ、その結果、走査ユニットが、端部側で保持部１２１，２２１を越えて走出することが可能である。

両実施例では、バネ手段１２６，２２６の作用線が特にスケールテープと一直線に並んでスケールテープ２の平面内に位置するよう緊張装置１００，２００を形成及び配置することが容易に可能である。

全ての実施例においては、スケールテープ２及び取付ブロック３が同等の材料、特に取付ブロック３が取り付けられる機械部分を構成する同一の材料で構成されていれば有利である。多くの場合には、機械部分は鋼で構成され、取付ブロック３も鋼で構成され、スケールテープ２が鋼帯であるべきである。

上述のように、第２の実施例は、バネ手段１２６，２２６により第１の実施例とは異なっている。同様に適用されるべきバネ緊張力Ｆ及びバネ定数においては、長手方向Ｘにおいて、緊張装置２００によるよりも短かい構造が緊張装置１００によって可能である。

本発明は、中空輪郭部１が互いに当接する複数の部分部材で構成された長さ測定装置においても有利に使用可能である。この場合、スケールテープ２は、複数の部分部材を越えて緊張される。

Claims (9)

1. スケールテープ（２）の測定目盛りを走査することで２つの対象物の相対位置を測定するための長さ測定装置であって、
   −中空輪郭部（１）と、
   −前記スケールテープ（２）を緊張させるための緊張装置（１００）と
   を含み、
   当該中空輪郭部の内部空間において前記スケールテープ（２）が当該中空輪郭部（１）に沿って緊張されていて、
   当該緊張装置（１００）が
   ・前記中空輪郭部（１）に対して位置固定された固定部（１１０，２１０）、及び長手方向（Ｘ）において作用するバネ手段（１２６，２２６）を用いて緊張されて前記固定部に保持された緊張要素（１２０，２２０）と、
   ・一方では前記スケールテープ（２）が固定され、他方では前記緊張要素（１２０，２２０）が固定された保持部（１２１，２２１）と、
   ・前記スケールテープ（２）の緊張力（Ｆ）を調整するための調整手段（１１１，２１１）と
   を有し、
   前記緊張要素（１２０，２２０）が、取り外し可能に前記保持部（１２１，２２１）に固定されているとともに、該保持部（１２１，２２１）から分離され、端部側で前記中空輪郭部（１）から取り出されることができるように形成されていることを特徴とする長さ測定装置。
2. 前記緊張装置（１００，２００）が中間要素（１２４，２２４）を備えており、該中間要素が、前記調整手段（１１１，２１１）を用いて前記固定部（１１０，２１０）に対して相対的に長手方向（Ｘ）へ変位可能であり、前記バネ手段（１２６，２２６）が、長手方向（Ｘ）へ作用するバネ力を前記中間要素（１２４，２２４）から前記緊張要素（１２０，２２０）へ加えることを特徴とする請求項１に記載の長さ測定装置。
3. 前記調整手段（１１１，２１１）がネジであり、該ネジ（１１１，２１１）が、その回転によって前記中間要素（１２４，２２４）が長手方向（Ｘ）において前記固定部（１１０，２１０）に対して相対的に変位可能であるように形成及び配置されていることを特徴とする請求項２に記載の長さ測定装置。
4. 前記保持部（１２１，２２１）が、ネジの形態の固定手段（１２３，２２３）を用いて、取り外し可能に前記緊張要素（１２０，２２０）に固定されており、前記ネジ（１２３，２２３）が、その回転によって前記保持部（１２１，２２１）が長手方向（Ｘ）において前記緊張要素（１２０，２２０）に対して相対的に変位可能であるように形成及び配置されている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. 前記調整手段（１１１，２１１）を形成する前記ネジと、前記固定手段（１２３，２２３）を形成する前記ネジとが、長手方向（Ｘ）へ延びるように、及び前記長手方向（Ｘ）に対して垂直に、互いに対してずらして配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の長さ測定装置。
6. 前記バネ手段（１２６，２２６）が、その作用線が前記スケールテープ（２）と一直線に並んで延びるように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の長さ測定装置。
7. 前記バネ手段（１２６，２２６）が、長手方向（Ｘ）に延びるように配置された、引張バネ又は圧縮バネの形態の少なくとも１つのコイルバネである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. 取付ブロック（３）が、長手方向（Ｘ）に変位可能に前記中空輪郭部（１）に配置されており、前記保持部（１２１，２２１）が、該保持部に固定された前記スケールテープ（２）と共に前記取付ブロック（３）に位置固定可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の長さ測定装置。
9. 前記保持部（１２１，２２１）が、クランプによって前記取付ブロック（３）に固定可能であることを特徴とする請求項８に記載の長さ測定装置。

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