JP2023177245A - 位置測定用の構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素で費用対効果の高い構造を有するとともに、正確な位置測定が可能となる位置測定用の構造体を提供する。【解決手段】構造体は、複数部分で構成された支持体(10)と、その支持体(10)の上に配置されたスケール(12)を有する。スケール(12)は、長手方向(X)に延在し、少なくとも長手方向(X)の位置測定に用いられる。第一の固定子および第二の固定子(10.1,10.5)は、これらの固定子が、それぞれ、第一および第二の位置(P1,P2)において、横手方向(Y)に向かい合う位置に配置された二つの、スケール(12)の第一および第二の縁部(12.11,12.21)の、支持体(10)に対する基準軸線(S)に垂直な動きを許容するように構成されている。基準軸線(S)は、長手方向(X)に平行に延びている。【選択図】図1
Description
本発明は、請求項1の上位概念の前提部分に記載の構造体に関する。
特許文献1は、支持体と、その支持体の上に配置されたスケールとを有する構造体を開示している。スケールは、長手方向に延在している。スケールは、測定目盛り面に配置された、少なくとも長手方向の位置測定のための測定目盛りを備えている。支持体は、複数の個別のセグメントを備えている。支持体の個別のセグメントは、それぞれ、支持体にスケールを固定する固定子として構成されている。これらの固定子は、それぞれ複数パーツ(複数部分)から構成された固定子を有する。
複数の固定子を有するさらに他の構造体が、特許文献2、特許文献3および特許文献4から公知である。
本発明は、簡素で費用対効果の高い構造を有するとともに、正確な位置測定が可能となる位置測定用の構造体を提供することを課題とする。
この課題は、本発明により、請求項1の特徴を有する構造体により解決される。
本発明により構成された構造体は、支持体と、この支持体の上に配置されたスケールとを有している。スケールは、長手方向に延在している。スケールは、測定目盛り面に配置された、少なくとも長手方向の位置測定のための測定目盛りを備えている。支持体は、複数の個別のセグメントを備えている。支持体の個別のセグメントは、それぞれ、支持体にスケールを固定する固定子として構成されている。支持体は、第一の固定子と第二の固定子とを備えている。第一の固定子は、第一の位置におけるスケールの第一の断面部を、支持体に対して長手方向に自由に動けるように保持するとともに、長手方向に垂直に延びる横手方向に堅固に支持体に保持するように構成されている。第二の固定子は、第一の位置とは異なる第二の位置におけるスケールの第二の断面部を、長手方向と横手方向に堅固に支持体に保持するように構成されている。第一の固定子および第二の固定子は、これらの固定子が、それぞれ、第一の位置および第二の位置において、横手方向に向かい合う位置に配置された二つの、スケールの第一および第二の縁部の、支持体に対する基準軸線に垂直な動きを許容するように構成されている。基準軸線は、長手方向に平行に延びている。
スケールの断面部を支持体に対して若しくは支持体上に保持すること、並びに、支持体に対してスケールの縁部が動くことを許容することは、支持体が接続された状態において、その支持体の、基体に堅固に(動かないように)接続された部分を基準にして保持すること若しくは許容することを意味する。支持体が接続された状態では、堅固に接続された支持体の部分を基準にするだけでなく、基体(基準体)を基準にしても、保持すること若しくは許容することが行われる。
基準軸線は、スケールの対称軸線であることが好ましい。
第一の固定子および第二の固定子は、これらの固定子が、それぞれ、第一の位置および第二の位置において、スケールの第一の縁部および第二の縁部の、支持体に対する基準軸線に向かう方向または基準軸線から離れる方向の動きを許容するように構成されていると有利である。
さらに、第一の固定子および第二の固定子は、これらの固定子が、それぞれ、第一の位置および第二の位置において、スケールの第一の縁部および第二の縁部の、支持体に対する基準軸線に関して対称的な動きを許容するように構成されていると有利である。
例えば、第一の縁部若しくは第二の縁部の対称的な動きは、支持体に対するスケールの熱膨張または熱収縮により影響される。熱膨張若しくは熱収縮は、スケールの材料と支持体の材料の熱膨張係数の違いによっても生じる。
第一の固定子および第二の固定子は、それぞれ一体的に(すなわち、複数パーツからではなく)構成されていること(いわゆるモノリシック構造様式)が好ましい。
第一の固定子と、スケールの第一の断面部と、第二の固定子と、スケールの第二の断面部とは、それぞれ、互いに直に接続されていることが好ましい。このために、例えば、第一の若しくは第二の材料結合的な接続、好ましくは硬化した接続が用いられる。互いに直に接続されているとは、それぞれの要素が、直接的に、つまり、一または複数の中間要素(例えば、中間支持体)を介することなく互いに接続されていることを意味する。
支持体の個々のセグメントが長手方向に互いに分離されて配置されていると有利である。
さらに、支持体の個々のセグメントが長手方向に分散されており、例えば、等間隔に配置されていると有利である。
第一の固定子は、第一の位置においてスケールの第一の断面部を高さ方向(自由度Z)に堅固に支持体に保持するように構成されていることが好ましい。第二の固定子は、第二の位置においてスケールの第二の断面部を高さ方向(自由度Z)に堅固に支持体に保持するように構成されていることが好ましい。
測定目盛りは、面内自由度(すなわち、自由度X,Y,RZ)における位置測定に用いられることが好ましい。さらに、測定目盛りは、さらに他の自由度(例えば、自由度Z,RX,RY)における位置測定にも用いることができる。
例えば、測定目盛りは、インクリメンタル式目盛りである。これに代えて、測定目盛りは、例えば、擬似ランダムコードとして構成されたアブソリュート式目盛りであってもよい。
本発明により、一方では、簡素で費用対効果の高い構造が実現され、他方では、高い精度の位置測定が実現される。この目的のために、特に、複数パーツで作られた支持体(すなわち、支持体の個別のセグメント(複数))が、支持体と基体(例えば、機械ベッド)を接続するために設けられている。さらに、支持体の個別のセグメント(複数)により、複数の固定子が形成される。固定子は、一方では、支持体に対するスケール断面部の(局所的な)位置不動の固定(以下、外的な局所的な位置不動の固定)と、他方では、支持体に対するスケールの断面部の(それぞれ局所的な)連結解除(以下、外的な局所的な連結解除)とに用いられる。ここで、外的な局所的な位置不動の固定は、少なくとも、自由度X,Yに関して行われる。さらに、外的な局所的な連結解除は、自由度Xにおいて行われる。外的な局所的な連結解除を実現するために、特に、第一の固定子(以下、フレックス部材)が設けられている。また、外的な局所的な位置不動の固定を実現するために、第二の固定子(以下、固定点部材)が設けられている。フレックス部材と固定点部材により、さらに、支持体に対するスケールの縁部の(それぞれ局所的な)連結解除が実現される(以下、内的な局所的な連結解除)。ここで、内的な局所的な連結解除は、自由度Yにおいて行われる。外的な局所的な連結解除並びに内的な局所的な連結解除により、温度変化によって引き起こされる影響(例えば、支持体とスケールの間の拘束力)が回避されるか或いは少なくとも軽減される。これにより、概ね正確な位置測定が可能になる。
本発明の有利な形態は、従属請求項から分かる。
図面に関連した以下の本発明の実施例の記載に基づいて、本発明のさらなる詳細および長所を説明する。
同一の要素または機能的に同一の要素には、図中において同じ符号が付与されている。
以下に、図1および図2に基づいて、本発明の実施形態を説明する。この例示的な構造体は、支持体10と、支持体10の上に配置されたスケール12とを有している。スケール12は、長手方向(主測定方向)Xに延在し、測定目盛り面A1(すなわち、図9a若しくは図9b、X/Y面参照)に配置された測定目盛り14を備えている。測定目盛り14は、長手方向X並びにそれに対して垂直に延びる第二の横手方向Yでの高精度の位置測定のための光電式走査が可能なインクリメンタル式目盛りとして構成されている。スケール12は、熱膨張係数が無視できるほど小さい、特に、熱膨張係数αが0℃から50℃の温度範囲において1.5×10-6K-1より小さい、特には、0.1×10-6K-1よりも小さい材料からなることが好ましい。そのような材料は、ガラス若しくはガラスセラミック(例えば、ゼロデュア)、または、例えばインバーなどの金属である。
支持体10は、熱膨張係数が約10.5×10-6K-1の鋼からなることが好ましい。
支持体10は、板状の複数の個別のセグメント10.1~10.9を備えている。支持体10の個別のセグメント10.1~10.9は、それぞれ、支持体10にスケール12を固定する固定子として構成されている。スケール12は、直方体形状に構成されている(図1参照)。
支持体10は、第一の固定子(セグメント10.1)と第二の固定子(セグメント10.5)を備えている。第一の固定子10.1は、フレックス部材と呼ばれることもある。第二の固定子10.5は、固定点部材と呼ばれることもある。
図1に示された構造体は、基体1(例えば、機械ベッド又はその他のキャリア)上に配置されている。構造体を基体1に固定するために、ネジ2が設けられている。ネジ2は、個別のセグメント10.1~10.9を貫通して基体1の中にまで延在している。基体1は、例えば、熱膨張係数がスケール12および/または支持体10の熱膨張係数とは異なる材料(例えば、グラニットまたはアルミニウムなど)からなる。
第一の固定子10.1は、第一の位置P1(図3b参照)におけるスケール12の第一の断面部12.1(図9a参照)を、支持体10に対して長手方向Xに自由に動けるように保持するとともに、横手方向Yに堅固に支持体10に保持するように構成されている。第二の固定子10.5は、第一の位置P1とは異なる第二の位置P2(図4b参照)におけるスケール12の第二の断面部12.2(図9b参照)を、長手方向Xと横手方向Yに堅固に支持体10に保持するように構成されている。
従って、第一の固定子10.1により、いわば、第一の位置P1における自由度:X_外的解放、Y_外的拘束に関する連結解除/位置不動の固定が可能になる。従って、第二の固定子10.5により、いわば、第二の位置P2における自由度:X_外的拘束,Y_外的拘束に関する位置不動の固定が可能になる。
第一の固定子10.1および第二の固定子10.5は、これらの固定子が、それぞれ、第一の位置P1および第二の位置P2において、横手方向Yに向かい合う位置に配置されたスケール12の二つの第一の縁部12.11(図9a参照)およびスケール12の二つの第二の縁部12.21(図9b参照)の、支持体10に対する基準軸線S(図2参照)に垂直な動きを許容するように構成されている。図2に示されているように、基準軸線Sは、長手方向Xに平行に延びている。
従って、第一の固定子10.1および第二の固定子10.5により、いわば連結解除が、第一の位置P1若しくは第二の位置P2における自由度:Y_内的解放に関して可能になる。
図2を参照すると、基準軸線Sは、スケール12の対称軸線(すなわち、中心軸線)である。
第一の固定子10.1および第二の固定子10.5は、これらの固定子が、それぞれ、第一の位置P1および第二の位置P2において、スケール12の第一の縁部12.11および第二の縁部12.21の、支持体10に対する基準軸線Sに向かう方向または基準軸線Sから離れる方向の動きを許容するように構成されている。ここで、基準軸線Sに向かう方向の動きとは、第一の縁部12.11若しくは第二の縁部12.21が互いに反対方向に内側に向かって、すなわち、スケール12の中心軸線に向かって動くことを意味する。また、基準軸線Sから離れる方向の動きとは、第一の縁部12.11若しくは第二の縁部12.21が互いに反対方向に外側に向かって、すなわち、スケール12の中心軸線から離れるように動くことを意味する。
第一の固定子10.1および第二の固定子10.5により、それぞれ、第一の位置P1および第二の位置P2において、スケール12の第一の縁部12.11および第二の縁部12.21の、支持体10に対する基準軸線Sに関して対称的な動きが許容される。ここで、対称的な動きとは、第一の縁部12.11若しくは第二の縁部12.21が、動きの大きさおよび/または方向に関して均等に動くことであると解される。
図3aは、図1の構造体の第一の部分の斜視図を示す。図3aの第一の部分は、第一の固定子10.1(フレックス部材)を有している。図4aは、図1の構造体の第二の部分の斜視図を示す。図4aの第二の部分は、第二の固定子10.5(固定点部材)を有している。以下に、第一の固定子10.1および第二の固定子10.5のより詳細な説明を行う。
さらに他の固定子(すなわち、図1中の個別のセグメント10.2~10.4と10.6~10.9)は、それぞれ第一の固定子10.1と同様に構成されている点に留意されたい。
図5a乃至図5cには、様々な視点から見た第一の固定子10.1が示されている。図5dは、例示的な代替的な第一の固定子10.1aの斜視図を示す。この代替的な第一の固定子10.1aは、第一の固定子10.1に代えて、図1の構造体の一部にすることができる。
図5aに示すように、第一の固定子10.1は、基体1に第一の固定子10.1を固定する第一のセグメント16.1と、その第一のセグメント16.1に接続された、スケール12を保持する第二のセグメント16.2と、その第二のセグメント16.2に接続された、第一の固定子10.1にスケール12の第一の縁部12.11を固定する第三のセグメント16.3および第四のセグメント16.4とを有している。第一の固定子10.1は、第一の対のフレクシャジョイント18.1を備えている。第一の対のフレクシャジョイント18.1は、これらのフレクシャジョイントが、第二のセグメント16.2の、第一のセグメント16.1に対する長手方向Xにおける動きを許容するように構成されている。第一の固定子10.1は、第二の対のフレクシャジョイント18.2を備えている。第二の対のフレクシャジョイント18.2は、これらのフレクシャジョイントが、第三のセグメント16.3および第四のセグメント16.4の、第二のセグメント16.2に対する横手方向Yにおける動きを許容するように構成されている。
図5aによれば、第一のセグメント16.1と第二のセグメント16.2は、第一の対のフレクシャジョイント18.1を介して互いに接続されている。さらに、図5aによれば、第三のセグメント16.3および第四のセグメント16.4と第二のセグメント16.2とは、第二の対のフレクシャジョイント18.2を介して互いに接続されている。
図5bに看取できるように、第一の対のフレクシャジョイント18.1は、長手方向Xに向かい合う位置に配置された二つの第一の板バネ18.11,18.12を備えている。第一の板バネ18.11,18.12は、基準軸線Sに垂直に配向している。また、図5bに看取できるように、第二の対のフレクシャジョイント18.2は、横手方向Yに向かい合う位置に配置された二つの第二の板バネ18.21,18.22を備えている。第二の板バネ18.21,18.22は、基準軸線Sに平行に配向している。図5aを参照すると、第一の板バネ18.11,18.12および第二の板バネ18.21,18.22は、それぞれ、高さ方向Zに延在している。高さ方向Zは、測定目盛り面A1(図9a若しくは9b参照)に垂直に延びている。
図5aおよび図9aを参照すると、第三のセグメント16.3および第四のセグメント16.4は、第一の材料結合的な接続部20.1により、少なくともスケール12の下側(すなわち、基体1に向いた側)の面Cに固定されている。これにより、第一の位置P1におけるスケール12の下側の第一の固定が行なわれる。第一の材料結合的な接続部20.1は、特に、硬化した接着接続であることが好ましい。この接着接続(すなわち、第一の材料結合的な接続部20.1)のための第三のセグメント16.3および第四のセグメント16.4の接着面は、図5aに斜線で表されている。第一の材料結合的な接続部20.1は、横手方向Yに互いに向かい合うスケール12の二つの側方の表面に隣接する二つの接着***部(Klebewuelste)(図9a参照)を有している。図9aに示すように、スケール12の側方の表面は、それぞれ長手方向Xに延びている。
図5aに示すように、第一の固定子10.1は、第一の付着手段22.1を備えている。第一の付着手段22.1は、弾性変形可能な手段(弾性変形可能剤)である。第一の付着手段22.1は、第二のセグメント16.2の上側(すなわち、スケール12に向いた側)の表面16.21の上に且つ横手方向Yに第三のセグメント16.3と第四のセグメント16.4の間に配置されている。第一の付着手段22.1は、特に、滑り接着テープ(Gleitklebeband)(第一の代替例)または両面接着性の接着テープ(第二の代替例)である。
第一の付着手段22.1が、両面接着性の接着テープである場合、接着テープは、第一の固定子10.1にスケール12をさらに固定するのに役立つ。
第一の代替例では、第一の付着手段22.1により、スケール12のための載置面が形成される。滑り接着テープは、例えば、樹脂層と接着層とからなる。この接着層により、滑り接着テープは、第一の固定子10.1に固定される。さらに、この接着層は、第一の材料結合的な接続部20.1(すなわち、好ましくは硬化した接着接続)の収縮中に補償部材として機能する。これにより、スケール12の変形が実質的に回避される。これが、位置測定の精度を向上させる。第一の代替例では、さらに、第一の付着手段22.1により、第一の固定子10.1の上にスケール12を載置した後に、スケール12を移動させることができる。これは、スケール12の位置を調整する際に有利である。
第二の代替例でも同様に、第一の付着手段22.1により、スケール12のための載置面が形成される。両面接着性の接着テープは、第一の代替例のように、第一の材料結合的な接続部20.1の収縮中に有利な補償部材として機能する。第二の代替例では、第一の付着手段22.1により、第一の固定子10.1の上にスケール12を載置した後、直ぐにスケール12を位置固定することもできる。これにより、柔軟な組み立て姿勢、特に、いわゆる頭上組み立て(Ueber-Kopf-Montage)が実現する。
図5cの下面図から分かるように、第一の固定子10.1は、基体1に第一の固定子10.1を固定する第二の付着手段22.2を備えている。第二の付着手段22.2は、制振手段である。第二の付着手段22.2は、第二のセグメント16.2の下側(すなわち、スケール12とは反対側)の表面16.22の上に且つ横手方向Yに第三のセグメント16.3と第四のセグメント16.4の間に配置されている。第二の付着手段22.2は、特に、両面接着性の接着テープである。
例えば、第二の付着手段22.2は、バネダンパ系として機能する。このバネダンパ系は、周波数依存型の特性を有する。動きが遅い場合、系は、比較的低い剛性を生じさせるので、所望の機械的な連結解除には影響しない。非常に動的な用途において発生しがちな高い励振周波数では、系は、復元力の大きいダンパのように作用するので、比較的高い固有周波数が、自由度Xでも自由度RXでも可能になる。
図5dを参照すると、代替的な第一の固定子10.1aは、第一の固定子10.1と同様に構成されている。しかしながら、第一の固定子10.1とは対照的に、代替的な第一の固定子10.1aには、第一の付着手段がない(以下、第三の代替例)。さらに、第一の固定子10.1とは対照的に、代替的な第一の固定子10.1aの第二のセグメント16.2aの上側の表面16.21aは、第一の対のフレクシャジョイント18.1aよりも高くなるように構成されている。
第三の代替例では、代替的な第一の固定子10.1aそのものにより(若しくは、第二のセグメント16.2aにより)、スケール12のための載置面が形成される。この代替的な第一の固定子10.1aは、好ましくは鋼からなる。
図6a乃至図6cには、様々な視点から見た第二の固定子10.5が示されている。図6dは、例示的な代替的な第二の固定子10.5aの斜視図を示す。この代替的な第二の固定子10.5aは、第二の固定子10.5に代えて、図1の構造体の一部とすることができる。
図6aおよび図9bを参照すると、第二の固定子10.5は、基体1に第二の固定子10.5を固定する第五のセグメント16.5と、その第五のセグメント16.5に接続された、第二の固定子10.5にスケール12の第二の縁部12.21を固定する第六のセグメント16.6および第七のセグメント16.7とを有している。図6aに示すように、第二の固定子10.5は、第三の対のフレクシャジョイント18.3を備えている。第三の対のフレクシャジョイント18.3は、これらのフレクシャジョイントが、第六のセグメント16.6および第七のセグメント16.7の、第五のセグメント16.5に対する横手方向Yにおける動きを許容するように構成されている。
図6bに看取できるように、第三の対のフレクシャジョイント18.3は、横手方向Yに向かい合う位置に配置された二つの第三の板バネ18.31,18.32を備えている。第三の板バネ18.31,18.32は、基準軸線Sに平行に配向している。第三の板バネ18.31,18.32は、それぞれ、高さ方向Z(図6a参照)に延在している。
図6aおよび図9bを参照すると、第六のセグメント16.6および第七のセグメント16.7は、第二の材料結合的な接続部20.2により、少なくともスケール12の下側の面Cに固定されている。これにより、第二の位置P2におけるスケール12の下側の第二の固定が行われる。第二の材料結合的な接続部20.2は、特に、硬化した接着接続であることが好ましい。この接着接続(すなわち、第二の材料結合的な接続部20.2)のための第六のセグメント16.6および第七のセグメント16.7の接着面は、図6aに斜線で表されている。第二の材料結合的な接続部20.2は、スケール12の側方の表面に隣接する二つの接着***部を備えている(図9b参照)。
図6aに示すように、第二の固定子10.5は、第三の付着手段22.3を備えている。第三の付着手段22.3は、弾性変形可能な手段(弾性変形可能剤)である。第三の付着手段22.3は、第五のセグメント16.5の上側(すなわち、スケール12に向いた側)の表面16.51の上に且つ横手方向Yに第六のセグメント16.6と第七のセグメント16.7の間に配置されている。第三の付着手段22.3は、特に、滑り接着テープ(第四の代替例)または両面接着性の接着テープ(第五の代替例)である。
第三の付着手段22.3が、両面接着性の接着テープである場合、接着テープは、第二の固定子10.5にスケール12をさらに固定するのに役立つ。
第四の代替例では、第三の付着手段22.3により、スケール12のための載置面が形成される。滑り接着テープは、例えば、樹脂層と接着層からなる。この接着層により、滑り接着テープは、第二の固定子10.5に固定される。さらに、この接着層は、第二の材料結合的な接続部20.2(すなわち、好ましくは硬化した接着接続)の収縮中に補償部材として機能する。これにより、スケール12の変形が実質的に回避される。これが、位置測定の精度を向上させる。第四の代替例では、さらに、第三の付着手段22.3により、第二の固定子10.5の上にスケール12を載置した後に、スケール12を移動させることができる。これは、スケール12の位置を調整する際に有利である。
第五の代替例でも同様に、第三の付着手段22.3により、スケール12のための載置面が形成される。両面接着性の接着テープは、第四の代替例のように、第二の材料結合的な接続部20.2の収縮中に有利な補償部材として機能する。第五の代替例では、第三の付着手段22.3により、第二の固定子10.5の上にスケール12を載置した後、直ぐにスケール12を位置固定することもできる。これにより、柔軟な組み立て姿勢、特に、いわゆる頭上組み立てが実現する。
図6dを参照すると、代替的な第二の固定子10.5aは、第二の固定子10.5と同様に構成されている。しかしながら、第二の固定子10.5とは対照的に、代替的な第二の固定子10.5aには、第三の付着手段がない(以下、第六の代替例)。さらに、第二の固定子10.5とは対照的に、代替的な第二の固定子10.5aの第五のセグメント16.5aの上側の表面16.51aは、第五のセグメント16.5aよりも高くなるように構成されている(図6d参照)。
第六の代替例では、代替的な第二の固定子10.5aそのものにより(若しくは、第五のセグメント16.5aにより)、スケール12のための載置面が形成される。この代替的な第二の固定子10.5aは、好ましくは鋼からなる。
第一乃至第六の代替例により、それぞれ、第一の材料結合的な接続部20.1若しくは第二の材料結合的な接続部20.2のための或る決まった接着ギャップが提供される(図9aおよび図9b参照)。
図9aおよび図9bに示すように、第一の固定子10.1により、第一の材料結合的な接続部20.1のための第一の載置面D1が形成され、第二の固定子10.5により、第二の材料結合的な接続部20.2のための第二の載置面D2が形成される。第一の載置面D1および第二の載置面D2は、スケール12の側方の表面とともに、それぞれ、配量針のための配量補助手段として機能する。この配量補助手段により、接着剤の塗布/配量が容易になる。
図9aに示すように、スケール12の下側の面Cは、高さ方向(Z)に第一の載置面D1の上方に配置されている。ここで、第一の付着手段22.1(若しくは、その厚さ)により、下側の面Cの高さ(Z位置)が設定される。第一の載置面D1と下側の面Cの間に、第一の隙間が形成される。
図9bに示すように、スケール12の下側の面Cは、高さ方向(Z)に第二の載置面D2の上方に配置されている。ここで、第三の付着手段22.3(若しくは、その厚さ)により、下側の面Cの高さ(Z位置)が設定される。第二の載置面D2と下側の面Cの間に、第二の隙間が形成される。
第一の隙間および第二の隙間により、それぞれ、上記の決まった接着ギャップが形成される(第一の代替例、第二の代替例、第四の代替例および第五の代替例)。
第三の代替例および第六の代替例では、第一の代替例、第二の代替例、第四の代替例および第五の代替例と同様に、それぞれの隙間を形成するための下側の面Cの高さ(Z位置)は、(より高く構成された)上側の表面16.21a(図5d参照)若しくは表面16.51a(図6d参照)により設定される。
第一の対乃至第三の対のフレクシャジョイント18.1~18.3により、図7a,図7bおよび図8に図示される第一の固定子10.1および第二の固定子10.5の屈曲状態が得られる。図7a,図7bおよび図8では、前に斜線で表された要素(接着面および第一の付着手段22.1若しくは第三の付着手段22.3)は省略されている。図7aには、第一の屈曲状態にある第一の固定子10.1が図示されている。これは、自由度:X_外的解放におけるいわば連結解除に相当する。図7bには、第二の屈曲状態にある第一の固定子10.1が図示されている。これは、自由度:Y_内的解放におけるいわば連結解除に相当する。図8には、屈曲状態にある第二の固定子10.5が図示されている。これは、自由度:Y_内的解放におけるいわば連結解除に相当する。
第一の対のフレクシャジョイント18.1は、第一の剛性を有する。第二の対のフレクシャジョイント18.2は、第二の剛性を有する。第二の剛性は、第一の剛性より大きく、例えば100倍以上大きいことが好ましい。第三の対のフレクシャジョイント18.3は、第三の剛性を有する。第一の剛性と第三の剛性は、同じ大きさであることが好ましい。
本発明には、特に以下のような長所がある。第一の固定子10.1および第二の固定子10.5のモノリシック構造により、一方では、製造コストが比較的低くなり、他方では、構造体の調整/組み立てが比較的簡単になる。さらに、モノリシック構造により、構造体の比較的高い固有の剛性が得られる。対称軸線Sに関して対称的なスケール12の構造と位置固定により、自由度Y_内的における対称的なドリフト特性若しくは対称的な連結解除、すなわち、第一の縁部12.11若しくは第二の縁部12.21の好ましくは対称的な動きが実現される。上記の対称的な連結解除にもかかわらず、自由度Y_外的において比較的高い固有周波数(すなわち、実質的に位置不動の固定)が実現される。しかも、本発明により、少なくとも第一の位置P1において、自由度X_外的における連結解除が可能になる。一方では、これにより、全体として温度変化による影響を可能な限り回避することができる。他方では、これにより、構造体の比較的高い固有の剛性を実現することができる。
本発明により、異なる熱膨張係数および/または周囲温度の変化によって引き起こされる、第一および第二の材料結合的な接続部20.1,20.2を形成するための接着剤内の応力を回避することができる。このために、図5a,図5b,図5dおよび図6a,図6b,図6dに示されているように、接着接続(すなわち、第一および第二の材料結合的な接続部20.1,20.2)のための接着面(すなわち、第三および第四のセグメント16.3,16.4若しくは16.3a,16.4aの接着面および第六および第七のセグメント16.6,16.7若しくは16.6a,16.7aの接着面)の形状、位置および数の設定を用いる。これにより、接着接続の(例えば、その断裂による)機能不全が回避される。
本発明は、光電式の走査原理に限定されない。測定目盛り14は、特に、磁気的または誘導的に走査可能に構成することもできる。
Claims (15)
- 支持体(10)と、
前記支持体(10)の上に配置されたスケール(12)とを有し、前記スケール(12)は、長手方向(X)に延在しているとともに、前記スケール(12)は、測定目盛り面(A1)に配置された、少なくとも長手方向(X)の位置測定のための測定目盛り(14)を備えている
構造体であって、
前記支持体(10)は、複数の個別のセグメント(10.1~10.9)を備え、前記支持体(10)の個別の前記セグメント(10.1~10.9)は、それぞれ、前記支持体(10)に前記スケール(12)を固定する固定子として構成され、
前記支持体(10)は、第一の固定子(10.1)と第二の固定子(10.5)とを備え、前記第一の固定子(10.1)は、第一の位置(P1)における前記スケール(12)の第一の断面部(12.1)を、前記支持体(10)に対して長手方向(X)に自由に動けるように保持するとともに、前記長手方向(X)に垂直に延びる横手方向(Y)に堅固に前記支持体(10)に保持するように構成され、前記第二の固定子(10.5)は、前記第一の位置(P1)とは異なる第二の位置(P2)における前記スケール(12)の第二の断面部(12.2)を、長手方向(X)と横手方向(Y)に堅固に前記支持体(10)に保持するように構成されている
構造体において、
前記第一の固定子および前記第二の固定子(10.1,10.5)は、これらの固定子が、それぞれ、前記第一の位置および前記第二の位置(P1,P2)において、横手方向(Y)に向かい合う位置に配置された二つの、前記スケール(12)の第一および第二の縁部(12.11,12.21)の、前記支持体(10)に対する基準軸線(S)に垂直な動きを許容し、前記基準軸線(S)は、長手方向(X)に平行に延びている
ように構成されていることを特徴とする構造体。 - 前記基準軸線(S)は、前記スケール(12)の対称軸線である請求項1に記載の構造体。
- 前記第一の固定子および前記第二の固定子(10.1,10.5)は、これらの固定子が、それぞれ、前記第一の位置および前記第二の位置(P1,P2)において、前記スケール(12)の前記第一の縁部および前記第二の縁部(12.11,12.21)の、前記支持体(10)に対する前記基準軸線(S)に向かう方向または前記基準軸線(S)から離れる方向の動きを許容するように構成されている請求項1または2に記載の構造体。
- 前記第一の固定子および前記第二の固定子(10.1,10.5)は、これらの固定子が、それぞれ、前記第一の位置および前記第二の位置(P1,P2)において、前記スケール(12)の前記第一の縁部および前記第二の縁部(12.11,12.21)の、前記支持体(10)に対する前記基準軸線(S)に関して対称的な動きを許容するように構成されている請求項1から3のいずれかに記載の構造体。
- 前記第一の固定子(10.1)は、基体(1)に前記第一の固定子(10.1)を固定する第一のセグメント(16.1)と、前記第一のセグメント(16.1)に接続された、前記スケール(12)を保持する第二のセグメント(16.2)と、前記第二のセグメント(16.2)に接続された、前記第一の固定子(10.1)に前記スケール(12)の前記第一の縁部(12.11)を固定する第三のセグメントおよび第四のセグメント(16.3,16.4)とを有し、前記第一の固定子(10.1)は、第一の対のフレクシャジョイント(18.1)を備え、前記第一の対のフレクシャジョイント(18.1)は、これらのフレクシャジョイントが、前記第二のセグメント(16.2)の、前記第一のセグメント(16.1)に対する長手方向(X)における動きを許容するように構成され、前記第一の固定子(10.1)は、第二の対のフレクシャジョイント(18.2)を備え、前記第二の対のフレクシャジョイント(18.2)は、これらのフレクシャジョイントが、前記第三のセグメントおよび前記第四のセグメント(16.3,16.4)の、前記第二のセグメント(16.2)に対する横手方向(Y)における動きを許容するように構成されている請求項1から4のいずれかに記載の構造体。
- 前記第一の対のフレクシャジョイント(18.1)は、長手方向(X)に向かい合う位置に配置された二つの第一の板バネ(18.11,18.12)を備え、前記第一の板バネ(18.11,18.12)は、前記基準軸線(S)に垂直に配向し、前記第二の対のフレクシャジョイント(18.2)は、横手方向(Y)に向かい合う位置に配置された二つの第二の板バネ(18.21,18.22)を備え、前記第二の板バネ(18.21,18.22)は、前記基準軸線(S)に平行に配向し、前記第一の板バネおよび前記第二の板バネ(18.11,18.12;18.21,18.22)は、それぞれ、前記測定目盛り面(A1)に垂直に延びる高さ方向(Z)に延在している請求項5に記載の構造体。
- 前記第三のセグメントおよび前記第四のセグメント(16.3,16.4)は、第一の材料結合的な接続部(20.1)により、少なくとも前記スケール(12)の下側の面(C)に固定されている請求項5または6に記載の構造体
- 前記第一の固定子(10.1)は、第一の付着手段(22.1)を備え、前記第一の付着手段(22.1)は、弾性変形可能な手段であり、前記第一の付着手段(22.1)は、前記第二のセグメント(16.2)の上側の表面の上に且つ横手方向(Y)に前記第三のセグメント(16.3)と前記第四のセグメント(16.4)の間に配置されている請求項5から7のいずれかに記載の構造体。
- 前記第一の固定子(10.1)は、前記基体(1)に前記第一の固定子(10.1)を固定する第二の付着手段(22.2)を備え、前記第二の付着手段(22.2)は、制振手段であり、前記第二の付着手段(22.2)は、前記第二のセグメント(16.2)の下側の表面(16.22)の上に且つ横手方向(Y)に前記第三のセグメント(16.3)と前記第四のセグメント(16.4)の間に配置されている請求項5から8のいずれかに記載の構造体。
- 前記第二の固定子(10.5)は、基体(1)に前記第二の固定子(10.5)を固定する第五のセグメント(16.5)と、前記第五のセグメント(16.5)に接続されていて前記第二の固定子(10.5)に前記スケール(12)の前記第二の縁部(12.21)を固定する第六のセグメントおよび第七のセグメント(16.6,16.7)を有し、前記第二の固定子(10.5)は、第三の対のフレクシャジョイント(18.3)を備え、前記第三の対のフレクシャジョイント(18.3)は、これらのフレクシャジョイントが、前記第六のセグメントおよび前記第七のセグメント(16.6,16.7)の、前記第五のセグメント(16.5)に対する横手方向(Y)における動きを許容する
ように構成されている請求項1から9のいずれかに記載の構造体。 - 前記第三の対のフレクシャジョイント(18.3)は、横手方向(Y)に向かい合う位置に配置された二つの第三の板バネ(18.31,18.32)を備え、前記第三の板バネ(18.31,18.32)は、前記基準軸線(S)に平行に配向し、前記第三の板バネ(18.31,18.32)は、それぞれ、前記測定目盛り面(A1)に垂直に延びる高さ方向(Z)に延在している請求項10に記載の構造体。
- 前記第六のセグメントおよび前記第七のセグメント(16.6,16.7)は、第二の材料結合的な接続部(20.2)により、少なくとも前記スケール(12)の下側の面(C)に固定されている請求項10または11に記載の構造体。
- 前記第二の固定子(10.5)は、第三の付着手段(22.3)を備え、前記第三の付着手段(22.3)は、弾性変形可能な手段であり、前記第三の付着手段(22.3)は、前記第五のセグメント(16.5)の上側の表面(16.51)の上に且つ横手方向(Y)に前記第六のセグメント(16.6)と前記第七のセグメント(16.7)の間に配置されている請求項10から12のいずれかに記載の構造体。
- 前記第一の固定子および前記第二の固定子(10.1,10.5)は、それぞれ一体的に構成されている請求項1から13のいずれかに記載の構造体。
- 前記第一の固定子(10.1)と、前記スケール(12)の前記第一の断面部(12.1)と、前記第二の固定子(10.5)と、前記スケール(12)の前記第二の断面部(12.2)とは、それぞれ、互いに直に接続されている請求項1から14のいずれかに記載の構造体。
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