JPH07139935A - 位置測定装置 - Google Patents
位置測定装置Info
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- JPH07139935A JPH07139935A JP6140392A JP14039294A JPH07139935A JP H07139935 A JPH07139935 A JP H07139935A JP 6140392 A JP6140392 A JP 6140392A JP 14039294 A JP14039294 A JP 14039294A JP H07139935 A JPH07139935 A JP H07139935A
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- position measuring
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
- G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
-
- 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
- G01D5/34—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
- 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
- G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S33/00—Geometrical instruments
- Y10S33/19—Thermal expansive
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱による妨害の影響を阻止し、さらに温度に
より条件づけられる補正計算をなくすることができる位
置測定装置を提供する。 【構成】 この位置測定装置では、スケール(1) の熱膨
張係数が、機械で加工される材料の膨張係数に対応する
ようにスケール(1) が形成されている。その機械要素の
相対位置を位置測定装置で測定する。
より条件づけられる補正計算をなくすることができる位
置測定装置を提供する。 【構成】 この位置測定装置では、スケール(1) の熱膨
張係数が、機械で加工される材料の膨張係数に対応する
ようにスケール(1) が形成されている。その機械要素の
相対位置を位置測定装置で測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スケールと、スケール
および評価／表示装置を走査するための走査構造ユニッ
トとを有する、二つの機械要素の相対位置を測定するた
めの位置測定装置、特に長さ測定装置に関する。
および評価／表示装置を走査するための走査構造ユニッ
トとを有する、二つの機械要素の相対位置を測定するた
めの位置測定装置、特に長さ測定装置に関する。
【０００２】そのような測定装置では、例えば二つの機
械要素の相対運動が測定される。それらの機械要素は機
械ベッドと機械スライドにより形成することができる。
全般に非常に精密な測定装置を保護するために、スケー
ルが中空形材に埋め込まれ、そして走査ユニットが同様
に中空形材の内部に配置されている。
械要素の相対運動が測定される。それらの機械要素は機
械ベッドと機械スライドにより形成することができる。
全般に非常に精密な測定装置を保護するために、スケー
ルが中空形材に埋め込まれ、そして走査ユニットが同様
に中空形材の内部に配置されている。
【０００３】
【従来の技術】このような精度クラスの装置の場合、異
なる材料の選択が重要である。なぜなら、異なる膨張係
数を有する材料を組み合わせなければならないからであ
る。種々の理由から、まれな場合にしか同じまたは類似
の膨張係数の材料を用いることができない。しばしば、
鋼からなる加工片を加工しなければならないときに、ね
ずみ鋳鉄（機械部品）、アルミニューム（中空形材）お
よびスケール用の鋼またはガラスが組み合わされる。な
ぜなら、それらの膨張係数がほぼ同じくらいに高いから
である(EP O 118 607 B19)。
なる材料の選択が重要である。なぜなら、異なる膨張係
数を有する材料を組み合わせなければならないからであ
る。種々の理由から、まれな場合にしか同じまたは類似
の膨張係数の材料を用いることができない。しばしば、
鋼からなる加工片を加工しなければならないときに、ね
ずみ鋳鉄（機械部品）、アルミニューム（中空形材）お
よびスケール用の鋼またはガラスが組み合わされる。な
ぜなら、それらの膨張係数がほぼ同じくらいに高いから
である(EP O 118 607 B19)。
【０００４】この刊行物およびEP 0 202 630から、これ
に代わる対照的なものも知られており、すなわちスケー
ルを熱膨張係数ができるだけゼロに近い材料で作ること
が知られている。そこには、適当な材料が示されてい
る。
に代わる対照的なものも知られており、すなわちスケー
ルを熱膨張係数ができるだけゼロに近い材料で作ること
が知られている。そこには、適当な材料が示されてい
る。
【０００５】さらに、スケールと基礎本体を長さ方向に
変位可能に、例えば高弾性の中間層を介して連結するこ
とが知られており、そのため基礎本体のゆがみによる長
さの変化がスケールに影響しない（ドイツ特許明細書DE
-PS 11 76 382)。さらに、米国特許3,816,002 から、測
定装置のハウジングが工作機械のスライドに固定されて
いる測定装置が知られている。スケールがハウジングの
内部に一端で固定されていると共に、スケールの他端が
一種のクランプ装置でハウジング内部に支承されてい
る。このクランプ装置でもって、温度に依存するハウジ
ングの長さの変化がばねを介して補償される。スケール
は、温度により条件づけられるハウジングの長さの変化
の配置により、影響を受けないが、そのときその長さは
その自己の熱膨張係数に対応して変化する。このため、
測定誤差が生じ得る。それ故、この方法は、温度により
条件づけられる誤差が考慮されるときにのみ用いること
ができる。この影響の大きさを捉えるために、誤差補償
計算を行わなければならない。
変位可能に、例えば高弾性の中間層を介して連結するこ
とが知られており、そのため基礎本体のゆがみによる長
さの変化がスケールに影響しない（ドイツ特許明細書DE
-PS 11 76 382)。さらに、米国特許3,816,002 から、測
定装置のハウジングが工作機械のスライドに固定されて
いる測定装置が知られている。スケールがハウジングの
内部に一端で固定されていると共に、スケールの他端が
一種のクランプ装置でハウジング内部に支承されてい
る。このクランプ装置でもって、温度に依存するハウジ
ングの長さの変化がばねを介して補償される。スケール
は、温度により条件づけられるハウジングの長さの変化
の配置により、影響を受けないが、そのときその長さは
その自己の熱膨張係数に対応して変化する。このため、
測定誤差が生じ得る。それ故、この方法は、温度により
条件づけられる誤差が考慮されるときにのみ用いること
ができる。この影響の大きさを捉えるために、誤差補償
計算を行わなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、前述し
た欠点を避け、そして熱的妨害の影響を阻止し、かつさ
らに温度により条件づけられる補正計算をなくすること
ができる、位置測定装置を提供することである。
た欠点を避け、そして熱的妨害の影響を阻止し、かつさ
らに温度により条件づけられる補正計算をなくすること
ができる、位置測定装置を提供することである。
【０００７】この課題は、本発明により、スケールの熱
膨張係数はほぼ2.5 ×10 -6 K -1と3.5 ×10 -6 K -1の
間にあることにより解決される。この位置測定装置に
は、スケールがその長さを、熱の作用範囲において、加
工される材料と共に同じように変える顕著な利点があ
る。
膨張係数はほぼ2.5 ×10 -6 K -1と3.5 ×10 -6 K -1の
間にあることにより解決される。この位置測定装置に
は、スケールがその長さを、熱の作用範囲において、加
工される材料と共に同じように変える顕著な利点があ
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により詳細
に説明する。図１に示した測定装置は、目盛り担持本体
２が機械要素６に固定されているいわゆる開放形長さ測
定装置である。詳細には示されてない目盛り担持本体２
の長手方向溝には、可撓性の計測単位バンドの形態の目
盛り担持体１が差し込まれている。その終点には、目盛
り担持体１がクランプ装置３でその目盛り担持本体２を
介して機械要素６に固定されている。目盛り担持体１の
他端には、引張装置３ａが係合しており、その引張装置
により可撓性目盛り担持体１が正確に計算された引張力
で保持される。引張装置３ａは、ねじで機械要素６に取
り付けられている。走査装置８が他の機械要素６ａに固
定され、そして要素６と６ａの間の相対運動のときに目
盛り担持体１を走査する。
に説明する。図１に示した測定装置は、目盛り担持本体
２が機械要素６に固定されているいわゆる開放形長さ測
定装置である。詳細には示されてない目盛り担持本体２
の長手方向溝には、可撓性の計測単位バンドの形態の目
盛り担持体１が差し込まれている。その終点には、目盛
り担持体１がクランプ装置３でその目盛り担持本体２を
介して機械要素６に固定されている。目盛り担持体１の
他端には、引張装置３ａが係合しており、その引張装置
により可撓性目盛り担持体１が正確に計算された引張力
で保持される。引張装置３ａは、ねじで機械要素６に取
り付けられている。走査装置８が他の機械要素６ａに固
定され、そして要素６と６ａの間の相対運動のときに目
盛り担持体１を走査する。
【０００９】バンド状の目盛り担持体１は、ほぼ2.5 ×
10 -6 K -1と3.5 ×10 -6 K -1の間の熱膨張係数を有す
る特別な合金からなる。そのような目盛り担持体１の熱
膨張係数は、そのような目盛り担持体１の、温度により
条件づけられる膨張が加工すべき材料に実際に正確に対
応するように選択される。それ故、材料に熱により条件
づけられる長さの変化があると、目盛り担持体１の長さ
が同じように変化し、それに対して引張装置３ａが機械
要素６の長さ変化を受け止める。引張装置３ａは、その
とき目盛り担持体１に生ずる引張力が許容できない伸び
にならないように寸法決めされる。この措置により、本
発明による測定装置が取り付けられている機械の運転
中、測定のために常に充分精密な測定ベースが存在する
ことが保証される。
10 -6 K -1と3.5 ×10 -6 K -1の間の熱膨張係数を有す
る特別な合金からなる。そのような目盛り担持体１の熱
膨張係数は、そのような目盛り担持体１の、温度により
条件づけられる膨張が加工すべき材料に実際に正確に対
応するように選択される。それ故、材料に熱により条件
づけられる長さの変化があると、目盛り担持体１の長さ
が同じように変化し、それに対して引張装置３ａが機械
要素６の長さ変化を受け止める。引張装置３ａは、その
とき目盛り担持体１に生ずる引張力が許容できない伸び
にならないように寸法決めされる。この措置により、本
発明による測定装置が取り付けられている機械の運転
中、測定のために常に充分精密な測定ベースが存在する
ことが保証される。
【００１０】図２は、目盛り担持体１、目盛り担持本体
２、クランプ装置３および引張装置３ａのような詳細を
認めることができるように前述した開放形長さ測定装置
を平面図で示す。
２、クランプ装置３および引張装置３ａのような詳細を
認めることができるように前述した開放形長さ測定装置
を平面図で示す。
【００１１】図３に示した長さ測定装置の変形例は、熱
膨張係数が同様に前述した範囲に存在する、ガラス、セ
ラミックまたは他の材料からなる目盛り担持体１を示
す。商取引において、このような材料は、Firma Cornin
g Incorporated, Corning, NY14831 の商標である表示P
yrex の下に関係づけることができる。この場合、目盛
り担持体１の固定は、ここでは目盛り担持本体であるね
じり剛性のあるハウジング２の内部で高弾性の接着剤４
により行われる。スケール長さ全体にわたって一様な温
度変化があるときに、この固定の仕方は、目盛り担持体
１が中心の一点でハウジング２と固定結合された場合と
同じ特性を有する。ハウジング２（目盛り担持本体）が
中心から測定方向に一様に膨張することができるので、
目盛り担持体１には、その長さをごくわずかしか変化さ
せない、かまわずにほうっておける応力にしかならな
い。
膨張係数が同様に前述した範囲に存在する、ガラス、セ
ラミックまたは他の材料からなる目盛り担持体１を示
す。商取引において、このような材料は、Firma Cornin
g Incorporated, Corning, NY14831 の商標である表示P
yrex の下に関係づけることができる。この場合、目盛
り担持体１の固定は、ここでは目盛り担持本体であるね
じり剛性のあるハウジング２の内部で高弾性の接着剤４
により行われる。スケール長さ全体にわたって一様な温
度変化があるときに、この固定の仕方は、目盛り担持体
１が中心の一点でハウジング２と固定結合された場合と
同じ特性を有する。ハウジング２（目盛り担持本体）が
中心から測定方向に一様に膨張することができるので、
目盛り担持体１には、その長さをごくわずかしか変化さ
せない、かまわずにほうっておける応力にしかならな
い。
【００１２】相対運動を測定しなければならない機械要
素６にハウジング２を固定することは、クランプ板５を
介して行われる。図４には、測定装置の別の変形例を示
してある。この場合、目盛り担持体１の端部がクランプ
装置３でハウジング２に強固に取り付けられている。こ
の固定位置から、目盛り担持体１は高弾性の接着層４を
用いてのみハウジング２に支持されているので、ハウジ
ング２が温度過程のときに邪魔されないで膨張しまたは
縮小することができる。さらに、ハウジング２はクラン
プ板５により所属の機械要素６に強固に固定される。ハ
ウジング２における目盛り担持体１のおよび機械要素６
におけるハウジング２の固定点ＡとＢの位置の適切な選
択により、ハウジング２および機械要素６の熱膨張係数
を考慮して、機械要素の長さが熱により条件づけられる
変化をするときに一定の温度補償も達成することができ
る。
素６にハウジング２を固定することは、クランプ板５を
介して行われる。図４には、測定装置の別の変形例を示
してある。この場合、目盛り担持体１の端部がクランプ
装置３でハウジング２に強固に取り付けられている。こ
の固定位置から、目盛り担持体１は高弾性の接着層４を
用いてのみハウジング２に支持されているので、ハウジ
ング２が温度過程のときに邪魔されないで膨張しまたは
縮小することができる。さらに、ハウジング２はクラン
プ板５により所属の機械要素６に強固に固定される。ハ
ウジング２における目盛り担持体１のおよび機械要素６
におけるハウジング２の固定点ＡとＢの位置の適切な選
択により、ハウジング２および機械要素６の熱膨張係数
を考慮して、機械要素の長さが熱により条件づけられる
変化をするときに一定の温度補償も達成することができ
る。
【００１３】適当な仕方で目盛り担持体１自体をスケー
ルとして形成することができ−したがって目盛り担持体
と目盛り担持本体からなる複合要素は存在しない。この
場合に、スケール１は、加工しなければならない同一の
材料からなることができる。したがってここでは、モノ
クリスタルの珪素を加工する機械には、モノクリスタル
の珪素からなるスケール１が考えられる。温度変化の際
に、スケールが珪素と同じように変化する。
ルとして形成することができ−したがって目盛り担持体
と目盛り担持本体からなる複合要素は存在しない。この
場合に、スケール１は、加工しなければならない同一の
材料からなることができる。したがってここでは、モノ
クリスタルの珪素を加工する機械には、モノクリスタル
の珪素からなるスケール１が考えられる。温度変化の際
に、スケールが珪素と同じように変化する。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による位置
測定装置では、スケールがその長さを、熱の作用範囲に
おいて、加工される材料と共に同じように変える顕著な
利点がある。
測定装置では、スケールがその長さを、熱の作用範囲に
おいて、加工される材料と共に同じように変える顕著な
利点がある。
【図１】部分的に切断した長さ測定装置の側面図であ
る。
る。
【図２】図１による長さ測定装置の平面図である。
【図３】長さ測定装置の変形例を示す。
【図４】図３による測定装置の部分図である。
１ スケール、目盛り担持体 ２ 目盛り担持本体 ３ａ クランプ装置 ４ 接着層 ６，６ａ 二つの機械要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギユンター・ネレー ドイツ連邦共和国、83346 ベルゲン、ア イヒエンウエーク、12
Claims (7)
- 【請求項１】 スケールと、スケールおよび評価／表示
装置を走査するための走査構造ユニットとを有する、二
つの機械要素の相対位置を測定するための位置測定装
置、特に長さ測定装置において、スケール(1) の熱膨張
係数はほぼ2.5 ×10 -6 K -1と3.5 ×10 -6 K -1の間に
あることを特徴とする位置測定装置。 - 【請求項２】 スケール(1) がモノクリスタルの珪素、
ガラスまたはガラスセラミックからなることを特徴とす
る請求項１の位置測定装置。 - 【請求項３】 スケール(1) が目盛り担持体(1) および
目盛り担持本体(2)のユニットからなることを特徴とす
る請求項１の位置測定装置。 - 【請求項４】 目盛り担持体(1) が高弾性の接着層(4)
を介して目盛り担持本体(2) に固定されていることを特
徴とする請求項３の位置測定装置。 - 【請求項５】 目盛り担持体(1) が目盛り担持本体(2)
に一箇所で固定されていることを特徴とする請求項３の
位置測定装置。 - 【請求項６】 目盛り担持体(1) の一端がクランプ装置
(3a)を介して目盛り担持本体(2) に保持されていること
を特徴とする請求項１、請求項３または請求項５の位置
測定装置。 - 【請求項７】 測定すべき機械要素(6,6a)がウエーハ切
削機械の構成要素であることを特徴とする請求項１の位
置測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4320728A DE4320728C2 (de) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | Lagemeßeinrichtung |
| DE4320728:6 | 1993-06-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07139935A true JPH07139935A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=6490954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6140392A Pending JPH07139935A (ja) | 1993-06-23 | 1994-06-22 | 位置測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5511321A (ja) |
| JP (1) | JPH07139935A (ja) |
| DE (1) | DE4320728C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002052220A3 (de) * | 2000-12-22 | 2003-01-16 | Claudia Wahl | Längenmessvorrichtung |
| JP2018017734A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔ Ｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 長さ測定装置 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19526517C2 (de) * | 1995-07-20 | 2000-08-24 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Anordnung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung |
| US6327791B1 (en) | 1999-06-09 | 2001-12-11 | The Government Of The United States As Represented By The Secretary Of Commerce | Chain code position detector |
| DE19937023A1 (de) | 1999-08-05 | 2001-02-08 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Reflexions-Maßverkörperung und Verfahren zur Herstellung einer Reflexions-Maßverkörperung |
| US6772531B1 (en) * | 1999-11-30 | 2004-08-10 | Renishaw Plc | Measurement apparatus including a track for a measurement scale and apparatus for tensioning the scale |
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