JPH11500230A - 物体間の相対距離を測定するための距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２つの物体（９,１１）間の相対距離を測定するための距離測定装置において、スケール（１）が支持要素を介して物体（９）に固定されており、スケール（１）の目盛りは測定端子（３）及び測定移動体（４）から構成されるトレース装置を介して読み取られ、その際トレース装置は変位可能で、且つ弾性を有する連結装置（２）の手段を介して連結点（６）にてもう１つの物体（１１）に連結されており、連結装置（２）はトレース装置の測定移動体（４）の両固定位置（７,８）にて固定され、連結点（６）は両固定位置（７,８）間にてトレース装置をもう一方の物体（１１）と連結するために配置される。

Description

【発明の詳細な説明】 物体間の相対距離を測定するための距離測定装置 本発明は、スケールが支持要素を介して固定される物体と、スケール上の目盛 りが測定端子及び測定移動体から構成されるトレース装置を介して読み取られ、 その際トレース装置が、変位し可能で、且つ弾性を有する連結装置として構成さ れる伝達部を介して連結点にて連結するもう一方の物体との間の相対距離を測定 するための距離測定装置に関する。この種の距離測定装置は、例えば機械用ツー ル製造及び一般的な機械製造において、組合わせ位置測定装置として使用される 。 この技術の観点から複数の測定装置が周知である。それらを用いて、例えば相 対的に移動する２つの機械構成部品に関して、高精度な測定が行われる。その際 、トレース装置に対するガイドは位置及びねじれにおける公差に関して、高精度 を要求される。機械のガイドは機械用ツール製造において、この高精度を満足し ないため、トレース装置は、通常は特別な測定移動体に取り付けられる。、この 測定移動体は測定システムの内部の補助ガイドへ導かれ、スケールに対して方向 付けられる。各ガイドの互いのガイド走行を調整するために、連結要素が第１機 械要素に固定される駆動体及び測定システム内に設けられる補助ガイド上を移動 する測定移動体との間に設けられる。 ドイツ民主共和国特許DD-PS 39 08 260号に、測定移動体が有する水平な平面 及び駆動体が有する水平な平面との間に球体が設けられ、この球体が位置決め面 に接触するバネを介して保持される装置が開示されている。このバネの力による 連結は、強いバネの力のため、及びヘルツ接触平面を減少させるために、焼きを 入れた位置決め面をその球体及び駆動体との間又はその球体及び測定移動体との 間のうちいずれかに設けることを必要とする。この観点から測定方向に対して垂 直に位置決め面を設けるために、及び測定公差限度を維持するために、多大な製 造及び調整費用が必要となる。 ドイツ連邦共和国特許DE-PS 28 10 341号に、線形状を有する連結要素が、駆 動体及び測定移動体との間に設けられる距離測定装置において、別の方法が開示 されている。この連結要素はその一方の端が駆動体に、及び他方の端は測定移動 体に固定され、挟入されている。ガイドの調整において、連結点は、ほぼ連結要 素の線長を半径とする円周上を移動する。この結果生じる測定誤差は、測定シス テムの組立て公差に基づく連結点の位置に起因している。 この連結要素の長手方向における剛性は、長い距離の移動において極端に減少 するため、特に大きい動的な負荷がかかったり、及び測定方向が反転されたとき 、測定誤差が生じる。 上記した技術の観点から本発明の課題は、２つの物体間の相対距離を高精度に 測定するための距離測定装置を簡単な構成及び低廉なコストにて提供し、この距 離測定装置の有する駆動体及びトレース装置との間の優れた効果的な伝達動作を 保証することである。 この課題は、本発明に基づき、冒頭に記載した方法による距離測定装置におい て、連結装置がトレース装置に設けられる２つの固定位置にて測定移動体に固定 され、トレース装置及びもう一方の物体を連結するための連結点が、その２つの 固定位置間に配置されることによって解決される。両固定位置が、その際測定移 動体に固定されると効果的である。 本発明の効果的な形態において、連結点は１つの位置に配置され、前記位置及 び一方の固定位置との間における、及び前記位置及び他方の固定位置間における バネ定数は、ほぼ等しい値に相当する。 本発明の他の効果的な形態において、連結装置は伸張部を有しており、この伸 張部において、連結装置は自身の長手方向に正弦形状又は余弦形状をなして延び る。 本発明に基づく距離測定装置において、連結装置が両固定位置間にて長手方向 の伸張により異なる横断面を有する場合、これは、更に効果的である。 本発明の他の効果的な形態において、連結装置の両固定位置間に存在する横断 面は、各固定位置から連結点までの同一距離において、同一の横断面積及び横断 面形状のうちいずれかを有する。 本発明の特に効果的な形態において、連結装置はバネ鋼から成る。 以下に、図示して詳しく説明する。 図１は本発明に基づく距離測定装置の正面図である。 図２は本発明に基づく距離測定装置の別の実施例の正面図である。 図３は本発明に基づく実施例における測定装置の動的状態での原理図である。 図４は本発明に基づく別の実施例における測定装置の動的状態での原理図であ る。 図１に示す距離測定装置において、スケール１は図示していない支持要素を介 して物体９に固定されている。測定端子３、測定移動体４及び２つのキャスタを 有するトレース装置は、物体９に設けられる細い溝内の測定経路へ案内される。 連結装置２は自身の両端を固定位置７,８にて測定移動体４に固定される。固 定位置７,８における連結は高精度機械装置における一般的な固定方法、例えば レーザ溶接によって実現される。しかし、それは場合によってはレーザ溶接に代 えて係合でもよい。 駆動体１０は、例えばネジ１５のような適切な連結要素を介してもう 一方の 物体１１に固定されると共に、連結装置２に対して連結点６において係合によっ て固定される。しかし、この連結点６にて、例えばレーザ溶接も行われる。 図１に示す連結装置２は、長手方向xにおいて、両固定点７,８間に異なる横断 面を有する。従って、連結装置は同一の材質強度を有す場合に、場所によって伸 張するため、曲げ応力はその伸張している領域にて低下する。 しかし、同一結果を生じるためのバネ定数に対する制約は、連結点６において 横断面形状に関係なく満足されねばならない。連結装置２に使用する物質として バネ鋼、例えばクロムモリブデン鋼が適する。 測定システムの組立て公差によって駆動体１０及び物体９との間に、異なる距 離が定常状態において生じる。変位可能で、且つ弾力性を有する連結装置２の変 位は、ゼロの位置（出発点）においてΔz1=0とする。 図２は本発明に基づく距離測定装置の別の実施例が示される。これは図１の実 施例と異なって連結装置２が２つの伸張部１２,１３を有し、この領域において 効果的に正弦又は余弦形状を有する。同様に、図１に示すように連結点６は１つ の位置に配置され、前記位置及び一方の固定位置７との間における、及び前記位 置及び他方の固定位置８との間におけるバネ定数が、ほぼ等しい値に相当するこ とを保証される場合に、前記領域に他の形状を有することも可能である。バネ定 数の許容される相違又は差は、許容される測定公差となる。 図３に示す測定装置の原理的な実施形態において、Δz1に相当する連結点６の 変位が示される。動的な状態、即ち物体７内に配置されたトレース装置が移動す る測定状態において、連結点６の変位が更にΔz2だけ生じる。これは、連結装置 ２が直線になること及びたわむことに起因する。変位可能で、且つ弾性を有する 連結装置２を自身の両端にて固定すること及び連結点６がバネ定数に関して対称 な位置にあることによって、連結点６の変位Δz1及びΔz2は直線１４上に生じる 。この直線は固定点７,８を結ぶ直線に対して垂直である。これによって、測定 誤差はΔx2dyn=0となり、測定誤差がない。 図４に示すような方向に移動する場合に、加速させる力Fxが加わることにより 測定誤差Δ3xdynが発生する。 変位可能で、且つ弾性を有する連結装置２の曲げ応力（Δz1,Δx2）を低減さ せるために、連結装置２は伸張部１２,１３において、例えば正弦形状を有して おり、加速させる力Fxに起因して設定される許容測定公差が、加速させる力Fxに よって越えないように、連結装置２の横断面は設計される。これによって、長手 方向x（移動方向）の最低剛性が保証される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． スケールが支持要素を介して固定される物体と、スケール上の目盛りは測 定端子及び測定移動体から構成されるトレース装置を介して読み取られ、その際 トレース装置が、変位可能で、且つ弾性を有する連結装置として構成される伝達 部を介して連結点にて連結するもう一方の物体との間の相対距離を測定するため の距離測定装置において、連結装置（２）はトレース装置に設けられる測定移動 体（４）の両固定位置（７,８）において固定され、連結点（６）は前記両固定 位置（７,８）間にてトレース装置をもう一方の物体に連結するために配置され ることを特徴とする２つの物体間の相対距離を測定するための距離測定装置。 ２． 連結装置（２）は両固定点（７,８）にて測定移動体（４）に固定される 請求項１に記載の距離測定装置。 ３． 連結点（６）は１つの位置に配置され、前記位置及び一方の固定位置（７ ）との間における、及び前記位置及び他方の固定位置（８）との間におけるバネ 定数は、ほぼ等しい値に相当する請求項１又は２に記載の距離測定装置。 ４． 連結装置（２）は伸張部（１２,１３）を有する請求項１乃至３のいずれ が１つに記載の距離測定装置。 ５． 伸張部（１２,１３）は自身の長手方向（x）に正弦形状に形成される請求 項４に記載の距離測定装置。 ６． 連結装置（２）は両固定位置（７,８）間に自身の伸張によって異なる横 断面を有する請求項１乃至５のいずれか１つに記載の距離測定装置。 ７． 長手方向（x）において両固定位置（７,８）間に存在する横断面は、連結 点（６）までの同一の距離にて同一の横断面積又は断面形状を有する請求項１乃 至６のいずれか１つに記載の距離測定装置。 ８． 連結装置（２）はバネ鋼から成る請求項１乃至７のいずれか１つに記載の 距離測定装置。