JP6879860B2 - 長さ測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分の特徴による長さ測定装置に関する。

特許文献１には、同種に形成された長さ測定装置が開示されている。この長さ測定装置は中空輪郭部を含んでおり、この中空輪郭部の内部空間内でスケールテープが長手方向に延びるように緊張されている。スケールテープの複数の端部には、スケールテープを固定するそれぞれ１つの取付ブロックが設けられている。両取付ブロックは、それぞれ、これら取付ブロックが長手方向において中空輪郭部に対して相対的に変位可能であるように、ネジを用いて中空輪郭部に位置決めされている。位置測定のために、スケールテープが取付ブロックの螺着によって直接機械部分に結合され、これにより、機械部分の温度に起因する長さ変化がスケールテープに強い影響を与える。中空輪郭部における取付ブロックの長手方向に連結解除された配置により、中空輪郭部は、スケールテープとは無関係に温度に起因して延びることができ、したがって、長さ測定装置の精度にネガティブな影響がない。

従来技術によるこの構造における欠点は、機械部分への取付前の納入状態における中空輪郭部に対する取付ブロックの相対的な位置が規定されていないことにある。

スペイン国特許出願公開第２１１０９０２号明細書

本発明の基礎となる課題は、より良好に操作可能であり、改善された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。

本発明の出発点は、中空輪郭部に対する取付ブロックの位置決めの改善である。

具体的には、本発明は、中空輪郭部を含み、この中空輪郭部の内部空間内にスケールテープが長手方向に目標長さに延びるように緊張されており、このスケールテープの複数の端部に、スケールテープを固定するそれぞれ１つの取付ブロックが設けられた、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。端部側の両取付ブロックは機械部分への直接的な固定のために形成されているため、スケールテープは緊張された状態において取付ブロックを用いて機械部分に固定されることが可能である。

さらに、長さ測定装置は、取付ブロックのうち少なくとも１つを第１の取付状態において長手方向へ変位可能に中空輪郭部に位置決めするために作動手段を含んでいる。この作動手段は、中空輪郭部において可動であるとともに、第１の位置から第２の位置へもたらされることが可能である。作動手段の第１の位置により、取付ブロックが、長手方向に変位可能に中空輪郭部に支持されている第１の取付状態にあることが達成される。第２の位置への作動手段の移動によって、取付ブロックは、あらかじめ設定された目標位置へ中空輪郭部に対して相対的に移行可能である。このとき、作動手段の表面がストッパ面として取付ブロックと協働する。目標位置は、作動手段によってあらかじめ設定されている。

作動手段は、この作動手段によって目標位置への取付ブロックの変位が可能となるように形成されている。この変位は作動手段のテーパ部によって達成されることができ、取付ブロックの変位は、回転軸線周りの作動手段の回転によって、又は軸線に沿った変位によってなされ得る。このとき、テーパ部は、取付ブロックと協働するストッパ面を形成している。これに代えて、第１の取付位置から第２の取付位置への取付ブロックの移行のために、旋回可能なレバーを設けることが可能である。

中空輪郭部に対して変位可能な取付ブロックの支持部は、第１の取付状態において、中空輪郭部に対する機械部分の熱に起因する長さ変化の差により生じる少なくとも１つの工程を含むべきである。この工程を越えて、変位可能性がストッパによって制限され得る。

本発明により、取付ブロックを中空輪郭部に対して所定の目標位置に保持することができ、その結果、取付ブロックを所定の位置において機械部分に取り付けることが可能である。さらに、本発明により、この目標位置を機械部分とは無関係に再現可能に容易に設定することが可能である。

作動手段は、第１の取付状態においても、また第２の取付状態においても中空輪郭部に配置されている。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている措置から明らかになる。

本発明の別の詳細及び利点を以下の実施例の説明に基づいて図面を参照して説明する。

第１の実施例による、取り付けられた長さ測定装置の斜視図である。 図１による長さ測定装置の断面図である。 取り付けられていない状態における長さ測定装置の断面図である。 取付ブロックを有さない長さ測定装置の斜視図である。 取付ブロックの斜視図である。 第１の実施例による作動手段を有する取付ブロックの斜視図である。 取付ブロックの範囲における、図３による長さ測定装置の断面図である。 作動手段の第２の実施例を示す図である。 作動手段の第３の実施例を示す図である。

本発明を複数の実施例に基づいて説明する。これら実施例は、作動手段の形成においてのみ相違する。

図１〜図７に基づき、本発明により形成された長さ測定装置の第１の実施例を説明する。ここで、図１及び図２は第１の取付状態における長さ測定装置を示し、図３は第２の取付状態における長さ測定装置を示す。

この長さ測定装置は、屋根状に配置されたシールリップによって密封された長手スロット１１を備えた中空輪郭部１を含んでいる。位置測定の際には、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ロット１１を貫通する連行部材を介して被測定物体５０に固定されている。走査ユニットの連行部材が、位置測定のために第１の被測定対象物５０に設けられるとともに、中空輪郭部１が、長手方向Ｘにおいてこの中空輪郭部に対して可動な第２の被測定対象物（以下「機械部分５」という。）に設けられる。見やすさの理由から、シールリップ及び長さ測定装置の走査ユニットは各図において図示されていない。

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、これらスケールテープの測定目盛りは、熱的な長さ変化に対抗するために意図的に短く形成される。スケールテープ２は、測定動作のために、長手方向Ｘへ目標寸法まで延ばされる。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が、長手方向Ｘに対して横方向に係合式に収容されているものの、長手方向Ｘにおいて、中空輪郭部１とは無関係に延び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、その上側において、すなわち走査ユニットへ向けて、かつ、これに対向するように測定目盛りが付されている。この測定目盛りは、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、位置に依存する走査信号が走査ユニットによって生成される。これに代えて、測定目盛りは、磁気的に、誘導的に、又は容量的に走査可能に形成されることが可能であり、これは、インクリメンタル式又はアブソリュート式の測定目盛りであり得る。

スケールテープ２は、両端部においてそれぞれ取付ブロック３を介して直接機械部分５に固定されることで、位置測定のために、内部空間において中空輪郭部１に沿って緊張保持される。本発明を、図示の長さ測定装置の左側の取付ブロック３に基づいて更に説明する。長さ測定装置の他の、ここでは右側の端部における不図示の取付ブロックは、以下に更に詳細に説明する取付ブロック３と同様に形成されることが可能である。これに代えて、又はこれに加えて、他の端部（ここでは長さ測定装置の右側）に緊張装置を設けることができる。この緊張装置によって、スケールテープ２の所望の緊張状態を設定することができる。このために、この緊張装置は、緊張力を調整可能なバネを備えることができる。このような緊張装置は当業者にとって十分に知られているため、このような詳細な説明は不要である。

スケールテープ２は、取付ブロック３の連行部材３１に固定されている。この固定は、ネジによってなされることができるが、好ましくは連行部材３１のフック３２をスケールテープ２の凹部２１に係止することでなされ得る。

本発明によれば、取付ブロック３は、中空輪郭部１に対して２つの異なる取付状態を占めることが可能である。第１の取付状態においては、取付ブロック３は長手方向Ｘに変位可能に中空輪郭部１に位置決めされている。この第１の取付状態では、端部側の両取付ブロック３が、機械部分５に螺着されているとともにスケールテープ２を設定された緊張状態に維持することで、長さ測定装置は、位置測定のために機械部分５に固定されている。このために、取付ブロック３には長手方向Ｘに対して横方向に延びる孔３３が設けられており、この孔によって、取付ブロック３がネジ６を介して機械部分５に位置固定されている。長さ測定装置の、取り付けられたこの状態が図１及び図２に図示されている。

スケールテープ２及び取付ブロック３が同一の温度特性を有し、これらが好ましくは同様の材料、特に構造部が設けられる機械部分５を構成する同一の材料から成っている場合には特に有利である。多くの場合には、機械部分５は鋼で構成されており、そのときには取付ブロック３も鋼で構成されるべきであり、スケールテープ２は鋼帯であるべきである。

温度変化に基づき生じる機械部分５の長さ変化は、スケールテープ２に直接伝達される。長手方向Ｘにおいて実現される、中空輪郭部１からの取付ブロック３の連結解除によって、通常はアルミニウムから成る中空輪郭部１の拘束力はスケールテープ２に伝達されない。

中空輪郭部１に対する取付ブロック３の変位可能な支持は、第１の取付状態において少なくとも１つの区間を含んでおり、この区間は、機械部分５の、中空輪郭部１に対する長さ変化の熱による差に基づき生じるものである。取付ブロック３の変位可能性は、この区間を越えてストッパによって制限されることが可能である。

第２の取付状態では、取付ブロック３が中空輪郭部１に対して目標位置に保持される。この第２の取付状態では、長さ測定装置が製造者から供給され、ユーザによって機械部分５へ設けられる。このとき、スケールテープ２は、精確な位置測定のために最適な緊張状態にある。この第２の取付状態が図３に図示されている。

取付ブロック３を目標位置に保持するために、中空輪郭部１に可動に支持された作動手段が設けられており、この作動手段は、第１の位置から第２の位置へ至ることが可能である。作動手段の第１の位置では、取付ブロック３は第１の取付状態にある。第２の位置への作動手段の移動によって、取付ブロック３は、目標位置へもたらされ、この目標位置において長手方向Ｘにおいて中空輪郭部１に対して保持される。このとき、作動手段の表面は、ストッパ面として取付ブロック３と協働する。目標位置は、作動手段によって設定されている。

第１の実施例では、作動手段は、中空輪郭部１内で回転可能に支持された部材４．１であり、この部材の表面は、取付ブロック３が部材４．１の第１の回転位置において第１の取付状態で位置決めされるように形成されている。取付ブロック３が部材４．１を用いて目標位置で中空輪郭部１に固定されることで、取付ブロック３は、部材４．１の第２の回転位置において、第２の取付状態に位置決めされる。部材４．１の第１の回転位置は図２に図示されており、部材４．１の第２の回転位置は図３に図示されている。このとき、回転可能に支持された部材４．１の表面は、取付ブロック３と協働するストッパ面を形成する。

回転可能な部材４．１は偏心した表面を備えており、この表面によって、取付ブロック３は、部材４．１のその長手軸線周りの回転によって第１の取付状態から第２の取付状態へ移行可能である。これにより、本発明により、再現可能かつ反復可能な、第１の取付状態から第２の取付状態への取付ブロック３の位置決めと、これとは逆に第２の取付状態から第１の取付状態への復帰とが可能となる。図示の実施例では、第２の取付状態において、部材４．１の表面範囲がストッパ面として取付ブロック３のストッパと協働する。この状態では、長さ測定装置を、スケールテープ２の設定された緊張状態を変更することなく機械部分５から取り外すことが可能である。取付ブロック３は、緊張されたスケールテープ２のため、部材４．１へ押し付けられ、これにより目標位置に保持される。このとき、部材４．１は、位置Ｐにおいて、第２の取付状態における取付ブロック３に接触し、位置Ｐは、取付ブロック３において、生じるスケールテープ２の力−作用点と共に、長手方向Ｘへ向いた平面Ｅ内に位置している。これにより、スケールテープの緊張によって取付ブロック３へ導入される力を、横方向の力及びトルクが取付ブロック３へ作用しないようにサポートすることが達成される。平面Ｅは、好ましくはスケールテープ表面に対して垂直にかつ中心に張られている。

部材４．１のその長手軸線周りの旋回によって、部材４．１の表面範囲が取付ブロック３のストッパから再び離れるように旋回することが可能であり、その結果、部材４．１のいずれの表面も中空輪郭部１に対して取付ブロック３の必要な可動性を阻害しない。部材４．１の偏心した表面により、非常に精確にμ範囲の精度をもって取付ブロック３が反復可能に目標位置へ移行可能であることが保証される。

図３に図示された部材４．１の回転位置、すなわち長さ測定装置の第２の取付状態は、係止によってあらかじめ設定されることが可能である。このために、部材４．１には例えば溝が設けられており、この溝には、取付ブロック３が中空輪郭部１における目標位置に位置する部材４．１の回転位置において、バネによって付勢されたボールが係合する。これに代えて、回転位置は、回転を制限するストッパによって形成されることも可能である。

取付ブロック３はガイド面を備えており、このガイド面は、中空輪郭部１のアンダーカット１２，１３に係合するとともに、その内部で、取付ブロック３を長手方向Ｘに変位可能に位置決めする。これらアンダーカット１２，１３は、長手方向Ｘに延びるガイド溝の形態で中空輪郭部１内に設けられている。

ガイド面は、長手方向Ｘにおいて互いに離間しつつ長手方向Ｘへ向いた突起部３５，３６に形成されている。両突起部３５，３６のそれぞれは、中空輪郭部１のアンダーカット１２，１３のうち１つに係合する。アンダーカット１２，１３は、突起部３５，３６のための包囲部を形成しているとともに、長手方向Ｘに対して垂直に延び、かつ、スケールテープ表面に対して垂直に延びる方向において取付ブロック３を固定する。突起部３５，３６は、中空輪郭部１のガイド溝に配置されているとともに取付ブロック３をその中に脱落しないように保持し、かつ、長手方向Ｘにおいてガイドする一種のガイドピンを形成している。

突起部３５，３６におけるガイド面の重心は、好ましくは同様に平面Ｅ内に配置されている。これにより、横方向の力及びこれによるトルクがスケールテープ面に対して垂直に作用することなく、スケールテープの緊張によって取付ブロック３へ導入される力が突起部３５，３６のガイド面に対向する中空輪郭部１のカウンタ面によって受け止められることが保証されている。これにより、取付ブロック３が旋回せず、測定精度が悪化することがないことが保証されている。図３では、平面Ｅは切断面である。

（長手方向Ｘに見て）取付ブロック３の両突起部３５，３６の間には連行部材３１が配置されており、この連行部材は、中空輪郭部１の内部空間への開口部を通して突出している。この開口部はシールリングの形態の弾性的なシール７を用いて密封されており、このシールは、取付ブロック３と中空輪郭部１の間に配置されている。シールは、開口部を包囲している。弾性的なシール７は、取付ブロックに対して、突起部３５，３６と、したがってガイド面とを中空輪郭部１のアンダーカット１２，１３のカウンタ面へ押し付ける力を加える。

ここでは部材４．１である作動手段のストッパ面の取付ブロック３との接触部Ｐと、シール７の延長の中心と、連行部材３１におけるスケールテープ２の固定部の得られた力−作用点と、長手方向Ｘにおいて互いに離間した取付ブロック３のガイド面の重心とが共通の平面Ｅ内に配置されていれば特に有利である。この平面Ｅは、長手方向Ｘへ整向されているとともに、好ましくはスケールテープ表面に対して垂直及び中心にも整向されている。

第２の実施例を図８に基づいて詳細に説明する。この場合、作動手段は、中空輪郭部１において揺動可能なレバー４．２である。レバー４．２の揺動により、レバー４．２のストッパあるいはストッパ面を取付ブロック３のストッパに接触させることができ、これにより、取付ブロック３が、この取付ブロックが目標位置において中空輪郭部１に対して固定されている第２の取付状態へ移行可能である。

レバー４．２のてこ作用によって、取付ブロック３が問題なく正確に目標位置へ移行可能であることが保証されている。

ここでも、長さ測定装置の第２の取付状態を規定するレバー４．２の回転位置は、係止によって、例えば、取付ブロック３が中空輪郭部１における目標位置にあるレバー４．２の回転位置でバネ付勢されたボールと係合する、レバー４．２に設けられた溝によって、あらかじめ設定されることが可能である。代わりに、回転を限定するストッパにっても回転位置を形成することができる。

第３の実施例を図９に基づき詳細に説明する。この場合、作動手段は、テーパ部を有する、中空輪郭部１において変位可能な要素４．３であり、テーパ部は、取付ブロック３がこの要素４．３の第１の位置において第１の取付状態で位置決めされているとともに取付ブロック３がこの要素４．３の第２の位置において第２の取付状態で位置決めされているように形成されている。第２の取付位置では、取付ブロック３はこの要素４．３の表面によって目標位置に固定されている。テーパ部によって、取付ブロック３が問題なく正確に目標位置へ移行可能であることが保証されている。テーパ部は要素４．３の変位方向に対して傾斜した面であり、このテーパ部は、取付ブロック３と協働するストッパ面を形成している。

本発明の全ての実施形態では、取付ブロック３を中空輪郭部１に対して相対的に所定の目標位置へ移行させ、そこで保持する簡易な可能性が得られ、その結果、取付ブロック３は、所定の位置において機械部分５へ取り付けられることが可能である。さらに、本発明により、この目標位置を機械部分５とは無関係に再現可能に容易に調整することが可能である。中空輪郭部１において支持された作動手段４．１，４．２，４．３の移動によって、取付ブロック３の目標位置を再現可能に容易に調整することが可能である。このとき、作動手段４．１，４．２，４．３は、中空輪郭部１における第１の取付状態においても、また第２の取付状態においても配置されている。

本発明は、中空輪郭部１が互いに当接した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、これら複数の部分部材にわたって緊張されている。

Claims (10)

1. 中空輪郭部（１）を有する、２つの対象物（５，５０）の相対位置を測定するための長さ測定装置であって、前記中空輪郭部の内部空間内でスケールテープ（２）が長手方向（Ｘ）に延びるように緊張されており、該スケールテープ（２）の複数の端部に、前記スケールテープ（２）を固定するそれぞれ１つの取付ブロック（３）が設けられており、該取付ブロック（３）のうち少なくとも１つを第１の取付状態において長手方向（Ｘ）へ変位可能に前記中空輪郭部（１）に位置決めするための手段が設けられている、前記長さ測定装置において、
   前記手段が、第１の位置から第２の位置へもたらすことが可能な、前記中空輪郭部（１）において可動に支持された作動手段（４．１，４．２，４．３）であり、前記取付ブロック（３）が、前記作動手段（４．１，４．２，４．３）の第１の位置において第１の取付状態にあり、前記取付ブロック（３）が、第２の位置への前記作動手段（４．１，４．２，４．３）の移動によって第２の取付状態へ移行可能であり、該第２の取付状態においては、前記取付ブロック（３）が、前記作動手段（４．１，４．２，４．３）によってあらかじめ設定された目標位置で前記中空輪郭部（１）に固定されていることを特徴とする長さ測定装置。
2. 前記作動手段（４．１）が、前記中空輪郭部（１）内で回転可能に支持された部材であって、該部材の表面は、前記取付ブロック（３）が前記部材の第１の回転位置において第１の取付状態に位置決めされ、前記取付ブロック（３）が前記部材の表面によって目標位置で固定されることで前記取付ブロック（３）が前記部材の第２の回転位置において第２の取付状態に位置決めされるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の長さ測定装置。
3. 回転可能な前記部材が偏心した表面を備えており、該表面によって、前記取付ブロック（３）が前記部材の回転によって前記第１の取付状態から前記第２の取付状態へ移行可能であることを特徴とする請求項２に記載の長さ測定装置。
4. 前記作動手段（４．２）が、前記中空輪郭部（１）内で旋回可能なレバーであり、該レバーの旋回によって、該レバーのストッパを前記取付ブロック（３）のストッパに接触させることができ、前記取付ブロック（３）が前記第２の取付状態へ移行可能であることを特徴とする請求項１に記載の長さ測定装置。
5. 前記作動手段（４．３）が、前記中空輪郭部（１）内で変位可能な、テーパ部を有する要素であり、該テーパ部は、前記取付ブロック（３）が前記要素の第１の位置において第１の取付状態に位置決めされており、前記取付ブロック（３）が当該テーパ部によって第２の取付状態へ移行可能であることで前記取付ブロック（３）が前記要素の第２の位置において第２の取付状態に位置決めされているように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の長さ測定装置。
6. 前記取付ブロック（３）における前記スケールテープ（２）の得られた力−作用点と、前記作動手段（４．１，４．２，４．３）が第２の取付状態における前記取付ブロック（３）と接触する接触点（Ｐ）とが、長手方向（Ｘ）へ整向された平面（Ｅ）内に位置し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. 前記取付ブロック（３）が複数のガイド面を備えており、該ガイド面が、前記中空輪郭部（１）の複数のアンダーカット（１２，１３）に係合しているとともに、該アンダーカットの内部で前記取付ブロック（３）を長手方向（Ｘ）において変位可能に位置決めし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。
8. 前記ガイド面が、長手方向（Ｘ）において互いに離間し、長手方向（Ｘ）へ向いた複数の突起部（３５，３６）に形成されており、該突起部のそれぞれが、前記中空輪郭部（１）の前記アンダーカット（１２，１３）のうち１つに係合していることを特徴とする請求項７に記載の長さ測定装置。
9. 前記取付ブロック（３）における前記スケールテープ（２）の得られた力−作用点と、前記作動手段（４．１，４．２，４．３）が第２の取付状態における前記取付ブロック（３）と接触する接触点（Ｐ）とが、長手方向（Ｘ）へ整向された平面（Ｅ）内に位置しており、前記ガイド面の重心が前記平面（Ｅ）内に位置していることを特徴とする請求項７又は８に記載の長さ測定装置。
10. 前記中空輪郭部（１）と前記取付ブロック（３）の間に弾性的なシール（７）が配置されており、該シールが、前記中空輪郭部（１）の開口部をシールしており、該開口部を通して前記取付ブロック（３）の連行部材（３１）が突出し、該連行部材に前記スケールテープ（２）が固定されており、前記シール（７）が、前記開口部を包囲しているとともに、前記ガイド面を前記アンダーカット（１２，１３）のカウンタ面へ押し付ける力を前記取付ブロック（３）へ加えていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の長さ測定装置。

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