(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（２２）内の物差し（２０）と；物差し（２０）とハウジング（２２）のユニットに対して測定方向Ｘに移動できる走査ユニット（１０）とを備えて、走査ユニット（１０）がハウジング（２２）内部に配置されていて、少なくとも一つの熱発生する電気構成要素（１３）を有し、二つの物体（１、２）の相対位置を測定する長さ測定装置において、熱伝導レーン（１９）が電気構成要素（１３）に発生された熱をハウジング（２２）に伝達するように敷設されていること、
熱伝導レーンが熱伝導要素（１９）によって形成されていて、熱伝導要素（１９）は一方で良好な熱伝導性で電気構成要素（１３）に連結されていて、熱伝導要素（１９）は更にハウジング（２２）まで延びていて、熱伝導要素がハウジング（２２）に僅かな隙間（Ｌ）により対向配置しているので、電気構成要素（１３）に発生された熱が熱伝導要素（１９）を介して隙間（Ｌ）まで且つ隙間（Ｌ）を介してハウジング（２２）にまで伝達されること、
熱伝導要素（１９）の平らな領域（１９３．２）が僅かな隙間（Ｌ）によりハウジング（２２）の内壁（２２０）に対向配置して配置されていること、そして
ハウジング（２２）の内壁に対向配置する熱伝導要素（１９）の平らな領域（１９３．２）が熱伝導薄板であることを特徴とする長さ測定装置。
【請求項２】
熱伝導要素（１９）の平らな領域（１９３．２）が少なくとも２００ｍｍ2 の面を備えて、ハウジング（２２）の内壁（２２０）に１ｍｍ以下の隙間（Ｌ）により対向配置して配置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。
【請求項３】
熱伝導要素（１９）の少なくとも一つの部分（１９２）が電気絶縁材料から成ることを特徴とする請求項１或いは２に記載の長さ測定装置。
【請求項４】
電気構成要素（１３）が導体プレート（３０）上に配置されていて、熱伝導要素（１９）が電気構成要素（１３）から導体プレート（３０）を通して案内する第一部分（１９１を有し、隙間（Ｌ）まで案内する少なくとも一つの他の部分（１９３）を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の長さ測定装置。
【請求項５】
第一部分（１９１）が少なくとも一つの貫通接触部であることを特徴とする請求項４に記載の長さ測定装置。
【請求項６】
電気構成要素が物差し（２０）を走査させ且つ走査信号（ＳＡ）を発生させる走査センサー（１３３）並びにこの走査信号（ＳＡ）を位置測定値（ＳＤ）に加工させる手段（１３４）を有するセンサーチップ（１３）であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の長さ測定装置。
【請求項７】
位置測定値（ＳＤ）はセンサーチップ（１３）から出力信号として複数箇所のディジタルコードワードの形態のビットシリーズで準備されることを特徴とする請求項６に記載の長さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１の上位概念に基づく長さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の長さ測定装置は、例えばドイツ特許出願公開第２９２９９８９号明細書（特許文献１）に記載されているように、長さと距離を測定するために用いられ、特に加工機械では座標機械での加工すべき工作物に関する工具の相対運動を測定するために用いられ、半導体工業に使用されることも増大される。  
【０００３】
この場合には、尺度具体化部として物差しが使用され、環境の及ぼす影響に対して保護されてハウジングに収納されている。ハウジングの内部の温度変更が物差し材料に依存して物差しの長さ変更を引き起こす。この長さ変更が測定欠陥を導く。
【０００４】
この種の長さ測定装置を出来るだけ僅かに保持するために、ドイツ特許出願公開第１０１６４４０４号明細書（特許文献２）により、内部空間が制御された冷却媒体によって貫流されるので、カプセル化された長さ測定装置の内部空間を温度調整することが提案されている。
【０００５】
それにより、物差しが工作機械の温度レベルを仮定することが達成される。この場合には、長さ測定装置自体の電気構成要素によって発生される温度変更がこの場合に考慮されないことが欠点である。
【０００６】
長さ測定装置における要件がいつもより高くなり、連続的により高い解像度並びに位置測定のより高い精度と再現性が必要とされる。この場合には、コンパクトな機械的構成並びに簡単且つ故障のない測定値発生と測定値伝送が存在する。
【０００７】
この要件は、保護収納された物差しを備えるカプセル化された長さ測定装置を必要とする。高解像度はいつもより僅かで且つ測定長さにわたり一定走査間隔を条件とする。これは、一方で１００μｍの比較的小さい走査間隔によって達成され、他方で物差し或いはハウジングの少なくとも一方における走査ユニットの案内によって達成されて、走査ユニットを円滑で精密に案内するためにつまみが測定方向のみに堅い継手を介して走査ユニットに連結されている。この継手はすべての他の方向において回しつまみの運動を戻り作用無しに測定方向における走査ユニットの精密な案内と運動に可能である。
【０００８】
コンパクトな構成と故障のない測定値発生と測定値伝送は、走査ユニット自体のいつも複数の電気構成要素の統合を条件とする。このために、センサーチップが使用されることが増大され、センサーチップには最小空間に走査センサーの配列、例えば電光走査可能な物差しの感光性検出器、例えばＡ／Ｄ変換器，増幅器、マイクロプロセッサーとインターフェイスが配置されている。それから、増大した熱発生が走査ユニットに生じ、必要な小さい走査間隔によって条件付けして物差しを無関係に強く加熱する。この加熱は物差しの長さ変更と測定精度を導く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第２９２９９８９号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１０１６４４０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明の課題は、より高い測定精度を備える長さ測定装置を創作することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、この発明によると、請求項１の特徴事項によって解決される。
【００１２】
発明により、長さ測定装置のコンパクトな構成が可能とされ、高い測定精度と再現可能な位置測定が達成できる。
【００１３】
この発明によると、熱伝導レーンが走査ユニットの熱発生電気構成要素と長さ測定装置のハウジングの間に形成されている。
【００１４】
走査ユニットの熱発生電気構成要素、特にセンサーチップと長さ測定装置のハウジングの意図によって、熱伝導レーンが構成要素とハウジングの間に形成され、電気構成要素に発生された熱をハウジングに伝達させる。熱伝導レーンに関連した成分は、僅かな熱抵抗体を有する。発明により、適切に熱伝導レーンがセンサーチップによりハウジングの方向に形成される。
【００１５】
走査ユニットの熱伝導要素からハウジングまでの熱伝達は、一方で良い熱伝達が保証され、他方でハウジングに対する走査ユニットの自由移動性が阻止されないように、構成され且つ寸法されている隙間によって行われる。
【００１６】
熱伝導要素は適切に最適化されている複数の部分から成り得る。
【００１７】
従属請求項には、この発明の好ましい構成が記載されている。
【００１８】
この発明は、実施例によって詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】長さ測定装置の横断面を示す。
【図２】図１による長さ測定装置の走査ユニットの斜視図を示す。
【図３】図２による走査ユニットのセンサーチップに関する平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明は、光学長さ測定装置の例において図示されていて、この測定装置により二つの測定方向Ｘに互いに移動可能な物体１と２の相対位置が測定される。この場合に、透明な物差し２０は物差し２０に対して測定方向Ｘに移動可能な走査ユニット１０によって走査される。物差し２０は、走査ユニット１０により透過光で走査される図示されていない測定区分を有する。そのために、走査ユニット１０は、物差し２０によって視準され、更に透明な走査プレート１２によって延びていて、最終的にセンサーチップ１３の感光性走査センサー１３３に衝突する光束を放射する照明ユニット１１を包含する。この場合には、光束が物差し２０における測定区分により位置依存して調整される。
【００２１】
物差し２０はハウジング１２内部に配置されていて、ハウジングは測定すべき物体２に、例えば工作機械の機械ベットに固定されている。この場合には、物差し２０は公知の形式では、例えば貼付け或いは締付けによってハウジング２２と連結されている。ハウジング２２は長さ方向において測定方向Ｘに延びるスリットを有し、スリットが屋根状に傾斜された密封リップによって閉塞されていて、スリットを通して回しつまみ１４が剣状中心部材と通過係合する。回しつまみ１４は組立領域１４１を有し、それによりつまみが機械ベット２に対して移動できる物体１に、例えば工作機械のキャリッジに固定できる。
【００２２】
走査ユニット１０は物差し２０に沿って正確に平行案内するために物差し２０或いはハウジング２２の少なくとも一方の案内面に案内されている。図示された実施例では、走査ユニット１０がロール１５を介して物差し２０の二つの互いに垂直に整合された表面に案内されていて、ばねは押圧力を物差し２０の案内面に発生させるのに用いられる。
【００２３】
走査ユニット１０と回しつまみ１４の間に、走査ユニット１０を測定方向Ｘに堅くそれを横切って曲がり易く回しつまみ１４に連結する継手が配置されている。この措置によって回しつまみ１４の誤差整合が走査ユニット１０に伝送されていない。継手はそれ自体公知の形式では、例えば測定方向に堅いばね針金として或いは玉継手として形成されている。
【００２４】
センサーチップ１３は感光性走査センサー１３３の配列を有し、その走査センサーが照明ユニット１１の測定区分により位置依存して変調された光を受けられ、位置依存して電気走査信号ＳＡを発生させる。センサーチップ１３は、電気走査信号ＳＡを再加工する集積された切換回路を感光性走査センサー１３３に追加して包含する電気構成要素である。この種のセンサーチップ１３はＡＳＩＣ或いはＯＰＴＯ−ＡＳＩＣで示される。センサーチップ１３は信号加工する集積手段１３４、例えばＡ／Ｄ変換器，増幅器、マイクロプロセッサーとインターフェイスを有し、走査信号ＳＡを出力信号ＳＤに準備して変化させ、出力導線１７に出して外方に案内される。測定区分が絶対コードであるならば、センサーチップ１３が走査信号ＳＡを絶対複数箇所ディジタルコードワードＳＤに加工し、このコードワードが連続インターフェイスユニットを介してビットシリーズでセンサーチップ１３の出力導線１７に準備される。連続電子工学に長さ測定装置を電気接続するために、回しつまみ１４が接続可能性を有する。センサーチップ１３の出力信号ＳＤが出力導線１７を介してこの接続可能性に例えば差込み接続部に案内される。
【００２５】
位置を定義する複数箇所コードワードＳＤに対する走査信号ＳＡのセンサーチップ１３に集積された信号加工によって、かなり故障のない測定値発生が保証され、センサーチップ１３により発送してディジタル位置測定値ＳＤの故障不感知連続伝送を可能とされる。最小空間におけるこの種の集積信号加工では、比較的高いエネルギーの必要性とそれにより発生された損失熱が欠点である。
【００２６】
この発明によると、センサーチップ１３に発生された熱が適切に熱伝導レーンを介してハウジング２２まで案内される。それによりハウジング２２が熱吸収を形成する。このために、センサーチップ１３が熱伝導要素１９と接続されていて、ハウジング２２の方向に案内され、ハウジング２２の内壁２２０に僅かな隙間Ｌにより直面している。熱伝導要素１９及びセンサーチップ１３への熱伝導要素１９の接触は、良好な熱伝送と良好な熱伝導が保証されていて、センサーチップ１３に発生された熱をハウジング２２に対して伝達させるように、構成されている。
【００２７】
隙間Ｌは特に空隙である。しかし、隙間Ｌは示されていない形式で他の媒体によって充填でき、例えば流体によって充填できる。この流体は隙間で付着力によって保持されるか、或いは流体が磁気流体（フェロ流体）であるならば、磁気によって保持される。
【００２８】
センサーチップ１３として、例えば囲まれたセンサーチップ１３が使用されて、セラミック製ハウジング１３２を有し、そのカバーが透明であり、公知の形式で走査プレート１２として機能を果たす。センサーチップ１３は案内プレート３０上に配置され、案内プレートに電気的に接触している。案内プレート３０の一方の側面にセンサーチップ１３が電気的に接触している。他の側面には熱伝導要素１９の第二部分１９２を良好に熱案内して接触できるために、熱伝導要素１９の第一部分１９１が案内プレート３０の貫通接触の形態に設けられている。これら貫通接触部１９１が案内プレート３０の孔に取付けられた高熱伝導材料である、或いはボルト状要素或いは複数の貫通接触部から成る。
【００２９】
第一部分１９１は第二部分１９２とのセンサーチップ１３の下面の良好な熱伝導結合を形成する。この第二部分１９２は電気絶縁して形成され、熱伝導要素１９からセンサーチップ１３までの電気的故障を案内しない。このために、この第二部分１９２が特にセラミック製から成る。
【００３０】
さらに、第二部分１９２には、熱伝導要素１９の第三部分１９３が配置されていて、更にハウジング２２の方向に案内されている。この第三部分１９３は出来るだけ短い通路でハウジング２２の方向に案内され、この第三部分がハウジング２２の内壁２２０の出来るだけ大きな面に僅かな空隙Ｌに対向位置しているように、形成されている。この場合に、空隙Ｌは、ハウジング２２に対する走査ユニット１０の相対運動が阻止されなく、ハウジング２２に対する良好な熱伝達が保証されるように、寸法されている。空隙Ｌは、特におよそ０．１ｍｍから１ｍｍまで、特に０．５ｍｍまでである。
【００３１】
熱伝導要素１９の第三部分１９３は特に良好な熱伝導薄板部材、つまり第一領域１９３．１を有する熱誘導薄板であり、ハウジング２２の内壁２２０に対して横切って延びていて、それにより内壁２２０を出来るだけ大きな面に対向位置している。この第二領域１９３．２は特に少なくとも２００ｍｍ2 の面を有し、その面はハウジング２２に僅かな隙間で対向配置している。熱誘導薄板１９３にとって、走査ユニットが僅かな重量を有するので、一方で出来るだけ容易であり、他方で良好な熱伝導性を有する材料を選択するべきである。それ故に、熱伝導薄板用の材料として例えばアルミニュムが適している。
【００３２】
それにより具体的実施例では、熱伝導要素１９が貫通接触部から形成された第一部分１９１と、電気的絶縁材料、特にセラミック製の中間部材から形成された第二部分１９２と熱誘導薄板から形成された第三部分１９３とから成る。これら部分１９１、１９２、１９３の材料並びにこれら部分１９１、１９２、１９３の上下の結合は、良好な熱伝導がハウジング２２の方向に保証されるように、選択されている。
【００３３】
照明ユニット１１、走査ユニット１２、センサーチップ１３、回しつまみ１４、ロール１５と熱伝導要素１９は、走査ユニット１０の基体１６に固定されていて、この基体によって物差し２０に対して、それによりハウジング２２に対して測定方向Ｘにおいて移動できる。基体１６は僅かな膨張係数並びに僅かな熱伝導性、特にセラミックを備える材料から成る。基体１６の熱伝導性は熱伝導要素１９の熱伝導性より著しく僅かである。
【００３４】
センサーチップ１３に熱伝導要素１９を良好に熱伝導連結することが、選択的にセンサーチップ１３に熱伝導要素１９の第三部分１９３の直接的接続によって、例えば出来るだけ大きな面の半田によって行われる。この良好な熱伝導連結は、ある面、特に囲まれていないセンサーチップのハウジング１３２の下面に或いは囲まれたセンサーチップ１３のハウジング１３２の下面に直接に行われる。この場合には、下面は熱発生チップ領域に直接に対向配置している面である。連結面が５ｍｍ2 より大きいならば、センサーチップ１３と熱伝導要素１９の間の良好な熱伝導連結が達成され、熱伝達抵抗を出来るだけ小さく保持させる。
【００３５】
熱伝導要素１９によって、センサーチップ１３により発生された熱は適切にコンクリート製ハウジング２２に対して伝導される。ハウジング２２が測定すべき物体２に取付けるために特に安定に形成され、通常には金属、例えばアルミニュム、つまり良好な熱伝導性材料から形成されるから、ハウジング２２は特に熱放出に適している。
【００３６】
示されていない形式では、熱伝導要素１９がハウジング２２の内部空間に対して少なくとも部分的に熱絶縁して形成されている、例えば熱絶縁カバーを備えているならば、利点であり、そのために、例えばネオプレンが適している。このカバーは被膜である。この熱絶縁体が当然にハウジング２２の内壁２２０に対向配置する熱伝導要素１９の表面領域に設けられていない。この措置によって、センサーチップ１３により受けられた熱が適切にハウジング２２の外部に案内され、ハウジング２２の内部空間が過剰に加熱されないことが達成される。適切に周囲に対して熱絶縁熱伝導レーンがセンサーチップ１３からハウジング２２まで形成されている。
【００３７】
測定中には、ハウジング２２が測定すべき物体２に取付けられるならば、ハウジング２２が測定すべき物体２との熱伝導接触を有するので、この物体に熱が引渡される。示されていない形式では、熱放出は、ハウジング２２に、しかも空隙Ｌ或いはハウジング２２と測定すべき物体２との間の少なくとも一方の領域で冷却媒体が設けられていることによって支援され得る。この冷却媒体は冷却リップ或いは冷却媒体を貫流する通路である。
【００３８】
この発明は、長さ測定装置にも使用され、この装置では物差しが反射するように形成され、センサーチップが照明ユニットと同じ面に存在する。同様に、物差しが磁気的、容量的或いは誘導的に走査可能に形成されていて、センサーチップが適合したセンサー要素を維持し、位置依存性走査信号を発生させる。センサーチップは示されていない形式では、複数部材で形成されていて、これら構成部材のすべて或いは一つのみがこの発明により排熱され、というのは、この発明が一般に走査ユニットの熱発生する電気構成要素の適切な熱放出に関するからである。
【００３９】
好ましい形式では、電気構成要素は、物差し２０の絶対コード化を走査して走査信号ＳＡを発生させる走査センサー１３３及び位置測定値ＳＤに対してこの走査信号ＳＡを加工させる手段１３４を有するセンサーチップ１３であり、位置測定値ＳＤがセンサーチップ１３により出力信号として複数箇所のディジタルコードワードの形態のビットシリーズで準備される。
【符号の説明】
【００４０】
１．．．．．物体
２．．．．．測定すべき物体
１０．．．．．走査ユニット
１３．．．．．センサーチップ
１３３．．．．．走査センサー
１４．．．．．回しつまみ
１５．．．．．ロール
１６．．．．．基体
１９．．．．．伝導要素
１９１．．．．．第一部分
１９２．．．．．第二部分
１９３．．．．．第三部分
２０．．．．．物差し
２２．．．．．ハウジング
２２０．．．．．内壁
３０．．．．．案内プレート
【図１】
0005395187.tif 000002
【図２】
0005395187.tif 000003
【図３】
0005395187.tif 000004