(57)【要約】【課題】  小型化された構造形状が可能になり、柔軟な調整を可能にし、構造部分が調整を行なった後で持続的に安定で、簡単に固定可能である走査ユニットを提供する。【解決手段】  スケール（１）を光電走査するための位置測定装置の走査ユニットにおいて、ホルダ（５）が、キャリヤ（３）の切欠き部（４）内で走査間隔Ａの方向に長手方向に案内され、かつ全方向に回転可能に支承されている。ホルダ（５）の調整が行なわれた後、このホルダは、キャリヤ（３）に物質一体的に固定されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリヤ（３）を有し、このキャリヤ上で、光源（６）、光線形成装置（７）及び走査プレート（８）を有するホルダ（５）が調整可能である、固定された走査間隔Ａでスケール（１）を光電走査するための位置測定装置の走査ユニットにおいて、
キャリヤ（３）が、案内面（１０，１１）を有する切欠き部（４）を備え、これらの案内面に沿って、ホルダ（５）がキャリヤ（３）の案内面（１０，１１）に沿って複数のポイント（１１１，１１２，１１３）に当接することによって、ホルダ（５）が走査間隔Ａの方向に移動可能であり、かつ全方向に回転可能に案内されていること、そしてホルダ（５）が、調整が行なわれた後、キャリヤ（３）のこれらのポイント（１１１，１１２，１１３）に固定されていることを特徴とする走査ユニット。
【請求項２】
ホルダ（５）が、キャリヤ（３）のこれらのポイント（１１１，１１２，１１３）に物質一体的に固定されていること、特に接着、溶接又ははんだ付けされていることを特徴とする請求項１に記載の走査ユニット。
【請求項３】
ホルダ（５）とキャリヤ（３）とが、合成物質から成ること、そしてホルダ（５）がキャリヤ（３）の前記のポイント（１１１，１１２，１１３）に溶接されていることを特徴とする請求項２に記載の走査ユニット。
【請求項４】
ホルダ（５）が、案内面（１０，１１）に予緊張の下で当接することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の走査ユニット。
【請求項５】
この予緊張が、ホルダ（５）に配設されたバネ要素（１３）によって行なわれていることを特徴とする請求項４に記載の走査ユニット。
【請求項６】
案内面の１つ（１０）が、一方で円形に湾曲させられており、その際、円弧の軸Ｄ１が、走査間隔Ａの方向に対して平行に延在し、この軸が、回転軸Ｄ１を構成し、この回転軸を中心としてホルダ（５）が回転可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の走査ユニット。
【請求項７】
光線形成装置が、光学軸（０）を有するレンズ（７）であること、そして案内面（１０）の円弧の半径が、光学軸（０）と案内面（１０）との間の間隔よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の走査ユニット。
【請求項８】
案内面（１０）が、他方で走査間隔Ａの方向に対して平行に延在し、従ってシリンダ面を構成することを特徴とする請求項６又は７に記載の走査ユニット。
【請求項９】
ホルダ（５）が、案内面（１０）に当接する表面（１２）を備え、この表面が、案内面（１０）と同じ円弧状の曲率を備えていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の走査ユニット。
【請求項１０】
キャリヤ（３）の別の案内面（１１）が、走査間隔Ａの方向に沿って延在する溝（１１）によって構成されており、この溝内へと、バネ要素（１３）によって予緊張されたホルダ（５）の案内要素（１４）が係合することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の走査ユニット。
【請求項１１】
案内要素（１４）が、円形に湾曲させられた表面を備え、この表面の曲率中心点が、回転軸Ｄ１を経て延在し、この回転軸を中心としてホルダ（５）が回転可能であることを特徴とする請求項１０に記載の走査ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の位置測定装置の走査ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、スケールを光電走査するためのこの種の走査ユニットが記載されている。走査ユニットは、ホルダから成り、このホルダに、光源、レンズ、走査プレート並びに検出器配列が、互いに整向されて固定されている。この様式のホルダは、比較的簡単に製造可能であり、このホルダに取り付けられる構造要素は自動化されて固定可能である。
【０００３】
スケールを正確に走査するため、スケールに対する走査プレートの走査間隔が格子パラメータに依存して正確に調整されることが必要である。付加的に、走査プレートの走査格子の角度位置が、要求に応じてスケール格子の目盛線に適合するように調整されることが必要である。
【０００４】
このため、特許文献１によれば、ホルダは、チューブ状の延長部材を備えており、この延長部材は、シリンダ状のピン上にキャリヤとして差し込まれている。ホルダは、ピンに沿って移動可能であり、これにより、走査間隔が調整可能であり、更に、ホルダは、ピンを中心として水平面内で回転可能であり、これにより、モアレ角度の調整が可能にされる。調整が行なわれた後、ホルダは、締め付けることによってピンに固定される。
【０００５】
この形成における欠点は、ピンが、１つのねじれしか水平面内で許容しないこと、そして更に、延長部材が、走査ユニットの構造サイズを拡大することである。
【０００６】
特許文献２では、図１３Ａ及び１３Ｃに、長さ測定装置の走査構造ユニットが図示されており、この走査構造ユニットの場合、光源、レンズ並びに格子を有する構造群が、キャリヤの切欠き部内で走査ユニットの別の構造部分に対して相対的に自由に調整可能である。調整が行なわれた後、構造群は、キャリヤに、ネジ留めによって固定され、付加的に接着剤によって保護される。
【０００７】
切欠き部内でのネジ留めによる力一体的な固定は、費用がかかり、通常は非調整状態になる。更に、接着剤のための接着間隙は、比較的大きく、これは、強度及び長期安定性に不利な作用を与える。
【特許文献１】米国特許第４，５９３，１９４号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０  ５４８  ８４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の課題は、小型化された構造形状が可能になり、柔軟な調整を可能にし、構造部分が調整を行なった後で持続的に安定で、簡単に固定可能である走査ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１の特徴を有する走査ユニットによって解決される。
【００１０】
有利な実施形は、従属請求項に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の利点並びに詳細を、図を基にした実施例の以下の説明で明らかにする。
【００１２】
本発明の実施例を、図１〜７を基にして説明する。本発明の説明は、長さ測定装置を基にして行なうが、しかしながらまた、本発明は、角度測定装置の場合でも同様に使用可能である。
【００１３】
図１は、本発明により形成された長さ測定装置の立体的な分解展開図を示し、図２は、この長さ測定装置を組み立てた状態で示す。この長さ測定装置は、測定目盛１０１を有する線形のスケール１並びに位置測定のためにスケール１に対して相対的に測定方向Ｘに移動可能な走査ユニット２を有する。相対移動をする際に、走査ユニット２は、スケール１を公知の方法で光電走査し、位置に依存した電気的な走査信号を互いに移動可能な２つの構造部分の位置決めをするために発生させ、その際、長さ測定装置が取り付けられている構造部分は、任意の様式の構造部分であってよく、例えば、工作機械、伝導モータ又は印刷器具の構造部分であってよい。この場合、測定目盛１０１は、増分式の又はワントラック又は多トラックの絶対的にコード化されたマスターとすることができる。
【００１４】
正確な位置測定をするために、走査ユニット２がスケール１の測定目盛１０１を固定された一定の走査間隔Ａで走査することが必要である。これを保証するために、走査ユニット２は、滑動要素又はローラ要素３１を介して公知の方法でスケール１自身に又はスケール１のキャリヤに正確にスケール１に対して平行に測定方向Ｘに案内されている。
【００１５】
走査ユニット２は、ホルダ５を調整可能に収容するための切欠き部４を有するキャリヤ３から成る。ホルダ５には、互いに整向されて、光源６、光線形成装置としてのレンズ７及び走査プレート８が組み付けられている。自動化された光源６の組立てのために、光源は、ソケット９内へとスナップ係合可能であり、このソケットは、更にまたホルダ５に固定されている。レンズ７の代わりに、レンズ配列又はフレネルレンズの形の光線形成装置も使用することができる。
【００１６】
切欠き部４の表面１０，１１は、ガイドを構成し、このガイドに沿って、ホルダ５が、走査間隔Ａの方向に−即ち走査すべき測定目盛１０１の面Ｅに対して垂直に−滑動するように移動可能である。これらの案内面の１つ１０は、一方で走査間隔Ａの方向に対して平行に延在し、他方で円弧状に湾曲させられているシリンダ面であり、その際、円弧の軸は、平行に走査間隔Ａの方向に延在する。キャリヤ３のこの案内面１０に、対応するように湾曲させられたホルダ５の表面１２が当接する。この表面１２は、図５に拡大して図示されているように、案内面１０に応じた曲率半径を有する凸に湾曲させられたシリンダ面である。
【００１７】
キャリヤ３の案内面１０にホルダ５の表面１２を遊びなく相互に押し付けるために、湾曲させられたシリンダ状の表面１２に向かい合って位置するように、ホルダ５にバネ要素１３が配設されている（図６）。このバネ要素１３は、ホルダ５に形成された弾性的なトングであり、キャリヤ３の切欠き部４の別の案内面１１に沿った弾性的な支持をするためのトングに形成された球状の突出部１４を有する。この別の案内面１１は、Ｖ又はＵ字形の溝１１であり、この溝は、走査間隔Ａの方向に延在し、突出部１４のための線形ガイドを構成する。従って、突出部１４は、ホルダ５のための案内要素である。
【００１８】
ホルダ５は、このホルダが切欠き部内で全方向に、即ち全部で３つの回転軸の回りで回転可能であることによって、スケール１に対して相対的に角度位置を調整するためにも形成されている。モアレ角度の調整、即ち面Ｅに対して平行な平面内での、また走査間隔Ａに対して平行な回転軸Ｄ１を中心としたホルダ５の捩れは、図示された実施例では特に正確に可能である。この場合、図７に図示された走査プレート８の走査目盛８０１は、測定目盛１０１に向かって整向される。回転軸Ｄ１は、球状の突出部１４の中心点を通り、レンズ７の光学軸Ｏから離間されて配設されており、これにより、旋回運動の支援が得られる。従って、キャリヤ３の案内面１０の円弧の曲率半径は、光学軸Ｏとこの案内面１０との間の間隔よりも大きい。表面１２の曲率半径は、少なくとも十分に突出部１４の中心点とキャリヤ３の案内面１０との間の間隔に相当する。表面１２は、少なくとも図示した方法で湾曲させられているが、しかしながら、付加的に他の方向に湾曲させられていてもよく、特に回転軸Ｄ１に対する間隔に応じた半径を有する球表面を備えてもよい。しかしながら、この基準半径からの逸脱は、臨界的でない。何故なら、バネ要素１３によって、一方では、突出部１４が溝１１と予緊張されて接触したままであり、他方では、湾曲させられた表面１２が、案内面１０と少なくとも部分的に接触したままであることが保証されているからである。
【００１９】
従って、ホルダ５は、それぞれの調整位置において、キャリヤ３に切欠き部４内で複数のポイント１１１，１１２，１１３で接触する。これらのポイント１１１，１１２，１１３は、調整が行なわれた後、物質一体的な結合による、特にはんだ付け、接着又は溶接による、キャリヤ３におけるホルダ５の無荷重の及びそれにもかかわらず安定した固定もしくは固着を可能にする。接着の場合、いかなる接着間隙も生じないか、又は僅かな接着間隙しか生じないことが保証されており、これは、接着剤を占有する源が、いかなる不適応も引き起こすことができないという利点を有する。溶接もしくは融合は、特に有利に使用可能であり、特に、ホルダ５及びキャリヤ３が、合成物質から、例えばガラス繊維補強されたポリカーボネートから成る場合は、レーザ光線による溶接が使用可能である。
【００２０】
既に説明したように、ホルダ５は、キャリヤ３に、切欠き部４内でそれぞれの調整位置において複数のポイント１１１，１１２，１１３で接触する。これらのポイント１１１，１１２，１１３は、図３に図示されているように、有利なことに切欠き部４の周囲にわたって立体的に配分されている。ポイントの概念は、線並びに面領域を共に含み、従って、互いに間隔を置いた面領域１１１，１１２，１１３における物質一体的な結合が行なわれる。
【００２１】
説明したキャリヤ３の切欠き部４内でのホルダ５の調整は、特に、ホルダ５が調整工具のための作用面９０を備え、これらの作用面に工具が作用することによって行なわれる。調整工具は、特に瞬間的な検出器ユニット１５の走査信号に依存して制御されるマニプレータ（ロボット）であり、このマニプレータは、ホルダ５を作用面９０において包囲する。このため、作用面９０は、キャリヤ３の切欠き部４から突出する。
【００２２】
図示した例の場合、キャリヤ３に検出器ユニット１５が固定されている。この検出器ユニット１５は、感光体を有する導体プレートとすることができ、選択的に、構造化された検出器配列として形成することもでき、その際、検出器配列は、このようにした場合に同時に走査プレートを構成する。検出器ユニット１５は、図示してない方法では、ホルダ５に組み付けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による走査ユニットを有する長さ測定装置の分解展開図を示す。
【図２】図１による長さ測定装置を組み立てた状態で縦断面図に示す。
【図３】長さ測定装置の走査ユニットの領域を平面図に示す。
【図４】走査ユニットのホルダを縦断面図に拡大して示す。
【図５】ホルダの第１の透視図を示す。
【図６】ホルダの第２の透視図を示す。
【図７】走査プレートを示す。
【符号の説明】
【００２４】
１        スケール
２        走査ユニット
３        キャリヤ
４        切欠き部
５        ホルダ
６        光源
７        レンズ
８        走査プレート
９        ソケット
１０      案内面
１１      案内面
１２      表面
１５      検出器ユニット
３１      ローラ要素
９０      作用面
１０１    測定目盛
Ｅ        走査すべき測定目盛の面
Ｘ        測定方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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