(57)【要約】【課題】  端面側において容易かつ効果的にシール可能であるとともに、再現可能な位置測定を可能にする長さ測定装置を提供すること。【解決手段】  長手方向Ｘに延在する中空プロフィル部３と、当該端部材において中空プロフィル部３を閉鎖するための中空部材３に固定された端部材５と、位置測定のために長手方向Ｘへ中空プロフィル部３に対して相対的に移動可能な走査ユニットによって走査可能な測定目盛りを有する、中空プロフィル部３の内部に配置されたスケールと、中空プロフィル部３の端面側のシールのための端部材５におけるシール要素７とを備えた長さ測定装置において、シール要素７が少なくとも中空プロフィル部３の内のり幅に対応する断面を備えており、シール要素７を、その周面において中空プロフィル部３の内面にシールされるよう密着させた。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向（Ｘ）に延在する中空プロフィル部（３）と、
当該端部材において前記中空プロフィル部（３）を閉鎖するための前記中空部材（３）に固定された端部材（５）と、
位置測定のために長手方向（Ｘ）へ前記中空プロフィル部（３）に対して相対的に移動可能な走査ユニットによって走査可能な測定目盛り（１１）を有する、前記中空プロフィル部（３）の内部に配置されたスケール（１）と、
前記中空プロフィル部（３）の端面側のシールのための前記端部材（５）におけるシール要素（７，７００）と
を備えた長さ測定装置において、
前記シール要素（７，７００）が少なくとも前記中空プロフィル部（３）の内のり幅に対応する断面を備えており、前記シール要素（７，７００）を、その周面（７１，７１０）において前記中空プロフィル部（３）の内面（３２）にシールされるよう密着させたことを特徴とする長さ測定装置。
【請求項２】
前記端部材（５）が挿入範囲（５１）を備え、該挿入範囲において前記端部材が前記中空部材（３）の内部空間へ挿入され、前記シール要素（７，７００）を、前記中空プロフィル部（３）へ向いた前記挿入範囲（５１）の端部に配置したことを特徴とする請求項１記載の長さ測定装置。
【請求項３】
前記シール要素（７，７００）を、該シール要素が前記中空プロフィル部（３）の長手方向に対して垂直に前記端部材（５）に対して変位可能であるよう、前記端部材（５）に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の長さ測定装置。
【請求項４】
前記シール要素（７，７００）が長手方向（Ｘ）に対して垂直な方向への摺動によって前記端部材（５）に結合されるよう、前記端部材（５）及び前記シール要素（７，７００）に、それぞれ互いにガイド部を形成する結合要素（５２，７２，７２０）を設けたことを特徴とする請求項３記載の長さ測定装置。
【請求項５】
前記シール要素（７，７００）をエラストマで構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の長さ測定装置。
【請求項６】
前記端部材（５）を、測定対象物のいずれかへの取付のために形成した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。
【請求項７】
圧縮空気を前記中空プロフィル部（３）の内部空間へ導入するために、前記端部材（５）に圧縮空気接続部（５４）を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の長さ測定装置。
【請求項８】
前記圧縮空気接続部（５４）から導入された圧縮空気が前記シール要素（７，７００）へ衝突して方向転換されるよう前記シール要素（７，７００）を配置及び形成するとともに、さらに、前記シール要素（７，７００）に、前記中空プロフィル部（３）の内部空間へ向いた、圧縮空気のための排出開口部（７４，７４０）を設けたことを特徴とする請求項７記載の長さ測定装置。
【請求項９】
前記シール要素（７，７００）が、導入される圧縮空気が衝突する箇所と前記排出開口部（７４，７４０）の間に圧縮空気のためのガイド通路（７３，７３０）を備えていることを特徴とする請求項８記載の長さ測定装置。
【請求項１０】
前記シール要素（７，７００）を、前記中空プロフィル部（３）の内のり幅を調整する当該シール要素の中心範囲が当該シール要素の周面（７１，７１０）よりも強固に形成し、前記周面において、前記シール要素が前記中空プロフィル部（３）の前記内面（３２）においてシールされるように密着されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の長さ測定装置。
【請求項１１】
前記シール要素（７，７００）を２つの異なる材料、すなわち前記シール要素が前記中空プロフィル部（３）の前記内面（３２）においてシールされるように密着する前記周面における第１の合成樹脂と、前記シール要素の中心範囲における第２の合成樹脂とで構成し、該第２の合成樹脂を前記第１の合成樹脂よりも強固であることを特徴とする請求項１０記載の長さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に基づく長さ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような長さ測定装置は、特許文献１に記載されている。また、このような長さ測定装置は、カプセル化された長さ測定装置と呼ばれ、互いに相対的に変位可能な２つの対象物の位置測定に用いられる。カプセル化された長さ測定装置は、特に加工機械において加工対象であるワークピースに対する工具の相対移動を測定するために用いられる。
【０００３】
特許文献１に開示された長さ測定装置は、内部に固定されたスケールを外部からの影響から保護する中空プロフィル部で構成されている。この中空プロフィル部の端面側の両端部はそれぞれ端部材で閉鎖されており、この端部材は、測定対象物の１つに中空プロフィル部を取り付けるようにも形成されている。また、この端部材は取付部分を備えており、この取付部分によって、端部材が中空プロフィル部の内のり開口部へ挿入されるようになっている。また、この端部材にはシールが配置されており、このシールは、端部材と中空プロフィル部の間のシールをするものである。さらに、このシールを収容するために、取付部材には溝が形成されている。
【０００４】
周囲にわたって作用するシールの代わりに、長さ測定装置において、突当てシールのコンセプトも用いられる。これについての一例が特許文献２にある。ここで、スケールを支持する中空プロフィル部の端面側の端部は、端部材によって閉鎖されているとともに、この中空プロフィル部の端面側の端部とこれに載置された端部材の間にはシールが挿着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０４１８２１２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第３４１２８７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的とするところは、端面側において容易かつ効果的にシール可能であるとともに、再現可能な位置測定を可能にする長さ測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、本発明に基づき、請求項１の特徴によって達成される。
【０００８】
本発明によれば、長さ測定装置は長手方向に延在する中空プロフィル部を備えており、この中空プロフィル部の内部空間には、測定目盛りを有するスケールが配置されている。中空プロフィル部における少なくとも１つの端面側の端部が端部材によって閉鎖されており、この端部材は、中空プロフィル部に位置決めされて固定されている。また、端部材は、中空部材のシールのためのシール要素を支持している。このシール要素は、その週面において中空プロフィル部の内側に密着している。シール要素の断面は、少なくとも中空プロフィル部の端面側の開口部の断面に対応している。すなわち、シール要素は、当該シール要素が中空プロフィル部の内のり幅をふさぐとともに調整し、特にプレート状の形状を備えている。このことにより、シール要素が中空プロフィル部の面においてのみシールすれば足りるという利点が得られ、中空プロフィル部の内部空間のｈシールのためのシール要素に対する端部材のシールは、必ずしも必要ではない。
【０００９】
中空プロフィル部に対する端部材の容易な整向のためにこの端部材は挿入範囲を備えており、この挿入範囲において、端部材が中空プロフィル部の内部空間へ挿入されるようになっている。このとき、シール要素は、中空プロフィル部へ向いた挿入範囲の端部に配置されている。
【００１０】
ところで、シール要素を、該シール要素が前記中空プロフィル部の長手方向に対して垂直に前記端部材に対して変位可能であるよう、前記端部材に設けるのが特に好ましい。変位が可能であることにより、一方では摺動させることによりシール要素の端部材への取付が可能となり、これによりアセンブリである端部材とシール要素の容易なプレアセンブリも可能となる。他方、端部材に対して長手方向に対する垂直な方向へのフロート式のシール要素の支持の形態における変位が可能であることにより、シール要素が端部材の全ての取付位置において中空プロフィル部内で自動的に心合わせされることが保障される。シール要素によって許容されない力がスケールを支持する中空プロフィル部に作用しないため、これにより、一方では良好なシールが保障されるとともに、他方では長さ測定装置の精度に悪影響が及ばない。また、シール要素が中空プロフィル部の内のり幅を調整するとともに長手方向に対して垂直に変位可能に端部材に設けられているため、シール要素は、対向する中空プロフィル部の面へ、この面に対して側方から力が作用する際に押し込まれる。これにより、自己心合わせが保障される。
【００１１】
また、中空部材の内面に対してシールするよう作用する領域においてのみシール要素が比較的柔らかく柔軟な材料で形成されている場合に、確実なシール及び自己心合わせが特に保障される。これに対して、中空プロフィル部の内のり幅をふさぐシール要素の中心範囲は、強固な材料で形成されている。
【００１２】
また、端部材が中空プロフィル部の端面側の閉鎖のためだけではなく、中空プロフィル部の測定対象物への取付のためにも形成されているのが特に好ましい。このために、端部材はボルト又はピンを収容するための孔を備えることができ、このボルトあるいはピンによって、端部材がこれに固定される中空プロフィル部で支持される。また、この孔の代わりに、従来のように、ブラケット、ピン又はボールをを端部材に配置することもでき、これらによって、中空プロフィル部を測定対象物に固定することが可能である。
【００１３】
長さ測定装置が粗い環境で使用される必要がある場合、内部空間には周囲より高い圧力がかけられる。これを可能にするため、端部材には圧縮空気接続部が設けられており、この圧縮空気接続部を介して圧縮空気が中空プロフィル部の内部空間へ導入されることができるようになっている。
【００１４】
また、圧縮空気接続部から導入された圧縮空気が前記シール要素へ衝突して方向転換されるよう前記シール要素を配置及び形成するのが好ましい。方向転換された圧縮空気は、中空プロフィル部の内部空間へ向いたシール要素の排出開口部において排出される。シール要素が、導入される圧縮空気が衝突する箇所と前記排出開口部の間に圧縮空気のためのガイド通路を備えているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、端面側において容易かつ効果的にシール可能であるとともに、再現可能な位置測定を可能にする長さ測定装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】長さ測定装置の一部を示す図である。
【図２】図１に基づく長さ測定装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を示す図である。
【図３】シール要素の斜視図である。
【図４】図３に基づくシール要素の他の斜視図である。
【図５】シール要素取付時の長さ測定装置の端部材を示す図である。
【図６】中空プロフィル部取付時のシール要素を備えた端部材を示す図である。
【図７】シール要素を備えた端部材の断面図である。
【図８】シール要素の他の形態の斜視図である。
【図９】図８に基づくシール要素の他の斜視図である。
【図１０】図８及び図９のシール要素を備えた端部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
本発明は、光電的な長さ測定装置に基づき詳細に説明される。図１において示されたこの長さ測定装置は、長さ方向Ｘへ互いに相対的に変位可能なスケール１及び走査ユニット２である構成要素で構成されている。長手方向Ｘへ互いに相対的に摺動可能な２つの対象物の位置を測定するために、これらの対象物のうちいずれかにスケール１が固定され、これら２つの対象物のうち他方に走査ユニット２が固定されている。この走査ユニット２は、位置測定時にスケール１の測定目盛り１１を走査するとともに、これに基づき位置測定値を形成するものである。測定目盛り１１は、等間隔のマーカ群を有するインクリメントトラックとして、複数トラックのアブソリュートコードとして、又は単一トラックのアブソリュートコードとして、例えば疑似乱数コーディングである、長手方向Ｘに配置されたアブソリュートコーディングを備えて形成されることができる。本発明は、光電的な走査原理に限定されるものではなく、測定目盛りは、誘導式、磁石式又は容量式に走査可能に構成することが可能である。
【００１９】
スケール１は、長手方向Ｘに延在する中空プロフィル部３に保護されつつ収容されている。このスケール１は、例えば中空プロフィル部３の内側に特に接着剤によって固定されることによって、中空プロフィル部３に固定されている。中空プロフィル部３は、長手方向Ｘへ延在するようにスリット状の開口部を備えており、この開口部は、屋根状に配置されたシールリップ４によって覆われている。また、このシールリップ４を通って、走査ユニット２が固定された刀状の連行部材２１が突出している。中空プロフィル部３の外部において、連行部材２１には取付要素２２が配置されており、この取付要素２２は、測定すべき両対象物のうちいずれかに、例えば螺合することによって固定されるよう設定されている。
【００２０】
中空プロフィル部３の端面側の両端部はそれぞれ端部材５によって閉じられており、ここでは、これらのうち１つのみが図示されている。この端部材５は、中空プロフィル部３に位置決めされて固定されている。図示の実施例においては、端部材５の中空プロフィル部３への固定は、挟着部材６によってなされている。この挟着部材６は端部材に螺着されているため、この挟着部材６と端部材５の間に配置された中空プロフィル部３の部分３１に力が作用しており、この力は、中空プロフィル部３の部分３１、すなわち中空プロフィル部３自体を端部材５に位置決めして結合させるものである。
【００２１】
端部材５は、測定対象物のいずれかへの取付のためのものである。このために、端部材５は締付ボルト又はピンのための孔５３を備えている。
【００２２】
この端部材５にはシール要素７が配置されており、このシール要素７は、中空プロフィル部３の端面側の端部をシールするものとなっている。また、端部材５は挿入部５１を備えており、この挿入範囲において端部材が中空プロフィル部３の内部空間へ挿入されている。シール部材７は、中空プロフィル部３へ向いた端部材５の挿入部５１の端部に配置されている。特に図２から分かるように、シール要素７は、プレート状に形成されているとともに、その周面７１において中空プロフィル部３の内側３２においてシールするよう密着されている。
【００２３】
中空プロフィル部３は、Ｕ字状に形成されているとともに、平行に延在する２つの脚部と、これら脚部を結合する底部とを備えている。また、スリット状の開口部は、底部とは反対側に配置されており、中空プロフィル部３の脚部に形成された２つの突出部によって画成されている。挿入範囲５１の端面は、両脚部の内面と底部の内面が挿入範囲５１の側面に接触するよう、中空プロフィル部３の断面に合わせられている。したがって、端部材５の長手方向Ｘに垂直な位置は、中空プロフィル部３の内面によって嵌合されて設定されている。
【００２４】
図３及び図４にはシール要素７の斜視図が示されており、図３には中空プロフィル部３の内部空間へ向いた側が示されているとともに図４には端部材５の方向へ向いた側が示されている。シール要素７は、当該シール要素７が長手方向Ｘに対して垂直に端部材５に対して変位可能に、端部材５に取り付けられている。このため、端部材５及びシール要素７は互いに対向する面において対応する結合要素５２，７２を備えており、これら結合要素は、一方ではシール要素を端部材５において長手方向Ｘへ固定し、他方ではシール要素７のその直交方向への変位を許容するものである。本実施例においては、端部材５に設けられた結合要素５２はＴ字状の溝であり、この溝には、シール要素７の結合要素７２としてのＴ字状の突出部が係合するようになっている。両結合要素５２，７２、すなわちＴ字状の溝及びＴ字状の突出部は、長手方向Ｘに垂直に作用するガイドを形成している。このガイドは、図５に示すように、シール要素７の端部材５への容易な取付に寄与するものである。シール要素７の端部材５への取付は、シール要素７のＴ字状の突出部を端部材５のＴ字状の溝へ矢印方向へ挿入することによってなされる。
【００２５】
図６には、本発明の更なる明確化のために、他の取付状態が示されている。端部材５の挿入範囲５１はこれに取り付けられたシール要素７と共に長手方向Ｘへ中空プロフィル部３の端面側の開口部へ挿入され、端部材５は、例えば挟着部材６によって中空プロフィル部３に位置決めして固定されている。上述し、図２にも示されているように、シール要素７は、板状であるとともに、当該シール要素７がその周面７１で中空プロフィル部３の内側３２にシールして密着するように中空プロフィル部３の内部輪郭に適合する外部輪郭を有している。また、シール要素７は、当該シール要素７が中空プロフィル部３への端部材５の取付時においても長手方向Ｘに対して垂直に端部材５に対して変位可能にこの端部材５で支持され、かつ、いわゆるフローティング挿入されることにより中空プロフィル部３の内部輪郭の実際の位置及びサイズに最適に適合するよう、端部材５に取り付けられている。シール要素７の板状の形状及び端部材５における端部側でのフロート式の配置により、取付公差及び加工公差がシール性能にネガティブに作用しないという利点が得られる。
【００２６】
図２に示すように、中空プロフィル部３は、四角形状の断面を有しており、すなわち、底部と、突出部及びシールリップ４で覆われたスリットに対向する２つの互いに対向する側壁部とを有している。シール要素７のプレート状の形状は、この形状の内部輪郭あるいは中空プロフィル部３の断面に対応している。端部材５の挿入範囲５１の中空プロフィル部３における長手方向Ｘに垂直な位置は、中空プロフィル部３の内部輪郭での挿入時に対向する挿入範囲５１の面の加工精度に依存している。シール要素７のフロート式による端部材５での支持により、長手方向Ｘに対して垂直なシール要素７の位置は、挿入範囲５１の位置によって決定されない。シール要素７は、それぞれ互いに対向する周面７１に基づいて心合わせされる。ここで、この周面７１は、互いに対向する中空プロフィル部３の内側３２と中空プロフィル部３において自動的に、全ての側において最適なシール作用が生じるよう、相互に作用するようになっている。端部材５とシール要素７の間の結合により、シール要素７について、長手方向Ｘに垂直な方向へ、端部材５に対して、本実施例においては約０．５ｍｍである調整移動が可能となる。
【００２７】
プレート状のシール要素７の自己心合わせ機能は、中空プロフィル部３が端部材５によって測定対象物のいずれかへ取り付けられる場合に、特別な利点も有している。端部材５の測定対象物への固定によって、端部材５の位置は、中空プロフィル部３に対して変化し得る。端部材５におけるシール要素７のフロート式の支持により、この支持による影響がシール効果に及ばない。
【００２８】
カプセル化された長さ測定装置は、ワークピースの機械加工に寄与する工作機械においてしばしば使用される。冷却液又は切削くずの長さ測定装置の内部空間へ侵入するのを防ぐために、中空プロフィル部３の内部空間には周囲より高い圧力がかけられている。このために、圧縮空気源との接続ができるよう、端部材５には圧縮空気接続部５４が設けられている。この圧縮空気接続部５２及び以下で説明する構造は、図７に示されている。端部材５に導入される圧縮空気は、この端部材５の排出開口部５５から再び排出される。プレート状のシール要素７は、圧縮空気接続部５４から導入された圧縮空気がシール要素７へぶつかるよう配置及び形成されている。すなわち、このシール要素７は、導入された圧縮空気に対して衝突面として作用する面を備えている。さらに、このシール要素７は、中空プロフィル部３の内部空間へ向いた、圧縮空気のための排出開口部７４を備えている。シール要素７は、端部材５の排出開口部５５とシール要素７の排出開口部７４の間に圧縮空気のためのガイド通路７３を備えている。すなわち、排出開口部５５は、排出開口部７４に対して長手方向Ｘに対して垂直にずらして配置されている。
【００２９】
図８〜図１０には、シール要素７００の第２の実施例が示されている。第１の実施例と共通しているのは、シール要素７００がプレート状に形成されているとともにその周面７１０で中空プロフィル部３の内側３２においてこの中空プロフィル部３の端面側の端部をシールしていることである。さらに、シール要素７００は、端部材５において、この端部材５を一方では長手方向Ｘへ位置決めして固定するとともに他方では長手方向Ｘにたいして垂直に調整移動が可能であるように固定できるよう結合要素７２０を備えている。第１の実施例と異なるのは、圧縮空気のためのガイド通路７３０が中空プロフィル部３の内部空間へ向いて側において設けられていること、及びこのガイド通路７３０がその排出開口部７４０で終わっていることにある。ここで、この排出開口部７４０は、中空プロフィル部３の内部空間へ導入される圧縮空気をシールリップ４の方向へ案内するものである。
【００３０】
シール要素７，７００についての材料として、特に例えばＮＢＲ，ＥＰＤＮ又はＡＣＭのようなエラストマが適している。結合要素７２，７２０及びガイド通路７３，７３０は、好ましくはプレート状のシール要素７，７００において吹付によって形成される。
【００３１】
良好なシールのために、少なくとも中空プロフィル部３の内側３２へ向いたシール要素７，７００の周面７１，７１０が特にエラストマである柔軟かつ柔らかな材料で形成されている。また、シール要素７，７００を、１つの材料で構成することが可能であり、特に射出成型部としてのエラストマで形成されることができる。これに代えて、シール要素７，７００を２つの異なる材料で構成することも可能であり、すなわち、シールの目的での柔らかい材料と、シールの目的ではなく必要な硬質材料とで構成することが可能である。製造を、シール要素７，７００におけるシール目的でなく使用される領域を硬質合成樹脂、例えばポリプロピレンのような熱可塑性合成樹脂で製造することにより、二色射出成形法によって行うことが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１              スケール
２              走査ユニット
３              中空プロフィル部
４              シールリップ
５              端部材
６              挟着部材
７              シール要素
１１            測定目盛り
３１            部分
３２            内側
５２，７２      結合要素
５４            圧縮空気接続部
５５            排出開口部
７１            周面
７３            ガイド通路
７００          シール要素
７１０          周面
７２０          結合要素
７３０          ガイド通路
７４０          排出開口部
Ｘ              長手方向
【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】
2013181986.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013181986.tif 000009
【図８】
2013181986.tif 000010
【図９】
2013181986.tif 000011
【図１０】
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