(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケ−ルが支持要素を介して固定される物体と、スケ−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−ス装置を介して読み取られ、その際トレ−ス装置が、変位可能で、且つ弾性を有する連結装置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、
弾性連結装置（２）はその両側において測定移動体（４）の２つの固定位置（７，８）にレーザー溶接によって固定され、かつ、弾性連結装置（２）は１つの連結点（６）においてもう一方の物体とレーザー溶接によって連結され、その弾性連結装置（２）は変位していない出発点を有し、弾性連結装置（２）の変位により、その出発点から連結点（６）が変位可能であり、前記連結点（６）は前記出発点において２つの固定位置（７，８）を結ぶ直線上において、それらの中間に位置し、
前記連結点（６）及び一方の固定位置（７）との間におけるバネ定数、及び、前記連結点（６）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。
【請求項２】
連結装置（２）は伸張部（１２,１３）を有する請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
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２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
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３のいずれか１つに記載の距離測定装置。
【請求項５】
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４のいずれか１つに記載の距離測定装置。
【請求項６】
連結装置（２）はバネ鋼から成る請求項１乃至５のいずれか１つに記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００８】
本発明は、スケ−ルが支持要素を介して固定される物体と、スケ−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−ス装置を介して読み取られ、その際トレ−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関する。この種の距離測定装置は、例えば機械用ツ−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。
【０００９】
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−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−ル製造において、この高精度を満足しないため、トレ−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−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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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−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。
【００１４】
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、弾性連結装置はその両側において測定移動体の２つの固定位置にレーザー溶接によって固定され、かつ、弾性連結装置は１つの連結点においてもう一方の物体とレーザー溶接によって連結され、その弾性連結装置は変位していない出発点を有し、弾性連結装置の変位により、その出発点から連結点が変位可能であり、前記連結点は前記出発点において２つの固定位置を結ぶ直線上において、それらの中間に位置し、前記連結点及び一方の固定位置との間におけるバネ定数、及び、前記連結点及び他方の固定位置との間におけるバネ定数は、ほぼ等しくされていることによって解決される。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
以下に、図示して詳しく説明する。
【００２０】
図１に示す距離測定装置において、スケ−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５を有するトレ−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。
【００２１】
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−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−ザ溶接に代えて係合でもよい。
【００２２】
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−ザ溶接も行われる。
【００２３】
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る場合に、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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−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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【図面の簡単な説明】
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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