專利名稱：位置測量系統(tǒng)和裝配方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1的前序部分的位置測量系統(tǒng)。
背景技術：
在WO 02/40947 Al中記載了這種位置測量系統(tǒng)。其具有測量分度器的支架，用于在位置測量時無接觸地被探測頭掃描。測量位置時，需要將測量分度器的支架在預定的位置相對于探測頭固定在要測量的機器部件上。為此使用裝配輔助機構，其在預定的裝配位置將支架固定在探測頭上。為了實現(xiàn)這種裝配位置，根據(jù)WO 02/40947 Al的建議，在將探測頭固定在支架上之前，在一個單獨的過程中調(diào)節(jié)探測頭相對于支架的位置。對測量精度的要求越來越高。測量精度受探測頭與測量分度器的配設情況影響。 已表明，采用公知的位置測量系統(tǒng)很難實現(xiàn)對于精確的位置測量所需要的在探測頭與測量分度器支架之間的配設情況。兩級的做法即調(diào)節(jié)和位置固定僅能繁瑣地在所要求的裝配位置實現(xiàn)精確的配設。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提出一種開頭部分所述類型的位置測量系統(tǒng)，借此能實現(xiàn)精確的位置測量。該目的通過具有權利要求1的特征的位置測量系統(tǒng)來實現(xiàn)。本發(fā)明的目的還在于，提出一種方法，以便特別簡單地在所要求的裝配位置將位置測量系統(tǒng)裝配到要測量的機器部件上，以便得到位置測量系統(tǒng)的高的測量精度。該目的通過一種具有權利要求9的特征的方法來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利設計可由從屬權利要求得到。


本發(fā)明的其它有利的特征和優(yōu)點將在下面借助附圖對實施例的說明中予以闡述。附圖示出
圖1為按照本發(fā)明設計的帶有裝配輔助機構的位置測量系統(tǒng)的立體圖； 圖2為根據(jù)圖1的位置測量系統(tǒng)的A向視圖； 圖3為根據(jù)圖1的位置測量系統(tǒng)的B向視圖4示出根據(jù)圖1的位置測量系統(tǒng)的測量分度器(Messteilimg)的探測頭和支架； 圖5示出處于接裝狀態(tài)下的位置測量系統(tǒng)；和圖6為根據(jù)圖1的位置測量系統(tǒng)的視圖，其帶有背離的裝配輔助機構。
具體實施例方式將借助于圖1至5詳細闡述本發(fā)明的第一實施例。示范性地示出的位置測量系統(tǒng)用于沿著測量方向W測量在測量分度器1與對該測量分度器1進行掃描的探測頭2之間的角度。為此，測量分度器1可相對于探測頭2圍繞旋轉軸線D沿著測量方向W擺動。如圖4中詳細地示出，在進行位置測量時被探測頭2掃描的測量分度器1徑向地間隔于旋轉軸線D，且被構造成徑向分度器，其由一系列分度線(Teilstrich)構成，這些分度線可無接觸地被探測頭2光學掃描。在所示范例中，測量分度器1由一系列反射的和不反射的分度線構成，其中探測頭2以公知的方式含有光源和探測器。光源的光被測量分度器 1與位置相關地調(diào)制，并通過反射到達探測器，這些探測器產(chǎn)生多個彼此相移的與位置相關的電的探測信號。該位置測量系統(tǒng)是所謂的可模塊化的系統(tǒng)，其中探測頭2并非由測量分度器1的支架11沿著測量方向W導向，而是在圖5所示的有待測量的機器部件8和9的接裝狀態(tài)下才實現(xiàn)這種導向。為明了起見，圖5中僅示出有待測量的機器部件8和9，為了便于接裝到所述機器部件上，在裝配位置將測量分度器1的支架11位置固定地牢固地配設給探測頭2， 更確切地說，測量分度器1的支架11可與探測頭2 —起作為共同的單元來操作。這種配設通過裝配輔助機構3來進行，利用該裝配輔助機構將測量分度器1的支架11固定在探測頭2上。這種固定經(jīng)過設計，使得支架11在裝配到有待測量的機器部件 8和9上期間位置固定地配設給探測頭2，但在對支架11以及探測頭2進行裝配之后可松開，從而可取下裝配輔助機構3。在真正進行位置測量時，使得裝配輔助機構3從支架11和探測頭2松開并取下，如圖5中所示。裝配輔助機構3具有第一區(qū)段31，該第一區(qū)段在裝配時位置固定地，而在進行裝配之后可松開地固定在測量分度器1的支架11上。這種固定通過螺栓32來進行。裝配輔助機構3還具有第二區(qū)段33，該第二區(qū)段在裝配時位置固定地，而在進行裝配之后可松開地固定在探測頭2上。這種固定也通過螺栓34來進行。裝配輔助機構3還在第一區(qū)段31與第二區(qū)段33之間具有至少一個調(diào)節(jié)裝置4、5， 所述調(diào)節(jié)裝置經(jīng)過構造，使得測量分度器1的支架11相對于探測頭2的裝配位置能在至少一個自由度上調(diào)整，其中該可調(diào)整的自由度不同于測量方向W。通過對測量分度器1相對于探測頭2的相對位置的調(diào)節(jié)，由此可以優(yōu)化兩個部件1、2的配設情況，從而探測信號具有優(yōu)化的參數(shù)，如幅度和/或相位。裝配輔助機構3為此經(jīng)過優(yōu)選的構造，使得在調(diào)節(jié)期間可由探測頭2來探測測量分度器1，從而可以借助當前產(chǎn)生的探測信號來調(diào)節(jié)配設情況。有利的是，至少一個調(diào)節(jié)裝置4、5能實現(xiàn)直線的位移運動，特別是沿著徑向X和/ 或方向Y，該方向Y與測量分度器1的圓周方向相切，即，與測量方向W相切。如果需要在多個自由度X、Y上進行調(diào)節(jié)，則在第一區(qū)段31與第二區(qū)段33之間設置多個調(diào)節(jié)裝置4、5。利用這些調(diào)節(jié)裝置4、5，能在多個自由度X、Y上相互獨立地調(diào)節(jié)測量分度器1相對于探測頭2的裝配位置。為此，多個調(diào)節(jié)裝置4、5串行地相繼設置。在所示實例中，串行地設置兩個調(diào)節(jié)裝置4、5的實現(xiàn)方式為，將基體6設置為中間部件，一方面，第一區(qū)段31可在自由度Y上相對于該中間部件調(diào)整，另一方面，第二區(qū)段33 可在另一自由度X上相對于該中間部件調(diào)整。亦即，從測量分度器1的支架11起，裝配輔助機構3的第一區(qū)段31位置固定地設置在支架11上，隨后設置有調(diào)節(jié)裝置5，隨后又設置有基體6，隨后設置有調(diào)節(jié)裝置4，隨后設置有第二區(qū)段33，該第二區(qū)段位置固定地固定在探測頭2上。通過這種串行設置，可實現(xiàn)在所述自由度X和Y上進行相互獨立的調(diào)節(jié)，由此可以優(yōu)化地將測量分度器1配設給探測頭2，在這種配設情況下，即使在以后的測量工作中，探測信號也具有所需要的參數(shù)。在已利用裝配輔助機構3的調(diào)節(jié)裝置4、5，借助探測信號相對于探測頭2優(yōu)化地為測量分度器1定向之后，將測量分度器1的支架11接裝到機器部件8上，并將探測頭2 接裝到機器部件9上。通過這種接裝，優(yōu)化地調(diào)整的在測量分度器1與探測頭2之間的配設情況轉用(Ubertragen)到機器部件8、9上，使得在后續(xù)測量工作期間可以進行高精度的精確的位置測量。在與機器部件8和9進行接裝之后，才將裝配輔助機構3從測量分度器 1的支架11和探測頭2松開，并取下裝配輔助機構3。調(diào)節(jié)裝置4和5整合到裝配輔助機構3中，取下該裝配輔助機構的優(yōu)點是，后續(xù)的測量工作不會受到干擾。在測量工作中，在彼此相對移動的機器部件8和9上不存在不需要的部件，從而不會干擾動態(tài)特性，且能實現(xiàn)高的測量精度。下面將借助圖1至3詳細地闡述調(diào)節(jié)裝置4和5的有利的設計。調(diào)節(jié)裝置4和5 中的每一個都由直線引導機構和用于引起移調(diào)的移調(diào)部件41或51構成。在所示實例中， 總是優(yōu)選帶有細螺紋的螺栓用作移調(diào)部件41、51。調(diào)節(jié)裝置4設置在基體6與裝配輔助機構3的第二區(qū)段33之間。直線引導機構由轉向器42至45的空間上的總成(Anordrumg)形成，這些轉向器使得第二區(qū)段33僅僅在直線的自由度X上與基體6耦接，而在所有其它自由度上阻止基體6與第二區(qū)段33之間的相對移動?？赊D向的轉向器42至45的空間上的總成形成平行的引導機構。為此，轉向器42 至45相對于轉動方向X鏡像對稱地布置，其中在一側總是設置有轉向器42至45中的至少兩個。在沿X方向移調(diào)運動時產(chǎn)生的力由此相對于運動軸線X對稱。轉向器42至45優(yōu)選與基體6和第二區(qū)段33 —體地構造。在這種情況下，轉向器 42至45 —方面在與基體6的連接部位，另一方面在與第二區(qū)段33的連接部位，均具有固體活節(jié)。調(diào)節(jié)裝置5設置在基體6與裝配輔助機構3的第一區(qū)段31之間。該直線引導機構由轉向器52至55的空間上的總成形成，這些轉向器使得第一區(qū)段31僅僅在直線的自由度Y上與基體6耦接，而在所有其它自由度上阻止基體6與第一區(qū)段31之間的相對移動?？赊D向的轉向器52至55的空間上的總成形成平行的引導機構。為此，轉向器52 至55相對于轉動方向Y鏡像對稱地布置，其中在一側總是設置有轉向器52至55中的至少兩個。在沿Y方向移調(diào)運動時產(chǎn)生的力由此相對于運動軸線Y對稱。轉向器52至55優(yōu)選與基體6和第一區(qū)段31 —體地構造。在這種情況下，轉向器 52至55 —方面在與基體6的連接部位，另一方面在與第一區(qū)段31的連接部位，均具有固體活節(jié)。優(yōu)選轉向器42至45適當?shù)卦谶\動方向X上預夾緊，使得移調(diào)部件41和第二區(qū)段 33在全部必需的移調(diào)路徑上沿兩個方向+X以及-X相互擠壓。在移調(diào)部件52與第一區(qū)段31之間沿著Y方向也規(guī)定有這種預夾緊。調(diào)節(jié)裝置4、5經(jīng)過設計，使得它們能實現(xiàn)少數(shù)幾個mm數(shù)量級的所要求的移調(diào)運動。在圖6中借助調(diào)節(jié)裝置4示出了轉向器46至49的另一種布置方案。均布置在運動方向X的一側的轉向器46至49在此并非相互平行地布置，而是相互間有夾角。
本發(fā)明不僅可應用于進行角度測量的位置測量系統(tǒng)，而且本發(fā)明也可以用于直線測量系統(tǒng)。
權利要求
1.一種位置測量系統(tǒng)，用于沿著測量方向(W)測量第一機器部件(8)相對于第二機器部件(9)的相對位置，具有-測量分度器(1)的支架(11)，該支架可裝配在第一機器部件(8 )上；-用于掃描測量分度器(1)的探測頭(2)，該探測頭可裝配在第二機器部件(9)上；-裝配輔助機構(3)，利用該裝配輔助機構將測量分度器(1)的支架(11)在裝配位置固定在探測頭(2)上，從而測量分度器(1)的支架(11)和探測頭(2)可作為共同的單元來操作，且可在這種配設情況下裝配在機器部件(8、9)上；其特征在于，裝配輔助機構(3)具有-第一區(qū)段(31)，該第一區(qū)段在裝置時位置固定地，而在進行裝配之后則可松開地固定在測量分度器(1)的支架(11)上；和-第二區(qū)段(33)，該第二區(qū)段在裝置時位置固定地，而在進行裝配之后則可松開地固定在探測頭(2)上；和-在第一區(qū)段(31)與第二區(qū)段(33)之間的至少一個調(diào)節(jié)裝置(4、5)，所述調(diào)節(jié)裝置經(jīng)過構造，使得可在至少一個自由度(X、Y)上調(diào)整測量分度器(1)的支架(11)相對于探測頭(2)的裝配位置，所述自由度不同于測量方向(W)。
2.如權利要求1所述的位置測量系統(tǒng)，其特征在于，至少一個調(diào)節(jié)裝置(4、5)經(jīng)過構造，使得能進行直線的移調(diào)運動(X、Y)。
3.如權利要求2所述的位置測量系統(tǒng)，其特征在于，至少一個調(diào)節(jié)裝置(4、5)具有由多個可轉向的轉向器(42 45、52 55、46 49)構成的總成和移調(diào)部件(41、51)。
4.如權利要求3所述的位置測量系統(tǒng)，其特征在于，轉向器(42 45、52 55、46 49)相對于直線的移調(diào)運動(X、Y)的方向鏡像對稱地布置，其中設置至少四個轉向器(42 45、 52 55、46 49)。
5.如前述權利要求中任一項所述的位置測量系統(tǒng)，其特征在于，在第一區(qū)段(31)與第二區(qū)段(33)之間設置有多個調(diào)節(jié)裝置(4、5)，從而可在多個自由度(X、Y)上相互獨立地調(diào)整測量分度器(1)的支架(11)相對于探測頭(2)的裝配位置。
6.如權利要求5所述的位置測量系統(tǒng)，其特征在于，一個調(diào)節(jié)裝置(5)設置在第一區(qū)段 (31)與裝配輔助機構(3)的基體(6)之間，用于在一個自由度(Y)上進行調(diào)整，另一個調(diào)節(jié)裝置(4)設置在裝配輔助機構(3)的基體(6)與第二區(qū)段(33)之間，用于在第二自由度(X) 上進行調(diào)整。
7.如權利要求6所述的位置測量系統(tǒng)，其特征在于，利用一個調(diào)節(jié)裝置(5)，第一區(qū)段 (31)在第一直線的自由度(Y)上可調(diào)整地與基體(6)連接，利用另一個調(diào)節(jié)裝置(4)，第二區(qū)段(33)在另一直線的自由度(X)上可調(diào)整地與基體(6)連接。
8.如前述權利要求5至7中任一項所述的位置測量系統(tǒng)，其特征在于，測量分度器(1) 是用于在旋轉的測量方向(W)上圍繞旋轉軸線(D)進行位置測量的徑向分度器，利用一個調(diào)節(jié)裝置(4)來實現(xiàn)在徑向上進行直線的移調(diào)運動(X)，利用另一個調(diào)節(jié)裝置(5)來實現(xiàn)與測量方向(W)相切地進行直線的移調(diào)運動(Y)。
9.一種用于將測量分度器(1)的支架(11)和位置測量系統(tǒng)的探測頭(2)裝配在兩個機器部件(8、9)上的方法，可在測量方向(W)上測量所述兩個機器部件的相對位置，其中在裝配時使得測量分度器(1)的支架(11)在裝配位置配屬于探測頭(2)，其特征在于如下方法步驟-將測量分度器(1)的支架(11)位置固定地固定在裝配輔助機構(3)的第一區(qū)段(31) 上，且將探測頭(2)位置固定地固定在裝配輔助機構(3)的第二區(qū)段(33)上；-利用至少一個整合在裝配輔助機構(3)中的調(diào)節(jié)裝置(4、5)，在不同于測量方向(W) 的至少一個自由度(X、Y)上，相對于第二區(qū)段(33)移調(diào)第一區(qū)段(31)的位置，由此調(diào)整裝配位置；-在裝配位置，將測量分度器(1)的支架(11)位置固定地固定在一個機器部件(8)上， 且將探測頭(2 )位置固定地固定在另一個機器部件(9 )上；-從裝配輔助機構(3)的第一區(qū)段(31)松開對測量分度器(1)的支架(11)的固定，并裝配輔助機構(3)的第二區(qū)段(33)松開對探測頭(8)的固定，由此取下裝配輔助機構(3)。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，利用裝配輔助機構(3)的多個調(diào)節(jié)裝置(4、 5)來調(diào)整裝配輔助機構(3)的第一區(qū)段(31)相對于裝配輔助機構(3)的第二區(qū)段(33)的位置，其中利用一個調(diào)節(jié)裝置(4)在第一自由度(X)上進行調(diào)整，與此無關地，利用另一個調(diào)節(jié)裝置(5)在第二自由度(Y)上進行調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種位置測量系統(tǒng)，其由測量分度器(1)的支架(11)和對該測量分度器(1)進行掃描的探測頭(2)構成。該位置測量系統(tǒng)具有裝配輔助機構(3)，利用該裝配輔助機構可相對于測量分度器(1)的支架(11)來調(diào)節(jié)探測頭(2)，可利用裝配輔助機構(3)在調(diào)節(jié)好的裝配位置將測量分度器的支架(11)以及探測頭(2)接裝在機器部件上。
文檔編號G01B11/00GK102313528SQ201110186200
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權日2010年7月5日
發(fā)明者屈勒 M., 普歇爾 W. 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司