本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的特征的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

這樣的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)用于測(cè)量長(zhǎng)度以及距離（wegen）且尤其在加工機(jī)床中用于測(cè)量工具關(guān)于待加工的工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中且增多地還在半導(dǎo)體工業(yè)中使用。

de3327266a1公開了形成此類的根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)。為了使掃描車（abtastwagen）耦聯(lián)到帶動(dòng)件處，使用耐彎曲的連接元件。所述耐彎曲的連接元件到所述掃描車處的耦聯(lián)在唯一的位置處進(jìn)行。為了使所述掃描車保持平衡，將該位置設(shè)置在所述掃描車的中心。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明任務(wù)在于，提供如下長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)，即其緊湊地構(gòu)建且利用其實(shí)現(xiàn)精確的位置測(cè)量。

該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過帶有權(quán)利要求1的特征的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)來解決。

所述長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)包括：

沿測(cè)量方向縱向延伸的（l?ngserstreckten）載體，帶有布置在其處的標(biāo)尺；

掃描車，用于所述標(biāo)尺的測(cè)量刻度的掃描，其中，所述掃描車在至少一個(gè)引導(dǎo)面處沿測(cè)量方向縱向引導(dǎo)（l?ngsgeführt）；

聯(lián)結(jié)件，利用其使所述掃描車沿測(cè)量方向剛性地且橫向于所述測(cè)量方向屈服地（nachgiebig）耦聯(lián)到帶動(dòng)件處，其中，所述聯(lián)結(jié)件包含沿測(cè)量方向延伸的連接元件，所述連接元件在第一轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件處能轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在所述掃描車處且在與所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件沿測(cè)量方向間隔開的第二轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件處能轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在所述帶動(dòng)件處，且其中，所述掃描車壓靠到所述至少一個(gè)引導(dǎo)面處，其中，

在所述連接元件與所述帶動(dòng)件之間設(shè)置有第一彈簧器件，所述第一彈簧器件施加壓靠力到所述掃描車上且使所述掃描車壓靠到所述至少一個(gè)引導(dǎo)面處，且

在所述連接元件與所述掃描車之間設(shè)置有第二彈簧器件，所述第二彈簧器件施加壓靠力到所述掃描車上且使所述掃描車壓靠到所述至少一個(gè)引導(dǎo)面處，其中，所述第一彈簧器件與所述第二彈簧器件沿測(cè)量方向間隔開地布置。

所述第一彈簧器件在第一位置處施加壓靠力到所述掃描車上且所述第二彈簧器件在與所述第一位置沿測(cè)量方向間隔開的第二位置處施加壓靠力到所述掃描車上。所述第一位置和所述第二位置能夠理解為通過所述彈簧器件導(dǎo)入的力到所述掃描車上的作用位置。

利用根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)，精確的位置測(cè)量是可行的，因?yàn)樗鰭呙柢嚤３终駝?dòng)穩(wěn)定（schwingungsstabil）。因?yàn)榈剿鰭呙柢嚿系牧?dǎo)入在多個(gè)沿測(cè)量方向與彼此間隔開的位置處進(jìn)行，故在所述連接元件中的以及在所述掃描車中的彎曲應(yīng)力最小化。由此所述連接元件能夠設(shè)計(jì)得較脆弱且因此較節(jié)省重量（降低的質(zhì)量），由此耐振性上升且有助于改善測(cè)量精確度。

所述連接元件能夠構(gòu)造成相對(duì)于拉應(yīng)力和壓應(yīng)力盡可能剛性的。

確保了節(jié)省地方的結(jié)構(gòu)，因?yàn)閷?duì)于所述耦聯(lián)的元件來說能夠充分利用所述掃描車的整個(gè)長(zhǎng)度。所述連接元件能夠節(jié)省地方地在所述掃描車的整個(gè)長(zhǎng)度上安置且因此沿測(cè)量方向相對(duì)長(zhǎng)地構(gòu)造。這樣的相對(duì)長(zhǎng)的在兩側(cè)鉸接地支承的連接元件特別好地平衡在運(yùn)行中在所述標(biāo)尺與所述帶動(dòng)件之間垂直于所述測(cè)量方向的（由取向偏差引起的）間距變化以及裝配公差。所述連接元件越長(zhǎng)，則沿測(cè)量方向在此出現(xiàn)的測(cè)量誤差就越小。

所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件沿測(cè)量方向彼此間隔開地布置。所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件在所述第一彈簧器件的位置處（沿測(cè)量方向看）或者至少在所述第一彈簧器件附近布置且所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件在所述第二彈簧器件的位置處（沿測(cè)量方向看）或者至少在所述第二彈簧器件附近布置。

所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件尤其構(gòu)造成，平衡在所述掃描車與所述帶動(dòng)件之間的下列自由度：

間距、橫向移位、偏航角、俯仰角、滾轉(zhuǎn)角。

所述掃描車到所述帶動(dòng)件處的橫向于所述測(cè)量方向屈服的耦聯(lián)在這些自由度中能夠借助于轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件來進(jìn)行，所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件構(gòu)造為柔性鉸接件（festk?rpergelenken，其基礎(chǔ)是在至少一個(gè)方向上具有彈性的固體）的組件或者構(gòu)造為球鉸接件。

特別有利的是，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件分別構(gòu)造為球鉸接件。在該情況下這兩個(gè)彈簧器件具有如下附加的功能，即使得相應(yīng)的球擠到與該球相對(duì)應(yīng)的容納座中且因此使球和容納座擠在一起，且由此建立鉸接的、但沿測(cè)量方向無間隙的連接。

本發(fā)明的其它有利的實(shí)施方案從在從屬權(quán)利要求中說明的措施中得出。

附圖說明

本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)實(shí)施例的以下說明結(jié)合附圖來闡釋。

其中：

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)的原理示圖；

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)的具體的設(shè)計(jì)方案的橫截面；

圖3顯示了根據(jù)圖2的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)的橫截面a-a；

圖4顯示了根據(jù)圖2的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)的橫截面b-b；

圖5顯示了根據(jù)圖2的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)的橫截面c-c；以及

圖6顯示了根據(jù)圖2的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)的橫截面d-d。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明以光學(xué)的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)的示例來示出，利用該長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)應(yīng)測(cè)量?jī)蓚€(gè)沿測(cè)量方向x互相能移位的物體的相對(duì)位置。為了位置測(cè)量，將所述長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)的標(biāo)尺1固定在這些物體中的一個(gè)處且將所述長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)的掃描車2固定在這些物體中的另一個(gè)處。在此，所述標(biāo)尺1由相對(duì)于所述標(biāo)尺1沿測(cè)量方向x能運(yùn)動(dòng)的掃描車2來掃描。所述標(biāo)尺1具有由所述掃描車2來掃描的測(cè)量刻度11。為此所述掃描車2具有照明單元，所述照明單元放出光束，該光束由所述測(cè)量刻度11取決于位置地調(diào)制且最后碰到所述掃描車2的光敏性的掃描傳感器上。

所述標(biāo)尺1布置在載體4處。在根據(jù)圖2至6的具體的示例中，所述載體4是空心型材，所述標(biāo)尺1和所述掃描車2受保護(hù)地安置在所述空心型材中。所述標(biāo)尺1在此以已知的方式與所述載體4連接、例如通過粘結(jié)或者卡夾。構(gòu)造為空心型材的載體4在其縱向方向上沿測(cè)量方向x延伸地具有縫口，所述縫口通過屋頂形傾斜的密封唇來封閉，帶動(dòng)件3以劍形的中間件穿過該密封唇作用（hindurchgreift）。所述帶動(dòng)件3具有裝配區(qū)域31，所述帶動(dòng)件利用該裝配區(qū)域可固定在待測(cè)量的物體中的一個(gè)、例如機(jī)床的滑座（schlitten）處。

所述掃描車2為了準(zhǔn)確地沿著所述標(biāo)尺1平行引導(dǎo)而在該標(biāo)尺處或者備選地在所述載體4處引導(dǎo)。所述掃描車2在所示的實(shí)施例中為此經(jīng)由引導(dǎo)元件21至24支撐在所述標(biāo)尺1的兩個(gè)互相垂直地取向的引導(dǎo)面12、13處。所述引導(dǎo)面中的一個(gè)引導(dǎo)面12是承載所述測(cè)量刻度11的表面且另一個(gè)引導(dǎo)面13是所述標(biāo)尺1的垂直于所述引導(dǎo)面12延伸的窄側(cè)。所述引導(dǎo)元件21至24能夠是滑動(dòng)元件，但尤其是球支承的輥?zhàn)踊驖L子。

所述掃描車2借助于聯(lián)結(jié)件沿測(cè)量方向x剛性地且橫向于所述測(cè)量方向屈服地耦聯(lián)到所述帶動(dòng)件3處。所述聯(lián)結(jié)件包含沿測(cè)量方向x延伸的連接元件5，所述連接元件在無間隙的第一轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51處能轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在所述掃描車2處且在無間隙的第二轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件52處能轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在所述帶動(dòng)件3處。

所述連接元件構(gòu)造成相對(duì)于拉應(yīng)力和壓應(yīng)力剛性且優(yōu)選地還耐彎曲。

在根據(jù)圖1的原理示圖中，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51、52僅示意性示出。

在根據(jù)圖2至6的具體的實(shí)施例中，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51構(gòu)造為球鉸接件，包含球511，該球一方面在所述連接元件5的容納座512中能轉(zhuǎn)動(dòng)且另一方面在所述掃描車2的容納座513中能轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。在所述連接元件5與所述掃描車2之間的球511使所述掃描車2沿測(cè)量方向x剛性地束縛（fesselt）在所述連接元件5處，但平衡沿所有方向的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件52同樣構(gòu)造為球鉸接件，包含：球521，其在該情況下模制在所述帶動(dòng)件3處；以及在所述連接元件5處的相對(duì)應(yīng)的容納座522。在所述連接元件5與所述帶動(dòng)件3之間的球521使所述連接元件5沿測(cè)量方向x剛性地束縛在所述帶動(dòng)件3處，但平衡沿所有方向的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

所述容納座512、513、522能夠?qū)嵤┏蓈形、平底鍋形（pfannenf?rmig）或者實(shí)施為半殼。重要的是，以此形成無間隙的且沿測(cè)量方向x不能移開的轉(zhuǎn)動(dòng)支承。

用于將所述掃描車2耦聯(lián)到所述帶動(dòng)件3處的聯(lián)結(jié)件也設(shè)計(jì)成，使所述掃描車2壓靠到至少一個(gè)引導(dǎo)面12、13處。為此在所述連接元件5與所述帶動(dòng)件3之間設(shè)置有第一彈簧器件6，該第一彈簧器件施加第一壓靠力fa到所述掃描車2上且使該掃描車壓靠到所述至少一個(gè)引導(dǎo)面12、13處。所述第一彈簧器件6以彈簧力ff作用到所述連接元件5上且在所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51的地點(diǎn)處施加壓靠力fa到所述掃描車2上。在所示的對(duì)稱的布置的情況下，

fa=ff*l/a

其中，ff是彈簧元件6或7的彈簧力

l是這兩個(gè)彈簧元件6、7的互相的間距

a是這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51、52的互相的間距。

此外，將第二彈簧器件7設(shè)置在所述連接元件5與所述掃描車2之間，該第二彈簧器件施加第二壓靠力ff到所述掃描車2上且使該掃描車同樣壓靠到所述至少一個(gè)引導(dǎo)面12、13處。所述第一彈簧器件6與所述第二彈簧器件7沿測(cè)量方向x間隔開地布置，在圖1中將該間距以l給出。

如果所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51構(gòu)造為球鉸接件（包含所述球511、所述容納座512和所述容納座513），那么所述彈簧器件6使形成所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51的部件保持在一起，方法是該球511使所述掃描車2沿測(cè)量方向x無間隙地束縛在所述連接元件5處。

如果所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件52同樣構(gòu)造為球鉸接件（包含所述球521以及所述相對(duì)應(yīng)的容納座522），那么所述第二彈簧器件7保持所述球521以及因此使所述連接元件5沿測(cè)量方向x無間隙地束縛在所述帶動(dòng)件3處。

在具體的實(shí)施例中，所述第一彈簧器件6和所述第二彈簧器件7分別是壓縮彈簧、尤其螺旋彈簧。

所述第一彈簧器件6和所述第二彈簧器件7在具體的實(shí)施例中布置成使得所述彈簧器件6、7中的每個(gè)使所述掃描車2以一力分量擠到一個(gè)引導(dǎo)面12處且以另外的力分量擠到另一個(gè)引導(dǎo)面13處。如果所述彈簧器件6、7分別是壓縮彈簧，那么它們相對(duì)于這兩個(gè)引導(dǎo)面12、13傾斜地布置，如在圖4和6中示出的那樣。

特別有利的是，所述第一彈簧器件6和所述第二彈簧器件7布置以及構(gòu)造成使得從中產(chǎn)生的、到所述掃描車2上的壓靠力位于所述掃描車2的重心s。通過這樣的措施使所述掃描車2理想地保持平衡。

在所述彈簧器件6和7具有相同的彈簧性質(zhì)的前提下，那么所述第一彈簧器件6和所述第二彈簧器件7沿測(cè)量方向x看分別以與所述掃描車2的重心（質(zhì)量中心）s相同的間距l(xiāng)/2來布置。

為了優(yōu)化的力傳遞，將所述彈簧器件6、7相應(yīng)地在所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51、52的地點(diǎn)處或者至少在所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51、52的附近布置（沿測(cè)量方向看）。間距l(xiāng)能夠相應(yīng)于間距a。出于地方原因能夠（如在所示的示例中那樣）還選擇a不等于l。如果選擇l小于a，則在所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51、52中的法向力fa且因此在所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51、52中的摩擦力矩降低。

在對(duì)稱布置的情況下，對(duì)于在所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51以及52中的支承力fa相應(yīng)地適用：

fa=ff*l/a

所產(chǎn)生的、到所述掃描車2上的壓靠力為

fa+ff

有利的是，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件51和所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件52沿測(cè)量方向x看以與所述掃描車2的重心（質(zhì)量中心）s相同的間距a/2來布置。

如果所述掃描車2的重心s（質(zhì)量中心）不處在中間，則應(yīng)該以使用不同的彈簧器件和/或在所述彈簧器件與所述轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接件之間的不同的間距來使所產(chǎn)生的壓靠力從中間朝著實(shí)際上的重心s移位。

所述測(cè)量刻度能夠是增量的測(cè)量刻度或者絕對(duì)編碼。

本發(fā)明不限于光學(xué)的掃描原理。所述標(biāo)尺的掃描還能夠電容地、磁地或者感應(yīng)地進(jìn)行，對(duì)此可將所述測(cè)量刻度和所述掃描傳感器進(jìn)行相應(yīng)構(gòu)造。