专利名称：位置测量系统和装配方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的位置测量系统。
背景技术：
在WO 02/40947 Al中记载了这种位置测量系统。其具有测量分度器的支架，用于在位置测量时无接触地被探测头扫描。测量位置时，需要将测量分度器的支架在预定的位置相对于探测头固定在要测量的机器部件上。为此使用装配辅助机构，其在预定的装配位置将支架固定在探测头上。为了实现这种装配位置，根据WO 02/40947 Al的建议，在将探测头固定在支架上之前，在一个单独的过程中调节探测头相对于支架的位置。对测量精度的要求越来越高。测量精度受探测头与测量分度器的配设情况影响。 已表明，采用公知的位置测量系统很难实现对于精确的位置测量所需要的在探测头与测量分度器支架之间的配设情况。两级的做法即调节和位置固定仅能繁琐地在所要求的装配位置实现精确的配设。
发明内容
因此本发明的目的在于，提出一种开头部分所述类型的位置测量系统，借此能实现精确的位置测量。该目的通过具有权利要求1的特征的位置测量系统来实现。本发明的目的还在于，提出一种方法，以便特别简单地在所要求的装配位置将位置测量系统装配到要测量的机器部件上，以便得到位置测量系统的高的测量精度。该目的通过一种具有权利要求9的特征的方法来实现。本发明的有利设计可由从属权利要求得到。
本发明的其它有利的特征和优点将在下面借助附图对实施例的说明中予以阐述。附图示出
图1为按照本发明设计的带有装配辅助机构的位置测量系统的立体图； 图2为根据图1的位置测量系统的A向视图； 图3为根据图1的位置测量系统的B向视图4示出根据图1的位置测量系统的测量分度器(Messteilimg)的探测头和支架； 图5示出处于接装状态下的位置测量系统；和图6为根据图1的位置测量系统的视图，其带有背离的装配辅助机构。
具体实施例方式将借助于图1至5详细阐述本发明的第一实施例。示范性地示出的位置测量系统用于沿着测量方向W测量在测量分度器1与对该测量分度器1进行扫描的探测头2之间的角度。为此，测量分度器1可相对于探测头2围绕旋转轴线D沿着测量方向W摆动。如图4中详细地示出，在进行位置测量时被探测头2扫描的测量分度器1径向地间隔于旋转轴线D，且被构造成径向分度器，其由一系列分度线(Teilstrich)构成，这些分度线可无接触地被探测头2光学扫描。在所示范例中，测量分度器1由一系列反射的和不反射的分度线构成，其中探测头2以公知的方式含有光源和探测器。光源的光被测量分度器 1与位置相关地调制，并通过反射到达探测器，这些探测器产生多个彼此相移的与位置相关的电的探测信号。该位置测量系统是所谓的可模块化的系统，其中探测头2并非由测量分度器1的支架11沿着测量方向W导向，而是在图5所示的有待测量的机器部件8和9的接装状态下才实现这种导向。为明了起见，图5中仅示出有待测量的机器部件8和9，为了便于接装到所述机器部件上，在装配位置将测量分度器1的支架11位置固定地牢固地配设给探测头2， 更确切地说，测量分度器1的支架11可与探测头2 —起作为共同的单元来操作。这种配设通过装配辅助机构3来进行，利用该装配辅助机构将测量分度器1的支架11固定在探测头2上。这种固定经过设计，使得支架11在装配到有待测量的机器部件 8和9上期间位置固定地配设给探测头2，但在对支架11以及探测头2进行装配之后可松开，从而可取下装配辅助机构3。在真正进行位置测量时，使得装配辅助机构3从支架11和探测头2松开并取下，如图5中所示。装配辅助机构3具有第一区段31，该第一区段在装配时位置固定地，而在进行装配之后可松开地固定在测量分度器1的支架11上。这种固定通过螺栓32来进行。装配辅助机构3还具有第二区段33，该第二区段在装配时位置固定地，而在进行装配之后可松开地固定在探测头2上。这种固定也通过螺栓34来进行。装配辅助机构3还在第一区段31与第二区段33之间具有至少一个调节装置4、5， 所述调节装置经过构造，使得测量分度器1的支架11相对于探测头2的装配位置能在至少一个自由度上调整，其中该可调整的自由度不同于测量方向W。通过对测量分度器1相对于探测头2的相对位置的调节，由此可以优化两个部件1、2的配设情况，从而探测信号具有优化的参数，如幅度和/或相位。装配辅助机构3为此经过优选的构造，使得在调节期间可由探测头2来探测测量分度器1，从而可以借助当前产生的探测信号来调节配设情况。有利的是，至少一个调节装置4、5能实现直线的位移运动，特别是沿着径向X和/ 或方向Y，该方向Y与测量分度器1的圆周方向相切，即，与测量方向W相切。如果需要在多个自由度X、Y上进行调节，则在第一区段31与第二区段33之间设置多个调节装置4、5。利用这些调节装置4、5，能在多个自由度X、Y上相互独立地调节测量分度器1相对于探测头2的装配位置。为此，多个调节装置4、5串行地相继设置。在所示实例中，串行地设置两个调节装置4、5的实现方式为，将基体6设置为中间部件，一方面，第一区段31可在自由度Y上相对于该中间部件调整，另一方面，第二区段33 可在另一自由度X上相对于该中间部件调整。亦即，从测量分度器1的支架11起，装配辅助机构3的第一区段31位置固定地设置在支架11上，随后设置有调节装置5，随后又设置有基体6，随后设置有调节装置4，随后设置有第二区段33，该第二区段位置固定地固定在探测头2上。通过这种串行设置，可实现在所述自由度X和Y上进行相互独立的调节，由此可以优化地将测量分度器1配设给探测头2，在这种配设情况下，即使在以后的测量工作中，探测信号也具有所需要的参数。在已利用装配辅助机构3的调节装置4、5，借助探测信号相对于探测头2优化地为测量分度器1定向之后，将测量分度器1的支架11接装到机器部件8上，并将探测头2 接装到机器部件9上。通过这种接装，优化地调整的在测量分度器1与探测头2之间的配设情况转用(Ubertragen)到机器部件8、9上，使得在后续测量工作期间可以进行高精度的精确的位置测量。在与机器部件8和9进行接装之后，才将装配辅助机构3从测量分度器 1的支架11和探测头2松开，并取下装配辅助机构3。调节装置4和5整合到装配辅助机构3中，取下该装配辅助机构的优点是，后续的测量工作不会受到干扰。在测量工作中，在彼此相对移动的机器部件8和9上不存在不需要的部件，从而不会干扰动态特性，且能实现高的测量精度。下面将借助图1至3详细地阐述调节装置4和5的有利的设计。调节装置4和5 中的每一个都由直线引导机构和用于引起移调的移调部件41或51构成。在所示实例中， 总是优选带有细螺纹的螺栓用作移调部件41、51。调节装置4设置在基体6与装配辅助机构3的第二区段33之间。直线引导机构由转向器42至45的空间上的总成(Anordrumg)形成，这些转向器使得第二区段33仅仅在直线的自由度X上与基体6耦接，而在所有其它自由度上阻止基体6与第二区段33之间的相对移动。可转向的转向器42至45的空间上的总成形成平行的引导机构。为此，转向器42 至45相对于转动方向X镜像对称地布置，其中在一侧总是设置有转向器42至45中的至少两个。在沿X方向移调运动时产生的力由此相对于运动轴线X对称。转向器42至45优选与基体6和第二区段33 —体地构造。在这种情况下，转向器 42至45 —方面在与基体6的连接部位，另一方面在与第二区段33的连接部位，均具有固体活节。调节装置5设置在基体6与装配辅助机构3的第一区段31之间。该直线引导机构由转向器52至55的空间上的总成形成，这些转向器使得第一区段31仅仅在直线的自由度Y上与基体6耦接，而在所有其它自由度上阻止基体6与第一区段31之间的相对移动。可转向的转向器52至55的空间上的总成形成平行的引导机构。为此，转向器52 至55相对于转动方向Y镜像对称地布置，其中在一侧总是设置有转向器52至55中的至少两个。在沿Y方向移调运动时产生的力由此相对于运动轴线Y对称。转向器52至55优选与基体6和第一区段31 —体地构造。在这种情况下，转向器 52至55 —方面在与基体6的连接部位，另一方面在与第一区段31的连接部位，均具有固体活节。优选转向器42至45适当地在运动方向X上预夹紧，使得移调部件41和第二区段 33在全部必需的移调路径上沿两个方向+X以及-X相互挤压。在移调部件52与第一区段31之间沿着Y方向也规定有这种预夹紧。调节装置4、5经过设计，使得它们能实现少数几个mm数量级的所要求的移调运动。在图6中借助调节装置4示出了转向器46至49的另一种布置方案。均布置在运动方向X的一侧的转向器46至49在此并非相互平行地布置，而是相互间有夹角。
本发明不仅可应用于进行角度测量的位置测量系统，而且本发明也可以用于直线测量系统。
权利要求
1.一种位置测量系统，用于沿着测量方向(W)测量第一机器部件(8)相对于第二机器部件(9)的相对位置，具有-测量分度器(1)的支架(11)，该支架可装配在第一机器部件(8 )上；-用于扫描测量分度器(1)的探测头(2)，该探测头可装配在第二机器部件(9)上；-装配辅助机构(3)，利用该装配辅助机构将测量分度器(1)的支架(11)在装配位置固定在探测头(2)上，从而测量分度器(1)的支架(11)和探测头(2)可作为共同的单元来操作，且可在这种配设情况下装配在机器部件(8、9)上；其特征在于，装配辅助机构(3)具有-第一区段(31)，该第一区段在装置时位置固定地，而在进行装配之后则可松开地固定在测量分度器(1)的支架(11)上；和-第二区段(33)，该第二区段在装置时位置固定地，而在进行装配之后则可松开地固定在探测头(2)上；和-在第一区段(31)与第二区段(33)之间的至少一个调节装置(4、5)，所述调节装置经过构造，使得可在至少一个自由度(X、Y)上调整测量分度器(1)的支架(11)相对于探测头(2)的装配位置，所述自由度不同于测量方向(W)。
2.如权利要求1所述的位置测量系统，其特征在于，至少一个调节装置(4、5)经过构造，使得能进行直线的移调运动(X、Y)。
3.如权利要求2所述的位置测量系统，其特征在于，至少一个调节装置(4、5)具有由多个可转向的转向器(42 45、52 55、46 49)构成的总成和移调部件(41、51)。
4.如权利要求3所述的位置测量系统，其特征在于，转向器(42 45、52 55、46 49)相对于直线的移调运动(X、Y)的方向镜像对称地布置，其中设置至少四个转向器(42 45、 52 55、46 49)。
5.如前述权利要求中任一项所述的位置测量系统，其特征在于，在第一区段(31)与第二区段(33)之间设置有多个调节装置(4、5)，从而可在多个自由度(X、Y)上相互独立地调整测量分度器(1)的支架(11)相对于探测头(2)的装配位置。
6.如权利要求5所述的位置测量系统，其特征在于，一个调节装置(5)设置在第一区段 (31)与装配辅助机构(3)的基体(6)之间，用于在一个自由度(Y)上进行调整，另一个调节装置(4)设置在装配辅助机构(3)的基体(6)与第二区段(33)之间，用于在第二自由度(X) 上进行调整。
7.如权利要求6所述的位置测量系统，其特征在于，利用一个调节装置(5)，第一区段 (31)在第一直线的自由度(Y)上可调整地与基体(6)连接，利用另一个调节装置(4)，第二区段(33)在另一直线的自由度(X)上可调整地与基体(6)连接。
8.如前述权利要求5至7中任一项所述的位置测量系统，其特征在于，测量分度器(1) 是用于在旋转的测量方向(W)上围绕旋转轴线(D)进行位置测量的径向分度器，利用一个调节装置(4)来实现在径向上进行直线的移调运动(X)，利用另一个调节装置(5)来实现与测量方向(W)相切地进行直线的移调运动(Y)。
9.一种用于将测量分度器(1)的支架(11)和位置测量系统的探测头(2)装配在两个机器部件(8、9)上的方法，可在测量方向(W)上测量所述两个机器部件的相对位置，其中在装配时使得测量分度器(1)的支架(11)在装配位置配属于探测头(2)，其特征在于如下方法步骤-将测量分度器(1)的支架(11)位置固定地固定在装配辅助机构(3)的第一区段(31) 上，且将探测头(2)位置固定地固定在装配辅助机构(3)的第二区段(33)上；-利用至少一个整合在装配辅助机构(3)中的调节装置(4、5)，在不同于测量方向(W) 的至少一个自由度(X、Y)上，相对于第二区段(33)移调第一区段(31)的位置，由此调整装配位置；-在装配位置，将测量分度器(1)的支架(11)位置固定地固定在一个机器部件(8)上， 且将探测头(2 )位置固定地固定在另一个机器部件(9 )上；-从装配辅助机构(3)的第一区段(31)松开对测量分度器(1)的支架(11)的固定，并装配辅助机构(3)的第二区段(33)松开对探测头(8)的固定，由此取下装配辅助机构(3)。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，利用装配辅助机构(3)的多个调节装置(4、 5)来调整装配辅助机构(3)的第一区段(31)相对于装配辅助机构(3)的第二区段(33)的位置，其中利用一个调节装置(4)在第一自由度(X)上进行调整，与此无关地，利用另一个调节装置(5)在第二自由度(Y)上进行调整。
全文摘要
本发明涉及一种位置测量系统，其由测量分度器(1)的支架(11)和对该测量分度器(1)进行扫描的探测头(2)构成。该位置测量系统具有装配辅助机构(3)，利用该装配辅助机构可相对于测量分度器(1)的支架(11)来调节探测头(2)，可利用装配辅助机构(3)在调节好的装配位置将测量分度器的支架(11)以及探测头(2)接装在机器部件上。
文档编号G01B11/00GK102313528SQ201110186200
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者屈勒 M., 普歇尔 W. 申请人:约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司