[发明专利]用于探测比例尺的探测单元和位置测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于探测比例尺的探测单元以及具有一种具有如此设计的探测单元的位置测量装置。

背景技术

这种探测单元和位置测量装置例如应用在机床上，也广泛地在半导体工业中用来测量行程、角度和速度。为此日益要求探测单元或位置测量装置的结构节省空间。

由EP 2 068 125 A2已知这种探测单元或位置测量装置。位置测量装置由两个可独立操作的结构单元即探测单元和比例尺构成。为了沿测量方向X进行位置测量，可使得探测单元沿着该测量方向X相对于比例尺移动，为此比例尺沿测量方向X伸展。

探测单元含有探测器，用于在探测沿测量方向X伸展的比例尺时产生位置相关的电的探测信号。为了向外引导探测信号，把一根电缆穿过探测单元的壳体。

如EP 2 068 125 A2的图1所示，这种探测单元的多个外表面被设计成可能的安装面，其方式为，这些外表面具有固定孔。使电缆弯曲就能实现根据当前的安装状况来调整电缆的方向。但电缆的允许弯曲半径相对较大，且通过弯曲会把对位置测量装置的测量精度有不利影响的力引入到探测单元上。此外，选择小的弯曲半径会令电缆或者令在电缆中伸展的芯线受损。

JP 04-198714 A1试图以如下方式来解决该问题：在探测单元的多个相互垂直地朝向的外表面上分别设有用于插接电缆的插口。这样就能通过换插来可变地根据当前的安装状况调整电缆走向。

但这里不利的是，由于在探测单元的壳体上设置了众多的插口，用于可靠密封的成本显著上升。另外，为了在壳体上产生可靠的插塞连接，需要相对大的对应插头。

发明内容

本发明的目的因而是，提出一种探测单元或一种位置测量装置，其经过适当设计，从而能实现根据当前的安装状况进行简单的节省空间的调整，且在任何安装状况下都保证精确的位置测量。

该目的通过一种具有权利要求1的特征的探测单元和一种具有权利要求15的特征的位置测量装置得以实现。

有利的设计在从属权利要求中给出。

根据本发明设计的探测单元用来探测比例尺，用于沿测量方向进行位置测量。

探测单元包括带有探测器的壳体，该探测器用来在沿测量方向探测比例尺时产生位置相关的探测信号。探测器安装在壳体的内腔中，且被壳体包围。

为了给探测单元供电，和/或为了引出位置相关的探测信号，探测单元具有电导线，电导线穿过壳体沿测量方向向外伸展。该电导线在旋转体内延伸，旋转体具有沿着测量方向伸展的第一区段和沿着相对于测量方向弯折的第二方向伸展的第二区段。旋转体围绕也沿着测量方向伸展的旋转轴可转动地安置在壳体上。

旋转体的第二区段相对于第一区段以有利的方式弯折90°，这能实现特别节省空间地引导导线。

探测单元优选被设计成独立的可指配于待探测的比例尺的结构单元。

比例尺和探测单元在此共同地形成位置测量装置，该位置测量装置优选被设计成带有直线伸展的比例尺的长度测量装置。

但在这里，探测单元也可以指配于弯曲地伸展的比例尺。比例尺可以是安置在承载体的外圆周或内圆周上的例如被夹住或粘住的条带。在这种情况下，比例尺和探测单元形成角度测量装置。就该位置测量装置而言，测量方向在比例尺的探测地点由圆周方向或切向规定。

探测单元优选设有旋转限制件，该旋转限制件限制旋转体相对于壳体的可能的转角。旋转限制件优选适当地限制旋转体的转动性，使得旋转体的第二区段只能处于相对于待探测的比例尺的表面的垂线介于±100°的波动范围内的旋转位置。

壳体以有利的方式具有至少一个平行于测量方向伸展的外表面，该外表面被设计用于安装到待测量的物件上。把壳体的至少一个外表面设计成用于安装到待测量的物件上的安装面，这种设计的实现方式尤其为，在该安装面上开设出垂直于其伸展的固定孔。这些固定孔可以是通孔或盲孔，且设有内螺纹。

壳体的至少一个被设计用于安装的安装面优选是平面，该平面由测量方向和垂直于待探测的比例尺表面的垂线形成。

特别是把壳体的两个相互平行的相对的外表面设计成安装面，从而通过围绕旋转轴的旋转即可使得旋转体的第二区段处于至少两个旋转位置，其中，该第二区段在第一旋转位置以直角离开这两个安装面之一，而在第二旋转位置以直角离开两个安装面中的另一个安装面。

根据探测单元的一种特别有利的设计，壳体的外轮廓为方形。由此提供了沿测量方向伸展的多个外表面，这些外表面可以有选择地用作安装面。