[发明专利]位置测量装置

说明书

本发明涉及一种用于测量两个物体在进给方向上和在另外的自由度上的相对位置的位置测量装置。为此，承载本体（1）具有至少三个在进给方向上延伸的表面（O1、O2、O3），这些表面中的每一个承载第一测量刻度（T11‑T13）和第二测量刻度（T21‑T23）。第一测量刻度（T11‑T13）和第二测量刻度（T21‑T23）分别具有刻度线的序列，其中第一测量刻度（T11‑T13）的刻度线相对于第二测量刻度（T21‑T23）的刻度线倾斜。为了扫描测量刻度（T11‑T13、T21‑T23），设置有多个扫描单元（A11‑A13、A21‑A23），其相对于测量刻度（T11‑T13、T21‑T26）如此布置，从而产生共同的热中性点（P）。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征的位置测量装置。

背景技术

WO 2017/080612 A1公开了一种位置测量装置，其用于测量两个能够相对于彼此运动的物体在进给方向上和在另外的自由度上的相对位置。该位置测量装置包括一个在进给方向上纵向延伸的棱柱形的承载本体，该棱柱形的承载本体具有多个表面，这些表面分别承载一个测量刻度，以及该位置测量装置包括一个可相对于其运动的、具有多个用于扫描测量刻度的扫描单元的扫描构件组。

如在WO 2017/080612 A1中所说明的那样，这种位置测量装置用于测量坐标测量机中的误差。由此检测到的测量值可以用于校正坐标测量机的误差和校准坐标测量机。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种位置测量装置，利用该位置测量装置可以实现在承载测量刻度的承载本体的纵向方向上以及在其它自由度上的精确的位置测量。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的位置测量装置来解决。

位置测量装置设计用于测量两个能够相对于彼此运动的物体在进给方向和其它自由度上的相对位置。位置测量装置包括一个在进给方向上纵向延伸的具有测量刻度的承载本体和一个相对于其可运动的具有多个用于扫描测量刻度的扫描单元的扫描构件组。

承载本体具有多个在进给方向上延伸的表面。这些表面位于不同的平面中。优选地，承载本体的承载测量刻度的表面如此布置，即能够在所有六个自由度上确定扫描构件组相对于承载本体的位置。为此，承载本体的形成表面的平面优选在空间上如此布置，从而在它们之间得到多个沿进给方向延伸的交线。

这些表面中的至少三个分别承载一个第一测量刻度和一个第二测量刻度，其中第一测量刻度和第二测量刻度分别具有刻度线的序列，并且第一测量刻度的刻度线相对于第二测量刻度的刻度线倾斜。倾斜意味着，第一测量刻度的刻度线与第二测量刻度的刻度线不同地定向或取向。因此，表面中的一个的第一测量刻度和第二测量刻度适合于测定面内自由度，其中基准平面是承载本体的相应表面。

用于在扫描位置处扫描相应的测量刻度的扫描单元中的至少一个配属于第一测量刻度中的每个和第二测量刻度中的每个，其中这两个扫描单元如此布置并且这两个测量刻度的刻度线如此相对于彼此倾斜，使得垂直平面通过分别配属于表面之一的两个扫描单元的扫描位置在测量刻度的相应的刻度线的方向上具有共同的相交轴线，并且这样得到的三根相交轴线延伸穿过共同的点。

该共同的点对于所有的扫描单元来说是热中性点。

刻度线可以沿着其走向具有相同的宽度以及也可以构造为不中断的。但刻度线也可以沿着其走向中断或者也可以被宽度调制，例如以公知的方式用于谐波滤波。

因此，一个与相应的表面垂直的平面一方面通过配属于相应的测量刻度的扫描单元的扫描位置延伸，另一方面在该测量刻度的刻度线的方向上定向。平面在刻度线方向上的走向可等同于垂直于相应的测量刻度的灵敏度矢量的走向的方向。测量刻度的灵敏度矢量在此给出如下运动方向，在该运动方向上从中推导出的测量信号在每个经过的单位长度上最快地变化。与之相应地，平面在这样的方向上延伸，在该方向上，从中推导出的测量信号在每个经过的单位长度上最小地改变，即与位置相关的调制最小。