JP2648740B2 - 増分式位置測定系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一方の物体に固定さ
れた目盛ホルダーの目盛を走査して前記相対位置を表す
互いに位相のずれた走査信号を発生するため他方の物体
に固定された走査装置、および前記走査信号の相対位置
情報を利用して処理行う外部装置の外部計数器に前記相
対位置情報として走査信号に対応する矩形波信号を供給
する評価装置を備え、主電源と非常用電源から給電を受
け、二つの物体の相対位置を測定する増分式位置測定系
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の位置測定系は、特に加工すべき
品物に対して工具の相対位置を測定する数値制御部と
か、座標測定装置に使用されている。

【０００３】増分式測長装置あるいは測角装置では、格
子状の増分式測定目盛を走査装置で走査し、周期的なア
ナログ信号を発生させている。これ等のアナログ信号か
ら、矩形波信号が形成され、これ等の矩形波信号が可逆
計数器に導入される。計数状態が測定すべき物体の相対
位置を与える。電源が故障した場合、計数状態とその時
の相対位置が失われる。

【０００４】従来の技術では、電源の故障した後、その
絶対位置が既知である基準マークを使用する必要があ
る。これ等の基準マークを通過すると、可逆計数器が所
定にセットされ、測定を新たに始めることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、乱
れに強く、電流の消費を少なくして動作し、主電源が故
障した後、測定すべき物体間の相対位置を正確に早く出
力させることができる増分式位置測定系を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、一方の物体に固定された目盛ホルダーの目盛を
走査して前記相対位置を表す互いに位相のずれた走査信
号Ｓ１，Ｓ２を発生するため他方の物体に固定された走
査装置１，および前記走査信号Ｓ１，Ｓ２の相対位置情
報を利用して処理行う外部装置８の外部計数器１４に前
記相対位置情報として走査信号Ｓ１，Ｓ２に対応する矩
形波信号Ｓ１２，Ｓ１３を供給する評価装置２を備え、
主電源５と非常用電源６から給電を受け、二つの物体の
相対位置を測定する増分式位置測定系にあって、前記走
査信号Ｓ１，Ｓ２から計数信号Ｓ３，Ｓ４を発生する方
向識別器３，計数信号Ｓ３，Ｓ４を符号通りに計数する
絶対値計数器４，模写用計数信号Ｓ７，Ｓ８を発生する
パルス発生器１０，模写用計数信号Ｓ７，Ｓ８をパルス
発生器１０から受け取り前記矩形波信号Ｓ１２，Ｓ１３
に対応する再生計数信号を出力する追従計数器１１，絶
対値計数器４と追従計数器１１の計数状態を比較し、両
者が一致するまでパルス発生器１０に模写用計数信号Ｓ
７，Ｓ８を出力させる比較器１２，および主電源５の電
圧を監視する監視装置７を有し、この電圧が所定値以下
の時、非常用電源６から少なくとも走査装置１，方向識
別器３および絶対計数器４に給電を行う機能構成要素、
が評価装置２の中に設けてあることによって解決されて
いる。

【０００７】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。

【０００８】

【実施例】以下、この発明を実施例を示す図面に基づき
より詳しく説明する。

【０００９】図１には、目盛板の目盛を走査するそれ自
体公知の走査装置１が模式的に示してある。この走査装
置１は互いに９０°位相のずれた二つのアナログ信号Ｓ
１，Ｓ２を評価装置２に出力する。測定すべき二つの物
体の間の移動方向に応じて、方向識別器３の中で位相の
ずれた二つの走査信号Ｓ１，Ｓ２から計数信号Ｓ３，Ｓ
４が形成される。

【００１０】更に、評価装置２には絶対値計数器４があ
り、この計数器に計数信号Ｓ３，Ｓ４が絶えず導入され
る。絶対値計数器４，方向識別器３および走査装置１は
常時給電されている。この給電は、例えば特に倹約され
て周期的に行われている。この連続給電により絶対値計
数器４の計数状態が何時も実際の相対位置に対応し、必
要な場合、出力されることを保証する。

【００１１】給電電源は主電源５と非常用電源６で構成
されている。両方の電源５と６は監視装置７に接続し、
この監視装置７は常時主電源５の電圧レベルを監視して
いる。電圧レベルが所定値以下になると、主電源５から
非常用電源６に切り換わる。主電源５は、例えば数値制
御部８に組み込んであり、非常用電源６はバッテリー
か、あるいは貯蔵コンデンサであってもよい。非常用電
源６は、図示する例の場合、同じように数値制御部８に
含まれている。

【００１２】種々の動作様式に関してこの増分式位置測
定系の他の構成を説明する。

【００１３】Ａ）正常運転 正常運転は、主電源５が動作していて、電圧レベルが所
定の値以上であることを意味する。監視装置７は正常動
作を認識して、制御論理回路９に表示信号Ｓ５を出力す
る。制御論理回路９は制御信号Ｓ６を介してパルス発生
器１０を動作させる。このパルス発生器１０は絶対値計
数器４の計数状態に応じて、方向に依存する計数信号Ｓ
７，Ｓ８を追従計数器１１に出力する。絶対値計数器４
と追従計数器１１の計数状態は、比較器１２により連続
的に互いに比較される。そして、この比較器１２は制御
信号Ｓ９により両方の計数状態が等しくなるまで、計数
信号Ｓ７，Ｓ８を可逆計数パルスにして追従計数器１１
に供給させる。

【００１４】この追従計数器１１には、導入する計数信
号Ｓ７，Ｓ８に応じて追従計数器の出力信号Ｓ１０，Ｓ
１１を互いに位相の９０°ずれた矩形波信号Ｓ１２，Ｓ
１３に変換する変換装置１３が後置されている。この矩
形波信号Ｓ１２，Ｓ１３は評価装置２の出力端に出力
し、図示している例では、数値制御部８に導入され、外
部計数器１４中で方向に応じて計数される。前記変換装
置１３はパルス発生器１０にも後続していて、計数信号
Ｓ７，Ｓ８から互いに９０°位相のずれた二つの矩形波
信号Ｓ１２，Ｓ１３を形成する。

【００１５】正常運転では、増分式位置測定系の全ての
構成要素に給電を行う必要があることが分かる。

【００１６】絶対値計数器４の計数状態が零の場合に
は、この絶対値計数器４から零信号Ｓ２１が制御論理回
路９に導入され、基準信号Ｓ１８が同時に現れると、零
パルス信号Ｓ１５が評価装置２から外部付属計数器１４
に導入される。この外部付属計数器はそれに基づき所定
値にセットされる。

【００１７】Ｂ） 非常運転 非常運転は、主電源５の電圧レベルが所定値以下になる
ことを意味する。この状態では、少なくとも走査装置
１，方向識別器３，絶対値計数器４，監視装置７および
制御論理回路９に給電が行われる。監視装置７は表示信
号Ｓ５を制御論理回路９に出力する。この論理回路は制
御信号Ｓ６を介してパルス発生器１０を止める。前記表
示信号Ｓ５はパルス発生器１０にも直接導入でき、この
パルス発生器を止めることができる。非常運転では評価
装置２の出力端に矩形波信号Ｓ１２，Ｓ１３が出力しな
い。

【００１８】Ｃ） 主電源の再供給 監視装置７により主電源５の電圧が再び所定の電圧レベ
ルに達した場合、あるいはそれ以上になったことが認識
されると、非常運転から正常運転に切り換わる。この場
合、以下の過程が行われる。 −監視装置７が表示信号Ｓ５を制御論理回路９に供給す
る −制御論理回路９はリセット信号Ｓ１４を追従計数器１
１に出力し、この後続計数器はそれにより０にリセット
される −合成されて生じた零パルス信号Ｓ１５を評価装置２か
ら数値制御部８の外部付属計数器１４に出力し、この外
部付属計数器１４が一定値にセットされる −パルス発生器１０が作動し、追従計数器１１が始動す
る −比較器１２が絶対値計数器４と追従計数器１１の間の
同一状態を確認するまで、互いに９０゜位相のずれた矩
形波信号Ｓ１２，Ｓ１３を評価装置２から外部付属計数
器１４に出力する。

【００１９】この増分式位置測定系を用いると、特に簡
単に任意の位置で絶対零位置にセットできる。例えば、
目盛ホルダーとして多数の基準マークを備えた測長目盛
板を使用すると、任意の基準マークに絶対零位置を対応
させることができる。これには、選択された基準マーク
を読み取ると、絶対値計数器４と追従計数器１１がリセ
ット信号Ｓ１６で零にセットされる。基準マークの選択
は、論理制御回路９に参照信号Ｓ１７が入力し、この参
照信号Ｓ１７が基準信号Ｓ１８と論理アンドで結合する
ことにより行われる。参照信号Ｓ１７は主に基準マーク
の縁部分を検知して生じる。リセット信号Ｓ１６は、参
照信号Ｓ１７と基準信号Ｓ１８が同時に制御論理回路９
に入力した時のみ出力する。

【００２０】数値制御部８の外部付属計数器１４は、セ
ットされた時、または絶対零位置を検出した時、一定値
にセットされ、この一定値は主として零でもある。しか
し、この値は、数値制御部８の絶対零位置が位置測定系
の絶対零位置に一致しない場合、零からずれてもよい。

【００２１】同じ方法は、基準マークを備えた目盛円板
を走査する場合にも利用できる。ここでは、基準マーク
は一定数の回転後、参照信号Ｓ１７が現れた場合、絶対
零位置として確認される。

【００２２】絶対値計数器４は、主として二つの計数器
で構成されている。回転角度変換器（ロータリーエンコ
ーダ）を位置測定系として使用する場合、回転数を検出
する計数器と一回転内の位置を検出する計数器とが装備
されている。測長測定系の場合には、第一計数器で基準
マークの数を、また第二計数器でこれ等の基準マーク間
の位置を検出することができる。

【００２３】表示信号Ｓ５で動作様式が監視装置７から
制御論理回路９に通報されることは既に詳しく説明し
た。監視装置７が非常運転を検知すれば、制御論理回路
９と評価装置２により準備信号Ｓ１９が数値制御部８に
導入される。位相のずれた矩形波信号Ｓ１２，Ｓ１３を
受信する準備状態が生じると、この数値制御部８または
外部付属計数器１４も同じように準備信号Ｓ２０を評価
装置２に通報する。準備信号Ｓ１９とＳ２０が生じ、両
方の準備信号Ｓ１９とＳ２０が一つの信号導線に生じる
時のみ、正常運転に切り換わると、特に有利である。従
って、この信号導線は、例えばオープンコレクター回路
で双方向に行われる。

【００２４】

【発明の効果】この発明で得られる利点は、特に主電源
が故障した後でも、相対位置が正確に再現でき、簡単な
手段により計数状態にして外部ユニットに出力できる点
にある。従って、外部ユニットのインターフェースを単
純に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による実施例のブロック回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 走査装置 ２ 評価装置 ３ 方向識別器 ４ 絶対値計数器 ５ 主電源 ６ 非常用電源 ７ 監視装置 ８ 数値制御部 ９ 制御論理回路 １０ パルス発生器 １１ 追従計数器 １２ 比較器 １３ 変換装置 １４ 外部計数器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シモン・グラフ ドイツ連邦共和国、ブルクキルヒエン、 プラッテンベルク、61 (56)参考文献 特開 昭61−120903（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−184409（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−165217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−286715（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−8513（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−293123（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−238318（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−45590（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−237415（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−48303（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−46822（ＪＰ，Ｕ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の物体に固定された目盛ホルダーの
   目盛を走査して前記相対位置を表す互いに位相のずれた
   走査信号（Ｓ１，Ｓ２）を発生するため他方の物体に固
   定された走査装置（１），および 前記走査信号（Ｓ１，Ｓ２）の相対位置情報を利用して
   処理行う外部装置（８）の外部計数器（１４）に前記相
   対位置情報として走査信号（Ｓ１，Ｓ２）に対応する矩
   形波信号（Ｓ１２，Ｓ１３）を供給する評価装置（２）
   を備え、 主電源（５）と非常用電源（６）から給電を受け、 二つの物体の相対位置を測定する増分式位置測定系にお
   いて、 前記走査信号（Ｓ１，Ｓ２）から計数信号（Ｓ３，Ｓ
   ４）を発生する方向識別器（３）， 計数信号（Ｓ３，Ｓ４）を符号通りに計数する絶対値計
   数器（４）， 模写用計数信号（Ｓ７，Ｓ８）を発生するパルス発生器
   （１０）， 模写用計数信号（Ｓ７，Ｓ８）をパルス発生器（１０）
   から受け取り前記矩形波信号（Ｓ１２，Ｓ１３）に対応
   する再生計数信号を出力する追従計数器（１１）， 絶対値計数器（４）と追従計数器（１１）の計数状態を
   比較し、両者が一致するまでパルス発生器（１０）に模
   写用計数信号（Ｓ７，Ｓ８）を出力させる比較器（１
   ２），および 主電源（５）の電圧を監視する監視装置（７）を有し、
   この電圧が所定値以下の時、非常用電源（６）から少な
   くとも走査装置（１），方向識別器（３）および絶対計
   数器（４）に給電を行う機能構成要素、 が評価装置（２）の中に設けてあることを特徴とする増
   分式位置測定系。
2. 【請求項２】 評価装置（２）の矩形波信号（Ｓ１２，
   Ｓ１３）は主電源（５）が正常時に外部装置（８）に導
   入されることを特徴とする請求項１に記載の増分式位置
   測定系。
3. 【請求項３】 更に、外部装置（８）で信号の受信と処
   理が行える状態であることを示す準備信号（Ｓ２０）が
   外部装置（８）から評価装置（２）に入力すると、非常
   運転に切り換わり、その場合、外部付属計数器（１４）
   に矩形波信号（Ｓ１２，Ｓ１３）が導入されることを特
   徴とする請求項１または２に記載の増分式位置測定装
   置。
4. 【請求項４】 非常運転から正規運転への切換は、主電
   源（５）が所定の電圧値に再び達したか、あるいはこの
   電圧値を越えたかを監視装置（７）が確認した時に行わ
   れ、切換後パルス発生器（１０）が計数信号（Ｓ７，Ｓ
   ８）を追従計数器（１１）と絶対値計数器（４）の間の
   比較結果に応じて追従計数器（１１）に出力し、前記計
   数信号（Ｓ７，Ｓ８）あるいは追従計数器（１１）の出
   力信号（Ｓ１０，Ｓ１１）が、互いに９０°位相のずれ
   た矩形波信号（Ｓ１２，Ｓ１３）を形成するため、変換
   装置（１３）に導入されることを特徴とする請求項１〜
   ３の何ずれか１項に記載の増分式位置測定装置。
5. 【請求項５】 評価装置（２）が制御論理回路（９）を
   有し、この制御論理回路に表示信号（Ｓ５）が監視装置
   （７）から導入され、前記表示信号は正規運転か非常運
   転に切り換えられたかを表示し、非常運転から正規運転
   への切換を確認した場合、追従計数器（１１）にリセッ
   トするためのリセット信号（Ｓ１４）を導入し、バルス
   発生器（１０）が制御信号（Ｓ６）で作動することを特
   徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の増分式位置
   測定装置。
6. 【請求項６】 制御論理回路（９）に目盛ホルダーの基
   準マークで発生し、計数器を所定値にセットする基準信
   号（Ｓ１８）と、基準マークのうちの一つを選択する時
   に使用される参照信号（Ｓ１７）とを導入し、基準信号
   （Ｓ１８）と参照信号（Ｓ１７）が同時に生じたら、絶
   対値計数器（４）と追従計数器（１１）をリセットする
   リセット信号（Ｓ１６）が出力することを特徴とする請
   求項１〜５の何れか１項に記載の増分式位置測定装置。
7. 【請求項７】 基準信号（Ｓ１８）と参照信号（Ｓ１
   ７）が同時に生じた場合、零パルス信号（Ｓ１５）が評
   価装置（２）から出力し、この零パルス信号（Ｓ１５）
   が外部付属計数器（１４）に導入され、それにより所定
   値にセットされることを特徴とする請求項６に記載の増
   分式位置測定装置。
8. 【請求項８】 評価装置（１）に走査装置（１）の基準
   信号（Ｓ１８）が出力し、同時に絶対値計数器（４）が
   計数状態零の時、評価装置（２）の出力端に外部計数器
   （１４）をセットする零パルス信号（Ｓ１５）が出力す
   ることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の
   増分式位置測定装置。
9. 【請求項９】 外部付属計数器（１４）が数値制御部
   （８）に付属し、この数値制御部（８）に評価装置
   （２）から準備信号（Ｓ１９）が導入され、この準備信
   号は非常運転あるいは正規運転であるかを通報すること
   を特徴とする請求項７または８に記載の増分式位置測定
   装置。
10. 【請求項１０】 非常運転の後、主電源（５）の電圧が
    再び所定電圧レベルに達し、更に準備信号（Ｓ２０）が
    外部装置（８）から供給されたことを確認した後、以下
    の過程が行われる、即ち ａ）監視装置（７）が制御論理回路（９）に表示信号
    （Ｓ５）を出力し、 ｂ）制御論理回路（９）が追従計数器（１１）にリセッ
    ト信号（Ｓ１４）を出力してこの計数器を零に設定し、 ｃ）零パルス信号（Ｓ１５）を評価装置（２）から外部
    付属計数器（１４）に出力し、 ｄ）パルス発生器（１０）を作動させて追従計数器（１
    １）を始動させ、 ｅ）追従計数器（１１）の計数状態が絶対値計数器
    （４）の計数状態になるまで、互いに９０°位相のずれ
    た二つの矩形波信号（Ｓ１２，Ｓ１３）を形成する、 ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の増
    分式位置測定装 置。