JP6373717B2 - エンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の測定方向に沿った少なくとも２つの物体の相対位置を測定するためのエンコーダに関する。この場合、その測定方向は、直線方向又は湾曲方向にされ得る。

当該エンコーダは、１つの走査器によって走査すべきスケール本体を有する。このスケール本体は、測定方向に沿って前後して配置された複数の、すなわち少なくとも２つの、測定方向にそれぞれ１つの所定の長さを有し且つ１つの絶対コードを有するコードトラックを備える。さらに、このスケール本体は、１つの追加コードを有する。当該複数のコードトラックのうちのどのコードトラックが、もう１つの走査器によって実際に検出されるのかが、この走査器を用いて当該追加コードを走査することによって特定可能である。

上記の絶対コードを有する複数のコードトラックとは、当該それぞれのコードトラックに対する１つの走査器の位置が、この走査器による当該コードトラックの走査時に、当該走査で得られる位置値によって直接に検出可能であるそれぞれ１つのコードトラックを意味する。このことは、絶対コードを有するコードトラックと、割り当てられた測定目盛に対するこの走査器の実際の位置の変化だけがインクリメンタルトラックを走査することによって検出可能であるこのインクリメンタルトラックとを区別する。それ故に、当該区別から、当該割り当てられた測定目盛に対するこの走査器の実際の位置を測定できるようにするためには、インクリメンタルトラックを走査することによって検出された位置の変化が、基準値に関連付けられる必要がある。

インクリメンタル測定目盛が、例えば複数のコード要素の周期的な配置として、任意の長さで製造可能である一方で、絶対コードトラックの測定方向に達成可能な最大長さは、−使用される当該コードに応じて−制限され得る。走査可能な測定領域が制限されているコードの例は、疑似ランダムコード（「Ｐｓｅｕｄｏ Ｒａｎｄｏｍ Ｃｏｄｅ」又はＰＲＣ）である。絶対コードを有する１つのコードトラックとして少なくとも測定方向に沿って構成されているスケール本体の測定領域を拡張するため、当該複数のコードトラックをその測定方向に沿って前後して配置することが公知である。この場合、当該個々のコードトラックはそれぞれ、特に同じ長さ及び同じコード構成、すなわち一致するシーケンスの複数のコード要素を有し得る。

一致する複数の、絶対コードを有するコードトラックの当該前後する配置では、当該前後して配置された複数のコードトラックのうちのどのコードトラックが、付設された走査器によって正しく検出されるかをその都度確認できるようにするため、冒頭で述べた追加コードが必要である。

このため、測定方向に沿って前後して配置された複数の、絶対コードを有するコードトラックを有するスケール本体に並べて、追加コードとして、つまり当該複数のコードトラックの横に並べて且つ当該測定方向に対して平行に延在する追加の複数のトラックとして、もう１つのコードをさらに配置することが、特開２００７−７１７３２から公知である。これらのコードトラック及びこの追加コードは、光電式に走査可能である。このことは、スケール本体の（当該測定方向に対して垂直方向の）幅が、これらのコードトラックに対して平行に配置されたその他のトラックによって拡張されることを意味する。その結果、当該エンコーダに対応する必要空間が増大する。

特開２００７−７１７３２号公報

本発明の課題は、冒頭で述べた種類のエンコーダをさらに改良することにある。

本発明によれば、この課題は、請求項１に記載の特徴を有するエンコーダを提供することによって解決される。

したがって、当該エンコーダによれば、スケール本体の前後して配置された複数のコードトラックと、これらのコードトラックから独立して形成された追加コードとが、互いに重なるように、当該コードトラックと当該追加コードとが配置されている。この場合、一方では当該前者のコードトラックと、他方では当該追加コードとは、異なる走査原理にしたがって走査する必要である。すなわち、当該コードトラックは、光電走査原理にしたがって走査される必要があり、当該追加コードは、磁気走査原理、電磁誘導走査原理又は静電容量走査原理にしたがって走査される必要がある。

一方ではスケール本体のコードトラックと、他方では追加コードとが、互いに重なるとは、これらのコードトラックとこの追加コードとが、−従来の技術のように−単純に並んで配置されているのではなくて、測定方向に対して垂直方向に且つ測定方向に少なくとも部分的に重なり合って配置されていることを意味する。したがって、これらのコードトラックとこの追加コードとの重なり合った配置が、以下のように規定される：
これらのコードトラックとこの追加コードとがそれぞれ、１つの測定面を有する。この測定面は、当該それぞれのコードトラック又は当該追加コードが走査可能である測定方向と、当該それぞれのコードトラック又は当該追加コードの複数のコード要素がこの測定方向に対して横方向に延在する（この測定方向に対して垂直方向に延在する）第２方向とにわたって延在される。したがって、重なるとは、当該それぞれの側底面に対して（局所的に）垂直方向に延在する１つの直線が、当該コードトラックと当該追加コードとの双方と交差することを意味する。

この場合、本発明の解決手段は、完全な重なりを必ずしも必要としない。すなわち、前後して配置された複数のコードトラックによって形成される測定面に対して垂直方向に延在する直線が、追加コードとも必ず交差する必要はない。つまり、基本的には、部分的に重なることで十分である。

一方では測定方向に前後して配置された複数のコードトラックと他方では追加コードとの間の、本発明にしたがって提供される重なり部分は、当該コードトラックのコード要素又は当該追加コードから広がる測定面に沿った配置の横方向の延在部分が、当該重なり部分によって最小限にされ得るという利点をもたらす。しかしながら、同時に、当該重なり部分に起因して、追加コードの存在が、コードトラックの走査時にその測定値に影響を及ぼし得、コードトラックの存在が、追加コードの走査時にその測定値に影響を及ぼし得るという困難な問題が存在する。

本発明によれば、この困難な課題は、一方ではコードトラックと、他方では追加コードとが、物理的に異なる走査原理によって走査されることによって除去される。

したがって、当該スケール本体のコードトラックは、光電走査原理にしたがって走査するために構成されている（非常に高い位置分解能が、この光電走査原理によって達成され得る）。このとき、当該個々のコードトラックを形成する複数のコード要素が、例えば、測定方向に前後して配置された複数の目盛線と、これらの目盛線間に存在する複数のギャップとから構成される。これらの目盛線は、付設された走査器の光源によって走査され得る。この場合、その後に、当該走査時に生成された（当該それぞれのコードトラックによって変調された）光信号が、電気信号に変換される。当該コードトラックを走査するための走査器が、少なくとも１つの光源及び１つの光電検出器を有する。

当該追加コードは、磁気原理、電磁誘導原理又は静電容量原理にしたがって走査するために構成されている。この追加コードは、例えば、測定方向に沿って前後して配置された複数の、異なる磁化の領域を有する。これらの領域はそれぞれ、１つのコードパターンを規定する。当該１つのコードパターンは、複数のコードトラックのうちのどのコードトラックが、当該コードトラックを走査するために設けられている走査器によって実際に検出されるかを示す情報を有する。当該追加コードを走査するためのこの走査器は、磁気走査原理では少なくとも１つの磁場検出器を有し、電磁誘導走査原理では１つの検出器コイルを有し、静電容量走査原理ではこのために適合された１つの検出器を有する。

したがって、当該複数のコードトラックが、光電走査原理にしたがって走査可能であるというこれらのコードトラックの構成には、１つのコードトラックの長さ内で、非常に正確な位置測定が、可能な限り多くの異なる絶対位置で可能になるという利点がある。複数のコードトラックだけが、追加コードによって互いに識別可能であればよいので、この追加コードは、磁気原理、電磁誘導原理又は静電容量原理にしたがって構成されている。

互いに重なる２つの測定目盛、−すなわち一方では測定方向に前後して配置された複数のコードトラックと、他方では追加コードと−を走査するために、物理的に異なる２つの走査原理を使用することによって、上記の２つの測定目盛のうちのそれぞれ一方の測定目盛を走査することによって実行された位置測定が、その測定目盛に重なるそれぞれ他方の測定目盛の存在によって影響を受けないことが達成され得る。

したがって、本発明の１つの実施の形態では、一方では当該（それぞれの）測定方向に沿って前後して配置されたコードトラックと、他方では当該追加コードとが、互いに重なって（重なり合って）、例えばスチールストリップのような、共通のキャリア上に被覆され得る。この場合、当該キャリアは、好ましくは測定方向に沿って測定領域の全体にわたって一体的に延在する。別の実施の形態によれば、１つの固有のキャリアが、前後して配置されたそれぞれのコードトラックに割り当てられ得る。当該１つの固有のキャリアはそれぞれ、１つの追加コードをさらに支持する。（それぞれ等しいコードを有する）当該個々のコードトラックが、この追加コードによって識別可能である。このとき、当該個々のキャリアが、スケール本体を形成するために一緒に統合されて互いに結合される。

本発明の構成によれば、当該個々のコードトラックがそれぞれ、測定方向に同じ長さを有し、当該個々のコードトラックがそれぞれ、測定方向に、特に同じ構成、すなわちそれぞれ同じシーケンスの複数のコード要素を有する。

測定方向に前後して配置された当該複数のコードトラックの絶対コードが、例えば疑似ランダムコード（「Ｐｓｅｕｄｏ Ｒａｎｄｏｍ Ｃｏｄｅ」又はＰＲＣ）によって規定され得る。

本発明のその他の構成によれば、前後して配置された個々のコードトラックが、追加コードによって識別可能であるだけではなくて、それぞれ１つのコードトラックの開始及び終了もさらに識別され得るように、この追加コードが構成され得る。すなわち、この追加コードのコードパターンが、それぞれ１つのコードトラックの長さに沿って測定方向に少なくとも一回変化する。これにより、当該コードトラックに対するこの追加コードの公差による（僅かな）ずれでも、どのコードトラックが、付設された走査器によって実際に走査されるかがその都度一義的に確認可能であることが達成され得る。

当該追加コードが、測定方向に延在する異なるコードパターンのシーケンスによって形成されると、このことは、この追加コードのそれぞれ１つのコードトラックの開始に対するコードパターンと、この追加コードのそのコードトラックの終了に対するコードパターンとが異なることを実際には意味する。測定方向に沿ったこの追加コードの個々のコードパターンが、当該測定方向に沿った複数のコードトラックの長さより短いことによって、当該識別は、簡単に実行され得る。当該測定方向に沿ったこの追加コードの１つのコードパターンの延在部分がそれぞれ、それぞれ１つのコードトラックの長さの半分であるときの構成が、特に簡単である。

前後して配置された複数のコードトラックを有するスケール本体とこのスケール本体に重なっている追加コードと付設された走査装置との一部分の概略図である。 図１Ａによる配置の断面図である。 図１Ａ及び１Ｂに基づく配置を用いた位置測定の概略図である。 図２と同様な図であるものの、スケール本体のコードトラックと追加コードとの間の起こり得るずれを含んでいる。 スケール本体の前後して配置されたコードトラックと追加コードとの間のずれによる測定誤差を回避するための、図２と異なる図である。

図１Ａ及び１Ｂは、スケール本体１の一部分を概略的に示す。このスケール本体１は、測定方向ｘに沿って前後して配置された複数（少なくとも２つ）の、絶対コードを有するコードトラックを備えなければならない。当該個々のコードトラックはそれぞれ、コード要素１１，１２を有する。これらのコード要素１１，１２は、測定方向ｘと別の方向ｙとにわたって広がる（ここでは、測定平面としての）測定面内に延在し、且つ、これらのコード要素１１，１２は、測定方向ｘに沿って前後して配置されている。

これらのコード要素１１，１２は、例えば、複数の（異なる幅の）目盛線間に存在する複数の（異なる幅の）ギャップを伴うこれらの目盛線によって形成され得、走査器を用いた光電式走査のために設けられ得る。

したがって、具体的には、絶対位置情報が、付設された走査器を用いて当該個々のコード要素１１，１２を走査することによって生成され得るように、当該個々のコード要素１１，１２は、配置されていて且つ構成されている。すなわち、スケール本体１に対する当該走査器の位置が、付設された走査器を用いて測定方向ｘに沿ってこのスケール本体１の特定の位置を走査することによって測定方向ｘに沿って直接に測定され得る。
このため、当該コード要素１１，１２は、当該個々のコード要素１１，１２の、測定方向ｘに沿って異なる大きさを有する非周期的な構造を形成する。当該１つのコードトラックが、例えば疑似ランダムコード（「Ｐｓｅｕｄｏ Ｒａｎｄｏｍ Ｃｏｄｅ」又はＰＲＣ）によって生成され得る。

この場合、しかしながら、絶対コードを有する当該コードトラックの長さが限定されているという問題がある。すなわち、限定された測定領域だけが、ＰＲＣシーケンス又はこれと同様なコードに基づくスケール本体によって絶対コード化可能である。

当該長さ制限を克服するため、複数のコードトラックが、上記測定方向に沿って前後して配置される。この場合、一般に、これらのコードトラックはそれぞれ、同じ長さと同じコード構造とを有する。すなわち、当該個々のコードトラックはそれぞれ、複数のコード要素の一致するシーケンスから構成される。

絶対位置情報を有する位置値を、当該スケール本体を走査することによって生成できるようにするためには、前後して配置された複数の（一致する）コードトラックのうちのどのコードトラックが、付設されている走査器によって実際に検出されるかを、当該スケール本体の走査時に確認可能であることが必要である。図１Ａによれば、追加コード２が、当該確認のために使用される。この追加コード２は、測定方向ｘに沿って配置された複数のコードパターン２１，２２を規定する。

これらのコードパターンを規定するため、当該追加コード２は、測定方向ｘに沿って延在し且つこの測定方向に対して垂直方向に（スケール本体１から広がる測定面に沿って）それぞれ並んで配置された複数の、ここでは６つの部分トラック２１０，２２０，２３０，２４０，２５０及び２６０を有する。

この実施の形態では、追加コード２が、磁化コードとして構成されている。これに応じて、当該部分トラック２１０〜２６０の各々が、１つの磁化部分トラックとして形成されている。この場合、それぞれ１つの部分トラック２１０〜２６０の磁化が、測定方向ｘに沿って（磁化方向を変えることによって）２つの可能な磁化間で交互に反転され得る（バイナリ磁化コード）。当該バイナリコードは、例えばグレイコードとして構成され得る。

（この実施の形態ではバイナリ磁化コードによって）追加コード２を走査するため、例えば、ホールセンサ又はＡＭＲセンサ、ＰＭＲセンサ若しくはＧＭＲセンサのような磁気センサが設けられ得る。一般には、磁化コードの走査が、追加コード２に付設された走査器によって可能になるように、当該走査器が公知の方式で構成されている。

当該追加コード２は、測定方向ｘの各位置ｘ_ｉで特定のコードパターンを規定する。図１Ａに示された磁化コードの場合には、この特定のコードパターンは、測定方向ｘの該当する位置ｘ_ｉに対する個々の部分トラック２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０の磁化方向によって与えられている。バイナリ磁化コードとしてそれぞれ２つの異なる磁化を呈し得る、並んで配置された６つの部分トラック２１０〜２６０では、全部で２^６＝６４通りの異なるコードパターンが生成され得る。

並列に延在するｍ個の、（例えば、２つの可能な異なる磁化方向に応じて）それぞれ１つのバイナリコードを有する部分トラックによって形成されている追加コードに対しては、 最大で２^ｍ個の異なるコードパターンが、当該追加コードによって生成され得ることが一般に成立する。したがって、それぞれのコードトラックが、当該追加コードの全部で２^ｍ通りのコードパターンのうちの１つのコードパターンに割り当てられることによって、２^ｍ通りの、すなわちこの実施の形態ではｍ＝６のときに全体で６４通りの、測定方向ｘに前後して配置されたコードトラックが、基本的に互いに識別され得る。

しかしながら、実際には、以下に図３及び４に基づいて示すように、コードトラックに対する追加コードの起こり得るずれによる誤差が、同時に排除されなければならない場合は、当該コードトラックが、この追加コードのコードパターンによってほとんど識別され得ない。

特に図１Ａの一部分では、１つの部分トラック２１０の磁化が、矢印Ｗによって示された変化地点で第１磁化２１１から第２磁化２１２に変化する。これに対して、その他の全ての部分トラック２２０，２３０，２４０，２５０及び２６０はそれぞれ、図１Ａに示された追加コード２の一部分内で一定の磁化２２１，２３１，２４１，２５２又は２６１を一貫して有する。

したがって、当該追加コード２は、図１Ａに示された一部分内に測定方向ｘに沿って変化地点Ｗの両側に２つの異なるコードパターン２１及び２２を得る。

これに応じて、より多くのコードパターン、すなわち全部で２^６＝６４通りの異なるコードパターンが、追加コード２のその他の部分トラック２２０，２３０，２４０，２５０，２６０の磁化も（２進法で）変化させることによって生成され得る。

特に、図１Ｂの横断面図を伴う図１Ａの概略図によって分かるように、スケール本体１が、追加コード２に重なる。すなわち、スケール本体１と追加コード２とが、方向ｚに沿ってこのスケール本体１から広がる測定面に対して垂直方向に重なり合って配置されている。

この場合、当該測定面（ｘｙ平面）に対して垂直方向に、すなわちｚ軸に沿って延在する任意の局所の、スケール本体１に交差する直線が、同時に追加コード２にも交差するので、完全な重なりが重要である。この完全な重なりの代わりに、個々の場合の要求に応じて、スケール本体１と追加コード２との間の一部だけの重なりが提供されてもよい。

この場合、スケール本体１と追加コード２とが、共通のキャリアＴ上に配置されていることが、図１Ｂによって分かる。このキャリアＴは、スチールストリップでもよい。このスチールストリップは、スケール本体１の前面にわたって測定方向ｘに（一体的に）延在し得る。約１３ｍｍの幅（ｙ方向の延在部分）を有する通常のスチールストリップでは、追加コード２の個々の部分トラック２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０がそれぞれ、２ｍｍまでの幅にできる。

この代わりに、複数の個別キャリアが設けられてもよい。個々のキャリアの、測定方向ｘの延在部分がそれぞれ、この方向のスケール本体１の延在部分に一致し、当該個々のキャリアが、スケール本体１（及び付設される追加コード２）を形成するために互いに結合される。

さらに、この実施の形態では、（アブソリュートコードで目盛付けされた）スケール本体１のほかに、インクリメンタル目盛３が（オプションとして）さらに設けられていることが、図１Ａによって分かる。このインクリメンタル目盛３は、測定方向ｘに沿ってスケール本体１に並んで延在し、且つ、このインクリメンタル目盛３は、同様に追加コード２に重なり合う。ここでは、このインクリメンタル目盛３は、−スケール本体１と同様に−光電式に走査可能な測定目盛として構成されている。つまり、このインクリメンタル目盛３は、周期的に前後して配置された複数の目盛線３１と、これらの目盛線３１の間に存在するギャップ３１とを測定方向ｘに沿って有する。

この場合、スケール本体１と追加コード２とが、物理的に異なる走査原理にしたがって、すなわち一方では光電走査原理によって、他方では磁気走査原理にしたがって走査する必要があるので、対応する測定目盛１又は２を走査するために提供される走査原理にしたがってそれぞれ稼働する異なる走査器が、一方ではスケール本体１と他方では追加コード２とを走査するために使用される。当該付設されるそれぞれの走査器を用いたスケール本体１と追加コード２との走査による位置測定では、（測定方向ｘに沿って前後して配置された複数のコードトラックから構成される）スケール本体１のどの領域が、走査時に実際に検出されるかが、追加コード２を走査することによってその都度確認可能であるように、このスケール本体１とこの追加コード２とに対する当該２つの走査器の相対移動が調整される必要がある。このため、特に、当該２つの走査器を、例えば１つの走査ヘッドとして１つの走査装置に統合することが提唱され得る。

この実施の形態では、スケール本体１とこのスケール本体１に重なっている追加コード２とが当該走査装置４によって走査され得るこの走査装置４は、特に走査ヘッドとして図１Ａ及び１Ｂにそれぞれ大まかな形で一緒に示されている。

当該走査装置４は、２つの走査器４１，４２を有する。これらの走査器４１，４２のうちの一方の走査器４１は、スケール本体１、特にこのスケール本体の前後して配置された複数のコードトラックを走査するために使用され、これらの走査器４１，４２のうちの他方の走査器４２は、追加コード２を走査するために設けられている。さらに、当該第１走査器４１は、スケール本体１の隣に配置されたインクリメンタル目盛３を走査するためにも使用される。

当該２つの走査器４１，４２が、その稼働中に測定方向ｘに沿ってスケール本体１と追加コード２とに対して一緒に相対移動されるように、当該２つの走査器４１，４２は、１つの走査装置４又は特に１つの走査ヘッドに統合されている。当該相対移動の方向が、走査装置４に対して対応する二重矢印Ｐによって示されている。

したがって、当該２つの走査器４１，４２は、一方ではスケール本体１と他方では追加コード２とを走査するために物理的に異なる走査原理にしたがって構成されている。この実施の形態では、第１走査器４１は、スケール本体１を走査するために光電走査原理にしたがって設けられていて、したがって、その他の走査器４２は、追加コード２を走査するために磁気走査原理にしたがって構成されている。

当該第１走査器４１は、スケール本体１の前後して配置された複数のコートトラックを走査するために（光電）検出器４１１を有する。さらに、対応する検出器４１２が、インクリメンタル目盛３を走査するために設けられている。

当該その他の走査器４２は、追加コード２を走査するために複数の検出器４２１〜４２６を有する。したがって、この実施の形態では、当該その他の走査器４２のそれぞれ１つの対応する検出器４２１，４２２，４２３，４２４，４２５又は４２６が、追加コード２の部分トラック２１０，２２０，２３０，２４０，２５０及び２６０の各々に割り当てられている。

図２は、スケール本体が前後して配置された複数のコードトラックを有し、このスケール本体が追加コードに重なる当該スケール本体を使用する、図１Ａ及び１Ｂによって説明した測定原理の可能な適用例を概略的に示す。

図２には、見やすさの理由から、スケール本体１と追加コード２とが、空間的に並んで示されている。しかし、実際には、これらの２つの測定目盛１，２は、図１Ａ及び１Ｂに示されていて、これらの図に基づいて上述されているように重なっていなければならない。

図２によれば、当該スケール本体１が、前後して配置された複数のコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃによって形成される。これらのコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃはそれぞれ、同じ長さｌ及び一致する基本構成を成す。すなわち、測定方向ｘに前後して配置されたそれぞれのコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃが、それぞれ同じシーケンスのコード要素を有する。この場合、当該シーケンスのコード要素１１，１２の一部分が、光電式に走査可能なコードトラックの例によって図１Ａに示されている。

したがって、全部でｎ個の異なる位置（ｐ_ｉ＝０，１，２，．．．，ｎ−１）が、それぞれのコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃによって測定方向ｘに沿って特定され得る。

前後して配置された複数の一致するコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃから構成されるスケール本体１が、追加コード２を考慮することなしに走査されるならば、例えばｐ_ｉ＝１を正しく検出する付設された走査器は、このときに、当該対応する位置が第１コードトラック１ａ内又は第２コードトラック１ｂ内又は第３コードトラック１ｃ内又はその他のコードトラック内に存在するのかを識別できない。すなわち、絶対位置情報が生成され得るのではなくて、むしろ実際には、スケール本体１に付設された走査器が、前後して配置された複数のコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃのうちの任意のコードトラックに固有の位置ｐ_ｉを正しく検出するとういことだけが確定され得る。

図１Ａ及び１Ｂによって説明されている、スケール本体１のコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃに重なっている追加コードを用いることで、絶対位置情報が、当該複数のコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃを走査することによって生成され得るように、当該個々のコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃが互いに識別され得る。

図２の実施の形態では、追加コード２のコードパターン２１，２２又は２３が、スケール本体の各コードトラック１ａ，１ｂ及び１ｃに正確に付設されている。したがって、当該それぞれのコードパターン２１，２２，２３は、当該それぞれのコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃと同じ長さｌにわたって延在する。正確に言うと、それぞれ１つのコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃに付設されたコードパターン２１，２２又は２３が、測定方向に（位置ｐ_ｉ＝０のときの）その一方の端部から（位置ｐ_ｉ＝ｎ−１）その他方の端部まで延在する。したがって、例えば、特定の位置値ｐ_ｉが、付設されている１つの走査器を用いてスケール本体１を走査することによって得られ、特定のコードパターン２１，２２又は２３が、付設されているその他の走査器を用いて追加コード２を走査することによって得られると、測定方向ｘの一義的な絶対位置ｘ_ｉが、この位置値ｐ_ｉとこのコードパターン２１，２２又は２３とから確認され得る。当該一義的な絶対位置ｘ_ｉは、実際に検出された追加コード２１，２２又は２３が割り当てられているコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃに対する位置ｐ_ｉである。

したがって、遥かにより多い数の位置ｘ_ｉが、測定方向ｘに沿って前後して配置された複数のコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃを有するスケール本体１を走査することによって識別され得る。これらのコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃはそれぞれ、そのコードに起因してｎ個の識別可能な位置だけを規定する。この場合、実際に識別可能な位置ｘ_ｉの数は、ｎの倍数である。（一義的な）位置測定のために前後して配置され得るコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃ，．．．の最大数、すなわちｎの倍数は、追加コード２によって表現可能である異なるコードパターン２１，２２，２３，．．．，の数によって設定されている。図１Ａ及び１Ｂによって示されている追加コードでは、当該コードトラックの最大数は、２^６＝６４個の異なるコードパターンになる。

当該結果として得られる異なる位置値ｘ_ｉは、図２のスケール本体１及び追加コード２の下側に示されている。

一方では前後して配置されたコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃを有するスケール本体１と他方では追加コード２との間に設けられている重なり部分に起因して、上記の識別可能な位置の数の倍数化、すなわち測定方向ｘの測定領域の有効な長さの倍数化は、当該倍数化のために実質的にさらに追加される必要な空間が測定方向ｘに対して垂直方向のｙ方向に沿って必要になることなしに達成され得る。

したがって、前後して配置された複数のコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃ，．．．を有するスケール本体１と追加コード２との間の重なり部分は、当該２つの測定目盛１，２が物理的に異なる測定原理にしたがって走査可能であることによって可能になる。この場合、当該前後して配置された複数のコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃ，．．．を有するスケール本体１が、（非常に高い位置分解能の達成可能性を特徴とする）光電原理にしたがって走査可能である。当該追加コード２は、磁気原理、電磁誘導原理又は静電容量原理にしたがって走査可能である（これらの原理はそれぞれ、光電原理にしたがって重なる走査に実質的に影響を及ぼさず、当該光電原理は、これらの原理にしたがって重なる走査に実質的に影響を及ぼさない）。

図３は、図２に示された構成を含むものの、スケール本体１と追加スケール２との間の、製造公差及び／又は取り付け公差によって起こり得るずれｄの影響を説明する図である。当該ずれｄの結果として、図３によって分かるように、追加コード２の個々のコードパターン２１，２２，２３がそれぞれ、付設されているコードトラック１ａ，１ｂ又は１ｃの両端部間で正確に延在しない。すなわち、例えば、図３による配置では、確かに、１つのコードパターン２１は、測定方向ｘに第１コードトラック１ａにほぼ沿って延在するものの、この第１コードトラックに続くコードトラック１ｂの開始部分にも部分的に沿って延在する。その結果、１つの特定の絶対位置に対する１つの測定結果の一義的な割り当てが、当該コードトラック１ａ，１ｂ，１ｃに対して不可能になる。

図３によれば、例えば、追加コード２の当該１つのコードパターン２１が、第１コードトラック１ａの第１位置値ｐ_ｉ＝０とこの第１コードトラックに続くコードトラック１ｂの第１位置値ｐ_ｉ＝０との双方に重なる。当該対応する重なり領域ｂ１及びｂ２は、図３ではハッチングして示されている。このことは、（スケール本体１と追加コード２との間のずれｄを伴う）図３による構成に基づく位置測定の評価では、第１コードトラック１ａの位置ｐ_ｉ＝０が位置測定に対応するのか、又は測定方向に隣接したコードトラック１ｂの位置ｐ_ｉ＝０が位置測定に対応するのかを一義的に識別され得ないことを意味する。

この問題は、追加コード２のコードパターン２１，２２，２３の測定方向ｘの延在部分が、個々のコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃの測定方向ｘの長さｌより短く選択されることによって除去され得る。このことは、追加コード２のコードパターンが、当該１つのコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃに沿って少なくとも１回入れ代ることを意味する。これに応じて、それぞれ１つのコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃの（測定方向ｘに沿って互いに離間した）両端部が、割り当てられたそれぞれのコードパターンによって識別可能である。また、１つの特定のコードパターン（例えば、２１）が、１つの（第１）コードトラック（１ａ）の１つの位置値ｐ_ｉから１つの隣接したコードトラック（１ｂ）に対応する位置値ｐ_ｉまで延在するという場合は、もはや発生し得ない。

このため、コードパターンの測定方向ｘの延在部分ａが、個々のコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃ上の１つの位置値ｐ_ｉに対応する程度に、この延在部分は、当該コードトラック１ａ，１ｂ，１ｃの長さｌより少なくとも短くなくてはならない。この場合、当該追加コード２の個々のコードパターン２１，２２，２３はそれぞれ、必ずしも同じ長さの延在部分を有する必要はない。

図４は、コードパターン２１，２２，２３，２４，２５，．．．の測定方向ｘの延在部分ａが、この測定方向に沿ったコードトラック１ａ，１ｂ，１ｃの長さの半分の長さに相当する実施の形態を示す。これにより、それぞれ１つのコードパターン２１，２２，２３，２４又は２５が、各コードトラック１ａ，１ｂ，１ｃ上の位置値ｐ_ｉに正確に割り当てられている。当該それぞれ１つのコードパターン２１，２２，２３，２４又は２５は、もう１つのコードトラックに対応する位置値ｐ_ｉまで延在し得ない。

１ スケール本体
１ａ コードトラック
１ｂ コードトラック
１ｃ コードトラック
２ 追加コード
３ インクリメンタル目盛
４ 走査装置
１０ キャリア部材
１１ コード要素
１２ コード要素
２１ コードパターン
２２ コードパターン
３１ 目盛線
３２ ギャップ
４１ 走査器
４２ 走査器
２１０ 部分トラック
２１１ 第１励磁部
２１２ 第２励磁部
２２０ 部分トラック
２２１ 一定励磁部
２３０ 部分トラック
２３１ 一定励磁部
２４０ 部分トラック
２４１ 一定励磁部
２５０ 部分トラック
２５１ 一定励磁部
２６０ 部分トラック
２６１ 一定励磁部
４１１ 光電検出器
４１２ 光電検出器
４２１ 磁気検出器
４２２ 磁気検出器
４２３ 磁気検出器
４２４ 磁気検出器
４２５ 磁気検出器
４２６ 磁気検出器
ｘ 測定方向
Ｗ 変化地点
Ｔ キャリア
Ｐ 二重矢印

Claims (10)

1. ・１つのスケール本体（１）と１つの光電式の走査器（４１）と１つの追加コード（２）とを有するエンコーダであって、前記スケール本体（１）は、１つの測定方向（ｘ）に沿って前後して配置された複数の、絶対コードを有するコードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）を備え、これらのコードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）は、光電走査原理にしたがって走査するために形成されていて、前記光電式の走査器（４１）は、当該走査のために設けられていて、
   ・前記複数のコードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）のうちのどのコードトラックが、付設された前記光電式の走査器（４１）によって実際に検出されるかが、前記追加コード（２）を走査することによって確認可能である当該エンコーダにおいて、
   前記複数のコードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）と前記追加コード（２）とが互いに重なり、この追加コード（２）は、磁気原理、電磁誘導原理又は静電容量原理にしたがって走査するために形成されており、
   前記追加コード（２）は、絶対コードとして形成されていることを特徴とするエンコーダ。
2. 前記複数のコードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）の絶対コードは、同一であることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 個々の前記コードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）はそれぞれ、同じシーケンスの、前記測定シーケンス（ｘ）に沿って前後して配置された複数のコード要素（１１，１２）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンコーダ。
4. それぞれ１つのコードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）が、疑似ランダムコード（ＰＲＣ）によって形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンコーダ。
5. それぞれ１つの固有の走査器（４１，４２）が、一方では前記測定方向（ｘ）に沿って前後して配置された前記複数のコードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）と、他方では前記追加コード（２）とに付設されていて、
   当該一方の走査器（４１）は、前記複数のコードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）を前記光電走査原理にしたがって走査するために構成されていて、当該他方の走査器（４２）は、前記追加コード（２）を磁気原理、電磁誘導原理又は静電容量原理にしたがって走査するために構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンコーダ。
6. 当該２つの走査器（４１，４２）が、位置測定時に前記測定方向（ｘ）に沿って前記スケール本体（１）と前記追加コード（２）とに対して一緒に相対移動されるように、当該２つの走査器（４１，４２）は、１つの走査装置（４）に統合されていることを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ。
7. それぞれ１つのコードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）の一方の端部（ｐ_ｉ＝０）と、当該それぞれ１つのコードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）の他方の端部（ｐ_ｉ＝ｎ−１）とが、前記追加コード（２）によって前記測定方向（ｘ）に識別され得るように、この追加コード（２）は形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンコーダ。
8. 前記追加コード（２）は、前記測定方向（ｘ）に延在する異なるコードパターン（２１，２２，２３，２４，２５）のシーケンスによって形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のエンコーダ。
9. それぞれ１つのコードトラック（１ａ，１ｂ）の一方の端部（ｐ_ｉ＝０）に割り当てられている前記追加コード（２）のコードパターン（２１；２２）と、前記コードトラック（１ａ，１ｂ）の他方の端部（ｐ_ｉ＝ｎ−１）に割り当てられている前記追加コード（２のコードパターン（２２；２３）とが、異なることを特徴とする請求項８に記載のエンコーダ。
10. 前記測定方向（ｘ）に沿った前記追加コード（２）のそれぞれ１つのコードパターン（２１，２２，２３，２４，２５）の延在部分（ａ）が、このコードパターン（２１，２２，２３，２４，２５）に割り当てられた前記コードトラック（１ａ，１ｂ，１ｃ）の長さ（ｌ）より短いことを特徴とする請求項８又は９に記載のエンコーダ。

Images