JPH0548841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は測定方向においてスケールの目盛に沿
つて設けられ、目盛に絶対的に付設されており、
かつ識別のために、複数のコードマーク部分から
成る個々のコードマークがそれぞれ直列的に付設
されている識別参照マークと、目盛、参照マーク
及び評価装置と接続している所属のコードマーク
の走査のための走査装置とを備えた二つの対象物
の相対位置の測定のための測定装置に関する。

この種の測定装置では参照マークで発生した電
気的制御信号は種々の方法、例えばカウンタにお
けるゼロ位置の再現のため、測定のはじめに所定
の位置にセツトするため及び妨害パルスの制御の
ため、並びに後続の制御装置の附勢のために使用
される。

（従来の技術） 西独国特許公報2416212からスケール上にイン
クリメンタル目盛の他に別個のトラツク上に参照
マークが設けられているインクリメンタル長さ又
は角度測定器が公知である。この参照マークの絶
対値は、個々の参照マークの間の相異なる間隔か
ら決定される。

参照マークの間のこの間隔はインクリメンタル
目盛の走査によつて検出される。従つて参照マー
クの絶対的位置の認識のために常に二つの参照マ
ークが走査されなければならない。この方法は、
例えば二つの参照マークが相互にかなり離れて位
置している場合には煩わしくかつ時間を費す。

このため二つの参照マークの間インクリメント
の計数を誤差があると、参照マークの誤つた間隔
従つて誤つた絶対値が検出されうる。

西独国特許公報2952106にはインクリメンタル
長さ又は角度測定装置が記載されており、その際
スケール上に目盛の他それぞれ相異なる線群目盛
の参照マークが設けられている。個々の参照マー
クは走査ユニツトにおける走査フイールドによつ
て走査され、その際参照マークに各走査フイール
ドが所属しており、参照マークは同一の線群目盛
を有する。

この配列は比較的コスト高である、そのわけは
個々の参照マークの線群目盛は個々の参照マーク
の明白な識別を可能にするために相互にできる限
り相違されなければならないからである。その際
走査ユニツトは各参照マークにとつて同一の走査
フイールドを有する。

西独国特許公開公報3144334にはインクリメン
タル長さ又は角度測定装置が開示されており、そ
の中でスケール上にインクリメンタル目盛の他別
のトラツク上に識別性参照マークが設けられてい
る。

識別性参照マークの合致のために各コードマー
クに別のトラツク上のコードマークが並置されて
いる。これらのコードマークはそれぞれ例えば所
定の二進数を示すコードマーク部分から成る。他
の二進数は存在しないコードマーク部分、即ち間
隙によつて示される。

コードマーク部分及び隙間の形の全コードマー
クの並列走査の際両二進数の順序は所属の参照マ
ークの識別のための全コード情報を生ずる。その
ような測定装置では参照マークの絶対値は一般に
スケールのインクリメンタル目盛の目盛ゼロ点に
関する値であり、従つて参照マークは走査ユニツ
トによる目盛の走査の際参照マークの間の目盛イ
ンクリメンタルの完全な計数の検査のために関与
しうる、そのわけは参照マークの相互間隔は知ら
れているからである。

しかし個々の参照マークの間には目盛の目盛イ
ンクリメントの完全な計数のそのような検査はコ
ードマークの個々の参照マークに並んで付設され
たコードマーク部分によつてのみ可能である。

しかしコードマークの個々のコードマーク部分
の間には多くの隣接した隙間、即ちコードマーク
のコード情報の存在する二進数に相応して生じう
る、存在しないコードマーク部分がそのような隙
間の内方で目盛の目盛インクリメントの完全な計
数の検査を行い得ない。

（解決すべき課題） 本発明は前記の種類の測定装置でコードマーク
の範囲におけるスケールの目盛の目盛インクリメ
ントの完全な計数のできる限り隙間のない検査を
可能にすることを課題の基礎とする。

（課題の解決のための手段） 上記課題は各ニつの可能な位置の各コードマー
ク部分はコードマークの内方で、そのコード情報
に相応する一つの位置を占め、評価装置における
コードマークの評価は、コードマーク部分の許容
される位置に相応する走査格子を備えた電子装置
によつて行われ、そして各コードマークのコード
情報は評価装置において二進数の形で存在し、そ
の際二進数の値は個々のコードマーク部分の実際
の位置に依存していることによつて解決される。

（発明の作用効果） 本発明によつて得られる利点は特に参照マーク
の間のコードマークのコードマーク部分の構成に
よつて簡単な方法で、測定装置の測定精度の常に
隙間のない検査が行われることができ、その結果
測定装置の測定安全性と測定装置が使用されるこ
とになる工作機械の運転安全性が一層高められる
ことにある。

本発明の有利な構成は実施態様項から把握され
る。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基いて詳しく説明す
る。

第１図において、電気的インクリメンタル長さ
測定装置が示されており、この装置は測定尺Ｍの
形のスケールと走査ユニツトＡとから成り、走査
ユニツトは各々図示しない方法で工作機械の機械
部分の形の被測定物と結合されている。

スケールＭ上には線格子（第２ａ図）の形のイ
ンクリメンタル目盛Ｔが設けられており、インク
リメンタル目盛は走査ユニツトＡによつて反射光
により光電的に無接触走査される。測定方向Ｘに
おいて目盛Ｔに沿つてスケールＭ上に一列の識別
参照マークRn（ｎ＝１、２、３……）が設けられ
ており、参照マークは公知の方法で所定の、しか
し不規則な線分布をもつた識別線群を有しかつ目
盛Ｔに絶対的に付設されている。第２ａ図には二
つの隣接した参照マークＲ１とRkが示されてい
る。理解をよくするために参照マークは簡単な矩
形のマークとして表わされている。

目盛Ｔの走査によつて生じ、走査ユニツトＡで
増巾されかつ矩形信号s₁′、s₂′に変形される周期
的走査信号は評価装置Ｗを附勢しかつ後続のカウ
ンタＺに被測定物の相対位置の位置測定値として
示される。方向弁別のために目盛Ｔは公知の方法
で走査フイールドATによつて走査され、走査フ
イールドは格子定数GKの1/4だけずれた二群AT
１とAT２として配設されている。この方法で相
互に位相のずれた走査信号が発生する。参照マー
クRnで参照信号RSnが発生し、走査ユニツトＡ
で増巾され、矩形波RSn′に変形され、かつ同様
に評価装置Ｗに供給される。参照信号RSnの発生
は走査板APに設けられた参照マーク走査フイー
ルドARによつて行われる。

参照マークRnから得られる参照信号RSnによ
つて種々の機能が始動されることができる。

各参照マークRnに例えば目盛Ｔの目盛ゼロ点
に関する絶対的位置を表わす数が所属する。

更に参照マークRn全体から成る特定の参照マ
ークRo（図示せず）は特定の参照マークRoの発
生の際にカウンタＺを値「ゼロ」にセツトするた
めに役立つことができる。

しかしこれらの機能は選択された参照マーク
Roが明らかに区別されることができる場合にの
み実施可能である。

識別のために第２ａ図によれば各参照マーク
RnにコードマークCnが付属しており、コードマ
ークCnが連続して設けられ、コードマークはコ
ードマーク部分Cnm（ｎ、ｍ＝１、２、３、…
…）から成る。

図示の参照マークRi及びこれに付属するコー
ドマークCiついて説明する。コードマーク部分Ci
１〜Ci５は参照マークRnのパターンと同一の輪
郭でありかつ同一の参照マーク走査フイールド
ARによつて同時に走査される。コードマーク部
分もここでは簡単化して矩形マークとして表され
る。コードマークCの各コードマーク部分Rim
は可能な、走行方向においてずらされた２つの位
置Po又はP₁の一つを占める。

可能な両位置Ｐ０又はＰ１のいずれを各コード
マーク部分cimが占めるかはコードマークciによ
つて表わされるべき情報によつて特定される。コ
ード情報の評価では一つのコードマーク部分cim
の位置Ｐ０から二進数「０」が導かれるが、コー
ドマーク部分cimは内方位置Ｐ１を占めると、二
進数「１」が認められる。

実施例において全コードマークｃは５個のコ
ードマーク部分から成り、ci１は位置Ｐ０内、ci
２はＰ１上に位置し、ci３は同様にＰ１上、ci４
は再びＰ０上、そしてci５はＰ０上に位置する。
こうして二進コード01100が導かれ、これはコー
ドマークciのための識別キーである。走査のため
に再び走査板APが使用され、その走査フイール
ドAT１とAT２は目盛Ｔ、その参照マーク走査
フイールドARは参照マークRn及びコードマーク
Cnを走査する。

これらの走査板APには公知の従つて図示しな
い方法で光電要素が付設されている。

そのようにして得られた信号は評価装置Ｗに供
給される。

正の測定方向Ｘ（左から右）へのスケールＭの
走査の間、参照信号RS、コード信号CSi１〜CSi
５及び参照信号RSkが発生する。これらの信号は
第３図に図式的に表わされている。

コード信号CS１〜CS５の二進数０−１−
１−０−０を決定するために間隔ａ，ｂ及びｒが
知られなければならない。各コードマーク要素
Cimの二つの可能な位置Ｐ０とＰ１との間の間隔
は間隔ａで表わされる。

隣接したコードマーク要素Ci１とCi２、Ci２と
Ci３等の間の間隔は間隔ｂで表わされる。最後の
コードマーク要素Ｃ５と次の参照マークRkと
の間の他の間隔はｒによつて表わされる。前記間
隔ｒは走査間隔が間隔ｂ＋2aの和よりも大きく
なるや否や認められる。間隔ａ、ｂはスケールＭ
の製作の際に確定されかつラスタとしてデコーダ
ユニツトＷのメモリユニツトに記憶される。

参照マークRiとRk及びコードマークCi１〜Ci
５の走査の際参照信号RSiとコード信号CSi１〜
CSi５との間に位置する間隔ａ，ｂ，ｒは目盛Ｔ
の目盛線の数によつて検出され、かつ個々のコー
ド信号CSi１〜CSi５の二進コード情報の明らか
な認識のために評価装置Ｗ中に記憶されたラスタ
と比較される。

第２ａ図及び第３図による測定方向Ｘにおける
スケールＭの走査の際にまず参照マーク信号RS
が、それから間隔ｂにおいて、コード情報
「０」を有する第一コード信号が、他の間隔（ａ
＋ｂ＋ａ）においてコード情報「１」を有する第
二コード信号CSi２が、他の間隔（ｂ＋ａ）にお
いて、コード情報「１」を有する第三のコード信
号CSi３が、他の間隔ｂにおいてはコード情報
「０」を有する第四のコード信号CSi４が、他の
間隔（ａ＋ｂ）においてはコード情報「０」を有
する第五のコード信号CSi５が、そして続いて他
の間隔（ａ＋ｒ）においては次の参照信号RSkが
検出される。

左から右への正の測定方向ＸへのスケールＭを
走査ユニツトＡが走査すると、参照マークRk上
にコードマーク部分Ckmを有する次のコードマ
ークCkが、そして更に次の参照マークRk＋１等
（第２ａ図には示してない）が続く。

一般にコードマークCnはスタート情報と終端
情報を有することができる。スタート情報によつ
て評価装置Ｗがスタート情報に続いてコード情報
が読取られる準備がなされることができる。

終端情報は全コード情報が読出されたという確
認に役立つ。

それによつてコード情報の走査中に測定方向Ｘ
の反転が認められることができる。

左から右への正の測定方向Ｘへの走査ユニツト
Ａの運動の際所属の参照マークRnの走査による
コードマーク部分Cnmのコード情報の走査が行
われる。右から左への負の測定方向への走査運動
では間隔ｒとコード情報の方向に依存した評価に
よつてコードマーク部分Cimの後に参照マークRi
が続かねばならないことが認められる。

合目的的にコードマーク部分Cnm及び参照マ
ークRnは整数及び又はインクリメンタル目盛Ｔ
の格子定数Gkの整数倍としてスケールＭ上に形
成されており、その結果コードマーク部分Cnm
と参照マークRnの走査はインクリメンタル目盛
Ｔの走査の周期で行われることができる。間隔
ａ，ｂ，ｒは好ましくは目盛Ｔの整数倍である。

発生したコード信号CSnmの走査並びにラスタ
と間隔ａ，ｂ，ｒとの比較は選択装置を有するこ
とができる評価装置Ｗで行われ、選択装置によつ
て予め設定された参照マークRnが選択されかつ
作用状態に持ち来されることができる。

参照マークRnの間のコードマークCnのコード
マーク部分Cnmの本発明による連続配列はコー
ドマークCnの範囲においてもスケールＭの目盛
Ｔのピツチの完全な計数の常に殆んど隙間のない
精査を可能にする。そのわけは各コード情報に相
応した各コードマーク部分Cnmのための二つの
可能な位置Ｐ０，Ｐ１の付設によつてコードマー
クCnの個々のコードマーク部分Cnmの間には最
早より大きい隙間は生じ得ない。発生した各参照
信号RSn及び発生した各コードマーク信号CSnm
は評価装置Ｗにおいて相応した参照マークRn及
び相応したコードマーク部分Cnmの位置と目盛
Ｔのピツチの所属のカウント数の間の比較に関与
されうる、そのわけは参照マークRnの位置は目
盛Ｔに絶対的に所属しておりかつ参照マークRn
の間の個々のコードマーク部分Cnmの位置はラ
スタとしてメモリされた間隔ａ，ｂ，ｒによつて
与えられているからである。この比較でカウント
数とラスタとの間のとの間の差異が生ずると、評
価装置Ｗによつて誤差信号Ｆが発せられ、その結
果直ちに誤差のある測定が認められることができ
る。

評価装置Ｗにおけるラスタの記憶のためのメモ
リとして合目的的に固定値メモリ（ROM又は
PROM）が使用される。相異なるスケール型式
の特殊のラスタへの評価装置Ｗの適合はプログラ
ミング又は固定値メモリの交換によつて行われる
ことができる。大きな記憶容量を有する固定値メ
モリには種々のスケールのためのラスタがメモリ
されることができ、そして利用されたスケールの
ための各間隔格子は例えばラスタの所属の間隔ｒ
によつて選択されることができる。

記載の間隔ａ，ｂ，ｒとは異なる追加の間隔が
−好ましくはコードマーク部分の間の−他の識別
間隔として設定されることができる。この追加的
識別間隔によつて評価が同期され、即ち、コード
マーク部分−信号の評価が次の追加の間隔に従つ
て開始されることができる。この措置によつて走
査ユニツトＡの方法路程が短縮される、そのわけ
は間隔ｒは無条件に求められねばならないのでは
なく、むしろ間隔ｒであれ、追加の間隔であれ、
次に位置する距離によつて同期化が行わねばなら
ないからである。

本発明は光電的走査原理に限られるものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はインクリメンタル長さ測定装置、第２
ａ図はスケール、第２ｂ図は走査板、そして第３
図は参照信号とコード信号の信号ダイヤグラムで
ある。 図中符号、Cn……コードマーク、Cnm……コ
ードマーク部分、Ｐ０……位置、Ｐ１……位置、
Ｗ……評価装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つの対象物の相対位置の測定のための測定
   装置にして、スケールＭの目盛Ｔに沿つて測定方
   向Ｘに設けられていて、目盛Ｔに付設された複数
   の識別参照マークRnを備え、その際参照マーク
   の間に識別のために複数のコードマーク部分
   Cnmから成る各１つの個性化されたコードマー
   クCnが配設されており、並びに、目盛Ｔと、参
   照マークRnと、各参照マークRnに付属するコー
   ドマークCnとを同時かつ同一ヘツドで走査のた
   めの、評価装置Ｗと連結された１つの走査ユニツ
   トＡを備え、その際コードマークCnの評価が電
   子構成ユニツトによつて行われ、そのために各コ
   ードマークCnのコード情報が２進数の形で評価
   装置Ｗ中に配列される前記測定装置において、 参照マークRnとコードマークCnのコードマー
   ク部分Cnmの連続的走査のために走査板APが光
   電要素の付設された共通の走査フイールドARを
   有し、コードマークCnの内方で、各コードマー
   ク部分Cnmはそのコード情報に相応して可能な、
   走査方向にずらされた２つの位置P₀又はP₁の中
   の１つの位置P₀又はP₁を占め、そして評価装置
   Ｗにはコードマーク部分Cnmの可能な位置P₀又
   はP₁に相応するラスタが設けられており、その
   際２進数の値は個々のコードマーク部分Cnmの
   実際上の位置P₀又はP₁により定まることを特徴
   とする前記測定装置。 ２ コードマーク部分Cnmの可能な位置Ｐ０又
   はＰ１の間の間隔ａと、隣接したコードマーク部
   分Cnm及びCnm＋１の間の間隔ｂと、参照マー
   クRnとこれに最も近いコードマーク部分Cnmと
   の間のスケールに固有の特性間隔ｒとをメモリす
   ることにより固定値メモリにラスタが設定されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の測定装置。 ３ 評価装置Ｗでラスタによつて設定されている
   間隔ａ，ｂ，ｒがスケールＭのインクリメンタル
   目盛Ｔのカウント数と比較可能である特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の測定装置。 ４ インクリメンタル目盛Ｔのカウント数と評価
   装置Ｗにラスタによつて予め設定されている間隔
   ａ，ｂ，ｒとの間に差がある場合、誤差信号Ｆが
   発生する、特許請求の範囲第３項記載の測定装
   置。 ５ コードマークCnのコードマーク部分Cnmが
   付属の参照マークRnの識別のためのコード情報
   の外少なくとも絶対的位置の認識のための情報を
   も有する特許請求の範囲第１項記載の測定装置。 ６ コードマークCnのコードマーク部分Cnm及
   び参照マークRnがスケールＭの目盛Ｔの格子定
   数GKの整数分の一又は整数倍として形成されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の測定装置。 ７ ラスタの間隔ａ，ｂ，ｒがスケールＭの目盛
   の格子定数GKの整数分の一又は整数倍である特
   許請求の範囲第２項記載の測定装置。 ８ 相異なるスケールＭに対応してそれぞれラス
   タが評価装置Ｗにメモリされている場合、使用さ
   れるスケールＭのための各ラスタがその都度間隔
   ｒに基づいて選択可能である、特許請求の範囲第
   ２項記載の測定装置。