JPH06258102A - 測定装置 - Google Patents

測定装置

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JPH06258102A
JPH06258102A JP3085130A JP8513091A JPH06258102A JP H06258102 A JPH06258102 A JP H06258102A JP 3085130 A JP3085130 A JP 3085130A JP 8513091 A JP8513091 A JP 8513091A JP H06258102 A JPH06258102 A JP H06258102A
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定尺上に参照マークを備えた測定装置で、
参照マークの明白な走査と測定尺の目盛の最適な走査を
可能にするような構成の創造を課題とする。 【構成】 測定装置において、位相差h=ｃ'"・l'" を得
るために、透明な走査板AP'"は光線方向における層厚さ
l'" が屈折率ｃ'"を有し、一方の走査フィールドAR1'"
、AR2'" が走査板AP'"の測定尺M'" に面した表面上
に、そして他方の走査フィールドＡＴ1'" 、ＡＴ2'" は
走査板ＡＰ'"の測定尺M'" とは反対側の表面上に配設さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特許請求の範囲の上位概
念による測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の測定装置では参照マークによっ
て発生する電気的制御パルスは種々の方法で、例えばカ
ウンタにおける零位置の再生のために、測定の開始時に
所定の位置へ到達のため、及び妨害パルスの測定値の監
視のため並びに後続の制御装置の附勢のために使用され
ることができる。
【０００３】コード測定装置、即ち相異なる格子定数を
備えた複数の部分トラックを有する参照マークなしの測
定装置では、部分トラックと所属の走査フィールドとの
間の相異なる大きな距離を設けることが公知であり、そ
の際距離は部分トラックの格子定数及び照明装置の光の
波長から決定される（西独国特許公開公報１５４８８７
４号）。
【０００４】西独国特許明細書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、
その際測定尺上に目盛の外相異なる直線群部分を有する
参照マークが設けられている。個々の参照マークは走査
装置における走査フィールドによって走査され、その際
参照マークに各走査フィールドが付設されており、各参
照マークは同一の直接群部分を有する。この参照マーク
の明らかな走査のために不規則な直線群部分のために測
定尺と走査板との間の距離は高々４ｄ2/λでよく、その
際d は参照マークの直線目盛の狭い直線の幅であり、λ
は光の波長を表わす。
【０００５】更に測定尺の規則的な周期的なインクリメ
ンタル目盛の走査のために測定尺と走査板との間に単一
の特定の距離のみが保持されるだけでよく、種々の大き
さの距離が可能である。測定尺の目盛が平行光線によっ
て透過されると、測定尺の目盛平面の後方の特定平面に
測定尺の目盛で回折された光線の干渉によって、測定尺
の目盛の回折像が生じ、回折像は同一格子定数の走査目
盛によって走査されることができる。これらの平面は測
定尺の目盛の格子定数P M 及び光の波長λの場合測定尺
の目盛平面から距離n ・P M 2/λ(n= 0 、1 、2 ・・
・) を有する。従って最適の電気的走査信号は測定尺の
目盛平面から走査板の目盛平面までの距離n ・P M 2/λ
の場合に生じる( 「Machine Shop Magazine 」1962年4
月発行、208 頁) 。測定尺と走査板との間に大きい距離
があると、測定装置は切屑等の機械的影響に対して敏感
であり、切屑は測定尺と走査板との間の距離が小さい場
合、締めつけられかつ測定尺の目盛及び走査板の損傷に
通じうる。更に測定尺及び走査板は汚れたら容易に洗浄
される。大きな距離としたことによる第2 の利点は走査
公差がこの大きい距離では度々大きく、その結果測定尺
に関する走査板の低い案内精度しか課される必要がない
ことに見られる。更に大きい距離では測定尺のインクリ
メンタル目盛の走査の際に生じる周期的走査信号も正弦
信号波形を有し、その結果補間のための走査信号の信号
周期が良好分割される。
【０００６】インクリメンタル目盛の走査における測定
尺と走査板との間の非常に大きな距離の設定は中間接続
された結像光学系なしに測定尺が参照マークを有しない
測定装置でのみ可能である、そのわけは上記のように参
照マークの明白な走査のために測定尺と走査板との間の
所定の小さい距離を越えることは許されないからであ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、測定
尺上に参照マークを備えた測定装置で、参照マークの明
白な走査と測定尺の目盛の最適な走査を可能にするよう
な装置を創造することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は特許請求の範囲第１項の特徴によってそれぞれ解決
される。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明
する。
【００１０】第1 図に本発明の原理を示す電気的インク
リメンタル長さ測定装置が記載されており、この装置は
測定尺M と走査板A とから成り、かつ図示しない方法で
被測定物、例えば工作機械の機械部分と結合している。
測定尺M 上に線格子( 第2 図) の形のインクリメンタル
目盛T が設けられている、目盛は照射によって接触なし
に走査装置A によって光電的に走査される。目盛T の他
に2 つの参照マークR1、R2が配設されており、参照マー
クは目盛T に絶対的に付設されており、それぞれ不規則
線部分を備えた線の群から成り、両参照マークR1、R2の
線群部分はできる限り類似しないようにされていなけれ
ばならない。
【００１１】測定方向X に移動可能な走査ユニットA に
よる目盛T の走査によって発生し、走査装置A において
増幅されかつ矩形波に変形される走査信号S1' 、S2' は
デジタル形の測定値を示す電子カウンタZ を制御する。
目盛T の格子定数P M の1/ 4だけずらされた矩形信号
S1' 、S2' は走査方向の弁別に役立つ。参照マークR1、
R2で発生する参照信号RS1 、RS2 は同様に走査装置A で
増幅され、矩形波RS1'、RS2'に変形されかつ同様にカウ
ンタZ に供給される。
【００１２】得られた参照信号RS1 、RS2 によって種々
の機能が始動される。参照信号RS1、RS2 の評価によっ
て例えばインクリメンタル測定装置から不変に零点に関
する絶対的位置を示す数が各参照マークR1、R2に付設さ
れる場合に略絶対的測定装置が得られる。更に特定の参
照マークR1、R2は特定の参照マークR1、R2から得られる
参照信号RS1 、RS2 が生じた場合にカウンタZ を値「ゼ
ロ」にセットするために役立つ。
【００１３】測定尺M の走査のために装置に第3 図によ
る走査板APが設けられている、走査板は目盛T の走査の
ために目盛T の格子定数P M の 1/ 4 だけずらされた2
つの走査フィールドAT1 、AT2 を有し、走査フィールド
AT1 、AT2 は目盛T と同一であり、走査フィールドA
T1 、AT2 のための図示しない光電要素が付設されてい
る。参照マークR1、R2の走査のために走査板AP上に走査
フィールドAR1 、AR2 が設けられている、個々の走査フ
ィールドAR1 、AR2 の線群部分と同一であり，その結果
参照マークR1、R2と所属の走査フィールドAR1 、AR2 の
重なりの際参照信号RS1 、RS2 が呼び出される。参照マ
ークR1及び走査フィールドAR1 の線部分又は参照マーク
R2及び走査フィールドAR2 の線部分の同一性によって各
参照マークR1、R2に対してのみ属する走査フィールドAR
1 、AR2 は大きい利用／妨害信号比をもった参照信号RS
1 、RS2 を呼び出すことができる。例えば走査フィール
ドAR1が所属の参照マークR2に動かされると、参照信号
は呼び足されない。
【００１４】測定尺M の周期的インクリメンタル目盛が
平行光線で透過されると、測定尺Mの目盛T の平面の後
方の所定の平面に測定尺M の目盛T での散乱された光の
干渉によって測定尺M の目盛T の回折像が生ずる。この
平面は測定尺M のピッチT の格子定数P M 光の波長λの
場合測定尺M の目盛T の平面からの距離= n ・P M 2/λ
(n= 0 、1 、2 ・・・) を有する。第4 図に於いて2 つ
の同一格子定数の目盛の間の相対運動で生じた光変調の
振幅が対向距離a に関して示されている。最適の電気的
走査信号S 1 、S2は測定尺M の目盛T の平面から走査板
APの走査フィールドAT1 、AT2 までの平面の距離n ・P
M 2/λの場合にのみ生ずる。
【００１５】測定尺M 上の参照マークR1、R2の明白な走
査のためにその不規則な線群部分のために参照マーク
R1、R2と走査板AP上の所属の走査フィールドAR1 、AR2
との間の距離は光線方向において高々４ｄ2/λとなり、
その際d は参照マークR1、R2の線部分の狭い線の幅を意
味する。これに対して測定尺M の目盛T の最適の走査の
ためにはピッチと走査板AP上の所属の走査フィールドAT
1 、AT2 との間の距離は光の方向において略 n・P M 2/
λ( λ= 0 、1 、2 ・・・) となる。
【００１６】本発明によれば測定尺のピッチと走査板AP
上の所属の走査フィールドAT1 、AT 2 との間の光線の最
適路長及び測定尺M の参照マークR1、R2との走査板APの
所属の走査フィールドAR1 、AR2 の間の光線の光学的路
長は位相差h を有し、その際h は選択された距離n ・P
M 2/λと４ｄ2/λとの間の差である。
【００１７】第5 図によれば位相差h = c'" ×l'" の取
得のために透明走査板AP"'は光線方向の層厚さl"' 及び
屈折率c"' を有する。走査フィールドAR1'" 、AR2'" は
走査板AP"'の測定尺M"' に面した表面上に、そして走査
フィールドAT1"' 、AT2"' は走査板AP'"の測定尺M'" と
反対の表面に配設されている。
【００１８】本発明は他の測定方法、即ち測定尺の目盛
と走査板の走査フィールドが同一ではない場合、走査フ
ィールドの目盛が測定尺の目盛の二倍であるような三格
子測定方法でも特別有利に使用される。非平行光線によ
るこの種の三格子測定方法(西独国特許明細書2511350
号) では比較的大きな許容公差を有する非常に大きな距
離が得られる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によって得られる利点は特に上記
の種類の測定装置で、簡単な手段によってインクリメン
タル目盛及び参照マークの安全な走査のためのその都度
必要な最適の距離が選択されることができ、その結果測
定値の補間の際に精度と分解能が高められることにあ
る。測定尺の目盛と走査板の所属の走査フィールドの間
の大きい距離の存在によって測定尺に関する走査板の案
内精度に高い要請は課されない、そのわけはこの大きい
距離では距離公差も増大するからである。従って参照マ
ークと所属の走査フィールドとの間の所定の小さい距離
を越えることが許されないような測定装置でも高い精度
が設定される必要がなく、従って簡単に構成されかつ安
価な測定装置が得られる。提案された簡単な手段は外形
寸法にいかなる変化ももたらさずその結果機械における
測定装置の使用のフレキシビリテが保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の原理を示すインクリメンタル測
定装置の図である。
【図２】図２は第１図の測定装置の参照マークを有する
測定尺を示す図である。
【図３】図３は第１図の測定装置の走査フィールドを有
する走査板を示す図である。
【図４】図４は第１図の測定装置の光変調の振幅のグラ
フ表示である。
【図５】図５は本発明による測定装置の実施例を示す図
である。
【符号の説明】
AP '" 走査板 AR1'" 走査フィールド AR2'" 走査フィールド AT1'" 走査フィールド AT2'" 走査フィールド M '" 測定尺 R1'" 参照マーク R2'" 参照マーク T'" 目盛
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンテル・ネーレ ドイツ連邦共和国、ベルゲン、アイヒェン ウエーク、12

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 測定尺の目盛に沿って測定方向に設けら
    れた参照マークを備え、参照マークは目盛に絶対的に付
    設されており、かつ参照マークで走査ユニットと共働し
    て再生可能な電気的パルスが発生され、電気的パルスは
    測定装置のカウンタ及び又は制御装置を附勢し、測定尺
    の目盛と参照マークとの走査のための走査装置に少なく
    ともの走査板を備え、その際光線方向において所定の距
    離にある測定尺及び走査板は相対的に移動可能である、
    ２つの対象物の相対的位置の測定のための測定装置にお
    いて、 位相差h=c'" ・l'" を得るために、透明な走査板(AP
    '") は光線方向における層厚さｌ'"が屈折率ｃ'"を有
    し、一方の走査フィールド(AR1'"、AR2'")は走査板(AP
    '") の測定尺(M '")に面した表面上に、そして他方の
    走査フィールド(AT1'"、 AT2'") は走査板(AP '") の測
    定尺(M '")とは反対側の表面上に配設されていることを
    特徴とする測定装置。
JP3085130A 1983-07-16 1991-04-17 測定装置 Expired - Lifetime JPH0749970B2 (ja)

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