JPH0658779A - 測定装置 - Google Patents

測定装置

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JPH0658779A
JPH0658779A JP3085131A JP8513191A JPH0658779A JP H0658779 A JPH0658779 A JP H0658779A JP 3085131 A JP3085131 A JP 3085131A JP 8513191 A JP8513191 A JP 8513191A JP H0658779 A JPH0658779 A JP H0658779A
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【目的】測定装置において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を創造することで
ある。 【構成】位相差ｈ＝ｃ""・ｌ""を得るために一平面内に
位置する走査フィールドＡＴ1"" 、ＡＴ2"" 及び走査板
AP""の走査フィールドAR1"" 、AR2"" は測定尺M"" の目
盛T"" 及び参照マークR1""、R2""対して走査フィールド
AR1"" 、AR2"" の中心点M1""が光線方向において走査フ
ィールドAR1"" 、AR2"" の中心M2""に対してずらされ、
そのために走査板AP""が測定尺M"" に対して傾けられて
おり、その際前記ｃ""が光線の通る媒体の屈折率であ
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】本発明では測定尺上に
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
の創造を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は特許請求
の範囲第１項の特徴部に記載された構成によって解決さ
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
の線部分を備えた線群から成り、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、R
2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装置A 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AT1 、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
AR1 、AR2 は大きい利用／妨害信号比をもった参照信号
RS1、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
号は呼び出されない。
【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 、AT2 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】位相差h= c""×l"" を得るために第5 図に
よれば、走査板AP""及び走査フィールドAT1"" 、AT2""
及び走査フィールドAR1 、AR2 は一平面内にそして測定
尺M"" の目盛T"" 及び参照マークR1""、R2""の平面に対
して測定方向X を向いた回転軸線のまわりに傾けられ、
すなわち走査フィールドAT1"" 、AT2"" の中心M1""が光
線方向において区間l"" だけ走査フィールドAR1"" 、AR
2"" の中心点M2""に対してずらせており、その際c ""は
光が透過する媒質の屈折率である。
【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洗濯されることができ、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は高い精度
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。提案された簡単を手段は外形
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】第1 図は本発明の原理を示すインクリメンタル
測定装置の図、
【図２】第2 図は第１図に示す測定装置に使用する参照
マークを有する測定を示す図である。
【図３】第3 図は第１図に示す測定装置に使用する走査
フィールドを有する走査板を示す図である。
【図４】第4 図は第１図に示す測定装置に使用する光変
調の振幅のグラフ表示である。
【図５】第5 図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１つの走査板を備え、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""を得るために一平面内に位置する
    走査フィールド(AT1""、 AT2"") 及び走査板(AP"")の走
    査フィールド(AR1""、AR2"")は測定尺(M"") の目盛
    (T"") 及び参照マーク(R1"" 、R2"") に対して走査フィ
    ールド(AT1""、 AT2"") の中心点(M1"")が光線方向にお
    いて走査フィールド(AR1""、AR2"")の中心(M2"")に対し
    てずらされ、そのために走査板(AP"")が測定尺(M"") に
    対して傾けられており、その際前記ｃ""が光線の通る媒
    体の屈折率であることを特徴とする前記測定装置。
JP3085131A 1983-07-16 1991-04-17 測定装置 Expired - Lifetime JPH0749971B2 (ja)

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