JPS60236010A - 位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念による位置測
定装置に関する。

位置測定装置ではそこまで進んだ路長を検出し、かつメ
モリし、又は参照マークを値「ゼロ」の参照位置に対し
て明らかにするために、相対的に運動可能な機械部分又
は測定装置部分を出発位置から参照位置まで走行させる
ことが参照位置の検出用として公知である。

そのような方法は西独国特許明細ｖ！１９４４！１８１
に記載されているようなインクリメンタル長さ又は角度
測定装置によって可能にされる。

しかしこの方法は被測定物の妨げられない相対運動可能
性を必要とする、そのわけは測定装置の構成部分が被測
定物と固着されておりかつ被測定物と共に参照マークに
対して調整されねばならないからである。

西独国特許公開公報１６７３８８７から機械ベッドにク
ランプされた機械往復台で参照点の検出を可能にする；
機械の測定装置が公知である。そこでは第一に往復台が
後でゼロ点に対する参照点として明らかにされる位置に
往復台が走行されなければガらない。その後往復台が機
械ベッド上にクランプされる。続いて測定装置の走査板
が参照マークに達するまでスケールに対して移動する。

参照マークに達すると、測定装置の電子カウンタが値ゼ
ロにセットされる。

それから再び往復台のクランプは解かれ、かつ往復台は
所望の位置に走行される。参照マークの位置は他の加工
工程のだめの参照位置を示す。

しかし固有の加工工程の前に行われる出発位置として定
義された参照位置の検出のための公知の方法は既に加工
工程が行われておりかつ例えば進行中の加工が中断され
た場合には記載のインクリメンタル測定装置によっては
最早不可能である。例えば市販の自動機械では一一般に
工業ロボットと称される一進行中の加工工程の中断は停
電によって生じうる。ロボットはその時その瞬間的位置
に留まる。しかし元の参照位置に関する測定値は停電に
よっては失われる、そのわけは測定も中断されるからで
ある。

しかし中断した加工工程の続行のために参照位置が知ら
れなければ表らない。その瞬間的位置から原出発位置へ
のロボットの戻り運動は一般的には排除される、何故な
らば例えば工具は加工物と係合しているからである。

（解決せんとするＭ１蹟） 本発明は冒頭の種類の位置測定装置を公知の装置の欠点
を除去しかつ未知の瞬間的位ＩＰＩにおける位置情報の
失われた後に被８１１１５ｉ（物の連動なしに参照位置
を再現することを可能にするように改良することを課題
の基礎とする。

（解決手段） この課題は本発明によれば特許請求の範囲第１項の特徴
部によって解決される。

（発明の効果） 本発明によって得られる利点ｔ−１特に１Ｍ案された位
置測定装置が測定されるべき対象物が動かされる必要な
しに測定中断後のｒ開位置の１１現及び未知瞬間的位置
からの運動が許容されることにある。

工具の形のそのような被測定物＃を測定過程及び加工過
程の中断の際故障によって工作物に係合したま＼となり
、その結果故障の排除及びか開位置の再検出の後に中断
されていた加工工程が直ちに再び続行されることができ
る。工作物への保合個所からの工具の引き戻し及びこの
係合個所の新九カ再走行は時間がか＼りかつ困離であり
、工作物の損傷に連なる。更に例えば工業ロボットでは
個々の加工経過の間の各参照位置のプログラム制御され
た検査が可能であり、それによってそのようなシステム
の運転安全性が著しく高められる。

本発明の有利な構成は夾施態様項から把握される。

（実施例） 図示の実施例に基いて本発明を詳１．　＜説明する。

第１図に示す位置測定装置１は本発明にとって本質的装
置に限定されておりかつそのために図式的に示しである
。位置測定装置１によって二つの対象物２と５の相対位
置が測定される。

これらの対象物２及び３け図示しない機械、例　“えげ
工作機械のベッド及び往復台でありうる。

往復台３にけアングル５ａ及び５ｂによって中空体４が
固定されている。

中空体４の内方には公知の方法でスケール６が配設され
ている。このスケール６＃よ同様に公知の方法で走査ユ
ニツ）ＡＩによって走査されるインクリメンタル１コ盛
Ｔ１を相持する。走査ユニッ）Ａ１は（幾棹のベッド２
と固着され、かつベッド２と往復台３との間の相対運動
の際スケール６に対して運動する。スケールｔ：ｔｔで
詳しく説明するいわゆるインクリメンタル目盛を有する
ので、静止のベッド２に対する往（ν台５の位ｒｆＩｔ
は常に検出さｉすることかできる、何−ル寿らは運動中
走査ユニツ）ＡＩによって走査されたインクリメンタル
目盛Ｔ１の間隔は図示しない評価装置において把］；−
されかつ行程又は位置の値として指示されるからである
。

走査ユニットＡ１に加えて、参１ｔＱ　ｉＤ査ユニツ）
　ＲＡ　として表わされる別の走査構成ユニットが設け
られておりかつベッド２及び往復台３とは無関係にスケ
ール６に対して移動可能である。

この参照走査構成二二ツ）ＲＡ　によっていつでもスケ
ール６の参照点に対する走査ユニットＡ１の位置が検出
されることができる。参照点は参照マークＲ１によって
決定され、参照位置はスケールのインクリメンタル目盛
Ｔ１に対して絶対的に確定されている。この参照点検出
を第３図に基いて次に記載する。

第２図は第１図によるものの構成の平面図である。中空
体４はその上面で、走査構成ユニツ）ＡＩとＲＡ　の範
囲に配置されたシール要素４ａと４ｂによって緊塞され
ることが明らかであり、このために走査構成二二ツ）Ａ
Ｉと琺　は公知の方法で詳しく示さない連結部材を有す
る。

この連結部材の範囲ではシール要素４ａと４ｂが開脚さ
れ、かつ連結部材の外域を潤滑しており、その横断面積
は略両刃の剣に等しい。

第３図においてスケール６の一部分が拡大して示されて
いる。スケール６はガラスから成り、かつ光を通さない
層を備えている。ここでは光は、本発明が光電的位置測
定装置に限定されるべきではないとしても光学的領域に
入るものを対象として説明する。

写真的方法によってスケール６上にインクリメンタル目
盛Ｔ１が形成されている。参照点として定義された個所
には同様々方法でスケール６上に一つの参照点Ｒ１が配
設されている。勿論複数の参照マークも設けられること
がで色る。

インクリメンタル目盛Ｔ１の走査は公知の方法で行われ
る。第４図に基いて、本発明による方法でいかに参照位
置が検出されるかを説明する。

側面図として示したスケール６上にあるｌト査構成ユニ
ットＡ１はインクリメンタル目盛Ｔ１を走査する。任意
の個所において走査構成ユニツ）Ａ１とスケール６が休
止位置にあるものとする。この休止位置は機械のエネル
ギ供給の中断によって生じうる。しかし一般に停電によ
って、インクリメンタル測定装置では位置値も失われる
。

この位置値を再現するために１ｊ１技術レベルでは（冒
頭に記載した文献参照）参照マークが走査構成ユニット
の相応した走査フィールドと一致させ、そして評価装置
を所定の値、例えば「ゼロ」にセットする参照パルスが
生ずるように往復台を走行させることが必要である。と
うして往復台は再び位置決めされることができる。

この先行技術から生じた欠点は既に論議されて、本発明
による参照位置の検出方法が案出されもスケール６を有
する往復台６はベッド２と走査ユニツ）ＡＩに対して未
知の位置を占め、そして往復台はこの個所から他の個所
に動かされる。参照マークＲ１に対する走査構成ユニッ
トＡ１０位１ｉ１　、従ってベッド２に対する往復台５
０位ＩＷの検出のために走査構成ユニ：ｙｌ−Ａ１から
の参照マークＲ１の距離が特定されねば寿らない。

このためにヲ６１追加的な参照走査構成ユニットＲＡが
手動又は図示しない駆動装置によってスケール６に対し
て走行される。診照走査構成ユニツ）　ＲＡ　を走査構
成ユニットＡ１も指示器ユニット７及び８を有する。こ
れらの指示器ユニット７及び８が一致する位置に持ち来
さＪすると、これらはいわゆるゼロインジケータ７８を
形成する。ゼロインジケータは相異なる構造を有し、走
査された参照マークも厳密に云えばゼロインジケータで
ある。

ゼロインジケータの一つ（両インジケータユニット７及
び８によって形成されるゼロインジケータ７８又は参照
マークＲ１）を通過した後、評価装置は所定の位置値、
例えば「ゼロ」にセットされる。続いて参照走査構成ユ
ニットＲＡが他のゼロインジケータの方向に走行し、そ
して参照走査構成ユニットによって通過された目盛イン
クリメントが検出されかつ評価装置において合計される
。ゼロインジケータ（Ｒ１又は７８）を通過するとこの
計数は停止され、ゼロインジケータ７８即ち第一走査構
成ユニットＡ１から参照マークＲ１までの距離が参照値
として示される。

それによって機械構成部分の一つを動かす必要表しに参
照位置が構成される。

参照走査構成ユニツ）ＲＡ　が必要に応じて案内されガ
ければならない。このことは−例に示すように一位置測
定装置１の内方を見て、参照走査構成ユニツ）ｌ　が勿
論位置測定装置１の外方でも直接機械に案内されること
ができる。

第５図において第５図に対応したスケール６５が示され
ており、その際インクリメンタル目盛Ｔ５の傍に別のイ
ンクリメンタル目盛ＴＲ５が設けられている。このイン
クリメンタル目盛ＴＲ５はインクリメンタル目盛Ｔ５の
ようにつくられうるが、同一の格子定数を有するもので
ある必要はない。両インクリメンタル目盛Ｔ５とＴＲ５
が同一の格子定数を有する場合、二つの分離したインク
リメンタル目盛Ｔ５とＴＲ５の代りに一第５図とは異な
り一単−の広いインクリメンタル目盛が設られるのがよ
い。

インクリメンタル目盛Ｔ５の走査のために走査構成ユニ
ツ）Ａ１５の外に他の走査構成ユニットも設けられてお
り、そのうち走査構成ユニッ）Ａ２５のみが示されてい
る。共通のインクリメンタル目盛を走査する多くの走査
構成ユニットは非常に長い機材では複数の磯掴往腹台が
一軸線中に相互に無関係に走行する。走査構成ユニツ）
Ａ１５とＡ２５の各々け［１盛ゼロ点又は参照点Ｒ１５
に関して別の参照位置を有する。

走査構成ユニツ）Ａ１５又はＡ２５の各々ケま固有のイ
ンジケータユニット８５又ｔより５を有する。相応して
接続された評価装置によって前記の方法で各走査構成ユ
ニツ）Ａ１５．Ａ２５４％毎に目盛ゼロ点又は紗照マー
クＲ１からの距離が検出されることができる。

本発明の領域内においても、お照走査構成ユニットのた
めの走行り長が短かく保持されるべき場合又は走査構成
ユニツ）Ａ１５．Ａ２５等の各々に固有の参照マークが
所属されるべき場合スケール上に複数の参照マークを設
ける。

この場合のために、個々の参照マークが符号化されねば
からない、即ち個々の参照マークの各々について目盛ゼ
ロ点からの個々の距離が知られねば々らず、かつ参照走
査構成ユニツ）ＲＡＳによって解読されることができる
。

第６図における例は本発明の特別に有利な構成を示す。

インクリメンタル目盛Ｔ６けスケール６６上罠配股され
てお抄かつ走査構成ユニツ）Ａ１６とＡ２６によって走
査される。スケール６６ｉｔ、参照マークを有さす、従
って最も簡単な構造のインクリメンタル位置測定装置を
形成する。しかしスケール袖前述のようにハウジング内
に格納されねば斥らない。

目盛ゼロ点に対する走査構成ユニツ）Ａ１６とＡ２６の
参照位置は他の位置測定装置によって検出さね、この位
置測定装置はインクリメンタル目盛’Ｉ’Ｒ６と参照マ
ークＲ１６とを備えた固有のスケール１０６を有し、こ
れらの目盛及びマークは参照走査構成二二ツ）　ＲＡ６
で走査される。両スケール６６と１０６又は相応した側
位　°゛置測測定装置機械にスケール１０６の参照マー
クＲ１６は正確に他のスケール６６のインクリメンタル
目盛Ｔ６の目盛ゼロ点に合致するように組付けられる。

走査構成ユニツ）Ａ１４とＡ２６並びに参照走査構成ユ
ニツ）ＲＡ４は同様にインジケータ構成ユニツ）８６．
？！及び７６を担持する。参照点検出は前記過程と同様
であり、その結果くり返しの回避のためにここでは詳し
く記載しない。

第６図による構成の特別の利益は本発明による位置測定
装置１ｉ１が二つの簡単な標準的インクリメンタル測定
装置から構成されることができ、そのうち他の参照マー
クの目盛に対して絶対的に確定されている唯一つの参照
マークのみを有すればよいことにある。相応した調整に
よってこのＩＮ鯖は容易に充足される。

第７図においてもう一つの実施例が示されており、この
実施例において、分離した目盛は参照コード目盛ＴＲＣ
として形成されている、参照位置を定義する参照マーク
を備えたインクリメンタル目盛の代りにいわゆる絶対目
盛が固有の測定のために利用されるインクリメンタル目
盛Ｔ７の参照コード目盛ＴＲＣとしてスケール６７上に
形成されている。ここでは走査構成ユニットは示されて
いない、何故ならば、走査構成ユニットは前記のものに
相応し、その際相応して形成された走査構成ユニットに
よって参照コード目盛ＴＲＣの走査が行われるからであ
る。絶対的位置は一参照コード目盛ＴＲＣのゼロ点に関
して−いつでも、インクリメンタル目盛Ｔ７のための走
査構成ユニットのインジケータユニットが参照コード目
盛ＴＲＣ’のための走査構成ユニットのインジケータユ
ニットと一致するとき直ちに図示しかい評価装置でいつ
でも読取れる。

第８図に軸線断面図で示されたインクリメンタル角度測
定装置はハウジングＧによって第二被測定対象０２、例
えば図示しない工業ロボットのハウジングに固定されて
いる。ハウジングＧの内方には軸Ｗが第一軸受Ｌｌによ
って回転可能に支承されかつ第一インクリメンタル目盛
Ｔ１８を備えた第一部分円板Ｓ１を担持しておシ、第一
インクリメンタル目盛はハウジングＧに固定された第一
走査ユニッ）　Ａ、　１８によって光電的に走査され、
第一走査ユニットは第一照明装置ｗＩＢｌ、第一コンデ
ンサに１、図示しない二つの第一目盛走査フィールドを
備えた第一走査板ＡＰＩ並びに二つの第一光電要素Ｐｌ
を有する。ラジアル格子の形の第一インクリメンタル目
盛Ｔ１８社透過光測定方法のために交互に並ぶ光透過性
しま及び光不透過性しまから成る。

第一部分円板ｓｌの第一インクリメンタル目盛Ｔ１８に
は第一走査プレー）　ＡＰＩ上で両第−目盛走査フイー
ルドが所属し、第一目盛走査フィールドは第一円板円板
ｓｌの回転方向の識別のために第一インクリメンタル目
盛Ｔ１８のピッチの％だけずらされている、それぞれ−
っの第一光電要素Ｐｌが所属している両第−目盛走査フ
イールドの目盛は第一インクリメンタル目盛Ｔ１Ｂと一
致する。ハウジングＧから突出する軸Ｗは工業ロボット
の形の第一被測定対象０１と結合している。

固有の測定過程では軸Ｗ従って第一部分円板Ｓ１の回動
の際に第一インクリメンタル目盛Ｔ１８がハウジングに
固定の笛−走査フイールドＡＰＩ上の両第−目盛走査フ
イールドに対して回動される。第一照明装置Ｂ１から出
だ光は第一インクリメンタル目盛Ｔ１Ｂ及び両第−目盛
走査フイールドの相互に運動する目盛によって変調され
かつ所属の両筒−光電要素Ｐ１に入射し、両第−光Ｗ＊
素は相互に位相のずれた二つの周期的アナログ４６号を
供給し、両アナログ信号は角度測定装置の図示しない評
価装置でパルスに変換される。これらのパルスは計数の
ための評価装置のカウンタに入力され、かつ後続の指示
装置においてデジタル形の位置測定値として表示され、
又は直接工業ロボットの数値制御装置に入力されること
ができる。

軸Ｗに目、第一部分円板Ｓ１に対して同心に、第二イン
クリメンタル目盛Ｔ２と第一インクリメンタル目盛Ｔ１
８に絶対的に所属した参照マークＲを備えた第二部分円
板Ｓ２が固定されている。第二インクリメンタル目盛Ｔ
２及び第二部分円板８２上の参照マークＲは同様に第二
走査二二ツ）Ａ２によって光電的に走査され、第二走査
ユニットは第一照明装置Ｂ１、第二コンデンサに２、第
二走査プレートＡＰ２、並びに三つの第二光電要素Ｐｌ
を有しがっハウジングＧ内で軸Ｗ上に第二軸受Ｌ２によ
って第二部分円板８２及びハウジングＧに対して回動可
能に支承されている。

第二走査ユニッ）Ａ２の第二走査プレートＡＰ２上には
第二部分円板ｓ２上の第二インクリメンタル目盛Ｔ２に
図示しない二つの第二部分走査フィールドが所属してお
り、第二部分走査フィールドは第二走査板に２の回転方
向の識別のために所属の第二インクリメンタル目盛Ｔ２
のピッチの）イだけずらされており両＃（二目感走査フ
ィールドの目盛は第二インクリメンタル目盛Ｔ２と一致
する。両第二目盛走査フィールドにはそれぞれ第二走査
ユニッ）Ａ２中の第二光電１１１１［ｐｚが付設されて
いる。

第二部分円板８２の参照マークＲは不規則の純目盛を備
えた線群から成り、線群には第二走査ｗニラ）Ａ２の第
二走査板ＡＰ２上に同一の純目盛を備えた参照マーク走
査フィールドが所属している。第二走査板ＡＰ２上の参
照マーク走査フィールドには第二走査ユニットＡ２中の
第二光電ｙ４Ａｐｚが所属している。

ハウジングＧにはインジケータユニットとして第三照明
装置Ｂ３と第三光電要素ＰＳとを備えた光電ゼロセンサ
Ｎが固定されている。軸Ｗ上に回転可能に支承された第
二走査ユニツ）Ａ２によってインジケータユニットとし
て結像光学系ＯＴ　が固定されており、この光学系は第
三照明ユニットＢ５と第三光電要素ＰＳとの間の特定の
位置における第二走査ユニツ）Ａ２の回動の際第三照明
装＃ＢＭから発する光を第三光’！要素Ｐ５に焦点を結
ばせ、その結果第三光電要素Ｐ３はハウジングＧに関す
る回転可能表第二走査ユニット人２の所定の絶対位置を
特徴づけるゼロ信号を発する。

冒頭に述べたように、インクリメンタル位置測定装置で
は測定のけじめから、測定の出発位置として役立ちかつ
故障後も再現されることができる第一部分円板Ｓ１のた
めのＶ照位置を特定するととけ重要である。

測定開始の前に又は−例えば停電によって一インクリメ
ンタル位置測定装置では位置測定値が失われる故障の後
も相対運動可能か被測定物０１，０２は静止状態にある
ことが前提となる。

第一部分円板Ｓ１はハウジングＧに対する目盛ゼロの点
の位置が未知である位置にある。

この参照位置の取得のためにハウジングＧに関する第一
部分円板Ｓ１の瞬間的位置が決定されねばなら々い。こ
の目的で校正運転が投入さね、この間に電気的ゼロセン
サＮの結像光学系ＯＴ　を含めた幀二走査ユニツ）Ａ２
がハウジングＧに固定されたモータＭによって伝動装Ｎ
、　Ｚを介して回転される。捷づ例えばゼロセンサＮの
結像系ＯＴ　が第三照明装置Ｂ５及び第三光電要素Ｐ５
と一致する位置に達し、その結果第三光１！要素Ｐ５け
評価装置のカウンタを値ゼロにセットし、かつ同時に始
動させるゼロ信号を併結する。

この時点から静止している第二部分円板の第二インクリ
メンタル目盛Ｔ２は回転する第二走査板ＡＰ２上の両第
二目盛走査フィールドによって走査され、そして、所属
の第二光電要素Ｐ２によって生じた周期的アナログ信号
は評価されかつ、カンタパルスがカウンタに入力される
。

カウンタスタート及び第二インクリメンタル目盛Ｔ２の
目盛インクリメントの引数の開始後、停止している第二
部分円板ｓ２の参照マークＲが同転する第二走査板ＡＰ
Ｚ上の所属の参照マーク走査フィールドによって走査さ
れかつ第二走査ユニッ）Ａ２の所属の第二光電要素Ｐ２
の信号によって評価装置のカウンタは停止する。ゼロセ
ンサＮと第二部分円板８２の上の参照マークＲどの間の
第二走査ユニットの回転角の形の調整路程のためのカウ
ンタで検出された計数値は直接絶対的位置（Ｉ＾を付与
し、千〇位＃を値ｉｆ第一部分円板Ｓ１と第二部分円板
８２が・・ウジフグＧに対して瞬間的に占める位置を示
す、そのわけは参照マークＲｉよ第一部分円板８１上の
１ｈ接所属の第一インクリメンタル目盛Ｔ１８の目盛ゼ
ロ点を示すからである。モータＭ）ま停止１゜かつ校正
過程が終る。

第一部分円板８１Ｆの参照マークＨの走査の時点から固
有の測定過程のためのカウンタが再び計数パルスによっ
て負荷されることができ、ｌｔ数パルスはハウジングＧ
に関する第一部分円板Ｓ１の回転の際ハウジングに固定
の第一走査板ＡＰＩ上の両第−目盛走査フイールド及び
第一走査ユニツ）Ａ１８の所属の両第−光電！Ｉ！素Ｐ
１による第一インクリメンタル目盛の走査によって発生
する。故障、例えば停電の際ハウジングＧに関する第一
部分円板８１の参照位置は第一部分円板８１がその瞬間
的位置から動かされることができ危い場合でも前記校正
過程によって再現されることかで舞る。何故ならば例え
ば工業ロボットのアームを介して軸Ｗと作用結合してい
る工具は故障の発生の際に加工されるべき加工物と係合
しているからである。

第二走査ユニツ）Ａ２の回転は校正過程又は再生過程に
関しては第二照明ユニットＢ２及び第二光電要素Ｐ２と
結合した導ＲＥ１のために３６００よりも幾分大きい旋
回範囲に亘ってかつ両回転方向に行われる。回転角測定
装置は導線Ｅ２を介して評価装置及び給電装置と接続し
ている。

図示しない方法で第二走査ユニットＡ２の給電は導線の
代りにスリップリングによっても行われることができ、
この場合第二走査ユニットＡ２は両回転方向において任
意の複数回回転させることができる。

第二部分円板８２上には参照マークＲの代りに複数の参
照マークが設けられることもでき、参照マークはコード
の識別を必要とする。

そのようにコード化された参照マークは例えば西独国特
許公開公報！１０３９４８３に記載されている。参照マ
ークのためのコードマークの走査のために第二走査板Ａ
Ｐ２上に所拠のコードマーク走査フィールドが存在する
。

第二部分円板８２−Ｅの一つの参照ｉ−りのみの存在は
第二部分円板Ｓ２の特別に簡単な製造の利点を有する、
そのわけは単一の参照オークは識別のためのコードを必
要と１．ないからである。

後述のように第二部分円板８２上の複数の参照マークの
存在は第二走査：Ｌｘット人２による次の参照マークの
走査のための校正ｉＭ程又は再生過程の際に小さい角度
行程しか戻る必要がなく、かつ両回転方向に行われると
いう利点を有する。

この反転運転は反転伝動装置と１７て形成された伝動装
置２によって迅速かつ簡単な方法で個々の加工過程例え
ば各参１１ｔｔ位置のプログラム制御された検査を可能
にする。

第９図に軸線断面として示したインクリメンタル角度測
定装置は基本構造及び作用法の点で第８図に示す測定装
置に相応し、その結果くり返して説明しない。

吟価の構成要素は第９図に相応した「９」を付した同一
符号で示す。

軸Ｗ９に第一部分円板８１９と同心に第二部分円板８２
９が第一部分円板８１？の第一インクリメンタル目盛Ｔ
ｌ？に付設された第一参照マークＲ１？と固着している
（第１０図）。第二部分円板８２？の平面内にはその周
縁に同心的Ｋ　ＩＪング状の第三部分円板８３９が配設
されており１第三部分円板は透明の相持板ＴＰ？を介し
てハウジングＧ？に固定されており、かつ第二インクリ
メンタル目盛Ｔ２９と第二インクリメンタル目盛Ｔ２９
に絶対的に付設された第二参照Ｔ−りＲ２？を有する。

（第１１図）。

第二部分円板８２９の給−参照マークＲ１９並びに第二
インクリメンタル目盛Ｔ２９及び第三部分円板８３９の
第二参照マークＲ２？は同様に光電的に第二走査ユニツ
）Ａ２９によって走査さね、第二走査ネニットは第二照
明装置Ｂ２９、第二コンデンサに２９、第二走査板ＡＰ
２９、及び第二光電要素Ｐ２９、第三光電要素Ｐ５９を
有しかつハイジングＧ９内で軸？上軸受Ｌ２９によって
第二部分円板８２？及び第三部分円板８３９に対して回
転可能に支承されている。

第二走査装置Ａ２９の第二走査板Ａ２９上に第三部分円
板８３９の第二インクリメンタル目盛Ｔ２９に二つの第
二目盛走査フィールドＴＦ２１　、ＴＦ２２　が所属し
ており、第二目盛走査フィールドは第二走査板ＡＰ２９
　の回転方向の識別のために所属の第二インクリメンタ
ル目盛Ｔ２９のピッチの％だけ相互にづらされている。

両第二目盛走査フィールドＴＦ２１．　ＴＦ２２　の目
盛は第二インクリメンタル目盛Ｔ２９と一致する。

第二部分円板８２９の第一参照ｉ−りＲ１？及び第三部
分円板８３９の第二参照マークＲ２？はそれぞれ、所定
の不規則な綜−を有する同一の線群から成り、第二走査
装置人２９の第二走査装置Ａ２９　上の線群には同一の
線群を有す石第−参照マーク走査フィールドＲＦ１及び
第二参照ｉ−り走査フィールドＲＦ２が付設されている
（第１２図）。第二走査板ＡＰ２９　上の第一参照ブー
ク走査フィールドＲＦ１には第二光電要素Ｐ２９が、そ
して両第二部分走査フィールドＴＦ２１　、　ＴＦ２２
　及び第二参照マーク走査フィールドＲＦ２にはそれぞ
れ第二走査装置Ａ２？の第三光電要素Ｐ５９が付設され
ている。

この角度測定装置でも参照位置の取得のためにハウジン
グＧ９に関する第一部分円板８１９の瞬間的位置が決定
される。この目的で校正運転が投入され、この間に第二
走査装置Ａ２９はハウジングＧ９に固定されたモータＭ
９によって伝動装置２９を介して駆動される。オず例え
ば回転する第二走査板ＡＰ２？上の第二参照マーク走査
フィールドＲＦ　２ｉｔハウジングに固定の第三部分円
板８３ν上の第二参照マークＲ２９を走査し、その結果
回転する第二走査装置Ａ２９の所属の第三光電要素ＰＳ
９は評価装置のカウンタをゼロにセットしかつこれを同
時に始動させる信号を供給する。この時点から所属の第
三光電要素Ｐｓ９がハウジングに固定の第三部分円板８
５９の第二インクリメンタル目盛Ｔ２９の走査の際に所
属の第二目盛走査フィールドＴＦ２１、　ＴＦ２２　に
よって回転する第二走査板ＡＰ２９上で発生する周期的
アナログ信号が評価されかつ計数パルスはカウンタに入
力される。

カウンタスタート及び第二インクリメンタル目盛Ｔ２９
の目盛インクリメントの計数の開始後、停止している第
二部分円板８２９上の第一参照マークＲ１９が回転する
第二走査板ＡＰ２？上の第一参照マーク走査フィールド
ＲＦ１によって走査され、かつ第一走査装置Ａ１９の第
二光電要素Ｐ２９の信号によって評価装置のカウンタが
停止する。カウンタで計数された第一参照マークＲ１？
と第二参照マークＲ２９との間の第二走査装置Ａ２９の
調整路長のための計数値はハウジングＧ９に対する第一
部分円板が瞬間的に占める絶対的位置を付与する、その
わけは両参照マークＲ１？、Ｒ２９けｉｆ接所属のイン
クリメンタル目盛ＴＩ？、Ｔ２？の目盛ゼロ点を示すか
らである。第二走査装置ｉ１．Ａ２？は再びその出発位
置に戻され、かつモータＭ９が停止する。それによって
校正過程は終る。

第一参照マークＲ１９の走査の時点から固有の測定過程
のためのカウンタが再び計数パルスを供給され、計数パ
ルスはハウジングＧ９に関する第一部分円板８１９の回
転の際ハウジングに固定の第一走査板ＡＰＩ？上の第一
部分走査フィールドによる第一インクリメンタル目盛Ｔ
Ｉ？の走査及び第一走査装置Ａ１９の所属の両第−光電
要素Ｐ１９による第一インクリメンタル目を′ｒ１？の
走査によって発生する故障、例えば停電の際第一部分円
板８１９がその瞬間的位置から動かされることができ力
い場合でも第一部分円板８１９のための参照位置が前記
校正過程によって再生されることができる。何故ならば
故障、例えばインジケータユニットのアームを介して軸
Ｗ９と結合している工具が、加工されるべき加工物に係
合しているからである。

第二部分円板８２！上の第一参照マークＲ１？　’のみ
及び第三部分円板８３９上の第二参照マークＲ２９の存
在は画部分円板８２９．５９の特別に簡単な製造の利点
を有する。

角度測定装置は多数の参照マークＲ１をも備えることが
できる。相応して形成された部分円板は第１３図、第１
４図及び第１５図に記載されている。ｌ１４１ＩＷ９に
は第一部分円板８１？と同心に第二部分円板８２９が第
一部分円板８１９の第一インクリメンタル目盛ＴＩ？に
絶対的に付設された第一参照マークＲ１１（ｉ　＝　１
．２．−−−ｎ）を備えて固定されており、その第一参
照マークには同一化のためそれぞれ第一コードマークＣ
１ｉが所属している（第１５図）。第二部分円板Ｂ２９
の平面内にはその周縁に同心にリング状の第三部分円板
Ｓ５９が配設されており、第三部分円板は透明な担持板
ＴＰ９を介してハウジングＧ９に固定されておりそして
第二インクリメンタル目盛Ｔ２９及び第二インクリメン
タル目盛Ｔ２？に絶対的に付設された第二参照マークＲ
２１（ｉ　＝　１．２．−−−　ｎ　）を用し、同一化
のために、第二参照マークＲ２１には各々第二コードマ
ークＣ２ｉが付設されている（第１４図）。

第一参照マークＲ１ｉ及び第二部分円板Ｅ１２９の所属
の第一コード１−りＣ１１並びに第二インクリメンタル
目盛Ｔ２９、第二参照マークＲ２１及び所属の第二コー
ドマークＣ２ｉは同様に第二走査ユニツ）Ａ２９によっ
て光電的に走査され、第二走査ユニットは前記のように
形成されておりかつ第二部分円板８２９及び第三部分円
板Ｓ３９に対して回転可能に支承されている。

第二部分円板８２９の第一参照マークＲ１１及び第三部
分円板８３９の第二参照マークＲ２ｉはそれぞれ所定の
不規則ガ線目盛を備えた同一の線群から成り、第二走査
装置Ａ２９の第二走査板上の前記線群には同一の純目盛
を備えた第一参照マーク走査フィールドＲＦ１と第二参
照マーク走査フィールドＲＦ２が付設されている（第１
５図）。第１インクリメンタル目盛Ｔ１？の目盛ゼロ点
に対する笛−参照マークＲ１ｉの絶対的位置は所屈の鎖
−コードマークＣ１１によって、そして第二インクリメ
ンタル目盛Ｔ２９の目盛ゼロ点に対する第二参照マーク
Ｒ２１の絶対的位置は所属の第二コードマークＣ２１に
よって特徴づけられ、前記コードマークにはそれぞれ所
桟の第一参照マークＲ１１と第二参照マークＲ２１の絶
対的位置がコード化された情報、例えばいゎゆ７）　／
（−コードとして含壕れている。第一コードマークＣ１
１には第二走査板ＡＰ２？上の第一コードマーク走査フ
ィールドＣＦ’１がそして第二コードマークＣ２１には
第二コードマーク走査フィールドＣＢ“２が付設されて
いる。

第二走査板人Ｐ２？上の第一参照マーク走査フィールド
ＲＦ１及び第一コードマーク走査フィールドＣＦ１には
それぞれ第二光電要素Ｐ２９が、そして両第二参照マー
ク走査フィールドＴＦ２１゜ＴＦ２２；第二参照マーク
走査フィールドＲＦ’２、及び第二コードマーク走査フ
ィールドＣＦ２にはそれぞれ第二走査装置Ａ２９中の第
三光電要素Ｐ３９が付設されている。

参照位置の取得のためにハウジングＧ９に関する第一部
分円板８１？の瞬間的位置が決定されなければならない
。この目的で前記のように校正運転が行われる。

参照位置の取得のために第二走査板ＡＰ２９上の第一コ
・−ドマーク走査フィールドＯＦ１は走査された第一参
照マークＲ１１に所属する第一コードマークＣ１１から
第一参照マークＲ１１の絶対的位置値を読取る０、第二
参照マークＲ２１の走査の際同時に所属の第二コードマ
ークＣ２１から第二走査板ＡＰ２？上の所属の第二コー
ドマーク走査フィールドＣＦ２からこの第二参照マーク
Ｒ２１が読１取られる。第一参照マークＲ１１と第二参
照マークＲ２１のこの両絶対的位置値は評価装置に入力
される。第一参照マークＲ１１の絶対的位置値に第二参
照マークＲ２ｉの絶対的位置値及び第一参照マークＲ１
１と第二参照マークＲ２ｉの間の角距離に相応する計数
値が正の方向に合成される。

評価装置において瞬間的にハウジング９に第一部分円板
８１９が占める絶対的位置値が存在する。第二走査装置
１Ａ２９は再び略その出発位置に戻され、そしてモータ
Ｍ９は停止し、それによって校正は終了する。

第二走査装［Ａ２９を二つの走査ユニットから構成する
ことが可能である。この場合、透明な相持板ＴＰ９は直
接第三部分円板８５？として形成されることができ、そ
の結果製造の困難なリング状の第三部分円板８３９は省
略されうる。

＠１３図によれば第二部分円板８２９上にｆ＾ｌ一つの
第三インクリメ目盛ル目盛Ｔ５？が設けられており、こ
の第三インクリメンタル目盛は校正又は再生過程の際回
転する第二走査板ＡＰ２９上の第三目盛走査フィールド
ＴＦ！Ｓ　Ｋよって走査される。この走査の際第二走査
装置Ａ２９の所属の第二光電要素によって得られたアナ
ログ信号は第一参照マークＲ１１から得られる参照信号
と論理的に連係され、その結果この参照信号は次の評価
のために調整される。

実際上第１部分円板８１９と第二部分円板８２９は完全
に正確に同心には組付けられることができないので、偏
心誤差によって誤差が生じうる。

第１６図から明らかなように第一部分円板８１９と第二
部分円板８２９との間の偏心誤差の消去のために、第一
部分円板８１９上にも少なくとも一つの参照マークＲＯ
１が配設されており、位置固定の第一走査装置１ｉＡ１
９による走査によって前以って検出された参照マークＲ
１１と他の参照マークＲ２１との間の距離が偏心誤差だ
け修正される。

実際上前記校正は二、三ピッ）　（Ｂｉｔ　）　ｔで正
確であシ、このことは測定結果の最後の桁の不正確さが
指示される。

この不正確さは第一部分円板８１？と第二部分円板８２
９の組立の際に実際上排除されない偏心に起因する。

インクリメンタル目盛Ｔ１？に対する第一参照マークＲ
１ｉの位置は一般に目盛ゼロ点として、校正の際測定結
果の液抜の桁が「ゼロ」として現わされるように選ばれ
る。測定結果の最後の桁が「ゼロ」でないと、差は偏心
誤差である。

第一部分８１９上に設けられた追加の参照マ−りＲＯｉ
は目盛製作の際既に事実かつ誤差なしに目盛ゼロ点を確
宇するように目盛ゼロ点上に正確に位置づけされる。有
利な方法でインクリメンタル目盛Ｔ１？に対ｌ〜て同心
に他の追加の参照マークＲＯｉが例えば部分円板８１？
上に２７０堰付けられ、その結果角度５０毎に参照マー
クＲＯｉの一つが現われる。

部分円′Ａ！１８１９が最大ｒだけ［１１１されるや否
や走査装置Ａ１？によって参照マークＲＯｉの一つでパ
ルスが発生１〜、このパルスは測定結束の最後の桁を「
ゼロ」にセットする。

既に述べたようにカウンタは再び参照マークＲ１１Ｋよ
って作動され、その結果部分円板８１？の角度が把握さ
れ、その際偏心誤差を含んでいる。

校正の際例えば５１．　ｓ　ｆの角定仙が検出されると
、部分円板８１？の位置はａ３Ｂ’の誤差をもって決定
される、そのわけは参照マークＲ１１は目盛ゼロ点に関
するものであるべきだからである。

校正後に再び計数がはじまると、絶対角度５１Ｓ、ＯＯ
ｏの場合参照マークＲＯｉがあられれる。

しかし指示は測定値５５．５８’を示す。この瞬間に本
発明によれば最後の桁が「ゼロ」にセットされ、それに
よって測定は偏心誤差だけ修正される。

校正過程が記載の参照マークＲ１１及びＲ２１が関与せ
ず、むしろ任意のゼロインジケータが利用されかつ偏心
誤差が根本的に排除されない場合は本発明の領域内にあ
る。

光電的ゼロインジケータの代りに、磁気的、容易的又は
誘導的なベースによるゼロインジケータも使用されるこ
とができる。

既に相異なる目盛形成が示されたように、本発明はイン
クリメンタル位置測定装置に制限されず、むしろ混合形
も使用されることができる。

同様に物理的走査原理も本発明の本質ではなく、磁気的
、誘導的、光電的、圧電的位置測定装置が反射光型又は
透過光型及びその組合せと　′して作用されることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は被測定機械構成部分につけられた長さ測定装置
、 第２図は第１図による長さ測定装置の平面図、第５図は
第１図及び第２図による長さ測定装置のスケールの拡大
図、 第４図は二つの走査構成ユニットを備えた第３図による
スケールの側面図、 第５図は二つのインクリメンタル目盛及び参照マークを
備えたスケール、 第６図は各一つのインクリメンタル目盛、そのうち参照
！−りをもった二つのスケール、第７図はインクリメン
タル目盛及び参照コード目盛をもったスケール、 第８図は角度測定装置の軸線断面図、 第９図は他の角度測定装置の軸線断面図、第１０図は第
二部分円板の一部分の正面図、第１１図は第三部分円板
の一部分の正面図、第１２図は第二走査円板の正面図、 第１５図は他の第二部分円板の一部分の正面図、第１４
図は他の第三部分円板の一部分の正面図、第１ｂ図は他
の第二走査板の正面図、 第１６図は追加の参照マークを備えた第一部分円板の一
部分の正面図である。 図中符号 ２．５　対象物 ６．６５，６６．１０６．６７　スケールＡ１　走査構
成ユニット Ｒ１参照マーク ＲＡ、ＲＡＳ　、ＲＡ６　参照走査構成ユニットＴＩ　
、ＴＲ，’１’Ｒ６、ＴＲＣ目盛ＴＲＣ参照コード目盛 代理人　江　崎　光　好 代理人　江　崎　光　史

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）相対的に運動可能な二つの対象物の位置を測定し
   かつ被測定対象の任意の瞬間の位置において参照位置を
   再現するだめの位置測定装置にして、 少なくとも一つのスケールが第一対象物と、そしてスケ
   ールのインクリメンタル目盛の走査のための少なくとも
   一つの走査ユニットが第二対象物と剛固に結合しており
   、その際スケールのインクリメンタル目盛には少なくと
   も一つの参照マーク又は参照コード目盛が伺設されてい
   るものにおいて、 参照走査ユニツ）　（ＲＡ　、ＲＡ５　、ＲＡＡ　）と
   して少なくとも一つの別の走査ユニットが設けられてお
   シ、 走査構成ユニットは少なくとも一つの走査構成ユニツ）
   （Ａｓ）及び両対象物（ＺｔＳ）　とは独立にスケール
   （６，６５，６６，１０６，６７）に対して移動可能で
   あり、目盛＋ｊ、、ＴＲ，ＴＲ６，ＴＲＣ）の走査によ
   って少々くとも一つの参照マーク（Ｒ１）から又は参照
   コード目盛のゼロ点から少ガくとも一つの走査構成ユニ
   ット（Ａ１）までの距離が検出されることを特徴とする
   位置測定装置。 （２）第一走査構成ユニツ）（ＡＩ）と参照走査構成ユ
   ニット（ＲＡ）　トがインジケータユニット（８，７）
   を有し、インジケータユニットは一致の際ゼロインデケ
   ータ（７Ｂ）を形成する、特許請求の範囲第１項記載の
   位置測定装置。 （３）スケール（６ｓ、６６）の目盛（Ｔ５．Ｔ６）の
   走査のため複数の相互に運動可能の走査構成ユニット（
   Ａ１５．Ａ１６．Ａ２５．Ａ２６）がインジケータユニ
   ット（８５，８６，９５，９６）　を備えており、そし
   て参照走査ユニット（ＲＡＳ、ＲＡ６）のインジケータ
   ユニツ）　（７５，７６）は他方の走査構成ユニット（
   Ａ１５　、Ａ１６　、Ａ２５　、Ａ２６　）の各々と一
   致する位置に持来すことができる、特許請求の範囲第１
   項記載の位置測定装置。 （４）参照走査構成ユニット（ＲＡ、ＲＡ５．Ｉ（ＡＡ
   ）が手動又は自動的に別々の駆動装置によってスケール
   （６，ａｓ、ｔｏ６）に対して移動可能である、特許請
   求の範囲第１項記載の位置測定装置。 （５）参照走査構成ユニット（ＲＡＳ、ＲＡ６）のため
   に参照マーク（Ｒｌｓ、Ｒ１４）を備えた別々の目盛（
   ＴＲ５，ＴＲ６）又は参照コード目盛（ＴＲＣ）が設け
   られており、その除診照マーク（Ｒ１５。 Ｒ１６）又は参照コード目盛（ＴＲＣ）のゼロ点が第一
   目盛（Ｔ５　、Ｔ６．Ｔ７　）に絶対的に付設している
   、特許請求の範囲第１項記載の位置測定装置。 （６）別々の目盛（ＴＲ６）が固有のスケール（１０６
   ’）上に設けられている、特許請求の範囲第１項又は第
   ５項記載の位置測定装置。 （７）　第一目盛（Ｔ５．’ｒ６）の走査のために相Ｈ
   ２に独立に運動可能の複数の走査構成ユニット（Ａ１５
   　、Ａ１６　、Ａ２５　、Ａ２６）が設けられており、
   参照マーク（Ｒ１５，Ｒ１６）を備えた別々の目盛（Ｔ
   Ｒ５、ＴＲ６）の走査のために参照走査構成ユ二ッ）　
   （ＲＡＳ、ＲＡ６）が設けられており、そのインジケー
   タユニッ）　（７５，７６）が各走査構成ユニット（Ａ
   １５．Ａ１６．Ａ２５．Ａ２４）の各インジケータユニ
   ット（８５，８６，９５，９６）　と一致する位置に持
   来されることができる、特許請求の範囲第１項、第３項
   又は第６項のうちのいずれか一つに記載の位置測定装置
   。 （８）第一目盛（Ｔ７）の走査構成ユニットがインジケ
   ータユニットを有し、インジケータユニットが参照コー
   ド目盛（ＴＲＣ）のための走査ユニットのインジケータ
   ユニットト一致スル位置に持来されることができる、特
   許請求の範囲第１項又は第５項記載の位置測定装置。 （９）距離検出が対象物の一つの運動中に行われる、特
   許請求の範囲第１項記載の位置測定装置。 （１〔・　目盛の各一つが所属の走査構成−一ットと　
   ；゛共に、他方の走査構成ユニットの故障の際に緊急機
   能を４１う、特許請求の範囲第１頃、第５項、第６項又
   は第８項のうちのいずｆ＋か一つに記載の位置測定装置
   １ｔ０ ００　部分円板（８２）の形の第ニスケールが同様に部
   分円板（８１）の形の第一スケールと回心に固着してお
   り、そしてインジケータユニット（ＯＴ）を含めた参照
   走査構成ユニツ１−（Ａ２）が第二部分円板（８２）と
   同心に回転可能に支承されておりかつ駆動装置（Ｍ、７
   ．）　によって回動可能である、特許請求の範囲第１項
   又は第６項記載の位置測定装置。 Ｏ３角度測定のために、ゼロヒンサ（Ｎ）が照明装置（
   Ｒ３）と付設の光電曹素（Ｒ５）から成り、これらは第
   二対象物と固着しており、かつそれらの間にインジケー
   タユニットとして光電要素（Ｒ５）−Ｊニへ照明装置（
   Ｂ５）の結像をつくるだめの結像光学系（ＯＴ）がｒｒ
   ＝１転可能に支承されている；特許請求の範囲第１１項
   記載の位置測定装置。 ０３）ａ）　第一目盛（ＴＩ？）を備えた第一目盛担体
   （８１９）は第二目盛担体（８２０）と固着してお沙、
   第二目盛担体は第一目盛（Ｔ１９）Ｋ絶対的に付設され
   た第一参照マーク（Ｒ１１）（１＝１．２、−−−　ｎ
   　）を有すること、ｂ）第二対象物（２９）と第三目盛
   担体（８３９）が固着しており、第三目盛担体は少なく
   とも一つの鮪二参照マーク（Ｒ２１）を備えた第二目盛
   （Ｔ２９）を有すること、 Ｃ）第二目盛担体（８２９）の少なくとも一つの第一参
   照マーク（Ｒ１１）の走査のため及び少なくとも一つの
   第二参照マーク（Ｒ２ｉ）を備えた第三目盛担体（８３
   ９）の第二目盛（Ｔ２９）の走査のために第二走査装置
   （Ａ２９）が第二目盛担体（８２９）及び第三目盛担体
   （８３９）に対して位置調整可能であること、 ｄ）第二走査装置（Ａ２９）の調整路程が第一参照マー
   ク（Ｒ１□）と第二参照マーク（Ｒ２１）との間の距離
   に相応して調整可能であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の位置測定装置。 （１４）ａ）　第二部分円板（８２９）の形の第二１４
   盛担体が嬉一部分円板（８１９）の形の第一目盛担体と
   同心的に固着されていること、 ｂ）ＩＪｙグ状の第三部分円板（８３９）の形の第三目
   盛担体が第二部分円板（８２９）と同心的に第二対象物
   （０２９）に固着されていること、 Ｃ）第二走査装置（Ａ２９）が第二部分円板（８２９）
   及び第三部分円板（ＳＳ９）に対１７て同心的に駆動装
   置（ＭＷ、Ｚ？）によって回動可能であることを特徴と
   する特に角度位置を測定する特許請求の範囲第１ｓ項記
   載の位置測定装＋１゜ Ｏタ　第一参照マーク（Ｒ１１）に各第一コードマーク
   （ｃｌｌ）が、そ１７て第二μ照マーク（Ｒ２１）には
   各第二コードマーク（Ｃ２１）が（・１設されており、
   その際コードマーク（Ｃ１１，Ｃ２１）が解読された形
   で所属の参照マーク（Ｒ１１、Ｒ２１）の絶対的位置値
   を有する；特許請求の範囲第１３項記載の角度測定装置
   。 ｆ１６１　第二目盛担体（ｓ２）が第三インクリメンタ
   ル目盛（Ｔ３）を有する、特許請求の範囲第１３項記載
   の位置測定装置。 （１７）　第一部分円板（ＥＮ９）と第二部分円板（８
   ２９）との間の偏心誤差の打消のために第一部分円板（
   ８１９）上にも少々くとも一つの参照マーク（ＲＯＩ）
   が配設されており、位置固定の第−走査装［（ＡＩ？）
   による前記マークの走査によって参照マーク（Ｒ１１）
   　と他の参照マーク（Ｒ２１）との間の前以って検出さ
   れた距離が偏心誤差だけ修正される、特許請求の範囲第
   １４項記載の角度測定装置。 （国　修正が距離の測定位の最後の桁の切上げによって
   行われる、特許請求の範囲第１７項記載の角度測定装置
   ｉ！？。