JPH056845B2 - - Google Patents

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。

位置装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書1964381に
記載されているようなインクリメンタル長さ又は
角度測定装置によつて可能にされる。

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から機械ベツドに
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図点として
明らかにされる位置に往復台が走行されなければ
ならない。その後往復台が機械ベツド上にクラン
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
ロにセツトされる。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ためにの
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れた場合には記載のインク
リメンタル測定装置によつては最早不可能であ
る。例えば市販の自動機械では―一般に工業ロボ
ツトと称される―進行中の加工工程の中断は停電
によつて生じうる。ロボツ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
値は停電によつて失われる、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ならな
い。その瞬間的位置から原出発位置へのロボツト
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。

（解決せんとする課題） 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置における
位置情報の失われた後に被測定物の運動なしに参
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
項の特徴部によつて解決される。

（発明の効果） 本発明の位置測定装置は、参照走査ユニツトと
して前記走査ユニツトとその構成が同様な少なく
とも１つの他の走査ユニツトが設けられており、
参照走査ユニツトは少なくとも１つの前記走査ユ
ニツト従つて両対象物とは無関係にスケールに対
して運動可能であり、そして第１インクリメンタ
ル目盛の走査によつて少なくとも１つの参照マー
ク又は参照コード目盛の零点から少なくとも１つ
の前記走査ユニツトまでの距離を検出するように
作用する。

工具の形のそのような被測定物は測定程及び加
工過程の中断の際故障によつて工作物に係合した
まゝとなり、その結果故障の排除及び参照位置の
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。工作物への係合個所
からの工具の引き戻し及びこの係合個所の新たな
再走行は時間がかゝりかつ困難であり、工作物の
損傷に連なる。更に例えば工業ロボツトでは個々
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、それによつてそのような
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実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しく設明す
る。

第１図に示す位置測定装置１は本発明にとつて
本質的装置に限定されておりかつそのために図式
的に示してある。位置測定装置１によつて二つの
対象物２と３の相対位置が測定される。これらの
対象物２及び３は図示しない機械、例えば工作機
械のベツド及び往復台でありうる。

往復台３にはアングル５ａ及び５ｂによつて中
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は同様に公知の
方法で走査ユニツトＡ１によつて走査されるイン
クリメンタル目盛Ｔ１を担持する。走査ユニツト
Ａ１は機械のベツド２と固着され、かつベツド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。スケールは後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
ベツド２に対する往復台３の位置は常に検出され
ることができる。何故ならば運動中走査ユニツト
Ａ１によつて走査されたインクリメンタル目盛Ｔ
１の間隔は図示しない評価装置において把握され
かつ行程又は位置の値として指示されるからであ
る。

走査ユニツトＡ１に加えて、参照走査ユニツト
RAとして表わされる別の走査構成ユニツトが設
けられておりかつベツド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。

この参照走査ユニツト、RAによつていつでも
スケール６の参照点に対する走査ユニツト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によつて決定され、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、走査ユニツトＡ１と
RAの範囲に配置されたシール要素４ａと４ｂと
によつて緊塞されることが明らかであり、このた
め走査ユニツトＡ１とRAはそれぞれ連結部材を
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。

写真的方法によつてスケール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な方法でスケール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きる。

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。

側面図としてスケール６上にある走査ユニツト
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ユニツト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つて生じうる。しか
し一般に停電によつて、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は、技術レベルで
は（冒頭に記載した文献参照）参照マークを走査
ユニツトの相応した走査フイールドと一致させ、
そして評価装置を所定の値、例えば「ゼロ」にセ
ツ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。こ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た。

スケール６を有する往復台３はベツド２と走査
ユニツトＡ１に対して未知の位置を占め、そしし
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に対する走査ユニツトＡ１の位
置、従つてベツド２に対する往復台３の位置の検
出のために走査ユニツトＡ１からの参照マークＲ
１の距離が特定されねばならない。

このためには追加的な参照走査ユニツトRAが
手動又は図示しない駆動装置によつてスケール６
に対して走行される。参照走査ユニツトRAを走
査ユニツトＡ１も指示器ユニツト７及び８を有す
る。これらの指示器ユニツト７及び８が一致する
位置に持ち来されると、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
ツト７及び８によつて形成されるゼロインジケー
タ８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」にセツトされ
る。続いて参照走査ユニツトRAが他のゼロイン
ジケータの方向に走行し、そして参照走査ユニツ
トによつ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
ユニツト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。こうして第１走査ユニツト
の未知の位置に対して参照走査ユニツトをこの第
１走査ユニツトと一致する位置まで移動すること
によつてその都度の第１走査ユニツトの位置が検
出される。

それによつて機械構成部分の一つを動かす必要
なしに参照位置が再成される。

参照走査ユニツトRAが必要に応じて案内され
なければならない。このことは―例に示すように
―位置測定装置１の内方を見て、参照走査ユニツ
トRA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３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Ｔ
５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―第５図と
は異なり―単一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
構成ユニツトＡ１５の外に他の走査ユニツトも設
けられており、そのうち走査ユニツト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ユニツトは非常に長い機材で
は複数の機械往復台が一軸線中に相互に無関係に
走行する。走査ユニツトとＡ２５の各々は目盛ゼ
ロ点又は参照点Ｒ１５に関して別の参照位置を有
する。走査ユニツトＡ１５又はＡ２５の各々は固
有のインジケータユニツト８５又は９５を有す
る。相応しして接続された評価装置によつて前記
の方法で各走査ユニツトＡ１５，Ａ２５等毎に目
盛ゼロ点又は参照マーク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、参照走査ユニツト
のための走査路長が短かく保持されるべき場合又
は走査ユニツト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
されねばならない、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
ばならず、かつ参照走査ユニツトRA５によつて
解読されることができるる。

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はスケール６６上に
配設されておりかつ走査ユニツトＡ１６とＡ２６
によつて走査される。スケール６６は参照マーク
を有さず、従つ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。しかしスケールは
前述のようにハウジング内に格納されねばならな
い。

目盛ゼロ点に対する走査ユニツトＡ１６とＡ２
６の参照位置は他の位置測定装置によつて検出さ
れ、この位置測定装置はインクリメンタル目盛
TR６と照マーク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
走査ユニツトRA６で走査される。両スケール６
６と１０６又は相応した両位置測定装置は機械に
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。走査ユニ
ツトＡ１６とＡ２６並びに参照走査ユニツトRA
６は同様にインジケータ構成ユニツト８６，９６
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１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。相応した調整によつてこの要請は
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。ここでは走査ユニツトは示されていな
い、何故ならば走査ユニツ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ユニツトによ
つて参照コード目盛TRCの走査が行われるから
である。絶対的位置は―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のための走査ユニツトのインジケータユニ
ツトが参照コード目盛TRCのための走査ユニツ
トのインジケータユニツトと一致するとき直ちに
図示しな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によつて第二被測
定対象０２、例えば図示しない工業ロボツトのハ
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Ｌ１によつて回転可能に支承
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を担持しており、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
走査ユニツトＡ１８によつて光電的に走査され、
第一走査ユニツトは第一照明装置Ｂ１、第一コン
デンサＫ１、図示しない二つの第一目走査フイー
ルドを備えた第一走査板AP１並びに二つの第一
光電要素Ｐ１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は透過光測定方法の
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Ｓ１の第一インクリメ
ンタル目盛Ｔ１８には第一走査プレートAP１上
で両第一目盛走査フイールドが所属し、第一目盛
走査フイールドは第一円板Ｓ１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のピツ
チの1/4だけずらされている、それぞれ一つの第
一光電要素Ｐ１が所属している両第一目盛走査フ
イーールドの目盛は第一インクリメンタル目盛Ｔ
１８と一致する。ハウジングＧから突出する軸Ｗ
は工業ロボツ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従つて第一部分円板Ｓ
１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第一走査フイールドAP１
上の両第一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から出た光は第一インクリ
メンタル目盛Ｔ１８及び両第一目盛走査フイール
ドの相互に運動する目盛によつて変調されかつ所
属の両第一光電要素Ｐ１に入射し、両第一光電要
素は相互に位置のずれた二つの周期的アナログ信
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、かつ後読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
ツトの数値制御装置に入力されることができる。

軸Ｗには第一部分円板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Ｔ１８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Ｔ２及び第二部分円板Ｓ
２上の参照マークＲは同様に第二走査ユニツトＡ
２によつて光電的に走査され、第二走査ユニツト
は第二照明装置Ｂ２、第二コンデンサＫ２、第二
走査プレートAP２、並びに三つの第二光電要素
Ｐ２を有しかつハウジングＧ内で軸Ｗ上に第二軸
受Ｌ２によつて第二部分円板Ｓ２及びハウジング
Ｇに対して回動可能に支承されている。

第二走査ユニツトＡ２の第二走査プレートAP
２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
イールドが所属しており、第二部分走査フイール
ドは第二走査板Ｋ２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のピツチの1/
４だけずらされており、両第二目盛走査フイール
ドの目盛は第二インクリメンタル目盛Ｔ２と一致
する。両第二目盛走査フイールドにはそれぞれ第
二走査ユニツトＡ２中の第二光電要素Ｐ２が付設
されている。

第二部分円板Ｓ２の参照マークＲは不規則の線
目盛を備えた線群から成り、線群には第二走査ユ
ニツトＡ２の第二走査板AP２上に同一の線目盛
を備えた参照マーク走査フイ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イー
ルドには第二走査ユニツトＡ２中の第二光電要素
Ｐ２が所属している。

ハウジングＧにはインジケータユニツトとして
第三照明装置Ｂ３と第三光電要素Ｐ３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トＡ２によつ
てインジケータユニツ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ツト
Ｂ３と第三光電要素Ｐ３との間の特定の位置にお
ける第二走査ユニツトＡ２の回動の際第三照明装
置Ｂ３から発する光を第三光電要素Ｐ３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に関する回転可能な第二走査ユニツトＡ２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
定装置では測定のはじめから、測定の出発位置と
し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のための参照位置を特定する
ことは重要である。

測定開始の前に又は―例えば停電によつて―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な被測定物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
ばならない。この目的で校正運転が投入され、こ
の間に電気的ゼロセンサＮの結像光学系OTを含
めた第二走査ユニツトＡ２がハウジングＧに固定
されたモータＭによつて伝動装置Ｚを介して回転
される。まづ例えばゼロセンサＮの結像系OTが
第三照明装置Ｂ３及び第三光電要素Ｐ３と一致す
る位置に達し、その結果第三光電要素Ｐ３は評価
装置のカウンタを値ゼロにセツトし、かつ同時に
始動させるゼロ信号を供結する。

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の両第二目盛走査フイールドによつて走査
され、そして、所属の第二光電要素Ｐ２によつて
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計数の開始後停止
している第二部分円板Ｓ２の参照マークＲが回転
する第二走査板AP２上の所属の参照マーク走査
フイールドによつて走査されかつ第二走査ユニツ
トＡ２の所属の第二光電要素Ｐ２の信号によつて
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Ｓ２の上の参照マークＲとの間の第
二走査ユニツ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値
を付与し、その位置値は第一部分円板Ｓ１と第二
部分円板Ｓ２がハウジング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Ｒは第一
部分円板Ｓ１上の直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は停止しかつ校正正過程が終る。

第２部分円板Ｓ２上の参照マークＲ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
パルスによつて負荷されることができ、計数パル
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AP１上の
両第一目盛走査フイールド及び第一走査ユニツト
Ａ１８の所属の両第一光電要素Ｐ１による第一イ
ンクリメンタル目盛の走査によつて発生する。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Ｓ１の参照位置は第一部分円板Ｓ１がその
瞬間的位置から動かされることができない場合で
も前記校正過程によつて再現されることができ
る。何故ならば例えば工業ロボツトのアームを介
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。

第二走査ユニツト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ツトＢ２及び第二
光電要素Ｐ２と結合した導線Ｅ１のために360゜よ
りも幾分大きい旋回範囲に亘つてかつ両回転方向
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ツトＡ２の給電
は導線の代りにスリツプリングによつても行われ
ることができ、この場合第二走査ユニツト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Ｂ２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3039483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AP２上に所属のコードマーク走査フ
イールドが存在する。

第二部分円板Ｓ２上の一つの参照マークのみの
存在は第二部分円板Ｓ２の特別に簡単な製造利点
を有する、そのわけは単一の参照マークは識別の
ためのコードを必要としないからである。後述の
ように第二部分円板Ｓ２上の複数の参照マークの
存在は第二走査ユニツトＡ２による次の参照マー
クの走査のための校正過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
は反転伝動装置として形成された伝動装置Ｚによ
つて迅速かつ簡単な方法で個々の加工過程例えば
各参照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。

等価の構成要素は第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Ｓ１９と同心に第二部分
円板Ｓ２９が第一部分円板Ｓ１９の第一インクリ
メンタル目盛Ｔ１９に付設された第一参照マーク
Ｒ１９と固着しているる（第１０）。第二部分円
板Ｓ２９の平面内にはその周縁に同心的にリング
状の第三部分円板Ｓ３９が配設されており、第三
部分円板は透明の担持板TP９を介してハウジン
グＧ９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Ｔ２
９に絶対的に付設された第二参照マークＲ２９を
有する。（第１１図）。

第二部分円板Ｓ２９の第一参照マーク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Ｓ３９の第二参照マークＲ２９は同様に光
電的に第二走査ユニツトＡ２９によつて走査さ
れ、第二走査ユニツトは第二照明装置Ｂ２９、第
二コンデンサＫ２９、第二走査板AP２９、、及び
第二光電要素Ｐ２９、第三光電要素Ｐ３９を有し
かつハイジングＧ９内で軸９上軸受Ｌ２９によつ
て第二部分円板Ｓ２９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。

第二走査装置Ａ２９の第二走査板Ａ２９上に第
三部分円板Ｓ３９の第二インクリメンタル目盛Ｔ
２９に二つの第二目盛走査フイールドTF２１，
TF２２が所属しており、第二目盛走査フイール
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のピツ
チの1/4だけ相互にづらされている。両第二目盛
走査フイールド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Ｓ２９の第一参照マークＲ１９及
び第三部分円板Ｓ３９の第二参照マークＲ２９は
それぞれ、所定の不規則な線―を有する同一の線
群から成り、第二走査装置Ａ２９の第二走査板
AP２９上の線群には同一の線群を有する第一参
照マーク走査フイールドRF１及び第二参照マー
ク走査フイールドRF２が付設されている（第１
２図）。第二走査板Ａ２９上の第一参照マーク走
査フイールドRF１には第二光電要素Ｐ２９が、
そして両第二部分走査フイールドTF２１，TF２
２及び第二参マーク走査フイールドRF２にはそ
れぞれ第二走査装置Ａ２９の第三光電要素Ｐ３９
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Ｓ１９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Ｍ９によつて伝動装置
２９を介して駆動される。まず例えば回転する第
二走査板AP２９上の第二参照マーク走査フイー
ルドRF２はハウジングに固定の第三分円板Ｓ３
９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Ｐ３９は評価装置のカウンタにセツトしかつこ
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Ｐ３９がハウジンクに固
定の第三部分円板Ｓ３９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イ
ールドTF２１，TF２２によつて回転する第二走
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Ｓ２９上の第一参照マ
ークＲ１９が回転する第二走査板AP２９上の第
一参照マーク走査フイールドRF１によつて走査
され、かつ第二走査装置Ａ２９の第二光電要素Ｐ
２９の信号によつ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Ｒ１９
と第二参照マークＲ２９との間の第二走査装置Ａ
２９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Ｒ１９，
Ｒ２９は直接所属のインクリメンタル目盛Ｔ１
９，Ｔ２９の目盛ゼロ点を示すからである。第二
走査装置Ａ２９は再びその出発位置に戻され、か
つモータＭ９が停止する。それによつて校正過程
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Ｓ１９の回転の際ハウジングに固定の
第一走査板AP１９上の第一部分走査フイールド
による第一インクリメンタル目盛Ｔ１９の走査及
び第一走査装置Ａ１９の所属の両第一光電要素Ｐ
１９による第一インクリメンタル目聖Ｔ１９の走
査によつて発生する故障、例えば停電の際第一部
分円板Ｓ１９がその瞬間的位置から動かされるこ
とができない場合でも第一部分円板Ｓ１９のため
の参照位置が前記校正過程によつて再生されるこ
とができる。何故ならば故障、例えばインジケー
タユニツ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Ｓ２９上の第一参照マークＲ１９
のみ及び第三部分円板Ｓ３９上の第二照マークＲ
２９の存在は両部分円板Ｓ２９，３９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１４図及び第１５図に記載されてい
る。軸Ｗ９には第一部分円板Ｓ１９と同心に第二
部分円板Ｓ２９が第一部分円板Ｓ１９の第一イン
クリメンタル目盛Ｔ１９に絶対的に付設された第
一参照マークＲ１_i（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Ｃ１_iが所
属している（第１３図）。第二部分円板Ｓ２９の
平面内にその周縁に同心にリング状の第三部分円
板Ｓ３９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Ｔ２９に絶対的に
付設された第二参参照マークＲ２_i（ｉ＝１，２，
……ｎ）を用し、同一化のために、第二参参照マ
ークＲ２_iには各々第二コードマークＣ２_iが付設
されている（第１４図）。

第一参照マークＲ１_i及び第二部分円板Ｓ２９
の所属の第一コードマークＣ１_i並びに第二イン
クリメンタル目盛Ｔ２９、第二参照マークＲ２_i
及び所属の第二コードマークＣ２_iは同様に第二
走査ユニツトＡ２９によつて光電的に走査され、
第二走査ユニツトは前記のように形成されており
かつ第二部分円板Ｓ２９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Ｓ２９の第一参照マークＲ１_i及
び第三部分円板Ｓ３９の第二参照マークＲ２_iは
それぞれ所定の不規則な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線目盛を備えた第一参照マ
ーク走査フイールドRF１と第二参照マーク走査
フイールドRF１と第二参照マーク走査フイール
ドRF２が付設されてい（第１５図）。第１インク
リメンタル目盛Ｔ１９の目盛ゼロ点に対する第一
参照マークＲ１_iの絶対的位置は所属の第一コー
ドマーク１_iによつて、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る第二参照
マークＲ２_iの絶対的位置は所属の第二コードマ
ークＣ２_iによつて特徴づけられ、前記コードマ
ークにはそれぞれ所属の第一参照マークＲ１_iと
第二参照マークＲ２_iの絶対的位置がコード化さ
れた情報、例えばいわゆるバーコードとして含ま
れている。第一コードマークＣ１_iには第二走査
板AP２９上の第一コードマーク走査フイールド
CF１がそして第二コードマークＣ２_iには第二コ
ードマーク走査フイールドCF２が付設されてい
る。

第二走査板AP２９上の第一参照マーク走査フ
イールドRF１及び第一コードマーク走査フイー
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イールドTF２１，
TF２２；第二参照マーク走査フイールドRF２、
及び第二コードマーク走査フイールドCR２には
それぞれ第二走査装置Ａ２９中の第三光電要素Ｐ
３９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Ｓ１９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
の第一コードマーク走査フイーールドCF１は走
査された第一参照マークＲ１_iに所属する第一コ
ードマークＣ１_iから第一参照マークＲ１_iの絶対
的位置値を読取る。第二参照マークＲ２_iの走査
の際同時に所属の第二コードマーＣ２_iから第二
走査板AP２９上の所属の第二コードマーク走査
フイールドCF２からこの第二参照マークＲ２_iが
読取られる。第一参照マークＲ１_iと第二参照マ
ークＲ２_i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Ｒ１_iの絶対的位置値
に第二参照マークＲ２_iの絶対的位置値及び第一
参照マークＲ１_iと第二参照マークＲ２_i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Ｓ１９が占める絶対的位置値が存在する。
第二走査装置Ａ２９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、それによつて校
正は終了する。

第二走査装置Ａ２９を二つの走査ユニツトから
構成することが可能である。この場合、透明な担
持板TP９は直接第三部分円板Ｓ３９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Ｓ３９は省略されうる。

第１３図によれば第二部分円板Ｓ２９上に尚一
つの第三インクリメンタル目盛Ｔ３９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
第三目盛走査フイールドTF３によつて走査され
る。この走査の際第二走査装置Ａ２９の所属の第
二光電要素によつて得られたアナログ信号は第一
参照マークＲ１_i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Ｓ１９と第二部分円板Ｓ２
９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、偏心誤差によつて誤差が生じうる。

第１６図から明らかなように第一部分円板Ｓ１９
と第二部分円板Ｓ２９との間の偏心誤差の消去の
ために、第一部分円板Ｓ１９上にも少なくとも一
つの参照マークRO_iが配設されており、位置固定
の第一走査装置Ａ１９による走査によつて前以つ
て検出された参照マークＲ１_iと他の参照マーク
Ｒ２_i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、三ビツト（Bit）まで正
確であり、このことは測定結果の最後の桁の不確
さが指示される。

この不正確さは第一部分円板Ｓ１９と第二部分
円板Ｓ２９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Ｔ１９に対する第一参照
マークＲ１_iの位置は一般に目盛ゼロ点として、
校正の際測定結果の最後の桁が「ゼロ」として現
わさないように選ばれる。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Ｓ１９上に設けられた追加の参照マー
クRO_iは目盛製作の際既に事実かつ誤差なしに目
盛ゼロ点を確定するように目盛ゼロ点上に正確に
位置づけされる。有利な方法ではインクリメンタ
ル目盛Ｔ１９に対して同心に他の追加の参照マー
クRO_iが例えば部分円板Ｓ１９上に２７０取付け
られ、その結果角度50毎に参照マークRO_iの一つ
が現われる。

部分円板Ｓ１９が最大5゜だけ回されるや否や走
査装置Ａ１９によつて参照マークRO_iの一つでパ
ルスが発生し、このパルスは測定結果の最後の桁
を「ゼロ」にセツトする。

既に述べたようにカウンタは再び参照マーク
RO_iによつて作動され、その結果部分円板Ｓ１９
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51.38゜の角定値が検出される
と、部分円板Ｓ１９の位置は0.38゜の誤差をもつ
て決定される、そのわけは参照マークＲ１_i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
55.00゜の場合参照マークRO_iがあらわれる。しか
し指示は測定値55.38゜を示す。この瞬間に本発明
によれば最後の桁が「ゼロ」にセツトされ、それ
によつ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Ｒ１_i及びＲ２_i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るように、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３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
構成ユニツトを備えたた第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１つ
のインクリメンタル目盛を備えた、２つのスケー
ルであつて、その一方が参照マークを持つている
もの、第７図はインクリメンタル目盛及び参照コ
ード目盛をもつたスケール、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１３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１５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、２，３……対象物、６，６５，６
６，１０６，６７……スケール、Ａ１……走査ユ
ニツト、Ｒ１……参照マーク、RA，RA５，RA
６……参照走査ユニツト、Ｔ１，TR，TR６，
TRC……目盛、TRC……参照コード目盛。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相対運動可能な２つの対象物２，３の位置の
   測定のため及び測定されるべき対象物２，３の任
   意の瞬間の未知の位置での参照位置の再生のため
   の位置測定装置にして、少なくとも１つのスケー
   ル６，６５，６６，６７が第１の対象物３と、そ
   してスケール６，６５，６６，６７の第１のイン
   クリメンタル目盛T₁、T₅、T₆、T₇の走査のため
   の少なくとも１つの走査ユニツトＡ１、Ａ１５、
   Ａ１６は第２対象物２と結合しており、そしてス
   ケール６，６５，６６の第１のインクリメンタル
   目盛T₁、T₅、T₆、T₇に少なくとも１つの参照マ
   ークＲ１、Ｒ１５、Ｒ１６又は参照コード目盛
   TRCが付設されている、位置測定装置において、 参照走査ユニツトRA、RA５、RA６として前
   記走査ユニツトとその構成が同様な少なくとも１
   つの他の走査ユニツトが設けられており、参照走
   査ユニツトは少なくとも１つの前記走査ユニツト
   Ａ１、Ａ１５、Ａ１６、従つて両対象物２，３と
   は独立にスケール６，６５，６６，１０，７，６
   ７に対して運動可能でありそして第１インクリメ
   ンタル目盛T₁又は他の目盛TR５、TR６、TRC
   の走査によつて少なくとも１つの参照マークＲ
   １、Ｒ１５、Ｒ１６から又は参照コード目盛
   TRCの零点から少なくとも１つの前記走査ユニ
   ツトＡ１、Ａ１５、Ａ１６までの距離を検出する
   ことを特徴とする位置測定装置。 ２ 第１走査ユニツトＡ１と参照走査ユニツト
   RAとがインジケータユニツト８，７を有し、両
   インジケータユニツトは一致の際ゼロインジケー
   タユニツト７８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６５，６６の第１目盛Ｔ５，Ｔ６の
   走査のための複数の相互に運動可能な前記走査ユ
   ニツトＡ１５，Ａ１６，Ａ２５，Ａ２６がインジ
   ケータユニツト８５，８６，９５，９６を備えて
   おり、そして参照走査ユニツトRA５，RA６の
   インジケータユニツト７５，７６は他方の前記走
   査ユニツトＡ１５，Ａ１６，Ａ２５，Ａ２６の
   各々と一致する位置に持ち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 参照走査ユニツトRA，RA５，RA６が手動
   又は自動的に別々の駆動装置によつてスケール
   ６，６５，１０６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 参照走査ユニツトRA５，RA６のために参
   照マークＲ１５，Ｒ１６を備えた別々の目盛TR
   ５，TR６又は参照コード目盛TRCが設けられて
   おり、その際参照マークＲ１５，Ｒ１６又は参照
   コード目盛TRCのゼロ点が第１目盛Ｔ５，Ｔ６，
   Ｔ７に絶対的に付設されている、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１目盛Ｔ５，Ｔ６の走査のために相互に独
   立に運動可能の複数の前記走査ユニツト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TR
   ５，TR６の走査のための参照走査ユニツトRA
   ５，RA６が設けられており、そのインジケータ
   ユニツト７５，７６が各前記走査ユニツトＡ１
   ５，Ａ１６，Ａ２５，Ａ２６の各インジケータユ
   ニツト８５，８６，９５，９６と一致する位置に
   持ち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１つに記
   載の位置測定装置。 ８ 第１目盛Ｔ７の前記走査ユニツトがインジケ
   ータユニツトを有し、インジケータユニツトが参
   照コード目盛TRCのための走査ユニツトのイン
   ジケータユニツトと一致する位置に持ち来される
   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１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。 １０ 目盛の各１つが所属の走査ユニツトと共に
   他方の前記走査ユニツトの故障の際に緊急機能を
   担う特許請求の範囲第１項、第５項、第６項又は
   第８項のうちのいずれか１つに記載の位置測定装
   置。 １１ 部分円板Ｓ２の形の第２スケールが同様に
   部分円板Ｓ１の形の第１スケールと同心に固着し
   ており、そしてインジケータユニツト０Ｔを含め
   た参照走査ユニツトＡ２が第２部分円板Ｓ２と同
   心に回転可能に支承されておりかつ駆動装置Ｍ，
   Ｚによつて回転可能である、特に角度を測定する
   特許請求の範囲第１項又は第６項記載の位置測定
   装置。 １２ ゼロセンサＮが照明装置Ｂ３と付設の光電
   要素Ｐ３から成り、これら第２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ツトと
   して光電要素Ｐ３上への照明装置Ｂ３の結像をつ
   くるための結像光学系０Ｔが回転可能に支承され
   ている、特に角度を測定する特許請求の範囲第１
   １項記載の位置測定装置。 １３ ａ 第１目盛Ｔ１９を備えた第１目盛担体
   Ｓ１９は第２目盛担体Ｓ２０と固着しており、
   第２目盛担体は第１目盛Ｔ１９に絶対的に付設
   された第１参照マークＲ１ｉ、ｉ＝１，２，３
   ……ｎを有すること、 ｂ 第２対象物Ｏ２９と第３目盛担体Ｓ３９が固
   着しており、第３目盛担体は少なくとも１つの
   第２参照マークＲ２ｉを備えた第２目盛Ｔ２９
   を有すること、 ｃ 第２目盛担体Ｓ２９の少なくとも１つの第１
   参照マークＲ１ｉの走査のため及び少なくとも
   １つの第２参照マークＲ２ｉを備えた第３目盛
   Ｓ３９の第２目盛Ｔ２９の走査のために、第２
   走査装置Ａ２９が第２目盛担体Ｓ２９及び第３
   目盛担体Ｓ３９に対して位置調整可能であるこ
   と、 ｄ 第１走査装置Ａ２９の調整路程が第１参照マ
   ークＲ１ｉと第２参照マークＲ２ｉとの間の距
   離に相応して調整可能である、特に角度を測定
   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２部分円板Ｓ２９の形の第２目盛担
   体が第１部分円板Ｓ１９の形の第１目盛担体と
   同心的に固着されていること、 ｂ リング状の第３部分円板Ｓ３９の形の第３目
   盛担体が第２部分円板Ｓ２９と同心的に第２対
   象物Ｏ２９に固着されていること、 ｃ 第２走査装置Ａ２９が第２部分円板Ｓ２９及
   び第３部分円板Ｓ３９に対して同心的に駆動装
   置Ｍ９，Ｚ９によつて回動可能である、特に角
   度位置を測定する特許請求の範囲第１３項記載
   の位置測定装置。 １５ 第１参照目盛マークＲ１ｉに各第１コード
   マークＣ１ｉが、そして第２参照マークＲ１ｉに
   は各第２コードマークＣ２ｉが付設されており、
   その際コードマークＣ１ｉ，Ｃ２ｉが解読された
   形で所属の参照マークＲ１ｉ，Ｒ２ｉの絶対的位
   置値を有する、特に角度を測定する特許請求の範
   囲第１３項記載の位置測定装置。 １６ 第２目盛担体Ｓ２が第３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１部分円板Ｓ１９と第２部分円板Ｓ２９
   との間の偏心誤差の打ち消しのために第１部分円
   板Ｓ１９上にも少なくとも１つの参照マークＲ０
   _１が配設されており、位置固定の第１走査装置Ａ
   １９による前記マークの走査によつて参照マーク
   と他の参照マークＲ１ｉとの間の前以て検出され
   た距離が偏心誤差だけ修正される、特に角度を測
   定する特許請求の範囲第１４項記載の位置測定装
   置。 １８ 修正が距離の測定値の位の最後の桁の切上
   げによつて行われる、特に角度を測定する特許請
   求の範囲第１７項記載の位置測定装置。 １９ 第１のインクリメンタル目盛Ｔ５と他の目
   盛TR５とが１つの目盛に統合されている、特許
   請請求の範囲第１項記載の位置測定装置。