(57)【要約】      （修正有）【課題】少なくとも一つの要素に対し刻印システムによって、構造を付加する方法を提供する。【解決手段】少なくとも一つの要素１２はシャフト１６に配置され、方法が、ａ）シャフト１６、あるいはシャフト１６に配置された要素１２を有するシャフトを、刻印システム１に配置する段階；ｂ）刻印システム１の基準点に対するシャフト１６の回転中心を測定する段階；ｃ）要素１２に構造を付加する段階、を含み、シャフト１６の回転中心の測定に基づいて構造を付加する、ことを特徴とする。【選択図】図２
2018128459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの要素（１２；２４）に対し刻印システム（１）によって、構造を付加する方法であって、
前記少なくとも一つの要素（１２；２４）はシャフト（１６）に配置され、
前記方法が、
ａ）  前記シャフト（１６）、あるいは前記シャフト（１６）に配置された前記要素（１２；２４）を有する前記シャフトを、前記刻印システム（１）に配置する段階；
ｂ）  前記刻印システム（１）の基準点に対する前記シャフト（１６）の回転中心を測定する段階；
ｃ）  前記要素（１２；２４）に構造を付加する段階、
を含み、
前記シャフト（１６）の前記回転中心の測定に基づいて前記構造を付加する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記シャフト（１６）、あるいは前記シャフト（１６）に対して配置された前記要素（１２；２４）を有する前記シャフト（１６）を、段階ａ）に続くすべての段階の間に前記刻印システム（１）内に残留させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
段階ａ）とｂ）との間に、測定本体（２２）がシャフト（１６）にぴったりと配置され、それによって前記刻印システム（１）の基準点に対する前記シャフト（１６）の前記回転中心の関係が測定される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
能動的な測定体（２２）として構成された測定体（２２）により前記シャフト（１６）の前記回転中心を測定する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
受動的な測定体（２２）として構成し得る測定体（２２）により前記シャフト（１６）の前記回転中心を測定し、
前記シャフト（１６）の前記回転中心の測定が、前記測定体（２２）の幾何学な設計を介して及び／又は前記測定体（２２）上に構成された測定マーキングを介してもたらされる、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも部分的に前もって作られた測定マーキングとして前記測定マーキングを前記測定体（２２）に付加する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも部分的に前記シャフト（１６）の前記回転中心を測定する段階の間に、前記刻印システム（１）により、前記測定マーキングを前記測定体（２２）に付加する、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも前記シャフト（１６）の前記回転中心を測定するために前記刻印システム（１）が少なくとも一つの放射線源（２）を含んでおり、
前記測定マーキングが、前記放射線源（２）による照射に対し、構造化されていない領域に比較して異なる反射挙動を少なくとも一つの構造化された領域に有している、請求項５乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも一つの要素（１２；２４）に構造を付加する前に、前記測定体（２２）を前記シャフト（１６）から取り外す、請求項３乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記回転中心を測定するべく前記シャフト（１６）を回転させる、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記シャフト（１６）の前記回転中心を測定する段階のための前記刻印システム（１）のエネルギー密度が、前記構造を付加する段階より低く、前記刻印システム（１）がレーザーシステムとして構成される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記シャフト（１６）にあるいは前記シャフト（１６）を含む装置に前記要素（１２；２４）を取り付ける段階を更に含み、段階ａ）の前にあるいは段階ｃ）の前に前記要素（１２；２４）を取り付ける段階を実行する、請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記シャフト（１６）に対して配置される更なる要素（１２；２４）への構造の付加のために、前記取付段階及び前記構造を付加する段階だけを実行する、請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記シャフト（１６）に対して配置される前記全ての要素（１２；２４）に構造を付加した後、前記シャフト（１６）に対して配置された少なくとも一つの要素（１２；２４）を有する前記シャフト（１６）を前記刻印システム（１）から取り除く、請求項１乃至１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
角度測定システムあるいは角度測定システムの構成要素を製造する方法であって、
前記角度測定システムあるいは構成要素が、光学的に有効な構造を有する少なくとも一つの要素（１２；２４）を含み、
請求項１乃至１４のいずれかに記載した方法に従って前記構造を前記要素（１２；２４）に付加する、製造方法。
【請求項１６】
前記角度測定システムあるいは構成要素は、互いに回転可能に構成された少なくとも一つの第１の及び一つの第２の要素（１２；２４）がその上に配置される回動可能なシャフト（１６）を有する構造ユニット（１４）を備えており、
前記第１の要素（１２）は前記構造ユニット（１４）と共に回転するように配置され、かつ前記第２の要素（２４）は、前記配置された状態において前記構造が付加される前記シャフト（１６）と共に回転するように配置される、請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記角度測定システムあるいは前記構成要素を製造するために、
ｉ．      前記第１の要素を構造ユニット（１４）に対し共に回転するように取り付けるとともに、前記構造ユニット（１４）を前記刻印システム（１）に配置する段階；
ｉｉ．    前記構造ユニット（１４）の前記シャフト（１６）に測定体（２２）を固定する段階；
ｉｉｉ．  前記シャフト（１６）を回転させるとともに、前記刻印システム（１）の基準点に関する前記シャフト（１６）の回転中心を、前記測定体（２２）を使用しつつ前記刻印システム（１）により測定する段階；
ｉｖ．    前記測定体（２２）を取り除く段階；
ｖ．      前記第１の要素に光学的に有効な構造を付加する段階；
ｖｉ．    前記第２の要素を前記シャフト（１６）に対し共に回転するように取り付ける段階；
ｖｉｉ．  前記第２の要素に光学的に有効な構造を付加する段階；
ｖｉｉｉ．前記構造ユニット（１４）を前記刻印システム（１）から取り除く段階、
が実行され、
段階ｉｉ．乃至ｖｉｉ．の間に前記構造ユニットが前記刻印システム（１）に残留している、請求項１５又は１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記構造ユニットは、回転可能なシャフトを有する駆動ユニットとして構成され、あるいは回転可能なシャフトを有する駆動ユニットに接続することができる、請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記構造ユニット（１４）に取り付けられる前記全ての要素（１２；２４）に光学的に有効な構造が付加されるまでに段階ｖｉ．及びｖｉｉ．を実行する、請求項１７又は１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
角度測定システムあるいは角度測定システムの構成要素であって、
請求項１５乃至１８のいずれかに記載の方法に従って製造されあるいは構造を有する少なくとも一つの要素を備え、
前記構造が請求項１乃至１４のいずれかに記載の方法に従って付加される、角度測定システムあるいは角度測定システムの構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造、特にマーキングあるいは刻印を刻印システムによって少なくとも一つの要素に付加する方法、及び角度測定システムあるいは角度測定システムの構成要素を製造する方法、並びにこの方法によって製造される角度測定システムあるいは角度測定システムの構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
角度測定システムにおいては、角度の決定に用いる目盛を高い精度で付加しなければならないことは事実である。特許文献１により公知な刻印方法においては、回転軸を有する刻印装置に信号キャリヤが取り付けられ、信号キャリヤは回転軸の回りを回転する。この信号キャリヤの中心回転軸に対する偏心が検出され、マーキングを付加するときには補正された値が考慮される。
【０００３】
同様に、先行技術、例えば特許文献２から公知であることは、マーキングを付加すべき本体を刻印システムの支持装置上で調整し、その調整が本体と支持装置の相互の位置決めにより行われることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１００  １９  ４９９号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２００５  ０２１  ５０４号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０  ２００５  ０２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、公知の方法の不利な点は、刻印システムの基準軸に対する信号キャリヤあるいは刻印を設ける要素の偏心は考慮されているものの、その要素が刻印の後で角度測定システム上に装着され、そのシステムも同様に製造誤差あるいはアンバランスを有し得ることである。このことは、翻って、距離あるいは角度を測定する間の不正確さの原因となる。なぜならば角度測定システムの支持の製造誤差、更には動的なアンバランスそれ自体が考慮されていないからである。
【０００６】
これらの課題を解消するためには、角度測定システム自体を極めて高い精度で製造しなければならないが、それは極めて高価でありかつ複雑である。
【０００７】
本発明の目的は、要素、特に精密測定を可能にする角度測定システムの要素上に構造を設けるための、簡略化された方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、構造を製造するための請求項１に記載の方法、角度測定システムあるいは角度測定要素を製造するための請求項１５に記載の製造方法、請求項２０記載の角度測定システムあるいは角度測定システムの構成要素によって達成される。
【０００９】
「構成要素」という用語は、単一片あるいは複数片の構成要素を意味するものと理解される。
【００１０】
本発明によると、少なくとも一つの要素に対して刻印システム、特にレーザーシステムによって構造、特にマーキング及び／又は刻印を付加する方法であって、その少なくとも一つの要素がシャフトに対して配置される方法が提供される。本発明は、第１段階ａ）において、その要素が後からその上に配置されあるいは取り付けられるシャフト及び／又はシャフトに対して配置される要素とシャフトとを共に刻印システムに配置し、第２段階ｂ）において、基準点、好ましくは刻印システムの原点に対するシャフトの回転中心を測定し、次いで、段階ｃ）において、シャフトに対して配置された要素に構造を付加する、という着想に基づいている。その結果、決定されるものは、従来技術のように要素自体の偏心ではなく、それに要素が配置されるシャフトの空間位置、好ましくはその回転中心であり、従って製造誤差が減少し、かつ軸受の動的なアンバランスも考慮される。加えて、構造を付加する間に要素は既にその組立位置にあるので、角度測定システムの製造を極めて単純化することができる。
【００１１】
この独創的な方法の更に有利な実施形態によると、シャフトの回転中心の測定を考慮に入れながら構造を付加する。このことは、構造を付加するときの補正値にとって要素の偏心が決定的である従来技術とは対照的に、この独創的な方法においては、構造を付加するときに要素の偏心が全く考慮されず、シャフトの空間位置あるいは回転中心だけに興味があることを意味する。これは、とりわけ、要素を他のシャフト上に配置する必要がなく、測定したシャフト上に要素が残留することによって可能となる。
【００１２】
更に有利な実施形態によると、シャフト、あるいはシャフトに対して要素が配置されているシャフトは、段階ａ）に続くあらゆる段階の間に刻印システムに残留する。刻印システムからシャフトを取り外すことによる不完全さの発生源が回避されるので、有利なやり方で精度を更に高めることができる。同時に、この方法は単純化することができる。なぜならばシャフトの空間位置を再び測定する必要がないからである。
【００１３】
更に有利な実施形態によると、特に刻印システムの基準位置に対するシャフトの回転中心の関係を測定するために測定体が用いられ、この測定体は、好ましくはシャフト上にぴったりと配置される。この独創的な測定体により、刻印システムの基準点に対するシャフトの空間位置あるいは回転中心を一意に決定することができる。これに関して、測定体は、能動的な及び／又は受動的な測定体として構成することができる。例示的には、信号をもたらすセンサは能動的な測定体とみなすことができ、その信号はシャフトの空間位置を（能動的に）決定するために用いることができ、かつその能動的な測定体は測定された信号を、例えば刻印システムに直接的に、及び／又は刻印システムに接続される制御システムにも送信する。
【００１４】
それに代えて、あるいはそれに加えて、好ましくは刻印システムにより予め測定されている受動的な測定体を用いることもでき、それによってシャフトの回転中心を測定することができる。このために、例えば測定体上に刻印を付加することができ、その刻印は刻印システムにより検出される。刻印がどこに位置するかによって、刻印システムはシャフトの空間位置あるいは回転中心を決定することができる。そのような刻印は予め測定体に付加することができるが、刻印システムによってこの刻印を付加し、それから測定することもできる。
【００１５】
しかしながら、同時に、単に測定体の幾何学形状だけからシャフトの回転中心を測定することもできる。
【００１６】
この測定体自体は、いかなる設計であっても、シャフトの回転中心の簡単かつ迅速な測定を有利に可能とし、従ってこの方法は結果として単純化される。
【００１７】
測定用の刻印を測定体に付加する場合に、特に有利なことは、刻印システムが、シャフトの回転中心を測定するために少なくとも一つの適切な放射線源を好ましくは備えて測定用の刻印を照射し、かつ測定用の刻印が、好ましくは、放射線源により照射されると、少なくとも一つの構造化された位置において構造化されていない位置とは異なる反射挙動を示すように構成されることである。放射線源が典型的に刻印システムに既に設けられているので、このようにして形成された測定用の刻印は、特に簡単なやり方でシャフトの回転中心を測定するために用いることができる。
【００１８】
更に有利な実施形態によると、測定体は、構造を付加する前にシャフトから取り除かれる。このことにより、測定体だけが取り除かれ、シャフトが刻印システムに残留することを保証できる。
【００１９】
この独創的な方法の更に有利な段階は、シャフトの回転中心を測定するためのシャフトの回転を含む。シャフトの空間位置自体あるいはその回転中心は、その回転の前に及び／又は後に、及び／又はさらにこの回転の間に測定することができ、あるいはシャフト上に配置された測定体は、上述したように、シャフトあるいはその回転中心の空間位置の一意な決定を助けることができる。もちろん、シャフトの代わりに、シャフトの回りに装置を回転させることもでき、この場合は、測定体は好ましくは装置上に配置される。
【００２０】
更に有利な実施形態によると、刻印システムのエネルギー密度は、シャフトの回転中心を測定する段階については、構造を付加する段階よりも低い。特に好ましいことは、刻印システムをレーザーシステムとして構成することである。すでに上述したように、刻印システムは、測定体に付加された測定用の刻印を走査するべく設計することもできる。しかしながら、損傷を起こすことなくこれを行うために、構造の損傷あるいは影響が測定体上に生じないように、刻印システムのエネルギー密度を設定することが有利である。エネルギー密度は、使用する材料に刻印するための閾値より低いことが、特に好ましい。これは、例えばレーザーを用いるときに、測定体の材料及び／又は構造を設ける要素上に影響を及ぼさず、かつシャフトの空間位置あるいは回転中心を決定するためにだけ用いる第１のエネルギー密度において、レーザーを起動させあるいは用い得ることを意味する。それとは対照的に、第２のエネルギー密度は、要素に構造を付加することができるように適合される。そのような構造は、ほとんどの場合永久的なものである。なぜならば放射線源により、特にレーザーにより付加されるエネルギーの密度により、構造の領域において要素の材料特性が変化するからである。
【００２１】
更に有利な実施形態によると、この独創的な方法は、要素をシャフトにあるいはシャフトを含む装置に取り付ける段階を含み、この要素を取り付ける段階は、段階ａ）すなわち刻印システムにシャフトを配置する段階の前に生じ、あるいは段階ｃ）すなわち構造を付加する段階の前に生じる。また、好ましくはシャフトが刻印システムに残留し、従って刻印システムからシャフトを取り外すことによる不完全さは実現しない。代わりに、シャフトに要素を取り付けるために、刻印システムからシャフトをもう一度取り除くことができる。
【００２２】
空間位置を決定する段階をもう一度実行することは、更に有利であり得る。要素の偏心が決定されたかどうかにかかわらず、要素がシャフトに取り付けられるときに、あるいはシャフトに対して配置されるときにだけ、構造が要素に付加されるからである。この独創的な方法において不完全さを回避するための決定的な要因は、それに対して／その上に要素が取り付けられあるいは配置されるシャフトの空間位置を測定することにある。
【００２３】
更に有利な実施形態によると、この独創的な方法は、単一の要素に構造を設けるだけでなく、シャフトに配置される複数の要素にこの方法によって構造を設けるためにも用いることができる。このことにより、更なる要素の全てについて、取付段階及び構造を付加する段階だけが実行される。その結果、この方法は、再び単純化しかつ促進することができる。
【００２４】
好ましくは、シャフトに対して配置されるすべての要素にすべての構造を付加した後にだけ、シャフトを、その上に配置される要素と共に、刻印システムから取り除く。その結果、シャフトの空間位置を測定するのは一回だけであり、それによって、この刻印方法は著しくより迅速にかつより正確に実行することができる。加えて、この独創的な方法は、互いに正確に位置合わせされて互いに回転自在な要素上に極めて正確な構造を製造するために用いることができる。なぜならば完成した構造要素をその後でシャフト上に取り付けるだけであることにより、更なる不完全さが生じ得ないからである。加えて、最後の要素に最後の構造を付加した後に、完成した構造要素、特に角度測定システムの完成した取り付け部品は、好ましくはそれが取り付けられた装置と共に刻印システムから取り除くことができる。
【００２５】
既に上に示したように、特に好ましいことは、角度測定システムあるいは角度測定システムの構成要素を製造するためにこの方法を使用することである。従って、本発明の更なる態様は、角度測定システムあるいはその構成要素を製造するための方法に関し、その角度測定システムあるいは構成要素は好ましくは光学的に有効な構造を有する少なくとも一つの要素を備え、その構造は上述した方法に従って要素に付加される。
【００２６】
この角度測定システムは、多種多様なデザインにおいて利用できるが、通常は、第１の構造を有している第１の要素、及び第１の要素に関して回転させることができるとともに、第２の構造を有する第２の要素を含む。更にまた、測定構造として構成された、好ましくは光学的に有効な構造を有する第１の要素に対して、かつ光学的に有効な基準構造、すなわち第２の要素に対する放射線パスに沿って放射線を照射する、少なくとも一つの放射線源を設けることができる。回折格子構造は、光学的に有効な構造として良く用いられている。放射線源の放射線は、測定構造の光学的に有効な構造、及び基準構造の光学的に有効な構造により、それらの構造の互いの空間位置に応じて変調されるので、この変調は、二つの光学的な構造の相対位置を決定するために用いることができる。しかしながら、このことにより、測定構造及び基準要素の光学的に有効な構造を互いに正確に位置合わせしなければならない。同時に、それらの光学的に有効な構造は、十分に高い分解能をもたらすことができるためには、極めて微細に形成されなければならない。それらの構造の互いに不正確な位置決めは、例えば製造誤差及び軸受の動的なアンバランスにより起こり得るが、角度の誤差、あるいは測定信号の角度に依存する振幅、及び、それらに基づいて測定信号が場合によっては見えなくなるという問題の原因となり得る。
【００２７】
要素に構造を付加するこの独創的な方法は、この問題を解決するために用いることができる。なぜならばその構造が、位置決めされた要素に対してではなく、位置決めされたシャフトに対して、好ましくは位置決めされたシャフトの回転中心に対してシャフトに配置された要素に付加されるからである。その結果、調整不足、あるいは単なるシャフト上の要素の不正確な調整、あるいは動的なアンバランスから生じる不完全さを有利に回避することができる。同時に、角度測定システムあるいは角度測定システムの構成要素を製造する方法は、結果として単純化することができる。なぜならばその後の、角度測定システムのシャフトに対する、別々に組み立てられた要素の時間集約的な及びコスト集約的な固定が必要ないからである。
【００２８】
更に有利な実施形態によると、角度測定システムあるいは角度測定システムの構成要素は、互いに関して回転自在に構成された少なくとも一つの第１の及び第２の要素をその上に配置できる回転自在なシャフトを有した構造ユニットを備え、配置された状態において、第１の要素はユニットと共に回転するように配置され、かつ第２の要素は構造が付加されるシャフトと共に回転するように配置される。
【００２９】
以下の段階を実行することが特に好ましい：
１．  第１の要素をそれと共に回転するように構造ユニットに取り付けるとともに、刻印システムに構造ユニットを配置する段階；
２．  構造ユニットのシャフトに測定体を取り付ける段階；
３．  シャフトを回転させて、測定体を用いる刻印システムにより、基準点、特に刻印システムの原点に関するシャフトの回転中心を測定する段階；
４．  測定体を取り除く段階；
５．  第１の要素に光学的に有効な構造を付加する段階；
６．  それと共に回転するように第２の要素をシャフトに取り付ける段階；
７．  第２の要素に光学的に有効な構造を付加する段階；
８．  刻印システムから構造ユニットを取り除く段階。
【００３０】
段階２〜段階７の間、構造ユニットは刻印システム内に残留する。その結果、第１あるいは第２の要素の光学的に有効な構造が互いに最適に位置合わせされることを保証でき、従って、実質的に歪みのない角度の決定が可能となり、あるいは動的なアンバランスあるいは取付の不完全さによって信号が見えなくなることがない。
【００３１】
好ましくは、この独創的な発明の段階６及び段階７は、構造ユニットに取り付けられる全ての要素に光学的に有効な構造が設けられるまで実行される。
【００３２】
更に有利な実施形態によると、角度測定システムの構造ユニットは、回転自在なシャフトを有する駆動ユニットに接続することができ、あるいは回転自在なシャフトを有する駆動ユニットとして構成され、第１の要素が構造ユニットあるいは駆動ユニットと共に回転するように配置され、かつ第２の要素はシャフトと共に回転するように配置される。特に有利なことは、角度測定システムにはその製造の間に既に駆動ユニットを取り付けることができ、駆動ユニットのシャフト上への角度測定システムの配置により、不完全さを負わせる追加の取付段階を省略することができる。
【００３３】
本発明の更なる態様は、上述したように製造されあるいは構造を有した要素を備える角度測定システムあるいは角度測定システムの構成要素に関し、その構造は上述したように要素に付加される。
【００３４】
更なる利益及び有利な実施形態は、請求の範囲、説明及び図面に定められている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明は、図面に示されている例証的な実施形態により以下に更に詳細に説明される。これらの図面は、単に、実施例として示されており、本願の保護の範囲を定めようとするものではない。保護の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ定められる。
【００３６】
【図１】独創的な発明の方法に従って作動する刻印システムの第１の方法の状態の概略図である。
【図２】図１に示されている刻印システムの第２の方法の状態である。
【図３】図１及び図２に示されている刻印システムの第３の方法の状態である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
類似の要素及び機能的に同一のやり方で作動する要素は、以下に同じ参照符号で示される。
【００３８】
以下に説明する方法は、特に角度測定システムを製造するために好ましいが、要素上の構造を生成するために一般的に用いることもできる。しかしながら、この角度測定システムの独特の特徴は、付加されるべき構造に関する高い精度の要件を満たさなければならないことにある。
【００３９】
角度測定システムは、多種多様なデザイン及び構造モードにおいて利用することができる。それらは、典型的に、相対的に回動可能であるように配置されるとともにその回転角度が決定されるべきシャフトに取り付けられる、少なくとも２つの要素を含んでいる。これらの要素は、好ましくは放射線源、特に光源による照射を受ける。回転角を決定するために、１つの要素は測定構造として光学的に有効な構造を含み、その構造は、光が透過する設計の場合は交互に並ぶ半透明及び不透明の領域を有し、反射によって作動する設計の場合は交互に並ぶ反射及び無反射の領域を有する。この測定構造は、一般的に、角度測定システムのシャフトに対して配置される、好ましくは光学的に有効な構造を有する要素とみなすことができる。
【００４０】
加えて、この角度測定システムは、典型的に、他の要素として、交互に並ぶ不透明及び半透明の領域あるいは反射及び無反射の領域を有する、光学的に有効な基準構造を備える。したがって、この基準構造も同様に、角度測定システムのシャフトに対して配置される、好ましくは光学的に有効な構造を有する要素として定義することができる。光学的に有効な構造として、好ましくはグレーティング構造が用いられる。
【００４１】
光源から放射された光は、測定構造及び基準構造により、これらの構造の相対的な回転に応じて変調されるとともに、少なくとも一つの最適に接続された検出器を照射する。測定構造と基準構造の間の相対回転に応じて異なる信号が生じて検出器により検出され、これから基準構造及び測定構造が互いにどの位置にあるかを決定することができる。
【００４２】
それにより、通常は、互いに固定位相関係にある最高で４つの信号が検出器に生じ、それらは、オフセット及び振幅が補償された後、より高い分解能の補間のために、したがってより高い精度の測定のために利用することができる。検出器と光学的に有効な構造、例えば基準構造のうちの一つは、先行技術から公知であるように同一要素上に組み込むこともでき、あるいは検出器自体が対応する構造を含むこともできる。検出器、基準構造、評価電子回路、及び放射線源を、いわゆる走査ヘッド上に組み合わせることも更に公知であるが、走査ヘッドに対し移動可能な部分に測定構造が固定され、走査ヘッドに対するその部分の相対位置が決定される。
【００４３】
これとは関係なく、測定構造及び基準構造は、できる限り正確な測定値を得るために、互いに、かつシャフトの空間位置に対し、好ましくはシャフトの回転中心に対し正確に位置合わせされなければならない。この位置決めが不適切である場合、歪んだやり方で角度が検出され及び／又は信号の振幅が変更されて、信号はほとんど見えなくなることさえあり得る。この点により、数ミクロンの大きさの最小限の位置決めの不完全さであっても、望ましくない信号の変形を引き起こし得る。これらの位置決めの問題を解消するために、測定構造要素の偏心を決定するとともに、測定構造要素を付加するときにこれを考慮することが先行技術において提案された。しかしながら、その製造の後に測定構造要素が通常取り付けられるシャフト自体の動的なアンバランスが無視され、従って測定構造要素は、その取付けの後、あるいはその製造の後に、測定された回転中心の回りに回転せず、測定構造要素は、特許文献３に開示されているように、取付けの間にシャフトに対して正確に調整されなければならず、それは測定構造要素の特徴の追加の要件及びシャフト上の測定構造要素の調節の特徴の追加の要件を必要とする。更にまた、追加の測定手段が取付けの間に必要であり、それによって特許文献３において求められる距離を決定することができる。更にまた、測定構造要素は、これらの距離に従ってシャフトに取り付けられなければならない。
【００４４】
従って、本発明によると、構造が付加される要素の偏心を測定するのではなく、要素が配置されるシャフト自体の空間位置あるいは回転中心を測定するとともに、構造を付加するときにこれを考慮に入れることが提案される。この独創的な発明の方法は、角度測定システムの要素にレーザーによって構造を付加する刻印システムに特に適している。
【００４５】
一例として、この独創的な方法を、図１〜図３を参照しつつ、かつ角度測定システム、特に角度測定システムの構造ユニット１４の助けを借りて以下に説明すると、この角度測定システムは、それと共に回転しかつ基準構造を支持する構造ユニット１４に接続された要素１２と、それと共に回転しかつ測定構造の構造を支持する構造ユニット１４のシャフト１６に接続された要素２４とを含んでいる。構造は、レーザーシステムとして構成される刻印システム１により付加されるが、要素１２、２４は、先行技術から公知であるように刻印システム１に個々に拘束されるのではなく、構造ユニット１４の全体が拘束される。
【００４６】
図１が概略的に示す刻印システム１は、レーザユニット２と、レーザー光線６を１点に集めて位置８に焦点を合わせる偏向ユニット４とを有している。焦点８は、構造を設ける要素１２の処理平面１０上に正確に形成されるように設定される。構造を設ける要素１２は、先行技術から公知であるように刻印ユニット１とは別に配置するのではなく、図１に示すように、角度測定システムの構造ユニット１４上に配置されている。構造ユニット１４は、回転自在に取り付けられたシャフト１６と、保持要素２０によって刻印システム１に保持された堅固なユニット１８とを有している。回転自在なシャフト１６は、典型的にモーター、特に電気モーターによって駆動することができ、あるいはその一部として構成され、堅固なユニット１８に対するシャフト１６の回転は角度測定システムによって決定される。
【００４７】
この場合において図示する例証のための実施形態において、構造を設ける要素１２は、それと共に回転するように堅固なユニット１８に接続され、したがって構造ユニット１４の一部を形成している。もちろん、要素１２は、堅固なユニット１８の代わりに、それと共に回転するようにシャフト１６に接続することもできる。
【００４８】
先行技術から公知であるように、要素１２、２４の偏心を決定することに代えて、シャフト１６の空間位置あるいは回転中心は、決定された値に基づいて要素１２、２４に構造を設ける前に本発明に従って決定される。
【００４９】
シャフト１６の空間位置あるいは回転中心を決定するために、測定体２２は、図２に示すように、シャフト１６上に独創的に配置される。このとき、測定体２２は、好ましくはシャフト１６上にぴったりと合うように配置される。
【００５０】
測定体２２それ自体は、様々な設計とすることができる。一方では、測定体２２は、シャフトの空間位置、好ましくはその回転中心を正確に決定する（能動的）ために用い得る信号をもたらすとともに、適切なインタフェースを介して刻印システム１に測定値を送信するように構成された、センサとして構成することができる。能動的な測定の他に、例えば刻印システム１によって直接的に前もって測定される、受動的な測定体２２も用いることができる。そのために、測定体２２は適切な幾何学形状を有することができるとともに、刻印システム１によって走査される、予め製造された測定用の刻印を測定体２２に付加することができる。それに代えて、あるいはそれに加えて、測定用の刻印を、例えば刻印システム１により測定体２２に付加するとともに、シャフトの空間位置、好ましくはその回転中心を正確に決定するために、測定システムにより、あるいは、例えば顕微鏡といった外部の観察装置により測定することができる。
【００５１】
典型的に、測定体２２上の測定用の刻印を検出するために、それが前もって製造されあるいは付加されているに関わらず、あるいは測定体２２の幾何学的な構造を検出するために、かつそこからシャフト１６の空間位置を決定するために、測定体２２は、第１の位置において測定され、次いで第２の位置へと好ましくは約１８０度、シャフト１６によって回転され、そこにおいて測定体２２は再び測定される。代わりに、この場合においては、少なくとも一つの対応する測定用の刻印を付加することもできる。得られた結果は、例えばその約１８０度の回転に関して、かつそのオフセットに関して評価される。それから、評価結果は、好ましくはレーザーシステムの予め定められた基準点、例えば原点に関して考慮される。その結果、その後で付加される構造についての補正値が得られ、それはシャフト１６の実際の空間位置あるいは実際の回転中心を示す。したがって、その後で要素１２に付加される構造は、シャフトの正確な空間位置、好ましくは正確な回転中心を簡単な方法で考慮する。
【００５２】
シャフトの空間位置あるいは回転中心を決定するこの方法は、結果を確認するために、あるいはセンタリングの更なる改善を達成するために繰り返すことができる。ここで言及しなければならないことは、シャフトの空間位置とレーザーシステムの基準点との間の関係を決定するために、約１８０度以外の角度をも用い得ることである。
【００５３】
測定体としては、刻印がない位置に比較すると異なる屈折挙動を示す高水準の精度で生み出された測定用の刻印を有する測定体が特に適している。この測定用の刻印の空間位置を決定するために、レーザー光線６のエネルギーは、損傷を引き起こすことなしに測定体２２を走査することができるように適合させることができる。そのために、レーザー２のエネルギーを低下させることができるが、刻印レーザーの光路と同一線上に組み合わされる追加のパイロットレーザーを使用することもできる。
【００５４】
測定体２２によってシャフト１６の空間位置が決定されると、その後、測定体２２は好ましくはシャフト１６から取り除かれ、かつ刻印システム１により必要な構造を要素１２上に生じさせるが、そこにおいて決定された補正値が用いられる。
【００５５】
代わりに、シャフト１６の空間位置を決定した後にのみ、構造ユニット１４、特に堅固なユニット１８に要素１２を固定することももちろん可能である。共に回転するための取付けは、例えば、要素１２が接着によって堅固なユニット１８に取り付けられているという事実により達成することができる。しかしながら、はめ込み及び／又はねじの接続を使用することもまた同様に可能である。
【００５６】
構造そのものを付加するために、レーザー光線６の焦点８は、図１に示すように、要素１２の平面１０に配置され、かつレーザー２のレーザエネルギーは刻印の閾値を上回るように、すなわち要素１２の材料構造を変化させることができるように設定される。
【００５７】
構造ユニット１４が、構造支持要素として要素１２だけを含むのではない場合は、第１の要素１２に構造を付加した後に、更なる要素、例えば図３に示す要素２４をシャフト１６上に配置することができる。図３は、要素２４が、それと共に結合して回転するようにシャフト１６に接続され、従って要素１２に関して回転自在となるように取り付けられることを示している。例えば、シャフトに対する取付けは、接着により達成することができる。
【００５８】
構造ユニット１４は、第１の要素１２に構造を付加した後に、好ましくは刻印ユニット１から取り除かれないので、第２の要素２４に構造を付加するために、要素１２に構造を付加するときのように、シャフト１６の空間位置に関する同じ補正値を用いることができる。従って、製造の不完全さを回避することができる。もちろん、上述したように、シャフト１６の空間位置を再び決定することもできる。要素２４に構造を付加するために、要素２４の処理平面２６と一致するようにレーザー光線６を再び位置８に焦点合わせする。この点で、偏向ユニット４をそれに応じて作動させることができる。
【００５９】
図１〜図３から判るように、この独創的な方法は、測定構造要素に対する基準構造の不可避な配置の不完全さに関して、かつシャフト１６自体の動的なアンバランスに関して極めて堅牢な、非常に正確な角度測定システムを製造するために用いることができる。この基準構造は、例えば、それと共に回転するように構造ユニット１４に接続された、回転可能に固定された要素１２とみなすことができるのに対し、要素１６としての測定構造はそれと共に回転するようにシャフト１６に接続されている。２つの要素１２、２４に、シャフト１６の回転中心に関して構造が設けられているので、簡単な方法で極めて正確な測定を可能にする角度測定システムを創り出すことができる。
【００６０】
その後の段階において、完全に機能する角度測定システムをもたらすために、構造ユニット１４に、少なくとも放射線源、検出器及び／又は評価用の電子回路を、それ自体は公知の方法で設けることもできる。
【符号の説明】
【００６１】
１          刻印システム
２          放射線発生源＝レーザー
４          偏向ユニット
６          レーザー光線
８          焦点
１０、２６  処理平面
１２        第１の要素
１４        構造ユニット
１６        シャフト
１８        堅固なユニット
２０        ホルダ
２２        測定体
２４        第２の要素
【図１】
2018128459.tif 000003
【図２】
2018128459.tif 000004
【図３】
2018128459.tif 000005