(57)【要約】  絶対位置を決定するためのリニア式変位測定装置（１０）は、長手軸の方向において連続的に設けられている個々のレールセグメント（３０ａ，３０ｂ）から組み立てられているリニアレール（３０）を含む。レールセグメントのそれぞれは測定基準器（４０ａ，４０ｂ）を有し、当該測定基準器は、長手軸に沿って延在するとともに等距離に設けられた位置マーキングを備える少なくとも一つのインクリメンタルトラック（４１．１）を含む。レールセグメントの一つ（３０ａ）が有する測定基準器（４０ａ）はインクリメンタルトラック（４１．１）のほかに、複数の絶対位置をコード化するための位置マーキングを備えるアブソリュートトラック（４５）を有している。走査装置（５０）はレールセグメントに沿って移動可能であり、第一のセンサ（５１．１）、第二のセンサ（５１．２）、および第三のセンサ（５１．３）を備えて測定基準器（４０ａ，４０ｂ）を走査するためのセンサ構成体を含む。第一のセンサおよび第二のセンサは、長手軸の方向において互いにずらされて設けられ、インクリメンタルトラック（４１．１）の位置マーキングを検出するのに役立つ。第三のセンサはレールセグメントの一つ（３０ａ）が有する測定基準器（４０ａ）のアブソリュートトラック（４５）の位置マーキングを検出する。センサ（５１．１，５１．２，５１．３）の信号（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）から、走査装置（５０）の絶対位置に対する絶対値（ＡＷ２）を計算することができる。
2021507250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶対位置を決定するためのリニア式変位測定装置（１０）であって、
ａ）長手軸（３１）を有し、長手軸（３１）の方向において連続的に設けられている複数の個々のレールセグメント（３０ａ，３０ｂ）から組み立てられているリニアレール（３０）であって、
レールセグメント（３０ａ，３０ｂ）のそれぞれは測定基準器（４０ａ，４０ｂ）を有し、当該測定基準器は、長手軸（３１）の方向に延在するとともに等距離に設けられた複数の位置マーキングを備える少なくとも一つの第一のインクリメンタルトラック（４１．１）を含み、レールセグメントの一つ（３０ａ）、の測定基準器（４０ａ）は、当該測定基準器（４０ａ）の第一のインクリメンタルトラック（４１．１）のほかに、長手軸（３１）の方向において連続的に設けられている複数の所定の絶対位置をコード化するための複数の位置マーキングを備えるアブソリュートトラック（４５）を有している、リニアレールと、
ｂ）測定基準器（４０ａ，４０ｂ）を走査するためのセンサ構成体（５１）を備える走査装置（５０）であって、当該センサ構成体は少なくとも一つの第一のセンサ（５１．１）、第二のセンサ（５１．２）、および第三のセンサ（５１．３）を含み、
走査装置（５０）は、レール（３０）に関して、当該走査装置が長手軸（３１）の方向においてレールセグメント（３０ａ，３０ｂ）の複数に沿って移動可能であるようにガイドされており、
第一のセンサ（５１．１）は、レールセグメント（３０ａ，３０ｂ）の一つが有する第一のインクリメンタルトラック（４１．１）の少なくとも一つの位置マーキングを検出し、第一の信号（Ｓ１）を生じさせるために形成されており、当該第一の信号は、第一のセンサ（５１．１）により検出された少なくとも一つの位置マーキングに対する走査装置（５０）の位置に関する情報を含み、
第二のセンサ（５１．２）は、レールセグメント（３０ａ，３０ｂ）の一つが有する第一のインクリメンタルトラック（４１．１）の少なくとも一つの位置マーキングを検出し、第二の信号（Ｓ２）を生じさせるために形成されており、当該第二の信号は、第二のセンサ（５１．２）により検出された少なくとも一つの位置マーキングに対する走査装置（５０）の位置に関する情報を含み、
第一のセンサ（５１．１）および第二のセンサ（５１．２）は、長手軸（３１）の方向において互いに所定の距離（Ｄ）の分だけずらされて設けられ、それにより走査装置（５０）は、それぞれ二つの隣接するレールセグメント（３０ａ，３０ｂ）に関して、第一のセンサ（５１．１）が当該二つの隣接するレールセグメントの一方（３０ａ）の測定基準器（４０ａ）の第一のインクリメンタルトラック（４１．１）の位置マーキングの少なくとも一つを検出し、第二のセンサ（５１．２）が、当該二つの隣接するレールセグメントの他方（３０ｂ）の測定基準器（４０ｂ）の第一のインクリメンタルトラック（４１．１）の位置マーキングの少なくとも一つを検出する位置（Ｐ１）へもたらされることができ、
第三のセンサ（５１．３）は、レールセグメントの一つ（３０ａ）の測定基準器（４０ａ）のアブソリュートトラック（４５）を走査し、第三の信号（Ｓ３）を生じさせるために形成されており、当該第三の信号は、所定の絶対位置に対する走査装置（５０）の一の位置に関する情報を含む、走査装置と、
ｃ）第三の信号（Ｓ３）のための第一の評価装置（６０）であって、走査装置（５０）がレールセグメント（３０ａ）の一つに関して所定の絶対位置の一つにあるかどうか検出し、第三の信号（Ｓ３）の評価の結果、走査装置（５０）が第一の時点でレールセグメントの一つ（３０ａ）に関して所定の絶対位置の一つ（Ｐ１）にある場合、当該所定の絶対位置の一つ（Ｐ１）を表している第一の絶対値（ＡＷ１）を特定するために形成されている、第一の評価装置と、
ｄ）第一の信号（Ｓ１）および第二の信号（Ｓ２）のための第二の評価装置（６５）であって、第一の時点の後で、第一の時点と第二の時点の間の第一の時間間隔の間に、第一の信号および第二の信号を評価し、第一の時間間隔の開始時の走査装置（５０）の位置（Ｐ１）と、第一の時間間隔の終了時の第二の時点における走査装置（５０）の位置（Ｐ２）との位置の差（ＰＤ）を特定するために形成されている第二の評価装置と、
ｅ）計算ユニット（７０）であって、第一の絶対値（ＡＷ１）と、第二の評価装置（６５）により特定された位置の差（ＰＤ）とから、第二の絶対値（ＡＷ２）を計算するために形成されており、当該第二の絶対値は、第一の時間間隔の終了時の第二の時点における走査装置（５０）の絶対位置を表している、計算ユニットと、
を含むリニア式変位測定装置。
【請求項２】
走査装置（５０）、第一の評価装置（６０）、第二の評価装置（６５）、および／または計算ユニット（７０）は電気エネルギーの供給を用いて作動可能であり、第一の時点の後に走査装置、第一の評価装置、第二の評価装置、および／または計算ユニットに対して、連続的な電気エネルギーの供給を可能にするために形成されている電気エネルギー供給装置（８０）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリニア式変位測定装置（１０）。
【請求項３】
レールセグメントのうちのアブソリュートトラック（４５）を有する一のレールセグメント（３０ａ）を除いて、レールセグメントの少なくとも一つ（３０ｂ）の測定基準器（４０ｂ）は、第二のインクリメンタルトラック（４１．２）を含み、当該第二のインクリメンタルトラックは、前記レールセグメントの少なくとも一つ（３０ｂ）の第一のインクリメンタルトラック（４１．１）と並んで長手軸（３１）の方向に延在するとともに、等距離に設けられた複数の位置マーキングを有し、
第二のインクリメンタルトラック（４１．２）は、走査装置（５０）の第三のセンサ（５１．３）に対して、第二のインクリメンタルトラック（４１．２）が第三のセンサ（５１．３）を用いて走査可能であるとともに、第二のインクリメンタルトラック（４１．２）の位置マーキングが第三のセンサ（５１．３）を用いて検出可能であるように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のリニア式変位測定装置（１０）。
【請求項４】
第二のインクリメンタルトラック（４１．２）の二つの隣接する位置マーキングは、第一のインクリメンタルトラック（４１．１）の二つの隣接する位置マーキング同士の距離（ｄ１）よりも大きい互いの距離（ｄ２）をおいて設けられていることを特徴とする請求項３に記載のリニア式変位測定装置（１０）。
【請求項５】
第三のセンサ（５１．３）は、第二のインクリメンタルトラック（４１．２）を走査する際に第四の信号（Ｓ４）を生じさせるために形成されており、
計算ユニット（７０）は第四の信号（Ｓ４）を第一の信号（Ｓ１）および／または第二の信号（Ｓ２）と比較するために形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のリニア式変位測定装置（１０）。
【請求項６】
レールセグメントのうちの一のレールセグメント（３０ａ）のアブソリュートトラック（４５）は、リニアレール（３０）のレールセグメントのうち他のレールセグメントの少なくとも一つ（３０ｂ）の少なくとも一つの特徴パラメータに関する情報を含んでいる第一のコード（４６）を含み、第一のコード（４６）は第三のセンサ（５１．３）を用いて検出可能であることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のリニア式変位測定装置（１０）。
【請求項７】
少なくとも一つの特徴パラメータは、レールセグメントのうちの他のレールセグメントの少なくとも一つ（３０ｂ）の構成サイズ、あるいは第二のインクリメンタルトラック（４１．２）の二つの隣接する位置マーキング同士の距離（ｄ２）であることを特徴とする請求項６に記載のリニア式変位測定装置（１０）。
【請求項８】
リニアレール（３０）はレールセグメント（３０ａ，３０ｂ）のうちの二つよりも多くのレールセグメントから組み立てられており、
全てのレールセグメント（３０ｂ）は、レールセグメントのうちのアブソリュートトラック（４５）を有する一のレールセグメント（３０ａ）を除いて、同一に形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のリニア式変位測定装置（１０）。
【請求項９】
リニアレール（３０）を形成するために、レールセグメント（３０ａ，３０ｂ）を任意の順序で連続的に取り付けることができることを特徴とする請求項８に記載のリニア式変位測定装置（１０）。
【請求項１０】
レールセグメントのそれぞれ（３０ｂ）は、レールセグメントのうちアブソリュートトラック（４５）を有する一のレールセグメント（３０ａ）を除いて、同一のレールセグメントと交換可能であることを特徴とする請求項８または９に記載のリニア式変位測定装置（１０）。
【請求項１１】
可動体（２０）と、請求項１から１０のいずれか一項に記載のリニア式変位測定装置（１０）とを含むリニアガイド（１）であって、
可動体（２０）は、転動体を介してリニア式変位測定装置（１０）のリニアレール（３０）に支持されており、それにより転動体はリニアレール（３０）の長手方向において可動体（２０）のガイドされたリニア移動を可能にし、リニア式変位測定装置（１０）の走査装置（５０）は可動体（２０）に設けられていることを特徴とするリニアガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶対位置を決定するためのリニア式変位測定装置と、絶対位置を決定するためのリニア式変位測定装置と組み合わせたリニアガイドとに関する。
【背景技術】
【０００２】
技術の様々な分野においてリニアガイドに基づく応用は数多く知られており、当該リニアガイドは、少なくとも一つの可動体をリニア移動の際に一の方向においてガイドするのに役立ち、この目的のために通常はリニアレールを有し、可動体は当該可動体がレールの長手軸方向においてリニア移動を実施できるようにリニアレールにガイドされている。一体式に製造され、かつリニアガイドに対して好適であるべきレールの長さは通常、製造技術上の理由から制限されている。すなわち、既知の製造技術でリニアレールは通常、その長さが一定の最大の（場合によりそれぞれの製造方法に依存する）上限を超えないものだけが必要な精度で一体式に製造可能である。
【０００３】
可動体のリニアガイドを「任意の」長さの距離にわたって可能にするために、複数の個々のレールセグメントであって、それぞれが一体式に製造されており、リニアレールの長手軸方向において連続的に設けられているレールセグメントから組み立てられているリニアレールを、可動体のガイドのために有するリニアガイドが提案されている。所定の方向に連続的に設けることができるレールセグメントの数は制限されていないので、所定の（有限の）長さを備える十分な数の一体式レールセグメントを統合して、任意の長さを有し得る一のリニアレールとすることは基本的に可能であると想定される。
【０００４】
リニアガイドの多くの公知の応用において、可動体がガイドされているリニアレールに対する可動体の実際位置を測定技術式に検知し、それにより可動体の実際位置、あるいはレールの長手方向における物体の移動の際の可動体の位置の変化を、測定値に基づいてできる限り正確に管理可能とすることに関心が持たれている。これに応じて、可動体の実際位置を測定技術式に検知すること、あるいはレールの長手方向において物体が移動する際の可動体の位置の変化を測定技術式に検知することを可能にする好適なリニア式変位測定装置が提案されてきた。
【０００５】
リニア式変位測定装置は通常、それぞれが複数の位置マーキングを有する一つまたは複数の測定基準器と、一つもしくは複数の測定基準器に沿って移動可能であるとともに、それぞれの一つもしくは複数の測定基準器の位置マーキングを走査するためのセンサ構成体を備える走査装置と、を含む。センサ構成体はこのとき通常、当該センサ構成体がそれぞれの位置マーキングを検出することができ、少なくとも一つの信号を生じさせるように構想されており、当該信号は、測定基準器の位置マーキングに対するセンサ構成体の位置に関する情報を含み、特に走査装置がセンサ構成体とともに、測定基準器もしくは測定基準器の位置マーキングに対して移動されるとき、特徴的なやり方で変化する。
【０００６】
可動体をガイドするためにリニアレールを有するリニアガイドの場合、可動体の実際位置を測定技術式に検知すること、あるいはレールの長手方向において物体が移動する際の可動体の位置の変化を測定技術式に検知することを可能にするために、リニアガイドを冒頭に挙げた型式のリニア式変位測定装置に組み合わせることができる。例えばリニアガイドのリニアレールは少なくとも一つの測定基準器を備えてよく、好ましくはリニアレールの長手方向に延在するとともに当該測定基準器の位置マーキングがリニアレールの長手軸に沿って連続的に設けられている測定基準器を備えてよい。したがってリニア式変位測定装置の走査装置は、可動体が移動する際、走査装置がリニアレールに沿って可動体と連動させられ、走査装置がセンサ構成体を用いて位置マーキングを走査できるように、可動体に固定することができる。
【０００７】
複数の個々のレールセグメントからリニアレールが組み立てられているリニアガイドの場合、レールセグメントのそれぞれに対して上記の型式の少なくとも一つの測定基準器を備えることは目的に適っている。このとき個々のレールセグメントのそれぞれの測定基準器は好ましくは、可動体が個々のレールセグメントに沿って移動されるとき、全ての測定基準器の位置マーキングが走査装置のセンサ構成体を用いて走査され得るように設けられるべきである。
【０００８】
公知のリニア式変位測定装置では通常、異なる位置のインクリメンタル型コーディングか、異なる絶対位置のコーディング（「絶対コーディング」とも称される）のいずれかを有する測定基準器が用いられる。異なる位置のインクリメンタル型コーディングと、付加的に個々の位置（いわゆる「参照位置」）の絶対コーディングを含む測定基準器も知られている。
【０００９】
インクリメンタル型コーディングを備える測定基準器は通常、測定基準器の長手方向に延在し、等距離に設けられた複数の位置マーキングを備えるインクリメンタルトラックを有する。このようなインクリメンタルトラックの位置マーキングが、当該インクリメンタルトラックの長手方向において移動させられる走査装置のセンサ構成体を用いて走査されると、センサ構成体は通常、信号を生じさせ、当該信号は、センサ構成体の位置を表し、したがって走査装置がインクリメンタルトラックの長手方向において移動する際に変化する位置座標の関数として周期的な変化を示す。走査装置がインクリメンタルトラックの長手方向において移動する際の位置座標の関数としての信号の周期的変化は、この場合、同一の距離をおいて（等距離で）一の列をなして連続的に設けられている位置に、位置マーキングが形成されていることによって条件づけられている。したがって信号の評価は、走査装置がインクリメンタルトラックの長手方向において移動する際の走査装置の位置の相対的変化を正確に検知することを可能にする。しかしながらこの信号は、測定基準器に関する特定の絶対位置に関する情報を供給するものではない。
【００１０】
絶対コーディングを有する測定基準器は通常、複数の所定の絶対位置をコード化するための複数の位置マーキングを備えるアブソリュートトラックを有し、複数の所定の絶対位置はアブソリュートトラックの長手方向において連続的に設けられている。アブソリュートトラックの位置マーキングはそれぞれ、測定基準器に関する特定の絶対位置を表し、走査装置を用いて位置マーキングを走査する際に信号が生じるように形成されており、当該信号はそれぞれ走査される位置マーキングに割り当てられている絶対位置に関する情報を含んでいる。
【００１１】
特許文献１には、絶対位置を決定するためのリニア式変位測定装置が開示されており、当該リニア式変位測定装置は複数のスケールを含み、当該スケールは一列に連続的に設けられており、それぞれが個々のスケールの全長にわたって延在するアブソリュートトラックであって、複数の絶対位置をコード化するための複数の位置マーキングを備えるアブソリュートトラックを有する。個々のスケールは、アブソリュートトラックの構造に関して、特にそれぞれのアブソリュートトラック上の絶対位置をコード化するためのそれぞれの位置マーキングの構成に関して、絶対的に同一である。したがって個々のスケールのアブソリュートトラックに含まれる位置マーキングは、これらの個々のスケールに関する絶対位置をコード化することだけに適している。全てのスケールの長手方向延在全体にわたって、複数の絶対位置をコード化できるように、それぞれのスケールは付加的にそれぞれのアブソリュートトラックに沿って設けられたスケールコーディングを有し、当該スケールコーディングはそれぞれのスケールを一義的に特徴づけるとともに他のスケールから区別する。さらに走査装置が設けられており、当該走査装置はスケールの長手方向において移動可能であり、アブソリュートトラックおよびスケールコーディングを走査するための３個またはそれより多いセンサを備えるセンサ構成体を含んでいる。走査装置のセンサ構成体の第一および第二のセンサは、アブソリュートトラックを走査するためのものであり、当該第一および第二のセンサはスケールの長手方向に関して互いに所定の距離をおいて設けられており、スケールは、連続して設けられるそれぞれ二つのスケールの距離が、当該第一および第二のセンサ間の所定の距離よりも小さいように設けられている。このようなやり方で、少なくとも走査装置が二つの隣接するスケールの間の移行領域内に設置されているとき、二つの隣接するスケールのアブソリュートトラックは第一および第二のセンサを用いて走査可能であり、第一のセンサを用いて二つの隣接するスケールの一方に関する絶対位置が特定可能であり、第二のセンサを用いて二つの隣接するスケールの他方に関する絶対位置が特定可能であることが保証される。センサ構成体はさらに、スケールのそれぞれのスケールコーディングを走査するための少なくとも一つの第三のセンサを含む。全てのスケールの構成全体に関する絶対位置を決定できるように、変位測定装置は計算ユニットを含み、当該計算ユニットはアブソリュートトラックを走査する際、第一および第二のセンサにより、もしくはスケールコーディングを走査する際、第三のセンサにより生じさせられる測定信号を評価し、これらの測定信号から全てのスケールの構成全体に関する絶対位置を計算する。この変位測定装置は、それぞれのスケールが（少なくともそれぞれのスケールコーディングを介して）他の全てのスケールと異なるように、全てのスケールが異なって形成されていなければならないという不利点を有する。したがって測定システムを実現するために状況によっては、それぞれ異なる多数のスケールを供給しなければならない。万が一、変位測定装置の作動時にスケールの一つが使用不能となり、一の他のスケールと取り替えなければならない場合、使用不能のスケールは一の他のスケールであって、残りの全てのスケールと異なるスケールとしか取り替えられないことがさらなる不利点として生じ、それは他のスケールの選択を制限する。
【００１２】
変位測定装置の異なるスケールは設置の際、通常は当該スケールの位置に関して一定の許容誤差を伴って取り付けることしかできないので、それぞれ二つの隣接する（スケールの長手方向において直接的に連続して設けられる）スケールは、設置後にスケールの長手方向において一定の距離を有し、当該距離はさしあたり正確に分かっていない。したがって二つの隣接する（スケールの長手方向において直接的に連続して設けられる）スケールに形成されている両方のアブソリュートトラックも、スケールの長手方向において一定の距離を有し、当該距離もさしあたり正確に分かっていない。
【００１３】
したがって全てのスケールの構成全体に関する絶対位置を決定できるように、変位測定装置の最初の始動時に、走査装置が全てのスケールの構成全体に沿ってスケールの長手方向において「初期化運転」を実施するようにさせることが必要である。走査装置がこのような初期化運転を行う際、第一および第二のセンサを用いてそれぞれのアブソリュートトラックが同時に走査され、第一のセンサおよび第二のセンサにより生じさせられた測定信号の比較を介して、二つの隣接する（スケールの長手方向において直接的に連続して設けられる）スケールに形成されているそれぞれ二つのアブソリュートトラック間のそれぞれの距離が計算される。このとき、それぞれ二つの隣接するアブソリュートトラック間の計算されたこれらの距離は、データストレージに保存される。走査感知装置の当該初期化運転に続いて、変位測定装置の計算ユニットは最終的に、第一、第二、および第三のセンサにより生じさせられる測定信号と、データストレージに保存されたそれぞれ二つの隣接するアブソリュートトラック間の距離とから、それぞれ全てのスケールの構成全体に関する走査装置の目下の絶対位置を計算することができる。
【００１４】
万が一、変位測定装置の作動時にスケールの一つが使用不能となり、一の他のスケールと取り替えなければならない場合、使用不能のスケールを一の他のスケールと取り替えた後、さらなる不利点として生じるのは、それぞれ二つの隣接するアブソリュートトラック間の距離を、使用不能のスケールの交換後も更新された測定値に基づいて新たに検知し、データストレージに保存することができるように、再びスケールの長手方向において（少なくともスケールの一部にわたって）走査装置の初期化運転を実施しなければならないことと、走査装置を用いてそれぞれのスケールの位置マーキングを繰り返し走査しなければならないことである。
【００１５】
特許文献２から、複数の個別レールから構成されたスライドレールに関連して台車の位置を決定するためのリニア式変位測定システムが知られている。個別レールのそれぞれは長手方向に延在するスケールを備えており、当該スケールは増分位置マーキングおよび／または絶対位置マーキングを含んでいる。このとき全てのスケールは位置マーキングに関して同一に形成され、（それぞれスケールを備える）個別レールは同一の部材として供給され得ることが行われている。異なる個別レールを互いに区別できるように、それぞれの個別レールは個別コードを備えていてよい。このとき個別レールの個別コードは複数のシール栓によって実施されており、当該シール栓は個別レールのそれぞれのベアホール内に導入されて当該ベアホールをシールし、それぞれのシール栓は、それぞれの個別レールの個別コードを表す個別の情報を担持する。さらにスケールの位置マーキングと、シール栓に形成された個別コードとを走査するための、センサを備える走査装置が設けられている。シール栓が導入されているベアホールは通常、貫通穴であり、当該貫通穴の中にそれぞれの個別レールを土台に固定するための固定手段を導入することができる。これに応じてそれぞれのシール栓は個別レールを取り付けた後に初めて設置することができ、個別レールを取り替えなければならない場合（例えば故障の場合）、再び取り外す必要がある。これは、以下のような不利点を有する。すなわち、変位測定システムの始動後、時間が経過するなかで個々のシール栓が望ましくないやり方で取り外され、場合により失われることが起こり得、あるいは変位測定システムの使用者により、異なるシール栓が取り違えられたり、誤って（例えば間違った場所に、すなわちそれぞれのシール栓に形成されているそれぞれの個別コードに割り当てられているベアホールにではなく）設置されたりすることが起こり得る。後者の点は、変位測定システムの運転中に、位置を決定する際のエラーを生じさせ、したがって変位測定システムの機能性を損なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第７４３２４９７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２５３３０１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の不利点を回避するとともに、複数の個々のレールセグメントから組み立てられているリニアレールに関する絶対位置を決定するためのリニア式変位測定装置であって、簡単なやり方で設置可能かつ作動可能であり、個々のレールセグメントの容易な交換を可能とするものを創出することを課題とする。さらに絶対位置を決定するためのこのようなリニア式変位測定装置と組み合わせたリニアガイドが提案されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題は、請求項１の特徴を備える絶対位置を決定するためのリニア式変位測定装置と、請求項１１の特徴を備えるリニアガイドとによって解決される。
【００１９】
絶対位置を決定するためのリニア式変位測定装置は、長手軸を有するとともに複数の個々のレールセグメントから組み立てられているリニアレールを含み、前記レールセグメントは長手軸の方向において連続的に設けられており、レールセグメントのそれぞれは測定基準器を有し、当該測定基準器は、長手軸の方向に延在するとともに等距離に設けられた複数の位置マーキングを備える少なくとも一つの第一のインクリメンタルトラックを含み、レールセグメントの一つが有する測定基準器は当該測定基準器の第一のインクリメンタルトラックのほかに、長手軸の方向において連続的に設けられている複数の所定の絶対位置をコード化するための複数の位置マーキングを備えるアブソリュートトラックを有している。
【００２０】
リニア式変位測定装置はまた、測定基準器を走査するためのセンサ構成体を備える走査装置を含み、当該センサ構成体は少なくとも一つの第一のセンサ、第二のセンサ、および第三のセンサを含む。走査装置はレールに関して、当該走査装置が長手軸の方向においてレールセグメントの複数に沿って移動可能であるようにガイドされており、第一のセンサはレールセグメントの一つが有する第一のインクリメンタルトラックの少なくとも一つの位置マーキングを検出し、第一の信号を生じさせるために形成されており、当該第一の信号は、第一のセンサにより検出された少なくとも一つの位置マーキングに対する走査装置の位置に関する情報を含み、第二のセンサはレールセグメントの一つが有する第一のインクリメンタルトラックの少なくとも一つの位置マーキングを検出し、第二の信号を生じさせるために形成されており、当該第二の信号は、第二のセンサにより検出された少なくとも一つの位置マーキングに対する走査装置の位置に関する情報を含む。第一のセンサおよび第二のセンサは、長手軸の方向において互いに所定の距離の分だけずらされて設けられ、それにより走査装置はそれぞれ二つの隣接するレールセグメントに関して、第一のセンサが当該二つの隣接するレールセグメントの一方の測定基準器の第一のインクリメンタルトラックの位置マーキングの少なくとも一つを検出し、第二のセンサが当該二つの隣接するレールセグメントの他方の測定基準器の第一のインクリメンタルトラックの位置マーキングの少なくとも一つを検出する位置に設けることができる。第三のセンサはレールセグメントの一つが有する測定基準器のアブソリュートトラックを走査し、第三の信号を生じさせるために形成されており、当該第三の信号は、所定の絶対位置に対する走査装置の一の位置に関する情報を含む。
【００２１】
リニア式変位測定装置はまた、第三の信号のための第一の評価装置を含み、当該第一の評価装置は、走査装置がレールセグメントの一つに関して所定の絶対位置の一つにあるかどうか検出し、第三の信号の評価の結果、走査装置が第一の時点でレールセグメントの一つに関して所定の絶対位置の一つにある場合、第一の絶対値を特定するために形成されており、当該第一の絶対値は、前記所定の絶対位置の一つを表している。
【００２２】
リニア式変位測定装置はまた、第一の信号および第二の信号のための第二の評価装置を含み、当該第二の評価装置は第一の時点の後で、第一の時点と第二の時点の間の第一の時間間隔の間に、第一の信号および第二の信号を評価し、第一の時間間隔の開始時の走査装置の位置と、第一の時間間隔の終了時の第二の時点における走査装置の位置との位置の差を特定するために形成されている。
【００２３】
さらに計算ユニットが設けられており、当該計算ユニットは第一の絶対値と、第二の評価装置により特定された位置の差とから、第二の絶対値を計算するために形成されており、当該第二の絶対値は、第一の時間間隔の終了時の第二の時点における走査装置の絶対位置を表している。
【００２４】
本発明に係るリニア式変位測定装置は、以下の点を特徴とする。すなわち、リニアレールのレールセグメントのそれぞれが測定基準器を有し、全てのレールセグメントの測定基準器が、等距離に設けられた複数の位置マーキングを備えるインクリメンタルトラックを有し、レールセグメントの一つが有する測定基準器のみが付加的に、複数の所定の絶対位置をコード化するための複数の位置マーキングを備えるアブソリュートトラックを有し、リニアレールの長手方向において移動可能である、センサ構成体を備える走査装置が設けられており、当該走査装置は、それぞれのレールセグメントのインクリメンタルトラックの位置マーキングと、レールセグメントの一つが有するアブソリュートトラックの位置マーキングを走査することを可能にする。変位測定装置の始動時は走査装置を、アブソリュートトラックを有する一のレールセグメントに関して、走査装置の第三のセンサが（上記の「第一の絶対値」に応じて）アブソリュートトラック上にコード化されている所定の絶対位置の一つを検出する位置に置くだけでよい。したがってレールセグメントの前記一つに関して所定の絶対位置の一つを検出する瞬間に走査装置が設けられている位置は、絶対位置のうち第三のセンサにより検出された一の絶対位置と同定することができる。走査装置のそれぞれの移動であって、ガイドレールの長手方向において、絶対位置のうち第三のセンサにより以前に検出された一の絶対位置から走査装置を離す移動は、続いて第一および第二のセンサを用いてそれぞれのレールセグメントのインクリメンタルトラックを走査することにより、記録するとともに量的に特徴づけることができる。このとき第一のセンサにより生じさせられる第一の信号と第二のセンサにより生じさせられる第二の信号との評価は特に、第一の信号の変化または第二の信号の変化の記録を含み、その際、走査装置が現時点で設けられている位置と、第三のセンサにより以前に検出された所定の絶対位置の一つとの位置の差（すなわち距離）の正確な測定を可能にするが、それはとりわけ第一の信号のそれぞれの変化もしくは第二の信号のそれぞれの変化が、長手軸の方向における走査装置の位置の特定の変化と一致するからである。計算ユニットは最終的に、測定された位置の差と、以前に第三のセンサを用いて検出された所定の絶対位置の一つに対する第一の絶対値とに基づく計算の結果として、「第二の絶対値」を供給し、当該第二の絶対値は走査装置が現時点で設けられている位置を全てのレールセグメントの構成全体に関して一義的に同定し、したがって走査装置の絶対位置を定義する。したがって計算ユニットはアブソリュートトラック上にコード化されている所定の絶対位置の一つを検出した後、全てのレールセグメントの構成全体に関する走査位置の絶対位置に関する最新の情報を供給する。計算ユニットにより計算される絶対位置は、走査装置がレールの長手方向において移動するたびに（それぞれの現時点の位置に応じて）更新される。このとき走査装置は任意のレールセグメント上の任意の位置に移動させることができる。このようなやり方で、走査装置が全てのレールセグメントの構成全体に関して取り得るそれぞれの任意の位置に対して、一の（一義的な）絶対位置が割り当てられており、当該一の（一義的な）絶対位置は計算ユニットを用いて計算可能である。
【００２５】
絶対位置のこの計算が前提とするのは、走査装置が全てのレールセグメントの構成全体に関して取り得るそれぞれの任意の位置に対して、当該任意の位置と、以前に第三のセンサを用いて検出された所定の絶対位置の一つとの位置の差（すなわち距離）が測定可能であることだけである。当該位置の差が測定可能であることは本願において基本的に、第一のセンサおよび第二のセンサが長手軸の方向において互いに所定の距離だけずらされて設けられていることにより保証されており、それにより走査装置はそれぞれ二つの隣接するレールセグメントに関して、第一のセンサが当該二つの隣接するレールセグメントの一方の測定基準器の第一のインクリメンタルトラックの位置マーキングの少なくとも一つを検出し、第二のセンサが当該二つの隣接するレールセグメントの他方の測定基準器の第一のインクリメンタルトラックの位置マーキングの少なくとも一つを検出する位置に設けることができる。この点は、走査装置の位置に関わらず、走査装置のセンサの少なくとも一つ（すなわち第一のセンサ、第二のセンサ、あるいは第一のセンサと第二のセンサ）がインクリメンタルトラックに関して、それぞれの時点において少なくとも一つの信号（すなわち第一の信号および／または第二の信号）が生成可能であるように設置されていることを保証し、当該少なくとも一つの信号はインクリメンタルトラックの一つが有する位置マーキングの走査と関連し、したがってそれぞれの時点で、リニアレールの長手方向における走査装置の位置変化を、第一の信号および／または第二の信号の評価に基づいて測定することを可能にする。
【００２６】
変位測定装置は、全てのレールセグメントが、アブソリュートトラックを有するレールセグメントを除いて、それぞれのレールセグメントに設けられている測定基準器を含めて完全に同一に構成されることができ、したがってリニアレールを形成するために任意の順序で連続的に設けられていてよいという有利点を有する。これはリニアレールを構成するために必要とされる全てのレールセグメントの供給を著しく簡単にし、さらに全てのレールセグメントの取り付けを容易にする。全てのレールセグメントの取り付けが容易であることは、レールセグメントが測定基準器と共に単体として存在し、全体として搬送され、所定の場所に取り付けられるように、レールセグメントに測定基準器が備えられている場合、特に妥当である。さらに変位測定装置の始動は、始動の初めに絶対位置のうち、レールセグメントの一つにおけるアブソリュートトラック上にコード化されている絶対位置のうち単独の絶対位置のみを検出すればすむことによって簡単にされている。走査装置が続いて、すでに検出された絶対位置から離れるように移動可能であるそれぞれの任意の他の位置に関しては、その後直接的に計算ユニットにより、（インクリメンタルトラックの走査を用いてすでに検出された絶対位置に関する位置の差を測定することに基づいて）絶対位置を計算することができる。絶対位置の当該計算は、セグメントの一つにおけるアブソリュートトラック上にコード化されている絶対位置のうちの単独の絶対位置を検出した直後に実施されてよく、しかも走査装置が設けられ得る、任意のレールセグメントのそれぞれの任意の位置に対して実施されてよい。この理由から走査装置のそれぞれの可能な絶対位置は、レールセグメントの一つにおける一のアブソリュートトラック上の絶対位置のうち単独の絶対位置を検出した直後に特定することができ、走査装置は前もってリニアレールの全長にわたって（すなわち全てのレールセグメントに沿って）初期化運転を実施する必要はなく、全ての測定基準器の全ての位置マーキングを走査する必要はない。このようなやり方で変位測定装置の始動は有利に、とりわけ上記の型式の初期化運転が不要であるために、比較的少ないコストで実施することができる。
【００２７】
変位測定装置の一の実施の形態は、走査装置、第一の評価装置、第二の評価装置、および／または計算ユニットが電気エネルギーの供給を用いて作動可能であり、第一の時点の後に走査装置、第一の評価装置、第二の評価装置、および／または計算ユニットに対して、中断のない電気エネルギーの供給を可能にするために形成されている電気エネルギー供給装置が設けられているように形成されている。第一の時点の後に（すなわち、走査装置がレールセグメントの一つに関して所定の絶対位置のうちの一の絶対位置にあり、当該所定の絶対位置のうちの一の絶対位置を表す第一の絶対値を特定した時点の後に）、連続した電気エネルギーの供給を行うことは、走査装置、第一の評価装置、第二の評価装置が第一の時点の後に、リニアレールの長手方向における走査装置の移動を記録し、第一の時点の後の任意の第二の時点における走査装置の目下の位置と、第一の時点における走査装置の位置とのそれぞれの位置の差を特定できることを保証する。これに応じて計算ユニットが第二の時点において、「第二の絶対値」を供給することが保証されており、当該第二の絶対値は第二の時点において走査装置が設けられている絶対位置を表し、それはしかも場合により走査装置が第一の時点の後、どの位置に移動されたかということに依存しない。これに応じて中断のない電気エネルギーの供給の間に計算ユニットが、全てのレールセグメント全体に関する走査装置の絶対位置に関する現時点での情報を（例えば第二の絶対値に依存して制御されるべき機械を制御するための制御装置に対して）常に供給することが保証されている。
【００２８】
変位測定装置の一のさらなる実施の形態は、以下のように形成されている。すなわち、レールセグメントのうちのアブソリュートトラックを有する一のレールセグメントを除いて、レールセグメントの少なくとも一つが有する測定基準器は、第二のインクリメンタルトラックを含み、当該第二のインクリメンタルトラックは前記レールセグメントの少なくとも一つが有する第一のインクリメンタルトラックと並んで長手軸の方向に延在するとともに、等距離に設けられた複数の位置マーキングを有し、第二のインクリメンタルトラックは走査装置の第三のセンサに対して、第二のインクリメンタルトラックが第三のセンサを用いて走査可能であるとともに、第二のインクリメンタルトラックの位置マーキングが第三のセンサを用いて検出可能であるように設けられている。第二のインクリメンタルトラックは、第二のインクリメンタルトラックの（インクリメンタルな）位置マーキングを第三のセンサを用いて走査することにより、少なくとも一つの付加的な測定信号を生じさせることを可能にし、当該付加的な測定信号は特に、例えばレールセグメントの構成上の詳細および／または変位測定装置の機能性に関して、変位測定装置の管理を可能にする情報を供給するのに適している。例えば、レールセグメントのうちのアブソリュートトラックを有する前記一のレールセグメントを除いて、複数のレールセグメントの単独の測定基準器、および特に全てのレールセグメントの測定基準器は、このような第二のインクリメンタルトラックを含んでよい。
【００２９】
上記の実施の形態の一の変化形態において、第二のインクリメンタルトラックの二つの隣接する位置マーキングは、第一のインクリメンタルトラックの二つの隣接する位置マーキング同士の距離よりも大きい距離をおいて互いに設けられている。代替的または付加的に第三のセンサは、第二のインクリメンタルトラックを走査する際に第四の信号を生じさせるために形成されていてよく、計算ユニットは第四の信号を第一の信号および／または第二の信号と比較するために形成されていてよい。
【００３０】
走査装置がリニアレールの長手方向において移動するとき、第一のセンサ、第二のセンサ、もしくは第三のセンサが第一のインクリメンタルトラックの位置マーキングを走査する際、もしくは第二のインクリメンタルトラックの位置マーキングを走査する際、それぞれ信号を生じさせることが予想され、当該信号は理想的には（すなわち変位測定装置が正しく機能する際に予想されるように）、それぞれ位置座標の関数として周期的に変化する信号を生じさせることが予想され、当該位置座標はセンサ構成体の位置を表し、したがって走査装置がインクリメンタルトラックの長手方向において移動する際に変化し、これら全ての信号は互いに同期されている。変位測定装置の運転中、それぞれのセンサにより生じさせられた信号が予想に反して予想と異なる挙動を示した場合、それは一定の欠陥および／または不正、例えば変位測定装置の構成および／または設置に関する誤り、または変位測定装置の運転中の不正（運転停止）を示唆するものと想定される。
【００３１】
第二のインクリメンタルトラックの二つの隣接する位置マーキングが、第一のインクリメンタルトラックの二つの隣接する位置マーキング同士の距離よりも大きい距離をおいて互いに設けられている場合、第一および第二のセンサは走査装置がリニアレールの長手方向において移動するときそれぞれ、時間の関数として周期的に変化する信号（すなわち第一の信号もしくは第二の信号）を生じさせ、当該信号は、第三のセンサが第二のインクリメンタルトラックを走査する際に生じさせる、（時間の関数として周期的に変化する）対応する信号（第四の信号）よりも大きな周期で変化する。第一のセンサもしくは第二のセンサにより生じさせられる信号はこの場合、それぞれの周波数であって、当該周波数により信号が時間の関数として変化する周波数に基づいて、第三のセンサにより生じさせられる信号と区別することができる。第二のインクリメンタルトラックの二つの隣接する位置マーキングがそれぞれリニアレールの長手方向において連続的に設けられている距離の大きさは、それぞれ自由に選択することができ、それにより例えば当該距離のそれぞれの大きさは変位測定装置の特徴パラメータに依存して変化し、したがって特徴パラメータのコード化として役立つ。これに関して「変位測定装置の特徴パラメータ」として例えば以下のものが考慮される。すなわち、レールセグメントの長さ、高さおよび／または幅によって特徴づけられるそれぞれのレールセグメントの「構成サイズ」と、変位測定装置が異なる実施の形態において実現可能であるという条件で特定の実施の形態の特徴と、である。第三のセンサを用いて第二のインクリメンタルトラックを走査する際に生じさせることができる第四の信号の評価はこの場合、変位測定装置のそれぞれの特徴パラメータに関する情報を供給する。第四の信号のこのような評価は例えば、変位測定装置が実際に「正しく」設置されているか、すなわち特に、元来変位測定装置の特定の設置のために備えられていた構成要素（例えばレールセグメント）から組み立てられているか、技術的手段を用いて自動的に実施可能な管理を可能にする。
【００３２】
第三のセンサは、当該第三のセンサが、走査装置がリニアレールに関して取るそれぞれの位置にそれぞれ依存して、レールセグメントの一つにおけるアブソリュートトラックの位置マーキングか、あるいはレールセグメントのうちの他のレールセグメントにおける第二のインクリメンタルトラックの位置マーキングを択一的に走査するのに好適であるように設けられている。それぞれの第二のインクリメンタルトラックは少なくとも、第二のインクリメンタルトラックとアブソリュートトラックが、その空間的構成に関して異なる位置マーキングを有する（アブソリュートトラックの位置マーキングは通常、インクリメンタルトラックの位置マーキングとは逆に、等距離に設けられていない）ことにより、アブソリュートトラックと区別することができる。したがってそれぞれ第三のセンサにより生じさせられる信号の評価は、走査装置がちょうどアブソリュートトラックを有する一のレールセグメントに設けられているか、あるいは走査装置がレールセグメントのうちの一の他のレールセグメントに設けられているか、技術的手段を用いて自動的に実施可能な管理を可能にする。
【００３３】
上記の実施の形態の一のさらなる変化形態は、レールセグメントのうちの一のレールセグメントのアブソリュートトラックが、リニアレールのレールセグメントのうちの他のレールセグメントの少なくとも一つが有する少なくとも一つの特徴パラメータに関する情報を含んでいる第一のコードを含み、第一のコードは第三のセンサを用いて検出可能であるように形成されている。このとき少なくとも一つの特徴パラメータは例えば、レールセグメントのうちの他のレールセグメントの少なくとも一つの構成サイズ、あるいは第二のインクリメンタルトラックの二つの隣接する位置マーキング同士の距離であってよい。第一のコードはアブソリュートトラック内に設けられ、それにより（走査装置がアブソリュートトラックに関して相応に設けられているとき）第三のセンサにより走査可能である。これに応じて第三のセンサは第一のコードを走査する際、信号を生じさせるように形成されており、当該信号は例えば第一の評価装置を用いて評価可能であり、それにより上記の型式の少なくとも一つの特徴パラメータを特定する。レールセグメントのうちの一つが有するアブソリュートトラック内に含まれる第一のコードに割り当てられている特徴パラメータは、他のレールセグメントのそれぞれの第二のインクリメンタルトラック内でもコード化されていてよい。すでに述べたように第二のインクリメンタルトラックのそれぞれ二つの隣接する位置マーキングが、リニアレールの長手方向において連続的に等距離で設けられている距離の大きさは、当該距離のそれぞれの大きさが変位測定装置の特徴パラメータのコード化として（例えばレールセグメントの長さ、高さおよび／または幅によって特徴づけられるそれぞれのレールセグメントの構成サイズのコード化として）役立つように選択することができる。これに応じてレールセグメントのうちの一つが有するアブソリュートトラック上の第一のコードと、それぞれの他のレールセグメントの第二のインクリメンタルトラックは、アブソリュートトラックを有する一のレールセグメントと、第二のインクリメンタルトラックを有する個々の他のレールセグメントが、変位測定装置の所定の特徴パラメータに関して（例えばそれぞれのレールセグメントの構成サイズに関して）互いに互換性を有するかどうかを、レールセグメントのうちの一つが有するアブソリュートトラック上の第一のコードと、第二のインクリメンタルトラックがそれぞれ、認識させるように実施することができる。この場合、それぞれ第三のセンサにより生じさせられる信号の評価は、変位測定装置のリニアレールが、変位測定装置の所定の特徴パラメータに関して互いに互換性を有するレールセグメントのみから組み立てられているかどうか、技術的手段を用いて自動的に実施可能な管理を可能にする。
【００３４】
変位測定装置の一の実施の形態は、リニアレールがレールセグメントのうちの二つよりも多くのレールセグメントから組み立てられており、全てのレールセグメントが、レールセグメントのうちのアブソリュートトラックを有する一のレールセグメントを除いて、同一に形成されているように形成されている。このとき「同一に形成されている」という記載は、レールセグメントがそれぞれの測定基準器を含めて同一であることを含む。複数の同一のレールセグメントを用いることは、変位測定装置を設置するために必要とされるレールセグメントの供給と、レールセグメントの取り付けに関する変位測定装置の設置を容易にする。複数の同一のレールセグメントを用いることは特に、一つまたは複数の変位測定装置を構成するために必要とされるそれぞれのレールセグメントの貯蔵を容易にし、一つまたは複数の変位測定装置を設置する際のロジスティクスを容易にする。
【００３５】
当該実施の形態は例えば、複数の同一のレールセグメントを用いるゆえに、有利にはリニアレールを形成するために、レールセグメントを任意の順序で連続的に取り付けることができるように実施可能である。この場合、レールセグメントを取り付ける際、取り付けるべきレールセグメントの特殊な順序に注意する必要はなく、それにより特に取り付ける間の取り付けるべきレールセグメントの管理に関して取り付けの実施が容易になる。それはレールセグメントを取り付ける際の誤りがより簡単に回避され得るという有利点を有する。
【００３６】
変位測定装置の始動時には走査装置が、アブソリュートトラックを有する一のレールセグメントに関して、走査装置の第三のセンサが（上記の「第一の絶対値」に応じて）前記一のアブソリュートトラック上にコード化されている所定の絶対位置の一つを検出する位置に置かれることが重要である。続いてリニアレールの長手方向において、絶対位置のうち第三のセンサにより以前に検出された一の絶対位置から走査装置を離す走査装置のそれぞれの移動は、第一および第二のセンサを用いてそれぞれのレールセグメントのインクリメンタルトラックを走査することにより記録するとともに、量的に特徴づけることができ、それにより変位測定装置は走査装置のそれぞれの実際の絶対位置を計算することができる。個々のレールセグメントが連続的に設けられている順序は、走査装置の実際の絶対位置の決定に影響を及ぼさず、したがって走査装置のそれぞれの実際の絶対位置の決定に関して重要ではない。
【００３７】
当該実施の形態はまた、複数の同一のレールセグメントを用いるゆえに有利には、レールセグメントのそれぞれが、レールセグメントのうちアブソリュートトラックを有する一のレールセグメントを除いて、同一のレールセグメントと交換できるように実施可能である。レールセグメントのうちの一つをこのように交換することは例えば、同一に形成されているレールセグメントの一つが変位測定装置の始動後に例えば損傷の結果として、あるいは摩耗の結果として欠陥があることが判明した場合、目的に適っていると想定される。この場合、交換すべきレールセグメントを取り外し、他のレールセグメントと交換することができる。レールセグメントの交換は変位測定装置の運転中に行うことができる。このとき走査装置がレールセグメントの交換の前にリニアレールに関して、走査装置のセンサが交換すべきレールセグメントに形成されている測定基準器上の位置マーキングを走査しないように設置されていると好適である。この場合、計算ユニットはレールセグメントの交換の前に、走査装置の実際の絶対位置を正しく特徴づける絶対値を供給する。こうして交換すべきレールセグメントが取り外され、他のレールセグメントと交換されると、それは上記の状況の下では計算ユニットが供給する絶対値に影響を持たないが、それはこの場合、走査装置のセンサが、交換すべきレールセグメントの測定基準器上の位置マーキングを走査できるように、走査装置が設置されていないからである。レールセグメントの交換の後に走査装置が再びリニアレールの長手方向において移動されると、走査装置の当該移動は、第一および第二のセンサを用いてそれぞれのレールセグメントの測定基準器の第一のインクリメンタルトラックの位置マーキングを走査することにより、記録するとともに、量的に特徴づけることができ、それにより変位測定装置は走査装置のそれぞれの実際の絶対位置を正しく計算することができる。レールセグメントの交換後、変位測定装置の運転は相応に容易に継続することができる。したがって実際の絶対位置の正しい決定を可能にするために、レールセグメントの交換の後に走査装置をまず、一のアブソリュートトラックの位置マーキングの一つが走査装置の第三のセンサを用いて検出され得るように設置する必要はない。同じくレールセグメントの交換の後に走査装置がリニアレールの全長にわたって（すなわち全てのレールセグメントに沿って）初期化運転を実施し、全ての測定基準器の全ての位置マーキングを走査することは不要である。このようなやり方でレールセグメントの交換は有利には、比較的わずかなコストで実施することができる。
【００３８】
本発明の対象はさらに、可動体と、上記の型式のリニア式変位測定装置とを含むリニアガイドである。このとき可動体は、転動体を介してリニア式変位測定装置のリニアレールに支持されており、それにより転動体はリニアレールの長手方向において可動体のガイドされたリニア移動を可能にし、リニア式変位測定装置の走査装置は可動体に設けられている。変位測定装置により決定される絶対位置はこの場合、レールの長手方向において連続的に設けられた複数のレールセグメントから組み立てられているリニアレールに関する可動体の絶対位置を定義する。
【００３９】
本発明のさらなる詳細と、特に本発明に係るリニア式変位測定装置および本発明に係るリニアガイドの例としての実施の形態を添付された図面に基づいて以下に説明する。図面に示すのは以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】リニアレールの長手方向において連続的に設けられている複数のレールセグメントから組み立てられているリニアレールであって、レールセグメントはそれぞれ位置マーキングを備える測定基準器を有するリニアレールを概略的に表示する図である。
【図２】図１に示す測定基準器の位置マーキングを検出するための複数のセンサを備える走査装置を概略的に表示する図である。
【図３】図１に示すリニアレールと図２に示す走査装置とを備える本発明に係る変位測定装置を概略的に表示する図である。
【図４】図３に示す変位測定装置を用いて可動体をガイドするための本発明に係るリニアガイドを概略的に表示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下において図１から図３に関連してまず、本発明によるリニア式変位測定装置の一の実施の形態を説明する。図３は、概略的な表示において本発明に係るリニア式変位測定装置１０の全体図を示し、当該変位測定装置は、複数の個々のレールセグメントから組み立てられているリニアレール３０と、リニアレール３０の長手軸３１の方向において移動可能な、測定基準器を走査するための走査装置５０とを含む。この状況を明らかにするために図１はレール３０を別個に概略的に表示し、図２は走査装置５０を別個に概略的に表示する。
【００４２】
図１および図３が暗示するようにレール３０は、二つまたはそれより多い個々のレールセグメントから組み立てられており、当該レールセグメントは長手軸３１の方向において連続的に設けられており、本例において全てのレールセグメントの全体は、１個の第一のレールセグメント３０ａと、２個の第二のレールセグメント３０ｂとを有する。本発明においてレール３０が１個のみの第二のレールセグメント３０ｂ、あるいは２個より多い第二のレールセグメント３０ｂを有することも可能である。レールセグメント３０ａもしくは３０ｂは好ましくは、当該レールセグメントがレール３０を形成するために、長手軸３１の方向において、それぞれレールセグメント３０ａもしくは３０ｂのうちの一のレールセグメントの一の端部が、（図１および図３が暗示するように）一の他の（隣接する）レールセグメント３０ａもしくは３０ｂの一の端部に当たるように連続的に取り付けることができるように形成されている。これは二つの隣接するレールセグメントの互いに当接する端部の間に間隙が存在してよいことを含み、それによりレールセグメントの取り付けおよび／取り外しを容易にする、あるいはレールセグメントの取り付けの際に所定の許容誤差内で個々のレールセグメントを互いに調整することを可能にする。レールセグメントは取り付けの際に通常、好適な固定手段（例えばねじ）を用いて、レール３０を全体として支持する（図に表示されていない）支持構造体に固定される。
【００４３】
レールセグメント３０ａ、３０ｂのそれぞれは測定基準器を有する。測定基準器の異なる実現を区別できるように、第一のレールセグメント３０ａが有する測定基準器は以下において参照番号４０ａで表され、それぞれの第二のレールセグメント３０ｂが有する測定基準器は以下において参照番号４０ｂで表される。
【００４４】
図１および図３が暗示するように測定基準器４０ａもしくは４０ｂのそれぞれは、リニアレール３０の長手軸３１の方向において延在するとともに等距離に設けられた複数の位置マーキングを備える少なくとも一つの第一のインクリメンタルトラック４１．１を含む。それぞれの第一のインクリメンタルトラック４１．１の個々の位置マーキングは図１および図３において、まっすぐに長手軸３１に対して垂直に向けられるとともに同一に形成された線状のマーキングとして形成されており、当該マーキングは長手軸３１の方向において連続的に設けられており、それにより（インクリメンタルトラックの二つの隣接する位置マーキングの距離に対応する）周期長ｄ１を備えて長手軸３１の方向において延在する周期的構成体を形成する。
【００４５】
さらに第一のレールセグメント３０ａの測定基準器４０ａは、第一のインクリメンタルトラック４１．１のほかに、長手軸３１の方向において連続的に設けられている複数の所定の絶対位置をコード化するための複数の位置マーキングを備えるアブソリュートトラック４５を含む。測定基準器４０ａのアブソリュートトラック４５の個々の位置マーキングは、図１および図３において、まっすぐに長手軸３１に対して垂直に向けられるとともに同一に形成された線状のマーキングとして表示されており、当該マーキングはそれぞれのインクリメンタルトラック４１．１の位置マーキングとは異なって、周期的構成体を形成しないように長手軸３１の方向において連続的に設けられている。言い換えればアブソリュートトラック４５の位置マーキングは長手軸３１に沿って、不規則な間隔をおいて連続的に設けられている。このとき所定の数の隣接する位置マーキング（例えば長手軸３１の方向において直接式に連続的に設けられている２個、３個、４個またはそれより多くの位置マーキング）を含む複数の位置マーキングの特定のグループがそれぞれ、第一のレールセグメント３０ａに関する所定の絶対位置をコード化し、当該グループのそれぞれの位置マーキングは互いに距離をおいて設けられており、当該距離は第一のレールセグメント３０ａに関する一の所定の絶対位置を一義的に特徴づけている。長手軸３１の方向において連続的に設けられている複数の所定の絶対位置を一義的に特徴づけるために、測定基準器４０ａのアブソリュートトラック４５は複数の位置マーキングの複数の異なるグループを含み、これらのグループのそれぞれは所定の数の隣接する位置マーキング（例えば長手軸３１の方向において直接式に連続的に設けられている２個、３個、４個またはそれより多くの位置マーキング）を含み、当該位置マーキングはそれぞれ、所定の絶対位置の一つをコード化し、それによりこれらのグループの異なるものが、それぞれ異なる所定の絶対位置に割り当てられており、一の特定のグループのそれぞれの位置マーキングは互いに所定の距離をおいて設けられており、当該距離は、それぞれのグループに割り当てられている第一のレールセグメント３０ａに関する所定の絶対位置を一義的に特徴づけている。図１および図３に示す本実施の形態に関して、アブソリュートトラック４５がｎ個（ここで「ｎ」はｎ＞１の任意の自然数を表す）の所定の絶対位置ＡＰ１からＡＰｎをコード化していると想定され、当該所定の絶対位置は好ましくはレールセグメント３０ａの全長にわたって配分されて設けられている。図１では簡単にするためにこれらの所定の絶対位置の二つのみ、ＡＰ１およびＡＰｎが表示されている。本実施の形態において明らかなように、絶対位置ＡＰ１およびＡＰｎはアブソリュートトラック４５の互いに反対の端部に割り当てられており、絶対位置ＡＰ１およびＡＰｎのコードを形成するアブソリュートトラック４５の位置マーキングは、図１において特に表されていない。
【００４６】
それぞれの測定基準器４０ａおよび４０ｂは基本的に、それぞれのレールセグメントに、センサを用いて検出することができる位置マーキングを提供するのに適した従来の技術に基づいて実現可能である。インクリメンタルトラック４１．１およびアブソリュートトラック４５の個々の位置マーキングは、例えば光学手段（例えば光学センサ）を用いて検出可能である構成体として形成されていてよい。代替的にインクリメンタルトラック４１．１およびアブソリュートトラック４５の個々の位置マーキングは、例えば磁気的構成体として形成されていてよく、当該磁気的構成体は、磁気的構成体に関して感受性を有する相応の手段を用いて（例えばそれぞれの磁気的構成体における磁界を測定するためのセンサ、またはそれぞれの磁気的構成体における磁化を測定するためのセンサを用いて）検出可能である。
【００４７】
図２および図３から分かるように、走査装置５０は測定基準器４０ａもしくは４０ｂを走査するためのセンサ構成体５１を含む。センサ構成体５１は少なくとも一つの第一のセンサ５１．１と、第二のセンサ５１．２と、第三のセンサ５１．３とを含む。走査装置５０はレール３０に関して、走査装置が長手軸３１の方向においてレール３０のレールセグメント３０ａもしくは３０ｂの複数に沿って好ましくはレール３０の全長にわたってリニア式に移動可能であるようにガイドされている。走査装置５０のこの可動性は、図３において参照番号２１を付された二重矢印によって暗示されている。
【００４８】
第一のセンサ５１．１と、第二のセンサ５１．２と、第三のセンサ５１．３とは互いに距離をおいて設けられており、それによりこれらのセンサが同時にそれぞれ、測定基準器４０ａもしくは４０ｂの空間的に互いに分離された領域を走査できることが達成される。センサ５１．１、５１．２、および５１．３はこの目的のために空間的に互いに、例えば三角形の三つの角点を形成する三つの別個の点に設けられていてよい（図２および図３）。
【００４９】
センサ５１．１および５１．２は、レールセグメント３０ａおよび３０ｂに設けられている測定基準器４０ａおよび４０ｂの第一のインクリメンタルトラック４１．１を走査するのに役立つ。第一のセンサ５１．１は特に、（第一のセンサ５１．１が検出すべき位置マーキングに関して好適に配置されているという条件で）レールセグメントのうちの一つ３０ａもしくは３０ｂが有する第一のインクリメンタルトラック４１．１の少なくとも一つの位置マーキングを検出し、第一の信号Ｓ１を生じさせるために形成されており、当該第一の信号は、第一のセンサ５１．１により検出された少なくとも一つの位置マーキングに対する走査装置５０の位置に関する情報を含む。さらに第二のセンサ５１．２も、（第二のセンサ５１．２が検出すべき位置マーキングに関して好適に配置されているという条件で）レールセグメントのうちの一つ３０ａもしくは３０ｂが有する第一のインクリメンタルトラック４１．１の少なくとも一つの位置マーキングを検出し、第二の信号Ｓ２を生じさせるために形成されており、当該第二の信号は、第二のセンサ５１．２により検出された少なくとも一つの位置マーキングに対する走査装置５０の位置に関する情報を含む。
【００５０】
図２および図３から分かるように、第一のセンサ５１．１と、第二のセンサ５１．２は長手軸３１の方向において互いに所定の距離Ｄの分だけずらされて設けられており、それにより走査装置５０はそれぞれ二つの隣接するレールセグメントに関して、すなわち第一のレールセグメント３０ａと、当該第一のレールセグメントに隣接する第二のレールセグメント３０ｂとに関して、あるいは二つの隣接するレールセグメント３０ｂに関して、第一のセンサ５１．１が、二つの隣接するレールセグメントの一方が有する測定基準器の第一のインクリメンタルトラック４１．１の位置マーキングの少なくとも一つを検出し、第二のセンサ５１．２が二つの隣接するレールセグメントの他方が有する測定基準器の第一のインクリメンタルトラック４１．１の位置マーキングの少なくとも一つを検出する位置に置くことができる。
【００５１】
さらに第三のセンサ５１．３は、一の第一のレールセグメント３０ａの測定基準器４０ａのアブソリュートトラック４５を走査し、第三の信号Ｓ３を生じさせるために形成されており、当該第三の信号は、所定の絶対位置に対する走査装置５０の位置に関する情報を含む。上記の状況を詳細に説明するために図３は、走査装置がレール３０に関してリニア式にガイドされた状態で、長手軸３１の方向において移動されるとき、走査装置５０を置くことができる二つの異なる位置において走査装置５０を示している。図３において例えば走査装置５０は、実線を用いて表示された矩形で表されており、走査装置５０が（図３において矢印でマークされた）位置Ｐ１に置かれており、それにより走査装置５０はリニアレール３０の一の領域であって、第一のレールセグメント３０ａの一の端部が、隣接する第二のレールセグメント３０ｂの一の端部に隣接する領域内にある場合について表示されている。この場合、センサ構成体５１のセンサ５１．１、５１．２、および５１．３は、第一のレールセグメント３０ａの測定基準器４０ａに関して、および隣接する第二のレールセグメント３０ｂの測定基準器４０ｂに関して、以下のように設けられている。
すなわち、
第一のセンサ５１．１が、第一のレールセグメント３０ａの測定基準器４０ａの第一のインクリメンタルトラック４１．１にあり、それにより第一のセンサ５１．１は、測定基準器４０ａの第一のインクリメンタルトラック４１．１の少なくとも一つの位置マーキングを検出できるために好適に配置されており、
第二のセンサ５１．２が、隣接する第二のレールセグメント３０ｂの測定基準器４０ｂの第一のインクリメンタルトラック４１．１にあり、それにより第二のセンサ５１．２は、隣接する第二のレールセグメント３０ｂの測定基準器４０ｂの第一のインクリメンタルトラック４１．１の少なくとも一つの位置マーキングを検出できるために好適に配置されており、
第三のセンサ５１．３が、第一のレールセグメント３０ａのアブソリュートトラック４５にあり、それにより第三のセンサ５１．３は、アブソリュートトラック４５の少なくとも一つの位置マーキングを検出できるために好適に配置されている。
【００５２】
図３においてまた走査装置５０は、点線を用いて表示された矩形で表されており、走査装置５０が（図３において矢印でマークされた）位置Ｐ２に置かれており、それにより走査装置５０はリニアレール３０の一の領域であって、第二のレールセグメント３０ｂの一の端部が、他の（隣接する）第二のレールセグメント３０ｂの一の端部に隣接する領域内にある場合について表示されている。この場合、センサ構成体５１のセンサ５１．１、５１．２、および５１．３は、一方の第二のレールセグメント３０ｂの測定基準器４０ｂに関して、および他方の第二のレールセグメント３０ｂの測定基準器４０ｂに関して、以下のように設けられている。すなわち、
第一のセンサ５１．１が、一方の第二のレールセグメント３０ｂの第一のインクリメンタルトラック４１．１にあり、それにより第一のセンサ５１．１は一方の第二のレールセグメント３０ｂの第一のインクリメンタルトラック４１．１の少なくとも一つの位置マーキングを検出できるために好適に配置されており、
第二のセンサ５１．２が、他方の（隣接する）第二のレールセグメント３０ｂの第一のインクリメンタルトラック４１．１にあり、それにより第二のセンサ５１．２は、他方の第二のレールセグメント３０ｂの第一のインクリメンタルトラック４１．１の少なくとも一つの位置マーキングを検出できるために好適に配置されており、
第三のセンサ５１．３が、第一のレールセグメント３０ａのアブソリュートトラック４５から離れており、それにより第三のセンサ５１．３は、アブソリュートトラック４５の位置マーキングを検出できるために好適に配置されていない。
【００５３】
走査装置５０は上記の位置Ｐ１およびＰ２と異なり、他の位置であって、第一のセンサ５１．１も第二のセンサ５１．２もそれぞれレールセグメントのうちの一つ４０ａまたは４０ｂの同一の測定基準器４０ａもしくは４０ｂの同一の第一のインクリメンタルトラック４１．１に設けられている位置に置くことができ、それによりセンサ５１．１および５１．２は、同一の第一のインクリメンタルトラック４１．１の位置マーキングのみを検出するために好適に配置されている。センサ５１．１および５１．２は互いに距離Ｄの分だけ長手軸３１の方向においてずらされて設けられているので、この場合センサ５１．１および５１．２はそれぞれ、異なる場所に設けられた異なる位置マーキング、すなわち通常は長手軸３１の方向において互いに距離Ｄにほぼ相当する距離を有する異なる位置マーキングを検出する。
【００５４】
上記の信号Ｓ１，Ｓ２もしくはＳ３を生じさせることに関して、この関連で前提となるのは、センサ５１．１，５１．２および５１．３のそれぞれが位置マーキングを検出するために少なくとも一つのセンサ素子（もしくは任意選択的に複数のセンサ素子）を含むことであり、それぞれのセンサ素子は（少なくともセンサ素子が位置マーキングの近くに配置されているとき）一の検出すべき位置マーキングに関して感受性があり、一の信号を生じさせるために形成されており、当該信号は、センサ素子により生じさせられる信号が、検出すべき位置マーキングに対するセンサ素子の距離に依存して変化するように、検出すべき位置マーキングに対するセンサ素子の構成に依存する。走査装置５０が長手軸３１の方向において移動されると、これに応じてセンサ５１．１，５１．２および５１．３により生じさせられる信号Ｓ１，Ｓ２およびＳ３は、長手軸３１の方向におけるリニアレール３０に対する走査装置５０のそれぞれの位置を特徴づける位置座標Ｘに依存して変化する。
【００５５】
センサ５１．１もしくは５１．２により生じさせられる信号Ｓ１およびＳ２は通常、特に第一のインクリメンタルトラック４１．１の位置マーキングが長手軸３１に関して周期的に（等距離に）設けられているために、走査装置５０の位置座標Ｘの関数としての周期的な変化を示す。このとき信号Ｓ１およびＳ２は通常、（少なくとも全ての位置マーキングが等しく形成されており、センサ５１．１および５１．２が一の位置マーキングの検出に関して同一の特性を有するという前提で）走査装置５０の位置座標Ｘの関数として、実質的に同一の周期的な信号経過を示す。このとき信号Ｓ１およびＳ２は所定の時点に関して、必ずしも同一ではないが、それはとりわけセンサ５１．１もしくは５１．２が長手軸３１に関して互いに距離Ｄをおいて設けられており、したがって位置座標Ｘの関数としての信号Ｓ１の信号経過は、位置座標Ｘの関数としての信号Ｓ２の信号経過に比べて位相差を有さなければならないからである。これは、センサ５１．１および５１．２が両方とも同一の測定基準器４０ａもしくは４０ｂの同一の第一のインクリメンタルトラック４１．１に設けられている場合にも当てはまる。このとき信号Ｓ１およびＳ２間の上記の位相差は、距離Ｄが第一のインクリメンタルトラック４１．１の周期長ｄ１に対して大きいほど、大きい。
【００５６】
同一のレールセグメント３０ａもしくは３０ｂの同一の測定基準器４０ａもしくは４０ｂの同一の第一のインクリメンタルトラック４１．１に属する全ての位置マーキングが周期長ｄ１を備えて周期的に設けられていても、位置マーキングの構成の周期性は、レール３０の領域であって、当該領域内でレールセグメントの一つ３０ａもしくは３０ｂが、隣接するレールセグメント３０ａもしくは３０ｂに接する領域内で「妨げられて」いることをさらに考慮すべきである。
【００５７】
リニアレール３０が、複数の個々のレールセグメント３０ａもしくは３０ｂから組み立てられており、それに応じてそれぞれ第一のインクリメンタルトラック４１．１を備える複数の測定基準器４０ａもしくは４０ｂが長手軸３１の方向において連続的に設けられていることにより、すなわち通常は二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１（すなわち隣接するレールセグメントの一方に形成された第一のインクリメンタルトラック４１．１と、隣接するレールセグメントの他方に形成された第一のインクリメンタルトラック４１．１）は互いに、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の一方の一の端部が、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の他方の一の端部に隣接するように設けられている。個々のレールセグメントを取り付ける際、個々のレールセグメントが固定されるそれぞれの位置に関して通常は（所定の許容誤差内で）ある程度のあそびがある。したがって二つの隣接するレールセグメントの互いに対する構成に応じて、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の一方の一の端部は、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の一方の当該端部を形成する位置マーキングが、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラックの他方の一の端部を形成する位置マーキングに対して、長手軸３１の方向において、第一のインクリメンタルトラック４１．１の周期長ｄ１とは多少異なる距離を有するように、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の他方の一の端部に隣接することができる。
【００５８】
センサ５１．１が上記の状況の下でレール３０の長手方向において二つの隣接するレールセグメントの一方から、二つの隣接するレールセグメントの他方へと移動される場合、センサ５１．１はそれぞれの第一のインクリメンタルトラック４１．１を走査する際、信号Ｓ１を生じさせ、当該信号は位置座標Ｘの関数として周期長ｄ１を備える周期的な変化（もしくは周期的な信号経過）を有し、しかも少なくとも、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の一方の領域内のセンサ５１．１の構成か、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の他方の領域内のセンサ５１．１の構成かのいずれかに対応する位置座標Ｘの領域に関して有している。しかしながら二つの隣接するレールセグメントの一方の第一のインクリメンタルトラック４１．１の一の端部から、二つの隣接するレールセグメントの他方の第一のインクリメンタルトラック４１．１の一の端部への移行の際、信号Ｓ１は位置座標Ｘの関数として急な信号変化を有することができ、当該急な信号変化は一方の第一のインクリメンタルトラック４１．１から隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１への移行時の位相跳躍に相当する。信号Ｓ１の信号経過におけるこの位相跳躍はそれぞれ、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の一方の端部が形成する位置マーキングと、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の他方の端部が形成する位置マーキングとの距離が、長手軸３１の方向において第一のインクリメンタルトラック４１．１の周期長ｄ１と異なるほど、大きくなる。
【００５９】
第二のセンサ５１．２により生じさせられた信号Ｓ２は、信号Ｓ１が位置座標Ｘに対して有する依存と類似する、位置座標Ｘへの対応する依存を示す。
【００６０】
センサ５１．２が上記の状況の下でレール３０の長手方向において二つの隣接するレールセグメントの一方から、二つの隣接するレールセグメントの他方へと移動される場合、センサ５１．２はそれぞれの第一のインクリメンタルトラック４１．１を走査する際、信号Ｓ１を生じさせ、当該信号は位置座標Ｘの関数として周期長ｄ１を備える周期的な変化（もしくは周期的な信号経過）を有し、しかも少なくとも、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の一方の領域内のセンサ５１．２の構成か、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の他方の領域内のセンサ５１．２の構成かのいずれかに対応する位置座標Ｘの領域に関して有している。しかしながら二つの隣接するレールセグメントの一方の第一のインクリメンタルトラック４１．１の一の端部から、二つの隣接するレールセグメントの他方の第一のインクリメンタルトラック４１．１の一の端部への移行の際、信号Ｓ２は位置座標Ｘの関数として急な信号変化を有し得、当該急な信号変化は、位置座標Ｘの関数としての信号Ｓ２の経過において、一方の第一のインクリメンタルトラック４１．１から隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１への移行時の位相跳躍に相当する。位置座標Ｘの関数としての信号Ｓ２の経過におけるこの位相跳躍はそれぞれ、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の一方の端部が形成する位置マーキングと、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の他方の端部が形成する位置マーキングとの距離が、長手軸３１の方向において第一のインクリメンタルトラック４１．１の周期長ｄ１と異なるほど、大きくなる。
【００６１】
上記において図３に関連して説明されているように、走査装置５０のセンサ構成体５１のセンサ５１．１および５１．２は、リニアレール３０のレールセグメントに対してそれぞれ、それぞれのレールセグメントに対する走査装置５０の位置に応じて、センサのうちの一つ５１．１または５１．２、あるいは両方のセンサ５１．１および５１．２が、レールセグメントの少なくとも一つに設けられた第一のインクリメンタルトラック４１．１のそれぞれ一の位置マーキングを検出し、それに応じて信号Ｓ１および／または信号Ｓ２を生じさせるために好適に設置されているように、設けられている。センサ５１．１（あるいは代替的にセンサ５１．２）が、二つの隣接するレールセグメントの一方の第一のインクリメンタルトラック４１．１の一の端部から、二つの隣接するレールセグメントの他方の第一のインクリメンタルトラック４１．１の一の端部への移行部において一時的に、第一のインクリメンタルトラック４１．１の一方の位置マーキングを検出できず、それに応じて信号Ｓ１（あるいは代替的に信号Ｓ２）を生じさせることができないように配置されている場合、他方のセンサ５１．２（あるいは代替的にセンサ５１．１）はいかなるときもまさに当該センサが第一のインクリメンタルトラック４１．１の一方の位置マーキングを検出し、それに応じて信号Ｓ２（あるいは代替的に信号Ｓ１）を生じさせることができるように配置されていることが保証されている。
【００６２】
さらに信号Ｓ１も信号Ｓ２も位置座標Ｘの関数として、少なくとも位置座標Ｘの特定の領域に対してそれぞれ、第一のインクリメンタルトラック４１．１の周期長ｄ１を備える周期的な信号経過を示しているので、長手軸３１の方向における移動の際に両方の信号Ｓ１およびＳ２を測定することは、測定された信号Ｓ１およびＳ２のそれぞれの変化を評価し、当該評価から、移動の間の長手軸３１の方向における（走査装置５０が進んだ距離の長さに応じた）走査装置５０の位置の相対的変化、もしくは移動の開始時の走査装置５０の位置と、移動の開始後の任意のより遅い時点における走査装置５０の位置との位置の差ＰＤを決定することを可能にする。
【００６３】
信号Ｓ１およびＳ２の測定は、二つの隣接するレールセグメントの一方の第一のインクリメンタルトラック４１．１の一の端部から、二つの隣接するレールセグメントの他方の第一のインクリメンタルトラック４１．１の一の端部へのセンサ５１．１もしくはセンサ５１．２の移行の際、走査装置５０の位置座標Ｘの関数として、信号Ｓ１の経過も信号Ｓ２の経過も、信号Ｓ１もしくは信号Ｓ２の急な変化と結び付いていると想定される位相跳躍を有さないように、変位測定装置１０が設計されていると、特に簡単なやり方で実施できることが指摘される。このような位相跳躍を回避するためには例えば、個々のレールセグメントを取り付ける際、二つの隣接する第一のインクリメンタルトラック４１．１の一方の端部が形成する位置マーキングと、二つの隣接するレールセグメントの他方の端部が形成する位置マーキングとの距離が、長手軸３１の方向において第一のインクリメンタルトラック４１．１の周期長ｄ１に等しいか、周期長ｄ１の倍数に等しいかのいずれかであるように配慮することが可能である。
【００６４】
信号Ｓ１およびＳ２の評価は、長手軸３１の方向におけるセンサ５１．１および５１．２の距離Ｄが、距離Ｄが第一のインクリメンタルトラック４１．１の周期長ｄ１に等しいか、周期長ｄ１の倍数に等しいように選択されると付加的に簡易化することができる。この場合、信号Ｓ１およびＳ２は走査装置５０の位置座標Ｘの関数として互いに位相差を有し、当該位相差は信号Ｓ１およびＳ２が走査装置５０の位置座標Ｘの関数として同一の経過を有するような大きさである。この場合、両方の信号Ｓ１およびＳ２が同時に利用可能である限りにおいて、両方の信号の一つＳ１もしくはＳ２は冗長的である。
【００６５】
図３がさらに暗示しているように変位測定装置１０は、センサ５１．１、５１．２、および５１．３により生じさせられる信号を評価するために、第三のセンサ５１．３により生じさせられる第三の信号Ｓ３のための第一の評価装置６０と、第一のセンサ５１．１により生じさせられる第一の信号Ｓ１および第二のセンサ５１．２より生じさせられる第二の信号Ｓ２のための第二の評価装置６５とを含む。したがって第一の評価装置６０は第三のセンサ５１．３と接続されており、それにより第三のセンサ５１．３により生じさせられる信号Ｓ３を受信することができる。さらに第二の評価装置６５は第一のセンサ５１．１および第二のセンサ５１．２と接続されており、それにより第一のセンサ５１．１により生じさせられる第一の信号Ｓ１および第二のセンサ５１．２より生じさせられる第二の信号Ｓ２を受信することができる。
【００６６】
変位測定装置１０の最初の始動時に走査装置５０はまず、第一のレールセグメント３０ａに関して、第三のセンサ５１．３が第一のレールセグメント３０ａの測定基準器４０ａのアブソリュートトラック４５の少なくとも一の部分を走査できる位置に配置されているか、もしくは（場合により長手軸３１の方向における走査装置５０の移動を用いて）配置されることが必要であり、当該部分は少なくとも所定の絶対位置ＡＰ１からＡＰｎの一つをコード化している位置マーキングを含み、それにより第三のセンサ５１．３は所定の絶対位置の一つをコード化している位置マーキングを検出することができる。この目的のために走査装置５０は例えば、アブソリュートトラック４５の一の部分に沿って長手軸３１の方向において移動され得、同時に第一の評価装置６０は第三のセンサ５１．３により生じさせられる信号Ｓ３を評価し、第二の評価装置６５は、第一のセンサ５１．１により生じさせられる第一の信号Ｓ１および第二のセンサＳ２より生じさせられる第二の信号Ｓ２を評価する。第二の評価装置６５はこのとき、移動の間の走査装置５０の位置座標Ｘの相対変化を記録するために形成されている一方、第一の評価装置６０は走査装置５０の位置座標Ｘの相対変化の間の信号Ｓ３の変化を記録し、評価するために形成されている。このときそれぞれ位置座標Ｘの相対変化の間に記録された信号Ｓ３の変化は、第三のセンサ５１．３により走査装置５０の移動の間に検出されたアブソリュートトラック４５の位置マーキングの空間的構成を特徴づけている。したがって記録された信号Ｓ３の変化は、検出されたアブソリュートトラック４５の位置マーキングが、所定の絶対位置の一つをコード化しているか、もしくは所定の絶対位置のいずれが場合により、第三のセンサ５１．３により検出された位置マーキングによってコード化されているかについての情報を与えている。
【００６７】
第一の評価装置６０はしたがって、変位測定装置１０の最初の始動時に第三の信号Ｓ３の評価に基づいて、走査装置５０が第一のレールセグメント３０ａに関して、所定の絶対位置ＡＰ１からＡＰｎの一つにあるかどうか検出し、信号Ｓ３の評価により、走査装置５０が第一のレールセグメント３０ａの一つに関して、第一の時点ｔ１において所定の絶対位置の一つにあることが分かると、当該所定の絶対位置の一つを表す第一の絶対値ＡＷ１を特定するために設計されている。絶対値ＡＷ１は例えば、第一の時点ｔ１における走査装置５０の位置に割り当てられている走査装置５０の位置座標に対応する。
【００６８】
以下に図３に表示された例に関して、装置５０は第一の時点ｔ１において図３に記載された位置Ｐ１にあり、位置Ｐ１は所定の絶対位置ＡＰ１からＡＰｎの一つであり、それにより第一の評価装置６０により特定された第一の絶対値ＡＷ１は、図３に示す位置Ｐ１に割り当てられていると想定される。時点ｔ１に続いて走査装置５０はリニアレール３０の領域内のあらゆる任意の位置であって、走査装置が長手軸４１の方向における移動の際に到達可能な任意の位置に置くことができる。図３に示す例では例えば、走査装置５０は時点ｔ２までに記載された位置Ｐ２に移動されたものと想定される。
【００６９】
変位測定装置１０は、第二の評価装置６５が第一の時点ｔ１の後で、第一の時点ｔ１と第二の時点ｔ２の間の第一の時間間隔の間に第一の信号Ｓ１および第二の信号Ｓ２を評価し、当該第一の時間間隔の間の信号Ｓ１およびＳ２のそれぞれの変化から、第一の時間間隔の開始時の走査装置５０の位置Ｐ１と、第一の時間間隔の終了時の第二の時点ｔ２での走査装置５０の位置Ｐ２との位置の差ＰＤを特定するように設計されている。位置の差ＰＤは、位置Ｐ２に割り当てられている走査装置５０の位置座標と、位置Ｐ１に割り当てられている走査装置５０の位置座標との差に相当する。
【００７０】
図３がさらに暗示するように変位測定装置１０は計算ユニット７０を含む。計算ユニットは第一の絶対値ＡＷ１と、第二の評価装置６５により特定された位置の差ＰＤとから、第一の時間間隔の終了時の第二の時点ｔ２における走査装置５０の絶対位置を表す第二の絶対値ＡＷ２を計算するために形成されている。第二の絶対値ＡＷ２は位置Ｐ２に割り当てられており、当該位置を一義的に定義する。
【００７１】
走査装置５０が時点ｔ２の後に、Ｐ２と異なる一の他の位置に移動させられると、第二の評価装置６５は信号Ｓ１およびＳ２もしくは信号Ｓ１およびＳ２の変化をさらに評価し、それにより「実際の」位置の差ＰＤであって、当該他の位置を時点ｔ１における位置Ｐ１と区別する位置の差を決定する。これに応じて計算ユニット７０は、当該他の位置を一義的に表す「実際の」第二の絶対値ＡＷ２を計算するために形成されている。このようなやり方で計算ユニット７０が時点ｔ１の後のあらゆる任意の時点において、走査装置５０がそれぞれの時点で設けられている位置に対応する第二の絶対値ＡＷ２を供給することが保証されている。時点ｔ１において第二の絶対値ＡＷ２は明らかに第一の絶対値ＡＷ１と同一であるが、それは当該時点で位置の差ＰＤがゼロに等しいからである。
【００７２】
図３が暗示するように計算ユニット７０は出力インターフェース７１を有し、第二の絶対値ＡＷ２は当該出力インターフェースを介して、例えば走査装置５０のそれぞれの絶対位置を表示するための（図に表示されない）表示装置および／または走査装置５０のそれぞれの絶対位置に依存して機械を制御するための（図に表示されない）制御装置に出力可能である。
【００７３】
図１および図３がさらに暗示するように、（任意選択的に）一の第二のレールセグメント３０ｂまたは複数のレールセグメント３０ｂまたはレールセグメント３０ｂのそれぞれが有する測定基準器４０ｂは、それぞれの測定基準器４０ｂの第一のインクリメンタルトラック４１．１に並んで長手軸３１の方向において延在するとともに、等距離に設けられた複数の位置マーキングを有する第二のインクリメンタルトラック４１．２を有してよい。それぞれの第二のインクリメンタルトラック４１．２の位置マーキングは、当該位置マーキングが（インクリメンタルトラック４１．２の二つの隣接する位置マーキングの距離に対応する）周期長ｄ２を備えて長手軸３１の方向において延在する周期的構成体を形成するように、長手軸３１の方向において連続的に設けられている。それぞれの第二のインクリメンタルトラック４１．２は走査装置５０の第三のセンサ５１．３に対して、（走査装置５０がそれぞれの第二のインクリメンタルトラック４１．２に関して、相応に配置されている限りにおいて）当該第二のインクリメンタルトラックが第三のセンサ５１．３を用いて走査可能であり、第二のインクリメンタルトラック４１．２の位置マーキングが第三のセンサ５１．３を用いて検出可能であるように設けられている。
【００７４】
第二のインクリメンタルトラック４１．２の個々の位置マーキングは、第一のインクリメンタルトラック４１．１の位置マーキングと同一のやり方で実現されていてよく、第二のインクリメンタルトラック４１．２の周期長ｄ２は、第一のインクリメンタルトラック４１．１の周期長ｄ１と異なってよい。
【００７５】
第三のセンサ５１．３は本実施例において、それぞれの第二のインクリメンタルトラック４１．２を走査する際に第四の信号Ｓ４を生じさせ、当該第四の信号は走査装置５０が長手軸３１の方向においてそれぞれの第二のインクリメンタルトラック４１．２に沿って移動するとき、走査装置５０の位置座標Ｘの関数として周期長ｄ２を備える周期的な変化（もしくは周期的な信号経過）を有する。
【００７６】
第一の評価装置６０は第三のセンサ５１．３と接続されており、それにより第三のセンサにより生じさせられる信号Ｓ４を受信し、評価することができる。第一の評価装置６０は特に、走査装置５０が長手軸３１の方向において移動する際の第四の信号Ｓ４の変化を記録し、走査装置５０の位置変化と相関させるために形成されている。さらに計算ユニット７０は、第四の信号Ｓ４を第一の信号Ｓ１および／または第二の信号Ｓ２と比較するために形成されている。計算ユニット７０は特に、走査装置５０の位置変化の際に生じさせられる第四の信号Ｓ４の変化を、対応する第一の信号Ｓ１および／または第二の信号Ｓ２の変化と比較するために形成されている。第四の信号Ｓ４を、第一の信号Ｓ１および／または第二の信号Ｓ２とこのように比較することは、信号Ｓ１，Ｓ２およびＳ４の変化が所定の許容誤差内で走査装置５０の一定の位置変化と一致しているかどうか管理することを可能にし、したがって走査装置５０が予想に応じて機能しているかどうか示唆する。
【００７７】
長手軸３１の方向における走査装置５０の位置変化をできるだけ正確に測定可能とするために、第一のインクリメンタルトラック４１．１の周期長ｄ１に対してできる限り小さい値を設定するのが有利である。第二のインクリメンタルトラック４１．２の周期長ｄ２については、好適にｄ２＞ｄ１が当てはまるが、それはとりわけこの状況下で走査装置５０の機能性の管理が十分な正確性を有して可能であるためである。
【００７８】
したがって第二のインクリメンタルトラック４１．２の周期長ｄ２は、ｄ１に関わりなく自由に設定することができる。走査装置５０の機能性の容易な管理を保証するために、ｄ２は例えばｄ１の倍数に等しくてよい。図１および図３に表示された第二のインクリメンタルトラック４１．２に関して、例えばｄ２＝２×ｄ１が当てはまる。
【００７９】
周期長ｄ２は例えば、ｄ２が変位測定装置１０の一つまたは複数の特徴パラメータ、例えばそれぞれのレールセグメント３０ｂの（レールセグメント３０ｂの長さ、高さおよび／または幅によって特徴づけられた）「構成サイズ」あるいは（変位測定装置１０が異なる実施の形態において提供可能である限りにおいて）変位測定装置１０の一の特定の実施の形態の特徴と関連づけられているように選択することができる。
【００８０】
レールセグメント３０ａのアブソリュートトラック４５は図１もしくは図３に示す例において、第一のコード４６を含み、当該第一のコードは変位測定装置１０の上記の一の（もしくは複数の）特徴パラメータに関する情報を含んでいる。このとき第一のコード４６は、アブソリュートトラック４５の複数の位置マーキングの一の特定の（本実施の形態ではアブソリュートトラック４５の一の端部に配置された）構成として実現されており、したがって第三のセンサ５１．３を用いて走査可能であり、それに応じて検出可能であり、第一の評価装置６０を用いて評価可能である。
【００８１】
したがって第一のコード４６の第一の走査後、第一の評価装置６０は変位測定装置１０のそれぞれの特徴パラメータを特定することができる。続いて走査装置５０が長手軸３１の方向における移動の際に、第二のレールセグメント３０ｂの一つが有する第二のインクリメンタルトラック４１．２を走査するための位置に置かれるやいなや、第一の評価装置６０は第三のセンサにより生じさせられる第四の信号Ｓ４を評価し、走査装置５０の位置座標Ｘの関数としての信号の変化から、第二のインクリメンタルトラック４１．２の周期長ｄ２を特定することができる。このようなやり方で第一の評価装置６０は、それぞれの第二のレールセグメント３０ｂの第二のインクリメンタルトラック４１．２の特定された周期長ｄ２が、アブソリュートトラック４５に含まれる第一のコード４６に対して互換性を有するかどうかを管理することができる。
【００８２】
図４に関連して以下において、可動体のための本発明に係るリニアガイドの一の実施の形態を説明する。図４は概略的な表示で、可動体２０と図３に示すリニア式変位測定装置１０とを含むリニアガイド１を示している。したがって図３および図４において同一もしくは同じ作用の部材はそれぞれ、同一の参照番号で表されている。リニアガイド１は特に、図３に示す変位測定装置１０と同一のリニアレール３０を有する。
【００８３】
リニアガイド１の可動体２０は（図に示されない）転動体を経てリニアレール３０に支持されており、それにより転動体はリニアレール３０の長手方向において（すなわち図１に示す長手軸３１の方向において）、可動体２０のガイドされたリニア移動を可能にする。図３に示すリニア式変位測定装置１０の走査装置５０は可動体２０に設けられており、それにより走査装置５０は、可動体２０がリニアレール３０の長手軸３１の方向において移動する際共に移動され、個々の測定基準器４０ａおよび４０ｂの位置マーキングを走査することができる。リニアガイド１は、走査装置５０、第一の評価装置６０、第二の評価装置６５および計算ユニット７０の構成および機能に関してそれぞれ図３に示す変位測定装置１０と同一である。したがって可動体２０はリニアガイド１の最初の始動時にまず、第一のレールセグメント３０ａに関して、第三のセンサ５１．３が、少なくとも所定の絶対位置ＡＰ１からＡＰｎの一つをコード化しているアブソリュートトラック４５の位置マーキングを検出することができ、評価装置が、検出された位置マーキングを用いてコード化されている所定の絶対位置に対応する第一の絶対値ＡＷ１を特定することができるように配置されなければならない。長手軸３１の方向における可動体２０のそれぞれの位置変化は、第二の評価装置６５により、センサ５１．１および５１．２により生じさせられる信号Ｓ１およびＳ２の評価を用いて特定される。これに応じて計算ユニット７０は、走査装置５０もしくは可動体２０がそれぞれ設けられている位置に対応する第二の絶対値ＡＷ２を供給する。図４において可動体２０および走査装置５０はそれぞれ二つの異なる位置において、すなわち走査装置５０が位置Ｐ１にある場合と、走査装置５０が位置Ｐ２にある場合に対して表示されている（図３と同様）。
【００８４】
図４に示すリニアガイド１は一の機械の部分全体であってよく、当該機械は例えば可動体２０を移動させるための（図３に表示されない）電気駆動モータと、電気駆動モータおよび場合により機械の他の制御可能な構成要素を制御するための（図３に表示されない）機械制御部と、電気駆動モータ、機械の他の制御可能な構成要素および／または機械制御部にエネルギーを供給するためのエネルギー供給装置とを含み、機械制御部は機械の作動時に計算ユニット７０により供給される第二の絶対値ＡＷ２を受信し、当該第二の絶対値ＡＷ２に応じて機械を制御するために形成されている。
【００８５】
走査装置５０、第一の評価装置６０、第二の評価装置６５および／または計算ユニット７０は電子構成素子を含み、当該電子構成素子を作動させるために電気エネルギーを供給する必要がある。図４が暗示するように別個の電気エネルギー供給装置８０が設けられていてよく、当該電気エネルギー供給装置はリニア式変位測定装置１０もしくはリニアガイド１の最初の始動後に、走査装置５０、第一の評価装置６０、第二の評価装置６５および／または計算ユニット１０に中断することなく、しかも電気駆動モータ、機械の他の制御可能な構成要素および／または機械制御部へのエネルギーの供給から独立して、電気エネルギーを供給することを可能にするために形成されている。
【００８６】
別個の電気エネルギー供給装置８０は、例えば電気駆動モータ、機械の他の制御可能な構成要素および／または機械制御部へのエネルギー供給が中断されることにより機械の作動自体が中断された場合でも、走査装置５０、第一の評価装置６０、第二の評価装置６５および／または計算ユニット１０が機能性を有し、したがって走査装置５０の絶対位置に対応する第二の絶対値ＡＷ２を供給することを保証する。電気駆動モータ、機械の他の制御可能な構成要素および／または機械制御部へのエネルギー供給が回復した後、機械の作動が再び継続されると、計算ユニット７０は機械制御部に、機械の作動の継続の時点における走査装置５０の目下の絶対位置に対応する第二の絶対値ＡＷ２を供給することができる。これは電気駆動モータ、機械の他の制御可能な構成要素および／または機械制御部へのエネルギー供給が中断されている間に、走査装置５０が長手軸３１の方向において移動された場合についても当てはまる。
【００８７】
変位測定装置１０もしくはリニアガイド１のレール３０の全ての第二のレールセグメント３０ｂは（それぞれの第二のレールセグメント３０ｂに設けられている測定基準器４０ｂを含めて）同一に構成されていてよく、それによりレール３０を構成するために必要とされる複数のレールセグメント３０ｂは、互いに交換可能および／または相互に交換可能である。
【図１】
2021507250.tif 000003
【図２】
2021507250.tif 000004
【図３】
2021507250.tif 000005
【図４】
2021507250.tif 000006
【国際調査報告】
2021507250.tif 000007
2021507250.tif 000008
2021507250.tif 000009
2021507250.tif 000010