(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置測定装置の異なるタイプの出力信号の間を切り換える方法であって、その際位置測定装置は、少なくとも二つの異なるタイプの出力信号を発生させることが可能であり、これらの出力信号を、信号伝送導線で評価ユニットに伝送し、評価ユニット側から伝送される一つまたは複数の切換信号によって、この異なるタイプの出力信号の間の切換を行う方法において、
この少なくとも一つの切換信号（１２）の伝送が、電源導線（１３）で行われ、この電源導線は、位置測定装置（１００）と、評価ユニット（４）側に配置された、位置測定装置（１００）への直流電流・直流電圧の供給を行う電流・電圧電源ユニット（１４）とを接続する導線であり、
異なるタイプの出力信号として、信号レベルの異なる少なくとも二つのタイプのデジタル化された走査信号が伝送され、
切換信号として、電源電圧の異なるレベルを使用し、電源電圧のレベルを変化させるために、切換信号発生ユニット（１５）を介して電流・電圧電源ユニット（１４）に作用することを特徴とする方法。
【請求項２】
それぞれ一定のタイプの出力信号に対応する複数の異なる切換信号（１２）が伝送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
異なるタイプの出力信号は、それぞれ同じ信号導線（Ａ，Ｂ）で位置測定装置（１００）から評価ユニット（４）に伝送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
異なるタイプの出力信号の切換を行うと、確認信号が位置測定装置（１００）から評価ユニット（４）に送信され、この確認信号に基づき評価ユニット（４）は実行した切換過程を認識することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
位置測定装置とそれに後続する評価ユニットから構成される、位置測定装置の異なるタイプの出力信号の間を切り換えるのに適した装置であって、その際位置測定装置は、少なくとも二つの異なるタイプの出力信号を発生させることが可能であり、これらの出力信号を、信号伝送導線で評価ユニットに伝送し、評価ユニット側から伝送される一つまたは複数の切換信号によって、この異なるタイプの出力信号の間の切換を行う装置において、
位置測定装置（１００）と評価ユニット（４）は、この少なくとも一つの切換信号（１２）を電源導線（１３）で位置測定装置（１００）に伝送可能なように構成されており、この電源導線によって、位置測定装置（１００）は、評価ユニット（４）側に配置された、位置測定装置（１００）への直流電流・直流電圧の供給を行う電流・電圧電源ユニット（１４）と接続されており、
位置測定装置（１００）の側に配置されているデジタル化ユニット（８）は、切換信号発生ユニット（１５）を介して電流・電圧電源ユニット（１４）に作用して電源電圧のレベルを変化させることによって、切換信号（１２）としての印加されている電源電圧レベルに応じて、異なる信号レベルのデジタル化された走査信号を発生することが可能なように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
デジタル化ユニット（８）は、そのユニットが電源電圧に応じてＴＴＬまたはＨＴＬ形式の出力信号を供給するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、位置測定装置により異なった少なくとも二つのタイプの出力信号を発生させ、信号伝送導線で評価ユニットに送り、評価ユニット側から送られた一つまたはそれ以上の切換信号を用いて異なったタイプの出力信号の間の切換を行う、位置測定装置の異なったタイプの出力信号の間を切り換える方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の増分位置測定装置の第一の範疇では、目盛板の周期的な目盛を走査した時に発生する出力信号を後置されている評価ユニットへ送るように、この増分位置測定装置が設計されている。これ以外に、他の範疇の増分位置測定装置も知られている。この装置では、位置測定装置の側で既にアナログ信号をデジルタ化し、デジタル化された信号を矩形波形にして後置されている評価ユニットへ送る。デジタル化された信号はＴＴＬ信号あるいはＨＴＬ信号である。つまり、これ等の信号の電圧レベルは異なっている。選択されたタイプの信号伝送とこれに合った位置測定装置はそれぞれ評価ユニットの要請に依存する。
【０００３】
今まで知られている位置測定装置では、通常、一定のタイプのアナログまたはデジタル出力信号の伝送のみが可能である。つまり、上に述べた種々の出力信号のタイプのなかの一つだけが送られる。しかし、増分位置測定装置で種々の出力信号のタイプを評価ユニットの側で選択的に使用すると望ましい。
デジタル出力信号をＴＴＬまたはＨＴＬの形でそのまま送る場合、アナログ信号の品質に関して出力された矩形波信号を検査すると時折困難が生じる。例えば、測定動作中にこの種の位置測定装置の走査ユニットの側から問題が生じたら、これは評価ユニットで送られる信号が欠落することでのみ分かる。更なる誤動作解析はただ走査ユニットに付いて直接可能である。
【０００４】
その外、発生したアナログ走査信号の伝送の必要性は、この種の位置測定装置の調整時、あるいは、この種の測定システムで場合によって必要な調整時に生じる。出力側で矩形波信号のみ処理する場合には、このために走査ユニット側でアナログ走査信号を検出する必要がある。これは、再び走査ユニット側で特定の介入を必要とする。特に走査ユニットを開かなければならない。
【０００５】
それ故、例えば特開平８−２９１９７号公報には、増分位置測定装置で出力信号の特定なタイプを選択的に設定することが提案されている。この場合、矩形波信号の伝送の外に、アナログ走査信号の伝送も行われている。出力信号の二つの異なったタイプの間での切換は、評価ユニットから出力された切換信号により行われる。この切換信号は独立した接続導線で送られる。位置測定装置の提案されている態様の難点は、切換信号を送るために独立した接続導線を必要とする点にある。
【０００６】
更に、矩形波信号をＴＴＬあるいはＨＴＬの形で、場合によって、選択的に出力する場合、位置測定装置の種々の構造形状を小さくできる。この場合でも、位置測定装置と評価ユニットの間の接続導線の数をできる限り少なくすることが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
それ故、この発明の課題は、切換信号を送るために独立した接続導線を必要としない、位置測定装置の異なったタイプの出力信号の間の切換を行う方法および装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、この発明により、位置測定装置により異なった少なくとも二つのタイプの出力信号を発生させ、信号伝送導線で評価ユニットに送り、評価ユニット側から送られた一つまたはそれ以上の切換信号を用いて異なったタイプの出力信号の間の切換を行う、位置測定装置の異なったタイプの出力信号の間を切り換える方法にあって、少なくとも一つの切換信号１２の伝送を位置測定装置１００の電源導線１３で行うことによって解決されている。
【０００９】
更に、上記の課題は、この発明により、位置測定装置により異なった少なくとも二つのタイプの出力信号を発生させ、信号伝送導線で評価ユニットに送り、評価ユニット側から送られた一つまたはそれ以上の切換信号を用いて異なったタイプの出力信号の間の切換を行う、位置測定装置の異なったタイプの出力信号の間を切り換える装置にあって、少なくとも一つの切換信号１２を位置測定装置１００の電源導線１３で送れるように、位置測定装置１００が評価ユニット４としても形成されていることによって解決されている。
【００１０】
この発明による他の有利な構成は、特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明によれば、既存の電源導線により、切換信号を送るために位置測定装置と評価ユニットの間の接続部を使用する。即ち、独立した導線を必要としない。従って、接続導線の本数に関して必要な経費やそれ以外に必要となる改造が低減する。
【００１２】
この発明による装置あるいはこの発明による方法の有利な構成では、例えば電源導線により切換信号を一定の期間および／または特定の周波数で変調し、これを位置測定装置の側で確認する。その時、例えば出力信号の種々のタイプに対して例えば異なった切換信号を使用する。この種の信号により、使用する異なったタイプの出力信号の間の切換を行える。
【００１３】
この代わりに、矩形波の出力信号の異なったレベルの間、例えばＨＴＬ信号とＴＴＬ信号の間で望ましい切換を行う場合、切換信号として直流電源の異なったレベルを使用することもできる。印加する電源電圧の確認または検出したレベルに応じて、異なった信号レベルの矩形波の出力信号を評価ユニットに送る。この発明による装置のこの種の構成では、異なった電源電圧で駆動できるように位置測定装置を設計する必要がある。
【００１４】
この発明による処置の他の利点として説明すべきことは、同じ位置測定装置の場合、必要に応じて必要なタイプの出力信号が選択できるから、位置測定装置の異なった構造形状の数を低減できる点にある。
この発明による装置あるいはこの発明による方法は、当然、異なった測定システムに結び付けて使用される。
【００１５】
【実施例】
添付図面に基づく一実施例の以下の記載から、この発明による装置やこの発明による方法の利点と詳細を説明する。
図１に示すこの実施例の増分位置測定装置１００には、目盛板の目盛１とこれに対して相対運動する走査ユニット２とがある。目盛板の目盛１と走査ユニット２が相対運動すると、信号発生ユニット３に周期的に変調されたアナログ走査信号が発生する。これ等の走査信号は位置測定のため後置されている評価ユニット４で更に処理される。信号発生ユニット３は好ましくは 90 °互いに位相のずれた少なくとも二つのアナログ出力信号５，６を出力する。これ等の出力信号は、目盛板の目盛１と走査ユニット２の相対位置の外に、周知のように測定方向の弁別も可能にする。
【００１６】
位置測定装置１００の目盛板の目盛１と走査ユニット２は、例えば工作機械の相対運動する二つの部品にそれぞれ接続されていて、これ等の部品の相対位置が測定される。評価ユニット４としては、周知の工作機械の数値制御部が機能する。
増分位置測定装置１００は、この場合、種々の形に形成できる。つまり、アナログ信号は、光学的、磁気的、誘導的あるいは容量的にも発生させることができる。物理的な走査原理に応じて、目盛板の目盛１や信号発生ユニット３も種々に形成される。例えば、磁気的な位置測定装置の場合、交互に磁化された目盛板の目盛１を使用する。これに合った信号発生ユニット３には、例えばホール素子または磁歪素子のような磁場に敏感な素子がある。これ等の素子は相対運動する時に周期的に変調されたアナログ走査信号を出力する。これに反して、光学位置測定装置では、反射式に形成された目盛板の目盛１に交互に反射領域と非反射領域が設けてある。信号発生ユニット３の側には、一つまたはそれ以上の光源、および目盛板の目盛から反射したビーム束を検出するため光電検出素子が配置されている。
【００１７】
直線運動を検出するため図１に模式的に示す実施例の外に、回転測定システムもこの発明により構成できることはもちろんである。
信号発生ユニット３から出力される 90 °互いに位相のずれ走査信号５，６は、走査ユニット２の側で先ず信号発生ユニット３の出力端の直ぐ後で取り出され、スイッチング・ユニット７の入力端に達する。その外、スイッチング・ユニット７の他の入力端には、デジタル化ユニット８によりデジタル化された走査信号９，１０も入力する。この場合、デジタル化ユニット８は、周知のように構成され、アナログ走査信号５，６を変換するため、適当な比較器と、見通しを良くするため図１に図示していないそれ以外に部品とを有する。
【００１８】
他の実施態様では、デジタル化ユニット８は印加する電源電圧に応じて異なった信号レベルのデジタル化された出力信号を発生するように構成されている。従って、このデジタル化ユニット８は印加する電源電圧のレベルに応じてＴＴＬあるいはＨＴＬの形の出力信号を出力する。これ等の出力信号の間で以下に説明する処置により一定の切換が行われる。
【００１９】
図１に示す実施例では、アナログ走査信号５，６とデジタル化した走査信号９，１０と共に、少なくとも二つの異なったタイプの出力信号がスイッチング・ユニット７の入力端に入力する。このスイッチング・ユニット７により、評価ユニット４に送るべき少なくとも二つの異なったタイプの出力信号の間の切換が可能である。このため、スイッチング・ユニット７の出力端が走査ユニット２と評価ユニット４の間にある少なくとも二つの信号伝送導線Ａ，Ｂに接続している。これ等の信号伝送導線を介して出力信号５，６，９，１０が次の処理のために評価ユニット４の方向に送られる。この場合、 90 °互いに位相のずれたアナログ走査信号５，６の伝送や、位相のずれたデジタル化された走査信号９，１０の対応する伝送の外に、更に少なくとも二つの信号伝送導線の一方Ａでデジタル化された走査信号を送り、他方の信号伝送導線Ｂで、デジタル化ユニット８により発生させることのできる移動方向に関する信号を送ることも可能である。
【００２０】
更に、走査ユニット２と評価ユニット４の間の他の信号伝送導線Ｒは、図示する実施例の場合、信号発生ユニット３で発生する基準パルス信号１１を送るために使用されている。しかし、この発明の処置に関しては、この基準パルス信号１１の伝送は重要でない。
模式図には、信号伝送導線Ａ，Ｂ，Ｒは見通しを良くするためただ簡単に示してあるだけである。異なった信号伝送導線Ａ，Ｂ，Ｒで種々の位置データを送るため、アナログあるいは既にデジタル化された走査信号５，６，９，１０および基準パルス信号１１のそれぞれを送る以外に、対応する反転信号の伝送も当然行える。この場合、信号伝送導線の所要数は二倍になる。しかし、この発明による処置に関しては、これも重要でない。
【００２１】
使用する異なったタイプの出力信号の間を信号伝送導線Ａ，Ｂで所望の切換を行うため、電源導線１３により評価ユニット２と位置測定装置１００の間で切換信号１２を送ることが行われる。それ以外に、電源導線１３を介して位置測定装置１００、即ち特に信号発生ユニット３と後置されている種々の部品の電流ないしは電圧の供給が行われる。走査ユニット２の通常の直流電源の場合では、これには一般に二本の電源導線が必要であるが、図１の場合、見通し良くするため電源導線１３のうちの一本のみが記入されている。評価ユニット４側には、走査ユニット２に電流や電圧を供給するため、それに応じて電流・電圧供給ユニット１４が配置されている。
【００２２】
送る切換信号１２に関しては、種々のタイプの出力信号に応じて、多くの実施態様がある。可能な実施例の場合、評価ユニット４の側で少なくとも一つの電源導線１３に切換信号１２を発生させるため、切換信号発生ユニット１５が設けてある。このユニットを介して一つまたはそれ以上の特定な切換信号１２が電源導線１３で変調される。この場合、異なった切換信号は異なった期間および／または異なった周波数で特徴付けられているので、使用する各タイプの出力信号に対して一定の切換信号１２が用意されている。
【００２３】
例えば、切換信号１２は一定の期間と周波数の異なる別々の部分信号を有する、つまり、例えば切換信号１２が第一部分信号ＵTS1 （周波数ｆ1 ；期間ｔ1 ），第二部分信号ＵTS2 （周波数ｆ2 ；期間ｔ2 ）および第三部分信号ＵTS3 （周波数ｆ3 ；期間ｔ3 ）で構成されている。切換信号発生ユニット１５には、このように使用する切換信号１２の場合、特に周波数発生器（図示せず）がある。この周波数発生器を介して特定の周波数と期間を持つ種々の部分信号を発生させることができる。
【００２４】
当然のことであるが、少なくとも一つの電源導線１３で送る切換信号１２が他の形であってもよい。例えば、この発明は先に説明した切換信号１２を発生する実施態様に限定するものではない。例えば、上で示したように、切換信号１２として電源電圧の異なったレベルを使用してもよい。印加されている電源電圧のレベルに応じて、デジタル化ユニット８の中で異なった信号レベルを持つデジタル化出力信号が発生する。例えばＴＴＬ信号かＨＴＬ信号が発生する。これに応じて、切換信号発生ユニット１５を介して電流・電圧源ユニット１４に作用し、場合によって、電源電圧を可変できる。
【００２５】
位置測定装置１００の側で各切換信号１２を検出ないしは識別するため、そこに対応する識別ユニット１６が配置されている。この識別ユニットは、電源導線１３で送る切換信号１２を識別し、走査ユニット２の中で丁度動作しているタイプの出力信号を他のタイプの出力信号に切り換える。例えば、識別ユニット１６により切換信号を変調する場合、この切換信号１２を電源導線１３から対応する復調により取り出すことが行われる。識別ユニット１６により対応する切換信号１２を識別した後、対応する切換信号１８を発生し、スイッチング・ユニット７に受け渡す。次いで、スイッチング・ユニット７により、例えばアナログ走査信号５，６の出力端からデジタル出力信号９，１０の出力端に、前に既に説明したように、切り換わる。
【００２６】
この発明による装置あるいはこの発明による方法の可能な構成では、切換を行った後、他の処置が行われる。つまり、図１には評価ユニット４と走査ユニット２あるいはデジタル化ユニット８の間の他の接続導線１７が破線で記入されている。このような接続導線１７は、通常デジタル化した出力信号のみ出力する位置測定装置に通常存在している。例えば光源に故障が生じて、信号発生ユニット３に誤動作が生じた場合、この接続導線１７を介して誤動作信号が評価ユニット４に伝達される。その場合、規則正しいシステム状態は通常この接続導線１７で論理 “ＬＯＷ "で示してあり、誤動作の場合は論理 “ＨＩＧＨ" で指定されている。接続導線１７では、位置測定装置１００の一定のタイプの出力信号の間の切換を行った後、確認信号が評価ユニット４に伝達される。この確認信号に基づき評価ユニット４は望む切換が行われ、データが信号伝送導線Ａ，Ｂで他の形にして送られたことを確認する。
【００２７】
位置測定装置側の識別ユニット１６の具体的な構成は、当然、どのような形で切換信号１２を電源導線１３で送るか、および主としてどんなタイプでどれだけ多くのタイプの出力信号を使用するかに依存している。上で説明した形の切換信号１２，即ち異なった周波数の多数の部分信号から成る切換信号１２を送る場合には、識別ユニット１６がこの切換信号１２を電源導線１３から取り出し、所定の切換信号の形と比較していなければならない。所定の切換信号の形と一致していれば、位置測定装置１００をその時の望むタイプの出力信号に切り換えるため、対応するスイッチング・ユニット７のスイッチング信号１８を発生させる。
【００２８】
これに反して、デジタル化された異なる矩形信号波形、例えばＴＴＬレベルあるいはＨＴＬレベルの間の切換可能性のみがあるなら、識別ユニット１６をデジタル化ユニット８に組み込むことができる。印加されている電源電圧のレベルに応じて、デジタル化ユニット８によりそれに合ったタイプの出力信号が発生する。そうでなければ、識別ユニット１６とデジタル化ユニット８の間にある破線の接続線により、他の電源電圧レベルを検出する時に矩形波走査信号のレベルが異なっている場合、異なった矩形波信号を出力させるため、それに合った信号をデジタル化ユニット８に送ることが示されている。
【００２９】
実施例で説明した場合のように、ただ二つのタイプの出力信号を用いるなら、二つのタイプの出力信号の各々に対する可能な実施態様でそれぞれ一つの特定な切換信号１２を使用でき、この切換信号１２は切換信号発生ユニット１４により評価ユニット４の側で発生せることができ、識別ユニット１６により認識することができる。これに応じて、当然、個別の出力信号の各タイプに対して多数のタイプの出力信号が用意されている場合、異なった複数の切換信号１２を電源導線１３で送ることができる。切換信号１２をそれぞれ検出する場合、評価ユニット４により要請されるタイプの出力信号に切り換えることが行われる。
【００３０】
この外、特にただ二つのタイプの出力信号がある場合、ただ一つの切換信号１２を用い、一方のタイプの出力信号から他方のタイプの出力信号へ切り換えることを望むなら、電源導線１３を介して位置測定装置１００に送ることが同じように可能である。切換信号１２を識別ユニット１６で認識したら、他のタイプの出力信号へ切り換えることが行われる。基本的には、二つの以上のタイプの出力信号がある場合でも、特定の切換順序を与えれば、ただ一つの切換信号１２を用意するだけでもよい。
【００３１】
ただ一つの切換信号１２を用いる場合には、特に識別ユニット１６が位置測定装置１００の側で比較的簡単に形成できる。例えば、印加電源電圧のレベルによりＴＴＬあるいはＨＴＬの形にデジタル化された走査信号の間の切換を望むなら、電流をスイッチ信号として検出するツナーダイオードを識別ユニット１６として使用できる。
【００３２】
従って、評価ユニット４の側や位置測定装置１００の側でも説明した異なった部品の具体的な構成に関して、対応する機能をソフトウェヤあるいはハードウェヤの形で実現できるような、多種多様な可能性がある。それ故、上に述べた説明は限定であると理解すべきでなく、更に種々のユニットの機能やこの発明による作用を先ず第一に説明したものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の方法と装置により、切換信号を送るために独立した接続導線を必要としなく、位置測定装置の異なったタイプの出力信号の間の切換が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による装置の実施例のブロック回路図である。
【符号の説明】
１            目盛板の目盛
２            走査ユニット
３            信号発生ユニット
４            評価ユニット
５，６        アナログ走査信号
７            スイッチング・ユニット
８            デジタル化ユニット
９，１０      デジタル走査信号
１１            基準パルス信号
１２            切換信号
１３            電源導線
１４            電源ユニット４
１５            切換発生ユニット
１６            識別ユニット
１７            接続導線
１８            スイッチ信号
Ａ，Ｂ，Ｒ    信号伝送導線
１００            位置測定装置
【図１】
0004647728.tif 000002