(57)【要約】      （修正有）【課題】絶対位置測定システムおよび同位置測定システム用の実量器の製作方法を提供する。【解決手段】位置測定システムは、増分マークおよび絶対マークを備えた実量器と、マークに対して可動である走査器と、を備え、増分マークが実量器において周期的に位置する凹部によって形成され、絶対マークが上記の実量器の上記の凹部の間に位置する。【選択図】図２
2007101534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増分マークおよび絶対マークを備える実量器と、前記マークに対して可動である走査器とを備え、前記増分マークは前記実量器に周期的に位置する凹部によって形成され、前記絶対マークは前記実量器の前記凹部の間に位置している、位置測定システム。
【請求項２】
前記凹部は、互いに同一であり、列になって位置している、請求項１に記載の位置測定システム。
【請求項３】
互いに同一である前記凹部は、矩形の凹部として構成されている、請求項２に記載の位置測定システム。
【請求項４】
前記マークおよび凹部は、前記絶対マークの１つが各凹部の間に位置するように配置される、請求項１に記載の位置測定システム。
【請求項５】
前記絶対マークは、前記絶対マークの複数の隣接するマークの情報が共に明確な絶対位置情報を生成するように構成される２進情報を担持する、請求項１に記載の位置測定システム。
【請求項６】
前記増分マークおよび前記絶対マークは、前記走査器によって前記増分マークが誘導的に走査され、前記絶対マークが非誘導的に走査されるように構成される、請求項１に記載の位置測定システム。
【請求項７】
前記絶対マークおよび前記走査器は、前記絶対マークが磁気的および光学的からなる群から選択される態様で、非誘導的に走査されるように構成される、請求項６に記載の位置測定システム。
【請求項８】
前記走査器は、前記増分マークおよび前記絶対マークの走査のために構成されかつ測定方向に連続して位置する２つの個別のセンサを有する、請求項６に記載の位置測定システム。
【請求項９】
位置測定システムの実量器の製作方法であって、前記実量器に増分マークおよび絶対マークを設け、前記マークがマークに対して可動である走査器によって走査可能であるステップと、前記実量器に周期的に位置する凹部によって前記増分マークを形成するステップと、前記実量器の前記凹部の間に前記絶対マークを位置決めするステップとを備えて成る製作方法。
【請求項１０】
前記絶対マークの形成中に前記増分マークを走査することをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記増分マークの形成中に前記絶対マークを走査することをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念（前提部分、所謂おいて部分、プリアンブル部分）に係る絶対位置測定システム及びその製造のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような位置測定システムは、たとえば特許文献１から周知である。この参考文献は、リニアローラベアリングに組み込まれ、リニアローラベアリングがガイドレールおよび台車を備える位置測定システムを示す。実量器（材料測定器）は、鋼製のメジャーテープによって形成され、ガイドレールの長手方向にピンと張った状態で保持される。メジャーテープ上には、増分マークを形成する周期的に位置する矩形の切欠きが設けられる。ガイドレールにおける所定の絶対位置を識別する基準マークもまた、設けられる。第１の実施形態において、絶対マークは、メジャーテープにおける切欠きとして具体化される。第２の実施形態において、これらのマークは、ガイドレールにおける穿孔として具体化される。いずれの場合においても、基準マークは、増分マークの隣に位置している。走査器が台車上に取り付けられ、増分マークおよび絶対マークの両方を走査し、それらのマークから絶対位置の値を形成する。したがって、これは、擬似絶対位置測定システムと呼ばれる。
【０００３】
特許文献２から、同様に並んで位置する増分マークおよび絶対マークを有する別の測定システムが周知である。マークの両方の集合は、たとえば実量器における開口部または陥凹部の形で誘導的に走査することができるように具体化される。この実施形態において、各増分マークは、２進情報を担持する絶対マークに割り当てられる。複数の隣接するマークは共に明確な位置符号を生じ、この明確な位置符号は実量器に沿って１つの絶対位置を各増分マークに割り当てる。その結果、位置測定システムは、作動するとすぐに、次の基準マークに移動しなくても、それ自体の絶対位置を認識する。絶対マークおよび増分マークの両方を用いることにより、絶対的な態様で専ら機能する測定システムによって達成することができるものよりもさらに高度な測定精度を得ることが可能となる。なぜなら、増分測定信号の補間によって、増分マークの間隔に対応するものより高度な測定解像度を達成することができるからである。
【０００４】
上記の位置測定システムの欠点は、実量器の幅が大きいことにある。これは、空間が制限されているため、特に、増分マークおよび絶対マークがリニアローラベアリングの経路の間に位置する場合には常に、不都合である。
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第１  ０５２  ４８０  Ｂ１号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０６４，８５１  Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、その実量器の幅を小さくした位置測定システムを創出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的および以下で明白となるであろう他の目的に沿って、本発明の１つの特徴は、簡単に言えば、増分マークおよび絶対マークを備えた実量器と、上記のマークに対して可動である走査器と、を備え、上記の増分マークが上記の実量器において周期的に位置する凹部によって形成され、上記の絶対マークが上記の実量器の上記の凹部の間に位置している位置測定システムにある。
【０００８】
本発明は、増分マークの間の空間が実質的に平面を成し、この平面は走査器から一定の間隔を有することから、うまく走査することができるという認識に基づく。さらに、増分マークの間では、増分マーク自体が占めるのと本質的に同一の面積が利用可能である。これは、凹部が誘導的に走査される場合に特に当てはまる。なぜなら、このときに限り略正弦波の走査信号が形成され、うまく補間することができるためである。さらに、本発明による配置構成は、絶対マークが所定の増分マークに明確に関連付けられることを保証する。関連付けが明確でないために、増分マークおよび絶対マークが測定方向に互いに対して好ましくない状態で配置される可能性は除外される。
【０００９】
好ましい実施形態において、凹部は、互いに対して同一であり、列に位置している。凹部は、たとえば、エッチングによって形成されるメジャーテープの開口部であってもよい。しかし、凹部はまた、エッチングまたは金属切削機械加工によって同様に形成される中実実量器における陥凹部であってもよい。増分マークの間では、絶対マークの適用に十分に適しているコンパクトで、特に矩形の面が利用可能であるために、周知の矩形の増分マークが好ましい。
【００１０】
本発明の位置測定システムは、１つの絶対マークが各増分マークの間に位置している場合に、特に好都合である。この場合には、絶対マークは、特に広い空間を必要とする。したがって、本発明による配置構成による空間節約効果は、特に著しい。
【００１１】
絶対マークは２進情報を担持し、複数の隣接する絶対マークの情報は共に明確な絶対位置情報を生じる。２進の絶対マークは、特に形成しやすく、特に、より高い情報量を有するマークより形成が容易である。したがって、増分マークの間の制限された空間に対応して簡単に絶対マークを導入することができる。
【００１２】
走査器によって、増分マークをさらに誘導的に走査し、絶対マークを非誘導的に走査することができる。増分マークを走査する際の測定精度に関して、絶対マークが増分信号に干渉しないことが決定的に重要である。凹部の形で存在する増分マークは、誘電走査に特にうまく適している。したがって、絶対マークは、導電実量器における電流の流れに影響を及ぼさないように具体化されなければならない。非誘導的に走査可能なマークは、これに特に適している。
【００１３】
磁気絶対マークの場合には、異なる分極によって実量器の凹部の間の領域を磁化することができる。したがって、分極は２進情報を担持し、磁気抵抗センサ、ホールセンサまたは類似物を用いて２進情報を読み出すことができる。増分マークの誘電走査は、磁気マークの組み込みによっても磁気マークの読み出しによっても影響を受けない。
【００１４】
光学マークの場合にも、状況は類似である。この場合には、増分マークの間の実量器の面は、光学放射線に関する異なる反射特性を備えることができる。たとえば、レーザビームを用いて、金属、ひいては反射実量器を局所的に黒くすることによって、これを実現することができる。そのような光学マークも同様に２進情報を担持し、光学ビームを用いてこの２進情報を走査することができる。この場合も同様に、増分マークの誘電走査は、光学マークの存在によっても、その走査によっても影響を受けない。
【発明の効果】
【００１５】
上記から、走査器は増分マークおよび絶対マークを走査するための２つの個別のセンサを有してもよいことは明白である。これらのセンサは、異なる物理原理で動作することを意味する。これらのセンサは、互いにその仕事に影響を及ぼさないように、測定方向において連続して位置することが好ましい。増分マークの周期的な構造のために、２つのセンサの間隔は本質的に重要ではない。絶対位置測定値を計算するときに、正弦波であることが好ましい絶対信号に対する増分信号の位相関係のみを考慮しなければならない。この点で、空間的な理由のために必要に応じて、絶対センサおよび増分センサは、測定方向において同一の場所に位置してもよいことを留意すべきである。たとえば、センサは、上下にまたは横に並んで位置することを検討してもよい。
【００１６】
絶対マークが増分マークの間の中間に正確に位置している場合には好都合である。このように、絶対マークを特に広く形成することができ、その結果、走査するときに、特に強い信号が形成される。本発明の実量器において、増分マークが絶対マークの形成中に走査されるか、または絶対マークが増分マークの形成中に走査されるようにすることによって、この目的を達成することができる。
【００１７】
本発明が冒頭に記載したリニアローラベアリングと共に用いられる場合には、特に簡単にこの方法を行うことができる。その場合には、第一に、増分マークを有するガイドレールが形成される。次に、絶対マークを実量器に施す装置、すなわちガイドレールが、台車に接続され、その上には増分マークを走査するための走査器が既に取り付けられている。したがって、台車がガイドレールを進むときに、装置は実量器に関して直線的に可動であるように案内される。実量器と装置との間の間隔は、台車の移動中に最小の揺れを受けるだけである。ここで、装置はガイドレールに沿って移動され、ガイドレールは、絶対マークが増分マークに対して所望の位置に置かれるように、走査信号を評価することによって制御される。
【００１８】
本発明を特徴付けるものと考えられる新規な特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載される。しかし、本発明自体については、その構造およびその動作方法のいずれに関しても、本発明のさらなる目的および利点と共に、特定の実施形態に関する以下の説明を添付図面と共に読めば、最もよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１において、本発明の位置測定システム１０がかなり概略的に示されている。位置測定システム１０は、鋼製のガイドレール４２および台車４４を備えるリニアローラベアリング４０に組み込まれている。厚さ約０．３ｍｍのシート鋼からなるメジャーテープ４６の形の実量器１２は、ガイドレール４２の長手方向３０においてピンと張った状態で保持される。メジャーテープ４６の両端には、スポット溶接４８が行われ、メジャーテープ４６がガイドレールにピンと張った状態で固定されている。
【００２０】
ローラ本体用の台車４４は図示されていないが、メジャーテープ４６の上および下に取り付けられ、ローラ本体は台車４４で永久に回転し、その結果、台車はガイドレールにおいて長手方向に可動に固定される。経路５０の間隔は、実量器１２の最大幅を決定する。
【００２１】
走査器１４が台車４４に取り付けられ、その中にメジャーテープ４６の走査のための複数のセンサ２６；２８が設けられる。センサ２６；２８とメジャーテープとの間の間隙が本質的に一定であるように、走査器は、メジャーテープに対して台車４４によって案内される。
【００２２】
図２において、メジャーテープ４６が拡大して示されている。メジャーテープ４６は凹部２０の形の増分マーク１６を備え、凹部２０は矩形開口部２２として具体化される。開口部２２は、互いにすべて同一であり、幅０．５ｍｍである。開口部の間隔も同様に、０．５ｍｍである。開口部２２は、エッチングによってわずかに所定の減寸できわめて正確に形成され、その結果、メジャーテープ４６のピンと張った状態で正確に１．０ｍｍの分割周期を生じる。増分マーク１６の走査用の増分センサ２６は、欧州特許第１  １６４  ３５８  Ｂ１号明細書に基づいて具体化される。この特許は、参照によって本願明細書に全体が明確に援用される。この増分センサは、本実量器１２と共に、実質的に正確な周期的正弦波信号を生成する。この信号は、補間評価処理によって換算係数１０００によって除算されることができ、その結果、本位置測定システム１０は０．００１ｍｍの解像度を達成する。
【００２３】
磁気マーク２４は、絶対マーク１８を形成し、矩形開口部２２の間に配置される。その目的のために、メジャーテープ４６は、マルテンサイト鋼などの剛性磁気鋼から製作されるため、磁化は永久的である。個別の磁気マーク２４は、測定方向３０に対して横断方向に交互に分極され、その結果、２進情報を担持する。メジャーテープ４６の上縁にある磁気マーク２４のＮ極（Ｎ）は、情報論理値１に割り当てられ、メジャーテープ４６の上縁にあるＳ極には情報論理値０が対応して割り当てられる。したがって、図２の実施例として示されている絶対マークは、以下の情報を担持する。
０１１．．．１００
【００２４】
メジャーテープ４６の下縁は常に、上縁からの対向する分極を有する。磁気マーク２４は、上述した方法によって形成される。上述の方法において、磁気マークを施すための装置は、電磁石である。メジャーテープ４６のランド５２が明確に磁化されるように、電磁石の分極は、増分センサ２６の信号に基づいて制御される。この点で、適切なセンサによって互いから異なる分極を識別することができる限り、磁石の分極もまた、空間の任意の他の方向に向けられてもよいことに留意すべきである。
【００２５】
絶対マークは、擬似乱数列を形成し、米国特許第４，００９，３７７号明細書に基づいて評価される。この特許は、参照によって本願明細書に全体を明確に援用される。したがって、擬似乱数列は、複数の隣接する絶対マークが共に明確な絶対位置情報を生じるように選択される。絶対センサ２８は、増分区域に対応して、間隔１．０ｍｍで測定方向３０において交互に位置決めされる複数の磁気抵抗素子を備える。磁気抵抗素子の数は、メジャーテープの長さに左右され、絶対位置の明確に識別に必要な絶対マークをすべて、同時に読み取ることができるように選択される。
【００２６】
図１において、増分センサ２６および絶対センサ２８は、測定方向３０において交互に位置決めされる。絶対センサ２８の磁気抵抗素子は、絶対マーク１８の上または言い換えればメジャーテープ４６のランド５２の上に正確に位置決めされるときは常に、問い合わせられる。これは、増分センサ２６の正弦−余弦信号が定義された移送関係にあるときには常に当てはまり、位置測定システムが最初に作動開始されたときが確認される。
【００２７】
改良された実施形態において、測定区域の整数比によって互いからオフセットをとった上述の磁気抵抗素子の複数の群が設けられてもよい。したがって、走査器１４の位置に関係なく、１つの群は常に、メジャーテープ４６のランド５２の上に位置している。したがって、位置測定システム１０が作動した後、走査器１４を移動する必要がなく、絶対位置を迅速に確認することができることが保証される。
【００２８】
上述の素子のそれぞれまたは２つ以上の素子を合わせて、上述したタイプとは異なる他のタイプの構成および方法で有用な用途が見出され得ることが理解されよう。
【００２９】
本発明を絶対位置測定システムにおいて具体化されるものとして図示し説明してきたが、本発明の精神を逸脱することなく、種々の修正および構造的な変更を行ってもよいため、本発明は示された詳細に限定されるわけではない。
【００３０】
さらなる分析を必要とせずに、上述の内容は本発明の要点を完全に明らかにするであろう。その結果、他の人が現在の知見を応用することによって、従来技術の観点から本発明の一般的態様または特定の態様の本質的な特性を完全に構成する特徴を省略することなく、本発明を種々の用途に容易に適合させることができる。
【００３１】
特許状によって保護されるべき新規性を有しかつ所望のものとして特許請求されるものに関しては、添付の特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による位置測定システムを有するリニアローラベアリングを示す。
【図２】本発明による図１の位置測定システムの実量器を示す。
【符号の説明】
【００３３】
１０  位置測定システム
１２  実量器
１４  走査器
１６  増分マーク
１８  絶対マーク
２０  凹部
２２  開口部
２４  磁気マーク
２６  増分センサ
２８  絶対センサ
３０  長手方向
４０  リニアローラベアリング
４２  鋼製ガイドレール
４４  台車
４６  メジャーテープ
４８  スポット溶接
５０  経路
５２  ランド
Ｎ  Ｎ極
Ｓ  Ｓ極
【図１】
2007101534.tif 000003
【図２】
2007101534.tif 000004