(57)【要約】      （修正有）【課題】偏心誤差及び動揺誤差を低減した角度測定装置を提供する。【解決手段】コード板２０が、アブソリュートコード目盛トラック２６とインクリメンタル目盛トラック２７とを有するコードトラック２５を備える。コード板２０の円周にわたってずらして配置された２つの走査装置３０，３１が、複数のアブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２、及び複数のインクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２を、制御装置４０に出力する。制御装置４０は、複数のアブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２によって初期化される計数装置を備え、複数のインクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２の状態変化が、計数装置によって計数可能である。計数装置の複数の計数状態が、補正装置に供給され、アブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２を補正しアブソリュート位置値ＰＫとする。【選択図】図１
2017187490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測角器（１０）形式の角度を測定するための装置において、当該装置は、
・１つのコード板（２０）と、
・少なくとも２つの走査装置（３０，３１）と、
・１つの制御装置（４０）とを有し、
前記１つのコード板（２０）が、アブソリュートコードを有する１つの目盛トラック（２６）と１つのインクリメンタル目盛トラック（２７）とを有し、前記コード板（２０）の回転軸（Ｍ）に対して同心状に配置された１つのコードトラック（２５）を備え、
前記少なくとも２つの走査装置（３０，３１）が、前記アブソリュートコードを有する１つの目盛トラック（２６）を走査することによって複数のアブソリュート位置値（ＰＡ＿１，ＰＡ＿２）を算出するために、及び前記１つのインクリメンタル目盛トラック（２７）を走査することによって複数のインクリメンタル位置信号（Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２）を生成するために、前記コード板（２０）の円周にわたってずらして配置されていて、
前記複数のアブソリュート位置値（ＰＡ＿１，ＰＡ＿２）と前記複数のインクリメンタル位置信号（Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２）とが、補正された１つのアブソリュート位置値（ＰＫ）を生成するために複数のインタフェース（３５，３６，４５，４６）を通じて前記１つの制御装置（４０）に供給可能であり、この制御装置（４０）が、１つの後続電子装置（１００）と通信するために１つの機器インタフェース（４２）を有し、
前記制御装置（４０）が、それぞれ付設された走査装置（３０，３１）の前記複数のアブソリュート位置値（ＰＡ＿１，ＰＡ＿２）によって初期化可能である当該走査装置（３０，３１）ごとに１つの計数装置（６０，６１）を有する１つの処理装置（４１）を備え、前記付設された走査装置（３０，３１）の前記複数のインクリメンタル位置信号（Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２）の状態変化が、当該計数装置（６０，６１）によって計数可能であり、前記計数装置（６０，６１）の複数の計数状態が、複数のアブソリュート位置値（ＰＺ＿１，ＰＺ＿２）として１つの補正装置（６５）に供給されていて、この補正装置（６５）が、前記アブソリュート位置値（ＰＺ＿１，ＰＺ＿２）を当該補正されたアブソリュート位置値（ＰＫ）に処理し、この補正された位置値（ＰＫ）が、前記機器インタフェース（４２）を通じて前記後続電子装置（１００）に伝送可能である当該装置。
【請求項２】
前記処理装置（１４１）は、走査装置（３０，３１）ごとに１つの補間装置（７０，７１）と１つのコード結合装置（８０，８１）とをさらに有し、
・前記付設された走査装置（３０，３１）の前記複数のインクリメンタル位置信号（Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２）がそれぞれ、当該複数の補間装置（７０，７１）に供給されていて、前記複数のインクリメンタル位置信号（Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２）の１つの信号周期内の位置を示す複数の微細位置値（ＰＦ＿１，ＰＦ２）が、前記複数の補間装置（７０，７１）内で生成可能であり、
・当該計数装置（６０，６１）の前記複数の微細位置値（ＰＦ＿１，ＰＦ２）と前記複数の計数状態（ＰＺ＿１，ＰＺ２）とが、当該それぞれのコード結合装置（８０，８１）に供給されていて、これらのコード結合装置（８０，８１）が、高分解能の複数のアブソリュート位置値（ＰＨ＿１，ＰＨ＿２）を前記複数の微細位置値（ＰＦ＿１，ＰＦ２）と前記複数の計数状態（ＰＺ＿１，ＰＺ２）とから生成し、当該高分解能の複数のアブソリュート位置値（ＰＨ＿１，ＰＨ＿２）が、当該補正された位置値（ＰＫ）を生成するために前記補正装置（６５）に供給されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
当該複数の走査装置（３０，３１）は、前記コード板（２０）の円周にわたって均等に分散して配置されている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
当該複数の走査装置（３０，３１）のうちの１つの走査装置と前記制御装置（４０）とが、１つの主走査装置（５０）に統合されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
請求項１に記載の測角器（１０）によって角度を測定するための方法において、当該方法は、
・それぞれ付設された走査装置（３０，３１）の複数のアブソリュート位置値（ＰＡ＿１，ＰＡ＿２）によって複数の計数装置（６０，６１）を初期化するステップと、
・当該付設された走査装置（３０，３１）の複数のインクリメンタル位置信号（Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２）の複数の状態変化を前記複数の計数装置（６０，６１）によって計数するステップと、
・前記複数の計数装置（６０，６１）の複数の計数状態を複数のアブソリュート位置値（ＰＺ＿１，ＰＺ＿２）として補正装置（６５）に出力するステップと、
・前記複数のアブソリュート位置値（ＰＺ＿１，ＰＺ＿２）を補正された１つの位置値（ＰＫ）に処理するステップと、
・前記補正された１つの位置値（ＰＫ）を１つの後続電子装置（１００）に伝送するステップとを有する当該方法。
【請求項６】
１つの処理装置（１４１）が、走査装置（３０，３１）ごとに１つの補間装置（７０，７１）と１つのコード結合装置（８０，８１）とをさらに有し、
・前記付設された走査装置（３０，３１）の前記複数のインクリメンタル位置信号（Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２）がそれぞれ、当該複数の補間装置（７０，７１）に供給され、前記複数のインクリメンタル位置信号（Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２）の１つの信号周期内の位置を示す複数の微細位置値（ＰＦ＿１，ＰＦ２）が、前記複数の補間装置（７０，７１）内で生成され、
・当該計数装置（６０，６１）の前記複数の微細位置値（ＰＦ＿１，ＰＦ２）と前記複数の計数状態（ＰＺ＿１，ＰＺ２）とが、当該それぞれのコード結合装置（８０，８１）に供給され、これらのコード結合装置（８０，８１）が、ここから高分解能の複数のアブソリュート位置値（ＰＨ＿１，ＰＨ＿２）を生成し、さらに、当該高分解能の複数のアブソリュート位置値（ＰＨ＿１，ＰＨ＿２）が、当該補正された位置値（ＰＫ）を生成するために前記補正装置（６５）に供給される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記補正された位置値（ＰＫ）が、平均値を形成することによって、残留偏差を考慮して、当該アブソリュート位置値（ＰＺ＿１，ＰＺ＿２）から生成される請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記補正された位置値（ＰＫ）が、平均値を形成することによって、残留偏差を考慮して、当該高分解能のアブソリュート位置値（ＰＨ＿１，ＰＨ＿２）から生成される請求項６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に記載の角度を測定するための装置及び請求項５に記載の角度を測定するための方法に関する。角度を測定するための本発明の装置又は方法は、特に大きい直径を有する軸の角度位置の測定の場合と、円台及び望遠鏡の場合とにその精度を決定的に改良し得る。
【背景技術】
【０００２】
軸、例えば円台の角度位置を測定するための高精度の測角器が周知である。この場合、測定系側の軸とベアリングとを有するバリエーションと、ベアリングを有しない測角器とが存在する。ベアリングを有する機器の場合、一方では、非常に正確で且つ同時に非常に高価な精密ベアリングが、当該測定系で高い精度を達成するために使用される必要があり、他方では、放射状の測定目盛付きの目盛盤を支持する測定系の軸を、測定すべき軸に適切に連結するために高い経費が必要になる。
【０００３】
ベアリングを有しない測角器の場合、回転対称な測定目盛又は対応する目盛盤が、測定すべき軸上に直接に配置される。当該測定目盛を走査するための対応する走査装置が、当該回転する目盛盤に対して固定されて配置されている。ここでも、全ての構成要素の正確な配置が、当該達成可能な測定精度のために重要である。
【０００４】
これらの測角器の場合、３６０００個までの放射目盛を有するインクリメンタル目盛が、測定目盛として使用される。この場合、角度分解能が、補間によってさらに向上される。
【０００５】
理想的な場合、測角器の角度測定の精度は、測定目盛が目盛盤上に被覆されたときの当該正確さと、走査装置の測定誤差とだけによって決まる。しかし、実際には、回転盤及び同時に測定目盛の回転運動が、製造公差に起因して偏心誤差及び動揺誤差を常に有する。当該誤差は、一方では、目盛盤の中心点が測定すべき軸の回転軸線上に正確に存在し得ることが絶対になく、他方では目盛盤の回転軸線と測定すべき軸の回転軸線とが正確に揃って配置され得ることが絶対にない点にある。その結果として、測定すべき軸の１回転内の走査装置に対する測定目盛の距離及び位置が変化する。これによって、測定誤差が、角度測定時に発生する。
【０００６】
特に、大きい直径を有する軸、円台又は望遠鏡のための大きい測角器の場合に、精密ベアリング及び精密連結部用の高い経費並びに機械式の調整用の経費を低減するため、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９０７３２６号明細書が、インクリメンタル測定目盛を、目盛盤の周囲にわたる複数の走査位置で分散して走査し、これらの走査位置から生じる位置信号を評価し、偏心誤差及び動揺誤差を補正することを提唱する。
【０００７】
設備の新しい提案の場合、シリアルデータインタフェースを有する通常の測角器が常に必要とされる。位置値が、このシリアルデータインタフェースを通じてデジタルデータ語として上位に配置された制御装置に伝送され得る。多くの場合、このようなアブソリュート式の測角器は、アブソリュートコードを有するコードトラックの走査に基づく。このコードトラックは、例えば、複線のコード、例えばグレイコード若しくは単線のチェーンコード又はいわゆる「疑似ランダムコード」（ＰＲＣ）である。独国特許出願公開第１０２０１１０７９９６１号明細書は、アブソリュート式の測角器を記す。当該測角器の場合、複数の走査ヘッドのアブソリュート位置値が、補正された１つのアブソリュート位置値に処理され、このアブソリュート位置値が、１つのシリアルデータインタフェースを通じて後続電子装置に伝送可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９０７３２６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１１０７９９６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、改良されたアブソリュート式の測角器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、請求項１に記載の装置によって解決される。この装置の好適な詳細は、請求項１に従属する請求項に記載されている。
【００１１】
測角器形式の角度を測定するための装置が提唱される。当該装置は、
・１つのコード板と、
・少なくとも２つの走査装置と、
・１つの制御装置とを有する。
【００１２】
前記１つのコード板が、アブソリュートコードを有する１つの目盛トラックと１つのインクリメンタル目盛トラックとを有し、前記コード板の回転軸に対して同心状に配置された１つのコードトラックを備え、
前記少なくとも２つの走査装置が、前記アブソリュートコードを有する１つの目盛トラックを走査することによって複数のアブソリュート位置値を算出するために、及び前記１つのインクリメンタル目盛トラックを走査することによって複数のインクリメンタル位置信号を生成するために、前記コード板の円周にわたってずらして配置されていて、
前記複数のアブソリュート位置値と前記複数のインクリメンタル位置信号とが、補正された１つのアブソリュート位置値を生成するために複数のインタフェースを通じて前記１つの制御装置に供給可能であり、この制御装置が、１つの後続電子装置と通信するために１つの機器インタフェースを有する。
【００１３】
前記制御装置が、それぞれ付設された走査装置の前記複数のアブソリュート位置値によって初期化可能である当該走査装置ごとに１つの計数装置を有する１つの処理装置を備え、前記付設された走査装置の前記複数のインクリメンタル位置信号の状態変化が、当該計数装置によって計数可能である。前記計数装置の複数の計数状態が、複数のアブソリュート位置値として１つの補正装置に供給されていて、この補正装置が、前記アブソリュート位置値を当該補正されたアブソリュート位置値に処理し、この補正された位置値が、前記機器インタフェースを通じて前記後続電子装置に伝送可能である。
【００１４】
さらに、本発明の課題は、このようなアブソリュート式の測角器の精度が改良され得る方法を提供することにある。
【００１５】
この課題は、請求項５に記載の方法によって解決される。当該方法の好適な詳細は、請求項５に従属する請求項に記載されている。
【００１６】
請求項１に記載の測角器によって角度を測定するための方法が提唱される。当該方法は、
・それぞれ付設された走査装置の複数のアブソリュート位置値によって複数の計数装置を初期化するステップと、
・当該付設された走査装置の複数のインクリメンタル位置値の複数の状態変化を前記複数の計数装置によって計数するステップと、
・前記複数の計数装置の複数の計数状態を複数のアブソリュート位置値として補正装置に出力するステップと、
・前記複数のアブソリュート位置値を補正された１つの位置値に処理するステップと、
・前記補正された１つの位置値を１つの後続電子装置に伝送するステップとを有する。
【００１７】
以下に、本発明のその他の利点及び詳細を図面に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の測角器のブロック図である。
【図２】本発明の測角器の制御装置の第１の実施の形態のブロック図である。
【図３】本発明の測角器の制御装置の第２の実施の形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の測角器１０のブロック図である。この測角器１０は、スケール本体として、１つのコード板２０の回転軸Ｍを中心に放射状に配置された１つのコードトラック２５と２つの走査装置３０，３１と１つの制御装置４０とを有する板状又はリング状の当該コード板２０を備える。
【００２０】
測角器１０を稼働させるため、コード板２０が、機械部材に回転しないように接合される。この機械部材の回転角度が測定されなければならない。その結果、コード板２０が、この機械部材の回転軸Ｒと一緒にこのコード板２０の回転軸Ｍを中心に回転する。この回転部材は、例えば軸又は中空軸である。
【００２１】
アブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２とインクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２との双方が、複数の走査装置３０，３１のそれぞれ１つの走査装置を用いてコード板２０上のコードトラック２５を走査することによって生成可能であるように、当該コード板２０上のコードトラック２５が構成されている。この場合、インクリメンタル位置信号は、例えば複数の状態変化を計数することによって、コード板２０の相対位置変化を検出するために適する信号を意味する。当該コードトラックを構成するためには、物理的に異なる走査原理、例えば光学式、磁気式、静電容量式又は電磁誘導式の走査原理が適する。
【００２２】
好適な１つの構成では、アブソリュート位置値を生成するためのコードトラック２５が、アブソリュートコードを有する目盛トラック２６を備える。当該目盛トラック２６の場合、コーディング部が、単一コードのチェーンコード（疑似ランダムコード、ＰＲＣ）として構成されている。この代わりに、アブソリュートコードを有する目盛トラック２６は、複数のトラックで構成されてもよい。このとき、アブソリュート角度位置に関する情報が、（例えば、グレイコードに基づいて）平行な複数の目盛トラック状に形成されている。アブソリュート位置値が、アブソリュートコードを有する目盛トラック２６の走査から常に直接に発生する。
【００２３】
アブソリュートコードを有する目盛トラック２６に対して平行に配置されているインクリメンタル目盛トラック２７が、インクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２を生成するために使用される。周知のように、当該インクリメンタル目盛トラック２７は、規則的な順序の複数のコード要素を測定方向に有する。周期的な位置信号が、これらのコード要素の走査から発生する。コード板２０の１回転内の信号周期の数は、これらのコード要素の数に一致する。一定の回転数の場合、インクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２は、ほぼ正弦波状である。回転方向によって決まる位置測定も可能にするため、互いに位相シフトされている２つの位置信号が、インクリメンタル目盛トラック２７の走査から発生するように、走査装置３０，３１が構成されている。一般に、当該位相シフトは、９０°である。
【００２４】
コードトラック２５が専ら単一の目盛トラックを有し、この単一の目盛トラックを走査することによって、アブソリュート位置値とインクリメンタル位置信号との双方が取得され得る測角器が周知である。同様に、このようなシステムは、本発明を実行するために適する。
【００２５】
当該図示された例とは違って、コード板が、円柱状に（ドラム状に）形成され、コードトラックが、当該コード板の円柱状の外面上に配置されてもよい。特に、このようなコード板の大きい外径の場合、当該コードトラックが、当該円柱体の外面上に存在する溝内に嵌入され、引き締めねじによって張られる鋼テープ上に配置されてもよい。
【００２６】
冒頭で述べたように、（例えば軸の）測定すべき機械部材をスケール本体２０，２５に機械式に接合するときの避けられない公差によって、偏心誤差及び動揺誤差が発生する。何故なら、例えば、図１に示されたように、（当該軸の）測定すべき機械部材の回転軸Ｒと、コード板２０の中心点Ｍとが、互いにずれて配置されているからである。このことは、コード板２０が軸上に直接に配置されているベアリングを有しない測角器１０と、ベアリングを有する測角器１０との双方に対して該当する。当該ベアリングを有する測角器１０は、それ自体が軸を有する。コード板２０が、この軸に回転しないように固定されていて、同様に、このコード板２０が、軸結合部を介して測定すべき軸に接合されている。
【００２７】
走査装置３０，３１が、コードトラック２５を走査するために、コード板２０の円周の周りに１８０°離間して固定式にずれて配置されている。走査装置３０，３１内でのアブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２の算出時に当該算出から得られる残留偏差（Ｏｆｆｓｅｔ）が、適切なそれぞれの位置で、例えば走査装置３０，３１内で又は制御装置４０内の別の処理で考慮され得る。
【００２８】
当該例のように、少なくとも２つの走査装置３０，３１が、本発明を実行するために必要である。しかし、本発明は、この数に限定されず、３つ又はそれより多い走査装置も使用できる。
【００２９】
一般的に言うと、複数の走査装置３０，３１が、コード板２０の円周にわたって均等に分散して配置されていることが、アブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２を補正するために有益である。したがって、３つの走査装置が使用される場合は、好ましいずれは、１２０°であり、４つの走査装置が使用される場合は、９０°である、等々。
【００３０】
走査装置３０，３１は、アブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２と、インクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２とを出力するためにインタフェース３５，３６を有する。この場合、同様に、それぞれのインタフェース３５，３６は、アブソリュート値インタフェース３５．１，３６．１と、インクリメンタル信号インタフェース３５．２，３６．２とを有する。インタフェース３５，３６は、適切な電線を通じて制御装置４０の対応インタフェース４５，４６に接続されている。同様に、これらの対応インタフェース４５，４６は、それぞれ１つのアブソリュート値インタフェース４５．１，４６．１と、１つのインクリメンタル信号インタフェース４５．２，４６．２とを有する。
【００３１】
アブソリュート値インタフェース３５．１，３６．１又は４５．１，４６．１は、任意のデジタルデータインタフェースである。ここでは、好ましくは、シリアルインタフェースが使用される。この場合、特に好適なシリアルインタフェースは、例えばＥｎＤａｔ又はＳＳＩのような測角器用の周知の標準インタフェースである。さらに、フィールドバスシステム（例えば、ＣＡＮ−Ｂｕｓ、Ｉｎｔｅｒｂｕｓ−Ｓ、ＳＥＲＣＯＳ）又は用語「リアルタイムイーサネット」の下で総称され得るインタフェースが、アブソリュート値インタフェース３５．１，３６．１，４５．１，４６．１として使用され得る。これに応じて、当該インタフェース接続は、図１に示されているように、ポイントツーポイント接続でもよいが、ライン構造又はリング構造によるバス接続も存在する。データ信号の伝送が、従来の電線によって実行し得る。しかし、特に、制御装置４０と走査装置３０，３１との間が空間的に大きく離間している場合は、光ファイバを信号線として使用し、光学インタフェースをアブソリュート値インタフェース３５．１，３６．１又は４５．１，４６．１として使用することも有益であり得る。
【００３２】
インクリメンタル信号インタフェース３５．２，３６．２は、制御装置４０のインクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２を対応インクリメンタル信号インタフェース４５．２，４６．２に伝送するように適切に構成されている。これらのインクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２は、例えば、互いに９０°だけ位相シフトされている２つの矩形信号としてデジタル式に存在してもよく、又は、例えば、測定すべきモータ軸の一定の回転速度のときに、９０°だけ位相シフトされているほぼ正弦波状の２つの位置信号としてアナログ式に存在してもよい。
【００３３】
制御装置４０は、後続電子装置１００と通信するために機器インタフェース４２をさらに有する。同様に、この機器インタフェース４２は、好ましくはシリアルデータ伝送インタフェースであり、これの有名な例は、同様にＥｎＤａｔ、ＳＳＩ又はリアルタイムイーサネットインタフェースである。
【００３４】
さらに、処理装置４１が、制御装置４０内に設けられている。この処理装置４１は、走査装置３０，３１のインクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２をそれぞれ、アブソリュート位置値に対して処理し、次いで、例えば平均値を形成することによって当該アブソリュート位置値から補正されたアブソリュート位置値ＰＫを生成するように適切に構成されている。当該補正されたアブソリュート位置値ＰＫは、機器インタフェース４２を通じて後続電子装置１００に伝送可能である。
【００３５】
１つの絶対位置値を、相対角度変化に関する情報だけを原理的に含むインクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２から取得できるようにするためには、照合（Ｒｅｆｅｒｅｎｚｉｅｒｕｎｇ）を実行すること、すなわち少なくとも１つの時点に１つの絶対位置を確定することが必要である。このとき、当該アブソリュート位置値が、この基準位置を始点として、インクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２だけによって生成され得る。
【００３６】
本発明によれば、アブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２による照合が実行される。当該アブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２は、走査ヘッド３０，３１内でアブソリュートコードを有する目盛トラック２６を走査することによって算出され、アブソリュート値インタフェース３５．１，３６．１又は４５．１，４６．１を通じて伝送される。好ましくは、当該照合が、測角器１０の投入直後に初期化段階で実行される。この初期化段階では、測角器１０が稼働される機械が、停止状態にある。この場合には、アブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２が走査装置３０，３１内で測定される時点と、当該アブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２がインクリメンタル目盛トラック２６の走査信号の評価に基づいて引き続き当該アブソリュート位置値を算出するための基準位置として処理装置４１内で使用される時点との間に、著しい角度変化が発生しないことが保証される。しかしながら、当該初期化中の回転運動に起因して発生する角度変化を考慮すると、機械が稼働しているときに初期化することも可能である。
【００３７】
特に、コード板２０、走査装置３０，３１及び制御装置４０が１つのハウジング内に配置され得ないで、個別構成要素として別々に搭載される、非常に大きい測角器１０の場合、制御装置４０及び複数の走査装置３０，３１のうちの１つの走査装置（図１では、走査装置３１）を１つの主走査装置５０に統合することが有益である。これによって、一方では、測角器１０の搭載が容易になり、他方では、対応インタフェース３６，４６のインタフェース接続が簡単に実行され得る。
【００３８】
本発明の測角器１０の特別な利点は、従来の技術から周知であるような、機器インタフェース４２との通信と、測角器との通信とに関する相違点が、後続電子装置１００の視点から認識不可能であるにもかかわらず、著しく改良された測定精度が達成されることである。したがって、後続電子装置１００に介入する必要なしに、既存の設備が、本発明の測角器１０によってシステムアップされ得、当該設備の精度が改良され得る。
【００３９】
図２は、本発明の測角器１０の制御装置４０の第１の実施の形態のブロック図である。図１に関連して既に説明した機能ブロックは、同じ符号で示している。
【００４０】
処理装置４１は、補正された位置値ＰＫを算出するために第１計数装置６０、第２計数装置６１及び補正装置６５を有する。当該計数装置６０，６１が、アブソリュートコードを有する目盛トラック２６の走査から発生するアブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２によって初期化可能（ロード可能）であり、インクリメンタル目盛トラック２７の走査から発生するインクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２から導き出された当該計数装置６０，６１の計数信号によって計数可能であるように、当該計数装置６０，６１は構成されている。この場合、計数装置６０，６１の計数範囲は、回転ごとの計数ステップの数に一致し、オーバーフロー時に、当該計数装置が、値零にリセットされ、アンダーフロー時に、当該計数装置が、最大値にセットされる。
【００４１】
これに応じて、アブソリュート位置値ＰＡ＿１が、第１走査装置３０からアブソリュート値インタフェース３５．１，４５．１を通じて第１計数装置６０に供給可能である。同様に、第１走査装置３０のインクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１が、インクリメンタル信号インタフェース３５．２，３６．２を通じて第１計数装置６０に供給されている。これに対応して、アブソリュート位置値ＰＡ＿２が、第２計数装置６１に供給可能であり、第２走査装置３１のインクリメンタル位置信号Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２が、第２計数装置６１に供給されている。
【００４２】
計数装置６０，６１信号周期を計数するため、複数のデジタル矩形信号が、複数の比較器によってアナログ位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２から周知の方法で生成され得る。これらのデジタル矩形信号の信号エッジが、計数ステップを初期化するために使用される。この例のように、互いに位相シフトされている２つの位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１又はＰ０＿２，Ｐ９０＿２が、それぞれの走査ヘッド３０，３１に存在する場合、回転方向が、これらの矩形信号の信号エッジの順序から推定され得る。その結果、計数動作が、回転方向に応じて実行し得る。この手続きの場合、４つの信号エッジ（計数信号）が、信号周期ごとに発生する。４つの計数ステップが、信号周期ごとに実行し得る。アナログインクリメンタル位置信号を評価するためのこの基本原理は、例えば独国特許出願公開第１９９０７３２６号明細書でも使用される。この明細書は、当該評価を明確に記載している。
【００４３】
測角器１０を稼働させるため、計数装置６０，６１が、投入直後に付設された走査装置３０，３１のアブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２によって初期化される。このため、実際のアブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２が、処理装置４１によってそれぞれのインタフェース接続を通じて走査装置３０，３１から要求され、計数装置６０，６１に供給される。当該実際のアブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２は、開始値として当該計数装置６０，６１にロードされる。当該初期化後に、当該計数装置６０，６１が、インクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２から導き出された計数信号を計数することによって位置変化（コード板２０の角度位置の変化）を取得する。こうして、計数装置６０，６１の計数状態が、投入直後にアブソリュート位置値ＰＺ＿１，ＰＺ＿２を既に処理できる。当該初期化後に、すなわち測角器１０の通常運転中に、アブソリュート位置値ＰＺ＿１，ＰＺ＿２が、インクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２の評価に基づいて算定される。このことは、特に有益である。何故なら、アブソリュート値インタフェース３５．１，３６．１，４５．１，４６．１の遅延時間（すなわち、走査装置３０，３１からの実際のアブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２の要求と処理装置４１での当該値の到達との間の期間）が、考慮される必要がないからである。したがって、遅いデータ伝送速度を有するインタフェースが、アブソリュート値インタフェース３５．１，３６．１，４５．１，４６．１として使用され得る。
【００４４】
（偏心及び動揺に起因して誤差を含む）アブソリュート位置値ＰＺ＿１，ＰＺ＿２が、補正装置６５に供給される。この補正装置６５は、当該アブソリュート位置値ＰＺ＿１，ＰＺ＿２から補正された絶対角度値ＰＫを生成する。このことは、平均値を作ることによって、すなわち計数装置６０，６１の（この例では）２つの絶対位置値ＰＺ＿１，ＰＺ＿２を加算し、引き続き除算することによって最も簡単に実行され得る。これらの計算操作は、回路技術的にみて非常に簡単に実現可能である。
【００４５】
計数装置６０，６１内でのインクリメンタル位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２の評価と、補正装置６５内での補正された絶対角度値ＰＫの当該評価に続く計算との双方が、事実上遅延なしに実行される。この理由から、本発明は、高い回転速度及び／又はインクリメンタル目盛トラック２７の多数の目盛周期（コード要素）を取得する必要のある測角器１０向けに特に適する。
【００４６】
しかし、当該平均値の形成の代わりに、コード板２０の動揺挙動及び／又は偏心挙動を考慮する、より複雑な数学演算が実行されてもよい。
【００４７】
補正された位置値ＰＫは、制御装置４０の機器インタフェース４２を通じて後続電子装置１００に出力可能である。当該補正された位置値ＰＫの出力が、例えば後続電子装置１００の位置要求命令によって起動される。当該補正された位置値ＰＫが、直接に提供されることによって、当該補正された位置値ＰＫの出力が、事実上遅延なしに実行され得る。この理由から、本発明の測角器１０と、ただ１つの走査装置を有する従来の測角器１０とが、後続電子装置１００によって事実上区別不可能である。それ故に、従来の測角器１０を本発明の測角器１０と交換することが、問題なく可能であり、当該測角器が稼動される機械の精度を即座に向上させる。
【００４８】
さらに、補正装置６５は、場合によっては算出された補正後の位置値ＰＫに関連させて、計数装置６０，６１の絶対位置値ＰＺ＿１，ＰＺ＿２の妥当性をチェックでき、所定の１つの公差閾値を上回る偏差の場合に、警告メッセージ又はエラーメッセージを後続電子装置１００に送信できる。
【００４９】
アブソリュートコードを有する目盛トラック２６の走査から発せする複数のアブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２間の残留偏差（Ｏｆｆｓｅｔ）が、コード板２０の円周にわたる走査装置３０，３１をずらして配置することによって発生する。この残留偏差は、適切な個所で、例えば、走査装置３０，３１内で（若しくは走査装置３０，３１のうちの１つの走査装置内だけで）、計数装置６０，６１の初期化時に当該計数装置６０，６１内で又は補正装置６５内で除去され得る。
【００５０】
図３は、本発明の測角器１０の制御装置４０の別の第２の実施の形態のブロック図である。図１及び２に関連して既に説明した機能ブロックは、同じ符号で示している。
【００５１】
図２に関連して説明されている制御装置４０に加えて、図３の制御装置は、評価すべきそれぞれの走査装置３０，３１ごとに１つの補間装置７０，７１と１つのコード結合装置８０，８１とを有する。
【００５２】
補間装置７０，７１は、目盛周期（位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２の信号周期）内の位置を示す微細位置値ＰＦ＿１，ＰＦ＿２を、正弦波状のアナログ位置信号Ｐ０＿１，Ｐ９０＿１，Ｐ０＿２，Ｐ９０＿２から生成するように構成されている。同様に、コード結合装置８０，８１は、高分解能のアブソリュート位置値ＰＨ＿１，ＰＨ＿２を、計数装置６０，６１内で生成されたアブソリュート位置値ＰＺ＿１，ＰＺ＿２とこれらのアブソリュート位置値ＰＨ＿１，ＰＨ＿２に付随する微細位置値ＰＦ＿１，ＰＦ＿２から生成するように適切に構成されている。当該高分解能のアブソリュート位置値ＰＨ＿１，ＰＨ＿２は、上記の例のように補正装置６５に供給されている。この補正装置６５は、当該高分解能のアブソリュート位置値ＰＨ＿１，ＰＨ＿２から補正されたアブソリュート位置値ＰＫを生成する。
【００５３】
この実施の形態でも、複数の走査装置３０，３１のずらした配置から発生する当該複数のアブソリュート位置値間の残留偏差（Ｏｆｆｓｅｔ）が、それぞれの適切な個所で考慮／除去され得る。
【００５４】
上記の補間によって位置測定の分解能を向上させるための周知の手続きによって、本発明の測角器１０の場合に、その投入の直後に、又は、アブソリュート位置値ＰＡ＿１，ＰＡ＿２との照合の直後に、補正されたアブソリュート位置値ＰＫが既に存在すること達成される。当該アブソリュート位置値ＰＫは、（計数装置６０，６１の計数ステップに相当する）アブソリュートコードを有する目盛トラック２６の分解能を持つだけではなくて、さらに（アブソリュート位置値ＰＺ＿１，ＰＺ＿２が、これらのアブソリュート位置値ＰＺ＿１，ＰＺ＿２に付随する微細位置値ＰＦ＿１，ＰＦ＿２だけ拡張する）最大に達成可能な分解能も有する。
【００５５】
当然に、本発明は、上記の説明されている実施の形態に限定されないで、むしろ本発明の考察の範囲内で、当業者に周知である別の実施の形態が存在する。
【符号の説明】
【００５６】
１０  測角器
２０  コード板
２５  コードトラック
２６  アブソリュートコード目盛トラック
２７  インクリメンタル目盛トラック
３０  走査装置
３１  走査装置
３５  インタフェース
３５．１  アブソリュート値インタフェース
３５．２  インクリメンタル信号インタフェース
３６  インタフェース
３６．１  アブソリュート値インタフェース
３６．２  インクリメンタル信号インタフェース
４０  制御装置
４１  処理装置
４２  機器インタフェース
４５  対応インタフェース
４５．１  アブソリュート値インタフェース
４５．２  インクリメンタル信号インタフェース
４６  対応インタフェース
４６．１  アブソリュート値インタフェース
４６．２  インクリメンタル信号インタフェース
５０  主走査装置
６０  第１計数装置
６１  第２計数装置
６５  補正装置
７０  補間装置
７１  補間装置
８０  コード結合装置
８１  コード結合装置
１００  後続電子装置
１４１  処理装置
【図１】
2017187490.tif 000003
【図２】
2017187490.tif 000004
【図３】
2017187490.tif 000005
【外国語明細書】
2017187490000001.pdf