(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置測定装置の少なくとも１つのアナログ式の走査信号（Ｓ１〜Ｓ４）の振幅高さをコントロールするためのコントロール装置であって、
走査信号（Ｓ１〜Ｓ４）の振幅高さを設定し、かつ、この走査信号に依存した振幅信号（Ａ）を発生させるための検出器手段（１１）と、
所定の基準信号（Ｆ）との振幅信号（Ａ）の比較によって偏差信号（Ｂ）を形成するための手段（１２）と、
偏差信号（Ｂ）に依存して警告を行なうための警告手段（１３）と、
を有するコントロール装置において、
偏差信号（Ｂ）が小さい場合に、偏差信号（Ｂ）の変化が警告の変化を僅かにしか生じさせないか、又は全く生じさせないように、またこれに対して偏差信号（Ｂ）が大きい場合に、偏差信号（Ｂ）の変化が警告の変化を大きく生じさせるように偏差信号（Ｂ）に種々に重み付けをするための評価装置（１４）が設けられていることを特徴とするコントロール装置。
【請求項２】
偏差信号（Ｂ）の変化が、指数関数による警告の変化を生じさせるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のコントロール装置。
【請求項３】
検出器手段（１１）がマルチプレクサ（１１１）を有し、このマルチプレクサに、互いに位相をずらされた複数の周期的な走査信号（Ｓ１〜Ｓ４）が接続されており、またこのマルチプレクサが、コンパレータ回路（１１２，１１３）を介して、走査信号（Ｓ１〜Ｓ４）からそれぞれ最大の振幅を有する走査信号を選出して走査信号（Ｓ１〜Ｓ４）の正の半波の包絡線を形成し、その際、この包絡線を振幅信号（Ａ）とするように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコントロール装置。
【請求項４】
偏差信号（Ｂ）を形成するための手段（１２）が、振幅信号（Ａ）と基準信号（Ｆ）との間の差を形成するための第１のコンパレータ（１２１）、並びに、基準信号（Ｆ）と振幅信号（Ａ）との間の差を形成するための第２のコンパレータ（１２２）から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のコントロール装置。
【請求項５】
評価装置（１４）が、ダイオードの伝導特性を有する電気部品（１４１，１４２）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のコントロール装置。
【請求項６】
それぞれのコンパレータ（１２１，１２２）の出口に、ダイオードの伝導特性を有する半導体部品（１４１，１４２）が配設されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のコントロール装置。
【請求項７】
評価装置（１４）の出口に、重み付けをされた偏差信号（ＢＧ）が接続しており、この重み付けをされた偏差信号が、重み付けをされた走査信号（ＢＧ）に比例して警告手段（１３）を制御する電源（５，６）に接続していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のコントロール装置。
【請求項８】
警告手段が光源（１３，１３．１，１３．２）であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のコントロール装置。
【請求項９】
警告手段が、振幅信号（Ａ）が基準信号（Ｆ）よりも小さい場合に第１の色で発光し、振幅信号（Ａ）が基準信号（Ｆ）よりも大きい場合に第２の色で発光する光源ユニット（１３．１，１３．２）であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のコントロール装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つによるコントロール装置（１０）を有する位置測定装置の走査ヘッド。
【請求項１１】
走査ヘッド（２）が請求項１〜９のいずれか１つによるコントロール装置（１０）を有するように構成されている、スケール（１）とこのスケールを走査する走査ヘッド（２）を有する位置測定装置。
【請求項１２】
コントロール装置（１０）により位置測定装置の少なくとも１つのアナログ式の走査信号（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）の振幅高さを介して警告を発生させるための方法であって、
走査信号（Ｓ１〜Ｓ４）の振幅高さを設定し、かつ、この走査信号に依存した振幅信号（Ａ）を発生させる方法段階と、
所定の基準信号（Ｆ）との振幅信号（Ａ）の比較によって偏差信号（Ｂ）を形成する方法段階と、
偏差信号（Ｂ）に依存して警告を行なう方法段階と、
を有する方法において、
偏差信号（Ｂ）が小さい場合に、偏差信号（Ｂ）の変化が警告の変化を僅かにしか生じさせないか、又は全く生じさせないように、またこれに対して偏差信号（Ｂ）が大きい場合に、偏差信号（Ｂ）の変化が警告の変化を大きく生じさせるようにすることを特徴とする警告を発生させるための方法。
【請求項１３】
偏差信号（Ｂ）の変化が、指数関数による警告の変化を生じさせるようにすることを特徴とする請求項１２に記載の警告を発生させるための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念による位置測定装置の少なくとも１つのアナログ式の走査信号の振幅高さをコントロールするためのコントロール装置、並びに、請求項１２の上位概念によるコントロール装置により振幅高さを介して警告を発生させるための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走査信号のコントロールは、特に位置測定装置の組立ての際に必要である。信号品質、従って測定精度は、著しく、スケールに対して相対的な走査ヘッドの精確な調整に依存する。増分式の位置測定装置において高い精度を保証するため、走査ヘッドによって発生させられた走査信号は、高くて同じ振幅を、並びに９０°の相互の位相のズレを備えるべきである。振幅は、本質的にスケールに対する走査ヘッドの位置によって、即ち、スケールに対して相対的な、測定方向に対して垂直な走査ヘッドの間隔、捩じれ及び横方向へのズレによって設定される。
【０００３】
アナログ式の走査信号のこれらのパラメータは、国際公開第９０／０２９５６号パンフレットによれば、オシロスコープでもって表現することができる。このため、９０°だけ互いに位相をずらされた２つの走査信号が、デュアルトレースオシロスコープの２つの通路に供給され、従って、画面に、リサジューの図形が発生させられる。リサジューの図形の半径は、２つの走査信号の振幅並びに位相関係のための尺度である。
【０００４】
米国特許第５，２４１，１７３号明細書によれば、走査信号は、振幅値を限界値と比較するコントロール装置に供給される。振幅値が限界値の下にある場合は、警告として、走査ヘッドがスケールに対して不正に取り付けられていることのために使用されるインジケータが起動される。その際、コントロール装置が、もっぱら、走査ヘッドが正確又は不正確に取り付けられているかどうかの警告を与える情報を出力することが重要である。
【０００５】
この警告が、取付けのためにだけ十分であるのではなく、利用者にとって、信号の傾向に関する警告を利用者が受けることも有利であることは、既に認められている。このため、欧州特許公開公報第１  １２６  ２４８号明細書においては、所定の基準値との振幅値の比較によって偏差信号が形成されるようにすることが提案されている。この偏差信号は、一方で、走査信号を一定の振幅高さに再調整するために使用され、他方で、位置測定装置の機能状態に関する警告として使用される。偏差信号は、現下の走査間隔のための尺度であり、最適な走査間隔を調節するために利用される。例えば光学的な表示の形で提示される警告は、偏差信号に比例する。基準値の範囲内での振幅高さの変化は、基準値から大きく離間した振幅高さの変化と同じ程度の警告信号に影響を与える。このことは、スケールに対する位置での走査ヘッドの調節並びに機能コントロールを困難にする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底にある課題は、機能状態に関する良好な情報伝達を許容する警告を発生可能にする、位置測定装置の少なくとも１つの走査信号の振幅高さをコントロールするためのコントロール装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の特徴を有するコントロール装置によって解決される。
【０００８】
このようなコントロール装置を有する走査ヘッドは請求項１０に、また位置測定装置は請求項１１に記載されている。
【０００９】
コントロール装置の有利な形態は、別の従属請求項に述べられている。
【００１０】
更に、相応に情報伝達能力のある警告を形成するための方法が提供されるべきである。
【００１１】
この課題は、請求項１２の特徴を有する方法によって解決される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細並びに利点を、図面を基にした本発明の実施例の以下の説明から明らかにする。
【００１３】
図１に図示された位置測定装置は、スケール１並びに走査ヘッド２から成る。スケール１は、例えば、その表面に交互に現れる反射領域３．１及び非反射領域３．２から成る目盛り３を備えるメジャーテープである。走査ヘッド２は、スケール１の目盛り３を測定方向Ｘに走査し、その際、９０°だけ互いに位相をずらされた複数の周期的なアナログ式の走査信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４を発生させる。これらの走査信号Ｓ１〜Ｓ４の振幅高さは、スケール１に対する走査ヘッドの位置に、特に走査間隔Ｄに依存する。位置測定装置の機能能力に関しては、振幅高さが一定の値を下回らないことが必要である。従って、スケール１に対して相対的な走査ヘッド２の組立てを行なう際には、振幅が十分な高さを備えるようにスケール１に対する位置を調節することが特に重要である。
【００１４】
本発明によれば、走査信号Ｓ１〜Ｓ４の振幅高さは、コントロール装置１０でもって監視され、このコントロール装置は、走査信号Ｓ１〜Ｓ４の振幅高さを設定し、かつ、これらの走査信号に依存した振幅信号Ａを発生させるための検出器手段１１、所定の基準信号Ｆとの振幅信号Ａの比較によって偏差信号Ｂを形成するための手段１２、偏差信号Ｂに種々に重み付けをするための評価装置１４、並びに重み付けをされた偏差信号ＢＧに依存して警告を行なうための警告手段１３を備える。
【００１５】
検出器手段１１は図２に図示されており、この検出器手段は、一方で走査信号Ｓ１〜Ｓ４が供給され、他方で制御入力を介して切替え信号Ｕ１，Ｕ２が供給されるマルチプレクサ１１１から成る。切替え信号Ｕ１，Ｕ２は、２つのコンパレータ１１２，１１３を有するコンパレータ回路によって走査信号Ｓ１〜Ｓ４から発生させられる。その際、マルチプレクサ１１１は、走査信号Ｓ１〜Ｓ４からそれぞれ最大の振幅を有する走査信号を選出し、これらの選出された走査信号Ｓ１〜Ｓ４を、振幅信号Ａである包絡線へと合成する。振幅信号Ａは、直接走査信号Ｓ１〜Ｓ４の瞬間の振幅高さに比例する。これに関する信号は、図３に図示されている。
【００１６】
振幅信号Ａを発生させるための選択的な可能性は、この振幅信号をＡ＝Ｓ１2 ＋Ｓ２2 による計算によって形成する点にもある。しかしながらこの方法の場合には、計算機が必要であり、その際、最初に述べた方法は、計算機がなくても済む。振幅信号Ａは例えば独国特許出願公開第４４  ２８  ６７３号明細書による公知の整流管回路によっても、並びに公知の最大値設定のための方法によっても、走査信号をクロスオーバーさせる際に、９０°だけこの走査信号に対して位相をずらされた走査信号の瞬間値が振幅信号Ａとして引き取られることによって、発生可能である。
【００１７】
振幅信号Ａは、偏差信号Ｂを形成するための手段１２に供給される。これに対し、手段１２は振幅信号Ａを所定の基準値Ｆと比較する。図１に図示されているように、基準信号Ｆは、特に装置４によって位置測定装置の供給電圧Ｖから導出される。
【００１８】
偏差信号Ｂは、評価装置１４において、その瞬間の値に依存して種々に重み付けをされ、その際、重み付けをされた偏差信号ＢＧとして初めて警告手段１３に供給される。偏差信号Ｂの重み付けは、偏差信号Ｂが小さい場合に、即ち、振幅信号Ａが僅かにしか基準信号Ｆもしくは基準値から逸脱しない場合に、この偏差信号Ｂが警告手段１３に、このことが偏差信号Ｂが大きい場合に行なわれるよりも小さく重み付けをされて供給されるように行なわれる。即ち、評価装置１４及び警告手段１３は、偏差信号Ｂが、警告手段１３における値が小さい場合に、このことが偏差信号Ｂが大きい場合に行なわれるよりも小さく重み付けをされて表示されるように配慮する。即ち、評価装置１４は、偏差信号Ｂにおける変化に対する警告手段１３の反応感度が相違するように配慮する。反応感度は、偏差信号Ｂが小さい場合に、偏差信号Ｂが大きい場合よりも小さい。従って、偏差を表現するためのスケールは振幅信号Ａに依存する。
【００１９】
偏差信号Ｂを形成するための手段１２、評価装置１４及び警告手段１３の第１の例は、図４に図示されている。この回路は、少なくとも１つの、第１のコンパレータ１２１、従属したダイオード１４１並びに従属した警告手段としての光源１３から成る。差動増幅器の形をした第１のコンパレータ１２１は、基準信号Ｆと振幅信号Ａとの間の差をＢ＝Ｆ−Ａとして形成する。このようにして形成されたこの差信号は、値に依存して重み付けをするためにダイオード１４１に供給される偏差信号Ｂである。ダイオード１４１は、Ｂが正である場合にのみ伝導するようになり、Ｂにダイオード特性曲線に応じて重み付けをする。このようにして発生させられた重み付けをされた偏差信号ＢＧは、図５による信号線図の左側の支線を、基準信号Ｆを起点として形成する。図５からは、基準信号Ｆからの振幅信号Ａの１０％〜２５％の偏差に至るまでは、小さな重み付けが行なわれ、偏差信号Ｂが大きい場合は大きな重み付けが行なわれる。重み付けに応じて、電源５を介して制御される光源１３の光度が変化する。図５には、重み付けをされた、光源１３を経る電流ＩLED に比例する偏差信号Ｂが、振幅信号Ａに依存して図示されている。即ち、第１のコンパレータ１２１は、振幅信号Ａが基準信号Ｆよりも小さいかどうかを確定するために使用される。
【００２０】
付加的に、振幅信号Ａが基準信号Ｆよりも大きいかどうかを確定することは有利である。これに対して、偏差信号Ｂ＝Ａ−Ｆを形成する第２の増幅器１２２が使用される。従属したダイオード１４２は、Ｂが正である場合にのみ伝導するようになり、Ｂに伝導特性に応じて重み付けをする。このようにして発生させられた重み付けをされた偏差信号ＢＧは、図５による信号線図の右側の支線を、基準信号Ｆを起点にして形成する。
【００２１】
基準信号Ｆの領域Ｂ１内の偏差信号Ｂの小さな重み付けは、この領域Ｂ１内での基準信号Ｆからの偏差が、利用者に、残りの領域Ｂ２内での偏差よりも大きい程度では示されないという利点を有する。基準値Ｆの領域Ｂ１内での振幅信号Ａにおける変動は、警告の変化を、全く生じさせないか、もしくは僅かにしか生じさせない。重み付けは、倍率との偏差信号Ｂの掛算と比較可能である。この倍率は、領域Ｂ１においては、領域Ｂ２におけるよりも小さい（図５及び７）。倍率は、領域Ｂ１内ではゼロとすることも、又は、領域Ｂ１内ではゼロから所定の値に上昇させ、その際領域Ｂ２内では一定のままとすることも、又は、領域Ｂ１内では一定の小さな値を、また領域Ｂ２内では一定の大きな値を備えることもできる。警告の変化は、従って指数関数による偏差信号の重み付けは、特に有利である。
【００２２】
基準信号Ｆは、例えば０．５ボルトの値を有し、その際、領域Ｂ１は、基準信号Ｆの±２０％、即ち±０．１ボルトであり、従って、Ｂ１とＢ２との間の境界は、約０．５±０．１ボルトである。領域Ｂ１内で倍率が２０であり、領域Ｂ２内で倍率が２００であると仮定すれば、領域Ｂ１内での０．０５ボルトだけの振幅信号Ａの変化は、１ボルトだけの、もしくは概して１ユニットだけの重み付けをされた偏差信号ＢＧの変化を、従って警告の変化を生じさせる。これに対して、領域Ｂ２内での０．０５ボルトだけの振幅信号Ａの変化は、１０ボルトだけの、もしくは概して１０ユニットだけの重み付けされた偏差信号ＢＧの変化を、従って警告の変化を生じさせる。従って、利用者は、領域Ｂ２内での走査ヘッド２の取付けの際に、領域Ｂ１と比べて振幅信号Ａの傾向に関して増幅された警告を受け取る。これは、取付けを簡単にする。何故なら、領域Ｂ１内では、振幅の変化が、位置測定装置の機能能力に対する負の影響を何ら有さないからである。この領域Ｂ１内での警告の激しい変化は、利用者を混乱させ、取付けが不正であると思わせる。位置測定装置の最適な取付け状態、従って機能状態を得るためには、領域Ｂ１においても振幅信号Ａの傾向が利用者に対する警告として使用可能にされる場合が有利である。しかしながら、基準値Ｆの周りの非常に小さな領域に関する倍率は、一定にゼロとすることもできる。
【００２３】
本発明を簡単に説明するため、前述の数値例においては、境界が領域Ｂ１と領域Ｂ２との間に仮定される。当然、倍率を連続的に変化させることは特に有利である。
【００２４】
警告は、図示された例では、走査ヘッド２に取り付けられている発光ダイオード１３の光度である。しかしながら、他の警告手段も使用可能である。
【００２５】
図６及び７を基にして、本発明の別の実施例を説明する。偏差信号Ｂを形成するための手段は、更にまた差動増幅器１２３である。この差動増幅器に、２つのダイオード１４１，１４２の平行回路が従属しており、これらのダイオードは、偏差信号Ｂの符号及び値に依存して、図７に図示された重み付けをされた偏差信号ＢＧを発生させる。この重み付けをされた偏差信号ＢＧに比例して、異なった色の２つの発光ダイオード１３．１，１３．２の平行回路の形をした発光ダイオードユニットは、電源６により電流ＩLED でもって制御される。
【００２６】
ダイオード１４１，１４２の代わりに、ダイオードのように指数的に推移する伝導特性を有する他の電気部品も、特にトランジスタも、使用可能である。
【００２７】
本発明は、長さ測定装置並びに位置測定装置において使用可能である。その際、走査信号を発生させるための走査要素は、光電要素、即ち、磁場感受性の容量式並びに誘導式の要素とすることができる。
【００２８】
本発明による装置によって、走査ヘッド２が僅かな信号周期内でゆっくりと測定方向Ｘに移動させられる場合に、９０°だけ互いに位相をずらされた走査信号Ｓ１〜Ｓ４の間のオフセット及び振幅差のような信号の不正も警告手段１３において識別することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明により、機能状態に関する良好な情報伝達を許容する警告を発生可能にする、位置測定装置の少なくとも１つの走査信号の振幅高さをコントロールするためのコントロール装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコントロール装置を有する位置測定装置の概略的なブロック回路図を示す。
【図２】振幅信号を形成するための回路図を示す。
【図３】図２に対する信号線図を示す。
【図４】評価装置の第１の実施例を示す。
【図５】図４に対する信号線図を示す。
【図６】評価装置の第２の実施例を示す。
【図７】図６に対する信号線図を示す。
【符号の説明】
１                    スケール
２                    走査ヘッド
３                    目盛り
３．１                反射領域
３．２                非反射領域
４                    装置
５                    電源
６                    電源
１０                  コントロール装置
１１                  検出器手段
１２                  偏差信号Ｂを形成するための手段
１３                  警告手段（光源）
１３．１，１３．２    発光ダイオード
１４                  評価装置
１１１                マルチプレクサ
１１２，１１３        コンパレータ
１２１                コンパレータ
１２２                増幅器
１２３                差動増幅器
１４１                ダイオード
１４２                ダイオード
Ａ                    振幅信号
Ｂ                    偏差信号
Ｂ１，Ｂ２            領域
ＢＧ                  重み付けをされた偏差信号
Ｄ                    走査間隔
Ｆ                    基準信号
ＩLED                 光源１３を経る電流
Ｓ１〜Ｓ４            走査信号
Ｕ１，Ｕ２            切替え信号
Ｖ                    供給電圧
Ｘ                    測定方向
【図１】
0004235430.tif 000002
【図２】
0004235430.tif 000003
【図３】
0004235430.tif 000004
【図４】
0004235430.tif 000005
【図５】
0004235430.tif 000006
【図６】
0004235430.tif 000007
【図７】
0004235430.tif 000008