(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査面を規定する複数の走査要素（１４）と、これらの走査要素（１４）に対して相対運動し、かつ、測定部面を規定する測定部（１２）とによって、位置に依存する出力信号（Ａ，Ｂ）を生成する位置測定装置において、
この位置測定装置が、以下の要素を有し、
ａ）出力信号（Ａ，Ｂ）を一定の信号振幅に制御し、かつ、所定の調節量に調節するために、この制御装置（１９）によって絶え間なく必要な調節量（Ｓ）が算出される制御装置ｂ）調節量をシリアル伝送に適したデジタル信号に変換する１つの変換装置（１６）
かつ、
位置測定装置（１０）は、誘導的な位置測定装置として構成されていて、この位置測定装置（１０）は、走査面内に多数の送信コイルと受信コイル（１４，１８）を有し、出力信号（Ａ，Ｂ）を一定の信号振幅に制御する制御装置（１９）が、調節量として、この送信コイル（１８）の通電量を変化させ、
表示装置（２１）が、電子機器（２０）の側面上に配置されていて、この表示装置（２１）は、伝送されたデジタル信号を表示するために使用される位置測定装置。
【請求項２】
調節量値をデジタル信号に変換する場合に、このデジタル値は走査面と測定部面との間の走査距離（Ｄ）に相当するように、変換装置（１６）が構成されている請求項１に記載の位置測定装置。
【請求項３】
位置測定装置は、走査面と測定部面との間の距離を規定する走査距離を調節する調節要素（１３）をさらに有する請求項２に記載の位置測定装置。
【請求項４】
デジタル信号を同期式のシリアルインターフェースとして構成されている１つの順次電子機器（２０）に伝送する１つの伝送装置（１６）が、変換装置（１５）に後続配置されている請求項１に記載の位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、位置測定装置及び位置測定装置を作動させる方法に関する。
【０００１】
公知の位置測定装置は、一般に測定部面内にある測定部、及びこの測定部に対して相対運動する走査ユニットを有する。この走査ユニット側では、走査部材が走査面内に配置されている。位置に依存した複数の出力信号が、これらの走査要素によって−物理的な走査原理にしたがって−生成される。測定部面と走査面との間の距離は、以下で走査距離として示す。説明したこれらの測定部面つまりこの測定部とこの測定ユニットとの間の相対運動は、ここでは直線的でも回転的でもよい。
【０００２】
数値制御式の工作機械で使用されるような、例えば、公知の光電式の又は誘導的で増分式の位置測定装置が、このような位置測定装置の事例として開示されている。光電式の位置測定システムでは、一般に相違する複数の光電式の構成要素が走査面内に配置されている。これらの構成要素は、相違する複数の変調した出力信号を生成するために使用される；そのため、光源も、適切な光検出器と同様に使用される。誘導的な位置測定装置の場合では、例えば扁平な複数の送信コイル及び受信コイル又は送信コイル若しくは受信コイルが、走査面内に配置されている。誘導的な位置測定装置に関しては、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第 197 51 853 号明細書に開示されている。
【０００３】
取付け時に可能な限り精確に調節される必要のあるその都度の走査距離が、このような位置測定装置で重要な値を表す。このことは、測定動作中に生成される出力信号の十分に大きい信号の振幅を保証するために必要である。取付け時の走査距離の可能な限り精確な調節は、特にシステムが製造者側で既に完全に取付けられるのではなくて、購入者側で初めてそのシステムによって取付けられるシステムで必要である。一般に、これらの位置測定装置は、直線的なシステムの場合は開いた測定装置(offene Messsysteme)と呼ばれ、回転的なシステムの場合は組込み式の回転エンコーダ(Einbau-Drehgebern) と呼ばれる。
【０００４】
既に、多数の機械的な調節補助部材が、可能な限り最適な走査距離に調節するために提唱されている。これらの各種の調節補助部材の欠点は、これらの補助部材がそれぞれ位置測定装置の特定の構造に対してしか適さず、それ故に汎用的に使用できない点にある。
【０００５】
適切な走査距離のほかに、最適な作動状態に関するその他の値が、位置測定装置の動作中に重要である；これらの値も、作動開始時に可能な限り最適にする必要がある。
【０００６】
本発明の課題は、位置測定装置の最適な作動状態を精確に調節可能な、この位置測定装置を作動させる可能な限り汎用的に使用可能な方法及び適切な位置測定装置を提供することにある。
【０００７】
この課題は、請求項１の特徴に記載の位置測定装置によって解決される。
【０００８】
本発明の方法と本発明の位置測定装置の好適な実施形は、それぞれの従属請求項中に記載されている解決手段から実現される。
【０００９】
本発明の方法及び本発明の位置測定装置は、従来の解決手段と比較して多くの有利な効果を奏する。
【００１０】
すなわち、本発明の方法は、その都度の位置測定装置の特別な機械構造に関連するのではなくて、これらの位置測定装置のいろいろな種類で汎用的に使用可能である。
【００１１】
例えば調節された走査距離の再検査が視覚的に不可能な取付け状態(Anbauverhaeltnissen) の場合に、実際に調節された走査距離に関する信頼性の高い情報が、本発明の方法によって使用者に提供される。このとき、その使用者は、製造者が予め設定した走査距離を複数の適切な調節要素によって限定的に調節するだけで済む。
【００１２】
出力信号を一定の信号振幅に制御する制御装置がそれぞれの位置測定装置内に既に設けられている場合、本発明の方法は特に有益であることが分かる。このとき、取付け時のその都度の実際の走査距離を表示するためには、この制御装置によって絶え間なく決定される調節量値が、再処理されるだけで済む。
【００１３】
さらに、本発明の方法は、直線的な位置測定装置と回転的な位置測定装置の双方に使用可能である。同様に、この本発明の方法は、位置測定装置とむすびついて実現され得る。これらの位置測定装置は、いろいろな物理的な走査原理に基づく。同様に、いろいろな位置測定装置を本発明にしたがって構成することが明らかに可能である。
【００１４】
さらに、その他の点では、走査距離のほかに、位置測定装置の全ての機能状態を本発明にしたがって最適にすることができる。
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態のその他の有利な効果及び詳細を添付した図に基づいて説明する。この図は、本発明にしたがって構成された位置測定装置の概略的なブロック図である。
【００１６】
位置測定装置は、図中には符号１０で示されている。複数の要素だけがこの図によって概略的に示されている。これらの要素の機能が、本発明を説明するために重要である。誘導的で回転的な位置測定装置１０を図示された実施の形態に基づいて説明する；しかし、明らかに、本発明は、直線的な位置測定装置と関連させてその他の物理的な走査原理に基づく位置測定装置において同様に使用することもできる。
【００１７】
記された実施の形態の位置測定装置１０は、向き合った２つの回転部材の相対位置を測定するために、例えば−図示しなかった−モータの１本の回転軸６０の位置を測定するために使用される。
【００１８】
位置測定装置１０は、測定部１２を有する。この測定部１２は、部材担持体１１上に配置されている。また、この部材担持体１１は、回転軸６０に連結されていて、かつ軸線５０の周りを回転可能である。測定部面が、空間内のこの回転する測定部１２の位置によって特定される。走査ユニット１７が、この測定部１２又はこの測定部面に対する走査距離Ｄで固定して配置されている。この走査ユニット１７は、１つの又は多数の励磁要素１８及び走査要素１４等を有する。これらの励磁要素１８及び走査要素１４等は、回転する測定部１２の走査時に位置に依存する出力信号Ａ，Ｂを生成する。この場合、90°だけ位相のずれた一対の増分信号が、出力信号Ａ，Ｂとして生成される。これらの出力信号Ａ，Ｂは、順次電子機器によって再処理される。この順次電子機器２０とは、例えば、工作機械の数値制御部である。
【００１９】
図１中には、位置測定装置１０によって生成された信号Ａ，Ｂを順次電子機器２０に伝送することに関連して、同期式のシリアル伝送の可能性が、１つの適切なインターフェース、並びに１本のデータバス３０．２と１本のクロックバス３０．１の形態の２本の信号伝送線によって示されている。しかし、その一方で、基本的には、位置測定装置１０の生成されたアナログ式の出力信号Ａ，Ｂを順次電子機器２０に伝送することは、パラレルにも実現できる。同様に、明らかに、非同期式のデータ伝送等も、この位置測定装置１０とこの順次電子機器２０との間に使用され得る。
【００２０】
本発明の位置測定装置１０のこの実施形では、使用される測定部１２は、異なる導電率の複数の部分領域から成る周期的な連続体から構成される。図中に同様に概略的にだけ示された励磁要素１８は、扁平な励磁コイルとして形成されている。走査要素１４は、扁平なセンサコイルとして形成されている。
【００２１】
ここで、このような誘導的な位置測定装置１０の測定部１２と走査ユニット１７の具体的な構成に関しては、本出願人のドイツ連邦共和国特許出願公開第 197 51 853 号明細書を補充的に参照されたい。しかしながら、本発明は、基本的に既に示したように、そこで開示した誘導的な位置測定装置の実施形にもこの物理的な走査原理にも限定されていない。すなわち、例えば光学的な又は光電的な位置測定装置も、本発明の範囲内で使用され得る。このとき、測定部１２は、例えば異なる反射性の複数の部分領域を有する通常の照明測定部として形成され、光源が励磁要素の機能を果たし、公知のオプトエレクトロニクス式の検出要素が走査要素として設ける必要がある。
【００２２】
さらに、本発明の位置測定装置１０は、走査距離Ｄを調節する１つの又は多数の調節要素を有する。図中には、これらの調節要素のうちの１つが符号１３で概略的に示されている。対応する調節要素１３は、多様な形態で構成され得る；これに関しては、例えば本出願人のドイツ連邦共和国特許出願第 198 36 003 号明細書を参照されたい。この出願は、１つの適切な調節変形つまり調節に適した１つの位置決め手段を開示する。
【００２３】
さらに、１つの制御装置１４が、本発明の位置測定装置１０の側面に配置されている。走査要素１４の出力信号Ａ，Ｂが、この制御装置１４に入力される。さらに、この位置測定装置は、変換装置１５と伝送装置１６を有する。この伝送装置１６は、既に述べたように同期式のシリアルインターフェイスとして構成されている。位置測定装置１０と順次電子機器２０との間のデータ転送は、伝送装置１６とデータバス３０．２とクロックバス３０．１を経由して実行される。これらの個々の要素を機能させるには、以下の説明を参照されたい。
【００２４】
ここで、適切な伝送装置つまり適切なシリアルインターフェースに関しては、例えば出願人によって商標ＥｎＤＡＴで販売されたインターフェースを解析するか、さもなくばヨーロッパ特許第 0 660 209号明細書を参照されたい。
【００２５】
以下に、本発明の方法を図中の概略的な表示に基づいて詳しく説明する。符号１４で示された制御装置は、出力信号Ａ，Ｂの信号振幅を一定の信号振幅に制御する。アナログ式のサイン状の又はコサイン状の出力信号Ａ，Ｂの一定な信号振幅は、特に誤った測定を阻止する再処理時に必要である；これらの出力信号Ａ，Ｂの信号振幅が一定でない場合は、例えば出力信号Ａ，Ｂのさらなる信号の分割又は信号の補間時に、起こりうる誤差が位置測定中に発生する。しかしながら、様々な要因が、このような位置測定装置において測定動作中に振動振幅を変動させる。すなわち、例えば磁気的な又は誘導的な位置測定装置においては、走査距離Ｄが場合によっては変化したときに、信号振幅に望まない変動をもたらす；一方、光学的な位置測定装置では、測定部材の汚れが望まない信号振幅の減衰をもたらす。
【００２６】
出力信号Ａ，Ｂを一定な信号振幅に制御する制御装置１４は、基本的には各種の位置測定装置に対して公知である。一般に、その都度の信号振幅が、対応する制御装置１４内で実際値として算出され、１つのプリセットされた信号の目標値と比較される。そして、１つの調節量値が、その比較に基づいて決定される。この調節量値は、信号振幅の実際値を振幅の目標値に反復的に合わせるために必要である。これに関連した制御装置は公知である。これらの制御装置では、値Ｒ2 ＝Ａ2 ＋Ｂ2 が、適切な回路によって位置測定装置１０の位相のずれた２つの信号Ａ＝Ａ0 * sin xt，Ｂ＝Ｂ0 * cos xtから生成される。この値Ｒ2 は、信号振幅の実際の目安として、ひいては制御用の実際値として使用される。
【００２７】
位置測定装置１０の走査原理にしたがって、相違する調節量が、制御装置１４によって出力されて、信号振幅を制御する。誘導的な位置測定装置１０の場合では、送信コイルの通電量が、この制御装置１４からの調節量Ｓとして適切に変化し得る。このことは、制御装置１４と励磁要素１８つまり送信コイルとの間の関係を通じて図中に具体的に説明されている。その代わりに、走査ユニットによって生成されるアナログ式の出力信号Ａ，Ｂを増幅する増幅要素の増幅量を調節量として変化させることも可能である。これと同様に、光学的な位置測定装置では、光度が、調節量Ｓとして光源、すなわち光源電流に対応して変えられる。
【００２８】
本発明では、出力信号Ａ，Ｂを一定の信号振幅に制御するために必要になる調節量Ｓが、さらに走査距離Ｄを調節するためにも利用される。この場合、この目的に対する調節量Ｓの付加的な利用は、調節量値のその都度の値が実際の走査距離Ｄに対する直接的な目安を示すという認識に基づいている。この走査距離Ｄと調節量値とは、所定の範囲内では互いに比例する。すなわち、走査距離Ｄが大きく、かつ、信号振幅が比較的小さい場合は、調節量Ｓのより大きい値が発生する。この値は、制御部側で一定な信号振幅に再制御するために必要である。それとは反対に走査距離Ｄがより小さい場合は、信号振幅を制御するために必要なそれに応じたより小さい調節量値が発生する。
【００２９】
さらに、調節量値Ｓは、位置測定装置の実際の機能状態に対する一般的な目安としても利用され得る。
【００３０】
それ故に、制御に対して必要な調節量値は、本発明により、絶え間なく検出されて、シリアル伝送に適したデジタル信号に変えられるつまり変換される。この目的のために、本発明の位置測定装置１０の調節量Ｓが、制御装置１４によって概略的に示された変換装置１５にも入力される。
【００３１】
さらに、既に上述した伝送装置１６は、変換装置１５に付設されている。この伝送装置１６は、例えば公知の同期式のシリアルインターフェースとして構成されている。このとき、適切に評価された調節量値が、この伝送装置１６とデータバス３０．２を経由して後続配置された順次電子機器２０等に最終的に伝送される。ここでは、その調節量値は、規定された伝送プロトコル内で伝送される。この場合、その都度の調節量値が、予め設定されたビット幅で順次電子機器２０に入力される。双方向に動作可能なデータバス３０．２に加えて、この実施の形態では、伝送装置１６と順次電子機器２０との間のデータ転送を同期させる１本のクロックバス３０．１がさらに配置されている。
【００３２】
この場合、説明した様式の調節量値を順次電子機器２０に伝送することは、本発明では重要でない。すなわち、別の伝送変形例も、本発明の範囲内で非常に良好に実現可能である。例えば、非同期式のシリアルデータ伝送等の範囲内で実現可能である。
【００３３】
さらに、算出された調節量値を位置測定装置１０の側面上で例えば実際の走査距離Ｄに相当する１つの値にすぐに変換すること、次いでこの値をデジタル信号として伝送することが考えられる。
【００３４】
例えば通常のディスプレイとして構成されている表示装置２１等が、順次電子機器２０、例えば工作機械の数値制御部の側面上に設けられている。この場合、伝送されたばかりの調節量値も、いろいろなその他の情報のほかにこの表示装置２１上に表示される。本発明の位置測定装置を取付けるため、適切な利用面が、例えば表示装置２１によって使用者に提供され得る。調節量値や走査距離Ｄに関する情報等も、この利用面上で視覚表示される。
【００３５】
次いで、その都度の使用者は、表示された調節量値に基づいて調節要素１３を使用することによって位置測定装置１０の取付け時に走査距離Ｄを特定して調節する。好ましくは、理想的な走査距離Ｄに関する所定の基準が、位置測定装置のその都度の製造者によってその使用者に予め知らされる。特に、この場合、例えば、所定の取付け許容範囲が、走査距離Ｄの値に対してプリセットすることができる。取付けは、この許容範囲内でする必要がある。システム全体が、実際の測定動作中にこの許容誤差を越えた時に突然停止することが絶対にないように、プリセットされた取付け許容誤差の限界値が、その都度作動可能範囲の限界から明らかに外れて選択されることが好ましいと確認されている。すなわち、例えば、作動可能範囲がＤ＝[0.2mm;0.8mm] の場合、Ｄ＝[0.45mm;0.55mm] の取付け許容範囲をプリセットすることが考えられる。
【００３６】
使用者を支援する伝送された調節量値が、いろいろな方式で表示装置２１上に表示されるか若しくは視覚表示されるか又はそれ以外の様式で知らされる。すなわち、調節量値を文字数字併用方式の値として直接的に表示することが可能である。さらに、調節量値を実際の走査距離に直接対応する値に変換することもできる。最終的には、調節量値をグラフ形式で、例えば適切な棒グラフ表示等で表示することも可能である。このとき、取付け許容範囲が、その調節量値の表示に応じてその位置測定装置の製造者によってプリセットされる必要が必ずある。
【００３７】
さらに、既に述べたように、表示された調節量値が、位置測定装置の機能状態に対する一般的な目安として評価され得る。
【００３８】
以上により、一連の実施の可能性が、本発明の範囲内で存在する。これらの実施の可能性は、要求に応じて実現され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にしたがって構成された位置測定装置の概略的なブロック図である。
【符号の説明】
１０    位置測定装置
１１    部材担持体
１２    測定部
１３    調節要素
１４    走査要素
１５    変換装置
１６    伝送装置
１７    走査ユニット
１８    励磁要素
２０    順次電子機器
２１    表示装置
３０．１    クロックバス
３０．２    データバス
Ａ    出力信号
Ｂ    出力信号
Ｓ    調節量（値）
Ｄ    走査距離
５０    軸線
６０    回転軸
【図１】
0004889855.tif 000002