JP2009020112A - 信号を位置測定装置から評価ユニットに伝送するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
警報信号を伝送するために、追加の信号伝送線を必要とせず、さらに、警報状態において、位置信号のおよび基準パルスの伝送を可能にすることである。
【解決手段】
実質的に矩形の位置信号Ｐ１、Ｐ２と、基準パルスＲＩと、エラー状態を知らせる警報信号ＷＲＮとから、機械の互いに移動可能な２つの部分の相対位置を決定するための位置測定装置１から評価ユニット４に伝送するための方法および装置であって、基準パルスＲＩが位置信号Ｐ１、Ｐ２に結合され、エラーのない状態で、各期間で有効なおよび無効な状態の組み合わせが生じる方法および装置において、エラー状態を知らせる警報信号ＷＲＮは、位置信号Ｐ１、Ｐ２および基準パルスＲＩの、エラーのない状態で無効な状態の組み合わせの間に伝送される。
【選択図】図２

Description

本発明は、位置信号と、基準パルスと、エラー状態を知らせる警報信号とを位置測定装置から評価ユニットに伝送するための請求項１と９の上位概念による方法および装置に関する。

位置測定装置は、互いに移動可能な２つの物体の、例えば工作機械の互いに移動可能な２つの機械部分の相対位置を決定するために使用される。このために、例えば測定棒状部（スケール部）の形態の測定体は２つの物体の一方に接続され、また走査ユニットは２つの物体の他方に接続され、この結果、測定棒状部（スケール部）を走査することによって、測定棒状部（スケール部）に沿って２つの物体の移動範囲を互いに決定できる。この場合、走査ユニットと測定棒状部（スケール部）との相対移動中に、位置測定装置の測定値センサを使用して測定棒状部（スケール部）を走査することにより、例えばそれを光学的に走査することにより、位置測定装置によって位置信号が発生される。一方では走査ユニットが、他方では測定棒状部（スケール部）が、互いに移動可能な２つの物体のいずれかに配置されることにより、コード追跡によって形成された測定棒状部（スケール部）を使用した場合には絶対位置の形態で、または周期増分測定棒状部（スケール部）を使用した場合には相対位置変化の形態で、他方の物体に対する一方の物体のそれぞれの位置を検出できる。この場合、光学的、磁気的、誘導的または容量的な走査ユニットを使用することにより、種々の方法によって位置信号を発生させることができる。

位置を測定するための増分位置測定装置を使用した場合、走査ユニットを使用して周期測定棒状部（スケール部）を走査することにより、出力側において、互いに位相オフセットされた少なくとも２つの周期アナログ位置信号が発生し、これらの周期アナログ位置信号が、測定棒状部（スケール部）と走査ユニットとの相対位置を決定するために、例えば工作機械の数値制御からなる評価ユニットで評価される。

位置測定装置から発生された増分位置信号は、２つまたは４つの信号伝送線を介した伝送方法に従って、後配置された評価ユニットに並列に伝送される。位置測定装置は、増分位置信号の場合、パルス伝送における測定棒状部（スケール部）と走査ユニットとの相対移動において、９０°だけ位相オフセットされた２つの位置信号を供給する。差動伝送の場合、９０°だけ位相オフセットされた２つの位置信号の各々に対してさらに反転された位置信号が、位置測定装置から評価ユニットに伝送される。

位置信号と、必要に応じて反転された位置信号とに加えて、基準パルスが位置測定装置から評価ユニットに伝送され、これにより、測定棒状部（スケール部）の基準マークから導出された基準パルス信号と位置信号との結合が行われる。パルス伝送では、基準パルスは別の信号伝送線を介して評価ユニットに伝送され、そのことが継続して行われ、一方、差動伝送では、２つの別の信号伝送線が設けられており、これらの２つの別の信号伝送線を介して、基準パルスと反転基準パルスとが伝送される。

例えば、許容信号の振幅が下回った場合、あるいは安全な動作を危険にする他の事故が発生し、この事故が、位置測定装置に接続されるかまたは位置測定装置に組み込まれた、警報信号を出力する監視ユニットによって検出された場合、増分位置信号と基準パルスとに加えて、警報信号を位置測定装置から評価ユニットに出力できる。警報信号を位置測定装置から評価ユニットに伝送するために、位置測定装置の追加の出力を介してまた追加の警報信号伝送線を介して、パルス信号が評価ユニットに伝送され、前記パルス信号は、高論理レベルと低論理レベルとを有する矩形警報信号の伝送において、例えば通常状態において、高レベルにあり、警報状態中は、低レベルに対応する。

この警報信号伝送方法の欠点は、位置測定装置と、後配置された評価ユニットとの間に必要な信号伝送線の数をできるだけ少なくする要件に矛盾する専用の警報信号伝送線が必要となることである。不要なケーブル敷設費用を回避することに加えて、必要に応じて所望の追加信号を伝送することにおいて、信号伝送線の従来の通常の数との適合性をできるだけ保証すべきである。

その代わりに、警報信号を出力するために、位置測定装置の全ての出力を抵抗が大きくなるように切り換えることができ、この結果、警報状態において、差動信号の代わりに、評価ユニットの連続的な電子ノイズをエラー状態として検出する同一レベルの信号のみが印加される。この警報信号伝送方法は、警報信号が専用の警報信号伝送線を必要としないという利点と、さらに、この場合、評価ユニットの連続的な電子ノイズにおいて、警報状態に対応する低レベルが残留しているので、警報信号伝送線の導線破損を検出することもできるという利点を有する。この警報信号伝送方法の重大な欠点は、警報状態において、全ての信号の伝送が中断されており、位置測定装置が設けられた機械を即座に停止させなければならないことである。

本発明の課題は、警報信号を伝送するために、追加の信号伝送線を必要とせず、さらに、警報状態において、位置信号のおよび基準パルスの伝送を可能にする冒頭に述べた種類の方法および装置を提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する方法と、請求項９の特徴を有する装置とによって解決される。

本発明による解決方法は、警報信号を位置測定装置から評価ユニットに伝送するために、追加の信号伝送線を必要とせず、それに関連して、必要な信号結合のための費用をできるだけ少なくし、かつ信号伝送線の通常の数との適合性を保証する要件に対応する。さらに、本発明による方法および本発明による装置は、警報状態において、増分位置信号および基準パルスをさらに伝送でき、この結果、警報状態が発生した場合に、位置測定装置が設けられた機械を即座に停止させる必要がないことを保証する。

本発明による解決方法は、パルス伝送においてまたは差動伝送において、位置信号および基準パルスを伝送するための既存の信号伝送線、好ましくは基準パルスの信号伝送線を使用しつつ、警報信号を用い、一方、基準パルスと、警報状態を知らせる警報信号との区別のために、通常動作で、位置信号および基準パルスの、基準パルスを出力するために無効な状態の組み合わせが用いられるという考えに基づく。

好ましくは、位置測定装置の測定棒状部（スケール部）の増分部分の走査信号から、位相オフセットされた本質的に矩形の少なくとも２つの増分位置信号Ｐ１、Ｐ２が発生され、測定棒状部（スケール部）の基準マークから、アナログ基準パルス信号が導出され、また基本基準矩形パルスＲＩ’が形成され、この基本基準矩形パルスは、以下の条件式に従って、
[RI’ = High] UND [[P1 ODER P2] = High]
基準パルスＲＩに対して有効な状態の組み合わせに関する位置信号Ｐ１とＰ２に結合される。エラー状態を検出した場合、基本警報信号ＷＲＮ’が発生され、この基本警報信号は、位置信号Ｐ１とＰ２に結合され、また無効な状態の組み合わせを示している以下の条件式に従って、
[WRN’ = High] UND [P1 = P2 = Low]
警報信号ＷＲＮとして出力される。

パルス伝送においても、また差動伝送においても、警報信号の出力が可能であり、この場合、パルス伝送においては、位相オフセットされた２つの位置信号と、エラーのない通常動作で周期的に生じる有効な状態の組み合わせに、位相オフセットされた位置信号と共に結合された基準パルスとが位置測定装置から評価ユニットに伝送され、一方、差動伝送においては、９０°だけ位相オフセットされたそれぞれ２つの第１の位置信号と、第１の位置信号に対して反転された２つの第２の位置信号と、エラーのない通常動作で周期的に生じる有効な状態の組み合わせに、第１の位置信号と共に結合されたそれぞれ１つの第１の基準パルスと、エラーのない通常動作で周期的に生じる有効な状態の組み合わせに、第２の位置信号と共に結合されたそれぞれ１つの第２の基準パルスとを有する少なくとも４つの増分位置信号が伝送される。

機械の低速走行、且つ、停止状態において、例えば、工作機械の軸が所定の位置に保持された場合、警報信号の伝送のために、通常動作で、位置信号の、基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせＰ１＝０とＰ２＝０が生じていないため、より長期にわたって、警報信号を位置測定装置から評価ユニットに伝送することはできないと思われるにもかかわらず、機械の低速走行においてまたは停止状態において、基準パルス（ＲＩ）を伝送するために無効な状態の組み合わせが生じた直後に経過した時間が算出され、そして所定の期間を超えて、エラー状態を知らせる警報信号が発生した場合に、アラーム信号が評価ユニットに伝送される。この場合、アラーム信号の伝送のために、基準パルスを伝送するために無効な状態の組み合わせが引き出されて、警報信号等のアラーム信号が伝送される。

位置信号および基準パルスを伝送することによって、評価ユニットが機械の低速走行または停止状態を検出するので、前記評価ユニットは、対応するプログラムの場合、機械の低速走行においてまたは停止状態において、警報信号の伝送をアラーム信号として評価し、このアラーム信号は、機械を停止させ、および／またはアラーム信号の対応する応答を必要とする。別個のアラームメッセージに関連するエラー状態の手動応答および／または除去後に、制御は再び通常状態に戻る。

本質的に矩形の位置信号と、基準パルスと、エラー状態を知らせる警報信号とを、機械の互いに移動可能な２つの部分の位置を決定するための位置測定装置から信号伝送線を介して評価ユニットに伝送するための装置であって、位置測定装置が、測定棒状部（スケール部）の増分部分の走査信号から、位相オフセットされた増分位置信号と、測定棒状部（スケール部）の基準マークからまた位置信号に発生された基準パルスとを出力する論理ユニットを備える装置は、論理ユニットが、位相オフセットされた増分位置信号Ｐ１、Ｐ２からまた測定棒状部（スケール部）の基準マークから基準パルスＲＩを発生させ、エラーのない状態で、各期間で有効なおよび基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせを生じさせ、また位置測定装置から評価ユニットへの信号伝送において、エラーのない状態で、位置信号Ｐ１、Ｐ２のおよび基準パルスＲＩの、基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせの間に、エラー状態を知らせる警報信号ＷＲＮを導入することと、評価ユニットがエラー検出ユニットを備え、このエラー検出ユニットが、エラーのない状態で、位置信号Ｐ１、Ｐ２のおよび基準パルスＲＩの、基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせの間に、信号伝送によって伝送された警報信号ＷＲＮをフィルタリングすることを特徴とする。

好ましくは、位置信号Ｐ１とＰ２のおよび基準パルスＲＩの無効な状態の組み合わせとして、条件式［ＲＩ＝Ｈｉｇｈ］ＵＮＤ［Ｐ１＝Ｐ２＝Ｌｏｗ］が適用される。その代わりに、基準パルスＲＩが、［Ｐ１＝Ｐ２＝Ｈｉｇｈ］である通常動作で伝送された場合、警報信号を伝送するために無効な状態の組み合わせ、例えば、組み合わせ［［Ｐ１＝Ｌｏｗ］ＯＤＥＲ［Ｐ２＝Ｌｏｗ］］として、位置信号Ｐ１とＰ２のおよび基準パルスＲＩの他の各状態の組み合わせを選択してもよい。

好ましい実施形態では、論理ユニットは、入力側において、
−測定棒状部（スケール部）の増分部分の走査信号から、位相オフセットされた増分位置信号Ｐ１、Ｐ２を発生させて論理ユニットに出力する位置信号発生ユニットに、
−測定棒状部（スケール部）の基準マークを検出し、また得られたアナログ基準パルス信号から、基本基準矩形パルスＲＩ’を形成して論理ユニットに出力する基準パルス発生ユニットに、
−エラー状態を検出した場合、基本警報信号ＷＲＮ’を発生させて論理ユニットに出力する監視ユニットに接続されており、
以下の条件式が、
[RI’ = High] UND [[P1 ODER P2] = High]
満たされた場合、位置信号Ｐ１とＰ２を基本基準パルスＲＩ’に結合して、基準パルスＲＩを出力し、
以下の条件式が、
[WRN’ = High] UND [P1 = P2 = Low]
満たされた場合、位置信号Ｐ１、Ｐ２を基本警報信号ＷＲＮ’に結合して、警報信号ＷＲＮを出力する。

論理ユニットは、基準パルスに対する位置信号と基本基準パルスとの結合から、有効な状態の組み合わせを決定しており、また前記結合は評価ユニットのプログラムに認識されているので、評価ユニットは、信号が発生した場合、無効な状態の組み合わせの間にエラー状態を検出し、また予めプログラムされた反応、例えば機械の即座の停止を生じさせることができる。

所定の信号の長さを超える警報信号の伝送において、機械が遅滞なく停止され、一方、所定の信号の長さよりも短い信号の長さを有する警報信号において、必要に応じて、それぞれの信号の長さに対応する、エラーの原因を知らせる指示に関連して、光学信号および／または音響信号が単に発生されることにより、情報を位置測定装置から評価ユニットに伝送するこの形態をさらに精製することができる。

出力側において、論理ユニットは、基準パルスドライバモジュールのまたは差動ドライバの入力に接続されている。

エラー検出ユニットは、入力側においては、位相オフセットされた増分位置信号、および基準パルス用の評価ユニットの信号受信機または差動信号受信機の出力に接続されており、出力側においては、信号出力ユニットに接続されている。

位置測定装置と評価ユニットとの間で位置信号および基準パルスのパルス伝送または差動伝送が意図されていることに応じて、位置測定装置と評価ユニットとの間には、位相オフセットされた２つの増分位置信号と、それに結合された基準パルスとを位置測定装置から評価ユニットに伝送できる少なくとも３つの信号伝送線が配置されているか、あるいは位相オフセットされた２つの増分位置信号と、これに対して反転された２つの増分位置信号と、位相オフセットされた増分位置信号に、またこれに対して反転された増分位置信号に結合されたそれぞれ１つの基準パルスとを位置測定装置から評価ユニットに伝送できる少なくとも６つの信号伝送線が配置されている。

警報信号の伝送のために、通常動作で、位置信号の、基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせＰ１＝０とＰ２＝０が生じていないにもかかわらず、機械の低速走行においても停止状態においても、警報信号を伝送できるようにするために、論理ユニットは、基準パルスを伝送するために無効な状態の組み合わせが生じることによって開始され、所定の期間後、信号をＡＮＤ（UND）回路の第１の入力に出力し、前記ＡＮＤ回路の第２の入力に警報信号を印加でき、そして２つの入力に信号が残留した場合、アラーム信号を評価ユニットに出力する時間ステップを含む。アラーム信号の伝送のために、基準パルスを伝送するために無効な状態の組み合わせが引き出されて、警報信号等のアラーム信号が伝送される。評価ユニットの側において、警報信号として伝送されたアラーム信号に応答することによって、必要に応じてエラー状態を除去した後に、制御は再び通常状態に戻る。

図面に示されている実施形態を参照して、本発明の基礎となる概念と本発明の別の特徴および別形態とについて説明する。

図１は、測定棒状部（スケール部）２と、これに対して移動可能な走査ユニット３とを含む位置測定装置１を有する位置測定システムのブロック回路図を示している。位置測定装置１から、位置信号Ｐ１、Ｐ２と、それに結合された基準パルスＲＩとが、発生され、前記位置信号および前記基準パルスが信号伝送線５１、５３、５５を介して評価ユニット４に伝送される。測定棒状部（スケール部）２および走査ユニット３は、例えば、相対位置を互いに決定する必要がある工作機械の互いに移動可能(可動)な部分に接続されており、一方、評価ユニット４は、例えば工作機械の数値制御からなるかまたはこれに組み込まれている。

互いに移動可能な部分の線形移動の、図１に示されている実施形態の代わりに、位置測定システムにおいて、互いに移動可能な部分の回転運動と共に、本発明による解決方法を用いることもできる。

例えば、ガラススケールの形態の測定棒状部（スケール部）２は、所定の部分期間を有する増分部分２１と基準マーク２２とを含む。測定棒状部（スケール部）２のおよび走査ユニット３の対応する形成部と共に、光学的、光電的、磁気的、誘導的または容量的な走査原理を用いて、位置信号Ｐ１、Ｐ２および基準パルスＲＩを発生させることができる。例えば、透過光法の光電測定原理を用いた場合、測定棒状部（スケール部）は、走査板がガラススケールに対して小さな間隔で割り当てられている増分部分および基準マークとしての領域部分を有するガラススケールからなることができる。半導体光源によって発生される平行光束は、ガラススケールの走査板の複数の走査領域を投影し、前記ガラススケールの後方には、走査領域に割り当てられたフォトダイオードが配置されている。走査領域の部分が、ガラススケールと同一であり、またこれに対して平行に配向されているので、ガラススケールと走査板との相対移動において、落下する光の流れが調整され、この光の流れは、フォトダイオードにおいて、ガラススケールの不透明領域で連続して変化する光度により、対応する電流に変換される。走査領域の相互オフセットによって、フォトダイオードの信号を位相オフセットできる。これらの信号は、それ自体公知の切換手段によって矩形信号に変換することができる。

その代わりに、光電測定原理を用いた場合には、スケールが不透明材料からなり、このスケールに、高反射材料からなる部分が付与される反射光法または照明光法を用いてもよい。

走査ユニット３は、９０°だけ位相オフセットされた２つの増分信号を位置信号Ｐ１、Ｐ２として出力する位置信号発生ユニット５と、走査ユニット３によって検出された基準マーク２２と、これによって得られたアナログ基準パルス信号とから基本基準矩形パルスＲＩ’を形成する基準パルス発生ユニット６とを含む。

位置信号発生ユニット５および基準パルス発生ユニット６は、光電測定原理を用いた場合、複数の光源と、測定棒状部（スケール部）２の走査構造と、オプトエレクトロニック検出器要素とを含む。

測定棒状部（スケール部）２と走査ユニット３との相対移動において、図１に示されているパルス伝送では、位置信号発生ユニット５によって、９０°だけ位相オフセットされた２つの位置信号Ｐ１、Ｐ２が、後配置された２つの第１および第２のドライバモジュール３１、３２に並列に出力され、それらの出力は、２つの信号伝送線５１、５３を介して評価ユニット４の信号受信機４１、４２のそれぞれの入力に接続されている。

論理ユニット７において、基準パルス発生ユニット６によって出力された基本基準パルスＲＩ’と、９０°だけ位相オフセットされている、矩形パルスとして形成された２つの位置信号Ｐ１およびＰ２とが高（High）電位であるかまたは（OR(ODER)）高論理であった場合、すなわち、以下の条件式が、
RI’ = High UND [P1 ODERP2 = High]
満たされた場合、前記基本基準パルスＲＩ’と前記２つの位置信号Ｐ１およびＰ２とを結合することによって、基準パルスＲＩが形成される。このように発生された基準パルスＲＩは、論理ユニット７からドライバモジュール３３と信号伝送線５５とを介して評価ユニット４の信号受信機４３に伝送される。これにより、それと同時に、論理ユニット７は、基準パルスＲＩの伝送時に、有効な状態の組み合わせを決定する。

図２は、基本基準パルスＲＩ’の、基本警報信号ＷＲＮ’の、９０°だけ位相オフセットされかつ矩形パルスとして形成された２つの位置信号Ｐ１とＰ２の、および基本基準パルスＲＩ’と位置信号Ｐ１およびＰ２との上述の結合から形成された、位相角φを介した基準パルスＲＩのパルス波形図（線図）を上から順に示している。

基本基準パルスＲＩ’と、位相オフセットされた増分位置信号Ｐ１、Ｐ２との結合から、信号伝送線５５を介して基準パルスＲＩを伝送するために、有効な状態の組み合わせとして、以下の条件式が、
[RI = High] UND [P1 ODER P2 = High]
得られる。

したがって、上記条件式から逸脱した場合、通常動作でまたは信号発生のエラーのない状態で、基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせが得られる。位置信号Ｐ１、Ｐ２のおよび基準パルスＲＩの、基準パルスＲＩを出力するために無効なこの状態の組み合わせは、本発明によれば、警報信号ＷＲＮを伝送するために利用され、この結果、基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせの間に、
[RI = High] UND [P1 = P2 = Low]
信号が伝送された場合、評価ユニット４によって警報状態が識別（検出）される。

走査ユニット３内に配置されるかまたはこれに接続された監視ユニット８は、エラー状態を検出した場合、例えば、許容信号の振幅を下回った場合、入力側の基本警報信号ＷＲＮ’を位置信号発生ユニット５の出力にも、また基準パルス発生ユニット６に接続された論理ユニット７の出力にも出力する。位置信号Ｐ１、Ｐ２と基本基準パルスＲＩ’とを結合することによって、論理ユニット７は、位置信号Ｐ１、Ｐ２のおよび基準パルスＲＩの、基準パルスＲＩを出力するために有効なおよび無効な状態の組み合わせを決定し、この結果、通常動作で、基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせと、監視ユニット８に結合したままである基本警報信号ＷＲＮ’とが存在している際に、以下の条件式が、
[WRN’ = High] UND [P1 = P2 = Low]
満たされた場合、論理ユニット７は、図２に従って矩形の警報信号ＷＲＮを出力する。矩形の警報信号ＷＲＮは、別のドライバモジュール３３と基準パルスＲＩ用の信号伝送線５５とを介して評価ユニット４に出力される。

評価ユニット４は、信号受信機４１、４２、４３に加えて、入力側で信号受信機４１、４２、４３の出力に接続されたエラー検出ユニット１０を含み、このエラー検出ユニットは、出力側で信号出力ユニット９に接続されている。信号出力ユニット９は、例えば、工作機械の数値制御に接続されているかまたはこれに組み込まれており、そしてモニタを備えるかまたは光学信号送信機および／または音響信号送信機に接続されている。

エラー検出ユニット１０は、位置信号Ｐ１、Ｐ２のおよび基準パルスＲＩの、有効なおよび基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせを検出するために使用され、また基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせの領域で、基本警報信号ＷＲＮ’が発生した場合、警報信号ＷＲＮを評価ユニット４の信号出力ユニット９に出力し、この信号出力ユニットは、適切な光学信号および／または音響信号を出力するかまたは工作機械の数値制御に介入する。

図１に概略的に示されているブロック回路図は、本質的に、位置信号Ｐ１とＰ２、基本基準パルスＲＩ’、基準パルスＲＩ、基本警報信号ＷＲＮ’、および警報信号ＷＲＮを検出し、発生させおよび伝送する際の機能関係の説明に用いられる。しかし、位置測定装置１および評価ユニット４の個々の構成要素は、図１に示されている実施形態とは異なるように構成されまた互いに接続されることができる。このようにして、例えば、基準パルス発生ユニット６を論理ユニット７に組み込むことができ、さらに、この論理ユニットは、例えば、エラーメッセージ用の所定の信号振幅が下回ったことを検出するために、走査信号および基準マークの信号振幅を監視する。同様に、対応する論理モジュールによって、エラー検出ユニット１０を信号出力ユニット９に組み込むことができる。

当然、位置測定システムにおいて、差動信号伝送と共に、本発明による解決方法を用いることもできる。このために、図３には、概略ブロック回路図の形態の実施形態が示されており、この概略ブロック回路図は、本質的に、パルス伝送を行う位置測定システムの図１によるブロック回路図に一致するので、この点においては、上記説明を参照されたい。

この実施形態では、位置信号発生ユニット５によって発生された、９０°だけ位相オフセット（シフト）されている増分信号は、位置信号Ｐ１、Ｐ２として、後接続された第１および第２の差動ドライバ３４、３５に出力され、これらの第１および第２の差動ドライバは、２つの位置信号Ｐ１とＰ２から、位置信号Ｐ１＋、Ｐ２＋も、またこれに対して反転された位置信号Ｐ１−、Ｐ２−も発生し、そして全部で４つの信号伝送線５１〜５４を介して評価ユニット４の第１および第２の差動受信機４４、４５に、前記位置信号Ｐ１＋、Ｐ２＋および前記これに対して反転された位置信号Ｐ１−、Ｐ２−を並列に伝送する。したがって、位置測定装置１は、測定棒状部（スケール部）２と走査ユニット３との相対移動において、９０°だけ位相オフセットされた２つの増分信号と、位相オフセットされた２つの増分信号の各々に対して反転された増分信号とを供給し、同様に、この反転された増分信号は、その後の処理のために、信号伝送線５１〜５４を介して評価ユニット４に伝送される。

同様に、公知の方法では、測定棒状部（スケール部）２と走査ユニット３との公知の１つまたは複数の相対位置において、基準パルス発生ユニット６により、基本基準パルスＲＩ’が発生される。図１による回路構成の説明に関連して上述したような基準パルスＲＩに対して、基本基準パルスＲＩ’は、後接続された論理ユニット７において位置信号Ｐ１、Ｐ２に結合され、また走査ユニット３の後接続された第３の差動ドライバ３６に出力され、この差動ドライバは、基準パルスＲＩから、基準パルスＲＩ＋と、これに対して反転された基準パルスＲＩ−とを発生させる。２つの基準パルスＲＩ＋とＲＩ−は、信号伝送線５５、５６を介して評価ユニット４の第３の差動受信機４６の入力に伝送され、この第３の差動受信機は、その出力において、基準パルスＲＩ＋と反転基準パルスＲＩ−とから形成された基準パルスＲＩを評価ユニット４の信号出力ユニット９またはエラー検出ユニット１０に出力する。

監視ユニット８は、信号振幅を検出するための位置信号発生ユニット５および基準パルス発生ユニット６に、および／またはエラー状態を出力するユニットに接続されており、例えば、許容信号の振幅を下回った場合、前記ユニットのそれらの出力において、基本警報信号ＷＲＮ’を論理ユニット７に出力し、この論理ユニットは、通常動作で、位置信号Ｐ１＋、Ｐ１−、Ｐ２＋、Ｐ２−および基準パルスＲＩ＋、ＲＩ−の、基準パルスＲＩを出力するために無効な状態の組み合わせにおいて、
[RI = High] UND [P1 = P2 = Low]
基準パルスＲＩ＋、ＲＩ−の信号伝送線５５、５６を介して警報信号ＷＲＮ＋、ＷＲＮ−を評価ユニット４に出力する。

したがって、本発明による解決方法により、パルス伝送においても、また差動信号伝送においても、存在する信号伝送線５１〜５３または５１〜５６を排他的に使用して、警報信号ＷＲＮまたはＷＲＮ＋およびＷＲＮ−を位置測定装置１から、後配置された評価ユニット４に伝送することが可能になり、この結果、追加のケーブル敷設費用が不要になる。さらに、位置測定装置１と評価ユニット４との間の従来の接続の数との適合性が保証され、また警報状態において、位置信号Ｐ１、Ｐ２；Ｐ１＋、Ｐ１−、Ｐ２＋、Ｐ２−と基準パルスＲＩ；ＲＩ＋、ＲＩ−とを連続的に伝送した場合、警報信号ＷＲＮまたは警報信号ＷＲＮ＋とＷＲＮ−を伝送できるので、警報状態が発生した場合に、位置測定システムによって制御された機械を即座に停止させる必要がない。

機械の互いに相対移動可能な部分の低速走行（送り）時及び停止状態において、例えば、工作機械の軸が所定の位置に停止した場合、状態Ｐ１＝０とＰ２＝０が生じていないので、より長期にわたって、警報信号を取り消す可能性は存在しないと思われ得る。

さらに、この状態において、特に、機械の即座の停止を必要とするエラー状態が存在した場合、警報を評価ユニット４に出力できるようにするために、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｌｏｗのイベント（事象）によって開始され、所定の期間後、信号をＡＮＤ回路の第１の入力に出力（引渡）し、前記ＡＮＤ回路の第２の入力に、監視ユニット８によって出力された警報信号を印加でき、そして２つの入力に信号がオフした場合、アラーム信号を評価ユニット４に出力（引渡）する時間ステージ（段）が、論理ユニット７に設けられている。

エラー状態を除去してアラームメッセージに応答した後に評価ユニット４をリセットした後、必要に応じて警報信号を伝送すると共に上記の通常の制御を継続できる。

パルス伝送するために３つの信号伝送線を介して評価ユニットに接続されている位置測定装置の概略ブロック回路図である。 基本基準パルスの、基本警報信号の、互いに９０°だけ位相オフセットされた２つの増分位置信号の、基本基準パルスと増分位置信号との結合から形成された基準パルスの、および通常動作において、基準パルスを出力するために無効な状態の組み合わせの間に出力された警報信号のパルス線図である。 差動信号を伝送するために６つの信号伝送線を介して評価ユニットに接続されている位置測定装置の概略ブロック回路図である。

符号の説明

１ 位置測定装置
２ 測定棒状部（スケール部）
３ 走査ユニット
４ 評価ユニット
５ 位置信号発生ユニット
６ 基準パルス発生ユニット
７ 論理ユニット
８ 監視ユニット
９ 信号出力ユニット
１０ エラー検出ユニット
２１ 増分部分
２２ 基準マーク
３１，３２ 第１および第２のドライバモジュール
３３ ドライバモジュール
３４、３５ 第１及び第２の差動ドライバ
３６ 第３の差動ドライバ
４４、４５ 第１および第２の差動受信機
５１乃至５６ 信号伝送線
Ｐ１、Ｐ２ 位置信号
Ｐ１＋、Ｐ２＋ 位置信号
Ｐ１−、Ｐ２− Ｐ１＋、Ｐ２＋について反転された位置信号
Ｐ１＋、Ｐ１−、Ｐ２＋、Ｐ２− ４つの増分位置信号
ＲＩ 基準パルス
ＲＩ’ 基本基準矩形パルス

Claims (17)

1. 位置信号と、基準パルスと、エラー状態を知らせる警報信号とから、機械の互いに移動可能な２つの部分の相対位置を決定するための位置測定装置から評価ユニットに伝送するための方法において、
   前記基準パルス（ＲＩ；ＲＩ＋、ＲＩ−）が前記位置信号（Ｐ１、Ｐ２；Ｐ１＋、Ｐ１−、Ｐ２＋、Ｐ２−）に結合されるように、
   エラーのない状態で、各期間で有効なおよび前記基準パルス（ＲＩ；ＲＩ＋、ＲＩ−）を出力するために無効な状態の組み合わせを生成し、
   また、エラーのない状態で、前記位置信号（Ｐ１、Ｐ２；Ｐ１＋、Ｐ１−、Ｐ２＋、Ｐ２−）および基準パルス（ＲＩ；ＲＩ＋、ＲＩ−）の、前記基準パルス（ＲＩ；ＲＩ＋、ＲＩ−）を出力するために無効な状態の組み合わせの間に、エラー状態を知らせる前記警報信号（ＷＲＮ）が伝送されることを特徴とする方法。
2. 前記警報信号（ＷＲＮ）が、前記基準パルス（ＲＩ）または前記基準パルス（ＲＩ；ＲＩ＋、ＲＩ−）の信号伝送線（５５、５６）を介して伝送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記位置測定装置（１）のスケール部（２）の増分部分（２１）の走査信号から、位相オフセットされた実質的に矩形の少なくとも２つの増分位置信号（Ｐ１、Ｐ２）が発生されることと、前記スケール部（２）の基準マーク（２２）から、アナログ基準パルス信号が導出されて、基本基準矩形パルス（ＲＩ’）が形成されることと、エラー状態を検出した場合、基本警報信号（ＷＲＮ’）が発生されることと、以下の条件式に従って、
   [RI’ = High] UND [[P1 ODER P2] = High]
   有効な状態の組み合わせの前記位置信号（Ｐ１、Ｐ２）および基本基準パルス（ＲＩ’）が基準パルス（ＲＩ）に結合されることと、前記位置信号（Ｐ１、Ｐ２）が前記基本警報信号（ＷＲＮ’）に結合され、そして以下の条件式が、
   [WRN’ = High] UND [P1 = P2 = Low]
   満たされた場合、警報信号（ＷＲＮ）が出力されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 位相オフセットされた２つの位置信号（Ｐ１、Ｐ２）と、エラーのない通常動作で周期的に生じる有効な状態の組み合わせに、前記位相オフセットされた位置信号（Ｐ１、Ｐ２）と共に結合された基準パルス（ＲＩ）とをパルス伝送することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. ９０°だけ位相オフセットされたそれぞれ２つの第１の位置信号（Ｐ１＋、Ｐ２＋）と、該第１の位置信号（Ｐ１＋、Ｐ２＋）に対して反転された２つの第２の位置信号（Ｐ１−、Ｐ２−）と、エラーのない通常動作で周期的に生じる有効な状態の組み合わせに、前記第１の位置信号（Ｐ１＋、Ｐ２＋）と共に結合されたそれぞれ１つの第１の基準パルス信号（ＲＩ＋）と、エラーのない通常動作で周期的に生じる有効な状態の組み合わせに、前記第２の位置信号（Ｐ１−、Ｐ２−）と共に結合されたそれぞれ１つの第２の基準パルス信号（ＲＩ−）とを有する少なくとも４つの増分位置信号（Ｐ１＋、Ｐ１−、Ｐ２＋、Ｐ２−）を差動伝送することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記機械の低速走行または停止状態において、前記基準パルス（ＲＩ）を伝送するために無効な状態の組み合わせが生じた後に経過した時間が算出され、そして所定の期間を超えて、エラー状態を知らせる警報信号（ＷＲＮ）が発生した場合に、アラーム信号が前記評価ユニット（４）に強制的に伝送されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記アラーム信号の伝送について前記基準パルス（ＲＩ）を伝送するために無効な前記状態の組み合わせが引き出されて、警報信号等の前記アラーム信号が伝送されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記評価ユニット（４）が、警報信号を受け取った場合、通常の制御動作に戻る前に、応答を要求することを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
9. 実質的に矩形の位置信号と、基準パルスと、エラー状態を知らせる警報信号とを、機械の互いに移動可能な２つの部分の位置を決定するための位置測定装置から信号伝送線を介して評価ユニットに伝送するための装置であって、
   前記位置測定装置が、スケール部の増分部分の走査信号から、位相オフセットされた増分位置信号と、前記スケール部の基準マークからまた前記位置信号に発生された基準パルスとを出力する論理ユニットを備える装置において、
   前記論理ユニット（７）が、前記位相オフセットされた増分位置信号（Ｐ１、Ｐ２）からまた前記スケール部の前記基準マークから前記基準パルス（ＲＩ）を発生させ、エラーのない状態で、各期間で有効なおよび前記基準パルス（ＲＩ）を出力するために無効な状態の組み合わせを生じさせ、また前記位置測定装置（１）から前記評価ユニット（４）への信号伝送において、エラーのない状態で、前記位置信号（Ｐ１、Ｐ２）のおよび前記基準パルス（ＲＩ）の、前記基準パルス（ＲＩ）を出力するために無効な状態の組み合わせの間に、エラー状態を知らせる警報信号（ＷＲＮ）を導入することと、
   前記評価ユニット（４）は、エラー検出ユニット（１０）を備え、
   該エラー検出ユニットが、エラーのない状態で、前記位置信号（Ｐ１、Ｐ２）のおよび前記基準パルス（ＲＩ）の、前記基準パルス（ＲＩ）を出力するために無効な状態の組み合わせの間に、信号伝送によって伝送された警報信号（ＷＲＮ）をフィルタリングすることを特徴とする装置。
10. 前記位置信号（Ｐ１、Ｐ２）および前記基準パルス（ＲＩ）の無効な状態の組み合わせとして、以下の条件式が、
    [RI = High] UND [PI = P2 = Low]
    適用されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記論理ユニット（７）が、入力側において、
    −前記スケール部（２）の前記増分部分（２１）の前記走査信号から、位相オフセットされた増分位置信号（Ｐ１、Ｐ２）を発生させて前記論理ユニット（７）に出力する位置信号発生ユニット（５）に、
    前記スケール部（２）の前記基準マーク（２２）を検出し、また得られた前記アナログ基準パルス信号から、基本基準矩形パルス（ＲＩ’）を形成して前記論理ユニット（７）に出力する基準パルス発生ユニット（６）に、
    エラー状態を検出した場合、基本警報信号（ＷＲＮ’）を発生させて前記論理ユニット（７）に出力する監視ユニット（８）に接続されており、
    この結果、以下の条件式が、
    [RI’ = High] UND [[P1 ODER P2] = High]
    満たされた場合、前記論理ユニット（７）が、前記位置信号（Ｐ１、Ｐ２）を前記基本基準パルス（ＲＩ’）に結合して、基準パルス（ＲＩ）を出力し、
    またこの結果、以下の条件式が、
    [WRN’ = High] UND [P1 = P2 = Low]
    満たされた場合、前記論理ユニット（７）が、前記位置信号（Ｐ１、Ｐ２）を前記基本警報信号（ＷＲＮ’）に結合して、警報信号（ＷＲＮ）を出力することを特徴とする請求項９または１０に記載の装置。
12. 前記論理ユニット（７）が、出力側において、基準パルスドライバモジュール（３３）のまたは差動ドライバ（３６）の入力に接続されていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記エラー検出ユニット（１０）が、入力側においては、前記位相オフセットされた増分位置信号（Ｐ１、Ｐ２；Ｐ１＋、Ｐ１−、Ｐ２＋、Ｐ２−）および基準パルス（ＲＩ；ＲＩ＋、ＲＩ−）用の前記評価ユニット（４）の信号受信機（４１〜４３）または差動信号受信機（４４〜４６）の出力に、そして出力側においては、信号出力ユニット（９）に接続されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記位置測定装置（１）と前記評価ユニット（４）との間に、少なくとも３つの信号伝送線（５１〜５３）が配置されており、該少なくとも３つの信号伝送線を介して、前記位置信号（Ｐ１、Ｐ２）と前記基準パルス（ＲＩ）とを伝送できるか、またはエラーのない状態で、前記基準パルス（ＲＩ）を出力するために無効な状態の組み合わせの間に、エラー状態を知らせる前記警報信号（ＷＲＮ）を前記位置測定装置（１）から評価ユニット（４）に伝送できることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の装置。
15. 前記位置測定装置（１）と前記評価ユニット（４）との間に、少なくとも６つの信号伝送線（５１〜５６）が配置されており、該少なくとも６つの信号伝送線を介して、位相オフセットされた２つの増分位置信号（Ｐ１＋、Ｐ２＋）と、該位相オフセットされた２つの増分位置信号に対して反転されているオフセットされた２つの位相増分位置信号（Ｐ１−、Ｐ２−）と、基準パルス（ＲＩ＋）と、該基準パルスに対して反転された基準パルス（ＲＩ−）とを伝送できるか、またはエラーのない状態で、前記基準パルス（ＲＩ＋；ＲＩ−）を出力するために無効な状態の組み合わせの間に、エラー状態を知らせる前記警報信号と、前記警報信号に対して反転された警報信号（ＷＲＮ＋；ＷＲＮ−）とを前記位置測定装置（１）から前記評価ユニット（４）に伝送できることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記論理ユニット（７）が、前記基準パルスを伝送するために無効な状態の組み合わせが生じることによって開始され、所定の期間後、信号をＡＮＤ回路の第１の入力に出力し、前記ＡＮＤ回路の第２の入力に警報信号（ＷＲＮ）を印加でき、そして２つの入力に信号が残留した場合、アラーム信号を出力する時間ステップを含むことを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 前記アラーム信号の伝送のために、前記基準パルス（ＲＩ）を伝送するために無効な前記状態の組み合わせが引き出されて、警報信号等の前記アラーム信号が伝送されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。

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