特許 6608128 位置測定装置および動作クロック信号を点検する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6608128

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】位置測定装置および動作クロック信号を点検する方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20191111BHJP

   G01D 5/249 20060101ALI20191111BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/244 K

   G01D5/249 S

【請求項の数】12

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-188599(P2014-188599)

(22)【出願日】2014年9月17日

(65)【公開番号】特開2015-64355(P2015-64355A)

(43)【公開日】2015年4月9日

【審査請求日】2017年6月21日

(31)【優先権主張番号】10 2013 219 277.0

(32)【優先日】2013年9月25日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】390014281

【氏名又は名称】ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＤＲ． ＪＯＨＡＮＮＥＳ ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵＮＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100153947

【弁理士】

【氏名又は名称】家成 隆彦

(72)【発明者】

【氏名】ベルンハルト・ベアウリー

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンデル・コブレル

(72)【発明者】

【氏名】シュテファン・クロイツァー

(72)【発明者】

【氏名】マルクス・モーサマー

(72)【発明者】

【氏名】ペーター・シュピンドラー

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャエル・ヴァルター

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５１７４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２９５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７１５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３７６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−９１７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２６５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−５８４９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／００−５／３８

Ｇ０８Ｃ １３／００−２５／０４

Ｈ０４Ｌ ７／００−７／１０、１２／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

位置検出ユニット（２０）、処理ユニット（３０）、インターフェイスユニット（４０）、およびクロック発生器（７０）を含む位置測定装置（１０）において、
‐位置検出ユニット（２０）によってデジタル位置値が生成可能であり、
‐前記処理ユニット（３０）が、前記インターフェイスユニット（４０）によって後続電子装置（１００）から前記処理ユニット（３０）へ伝送可能なコマンドを処理するために構成されており、
‐前記インターフェイスユニット（４０）が、少なくとも１つのインターフェイスライン（４１）を介してインターフェイスプロトコルの規則にしたがって前記後続電子装置（１００）と通信するために構成されており、インターフェイスプロトコルによって時間特性を決定されたインターフェイス信号が前記インターフェイスラインを介して伝送可能であり、
‐クロック発生器（７０）が、前記位置検出ユニット（２０）および前記処理ユニット（３０）の関数のための時間軸としての役割を果たす動作クロック信号（ＣＬＫ）を生成する測定装置において、
前記位置測定装置（１０）に、さらに時間測定ユニット（８０）が設けられており、時間測定ユニットで同様に前記動作クロック信号（ＣＬＫ）が時間軸としての役割を果たし、少なくとも１つのインターフェイス信号が前記時間測定ユニットに供給され、少なくとも１つのインターフェイス信号の開始イベント（ＳＴＡＲＴ）から停止イベント（ＳＴＯＰ）までの時間間隔（Ｚ）が前記時間測定ユニットによって測定可能であることを特徴とする位置測定装置（１０）であって、
前記インターフェイス信号を介してデータフレームが伝送され、
開始イベントおよび停止イベントは、データフレームの、所定の信号エッジおよび／またはビット配列であり、
前記時間測定ユニット（８０）がカウンタ（８２）を含み、該カウンタ（８２）に、計数信号として動作クロック信号（ＣＬＫ）が供給され、
前記時間測定ユニット（８０）が、データフレームから、開始イベント（ＳＴＡＲＴ）および停止イベント（ＳＴＯＰ）を検出することができる開始‐／停止ユニット（８４）をさらに含む位置測定装置（１０）。

【請求項2】

請求項１に記載の位置測定装置（１０）において、
測定された前記時間間隔（Ｚ）が前記処理ユニット（３０）に供給され、さらなる処理のために前記時間間隔（Ｚ）が前記インターフェイスユニット（４０）を介して前記処理ユニット（３０）から前記後続電子装置（１００）へ伝送可能である位置測定装置（１０）。

【請求項3】

請求項１に記載の位置測定装置（１０）において、
測定された前記時間間隔（Ｚ）が前記処理ユニット（３０）に供給され、該処理ユニット（３０）が、前記時間間隔（Ｚ）と参照値（ＲＥＦ）との比較により少なくとも１つの状態ビット（Ｆ，Ｆ１，Ｆ２）を生成可能な比較ユニット（３２）を含み、前記状態ビット（Ｆ，Ｆ１，Ｆ２）が、前記インターフェイスユニット（４０）を介して前記後続電子装置（１００）へ伝送可能である位置測定装置（１０）。

【請求項4】

請求項１から３までのいずれか一項に記載の位置測定装置（１０）において、
前記カウンタ（８２）が、開始イベント（ＳＴＡＲＴ）と停止イベント（ＳＴＯＰ）との間の時間にカウントすることにより時間間隔（Ｚ）を検出するように構成されている位置測定装置（１０）。

【請求項5】

請求項１から３までのいずれか一項に記載の位置測定装置（１０）において、
前記処理ユニット（３０）により、リターン信号（ＲＥＳ）を用いて前記カウンタ（８２）を戻すことができる位置測定装置（１０）。

【請求項6】

請求項１から３までのいずれか一項に記載の位置測定装置（１０）において、
前記カウンタ（８２）が、連続的なカウンタ（８２）として構成されており、前記時間測定ユニット（８０）が、さらに計算ユニット（８６）を含み、該計算ユニット（８６）が、開始イベント（ＳＴＡＲＴ）の発生時の計数値および停止イベント（ＳＴＯＰ）の発生時の計数値から前記時間間隔（Ｚ）を計算する位置測定装置（１０）。

【請求項7】

位置検出ユニット（２０）、処理ユニット（３０）、インターフェイスユニット（４０）、およびクロック発生器（７０）を含む位置測定装置（１０）の動作クロック信号（ＣＬＫ）を点検する方法であって、
‐前記位置検出ユニット（２０）によってデジタル位置値が生成可能であり、
‐前記処理ユニット（３０）が、前記インターフェイスユニット（４０）によって後続電子装置（１００）から前記処理ユニット（３０）へ伝送可能なコマンドを処理するために構成されており、
‐前記インターフェイスユニット（４０）が、少なくとも１つのインターフェイスライン（４１）を介してインターフェイスプロトコルの規則にしたがって前記後続電子装置（１００）と通信するために構成されており、インターフェイスプロトコルによって時間特性を決定されたインターフェイス信号がインターフェイスラインを介して伝送可能であり、‐前記クロック発生器（７０）が、前記位置検出ユニット（２０）および前記処理ユニット（３０）の関数のための時間軸としての役割を果たす動作クロック信号（ＣＬＫ）を生成する方法において、
前記位置測定装置（１０）に、さらに時間測定ユニット（８０）を設け、時間測定ユニットで前記動作クロック信号（ＣＬＫ）が同様に時間軸としての役割を果たし、前記時間測定ユニットに少なくとも１つのインターフェイス信号を供給し、前記時間測定ユニットにより少なくとも１つのインターフェイス信号の開始イベント（ＳＴＡＲＴ）から停止イベント（停止）までの時間間隔（Ｚ）を測定することを特徴とする方法であって、
前記インターフェイス信号を介してデータフレームが伝送され、
開始イベントおよび停止イベントは、データフレームの、所定の信号エッジおよび／またはビット配列であり、
前記時間測定ユニット（８０）がカウンタ（８２）を含み、該カウンタ（８２）に、計数信号として動作クロック信号（ＣＬＫ）を供給し、
前記時間測定ユニット（８０）が、データフレームから、開始イベント（ＳＴＡＲＴ）および停止イベント（ＳＴＯＰ）を検出することができる開始‐／停止ユニット（８４）をさらに含む
方法。

【請求項8】

請求項７に記載の方法において、
測定された前記時間間隔（Ｚ）を前記処理ユニット（３０）に供給し、該処理ユニット（３０）が、さらなる処理のために前記インターフェイスユニット（４０）を介して前記後続電子装置（１００）に前記時間間隔（Ｚ）を伝送する方法。

【請求項9】

請求項７に記載の方法において、
測定された前記時間間隔（Ｚ）を前記処理ユニット（３０）に供給し、該処理ユニット（３０）が、前記時間間隔（Ｚ）と参照値（ＲＥＦ）との比較により少なくとも１つの状態ビット（Ｆ，Ｆ１，Ｆ２）を生成する比較ユニット（３２）を含み、前記インターフェイスユニット（４０）を介して前記後続電子装置（１００）に前記状態ビット（Ｆ，Ｆ１，Ｆ２）を伝送する方法。

【請求項10】

請求項７から９までのいずれか一項に記載の方法において、
前記カウンタ（８２）が、開始イベント（ＳＴＡＲＴ）と停止イベント（ＳＴＯＰ）との間の時間にカウントすることにより時間間隔（Ｚ）を検出する方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法において、
前記処理ユニット（３０）により、リターン信号（ＲＥＳ）を用いて前記カウンタ（８２）を戻すことができる方法。

【請求項12】

請求項７から９までのいずれか一項に記載の方法において、
前記カウンタ（８２）が、連続的なカウンタ（８２）として構成されており、前記時間測定ユニット（８０）が、さらに計算ユニット（８６）を含み、該計算ユニット（８６）により、開始イベント（ＳＴＡＲＴ）の発生時の計数値および停止イベント（ＳＴＯＰ）の発生時の計数値から前記時間間隔（Ｚ）を計算する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前提部分に記載の位置測定装置、および請求項９に記載の位置測定装置の動作クロック信号を点検する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

位置測定装置の周知の使用分野は、数値制御式の機械工具である。機械工具では、工具または加工部品の押出をコントロールする閉ループ制御において後続電子装置、例えば数値制御部が制御回路のための目標値を計算するために必要とする位置実際値を検出するために位置測定装置を使用する。このために、回転センサまたは角度測定器が、例えば直接または間接にモータのシャフトに結合されており、長さ測定器は、例えば移動可能な工具担体に結合されている。

【0003】

現代の位置測定装置は、デジタル式の絶対的な測定値を生成する。この場合、位置値、および位置値の経時変化から導かれた測定値、例えば速度値または加速度値が問題となる。さらに、例えば温度センサまたは振動センサなど、位置測定装置の内部または外部に配置されたセンサの測定値を付加的に検出する位置測定装置が既知である。位置測定装置から後続電子装置への測定値の伝送は、デジタル式のデータ伝送インターフェイスによって行われる。デジタル式のデータ伝送インターフェイスを備えるこのような種類の位置測定装置の例として、欧州特許出願公開第０６６０２０９号明細書が挙げられる。位置測定装置と後続電子装置との間のデータ伝送を行う他のデジタル式のデータ伝送インターフェイスが国際公開第２００９／１４９９６６号に開示されている。不可欠な機能、すなわち、位置信号の検出、デジタル位置値またはデジタル位置値から導かれる測定値への位置信号の処理、後続電子装置との通信を提供するために、手間のかかるアナログ式及びデジタル式の回路ブロックが不可欠である。

【0004】

位置測定装置の中央ユニットは、動作クロック信号を生成するクロック発生器であり、動作クロック信号は、例えばＡ／Ｄ変換器、状態機器、デジタル式のデータ伝送インターフェイス、または必要に応じて、中央処理ユニットの構成部材であるマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラなど、位置測定装置の多数の関数ブロックのための時間軸としての役割を果たす。機能故障により動作クロック信号の周波数が変化した場合、関数ブロックが仕様から外れた動作を行い、これによりさらに測定誤差、散発的な故障などが生じる場合もある。

【0005】

このようにして引き起こされるエラーの中には、特に誤差のある測定値をもたらすエラーの場合のように後続電子装置で検出することができないものもある。不都合な場合には、これにより、例えば機械工具によりまさに加工している加工部品が使用できなくなるか、または機械工具が故障してしまうこともある。材料の損傷の可能性よりもさらに悪いのは、操作員がけがをする危険性である。したがって、クロック発生器の適正な機能を保障することが重要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】欧州特許出願公開第０６６０２０９号明細書

【特許文献2】国際公開第２００９／１４９９６６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、動作クロック信号の周波数が監視される位置測定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題は、請求項１に記載の位置測定装置により解決される。このような位置測定装置の好ましい構成の詳細が請求項１に従属する請求項に記載されている。

【0009】

位置検出ユニット、処理ユニット、インターフェイスユニット、およびクロック発生器を含む位置測定装置が提案され、
‐位置検出ユニットによってデジタル位置値が生成可能であり、
‐処理ユニットが、インターフェイスユニットによって後続電子装置から処理ユニットへ伝送可能なコマンドを処理するために適切に構成されており、
‐インターフェイスユニットが、少なくとも１つのインターフェイスラインを介してインターフェイスプロトコルの規則にしたがって後続電子装置と通信するために適切に構成されており、インターフェイスプロトコルによって時間特性を決定されたインターフェイス信号がインターフェイスラインを介して伝送可能であり、
‐クロック発生器が、位置検出ユニットおよび処理ユニットの関数のための時間軸としての役割を果たす動作クロック信号を生成する。

【0010】

位置測定装置には、さらに時間測定ユニットが設けられており、時間測定ユニットでは同様に動作クロック信号が時間軸としての役割を果たし、時間測定ユニットには少なくとも１つのインターフェイス信号が供給され、少なくとも１つのインターフェイス信号の開始イベントから停止イベントまでの時間間隔が時間測定ユニットによって測定可能である。

【0011】

さらに本発明の課題は、位置測定装置の動作クロック信号を監視するための方法を示すことである。

【0012】

この課題は、請求項９に記載の方法により解決される。この方法の好ましい詳細が請求項９に従属する請求項に記載されている。

【0013】

位置測定装置の動作クロック信号を点検する方法が提案され、この場合、位置測定装置は、位置検出ユニット、処理ユニット、インターフェイスユニット、およびクロック発生器を含み、
‐位置検出ユニットによってデジタル位置値が生成可能であり、
‐処理ユニットが、インターフェイスユニットによって後続電子装置から処理ユニットへ伝送可能なコマンドを処理するために適切に構成されており、
‐インターフェイスユニットが、少なくとも１つのインターフェイスラインを介してインターフェイスプロトコルの規則にしたがって後続電子装置と通信するために適切に構成されており、インターフェイスプロトコルによって時間特性を決定されたインターフェイス信号がインターフェイスラインを介して伝送可能であり、
‐クロック発生器が、位置検出ユニットおよび処理ユニットの関数のための時間軸としての役割を果たす動作クロック信号を生成する方法が提案される。

【0014】

位置測定装置にはさらに時間測定ユニットが設けられており、時間測定ユニットでは同様に動作クロック信号が時間軸としての役割を果たし、時間測定ユニットには少なくとも１つのインターフェイス信号が供給される。動作クロック信号を点検するためには、少なくとも１つのインターフェイス信号の開始イベントから停止イベントまでの時間間隔が時間測定ユニットによって測定される。

【0015】

本発明の他の利点および詳細が以下の説明に記載されている。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1a】本発明による位置測定装置の第１実施形態を示すブロック図である。

【図1b】本発明による位置測定装置の別の実施形態を示すブロック図である。

【図2a】測定したい時間間隔の第１実施例を示すコマンドサイクルの信号線図である。

【図2b】測定したい時間間隔の第２実施例を示すコマンドサイクルの信号線図である。

【図3a】後続電子装置への測定結果の伝送を示す第１信号線図である。

【図3b】後続電子装置への測定結果の伝送を示す第２信号線図である。

【図4a】時間測定ユニットの第１実施形態を示すブロック図である。

【図4b】時間測定ユニットの第２実施形態を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１ａは、本発明による位置測定装置１０のブロック図を示す。位置測定装置１０の中央関数ユニットは、位置検出ユニット２０および処理ユニット３０である。位置検出ユニット２０は、デジタル位置値を生成するために適切に構成されている。このために、位置検出ユニット２０は、例えば、測定目盛を備える基準器と、走査ユニットの走査信号からデジタル位置値を生成する信号処理電子装置を含む。基準器と走査ユニットとは既知のように互いに対して移動可能に配置されており、機械部材の互いに対する位置を測定するために機械部材に機械的に結合されている。位置測定装置１０が、電動機の軸の角度位置を測定する回転センサである場合には、走査ユニット（もしくは回転センサのケーシング）は、例えばモータケーシングに取り付けられており、基準器に回動不能に結合された回転センサの軸は、測定したいモータ軸に軸継手を介して結合されている。

【0018】

位置検出ユニット２０の基礎をなす物理学的な走査原理は、本発明にとって重要ではない。すなわち、走査原理は、光学的、磁気的、容量的、または誘導的なものであってもよい。走査ユニットの走査信号を位置値として処理するために必要不可欠な処理ステップに応じて、信号処理電子装置は、増幅、信号補正（ずれ、振幅、位相の補正）、補間、目盛間隔の計数、Ａ／Ｄ変換などの処理ステップを実施する関数ユニットを含む。

【0019】

位置検出ユニット２０における位置値の生成は、連続的（周期的）に、または処理ユニット３０からの要求に応じてのみ行うことができる。位置検出ユニット２０への適宜な制御信号の伝送、および処理ユニット３０への位置値の伝送のためにはそれぞれ信号ライン２１が設けられている。

【0020】

処理ユニット３０では、出力データを得るために必要に応じて位置値がさらに処理される。このために、スケーリング、データフォーマットの変更、エラー補正などの方法ステップが必要となる場合もあり、これらの方法ステップは、処理ユニット３０において純粋にデジタル式に行われる。しかしながら、出力データは位置値だけではなく、処理ユニット３０で連続して生成された複数の位置値から計算される速度値または加速度値を含んでいてもよい。

【0021】

位置検出ユニット２０および処理ユニット３０におけるプロセスを同期させ、正確な時間パターンで経過させることができるように、位置測定装置１０にはクロック発生器７０が設けられており、このクロック発生器７０は、時間軸としての役割を果たす動作クロック信号を生成する。動作クロック信号は、位置検出ユニット２０および処理ユニット３０に供給される。

【0022】

処理ユニット３０には、後続電子装置１００との通信を可能にするインターフェイスユニット４０が配置されている。特にこのインターフェイスユニット４０を介して後続電子装置１００への出力データの伝送が行われる。インターフェイスユニット４０と後続電子装置１００との物理的結合は、少なくとも１つのインターフェイスライン４１によって形成され、位置測定装置１０とインターフェイスライン５１との間には送信／受信ユニット５０が配置されている。送信／受信ユニット５０は、多くの場合には接地基準（シングルエンド）の信号として位置測定装置１０に提供されている送信信号を、例えば汎用のＲＳ４８５スタンダードに応じて差分信号に変換し、後続電子装置１００から位置測定装置１０に到着する差分信号から接地基準の信号を生成する。

【0023】

これに対して代替的に、インターフェイスユニット４０と後続電子装置１００との間のデータ伝送を光学式に行うこともできる。このような実施態様では、送信／受信ユニット５０が、例えば、電子信号から光学信号への（またはその逆の）変換ユニットとして構成されており、この場合、インターフェイスケーブル５１は光ファイバーである。

【0024】

位置測定装置１０への電流／電圧供給は同様にインターフェイスケーブル５１を介して行うことができ、インターフェイスケーブル５１との接続のために、位置測定装置１０にはプラグコネクタまたは接続端子が設けられていてもよいことを、完全を期すためにのみ述べておく。

【0025】

後続電子装置１００と位置測定装置１０との間の通信形式は、インターフェイスプロトコルで規定されている。この場合、いわゆる「質問‐応答‐パターン」が用いられることが多い。すなわち、後続電子装置１００（親装置）は、位置測定装置１０（従属装置）にコマンドを送信し、続いて必要に応じてデータを送信し、位置測定装置１０はこのコマンドを処理し、必要に応じて要求されたデータを後続装置１００に送信する。コマンドは、一般に、例えば処理ユニット３０または処理ユニット３０に付属のメモリユニット６０のメモリセルにおける書込みまたは読取りを行う書込み‐および／または読取りコマンドであってもよい。位置測定を開始し、出力データとして位置値を後続電子装置１００に伝送するために、特別な位置要求コマンドが設けられていてもよい。

【0026】

コマンドおよびデータは、データ伝送プロトコルの定義に応じて構成されたデータフレームの形式で伝送される。以下にデータフレームの典型的な構成を列挙する：

【0027】

開始配列（プレアンブル）
開始配列は、データフレームの伝送を開始し、コマンド／データが期待されることを従属装置（位置測定装置１０）に知らせる役割を果たす。開始配列の最も簡単な形式は単一のビット（開始ビット）であり、より複雑な開始配列は、例えば、高論理レベル／低レベルの交互の配列を含んでいてもよく、これらの配列によりデータ伝送率を推論することができる。

【0028】

コマンド
コマンドは、例えば書込みアクセスまたは読取りアクセスなどのアクセスの形式を従属装置（位置測定装置１０）に知らせる。コマンドは、所定の長さ、例えば８ビットを有していてもよい。

【0029】

受信データ
受信データは、親装置（後続電子装置１００）から従属装置(位置測定装置１０)に送信されるデータである。受信データは、読取りコマンドにおいてどのメモリアドレスからデータを読み取るべきかを示すアドレス、または書込みコマンドにおいて書き込みたいデータの送信先アドレスを示すアドレスを含んでいてもよい。

【0030】

送信データ
送信データは、（親装置（後続電子装置１００）によりコマンド毎に要求され、従属装置（位置測定装置１０）から親装置（後続電子装置１００）へ伝送されるデータである。特に、送信データは、位置測定装置で検出された測定値、例えば位置値であってもよい。

【0031】

停止配列（ポストアンブル）
停止配列は、データフレームの伝送を終了する。停止配列は、単一のビット（停止ビット）からなっていてもよいが、例えば、データフレームのデータ内容から計算され、親装置（後続電子装置１００）がデータ伝送におけるビットエラーを検出することを可能にするチェックサム（ＣＲＣ）など、さらなるデータを含んでいてもよい。

【0032】

停止配列のチェックサムに加えて、または代替的に、受信および／または送信データがチェックサムを含んでいてもよい。

【0033】

データフレームの伝送は、インターフェイス・クロック信号によって決定された時間パターンにより行われる。この場合、インターフェイス・クロック信号は、冒頭に挙げた欧州特許出願公開第０６６０２０９号明細書に記載されているように、データフレームに並行して、別個のインターフェイス信号として伝送してもよいし、または国際公開第２００９／１４９９６６号に開示されているように、データフレームを伝送するデータストリームの一部として伝送してもよい。後者の場合、それぞれ受信されたユニットのインターフェイス・クロック信号は、到着したデータストリームから分離され（クロック再利用）、データの読取り、および必要に応じて送信のためにも使用される。代替的には、送信ユニットにおいても受信ユニットにおいてもインターフェイス・クロック信号を生成することができる。この場合、受信ユニットにおけるデータ伝送の開始時に、到着するデータストリームと受信ユニットのインターフェイス・クロック信号との同期が行われる。

【0034】

以下に示すように、位置測定装置１０の動作クロック信号の安定性のための基準である特性値を生成するために、インターフェイス・クロック信号によって決定されたデータ伝送の時間パターンをインターフェイスプロトコルと結び付けて使用することができる。

【0035】

冒頭で述べたように、動作クロック信号の周波数の変化により、位置測定装置１０の機能が損なわれる場合もある。例えばクロック発生器７０が故障した場合の動作クロック信号の完全な停止が、位置測定装置１０の明白で、したがって容易に検出可能な機能故障を引き起こした場合、動作クロック信号の周波数の持続的、間欠的、または動的変化が、不均一なエラー状態をもたらすこともあり、このようなエラー状態は検出することが難しく、位置測定装置１０を作動する機械の機能全体にネガティブな影響が及ぼされる。このようにして位置測定装置１０の測定値、特に位置値が歪曲される恐れがあり、これにより駆動制御の質が低下する場合もある。位置測定装置１０が、例えば機械工具で使用される場合、機械で加工される加工品の表面の質が低下することもあり、これについての明白な原因を突き止めることはできない。

【0036】

極端な場合には、誤った測定値により位置決めプロセスに影響が及ぼされ、機械が損傷されるか、または操作員が危険にさらされることにもなりかねない。

【0037】

本発明によれば、位置測定装置１０には時間測定ユニット８０が配置されており、時間測定ユニット８０には、一方では動作クロック信号ＣＬＫ、他方ではインターフェイスライン４１の少なくとも１つのインターフェイス信号が供給される。時間測定ユニット８０によって、少なくとも１つのインターフェイス信号におけるイベント、特に開始イベントおよび停止イベントによって決定された時間間隔を測定することができる。典型的な開始イベント／停止イベントは、例えば、所定の信号エッジまたは一義的なビット配列、または両方の組合せ、すなわち、例えば、一義的なビット配列に続く信号エッジである。

【0038】

時間測定ユニット８０における時間間隔の測定は、絶対的または相対的に行うことができる。すなわち、絶対的な測定では、時間測定ユニット８０は、測定を行った後に、自動的に、または処理ユニット３０のリターン信号ＲＥＳによって戻される。相対的な測定では、先行する測定の測定値がそれぞれ保持され、それぞれの新たな測定が行われた場合に新しい時間間隔が追加される。このようにして相対的な測定においては、新しい測定値が先行する測定値とは異なることが保証されているので、この実施態様は安全性に関する用途には特によく適している。

【0039】

時間測定ユニット８０で測定された時間間隔Ｚは処理ユニット３０に供給され、必要に応じて処理（スケーリング、データフォーマットの調整など）が行われた後にインターフェイスユニット４０に伝送される。インターフェイスプロトコルのフレームでこの時間間隔Ｚをインターフェイスユニット４０から後続電子装置１００へ伝送することができる。

【0040】

図１ｂは、位置測定装置１０の代替的な実施形態のブロック図を示す。図１ａにおける実施形態に関連して既に説明した関数ブロックには同じ符号が付されている。この実施例では、さらに処理ユニット３０は、測定された時間間隔Ｚが供給される比較ユニット３２を含む。参照値ＲＥＦとの比較により、比較ユニット３２は、測定された時間間隔Ｚがどの程度正確に参照値ＲＥＦと一致しているかを示す少なくとも１つの状態ビットを生成する。少なくとも１つの状態ビットは、測定された時間間隔Ｚが参照値ＲＥＦから大きく外れており不正確であることを示すエラービットＦ１や、参照値ＲＥＦからの時間間隔がまだ許容可能な程度に外れていることを知らせる警告ビットＦ２を含む。少なくとも１つの状態ビットＦ１，Ｆ２はインターフェイスユニット４０に供給され、後続電子装置１００に伝送される。

【0041】

参照値ＲＥＦは、固定的に、または変更可能に比較ユニット３２に保存されていてもよい。このために、固定的にプログラムされたメモリ（ＲＯＭ，ＯＴＰ）または変更可能なメモリ（ＥＥＰＲＯＭ，ＲＡＭ）が設けられている。後者は、例えば後続電子装置１００によってインターフェイス接続を介してプログラミングすることができる。

【0042】

図２ａおよび図２ｂは、それぞれのコマンドサイクルの信号線図を示す。これらの信号線図を用いて、時間測定ユニット８０によって測定可能な時間間隔Ｚを定義する開始イベントおよび停止イベントについての実施例を説明する。

【0043】

位置測定装置１０または位置測定装置１０のインターフェイスユニット４０と後続電子装置１００との通信の基礎となるインターフェイスプロトコルの規則に応じて、開始配列（プレアンブル）によってコマンドサイクルが開始され、これにコマンド‐／データブロック２１０が続く。コマンド‐／データブロック２１０には、後続電子装置１００から位置測定装置１０へのコマンドおよび必要に応じて受信データ１０と、位置測定装置１０から後続電子装置１００へ送信される送信データが含まれていてもよい。最後に、コマンドサイクルの終了を知らせる停止配列（ポストアンブル）２２０が続く。

【0044】

開始配列２００は、同じ継続時間の論理高レベルおよび低レベルの規則的な配列により始まる。低‐／高レベルが交互に配列されたビットには、論理低‐、高‐、および低レベルがそれぞれ２ビットずつ続く。論理高レベルの１ビットが開始配列２００の終了、ひいてはコマンド‐／データブロック２１０への移行を行う。

【0045】

停止配列２２０は論理低レベルの１ビットからなり、これに論理高レベルの１ビットが続く。

【0046】

コマンドサイクルの前後に、インターフェイス信号は継続的な論理高レベルを備える。

【0047】

図２ａは、時間測定ユニット８０により上記コマンドサイクル内に測定可能な時間間隔Ｚの第１実施例を示す。時間間隔Ｚの測定開始を表す開始イベントＳＴＡＲＴは、最初に生じた連続する２ビットの論理低レベルに続くインターフェイス信号の最初の信号立ち上がりエッジである。時間測定を終了する停止イベントＳＴＯＰは、２番目に生じた連続する２ビットの論理低レベルに続く最初の信号立ち上がりエッジである。

【0048】

図２ｂは、時間測定ユニット８０によりコマンドサイクル内で測定可能な時間間隔Ｚの第２実施例を示す。時間間隔Ｚの測定開始を表す開始イベントＳＴＡＲＴは、図２ａのスタートと同一であり、したがって、最初に生じた連続する２ビットの論理低レベルに続くインターフェイス信号の最初の信号立ち上がりエッジにより定義される。時間測定を終了する停止イベントＳＴＯＰは、コマンドサイクルの停止配列２２０において論理低レベルのビットと論理高レベルのビットとの間に生じる信号立ち上がりエッジである。

【0049】

図３ａおよび図３ｂは、コマンドサイクルの概略的な信号線図を示す。この信号線図により、時間測定の結果を伝送する可能性を明確に説明する。コマンドサイクルは、それぞれ開始配列２００、コマンド‐／データブロック２１０、および停止配列２２０を含み、コマンド‐／データブロック２１０は、コマンド２１２と、コマンド２１２に応じて位置測定装置１０から後続電子装置１９９に送信される送信データ２１４とから構成されている。例えば、コマンド２１２は位置要求コマンドであり、したがって送信データ２１４は位置値Ｐを含む。さらに送信データ２１４は時間測定もしくはクロック監視の結果を含む。すなわち、図３ａの場合には測定された時間間隔Ｚの値、図３ｂの場合には、測定された時間間隔Ｚと目標値との比較により処理ユニット３０で形成された少なくとも１つの状態ビットＦを含む。少なくとも１つの状態ビットＦは、図１ｂの説明において既に述べたように、例えばエラービットＦ１や警告ビットＦ２であってもよい。したがって、図３ａに示した信号線図は、図１ａに基づいて説明した実施形態に対応しており、図３ｂの信号線図は、図１ｂに基づいて説明した実施形態に対応している。

【0050】

時間間隔Ｚもしくは少なくとも１つの状態ビットＦは、先行するコマンドサイクルで測定／検出された値であってもよいことを明示的に指摘しておく。このことは、特にコマンドサイクルの遅い時点で生じる停止イベントＳＴＯＰが選択された場合についてあてはまる。なぜなら、この時点では場合によってはまだ最新の測定結果が得られていないからである。図２ｂの実施例では、停止イベントＳＴＯＰは送信データの伝送後に位置し、したがって、最新の測定結果を提供することはできない。

【0051】

図４ａは、図１ａに基づいて説明した実施例にしたがった時間測定ユニット８０の可能な構成のブロック線図を示す。時間測定ユニット８０は、カウンタ８２、および開始‐／停止ユニット８４を含む。カウンタ８２には、計数信号として動作クロック信号ＣＬＫが供給される。したがって、動作クロック信号ＣＬＫは、カウンタ８２のための時間軸としての役割を果たし、測定された時間間隔Ｚの幅を決定する。通常は、このようなカウンタ８２は、計数信号の状態変化を数えるように構成されており、したがって、例えば係数信号の立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジ、またはいずれのエッジにおいても係数ステップを実施する。インターフェイス信号は少なくとも１つのインターフェイスライン４１で開始‐／停止ユニット８４の入力部を形成し、インターフェイスライン４１は、開始または停止イベントの発生に関して開始‐／停止ユニットにより監視される。開始イベントが発生した場合、開始‐／停止ユニット８４は適宜な制御信号によりカウンタ８２の計数プロセスを開始し、停止イベントが生じた場合には、開始‐／停止ユニット８４はカウンタ８２の計数プロセスを再び停止する。カウンタ８２の出力は処理ユニット３０に供給される。例えば絶対的な時間測定のために、処理ユニット３０の随意のリターン信号ＲＥＳによってカウンタ８２が戻される。

【0052】

図４ｂは、図１ｂに基づいて説明した実施例に対応して時間測定ユニット８０の可能な実施形態のブロック線図を示す。この図では、カウンタ８２は、いわゆる「自由継続カウンタ」として作動される。これは、カウンタ８２が動作クロック信号ＣＬＫのクロックで連続的にカウントすることを意味する。測定すべき時間間隔Ｚに相当する開始イベントと停止イベントとの間の計数差ｚを検出するために、カウンタ８２の出力は計算ユニット８６に供給され、計算ユニット８６は、開始イベントの発生時にも停止イベントの発生時にも最新の計数値を受信し、これにより、計数差、ひいては求めていた時間間隔を計算する。開始イベントおよび停止イベントの発生は、開始‐／停止ユニット８４によって計算ユニット８６に通知される。計算ユニット８６において、測定された時間間隔Ｚを先行する測定結果に加算することにより、この実施形態においても相対的な時間測定を実施することができる。

【符号の説明】

【0053】

１０ 位置測定装置
２０ 位置検出ユニット
２１ 信号ライン
３０ 処理ユニット
３２ 比較ユニット
４０ インターフェイスユニット
４１ インターフェイスライン
５０ 送信／受信ユニット
５１ インターフェイスケーブル
６０ メモリユニット
７０ クロック発生器
８０ 時間測定ユニット
８２ カウンタ
８４ 開始‐停止ユニット
８６ 計算ユニット
１００ 後続電子装置
２００ 開始配列
２１０ コマンド‐／データブロック
２１２ コマンド
２１４ 送信データ
２２０ 停止配列
ＣＬＫ クロック信号
ＲＥＳ リターン信号

【図1a】

【図1b】

【図2a】

【図2b】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】