特許 6793465 信号補償マークを備えた標準器

(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】6793465

(24)【登録日】2020年11月12日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】信号補償マークを備えた標準器

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/249 20060101AFI20201119BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/249 K

【請求項の数】14

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-86334(P2016-86334)

(22)【出願日】2016年4月22日

(65)【公開番号】特開2016-206198(P2016-206198A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2019年1月16日

(31)【優先権主張番号】10 2015 207 275.4

(32)【優先日】2015年4月22日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ 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】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ヨハネス ミュールフェルト

(72)【発明者】

【氏名】ギュンター ロイジング

【審査官】 岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５１５９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３０８８０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１９８９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３９７９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／００− ５／６２

Ｇ０１Ｂ ７／００− ７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

位置測定システム（１０）に使用される標準器（２０）であって、
強磁性材料から構成される材料テープ（２３）によって形成されており、
前記材料テープ（２３）は、測定方向（１１）に沿って伸張されて形成されており、
当該測定方向（１１）に沿って複数のマーク（２１，２１ａ）が前記材料テープに一列に配置されており、
前記複数のマーク（２１）はそれぞれ、貫通部（２２）又は一定の深さを有する凹部（２２ａ）によって構成されており、
前記複数のマーク（２１）は、それぞれマーク輪郭（５０）を有しており、
前記複数のマーク（２１）の少なくとも一部分により、２値の乱数列が符号化され、
各マーク輪郭（５０）は完全に、対応する仮想的な矩形（６０）内に対応付けられており、前記仮想的な矩形（６０）は、第１，第２，第３及び第４矩形辺（６１，６２，６３，６４）を有しており、
前記第１及び第２矩形辺（６１，６２）は、前記測定方向（１１）に対して平行に延在しており、
前記マーク輪郭（５０）はそれぞれ、少なくとも１つの直線状の第１外周部分（５１）を有しており、当該第１外周部分（５１）は、対応する前記第１矩形辺（６１）と重なり、
前記マーク輪郭（５０）はそれぞれ、少なくとも１つの直線状の第２外周部分（５２）を有しており、当該第２外周部分（５２）は、対応する前記第２矩形辺（６２）と重なり、
前記第３及び第４矩形辺（６３，６４）はそれぞれ点（６８，６９）において、対応する前記マーク輪郭（５０）と重なり、
隣接する２つの仮想的な矩形（６０）の、前記第３矩形辺（６３）の間隔はそれぞれ、第１分割間隔（λ）の整数倍であり、前記第１分割間隔（λ）は、符号化された２値の乱数列における２値の１つの数字に対応する、標準器（２０）において、
隣接する２つの仮想的な矩形（６０）の内法間隔（６７）が、前記第１分割間隔（λ）の整数倍とは異なる、
ことを特徴とする標準器（２０）。

【請求項2】

前記マーク輪郭（５０）はそれぞれ、対応する前記仮想的な矩形（６０）と完全に重なる、
請求項１に記載の標準器（２０）。

【請求項3】

前記第３矩形辺（６３）に、関連する前記マーク輪郭（５０）の一直線状の第３外周部分（５３）が対応付けられており、
前記第４矩形辺（６４）に、関連する前記マーク輪郭（５０）の一直線状の第４外周部分（５４）が対応付けられており、
前記第３及び第４外周部分（５３，５４）は互いに平行に配置されており、
当該第３及び第４外周部分（５３，５４）は、９０°とは異なる角度を前記測定方向（１１）となす、
請求項１に記載の標準器（２０）。

【請求項4】

前記第３矩形辺（６３）に、外側又は内側に曲げられて延在する、前記マーク輪郭（５０）の第３外周部分（５３ａ）が対応付けられており、
前記第４矩形辺（６４）に、外側又は内側に曲げられて延在する、前記マーク輪郭（５０）の第４外周部分（５４ａ）が対応付けられている、
請求項１に記載の標準器（２０）。

【請求項5】

前記第３及び第４外周部分（５３ａ，５４ａ）は、それぞれ２つの直線状の下位部分（５７）を有しており、当該下位部分は、９０°以上の角度をなす、
請求項４に記載の標準器（２０）。

【請求項6】

互いに対応付けられる直線状の前記２つの下位部分（５７）は、角部（５８）において、又は、所定の半径で、互いに接する、
請求項５に記載の標準器（２０）。

【請求項7】

前記第１及び第２矩形辺（６１，６２）に対応付けられる、前記マーク輪郭（５０）の外周部分は、互いに鏡映対称に形成されている、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の標準器（２０）。

【請求項8】

前記第１矩形辺（６１）には、前記測定方向（１１）に対して曲げられて延在する、前記マーク輪郭（５０）の少なくとも１つの第５外周部分（５５）が対応付けられており、
前記第２矩形辺（６２）には、前記測定方向（１１）に対して曲げられて延在する、前記マーク輪郭（５０）の少なくとも１つの第６外周部分（５６）が対応付けられている、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の標準器（２０）。

【請求項9】

前記第５及び／又は前記第６外周部分（５５，５６）が、少なくとも１つの直線状の下位部分（５７ａ）を有する、
請求項８に記載の標準器（２０）。

【請求項10】

前記第５及び／又は前記第６外周部分（５５，５６）が、少なくとも１つの折り曲げることなく湾曲させた下位部分（５７ｂ）を有する、
請求項８又は９に記載の標準器（２０）。

【請求項11】

総ての前記マーク輪郭（５０）の前記１外周部分（５１）が、測定方向（１１）に一列に配置されており、
総ての前記マーク輪郭（５０）の前記２外周部分（５２）は、測定方向（１１）に一列に配置されている、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の標準器（２０）。

【請求項12】

前記第３矩形辺（６３）及び前記第４矩形辺（６４）の間隔（６６）は、前記第１分割間隔（λ）の最も近い整数倍よりも、前記第１分割間隔（λ）の２０％乃至５０％の間の分だけ大きい、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の標準器（２０）。

【請求項13】

請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の標準器（２０）を有する位置測定システム（１０）において、
測定方向（１１）に一列に配置されている少なくとも５つの受信コイル（４０）を有する走査装置（３０）が設けられており、
当該走査装置（３０）は、前記受信コイル（４０）に対して相対的に運動しない送信巻線装置（４１）を有しており、
当該走査装置（３０）は、前記標準器（２０）に沿って測定方向（１１）に運動可能であり、
前記受信コイル（４０）、前記送信巻線装置（４１）及び前記標準器（２０）は、前記走査装置（３０）に対する前記標準器（２０）の位置により、前記送信巻線装置（４１）と、前記受信コイル（４０）との間の誘導結合に変化が生じるように配置されている、
ことを特徴とする位置測定システム（１０）。

【請求項14】

前記送信巻線装置（４１）は、測定方向（１１）に一列に配置されている複数の固有の送信面（４２）を取り囲み、
１つの送信面（４２）内に、最大で１つの対応する受信コイル（４０）が配置されている、
請求項１３に記載の位置測定システム（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の上位概念に記載した標準器に関する。

【背景技術】

【0002】

欧州特許第２５０２０３０号明細書からは、位置測定システムに使用するために設けられている標準器が公知である。この位置測定システムは、絶対位置測定システムであり、標準器のマークにより、２値の乱数列が符号化される。この標準器は、走査装置によって誘導式に読み出される。このためには２つのタイプの標準器が対象となり、即ち、導電率の高い材料、例えば銅から構成される標準器（うず電流原理）と、強磁性材料から構成される標準器とが対象となる。本発明では後者のタイプを扱う。

【0003】

誘導式の走査では一般的に、信号オフセットを最小化するため、差動式に接続されたコイル対が使用される。欧州特許第２５０２０３０号明細書では、このコイル対は、測定方向に対して横方向に並べて配置され、ここでは複数のマークからなる相補的な２つの列が使用される。コイル対の個別コイルは、互いに固定に配線されている。出願人は、未公開の独国特許出願第１０２０１４２１６０３６．７号明細書において、測定方向において一列に配置されている複数の個別コイルだけを含む位置測定を提案している。これらの個別コイルは動作中に動的にさまざまに相互接続されるため、差動のコイル対の複数の個別コイルは測定方向に並んで配置される。本発明は、もっぱら最後に挙げたタイプにおいて生じる問題を取り扱う。

【0004】

複数の受信コイルが１つのマークの側方の境界上を運動する場合、これら受信コイルに誘導される交流電圧は跳躍的には変化せず、むしろ信号振幅の単調な増大乃至減少が発生する。

【0005】

公知の位置測定装置では、マークは材料テープの貫通部又は凹部に構成される。対応するマーク輪郭は、矩形に形成される。この矩形の幅及び内法の間隔はそれぞれ、第１分割間隔の整数倍である。出願人の複数の実験によって判明したのは、測定方向に対して横方向を向いている、マーク輪郭の外周部分の正確に中心上にある個別の受信コイルに誘導される交流電圧が、この誘導される交流電圧の最大振幅の５０％よりも大きい振幅を有することである。これにより、信号評価が極めて困難になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】欧州特許第２５０２０３０号明細書

【特許文献2】独国特許出願第１０２０１４２１６０３６．７号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の利点は、位置を求めるための、受信コイルに誘導される交流電圧の評価が特に容易になることにある。特に、受信コイルに誘導される交流電圧の振幅は、第１分割間隔に対応する分割グリッドを基準にした所定の箇所において実質的に、最大信号振幅の５０％になる。

【0008】

独立請求項によって提案されるのは、隣接する２つの仮想的な矩形の内法間隔が、第１分割間隔の整数倍とは異なることである。これにより、上記分割グリッドに対し、信号伝送がずらされる。上記内法間隔は、受信コイルに誘導される交流電圧が、第１分割間隔に対応する分割グリッドを基準にした所定の箇所において、実質的に最大振幅の５０％になるように選択される。上記内法間隔は、隣接する仮想的な矩形の第３辺（以下、この仮想的な矩形の辺を矩形辺と称する）と第４矩形辺との間隔である。

【0009】

上記材料テープは、有利には第１分割間隔よりも小さい一定の厚さを有する。この厚さは、例えば０．３ｍｍであり、第１分割間隔は、例えば１ｍｍである。材料テープの幅は有利には、第１分割間隔よりも大きく、例えば５ｍｍである。材料テープは有利には、ステンレンススチールからなる。上記マークには、非強磁性材料を充填することができ、このマークは有利には、空とする、乃至、空気が充填される。上記送信巻線装置及び／又は受信コイルは有利には、平坦コイル装置として形成される。上記標準器は有利には例えばEP 1 052 480 B1に従って形成される、リニアローラ軸受けのガイドレールの構成部分である。第１矩形辺乃至第２矩形辺に、測定方向に対して平行に延在する、マーク輪郭の複数の直線部分が対応付けられ、且つ、これらの直線部分がずらされて配置される場合、上述した矩形辺は有利には、合計で最大の長さを有する直線部分と重なる。

【0010】

従属請求項には、本発明の有利な発展形態及び改善が示されている。

【0011】

マーク輪郭はそれぞれ、対応する仮想的な矩形と完全に重なるようにすることができる。この実施形態は、公知の標準器とは最小限の違いしか有しないが、上で挙げたような利点が得られる実施形態である。この標準器は、公知の標準器と同様に簡単に製造することができる。ここでは有利には光化学エッチング法が使用される。

【0012】

本発明では、第３矩形辺に、関連するマーク輪郭の一直線状の第３外周部分が対応付けられ、第４矩形辺に、関連するマーク輪郭の一直線状の第４外周部分が対応付けられ、第３及び第４外周部分は互いに平行に配置され、これらは、９０°とは異なる角度を上記測定方向となす。最も簡単なケースにおいてマーク輪郭は、平行四辺形の形状に形成される。しかしながら、このマーク輪郭は、第１及び第２矩形辺の領域において、平行四辺形とは異なる形状を有し得る。このようなマーク輪郭により、標準器に対する走査装置の運動経路が延長され、ここでこの経路は、マーク境界において連続して信号が伝送されることによって延長される。これにより、走査装置の各位置において、各マーク境界が少なくとも１つの受信コイルによって検出されて、誘導交流電圧の最小振幅と最大振幅との間に振幅を有する交流電圧が誘導されることが保証される。これにより、標準器によって読み取られる乱数列が容易に求められる。さらに、測定方向に対して横方向の、標準器に対する走査装置の位置エラーは、上で提案したマーク輪郭の矩形形状の場合よりも、大きな影響を及ぼさない。

【0013】

本発明では、第３矩形辺に、外側又は内側に曲げられて延在する、マーク輪郭の第３外周部分が対応付けられ、第４矩形辺に、外側又は内側に曲げられて延在する、マーク輪郭の第４外周部分が対応付けられるようにことが可能である。これらの第３矩形辺及び第４矩形辺は、有利には互いに鏡映対称に形成される。第３矩形辺及び第４矩形辺が、折り曲げられていない湾曲部の形状で経過することも考えられる。しかしながら、ここで「湾曲」とは、折り曲げられた部分を有する、第３矩形辺及び第４矩形辺の経過を含むものとする。

【0014】

本発明では、第３矩形辺及び第４矩形辺がそれぞれ２つの直線状の下位部分を有するようにすることも可能であり、ここでこれらの下位部分は、９０°よりも大きな角度をなす。これによって達成されるのは、マーク境界の領域において信号経過がほぼ直線状になることである。第３矩形辺及び／又は第４矩形辺は有利には、標準器の中心線に関して鏡映対称に形成される。第３矩形辺及び／又は第４矩形辺は有利には、ちょうど２つの直線状の下位部分を有する。

【0015】

本発明では、互いに対応付けられる２つの直線状の下位部分が、角部において、又は、所定の半径で、互いに接するようにすることが可能である。この半径は有利には小さく構成される。

【0016】

本発明では、第１矩形辺及び第２矩形辺に対応付けられている、マーク輪郭の外周部分が、互いに鏡映対称に形成されるようにすることが可能である。これにより、特に、補償することができない信号エラーを回避することができる。

【0017】

本発明では、第１矩形辺に、上記測定方向に対して曲げられて延在する、マーク輪郭の少なくとも１つの第５外周部分が対応付けられ、第２矩形辺に、測定方向に対して曲げられて延在する、マーク輪郭の少なくとも１つの第６外周部分が対応付けられるようにすることができる。この実施形態において示されたのは、受信コイルに誘導される交流電圧の振幅が、マーク境界の領域における上記受信コイルのいくつかの箇所において、理論的には受信コイルが完全に強磁性材料の上にある場合にのみ発生するはずである最大値を上回る値を取り得ることである。ここでは、上記の振幅が、理論的には受信コイルが完全に空気乃至非強磁性材料上にある場合にのみ発生するはずである最小値を下回って降下することも起こり得る。このような作用は、マーク輪郭を本発明で提案したように構成することによって補償することができる。しかしながら「湾曲している」とは、折り曲げ部分を有する第５外周構成部乃至第６外周構成部の経過も含まれるものとする。第５外周構成部又は第６外周部分は選択的に内側又は外側に曲げられることができる。

【0018】

本発明では、第５外周部分及び／又は第６外周部分が、少なくとも１つの直線状の下位部分を有するようにことが可能である。

【0019】

本発明では、第５外周部分及び／又は第６外周部分が、少なくとも１つの、折り曲げることなく湾曲させた直線状の下位部分を有するようにすることが可能である。

【0020】

本発明では、総てのマーク輪郭の複数の第１外周部分が、測定方向に一列に配置され、総てのマーク輪郭の複数の第２外周部分が、測定方向に一列に配置されるようにすることが可能である。位置測定システムの動作時には有利にも標準器に引張り応力が加えられて、あらかじめ設定された第１分割間隔が極めて正確に維持される。マーク輪郭をここで提案するように構成することにより、標準器が、正確に直線状である形とは異なる経過を取ることが回避される。これにより、マークを読み取る際にエラーが発生することが回避される。

【0021】

本発明では、第３矩形辺及び第４矩形辺の間隔が、第１分割間隔の最も近い整数倍よりも、この第１分割間隔の２０％乃至５０％の間の分だけ大きいようにすることが可能である。マーク輪郭をこのように構成することより、上で有利であると説明した信号経過がマーク境界の領域において生じる。

【0022】

本発明による標準器は有利には位置測定システムにおいて使用され、ここでは、測定方向に一列に配置されている少なくとも５つの受信コイルを有する走査装置が設けられており、この走査装置は、受信コイルに対して相対的に運動しない送信巻線装置を有しており、この走査装置は、標準器に沿って測定方向に運動可能であり、受信コイル、送信巻線装置及び標準器は、走査装置に対する標準器の位置により、送信巻線装置と、受信コイルとの間の誘導結合に変化が生じるように配置されている。測定方向において隣接する総ての対の間隔は有利には、一定の第２分割間隔と等しい。この第２分割間隔は有利には、第１分割間隔以下であり、この第２分割間隔は、例えば０．８ｍｍである。

【0023】

本発明では、送信巻線装置が、測定方向に一列に配置されている複数の固有の送信面を取り囲み、１つの送信面内に、最大で１つの対応する受信コイルが配置されるようにすることが可能である。このような位置測定装置では、本発明のベースにある問題が特に強く発生するため、本発明による補償が特に有利である。受信コイルは有利には完全に、それぞれ対応する送信面内に配置される。

【0024】

上で挙げた特徴的構成及び以下にさらに説明する特徴的構成は、本発明の枠を逸脱することなく、それぞれ示した組み合わせにおいてだけでなく、別の組み合わせにおいて、又は、単独で使用できることは明らかである。

【0025】

本発明を以下、添付の図面に基づいて詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の第１実施形態による位置測定装置の概略図である。

【図2】図１に示した本発明の第１実施形態による標準器の一部分を示す概略図である。

【図3】本発明の第２実施形態による標準器の一部分を概略図である。

【図4】本発明の第３実施形態による標準器の一部分を概略図である。

【図5】本発明の第４実施形態による標準器の一部分を概略図である。

【図6】マークが貫通部として形成されている、図１に示した位置測定装置の概略断面図である。

【図7】マークが凹部として形成されている、図６に対応する図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１には、本発明の第１実施形態による位置測定装置１０の概略図が示されている。位置測定装置１０には、標準器２０及び走査装置３０が含まれている。標準器２０は、材料テープ２３として実施されており、この材料テープは、強磁性材料から、例えばステンレスチールから構成されており、例えば０．３ｍｍの一定の厚さを有する。標準器２０は、一定の幅２７で測定方向１１に延在している。標準器２０上には測定方向１１に沿って複数のマーク２１が一列に配置されており、これらマークのベースになっているのは一定の第１分割間隔λである。マーク２１は、選択的に貫通部（図６の２２）又は一定の深さを有する凹部（図７の２２ａ）として形成することができる。マーク２１は、マークが存在する又は存在しないの２つの状態を有することができる。マーク２１により、２値の乱数列が符号化され、第１分割間隔λは、この符号の２値の数字に対応する。これらのマークの形状については、図２乃至図５を参照してさらに後で説明する。マーク２１は、材料テープに横方向のストライプが必要ないように構成されており、これらのマークは、第１分割間隔λで離隔されて材料テープ２３に配置されている。マーク２１の、測定方向１１に対して横方向の両側に、材料テープ２３はそれぞれ側方ストライプ２４を有しているため、連結している標準器２０が得られる。マーク２１は有利には、空気が充填された自由空間として形成されている。しかしながら、マークには、強磁性でない材料を、例えば真鍮を充填することもできる。

【0028】

走査装置３０は、標準器２０に対し、測定方向１１に可動である。標準器２０は、有利にはリニアローラ軸受けのガイドレールに固定され、走査装置３０は、対応するガイド台車に固定される。対応するリニアローラ軸受けは、独国特許出願公開第１０２００７０４２７９６号明細書から公知である。走査装置３０には、有利には専用の電子ボートの形態で形成されている評価ユニット３４が含まれている。走査装置３０の残余の部分、特に送信巻線装置４１と、受信コイル４０と、スイッチング装置７０と、オペアンプ８０は、標準器２０の空間的に直ぐ近くに配置されるが、これとは異なり、評価ユニット３４は、標準器２０に対して一層大きな空間的な間隔を有し得る。

【0029】

送信巻線装置４１及び受信コイル４０はそれぞれ、平坦な巻線装置として形成されている。図１ではそれぞれ一巻きしか書き込まれていないが、実際には送信巻線装置４１も受信コイル４０も共にそれぞれ、実質的に平行な複数巻きを有する。図１では、送信巻線装置４１にも標準器２０にも中心線２５が書き込まれている。これら２つの中心線２５は、図１に示したのとは異なり、互いに重なり合い、送信巻線装置４１及び受信コイル４０は、標準器２０に対してわずかな間隔で配置されている（図６及び図７を参照されたい）。これにより、標準器２０は、送信巻線装置４１と受信コイル４０との間の誘導結合を変化させる。即ち、送信巻線装置４１に供給される交流により、標準器２０に対する走査装置３０の位置に依存する振幅を有する交流電圧が受信コイル４０に誘導されるのである。

【0030】

送信巻線装置４１は、ここではメアンダ構造として形成されており、このメアンダ構造は、測定方向１１に一列に配置されている固有の複数の送信面４２を取り囲む。送信巻線装置４１には、蛇行線状に形成された複数の導体路４３からなる第１グループ４４及び第２グループ４５が含まれており、これらの導体路は測定方向１１に沿って複数回交差している。参照符号４６によって示した箇所では、送信巻線装置４１が、単一の通過する導体路によって構成されるように上述の複数の導体路４３が互いに接続されている。送信巻線装置４１は択一的に、それぞれ対応する単一の送信面４２を取り囲む複数の個別コイルからまとめることも可能であり、これらの個別コイルは、選択的に直列又は並列に接続される。交流電流源により、送信巻線装置４１に交流が供給される場合、総ての送信面４２には、実質的に大きさが等しい電磁交番場が発生し、この場の向きは、隣接する２つの送信面４２において逆向きである。交流電流源３１は、有利には評価ユニット３４の構成部分である。

【0031】

送信面４２には、それぞれ１つの受信コイル４０が配置されている。受信コイル４０の空間的な近傍にはオペアンプ８０が配置されており、このオペアンプは、有利には完全差動型に形成されている。隣接する２つの受信コイル４０は、測定方向１１においてそれぞれ一定の第２分割間隔δを有しており、これは例えば０．８ｍｍである。オペアンプ８０の配線は、図１において極めて簡略化されて示されており、完全差動オペアンプ８０に特徴的な２つのフィードバック抵抗８５，８６だけが示されている。第１フィードバック抵抗８５は、オペアンプ８０の第１入力端子８１と、オペアンプ８０の第１出力端子８３とを接続する。第２フィードバック抵抗８６は、オペアンプ８０の第２入力端子８２と、オペアンプ８０の第２出力端子８４とを接続する。

【0032】

第１出力端子８３及び第２出力端子８４は、アナログデジタル変換器３２の入力側に接続されているため、アナログデジタル変換器３２は、対応する電気測定電圧Ｍを測定することができる。対応するデジタル値は、プログラミング可能なデジタル計算器３３に転送される。プログラミング可能なデジタル計算器３３及びアナログデジタル変換器３２は、有利には評価ユニット３４の構成部分であり、この評価ユニット３４は、最も有利には、マイクロコントローラの形態で形成される。

【0033】

第１入力端子８１及び第２入力端子８２は、スイッチング装置７０を介して種々異なる受信コイル４０に接続される。スイッチング装置７０には、オペアンプ８０の第１入力端子８１に接続されている第１信号線路７５が含まれている。さらに第２信号線路７６が、オペアンプ８０の第２入力端子８２に接続されている。各受信コイル４０の一方の端子はそれぞれ、第３信号線路７７に接続されている。受信コイル４０の他方の端子はそれぞれ、対応するスイッチング手段７１，７２を介して第１信号線路７５又は第２信号線路７６のいずれかに接続される。各スイッチング手段７１，７２，７３，７４は、有利には、これが第１の電気抵抗を有する第１の状態を有しており、また各スイッチング手段は、これが第２の電気抵抗を有する第２の状態を有しており、ここで第２の電気抵抗は、第１の電気抵抗より少なくとも１０００倍大きく、少なくとも１つのスイッチング手段により、第１の状態と第２の状態とを切り換えることができる。本発明において仮定したのは、受信コイル４０が、対応するスイッチング手段７１，７２の第２の状態において、オペアンプ８０に接続されないことである。有利には半導体ベースのスイッチング手段７１，７２，７３，７４を使用する。これにより、例えば、０．９Ωの第１の電気抵抗を得ることができ、少なくとも６０ｄＢの信号減衰が生じる第２の電気抵抗を得ることができる。対応するスイッチング手段は、２０１５年３月１９日時点でインターネットアドレスhttp://www.ti.com/lit/ds/symlink/ts5a623157.pdfにおいて取り出すことのできるデータシートに記載されている。

【0034】

図１には、例示的に７個の受信コイル４０が示されており、これらの受信コイルにはそれぞれ、測定方向１１に沿ってカウントアップされるインデックスｎが付されている。測定システム１０が格段に多くの、例えば３０個の受信コイル４０を有し得ることは明らかである。インデックスｎ＝１，３，５，７を有する受信コイル４０はそれぞれ、第１スイッチング手段７１を介して第１信号線路７５に接続される。これらの間にそれぞれ配置され且つインデックスｎ＝２，４，６を有する受信コイル４０はそれぞれ第２スイッチング手段７２を介して第２信号線路７６に接続される。ここで説明している配線により、選択した２つの受信コイルが差動的に共通接続され、これらの受信コイルがオペアンプ８０の入力側に接続される。これにより、上記の２つの受信コイル４０に同様に作用する外部の妨害場は、測定電圧Ｍを変化させない。２つの受信コイルを正しく差動的に接続することは、関連する複数の受信コイルの巻線方向、及び、どの端子を第３信号線路７７に接続するかによって決まる。

【0035】

第４スイッチング手段７４により、第３信号線路７７と、オペアンプ８０の第１入力端子８１とが接続される。これにより、個々の受信コイル４０の１つだけが、オペアンプ８０の入力側に接続され、この受信コイルは、第２スイッチング手段７２を介して第２信号線路７６に接続される。また、第１スイッチング手段７１を介して第１信号線路７５に接続される個々の受信コイル４０を使用する場合、第３スイッチング手段７３だけが接続される。第３スイッチング手段７３により、第３信号線路７７は、オペアンプ８０の第２入力端子８２に接続される。

【0036】

第１乃至第４のスイッチング手段７１，７２，７３，７４は、有利には、プログラミング可能なデジタル計算器３３によって駆動制御される。対応する制御線路は、図１では示していない。

【0037】

図２には、図１に示した本発明の第１実施形態による標準器２０の一部分が概略的に示されている。標準器２０の下側には、位置ｘについて電圧比ｋをプロットした線図が示されている。位置ｘは、個々の受信コイル（図１の参照符号４０）の、標準器２０に対する位置である。電圧比ｋは、観察している受信コイルに誘導される交流電圧の振幅を示している。値１００％は、受信コイルが完全に強磁性材料上にある場合に発生する。受信コイルが完全にマーク２１上にある場合、この電圧比はほぼ０％である。なぜならば、強磁性材料がないことに起因して送信巻線装置と受信コイルとの間の誘導結合は極めて弱いからである。

【0038】

第１実施形態では、マーク輪郭５０は矩形に形成されているため、独立請求項に記載した仮想的な矩形６０は、マーク輪郭５０と完全に一致する。仮想的な矩形６０は、第１矩形辺６１，第２矩形辺６２，第３矩形辺６３及び第４矩形辺６４を有する。第１矩形辺６１及び第２矩形辺６２は、測定方向１１に対して平行に延在しており、第３矩形辺６３及び第４矩形辺６４は、測定方向１１に対して垂直方向に延在している。第１矩形辺６１及び第２矩形辺６２の間隔６５は、マーク２１の幅に等しい。間隔６５は材料テープ２３の幅２７よりもわずかに小さく構成されているため、材料テープ２３を一体化する、対向した２つの側方ストライプ２４が残存している。第３矩形辺６３の第４矩形辺６４の間隔６６は、マーク２１の長さである。ここで、これは、第１分割間隔λの整数倍よりもわずかに大きい。図１から分かるように、例えば総てのマーク２１の第３矩形辺６３の間隔を測定することにより、第１分割間隔λを求めることができ、これらの間隔のうちの最も短い間隔は、第１分割間隔λの２倍に等しい。

【0039】

隣接する２つの仮想的な矩形６０の間隔６６乃至内法間隔（図１の参照符号６７）は、電圧比ｋの２つの５０％値１２の距離１３が、可能な限り正確に第１分割間隔λの整数倍になるように選択される。第１分割間隔λが、例えば１．０ｍｍの場合、間隔６６は、例えば１．４ｍｍをとることでき、上記の内法間隔（図１の参照符号６７）は、例えば０．６ｍｍである。

【0040】

図３には、本発明の第２実施形態による標準器２０の一部分が概略的に示されている。マーク輪郭５０は、平行四辺形の形状で形成されているため、このマーク輪郭が仮想的な矩形６０とはもはや完全に一致することはない。仮想的な矩形６０は、図３において破線によって書き込まれている。マーク輪郭５０の一直線状の第１外周部分５１は、完全に第１矩形辺６１上に載っており、第１矩形辺６１は、第１外周部分５１よりも長い。マーク輪郭５０の一直線状の第２外周部分５２は、完全に第２矩形辺６２上に載っており、第２矩形辺６２は、第２外周部分５２よりも長い。

【0041】

第３矩形辺６３には、関連するマーク輪郭５０の一直線状の第３外周部分５３が対応付けられており、この外周部分は完全に仮想的な矩形６０内に配置されている。第４矩形辺６４には、関連するマーク輪郭５０の一直線状の第４外周部分５４が対応付けられており、この外周部分は完全に仮想的な矩形６０内に配置されている。第３外周部分５３及び第４外周部分５４は、互いに平行に配置されており、これらは、９０°とは異なる角度を測定方向１１となしている。

【0042】

第３矩形辺６３と、マーク輪郭５０とが交わる点６８は、第３外周部分５３と、第２外周部分５２との間の角部にある。第４矩形辺６４と、マーク輪郭５０とが交わる点６９は、第４外周部分５４及び第１外周部分５１との間の角部にある。

【0043】

図２と図３との比較から分かるように、第２実施形態では、２つの５０％値１２の領域における、位置ｘについての電圧比ｋの経過は、第１実施形態の場合よりも、明らかに傾きが小さい。間隔６６乃至内法幅（図１の参照符号６７）は、ここでも、電圧比ｋの２つの５０％値の距離１３が、可能な限り正確に第１分割間隔λの整数倍になるように選択される。

【0044】

図４には、本発明の第３実施形態による標準器２０の一部分が概略的に示されている。仮想的な矩形６０は、図４において、破線で書き込まれている。マーク輪郭５０の一直線状の第１外周部分５１は、完全に第１矩形辺６１上に載っており、第１矩形辺６１は、第１外周部分５１よりも長い。マーク輪郭５０の一直線状の第２外周部分５２は、完全に第２矩形辺６２上に載っており、第２矩形辺６２は、第２外周部分５２よりも長い。

【0045】

第３矩形辺６３には、外側に曲げられて延在する、マーク輪郭５０の第３外周部分５３ａが対応付けられる。第４矩形辺６４には、外側に曲げられて延在する、マーク輪郭５０の第４外周部分５４ａが対応付けられる。第３外周部分５３ａ及び第４外周部分５４ａは、互いに鏡映対称に形成されている。第３外周部分５３ａ及び第４外周部分５４ａは、それぞれちょうど２つの下位部分５７を有しており、これらの２つの下位部分は、９０°以上の角度をなしている。互いに対応する直線状の２つの下位部分５７は、角部５８で互いに接している。これらの角部５８は、第３矩形辺６３乃至第４矩形辺６４と、マーク輪郭５０とが交わる点６８，６９を構成している。

【0046】

第３実施形態において、２つの５０％値１２の領域における、位置ｘについての電圧比ｋの経過は、図３に示した第２実施形態の場合とほぼ同じである。間隔６６乃至内法幅（図１の参照符号６７）は、ここでも、電圧比ｋの２つの５０％値の距離１３が、可能な限り正確に第１分割間隔λの整数倍になるように選択される。

【0047】

第３実施形態によるマーク輪郭５０は全体的に、標準器２０の中心線２５に関して鏡映対称に形成されている。これにより、標準器２０を走査する際のエラーが回避される。

【0048】

図５には、本発明の第４実施形態による標準器２０の一部分が概略的に示されている。この実施形態は、信号評価に対して理想的な信号形状と、実際の信号形状との別の複数の偏差に関係している。図５に示した第４実施形態は、図２に示した第１実施形態の変化形態であるが、これは、図３に示した第２実施形態乃至図４に示した第３実施形態と組み合わせることも可能である。

【0049】

図５の下側には、図２に示した第１実施形態だけが使用される場合に発生し得る信号形状が破線で書き込まれている。実線により、以下で説明する補償手段に従って発生し且つ簡単な信号評価に特に好適な信号形状が示されている。これらの信号形状の間には、全部で３種類の偏差１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６が発生し、これらについて以下、詳細に説明する。

【0050】

観察する個別コイルが、マーク２１に対して大きな間隔で完全に材料テープ２３の強磁性材料上に存在する場合、平坦効果１６が観察されることがある。この場合には信号振幅は、個別コイルが、マーク２１に対して小さな距離で完全に材料テープ２３の強磁性材料上に存在する場合よりもやや高くなる。この平坦効果１６には、情報を有するマーク２１と比較して極めて狭い幅で形成される補助マーク２１ａによって対処することができる。この補助マーク２１ａはまさに、補助マーク２１ａがなければ平坦効果１６が示される場所に配置される。補助マーク２１ａの幅はまさに、平坦効果１６が消滅する大きさに選択される。

【0051】

観察する個別コイルが、マーク境界５３，５４の少し前又は少し後ろで、材料テープ２３の強磁性材料上に存在する場合、オーバシュート１４ａ，１４ｂが生じることがある。オーバシュート１４ａ，１４ｂには、材料テープ２３の対応する領域において、強磁性材料を除去することによって対処することができる。このために補助マーク２１ａの第１矩形辺６１にマーク輪郭５０の第５外周部分５５が設けられ、この外周部分は、測定方向１１に対して外側に向かって曲げられて延在しており、第２矩形辺６２には、補助マーク２１ａのマーク輪郭５０の少なくとも１つの第６外周部分５６が対応付けられており、これは測定方向１１に対して外側に曲げられて延在している。

【0052】

観察する個別コイルが、マーク境界５３，５４の少し後ろ又は少し前のマーク２１がない箇所に存在する場合、アンダシュート１５ａ，１５ｂが観察されることがある。材料テープ２３の対応する領域に強磁性材料を追加することによってこれらのアンダシュート１５ａ，１５ｂに対処することができる。このためにマーク２１の第１矩形辺６１にマーク輪郭５０の第５外周部分５５が設けられる。この第５外周部分は、測定方向１１に対して内側に曲げられて延在している。マーク２１の第２矩形辺６２には、マーク輪郭５０の少なくとも１つの第６外周部分５６が対応付けられており、第６外周部分は、測定方向１１に対して内側に曲げられて延在している。

【0053】

第５外周部分５５及び／又は第６外周部分５６は、図５においてオーバシュート１４ｂ及びアンダシュート１５ｂの場合に示されているように、少なくとも１つの直線状の下位部分５７ａを有することできる。第５外周部分５５及び／又は第６外周部分５６は、図５においてオーバシュート１４ａ及びアンダシュート１５ａの場合に示されているように、折り曲げることなく湾曲させた下位部分５７ｂを有することできる。

【0054】

図６には、図１に示した位置測定装置１０の概略的な断面が示されており、マーク２１は、貫通部２２として形成されている。これに相応してマーク２１は、標準器２０の全体厚さ２６を貫通している。マーク輪郭５０は、実質的に材料テープ２３の全体厚さ２６にわたって一定に形成されている。光化学エッチング法による有利な製造により、許容差に起因してさまざま偏差が発生し得る。貫通部２２は有利には互いに逆の２つの面から同時に、材料テープ２３からエッチングされるため、エッチング時間は短くなる。

【0055】

さらに図６では、標準器２０に対する受信コイル４０及び送信巻線装置４１の配置が分かる。受信コイル４０及び送信巻線装置４１はそれぞれ、平坦巻線装置として形成されており、これらは有利には光化学エッチング法によって作製される。図６では、受信コイル４０及び送信巻線装置４１に対してそれぞれ単一の層しか設けられていないが、コイル巻数を可能な限り大きくするため、複数の層を設けることもできる。個々の層は、それぞれ１つの絶縁層４７によって互いに切り離されており、これらの絶縁層は、例えばポリイミドから構成することが可能である。このプラスチックは、電気絶縁性であり、高い温度に耐える。受信コイル４０及び／又は送信巻線装置４１がそれぞれ複数の層を有する場合、これらは有利にスルーホールを介して互いに電気的に接続される。これらのスルーホールは、１つの又は複数の対応する絶縁層を貫通する。

【0056】

標準器２０と、受信コイル４０及び送信巻線装置４１を含むユニットとの間のセンサ間隔１７は、有利には小さく構成され、最も有利には、第１分割間隔λより小さく構成される。

【0057】

図７には、図６に対応する図が示されており、マーク２１は、凹部２２ａとして構成されている。この凹部２２ａは、例えば材料テープ２３の厚さ２６の半分である一定の深さ２２ｂを有する。凹部２２ａは有利には光化学エッチング法によって作製され、このエッチングは、材料テープ２３の一方の側だけから行われる。エッチング深さ、従って、凹部２２ａの深さ２２ｂの制御は困難であるため、図６の貫通部が有利である。

【0058】

その他の点については図６の説明を参照されたい。図６及び図７において同じ部分乃至対応する部分には同じ参照符号が付されている。

【符号の説明】

【0059】

λ 第１分割間隔
δ 第２分割間隔
Ｍ 測定電圧
ｋ 電圧比
ｘ 標準器に対する個々の受信コイルの位置
１０ 位置測定システム
１１ 測定方向
１２ 電圧比の５０％値
１３ 電圧比の２つの５０％値の距離
１４ａ オーバシュート
１４ｂ オーバシュート
１５ａ アンダシュート
１５ｂ アンダシュート
１６ 平坦効果
１７ センサ間隔
２０ 標準器
２１ マーク
２１ａ 補助マーク
２２ 貫通部
２２ａ 凹部
２２ｂ 凹部の深さ
２３ 材料テープ
２４ 側方ストライプ
２５ 中心線
２６ 材料テープの厚さ
２７ 材料テープの幅
３０ 走査装置
３１ 交流電流源
３２ アナログデジタル変換器
３３ プログラミング可能デジタル計算器
３４ 評価ユニット
４０ 受信コイル
４１ 送信巻線装置
４２ 送信面
４３ 蛇行線状導体路
４４ 第１グループ
４５ 第２グループ
４６ 蛇行線状導体路の２つのグループ間の境界部
４７ 絶縁層
５０ マーク輪郭
５１ 第１外周部分
５２ 第２外周部分
５３ 第３外周部分
５３ａ 第３外周部分
５４ 第４外周部分
５４ａ 第４外周部分
５５ 第５外周部分
５６ 第６外周部分
５７ 直線状の下位部分
５７ａ 直線状の下位部分
５７ｂ 折り曲げることなく湾曲させた下位部分
５８ 角部
６０ 仮想的な矩形
６１ 第１矩形辺
６２ 第２矩形辺
６３ 第３矩形辺
６４ 第４矩形辺
６５ 第１矩形辺と第２矩形辺との間の間隔
６６ 第３矩形辺と第４矩形辺との間の間隔
６７ 隣接する２つの矩形間の内法
６８ 第３矩形辺とマーク輪郭とが交わる点
６９ 第４矩形辺とマーク輪郭とが交わる点
７０ スイッチング装置
７１ 第１スイッチング手段
７２ 第２スイッチング手段
７３ 第３スイッチング手段
７４ 第４スイッチング手段
７５ 第１信号線路
７６ 第２信号線路
７７ 第３信号線路
８０ オペアンプ
８１ オペアンプの第１入力端子
８２ オペアンプの第２入力端子
８３ オペアンプの第１出力端子
８４ オペアンプの第２出力端子
８５ 第１フィードバック抵抗
８６ 第２フィードバック抵抗

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】