特開 2022-61462 位置測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022061462

(43)【公開日】2022-04-18

(54)【発明の名称】位置測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20220411BHJP

【ＦＩ】

G01D5/244 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021124042

(22)【出願日】2021-07-29

(31)【優先権主張番号】20200310

(32)【優先日】2020-10-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【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】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100208258

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 友子

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(72)【発明者】

【氏名】ヨーゼフ・ミッターライトナー

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077AA13

2F077CC02

2F077NN05

2F077QQ01

2F077UU03

2F077VV31

(57)【要約】      （修正有）

【課題】測定値を温度補償することができる位置測定装置を提供する。
【解決手段】位置測定装置はスケール１０、第１の走査ユニット１４．１、第２の走査ユニット１４．２、及び第１と第２の走査ユニットを支持するための走査キャリア２を備える。第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の走査位置が、位置測定装置の所定の温度の場合には、互いに所定の第１の距離で配置されている。位置測定装置は、走査キャリア２の温度を把握するための温度センサ１６を有する。位置測定装置は、走査キャリア２の温度における第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の走査位置の間の第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２によって算出される第２の距離、並びに走査キャリア２の温度に応じて、スケール１０のひずみを局所的に分解して決定するように形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定目盛（１２）を有するスケール（１０）、測定目盛（１２）を走査するための第１の走査ユニット（１４．１）、測定目盛（１２）を走査するための第２の走査ユニット（１４．２）、及び第１及び第２の走査ユニット（１４．１、１４．２）を支持するための走査キャリア（２）を備える、位置測定装置であって、
第１及び第２の走査ユニット（１４．１、１４．２）の走査位置が、位置測定装置の所定の温度（Ｔ_０）の場合には、互いに所定の第１の距離（ａ_０）で配置されている、当該位置測定装置において、
位置測定装置は、走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）を把握するための少なくとも１つのセンサ（１６）を有し、並びに、
位置測定装置は、走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）における第１及び第２の走査ユニット（１４．１、１４．２）の走査位置の間の第１及び第２の走査ユニット（１４．１、１４．２）によって算出される第２の距離（ａ１）に応じて、並びに走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）に応じて、スケール（１０）のひずみ（ε）を局所的に分解して決定するように形成されている、ことを特徴とする位置測定装置。

【請求項2】

位置測定装置は、スケール（１０）のひずみ（ε）に応じて、スケール（１０）の長さ変化（ΔＬ_Ｍ）を局所的に分解して決定するように形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の位置測定装置。

【請求項3】

位置測定装置は、位置（ｘ）にわたるスケール（１０）のひずみ（ε）の数値積分によって、スケール（１０）の長さ変化（ΔＬ_Ｍ）を決定するように形成されている、ことを特徴とする請求項２に記載されている位置測定装置。

【請求項4】

位置測定装置は、スケール（１０）の長さ変化（ΔＬ_Ｍ）に応じて、熱補償された位置値（Ｘ_Ｋ）を局所的に分解して決定するように形成されている、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の位置測定装置。

【請求項5】

センサ（１６）は、走査キャリア（２）上に若しくは走査キャリア（２）中に、又は第１及び第２の走査ユニット（１４．１、１４．２）のうちの一方の中に配置されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の位置測定装置。

【請求項6】

センサ（１６）は、第１及び第２の走査ユニット（１４．１、１４．２）の走査位置の間の第１の所定位置（Ｑ１）に配置されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の位置測定装置。

【請求項7】

第１の所定位置（Ｑ１）は、第１及び第２の走査ユニット（１４．１、１４．２）の走査位置の間の中間にある、ことを特徴とする請求項６に記載の位置測定装置。

【請求項8】

第１の所定位置（Ｑ１）は、走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）が、第１及び第２の走査ユニット（１４．１，１４．２）の走査位置の間の走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）の平均値に等しい位置である、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の位置測定装置。

【請求項9】

第１の所定位置（Ｑ１）は、走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）が、第１および第２の走査ユニット（１４．１、１４．２）の走査位置の間で走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）の平均値と相違する位置であり、
位置測定装置は、第１および第２の走査ユニット（１４．１、１４．２）の走査位置の間の走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）の平均値から、走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）の偏差に応じて、補正パラメータを決定するように形成されていて、並びに
補正パラメータに応じて、スケール（１０）のひずみ（ε）を決定するために走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）を補正するように形成されている、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の位置測定装置。

【請求項10】

位置測定装置は、スケール（１０）をベース本体（１）に固定するための一対の固定要素（２０．１、２０．２）を有し、
固定要素（２０．１、２０．２）は、第２の所定位置（Ｑ２）でスケール（１０）を、ベース本体（１）に対して測定方向（Ｘ）において固定して支持するように形成されていて、
第２の所定位置（Ｑ２）は、スケール（１０）の長さ変化（ΔＬ_Ｍ）がゼロに等しい位置である、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の位置測定装置。

【請求項11】

第１の距離（ａ_０）は作業側で決定された距離である、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の位置測定装置。

【請求項12】

走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）及び所定の温度（Ｔ_０）は、同一である、又は互いに異なっている、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の位置測定装置。

【請求項13】

走査キャリア（２）の温度（Ｔ_Ａ）及び位置計測装置によって決定可能なスケール（１０）の温度（Ｔ_Ｍ）は、同一である、又は互いに異なっている、ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の位置測定装置。

【請求項14】

走査キャリア（２）は、ゼロ以外の熱膨張係数（α_Ａ）である、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の位置測定装置。

【請求項15】

測定目盛（１２）は、インクレメンタル目盛又は絶対目盛である、ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の位置測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１に記載の前提部による位置測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（ＤＥ １９９ １９ ０４２ Ａ１）は、簡素化されている走査ヘッドを備える測定システムを開示している。この簡素化されている走査ヘッドにもかかわらず、熱に起因する誤差を補償することが可能である。先ず、基準温度では、２つの測定ポイントの間で距離が算出され、その後の動作では、基準距離と比較して、２つの測定ポイント間の距離の変化から現在の温度が決定される。さらに、現在の温度が分かっている場合には、測定システムの測定値を温度補償することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】独国特許出願公開第１９９１９０４２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、簡単で低コストの構造を有し、且つ精密な位置計測を可能とする、位置計測装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴を有する位置測定装置によって解決される。

【0006】

本発明によって形成されている位置測定装置は、測定目盛を有するスケールと、測定目盛を走査するための第１の走査ユニットと、測定目盛を走査するための第２の走査ユニットと、第１及び第２の走査ユニットを支持するための走査キャリアとを備える。位置測定装置が所定の温度の場合、第１及び第２の走査ユニットの走査位置は、互いに第１の所定の距離で配置されている。位置測定装置は、走査キャリアの温度を把握するために少なくとも１つのセンサを有する。位置測定装置は、走査キャリアの温度における、第１及び第２の走査ユニットの走査位置の間での、第１及び第２の走査ユニットによって（又は、第１及び第２の走査ユニットの使用下で）算出される第２の距離に応じて、及び走査キャリアの温度に応じて、スケールのひずみを局所的に分解して決定するように、形成されている。

【0007】

位置測定装置が、スケールのひずみに応じて、スケールの長さ変化を局所的に分解して決定するように形成されている場合には、有利である。

【0008】

さらに、位置測定装置が、スケールの長さ変化に応じて、熱補償された位置値を局所的に分解して決定するように形成されている場合には、有利である。

【0009】

例えば、センサは、走査キャリア上に若しくは走査キャリア中に、又は第１及び第２走査ユニットのうちの一方の中に配置されている。

【0010】

さらに、位置測定装置は、走査キャリアの温度（例えば、温度の平均値）を把握するための２つのセンサを有することができ、２つのセンサのうちの一方は第１の走査ユニット中に配置されていて、２つのセンサのうちの他方は第２走査ユニット中に配置されている。

【0011】

好ましくは、位置測定装置を、スケールの長手方向（測定方向Ｘ）での位置測定のために使用する。

【0012】

特に、測定目盛は、インクリメンタル目盛である。インクリメンタル目盛の代わりに、測定目盛を、例えば、擬似ランダムコードとして形成されている絶対目盛にもできる。

【0013】

本発明によって、走査キャリアの温度を把握するための少なくとも１つのセンサを使用することで、測定方向Ｘでの熱補償位置測定が達成される。この目的のために、走査キャリアの温度が既知である場合に、走査キャリアの熱膨張の影響が、温度補償で考慮される。従って、走査キャリアの熱膨張とスケールの熱膨張とを、いわば区別する、即ち、別々に考察する。従って、熱補償位置測定の場合には、走査キャリア及び／又はスケールのために、例えばゼロデュア（独語：Ｚｅｒｏｄｕｒ）のようなゼロ膨張材料の使用を省略することができる。それによって、一方では、簡単で低コストの構造が達成される。他方では、それによって、位置測定の高い精密さが可能である。

【0014】

本発明の有利な発展形態は従属請求項で見られる。

【0015】

本願発明のさらに詳細な点及び利点が、図と併せて、本発明の可能な実施形態に関する以下の説明に基づいて説明される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一つの実施例による位置測定装置の側面図を示す。

【図2】図１に係る位置計測装置の平面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

同一の要素又は機能的に同一の要素は、図中で同一の参照記号を付されている。

【0018】

一つの実施例は、図１及び２を参照して、以下に説明する。実施例による位置測定装置を、測定方向Ｘへ互いに移動可能な２つの物体の相対位置を測定するために使用する。測定方向Ｘは、線形自由度（自由度Ｘ）に対応する。

【0019】

実施例による位置測定装置は、ベース本体１（例えば、静止基準部分）上に配置されているスケール１０を備える。更に、実施例による位置計測装置は、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２を支持するための、スケール１０に対して相対的に移動可能に配置されている走査キャリア２を備える。第１及び第２の走査ユニット１４．１，１４．２は、走査キャリア２の下側に配置されている。走査キャリア２は、少なくとも自由度Ｘで移動可能であり、被測定物に固定可能である。

【0020】

図２に示したように、スケール１０は、測定目盛１２（インクリメンタル目盛）を備える。第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２は、それぞれ、測定目盛１２を走査するために役立つ。図１及び図２を参照し、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の走査位置が、位置計測装置の所定の温度Ｔ_０（例えば、Ｔ_０＝２０℃）の場合に、互いに第１の所定の距離ａ_０で配置されている。特に、最初の距離ａ_０は、作業側で、決定された距離である。

【0021】

実施例による位置測定装置は、走査キャリア２の温度Ｔ_Ａ（例えば、Ｔ_Ａ＝２５℃）を把握するためのセンサ１６を有する。図１を参照すると、センサ１６は、走査キャリア２の中、特に止まり穴１８の内側に配置されている。代替的には、センサ１６は、第１の走査ユニット１４．１の中に又は第２の走査ユニット１４．２の中にも配置されていてもよい（図の中では示されていない）。実施例による位置測定装置は、走査キャリア２の温度Ｔ_Ａにおける、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の走査位置の間での、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２によって算出される第２の距離ａ_１に応じて、並びに走査キャリア２の温度Ｔ_Ａに応じて、スケール１０のひずみεを局所的に分解して決定するように形成されている。特に、この目的のために、次の関係式、

【0022】

【数1】

が使用される。

【0023】

この場合、ε、ａ_１及びＴ_Ａは、位置ｘ（測定方向ＸにおけるＸ位置又は位置）の各関数、即ちε＝ε（ｘ）、ａ_１＝ａ_１（ｘ）、Ｔ_Ａ＝Ｔ_Ａ（ｘ）であり、ａ_０及びＴ_０は、第１の距離（基準距離）若しくは所定の温度（基準温度）であり、α_Ａは、走査キャリア２の熱膨張係数である。

【0024】

更に、位置測定装置は、スケール１０のひずみεに応じて、スケール１０の長さ変化ΔＬ_Ｍを局所的に分解して決定するように形成されている。この場合、スケール１０の長さ変化ΔＬ_Ｍは、位置ｘにわたるスケール１０のひずみεの数値積分によって決定し、特に次の関係式、

【0025】

【数2】

を参照する。

【0026】

この場合、ΔＬ_Ｍ位置ｘの関数、即ち、ΔＬ_Ｍ＝ΔＬ_Ｍ（ｘ）である。

【0027】

さらに、位置測定装置は、スケール１０の長さ変化ΔＬ_Ｍに応じて、熱補償された位置値Ｘ_Ｋを局所的に分解して決定するように形成されている。特に、この目的のためには、次の関係式、

【0028】

【数3】

が使用される。

【0029】

この場合、Ｘ_Ｋは位置ｘの関数、即ちＸ_Ｋ＝Ｘ_Ｋ（ｘ）であり、Ｘ_Ｍは、第１及び／又は第２の走査ユニット１４．１、１４．２によって算出されている位置値（測定値又は検出された位置値）並びに位置ｘの関数、即ちＸ_Ｍ＝Ｘ_Ｍ（ｘ）である。

【0030】

従って、実施例による位置測定装置は、パラメータε、ΔＬ_Ｍ及びＸ_Ｋ（式１から式３を参照）の局所的に分解された決定を実現する為に使用し、従って、熱補償された位置測定を実現するために使用する。

【0031】

図２を参照すると、センサ１６は、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の走査位置の間の第１の所定位置Ｑ１に配置されている。第１の所定位置Ｑ１は、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の走査位置の中間にある。特に、第１の所定位置Ｑ１は、走査キャリア２の温度Ｔ_Ａが、第１及び第２の走査ユニット１４．１，１４．２の走査位置の間の走査キャリア２の温度Ｔ_Ａの平均値に等しい位置である。代替的には、第１の所定位置Ｑ１は、走査キャリア２の温度Ｔ_Ａが、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の走査位置の間で走査キャリア２の温度Ｔ_Ａの平均値と相違する位置であってもよい。この場合、位置測定装置は、第１および第２の走査ユニット１４．１、１４．２の走査位置の間の走査キャリア２の温度Ｔ_Ａの平均値から、走査キャリア２の温度Ｔ_Ａの偏差に応じて、補正パラメータを決定するように形成されていて、並びに、補正パラメータに応じて、スケール１０のひずみεを決定するために走査キャリア２の温度Ｔ_Ａを補正するように形成されている。

【0032】

さらに、図２を参照し、位置測定装置は、スケール１０をベース本体１に固定するための一対の固定要素２０．１、２０．２を有する。固定要素２０．１、２０．２は、Ｙ方向、即ち測定方向Ｘに対して垂直に伸びる方向に互いに向かい合って存在する。固定要素２０．１、２０．２は、第二の所定位置Ｑ２でスケール１０を、ベース本体１に対して測定方向Ｘにおいて固定して支持するように形成されている。特に、第２の所定の位置Ｑ２は、スケール１０の長さ変化ΔＬ_Ｍがゼロに等しい位置である。これにより、数値積分の積分定数を決定するための境界条件が確定される（式２）。特に、これは、次の関係式、

【0033】

【数4】

が、有効である。

【0034】

この場合、ｘ_Ｆｉｘは、温度に依存しない固定点のＸ位置であり、第２の所定位置Ｑ２に対応する。

【0035】

例えば、固定要素２０．１、２０．２は、それぞれスケール１０をベース本体１と接続するための隅肉溶接部（隅肉溶接接合部）を備える。

【0036】

図示されている実施例では、走査キャリア２の温度Ｔ_Ａ及び所定の温度Ｔ_０（基準温度）は、同じ又は互いに異なってもよい。走査キャリア２の温度Ｔ_Ａと所定の温度Ｔ_０が同じである場合でのみ、走査キャリア２の熱膨張の影響は、温度補償中に消失する。

【0037】

更に、図示されている実施例では、走査キャリア２の温度Ｔ_Ａ及び位置測定装置によって決定可能なスケール１０の温度Ｔ_Ｍは、同じ又は互いに異なってもよい。特に、走査キャリア２の温度Ｔ_Ａとスケール１０の温度Ｔ_Ｍとが同じでなければならないことは、温度補償での必要条件ではない。代わりに、走査キャリア２の温度Ｔ_Ａ及びスケール１０の温度Ｔ_Ｍも互いに異なってもよく、従って、位置測定装置の共通温度（システム温度）を持たない。

【0038】

特に、走査キャリア２は、ゼロ以外の熱膨張係数α_Ａである。その結果、一方では、走査キャリア２（従って、位置計測装置）の製造は比較的低コストであり、他方で構造自由度の縮小や制限はない。

【0039】

走査位置は、それぞれ第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の位置測定の基準点として定義されている。図２では、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の各々の内部の走査位置が、小さな円で記号的に記載されている。

【0040】

走査キャリア２の温度Ｔ_Ａの平均値は、例えば、次の関係式、

【0041】

【数5】

によって与えられている。

【0042】

この場合、Ｔ_Ａ１及びＴ_Ａ２は、第１の走査ユニット１４．１の走査位置及び第２の走査ユニット１４．２の走査位置における走査キャリア２のそれぞれの温度である。

【0043】

好ましくは、走査キャリア２は、温度プロファイルがある。この温度プロファイルは、対称面（即ち、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の走査位置の間の中心点を通って、及び測定方向Ｘに対して横に延びる平面）に対して対称である。

【0044】

本発明は、測定目盛１２が光学的に走査可能であるように形成されている場合に、特に高分解能の位置測定が可能になる。代替的には、測定目盛１２は、磁気的、誘電的又は容量的に、走査可能に形成されていてもよい。

【0045】

さらに、位置測定装置は、スケール１０の長さ変化ΔＬ_Ｍに応じて、スケール１０の温度Ｔ_Ｍを局所的に分解して決定するように形成されていてもよい。この目的の為に、次の関係式、

【0046】

【数6】

を使用することができる。

【0047】

この場合、Ｔ_Ｍ及びΔＬ_Ｍは、それぞれ、位置ｘの関数、即ちＴ_Ｍ＝Ｔ_Ｍ（ｘ）及びΔＬ_Ｍ＝ΔＬ_Ｍ（ｘ）であり、α_Ｍは、スケール１０の熱膨張係数である。他のパラメータａ_０、Ｔ_Ａ、Ｔ_０及びα_Ａは、式１に対応する。

【0048】

本発明によって、例えばゼロデュア製の費用がかさむ走査キャリア２を使用しなくても、正確な温度補償を達成することができる。

【0049】

個別の走査位置（即ち、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の走査位置）における廃熱のため、及び外部の温度の影響に基づいても、温度Ｔ_Ａは、走査キャリア２上に、通常均一に分布されない。走査キャリア２上の２つの走査位置の温度に伴う距離の変化を、可能な限り正確に算出する為に、センサ１６は、好ましくは、温度測定値（温度Ｔ_Ａ）が２つの走査位置の間の平均温度に対応するように配置されている。センサ配置に関しては、例えば、局所的な温度源の取付状況などのような、所定の外側の境界条件の下で、適切な測定場所（即ち、第一の所定の場所Ｑ１）を決定するために、実験または数値シミュレーションを実行することが望ましい。この場合、測定されている温度Ｔ_Ａの平均温度からの考えられる偏差も決定することができる。例えば、このようにして算出した補正パラメータは位置測定装置の評価ユニット（不図示）に格納され、測定された温度Ｔ_Ａは、スケール１０のひずみεを決定するための式１で（若しくは、長さ変化ΔＬ_Ｍを決定する為に式２で）使用される前にこの補正パラメータで補正される。

【0050】

走査キャリア２にわたって温度分布を均一化するために、適切な材料選択（高い熱伝導率）及び幾何学的形状の選択（大きな断面積）によって、走査キャリア２の熱伝導を最大化することが有利であり得る。

【0051】

位置測定装置で実施可能な温度補償のための例示的な方法が、以下で詳細に説明される。熱膨張を決定するために、第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２の２つの走査位置は、互いに走査キャリア２上に定義された距離で配置されている。２つの走査位置の正確な距離（即ち、基準距離若しくは所定の第１の距離ａ_０）は、基準温度Ｔ_０で決定される。この目的のために、全体の測定システムを一定の基準温度Ｔ_０、好ましくはＴ_０＝２０℃にする。絶対目盛を使用する場合、第１及び第２の走査ユニット１４．１，１４．２が２つの走査位置で出力した位置信号（Ｘ位置値）の差分から直接、基準距離ａ_０を算出することができる。インクリメンタル目盛を使用する場合、スケール１０の基準点（図には示されていない）で基準距離ａ_０が決定される。第１の走査ユニット１４．１の走査位置（又は第２の走査ユニット１４．２の走査位置）が基準点を通過すると、カウンタをスタートし、そして第２の走査ユニット１４．２の走査位置（又は第１の走査ユニット１４．１の走査位置）が同じ基準点を通過するとカウンタを停止する。このように算出したカウンタ値が、基準距離ａ_０に相当する。基準距離ａ_０は一旦算出され、基準温度Ｔ_０とともに評価ユニットに格納される。温度補償の可能な限り高い精度を達成するためには、基準距離ａ_０が算出される位置ｘにおけるスケール１０の長さ偏差が可能な限り小さくなるように、基準距離ａ_０を算出するときに、留意しなければならない。精度を最大にするには、理想的な条件下で、基準距離ａ_０を作業側で、決定することを推奨する。

【0052】

位置測定装置の動作中には、２つの走査位置の間の現在の距離（即ち、第２の距離ａ_１）が、減法（即ち、２つの走査位置において第１及び第２の走査ユニット１４．１、１４．２によって出力される位置信号の差分の形成）を用いて連続して算出され、したがって、局所的に分解して決定される。これは即ち、ａ_１＝ａ_１（ｘ）である。インクリメンタル目盛を使用する場合には、２つの走査ユニット１４．１、１４．２は、特に初期化（即ち、カウンタをゼロに設定）される。加えて、センサ１６（温度センサ、例えばＰＴ１００）を使って、走査キャリア２の現在の温度Ｔ_Ａが連続的に決定され、したがって、局所的に分解して決定される。これは即ち、Ｔ_Ａ＝Ｔ_Ａ（ｘ）である。従って、走査キャリア２の既知の線膨張係数α_Ａと共に、温度測定を介して走査キャリア２の熱膨張を決定することが可能である。

【0053】

式１によって、２つの走査位置の間の局所的なスケールひずみ（すなわちひずみε）が決定され、及びこのスケールひずみが移動経路（位置）ｘにわたって積分される（式２参照）。この場合、２つの走査位置の間のスケール１０のひずみεは一定であると仮定される。その結果、現在のＸ位置におけるスケール１０の長さ変化ΔＬ_Ｍ、即ちΔＬ_Ｍ＝ΔＬ_Ｍ（ｘ）、が得られる。ΔＬ_Ｍを決定する際に、走査キャリア２の熱膨張の影響が排除される。

【0054】

スケール１０のひずみεは、評価ユニットにおいて連続的に数値積分（式２参照）され、従ってスケール１０の局所的に分解された長さ変化ΔＬ_Ｍが算出される。スケール１０の温度に依存しない固定点（即ち、第２の所定位置Ｑ２）は、積分定数を決定するための境界条件として使用される。この固定点は、スケール１０が取り付けられているベース本体１とスケール１０との間に相対的な移動がない点として定義されている。従って、固定点におけるスケール１０の長さΔＬ_Ｍの変化がゼロに等しいこと（式４参照）、温度に依存しない固定点の局所的な位置（例えば、Ｘ位置、Ｘ_Ｆｉｘ）が既知であり、評価ユニットに格納されているというこの条件を適用する。

【0055】

ドリフト効果の影響を最小にするため、温度に依存しない固定点を通過するごとには、ΔＬ_Ｍをゼロに設定することは有利である。温度に依存しない固定点を実装するために、スケール１０は、堅い構造接着剤で点状に基板に接続することも、又は追加のホルダーでクランプすることもできる。

【0056】

補償された位置値Ｘ_Ｋを決定するために、式３を使用して、スケール１０の長さ変化ΔＬ_Ｍについて、測定された位置値Ｘ_Ｍを局所的に分解して補償する（式２参照）。

【0057】

スケール１０と走査キャリア２との間の明白な温度差は、多くの用途において一般的である。このような場合にも（前記スケール１０と走査キャリア２との間の明白な温度差の場合）本発明によれば、例えばゼロデュア製の高価な、しかも構成上の可能性の制限をもたらす走査キャリア２及び／又は高価なスケール１０を使用する必要がなく、位置測定の高い精密さは達成することができ若しくは維持することができる。

【0058】

加えて、多くの用途において、温度Ｔ_Ｍは、スケール１０の長さにわたって、非常に不均一である。従って、スケール１０の熱膨張および温度制限された長さ変化ΔＬ_Ｍも、スケール長さにわたって対応して強く変化する。式２による数値積分によって、これらの効果が考慮されている。従って、位置測定の高い精密さを、達成することができる若しくは維持することができる。

【0059】

本発明は、一次元測定システムに限定されない。位置測定装置は、多次元測定システム（複数の自由度で測定するための位置測定装置、例えば、いわゆる１Ｄｐｌｕｓエンコーダ）とすることもできる。

【図1】

【図2】

【外国語明細書】