Positionsmesseinrichtung

GEBIET DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionsmesseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

STAND DER TECHNIK

Eine gattungsgemäße Positionsmesseinrichtung ist aus DE 102018 108 882 A1 bekannt. In einer linearen Skala sind eine Referenzursprungsmarkierungs anordnung und eine Neigungsursprungsmarkierungsanordnung, die eine Nei gungsmarkierungsanordnung ist, in einem Ursprungsmarkierungsbereich vor gesehen. Da die Referenzursprungsmarkierungsanordnung zu X-Koordinaten parallel ist, wird ein X-Richtungs-Ursprungssignal korrekt erzeugt. Anderer seits wird für die Y-Richtung, in der keine Ursprungsmarkierung vorgesehen ist, der Abstand zwischen einer Referenzursprungsmarkierung und einer Nei gungsursprungsmarkierung detektiert. Eine absolute Y-Richtungs-Position wird gemäß dem Abstand bestimmt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionsmesseinrichtung an zugeben, die einfach und kompakt aufgebaut ist und mit der eine präzise Be stimmung einer Absolutpositionsinformation in einer zu einer Hauptmessrich tung senkrecht verlaufenden weiteren (zweiten) Messrichtung ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Positionsmesseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Positionsmesseinrichtung umfasst einen Trägerkörper, der eine erste Messteilung, eine zweite Messteilung und eine Referenzmarke aufweist, eine erste Abtasteinheit zum Abtasten der ersten Messteilung und zum Erzeugen von ersten Abtastsignalen, eine zweite Ab tasteinheit zum Abtasten der zweiten Messteilung und zum Erzeugen von zweiten Abtastsignalen und eine dritte Abtasteinheit zum Abtasten der Refe renzmarke und zum Erzeugen eines Referenzimpulses. Die erste Messteilung umfasst mehrere entlang einer ersten Messrichtung (Hauptmessrichtung) pe riodisch angeordnete Teilungsstrukturen. Die Teilungsstrukturen der ersten Messteilung erstrecken sich jeweils parallel zu einer ersten Richtung. Die zweite Messteilung umfasst mehrere entlang einer zweiten Messrichtung pe riodisch angeordnete Teilungsstrukturen. Die erste Messrichtung und die zweite Messrichtung verlaufen senkrecht zueinander. Die Referenzmarke er streckt sich in einer zweiten Richtung. Die erste Richtung und die zweite Rich tung bilden einen von 0° verschiedenen Winkel zueinander. Die Positions messeinrichtung ist derart ausgebildet, dass in Abhängigkeit der ersten Ab tastsignale und des Referenzimpulses eine Phasenlage des Referenzimpul ses bestimmt wird.

Vorzugsweise gibt die Phasenlage des Referenzimpulses eine Absolutpositi onsinformation in der zweiten Messrichtung wieder.

Es ist vorteilhaft, wenn die Phasenlage des Referenzimpulses in Bezug auf eine durch die ersten Abtastsignale bestimmte Referenzphasenlage definiert ist und in einem Bereich von -90° bis +90°, vorzugsweise im Bereich von -60° bis +60°, liegt.

Vorzugsweise entspricht die Referenzphasenlage einer Position des Signal verlaufs der ersten Abtastsignale, bei der die ersten Abtastsignale positive Werte und einen gleichen Momentanwert haben. Die Referenzphasenlage liegt insbesondere innerhalb einer durch den Refe renzimpuls bestimmten Signalperiode der ersten Abtastsignale.

In vorteilhafter Weise weist die Referenzmarke keine Referenzmarkenstruktur auf, die sich in der ersten Richtung, insbesondere parallel zur zweiten Mess richtung, erstreckt.

Vorzugsweise sind die erste Messteilung und die Referenzmarke benachbart zueinander entlang der zweiten Messrichtung angeordnet. Die zweite Mess teilung und die Referenzmarke sind beispielsweise benachbart zueinander entlang der zweiten Messrichtung angeordnet.

Alternativ kann die Referenzmarke eine in die erste Messteilung oder in die zweite Messteilung integrierte Referenzmarke sein.

Vorzugsweise sind die erste bis dritte Abtasteinheit in eine gemeinsame Ab tastkopfeinheit integrierte Abtasteinheiten. Die Positionsmesseinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, die Absolutpositionsinformation in der zwei ten Messrichtung zu bestimmen, ohne dass eine Relativbewegung zwischen der Abtastkopfeinheit und dem Trägerkörper in der zweiten Messeinrichtung erfolgt. Dadurch kann zur Herstellung eines absoluten Bezugs der zweiten Messteilung in der zweiten Messrichtung auf eine Bewegung der Abtastkopf einheit relativ zum Trägerkörper in der zweiten Messrichtung verzichtet wer den.

Die erste Messteilung und die zweite Messteilung sind insbesondere Inkre mentalteilungen.

Die ersten Abtastsignale können eine durch die erste Messteilung bestimmte Signalperiode haben. Die zweiten Abtastsignale können eine durch die zweite Messteilung bestimme Signalperiode haben. Beispielsweise sind die Signal periode der ersten Abtastsignale und die Signalperiode der zweiten Abtast signale gleich groß. Vorzugsweise sind die ersten Abtastsignale und die zweiten Abtastsignale je weils zwei sinusförmige und gegeneinander phasenverschobene periodische Abtastsignale, insbesondere jeweils zwei um 90° gegeneinander phasenver schobene Abtastsignale.

Unter einer Absolutpositionsinformation in der zweiten Messrichtung wird ins besondere eine erste Absolutposition in der zweiten Messrichtung und/oder eine zweite Absolutposition in der zweiten Messrichtung verstanden. Die erste Absolutposition in der zweiten Messrichtung kann auch als grobe Absolutpo sition in der zweiten Messrichtung bezeichnet werden. Die zweite Absolutpo sition in der zweiten Messrichtung kann auch als feine Absolutposition in der zweiten Messrichtung bezeichnet werden.

Die Teilungsstrukturen der ersten Messteilung und die Teilungsstrukturen der zweiten Messteilung umfassen insbesondere jeweils Teilungsstriche. Die Tei lungsstriche können entlang ihres Verlaufs gleiche Breiten aufweisen und durchgängig ausgebildet sein. Alternativ können die Teilungsstriche auch ent lang ihres Verlaufs unterbrochen sein, beispielsweise zur Erzeugung einer sich über mehrere Teilungsstriche erstreckenden integrierten Referenzmarke.

Durch die Erfindung wird unter Ausnutzung einer Schrägstellung einer Refe renzmarke eine präzise Bestimmung einer Absolutpositionsinformation in der zweiten Messrichtung ermöglicht. Schrägstellung bedeutet, dass die Refe renzmarke anders ausgerichtet bzw. orientiert ist als die Teilungsstrukturen der ersten Messteilung. Die Referenzmarke dient einerseits zur Herstellung eines absoluten Bezugs der ersten Messteilung in der ersten Messrichtung, und andererseits dient die Referenzmarke zur Herstellung eines absoluten Bezugs der zweiten Messteilung in der zweiten Messrichtung. Dadurch kann auf ein zusätzliches Mittel zur Herstellung eines absoluten Bezugs der zweiten Messteilung in der zweiten Messrichtung, insbesondere eine zusätzliche Re ferenzmarke oder eine absolute Teilung, beispielsweise ausgebildet als Pseudo-Random-Code, verzichtet werden. Dies ermöglicht wiederum einen einfachen und kompakten Aufbau sowie eine Verringerung der Komplexität der Abtastung. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass das Referenzmarkensignal (d.h. der Refe renzimpuls, der durch Abtastung der Referenzmarke erhalten wird) für die Auswertung einer Relativ- bzw. Absolutposition in der ersten Messrichtung weiterhin nutzbar bzw. kompatibel bleibt.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den abhängigen An sprüchen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von möglichen Ausgestaltungen der Erfin dung in Verbindung mit den Figuren erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Po sitionsmesseinrichtung mit einem Trägerkörper und einer Abtastbaugruppe mit einer ersten bis dritten Ab tasteinheit;

Figur 2A eine Detailansicht der Positionsmesseinrichtung nach Fig. 1 im Bereich der Abtastbaugruppe in einem ersten Zustand;

Figur 2B eine Detailansicht der Positionsmesseinrichtung nach Fig. 1 im Bereich der Abtastbaugruppe in einem zwei ten Zustand;

Figur 3 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Auswerteein heit der Positionsmesseinrichtung mit einer Einheit zur Bestimmung einer Phasenlage eines Referenzimpul ses;

Figur 4 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Auswerteein heit der Positionsmesseinrichtung mit einer Einheit zur Bestimmung einer ersten Absolutposition und einer Einheit zur Bestimmung einer zweiten Absolutposi tion; Figur 5 beispielhafte Signalverläufe von Signalen, die in der Auswerteeinheit nach Figur 3 verarbeitet werden;

Figur 6 eine schematische Darstellung zur Veranschauli chung eines beispielhaften linearen Zusammenhangs zwischen einer ersten Absolutposition und einer Pha senlage eines Referenzimpulses; und

Figur 7 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Signalverar beitungseinheit der Positionsmesseinrichtung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Gleiche Elemente oder funktionell gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Eine beispielhafte Positionsmesseinrichtung 10 ist in den Figuren 1 und 2A, 2B gezeigt. Die Positionsmesseinrichtung 10 dient zur Messung der Relativ lage zweier zueinander beweglicher Objekte in einer ersten Messrichtung X und in einer zweiten Messrichtung Y. Die erste Messrichtung X entspricht ei ner in Bezug auf eine Referenzachse O definierten tangentialen Richtung. Die zweite Messrichtung Y entspricht einer Richtung, die parallel zur Refe renzachse O verläuft. Die erste Messrichtung X kann auch als Umfangsrich tung bezeichnet werden. Die zweite Messrichtung Y kann auch als axiale Richtung bezeichnet werden. Die erste Messrichtung X ist die Hauptmessrich tung.

Die Positionsmesseinrichtung 10 weist einen Trägerkörper 12 und eine Ab tastbaugruppe mit einer ersten bis dritten Abtasteinheit 20.1 bis 20.3 auf. Der Trägerkörper 12 weist eine erste Messteilung 14.1, eine zweite Messteilung 14.2 und eine Referenzmarke 18 auf. Die erste Abtasteinheit 20.1 dient zum Abtasten der ersten Messteilung 14.1 und zum Erzeugen von ersten Abtast signalen. Die zweite Abtasteinheit 20.2 dient zum Abtasten der zweiten Mess teilung 14.2 und zum Erzeugen von zweiten Abtastsignalen. Die dritte Abtast einheit 20.3 dient zum Abtasten der Referenzmarke 18 und zum Erzeugen eines Referenzimpulses. Die erste bis dritte Abtasteinheit 20.1 bis 20.3 sind relativ zum Trägerkörper 12 derart beweglich angeordnet, dass eine Ab tastung der ersten und zweiten Messteilung 14.1, 14.2 sowie der Referenz marke 18 erfolgen kann. Vorzugsweise sind die erste bis dritte Abtasteinheit

20.1 bis 20.3 an einem gemeinsamen Halter befestigt, so dass diese gemein sam relativ zum Trägerkörper 12 bewegt werden können.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die erste Messteilung 14.1 und die Referenzmarke 18 benachbart zueinander entlang der zweiten Messrichtung Y angeordnet. Ferner sind die zweite Messteilung 14.2 und die Referenzmarke 18 benach bart zueinander entlang der zweiten Messrichtung Y angeordnet. D.h., die Re ferenzmarke 18 ist in der zweiten Messrichtung Y zwischen der ersten und zweiten Messteilung 14.1, 14.2 angeordnet. Eine gemeinsame Bewegung der ersten bis dritten Abtasteinheit 20.1 bis 20.3 relativ zum Trägerkörper 12 in der ersten Messrichtung X ist in Fig. 2A, 2B durch Pfeile angedeutet.

In Fig. 2A, 2B sind eine erste bis dritte Richtung P1 bis P3 gezeigt. Die erste Richtung P1 verläuft senkrecht zur ersten Messrichtung X. Die dritte Richtung P3 verläuft senkrecht zur zweiten Messrichtung Y. Die erste und zweite Mess richtung X, Y verlaufen senkrecht zueinander (vgl. das XY-Koordinatensystem von Fig. 2A, 2B). Wie in Fig. 2A, 2B gezeigt, umfasst die erste Messteilung

14.1 mehrere entlang der ersten Messrichtung X periodisch angeordnete Tei lungsstrukturen 16.1. Die Teilungsstrukturen 16.1 der ersten Messteilung 14.1 erstrecken sich jeweils parallel zur ersten Richtung P1. Die zweite Messtei lung 14.2 umfasst mehrere entlang der zweiten Messrichtung Y periodisch angeordnete Teilungsstrukturen 16.2. Die Teilungsstrukturen 16.2 der zwei ten Messteilung 14.2 erstrecken sich jeweils parallel zur dritten Richtung P3. Die Referenzmarke 18 erstreckt sich in der zweiten Richtung P2. Die erste Richtung P1 und die zweite Richtung P2 bilden einen von 0° verschiedenen Winkel a zueinander. Insbesondere verläuft die zweite Richtung P2 nicht pa rallel zur zweiten Messrichtung Y. Der Winkel a ist vorzugsweise größer als 0° und kleiner als 90°.

Die erste und zweite Messteilung 14.1, 14.2 sind insbesondere Inkremental teilungen. Beispielsweise sind die Teilungsperiode der ersten Messteilung 14.1 und die Teilungsperiode der zweiten Messteilung 14.2 gleich groß. Die ersten Abtastsignale haben eine durch die erste Messteilung 14.1 bestimmte Signalperiode. Die zweiten Abtastsignale haben eine durch die zweite Mess teilung 14.2 bestimmte Signalperiode. Wenn die Teilungsperiode der ersten Messteilung 14.1 und die Teilungsperiode der zweiten Messteilung 14.2 gleich groß sind, sind auch die Signalperiode der ersten Abtastsignale und die Sig nalperiode der zweiten Abtastsignale gleich groß.

Die Referenzmarke 18 weist vorzugsweise eine einzige Referenzmarken struktur auf. Alternativ können auch mehrere abstandscodierte Referenz markenstrukturen vorgesehen sein.

Die erste Abtasteinheit 20.1 weist einen ersten Sensor 20.11 und einen zwei ten Sensor 20.12 auf. Die zweite Abtasteinheit 20.2 weist einen ersten Sensor 20.21 und einen zweiten Sensor 20.22 auf. Die beiden Sensoren 20.11, 20.12 der ersten Abtasteinheit 20.1 dienen zum Erzeugen von zwei sinusförmigen und gegeneinander phasenverschobenen periodischen Abtastsignalen, die die ersten Abtastsignale bilden. Die beiden Sensoren 20.21, 20.22 der zwei ten Abtasteinheit 20.2 dienen zum Erzeugen von zwei sinusförmigen und ge geneinander phasenverschobenen periodischen Abtastsignalen, die die zwei ten Abtastsignale bilden. Die dritte Abtasteinheit 20.3 weist einen einzigen Sensor für die Erzeugung des Referenzimpulses auf. Bei einer Relativbewegung zwischen der ersten bis dritten Abtasteinheit 20.1 bis 20.3 und dem Trägerkörper 12 in der zweiten Messrichtung Y, d.h. parallel zur Referenzachse O, ändert sich insbesondere der durch die dritte Abtast einheit 20.3 erzeugte Referenzimpuls (bzw. dessen Phasenlage). In Fig. 2A sind die erste bis dritte Abtasteinheit 20.1 bis 20.3 in einem ersten, d.h. in der zweiten Messrichtung Y nicht verschobenen Zustand dargestellt. Dieser erste Zustand entspricht einem Ausgangszustand (bzw. Referenzzustand). Der erste Zustand ist einem ersten Messwert (Y_ABS_POS_1) einer zu bestim menden hochaufgelösten Absolutposition in der zweiten Messrichtung Y (Y_ABS_POS) zugeordnet. Für den ersten Messwert Y_ABS_POS_1 gilt bei spielsweise Y_ABS_POS_1 = 0. In Fig. 2B sind die erste bis dritte Abtastein heit 20.1 bis 20.3 in einem zweiten, d.h. in der zweiten Messrichtung Y ver schobenen Zustand dargestellt. Der zweite Zustand ist einem zweiten Mess wert (Y_ABS_POS_2) der zu bestimmenden hochaufgelösten Absolutposition in der zweiten Messrichtung Y (Y_ABS_POS) zugeordnet. Für den zweiten Messwert Y_ABS_POS_2 gilt beispielsweise Y_ABS_POS_2 > 0. Die Bestim mung von Y_ABS_POS wird insbesondere im Zusammenhang mit Fig. 7 nä her erläutert.

In den Figuren 3 und 4 sind Blockdiagramme von beispielhaften Auswerteein heiten der Positionsmesseinrichtung 10 gezeigt.

Die Auswerteeinheit nach Fig. 3 weist eine Einheit 26 zur Bestimmung eines Phasensignals und eine Einheit 30 zur Bestimmung einer Phasenlage des Referenzimpulses auf. Die Einheit 26 ist dazu ausgebildet, die ersten Abtast signale 22.1 zu empfangen und ein Phasensignal 28 zu erzeugen. Die Einheit 30 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des Phasensignals 28 und des Refe renzimpulses 24 eine Phasenlage 32 des Referenzimpulses 24 zu bestim men. Durch die Blöcke (Einheiten) 26, 30 wird eine Einheit gebildet. Diese Einheit ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der ersten Abtastsignale 22.1 und des Referenzimpulses 24 die Phasenlage 32 des Referenzimpulses 24 zu bestimmen. Die Auswerteeinheit nach Fig. 4 weist eine Einheit 34 zur Bestimmung einer ersten Absolutposition, eine Einheit 38 zur Bestimmung einer Relativposition und eine Einheit 42 zur Bestimmung einer zweiten Absolutposition auf. Die Einheit 34 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der Phasenlage 32 des Refe renzimpulses 24 eine erste Absolutposition 36.1 in der zweiten Messrichtung Y zu bestimmen. Die Einheit 38 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der zwei ten Abtastsignale 22.2 eine Relativposition 40 in der zweiten Messrichtung Y zu bestimmen. Die Einheit 42 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der ersten Absolutposition 36.1 und der Relativposition 40 eine zweite Absolutposition 36.2 in der zweiten Messrichtung Y zu bestimmen.

Durch die Blöcke (Einheiten) 34, 38 und 42 wird eine Einheit gebildet. Diese Einheit ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der Phasenlage 32 des Refe renzimpulses 24 und der zweiten Abtastsignale 22.2 die zweite Absolutposi tion 36.2 in der zweiten Messrichtung Y zu bestimmen.

Fig. 5 zeigt beispielhafte Signalverläufe der Signale 22.1 , 24, 28, die in der Auswerteeinheit nach Fig. 3 verarbeitet werden. Im oberen Abschnitt von Fig. 5 sind die ersten Abtastsignale 22.1 (Signalamplitude A) als Funktion des Orts (X-Position) dargestellt. Die Nulllinie ist im oberen Abschnitt von Fig. 5 mit L0 bezeichnet. Im mittleren Abschnitt von Fig. 5 ist das Phasensignal 28 (Pha sensignalwert cp _x ) als Funktion des Orts (X-Position) dargestellt. Die Nulllinie ist im mittleren Abschnitt von Fig. 5 mit L0 bezeichnet. Im unteren Abschnitt von Fig. 5 ist der Referenzimpuls 24 (Signalamplitude A) als Funktion des Orts (X-Position) dargestellt. Die Nulllinie ist im unteren Abschnitt von Fig. 5 mit L0 bezeichnet.

Die ersten Abtastsignale 22.1 umfassen ein durch den ersten Sensor 20.11 der ersten Abtasteinheit 20.1 erzeugtes erstes Signal 22.11 und ein durch den zweiten Sensor 20.12 der ersten Abtasteinheit 20.1 erzeugtes zweites Signal 22.12. Die beiden Signale 22.11 , 22.12 sind jeweils sinusförmig und um 90° gegeneinander phasenverschoben. Ferner haben die beiden Signale 22.11, 22.12 eine gleiche Signalperiode. Die Signalperiode der ersten Abtastsignale 22.1 ist mit SP1 bezeichnet. Die Referenzphasenlage 01 entspricht einer Po sition des Signalverlaufs der ersten Abtastsignale 22.1, bei der die ersten Ab tastsignale 22.1 positive Werte und einen gleichen Momentanwert haben. Das Phasensignal 28 ist ein von den ersten Abtastsignalen 22.1 beispielsweise unter Verwendung einer trigonometrischen Funktion abgeleitetes Signal. Das Phasensignal 28 hat die gleiche Signalperiode wie die ersten Abtastsignale 22.1. Der Referenzimpuls 24 hat zwei Nulldurchgänge 25.1 , 25.2 und ein Ma ximum 25.3. Beispielsweise hat der Referenzimpuls 24 eine symmetrische Form. Die Breite des Referenzimpulses 24 ist durch die beiden Nulldurch gänge 25.1, 25.2 gegeben und mit T bezeichnet. Das Maximum 25.3 liegt bei spielsweise in der Mitte zwischen den beiden Nulldurchgängen 25.1 , 25.2. Die in Fig. 5 veranschaulichte Phasenlage 32 des Referenzimpulses 24 entspricht einer beispielsweise durch eine phasenkorrekte Mittelung der Phasensignal werte cp _x an den X-Positionen der beiden Nulldurchgänge 25.1 , 25.2 erhalte nen Phasenlage. In Fig. 5 ist zudem die Phasendifferenz Df zwischen der Phasenlage 32 des Referenzimpulses 24 und der Referenzphasenlage 01 dargestellt.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist der Referenzimpuls 24 einer bestimmten Signalperi ode (Signalperiode SP1) der ersten Abtastsignale 22.1 zugeordnet. Die Pha senlage 32 des Referenzimpulses 24 ist in Bezug auf die durch die ersten Abtastsignale 22.1 bestimmte Referenzphasenlage 01 definiert und liegt in einem Bereich von -90° bis +90°, vorzugsweise im Bereich von -60° bis +60°. Die Breite t des Referenzimpulses 24 liegt, bezogen auf die ersten Abtastsig nale 22.1, d.h. in Bezug auf die Signalperiode SP1 , in einem Bereich von 180° bis 540°, vorzugsweise im Bereich von 300° bis 420°.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines bei spielhaften linearen Zusammenhangs C. In Fig. 6 ist einerseits die Breite t des Referenzimpulses 24 als Funktion der ersten Absolutposition 36.1 in der zweiten Messrichtung Y (in Signalperioden SP2 der zweiten Abtastsignale

22.2 bzw. in Millimetern) aufgetragen. Andererseits ist in Fig. 6 die Phasen lage 32 des Referenzimpulses 24 als Funktion der ersten Absolutposition 36.1 in der zweiten Messrichtung Y (in Signalperioden SP2 der zweiten Abtastsig nale 22.2 bzw. in Millimetern) aufgetragen. Die in Fig. 6 gezeigte Kurve für die Phasenlage 32 des Referenzimpulses 24 entspricht einer zuvor ermittelten Messwertkurve. Der lineare Zusammenhang C entspricht einer linearen Approximation dieser Messwertkurve.

Wie in Fig. 6 gezeigt, liegt die Phasenlage 32 des Referenzimpulses 24 in einem durch einen ersten Grenzwert 32.1 und einen zweiten Grenzwert 32.2 definierten Bereich. Der erste Grenzwert 32.1 ist einem Minimum 36.11 einer in Abhängigkeit der Phasenlage 32 des Referenzimpulses 24 zu bestimmen den ersten Absolutposition 36.1 in der zweiten Messrichtung Y zugeordnet. Der zweite Grenzwert 32.2 ist einem Maximum 36.12 einer in Abhängigkeit der Phasenlage 32 des Refernzimpulses 24 zu bestimmenden ersten Abso lutposition 36.1 in der zweiten Messrichtung Y zugeordnet. Durch das Mini mum 36.11 und das Maximum 36.12 wird ein zulässiger Bereich D für die Bestimmung der ersten Absolutposition 36.1 in der zweiten Messrichtung Y definiert. Der zulässige Bereich D entspricht einer Anzahl von Signalperioden SP2 der zweiten Abtastsignale 22.2. Diese Anzahl liegt insbesondere in einem Bereich von 2 bis 10 (z.B. 2,5 im Beispiel von Fig. 6).

Innerhalb des zulässigen Bereichs D ist die Breite t des Referenzimpulses 24 im Wesentlichen konstant. Dies kann für eine Überprüfung der Qualität des durch die dritte Abtasteinheit 20.3 erzeugten Referenzimpulses 24 herange zogen werden.

Durch Kenntnis des linearen Zusammenhangs C ist eine vorbestimmte Zu ordnungsvorschrift zum Zuordnen der Phasenlage 32 des Referenzimpulses 24 zur ersten Absolutposition 36.1 in der zweiten Messrichtung Y gegeben. Ferner kann durch Kenntnis des linearen Zusammenhangs C ein vorbestimm ter Umrechnungsfaktor (z.B. 1/RMSPSP, wobei RMSPSP die Steigung der Geraden C ist) erhalten werden. Die Positionsmesseinrichtung 10 kann einer seits derart ausgebildet sein, dass die erste Absolutposition 36.1 in der zwei ten Messrichtung Y unter Verwendung der vorgenannten vorbestimmten Zu- ordnungsvorschrift bestimmt wird. Andererseits kann die Positionsmessein richtung 10 derart ausgebildet sein, dass die erste Absolutposition 36.1 in der zweiten Messrichtung Y unter Verwendung des vorgenannten vorbestimmten Umrechnungsfaktors bestimmt wird.

In Bezug auf Fig. 6 ist die Phasenlage 32 des Referenzimpulses 24 insbeson dere durch einen linearen Zusammenhang C gegeben. Der lineare Zusam menhang C ist durch eine Steigung RMSPSP („Reference Mark Shift Per Sig nal Period“) definiert. Diese Steigung RMSPSP beträgt mindestens 5° pro Sig nalperiode SP2 der zweiten Abtastsignale 22.2, vorzugsweise 20° oder 30° pro Signalperiode SP2 der zweiten Abtastsignale 22.2.

Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Signalverarbeitungsein heit der Positionsmesseinrichtung 10. Im Blockdiagramm von Fig. 7 sind die ersten Abtastsignale 22.1, der Referenzimpuls 24 und die zweiten Abtastsig nale 22.2 als Eingangssignale dargestellt. Die Signalverarbeitungseinheit nach Fig. 7 weist eine Einheit 50 zur Bestimmung einer Relativ- bzw. Absolut position, eine Einheit 52 (REFMARK) zur Erkennung eines Referenzimpulses und zur Einstellung eines Periodenzählers und eine Einheit 38 zur Bestim mung einer Relativposition auf. Die Einheit 50 weist einen Periodenzähler 44 (X_INC_POS_P) und die Einheit 26 zur Bestimmung eines Phasensignals (X_INC_PHAS) auf. Die Einheit 38 weist einen Periodenzähler 54 (Y_INC_POS_P) und eine Einheit 58 zur Bestimmung eines Phasensignals (Y_INC_PHAS) auf. Die Einheit 50 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der ersten Abtastsignale 22.1 eine Relativ- bzw. Absolutposition 51 (X_INC_POS/X_ABS_POS) zu bestimmen. Die Einheit 52 ist einerseits dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des Referenzimpulses 24 eine Nullstellung des Periodenzählers 44 zu bewirken. Andererseits ist die Einheit 52 dazu ausge bildet, den Referenzimpuls 24 an die Einheit 30 weiterzuleiten. Die Einheit 38 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der zweiten Abtastsignale 22.2 eine Re lativposition 40 (Y_INC_POS) zu bestimmen. Die Relativ- bzw. Absolutposi tion 51 entspricht einer Relativ- bzw. Absolutposition in der ersten Messrich tung X. Die Relativposition 40 entspricht einer Relativposition in der zweiten Messrichtung Y. Der Periodenzähler 44 ist dazu ausgebildet, durch Zählen von Signalperioden der ersten Abtastsignale 22.1 eine grob aufgelöste Relativ- bzw. Absolutposi tion in der ersten Messrichtung X am Ausgang 46 bereitzustellen. Bei einer Nullstellung des Periodenzählers 44 wird ein absoluter Bezug in der ersten Messrichtung X hergestellt (Referenzierung). Vorder Referenzierung wird am Ausgang 46 die grob aufgelöste Relativposition bereitgestellt. Nach der Refe renzierung wird am Ausgang 46 die grob aufgelöste Absolutposition bereitge stellt. Die Einheit 50 weist zudem eine Verknüpfungseinheit (Knotenpunkt 48) auf. Diese Verknüpfungseinheit ist dazu ausgebildet, die Relativ- bzw. Abso lutposition am Ausgang 46 mit dem durch die Einheit 26 erzeugten Phasen signal 28 zu verknüpfen, um die (fein aufgelöste) Relativ- bzw. Absolutposition 51 zu erhalten. Diese Relativ- bzw. Absolutposition 51 kann über eine Schnitt stelle an eine Folgeelektronik (NC) weitergeleitet werden.

Der Periodenzähler 54 ist dazu ausgebildet, durch Zählen von Signalperioden der zweiten Abtastsignale 22.2 eine grob aufgelöste Relativposition in der zweiten Messrichtung Y am Ausgang 56 bereitzustellen. Die Einheit 38 weist zudem eine Verknüpfungseinheit (Knotenpunkt 62) auf. Diese Verknüpfungs einheit ist dazu ausgebildet, die Relativposition am Ausgang 56 mit dem durch die Einheit 58 erzeugten Phasensignal 60 zu verknüpfen, um die (fein aufge löste) Relativposition 40 zu erhalten. Diese Relativposition 40 in der zweiten Messrichtung Y kann mit der ersten Absolutposition 36.1 in der zweiten Mess richtung Y (Y_ABS_CPOS) verknüpft werden, um die zweite Absolutposition 36.2 in der zweiten Messrichtung Y (Y_ABS_POS) zu erhalten. Die durch die Einheit 42 durchgeführte Verknüpfung zum Erhalten der zweiten Absolutposi tion 36.2 wird auch als „Anschluss“ bezeichnet. Die zweite Absolutposition 36.2 in der zweiten Messsrichtung Y kann über eine Schnittstelle zur Folgeelektronik (NC) weitergleitet werden.

Alternativ kann der Anschluss auch dadurch erreicht werden, dass eine Än derung des Periodenzählers 54 bewirkt wird (vgl. die gestrichelte Linie vom Block 36.1 zum Block 54 in Fig. 7). ln Bezug auf Fig. 7 kann die Positionsmesseinrichtung 10 derart ausgebildet sein, dass die zweite Absolutposition 36.2 in der zweiten Messrichtung Y in Abhängigkeit des von den zweiten Abtastsignalen 22.2 abgeleiteten Phasen signals 60 bestimmt wird. Ferner kann die Positionsmesseinrichtung 10 derart ausgebildet sein, dass in Abhängigkeit der zweiten Abtastsignale 22.2 die Re lativposition 40 in der zweiten Messrichtung Y bestimmt wird, und dass die Relativposition 40 in der zweiten Messrichtung Y mit der ersten Absolutposi tion 36.1 in der zweiten Messrichtung Y verknüpft wird, um die zweite Abso lutposition 36.2 in der zweiten Messrichtung Y zu erhalten.

Die Positionsmesseinrichtung 10 ist insbesondere derart ausgebildet, dass die Bestimmung der ersten Absolutposition 36.1 in der zweiten Messrichtung Y mit einer ersten Auflösung erfolgt, und dass die Bestimmung der zweiten Absolutposition 36.2 in der zweiten Messrichtung Y mit einer zweiten Auflö sung erfolgt, wobei die erste Auflösung geringer als die zweite Auflösung ist. Dies wird durch den zuvor erwähnten Anschluss erreicht.

Wiederum mit Bezug auf Fig. 7 ist die Einheit 30 dazu ausgebildet, in Abhän gigkeit des durch die Einheit 26 erzeugten Phasensignals 28 und des Refe renzimpulses 24 die Phasenlage 32 des Referenzimpulses 24 (RM_PHAS) zu bestimmen. Die Einheit 34 (SCALE) ist dazu ausgebildet, die erste Abso lutposition 36.1 in der zweiten Messrichtung Y durch Anwenden des vorbe stimmten Umrechnungsfaktors (d.h. 1/RMSPSP) zu bestimmen, beispiels weise durch folgende Vorschrift:

Y_ABS_CP0S = RM_PHAS X 1/RMSPSP

Die Positionsmesseinrichtung 10 eignet sich insbesondere für den Einsatz in einer Spindel. Die erste und zweite Messteilung 14.1 , 14.2 sowie die Refe renzmarke 18 sind vorzugsweise magnetisch abtastbar ausgebildet.

Alternativ können die erste und zweite Messteilung 14.1 , 14.2 sowie die Re ferenzmarke 18 optisch, induktiv oder kapazitiv abtastbar ausgebildet sein. Die Erfindung ist nicht auf rotative Positionsmesseinrichtungen beschränkt. Die erfindungsgemäße Positionsmesseinrichtung kann auch eine lineare Po sitionsmesseinrichtung sein.