特許 6445310 マルチターン‐ロータリエンコーダ

(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】6445310

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】マルチターン‐ロータリエンコーダ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20181217BHJP

   G01B 21/22 20060101ALI20181217BHJP

   G01D 5/04 20060101ALI20181217BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/244 K

   G01B21/22

   G01D5/04 C

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-236263(P2014-236263)

(22)【出願日】2014年11月21日

(65)【公開番号】特開2015-102552(P2015-102552A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2017年8月28日

(31)【優先権主張番号】10 2013 224 247.6

(32)【優先日】2013年11月27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】マルティン・フォン・ベルク

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０５９１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６８０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０６１９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３６９６３６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／２４４

Ｇ０１Ｂ ２１／２２

Ｇ０１Ｄ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シングルターン‐位置信号（ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２）を生成するためにシングルターン‐走査装置（１３）によって走査可能なコード担体（１１）と、シングルターン‐位置信号（ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２）を、１回転における入力軸（Ｗ）の絶対位置を示す少なくとも１つのシングルターン‐コードワード（ＳＣ，ＳＣ１，ＳＣ２）として処理するためのシングルターン‐評価ユニット（１４）とを含むシングルターン‐ユニット（１０）、
第１マルチターン‐位置信号（ＭＰ１）を生成するために第１マルチターン‐走査装置（１３，２３）によって走査可能な少なくとも１つの第１マルチターン‐コード担体（１１，２１）と、第１マルチターン‐位置信号（ＭＰ１）を、入力軸（Ｗ）が進んだ回転数を示す第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）として処理するための第１マルチターン‐評価ユニットとを含む、電源装置に依存した第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）、および
第２マルチターン‐位置信号（ＭＰ２．１，ＭＰ２．２）を生成するために第２マルチターン‐走査装置（３３．１，３３．２）によって走査可能な少なくとも１つの第２マルチターン‐コード担体（３１．１，３１．２）と、第２マルチターン‐位置信号（ＭＰ２．１，ＭＰ２．２）を、同様に入力軸（Ｗ）が進んだ回転数を示す第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）として処理するための第２マルチターン‐評価ユニット（３４）とを含む、電源装置に依存しない第２マルチターン‐ユニット（３０）を備え、
マルチターン‐ロータリエンコーダの電源装置のスイッチオン後の初期化段階で、第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）の第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）の値と、第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値とを照合する、マルチターン‐ロータリエンコーダ。

【請求項2】

請求項１に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにおいて、
第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）が、照合のために、電源装置のスイッチオン後に初期化‐ユニット（２２０）によって、第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値により初期化可能であるマルチターン‐ロータリエンコーダ。

【請求項3】

請求項２に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにおいて、
データ伝送路（２３０，３３０）を介した後続電子回路との通信のためにインタフェイスユニット（２１０，３１０）が設けられており、第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）の初期化がインタフェイスユニット（２１０，３１０）によって開始可能であるマルチターン‐ロータリエンコーダ。

【請求項4】

請求項１に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにおいて、
照合のために、電源装置のスイッチオン後に初期化‐ユニット（３２０）によって、第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値と第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）の値との間の差を示すオフセット値（ＯＦＦ）として第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値を保存可能であるマルチターン‐ロータリエンコーダ。

【請求項5】

請求項１から４までのいずれか一項に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにおいて、
前記第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）が、カウンタに基づいたマルチターン‐ユニットであるマルチターン‐ロータリエンコーダ。

【請求項6】

請求項１から５までのいずれか一項に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにおいて、
前記第２マルチターン‐ユニット（３０）が、ギアに基づいたマルチターン‐ユニットであるマルチターン‐ロータリエンコーダ。

【請求項7】

シングルターン‐位置信号（ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２）を生成するためにシングルターン‐走査装置（１３）によって走査可能なコード担体（１１）と、シングルターン‐位置信号（ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２）を、１回転における入力軸（Ｗ）の絶対位置を示す少なくとも１つのシングルターン‐コードワード（ＳＣ，ＳＣ１，ＳＣ２）として処理するためのシングルターン‐評価ユニット（１４）とを含むシングルターン‐ユニット（１０）、
第１マルチターン‐位置信号（ＭＰ１）を生成するために第１マルチターン‐走査装置（１３，２３）によって走査可能な少なくとも１つの第１マルチターン‐コード担体（１１，２１）と、第１マルチターン‐位置信号（ＭＰ１）を、入力軸（Ｗ）が進んだ回転数を示す第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）として処理するための第１マルチターン‐評価ユニットとを含む電源装置に依存した第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）、および
第２マルチターン‐位置信号（ＭＰ２．１，ＭＰ２．２）を生成するために第２マルチターン‐走査装置（３３．１，３３．２）によって走査可能な少なくとも１つの第２マルチターン‐コード担体（３１．１，３１．２）と、第２マルチターン‐位置信号（ＭＰ２．１，ＭＰ２．２）を、同様に入力軸（Ｗ）が進んだ回転数を示す第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）として処理するための第２マルチターン‐評価ユニット（３４）とを含む、電源装置に依存しない第２マルチターン‐ユニット（３０）を備えるマルチターン‐ロータリエンコーダを作動する方法において、
マルチターン‐ロータリエンコーダの電源装置のスイッチオン後の初期化段階で、第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）の第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）の値と第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値とを照合する方法。

【請求項8】

請求項７に記載の方法において、
マルチターン‐ユニット（２０，４０）が、照合のために、電源装置のスイッチオン後に初期化‐ユニット（２２０）によって第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値により初期化されるマルチターン‐ロータリエンコーダ。

【請求項9】

請求項８に記載の方法において、
データ伝送路（２３０，３３０）を介した後続電子回路との通信のためにインタフェイスユニット（２１０，３１０）が設けられており、第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）の初期化がインタフェイスユニット（２１０，３１０）によって開始されるマルチターン‐ロータリエンコーダ。

【請求項10】

請求項７に記載の方法において、
照合のために、第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値が、電源装置のスイッチオン後に初期化‐ユニット（３２０）によって、第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値と第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）の値との間の差を示すオフセット値（ＯＦＦ）として保存されるマルチターン‐ロータリエンコーダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１に記載の確実なマルチターン‐ロータリエンコーダ、および請求項７に記載のこのようなマルチターン‐ロータリエンコーダを作動する方法に関する。このようなマルチターン‐ロータリエンコーダは、例えば、軸の角度位置および進んだ回転数を測定するために自動化技術で使用される。

【背景技術】

【0002】

軸の角度位置を測定するための位置測定装置は、多数の刊行物により既知である。このような位置測定装置はロータリエンコーダと呼ばれる。さらに位置測定装置が軸の角度位置だけではなく軸によって進められた回転数を測定することもできる場合、マルチターン‐ロータリエンコーダと呼ばれる。

【0003】

マルチターン‐ユニット、すなわち、軸が進んだ回転数を確認するユニットを構成するためには、基本的に２つの手段が既知であり、１つはギアに基づいたマルチターン‐ユニットであり、もう１つはカウンタに基づいたマルチターン‐ユニットである。

【0004】

ギアに基づいたマルチターン‐ユニットの場合、入力軸は、入力回転数を低減する１つまたは複数のギア段を駆動する。１６：１の減速比を有するギア段の場合には、例えばギア段の出力軸は、入力軸の１６回転につき１回の回転を行う。出力軸はコード担体を駆動し、コード担体の角度位置は入力軸の回転数の推論を可能にする。

【0005】

ギアに基づいたマルチターン‐ロータリエンコーダの一例がドイツ連邦共和国特許出願公開第２８１７１７２号明細書に記載されている。この場合には、第１角度‐コードディスクと、後続の複数の角度‐コードディスクを備える角度エンコーダである。

【0006】

欧州特許出願公開第１４５７７６２号明細書が、物体の位置、経路または回転角度を測定するための装置を開示している。この装置は、差動歯車装置を介して連結された互いに連続する３つのコードディスクの形態の３つの測定基準器を含む。コード‐ディスクの走査は、全てのコードディスクのコードトラックを半径方向にカバーする走査ユニットにより行われる。

【0007】

ギアに基づいたマルチターン‐ユニットは、実質的に電源装置に依存していない。すなわち、ギアに基づいたマルチターン‐ユニットは、ロータリエンコーダがスイッチオフされた状態においても機能する。これは、ギアによって駆動されるコードディスクは電源装置がなくても回転するからである。ロータリエンコーダを再びスイッチオンした後には、マルチターン‐ユニットのコードディスクの角度位置の検出により、入力軸が進んだ回転数を決定することができる。

【0008】

カウンタに基づいたマルチターン‐ユニットは、コード担体の回転数により、軸が進んだ回転数を検出する。コード担体は軸によって直接に駆動され、したがって測定される軸と同じ回転数を進む。コード担体には、走査ユニットにより走査されるコードが配置されている。走査ユニットによって検出される位置信号により、カウント用電子回路においてカウンタのためのカウント信号が生成される。カウンタは、コード担体、ひいては軸の完全な回転の数を回転方向に応じてカウントする。他の手段がない場合、カウンタに基づいたマルチターン‐ユニットは電源装置に依存している。すなわち、ロータリエンコーダの電源装置がスイッチオフされた場合、カウンタに基づいたマルチターン‐ユニットは、一方ではカウンタの値を失い、他方では軸の回転をもはやカウントすることはできない。再びスイッチオンされた後にはカウンタはリセットされている。

【0009】

主電源装置がスイッチオフされた場合、すなわち、例えば、マルチターン‐ロータリエンコーダを駆動する機械がスイッチオフされた場合にもカウンタのカウント状態を保存し、さらにカウント機能を保持するために、カウンタに基づいたマルチターン‐ユニットは、主電源装置が故障した場合に少なくともロータリエンコーダのマルチターン‐ユニットのエネルギー供給を引き受けるバッテリを備えていることが多い。

【0010】

例えば、欧州特許第１４６２７７１号明細書に記載されているマルチターン‐ロータリエンコーダは、スイッチオフ状態でバッテリによって作動されるカウンタに基づいたマルチターン‐ユニットを備える。

【0011】

カウンタに基づいたマルチターン‐ユニットを補助し、電源装置に応じた作動を可能にするこれらの手段および他の手段は、コスト高であり、したがって避けることが望ましい。節電した電気回路においても遅かれ早かれバッテリ交換が必要となるので、バッテリの使用は極めて不都合である。

【0012】

安全技術上の理由から、例えば、測定エラーによりマルチターン‐ロータリエンコーダを作動する装置が損傷されるか、または機械の操作員に危険が及ぶ可能性がある場合には、軸の回転数を重複して測定することが必要となる場合もある。

【0013】

そこでドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００９０２９４３１号明細書は、電源に依存しない２つのマルチターン‐ユニットを備えるマルチターン‐ロータリエンコーダを提案している。これらのマルチターン‐ユニットの測定値の比較により、常にマルチターン‐ロータリエンコーダの機能性を点検することが可能である。したがって、このようなマルチターン‐ロータリエンコーダは安全性が重要な用途において使用するために適している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】ドイツ連邦共和国特許出願公開第２８１７１７２号明細書

【特許文献2】欧州特許出願公開第１４５７７６２号明細書

【特許文献3】欧州特許第１４６２７７１号明細書

【特許文献4】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００９０２９４３１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明の課題は、構成が簡単であり、安全性が重要となる用途に適したマルチターン‐ロータリエンコーダを提案することである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

この課題は、請求項１に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにより解決される。

【0017】

シングルターン‐位置信号を生成するためにシングルターン‐走査装置によって走査可能なコード担体と、シングルターン‐位置信号を、１回転における入力軸の絶対位置を示す少なくとも１つのシングルターン‐コードワードとして処理するためのシングルターン‐評価ユニットとを含むシングルターン‐ユニット、
第１マルチターン‐位置信号を生成するために第１マルチターン‐走査装置によって走査可能な少なくとも１つの第１マルチターン‐コード担体と、第１マルチターン‐位置信号を、入力軸が進んだ回転数を示す第１マルチターン‐コードワードとして処理するための第１マルチターン‐評価ユニットとを含む電源装置に依存した第１マルチターン‐ユニット、および
第２マルチターン‐位置信号を生成するために第２マルチターン‐走査装置によって走査可能な少なくとも１つの第２マルチターン‐コード担体と、第２マルチターン‐位置信号を、同様に入力軸が進んだ回転数を示す第２マルチターン‐コードワードとして処理するための第２マルチターン‐評価ユニットとを含む電源装置に依存しない第２マルチターン‐ユニットを備え、
第１マルチターン‐ユニットの第１マルチターン‐コードワードの値が、マルチターン‐ロータリエンコーダの電源装置がスイッチオンされた後の初期化段階で第２マルチターン‐コードワードの値と照合されるマルチターン‐ロータリエンコーダが提案される。

【0018】

さらに本発明の課題は、このようなマルチターン‐ロータリエンコーダを作動する方法を提案することである。

【0019】

この方法は、請求項７に記載の方法により解決される。

【0020】

請求項７では、
シングルターン‐位置信号を生成するためにシングルターン‐走査装置によって走査可能なコード担体と、シングルターン‐位置信号を、１回転における入力軸の絶対位置を示す少なくとも１つのシングルターン‐コードワードとして処理するためのシングルターン‐評価ユニットとを含むシングルターン‐ユニット、
第１マルチターン‐位置信号を生成するために第１マルチターン‐走査装置によって走査可能な少なくとも１つの第１マルチターン‐コード担体と、第１マルチターン‐位置信号を、入力軸が進んだ回転数を示す第１マルチターン‐コードワードとして処理するための第１マルチターン‐評価ユニットとを含む、電源装置に依存した第１マルチターン‐ユニット、および
第２マルチターン‐位置信号を生成するために第２マルチターン‐走査装置によって走査可能な少なくとも１つの第２マルチターン‐コード担体と、第２マルチターン‐位置信号を、同様に入力軸が進んだ回転数を示す第２マルチターン‐コードワードとして処理するための第２マルチターン‐評価ユニットとを含む、電源装置に依存しない第２マルチターン‐ユニットを備えるマルチターン‐ロータリエンコーダを作動し、
この場合に第１マルチターン‐ユニットの第１マルチターン‐コードワードの値が、マルチターン‐ロータリエンコーダの電源装置がスイッチオンされた後の初期化段階で第２マルチターン‐コードワードの値と照合可能である方法が提案される。

【0021】

本発明によるマルチターン‐ロータリエンコーダならびにこのようなマルチターン‐ロータリエンコーダを作動する方法のさらなる利点および詳細を以下の実施例に示す。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明によるマルチターン‐ロータリエンコーダの第１実施例を示す図である。

【図2】図１に示したマルチターン‐評価ユニットのブロック回路図である。

【図3】図１に示したマルチターン‐ロータリエンコーダのブロック回路図である。

【図4】本発明によるマルチターン‐ロータリエンコーダの別の実施例を示す図である。

【図5】図４に示したマルチターン‐ロータリエンコーダのブロック回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１には、本発明による第１のマルチターン‐ロータリエンコーダが示されている。この第１のマルチターン‐ロータリエンコーダは、シングルターン‐ユニット１０、第１マルチターン‐ユニット２０、および第２マルチターン‐ユニット３０を備える。

【0024】

シングルターン‐ユニット１０はコードディスク１１によって形成されており、コードディスク１１は、測定される入力軸Ｗに直接に結合されている。コードディスク１１は、光電式、磁気式、容量式または誘導式に走査可能なコード１２を有し、入力軸Ｗの回転を多数の識別可能なセクターに分割する。このコード１２はデジタル式またはアナログ式に構成されていてもよい。デジタル式のコード１２は、例えば、グレー‐コードなどのマルチトラックコードとして構成されていてもよいし、またはシングルトラックのチェーンコード、いわゆる「疑似ランダムコード」（ＰＲＣ）によって構成されていてもよい。アナログ式のコード１２の場合、走査時にアナログ式走査信号が生じ、これらのアナログ式走査信号の振幅および／または位相から、入力軸Ｗの角度位置を決定することができる。コード１２は、シングルターン‐位置信号ＳＰを生成するために操作装置１３によって走査される。シングルターン‐位置信号ＳＰはシングルターン‐評価ユニット１４に供給され、シングルターン‐評価ユニット１４は、単一の回転における入力軸Ｗの絶対位置を示す複数桁のシングルターン・コードワードＳＣを形成し、出力部において出力する。

【0025】

入力軸Ｗの回転数を検出するために、マルチターン‐ユニット２０，３０が設けられている。

【0026】

第１マルチターン‐ユニット２０は、カウンタに基づいたマルチターン‐ユニットである。第１マルチターン‐ユニット２０は、同様に入力軸Ｗに回動不能に結合された第１マルチターン‐コード担体２１を備える。第１マルチターン‐コード担体２１は、単一の磁気双極子、すなわち、Ｎ極およびＳ極を備える。

【0027】

これらの極は、第１マルチターン‐走査装置２３によって走査される。第１マルチターン‐走査装置２３は、磁界に反応する複数のセンサ素子を備え、これらのセンサ素子によって第１マルチターン‐位置信号ＭＰ１が生成可能であり、これらの第１マルチターン‐位置信号ＭＰ１により、第１マルチターン‐評価ユニット２４において、第１マルチターン‐コード担体２１の絶対位置を示す第１マルチターン‐コードワードＭＣ１を形成することができる。センサ素子は、例えば、ホール‐センサ、ＭＲ‐センサ、またはＧＭＲセンサである。好ましくは、これらのセンサ素子および第１マルチターン‐評価ユニット２４は共に半導体基板に組み込まれている。

【0028】

図２は、第１マルチターン‐評価ユニット２４のブロック回路図を示す。この場合、第１マルチターン‐位置信号ＭＰ１は２つの信号を含み、これらの信号は広範囲に正弦状の経過を示し、入力軸Ｗの回転時には完全な正弦波振動周期を通過する。通常、これら２つの信号は、互いに約９０°の位相ずれを示し、これにより、入力軸Ｗの回転方向を決定することが可能となる。

【0029】

第１マルチターン‐評価ユニット２４において、第１マルチターン‐位置信号ＭＰ１は、まず信号形成ユニット１００に供給され、信号形成ユニット１００は、正弦状の入力信号からデジタル式の矩形のカウント信号を形成し、これらのカウント信号は、一方では方向弁別器１０１に供給され、他方ではカウンタユニット１０２に供給される。方向弁別器１０１は、カウント信号のエッジの時系列から回転方向を突き止め、この回転方向をカウンタユニット１０２の方向信号ＵＰ／ＤＯＷＮとして伝送する。カウンタユニット１０２は、カウント信号の立ち上がりエッジまたは立ち下りエッジ、および方向信号ＵＰ／ＤＯＷＮを利用して、方向に応じて入力軸Ｗの回転数をカウントする。

【0030】

上位のマルチターン‐ユニット２０の場合と同様に、第１マルチターン‐評価ユニット２４には、マルチターン‐ロータリエンコーダのスイッチオフ状態でも機能を可能にする手段は設けられていない。供給電源のスイッチオフにより、カウンタユニット１０２は最新のカウント値を失い、入力軸Ｗの動作は見られない。すなわち、マルチターン‐ユニット２０は供給電源に依存したマルチターン‐ユニットである。

【0031】

第２マルチターン‐ユニット３０はギアに基づいたマルチターン‐ユニットであり、例えば２つのギア段３２．１，３２．２を備える。必要とされるギア段の数は、確認した入力軸Ｗの回転数と、ギア段によって確認できる回転数に広範囲に依存している。入力軸Ｗの小さい回転数のみを測定したい場合、１つのギア段があれば十分な場合もある。工具の送りねじの回転を確認するためには、３つ以上のギア段が必要となる場合もある。

【0032】

第１ギア段３２．１は入力軸Ｗに直接に結合されている。第１ギア段３２．１は１６倍のギア減速度を備え、第１ギア段３２．１の出力軸は、同様に１６倍のギア減速を行う第２ギア段３２．２に結合されている。ギア段３２．１，３２．２は２つのマルチターン‐コード担体３１．１，３１．２をそれぞれ駆動し、マルチターン‐コード担体３１．１，３１．２は、第２マルチターン‐位置信号ＭＰ２．１，ＭＰ２．２を生成するために第２マルチターン‐走査装置３３．１，３３．２によって走査される。入力軸Ｗが現在行っているカウント可能な回転情報は、第２マルチターン‐コード担体３１．１．３１．２の角度位置に符号化されている。第２マルチターン‐コード担体３１．１，３１．２は、第１マルチターン‐コード担体２１と同様に、単一の磁気双極子によって形成されている。したがって、第２マルチターン‐コード担体３１．１，３１．２の走査は、第１マルチターン‐コード担体２１の走査と同様に行われる。しかしながら、第１マルチターン‐ユニット２０のマルチターン‐位置信号ＭＰ１とは異なり、第２マルチターン‐位置信号ＭＰ１，ＭＰ２は第２マルチターン‐評価ユニット３４で補間される。すなわち、マルチターン‐位置信号ＭＰ１，ＭＰ２の瞬時値には、それぞれのマルチターン‐コード担体３１．１，３１．２の角度位置を示す絶対値が割り当てられている。瞬時値の分解能は、付属のギア段の減速比に少なくとも対応している。最終的に、第２マルチターン‐評価ユニット３４は、決定された第２マルチターン‐位置信号ＭＰ２．１，ＭＰ２．２の絶対値を第２マルチターン‐コードワードＭＣ２として処理する。

【0033】

ここで説明した多段減速ギアによる実施態様の他に、本発明では当然ながら冒頭で述べた欧州特許出願公開第１４５７７６２号明細書で提案されているような、差動歯車装置によるギアに基づいたマルチターン‐ユニットも適している。

【0034】

２つのマルチターン‐ユニット２０，３０が設けられていることにより、マルチターン‐ロータリエンコーダには、互いに独立して形成された２つのマルチターン‐コードワードＭＣ１，ＭＣ２が提供されている。しかしながら、第１マルチターン‐ユニット２０がスイッチオン後に常に新たにカウントを開始することにより、電源装置のスイッチオン直後に２つのマルチターン‐ユニット２０，３０が機能しているかどうかをこれら２つのマルチターン‐コードワードＭＣ１，ＭＣ２の比較によって確認することはできない。

【0035】

ギアに基づいたマルチターン‐ユニットを作動する機械が停止している場合にこのマルチターン‐ユニットが故障する可能性が極めて低いことが調査により示されている。すなわち、逆にいえば、機械、ひいてはマルチターン‐ロータリエンコーダのスイッチオン後には、極めて高い可能性をもってギアに基づいたマルチターン‐ユニット３０の測定値が正確であると仮定することができる。

【0036】

この事実に基づいて、（カウンタに基づいて電源装置に応じて第１マルチターン‐ユニット２０により生成された）第１マルチターン‐コードワードＭＣ１の値を、供給電圧のスイッチオン後の初期化段階で、（ギアに基づいて電源装置に応じて第２マルチターン‐ユニット３０により生成された）第２マルチターン‐コードワードＭＣ２の値と照合することができるという認識に基づいている。換言すれば、第２マルチターン‐コードワードＭＣ２の値は、第１マルチターン‐コードワードＭＣ１と第２マルチターン‐コードワードＭＣ２との間の関係を形成するために参照値として使用することができる。さらなる作動時に、２つのマルチターン‐コードワードＭＣ１，ＭＣ２の比較により、マルチターン‐ユニット２０，３０の正確な機能を推論することが可能である。

【0037】

図１が示すように、例えば、第１マルチターン‐ユニット２０が電源装置のスイッチオン後に第２マルチターン‐ユニット３０（すなわち、第２マルチターン‐コードワードＭＣ２）の測定値によって初期化されることによって照合を行うことができる。このために、第１マルチターン‐評価ユニット２４の第２マルチターン‐コードワードＭＣ２が、特にカウンタユニット１０２に供給される。初期化は、同様にマルチターン‐評価ユニット２４に供給された初期化信号ＩＮＩＴによって制御される。さらなる作動時に、マルチターン‐コードワードＭＣ１，ＭＣ２が、対応するマルチターン‐ユニット２０，３０によって再び互いに独立して生成され、マルチターン‐コードワードＭＣ１，ＭＣ２が一致しているかどうかを点検することにより、マルチターン‐ユニット２０，３０の故障を確実に検出することができる。

【0038】

図３は、図１に示した本発明によるマルチターン‐ロータリエンコーダのブロック図を示す。このマルチターン‐ロータリエンコーダは、シングルターン‐ユニット１０、第１マルチターン‐ユニット２０、および第２マルチターン‐ユニット３０を含み、これらのユニットの出力信号ＳＣ，ＭＣ１，ＭＣ２は処理ユニット２００に供給される。データ伝送路２３０を介した後続電子回路（図示しない）との通信のためにインタフェイスユニット２１０が設けられている。データ伝送は、例えば直列に行うことができる。適切な直列インタフェイスは、専門家には十分に知られている。

【0039】

初期化信号ＩＮＩＴを生成するために、マルチターン‐ロータリエンコーダはさらに初期化‐ユニット２２０を含む。初期化‐ユニット２２０は、電源装置のスイッチオン後に第２マルチターン‐コードワードＭＣ２が提供されるとすぐに初期化信号ＩＮＩＴが自動的に生成されるように構成されていてもよい。代替的または付加的に、例えば、後続電子回路からマルチターン‐ロータリエンコーダに特定のコマンドが送信されることにより、インタフェイスユニット２１０を介して後続電子回路によって初期化信号ＩＮＩＴの生成が開始されるように構成されていてもよい。

【0040】

処理ユニット２００は、この実施例では、一方ではコード接続‐ユニット２４０においてシングルターン‐コードワードおよび第１マルチターン‐コードワードＭＣ１から位置‐データワードＰＯＳ１が生成されるように構成されており、他方では、第１マルチターン‐コードワードＭＣ１と第２マルチターン‐コードワードＭＣ２との比較によりマルチターン‐ユニット２０，３０の機能を確認し、確認されたエラーがエラーフラグＦとしてインタフェイスユニット２１０に出力されるように構成された比較ユニット２５０を備える。位置‐データワードＰＯＳ１およびエラーフラグＦはインタフェイスユニット２１０およびデータ伝送路２３０を介して後続電子回路に伝送可能である。後続電子回路は、状態フラグＦを評価し、エラー発生時に適切な手段をとり、例えば、機械を適正に停止させることができる。

【0041】

代替的には、処理ユニット２００を省略し、シングルターン‐コードワードＳＣ、第１マルチターン‐コードワードＭＣ１、および第２マルチターン‐コードワードＭＣ２を後続電子回路への伝送のために直接にインタフェイスユニット２１０に供給することも可能である。

【0042】

図４は、本発明によるマルチターン‐ロータリエンコーダの別の実施形態の原理を示す。このマルチターン‐ロータリエンコーダは、同様に、シングルターン‐ユニット１０、第１マルチターン‐ユニット４０、および第２マルチターン‐ユニット３０からなる。第２マルチターン‐ユニット３０は、図１に関連して説明したユニットに広範囲に対応しており、ここではもう一度説明しない。

【0043】

シングルターン‐ユニット１０は、この実施例では、互いに独立した２つのシングルターン‐コードワードＳＣ１，ＳＣ２が生成されるように構成されている。この構成は、シングルターン‐走査ユニット１３およびシングルターン‐評価ユニット１４が２経路により構成されていることにより達成できる。これにより、シングルターン‐走査ユニット１３にはシングルターン‐位置信号ＳＰ１，ＳＰ２の２つのグループが生じ、これらのシングルターン‐位置信号ＳＰ１，ＳＰ２から、シングルターン‐評価ユニット１４において対応するシングルターン‐コードワードＳＣ１，ＳＣ２が生成される。

【0044】

これに対して、第１マルチターン‐ユニット４０は、シングルターン‐走査装置１３によるコード担体１１のコード１２の走査により得られるシングルターン‐位置信号ＳＰ１，ＳＰ２も、第１マルチターン‐コードワードＭＣ１を形成するために考慮することができるという事実を利用している。したがって、２つのグループの少なくともいずれか一方のシングルターン‐位置信号ＳＰ１，ＳＰ２が（第１マルチターン‐コードワードＭＣ１を形成するために必要な場合には）、第１マルチターン‐位置信号ＭＰ１として第１マルチターン‐評価ユニット４４に少なくとも部分的に供給され、第１マルチターン‐評価ユニット４４はこの第１マルチターン‐位置信号ＭＰ１から第１マルチターン‐コードワードＭＣ１を形成するためのカウント信号を生成し、カウントする。したがって、第１マルチターン‐ユニット４０もカウンタに基づいたマルチターン‐ユニットである。この実施例においても、マルチターン‐ロータリエンコーダの電源装置が取り除かれた場合に第１マルチターン‐ユニット４０が機能しないことを達成する手段は設けられていない。したがって、この場合も電源装置に依存したマルチターン‐ユニットである。

【0045】

第１マルチターン‐評価ユニット４４の他に、この実施例ではコード１２を備えるコード担体１１およびシングルターン‐走査装置１３も第１マルチターン‐ユニット４０に割り当てられている。

【0046】

第１マルチターン‐コードワードＭＣ１の値と第２マルチターン‐コードワードＭＣ２の値との照合は、この実施例においても上記実施例に示した場合と同様に、電源装置のスイッチオン後の第１マルチターン‐評価ユニット４４の初期化によって行うことができる。

【0047】

図５は、図４に示した原理に基づいたマルチターン‐ロータリエンコーダのブロック図を示す。このブロック図では照合の代替的な可能性が提案される。マルチターン‐ロータリエンコーダは、シングルターン‐ユニット１０、第１マルチターン‐ユニット４０、および第２マルチターン‐ユニット３０を含み、これらのユニットの出力信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＭＣ１，ＭＣ２は処理ユニット３００に供給される。処理ユニット３３０は２つのコード接続‐ユニット３４０，３５０を含み、これらのコード接続‐ユニット３４０，３５０は、それぞれ１つのシングルターン‐コードワードＳＣ１もしくはＳＣ２およびマルチターン‐コードワードＭＣ１もしくはＭＣ２から位置‐データワードＰＯＳ１もしくはＰＯＳ２を形成する。この実施例においても、データ伝送路３３０を介したマルチターン‐ロータリエンコーダと後続電子回路（図示しない）と間の通信およびデータ伝送のためのインタフェイスユニット３１０が設けられている。

【0048】

第１マルチターン‐コードワードＭＣ１の値と第２マルチターン‐コードワードＭＣ２の値とを照合するために、初期化‐ユニット３２０が設けられている。この初期化‐ユニット３２０は、電源装置のスイッチオン後に第２マルチターン‐コードワードＭＣ２が提供されるとすぐに第２マルチターン‐コードワードＭＣ２の値をオフセット値ＯＦＦとして保存するように構成されている。第１マルチターン‐ユニット４０は再びスイッチオンされた後にリセットされ、値「０」でカウントを開始するので、第１マルチターン‐コードワードＭＣ１と第２マルチターン‐コードワードＭＣ２との間の一定の差であるオフセット値ＯＦＦは参照値として適しており、マルチターン‐コードワードＭＣ１，ＭＣ２のさらなる処理および評価の際に考慮することができる。

【0049】

したがって、オフセット値ＯＦＦは、例えば第１コード接続‐ユニット３４０に供給されてもよい。第１コード接続‐ユニット３４０は、（第１マルチターン‐コードワードＭＣ１を補正して）第１位置‐データワードＰＯＳ１を形成する場合にオフセットＯＦＦを考慮し、これにより、第１位置‐データワードＰＯＳ１および第２位置‐データワードＰＯＳ２は再び同じ値を示し、マルチターン‐ロータリエンコーダ（図３に示すように）または後続電子回路における位置データワードＰＯＳ１，ＰＯＳ２の比較によりマルチターン‐ユニット３０，４０の適正な機能を確認することができる。

【0050】

代替的には、インタフェイスユニット３１０およびデータ伝送路３３０を介してオフセット値ＯＦＦを後続電子回路に伝達することができ、後続電子回路において位置‐データワードＰＯＳ１，ＰＯＳ２を比較する場合に考慮することができる。
［形態１］
シングルターン‐位置信号（ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２）を生成するためにシングルターン‐走査装置（１３）によって走査可能なコード担体（１１）と、シングルターン‐位置信号（ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２）を、１回転における入力軸（Ｗ）の絶対位置を示す少なくとも１つのシングルターン‐コードワード（ＳＣ，ＳＣ１，ＳＣ２）として処理するためのシングルターン‐評価ユニット（１４）とを含むシングルターン‐ユニット（１０）、
第１マルチターン‐位置信号（ＭＰ１）を生成するために第１マルチターン‐走査装置（１３，２３）によって走査可能な少なくとも１つの第１マルチターン‐コード担体（１１，２１）と、第１マルチターン‐位置信号（ＭＰ１）を、入力軸（Ｗ）が進んだ回転数を示す第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）として処理するための第１マルチターン‐評価ユニットとを含む、電源装置に依存した第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）、および
第２マルチターン‐位置信号（ＭＰ２．１，ＭＰ２．２）を生成するために第２マルチターン‐走査装置（３３．１，３３．２）によって走査可能な少なくとも１つの第２マルチターン‐コード担体（３１．１，３１．２）と、第２マルチターン‐位置信号（ＭＰ２．１，ＭＰ２．２）を、同様に入力軸（Ｗ）が進んだ回転数を示す第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）として処理するための第２マルチターン‐評価ユニット（３４）とを含む、電源装置に依存しない第２マルチターン‐ユニット（３０）を備え、
第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）の第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）の値が、マルチターン‐ロータリエンコーダの電源装置のスイッチオン後の初期化段階で第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値と照合可能であるマルチターン‐ロータリエンコーダ。
［形態２］
形態１に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにおいて、
第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）が、照合のために、電源装置のスイッチオン後に初期化‐ユニット（２２０）によって、第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値により初期化可能であるマルチターン‐ロータリエンコーダ。
［形態３］
形態２に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにおいて、
データ伝送路（２３０，３３０）を介した後続電子回路との通信のためにインタフェイスユニット（２１０，３１０）が設けられており、第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）の初期化がインタフェイスユニット（２１０，３１０）によって開始可能であるマルチターン‐ロータリエンコーダ。
［形態４］
形態１に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにおいて、
照合のために、電源装置のスイッチオン後に初期化‐ユニット（３２０）によって、第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値と第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）の値との間の差を示すオフセット値（ＯＦＦ）として第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値を保存可能であるマルチターン‐ロータリエンコーダ。
［形態５］
形態１から４までのいずれか一項に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにおいて、
前記第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）が、カウンタに基づいたマルチターン‐ユニットであるマルチターン‐ロータリエンコーダ。
［形態６］
形態１から５までのいずれか一項に記載のマルチターン‐ロータリエンコーダにおいて、
前記第２マルチターン‐ユニット（３０）が、ギアに基づいたマルチターン‐ユニットであるマルチターン‐ロータリエンコーダ。
［形態７］
シングルターン‐位置信号（ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２）を生成するためにシングルターン‐走査装置（１３）によって走査可能なコード担体（１１）と、シングルターン‐位置信号（ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２）を、１回転における入力軸（Ｗ）の絶対位置を示す少なくとも１つのシングルターン‐コードワード（ＳＣ，ＳＣ１，ＳＣ２）として処理するためのシングルターン‐評価ユニット（１４）とを含むシングルターン‐ユニット（１０）、
第１マルチターン‐位置信号（ＭＰ１）を生成するために第１マルチターン‐走査装置（１３，２３）によって走査可能な少なくとも１つの第１マルチターン‐コード担体（１１，２１）と、第１マルチターン‐位置信号（ＭＰ１）を、入力軸（Ｗ）が進んだ回転数を示す第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）として処理するための第１マルチターン‐評価ユニットとを含む電源装置に依存した第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）、および
第２マルチターン‐位置信号（ＭＰ２．１，ＭＰ２．２）を生成するために第２マルチターン‐走査装置（３３．１，３３．２）によって走査可能な少なくとも１つの第２マルチターン‐コード担体（３１．１，３１．２）と、第２マルチターン‐位置信号（ＭＰ２．１，ＭＰ２．２）を、同様に入力軸（Ｗ）が進んだ回転数を示す第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）として処理するための第２マルチターン‐評価ユニット（３４）とを含む、電源装置に依存しない第２マルチターン‐ユニット（３０）を備えるマルチターン‐ロータリエンコーダを作動する方法において、
マルチターン‐ロータリエンコーダの電源装置のスイッチオン後の初期化段階で、第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）の第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）の値と第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値とを照合する方法。
［形態８］
形態７に記載の方法において、
マルチターン‐ユニット（２０，４０）が、照合のために、電源装置のスイッチオン後に初期化‐ユニット（２２０）によって第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値により初期化されるマルチターン‐ロータリエンコーダ。
［形態９］
形態８に記載の方法において、
データ伝送路（２３０，３３０）を介した後続電子回路との通信のためにインタフェイスユニット（２１０，３１０）が設けられており、第１マルチターン‐ユニット（２０，４０）の初期化がインタフェイスユニット（２１０，３１０）によって開始されるマルチターン‐ロータリエンコーダ。
［形態１０］
形態７に記載の方法において、
照合のために、第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値が、電源装置のスイッチオン後に初期化‐ユニット（３２０）によって、第２マルチターン‐コードワード（ＭＣ２）の値と第１マルチターン‐コードワード（ＭＣ１）の値との間の差を示すオフセット値（ＯＦＦ）として保存されるマルチターン‐ロータリエンコーダ。

【符号の説明】

【0051】

１０ シングルターン‐ユニット
１１，２１ コード担体
１３，２３ シングルターン‐走査装置
１４ シングルターン‐評価ユニット
２０，３０，４０ マルチターン‐ユニット
３１．１，３１．２ マルチターン‐コード担体
３３．１，３３．２ マルチターン‐走査装置
２４ 第１マルチターン‐評価ユニット
３４ 第２マルチターン‐評価ユニット
２１０，３１０ インタフェイスユニット
２３０，３３０ データ伝送路
３２０ 初期化‐ユニット
ＭＣ１ 第１マルチターン‐コードワード
ＭＣ２ 第２マルチターン‐コードワード
ＭＰ１ 第１マルチターン‐位置信号
ＭＰ２，ＭＰ２．１，ＭＰ２．２ 第２マルチターン‐位置信号
ＯＦＦ オフセット
ＳＣ，ＳＣ１，ＳＣ２ シングルターン‐コードワード
ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２ シングルターン‐位置信号
Ｗ 入力軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】