(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数回の回転にわたる入力部材（１０６）の角度位置を示すよう適合された装置（１００）であって、
使用時に前記入力部材（１０６）の回転に応じて回転するよう構成された一組の回転可能部材（１０４Ａ〜１０４Ｄ）と、
前記一組の回転可能部材のうち少なくとも１つの回転可能部材の角度位置を測定および出力するよう構成された一組の検知デバイス（１１４Ａ）と、
前記一組の検知デバイスからの角度位置測定値を用いて、複数回の回転にわたる前記入力部材の角度位置の表示を生成するよう構成されたデバイス（１１４）とを含み、
前記回転可能部材は、同時に、但し異なる速度で回転するよう構成され、
前記一組の回転可能部材は、少なくとも３つの回転可能部材を含み、
前記一組の検知デバイスは、前記少なくとも３つの回転可能部材のうちのそれぞれ１つの角度位置を測定し、かつ出力するように構成された、少なくとも３つの検知デバイスを含み、
前記回転可能部材の各々は、他の回転可能部材に対する任意の固有の回転比率を有し、
前記一組の回転可能部材のうちの１つは、残りのすべての前記回転可能部材を直接的に駆動する、装置。
【請求項２】
前記回転可能部材は、前記回転比率の中に（１以外の）共通因数が存在しないように配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記回転可能部材（１０４Ａ〜１０４Ｄ）は、各々が異なる歯数を有するギアを含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
使用時に、前記回転可能部材（１０４Ａ〜１０４Ｄ）が、連続的で無段階的に前記入力部材（１０６）とともに移動する、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記一組の検知デバイス（１１４Ａ）は、前記一組の回転可能部材（１０４Ａ〜１０４Ｄ）のうちの１つの回転可能部材の３６０°にわたる絶対位置測定値を与える、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記一組の検知デバイス（１１４Ａ）は光学、磁気またはＲＦ検知技術を用いる、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
装置は、ＡからＮの前記回転可能部材（１０４Ａ〜１０４Ｄ）を含み、それぞれの回転比率ＲＡ〜ＲＮを有し、前記検知デバイス（１１４Ａ）は、検知デバイスにおける最大許容ピーク誤差が、以下の式によって満たされるような精度を有する、請求項５に記載の装置。
【数１】
0005620582.tif 000015
【請求項８】
前記一組の回転可能部材（１０４Ａ〜１０４Ｄ）は各々、概念上のゼロ位置を有し、前記デバイス（１１４）は、前記回転可能部材がそれぞれのゼロ位置からどれくらいまで通過したかを演算することによって位置表示を生成するよう構成される、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記デバイス（１１４）によって実行される演算は、前記回転可能部材（１０４）をそれぞれのゼロ位置に実質的に巻戻すことを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記デバイス（１１４）は、
一連に配置された前記一組の回転可能部材（１０４Ａ）の最初の回転可能部材を実質的にそのゼロ位置に巻戻し、
前記一連の配置のうち前記最初の回転可能部材以外の各々の回転可能部材（１０４Ｂ〜１０４Ｄ）について、
実質的に巻戻されたときに前記一連の配置のうち先行の回転可能部材（１０４Ａ）が回転した角度に基づいて、前記回転可能部材（１０４Ｂ〜１０４Ｄ）の仮想位置を演算し（４０６）、
前記一連の配置における前記回転可能部材（１０４Ｂ〜１０４Ｄ）およびすべての先行の回転可能部材（１０４Ａ）をそれぞれのゼロ位置にくるように実質的に巻戻す（４０８）よう構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
演算（４０６）においては、前記一連の配置のうち先行の回転可能部材（１０４Ａ）がすべてそれぞれのゼロ位置にきたときに前記回転可能部材の位置を表わすルックアップテーブルなどの記憶済みデータと、回転可能部材が対応する前記位置にある場合に、前記一連の配置におけるすべての先行の回転可能部材がともに何回それぞれのゼロ位置を通過したかを表わすデータとを用いる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記回転可能部材（１０４Ａ〜１０４Ｄ）は同一平面上に配置される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記回転可能部材（１０４Ａ〜１０４Ｄ）は同軸上に配置される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
装置には一定の電力が供給されない、請求項１から１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記一組の検知デバイス（１１４Ａ）は、電力が装置に供給されていない間に起こった移動に起因する前記回転可能部材（１０４）の位置を測定する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記回転可能部材（１０４）が移動する際に前記一組の検知デバイス（１１４Ａ）を作動させることを可能にするためのスイッチ構成（１１３）を含む、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１７】
２つ以上の前記検知デバイス（１１４Ａ）を含むセットが設けられ、前記セットは、前記セット内の検知デバイスのうちの１つが故障した場合に、代わりに前記セット内の別の検知デバイスが使用されるように、単一の前記回転可能部材の位置を測定するためのものである、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
複数回の回転にわたる入力部材（１０６）の角度位置を示す方法であって、
使用時に入力部材（１０６）の回転に応じて回転するよう構成された一組の回転可能部材（１０４Ａ〜１０４Ｄ）の角度位置を測定するステップを含み、回転可能部材は同時に、但し異なる速度で回転するよう構成され、前記方法はさらに、
一組の検知デバイス（１１０）から受信した角度位置測定値を用いて複数回の回転にわたる入力部材の角度位置の表示を生成するステップを含み、
前記一組の回転可能部材は、少なくとも３つの回転可能部材を含み、
前記一組の検知デバイスは、前記少なくとも３つの回転可能部材のうちのそれぞれ１つの角度位置を測定し、かつ出力するように構成された、少なくとも３つの検知デバイスを含み、
前記回転可能部材の各々は、他の回転可能部材に対する任意の固有の回転比率を有し、
前記一組の回転可能部材のうちの１つは、残りのすべての前記回転可能部材を直接的に駆動する、方法。
【請求項１９】
ある期間にわたって前記回転可能部材のうち最初の回転可能部材（１０４Ａ）の位置測定を行うステップと、
前記期間にわたって前記回転可能部材のうち他の回転可能部材（１０４Ｂ）の位置測定を行うステップと、
前記最初の回転可能部材の測定された位置と、前記回転可能部材同士の回転の既知の関係とを前提として、前記他の回転可能部材の測定された位置を前記他の回転可能部材の予想される位置と比較するステップと、
前記他の回転可能部材の測定された位置が前記予想される位置と一致しない場合、起こり得る読取りエラー状態にフラグを立てるステップとを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記一組の回転可能部材（１０４）のうち少なくとも１つの回転可能部材の角回転の不足を検出することによって読取りエラーをチェックするステップをさらに含む、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの増分カウンタ（１１４Ｃ）を、前記一組の回転可能部材（１０４）のうち少なくとも１つに関連付けて設けるステップと、
前記少なくとも１つの増分カウンタからの出力を用いて、少なくとも１つの関連付けられた回転可能部材の複数回の回転のカウントに基づいて前記入力部材の位置を計算するステップとをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記方法は、前記一組の回転可能部材（１０４Ｂ）のうちの１つ（またはそれ以上）の回転可能部材の故障を検出すると、
故障していない前記回転可能部材（１０４Ａ，１０４Ｃ，１０４Ｄ）の角度位置を測定するステップと、
故障していない前記回転可能部材の角度位置測定値を用いて、縮小された範囲の複数回の回転にわたる前記入力部材（１０６）の角度位置の表示を生成するステップとを含む、請求項１８から２１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数回の回転にわたる入力部材の角度位置を示すよう適合された装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンコーダなどの位置表示デバイスは、たとえば、流体バルブを作動させるのに必要な機械駆動型アクチュエータの位置を検出することを含めて、多くの応用例において用いられる。アブソリュートエンコーダは、入力部材の位置を、たとえば特定の角度位置として絶対的に識別することのできるエンコーダである。このようなエンコーダは電源が切られる可能性があり、電源がオフである間にエンコーダが移動したとしても、通常であれば、電力の回復時に依然としてその位置を絶対的に示すことができるだろう。多回転アブソリュートエンコーダは、典型的には、複数回回転する間に絶対位置を決定するためにいくつかのギアを含む。しかしながら、エンコーダの検知デバイスが偶然、中間位置、たとえば２つのインデックス位置の間、に位置した場合、測定が不確かになる可能性がある。さらに、検知要素のうちの１つが故障した場合、通常、エンコーダデバイス全体が故障することとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明の実施例は、上述の問題のうち少なくともいくつかに対処するよう意図される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明の第１の局面に従うと、複数回の回転にわたる入力部材の角度位置を示すよう適合された装置が提供される。当該装置は、
使用時に入力部材の回転に応じて回転するよう構成された少なくとも２つの回転可能部材と、
回転可能部材のうち少なくとも１つの回転可能部材の角度位置を測定および出力するよう構成された少なくとも１つの検知デバイスと、
少なくとも１つの検知デバイスからの角度位置測定値を用いて、複数回の回転にわたる入力部材の角度位置の表示を生成するよう構成されたデバイスとを含み、
回転可能部材は、同時に、但し異なる速度で回転するよう構成される。
【０００５】
回転可能部材の各々は、他の回転可能部材に対する回転比率を有し得る。回転可能部材の各々は、任意の（回転可能部材の中で）固有の回転比率を有し得る。この比率の選択には如何なる制限も課されなくてよい。たとえば、これらの比率は、たとえば回転可能部材に整数基の割出し位置をもたせることを必要とする復号アルゴリズムで機能させるために、特定の関係を満たすように選択する必要はない。代替的には、比率の選択は、１つ以上の設計パラメータに従ってなされてもよい。たとえば、回転可能部材は、回転比率中に（１以外の）共通因数が存在することのないように配置され得る。回転可能部材は、異なる歯数を有するギアを含み得る。
【０００６】
使用時に、回転可能部材は、通常、連続的で無段階的に入力部材と共に移動する。検知デバイスは、たとえば光学、磁気またはＲＦ検知技術を用いて、回転可能部材のうちの１つ以上の部材の３６０°にわたる絶対位置測定値を提供することができる。装置は、Ａ〜Ｎの上記回転可能部材を含み得る。これらの回転可能部材はそれぞれの回転比率ＲＡ〜ＲＮを有する。上記検知デバイスは、以下のとおり計算される最大許容ピーク誤差を有する。
【０００７】
【数１】
0005620582.tif 000002
【０００８】
いくつかの実施例においては、複数の回転可能部材のうちの１つは、残りの上記回転可能部材をすべて駆動する主回転可能部材であり得る（すなわち、残りの回転可能部材は他のいずれの回転可能部材をも駆動しない）。
【０００９】
複数の回転可能部材は各々、概念上のゼロ／初期／開始（回転）位置を有し得る。デバイスは、回転可能部材がそれぞれのゼロ位置からどれくらいまで進んだかを演算することによって位置表示を生成するよう構成され得る。デバイスによって実行される演算は、回転可能部材のうち少なくとも１つ、典型的にはすべて、をそれぞれのゼロ位置に実質的に巻戻すことを含み得る。デバイスは、
一連に配置された回転可能部材の最初の回転可能部材をそのゼロ位置に実質的に巻戻し、
一連の配置における最初の回転可能部材以外の各々の上記回転可能部材について、
実質的に巻戻されたときに一連の配置における先行の回転可能部材が回転した角度に基づいて回転可能部材の仮想位置を演算し、
一連の配置における回転可能部材およびすべての先行の回転可能部材をそれぞれのゼロ位置にくるように実質的に巻戻すよう構成され得る。
【００１０】
演算するステップは、一連の配置における先行の回転可能部材がすべてそれぞれのゼロ位置にあるときに上記回転可能部材の位置を表わすルックアップテーブルなどの記憶済みデータと、回転可能部材が対応する上記位置にある場合に、一連の配置における先行の回転可能部材のすべてがともに、何回、それぞれのゼロ位置を通過したかを表わすデータとを用い得る。
【００１１】
回転可能部材は、同一平面上または同軸上に配置されてもよい。
２つ以上の上記検知デバイスを含むセットが設けられてもよく、当該セットは、セット内の検知デバイスのうちの１つが故障した場合に、代わりに当該セット内の別の上記検知デバイスが使用されるように、単一の上記回転可能部材の位置を測定するためのものであり得る。
【００１２】
装置には一定の電力が供給されない可能性がある。いくつかの実施例においては、検知デバイスは、電力が装置に供給されていなかった間の移動に起因する回転可能部材の位置を測定する。回転可能部材の移動時に検知デバイスを作動させることを可能にするためにスイッチ構成が含まれてもよい。
【００１３】
この発明の別の局面に従うと、複数回の回転にわたる入力部材の角度位置を示す方法が提供される。当該方法は、
使用時に入力部材の回転に応じて回転するよう構成された少なくとも２つの回転可能部材の角度位置を測定するステップを含み、回転可能部材は、同時に、但し異なる速度で回転するよう構成されており、当該方法はさらに、
角度位置測定値を用いて、複数回の回転にわたる入力部材の角度位置の表示を生成するステップを含む。
【００１４】
当該方法はさらに、
ある期間にわたって回転可能部材のうち最初の回転可能部材の位置測定を行うステップと、
上記期間にわたって回転可能部材のうち別の回転可能部材の位置測定を行うステップと、
最初の回転可能部材の測定された位置と、部材同士の回転の既知の関係とを前提として、他の回転可能部材の測定された位置を当該他の回転可能部材の予想される位置と比較するステップと、
他の回転可能部材の測定された位置が予想される位置と一致しない場合、起こり得る読取りエラー状態にフラグを立てるステップとを含む。
【００１５】
当該方法は、回転可能部材のうち少なくとも１つの回転可能部材の角回転の不足を検出することによって読取りエラーをチェックするステップを含み得る。
【００１６】
当該方法は、回転可能部材のうちの１つの回転可能部材の角度位置に関するデータ、または、回転可能部材のサブセットの位置の組合せに関するデータを用いることによって、入力部材の絶対位置を決定するステップを含み得る。当該方法は、回転可能部材のうち１つ（またはそれ以上）の故障を検出すると、
故障していない上記回転可能部材の角度位置を測定するステップと、
故障していない回転可能部材の角度位置測定値を用いて、縮小された範囲の複数回の回転にわたる入力部材の角度位置の表示を生成するステップとを含む。
【００１７】
当該方法はさらに、回転可能部材のうち少なくとも１つの回転可能部材に関連する少なくとも１つの増分カウンタを設けるステップと、
少なくとも１つの増分カウンタからの出力を用いて、少なくとも１つの関連する回転可能部材の複数回の回転数に基づき、入力部材の位置を計算するステップとを含み得る。
【００１８】
この発明の代替的な局面に従うと、複数回の回転にわたる入力部材の角度位置を示す方法が提供される。当該方法は、
使用時に、入力部材の移動に応じて移動する複数の回転可能部材の位置を測定するステップを含み、回転可能部材の各々は、概念上のゼロ／初期／開始（回転）位置を有し、当該方法はさらに、
回転可能部材がそれぞれのゼロ位置からどれくらいまで進んだかを演算して、入力部材の多回転角度位置表示を生成するステップを含む。
【００１９】
この明細書中に実質的に記載される方法のうち少なくとも一部を実行するよう構成されたコンピュータプログラムプロダクトも提供され得る。
【００２０】
本発明は、この明細書中に記載される如何なる特徴またはいずれかの特徴の組合せにまで（その組合せがこの明細書中に明確に記載されているか否かに関わらず）及ぶものとする。
【００２１】
本発明は多くの方法で実施可能であるが、添付の図面を参照しつつ、例を１つだけ記載および図示する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】部分的に組立てられた実施例を示す平面図である。
【図２】実施例を示す分解図である。
【図３】実施例における検知要素を示す概略図である。
【図４】位置計算ステップおよびギア「仮想巻戻し」ステップを含む実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】位置計算ステップを詳細に示す図である。
【図６】ギア「仮想巻戻し」ステップを詳細に示す図である。
【図７Ａ】実施例の動作の実行例に関する図である。
【図７Ｂ】実施例の動作の実行例に関する図である。
【図７Ｃ】実施例の動作の実行例に関する図である。
【図７Ｄ】実施例の動作の実行例に関する図である。
【図８Ａ】デバイスの回転可能部材の角度測定の例を示す図である。
【図８Ｂ】デバイスの回転可能部材の角度測定の例を示す図である。
【図９】増分カウンタを含む装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１および図２を参照すると、例示的な位置表示デバイス１００が示される。デバイスは、ハウジング基板１０２を含み、この上に回転可能部材１０４Ａ〜１０４Ｄを取付けることができる。例においては、歯付きギア１０４Ａ〜１０４Ｄの形状をした４つの回転可能部材がある。しかしながら、他の種類の回転可能部材が使用可能であり、これらが互いを直接駆動するための歯などの形成物を含む必要がないことが認識されるだろう。
【００２４】
最初のギア１０４Ａは、他の３つのギア１０４Ｂ〜１０４Ｄを駆動する主ギアを含むとみなされてもよい。すなわち、他の３つのギア１０４Ｂ〜１０４Ｄは最初のギア１０４Ａの歯と係合するだけであり、互いには係合しない。最初のギアは、たとえばバルブアクチュエータのカラムであり得る入力部材に従って回転する入力ギア１０６によって駆動される（図３を参照）。このため、最初のギア１０４Ａは入力ギア１０６によって直接的に駆動され、他の３つのギア１０４Ｂ〜１０４Ｄは、入力ギアによって（最初のギア１０４Ａを介して）間接的に駆動される。他の実施例においては、ギアのうち２つ以上またはすべてのギアが入力ギアによって直接的に駆動され得ることが認識されるだろう。
【００２５】
例示的なデバイス１００は、ギア１０４Ａ〜１０４Ｄをそれらの正確な「ゼロ位置」に配置した状態で組立てられる。この組立てを支援するために、ギア（および／またはハウジング構成要素）のうちの１つ以上は印を含み得る。例においては、最初のギア１０４は、３つの矢印の形状をした印を含む。これらは、他のギア１０４Ｂ〜１０４Ｄ上にある対応して印付けされた矢印と位置合わせされるよう意図されている。加えて、または代替的には、「ゼロ位置穴」１０７Ａ〜１０７Ｄはギア上に設けられてもよく、基板１０２上の対応する印／窪み１２３Ｂ〜１２３Ｄ（いくつかが図２に示される）と位置合わせすることができる。ジグ（図示せず）は組立てを支援するのに用いることができる。バーコードラベル１１１は、デバイス１００だけでなく、上方の発泡体パッド１１６にも嵌込むことができる。
【００２６】
例示的なデバイスにおいては、ギアおよびハウジング部材は成型プラスチック部分を含む。デバイスにおけるバックラッシュに対する許容差が高く、その精度要件が低いため、このような低コストの構成要素を用いることができる。しかしながら、他の材料が使用可能であり、デバイスの設計および寸法が図示される例とは異なる可能性のあることが理解されるだろう。シングル駆動構成を図示される例と同様にギア１０４Ａの形で設けることにより、バックラッシュの影響を減じるという利点が得られる。しかしながら、他の構成、たとえば互いを駆動する一連のギア、が使用可能であることが認識されるだろう。
【００２７】
図１および図２に示される例に戻って、４つのギア１０４Ａ〜１０４Ｄにはそれぞれ、センサ互換型構成要素１１０Ａ〜１１０Ｄ、たとえば磁気検知デバイスのための磁石、が取付けられている。スペーサ１０８はギアと構成要素１１０との間に取付けられる。上部ハウジング板１１３は構成要素の上方に取付けられ、プリント回路基盤１１４も収容する。当該基盤は、センサ互換型構成要素１１０Ａ〜１１０Ｄの位置を検知し、これにより、３６０°にわたる４つのギアの絶対位置測定値を与えることのできる（概略的に１１４Ａで示される）検知デバイスとして機能する回路を含む。検知構成は、如何なる角度検知技術、たとえば、光学、磁気またはＲＦに基づいていてもよい。ＲＦセンサおよび磁気センサはまた故障検出機能が内蔵されており、磁石がギアから取外されるかまたは消磁された場合、センサはこれを検出することができる。また、アナログ出力をもたらすセンサデバイスを用いることもできる。
【００２８】
代替的な実施例においては、回転可能部材が、一体化されたセンサ互換型構成要素を含み得るか、または、それらの角度位置がセンサによって、別の方法で、角度位置を視覚的に識別することなどによって、たとえば回転可能部材の表面上の印を検出することによって、決定され得ることが理解されるだろう。代替的な実施例においては、検知デバイスおよび／またはプロセッサがデバイスのうちの他の構成要素から遠隔設置されて、信号がたとえば無線／ＲＦ信号によって転送され得ることが認識されるだろう。他の実施例においては、検知デバイスは回転可能部材／ギアに組込まれてもよい。図に示される例示的なデバイス１００についての他の変形例も製造可能である。たとえば、回転可能部材は、同一平面上ではなく同軸上に（または、同軸／同一平面の組合せ、または他の任意の構成で）配置されてもよく、結果として小型化／設計の利点を得ることができる。
【００２９】
回路１１４は、以下に記載するように、検知デバイス測定値を用いて、複数回の回転にわたる入力部材１０６の位置表示を生成するよう構成されたプロセッサ（概略的に１１４Ｂで示される）をさらに含む。例にはデジタル電子プロセッサが示されているが、これが提供する機能が、好適なアナログ構成要素／回路によって実行され得ることが認識されるだろう。
【００３０】
機械スイッチを含めることにより、検知要素／ギアが移動し始めた後に電子的検知を開始させることが可能となり得る。スイッチは機械的または磁気的に作動させてもよいため、デバイスに一定の電力を供給する必要がなくなり、こうして、場合によってはデバイスの全体的な電力消費を低減させることとなる。電源投入後、デバイスは、電源のオフ中に起こった如何なる移動をも検出することができ、この測定値を用いて位置表示をもたらすことができる。例示的なデバイスは磁気「起動（wake up）」スイッチを含み、このスイッチは、ギアトレインが回転すると回転するギア１１３の形状をしており、これを用いてデバイスに対する電源を作動させることができるが、代替的な構成も提供可能であることが認識されるだろう。
【００３１】
デバイス内の複数の回転可能部材は、異なる速度で回転するよう構成される。例示的なデバイス１００においては、これは、ギア１０４Ａ〜１０４Ｄすべての上に異なる数の歯を備えることによって達成される。しかしながら、これを異なる手段で実現できることも認識されるだろう。たとえば、異なる寸法（たとえば半径または円周）を有し相互に係合する回転可能部材を設けることにより、結果として、異なる回転比率を有する回転可能部材を得ることができる。さらに、互いに直接係合しない／互いを駆動しない回転可能部材、たとえばディスク、を用いてもよく、これら部材は、入力部材によって直接駆動され得るか、または、ベルトもしくはチェーンドライブによって、もしくは他の任意のギアリング機構によってともに接続され得る。
【００３２】
デバイスの動作範囲は、回転部材の繰返しパターンが発生する前であって、部材の個々の位置からもはや絶対位置を決定することができない時点において、最初に分析された部材または「主」部材の最大回転数を計算することによって決定されるだろう。これは、デバイスをその基準位置からこの位置に戻るまで回転させるのに必要な回転数として計算することができる。この範囲を改良するために、回転比率の最小関数を増やすことができる。
【００３３】
たとえば、デバイスが２つの回転可能部材ＡおよびＢを含むような単純な場合には、２つの部材の回転比率がそれぞれ１０および２０であれば、これらの比率は１０の共通因数を有することとなり、このため、１：２の比率に単純化することができる。このような組立て品を用いるだけで、２回の回転にわたって位置表示を与えることができる。しかしながら、ギアＢが２０個ではなく２１個の歯を有するよう選択された場合、このような共通因数は存在し得ず、最も単純な式は１０：２１のままとなるだろう。この関係を前提として、Ａを２回回転させた場合、部材Ｂはそのゼロ位置から３４２．９°（７２０°×１０／２１）の位置に移動するだろう。両方の部材がそれぞれの基準位置になく、デバイスがその全体的な開始位置に戻っていない場合、このデバイスの範囲は、部材Ｂを同時にゼロとするために部材Ａが回転しなければならない回数として計算することができる。すなわち２１回の回転となる。部材Ｂがちょうど１０回だけ回転した場合、ＡおよびＢはともにゼロになり、デバイスはその全体的な開始位置にくることとなる。
【００３４】
従来の多回転アブソリュートエンコーダ構成においては、部材間には機械的な割出し機構があり、これは、先行の部材が規定分だけ回転した後に各々の部材を増分する。すなわち、部材が一定の回数だけ割出しされた場合、先行の部材は既知の量だけ回転することになるだろう。しかしながら、このような割出し機構は、この明細書中に記載される（入力部材とともに）絶えず移動する無段階的な位置規定デバイスにおいては存在しない。むしろ、デバイスの実施例は、以下に記載される復号アルゴリズムの形をとり得る仮想の割出し機構を有し得る。基準（または開始／初期／ゼロ）位置が各々の回転可能部材のために規定される。これら基準位置は、各部材がすべて同時にそれぞれの基準位置にくることが可能となるように移動するという前提であれば、起こり得る回転の３６０°のうちどこにあってもよい。これにより、通常、デバイスの全体的なゼロ位置が規定されることとなる。
【００３５】
このような「仮想の割出し機構」は、ほぼ任意の視認位置測定値を取得して、実際の位置を示すようこれら測定値を復号することを可能にする効果を有する。従来の割出し機構においては、各々の部材は順々に測定され、各々は機構に応じた割合の位置を占めている。この情報は、部材が読取られると直ちに利用可能となるが、このデバイスの実施例においては、このような明らかな関係は存在し得ない。位置を復号するために、各部材は順次検知され、次いで復号される。次の回転可能部材の「巻戻された」位置を見出すために主部材を用いなければならない。この計算ステップにより、入力部材の絶対位置に直接関連する情報が得られる。絶対位置を得るために、回転可能部材の角度位置が測定され、次いで、次の計算を実行できるようにする等々のために回転寄与を見出すよう計算を行う。
【００３６】
図３を参照すると、４つのギア１０４Ａ〜１０４Ｄ上の歯数の例が以下のとおり与えられる。すなわち、ギア１０４Ａ：２２個の歯、ギア１０４Ｂ：２６個の歯、ギア１０４Ｃ：３４個の歯、およびギア１０４Ｄ：３６個の歯であり、このため、ギア１０４Ａ〜１０４Ｄの回転比率の最小関数がそれぞれ１１、１３、１７および１８となる。例として挙げた比率は、ギア１０４Ａがギア１０４Ｂの１３／１１倍の速度で回転し、ギア１０４Ｄがギア１０４Ｃの１７／１８倍の速度で回転するだろう等を意味している。これらの比率は整数の共通因数を有していないが、比率がたとえば１１、１３、１５および１８であった場合、代わりに（１５および１８については）３の共通因数が存在することになるだろう。これは、ギア同士がともに移動する進路や、位置シーケンスの繰返しが生じる前に入力部材がどの程度まで回転できるかに影響を及ぼし得るものであり、このため、絶対的な範囲が減じられることとなる。
【００３７】
最初のギア１０４Ａが主測定ギアとして用いられる場合、そのギアの最大回転数は、それに基づき機構の絶対位置を得ることができるものであるが、他のギア１０４Ｂ〜１０４Ｄの回転比率の最小関数の積に等しくなる。このため、概して、ｎ個（Ａ、Ｂ、Ｃ…、ｎで表わされる）のギアの組合せは、Ｘ回の回転の範囲にわたる絶対的なギア位置を決定するのに用いることができる。最初のギア１０４Ａが主測定ギアとして用いられる場合、デバイスの絶対位置範囲は以下の式によって決定することができる。
【００３８】
Ｘ＝Ｂ×Ｃ×Ｄ…×ｎ
ここで、Ｂ、Ｃ、Ｄ…ｎは、各ギア間の回転比率の最小関数であり、検知されたすべての要素の回転比率の最小関数同士の間に公倍数は存在しない。このため、図３の例の場合、Ｘ＝３９７８（１３×１７×１８）となる。別の例においては、４つのギア上の歯の数は次のとおりである。ギア１０４Ａ：７個の歯、ギア１０４Ｂ：１１個の歯、ギア１０４Ｃ：１３個の歯、およびギア１０４Ｄ：１５個の歯であり、この場合、Ｘ＝２１４５となる。
【００３９】
入力部材１０６の総回転数を見出すために、ギア１０４Ａ〜１０４Ｄの各々は実質的にそれぞれのゼロ位置まで「巻戻される」。これを行っている間、総回転数は、入力の位置と関連付けることができるように記録される。例示的なデバイスにおいては、まず最初のギア１０４Ａの回転が記録される。こうして、デバイス中のすべてのギアがどれくらいまで回転したかを記録することにより、入力部材の現在の多回転位置を計算することができる。ギアが通常物理的に巻戻されないことが認識されるだろう。たとえば、移動／回転の数を計算するよう意図されたソフトウェア／ファームウェア・シミュレーションもしくは他のプロセスを用いることができるか、または、この機能の他の如何なる電気機械的もしくは電子的実現例をも用いることができる。
【００４０】
図４を参照すると、総回転数を計算する例示的な方法のフローチャートが示される。ギア１０４Ａ〜１０４Ｄをそれぞれ「Ａ」〜「Ｄ」と称している以下の説明において、下記の表記を用いることとする。
【００４１】
φＡ：ギアＡ位置
φＢ：ギアＢ位置
φＣ：ギアＣ位置
φＤ：ギアＤ位置
ＰＲ：主比率（図３の例においては１：２、すなわち、入力カラムの２回転＝主ギアＡの１回転）
ＲＡ：ギアＡの歯の比率（例においては１１、すなわち、共通因数を除いたギア歯の数）
ＲＢ：ギアＢの歯の比率（例においては１３）
ＲＣ：ギアＣの歯の比率（例においては１７）
ＲＤ：ギアＤの歯の比率（例においては１８）
θＴＯＴＡＬ：ギアＡの総回転数
θＡ：ギアＡの巻戻しからの回転数
θＢ：ギアＢの巻戻しからの回転数
θＣ：ギアＣの巻戻しからの回転数
θＤ：ギアＤの巻戻しからの回転数
ＸＢ：Ｂからのゼロサイクルの数
ＸＣ：Ｃからのゼロサイクルの数
ＸＤ：Ｄからのゼロサイクルの数
ステップ４０２においては、主ギア１０４Ａは実質的にそのゼロ位置に「巻戻される」。これを達成するのに必要な回転数はその現在位置（φＡ）に対応しており、θＡ＝φＡとなる。
【００４２】
ステップ４０４では、デバイス中の次のギアに関する解析が開始される。ギアは、（ギアＡより後の）最少の歯数を有するものから始めて、順々に進んで最多の歯数を有するギアへと至る順序で配置されるとみなされるが、如何なる順序が用いられてもよい。こうして、これらのステップを最初に繰返したときに、ギアＢが分析されることとなる。フローチャートに示され、以下に言及される式においては、「現在の」ギアとみなされるものを参照するのに文字Ｎを用いている。ステップ４０６においては、ギアＢの位置が計算される。図５はこの計算に含まれるステップを示す。ステップ５０２においては、先に巻戻した距離および先のギア比を用いて、図５に示される一般式を採用してギアＢの新しい位置（φＢ）を計算する。これをギアＢに適用すると、以下のとおりである。
【００４３】
ΦＢ＝（θＡ）×（ＲＡ／ＲＢ）
以下に説明するとおり、ルックアップテーブルとともにΦＢを用いて、ゼロシーケンス公差が何回起こったかを決定する。
【００４４】
ステップ５０４においては、ゼロと最大位置との間に収まるようにφＢが変換される。この変換は、位置が０．０°と３６０．０°との間で出力されるようなラッピング動作である。たとえば、測定値が３４５．０°であり、比率がＲＡ＝２３およびＲＢ＝２１である場合、φＢは３４５×２３／２１＝３７７．８６°となり、このため、３６０°を減じることによって１７．８６°にラッピングされ得る。θａは３６０°より大きくてもよい。
【００４５】
図４に戻って、ステップ４０８においては、ギアＢはそのゼロ位置に「巻戻される」。図６はこの動作に含まれるステップを詳述する。ステップ６０２においては、ギアの回転寄与インデックス（すなわち、一連の配置における先行するすべてのギアがともに、何回、それぞれのゼロ位置を通過したか）ＸＮは、（以下に説明する）ルックアップテーブルを用いて見出される。ステップ６０４においては、現在のギアをそのゼロ位置に巻戻すことによる主ギア（Ａ）の移動が、図６に示される一般式を用いて計算される。
【００４６】
図４に戻って、ステップ４１０においては、デバイス中のすべてのギアが分析されたかどうかがチェックされる。分析されなかった場合、制御がステップ４０４に戻って、ギアＣ（およびさらにはギアＤ）のために上述のステップ４０６〜４０８が実行される。すべてのギアが分析されていた場合、制御がステップ４１０からステップ４１２に進み、入力カラムの総回転分が演算される。これは、主ギア（Ａ）の総回転分および主比率を用いて、入力部材の絶対位置を計算することによって達成することができる。
【００４７】
位置＝主比率×（θＡ＋…＋θＮ）
図７Ａ〜図７Ｄを参照して実行例を示す。図７Ａは、絶対位置の測定が行われる場合の所与の状態７０２ＡにあるギアＡ〜Ｄを示す。上述のとおり、第１のステップ（図４のステップ４０２）は、７０２Ｂで概略的／概念的に示されるように主ギアＡをゼロに「巻戻す」ためのものである（ギアディスク上の円がその現在位置を示し、すべてのゼロ位置が０°にある）。これは、回転の値を記録している間にギアＡの現在位置を取得し、これをゼロに巻戻すことによって達成することができる。たとえば、ギアＡが位置５７．４３°にある場合、ギアＡを巻戻すことは、ギアＡを−５７．４３°回転させることに相当する。ギアＡが概念的にこの角度だけ回転したことが分かっていれば、他のギアがギア比に基づいてどれくらいまで回転し得たかを導き出すことができる。
【００４８】
次いで、ギアＡがその概念上のゼロ位置に戻ると、次のギア（ギアＢ）の位置が、ギア比と、ギアＡが概念的に回転した量とに基づいて計算される。次いで、図７Ｂの７０４に概略的に示されるように、ギアＡおよびギアＢがともにそれぞれのゼロ位置にくるように、ギアＢが概念的に巻戻される。この場合、ギアＢを数回回転させる必要があるかもしれない。というのも、システム内の１つのギアを移動させると、すべてのギアが回転するからである。このプロセスは、ギアトレイン全体が概念的にそのゼロ位置に戻るまで、続けられる。
【００４９】
ギアＡが巻戻されているため、ギアＢの新しい位置が計算される（ステップ４０６）。これは、ギアＡをそのゼロ位置に巻戻すのに必要な総回転数を取得し、ギア比を当てはめてギアＢの変化を見出すことによって行うことができる。この値が回転位置を表わしているので、ゼロ通過または１回転分が処理されるはずである。
【００５０】
【数２】
0005620582.tif 000003
【００５１】
これは、ギアＢがそのゼロ位置に到達すると同時にギアＡがそのゼロ位置に到達するようにこのギアＡを再度回転させなければならない回数である（ステップ４０８）。この値は記録され、ギアＡを巻戻すことにより回転に追加される。
【００５２】
各々の後続のギアを回転させるための手順はギアＢを巻戻す手順と同一であり、各々は、先行のギアを巻戻した後の位置と、さまざまなギア間の比率とに基づく。ギアＣの位置は、まず、それまでのギアＡの巻戻し総回転数から計算され、ここから、ルックアップテーブルを用いて、先行のギアＡおよびＢが同時にゼロを通過した回数を見出す。次いで、この数を用いて、ギアＡ、ＢおよびＣをともにそれぞれのゼロ位置へと到達させる（図７Ｃにおいて７０６で概略的に図示）のに最初のギアＡをどれくらい回転させなければならなかったかを明らかにする。この移動値は、ギアＡおよびギアＢがともにゼロ位置にあった回数であって、ギアＢの移動の相対比率を乗じたものである（例においては１３）。これらの数は、ギアＡおよびＢをともにそれぞれのゼロ位置に到達させる必要があることに起因する値である。このため、ギアＡは、ギアＢをそのゼロ位置で維持するために、１３の倍数で移動しなければならない。このプロセスが完了すると、ギアＡ、ＢおよびＣはすべてゼロに位置するはずであり、次いで、ギアＤが分析される。
【００５３】
【数３】
0005620582.tif 000004
【００５４】
ギアＤを分析するためのプロセスは、ギアＣがゼロに留まるはずであるという事実を具体化するために最初のギアが１７の倍数で移動しなければならない点を除いては、ギアＣのプロセスと同一である。
【００５５】
θＤ＝ＸＤ×ＲＢ×ＲＣ
すべてのギアＡ〜Ｄが実質的に（図７Ｄの７０８で概略的に示される）それぞれのゼロ位置まで巻戻された場合、最後のステップは、各々の巻戻されたギアから最初のギアの総回転分を再び見直し、これらを組合せ、以下の主比率を用いてこの値を入力カラムに関連付けるためのものである。
【００５６】
θＴＯＴＡＬ＝θＡ＋θＢ＋θＣ＋θＤ
絶対位置＝Ｐ.Ｒ.×θＴＯＴＡＬ
上述のとおり、ルックアップテーブルは、特定のギアについての現在位置を演算するためにデバイス内の先行のギアがそれぞれのゼロ位置を通過した回数を見出すのに用いることができる。次いで、考慮されているギアの「巻戻された」位置をこれらの記憶された位置と比較し、対応する位置を用いて、先行のギアのゼロシーケンスの数を与えることができる。これが任意であり、ゼロ位置の通過が別の数学的方法によって決定され得るかまたはデータが別の態様で記憶され得ることが認識されるだろう。図３の例示的なデバイスについての例示的なルックアップテーブルを以下に示す。
【００５７】
【表１】
0005620582.tif 000005
【００５８】
各々のギアＢ〜Ｄについての表における左欄は、シーケンス／順序（Ａ、ＢおよびＣ）における先行のギアがすべてそれぞれのゼロ位置にある場合の各ギアの位置を示す。ギアの表の右欄は、ギアが左欄に示される対応する位置にある場合に、先行のすべてのギアがともにそれぞれのゼロ位置を何回通過したかを示す。したがって、この表を用いて、計算されたギア位置を理論上の位置と比較し、最接近値を照合することにより、先行のギアが通過したゼロ位置の数を見出すことができる。ギアが次の最大値よりも１回転分（すなわち１）により近い場合、これが１回転としてみなされ、このためゼロ位置とみなされることに留意することが重要である。
【００５９】
ルックアップテーブルは、ギアにそれぞれのゼロ位置を通過させて、これが繰返されるまで周期的にギアの位置を記録することによって生成することができる。これは、たとえば、ソフトウェアシミュレーションを実行することによって行われてもよい。詳細には、ルックアップテーブルのギアＢの部分を演算する場合、ギアＡのゼロサイクルを経て移動することが問題となる。というのも、このギアＡはギアＢに先行する唯一のギアであるからである。ギアＢは、繰返し前にＡのゼロ位置毎に１３個の異なる位置を有するだろう。ギアＡが１３回回転した後、ギアＡおよびＢはともに再びそれぞれのゼロ位置にくることとなる。例示的な計算は以下のとおりであり、
ギアＡゼロサイクル＝２
【００６０】
【数４】
0005620582.tif 000006
【００６１】
概して、以下のとおりとなる。
【００６２】
【数５】
0005620582.tif 000007
【００６３】
ギアＣについての表の計算はギアＢの場合と同様であるが、ここでは、シーケンスループ前に計算するべき位置が合計で１７個ある。ゼロサイクルもギアＢを含むはずである。一般式は次のとおりである。
【００６４】
【数６】
0005620582.tif 000008
【００６５】
ギアＤは論理シーケンスに従い、ここでは、１８の固有の位置を有する。また、ゼロサイクルはＣを含む。ギアＤについての式は以下のとおりである。
【００６６】
【数７】
0005620582.tif 000009
【００６７】
回転可能部材が如何なるシーケンスにおいても（たとえば、必ずしもギア１０４Ａで始める必要はない）分析可能であることが理解されるだろう。適切なシーケンスのためにルックアップテーブルが計算された場合に限り、分析は如何なる順序でも実行することができる。
【００６８】
個々のギア位置の測定の測定誤差があまりにも大きくなると、アルゴリズムは不正確な値を返す可能性がある。この時点よりも前においては、デバイスにおける誤差は、主比率を乗じた最初の測定ギアの測定誤差となるだろう。
【００６９】
アルゴリズムが機能しなくなる前の検知デバイスの最大許容ピーク誤差は、以下のように計算することができる。
【００７０】
【数８】
0005620582.tif 000010
【００７１】
このため、例において採用されたギア比のために高精度センサは必要とされない。センサは、それらが単に１８０°／（ＲＡ＋ＲＮ）の最大誤差要件を満たすだけでよいので、比較的粗雑であってもよい。位置の分解能は、単に、選択された最初のギアに依存するに過ぎない。これにより、「ｎ−１」の低精度センサおよび１つの非常に高精度のセンサを使用することで、非常に高精度で高い回転カウント、多回転の位置規定デバイスを提供することが可能となり得る。
【００７２】
デバイスの最大誤差割当て分は、最高比率を有する回転可能部材と、このため、各々のゼロシーケンス計算位置間の最小回転距離とをもはや確実に把握することができない地点として見出すことができる。これは、部材上の総誤差が２で割られた２つの先行部材のゼロシーケンス位置間の距離よりも大きい場合に起こるだろう。というのも、この地点においては、計算された「巻戻し」位置は、誤ったルックアップテーブル位置により近くなるだろうからである。
【００７３】
この問題を視覚化したものとして、（主部材を除いた）回転可能部材の各々は、概念的にセグメントに分割することができる。これらのセグメントの各々は、ルックアップテーブルに列挙されるように、「巻戻された」位置が先行部材のゼロシーケンスの対応する数に関連するとみなすことができる位置の範囲を表わしている。２１のセグメントを有する例示的な回転可能部材が図８Ａに示され、適切なセグメントには、対応する回転寄与インデックスがラベル付けされている。回転可能部材は０セグメントのちょうど中心において、その基準位置に示される。理論的には、部材は、常に、巻戻された先行部材での計算の「位置計算」段階において、これらのセグメントのうちの１つのちょうど中心にある値が戻されるような位置、すなわち、ルックアップテーブルからの位置に対応するような位置、で測定されなければならない。しかしながら、誤差により、この計算された位置が隣接するセグメントへとそれると、先行部材のゼロ位置シーケンスの数が場合によっては劇的に変化することがあるので、出力誤差が著しく大きくなるだろう。この角度誤差を図８Ｂに示す。
【００７４】
誤差、測定誤差および機械的誤差（バックラッシュ）の２つの主な形を考慮すると、最高比率部材の分析から得られるゼロシーケンスの戻り値が不正確となる地点を考慮することにより、最大許容誤差を見出すことができる。バックラッシュは、主部材に対して相対的な位置に直接的な影響を及ぼすだろう。しかしながら、測定誤差は結果に対して２通りの影響を及ぼす。第一に、部材上で測定された値を単に損なわせることによるものであり、第二に、主部材の値を損なわせ、これをさらに第１の計算段階中、すなわち、主部材が「巻戻される」際、に分析済み部材へと移し変えることによるものである。これが、分析済み部材についての最新の既知の先行部材のゼロシーケンス位置を計算するときに不正確であった場合、真値からの計算間にさらなる不一致が生じることとなる。
【００７５】
数学的には、許容誤差は以下のように表わすことができる。
【００７６】
【数９】
0005620582.tif 000011
【００７７】
ここで、ＥＮは分析されている部材の測定誤差であり、Ｎ、ＥＡは主部材の測定誤差であり、ＢＡＮは主部材とＮとの間のバックラッシュである。
【００７８】
【数１０】
0005620582.tif 000012
【００７９】
上記式は、デバイスにおける総誤差とみなすことができ、この場合、
【００８０】
【数１１】
0005620582.tif 000013
【００８１】
を誤差限界とする。総誤差がすべての部材についての誤差限界以上であれば、復号は行われないだろう。
【００８２】
誤差をデバイスに導入することのできる別の方法として、各々の回転可能部材の測定間の時間遅延が挙げられる。この場合、以下の式に別の項を導入することとなる。
【００８３】
【数１２】
0005620582.tif 000014
【００８４】
ここで、ＴｄＮはｎの測定に対する時間遅延であり、ＴｄＡは主部材の測定に対する時間遅延であり、υＮはＮの回転速度であり、υＡはＮの測定に対する時間遅延である。このタイプの誤差は、対称的な読取りアルゴリズムを用いることによって省くことができ、これにより、各部材の測定値が、ある一時点あたりに配置される。これにより、（移動が一定であると想定して）各測定値が事質上同じ時点にあるので、復号アルゴリズムを機能させなくするような影響が排除される。しかしながら、この方法でも加速による誤差を被りやすい可能性があるが、実際には時間遅延が非常に小さいため、影響を及ぼすのに必要となる加速は極端に大きなものとなるだろう。
【００８５】
デバイスのいくつかの実現例においては、回転可能部材はすべて、同時に基準位置に位置決めできない可能性がある。これは、たとえば、部材が正確な相対位置で組立てられることを確実にする定まった方法がない場合に起こる可能性がある。１０個、２１個および１７個の歯を有する歯付きギアと、駆動構成のために適切に位置合わせされたセンサとがあった場合に（たとえば比率１０、２１および１７を有する３つの回転可能部材の例においては）最小の回転関数と等しい歯数を有する歯付きギアを用いるなどして、上述の事象を確実に発生させないように試みる方法がいくつかある。この構成では、部材を全体のセグメント間隔にしか配置できないようにすることが確実にされるだろうが、一方で、２０個、４２個および３４個の歯があった場合に、セグメントの半分だけギアを外側に配置することが可能になるだろう。この問題に対する可能な一解決策として、誤った組立てを防ぐよう企図された組立工程を設けることが挙げられ、たとえば、据付け型機械構造を用いることもできる。なぜなら、不適切な組立てを許容しないであろうガイドまたは上述の１０５または１０７などのガイド／形成部を用いることができるからである。代替的な解決策は、デバイスに電源が投入されたときに初めて、測定を行い、この位置に基づき、計算の「巻戻し」段階と回転可能部材の組立て後の既知の位置とを用いて、回転可能部材の構成を計算することができる。
【００８６】
１つ以上のセンサが故障するリスクに対処するために、１つ以上の余分のセンサを、回転可能部材のうちの１つ以上の部材に関連付けて設けることができ、これにより、特定のセンサが故障した場合に余分のセンサを代わりに用いることができる。これは、たとえば、ＲＦセンサおよび磁気センサで実現することができる。というのも、磁界およびＲＦ場が広い面積にわたって広がるからである。余分のセンサは、回転可能部材の回転軸の反対側に位置決めされてもよく、または、他の場所、たとえば、主センサと部材との間、もしくは主センサの後ろに位置決めされてもよい。この技術が特定の実施例のために実現可能でない場合、代替例として、故障したセンサの読取り値を廃棄し、縮小された絶対範囲にわたってデバイスを動作させることが挙げられる。図１および図２のセンサ１０４Ｂ上で検出される故障の例を用いて、デバイスは、残りの３つの回転可能部材１０４Ａ、１０４Ｃおよび１０４Ｄに基づいた読取り値を用いることとなる。これは、その範囲が狭くなるだろうことを意味するだろう。しかしながら、これはいくつかの応用例には十分であり得る。このモードでは、新しいルックアップテーブルは、残りの回転可能部材同士の関係に基づいて生成／使用される必要があるかもしれない。
【００８７】
この縮小範囲モードでは、通常実現可能となり得るより多くのサイクルにわたってデバイスの範囲を拡大することが必要になるかもしれない。これを実現するために、（たとえば、図２の１１４Ｃで概略的に示される）増分カウンタを用いて、システムがその全範囲を通過した回数を把握することができる。この故障モードでは、電源遮断に伴ってデバイスがかなりの量（たとえば縮小された範囲の半分を上回る量）移動した場合、電力の回復時に、装置が正確な位置読取り値を確実に提供するための能力を失うおそれがある。
【００８８】
この縮小範囲モードにおけるデバイスの動作の一例を図９に示す。このモードでは、増分カウントが損なわれた場合、位置がデバイスによって規定されるとは限らない。ステップ９０２においては、まだ使用中の回転可能部材のうちの１つの部材の絶対測定値が得られる。ステップ９０４においては、部材の真の位置は、増分カウンタによって記録される部材の回転数を絶対測定値に追加することによって計算される。ステップ９０６においては、現在測定されている値と先の繰返し時に測定された値との差が２で割られたデバイスの範囲よりも大きいかどうか確かめるためにチェックが行われる。これが当てはまらない場合、制御はステップ９０２に戻る。そうでなければ、ステップ９０８においてカウンタが増分され、制御が再びステップ９０２に進む。
【００８９】
すべてのギアが同時に、但し固有の速度で回転する場合、如何なる組合せのギアを調べることによっても、縮小された範囲の絶対位置を決定することができる。これにより、冗長性が組込まれ、および／または、読取りエラーをチェックする能力が与えられる。上述のとおり増分カウンタを用いる能力により、高い測定速度を提供することができる。なぜなら、唯一の部材の位置がどの時点においても測定されているからである。
【００９０】
従来の機械的な割出し方式についての不利点として、部材のうちの１つに故障があって、必要なときに更新が行われない場合に、検出がほぼ不可能になることが挙げられる。絶えず移動している構成では、この発明の装置の実施例の場合と同様に、故障を検出することは比較的簡単である。すべての移動比率が分かっているのであれば、いくつかのサンプルにわたってデバイスの部品中の故障を検出することができる。数回の回転の後にこれらのサンプルが得られなくなるという前提では、各々の回転可能部材の２つのサンプルの後、各部材がどれくらいまで移動したかを知ることができる。このことから、すべての移動比率が規定されると、各部材がどれくらいまで移動したかを導き出すことができる。
【００９１】
ギアの複数のサブセットは、縮小された範囲にわたって自己チェックするのに用いることができる。この構成においては、次に検知された部材／ギアを用いて精度を確認し、選択された検知済み部材の読取りエラーをチェックすることができる。さらに、この構成においては、デバイスが記録することのできる回転数は制限されない。増分カウンタを備えた単一の検知済み要素を用いる能力により、測定速度の上昇という利点が得られる。というのも、どの時点においてもギアが１つしか読取られないからである。デバイスはまた、入力部材の位置を確認するためにすべての回転可能部材を用いて測定を行うという選択肢を備えるよう構成され得る。
【００９２】
デバイスは、自動的に上述の「冗長モード」のうちの１つに切替わるよう構成され得るか、または、ユーザがモードを設定することを可能にし得る。
【００９３】
選択された最初の部材の分解能を増大させることにより（たとえば、例における１０４Ａ。但し、選択された検知要素がトレインにおける最初のギアである必要はない）、デバイス１００の分解能を増大させることができる。これにより、測定される必要のある最終的な回転回数と所望される必要な精度との所要のバランスを得るために、センサに対する入力比率を操作することが可能となり得る。デバイスの範囲は主比率を変更することによって広げることができるが、これにより、分解能の低下を犠牲にしてデバイスが組立てられることになる。
【００９４】
デバイスは、その絶対範囲を超える位置（その地点でラップすることとなるが、他の応用例においては許容可能である位置）を演算し続けることができる。
【図１】
0005620582.tif 000016
【図２】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
0005620582.tif 000019
【図７Ｃ】
0005620582.tif 000020
【図７Ｄ】
0005620582.tif 000021
【図８Ａ】
0005620582.tif 000022
【図３】
0005620582.tif 000023
【図４】
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【図５】
0005620582.tif 000025
【図６】
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【図８Ｂ】
0005620582.tif 000027
【図９】
0005620582.tif 000028