(57)【要約】  機械軸の回転角度位置を検出するためのロータリエンコーダの較正方法であって、ロータリエンコーダは、機械軸と相互回転不能に結合された励磁ユニットと、励磁ユニットと機能的に協働する固定センサユニットと、を少なくとも備え、第１のセンサ温度の存在下で、機械軸を所定の回転速度を有する回転運動へ移行させるステップと、第１のセンサ温度の存在下で、所定の回転角度位置において第１の位置測定値を検出するステップと、少なくともセンサユニットを、第１のセンサ温度より高い又は低い第２のセンサ温度まで加熱又は冷却するステップと、第２のセンサ温度の存在下で、回転角度位置において、第２の位置測定値を検出するステップと、少なくとも第２の位置測定値と目標位置測定値との間の偏差を決定するステップと、ロータリエンコーダの出力信号を、第２のセンサ温度の存在下で回転角度位置において決定された偏差によって修正するステップと、を含む方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械軸（２０）の回転角度位置（２１、２２）を検出するためのロータリエンコーダ（１０）の較正方法であって、
前記ロータリエンコーダ（１０）は、前記機械軸（２０）と相互回転不能に結合された励磁ユニット（１１）と、前記励磁ユニット（１１）と機能的に協働する固定センサユニット（１２）と、を少なくとも備え、前記方法は、
第１のセンサ温度（Ｔ１）の存在下で、前記機械軸（２０）を所定の回転速度を有する回転運動へ移行させるステップ（４１）と、
前記第１のセンサ温度（Ｔ１）の存在下で、所定の回転角度位置（２１、２２）において第１の位置測定値（３１.１、３２.１）を検出するステップ（４２）と、
少なくとも前記センサユニット（１２）を、前記第１のセンサ温度（Ｔ１）より高い又は低い第２のセンサ温度（Ｔ２）まで加熱（４３ａ）又は冷却（４３ｂ）するステップと、
前記第２のセンサ温度（Ｔ２）の存在下で、前記回転角度位置（２１、２２）において、第２の位置測定値（３１.２、３２.２）を検出するステップ（４４）と、
少なくとも前記第２の位置測定値（３１.２、３２.２）と目標位置測定値（３１.０、３２.０）との間の偏差（３５）を決定するステップ（４５）と、
前記ロータリエンコーダ（１０）の出力信号を、前記第２のセンサ温度（Ｔ２）の存在下で前記回転角度位置（２１、２２）において決定された前記偏差（３５）によって修正するステップ（４６）と、を備える方法。
【請求項２】
前記機械軸（２０）の１回転において、少なくとも２つの所定の回転角度位置（２１、２２）で、前記第１のセンサ温度（Ｔ１）の存在下において、それぞれ第１の位置測定値（３１.１、３２.１）が検出され、
前記センサユニット（１２）を第２のセンサ温度（Ｔ２）まで加熱（４３ａ）又は冷却（４３ｂ）した後、前記機械軸（２０）の１回転において、前記回転角度位置（２１、２２）で、前記第２のセンサ温度（Ｔ２）の存在下において、それぞれ第２の位置測定値（３１.２、３２.２）が検出され、
それぞれの場合において、前記第２の位置測定値（３１.２、３２.２）の目標位置測定値（３１.０、３２.０）からの偏差（３５）が決定され、
前記ロータリエンコーダ（１０）の前記出力信号が、前記第２のセンサ温度（Ｔ２）の存在下で、前記回転角度位置（２１、２２）においてそれぞれ決定された前記偏差（３５）によって修正される（４６）ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に、第３のセンサ温度（Ｔ３）の存在下で前記回転角度位置（２１、２２）において予想される少なくとも１つの第３の位置測定値（３１.３、３２.３）の計算（４７ａ）と、
計算された前記第３の位置測定値（３１.３、３２.３）と前記目標位置測定値（３１.０、３２.０）との間の偏差（３６）の決定（４７ｂ）と、
前記ロータリエンコーダ（１０）の前記出力信号の、前記第３のセンサ温度（Ｔ３）の存在下で前記回転角度位置（２１、２２）において決定された前記偏差（３６）による修正（４７ｃ）と、が行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記目標位置測定値（３１.０、３２.０）は、前記第１の位置測定値（３１.１、３２.１）によって形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記目標位置測定値（３１.０、３２.０）は、基準値エンコーダによって、又は、前記第１の回転角度位置（２１、２２）から前記第２の回転角度位置（２１、２２）までの回転運動の所定の所要時間に相当する増分時間値によって、決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの位置測定値（３１.０、３２.０、３１.１、３２.１、３１.２、３２.２、３１.３、３２.３）及び／又は前記偏差（３５、３６）のメモリ（１３）内での記憶（４８）が行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記ロータリエンコーダ（１０）の作動中、前記センサ温度（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）が連続的に検出されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
機械軸（２０）の修正された回転角度位置（２１、２２）を決定するためのロータリエンコーダ（１０）であって、
前記機械軸（２０）と相互回転不能に結合された励磁ユニット（１１）と、前記励磁ユニット（１１）と機能的に協働する固定センサユニット（１２）と、を少なくとも備え、
前記ロータリエンコーダ（１０）は、温度に依存する較正のための、及び、温度偏差によって修正された回転角度位置を決定するための、温度センサ（１４）を備えることを特徴とする、ロータリエンコーダ（１０）。
【請求項９】
前記ロータリエンコーダ（１０）は、少なくとも１つの位置測定値（３１.０、３２.０、３１.１、３２.１、３１.２、３２.２、３１.３、３２.３）及び／又は偏差（３５、３６）の記憶（４８）のためのメモリモジュール（１３）を備えることを特徴とする、請求項８に記載のロータリエンコーダ（１０）。
【請求項１０】
前記ロータリエンコーダ（１０）は、位置測定値（３１.０、３２.０、３１.１、３２.１、３１.２、３２.２、３１.３、３２.３）、及び／又は、少なくとも１つの所定のセンサ温度（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）に対する位置測定値（３１.１、３２.１、３１.２、３２.２、３１.３、３２.３）と目標位置測定値（３１.０、３２.０）との間の偏差（３５、３６）の計算（４５、４７ａ、４７ｂ）のための計算モジュール（１７）を備えることを特徴とする、請求項８又は９に記載のロータリエンコーダ（１０）。
【請求項１１】
前記ロータリエンコーダ（１０）は、前記ロータリエンコーダ（１０）の少なくとも１つの領域を能動的に加熱（４３ａ）又は冷却（４３ｂ）するための加熱及び／又は冷却ユニット（１５）を備えることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のロータリエンコーダ（１０）。
【請求項１２】
前記加熱及び／又は冷却ユニット（１５）は、通電時に熱を発生する少なくとも１つの電線（１６）を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のロータリエンコーダ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械軸の回転角度位置を検出するためのロータリエンコーダの較正方法であって、前記ロータリエンコーダは、前記機械軸と相互回転不能に結合された励磁ユニットと、前記励磁ユニットと機能的に協働する固定センサユニットと、を少なくとも備える方法に関する。更に、本発明は、修正された回転角度位置を決定するためのロータリエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械軸の現在位置に関する情報は、機械の正確な作動に必須である。そのような位置情報は、例えば設備の自動化において、特に技術的な、大抵の場合は高精度のプロセスの制御のために、重要な役割を果たす。例えば、工作機械、ロボットアーム又は類似の用途の制御のために、位置検出のためのシステムが常に必要とされる。更に、そのようなシステムは、速度又は位置制御のための電気モータにおいても、特にコイル駆動制御のために、ロータが何れの位置に存在するかを知るために必要とされる。
【０００３】
インクリメンタル・ロータリエンコーダは、位置の変化を検出するために用いられ、距離、方向又は角度変化を測定するために使用され得る。そのようなインクリメンタル・エンコーダは、スケール又はバーコードの分割内の相対的な位置の検出のみを可能とする。絶対的な位置を決定するためには、特定の数の通過したスケール分割（uberlaufenen Skalenteilungen）を検出することが必要とされる。
【０００４】
アブソリュート・ロータリエンコーダは、機械軸の絶対的な位置を、直接的に決定することができる。これは、大抵の場合、コード化され、それぞれ軸の特定の角度位置に一義的に割り当てられた走査を通じて行われる。
【０００５】
特に高い測定精度を可能とするために、測定システムの、特に励磁ユニットに対するセンサユニットの、特に正確な位置決め及び較正が必要とされる。センサユニットに存在する温度、特に温度変化が、測定システムの測定精度に悪影響を及ぼし得ることが実証された。そのような温度変化は、通常、日照のような外部環境の影響を通じて、機械の作動を通じて、又は、ロータリエンコーダの電子機器を通じて、ロータリエンコーダの作動中に引き起こされ得る。
【０００６】
例えば、室温で較正された回転角度センサの場合、例えば１００℃のような高められた周囲温度の存在下では、検出された位置値の、実際の位置値又は室温で較正された回転角度位置の位置値からの偏差が生じ得る。温度ドリフトとも呼ばれる、そのような温度に依存する偏差の原因は、高められた温度における、例えばロータリエンコーダ又は機械で使用されている材料の膨張、及び／又は、測定のために互いに位置合わせされた部材の位置変化に存在し得る。後者は、特に、ホールセンサ、ＡＭＲベースセンサ、光センサ、信号増幅器及び／又はＡ／Ｄ変換器のような、センサユニット内に通常配置される要素に関係し得る。その結果として、例えば駆動モータを制御するためにロータリエンコーダを用いる場合、角度位置の誤検出は、モータにおける回転変動（Rundlaufschwankungen）及び／又はロボットアームのような部材の位置決めの誤りにつながる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、比較的少ない労力で、周囲温度及び／又はセンサ温度が変化した場合にも、ロータリエンコーダの特に高い測定精度を可能とする、ロータリエンコーダの較正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明に従って、請求項１の特徴を有する方法によって、及び、請求項８の特徴を有するロータリエンコーダによって、解決される。本発明の有利な構成及び更なる発展形態は、下位の請求項、明細書及び図面に記載されている。
【０００９】
機械軸の回転角度位置を検出するためのロータリエンコーダの、特にアブソリュート・エンコーダの、本発明による較正方法は、以下のステップを含んでいる：
【００１０】
第１のセンサ温度の存在下で、所定の、特に一定の回転速度を有する回転運動へ、機械軸を移行させるステップ第１のセンサ温度は、好ましくは室温、即ち約２１℃に相当する。回転速度は、ロータリエンコーダ自体によって、駆動モータ又は制御電子機器に予め設定され得る。このために、例えば約１０００ｒｐｍの回転数が意図され得る。
【００１１】
これに続いて、第１のセンサ温度、特に室温の存在下において、センサユニットによって、所定の回転角度位置における第１の位置測定値が自動的に検出される。検出された第１の位置値は、第１の温度及び回転角度に依存する値に相当する。所定の回転角度位置は、機械軸上に定義された測定点、例えば機械軸のいわゆるゼロ点（Nulldurchgang）であり得る。所定の回転角度位置における第１の位置測定値の検出は、実質的に、ロータリエンコーダのそれ自体公知の通常の較正方法に相当し得る。もちろん、例えば検出された測定値の並置（Aneinanderreihung）を通じて、第１のセンサ温度において機械軸の1回転に亘って形成された角度推移を検出することが可能である。
【００１２】
第１のセンサ温度の存在下で第１の位置測定値が検出された後、能動的な温度較正が行われる。そのために、センサユニットに隣接するセンサ温度の変化、特に第１のセンサ温度よりも高い又は低い第２のセンサ温度へのセンサユニットの加熱又は冷却が行われる。そのために、原則として、例えば気候室等の中の回転角度測定システムの全体が、所定の温度に移行され得る。好ましくは、回転角度測定システムの個々の要素の局所的な加熱又は冷却のみが行われ、これは、はるかに効果的で、迅速で、且つ、安価である。特に、センサユニットは局所的に加熱又は冷却されることができ、その結果、センサユニットの個々の領域又は要素の温度のみが変化し、又は、第２のセンサ温度を示す。それによって、ロータリエンコーダにおいて作動中に支配的な条件は、特に現実的に再現され得る。例えば、その作動態様の故に、通常、比較的急速に熱くなるロータリエンコーダのマイクロコントローラのみが、第２のセンサ温度に移行される。加熱又は冷却は、ロータリエンコーダから独立した外部のユニットによって、例えば、高温空気乾燥器（Heisluftfohn）、レーザー、赤外線放射器、換気システム、冷却パッド等によって行うことができる。センサユニットの加熱又は冷却のために、機械軸は原則的に停止され、次いで再び回転運動に移行され得る。有利には、機械軸の回転速度は、センサユニットの加熱又は冷却の間、一定に維持され、その結果、較正のための労力及び時間は比較的わずかに保たれ、ロータリエンコーダの作動条件は、特に現実的に再現され得る。
【００１３】
第２のセンサ温度に達すると、第２のセンサ温度の存在下における回転角度位置で、第２の位置測定値の検出が新たに行われる。検出された第２の位置値は、第２の温度及び回転角度に依存する値に相当する。室温での第１の測定と変化した温度での第２の測定の回転角度位置は、基本的に異なった位置となり得る。好ましくは、回転角度位置は、機械軸の同じ位置に配置されており、その結果、第１の位置測定値及び第２の位置測定値の検出は、それぞれ同じ回転角度位置で行われる。有利には、センサユニットの第２のセンサ温度は、検出の間、一定に保たれる。検出は、再び通常の方法に従って行われ、その際同様に、１度及び１回転当たりの単一の値の測定を実行するだけでなく、機械軸の全回転に亘って形成される角度推移を検出することが、原則として可能である。
【００１４】
これに続いて、少なくとも検出された第２の位置測定値と所定の目標位置測定値との間の偏差が決定される。特に、第２の位置測定値と目標位置測定値との間の差は、計算によって決定され、その際、決定された差は、温度差及び回転角度に依存する値に相当する。そのために、計算モジュールを作動させることができ、その際、所定の目標位置測定値は、メモリモジュール内に呼び出し可能に記憶され得る。目標位置測定値は、理想的な場合、正確に所定の回転角度位置で検出可能な測定値を示す。それによって、「理想的な」位置情報が実現され得る。したがって、偏差は、機械軸の前述した理想的な角度位置からの、測定された角度位置の偏差として理解されるべきである。この偏差に基づいて、直接的に修正値を決定することができ、対応する温度の存在下で測定された位置測定値は、当該修正値によって修正されなければならない。
【００１５】
したがって、次のステップでは、ロータリエンコーダの出力信号が、第２のセンサ温度の存在下で、それぞれの回転角度位置において、決定された偏差又は修正値によって修正される。有利には、１回転ごとに、センサユニットに隣接するセンサ温度に対応して０°から３６０°までの各々個別の角度値の修正が行われる。それによって、室温から乖離したセンサ温度においても、ロータリエンコーダを備える機械軸の回転角度位置を正確に決定することができ、その結果、特に駆動モータの制御及び／又は位置決めを特に正確に行うことができる。
【００１６】
好ましくは、前述した方法は、機械軸の１回転当たり少なくとも２つの回転角度位置において実行される。特に、機械軸の１回転の間に少なくとも２つの所定の回転角度位置において、第１のセンサ温度の存在下でそれぞれ１つの第１の位置測定値が検出され、センサユニットの第２のセンサ温度への加熱又は冷却の後、機械軸の更なる回転の間に上記回転角度位置において、第２のセンサ温度の存在下でそれぞれ１つの第２の位置測定値が検出され、次いで、目標位置測定値からの第２の位置測定値の偏差がそれぞれ決定され得る。続いて、それぞれ回転角度位置において及び第２のセンサ温度の存在下で、決定された偏差によってロータリエンコーダの出力信号の修正が行われ得る。特に好ましくは、この方法は、３６０°に亘って分配された機械軸の各回転角度位置について、有利には機械軸の単一の回転の間に、実行される。制御の代わりに又は制御に加えて、回転に亘る偏差は、数学的アルゴリズムによって近似的に計算することもできる。それによって、機械軸の全周に亘って、ロータリエンコーダの特に正確な較正を行うことができる。また、較正を比較的短い時間で実行することができる。
【００１７】
好ましくは、第３のセンサ温度の存在下での回転角度位置において予想される少なくとも１つの第３の位置測定値の計算が、更に行われる。原則として、第３のセンサ温度は、第１及び第２のセンサ温度から乖離した任意の値を有することができる。好ましくは、第３の温度は、第１の温度と第２の温度の間にある値を有する。予想される測定値は、特に、第１及び第２の温度の存在下で知られた測定値の内挿を通じて計算することができる。代替的に、測定された温度区間の外側に予想される測定値も、特に外挿を通じて計算することができる。特に、内挿又は外挿は、一方では、修正テーブル内の２つのエントリ間の位置測定値において、他方では、第１の較正温度（例えば、室温）と第２の補償温度（例えば、１００℃）との間の温度において、行うことができる。これに基づいて、計算された第３の位置測定値と目標位置測定値との間の偏差の決定、及び、第３のセンサ温度の存在下での回転角度位置において決定された偏差によるロータリエンコーダの出力信号の修正が行われ得る。それによって、第１の温度と第２の温度の間にある任意の各々の温度について、機械軸の角度推移が計算され、測定値の修正のために使用され得る。
【００１８】
好ましくは、計算のために使用される目標位置測定値は、検出された第１の位置測定値によって形成される。したがって、第１の位置測定値は、目標位置測定値に相当することができ、好ましくは、理想的な基準値と見なされ得る室温で検出可能な値であることができる。そのために、第１の位置測定値は、メモリ内に呼び出し可能に保管され、偏差の決定のために使用され得る。
【００１９】
好ましくは、目標位置測定値は、基準値エンコーダによって、又は、第１の回転角度位置から第２の回転角度位置までの回転運動の所定の所要時間に相当する増分時間値によって、決定される。そのような方法は、例えば、独国特許出願公開第１０２０１６１０１９６５号明細書に詳細に記載されている。それによって、各ロータリエンコーダについて個々に特に正確な較正が可能となる。更に、較正は、基準値エンコーダによって又は自動的に行うことができる。
【００２０】
特に好ましくは、少なくとも１つの位置測定値及び／又は偏差がメモリ内に記憶される。例えば、全ての検出された位置測定値及び／又は計算された偏差がメモリ内に記憶され、ロータリエンコーダの作動及び修正のために使用され得る。好ましくは、異なる、特に予想される温度に対する位置測定値及び／又は偏差の値が、メモリ内に保管されている。更に、修正テーブル、温度に依存する角度推移、及び／又は、少なくとも１つの修正値の記憶が行われ得る。それによって、予想される温度ごとに、特に高い測定精度とロータリエンコーダの回転角度決定が保証され得る。
【００２１】
有利には、ロータリエンコーダの作動中、センサ温度は連続的に検出される。それによって、ロータリエンコーダ自体が、他の部材とは独立して、センサ温度を連続的に検出し、特定の回転角度位置についてセンサ温度に相当する修正値を適用することができる。それによって、予想される温度ごとに、特に高い測定精度と回転角度決定が保証され得る。
【００２２】
機械軸の修正された回転角度位置を決定するための本発明によるロータリエンコーダ、特にアブソリュート・ロータリエンコーダは、機械軸と相互回転不能に結合された励磁ユニットと、励磁ユニットと機能的に協働する固定センサユニット、特にホールセンサ及びマイクロコントローラと、を少なくとも備えている。温度に依存する較正のため、及び、温度偏差によって修正された回転角度位置を決定するために、ロータリエンコーダは、本発明に従って、更に温度センサを備えている。したがって、ロータリエンコーダは、特に、上述した方法を実行するように適合され得る。そのために、ロータリエンコーダは、任意に、センサユニットに隣接する温度を評価するための温度評価モジュールを備えることができる。温度評価モジュールは、例えばマイクロコントローラ内に統合され得る。したがって、ロータリエンコーダは、回転角度位置の温度補償された決定のための温度に依存する較正を、独立して実行することができる。更に、ロータリエンコーダの作動中、センサ温度は連続的に検出されることができ、対応する修正値は、それぞれの回転角度位置に対して自動的に適用されることができる。それによって、周囲温度及び／又はセンサ温度にかかわらず、回転角度位置の特に正確な指示を可能とするロータリエンコーダが提供され得る。
【００２３】
好ましくは、ロータリエンコーダは、少なくとも1つの位置測定値及び／又は偏差を記憶するためのメモリモジュールを備えている。有利には、メモリはロータリエンコーダ内に統合されており、その結果、部材の数を比較的少なくすることができる。それによって、それぞれの温度において検出された値の計算及び修正は、ロータリエンコーダで直接的に行うことができ、その結果、別個の評価ユニットは必要とされない。
【００２４】
好ましくは、ロータリエンコーダは、少なくとも1つの所定のセンサ温度について、少なくとも１つの位置測定値及び／又は位置測定値と目標位置測定値との間の偏差を計算するための計算モジュールを備えている。それによって、それぞれの温度において検出された値の計算及び修正は、ロータリエンコーダで直接的に行うことができ、その結果、別個の評価ユニットは必要とされない。
【００２５】
好ましくは、ロータリエンコーダは、ロータリエンコーダの少なくとも1つの領域を能動的に加熱又は冷却するための加熱及び／又は冷却ユニットを備えている。それによって、ロータリエンコーダによって独立して、且つ、外部のユニットに依存することなく、温度に依存する較正が実行され得る。これは、定期的に実行されるべき較正の場合に、特に有利である。ロータリエンコーダの作動中、加熱及び／又は冷却ユニットは、好ましくは非作動にされる。
【００２６】
加熱及び／又は冷却ユニットは、センサユニットを加熱するために、通電時に熱を発生する少なくとも１つの電線を備え得る。それによって、センサユニットは比較的簡単な方法で特定の温度まで加熱され、温度に依存する較正が実行され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるロータリエンコーダを、１つの断面において概略的に示している。
【図２】本発明による方法のプロセスを、概略的に示している。
【図３】異なる温度においてそれぞれ検出された角度推移を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下において、本発明が、添付の図面との関連で、有利な実施例に基づいて、より詳細に説明される。
【００２９】
図１には、本発明によるロータリエンコーダ１０の一例が示されている。ロータリエンコーダ１０は、機械軸２０の軸端に配置されており、機械軸２０は、ここでは駆動モータ２３の駆動軸として形成されている。ロータリエンコーダ１０は、ここでは駆動モータ２３の正確な制御のために用いられ、そのために駆動モータ２３の制御ユニット２４と電気的に接続されている。
【００３０】
ロータリエンコーダ１０は、駆動軸２０の自由端に配置されていると共に駆動軸２０と相対回転不能に結合された磁気励磁ユニット１１を備えている。励磁ユニット１１は、周囲に亘って配置された、ここでは詳細に図示されていない複数の永久磁石によって、読み出し可能な磁気コードトラック（Codespur）、特に複数の検出可能な回転角度位置２１、２２を構築する。原理的には、双極子として形成された1つの磁石のみを用いることが可能であり、この場合、機械軸の周囲に亘って配置された２つの回転角度位置２１、２２のみが検出可能である。コードトラックの読み出しのために、少なくとも１つのセンサ１８、特にホールセンサを備えるセンサユニット１２が設けられている。そのために、ホールセンサ１８は、駆動軸２０に配置された永久磁石と動作可能に接続され、それによって、駆動軸２０の回転運動を検出することができる。回転角度位置２１、２２の検出４２、４４、即ち励磁ユニット１１とセンサユニット１２の相互作用は、したがって、それ自体公知の方法で行うことができる。
【００３１】
ロータリエンコーダ１０は、駆動軸２０において自動的な較正４０、特に、検出された測定値の温度に依存する偏差を回避するための温度補償較正を行うのに適している。そのために、ロータリエンコーダ１０は、特にセンサユニット１２に、マイクロコントローラ１９、温度センサ１４、及び、ロータリエンコーダ１０の少なくとも１つの領域の能動的な加熱４３ａ又は冷却４３ｂのための加熱／冷却ユニット１５を備えている。それによって、ロータリエンコーダ１０は、外部の装置又は影響から完全に独立して、較正４０を自動的に行うことができる。温度センサ１４は、温度検出のためのそれ自体公知のセンサとして形成され、特にセンサユニット１２に存在する温度を検出する。検出された温度は、マイクロコントローラ１９内に統合され得る、図示されていない温度モジュールにおいて評価され得る。加熱／冷却ユニット１５は、通電時に加熱され、センサユニット１２のような隣接する部材を加熱することができる電線１６を含んでいる。それによって、センサユニット１２は、例えば較正の目的のために、第１の温度Ｔ１、例えば室温から、より高い第２の温度Ｔ２、例えば１００℃まで、移行され得る。代替的に、センサユニット１２が加熱／冷却ユニット１５によって冷却可能でもあることにより、非常に高い周囲温度Ｔ１においても、室温Ｔ２において現れる測定値３１.２、３２.２に対する較正を行うことができる。
【００３２】
位置測定値３１.３、３２.３、及び／又は、少なくとも１つの所定のセンサ温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に対する位置測定値３１.１、３２.１、３１.２、３２.２、３１.３、３２.３と目標位置測定値３１.０、３２.０との間の偏差３５、３６の演算４５、４７ａ、４７ｂのために、ロータリエンコーダ１０は、計算モジュール１７を備えている。計算モジュール１７は、マイクロコントローラ１９内に統合され得る。
【００３３】
少なくとも、位置測定値３１.０、３２.０、３１.１、３２.１、３１.２、３２.２、３１.３、３２.３の時間的な推移、及び／又は、偏差の値３５、３６を有する図示されていない修正テーブルの記憶４８のために、ロータリエンコーダ１０は、メモリモジュール１３を備えている。メモリモジュール１３は、同様に、マイクロコントローラ１９内に統合され得る。
【００３４】
図２には、ロータリエンコーダ１０の較正のための本発明による方法のプロセスが示されており、更に、任意に行うことができる更なる方法ステップが示されている。
【００３５】
先ず、所定の好ましくは一定の回転数、特に１０００ｒｐｍの領域の回転数への駆動軸２０の加速４１が行われる。これは、第１のセンサ温度Ｔ１の存在下で行われる。
【００３６】
較正４０の第１のパスにおいて、次に、第１のセンサ温度Ｔ１の存在下で、２つの所定の回転角度位置２１、２２において、それぞれ、第１の位置測定値３１.１、３２.１の検出が行われる。２つの回転角度位置２１、２２は、原理的には自由に選択可能であるが、好ましくは、図示された例でもそうであるように、１８０°の角度で、即ち周方向に見て互いに対向して、機械軸２０に配置されている。第１の位置測定値３１.１、３２.１は、機械軸２０の１回転の範囲内で検出されることができ、その結果、較正４０を比較的迅速に行うことができる。第１の位置測定値３１.１、３２.１の検出の後、それらはメモリ１３内に呼び出し可能に記憶されることができ、これは参照番号４８で示されている。
【００３７】
ロータリエンコーダ１０の計画された適用に応じて、センサユニット１２の第２のセンサ温度Ｔ２への加熱４３ａ又は冷却４３ｂを行うことができる。加熱４３ａ又は冷却４３ｂは、加熱／冷却ユニット１５によって実行され、第１のセンサ温度Ｔ１よりも高い又は低いセンサ温度Ｔ２をもたらす。通常の作動では、第２の温度Ｔ２は、例えば、マイクロコントローラ１９、信号増幅器及び／又はＡＤ変換器のようなセンサユニット１２の発熱要素によって生じ得る。
【００３８】
センサユニット１２が第２の温度Ｔ２に達するとすぐに、位置測定値、ここでは２つの先に測定された回転角度位置２１、２２における第２の位置測定値３１.２、３２.２の更なる検出４４が行われる。即ち、第２の測定値のここでの検出４４は、第２のセンサ温度Ｔ２の存在下で、同じ回転角度位置２１、２２において行われる。検出された第２の位置測定値３１.２、３２.２は、この場合も、メモリ１３内に呼び出し可能に記憶される。
【００３９】
次のステップにおいて、検出された第２の位置測定値３１.２、３２.２と所定の目標位置測定値３１.０、３２.０のそれぞれの間の偏差３５の決定４５が行われる。そのために、目標位置測定値３１.０、３２.０及び第２の位置測定値３１.２、３２.２が、メモリ１３から呼び出され得る。この場合、目標位置測定値３１.０、３２.０は、先行するステップ４２において室温Ｔ１の下で検出された第１の位置測定値３１.１、３２.１に相当し得る。
【００４０】
続いて、第２のセンサ温度Ｔ２の存在下においてそれぞれの回転角度位置２１、２２で決定された偏差３５によって、ロータリエンコーダ１０の出力信号の修正４６が行われる。次に、少なくとも角度偏差３５が、将来の計算及び評価のためにメモリモジュール１３内に記憶される。任意に、少なくとも１つの第３の位置測定値３１.３、３２.３の計算４７ａを追加的に行うことができ、当該第３の位置測定値は、第３のセンサ温度Ｔ３の存在下で、それぞれ回転角度位置２１、２２において予想されるものである。更に、対応する回転角度位置２１、２２について、計算された第３の位置測定値３１.３、３２.３と所定の目標位置測定値３１.０、３２.０との間の偏差３６の決定４７ｂが行われ、次いで、第３のセンサ温度Ｔ３の存在下におけるそれぞれの回転角度位置２１、２２での決定された偏差３６によって、ロータリエンコーダ１０の出力信号の修正４７ｃが行われ得る。それによって、特に、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２の間にある温度Ｔ３について、予想される測定値３１.３、３２.３が、特に既知の測定値３１.０、３２.０、３１.１、３２.１、３１.２、３２.２の内挿を通じて、計算によって決定され得る。
【００４１】
この手順は、機械軸２０の少数の回転のうちに行うことができ、及び／又は、特定の時間に亘ってロータリエンコーダ１０によって自動的に繰り返されることができ、その結果、ロータリエンコーダ１０の恒久的に高い測定精度が達成され得る。また、温度に依存する測定を１回転当たり数回行うことも可能であり、その結果、ロータリエンコーダ１０の特に正確な較正が行われる。
【００４２】
ロータリエンコーダ１０のその後の通常の作動において、それぞれの回転角度位置２１、２２で（それぞれの温度の存在下で）検出された位置測定値は、メモリユニット１３内に記憶された偏差又は修正値３５、３６によって修正され、その結果、次に、偏差３５、３６によって修正された回転角度位置値が、駆動モータ２３の制御及び調整のための制御ユニット２４へ伝達され得る。
【００４３】
図３には、例示的に、それぞれ異なるセンサ温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３における３つの角度推移が示されている。ここでは、個々の位置測定値が、機械軸２０の周囲に亘って、特にここで検出された回転角度位置２１、２２において示されている。この場合、目標位置値３１.０、３２.０を通って推移する曲線は、実際の回転角度位置の指示に相当する位置値の理想的な線を示している。理想的な又は目標の角度推移は、ここでは実質的に直線に相当し、その結果、駆動モータの如何なる制動トルク又はバッキングトルク（Ruckelmom）も考慮されない。
【００４４】
第１のセンサ温度Ｔ１、特に約２１℃の温度で検出された第１の位置測定値３１.１、３２.１は、角度推移において、理想的な曲線から非常に小さな偏差しか示さない。  第２のセンサ温度Ｔ２、特に大幅に高められた温度で検出された第２の位置測定値３１.２、３２.２は、角度推移において、室温Ｔ１で検出された角度の曲線から比較的大きな偏差３５を示す。第３の角度推移は、第１のセンサ温度Ｔ１と第２のセンサ温度Ｔ２の間にある第３のセンサ温度Ｔ３において、特に計算によって決定された第３の位置測定値３１.３、３２.３を示す。それによって、センサユニット１２に存在する特定の温度Ｔ３について、検出された位置測定値の所要の偏差３６が認識され、ロータリエンコーダ１０の出力信号に対して対応する修正が行われ得る。
【００４５】
それによって、センサユニットの異なる温度においても特に高い精度を有するロータリエンコーダを、個々のシステム毎に提供することができる。本発明によるロータリエンコーダは、ここに示された適用例に限定されず、異なる温度領域における適切な方法での使用のために構成され得ることは明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ロータリエンコーダ
１１  励磁ユニット
１２  センサユニット
１３  メモリモジュール
１４  温度センサ
１５  加熱及び／又は冷却ユニット
１６  電線
１７  計算モジュール
１８  ホールセンサ、ＡＭＲセンサ
１９  マイクロコントローラ
２０  機械軸
２１  第１の回転角度位置
２２  第２の回転角度位置
２３  駆動モータ
２４  制御ユニット
３１.０  目標位置測定値
３２.０  目標位置測定値
３１.１  第１の位置測定値
３２.１  第１の位置測定値
３１.２  第２の位置測定値
３２.２  第２の位置測定値
３１.３  第３の位置測定値
３２.３  第３の位置測定値
３５  偏差
３６  偏差
４０  較正
４１  機械軸の回転
４２  位置測定値の検出
４３ａ  加熱
４３ｂ  冷却
４４  位置測定値の検出
４５  偏差の決定
４６  出力信号の修正
４７ａ  位置測定値の計算
４７ｂ  偏差の決定
４７ｃ  出力信号の修正      
４８  記憶
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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