(57)【要約】周期的パターンでエンコーダの周囲に配された一連のコード化要素２３を備えた回転可能な環状磁気エンコーダ１６を有する回転測定システムにおいて、一次センサアセンブリ３８と二次センサアセンブリとを有し、一次センサアセンブリはエンコーダの一周期と等しいかあるいはこれより小さい一回転の何分の一をなすフラクションのディスクリート角度分解能をもったエンコーダの角度位置を検出するコード化要素に面して配された少なくとも一つの磁気センサ３８と、なされた一回転の何分の一をなすフラクションの数を示す電子カウンタ４３とを有し、二次センサアセンブリは、少なくとも一回転の何分の一をなすフラクションの倍数だけ離れた二つの位置の間でエンコーダの絶対位置を決めるコード化要素と面する二次磁気センサ２４ａ〜２４ｄ，２５ａ〜２５ｄを有していることを特徴とする回転測定システム。【選択図】図２
2007509336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的パターンでエンコーダの周囲に配された一連のコード化要素（２３）を備えた回転可能な環状磁気エンコーダ（１６）を有する回転測定システムにおいて、一次センサアセンブリ（３８）と二次センサアセンブリとを有し、一次センサアセンブリはエンコーダの一周期と等しいかあるいはこれより小さい一回転の何分の一をなすフラクションのディスクリート角度分解能をもったエンコーダの角度位置を検出するコード化要素に面して配された少なくとも一つの磁気センサ（３８）と、なされた一回転の何分の一をなすフラクションの数を示す電子カウンタ（４３）とを有し、二次センサアセンブリは、少なくとも一回転の何分の一をなすフラクションの倍数だけ離れた二つの位置の間でエンコーダの絶対位置を決めるコード化要素と面する二次磁気センサ（２４ａ〜２４ｄ，２５ａ〜２５ｄ）を有していることを特徴とする回転測定システム。
【請求項２】
一次そして二次センサアセンブリのための主電力供給手段（４６，４７，４８）と、主電力供給手段の遮断時に上記一次センサアセンブリを作動状態に保つ、一次センサアセンブリのための予備電力供給手段（４５）とを有することとする請求項１に記載の回転測定システム。
【請求項３】
予備電力供給手段が高容量のコンデンサと電池そして／又はセルを有していることとする請求項２に記載の回転測定システム。
【請求項４】
エンコーダに周期的パターンが周方向に少なくとも二度繰り返されていることとする請求項２ないし請求項３に記載の回転測定システム。
【請求項５】
二次センサアセンブリは、周期の非整数の倍数で周方向に離れている少なくとも二つのセンサ（２４ａ，２５ａ）と、該二つのセンサからの信号の比較によって一周期について二つの離れた位置の間でエンコーダの絶対位置を決定することのできる補間手段（３４）とを有していることとする請求項１ないし請求項４のうちの一つに記載の回転測定システム。
【請求項６】
二次センサアセンブリが少なくとも一つの第一センサグループ（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ）と、少なくとも一つの第二センサグループ（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ）とを有し、一つのグループのセンサはコード化要素と対面して位置していると共に周方向では一周期の整数倍だけ互いに離れており、一つのグループのセンサは他のグループのセンサに対して一周期の非整数倍だけ周方向に離れていることとする請求項５に記載の回転測定システム。
【請求項７】
四分の一周期だけ第一センサグループから離れている第二センサグループを有していることとする請求項６に記載の回転測定システム。
【請求項８】
一つのグループの複数のセンサ（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ）から発する複数の測定信号を一緒に合成単一信号へ加えるための手段を有していることとする請求項６又は請求項７に記載の回転測定システム。
【請求項９】
一次センサアセンブリが受動センサ、好ましくは少なくとも二つの受動センサを有していることとする請求項１ないし請求項８のうちの一つに記載の回転測定システム。
【請求項１０】
一次センサアセンブリがリードリレースイッチそして／又はヴィーガントワイヤ型のセンサ（３８）を有していることとする請求項９に記載の回転測定システム。
【請求項１１】
一次センサアセンブリの分解能が最大で四分の一周期であることとする請求項１ないし請求項１０のうちの一つに記載の回転測定システム。
【請求項１２】
外輪、内輪、そして少なくとも一列のころがり要素を有する計測機能付き軸受において、請求項１ないし、請求項１１のうちの一つに記載の回転測定システムを有することを特徴とする計測機能付き軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転可能部の絶対位置を表わす出力信号を供出できる電子カウンタとストレージを有する、多回転センサの技術分野に関する。かかるセンサは、例えば、回転可能な電気機械を有するリニアジャッキの位置を供出するために用いられる。
【背景技術】
【０００２】
公知の方法では、エンコーダで得られる回転に数をカウントしストアするために機械的アセンブリを用い、一方で、システムの他の部分が一回転内での絶対位置を示す。かくして、回転の数が、電源の遮断時でも、計測される。電子プロセス装置は、電源が回復したときに、エンコーダの正確な位置を知らされる。しかしながら、機械的アセンブリは比較的寸法が大きくコスト高である。
【０００３】
さらには、磁気的、容量的あるいは誘導的現象にもとづく最近の計測機能付き軸受は、電圧の形で、外部電源なしでは作動できず、又、角度計測を行なうが多回転測定は行なえない。
【０００４】
特許文献１は、二つの光路と二つの磁路をもつ一つの回転部と、二つの磁気センサ、電子回路そして磁気センサに電力を供給できる予備電源を備える非回転部とを有している。電子回路は、主電力供給源が活きているかどうかで、高電力消費モードになったり、低電力消費モードになったりする。
【特許文献１】特開平９−２７３９４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このシステムはきわめて複雑で、大型かつコスト高となってしまう。光学的エンコーダは、いくつかの応用において好ましくない。
【０００６】
本発明の目的の一つは、コンパクトで、手ごろなコストで高分解能で数回転以上について絶対位置情報を供給できる確実性が高い回転測定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる回転測定システムは、周期的パターンでエンコーダの周囲に配された一連のコード化要素を備えた回転可能な環状磁気エンコーダを有しており、一次センサアセンブリと二次センサアセンブリとを有し、一次センサアセンブリはエンコーダの一周期と等しいかあるいはこれより小さい一回転の何分の一をなすフラクションのディスクリート角度分解能をもったエンコーダの角度位置を検出するコード化要素に面して配された少なくとも一つの磁気センサと、なされた一回転の何分の一をなすフラクションの数を示す電子カウンタとを有し、二次センサアセンブリは、少なくとも一回転の何分の一をなすフラクションの倍数だけ離れた二つの位置の間でエンコーダの絶対位置を決めるコード化要素と面する二次磁気センサを有している。
【０００８】
「ディスクリート」角度分解能をもった位置の検出は、一回転内でのエンコーダの限られた数の位置の中からエンコーダの位置を決定することであると理解できる。
【０００９】
二次センサアセンブリは、一回転の何分の一をなすフラクション以上の高精度な絶対位置の検出を遂行し、一回転の何分の一をなすフラクション以内でエンコーダの位置についての情報をもたらす。一次センサアセンブリとカウンタは低分解能であるが数回転について検出を行ない、なされた回転についてフラクションの数についての情報をもたらす。両情報は組み込まれて、システム全体で数回転にわたり高精度な絶対位置についての情報をもたらす。一次そして二次センサアセンブリは同じコード化要素を用いた磁気センサを備えている。かくして、測定システムは確実性が高まり、又、コンパクトになる。
【００１０】
好ましくは、システムは、一次そして二次センサアセンブリのための主電力供給手段と、主電力供給手段の遮断時に上記一次センサアセンブリを作動状態に保つ、一次センサアセンブリのための予備電力供給手段とを有している。
【００１１】
したがって、低分解能での、数回転についての検出が、主電力供給手段の遮断時でも、拡張された独立性ある能力によって維持される。この能力は一次センサアセンブリの分解能が低いこと、低電力消費型の一次磁気センサが用いられていることによるものである。主電力供給手段が回復すると、一次そして二次センサアセンブリは再び作動する。
【００１２】
予備電力供給手段は、高容量のコンデンサと電池そして／又はセルを有しているようにして構成することができる。電力供給手段の形式の選択は、供給されるべき電力、環境制約、例えば、温度、衝撃さらには汚染状況により決められる。
【００１３】
他の形態として、二次センサアセンブリは、周期の非整数の倍数で周方向に離れている少なくとも二つのセンサと、該二つのセンサからの信号の比較によって一周期について二つの離れた位置の間でエンコーダの絶対位置を決定することのできる補間手段とを有している。
【００１４】
さらに他の形態では、二次センサアセンブリが少なくとも一つの第一センサグループと、少なくとも一つの第二センサグループとを有し、一つのグループのセンサはコード化要素と対面して位置していると共に周方向では一周期の整数倍だけ互いに離れており、一つのグループのセンサは他のグループのセンサに対して一周期の非整数倍だけ周方向に離れている。
【００１５】
コード化要素は、好ましくは、二次センサが正弦波の測定信号を発するように等間隔に配置される。
【００１６】
周期性をもつエンコーダの周囲の種々の位置に配され、同時に同質で測定するセンサグループは、エンコーダそして／又はセンサアセンブリの製造時でのバラツキ、エンコーダそして／又はセンサアセンブリの幾何学的欠陥、回転アライメントにおける同心性についての欠陥の補償を、種々のセンサを用いて測定することで可能とする。測定精度は改善される。
【００１７】
エンコーダの周期の非整数倍の数だけ離れた二つのセンサグループは、エンコーダの回転の関数としてシフトされた測定信号を得る。シフトされた信号同士の比較はエンコーダの回転測定の精度を補間手段によって向上させる。
【００１８】
さらには、エンコーダの周期性が与えられること、補間手段は、エンコーダの一回転を超えずに、エンコーダの一周期に対応する一回転の何分の一かをなす各フラクションを超えて、エンコーダの動きについて補間を行なう。エンコーダの角度位置はより精度良く知ることとなる。
【００１９】
さらには、エンコーダが多くの数の磁極をもっているので、各磁極により検出された磁界は弱いが、極がどんな磁気プロファイルであるにせよ、極とセンサの間の距離が大きい程、正弦波に相当するセンサ検出信号が大きくなり、これは三角関数による補間手段の場合、測定の精度を向上させる。
【００２０】
二次センサグループは、四分の一周期だけ第一センサグループから離れているようにすることができる。
【００２１】
センサの一つのグループは、二つのセンサを直径方向で対向して配し、回転アライメントの欠陥を効果的に修正できる。
【００２２】
一つのグループの複数のセンサから発する複数の測定信号を一緒に、補間手段への入力として用いられる合成単一信号へ加えるための手段を有しているようにすることができる。
【００２３】
好ましくは、一次センサアセンブリが受動センサ、好ましくは、リードリレースイッチそして／又はヴィーガントワイヤ型のセンサのような少なくとも二つの受動センサを有している。
【００２４】
受動センサとは出力状態を変えるのに電力を必要としないセンサのことである。電力を殆どあるいは全く必要としない受動補助センサを用いると、システムの独立性を向上させる点で特に有利である。さらには、提案された形式のセンサは低速回転の検知ができ、このようなケースは、例えば手動のように、回転要素が電力によらず回転するにしばしば生ずる。
【００２５】
他の形態では、エンコーダに周期的パターンが周方向に少なくとも二度繰り返されている。
【００２６】
一次センサアセンブリの分解能はエンコーダの一周期よりも小さく、例えば、半周期あるいは四分の一周期に等しくすることができる。好ましくは、分解野能は最大で四分の一周期とする。
【００２７】
又、本発明は、外輪、内輪、そして少なくとも一列のころがり要素を有する計測機能付き軸受において、既述の本発明のアスペクトの一つによる回転測定システムを有する計測機能付き軸受にも関している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、いくつかの実施形態についての詳細な説明を読むことで、本発明について、より理解できるであろうし、他の利点も明らかになるであろうが、添付図に示されたこれらの形態は非限定的である。
【００２９】
図１に見られるように、軸受ユニット１は、軸受軌道３をもつ外輪２と、軸受軌道５をもつ内輪４と、軌道３と５の間に配された一連のころがり要素６、ここでは玉と、ころがり要素６同士を周方向で間隔をもって保持する保持器７と、外輪２に取り付けられ内輪４の円筒状の保持部４ａと摩擦接触するシール要素８とを有しており、該シール要素は半径方向では外輪２と内輪４の間に、そして軸方向では一連のころがり要素６と外輪２そして内輪４の一方の側端壁との間に位置している。シール要素８は、外輪２に形成された環状溝９に取り付けられ、そのラジアル側面２ａに近接している。外輪２は、複数のころがり要素６の中心を通る面に対して、上記環状溝９と反対側に対称な溝１０を有している。
【００３０】
全体に対して符号１１が付されているセンサブロックが、溝１０の側で、上記外輪２に取り付けられている。該センサブロック１１は、金属サポート１２と、金属カバー１３と、複数のセンサ要素１４とを有し、そのうちの一つのセンサ要素だけが図１に図示されており、合成樹脂１５の中央部に埋設されている。
【００３１】
概ね環状をなす金属サポート１２は外輪の溝１０に嵌合され、半径方向で、中央部材１５そして概ねディスク状をなす金属カバー１３を包囲している。中央部材１５はサポート１２によって半径方向外方に境界づけられた孔１５ａを有し、該孔は後述のエンコーダのための半径方向空間を十分に形成する直径となっている。中央部材１５に取り付けられたセンサ要素１４は孔１５ａの開口縁における面と同一面をなしている。中央部材１５は周方向の一箇所で半径方向外方に突出してワイヤ２０のための出力ターミナル１９を形成している。ターミナル１９はサポート１２に形成された切欠部を貫通している。ワイヤ２０はコネクタ２１に結線されていて、該コネクタが電力の供給そして情報の伝達のための不図示の相手コネクタと接続されるようになっている。
【００３２】
エンコーダ１６は環状サポート１７と能動部１８とを有している。サポート１７はＴ字状断面の環状体をなし、センサブロック１１と同じ側で、内輪４のラジアル前面（側端面）４ｂと軸方向で接触するラジアル部１７ａと、該ラジアル部１７ａの外縁から軸方向で両方向に延びる円筒部１７ｂとを有し、該円筒部は内輪４の円筒状の保持部（外周面）４ｃで該内輪の側端壁に圧されている。保持部４ｃは、好ましくは、複数のころがり要素６の中心を通るラジアル面（仮想面）に関して保持部４ａと対称に形成される。
【００３３】
エンコーダ１６の能動部１８は環状をなし、円筒部１７ｂの外面に配され、概ね矩形状断面をなしている。該能動部１８は、ころがり要素６の方に向け軸方向に延びており、外輪２と内輪４との間で、ラジアル部１７ａの位置を越えて、外輪２の溝１０に対応する位置に達している。
【００３４】
能動部１８は半径方向空隙を形成する中央部材１５の孔１５ａの近傍にまで延びている。内輪４が外輪２に対して回転すると、エンコーダ１６の能動部１８はセンサ要素１４の前面を通過し、該センサ要素は電気信号を出力する。エンコーダ１６の能動部１８は多極磁化リングであり、例えば、プラストフェライトで作られる。エンコーダ１６とセンサブロック１７は回転パラメータ検知アセンブリを形成する。
【００３５】
センサブロック１１は中央部材１５に埋設された電子モジュール２２をも有しており、これは一方ではセンサ要素１４と、他方ではワイヤ２０によりコネクタ２１と接続されている。電子モジュール２２はセンサ要素にて発生した信号を処理する手段を有している。
【００３６】
図１と対応部分について同一符号が付されている図２そして図３では、エンコーダ１６はその外周にエンコーダ要素２３から成る能動域を有しており、ここではエンコーダ１６の周方向に、互いに異極となるＮ極とＳ極を規則的に交互に配して形成しており、かくして、エンコーダの周囲に整数回、ここでは１６回、Ｎ極とＳ極を繰り返す周期的パターンを形成している。したがって、各周期的パターンは２２．５°の角度に相当する１／１６回転をなす単位回転角部分をカバーする。
【００３７】
二次センサアセンブリはエンコーダ１６の能動域と半径方向で対面するように配された複数の二次センサを有している。この二次センサアセンブリは二つのセンサグループを有している。各センサグループは、複数、ここでは四つのセンサを有し、エンコーダの周期の整数倍だけ周方向に離間している。かくして、エンコーダがセンサの前面を通過すると、同じグループのセンサが同じパターンを同時に見るようになり、同一信号を発する。
【００３８】
一つのセンサグループは、他方で、他のグループのセンサに対して上記周期の非整数倍だけ周方向にずれている。図示の例では、二つのグループは互いに一周期の１/４だけずれている。
【００３９】
Ｎ極とＳ極が規則正しく交互に配置されているので、二次センサはエンコーダの周方向位置の関数として正弦波信号を発する。一周期の１／４の互いのずれがあるので、一つのグループのセンサからの信号は他のグループのセンサからの信号と１／４周期の位相差をもっている。エンコーダが周期性をもっているので、センサからの信号は、エンコーダが該エンコーダの周期に対応する角だけ回転すると、完全な正弦波を描き、角度周期すなわち単位回転角部分について繰り返す。
【００４０】
さらに詳しくは、第一センサグループ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、どのセンサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄも次のものから９０°だけ周方向に離れて分布しているように、エンコーダの周囲で等距離に配された四つのセンサを有している。したがって、第一センサグループは、直径方向で対向する二対のセンサ２４ａ，２４ｃと２４ｂ，２４ｄを有し、両対は９０°だけ離れている。
【００４１】
第二センサグループのセンサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄも同様に分布して配置されていて、第一センサグループの２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに対し半時計方向に３９．３７５°だけ離れている。
【００４２】
図２に見られるように、第一センサグループ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの各センサはＮ極の領域とＳ極の領域にまたがるように位置しており、第二センサグループ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの各センサはＳ極の領域の中央に位置しており、これは、周期の１／４の離間に相当する。
【００４３】
測定システムはヴィーガント（Wiegand）ワイヤ形式の二つのセンサ３８を有する一次センサアセンブリを追加的に備え、該センサは周囲磁界が極性を変えたときに電気パルスを発生するヴィーガントワイヤの周囲に配されたコイルを有する。したがって、センサ３８は、各ステップで反転する磁界の連続を検知する。このセンサには電流は流れない。一次センサ３８は互いに周期の非整数倍だけ、この場合、周期の１／４だけ離れている。図２に見られるように、複数の一次センサ３８の一つはＳ極の磁化域の中心に位置しており、一方、他の一次センサ３８はＮ極の磁化域とＳ極の磁化域にまたがって位置している。
【００４４】
変形例としては、一次センサ３８はリード型のリレースイッチである。この形式のセンサは磁界にて作動し、したがって、それ自身には何ら電流は流れない。
【００４５】
図３では、同図に見られるように、測定システムは、二つだけのセンサ２４ａ，２４ｃをもつ電子モジュール４０を備えている。一次そして二次センサアセンブリと連係する電子モジュールは図４そして図５にさらに詳しく示されている。
【００４６】
図４で示されている電子モジュールのプロセスユニット２２は二次センサからの信号の処理を行なう。
【００４７】
第一センサグループ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの出力は、プロセスモジュール２８の第一入力２７に並列的に接続されており、各出力は抵抗２９を経て入力により接続されている。各抵抗２９は同じ抵抗値を有している。このようにして、センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄからの出力信号は、第一センサグループ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄからの出力信号の算術平均である第一合成信号に加えられる。
【００４８】
同様に、第二センサグループ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、並列で、プロセスユニット２８の第二入力３０に接続されており、各出力は抵抗３１を経て入力３０に接続され、抵抗３１は第一センサグループと共に用いられた抵抗２９と同じ抵抗値をもっている。第二入力の第二合成信号は第二センサグループからの出力信号の算術平均である。
【００４９】
抵抗２９そして３１の列は、同じグループのセンサによって発せられる信号が、種々の欠陥、例えば、エンコーダの偏心による欠陥、エンコーダの局部的磁化による欠陥、あるいはセンサの位置誤差による欠陥を補償した合成信号を形成することを可能とする。信号が平均化されると、一つのセンサと協働するように設けられた補間手段がこの補間手段のパラメータを変えることなしに用いられる。
【００５０】
プロセスモジュール２８は、フィルタステージ３２、アナログ／デジタルコンバータステージ３３、そして補間ステージ３４あるいは補間手段を有している。
【００５１】
これらのステージは直列につながっている。第一入力２７と第二入力３０はフィルタステージ３２に接続されている。コンバータステージ３３はフィルタステージ３２の下流側に配されていて第一そして第二アナログ合成信号をデジタル信号へ変換する。補間ステージ３４はコンバータステージの下流側に配されていて二つの入力と一つの出力を有している。
【００５２】
補間ステージ３４は第一そして第二デジタル化合成信号を受けてエンコーダ１６の位置を表わす信号を決定する。二次センサからの１／４周期の位相差をもつ信号は正弦（サイン）そして余弦（コサイン）波である。補間手段は逆正接（アークタンジェント）関数を、正接を余弦で除して得られる比に適用し、エンコーダの絶対位置の値に対応する単一の値を決定する。センサからの正弦波は、続いて繰り返されるエンコーダ１６の一周期に対応する一回転の何分の一をなすフラクション毎にエンコーダ１６が動く都度、正弦の一周期をなすので、補間手段は、エンコーダ１６の一周期に対応する一回転の何分の一をなすフラクション毎に分離される、エンコーダ１６の二つの連続点の間で、エンコーダ１６の絶対位置を得るが、与えられるエンコーダの小さな動きに対し、測定信号の強度の変動が大きいので、改善された精度での補間計算を、したがって、小さな動きを改善された精度で得る。
【００５３】
図５では、電子モジュール４０が、プロセスユニット２２、フィルタ要素４１、プロセス要素４２、電子カウンタ４３、インターフェイス４４、予備電源４５そして着脱コネクタ４６を有している。
【００５４】
電源による電力の供給は破線で示されている。コネクタ４６が電力供給線によって電力の供給そして／又は再充電のために、予備電源４５、インターフェイス４４そしてプロセスユニット２２に接続されている。独立要素としての予備電源４５は、電池そして／又は例えば１０ファラッドの高容量のコンデンサを有し、フィルタ要素４１、プロセス要素４２そしてカウンタ４３に電力を供給する。主電源４７は補完コネクタ４８により着脱可能にコネクタ４６が接続されている。主電源４７は、コネクタ４６，４８が互いに接続されたときに、予備電源４５に再充電を行なうようになっている。
【００５５】
データの流れは実線で示されている。プロセスユニット２２は第一そして第二グループのセンサの二次センサ２４ａ〜２４ｄと２５ａ〜２５ｄに接続されている（図４）。フィルタ要素４１がセンサ３８に接続されている。プロセス要素４２はフィルタ要素４２の下流側に配されていてフィルタ要素４１から、好ましくは、デジタルの一つもしくは複数の信号を受け、該フィルタ要素４１は、デジタル化を含む前処理ができるようになっている。図５に示されるように、プロセス要素４１はセンサの前における磁極の変化を示し、したがって、エンコーダの半周期に対応する一回転の何分の一をなすフラクション毎にエンコーダの動きを示す矩形波信号を発する。
【００５６】
カウンタ４３はプロセス要素４２の下流側に配設され、上記プロセス要素４２から、エンコーダの一周期に対応する一回転の何分の一をなすフラクションに等しい一回転増分毎にエンコーダが前進あるいは後退することを示す増分あるいは減少分信号を受ける。カウンタ４３は、エンコーダの一周期に対応する一回転の何分の一をなすフラクション以内のエンコーダの絶対位置の値である出力信号をプロセスユニット２２から受ける。上記絶対位置は補間手段３４（図４）により供給される。カウンタ４３は、一次センサアセンブリ３１，４１，４２により供給される、移動した一回転の何分の一をなすフラクションの数についての情報と、エンコーダの多回転絶対位置をｎビットで除したものをコード化するために一周期毎に分けられた二つの角位置の間でのエンコーダの絶対位置についての情報とを組み込む。
【００５７】
インターフェイス４５は補助カウンタ４３の下流側に配されていてｎビットを超えコード化された位置信号を受ける。コネクタ４６は電力の伝達とデータの伝達との両方を行なう。インターフェイス４５は位置情報をコネクタ４８を介して外部装置へ伝達するために該コネクタ４６に接続されている。
【００５８】
データの流れは外部装置からも来る。データあるいは指令は、コネクタ４８，４６を経て、外部からインターフェイス４４に伝えられ、又、インターフェイスからカウンタ４３あるいはプロセスユニット２２へ伝えられる。これらのデータは、カウンタ４３やプロセスユニットのための初期化あるいはリセットデータ等の制御データである。この場合、エンコーダをもつ移動要素は基準位置に設定され、次に、カウンタ４３とプロセスユニット２２が初期化される。この基準位置は、測定システムのゼロに対応する。基準位置は移動限度の終端であってもよく、エンコーダは、したがって、移動要素の移動範囲内で正の位置を示す。基準位置は、又、例えば、上記範囲の中間における中間位置であってもよく、測定システムは、基準位置に対して移動要素の位置より正あるいは負の測定位置を示す。
【００５９】
好ましくは、電子モジュール４０は、注文設計、例えばASICであり、非常に低い消費電力型で、例えば１０μＡ以下である。電子モジュール４０は、例えばマイクロコントローラやディスクリート部品からのEPLDのようなプログラム可能なアナログ回路で、アナログとデジタル演算を行なう種々の部品で構成してもよい。
【００６０】
プロセスユニット４２は二つの一次センサ３８からの信号の１／４周期の位相から回転方向を決定できる。矩形波信号を処理するプロセスユニット４２はＡＮＤ／ＯＲロジックゲート型のディスクリートロジック要素で単純に形成できる。
【００６１】
予備電源４５は、主電源４７が電子モジュール４０に接続されているときに、遮断可能な電池とすることもできる。
【００６２】
図６に示される変形例は、図５のものと比較して、コネクタが遠隔伝達要素５０、例えば共振回路そして補完遠隔要素を有する要素に置き換えられている点で相違する。要素５０は、電子モジュール４０の一部で形成されていたり、電子モジュール４０に接続されていたりして形成されることができる。共振回路は電力そしてデータを伝達する。
【００６３】
既述した実施形態では、一次センサアセンブリによって、エンコーダによりもたらされた一回転の何分の一をなすフラクションの数を、電力をほとんど消費しないか全然消費しない受動センサを用いて、半周期の分解能で決定する。
【００６４】
主電源が遮断されたとき、インターフェイス４４、予備電源４５そしてプロセスユニット２２にはこの主電源からは最早電力が供給されない。予備電源４５はフィルタ４１とプロセス要素４２そしてカウンタ４３の作動に十分な電力を供給する。補助センサアセンブリは、かくして活動的になり、最も近い一回転の何分の一をなすフラクションについての位置を検出し続ける。低電力消費の電子要素とほとんど電力を消費しないあるいは全く消費しない受動センサを有する補助センサアセンブリは、十分に独立能力を備える。
【００６５】
電力が遮断されたときにはプロセスユニット２２は作動しないままである。電力が回復すると、予備電源は充電状態に戻り、電力がインターフェイス４４とプロセスユニット２２に供給する。プロセスユニット２２の補間手段により与えられる絶対位置は、主電源遮断中でも作動していた電子カウンタ４３により決定される位置に、加えられる。これは、初期の基準位置に対するエンコーダの絶対位置を高精度で再度知ることを可能とする。
【００６６】
図２から図６に示された測定システムは、図１に示されているように、軸受ユニットに関しているが、軸受ユニット以外にも適用可能である。
【００６７】
エンコーダは、好ましくは、磁石あるいはプラストフェライトやエラストフェライトを磁化したもので形成され、例えば、誘導型センサあるいは、例えばホール効果センサを用いた歯状ホイールと共に用いられる。
【００６８】
一方では、センサの周期の数は一次センサの精度の関数として、他方では、所望の精度の関数として選定される。これは、低精度センサを用いて、特に受動センサのとき、センサの状況を調整するために極の交換に必要な十分な間隔をもって異極が交互に配されていることが好ましい、ということを意味する。さらには、周期の数が増えたときには、エンコーダの絶対位置の測定の精度が、二次センサアセンブリによって、特に少なくとも二つの相互配置されたセンサと一つの補間手段とを有する二次センサアセンブリによって改善される。
【００６９】
本発明の回転測定システムによると、特に補間手段を用いることによって測定精度が改善され、又、測定システムの欠点が補償されることによって測定精度が改善される。これに加え、測定システムは数回転にわたり回転情報を正確とし、外部電源が遮断しても、部分的に活動的に保ち、外部電源が回復したときに、独立した能力と精度のよい絶対位置情報の回復をもって、システムの設計を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一つのアスペクトによる回転測定システムを有する軸受ユニットの軸方向断面図である。
【図２】第一の形態による測定システムのエンコーダとセンサアセンブリの正面図である。
【図３】図２のものについての軸方向断面図である。
【図４】図２と図３による測定システムのプロセスユニットの構成図である。
【図５】図１から図４に示される測定システムのための電子モジュールの構成図である。
【図６】図５のモジュールの変形による測定システムの電子モジュールの構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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