(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチターンロータリエンコーダを作動させるための方法を提供する。【解決手段】クロック監視装置４１０が設けられていて、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫ及び／又はこの測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫから発生するクロック信号Ｖ＿ＣＬＫが、監視のためにクロック監視装置４１０に供給されていて、クロック監視装置４１０は、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫを生成するための第２クロック発生器と、第１比較装置と、エラーメモリとを有し、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫと監視すべき複数のクロック信号Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫのうちの１つのクロック信号とが、第１比較装置に供給されていて、供給された複数のクロック信号Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫの比較が、第１比較装置内で実行可能であり、比較結果が、状態情報ＳＴＡＴとしてエラーメモリ内に記憶可能である。【選択図】図１
2019078750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−測定目盛（２０，３０）付きの目盛キャリア（１０）と、
−位置信号（ＰＳ，ＰＳ１，ＰＳ２）を生成するために前記測定目盛（２０，３０）を測定可能である走査装置（４０，１４０）と、
−前記位置信号（ＰＳ，ＰＳ１，ＰＳ２）を位置値（ＰＯＳ，ＰＯＳ１，ＰＯＳ２）に処理可能である処理装置（１００）と、
−データ伝送路（２６０）を通じて後続電子機器（２８０）と交信するためのインタフェース装置（２５０）と、
−パルス動作中に前記測定目盛（２０，３０）の走査を制御するための測定クロック信号（Ｍ＿ＣＬＫ）を生成するための第１クロック発生器（４００）と、を有するマルチターンロータリエンコーダにおいて、
クロック監視装置（４１０）が設けられていて、
前記測定クロック信号（Ｍ＿ＣＬＫ）及び／又はこの測定クロック信号（Ｍ＿ＣＬＫ）から発生するクロック信号（Ｖ＿ＣＬＫ）が、監視のために前記クロック監視装置（４１０）に供給されていて、
前記クロック監視装置（４１０）は、テストクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ）を生成するための第２クロック発生器（４２０）と、第１比較装置（４３０）と、エラーメモリ（４４０）とを有し、
前記テストクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ）と監視すべき複数の前記クロック信号（Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）のうちの１つのクロック信号とが、前記第１比較装置（４３０）に供給されていて、
当該供給された複数のクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）の比較が、前記第１比較装置（４３０）内で実行可能であり、
当該比較結果が、状態情報（ＳＴＡＴ）として前記エラーメモリ（４４０）内に記憶可能である当該マルチターンロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記クロック監視装置（４１０）は、第２比較装置（４５０）をさらに有し、
前記テストクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ）と監視すべき複数の前記クロック信号（Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）のうちの別の１つのクロック信号とが、前記第２比較装置（４５０）に供給されていて、
当該供給された複数のクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）の比較が、前記第２比較装置（４５０）内で実行可能であり、
当該比較結果が、同様に状態情報（ＳＴＡＴ）として前記エラーメモリ（４４０）内に記憶可能である請求項１に記載のマルチターンロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記比較は、前記比較装置（４３０，４５０）内で、比較すべき複数の前記クロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）のうちの１つの第２クロック信号によって決定される１つの時間間隔内の比較すべき複数の前記クロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）のうちの１つの第１クロック信号の状態の入れ替わりの回数を確認することによって実行される請求項１又は２に記載のマルチターンロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記時間間隔は、比較すべき前記第２クロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）の周期によって決定される請求項３に記載のマルチターンロータリエンコーダ。
【請求項５】
複数の状態の入れ替わりの回数の前記確認は、前記時間間隔内の比較すべき複数の前記クロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）のうちの前記第１クロック信号の複数の立ち上がり及び／又は立ち下がり信号エッジを計数することによって実行される請求項３又は４に記載のマルチターンロータリエンコーダ。
【請求項６】
テスト信号（ＴＥＳＴ）が、前記クロック監視装置（４１０）に供給可能であり、エラーが、複数の前記クロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）の比較時に引き起こされるように、このテスト信号（ＴＥＳＴ）は、前記テストクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ）の周期を変化させる請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチターンロータリエンコーダ。
【請求項７】
電流が、前記パルス動作中にバッテリ（３２０）からバッテリ支援領域（３３０）内に存在する構成要素だけに供給され、前記インタフェース装置（２５０）が、前記バッテリ支援領域（３３０）の外側に配置されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチターンロータリエンコーダ。
【請求項８】
−測定目盛（２０，３０）付きの目盛キャリア（１０）と、
−位置信号（ＰＳ，ＰＳ１，ＰＳ２）を生成するために前記測定目盛（２０，３０）を測定する走査装置（４０，１４０）と、
−前記位置信号（ＰＳ，ＰＳ１，ＰＳ２）を位置値（ＰＯＳ，ＰＯＳ１，ＰＯＳ２）に処理する処理装置（１００）と、
−データ伝送路（２６０）を通じて後続電子機器（２８０）と交信するためのインタフェース装置（２５０）と、
−パルス動作中に前記測定目盛（２０，３０）の走査を制御するための測定クロック信号（Ｍ＿ＣＬＫ）を生成するための第１クロック発生器（４００）と、を有するマルチターンロータリエンコーダを作動させるための方法において、
クロック監視装置（４１０）が設けられていて、
前記測定クロック信号（Ｍ＿ＣＬＫ）及び／又はこの測定クロック信号（Ｍ＿ＣＬＫ）から発生するクロック信号（Ｖ＿ＣＬＫ）が、監視のために前記クロック監視装置（４１０）に供給され、
前記クロック監視装置（４１０）は、テストクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ）を生成するための第２クロック発生器（４２０）と、第１比較装置（４３０）と、エラーメモリ（４４０）とを有し、
前記テストクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ）と監視すべき複数の前記クロック信号（Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）のうちの１つのクロック信号とが、前記第１比較装置（４３０）に供給され、
当該供給された複数のクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）の比較が、前記第１比較装置（４３０）内で実行され、
当該比較結果が、状態情報（ＳＴＡＴ）として前記エラーメモリ（４４０）内に記憶される当該方法。
【請求項９】
前記クロック監視装置（４１０）は、第２比較装置（４５０）をさらに有し、
前記テストクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ）と監視すべき複数の前記クロック信号（Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）のうちの別の１つのクロック信号とが、前記第２比較装置（４５０）に供給され、
当該供給された複数のクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）の比較が、前記第２比較装置（４５０）内で実行され、
当該比較結果が、同様に状態情報（ＳＴＡＴ）として前記エラーメモリ（４４０）内に記憶される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記比較は、前記比較装置（４３０，４５０）内で、比較すべき複数の前記クロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）のうちの１つの第２クロック信号によって決定される１つの時間間隔内の比較すべき複数の前記クロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）のうちの１つの第１クロック信号の状態の入れ替わりの回数を確認することによって実行される請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記時間間隔は、比較すべき前記第２クロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）の周期によって決定される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
複数の状態の入れ替わりの回数の前記確認のため、比較すべき複数の前記クロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）のうちの前記第１クロック信号の複数の立ち上がり及び／又は立ち下がり信号エッジが、前記時間間隔内に計数される請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１３】
テスト信号（ＴＥＳＴ）が、前記クロック監視装置（４１０）に供給可能であり、エラーが、複数の前記クロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ，Ｍ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫ）の比較時に引き起こされるように、このテスト信号（ＴＥＳＴ）は、前記テストクロック信号（Ｔ＿ＣＬＫ）の周期を変化させる請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
電流が、前記パルス動作中にバッテリ（３２０）からバッテリ支援領域（３３０）内に存在する構成要素だけに供給され、前記インタフェース装置（２５０）が、前記バッテリ支援領域（３３０）の外側に配置されている請求項８〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記パルス動作から前記インタフェース装置（２５０）も電流を供給される通常動作に移行後に、テスト信号（ＴＥＳＴ）が、前記後続電子機器（２８０）から前記クロック監視装置（４１０）に供給される請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の安全なマルチターンロータリエンコーダ及び請求項８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させるための方法に関する。マルチターンロータリエンコーダは、軸の角度位置と進行されたその回転数とを測定するために自動化技術で頻繁に使用される。
【背景技術】
【０００２】
軸の角度位置を測定するためのエンコーダは、多くの文献から公知である。このようなエンコーダは、ロータリエンコーダと呼ばれる。軸の角度位置に加えて、軸によって進行された回転数も測定可能であるように、エンコーダがさらに構成されている場合、当該エンコーダは、マルチターンロータリエンコーダと呼ばれる。
【０００３】
当該マルチターン装置、すなわち軸の進行された回転数を測定するための装置の構成に関しては、基本的に、２つの解決策である一方では歯車に基づくマルチターン装置と他方ではカウンタに基づくマルチターン装置とが知られている。
【０００４】
カウンタに基づくマルチターン装置は、１つの軸の進行された回転数を、１つのコードキャリアの回転数を計数することによって算出する。このコードキャリアは、この軸によって直接に駆動され、したがって当該測定すべき軸と同じ回転数が進行する。走査装置によって走査されるコードが、このコードキャリア上に配置されている。このコードキャリア、すなわち軸の全回転数を回転方向に依存して計数するカウンタ用の計数信号が、計数装置内で当該走査装置によって算出された位置信号から生成される。
【０００５】
主電源の遮断時でも、すなわち、例えば、マルチターンロータリエンコーダが作動される機械が停止されているときに、カウンタのカウンタ状態を記憶し、さらに計数機能を保持するため、多くの場合、カウンタに基づくマルチターン装置は、当該主電源の故障時に当該ロータリエンコーダの少なくともマルチターン装置のエネルギー供給を引き継ぐバッテリを備えている。
【０００６】
欧州特許出願公開第１４６２７７１号明細書は、例えば、遮断状態中にバッテリで駆動されるカウンタに基づくマルチターン装置を有するマルチターンロータリエンコーダを記載している。
【０００７】
独国特許出願公開第１０２００８０１５８３７号明細書は、バッテリ駆動部を有する電磁誘導式の走査原理に基づくエンコーダを記載している。このエンコーダも、マルチターンロータリエンコーダを良好に構成するのに適している。
【０００８】
当該エンコーダは、バッテリ動作中にパルス動作される。すなわち、物理測定原理に従って必要な測定変数（例えば、光学式のエンコーダの場合の光、電磁誘導式のエンコーダの場合の電磁場、．．．）を生成するために使用される構成要素が、専ら測定期間中に少なくとも稼働される。こうして、電力消費が削減され、バッテリの寿命が増大する。当該測定は、測定すべき軸のそれぞれの回転が確実に検出されることを保証する時間間隔で実行される。
【０００９】
不安定因子は、軸の回転がバッテリ動作中に計数されないことを、測定パルスの少なくとも一時的な欠損が引き起こし得ることである。したがって、主電源の再投入後に、マルチターン装置のカウンタ状態が適合しないという残存リスクが存在する。このことは、特に安全性に関連する用途の場合に危険である。何故なら、エラーを伴う測定が、マルチターンロータリエンコーダが作動する機械の損傷を引き起こすおそれがあり、又はそれに加えて機械の操作者に危険を及ぼすそれがあるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４６２７７１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００８０１５８３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、動作の信頼性が改善されたマルチターンロータリエンコーダを提供することにある。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させるための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題の第１部分は、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って解決される。
【００１３】
この場合、
−測定目盛付きの目盛キャリアと、
−位置信号を生成するために前記測定目盛を測定可能である走査装置と、
−前記位置信号を位置値に処理可能である処理装置と、
−データ伝送路を通じて後続電子機器と交信するためのインタフェース装置と、
−パルス動作中に前記測定目盛の走査を制御するための測定クロック信号を生成するための第１クロック発生器と、を有するマルチターンロータリエンコーダが提唱される。
【００１４】
この場合、クロック監視装置が設けられていて、
前記測定クロック信号及び／又はこの測定クロック信号から発生するクロック信号が、監視のために前記クロック監視装置に供給されていて、
前記クロック監視装置は、テストクロック信号を生成するための第２クロック発生器と、第１比較装置と、エラーメモリとを有し、
前記テストクロック信号と監視すべき複数の前記クロック信号のうちの１つのクロック信号とが、前記第１比較装置に供給されていて、
当該供給された複数のクロック信号の比較が、前記第１比較装置内で実行可能であり、
当該比較結果が、状態情報として前記エラーメモリ内に記憶可能である。
【００１５】
この課題の第２部分は、請求項８に記載のマルチターンロータリエンコーダを作動させるための方法によって解決される。
ここでは、
−測定目盛付きの目盛キャリアと、
−位置信号を生成するために前記測定目盛を測定する走査装置と、
−前記位置信号を位置値に処理する処理装置と、
−データ伝送路を通じて後続電子機器と交信するためのインタフェース装置と、
−パルス動作中に前記測定目盛の走査を制御するための測定クロック信号を生成するための第１クロック発生器と、を有するマルチターンロータリエンコーダを作動させるための方法が提唱される。
【００１６】
この場合、クロック監視装置が設けられていて、
前記測定クロック信号及び／又はこの測定クロック信号から発生するクロック信号が、監視のために前記クロック監視装置に供給され、
前記クロック監視装置は、テストクロック信号を生成するための第２クロック発生器と、第１比較装置と、エラーメモリとを有し、
前記テストクロック信号と監視すべき複数の前記クロック信号のうちの１つのクロック信号とが、前記第１比較装置に供給され、
当該供給された複数のクロック信号の比較が、前記第１比較装置内で実行され、
当該比較結果が、状態情報として前記エラーメモリ内に記憶される。
【００１７】
本発明のマルチターンロータリエンコーダとこのようなマルチターンロータリエンコーダを作動させるための本発明の方法のさらなる利点が、従属請求項と以下の実施の形態とに記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のマルチターンロータリエンコーダのブロック図である。
【図２】クロック監視装置の原理回路図である。
【図３Ａ】監視すべきクロック信号の信号チャートである。
【図３Ｂ】アクティブテスト信号の場合の監視すべきクロック信号の信号チャートである。
【図４】本発明のマルチターンロータリエンコーダの別の実施の形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明のマルチターンロータリエンコーダのブロック図である。このマルチターンロータリエンコーダは、１つの測定目盛付きの１つの目盛キャリア１０と、少なくとも１つの走査装置４０と、１つの処理装置１００と、１つのインタフェース装置２５０とを有する。目盛キャリア１０は、リング状に又は円板として形成されていて、マルチターンロータリエンコーダを作動させるために回転点Ｄを中心に回転可能に軸支されていて、１つの軸に回転しないように結合されている。この軸の角度位置と、進行されたその回転数とが、当該マルチターンロータリエンコーダによって測定されなければならない。当該測定目盛は、回転点Ｄを中心にして放射状に配置されていて、少なくとも１つの目盛トラック２０を有する。当該目盛トラック２０の走査が、位置測定（角度測定）を可能にする。
【００２０】
走査装置４０は、目盛キャリア１０上の当該測定目盛を走査し、この目盛キャリア１０の回転角度に応じて位置に依存する（角度に依存する）位置信号ＰＳを生成するように適切に構成されている。当該位置信号ＰＳは、アナログコード信号又はデジタルコード信号を含み得る。
【００２１】
本発明は、物理法則上の走査原理に拘束されない。すなわち、既知の電磁誘導式、光電式、磁気式又は静電容量式の走査原理が使用され得る。光電式の走査の場合、走査装置４０が、例えば１つの光源と１つの光検出器とを有する。この光源の光が、目盛キャリアの角度位置に依存して測定目盛によって変調される。当該変調された光が、この光検出器によって検出される。電磁誘導式の走査の場合、走査装置が、目盛キャリア上の測定目盛によって変調される電磁場を生成する走査コイルを有する。受信コイルが、当該変調された磁場を受信するために設けられている。
【００２２】
位置信号ＰＳが、処理装置１００に供給されている。この処理装置１００は、当該位置信号ＰＳを位置値ＰＯＳに処理し、インタフェース装置２５０に出力する。ここでは、当該処理に関してさらに言及しない。信号補正、復調、デジタル処理等のような処理ステップが実行され得る。
【００２３】
インタフェース装置２５０は、データ伝送路２６０を通じて後続電子機器２８０と交信するために使用される。このインタフェース装置２５０は、シリアルインタフェースとして構成され得る。このデータ伝送路２６０を通じた当該データ伝送は、シリアルデータストリーム又はデータパケットとして実行され得る。
【００２４】
本発明によれば、マルチターンロータリエンコーダは、測定目盛がパルス式に走査される少なくとも１つの動作モードを有する。エネルギーが節約されなければならないときは、例えば、主電源が停止又は遮断され、当該マルチターンロータリエンコーダが、バッテリによってエネルギーを供給されるときは、多くの場合に、パルス動作が使用される。当該パルス動作では、当該測定目盛を走査することと、位置信号ＰＳを位置値ＰＯＳに処理することとが、もはや連続して実行されるのではなくて、第１クロック発生器４００から生成される測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫによって決定される専ら所定の時間間隔で実行される。このため、当該測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫは、走査装置４０と、場合によっては処理装置１００とに供給されている。物理測定変数が、専ら測定期間に走査装置４０内で生成される。当該物理測定変数の位置に依存する変化が、位置を測定するために使用される。したがって、光電式の走査原理の場合は、光源が、専ら測定期間にオンにされ、電磁誘導式の走査原理の場合は、送信コイルが、電磁場を生成するために専ら一時的に通電される、等々である。さらに、当該パルス動作では、その他の構成要素も、測定変数を検出し、検出された位置信号を位置値に処理するために専ら一時的に通電される。
【００２５】
当該パルス動作では、マルチターンロータリエンコーダの機能範囲が、通常動作に比べて縮小され得る。図４に基づいて説明されている具体的な実施の形態で以下に示すように、当該マルチターンロータリエンコーダの機能が、当該マルチターンロータリエンコーダに結合された軸の回転数を出力する、１つ（又は複数）のマルチターンコード語の測定に制限され得る。このため、この目的のために必要な構成要素だけが、エネルギーを供給される。機械（及び機械の軸に結合されているマルチターンロータリエンコーダ）のオフ状態中でも、当該軸の回転を検出することが保証される必要があるときに、このバリエーションは特に有益である。通常動作では、すなわち、主電源がオンにされている場合は、マルチターンコード語（回転数）とシングルターンコード語（軸の角度位置）とを含む完全な位置値ＰＯＳが即座に生成され得る。
【００２６】
冒頭で言及したように、マルチターンロータリエンコーダのパルス動作で起こり得る誤差原因は、軸の回転が第１クロック発生器４００の（少なくとも一時的な）故障によって検出されず、間違ったマルチターンコード語が主電源の再投入後に存在することである。それ故に、本発明によれば、当該マルチターンロータリエンコーダは、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫを監視する１つのクロック監視装置４１０をさらに有する。
【００２７】
図示された例では、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫが、クロック監視装置４１０に直接に供給されている。しかし、この代わりに、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫによって導き出されたクロック信号が、クロック監視装置４１０に供給されてもよい。導き出されるクロック信号は、例えば走査装置４０又は処理装置１００内で測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫによって制御される機能ルーチンから生成される。当該導き出されるクロック信号は、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫと同じ周波数又は周期期間を有するが、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫに対して位相シフトされてもよく、及び／又は異なるパルスデューティー比を有してもよい。図１には、（オプションとして）導かれるクロック信号Ｖ＿ＣＬＫが示されている。このクロック信号Ｖ＿ＣＬＫは、処理装置１００内の終了した位置測定又は終了した計数動作を信号化する。導き出されるクロック信号に関する別の例が、図４の実施の形態で示されている。
【００２８】
図２は、１つのクロック監視装置４１０のブロック図である。このブロック図は、１つの第２クロック発生器４２０と１つの第１比較装置４３０と１つのエラーメモリ４４０とを有する。
【００２９】
第２クロック発生器４２０は、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫを生成する。このテストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの周波数は、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫの周波数とは異なる。したがって、既知の複数の信号パラメータを有する２つのクロック信号が、クロック監視装置４１０内に存在する。これらのクロック信号は、第１比較装置４３０に供給されている。この第１比較装置４３０は、複数の信号パラメータを比較することによって、これらのクロック信号が要求される精度の範囲内で機能するか否かを確認する。当該比較結果が、エラーメモリ４４０内で状態情報ＳＴＡＴとして記憶可能であり、このエラーメモリ４４０から後続電子機器２８０に伝送可能である。対応する命令が、当該伝送のために供給され得る。後続電子機器２８０が、この命令によってマルチターンロータリエンコーダから状態情報ＳＴＡＴを要求する。しかし、この状態情報ＳＴＡＴは、例えば位置値ＰＯＳを後続電子機器２８０に伝送するためのデータフレームの一部として、データ伝送に自動的に追加されてもよい。
【００３０】
エラーメモリ４４０内に記憶された、クロック信号の比較時のエラーを示す状態情報ＳＴＡＴが、例えば後続電子機器２８０の命令によって、後続電子機器２８０への伝送後に消去されてもよい。
【００３１】
波括弧で示されたように、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫの代わりに、導き出されたクロック信号Ｖ＿ＣＬＫが、クロック監視装置４１０に供給されてもよい。
【００３２】
好適な別の構成では、クロック監視装置４１０が、第２比較装置４５０を有し得る。テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫが、第２比較装置４５０に供給されている。代わりに、同様に、導き出されるクロック信号Ｖ＿ＣＬＫと測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫとのどちらかの信号が、第２比較装置４５０に供給されている。この第２比較装置４５０の機能は、第１比較装置４３０の機能に一致する。しかしながら、第１比較装置４３０は、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫを比較用の時間基準として使用し、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫ（オプションとして、導き出されたクロック信号Ｖ＿ＣＬＫ）を比較すべきクロック信号として使用する一方で、第２比較装置４５０では、導き出されたクロック信号Ｖ＿ＣＬＫ（同様にオプションとして、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫ）が、時間基準として使用され、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫが、比較すべきテスト信号として使用される。以下に、このことを図３Ａ及び３Ｂに示されている信号チャートに基づいて詳しく説明する。この例では、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫが、第１比較装置４３０に供給されていて、導き出されたクロック信号Ｖ＿ＣＬＫが、第２比較装置４５０に供給されていることが分かる。図３Ａは、当該クロック信号を妨害されないパルス動作で示す一方で、図３Ｂの場合は、エラーが、当該クロック信号の比較時にテスト信号ＴＥＳＴによって発生することが示されている。
【００３３】
図３Ａに示された信号チャートの代わりに、複数のクロック信号の複数の信号パラメータを比較するための例も提唱され得る。当該クロック信号を一義的に規定する当該信号パラメータは、例えば、一方では周期を示し、他方ではデューティー比（高レベルの期間と周期とから成る除数）を示す周期や高レベルの期間である。比較すべき当該クロック信号に関しては、このことは、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫが周期ＴＭと高レベルの期間ＴＭＨとによって規定されていて、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫが周期ＴＴと高レベルの期間ＴＴＨとによって規定されていることを意味する。
【００３４】
当該図示された例では、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの周期ＴＴが、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの周期ＴＭよりも長く、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの周期ＴＭと高レベルの期間ＴＭＨとの和よりも短いように、当該テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの周期ＴＴは選択されている。このことは、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫに対するテストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの位置にしたがって、このテストクロック信号の１つの周期内に、この測定クロック信号の少なくとも１つの、最高で２つの立ち上がり（又は立ち下がり）信号エッジが発生し得ることを意味する。同様に、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの１つの周期ＴＴ内の測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫの信号エッジ（立ち上がり信号エッジ及び立ち下がり信号エッジ）の総数は、少なくとも２つで最高で３つでなければならないことが言える。
【００３５】
これらの条件のうちの１つ又は複数の条件の検証は、これらのクロック信号の比が互いに適格であるか否かを確認するための比較基準として使用され得る。したがって、当該比が適格である場合は、これらのクロック信号の信号エラーが存在しないことから、十分な信頼性が裏付けられ得る。
【００３６】
総じて言えば、これらのクロック信号の複数の信号パラメータを比較は、比較すべき複数のクロック信号のうちの１つのクロック信号（図示された場合では、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫ）の信号特性（周期、高レベルの期間、低レベルの期間、複数の周期の期間）によって規定されている所定の１つの時間間隔内に、それぞれの別のクロック信号（図示された場合では、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫ）の状態の入れ替わりの回数（立ち上がり及び／又は立ち下がり信号エッジの数）が、所定の範囲内に存在するか否かを検証することに基づく。
【００３７】
これを実現可能にするため、エッジトリガのカウンタが、第１比較装置４３０内に設けられている。当該カウンタは、時間間隔の開始時にリセットされ、立ち上がり信号エッジ及び／又は立ち下がり信号エッジが、この時間間隔内に計数され、このカウンタの内容が、この時間間隔の終了後に予測範囲と比較される。その比較結果が、この予測範囲外にある場合は、このことが、エラーとしてエラーメモリ４４０内に記憶され得る。
【００３８】
好ましくは、少なくとも１つの信号エッジが、時間間隔ごとに選択されるように、当該結果範囲が選択されている。さらに、当該カウンタがリセットされているか否かが、当該時間間隔の開始時に検査されるならば、こうして、当該カウンタの機能が、時間間隔ごとに検証され得る。
【００３９】
クロック監視装置４１０の機能を検査するための拡張された可能性は、複数のクロック発生器のうちの１つのクロック発生器（図２では、これは、第２クロック発生器４２０である）の周期が、テスト信号ＴＥＳＴによって変更可能であるように、すなわちエラーが幾つかの信号周期内にアクティブなテスト信号ＴＥＳＴで引き起こされるように、このクロック発生器を構成することである。このことは、回路技術的に非常に簡単に達成され得る。この場合、当該周期が、（クロック周波数を半分又は２倍にすることにしたがって）２倍又は半分にされる。テスト信号ＴＥＳＴは、インタフェース装置２５０を介して第２クロック発生器４２０に供給され得る。その結果、機能検査が、例えばデータ伝送路２６０を通じてインタフェース装置２５０に伝送される対応する命令によって、後続電子機器２８０から初期化され得る。
【００４０】
図３Ｂの信号チャートは、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの周期ＴＴがアクティブなテスト信号ＴＥＳＴで半分になる場合を示す。その結果、平均してテストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの第２信号周期ごとに、エラーが、第１比較装置４３０内で認識される。
【００４１】
当該アクティブなテスト信号ＴＥＳＴによって引き起こされたエラーが、状態情報ＳＴＡＴとしてエラーメモリ４４０内に記憶され、このエラーメモリ４４０から後続電子機器２８０に伝送され得る。
【００４２】
（オプションの）第２比較装置４５０が、クロック監視装置４１０内に設けられている場合、クロック信号Ｖ＿ＣＬＫ，Ｔ＿ＣＬＫが、第１比較装置４３０とは反対に第２比較装置４５０に割り当てられ得る。すなわち、比較用の時間間隔が、導き出されたクロック信号Ｖ＿ＣＬＫによって生成され、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの状態の入れ替わりの正しい回数の発生が、時間間隔ごとに検査される。当該導き出されたクロック信号は、周期ＴＶと高レベルの期間ＴＶＨとによって規定されている。したがって、図３Ａの図示された例において、導き出されたクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの周期ＴＶが、時間間隔として採用される場合、エラーのない動作中は、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの少なくとも１回又は最大で２回の状態の入れ替わりだけが、時間間隔ごとに発生し得る。同様に、比較結果が、情報ＳＴＡＴとしてエラーメモリ４４０内に記憶され得る。
【００４３】
図３Ｂに示されているように、テスト信号ＴＥＳＴがアクティブである場合に、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの周期ＴＴが半分になることによって、第２比較装置４５０内でも、エラーが、短期間後に既に引き起こされる。その結果、両比較装置４３０，４５０が同時に検査され得る。
【００４４】
測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫの周期ＴＭも、本発明の範囲内で調整可能である。したがって、マルチターンロータリエンコーダ内の（図示されなかった）上位に配置された制御装置が、調整信号ＣＴＲＬによって、例えば回転数に依存して、軸の高い回転数の場合よりも低い回転数の場合に頻繁に測定されないように周期ＴＭを変更できる。この場合、調整信号ＣＴＲＬは、クロック監視装置４１０にも供給され得る。その結果、テストクロック信号Ｔ＿ＣＬＫの周期ＴＴの同様な変更が、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫの周期ＴＭを変更することによって可能であるか、又は、クロック信号Ｍ＿ＣＬＫ，Ｔ＿ＣＬＫ，Ｖ＿ＣＬＫの比較が、比較装置４３０，４５０内の比較基準（１つの時間間隔内の状態変化の回数）を適合することによってさらに可能である。
【００４５】
図４は、本発明のマルチターンロータリエンコーダのブロック図である。このブロック図は、例えば独国特許出願公開第１０２００８０１５８３７号明細書に記載されているように、電磁誘導式の走査原理に基づく。当該事項は、この明細書に明記されている。図１及び２に関連して既に説明した構成要素には、同じ符号が付記されている。
【００４６】
当該マルチターンロータリエンコーダは、２つの目盛トラック２０，３０付きの目盛キャリア１０を有する。この場合、目盛キャリア１０及び目盛トラック２０，３０は、専ら抽象的に簡略化して示されている。実際の構成では、目盛キャリア１０は、例えば、角度位置／回転数が測定されるべき軸に回転しないように結合されているコード板として構成され得る。目盛トラック２０，３０は、当該コード板の回転中心点の周りに異なる半径で同心円状に配置されている導電性の複数の領域と非導電性の複数の領域とから構成され得る。
【００４７】
この例では、測定すべき角度位置、すなわち目盛トラック２０，３０の走査時に発生するアナログ走査信号が、アナログ式にコード化されている。入力軸の角度位置が、当該アナログ走査信号の振幅及び／又は位相位置から測定され得る。しかし、この代わりに、これらの目盛トラックが、マルチトラックのデジタルコード、例えばグレイコード又はシングルトラックのチェーンコード、いわゆる「擬似ランダムコード」（ＰＲＣ）を有することによって、当該角度位置は、デジタル式にコード化されてもよい。デジタル式のコード化は、例えば光電式の走査原理の場合に有益に使用される。
【００４８】
１つの第１走査装置４０が、第１位置信号ＰＳ１を生成するために設けられている。この第１走査装置４０は、１つの励磁コイル６０に結合して電磁場を生成する１つの励磁装置５０を有する。この電磁場の強さが、目盛トラック２０，３０によって影響される。二対の受信コイル７０，８０が、当該電磁場を検出するために設けられている。それぞれの対の受信コイル７０，８０が、互いに位相シフトされている位置信号を生成する。当該位置信号は、回転方向に依存する位置検出を可能にする。第１受信コイル対７０は、第１目盛トラック２０を走査するために使用され、第２受信コイル対８０は、第２目盛トラック３０を走査するために使用される。電圧が、動作中に受信コイル７０，８０に誘導される。当該電圧の振幅が、コード板又は測定すべき軸の角度位置に依存する。当該誘導された電圧が、第１信号処理装置９０に供給されている。当該誘導された電圧が、第１位置信号ＰＳ１として一方では第１シングルターン評価装置１１０に出力され、他方では第１マルチターン評価装置１２０に出力される前に、当該誘導された電圧は、この第１信号処理装置９０内で例えばフィルタリングされ増幅される。
【００４９】
第１シングルターン評価装置１１０は、第１位置信号ＰＳ１を、測定すべき軸の角度位置を示す１つの第１シングルターンコード語ＳＣ１に処理する。
【００５０】
これに対して、第１マルチターン評価装置１２０は、第１位置信号ＰＳ１を、測定すべき軸によって進行された回転数を示す１つの第１マルチターンコード語ＭＣ１に処理する。このため、第１マルチターン評価装置１２０は、例えば、第１位置信号ＰＳ１の適切なイベントを計数するカウンタを有してもよい。
【００５１】
当該測定の零点が、手動で又は例えば終了スイッチ等を設けることによって設定され得る。当該回転数が開始するこの零点を設定するためには、機械を実際に動作させる前に、いわゆる試運転を実行することが多くの場合に必要である。
【００５２】
最終的に、第１シングルターンコード語ＳＣ１と第１マルチターンコード語ＭＣ１とは、１つの第１コードポート装置１３０に供給されている。この第１コードポート装置１３０は、当該両値から共通の１つの第１位置値ＰＯＳ１を生成する。この第１位置値ＰＯＳ１は、実際の角度位置と進行された回転数との双方を含む。
【００５３】
第１シングルターン評価装置１１０と第１マルチターン評価装置１２０と第１コードポート装置１３０とは、１つの処理装置１００の一部である。
【００５４】
冗長な第２位置値ＰＯＳ２を生成するため、励磁コイル６０を有する励磁装置５０を除いて、上記の全ての構成要素が、同様に２つずつ存在する。
【００５５】
したがって、１つの第２走査装置１４０が、第２位置信号ＰＳ２を生成するために設けられている。同様に、電磁場を一緒に生成する励磁装置５０と励磁コイル６０とが、この第２走査装置１４０に割り当てられている。二対の第２受信コイル１７０，１８０が、目盛トラック２０，３０によって変調された電磁場を検出するために設けられている。この場合、それぞれの対の受信コイル１７０，１８０が、互いに位相シフトされている位置信号を生成する。当該位置信号は、回転方向に依存する位置検出を可能にする。この場合、第１受信コイル対１７０は、第１目盛トラック２０を走査するために使用され、第２受信コイル対１８０は、第２目盛トラック３０を走査するために使用される。１つの第２信号処理装置１９０が、当該誘導された電圧を第２位置信号ＰＳ２に処理する。
【００５６】
したがって、第１走査装置４０と共有する励磁装置５０と励磁コイル６０とに加えて、第２走査装置１４０は、第２受信コイル１７０，１８０と第２信号処理装置１９０とを有する。
【００５７】
第２位置信号ＰＳ２が、１つの第２シングルターンコード語ＳＣ２を生成するために１つの第２シングルターン評価装置２００に供給されていて、１つの第２マルチターンコード語ＭＣ２を生成するために１つの第２マルチターン評価装置２１０に供給されている。最終的に、１つの第２コードポート装置２２０が、この第２シングルターンコード語ＳＣ２とこの第２マルチターンコード語ＭＣ２とから第２位置値ＰＯＳ２を生成する。
【００５８】
同様に、第２シングルターン評価装置２００と第２マルチターン評価装置２１０と第２コードポート装置２２０とは、処理装置１００の一部である。
【００５９】
１つのインタフェース装置２５０が、（図示されなかった）１つの後続電子機器２８０と交信するために設けられている。このインタフェース装置２５０は、データ伝送路２６０を通じてこの後続電子機器２８０からデータを受信するか、又は（受信した命令の結果として）後続電子機器２８０にデータを送信する。
【００６０】
この例では、位置値ＰＯＳ１，ＰＯＳ２が、インタフェース装置２５０に供給されていて、例えば位置要求命令の結果として後続電子機器２８０に伝送され得る。代わりに、マルチターンコード語ＭＣ１，ＭＣ２とシングルターンコード語ＳＣ１，ＳＣ２とが、後続電子機器２８０に対して別々に伝送するためにインタフェース装置２５０に直接に供給されてもよい。この場合には、コードポート装置１３，２２０が、場合によっては省略され得る。
【００６１】
通常動作では、エネルギーが、１つの主電源３００からマルチターンロータリエンコーダの全ての構成要素に供給される。
【００６２】
主電源３００の故障時にマルチターンコード語ＭＣ１，ＭＣ２を引き続き記憶し、進行された回転を計数できるようにするため、エネルギーが、バッテリ３２０からバッテリ支援領域３３０内のこのために必要な構成要素に供給される。主電源３００の出力電圧の最小値を下回る／超える場合、主電源３００によって供給する通常動作からバッテリ３２０によってバッテリ支援領域３３０に供給するバッテリ動作への切り替えが、好ましくは自動的に実行される。
【００６３】
当該バッテリ動作は、同時にパルス動作でもある。このパルス動作では、位置測定（マルチターンコード語ＭＣ１，ＭＣ２の算定）が、専ら断続的に所定の時間間隔で実行される。同様に、当該時間間隔は、第１クロック発生器４００から生成される測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫによって決定される。測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫ及び／又は当該測定クロック信号から導き出されたクロック信号Ｖ＿ＣＬＫを監視するため、クロック監視装置４１０が、バッテリ支援領域３３０内に配置されている。
【００６４】
この例では、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫが、励磁装置５０とクロック監視装置４１０とに供給されている。しかし、留意すべきは、バッテリ駆動される別の構成要素が、機能上必要であれば、測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫは、当該別の構成要素にさらに供給されてもよい。
【００６５】
インタフェース装置２５０は、バッテリ支援領域３３０の外側に配置されている。このことは、パルス動作中は、後続電子機器２８０との交信が不可能であることを意味する。しかし、通常動作中の主電源の遮断は、マルチターンロータリエンコーダが作動される機械（例えば、工作機械）が同様に停止されることを意味するので、この機能は省略され得る。このため、当該パルス動作中の電力消費が削減され得、バッテリ３２０の寿命が延長され得る。
【００６６】
この実施の形態では、導き出されたクロック信号Ｖ＿ＣＬＫは、以下の構成要素内で生成され得る。
−測定クロック信号Ｍ＿ＣＬＫによって誘導される電流が実際に流れる励磁装置５０内、
−受信コイル７０，８０，１７０，１８０に誘導される電圧を位置信号ＰＳ１，ＰＳ２に処理する場合の信号処理装置９０，１９０内、又は
−位置信号ＰＳ１，ＰＳ２をマルチターンコード語ＭＣ１，ＭＣ２に処理するときのマルチターン評価装置１２０，２１０内。
【００６７】
特にこの実施の形態では、一方では、主電源３００の再投入の直後に、監視クロック信号がバッテリ動作中にエラーなしに処理されたか否かを検査するために、状態情報ＳＴＡＴをエラーメモリ４４０から後続電子機器２８０に伝送し、他方では、テスト信号ＴＥＳＴをアクティブに入力し、クロック監視装置４１０がエラーなしに動作しているか否かを検査することが有益である。
【００６８】
当然に、本発明は、記載されている実施の形態に限定されない。むしろ、当業者は、特許請求の範囲内で別の実施の形態を構成することが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０    目盛キャリア
２０    目盛トラック
３０    目盛トラック
４０    走査装置
５０    励磁装置
６０    励磁コイル
７０    第１受信コイル
８０    第２受信コイル
９０    第１信号処理装置
１００  処理装置
１１０  第１シングルターン評価装置
１２０  第１マルチターン評価装置
１３０  第１コードポート装置
１４０  第２走査装置
１７０  第２受信コイル
１８０  第２受信コイル
１９０  第２信号処理装置
２００  第２シングルターン評価装置
２１０  第２マルチターン評価装置
２２０  第２コードポート装置
２５０  インタフェース装置
２６０  データ伝送路
２８０  後続電子機器
３００  主電源
３２０  バッテリ
３３０  バッテリ支援領域
４００  第１クロック発生器
４１０  クロック監視装置
４２０  第２クロック発生器
４３０  第１比較装置
４４０  エラーメモリ
４５０  第２比較装置
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
2019078750.tif 000007
【外国語明細書】
2019078750000001.pdf