(57)【要約】  発信器に由来する変化する入力信号から少なくとも１つの出力信号を求めるための２チャンネル方法では、２つの互いに独立なチャンネルが形成されている。入力信号が交替でこれらのチャンネルに供給され、マルチプレクサ（２０）がチャンネル間の切換のために用いられる。一方のチャンネルにおけるマイクロプロセッサ（１６−１）がテスト入力信号を用意し、テスト入力信号は、変化する入力信号を現在受け取っていないチャンネルに供給される。これに応じてこのチャンネルは出力信号を出力し、その出力信号は、このチャンネルが正しく動作するかどうかを検査するために予測値と比較される。同時に他方のチャンネルが出力信号形成のために用いられる。その後にマルチプレクサ（２０）によって制御信号（２２）に基づいて切換が行なわれる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変化する入力信号（Ａ，Ｂ）から常に少なくとも１つの出力信号を求めるための方法であって、１つのチップ上の要素（１２，１４，１６）からなる２つの互いに独立のチャンネルに入力信号（Ａ，Ｂ）が供給され、これらの要素において各チャンネルにて出力信号（Ｄ）の発生のための同様の入力信号処理が行なわれる方法において、
交替で同時に、その都度一方のチャンネルでは、入力信号（Ａ，Ｂ）の供給および出力信号（Ｄ）の取り出しが行なわれ、その都度他方のチャンネルでは、出力信号の予想値が既知であるテスト入力信号（ＴＡ，ＴＢ）が供給され、一方のチャンネルが出力信号（Ｄ）の作成のために用いられている間に、その都度他方のチャンネルが正しく動作するかどうかを検査するために、そこでテスト入力信号から求められた出力信号（ＴＤ）が予想値と比較されることを特徴とする方法。
【請求項２】
入力信号が、機械の要素に属する磁気的または光学的な発信器システムからの信号であり、少なくとも１つの出力信号が機械の要素の位置実際値を表すことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
入力信号が正弦値および余弦値を含み、信号処理が曲線の零通過の計数および両入力信号相互の比に対するアークタンゼントの算定を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
出力信号が許容誤差範囲内で予想値と一致しない場合に、エラー信号または停止信号が出力されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
入力信号がセンサのアナログ信号であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
・変化する入力信号（Ａ，Ｂ）から少なくとも１つの出力信号（Ｄ）を発生するための第１のチャンネルと、
・第１のチャンネルと交替で使用される、同様に変化する入力信号（Ａ，Ｂ）から少なくとも１つの出力信号（Ｄ）を発生するための第２のチャンネルと、
・チャンネル間の切換のためのマルチプレクサ（２０）と、
・テスト入力信号（ＴＡ，ＴＢ）を用意するための装置と、
・その都度現在、出力信号発生のために使用されていないチャンネルにテスト入力信号を交替的に供給するためのマルチプレクサ（２０）への装置のデータ接続手段と
を備えた集積回路。
【請求項７】
各チャンネルが、アナログディジタル変換器（１２）を含み、かつディジタル評価回路（１４）および／またはマイクロプロセッサ（１６−１，１６−２）を含むことを特徴とする請求項６記載の集積回路。
【請求項８】
データ接続手段はディジタルアナログ変換器（２４）であることを特徴とする請求項７記載の集積回路。
【請求項９】
テスト入力信号（ＴＡ，ＴＢ）を形成するための装置が一方のチャンネルにおけるマイクロプロセッサ（１６−１）であることを特徴とする請求項６乃至８の１つに記載の集積回路。
【請求項１０】
マイクロプロセッサ（１６−１）がマルチプレクサを切換信号（２２）により制御することを特徴とする請求項７記載の集積回路。
【請求項１１】
入力信号（Ａ，Ｂ）が第２のチャンネルに逆の極性で供給されることを特徴とする請求項６乃至１０の１つに記載の集積回路。
【請求項１２】
発信器システムに後続接続されている請求項５乃至１０の１つに記載の集積回路のために入力信号として用いられる２つの信号を出力する機械の要素における磁気的または光学的な発信器システムにおいて、チップの出力信号が要素のための位置制御装置によって実際値信号として使用されることを特徴とする発信器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械のモータに取付け可能である光学的または磁気的な発信器システムが出力するような信号の評価に関する。特に、本発明は請求項１の上位概念による方法に関する。
【０００２】
本発明は発信器システムの信号評価のための集積回路ならびに集積回路と一緒にされたこのような発信器システムにも関する。
【０００３】
本発明は、「例えば工作機械のための駆動および制御技術における信頼性」の分野に属する。工作機械においてはモータが、とりわけ工具の位置および速度もしくは回転速度の変化のために用いられる。この位置および速度を検出するために、光学的または磁気的な発信器システムがモータに直接に取り付けられている。例えば、光学的な発信器システムは、モータと一緒に回転するスリット付き円板を介して光を２つのフォトトランジスタに送るフォトダイオードを含む。フォトトランジスタの信号は、発信器システムの出力信号であり、とりわけ正弦波状および余弦波状である。これらの信号は、工具のための少なくとも１つの位置実際値が得られるように評価されなければならない。更に、位置および走査時間から工具の回転数または速度も決定可能であるべきである。位置目標値は、加工すべき工作物のジオメトリによって予め与えられている。位置制御装置は位置目標値の調整のために位置実際値を使用する。
【０００４】
位置実際値の発生のために正弦曲線および余弦曲線が電子装置により補間される。アナログディジタル変換器がアナログ信号をディジタル信号に変換し、現在何番目の正弦曲線余弦曲線が発信器システムから出力されるかを確認するために、正弦曲線もしくは余弦曲線の零通過の数が求められる。角度の精密検出のために正弦が余弦によって割算され、この値からアークタンゼントが求められる。スリット付きガラス円板は、例えば２０４８個のスリットを有するので、モータ１回転当たりに２０４８個の正弦曲線もしくは余弦曲線が得られる。アークタンゼントがもう一度、例えば２０４８個の個別ステップに分解可能である。したがって、モータ１回転当たりに約４００万個の可能な情報が得られる。
【０００５】
しかしながら、上述の電子装置は非常に妨害を受けやすい。妨害の受けやすさを考慮するために、従来技術では２チャンネルにて処理される。発信器からの信号は、互いに独立に、２つの同様のチャンネルにおいて処理される。一方のチャンネルによって求められた位置実際値が、他方のチャンネルにおいて求められた位置実際値と比較される。位置実際値が規定の許容誤差範囲内にて一致した場合には、両チャンネルの一方の実際値が出力信号として使用される。両チャンネルの位置実際値が互いに一致しない場合にはエラー通知が行なわれる。位置制御装置はもはや信頼性をもって機能することができないために、機械全体が停止される。
【０００６】
技術検査協会もしくは同業者保険組合の要求は、シリコンチッブ上の電子エレメントによって提供されている両チャンネルが同一のチップ上に配置されていないこと、または少なくともシリコン溝によって互いに分離されていることである。この理由は、さもなければ、チャンネル１およびチャンネル２において、チャンネル相互の比較によっては発見できない同じ種類のエラーが発生し得るからである。
【０００７】
２つの異なるチップによる提供は、高いコストおよび高いスペース要求をもたらす。多数のハウジングが用意されなければならない。シリコン溝による解決策は、確かに可能な解決策ではあるが、しかし経済的ではない。なぜならば、溝幅が周囲温度範囲に応じて、相応の幅に実施されていなければならないからである。チャンネルにおける欠陥によってひき起こされた温度上昇が、他のチャンネルにおける許容できない温度上昇をもたらしてはならない。それゆえ、高い許容周辺温度を有する用途の場合には、溝のシリコン面積割合が不経済なほどに大きくなる。
【０００８】
本発明の課題は、発信器信号をシリコンチップ上で処理することができると同時に両チャンネルの監視の信頼性を保証することができるような完全な解決策を提供することにある。
【０００９】
この課題は、請求項１による方法および請求項５による集積回路ならびにこのような集積回路を有する発信器システムによって解決される。
【００１０】
本発明は、確かに２つの異なるチャンネルが存在しなければならないが、しかしあらゆる場合において唯一の出力信号しか必要でないという認識に基づく。それゆえ、その都度一方のチャンネルにおいて出力信号の作成が行なわれ、他方のチャンネルではこれが正しく動作するかどうかが検査される。これが切換動作（マルチプレクサ）にて交互に行なわれることによって、チャンネルの一方におけるエラー検出時に高い速度が維持される。
【００１１】
このために、その都度一方のチャンネルで入力信号の供給および出力信号の取り出しが行なわれ、その都度他方のチャンネルに、出力信号の予想値が既知であるテスト入力信号が供給される。同時に一方のチャンネルが出力信号形成のために用いられている間に、その都度他方のチャンネルが正しく動作するかどうかを検査するために、これらのテスト入力信号から通常の経路を介して出力信号が求められて予想値と比較される。
【００１２】
集積回路はこのために次の構成を備えている。
変化する入力信号から少なくとも１つの出力信号を発生するための第１のチャンネルと、
第１のチャンネルと交替で使用される、同様に変化する入力信号から少なくとも１つの出力信号を発生するための第２のチャンネルと、
チャンネル間の切換のための切換器（マルチプレクサ）と、
テスト入力信号形成のための装置と、
その都度現在、出力信号発生のために使用されていないチャンネルにテスト入力信号を交替的に供給するための切換器への装置のデータ接続手段。
【００１３】
入力信号は一般にアナログ信号であることから、各チャンネルは、アナログディジタル変換器を含み、かつディジタル評価回路および／またはディジタル信号評価のためのマイクロプロセッサを含むことが好ましい。一方のチャンネルにおけるマイクロプロセッサがテスト入力信号を用意し、テスト入力信号がデータ接続手段におけるディジタルアナログ変換器を介してアナログのテスト入力信号に変換されることが好ましい。
【００１４】
切換器はマイクロプロセッサによって切換信号にて制御されるとよい。
【００１５】
有利な実施形態では、入力信号が第２のチャンネルに逆の極性で供給される。したがって、正弦信号および余弦信号は、それらの役割が交換される。それに応じて信号処理は交換された信号入力に合わせられなければならず、テスト信号も相応に切り換えられなければならない
【００１６】
以下において図面を参照しながら本発明の有利な実施形態を説明する。図１は従来技術による発信器信号処理のためのシステム構成を示し、図２は本発明による発信器信号処理のためのシステム構成を示す。
【００１７】
光学的または磁気的な発信器で有り得る発信器１０は、２つの異なるチップ上の２つのチャンネルのための入力信号として正弦信号Ａおよび余弦信号Ｂを出力する。各チップにおいてアナログディジタル変換器１２がアナログ信号をディジタル信号に変換する。ディジタル部分１４において、そして後続のマイクロコンピュータ１６において、信号の他の評価が行なわれる。この場合に正弦の零通過の数は、発信器システムが観察するモータ回転の尺度を代表していて、精密測定のために、アークタンゼントが信号Ａと信号Ｂとの比から算定されることによって、入力信号の正確な角度が検出される。両マイクロコンピュータ１６は、その都度工具または加工物の位置を表す信号Ｄ１およびＤ２を出力する。両信号Ｄ１およびＤ２は接続線１８を介して互いに比較され、とりわけ比較は両マイクロコンピュータ１６において行なうことができる。値Ｄ１およびＤ２が互いに離れすぎている場合には、代わりにエラーおよび停止信号が出力され、それに基づいてモータが停止される。両チャンネル１および２は、図示のように、異なるチップ上に配置されている。この場合に、２チャンネルの実施形態は非常に高価でしかもあまり有効でないが、信頼性の理由から必要である。図２に示されている本発明は、今や共通なチップ上におけるチャンネル構成を可能にする。ここでも、アナログディジタル変換器１２、ディジタル部分１４およびマイクロコンピュータ１６が設けられている。しかしながら、アナログディジタル変換器１２にはマルチプレクサ（切換器）２０が前置されている。マルチプレクサは発信器から信号ＡおよびＢを受信する。この場合に、チャンネル２に関しては、交差接続が行なわれていて、すなわちＡおよびＢについての信号入力交換が行なわれていて、これは付属のマイクロコンピュータの側で考慮すべきである。
【００１８】
マイクロコンピュータの一方、ここでの例ではマイクロコンピュータ１６−１が強調された意味（マスタ）を有する。したがって、他のマイクロコンピュータ１６−２は下位に置かれた意味（スレーブ）にとどまる。コンピュータ１６−１は、受信したデータに依存して、一方では切換信号２２をマルチプレクサ２０に送り、他方ではテスト入力信号ＴＡおよびＴＢをディジタルアナログ変換器２４を介してマルチプレクサに送る。図示の例では入力信号ＡおよびＢがチャンネル１に印加されている。チャンネル１は出力信号Ｄを発生する。出力信号Ｄは位置制御および回転数制御のために使用される。同時にチャンネル２のテストが行なわれる。
【００１９】
チャンネル２はテスト信号ＴＡおよびＴＢを供給され、これらの信号は、チャンネル２において、普通の信号ＡおよびＢであるものとして評価される。マイクロコンピュータ１６−２はテスト出力信号ＴＤを出力し、このテスト出力信号はデータ線２６を介してマイクロコンピュータ１６−１に伝送される。マイクロコンピュータ１６−１はテスト出力信号ＴＤがテスト入力信号ＴＡおよびＴＢに対する予想値と一致するかどうか比較する。これがそうであるならば（場合によっては規定された許容範囲内において）、マイクロコンピュータ１６−１は切換信号２２を出力する。チャンネル１の入力端は切り離され、その代わりにマルチプレクサ２０がチャンネル２に切り換えられ、チャンネル２は今や本物の信号ＢおよびＡを受信する。それにともないマイクロコンピュータ１６−２からの出力信号が位置制御のために用いられ、これに対して今や同時にチャンネル１の入力端にテスト信号ＴＡおよびＴＢが供給される。この場合にも生じる最終信号がテスト信号ＴＡおよびＴＢの予想値と一致しているかどうかが比較される。
【００２０】
テスト信号ＴＡおよびＴＢはその都度の実際の信号ＡおよびＢに合わせられるとよく、マイクロコンピュータがこれらのテスト信号を式に基づいて算定するか、またはテスト信号および予想値のためのテーブルから取り出すとよい。
【００２１】
したがって、本発明では、常に一方のチャンネルが出力信号発生のために使用され、同時に他方のチャンネルがその後でなおも正しく動作するかどうか検査される。それによって、両チャンネル間でかなり速やかに（例えば秒のリズムで）交替させられることによって、例えば２・３時間の運転動作時間後において突然発生したエラーを比較的迅速に認識することができる。チャンネルが互いに独立に交替で動作させられるため、これらのチャンネルは共通なチップ上に作りつけることができる。これに対して技術検査協会ももはや非難しないであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来技術による発信器信号処理のためのシステム構成を示すブロック図
【図２】本発明による発信器信号処理のためのシステム構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００２３】
１０        発信器
１２        アナログディジタル変換器
１４        ディジタル部分
１６−１    マイクロコンピュータ
１６−２    マイクロコンピュータ
２０        マルチプレクサ
２２        切換信号
２４        ディジタルアナログ変換器
２６        データ線
Ａ          正弦信号
Ｂ          余弦信号
Ｄ          出力信号
ＴＡ        テスト入力信号
ＴＢ        テスト入力信号
ＴＤ        テスト出力信号
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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