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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Encoder zur Feststellung der Position eines Objekts sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines Kalibrierungswerts und ein System zum Erzeugen eines Kalibrierungswerts, um den Feststellungswert des betreffenden Encoders zu kalibrieren.
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[Hintergrundtechnologie]
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Als Encoder sind bereits ein Drehwertgeber zum Feststellen der Rotationsgeschwindigkeit und der Rotationswinkelposition eines Motors, ein Lineargeber zum Feststellen der Bewegungsposition eines Objekts bei einer linearen Bewegungsachse usw. bekannt.
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Diese Encoder bestehen im Allgemeinen aus einer Skala, in der ein einer Gradeinteilung entsprechendes zu messendes Muster gebildet ist, einem Feststellungssensor, der das in dieser Skala gebildete Feststellungsmuster feststellt und ein dem festgestellten Feststellungsmuster entsprechendes Feststellungssignal ausgibt, sowie einem Positionsberechnungsgerät, das aufgrund des von dem Feststellungssensor ausgegebenen Feststellungssignals die relative Positionsbeziehung zwischen der Skala und dem Feststellungssensor berechnet, wobei die Skala und der Feststellungssensor relativ bewegbar vorgesehen werden.
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Dann sind herkömmlich, z. B. als Drehwertgeber ein solcher vom Separatortyp, in 4 dargestellt, und ein solcher vom Baugruppentyp, in 5 dargestellt, bekannt.
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Ein in 4 als Beispiel angeführter Drehwertgeber 100 besteht aus einer ringförmigen Skala 101, die an einem geeigneten Rotationskörper befestigt ist, und einem Feststellungskopf 102, der derart fixiert wird, dass er der Außenumfangsfläche der Skala 101 gegenüberliegt. Die Skala 101 weist als Feststellungsmuster auf der Außenumfangsfläche eine parallel zur Mittelachse und außerdem in einem bestimmten Abstand gebildete Gradeinteilung auf.
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Ferner sind in dem Feststellungskopf 102 ein Feststellungssensor und ein Positionsberechnungsgerät eingebaut. Der Feststellungssensor stellt anhand von Änderungen (eine Sinuskurve beschreibenden Änderungen) eines Magnetfeldes, das durch die Rotation der Skala 102 entsteht, die relative Rotationswinkelposition der Skala 102 fest, das Positionsberechnungsgerät berechnet aufgrund der durch den Feststellungssensor festgestellten relativen Rotationswinkelposition die aktuelle Rotationswinkelposition der Skala 102 von einer bestimmten, zum Ausgangspunkt werdenden Winkelposition (Rotationsausgangspunkt), und gibt ein mit der berechneten Winkelposition in Beziehung stehendes Signal nach außen aus.
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Der Drehwertgeber 100 mit diesem Aufbau, der dadurch, dass die Skala und der Feststellungskopf getrennt sind und keine Einteiligkeit vorliegt, auf Rotationsvorrichtungen mit von einem Benutzer eingestellten vielfältigen Strukturen anwendbar ist, wird herkömmlich, wie z. B. in der JP Veröffentlichung Nr. 2011-38776 A offenbart, zur Feststellung des Rotationswinkels eines Tisches verwendet. Bei dem in der JP Veröffentlichung Nr. 2011-38776 A offenbarten Drehwertgeber wird ein einer Skala entsprechender Rotor, an einem Tisch befestigt und ein Sensor, der dem Feststellungskopf entspricht, wird der Außenumfangsfläche des Rotors gegenüberliegend angemessen fixiert.
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Andererseits ist ein in 5 dargestellter Baugruppentyp-Drehwertgeber 110 derart aufgebaut, dass die gleiche ringförmige Skala und der gleiche Feststellungskopf wie bei dem vorstehend beschriebenen Separatortyp-Drehwertgeber 100 in einem bestimmten Gehäuse 111 untergebracht sind. Die ringförmige Skala wird in dem Gehäuse frei drehbar gehalten, während der Feststellungskopf in dem Gehäuse 111 der Außenumfangsfläche der ringförmigen Skala gegenüberstehend fixiert wird. Dann wird auch bei dem Drehwertgeber 110 anhand von Änderungen eines Magnetfeldes, das durch die Rotation der Skala entsteht, die relative Rotationswinkelposition der Skala durch den Feststellungssensor festgestellt, aufgrund der durch den Feststellungssensor festgestellten relativen Rotationswinkelposition die aktuelle Rotationswinkelposition der Skala von einer bestimmten, zum Ausgangspunkt werdenden Winkelposition (Rotationsausgangspunkt) durch das Positionsberechnungsgerät berechnet, und ein mit der berechneten Winkelposition in Beziehung stehendes Signal (Daten) nach außen ausgegeben.
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Der derart aufgebaute Baugruppentyp-Drehwertgeber 110 wird z. B. bei einer Vorrichtung wie einem Motor, bei dem ein Rotationskörper als Messobjekt in einem Gehäuse untergebracht wird und die Rotationswelle des Rotationskörpers aus dem Gehäuse herausgeführt ist, zur Feststellung der Rotationswinkelposition und der Rotationsgeschwindigkeit des betreffenden Rotationskörpers verwendet, wobei die Skala in einem mit der Rotationswelle verbundenen Zustand an dem Gehäuse befestigt und verwendet wird.
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[Dokumente des Standes der Technik]
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[Patentdokumente]
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[Patentdokument 1] JP Veröffentlichung Nr. 2011-38776 A
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[Überblick über die Erfindung]
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[Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe]
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Bei dem Baugruppentyp-Drehwertgeber 110 wird im Allgemeinen zum Erzielen einer hohen Feststellungspräzision die Positionsbeziehung zwischen der Skala und dem Feststellungskopf mit einer ausgesprochen hohen Präzision eingestellt. Infolgedessen ist der Baugruppentyp-Drehwertgeber 110 im Allgemeinen kostspielig.
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Andererseits ist der Separatortyp-Drehwertgeber 100 vergleichsweise preisgünstig, da vorab keine Einstellung erforderlich ist, er hat jedoch den Nachteil, dass viel Zeit für Einstellungsarbeiten erforderlich ist, da auf der Seite des Benutzers die Befestigungspräzision bei der Befestigung einer Skala 101 an dem Rotationskörper und die Positionsanpassung zwischen der Skala 101 und einem Feststellungskopf 102 mit einer hohen Präzision eingestellt werden muss.
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Ferner ist es schwierig, bei dem Separatortyp-Drehwertgeber 100 eine im Vergleich zu dem Baugruppentyp-Drehwertgeber hohe Feststellungspräzision zu realisieren, sodass die festgestellten Rotationswinkelpositionsdaten kalibriert werden müssen, wobei sich das Problem ergab, dass zum Erzielen dieses Kalibrierungswerts herkömmlich eine Messung mittels eines Autokollimators und eines Polygonspiegels erforderlich ist und diese Messung viel Zeit in Anspruch nimmt. Selbst bei einem hohen Zeitaufwand für die Kalibrierung, gibt es nur wenige messbare Punkte (Winkelpositionen), sodass keine andere Möglichkeit besteht, als den Kalibrierungswert mittels Interpolation bezüglich des Winkels zwischen diesen Messpunkten zu erzeugen und daher nur eine ausgesprochen grobe Kalibrierung realisiert werden kann, sodass auch in diesem Sinne keine hohe Feststellungspräzision realisiert werden konnte.
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Infolgedessen ist es von Vorteil, einen preiswerten Separatortyp-Drehwertgebers zu verwenden, diesen Drehwertgeber mit einer verwendbaren Präzision zu befestigen und die mittels des Positionsberechnungsgeräts berechneten Rotationswinkelpositionsdaten mit hoher Präzision zu kalibrieren, sodass unter Verwendung eines preiswerten Drehwertgebers hochpräzise Rotationswinkelpositionsdaten erzielt werden können.
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Ferner kann auch, wenn ein hinsichtlich der Befestigungspräzision der Skala und des Feststellungskopfes vergleichsweise nachlässiger preiswerter Baugruppentyp-Drehwertgeber hergestellt und dessen Feststellungswinkelpositionsdaten hochpräzise kalibriert werden, ein preiswerter Baugruppentyp-Drehwertgeber bereitgestellt werden.
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Dieses Problem ist nicht nur auf Drehwertgeber beschränkt, sondern betrifft auch Lineargeber, sodass durch eine hochpräzise Kalibrierung der durch ein Positionsberechnungsgerät berechneten Positionsdaten mittels eines Lineargebers mit einem preiswerten Aufbau hochpräzise Positionsdaten feststellbar werden.
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Die vorliegende Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung dieser Umstände und macht sich die Bereitstellung eines Encoder, der hochpräzise Positionsdaten feststellen kann, selbst wenn es sich um einen Encoder mit einem preiswerten Aufbau handelt, sowie eines Verfahrens zum Erzeugen und eines Systems zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes zur Aufgabe, durch die, selbst wenn es sich um einen preiswerten Encoder mit einer vergleichsweise geringen Präzision handelt, dessen Feststellungsdaten hochpräzise kalibrierbar sind.
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[Mittel zum Lösen der Aufgabe]
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung
um ein Verfahren zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes für mittels eines zu kalibrierenden Encoders festgestellte Daten basierend auf Positionsdaten, die durch einen Master-Encoder festgestellt werden, mittels eines zu kalibrierenden Encoders und des Master-Encoders, die jeweils eine Skala mit einem Feststellungsmuster, das einer Gradeinteilung entspricht, einen Feststellungssensor, der das Feststellungsmuster der Skala feststellt und ein Feststellungssignal entsprechend dem festgestellten Feststellungssignal ausgibt, und eines Positionsberechnungsgeräts, das auf der Basis des von dem Feststellungssensor festgestellten Feststellungssignals die relative Positionsbeziehung zwischen der Skala und dem Feststellungssensor berechnet, aufweisen, und die Skala und der Feststellungssensor relativ bewegbar vorgesehen sind,
wobei der Master-Encoder eine höhere Präzision und eine höhere Auflösung aufweist als der zu kalibrierende Encoder, und
wobei während die Skala und der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders mit der Skala und dem Feststellungssensors des Master-Encoders jeweils synchron und relativ zueinander bewegt werden, die Positionsdaten, die von dem Positionsberechnungsgerät des zu kalibrierenden Encoders erzielt werden, und die Positionsdaten, die von dem Positionsberechnungsgerät des Master-Encoders erzielt werden, in Echtzeit miteinander verglichen und deren Differenzwert berechnet wird, und basierend auf dem erzielten Differenzwert ein Kalibrierungswert für die von dem Positionsberechnungsgerät des zu kalibrierenden Encoders erzielten Positionsdaten erzeugt wird.
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Ferner handelt es sich bei dem Verfahren zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes um ein System zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes für mittels eines zu kalibrierenden Encoders festgestellten Daten basierend auf durch einen Master-Encoder festgestellte Positionsdaten, das aus dem zu kalibrierenden Encoder und dem Master-Encoder gebildet wird, die jeweils eine Skala mit einem Feststellungsmuster, das einer Gradeinteilung entspricht, einen Feststellungssensor, der das Feststellungsmuster der Skala feststellt und ein Feststellungssignal entsprechend dem festgestellten Feststellungssignal ausgibt, und ein Positionsberechnungsgerät aufweisen, das auf der Basis des von dem Feststellungssensor festgestellten Feststellungssignals die relative Positionsbeziehung zwischen der Skala und dem Feststellungssensor berechnet, und die Skala und der Feststellungssensor relativ bewegbar vorgesehen sind,
wobei der Master-Encoder eine höhere Präzision und eine höhere Auflösung aufweist als der zu kalibrierende Encoder, und
bevorzugt durch ein System zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes ausgeführt wird, das ferner eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes aufweist, die während die Skala und der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders mit der Skala und dem Feststellungssensors des Master-Encoders jeweils synchron und relativ zueinander bewegt werden, die Positionsdaten, die von dem Positionsberechnungsgerät des zu kalibrierenden Encoders erzielt werden, und die Positionsdaten, die von dem Positionsberechnungsgerät des Master-Encoders erzielt werden, in Echtzeit miteinander vergleicht und deren Differenzwert berechnet, und basierend auf dem erzielten Differenzwert einen Kalibrierungswert für die von dem Positionsberechnungsgerät des zu kalibrierenden Encoders erzielten Positionsdaten erzeugt.
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Bei diesem System zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes werden zunächst die Skala und der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders und die Skala und der Feststellungssensor des Master-Encoders jeweils synchron relativ zueinander bewegt. Das heißt, z. B. der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders und der Feststellungssensor des Master-Encoders, oder die Skala des zu kalibrierenden Encoders und die Skala des Master-Encoders werden jeweils an einem Bewegungskörper befestigt und die betreffenden Bewegungskörper bewegt.
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Dann werden die von dem Positionsberechnungsgerät des zu kalibrierenden Encoders erzielten Positionsdaten und die von dem Positionsberechnungsgerät des Master-Encoders erzielten Positionsdaten durch die Vorrichtung zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes in Echtzeit verglichen und deren Differenzwert berechnet, und dann wird basierend auf dem berechneten Differenzwert ein Kalibrierungswert für die von dem zu kalibrierenden Encoder ausgegebenen Positionsdaten erzeugt.
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Der Master-Encoder hat eine höhere Präzision und außerdem eine höhere Auflösung als der zu kalibrierende Encoder. Dadurch, dass die von dem zu kalibrierenden Encoder ausgegebenen Positionsdaten und die von dem Master-Encoder ausgegebenen Positionsdaten in Echtzeit verglichen werden, kann infolgedessen die exakte Abweichung der durch den zu kalibrierenden Encoder festgestellten Positionsdaten berechnet werden, sodass ein exakter Kalibrierungswert berechnet werden kann.
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Dadurch, dass die von dem zu kalibrierenden Encoder ausgegebenen Positionsdaten und die von dem Master-Encoder ausgegebenen Positionsdaten in Echtzeit verglichen werden, kann ferner der Kalibrierungswert in einem Zustand erzeugt werden, in dem sich die Skala und der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders und die Skala und der Feststellungssensor des Master-Encoders jeweils relativ zueinander bewegen, sodass der betreffende Kalibrierungswert innerhalb kurzer Zeit erzielt werden kann. Ferner kann entsprechend der Auflösung des zu kalibrierenden Encoders ein Kalibrierungswert der Punktzahl, die der betreffenden Auflösung entspricht, erzeugt werden.
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Das Wesentliche bei der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die von dem zu kalibrierenden Encoder ausgegebenen Positionsdaten und die von dem Master-Encoder ausgegebenen Positionsdaten in Echtzeit miteinander verglichen werden, und das Vergleichen in Echtzeit dadurch realisiert werden kann, dass z. B. der Zeitpunkt, zu dem von dem zu kalibrierenden Encoder die Positionsdaten an die Vorrichtung zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes gesendet werden, mit dem Zeitpunkt, zu dem von dem Master-Encoder die Positionsdaten an die Vorrichtung zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes gesendet werden, in Übereinstimmung gebracht wird.
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Ferner betrifft die vorliegenden Erfindung
ein Verfahren zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes für mittels eines zu kalibrierenden Encoders festgestellten Daten basierend auf durch einen Master-Encoder festgestellte Positionsdaten mittels eines zu kalibrierenden Encoders und des Master-Encoders, die jeweils eine Skala mit einem Feststellungsmuster, das einer Gradeinteilung entspricht, einen Feststellungssensor, der das Feststellungsmuster der Skala feststellt und ein Feststellungssignal entsprechend dem festgestellten Feststellungssignal ausgibt, und ein Positionsberechnungsgerät aufweisen, das auf der Basis des von dem Feststellungssensor festgestellten Feststellungssignals die relative Positionsbeziehung zwischen der Skala und dem Feststellungssensor berechnet, und die Skala und der Feststellungssensor relativ bewegbar vorgesehen sind,
wobei der Master-Encoder eine höhere Präzision und eine höhere Auflösung aufweist als der zu kalibrierende Encoder, und
wobei in einem Zustand, in dem die Skala und der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders mit der Skala und dem Feststellungssensors des Master-Encoders jeweils synchron und relativ zueinander bewegt werden, von dem Positionsberechnungsgerät des zu kalibrierenden Encoders jeweils in bestimmten Positionsabständen ein Auslösesignal ausgegeben wird, und die diesem Auslösesignal entsprechenden Positionsdaten, mit den Positionsdaten, die von dem Positionsberechnungsgerät des Master-Encoders zu dem Zeitpunkt erzielt werden, zu dem das betreffende Auslösesignal ausgegeben wurde, miteinander verglichen werden und deren Differenzwert berechnet wird, und basierend auf dem erzielten Differenzwert ein Kalibrierungswert für die von dem Positionsberechnungsgerät des zu kalibrierenden Encoders erzielten Positionsdaten erzeugt wird.
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Ferner handelt es sich bei dem Verfahren zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes dieser Ausführung um ein System zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes für mittels eines zu kalibrierenden Encoders festgestellte Daten basierend auf durch einen Master-Encoder festgestellte Positionsdaten, das aus dem zu kalibrierenden Encoder und dem Master-Encoder gebildet wird, die jeweils eine Skala mit einem Feststellungsmuster, das einer Gradeinteilung entspricht, einen Feststellungssensor, der das Feststellungsmuster der Skala feststellt und ein Feststellungssignal entsprechend dem festgestellten Feststellungssignal ausgibt, und ein Positionsberechnungsgerät aufweisen, das auf der Basis des von dem Feststellungssensor festgestellten Feststellungssignals die relative Positionsbeziehung zwischen der Skala und dem Feststellungssensor berechnet, und die Skala und der Feststellungssensor relativ bewegbar vorgesehen sind,
wobei der Master-Encoder eine höhere Präzision und eine höhere Auflösung aufweist als der zu kalibrierende Encoder,
das Positionsberechnungsgerät des zu kalibrierenden Encoders derart aufgebaut ist, dass es, wenn sich die Skala und der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders relativ zueinander bewegen, jeweils in bestimmten Positionsabständen ein Auslösesignal ausgibt, und
die Ausführung bevorzugt durch ein System zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes erfolgt, das ferner eine Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit aufweist, die wenn der Master-Encoder in einem Zustand, in dem sich die Skala und der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders und die Skala und der Feststellungssensor des Master-Encoders jeweils synchron relativ zueinander bewegen, ein von dem Positionsberechnungsgerät des zu kalibrierenden Encoders ausgegebenes Auslösesignal empfängt, die dem empfangenen Auslösesignal entsprechenden Positionsdaten mit den Positionsdaten, die von dem Positionsberechnungsgerät des Master-Encoders zu dem Zeitpunkt, zu dem das Auslösesignal ausgegeben wurde, erzielt werden, vergleicht und deren Differenzwert berechnet, und basierend auf dem erzielten Differenzwert einen Kalibrierungswert für die von dem Positionsberechnungsgerät des zu kalibrierenden Encoders erzielten Positionsdaten erzeugt.
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Bei diesem System zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes werden ebenso wie bei dem System zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes der vorstehend beschriebenen Ausführung, zunächst die Skala und der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders und die Skala und der Feststellungssensor des Master-Encoders jeweils synchron relativ zueinander bewegt.
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Dann wird in einem Zustand, in dem sich diese Skalen und Feststellungssensoren synchron relativ zueinander bewegen, von dem Positionsberechnungsgerät ein Auslösesignal jeweils in einem bestimmten Positionsabstand an die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit des Master-Encoders ausgegeben, die Positionsdaten, die dem von der Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit empfangenen Auslösesignal entsprechen, werden mit den zu dem Zeitpunkt, zu dem das Auslösesignal empfangen wurde, von dem Positionsberechnungsgerät des Master-Encoders erzielten Positionsdaten verglichen und deren Differenzwert berechnet, und dann wird basierend auf dem berechneten Differenzwert ein Kalibrierungswert für die von dem zu kalibrierenden Encoder ausgegebenen Positionsdaten erzeugt.
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Da die Datenmenge des von dem zu kalibrierenden Encoders ausgegebenen Auslösesignal ausgesprochen gering ist und daher dessen Sendezeit ausgesprochen kurz ist (momentan), handelt es sich bei dem Zeitpunkt, zu dem das Auslösesignal ausgegeben wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Positionsdaten durch das Positionsberechnungsgerät des Master-Encoders berechnet werden, im Wesentlichen um den gleichen Moment, d. h. die beiden Zeitpunkte können als Echtzeit angesehen werden.
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Folglich kann dadurch, dass bei dem System zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes der vorliegenden Ausführung der Master-Encoder eine höhere Präzision und Auflösung aufweist als der zu kalibrierende Encoder, und ferner ein Kalibrierungswert für die Positionsdaten erzeugt wird, die von dem zu kalibrierenden Encoder ausgegeben werden, indem die Positionsdaten, die dem Auslösesignal entsprechen, das von dem zu kalibrierenden Encoder ausgegeben wurde, und die Positionsdaten, die von dem Positionsdaten-Berechnungsgerät des Master-Encoders zu dem Zeitpunkt erzielt wurden, zu dem dieses Auslösesignal ausgegeben wurde, verglichen werden, anders ausgedrückt, die von dem zu kalibrierenden Encoder erzielten Positionsdaten und die von dem Master-Encoder erzielten Positionsdaten in Echtzeit verglichen werden, eine exakte Abweichung der durch den zu kalibrierenden Encoder festgestellten Positionsdaten berechnet werden, sodass ein exakter Kalibrierungswert berechnet werden kann.
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Da ferner der Kalibrierungswert in einem Zustand erzeugt werden kann, in dem die Skala und der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders und die Skala und der Feststellungssensor des Master-Encoders jeweils relativ zueinander bewegt werden, kann der betreffende Kalibrierungswert innerhalb kurzer Zeit erzielt werden und ferner kann entsprechend der Auflösung des zu kalibrierenden Encoders ein Kalibrierungswert der Punktzahl, die der betreffenden Auflösung entspricht, erzeugt werden.
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Bevorzugt umfasst das System zum Erzeugen eines Kalibrierungswerts dieser Ausführung außerdem eine Kalibrierungswert-Speichereinheit zum Speichern des durch die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit erzeugten Kalibrierungswerts. Ist dabei vorgesehen, dass jedes Mal, wenn ein Kalibrierungswert erzeugt wird, der betreffende Kalibrierungswert nach außen ausgegeben wird, führt dies zu der Schwierigkeit, dass ein Kalibrierungswert nicht exakt ausgegeben werden kann, wenn die Zeit, die erforderlich ist, um den Kalibrierungswert zu erzeugen, kürzer ist als die Zeit, die erforderlich ist, um den Kalibrierungswert auszugeben. Werden die, wie vorstehend angegeben, der Reihe nach erzeugten Kalibrierungswerte vorübergehend in der Kalibrierungswert-Speichereinheit abgelegt und die erzielten Kalibrierungswerte, nachdem sämtliche Kalibrierungswerte erzeugt wurden, auf einmal ausgegeben, können sämtliche Kalibrierungswerte exakt und außerdem angemessen ausgegeben werden.
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Ferner sind bei der vorliegenden Erfindung als zu kalibrierender Encoder und Master-Encoder verschiedene optische und magnetische Feststellungsformen und verschiedene, dem Feststellungszweck entsprechende Strukturen, wie ein Lineargeber oder ein Drehwertgeber umfasst, und außerdem ist ein solcher vom Separatortyp, bei dem die Skala und der Feststellungssensor sowie das Positionsberechnungsgerät separat sind, und ein solcher vom Baugruppentyp, bei dem die Skala und der Feststellungssensor sowie das Positionsberechnungsgerät vorab zusammengebaut werden, umfasst.
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Dann kann bei der vorliegenden Erfindung die mechanische Struktur des zu kalibrierenden Encoders und des Master-Encoders verschieden sein. Zum Beispiel kann es sich bei einem von entweder dem zu kalibrierenden Encoder oder dem Master-Encoder um ein optisches System und bei dem anderen um ein magnetisches System handeln. Es ist aber auch möglich, dass der zu kalibrierende Encoder vom Separatortyp und der Master-Encoder vom Baugruppentyp ist.
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Für den Fall, dass es sich bei dem zu kalibrierenden Encoder und dem Master-Encoder jeweils um einen Drehwertgeber handelt, werden der zu kalibrierende Encoder und der Master-Encoder bevorzugt koaxial vorgesehen.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung
einen Encoder, der
eine Skala mit einem einer Gradeinteilung entsprechenden Muster,
einen Feststellungssensor, der das Feststellungsmuster der Skala feststellt und ein dem festgestellten Feststellungsmuster entsprechendes Feststellungssignal ausgibt,
ein Positionsberechnungsgerät, das aufgrund des von dem Feststellungssensor ausgegebenen Feststellungssignals die relative Positionsbeziehung zwischen der Skala und dem Feststellungssensor berechnet,
eine Kalibrierungswert-Speichereinheit, die den Kalibrierungswert der von dem Positionsberechnungsgerät erzielten Positionsdaten speichert, und
eine Datenkalibrierungseinheit, die die von dem Positionsberechnungsgerät erzielten Positionsdaten mittels des in der Kalibrierungswert-Speichereinheit gespeicherten Kalibrierungswerts kalibriert und ausgibt, umfasst.
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Gemäß diesem Encoder werden vorab kalibrierte Positionsdaten ausgegeben, sodass die von dem Encoder ausgegebenen Positionsdaten ohne eine nachträgliche Verarbeitung aufzuwenden, so verwendet werden können, und die Datenverarbeitung im Nachbearbeitungsprozess entlastet werden kann.
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[Wirkungen der Erfindung]
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die von dem zu kalibrierenden Encoder ausgegebenen Positionsdaten und die von dem Master-Encoder ausgegebenen Positionsdaten in Echtzeit verglichen, sodass die exakte Abweichung der durch den zu kalibrierenden Encoder festgestellten Positionsdaten und ein exakter Kalibrierungswert berechnet werden kann.
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Da ferner der Kalibrierungswert in einem Zustand, in dem die Skala und der Feststellungssensor des zu kalibrierenden Encoders und die Skala und der Feststellungssensor des Master-Encoders jeweils relativ zueinander bewegt werden, erzeugt werden kann, kann der betreffende Kalibrierungswert innerhalb kurzer Zeit erzielt werden. Ferner kann ein Kalibrierungswert der Punktzahl, die der betreffenden Auflösung des zu kalibrierenden Encoders entspricht, erzeugt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Frontansicht, die den schematischen Aufbau des Systems zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 2 ist ein Blockbild, das den schematischen Aufbau eines zu kalibrierenden Drehwertgebers und eines Master-Drehwertgebers gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
- 3 ist ein Blockbild, das den schematischen Aufbau des zu kalibrierenden Drehwertgebers und des Master-Drehwertgebers gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen allgemeinen Separatortyp-Drehwertgeber darstellt.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen allgemeinen Baugruppentyp-Drehwertgeber darstellt.
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[Ausführungsformen der Erfindung]
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Im Folgenden werden konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren erläutert. 1 ist eine Frontansicht, die den schematischen Aufbau des Systems zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2 ist ein Blockbild, das den schematischen Aufbau des zu kalibrierenden Drehwertgebers und des Master-Drehwertgebers gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
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Wie in 1 dargestellt, wird ein System 1 zum Erzeugen eines Kalibrierungswerts des vorliegenden Beispiels am hinteren Endteil einer Spindeleinheit 30 (in der Figur der Endteil auf der rechten Seite) vorgesehen. Die Spindeleinheit 30 besteht u. a. aus einer Spindel 32, einem Gehäuse 31, die die Spindel 32 frei drehbar hält, und einem Spindel-Motor (nicht dargestellt), der die in dem Gehäuse 31 vorgesehene Spindel 32 rotiert. Ferner steht bei der Spindel 32 deren vorderes Endteil 32a von dem vorderen Endteil des Gehäuses 31 nach vorne vor, und deren hinteres Endteil weist eine gestufte Form aus einem großdiametrischen Teil 32b und einem kleindiametrischen Teil 32c auf der Seite der Spitze auf, wobei das großdiametrische Teil 32b und das kleindiametrische Teil 32c vom hinteren Endteil des Gehäuses 31 nach hinten vorstehen.
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Das System 1 zum Erzeugen eines Kalibrierungswerts besteht aus einem zu kalibrierenden Drehwertgeber (im Folgenden als „Kalibrierungsencoder“ bezeichnet) 10, einem zum Master werdenden Drehwertgeber (im Folgenden als „Master-Encoder“ bezeichnet) 20, und Befestigungselementen 2, 3, um diese an dem kleindiametrischen hinteren Endteil 32c der Spindel 32 und dem hinteren Endteil des Gehäuses 31 zu befestigen. Das Befestigungselement 2 ist ein zylinderförmiges Element, welches in einem das großdiametrische Teil 32b und das kleindiametrische Teil 32c unterbringenden Zustand am hinteren Endteil des Gehäuses 31 befestigt ist. Ferner ist das Befestigungselement 3 ein scheibenförmiges Element mit einem Mittelloch, welches in einem Zustand, in dem das kleindiametrische Teil 32c aus dem Mittelloch hervorsteht, an dem Befestigungselement 2 befestigt wird, und das Öffnungsteil des betreffenden Befestigungselements 2 verschließt.
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In ihrem normalen Verwendungszustand sind bei der Spindeleinheit 30 die Befestigungselemente 2, 3 und der Kalibrierungsencoder 10 befestigt, wobei basierend auf der durch den Kalibrierungsencoder 10 festgestellten Rotationswinkelposition der Spindel 32 durch eine nicht dargestellte Steuervorrichtung deren Operation gesteuert wird.
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[Kalibrierungsencoder]
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Der Kalibrierungsencoder 10 wird zum Feststellen der Rotationswinkelposition und der Rotationsgeschwindigkeit der die Spindeleinheit 30 bildenden Spindel 32 an der betreffenden Spindeleinheit 30 vorgesehen und besteht, wie in 1 und 2 dargestellt, aus einer Skala 11 und einem Feststellungskopf 12. Die Skala 11 weist den gleichen Aufbau auf wie die in 4 dargestellte herkömmliche ringförmige Skala 101, wobei als Feststellungsmuster auf ihrer Außenumfangsfläche eine zur Mittelachse parallele linienförmige Zahnung in einem bestimmten Abstand gebildet ist. Die Skala 11 wird, wie in 1 dargestellt, auf die Endfläche des großdiametrischen Teils 32b aufgeschraubt, wobei sie außen an dem kleindiametrischen Teil 32c der hinteren Seite der Spindel 32 derart befestigt wird, dass sie koaxial zu der Hauptspindel 32 ist.
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Ferner wird der Feststellungskopf 12 auf der Innenumfangsfläche des Befestigungselements 2 der Außenumfangsfläche der Skala 11 gegenüberliegend fixiert. Der Feststellungskopf 12 besteht, wie in 2 dargestellt, aus einem Feststellungssensor 13, einem nicht dargestellten Vormagnetisierungs-Magneten, einem Positionsberechnungsgerät 14, einer Datenkalibrierungseinheit 15, einer Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 und einer Datenein-/ausgabeeinheit 17. Das Positionsberechnungsgerät 14, die Datenkalibrierungseinheit 15, die Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 und die Datenein-/ausgabeeinheit 17 werden jeweils durch eine elektronische Vorrichtung realisiert, die einen geeigneten elektronischen Schaltkreis umfasst.
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Der Vormagnetisierungs-Magnet (nicht dargestellt) erzeugt ein Vormagnetisierungsmagnetfeld, der Feststellungssensor 13 stellt anhand von Änderungen (eine Sinuskurve beschreibenden Änderungen) des Vormagnetisierungsmagnetfeldes, das durch die Rotation der die linienförmige Zahnung aufweisenden Skala 11 entsteht, die relative Rotationswinkelposition der Skala 11 für den jeweiligen der eigenen Auflösung entsprechenden Rotationswinkelabstand fest, und das Positionsberechnungsgerät 14 führt eine Verarbeitung durch, bei der aufgrund der durch den Feststellungssensor 13 festgestellten relativen Rotationswinkelposition die aktuelle Rotationswinkelposition der Skala 11 von einer vorgegebenen, zum Ausgangspunkt werdenden Winkelposition (Rotationsausgangspunkt) berechnet wird, die berechneten Rotationswinkelpositionsdaten an die Datenkalibrierungseinheit 15 ausgegeben werden und ein Auslösesignal (z. B. ein Taktsignal) für den jeweiligen der Auflösung des Feststellungssensors 13 entsprechenden Rotationswinkelabstand an eine Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 des Master-Encoders 22, die im Folgenden beschrieben wird, gesendet wird. Bei dem vorliegenden Beispiel wird der Rotationsausgangspunkt des Kalibrierungsencoders 10 zum Basispunkt der Messung, sodass das Positionsberechnungsgerät 14 mit diesem für die Skala 11 eingestellten Rotationsausgangspunkt als Basispunkt mit der Ausgabe der Auslösesignale an die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 beginnt.
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Die Datenkalibrierungseinheit 15 kalibriert die betreffende Rotationswinkelposition dadurch, dass zu der von dem Positionsberechnungsgerät 14 ausgegebenen Rotationswinkelposition ein der betreffenden Rotationswinkelposition entsprechender Kalibrierungswert, der in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 abgelegt wurde, addiert wird, und gibt die kalibrierten Rotationswinkelpositionsdaten von der Datenein-/ausgabeeinheit 17 nach außen aus. In der Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 werden den Rotationswinkelpositionen entsprechende Kalibrierungswerte über die Datenein-/ausgabeeinheit 17 vorab von außen abgelegt.
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[Master-Drehwertgeber]
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Der Master-Encoder 20 wird zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes für die durch das Positionsberechnungsgerät 14 des Kalibrierungsencoders 10 berechnete Rotationswinkelposition vorgesehen, und weist eine Skala 21 und einen Feststellungskopf 22 auf sowie einen Aufbau auf, bei dem diese in einem bestimmten Gehäuse 20a untergebracht sind.
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Die Skala 21 ist ebenso wie die zuvor beschriebene Skala 11 ringförmig, wobei auf ihrer Außenumfangsfläche als Feststellungsmuster regelmäßig in einem bestimmten Abstand beabstandet magnetisierte Magnetfarbe aufgetragen wird und sie in einem Gehäuse 20a frei drehbar gehalten wird. Der Master-Encoder 20 wird in einem Zustand, in dem das Mittelloch der Skala 21 außen auf dem kleindiametrischen Teil 32c der Spindel 32 befestigt ist, mit dem kleindiametrischen Teil 32c verbunden, und in diesem Zustand wird das Gehäuse 20a an dem Befestigungselement 3 fixiert. Folglich wird die Skala 21 des Master-Encoders 20 an der Spindel 32 koaxial mit der Skala 11 des Kalibrierungsencoders 10 und der Spindel 32 derart befestigt, dass die Skalen 11 und 21 synchron zusammen mit der Spindel 32 rotieren.
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Ferner wird der Feststellungskopf 22 in dem Gehäuse 20a der Außenumfangsfläche der Skala 21 gegenüberliegend fixiert, und besteht, wie in 2 dargestellt, aus einem Feststellungssensor 23, einem Positionsberechnungsgerät 24, einer Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25, einer Kalibrierungswert-Speichereinheit 26 und einer Datenein-/ausgabeeinheit 27. Das Positionsberechnungsgerät 24, die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25, die Kalibrierungswert-Speichereinheit 26 und die Datenein-/ausgabeeinheit 27 werden jeweils durch eine elektronische Vorrichtung realisiert, die einen geeigneten elektronischen Schaltkreis umfasst.
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Der Feststellungssensor 23 ist ein magneto-resistives Element, das Änderungen eines Magnetfeldes feststellt, und stellt anhand von Änderungen (eine Sinuskurve beschreibenden Änderungen) eines Magnetfeldes, das durch die Rotation der Skala 21 entsteht, die relative Rotationswinkelposition der Skala 21 entsprechend der eigenen Auflösung fest, das Positionsberechnungsgerät 24 berechnet aufgrund der durch den Feststellungssensor 23 festgestellten relativen Rotationswinkelposition die aktuelle Rotationswinkelposition der Skala 21 von einer vorgegebenen, zum Ausgangspunkt werdenden Winkelposition (Rotationsausgangspunkt) und gibt die berechnete Rotationswinkelposition an die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 und von der Datenausgabeeinheit 27 nach außen aus.
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Ferner hat dieser Feststellungssensor 23 eine höhere Auflösung als der Feststellungssensor 13 des Kalibrierungsencoders 10, sodass durch den betreffenden Feststellungssensor 13 die Rotationsposition in einer genaueren Einheit feststellbar ist.
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Die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 führt eine Verarbeitung durch, bei der ein von dem Positionsberechnungsgerät 14 des Kalibrierungsencoders 10 ausgegebenes Auslösesignal empfangen, eine dem empfangenen Auslösesignal entsprechende Rotationswinkelposition (d. h. die durch das Positionsberechnungsgerät 14 zu dem Zeitpunkt, zu dem das Auslösesignal ausgegeben wurde, ausgegebene Rotationswinkelposition) mit einer, basierend auf einer zu dem Zeitpunkt, zu dem das Auslösesignal ausgegeben wurde, anders ausgedrückt, zu dem Zeitpunkt, zu dem das Auslösesignal empfangen wurde, durch das Positionsberechnungsgerät 24 berechnete Rotationswinkelposition, zu Beginn der Messung (d. h. zu dem Zeitpunkt, als das erste Auslösesignal empfangen wurde) als Basispunkt berechneten relativen Rotationswinkelposition der Skala 21 verglichen, deren Differenzwert berechnet, Plus und Minus des erzielten Differenzwertes invertiert und der Kalibrierungswert für die Rotationswinkelposition, die durch das Positionsberechnungsgerät 14 zu dem Zeitpunkt berechnet wurde, zu dem das betreffende Auslösesignal ausgegeben wurde, festgelegt wird, die betreffende Rotationswinkelposition mit dem Kalibrierungswert in Beziehung gesetzt und in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 26 abgelegt wird.
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Die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 zählt mit dem Rotationsursprung der Skala 11 als Punkt des Messbeginns (Basispunkt) basierend auf dem ausgegebenen Auslösesignal die Zahl der im Folgenden empfangenen Auslösesignale, und stellt durch Multiplikation der Empfangszahl von Auslösesignalen mit dem Rotationswinkelabstand, in dem die Auslösesignale ausgegeben werden, die zu dem Zeitpunkt, zu dem das Auslösesignal ausgegeben wurde, durch das Positionsfeststellungsgerät 14 berechnete Rotationswinkelposition fest. Ferner werden die durch das Positionsberechnungsgerät 24 berechneten Winkelpositionsdaten über die Datenausgabeeinheit 27 nach außen ausgegeben, und auch die in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 26 abgelegte Kalibrierungswertdaten können über die Datenausgabeeinheit 27 nach außen ausgegeben werden. Die auf diese Weise ausgegebenen Kalibrierungswertdaten werden über die Datenein-/ausgabeeinheit 17 in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 abgelegt.
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Durch das den vorstehenden Aufbau aufweisende System 1 zum Erzeugen eines Kalibrierungswerts des vorliegenden Beispiels, wird zunächst die Spindeleinheit 30 angetrieben und die Spindel 32 rotiert, und dadurch die Skala 11 des Kalibrierungsencoders 10 mit der Skala 21 des Master-Encoders 20 synchron rotiert. Dabei ist vorgegeben, dass zu diesem Zeitpunkt in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 des Kalibrierungsencoders 10 und in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 26 des Master-Encoders 20 keine Kalibrierungswertdaten abgelegt sind.
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Dann wird in dem Zustand, in dem die Skalen 11 und 21 synchron rotieren, bei dem Kalibrierungsencoder 10 durch dessen Positionsberechnungsgerät 14 die aktuelle Rotationswinkelposition von dem Rotationsursprung der Skala 11 (d. h. der Spindel 32) berechnet, und die berechnete Rotationswinkelposition einerseits an die Datenkalibrierungseinheit 15 ausgegeben und andererseits wird ein Auslösesignal mit dem Rotationsursprung als Basispunkt jeweils in einem bestimmten Rotationswinkelabstand an die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 des Master-Encoders 22 gesendet.
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Dann erfolgt bei der Datenkalibrierungseinheit 15 eine Verarbeitung, bei der die betreffende Rotationswinkelposition dadurch kalibriert wird, dass zu der von dem Positionsberechnungsgerät 14 ausgegebenen Rotationswinkelposition ein der betreffenden Rotationswinkelposition entsprechender, in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 abgelegter Kalibrierungswert addiert wird, wobei die kalibrierten Rotationswinkelpositionsdaten über die Datenein-/ausgabeeinheit 17 nach außen ausgegeben werden. Da jedoch zu diesem Zeitpunkt in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 keine Kalibrierungswertdaten abgelegt sind, werden die von dem Positionsberechnungsgerät 14 ausgegebenen Rotationswinkelpositionsdaten über die Datenkalibrierungseinheit 15 von der Datenein-/ausgabeeinheit 17 direkt nach außen ausgegeben.
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Andererseits wird bei dem Master-Encoder 20 durch das Positionsberechnungsgerät 24 die aktuelle Rotationswinkelposition von dem Rotationsursprung der Skala 21 (d. h. der Spindel 32) berechnet, und die berechnete Rotationswinkelposition einerseits an die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 ausgegeben und andererseits von der Datenausgabeeinheit 27 nach außen ausgegeben.
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Dann empfängt die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 das von dem Positionsberechnungsgerät 14 ausgegebene Auslösesignal, berechnet basierend auf der zu dem Zeitpunkt, als das Auslösesignal empfangen wurde, durch das Positionsberechnungsgerät 14 berechneten Rotationswinkelposition den Differenzwert zwischen der mit dem Zeitpunkt des Messbeginns als Basispunkt berechneten relativen Rotationswinkelposition der Skala 21 und der dem empfangenen Auslösesignal entsprechende Rotationswinkelposition der Skala 11, d. h. der Rotationswinkelposition der Skala 11 mit dem Zeitpunkt des Messbeginns als Basispunkt, invertiert Plus und Minus des erzielten Differenzwertes, legt den Kalibrierungswert für die Rotationswinkelposition, die durch das Positionsberechnungsgerät 14 zu dem Zeitpunkt berechnet wurde, als das betreffende Auslösesignal ausgegeben wurde, fest und legt die betreffende Rotationswinkelposition mit dem Kalibrierungswert in Beziehung gesetzt in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 26 ab.
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Es handelt sich daher um eine Rotationswinkelposition, die zu dem Zeitpunkt, zu dem die Skala 11 von ihrem Rotationsursprung aus 1 Mal rotiert wurde, durch das Positionsberechnungsgerät 14 berechnet wird, wobei ein Kalibrierungswert für die Rotationswinkelposition des jeweiligen durch die Auflösung des Feststellungssensors 13 festgelegten Rotationswinkelabstandes durch die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 erzeugt wird, und die entsprechende Rotationswinkelposition und der Kalibrierungswert miteinander in Beziehung gesetzt in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 26 abgelegt werden.
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Da die Datenmenge des von dem Positionsberechnungsgerät 14 ausgegebenen Auslösesignals ausgesprochen gering ist und daher dessen Sendezeit ausgesprochen kurz ist (momentan), handelt es sich bei dem Zeitpunkt, zu dem das Auslösesignal ausgegeben wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Rotationswinkelposition durch das Positionsberechnungsgerät 24 berechnet wird, im Wesentlichen um den gleichen Moment, d. h. die beiden Zeitpunkte können als Echtzeit angesehen werden.
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Folglich wird dadurch, dass gemäß dem System 1 zur Erzeugung eines Kalibrierungswertes der Feststellungssensor 23 des Master-Encoders 20 eine höhere Auflösung, d. h. eine höhere Feststellungspräzision aufweist als der Feststellungssensor 13 des Kalibrierungsencoders 10, und ferner die durch das Positionsberechnungsgerät 14 des Kalibrierungsencoders 10 berechnete Rotationswinkelposition der Skala 11 ab dem Zeitpunkt des Messbeginns mit der von dem Positionsberechnungsgerät 24 des Master-Encoder 20 erzielten Rotationswinkelposition der Skala 21 ab dem Zeitpunkt des Messbeginns in Echtzeit verglichen wird, ein durch das Positionsberechnungsgerät 14 berechneter Kalibrierungswert der Rotationswinkelposition erzeugt, sodass ein exakter Kalibrierungswert für die betreffende Rotationswinkelposition berechnet werden kann.
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Da ferner die Skala 11 des Kalibrierungsencoders 10 und die Skala 21 des Master-Encoders 20 mit der Spindel 32 verbunden werden, und während die Skalen 11, 21 und die Spindel 32 synchron rotieren, der Kalibrierungswert für den Kalibrierungsencoder 10 erzeugt werden kann, kann der betreffende Kalibrierungswert innerhalb kurzer Zeit erzielt werden. Ferner kann ein Kalibrierungswert der Punktzahl, die der Auflösung des Kalibrierungsencoders 10 (Feststellungssensor 13) entspricht, erzeugt werden, sodass die durch den betreffenden Kalibrierungsencoder 10 festgestellten Rotationswinkelpositionsdaten noch präziser kalibriert werden können.
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Daher werden, wenn die Kalibrierungswerte, die den durch das Positionsberechnungsgerät 14 berechneten Rotationswinkelpositionen entsprechen, in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 26 des Master-Encoders 20 abgelegt werden, diese Daten von der Datenausgabeeinheit 27 an ein externes geeignetes Speichermedium ausgegeben, und dann von dem Speichermedium über die Dateneingabeeinheit 17 des Kalibrierungsencoders 10 in dessen Kalibrierungs-Speichereinheit 16 abgelegt.
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Ist dabei vorgesehen, dass jedes Mal, wenn ein Kalibrierungswert durch die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 erzeugt wird, der betreffende Kalibrierungswert nach außen ausgegeben wird, führt dies zu der Schwierigkeit, dass der Kalibrierungswert nicht exakt ausgegeben werden kann, wenn die Zeit, die erforderlich ist, um den Kalibrierungswert zu erzeugen, kürzer ist als die Zeit, die erforderlich ist, um den Kalibrierungswert auszugeben. Werden die durch die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 der Reihe nach erzeugten Kalibrierungswerte vorübergehend in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 26 abgelegt und die erzielten Kalibrierungswerte, nachdem sämtliche Kalibrierungswerte erzeugt wurden, auf einmal ausgegeben, können sämtliche Kalibrierungswerte exakt und außerdem angemessen ausgegeben werden.
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Dann wird, wenn wie vorstehend angegeben, die Kalibrierungswerte in der Kalibrierungs-Speichereinheit 16 abgelegt wurden, der Master-Encoder 20 von der Spindel 32 und dem Befestigungselement 3 gelöst, und anschließend wird durch den Kalibrierungsencoder 10 die Rotationswinkelposition der Spindel 32 festgestellt, und die Spindel-Einheit 30 dementsprechend angemessen durch den Betrieb der Steuervorrichtung gesteuert.
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Das heißt, bei dem Kalibrierungsencoder 10 wird, wenn die Spindel 32 rotiert und mit dieser zusammen die Skala 11 rotiert, durch das Positionsberechnungsgerät 14 die Rotationswinkelposition basierend auf dem Rotationsursprung der Skala 11 (d. h. der Spindel 32) der Reihe nach jeweils in einem der Auflösung des Feststellungssensors 13 entsprechenden Rotationswinkelabstand berechnet. Dann wird die jeweilige berechnete Rotationswinkelposition in der Datenkalibrierungseinheit 15 basierend auf dem in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 abgelegten Kalibrierungswert kalibriert und die Rotationswinkelpositionsdaten nach dem Kalibrieren von der Datenein-/ausgabeeinheit 17 nach außen ausgegeben.
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Folglich werden durch den Kalibrierungsencoder 10 vorab kalibrierte Rotationswinkelpositionsdaten ausgegeben, sodass die von dem Kalibrierungsencoder 10 ausgegebenen Rotationswinkelpositionsdaten ohne eine nachträgliche Verarbeitung aufzuwenden, so verwendet werden können, und die Datenverarbeitung im Nachbearbeitungsprozess entlastet werden kann.
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Vorstehend wurde eine Ausfiihrungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei die möglichen konkreten Ausführungen der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt sind.
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Bei dem vorstehenden Beispiel handelt es sich z. B. um einen Aufbau, bei dem, um die Rotationswinkelposition, die durch das Positionsberechnungsgerät 14 des Kalibrierungsencoders 10 berechnet wurde, und die Rotationswinkelposition, die durch das Positionsberechnungsgerät 24 des Master-Encoders 20 berechnet wurde, in Echtzeit zu vergleichen, von dem Positionsberechnungsgerät 14 an die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 ein Auslösesignal ausgegeben wird, und um einen Aufbau, bei dem durch die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 anhand eines Differenzwertes zwischen der dem empfangenen Auslösesignal entsprechenden Rotationswinkelposition der Skala 11 und der Rotationswinkelposition, die durch das Positionsberechnungsgerät 24 zu dem Zeitpunkt berechnet wurde, zu dem das Auslösesignal empfangen wurde, ein Kalibrierungswert erzeugt wird, wobei auf diesen Aufbau jedoch keine Beschränkung besteht, solange die durch das Positionsberechnungsgerät 14 berechnete Rotationswinkelposition und die durch das Positionsberechnungsgerät 24 berechnete Rotationswinkelposition in Echtzeit miteinander verglichen werden können.
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Beispielsweise kann es sich bei dem System zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes gemäß der vorliegenden Erfindung auch um ein in 3 dargestelltes System 50 zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes handeln. Das System 50 zum Erzeugen eines Kalibrierungswertes umfasst zusätzlich zu einem Kalibrierungsencoder 60 und einem Master-Encoder 70 eine Kalibrierungswert-Erzeugungsvorrichtung 80, wobei die Kalibrierungswert-Erzeugungsvorrichtung 80 aus einer Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 81, einer Kalibrierungswert-Speichereinheit 82 und einer Datenausgabeeinheit 83 besteht.
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Bei dem Kalibrierungsencoder 60 unterscheidet sich der Aufbau des Feststellungskopfes 61, konkreter die Verarbeitung des Positionsberechnungsgeräts 62 und der Datenein-/ausgabeeinheit 63 von der Verarbeitung des Positionsausgabegeräts 14 der Datenein-/ausabeeinheit 63 bei dem Feststellungskopf 12 des vorherigen Beispiels. Folglich werden bei dem Kalibrierungsencoder 60 gleiche Strukturen wie bei dem Kalibrierungsencoder 10 des vorherigen Beispiels mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren detaillierte Erläuterung ausgelassen.
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Ferner ist bei dem Master-Encoder 20 der Aufbau des Feststellungskopfes 71 verschieden, konkreter der Punkt, dass die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 25 und die Kalibrierungswert-Speichereinheit 26 nicht umfasst sind, und ferner ist die Verarbeitung der Datenausgabeeinheit 72 von dem Feststellungskopf 12 des vorherigen Beispiels und dessen Aufbau verschieden. Folglich werden bei dem Master-Encoder 70 gleiche Strukturen wie bei dem Master-Encoder 10 des vorherigen Beispiels mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren detaillierte Erläuterung ausgelassen. Bei diesem Beispiel sind die Skala 11 und die Skala 21 vorab derart eingestellt, dass der jeweilige Rotationsursprung die gleiche Winkelposition hat.
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Wenn die Spindel 32 und die Skala 11 rotieren, stellt der Kalibrierungsencoder 60 durch das Positionsberechnungsgerät 13 jeweils in einem seiner Auflösung entsprechenden Rotationswinkelabstand die relative Rotationswinkelposition der Skala 11 fest. Dann wird durch das Positionsberechnungsgerät 62 basierend auf der durch den Feststellungssensor 13 festgestellten relativen Rotationswinkelposition die Rotationswinkelposition der Skala 11 von einem bestimmten Rotationsursprung berechnet, und die berechnete Rotationswinkelposition an die Datenein-/ausgabeeinheit 63 gesendet.
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Andererseits stellt der Master-Encoder 70, wenn die Spindel 32 zusammen mit der Skala 21 rotiert, durch das Positionsberechnungsgerät 23 jeweils in einem seiner Auflösung entsprechenden Rotationswinkelabstand die relative Rotationswinkelposition der Skala 21 fest. Dann wird durch das Positionsberechnungsgerät 24 basierend auf der durch den Feststellungssensor 23 festgestellten relativen Rotationswinkelposition die Rotationswinkelposition der Skala 21 von einem bestimmten Rotationsursprung berechnet, und die berechnete Rotationswinkelposition an die Datenausgabeeinheit 72 gesendet.
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Dann erfolgt eine Verarbeitung, bei der die Datenein-/ausgabeeinheit 63 und die Datenausgabeeinheit 72 mittels eines Taktsignals, das auf einem Zeitpunkt beruht, zu dem sich die Skalen 11 und 21 am Rotationsursprung befinden, in vorgegebenen Zeitabständen synchron die durch das Positionsberechnungsgerät 62 berechnete Rotationswinkelposition und die durch das Positionsberechnungsgerät 24 berechnete Rotationswinkelposition jeweils an die Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 81 der Kalibrierungswert-Erzeugungsvorrichtung 80 senden.
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Bei der Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit 81 der Kalibrierungswert-Erzeugungsvorrichtung 80 erfolgt eine Verarbeitung, bei der der Differenzwert zwischen der synchron, d. h. in Echtzeit von dem Kalibrierungsencoder 60 eingegebenen Rotationswinkelposition und der von dem Master-Encoder 70 eingegebenen Rotationswinkelposition berechnet, Plus und Minus des erzielten Differenzwertes invertiert, ein der durch das Positionsberechnungsgerät 62 berechneten Rotationswinkelposition entsprechender Kalibrierungswert erzeugt und die Rotationswinkelposition mit dem Kalibrierungswert in Beziehung gesetzt in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 82 abgelegt wird. Dann werden die in der Kalibrierungswert-Speichereinheit 82 abgelegten Daten von der Datenausgabeeinheit 83 nach außen ausgegeben.
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Folglich wird auch durch das System 50 zur Erzeugung eines Kalibrierungswertes mittels eines Vergleichs der durch das Positionsberechnungsgerät 62 des Kalibrierungsencoders 60 berechneten Rotationswinkelposition mit der durch das Positionsberechnungsgerät 24 des Master-Encoders 70 berechneten Rotationswinkelposition in Echtzeit ein Kalibrierungswert erzeugt, sodass ein exakter Kalibrierungswert für die betreffende Rotationswinkelposition berechnet werden kann und die gleichen Effekte wie bei dem vorstehend beschriebenen System 1 zur Erzeugung eines Kalibrierungswertes bewirkt werden.
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Ferner wird bei dem vorstehenden Beispiel ein Kalibrierungswert erzeugt, indem die Spindel 32 in eine Richtung rotiert wird, es ist jedoch auch möglich, die Spindel 32 vorwärts und rückwärts zu rotieren, einen Kalibrierungswert bei der Vorwärts- und Rückwärtsrotation zu erzeugen und mittels der den Rotationsrichtungen der Spindel 32 entsprechenden Kalibrierungswerten die durch die Positionsberechnungsgeräte 14, 62 berechneten Rotationswinkelpositionen zu kalibrieren.
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Ferner wurde bei den vorstehenden Beispielen für die Kalibrierungsencoder 10, 60 jeweils eine Datenkalibrierungseinheit 15 und eine Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 vorgesehen und die durch Positionsberechnungsgeräte 14, 62 berechneten Rotationswinkelpositionen kalibriert, wobei hierauf keine Beschränkung besteht, und es auch möglich ist, die Datenkalibrierungseinheit 15 und die Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 extern vorzusehen und die von den Kalibrierungsencodern 10, 60 ausgegebenen Rotationswinkeldaten durch eine externe Vorrichtung (z. B. eine numerische Steuervorrichtung), bei der die Datenkalibrierungseinheit 15 und die Kalibrierungswert-Speichereinheit 16 vorgesehen sind, zu kalibrieren.
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Ferner umfassen zu kalibrierende Encoder und Master-Encoder, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, verschiedene optische und magnetische Feststellungsformen und verschiedene, dem Feststellungszweck entsprechende Strukturen, wie einen Lineargeber oder einen Drehwertgeber, und außerdem ist ein solcher vom Separatortyp, bei dem die Skala und der Feststellungssensor sowie das Positionsberechnungsgerät separat sind, und ein solcher vom Baugruppentyp, bei dem die Skala und der Feststellungssensor sowie das Positionsberechnungsgerät vorab zusammengebaut wurden, umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System zum Erzeugen eines Kalibrierungswerts
- 10
- Kalibrierungsencoder
- 11
- Skala
- 12
- Feststellungskopf
- 13
- Feststellungssensor
- 14
- Positionsberechnungsgerät
- 15
- Datenkalibrierungseinheit
- 16
- Kalibrierungswert-Speichereinheit
- 17
- Dateneingabe-/ausgabeeinheit
- 20
- Master-Encoder
- 21
- Skala
- 22
- Feststellungskopf
- 23
- Feststellungssensor
- 24
- Positionsberechnungsgerät
- 25
- Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit
- 26
- Kalibrierungswert-Speichereinheit
- 27
- Datenausgabeeinheit
- 50
- System zum Erzeugen eines Kalibrierungswerts
- 60
- Korrektur-Encoder
- 61
- Feststellungskopf
- 62
- Positionsberechnungsgerät
- 63
- Dateneingabe-/ausgabeeinheit
- 70
- Master-Encoder
- 71
- Feststellungskopf
- 72
- Datenausgabeeinheit
- 80
- Vorrichtung zum Erzeugen eines Kalibrierungswerts
- 81
- Kalibrierungswert-Erzeugungseinheit
- 82
- Kalibrierungswert-Speichereinheit
- 83
- Datenausgabeeinheit
