JP2008089591A - シャフトエンコーダ及びこのシャフトエンコーダの動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸及び支持本体を有するシャフトエンコーダ及びシャフトエンコーダの動作方法に関する。
【解決手段】励磁巻線２．２１及び検出配置２．２２が、支持本体に配置されている。励磁電流が、電磁場を生成する励磁巻線に通電可能である。検出配置は、コードキャリアによって影響される電磁場を走査する。シャフトエンコーダは、励磁制御要素及び評価要素を有する。コードキャリアは、軸の角度位置を検出するために軸に固定されている。第１励磁電流が第１動作モードで生成され、第２励磁電流が第２動作モードで生成され、励磁巻線が励磁制御要素によって２つの異なる動作モジュールに選択して動作可能である。第２動作モードでのシャフトエンコーダの電力消費が、第１動作モードでの電力消費より小さいように、第２励磁電流は設定されている。それぞれの励磁電流は、検出配置内に電圧を誘導し、角度位置情報が評価要素によって生成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１に記載の誘導式測定原理にしたがって動作して相対角度位置を測定するシャフトエンコーダ及び請求項１１に記載のこのようなシャフトエンコーダを動作させる対応する方法に関する。

誘導式のシャフトエンコーダは、例えば互いに相対回転可能な２つの機械部品の角度位置を測定するために使用される。誘導式のシャフトエンコーダの場合、励磁巻線及び受信コイルが、例えばランドパターンの形態で共通のプリント基板上に構成される。このプリント基板は、例えばシャフトエンコーダの固定子に固定して接続されている。多くの場合にコード板として構成されているもう１つのボードが、このプリント基板に向き合って存在する。導電性の面及び非導電性の面が、目盛領域又は目盛構造として周期的な間隔で交互にコード板上に構成されている。そしてこのコード板は、シャフトエンコーダの回転子に回転しないように固定して連結されている。交流電磁気による励磁場が、通電される励磁電流によって励磁巻線で形成される時に、角度位置に依存する信号が、回転子と固定子との間の相対回転の間に受信コイル内で生成される。次いでこれらの信号は、評価電子機器内でさらに処理される。

多くの場合、このようなシャフトエンコーダは、対応する駆動角度からの絶対角度位置を測定するための電気駆動部用の測定機として使用される。この場合、システムの遮断後でも又は電力不足時でも、この状態で実施された回転数が少なくとも計数されることが、特に技術的な信頼性の観点の下で重要である。

本出願人のドイツ連邦共和国特許出願公開第197 51 853号明細書では、誘導式のシャフトエンコーダに関する構造が記されている。このシャフトエンコーダの場合、励磁コイル及び受信コイルが、多層のプリント基板の構造で配置されている。

このようなシャフトエンコーダが、電源供給の不足時でも少なくとも進行された回転の回転数及び回転方向を係数できるように、従来では、対応する複数の磁石が回転子にさらに設けられ、係数信号を生成する２つの磁気センサが固定子にさらに設けられた。これらの磁気センサは、この動作状態ではバッフーバッテリによって給電される。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第197 51 853号明細書

本発明の課題は、簡単に構成されていて、電気エネルギーの低減した供給時でも誘導式のシャフエンコーダによって位置信号が生成可能である誘導式のシャフト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、電気エネルギーの低減した供給時でも位置信号を生成する、簡単に構成されたシャフトエンコーダの使用を可能にする方法を提供することにある。

この課題は、本発明により、請求項１又は請求項１１の特徴によって解決される。

本発明によれば、シャフトエンコーダは、特に軸及び支持本体を有する。励磁巻線及び検出巻線が、この支持本体に配置されている。電磁場を生成するため、励磁電流が、励磁巻線を通電可能である。この検出配置は、コードキャリアによって影響される電磁場を走査するために適している。さらにシャフトエンコーダは、励磁制御要素及び評価要素を有する。軸が、支持本体に対して回転可能である。この場合、コードキャリアが、軸の回転位置を検出するためにこの軸に回転しないように固定されている。励磁巻線が、励磁制御要素によって選択的に２つの異なる動作モードで動作可能であるように、つまり第１励磁電流が第１動作モードで生成可能であり、第２励磁電流が第２動作モードで生成可能であるように、この励磁制御要素は構成されている。この場合、第２動作モードでのシャフトエンコーダの電力消費が、第１動作モードでのシャフトエンコーダの電力消費より小さいように、第２励磁電流が構成されている。それぞれの励磁電流が、検出配置内で電圧を誘導する。これらの電圧は、角度位置情報を生成するために評価要素によって電子工学的に処理可能である。

第１励磁電流が第１動作モードで生成可能であり、第２励磁電流が第２動作モードで生成可能であるように、励磁制御要素が特に構成されている。この場合、第２励磁電流の実効値は、第１励磁電流の実効値より小さい。同じ時間内の同じ大きさの直流と同じエネルギーが、同じ励磁巻線に通電する値が、それぞれの励磁電流の実効値と理解することができる。この場合、この時間自体が、特定の最小期間、例えば1 秒を超える必要がある。シャフトエンコーダは、第２動作モードでは第１動作モードでよりも少ない電気エネルギーで動作され得る。

本発明の別の構成では、第２動作で生成された角度位置情報は、第１動作モードで生成された角度位置情報より粗い分解能を有する。すなわち、第２動作モードでの角度位置の検出精度は、第１動作モードでの検出精度に比べて低減されている。

検出配置は、第１検出巻線及び第２検出巻線を有益に有する。この場合、第１検出巻線は、支持本体に対する１回転内に第２巻線と異なる数の信号周期を供給する。この場合、検出巻線が、奇数の数の信号周期を供給すること、特に第１検出巻線が、１回転の間にただ１つの信号周期を供給することが好ましい。

さらに、第１検出巻線が、支持本体に対する１回転内に第２検出巻線より小さい数の信号周期を供給する。

本発明の別の構成では、角度位置情報を生成するため、第１検出巻線で誘導された電圧だけが、第２動作モードで検出可能である一方で、第１動作モードではこれに補足して第２検出巻線の誘導電圧もそれぞれ、評価要素によって電子工学的に処理可能であるように、シャフトエンコーダが構成されている。それ故に、第１検出巻線で誘導された電圧が、第２動作モードで評価要素によって電子工学的に処理されて角度位置情報を生成し、同時に第２検出巻線で誘導された電圧が、電子工学的な処理に対して考慮されない。すなわち、第２検出巻線で誘導された電圧が、電子工学的な処理から切り離されている、つまり電子工学的な処理から分離されている。したがって第２動作モードでの第２検出巻線は、角度位置情報の生成に対して機能しない。これに対して第１動作モードでは、第１検出巻線で誘導された電圧及び第２検出巻線で誘導された電圧の双方が、角度位置情報を生成するために電子工学的に処理される。

励磁制御要素及び評価要素が、ＡＳＩＣ構成要素内に有益に組み込まれ得る。

本発明の別の構成では、第２励磁電流が、パルス化された電流として生成可能であるように、励磁制御要素が構成され得る。特に第２励磁電流は、電流ポーズを有してもよい。電流ポーズは、励磁電流が事実上零に戻る時間範囲と解せる。 第２動作モードでシャフトエンコーダに電力を要求するため、シャフトエンコーダ自体が、バッテリを有してもよい。

さらに本発明は、以下のステップによってこのようなシャフトエンコーダを動作させる方法に関する：第１動作モード又は第２動作モードを選択し；励磁制御要素によって励磁巻線内に励磁電流を生成し、この場合、第１励磁電流が、第１動作モードで生成され、第２励磁電流が、第２動作モードで生成され、この場合、第２動作モードでのシャフトエンコーダの電力消費が、第１動作モードでのシャフトエンコーダの電力消費より小さいように、第２励磁電流が設定され；それぞれの励磁電流によって検出配置内で誘導された電圧を検出し；この誘導された電圧を電子工学的に処理して角度位置情報を生成する。

特に、第２励磁電流の実効値が、第１励磁電流の実効値より小さいように、これらの励磁電流が生成される。

この場合、第１動作モード又は第２動作モードが、シャフトエンコーダに印加される電圧に応じて有益に選択される。これに対する基準としては、例えば実際に印加される電圧レベルの高さが利用され得る、つまり例えばその都度存在する電圧変化（例えば、直流電圧−交流電圧）が利用され得る。

隣り合った電流最大値間の時間間隔が、第１動作モードでの隣り合った電流最大値間の時間間隔より少なくとも100 倍、有益には少なくとも1000倍又は少なくとも2500倍大きいように、第２動作モードでの励磁電流が設定されている。励磁電流が、その最大振幅を有する場合、この励磁電流は、電流最大値に達する。用語である電流最大値は、量と解せる。その結果この場合、電流最大値は、量的に負の最大電流でも存在する。励磁電流が、生成される単一の最大値を有さない場合、例えば電流最大値が特定の時間にわたって一定にある複数の矩形パルスが存在する場合、例えば矩形パルスのエッジとエッジとの間に存在する時間が、電流最大値の時間中心の上述した時間間隔と解せる。

本発明の別の構成では、検出配置が、第１検出巻線及び第２検出巻線を有する。この場合、第１検出巻線は、支持本体に対する１回転内に第２検出巻線と異なる数の信号周期を供給し、第２動作モードでは第１検出巻線で誘導された電圧だけを検出し、角度位置情報を生成するために処理される。さらに第１動作モードでは、第２検出巻線で誘導された電圧も、検出されて角度位置情報を生成するために処理され得る。

本発明の好適な構成は、従属請求項に記載されている。

その他の詳細並びに本発明の誘導式シャフトエンコーダ及びこのシャフトエンコーダの動作のための方法の利点は、添付されている図面に基づく実施の形態の以下の説明に記載されている。

図１，２及び６中には、本発明のシャフトエンコーダの原理構造が示されている。図６によれば、シャフトエンコーダは、回転子１及び固定子２を有する。この示された実施の形態では、回転子１が、軸１．１を有する。この軸１．１は、例えば測定すべきモーター軸に対して回転しないように固定して取り付けられ得る。−図６中に図示しなかった−目盛トラック１．２１，１．２２を有するコード板１．２の形態のコードキャリアが、このコードキャリアの角度位置を検出するために軸１．１の段差部分に対して回転しないように固定されている。

固定子２は、ハウジング２．１を有する。リング状の走査プリント基板２．２が、支持本体としてハウジング２．１に対して固定されている。特にソケット２．３が、走査プリント基板２．２上に取り付けられている。信号及び電力が、このソケット２．３を通じて伝達され得る。回転子１と固定子２とがつまり軸１．１とハウジング２．２とが、回転軸線Ｒ周りに互いに相対的に回転可能である。

図１中には、コード板１．２が、正面で示されている。このコード板１．２は、基板から構成される。この基板は、この示された実施の形態ではエポキシ樹脂から製造されている。２つの目盛トラック１．２１，１．２２が、この基板上に配置されている。これらの目盛トラック１．２１，１．２２は、リング状に構成されていて、回転軸線Ｒに対して同心状に異なる直径でこの基板上に配置されている。両目盛トラック１．２１，１．２２はそれぞれ、交互に配置された導電性の目盛領域１．２１１，１．２２１及び非導電性の目盛領域１．２１２，１．２２２の周期的な順序から構成される。この示された例では、銅が、導電性の目盛領域１．２１１，１．２２１用の材料として基板上にコーティングされる。非導電性の目盛領域１．２１２，１．２２２内では、基板２．３は、逆にコーティングされない。

内側の目盛トラック１．２１は、この示された実施形では導電性の材料ここでは銅を有する半リング状の第１目盛領域１．２１１及び非導電性の材料が配置されている半リング状の第２目盛領域１．２１２から構成される。

第２目盛トラック１．２２が、第１目盛トラック１．２１に対して放射状に隣接して基板上に存在する。この場合、導電性の多数の目盛領域１．２２１から構成される目盛トラック１．２２及びこれらの目盛トラック１．２２間に配置された非導電性の目盛領域１．２２２も存在する。この場合、これらの異なる目盛領域１．２２１，１．２２２は、第１目盛トラック１．２１の目盛領域１．２１１，１．２１２と材料的に同じに構成されている。この第２目盛トラック１．２２は、この示された実施の形態では周期的に配置された16個の導電性の目盛領域１．２２１及びこれらの導電性の目盛領域１．２２１間に配置された対応する16個の非導電性の目盛領域１．２２２を全体で有する。

コード板１．２を走査するために設けられている図２中に示された走査プリント基板２．２は、特に検出配置用の支持本体として使用される。この検出配置は、ここでは異なる受信コイル２．２２から構成される。これらの受信トラック２．２２は、第１検出巻線として内側の受信トラック内に受信ランドパターン２．２２１を有し、第２検出巻線として外側の受信トラック内に別の受信ランドパターン２．２２２を有する。この場合、それぞれの受信トラックの受信ランドパターン２．２２１，２．２２２の組になっている対が互いにずれている。その結果、これらの対は、90°だけ移相した信号を供給できる。

さらに励磁ランドパターン２．２１が、励磁巻線として走査プリント基板２．２に対して設けられている。これらの励磁ランドパターン２．２１は、内側の励磁トラック，中央の励磁トラック及び外側の励磁トラック上に被覆されている。走査プリント基板２．２自体が、中心孔を有し、多数の層を有するプリント基板として構成されている。

コード板１．２及びこれに向かい合う走査プリント基板２．２が、組み立てられた状態で存在する。その結果、軸線Ｒが、両要素の中心点を貫通し、それぞれの角度位置に依存する信号が、コード板１．２と走査プリント基板２．２との間の相対回転時に走査プリント基板２．２内で誘導効果によって生成可能である。

励磁ランドパターン２．２１が、交流電磁気による励磁場を走査トラックの領域内に又はこれらの走査トラックによって走査された目盛トラック１．２１及び１．２２の領域内に形成することが、対応する信号を生成する前提条件である。この示された実施の形態では、励磁ランドパターン２．２１が、平行平面な多数の通電個別ランドパターンとして構成されている。ランドパターンユニットの励磁ランドパターン２．２１の全体が、励磁電流の同じ方向に通電する場合、ホース状又はシリンダ状に指向した電磁場が、ランドパターンユニットのそれぞれのランドパターンの周りに形成される。発生した電磁場の電磁場線が、同心円の形態でランドパターンユニットの周りに延在する。この場合、電磁場線の方向は、公知のようにランドパターンユニット内の電流方向に依存する。この場合、１本の共通の走査トラックに直接隣接するこれらのランドパターンユニットの通電方向つまりこれらのランドパターンユニットの対応する接続を逆に選択する必要がある。その結果、走査トラックの領域内の電磁場線がそれぞれ同じに指向されている。

図５中には、回路が概略的に示されている。シャフトエンコーダの機能をこの回路に基づいて説明する。このシャフトエンコーダは、ソケット２．３（図６）及びケーブルを通じて外部の直流電圧源３に接続されている。通常動作では、シャフトエンコーダは、この外部の直流電圧源３によって給電される。この示された実施の形態では、直流電圧源３の電圧Ｕ_C は、5 ボルトである。

直流電圧源３が、或る理由から使用できない場合、シャフトエンコーダは、電気エネルギーをバッテリ４によって一時的に供給される。この場合、バッテリ４から出力される電圧は、ここでは3 ボルトでもよい。バッテリ４は、シャフトエンコーダ内に直接、例えば走査プリント基板２．２上に格納されてもよいし又は外部に収納されてもよい。その結果、バッテリ４によって供給される電気エネルギーが、ケーブル及びソケット２．３を通じてもシャフトエンコーダ内に到達され得る。

励磁制御要素として動作するＡＳＩＣ構成要素２．２３が、走査プリント基板２．２上に搭載されている。励磁電流Ｉ_I ，Ｉ_IIが、この励磁制御要素の制御の下で生成される。どのくらいの励磁電流Ｉ_I ，Ｉ_IIが生成されるかは、シャフトエンコーダが直流電圧源３によって供給されるのか又はバッテリ４によって供給されるのかに依存する。これに応じてＡＳＩＣ構成要素２．２３は、供給線に接続されている。その結果実際に存在する電圧Ｕ_C 又はＵ_B は、ＡＳＩＣ構成要素２．２３の入力部に入力される。電圧Ｕ_C がシャフトエンコーダに入力されることが、ＡＳＩＣ構成要素２．２３によって確認される場合、すなわちシャフトエンコーダが、通常動作にある場合、ＡＳＩＣ構成要素２．２３は、励磁ランドパターン２．２１を第１励磁電流Ｉ_I による第１動作モードで動作させる。この第１動作モードでは、励磁電流Ｉ_I は、この示された実施の形態では1MHzの周波数を有する。その結果、第１動作モードでの隣り合った電流最大値間の時間間隔τ₁ は、1 μs である。電気共振回路を構成するコンデンサ２．２４及び励磁ランドパターン２．２１が、これに応じて仕様決定されている。１つの最小電流パルスが、励磁電流Ｉ_I の零通過ごとにこの共振回路に供給されるように、ＡＳＩＣ構成要素２．２３が構成されている。共振回路内の損失がちょうど補償されるように、この最小電流パルスは定められている。これに応じて、第１動作モードでの励磁電流Ｉ_I は、図３ａ中に示されたように周期的な励磁電流Ｉ_I として示めされ得る。この場合、この励磁電流Ｉ_I の最大振幅は、+70mA 又は-70mA の値を有する。

電圧Ｕ_I が、受信コイル２．２２内で、すなわち受信ランドパターン２．２２１，２．２２２内でコード板１．２の角度位置に応じて第１励磁電流Ｉ_I によって誘導される。受信ランドパターン２．２２１は、90°だけずれた電圧信号を供給する２つのランドパターンを有する。支持本体に対する１回転内に、すなわち２π（360 °）の回転角度時に、これらの受信ランドパターン２．２２１がそれぞれ、目盛トラック１．２１の走査時に単一の信号周期を供給する。受信ランドパターン２．２２１の領域内のランドパターンのずらした配置によって、２つの誘導電圧Ｕ_I が、シャフトエンコーダの領域内で発生する。これらの誘導電圧Ｕ_I の包絡線が互いに、90°の移相を有する。

したがって、回転軸線Ｒの周りのコード板１．２の１回転内の比較的粗い絶対位置情報が、目盛トラック１．２１の走査から得られる。これらの信号は、軸１．１の１回転内の一義的な１つの絶対位置信号を供給する。回転移動の方向の確認が、90°だけ移相した信号を評価することによって保証されている。

外側の第２走査トラック上のもう１つの受信ランドパターン２．２２２は、第２目盛トラック１．２２を走査するために使用される。同様に相対的なずれが、両受信ランドパターン１．７，１．８間で発生する。その結果、２つの信号が、第２目盛トラック１．２２の走査時に出力側で発生する。90°の移相が、これらの信号の包絡線間で存在する。

外側の受信ランドパターン２．２２２はそれぞれ、16、すなわち2⁴回巻かれている。その結果、比較的高い分解能のインクリメンタル信号が、走査プリント基板２．２に対するコード板１．２の相対移動時にこれらの外側の受信ランドパターン２．２２２によって生成され得る。支持本体に対する１回転内に、すなわち２π（360 °）の回転角度時に、これらの受信ランドパターン２．２２２はそれぞれ、目盛トラック１．２２の走査時に16個の信号周期を供給する。

第１目盛トラック１．２１による粗い絶対位置測定と協働して、高分解能の絶対回転角度測定が、このような配置によって可能である。

図３ｂ中では、受信ランドパターン２．２２１のうちの１つの受信ランドパターン２．２２１中の電圧Ｕ_I の経時変化つまり両包絡線の正弦曲線が示されている。対応する正弦信号が、復調方法によって残りの受信ランドパターン２．２２１，２．２２２の電圧Ｕ_I と組み合わせて生成され得る。軸１．１の正確な角度位置が、これらの対応する正弦信号によって測定され得る。この場合、軸１．１に関する対応する角度位置情報が生成されるように、誘導電圧Ｕ_I が、同時に評価要素として使用されるＡＳＩＣ構成要素２．２３によって電子工学的に処理される。それ故に、励磁制御要素及び評価要素が、唯一のＡＳＩＣ構成要素内に組み込まれている。

励磁電流Ｉ_I の高い周波数の結果、実際の角度位置情報が、シャフトエンコーダによって事実上常に呼び出され得ることが可能である。さらに、全回転数の計数が可能である。

直流電圧源３が、例えば電流の遮断の理由から使用できない場合、バッテリ４の電圧Ｕ_B がシャフトエンコーダに入力される。ＡＳＩＣ構成要素２．２３が、このことを認識し、これに基づいて第２動作モードを選択する。その結果、ＡＳＩＣ構成要素２．２３は、今度は励磁ランドパターン２．２１を、主電流を節約する第２動作モードに動作させる。この場合、第２励磁電流Ｉ_IIの実効値は、第１励磁電流Ｉ_I の実効値より小さい。この第２励磁動作モードでは、１つのパルス化された励磁電流Ｉ_IIが、図４ａにしたがって生成される。すなわち、ＡＳＩＣ構成要素２．２３の制御の結果、例えば200Hz の周波数を有する電流パルスが、励磁ランドパターン２．２１内に入力される。その結果、第２動作モードでの隣り合った電流最大値間の時間間隔τ_IIは、0.005sである。したがって第２動作モードでは、隣り合った電流最大値間の時間間隔τ_IIは、第１動作モードでの隣り合った電流最大値Ｉ_I の時間間隔τ_I より5000倍大きい。この第２動作モードでは、電流ポーズが、パルス間に１つずつ存在する。第２動作モードでの励磁電流Ｉ_IIの値が、この電流ポーズ内で事実上零に等しい。比較的低い周波数によって、僅かなパルス時間（例えば、Ｔ＝1 μs ）によって及び低い電流振幅（例えば、最大振幅20mA）によって、シャフトエンコーダの第２動作モードでの必要電流は、第１動作電流の必要電流に比べて著しく低減される。つまり、第２動作モードでの電力消費、すなわちシャフトエンコーダの動作に必要な電気エネルギーが、第１動作モードでのシャフトエンコーダの動作に必要な電気エネルギーより大幅に小さい。第２動作モード及び第１動作モードでは、第２励磁電流Ｉ_II又は第１励磁電流Ｉ_I が、同じ励磁ランドパターン２．２１に通電する。

パルス化された励磁電流Ｉ_IIが、コード板１．２の角度位置に応じて受信ランドパターン２．２２１内に電圧Ｕ_II（応答パルス）を誘導する。これらの受信ランドパターン２．２２１は、既に説明したように結果として90°だけずらした電圧信号を供給する２つのランドパターンを有する。図４ｂ中には、例えば受信ランドパターン２．２２１（例えば、０°位相）の第１動作モードで誘導されるような、電圧Ｕ_IIの経時変化が示されている。評価要素として動作するＡＳＩＣ構成要素２．２３は、電圧Ｕ_II（０°）が閾値Ｕ_L を超えたことを確認する。同時に、受信ランドパターン２．２２１（例えば、90°位相）の第２動作モードで誘導された電圧Ｕ_II（90°）が閾値Ｕ_L に達しなかったことも確認される。

角度位置情報が生成されるように、これらの入力条件が、評価要素としてのＡＳＩＣ構成要素２．２３によって電子工学的に処理される。第２動作モードで生成された角度位置情報が、比較的粗いつまり不正確である。しかし、軸１．１の角度位置が、どの四分円に割り当てられているかが確認され得る。このことは、例えばモーター軸が掛かっている負荷によって制御されずにさらに移動する時に重要である。何故なら、軸１．１が、どのくらいの回転数、どの方向に進んだかが、第２動作モードで少なくとも確認され得るからである。これに応じて、回転数が、直流電圧源３の停止時でも計数され得る。その結果、回転数が消失しない。

誘導電圧Ｕ_IIが、コード板１．２の位置に応じて下の閾値−Ｕ_L も下回り得る。したがって、Ｕ_II≧Ｕ_L ，−Ｕ_L ＜Ｕ_II＜＋Ｕ_L 又はＵ_II≦Ｕ_L であるかどうかが、各位相に対して区別される。これに応じて、１つの四分円が、軸１．１の位置に対して一義的に割り当てられ得る。

コード板の正面図である。 走査プリント基板の正面図である。 第１動作モードでの励磁巻線中の励磁電流の信号変化を示す。 第１動作モードでの検出巻線中の誘導電圧の信号変化を示す。 第２動作モードでの励磁巻線中の励磁電流の信号変化を示す。 第２動作モードでの検出巻線中の誘導電圧の信号変化を示す（０°位相）。 第２動作モードでの検出巻線中の誘導電圧の信号変化を示す（90°位相）。 概略回路図である。 シャフトエンコーダの断面図である。

符号の説明

１ 回転子
１．１ 軸
１．２ コード板
１．２１ Ｚ１目盛
１．２．１．１ コーティング領域
１．２．１．２ 非コーティング領域
１．２２ インクリメンタル目盛
１．２．２．１ コーティング領域
１．２．２．２ 非コーティング領域
２ 固定子
２．１ フランジ
２．２ プリント基板
２．２１ 励磁巻線
２．２２ 検出配置
２．２．２．１ 絶対トラックＺ１＿トラック
２．２．２．２ インクリメンタルトラック
２．２３ ＡＳＩＣ（評価要素）
２．２４ コンデンサ
２．２５ トランジスタ
２．３ ブッシュ
３ 連続電源
４ バッテリ

Claims (19)

1. −軸（１．１），
   −支持本体（２．２），
   −励磁制御要素（２．２３）及び
   −評価要素（２．２３）を有するシャフトエンコーダにおいて、
   ・少なくとも１つの励磁巻線（２．２１）及び
   ・コードキャリア（１．２）によって影響される電磁場を走査する少なくとも１つの検出配置（２．２２）が、支持本体（２．２）に対して配置されていて、励磁電流（Ｉ_I ，Ｉ_II）が、電磁場を生成する励磁巻線（２．２１）に通電可能であり、この場合、
   軸（１．１）が、支持本体（２．２）に対して回転可能であり、コードキャリア（１．２）は、軸（１．１）の角度位置を検出するためにこの軸（１．１）に回転しないように固定されていて、この場合、
   第１励磁電流（Ｉ_I ）が、第１動作モードで生成可能であり、第２励磁電流（Ｉ_II）が、第２動作モードで生成可能である方法で、励磁巻線（２．２１）が、励磁制御要素（２．２３）によって２つの異なる動作モジュールに選択して動作可能であるように、この励磁制御要素（２．２３）は構成されていて、この場合、第２動作モードでのシャフトエンコーダの電力消費が、第１動作モードでのシャフトエンコーダの電力消費より小さいように、この第２励磁電流（Ｉ_II）は設定されていて、
   検出配置（２．２２）内のそれぞれの励磁電流（Ｉ_I ，Ｉ_II）は、電圧（Ｕ_I ，Ｕ_II）を誘導し、これらの電圧（Ｕ_I ，Ｕ_II）は、角度位置情報を生成するために評価要素（２．２３）によって電子工学的に処理可能であるシャフトエンコーダ。
2. 第２動作モードで生成された角度位置情報は、第１動作モードで生成された角度位置情報より粗い分解能を有する請求項１に記載のシャフトエンコーダ。
3. 検出配置（２．２２）は、第１検出巻線（２．２２１）及び第２検出巻線（２．２２２）を有し、第１検出巻線（２．２２１）は、支持本体（２．２）に対する１回転内に第２検出巻線（２．２２２）と異なる数の信号周期を供給する請求項１又は２に記載のシャフトエンコーダ。
4. 第１検出巻線（２．２２１）は、奇数の数の信号周期を提供する請求項３に記載のシャフトエンコーダ。
5. 第１検出巻線（２．２２１）は、支持本体（２．２）に対する１回転内に第２検出巻線（２．２２２）より小さい数の信号周期を供給する請求項４に記載のシャフトエンコーダ。
6. 角度位置情報を生成する評価要素（２．２３）によって、
   −第２動作モードでは、第１検出巻線（２．２２１）で誘導された電圧（Ｕ_I ）が電子工学的に処理可能であり、同時に第２検出巻線（２．２２２）で誘導された電圧（Ｕ_II）が、電子工学的な処理に対して考慮不可能であり、
   −第１動作モードでは、第１検出巻線（２．２２１）で誘導された電圧（Ｕ_I ）及び第２検出巻線（２．２２２）で誘導された電圧（Ｕ_II）の双方が、電子工学的に処理可能である請求項３〜５のいずれか１項に記載のシャフトエンコーダ。
7. 励磁制御要素（２．２３）及び評価要素（２．２３）が、１つのＡＳＩＣ構成要素内に組み込まれている請求項１〜６のいずれか１項に記載のシャフトエンコーダ。
8. 第２励磁電流（Ｉ_II）が、パルス化された電流として生成可能であるように、励磁制御要素（２．２３）が構成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載のシャフトエンコーダ。
9. 第２励磁電流（Ｉ_II）が、電流ポーズを有するように、励磁制御要素（２．２３）が構成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載のシャフトエンコーダ。
10. 第２動作モードでシャフトエンコーダに電力を供給するため、シャフトエンコーダは、バッテリを有する請求項１〜９のいずれか１項に記載のシャフトエンコーダ。
11. −軸（１．１），
    −支持本体（２．２），
    −励磁制御要素（２．２３）及び
    −評価要素（２．２３）を有するシャフトエンコーダを動作させる方法において、
    ・少なくとも１つの励磁巻線（２．２１）及び
    ・コードキャリア（１．２）によって影響される電磁場を走査する少なくとも１つの検出配置（２．２２）が、支持本体（２．２）に対して配置されていて、励磁電流（Ｉ_I ，Ｉ_II）が、電磁場を生成する励磁巻線（２．２１）に通電可能であり、この場合、
    軸（１．１）が、支持本体（２．２）に対して回転可能であり、コードキャリア（１．２）は、軸（１．１）の角度位置を検出するためのこの軸（１．１）に回転しないように固定されていて、
    ・第１動作モード又は第２動作モードを選択し
    ・励磁制御要素（２．２３）によって励磁巻線（２．２１）内に励磁電流（Ｉ_I ，Ｉ_II）を生成し、この場合、第１励磁電流（Ｉ_I ）が、第１動作モードで生成され、第２励磁電流（Ｉ_II）が、第２動作モードで生成され、この場合、第２動作モードでのシャフトエンコーダの電力消費が、第１動作モードでのシャフトエンコーダの電力消費より小さいように、第２励磁電流（Ｉ_II）が設定され、
    ・この励磁電流（Ｉ_I ，Ｉ_II）によって検出配置（２．２２）内で誘導された電圧（Ｕ_I ，Ｕ_II）を検出し、
    ・この誘導された電圧（Ｕ_I ，Ｕ_II）を電子工学的に処理して角度位置情報を生成する、ステップを有する方法。
12. 第２動作で生成された角度位置情報は、第１動作モードで生成された角度位置情報より粗い分解能を有する請求項１１に記載の方法。
13. 第１動作モジュール又は第２動作モジュールは、シャフトエンコーダに印加されている電圧（Ｕ_B ，Ｕ_C ）に応じて選択される請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 第２励磁電流（Ｉ_II）は、パルス化された電流として生成される請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 第２励磁電流（Ｉ_II）は、電流ポーズを有する請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 隣り合った電流最大値間の時間間隔（τ_II）が、第１励磁電流（Ｉ_I ）の隣り合った電流最大値の時間間隔（τ_I ）より少なくとも100 倍大きいように、第２励磁電流（Ｉ_II）が設定される請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 隣り合った電流最大値間の時間間隔（τ_II）が、第１励磁電流（Ｉ_I ）の隣り合った電流最大値の時間間隔（τ_I ）より少なくとも1000倍大きいように、第２励磁電流（Ｉ_II）が設定される請求項１６に記載の方法。
18. 検出配置（２．２２）は、第１検出巻線（２．２２１）及び第２検出巻線（２．２２２）を有し、第１検出巻線（２．２２１）は、支持本体（２．２）に対する１回転内に第２巻線（２．２２２）と異なる数の信号周期を供給し、
    −この場合、第１検出巻線（２．２２２）で誘導された電圧（Ｕ_II）が、第２動作モードで電子工学的に処理され、同時に第２検出巻線（２．２２２）で誘導された電圧（Ｕ_II）が、電子工学的な処理によって考慮されず、
    −第１検出巻線（２．２２１）で誘導された電圧及び第２検出巻線（２．２２２）で誘導された電圧の双方が、第１動作モードで電子工学的に処理される請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 第１励磁電流（Ｉ_I ）は、第２励磁電流（Ｉ_II）より大きい最大振幅を有する請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の方法。

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