多匝旋轉編碼器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種按權利要求1所述安全的多匝旋轉編碼器以及按權利要求7所述用于使這種多匝旋轉編碼器運行的方法。這種多匝旋轉編碼器例如在自動化技術領域用于測量軸的角位置和經過的轉動的數量。
【背景技術】
[0002]用于測量軸的角位置的位置測量裝置由大量文獻有所公開。這種位置測量裝置稱為旋轉編碼器。此外，如果位置測量裝置這樣構成，除了軸的角位置外還測量軸經過的轉動的數量，那么稱為多匝旋轉編碼器。
[0003]為構成多匝單元，也就是用于確定軸經過的轉動的數量的單元，原則上公開了兩種解決方案，一個是基于傳動器的多匝單元，另一個是基于計數器的多匝單元。
[0004]在基于傳動器的多匝單元中，輸入軸驅動使輸入轉速減速的一個或多個傳動級。在例如傳動比16: I的傳動級中，輸入軸每16次轉動傳動級的輸出軸旋轉一次。輸出軸再驅動代碼載體，其角位置可以得出輸入軸的旋轉次數。
[0005]基于傳動器的多匝旋轉編碼器的示例在DE 28 17 172 Al中有所介紹。這是一種具有第一軸角代碼盤和多個串聯的軸角代碼盤的多級軸角編碼器(Winkelschrittgeber)。
[0006]EPl 457 762 Al介紹了一種測量物體的位置、行程或旋轉角的裝置。它包括以三個彼此相接的代碼盤的形式、通過差速器耦合的三個實物量具。代碼盤的掃描通過徑向覆蓋全部代碼盤代碼軌跡的掃描單元進行。
[0007]基于傳動器的多匝單元不言而喻與供電無關，也就是說，它們在旋轉編碼器的斷開狀態下也正常工作。這一點非常簡單地在于，通過傳動器驅動的代碼盤沒有電也旋轉。在重新接通旋轉編碼器后，輸入軸經過的轉動的數量通過測定多匝單元代碼盤的角位置確定。
[0008]基于計數器的多匝單元通過計數代碼載體的轉動測定軸經過的轉動的數量，該代碼載體直接由軸驅動并因此經過與所要測量的軸相同數量的轉動。代碼載體上設置由掃描單元掃描的代碼。從利用掃描單元測定的位置信號中，在計數電子裝置中產生計數器的計數信號，該計數器與旋轉方向有關地對代碼載體并因此軸的完整轉動的數量進行計數。在沒有其他措施的情況下，基于計數器的多匝單元與供電有關地，也就是說，在斷開旋轉編碼器供電的情況下，一方面失去計數器的值，另一方面不能再對軸的轉對計數。重新接通后，計數器復位。
[0009]為在斷開主供電的情況下，例如在斷開里面運行多匝旋轉編碼器的機器時，也能儲存計數器的計數狀態以及除此之外獲得計數功能，基于計數器的多匝單元通常裝備蓄電池，其在斷開主供電時承擔旋轉編碼器的至少多匝單元的供電。
[0010]EP I 462 771 BI例如介紹了一種具有基于計數器的多匝單元的多匝旋轉編碼器，該單元在斷電狀態下利用蓄電池運行。
[0011]可以使基于計數器的多匝單元保持正常、與供電無關地發揮作用的這些和其他措施花費大并因此應該避免。恰恰是使用蓄電池存在問題，因為即使在節電的電路的情況下遲早也要更換電池。
[0012]出于安全技術的原因，可要求冗余測量一定數量的軸轉動，例如在測量錯誤會導致上面運行多匝旋轉編碼器的機器損壞或甚至對機器的操作人員造成危險的情況下，就是如此。
[0013]DE 10 2009 029 431 Al因此提出一種裝備兩個供電無關的多匝單元的多匝旋轉編碼器。比較多匝單元的測量值可以實現隨時檢查多匝旋轉編碼器的工作可靠性。這種旋轉編碼器因此適合于在重大安全領域使用。
【發明內容】
[0014]本發明的目的在于，提供一種多匝旋轉編碼器，其在結構簡單的情況下適合于在重大安全領域使用。
[0015]該目的通過一種按權利要求1所述的多匝旋轉編碼器得以實現。
[0016]現在提出一種多匝旋轉編碼器，具有
[0017]-單匝單元，包括代碼載體，其可由單匝掃描裝置掃描以用于產生單匝位置信號；以及單匝評估單元，用于將單匝位置信號處理成至少一個說明轉動內輸入軸絕對位置的單匝碼字，
[0018]-供電有關的第一多匝單元，包括至少一個第一多匝代碼載體，其可由第一多匝掃描裝置掃描以產生第一多匝位置信號；以及第一多匝評估單元，用于將第一多匝位置信號處理成說明輸入軸經過的轉動的數量的第一多匝碼字，
[0019]-供電有關的第二多匝單元，包括至少一個第二多匝代碼載體，其可由第二多匝掃描裝置掃描以產生第二多匝位置信號；以及第二多匝評估單元，用于將第二多匝位置信號處理成同樣說明輸入軸經過的轉動的數量的第二多匝碼字，其中，第一多匝單元第一多匝碼字的值在接通多匝旋轉編碼器供電后的初始化階段可以利用第二多匝碼字的值進行參考。
[0020]本發明此外的目的在于，提供一種用于使這種多匝旋轉編碼器運行的方法。
[0021]該方法通過一種按權利要求7所述的方法得以實現。
[0022]在這里，用于使多匝旋轉編碼器運行的方法具有
[0023]-單匝單元，包括代碼載體，其為產生單匝位置信號可由單匝掃描裝置掃描，還包括單匝評估單元，用于將單匝位置信號處理成至少一個說明轉動內輸入軸絕對位置的單匝碼字，
[0024]-供電有關的第一多匝單元，包括至少一個第一多匝代碼載體，其可由第一多匝掃描裝置掃描以產生第一多匝位置信號；以及第一多匝評估單元，用于將第一多匝位置信號處理成說明輸入軸經過的轉動的數量的第一多匝碼字，
[0025]-供電有關的第二多匝單元，包括至少一個第二多匝代碼載體，其可由第二多匝掃描裝置掃描以產生第二多匝位置信號；以及第二多匝評估單元，用于將第二多匝位置信號處理成同樣說明輸入軸經過的轉動的數量的第二多匝碼字，其中，第一多匝單元第一多匝碼字的值在接通多匝旋轉編碼器供電后的初始化階段可以利用第二多匝碼字的值進行參考。
【附圖說明】
[0026]依據本發明的多匝旋轉編碼器以及用于使這種多匝旋轉編碼器運行的方法的其他優點和細節來自后面實施例的說明。其中:
[0027]圖1示出依據本發明的多匝旋轉編碼器的第一實施例；
[0028]圖2示出圖1的第一多匝評估單元的方框圖；
[0029]圖3示出圖1的多匝旋轉編碼器的方框圖；
[0030]圖4示出依據本發明的多匝旋轉編碼器的另一實施例；以及
[0031]圖5示出圖4的多匝旋轉編碼器的方框圖。
【具體實施方式】
[0032]圖1示出依據本發明的第一多匝旋轉編碼器的原理。它由單匝單元10、第一多匝單元20以及第二多匝單元30組成。
[0033]單匝單元10由直接與所要測量的輸入軸W耦合的代碼盤11形成。代碼盤11攜帶可以光電、磁性、電容或電感掃描的編碼12，以便將輸入軸W的轉動劃分成多個可分辨的扇形段。該編碼12可以數字式或模擬式構成。數字式的編碼12例如可以作為多軌跡的代碼，例如Gray代碼構成，或也可以通過單軌跡的鏈代碼，所謂的“Pseudo Random Code” (PRC)構成。在模擬式的編碼12中，掃描時產生模擬的掃描信號，從其振幅和/或相位中可以確定輸入軸W的角位置。編碼12由掃描裝置13掃描以形成單匝位置信號SP。單匝位置信號SP輸送到單匝評估單元14，該單元形成多位的單匝碼字SC并在其輸出端上輸出，該單匝碼字說明輸入軸W在單個轉動內的絕對位置。
[0034]為掌握輸入軸W的轉數而設置多匝單元20、30。
[0035]第一多匝單元20是基于計數器的多匝單元。它由同樣與輸入軸W抗扭連接的第一多匝代碼載體21組成。第一多匝代碼載體21具有單個磁偶極子，也