機器を回転させるための位相検出器
【課題】回転部材間の回転位相関係を正確に検出する。
【解決手段】それぞれ回転可能に連結された部材に取り付けられた３１個の数字の擬似ランダムＭ数列でコード化されている第１ディスクと第２ディスクとを有する。ディスクを３１区画に分割し、ディスクの外周を、「１」に対応する区画は大きな半径を有し、「０」に対応する区画は小さな半径を有するように輪郭付ける。第１及び第２ディスクの外周付近に配置されたセンサーが、コード化された擬似ランダム数列を検出し、周期的にサンプル採取して、第１及び第２の検出された数列を生成する。第１及び第２の検出された数列は、ノイズを取り除き、＋１から−１の間の範囲に処理され、その後、相互相関付けをして、取り付けられた回転部材の間の回転位相関係が求められる。
【解決手段】それぞれ回転可能に連結された部材に取り付けられた３１個の数字の擬似ランダムＭ数列でコード化されている第１ディスクと第２ディスクとを有する。ディスクを３１区画に分割し、ディスクの外周を、「１」に対応する区画は大きな半径を有し、「０」に対応する区画は小さな半径を有するように輪郭付ける。第１及び第２ディスクの外周付近に配置されたセンサーが、コード化された擬似ランダム数列を検出し、周期的にサンプル採取して、第１及び第２の検出された数列を生成する。第１及び第２の検出された数列は、ノイズを取り除き、＋１から−１の間の範囲に処理され、その後、相互相関付けをして、取り付けられた回転部材の間の回転位相関係が求められる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的構成要素を回転させるための位相検出器に関しており、具体的には、回転部材間の回転位相関係を非常に正確に検出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
製造及び加工機器の様な現代の産業用機械は、所望の機能を達成するために、機械の様々な様相の極めて正確な調整及び／又は制御に依存していることが多い。しかしながら、そのような機械は、複雑な機械の様々な構成要素の協調動作の間で達成可能な精度を制限する一定の製造許容値内で構築されている。また、機械の通常の磨耗と傷のために、設計パラメーターから変動し、異なる機械構成要素の間の関係と相互作用の精度に影響を与えることもある。他にも、作動中に加えられる負荷に対する構成要素の動的応答も、不確実さの原因となる。様々な構成要素の間の調整が所望のレベルに達していないと、最終製品の品質の劣化から機械の破局的な故障に亘る深刻な結果を招きかねない。
【０００３】
幾つかの例では、装置の異なる構成要素の間の相対的動作の精度を所望のレベルに到達させ及び／又は維持するのに、コンピュータを使った検出及び制御システムが採用されている。しかしながら、その様なシステムの有効性は、機械の作動中に関係する構成要素の状態又は機能を正確且つ迅速に検出し比較する検出システムの能力を含む数多くの要因によって制限されるので、ユーザーは、作動パラメーターにおいて所望の精度が達成されているか否かを判断するのを妨げられている。
【０００４】
機械の所望の機能は、同時回転軸又は他の回転構成要素を含む、及び／又はそれらによって制御されている関連構成要素の協働動作によって達成される。例えば、回転軸は、特定の関連構成要素を直接駆動することもあれば、接続しているハードウェアを通して別の構成要素に作用するクランク、カム又は偏心部分を含んでいることもある。異なる同時回転軸が異なる協働機械構成要素を駆動しているときは、同時回転軸は、通常、互いに特定の回転位相関係を維持しなければならない。位相関係の精度は、機械全体の適切な作動にとって非常に重要である。
【０００５】
大型の機械システムで、特に、大きな及び／又は急激に変化する負荷が掛かる場合は、回転軸間の位相関係において高い精度を実現するのは難題である。構成要素の間に所望の位相関係を作り出す機械の設計は、通常、理想の機械に直結するものであるが、実際の機械では、構成要素間の位相関係は、例えば、（i）製造許容値、特にそのような許容値の累積、（ii）負荷が加えられている構成要素の、温度に関係する変化を含む弾性、（iii）温度変動による寸法及び材料特性の変化、及び（iv）時間の経過による機器の摩擦及び傷付き、を含め、数多くの要因によって変動する。構成要素の間の回転位相を正確に判定することは、機械の設計、適切な設定、制御及び／又は問題の検出にとって重要である。
【０００６】
従って、機械システム内の回転構成要素の間の位相関係を判定するためのシステム及び方法が必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
２つの回転可能に連結されている軸又は他の回転部材の間の回転位相差を非常に正確に判定するためのシステムと方法を開示している。本システムは、回転部材に取り付けられ、これと共に回転可能なディスクを含んでいる。各ディスクは、その周縁にコード化された擬似ランダム２進数列を有している。センサーは、軸が回転している間にコード化された数列を検出するため、各ディスクの周縁又は周縁近くに設けられている。各センサーは、周期的にサンプル採取して、各ディスク毎に検出した数列を生成する。検出された数列は、フィルターに掛けてノイズが除去され、後の処理がやり易いように正規化される。出来上がった数列同士の相互相関を取ると、２つの回転部材の間の位相関係を示す相互相関関係におけるスパイク又はピーク、及び、回転の周期だけ間隔の離れた同様なピークができる。位相検出の精度を改善するために、ここに記載するように、ピークの線形適合外挿法を使用して、２つの回転部材の間の位相又は時間位相関係をより正確に特定する。
【０００８】
開示している実施形態では、ディスクは、鋼又は他の鉄系材料でディスクを形成し、ディスクを３１個の数字の擬似ランダムＭ数列に対応する３１個の円周区画に分割することによって、３１個の数字の擬似ランダムＭ数列でコード化されている。代わりに、他のＭ数列を含め、別の擬似ランダム数列を使用してもよい。ディスクは、Ｍ数列の「０」に対応当する区画が、Ｍ数列の「１」に対応する区画よりも短い半径を有するように形成される。近接センサーは、ディスクの周縁近くに設けられ、長い半径の区画がセンサーにほぼ隣接しているときに検出する。或る特定の実施形態におけるサンプル採取速度は約５０ｋＨｚで、コード化されたＭ数列に関係する、回転中に検出された数列を作る。検出された数列は、フィルターに掛けてノイズを除去し、後に続く計算を容易にするため、＋１から−１の間の範囲に正規化される。１つのディスクから正規化された数列は、第２ディスクから正規化された数列と相互相関付けられ、対応する回転部材の回転位置の間の位相時間差が判定される。時間差は、回転の周期で割れば、２つの回転部材の回転位相を求めることができる。
【０００９】
位相検出システムの或る特定の実施形態は、第１コード化ディスクが取り付けられている第１回転部材と、第１回転部材に連結されている第２回転部材と、第２回転部材に取り付けられている第２コード化ディスクを含んでいる。第１誘導近接センサーは、第１ディスクの周縁近くに設けられ、第２誘導近接センサーは、第２ディスクの周縁近くに設けられている。データ処理システムは、第１及び第２センサーから信号を受信するように設けられており、両センサーからの信号は、回転部材の間の位相関係を判定するのに使用することのできる第１及び第２の検出された信号の数列を作るために、周期的にサンプル採取される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の以上の態様及び多くの付随する利点は、以下の詳細な説明を添付図面と関連付けて参照すれば、容易に良く理解できるであろう。
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態を、本発明を例証する事例として図面を参照しながら説明するが、各図を通して、同様の番号は同様の部品を示している。
【００１２】
本発明の好適な実施形態の代表的な用途は、図１に示すプレス装置９０の様な機械の中で協働的に係合されている２つの回転軸の間の回転位相角の関係を判定することである。この代表的なプレス機９０は、数多くの個々のプレスモジュール９２を含んでおり、各モジュールは、上方プレス部９４と、反対側に配置され対抗動作をする下方プレス部９６を有している。このプレス機９０では、個々のプレスモジュール９２は、各上方軸９５が実質的に全て同位相で回転し、各下方軸９７が実質的に全て同位相で、且つ上方軸９５に対して逆回転するように正確に調整された方式で作動する多数のモーター９３によって駆動されるクランク軸９５、９７を回転させることによって作動する。調整されたプレスモジュール９２は、プレス機９０の中央チャネルを通して、帯板材をプレスして送る。上方軸と下方軸９５、９７の内の少なくとも幾つかは、以下に説明するように、位相検出器アッセンブリ１００を含んでいる。この図示の例は、同位相で作動する軸９５、９７を示しているが、本発明は、同位相で作動するように意図されている構成要素の間の回転位相を検出することに限定されるものではなく、異なる位相角で作動している構成要素の間の位相を判定するため、非常に直接的な方式で拡張できるものと理解頂きたい。
【００１３】
次に図２と３は、上方軸９５の端部に取り付けられている位相検出器アッセンブリ１００を示している。図２は、位相検出器アッセンブリ１００の斜視図を示しており、図３は、軸９５に取り付けられている位相検出器アッセンブリ１００の分解図を示している。位相検出器アッセンブリ１００は、例えば軸９５を支持している構造のような支持構造にしっかりと取り付けられている基部プレート１０２を含んでいる。支持プレート１０２は、軸９５のキー付き取り付け柱を入れる寸法に作られた中心穴１０４を含んでいる。カバー部材１１０は、基部プレート１０２に取り付けられており、取り付けボルト９１（分かり易くするために図３には示していない）で取り付けられている透明なカバープレート１１１を含んでいる。
【００１４】
以下に説明するように、擬似ランダム数列をその周縁にコード化しているディスク１２０は、コード化されたディスク１２０が軸９５と共に回転するように軸９５のキー付き取り付け柱と係合するスロット９９を含む中央穴１２４を含んでいる。コード化されたディスク１２０は、例えば、キー付き取り付け柱９８と螺合する取り付けナット１２８で固定されている。カップ形状のカバー部材１１０は、ディスクの回転と干渉すること無く、ディスク１２０を閉じる。カバー部材１１０は、基部プレート１０２に、例えば、カバー部材１１０の穴１１５を貫通して伸張し、基部プレート１０２のねじ穴１０５と係合する取り付けボルト１１８で、固定されている。
【００１５】
近接センサーの様なセンサー１３０は、センサー１３０がディスク１２０の外周付近に配置されるように、カバー部材１１０を貫通して半径方向に伸張する穴１０９内に取り付けられている。現在の実施形態では、センサー１３０は、誘導近接センサーである。適したセンサーは、例えば、オハイオ州ツインズバーグのPepperl+Fuchs社から販売されている誘導近接センサーモデル第ＮＪ１．５−６．５−５０−Ｅ−Ｖ３である。この具体的なセンサーは、面一に取り付けることができ、製造元の識別感知範囲は１．５ｍｍである。どの様な代替センサーでも使用することができ、選択される具体的な検出器は、具体的な用途次第で、その選択は当業者の技量の範囲内にあると考えられる旨理解されたい。
【００１６】
センサー１３０の作用は、コード化されたディスク１２０の平面図を示す図４Ａを見れば明らかになるであろう。ディスク１２０は、軸９５と共に回転するようにディスク１２０を回転方向に係止するキー付き中心穴１２４を含んでいる（図３）。開示している実施形態のディスク１２０は、軟鋼の様な鉄系の材料で作られており、長い半径Ｒ１を有する第１区画１２６と、短い半径Ｒ２を有する第２区画１２７を含んでいる。第１区画１２６と第２区画１２７は、以下に論じるように、例えば、擬似ランダムコードのＭ数列のような擬似ランダム２進数列をコード化するように形成されている。
【００１７】
図４Ｂは、コード化されたディスク１２０の平面図を示している。ガイド破線は、ディスク１２０を、外周で３１個の等区画に分割している。図４Ｂから、ディスク１２０の３１個の各区画に、区画が第１区画１２６である場合は「１」を、第２区画１２７である場合は「０」を割り当てれば、３１個の数字の擬似ランダムＭ数列が形成されることが分かる。本実施形態では、図４Ｂに示すようにディスク１２０の右側で始まり、反時計回りに進むので、２進数列００００ １０１０ １１１０ １１００ ０１１１ １１００ １１０１ ００１が生成される。この２進数列は、周知の擬似ランダムコードの３１個の数字のＭ数列である。
【００１８】
図２と３に戻るが、理解頂けるように、コード化されたディスク１２０が回転すると、ディスク１２０の第１半径Ｒ１付近に配置されている近接センサー１３０は、ディスク１２０の長い第１区画１２６がセンサー１３０に隣接しているときには第１信号（例えば「高」信号）を生成し、第１区画１２６がセンサー１３０に隣接していないときには第２信号（例えばヌル信号）を生成する。
【００１９】
図５は、従来型のコンピューターなどの様なデジタル処理システム２００に接続されている２つの位相検出器アッセンブリ１００、１００’を概略的に示している。位相検出器アッセンブリ１００、１００’は、それぞれ、先に論じたように、各ディスク１２０、１２０’上にコード化された擬似ランダム数列を検出するセンサー１３０、１３０’を含んでいる。検出された信号は、デジタル処理システム２００に送られる。代表的な作動モードでは、センサー１３０は、約５０ｋＨｚの割合でサンプル採取する。検出された電圧信号は、記録され、コード化されたディスク１２０からコード化された擬似ランダム数列にほぼ一致する数列を生成する。
【００２０】
図６は、ディスク１２０のほぼ一回転で検出された信号数列１４０の代表的なグラフである。センサー１３０は、殆どのサンプル採取期間に、「オン」（例えば、比較的高い電圧信号）か、「オフ」（例えばヌル信号）の何れかの信号を戻す。検出された信号数列１４０は、通常、図６に示すように、幾らかのノイズを含んでいる。
【００２１】
図７は、図６に示す検出された信号数列１４０から得られた正規化信号数列１４２を示しており、信号１４０は、処理されてノイズが取り除かれ、＋１から−１の範囲に正規化されている。それぞれに位相検出アッセンブリ１００が装着されている、２つの同時に回転しているディスク１２０からの正規化信号数列１４２を相互相関付けることによって、回転している部材の間の回転位相関係が、非常に高い精度で判定される。
【００２２】
検出された信号のサンプル採取率は、ランダム数列の通過率（この場合、１回転当たり３１個の数字）より相当に大きい。目下の実施形態では、センサー１３０は、約１０００ｒｐｍの回転速度を有するシステムで、約５０ｋＨｚの割合でサンプル採取する。従って、図６に示す検出された信号数列１４０は、センサー１３０から１回転当たり約３０００回の読み取り率で得られた信号から得られる。１回転当たりの読み取り回数が比較的大きいので、回転部材の間の位相関係を良好に解読することができる。
【００２３】
図８は、図７に示す正規化信号数列１４２の様な２つの正規化信号数列１４２の代表的な計算された相互相関関係１４４を示している。図８では、第２の正規化信号数列が、第１の正規化信号数列と相互相関付けられている。図１０は、第１の正規化信号数列１４２の、第２の正規化信号数列１４２との計算された相互相関関係１４４’を示している。周知の相互相関関数は、
【００２４】
【数１】
【００２５】
【数２】
【００２６】
と定義され、ここに、添字「１」は第１の数列を指し、添字「２」は第２の数列を指す。式（１）は、第２信号数列ｆ２の、第１信号数列ｆ１との相互相関関数を定義しており、式（２）は、第１信号数列ｆ１の、第２信号数列ｆ２との相互相関関数である。理解頂けるように、正規化信号数列ｆ１及びｆ２は、それぞれ、同じコード化された擬似ランダム数列を有する２つの同時回転しているディスク１２０から検出された信号から得られる。同じく理解頂けるように、正規化信号数列同士を相互相関付けると、検出された信号が整列するときにだけ最高の相関が起こる。この整列状態は、図８に示す計算された相互相関関数１４４で、グラフの急激なスパイク又はピーク１４６Ａ、１４６Ｂにより明示されている。
【００２７】
図８に示す信号２の信号１に対する相互相関関数１４４は、ディスク１２０の１回転より僅かに多くをカバーしている。計算された相互相関関係１４４のピーク１４６Ａ、１４６Ｂは、第１及び第２信号が整列しているときに生じ、第２信号数列ｆ２が第１信号数列ｆ１に対して時間的にずれることを考えると、ピーク１４６Ａ、１４６Ｂは、第１及び第２信号が整列するように第２信号数列がずれたときに生じる。従って、図８の計算された相互相関関係の第１ピーク１４６Ａの水平方向位置は、第１と第２のディスク１２０の間の位相（時間）関係を示している。図８では、検出された数列同士は、同位相に非常に近い。図９は、第１ピーク１４６Ａを拡大して示している。図１１は、図１０の第１ピーク１４６’Ａを同様に拡大したものである。
【００２８】
本実施形態では、２つのディスク１２０は、最初は、図８に示している計算された相互相関関係１４４の第１ピーク１４６Ａの水平方向位置が、同時に回転しているディスク１２０（従って、付帯する軸）同士の回転位相の間の時間差を示すように、対応するセンサー１３０に対して実質的に同じ向きに整列している。角位相差は、第１ピーク１４６の時間をディスク１２０の回転の周期で割ることによって計算することができる。
【００２９】
図９と１１に戻るが、第１ピーク１４６Ａ、１４６Ａ’は、比較的狭い水平部と、右への下降部を有している。開示しているシステム及び方法は、これまで述べたように、ピーク１４６Ａの狭い平坦部内の精度が十分であれば、ディスク１２０同士の間の位相関係を判定するのに用いられると理解されたい。或いは、例えば、ピーク１４６Ａ、１４６Ｂの平坦部の「中間点」を予測し、その中間点を使って水平軸上の時間差を求めることによって、精度を改良することができる。
【００３０】
位相関係を判定するための更に正確な方法について、ピーク１４６Ａ及び１４６Ｂの両方を示す計算された相互相関関係１４４の破断グラフを示している図１２を参照しながら説明する。計算された相互相関関係１４４は、ディスク１２０の１回転以上に亘って求められていると理解頂きたい。第２ピーク１４６Ｂは、上昇部１４７Ｂ、中間部１４８Ｂ、及び下降部１４９Ｂを有している。上昇部１４７Ｂと下降部１４９Ｂは、中間部１４８Ｂ付近では、それらの長さの部分に沿って実質的に直線状である。従って、下降部１４９Ｂの直線状の最良適合外挿を、例えば、従来型の最良適合アルゴリズムを使って、１５９Ｂとして示すように構築し、同様に、上昇部１４７Ｂの直線状の外挿を、１５７Ｂとして示すように構築することができる。これらの２つの線１５９Ｂと１５７Ｂは、中間部１４９Ｂの上方の点Ｐ１（ｔ１、Ｃ１）で交わり、ここに、ｔ１は水平軸からの時間座標であり、Ｃ１は垂直軸からの相互相関座標である。第１ピーク１４６Ａも、下降部１４９Ａと中間部１４８Ａを含んでいる。図１２の点Ｐ２（ｔ２、Ｃ１）でＣ１に対応する水平線と交わる下降部１４９Ａの同様の最良適合直線状外挿を構築することができ、ここに、ｔ２は、Ｐ２に関する水平軸からの時間座標である。
【００３１】
回転しているディスク１２０の回転の周期Ｔは、ｔ１−ｔ２として計算できる旨理解頂きたい。また、ｔ２は、回転しているディスク１２０同士の間の時間差を表す。従って、第１と第２のディスク１２０（及び付帯する軸）の間の位相差は、Ｐｈ＝ｔ２／Ｔとして計算することができる。
【００３２】
位相差を計算するための前記アルゴリズムは、目下の好適なアルゴリズムであり、本発明を理解する上において、技術者を支援するよう意図しているものと理解頂きたい。しかしながら、正確な位相差を計算するために、本発明から逸脱すること無く他の方法を使用することも考えられる。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施形態について図示し説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く、様々な変更を加えることができるものと理解頂きたい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の位相検出システムの代表的な適用例を示すプレス装置の斜視図である。
【図２】本発明による位相検出器アッセンブリの斜視図である。
【図３】図２に示す位相検出器アッセンブリの分解斜視図であり、分かり易くするために、透明なカバーを取り外している。
【図４Ａ】図４Ａは、図２に示すディスクの平面図であり、図４Ｂは、擬似ランダム数列の周縁のコード化を示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図２に示すディスクの平面図であり、図４Ｂは、擬似ランダム数列の周縁のコード化を示している。
【図５】図２に示す２つの位相検出器アッセンブリによって検出される数列を処理するための代表的なシステムである。
【図６】図４Ａに示す擬似ランダム数列でコード化されたディスクのほぼ１回転分の、検出された数列の代表的なグラフである。
【図７】図６に示す検出された数列から得られ、処理してノイズを取り除き、＋１から−１の間に正規化された、正規化数列である。
【図８】図７に示す正規化数列と同様な、関係付けられ回転しているディスクからの２つの正規化された数列から計算された代表的な相互相関関数を示している。
【図９】図８に示す計算された相互相関関数の一部分を拡大した図である。
【図１０】関係付けられ回転しているディスクからの２つの正規化された数列から計算された相互相関関数を示している。
【図１１】図１０に示す計算された相互相関関数の一部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００ 位相検出システム
１２０ ディスク
１３０ センサー
１４０ 検出された信号数列
２００ データ処理システム
Ｒ１ 第１半径
Ｒ２ 第２半径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的構成要素を回転させるための位相検出器に関しており、具体的には、回転部材間の回転位相関係を非常に正確に検出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
製造及び加工機器の様な現代の産業用機械は、所望の機能を達成するために、機械の様々な様相の極めて正確な調整及び／又は制御に依存していることが多い。しかしながら、そのような機械は、複雑な機械の様々な構成要素の協調動作の間で達成可能な精度を制限する一定の製造許容値内で構築されている。また、機械の通常の磨耗と傷のために、設計パラメーターから変動し、異なる機械構成要素の間の関係と相互作用の精度に影響を与えることもある。他にも、作動中に加えられる負荷に対する構成要素の動的応答も、不確実さの原因となる。様々な構成要素の間の調整が所望のレベルに達していないと、最終製品の品質の劣化から機械の破局的な故障に亘る深刻な結果を招きかねない。
【０００３】
幾つかの例では、装置の異なる構成要素の間の相対的動作の精度を所望のレベルに到達させ及び／又は維持するのに、コンピュータを使った検出及び制御システムが採用されている。しかしながら、その様なシステムの有効性は、機械の作動中に関係する構成要素の状態又は機能を正確且つ迅速に検出し比較する検出システムの能力を含む数多くの要因によって制限されるので、ユーザーは、作動パラメーターにおいて所望の精度が達成されているか否かを判断するのを妨げられている。
【０００４】
機械の所望の機能は、同時回転軸又は他の回転構成要素を含む、及び／又はそれらによって制御されている関連構成要素の協働動作によって達成される。例えば、回転軸は、特定の関連構成要素を直接駆動することもあれば、接続しているハードウェアを通して別の構成要素に作用するクランク、カム又は偏心部分を含んでいることもある。異なる同時回転軸が異なる協働機械構成要素を駆動しているときは、同時回転軸は、通常、互いに特定の回転位相関係を維持しなければならない。位相関係の精度は、機械全体の適切な作動にとって非常に重要である。
【０００５】
大型の機械システムで、特に、大きな及び／又は急激に変化する負荷が掛かる場合は、回転軸間の位相関係において高い精度を実現するのは難題である。構成要素の間に所望の位相関係を作り出す機械の設計は、通常、理想の機械に直結するものであるが、実際の機械では、構成要素間の位相関係は、例えば、（i）製造許容値、特にそのような許容値の累積、（ii）負荷が加えられている構成要素の、温度に関係する変化を含む弾性、（iii）温度変動による寸法及び材料特性の変化、及び（iv）時間の経過による機器の摩擦及び傷付き、を含め、数多くの要因によって変動する。構成要素の間の回転位相を正確に判定することは、機械の設計、適切な設定、制御及び／又は問題の検出にとって重要である。
【０００６】
従って、機械システム内の回転構成要素の間の位相関係を判定するためのシステム及び方法が必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
２つの回転可能に連結されている軸又は他の回転部材の間の回転位相差を非常に正確に判定するためのシステムと方法を開示している。本システムは、回転部材に取り付けられ、これと共に回転可能なディスクを含んでいる。各ディスクは、その周縁にコード化された擬似ランダム２進数列を有している。センサーは、軸が回転している間にコード化された数列を検出するため、各ディスクの周縁又は周縁近くに設けられている。各センサーは、周期的にサンプル採取して、各ディスク毎に検出した数列を生成する。検出された数列は、フィルターに掛けてノイズが除去され、後の処理がやり易いように正規化される。出来上がった数列同士の相互相関を取ると、２つの回転部材の間の位相関係を示す相互相関関係におけるスパイク又はピーク、及び、回転の周期だけ間隔の離れた同様なピークができる。位相検出の精度を改善するために、ここに記載するように、ピークの線形適合外挿法を使用して、２つの回転部材の間の位相又は時間位相関係をより正確に特定する。
【０００８】
開示している実施形態では、ディスクは、鋼又は他の鉄系材料でディスクを形成し、ディスクを３１個の数字の擬似ランダムＭ数列に対応する３１個の円周区画に分割することによって、３１個の数字の擬似ランダムＭ数列でコード化されている。代わりに、他のＭ数列を含め、別の擬似ランダム数列を使用してもよい。ディスクは、Ｍ数列の「０」に対応当する区画が、Ｍ数列の「１」に対応する区画よりも短い半径を有するように形成される。近接センサーは、ディスクの周縁近くに設けられ、長い半径の区画がセンサーにほぼ隣接しているときに検出する。或る特定の実施形態におけるサンプル採取速度は約５０ｋＨｚで、コード化されたＭ数列に関係する、回転中に検出された数列を作る。検出された数列は、フィルターに掛けてノイズを除去し、後に続く計算を容易にするため、＋１から−１の間の範囲に正規化される。１つのディスクから正規化された数列は、第２ディスクから正規化された数列と相互相関付けられ、対応する回転部材の回転位置の間の位相時間差が判定される。時間差は、回転の周期で割れば、２つの回転部材の回転位相を求めることができる。
【０００９】
位相検出システムの或る特定の実施形態は、第１コード化ディスクが取り付けられている第１回転部材と、第１回転部材に連結されている第２回転部材と、第２回転部材に取り付けられている第２コード化ディスクを含んでいる。第１誘導近接センサーは、第１ディスクの周縁近くに設けられ、第２誘導近接センサーは、第２ディスクの周縁近くに設けられている。データ処理システムは、第１及び第２センサーから信号を受信するように設けられており、両センサーからの信号は、回転部材の間の位相関係を判定するのに使用することのできる第１及び第２の検出された信号の数列を作るために、周期的にサンプル採取される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の以上の態様及び多くの付随する利点は、以下の詳細な説明を添付図面と関連付けて参照すれば、容易に良く理解できるであろう。
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態を、本発明を例証する事例として図面を参照しながら説明するが、各図を通して、同様の番号は同様の部品を示している。
【００１２】
本発明の好適な実施形態の代表的な用途は、図１に示すプレス装置９０の様な機械の中で協働的に係合されている２つの回転軸の間の回転位相角の関係を判定することである。この代表的なプレス機９０は、数多くの個々のプレスモジュール９２を含んでおり、各モジュールは、上方プレス部９４と、反対側に配置され対抗動作をする下方プレス部９６を有している。このプレス機９０では、個々のプレスモジュール９２は、各上方軸９５が実質的に全て同位相で回転し、各下方軸９７が実質的に全て同位相で、且つ上方軸９５に対して逆回転するように正確に調整された方式で作動する多数のモーター９３によって駆動されるクランク軸９５、９７を回転させることによって作動する。調整されたプレスモジュール９２は、プレス機９０の中央チャネルを通して、帯板材をプレスして送る。上方軸と下方軸９５、９７の内の少なくとも幾つかは、以下に説明するように、位相検出器アッセンブリ１００を含んでいる。この図示の例は、同位相で作動する軸９５、９７を示しているが、本発明は、同位相で作動するように意図されている構成要素の間の回転位相を検出することに限定されるものではなく、異なる位相角で作動している構成要素の間の位相を判定するため、非常に直接的な方式で拡張できるものと理解頂きたい。
【００１３】
次に図２と３は、上方軸９５の端部に取り付けられている位相検出器アッセンブリ１００を示している。図２は、位相検出器アッセンブリ１００の斜視図を示しており、図３は、軸９５に取り付けられている位相検出器アッセンブリ１００の分解図を示している。位相検出器アッセンブリ１００は、例えば軸９５を支持している構造のような支持構造にしっかりと取り付けられている基部プレート１０２を含んでいる。支持プレート１０２は、軸９５のキー付き取り付け柱を入れる寸法に作られた中心穴１０４を含んでいる。カバー部材１１０は、基部プレート１０２に取り付けられており、取り付けボルト９１（分かり易くするために図３には示していない）で取り付けられている透明なカバープレート１１１を含んでいる。
【００１４】
以下に説明するように、擬似ランダム数列をその周縁にコード化しているディスク１２０は、コード化されたディスク１２０が軸９５と共に回転するように軸９５のキー付き取り付け柱と係合するスロット９９を含む中央穴１２４を含んでいる。コード化されたディスク１２０は、例えば、キー付き取り付け柱９８と螺合する取り付けナット１２８で固定されている。カップ形状のカバー部材１１０は、ディスクの回転と干渉すること無く、ディスク１２０を閉じる。カバー部材１１０は、基部プレート１０２に、例えば、カバー部材１１０の穴１１５を貫通して伸張し、基部プレート１０２のねじ穴１０５と係合する取り付けボルト１１８で、固定されている。
【００１５】
近接センサーの様なセンサー１３０は、センサー１３０がディスク１２０の外周付近に配置されるように、カバー部材１１０を貫通して半径方向に伸張する穴１０９内に取り付けられている。現在の実施形態では、センサー１３０は、誘導近接センサーである。適したセンサーは、例えば、オハイオ州ツインズバーグのPepperl+Fuchs社から販売されている誘導近接センサーモデル第ＮＪ１．５−６．５−５０−Ｅ−Ｖ３である。この具体的なセンサーは、面一に取り付けることができ、製造元の識別感知範囲は１．５ｍｍである。どの様な代替センサーでも使用することができ、選択される具体的な検出器は、具体的な用途次第で、その選択は当業者の技量の範囲内にあると考えられる旨理解されたい。
【００１６】
センサー１３０の作用は、コード化されたディスク１２０の平面図を示す図４Ａを見れば明らかになるであろう。ディスク１２０は、軸９５と共に回転するようにディスク１２０を回転方向に係止するキー付き中心穴１２４を含んでいる（図３）。開示している実施形態のディスク１２０は、軟鋼の様な鉄系の材料で作られており、長い半径Ｒ１を有する第１区画１２６と、短い半径Ｒ２を有する第２区画１２７を含んでいる。第１区画１２６と第２区画１２７は、以下に論じるように、例えば、擬似ランダムコードのＭ数列のような擬似ランダム２進数列をコード化するように形成されている。
【００１７】
図４Ｂは、コード化されたディスク１２０の平面図を示している。ガイド破線は、ディスク１２０を、外周で３１個の等区画に分割している。図４Ｂから、ディスク１２０の３１個の各区画に、区画が第１区画１２６である場合は「１」を、第２区画１２７である場合は「０」を割り当てれば、３１個の数字の擬似ランダムＭ数列が形成されることが分かる。本実施形態では、図４Ｂに示すようにディスク１２０の右側で始まり、反時計回りに進むので、２進数列００００ １０１０ １１１０ １１００ ０１１１ １１００ １１０１ ００１が生成される。この２進数列は、周知の擬似ランダムコードの３１個の数字のＭ数列である。
【００１８】
図２と３に戻るが、理解頂けるように、コード化されたディスク１２０が回転すると、ディスク１２０の第１半径Ｒ１付近に配置されている近接センサー１３０は、ディスク１２０の長い第１区画１２６がセンサー１３０に隣接しているときには第１信号（例えば「高」信号）を生成し、第１区画１２６がセンサー１３０に隣接していないときには第２信号（例えばヌル信号）を生成する。
【００１９】
図５は、従来型のコンピューターなどの様なデジタル処理システム２００に接続されている２つの位相検出器アッセンブリ１００、１００’を概略的に示している。位相検出器アッセンブリ１００、１００’は、それぞれ、先に論じたように、各ディスク１２０、１２０’上にコード化された擬似ランダム数列を検出するセンサー１３０、１３０’を含んでいる。検出された信号は、デジタル処理システム２００に送られる。代表的な作動モードでは、センサー１３０は、約５０ｋＨｚの割合でサンプル採取する。検出された電圧信号は、記録され、コード化されたディスク１２０からコード化された擬似ランダム数列にほぼ一致する数列を生成する。
【００２０】
図６は、ディスク１２０のほぼ一回転で検出された信号数列１４０の代表的なグラフである。センサー１３０は、殆どのサンプル採取期間に、「オン」（例えば、比較的高い電圧信号）か、「オフ」（例えばヌル信号）の何れかの信号を戻す。検出された信号数列１４０は、通常、図６に示すように、幾らかのノイズを含んでいる。
【００２１】
図７は、図６に示す検出された信号数列１４０から得られた正規化信号数列１４２を示しており、信号１４０は、処理されてノイズが取り除かれ、＋１から−１の範囲に正規化されている。それぞれに位相検出アッセンブリ１００が装着されている、２つの同時に回転しているディスク１２０からの正規化信号数列１４２を相互相関付けることによって、回転している部材の間の回転位相関係が、非常に高い精度で判定される。
【００２２】
検出された信号のサンプル採取率は、ランダム数列の通過率（この場合、１回転当たり３１個の数字）より相当に大きい。目下の実施形態では、センサー１３０は、約１０００ｒｐｍの回転速度を有するシステムで、約５０ｋＨｚの割合でサンプル採取する。従って、図６に示す検出された信号数列１４０は、センサー１３０から１回転当たり約３０００回の読み取り率で得られた信号から得られる。１回転当たりの読み取り回数が比較的大きいので、回転部材の間の位相関係を良好に解読することができる。
【００２３】
図８は、図７に示す正規化信号数列１４２の様な２つの正規化信号数列１４２の代表的な計算された相互相関関係１４４を示している。図８では、第２の正規化信号数列が、第１の正規化信号数列と相互相関付けられている。図１０は、第１の正規化信号数列１４２の、第２の正規化信号数列１４２との計算された相互相関関係１４４’を示している。周知の相互相関関数は、
【００２４】
【数１】
【００２５】
【数２】
【００２６】
と定義され、ここに、添字「１」は第１の数列を指し、添字「２」は第２の数列を指す。式（１）は、第２信号数列ｆ２の、第１信号数列ｆ１との相互相関関数を定義しており、式（２）は、第１信号数列ｆ１の、第２信号数列ｆ２との相互相関関数である。理解頂けるように、正規化信号数列ｆ１及びｆ２は、それぞれ、同じコード化された擬似ランダム数列を有する２つの同時回転しているディスク１２０から検出された信号から得られる。同じく理解頂けるように、正規化信号数列同士を相互相関付けると、検出された信号が整列するときにだけ最高の相関が起こる。この整列状態は、図８に示す計算された相互相関関数１４４で、グラフの急激なスパイク又はピーク１４６Ａ、１４６Ｂにより明示されている。
【００２７】
図８に示す信号２の信号１に対する相互相関関数１４４は、ディスク１２０の１回転より僅かに多くをカバーしている。計算された相互相関関係１４４のピーク１４６Ａ、１４６Ｂは、第１及び第２信号が整列しているときに生じ、第２信号数列ｆ２が第１信号数列ｆ１に対して時間的にずれることを考えると、ピーク１４６Ａ、１４６Ｂは、第１及び第２信号が整列するように第２信号数列がずれたときに生じる。従って、図８の計算された相互相関関係の第１ピーク１４６Ａの水平方向位置は、第１と第２のディスク１２０の間の位相（時間）関係を示している。図８では、検出された数列同士は、同位相に非常に近い。図９は、第１ピーク１４６Ａを拡大して示している。図１１は、図１０の第１ピーク１４６’Ａを同様に拡大したものである。
【００２８】
本実施形態では、２つのディスク１２０は、最初は、図８に示している計算された相互相関関係１４４の第１ピーク１４６Ａの水平方向位置が、同時に回転しているディスク１２０（従って、付帯する軸）同士の回転位相の間の時間差を示すように、対応するセンサー１３０に対して実質的に同じ向きに整列している。角位相差は、第１ピーク１４６の時間をディスク１２０の回転の周期で割ることによって計算することができる。
【００２９】
図９と１１に戻るが、第１ピーク１４６Ａ、１４６Ａ’は、比較的狭い水平部と、右への下降部を有している。開示しているシステム及び方法は、これまで述べたように、ピーク１４６Ａの狭い平坦部内の精度が十分であれば、ディスク１２０同士の間の位相関係を判定するのに用いられると理解されたい。或いは、例えば、ピーク１４６Ａ、１４６Ｂの平坦部の「中間点」を予測し、その中間点を使って水平軸上の時間差を求めることによって、精度を改良することができる。
【００３０】
位相関係を判定するための更に正確な方法について、ピーク１４６Ａ及び１４６Ｂの両方を示す計算された相互相関関係１４４の破断グラフを示している図１２を参照しながら説明する。計算された相互相関関係１４４は、ディスク１２０の１回転以上に亘って求められていると理解頂きたい。第２ピーク１４６Ｂは、上昇部１４７Ｂ、中間部１４８Ｂ、及び下降部１４９Ｂを有している。上昇部１４７Ｂと下降部１４９Ｂは、中間部１４８Ｂ付近では、それらの長さの部分に沿って実質的に直線状である。従って、下降部１４９Ｂの直線状の最良適合外挿を、例えば、従来型の最良適合アルゴリズムを使って、１５９Ｂとして示すように構築し、同様に、上昇部１４７Ｂの直線状の外挿を、１５７Ｂとして示すように構築することができる。これらの２つの線１５９Ｂと１５７Ｂは、中間部１４９Ｂの上方の点Ｐ１（ｔ１、Ｃ１）で交わり、ここに、ｔ１は水平軸からの時間座標であり、Ｃ１は垂直軸からの相互相関座標である。第１ピーク１４６Ａも、下降部１４９Ａと中間部１４８Ａを含んでいる。図１２の点Ｐ２（ｔ２、Ｃ１）でＣ１に対応する水平線と交わる下降部１４９Ａの同様の最良適合直線状外挿を構築することができ、ここに、ｔ２は、Ｐ２に関する水平軸からの時間座標である。
【００３１】
回転しているディスク１２０の回転の周期Ｔは、ｔ１−ｔ２として計算できる旨理解頂きたい。また、ｔ２は、回転しているディスク１２０同士の間の時間差を表す。従って、第１と第２のディスク１２０（及び付帯する軸）の間の位相差は、Ｐｈ＝ｔ２／Ｔとして計算することができる。
【００３２】
位相差を計算するための前記アルゴリズムは、目下の好適なアルゴリズムであり、本発明を理解する上において、技術者を支援するよう意図しているものと理解頂きたい。しかしながら、正確な位相差を計算するために、本発明から逸脱すること無く他の方法を使用することも考えられる。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施形態について図示し説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く、様々な変更を加えることができるものと理解頂きたい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の位相検出システムの代表的な適用例を示すプレス装置の斜視図である。
【図２】本発明による位相検出器アッセンブリの斜視図である。
【図３】図２に示す位相検出器アッセンブリの分解斜視図であり、分かり易くするために、透明なカバーを取り外している。
【図４Ａ】図４Ａは、図２に示すディスクの平面図であり、図４Ｂは、擬似ランダム数列の周縁のコード化を示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図２に示すディスクの平面図であり、図４Ｂは、擬似ランダム数列の周縁のコード化を示している。
【図５】図２に示す２つの位相検出器アッセンブリによって検出される数列を処理するための代表的なシステムである。
【図６】図４Ａに示す擬似ランダム数列でコード化されたディスクのほぼ１回転分の、検出された数列の代表的なグラフである。
【図７】図６に示す検出された数列から得られ、処理してノイズを取り除き、＋１から−１の間に正規化された、正規化数列である。
【図８】図７に示す正規化数列と同様な、関係付けられ回転しているディスクからの２つの正規化された数列から計算された代表的な相互相関関数を示している。
【図９】図８に示す計算された相互相関関数の一部分を拡大した図である。
【図１０】関係付けられ回転しているディスクからの２つの正規化された数列から計算された相互相関関数を示している。
【図１１】図１０に示す計算された相互相関関数の一部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００ 位相検出システム
１２０ ディスク
１３０ センサー
１４０ 検出された信号数列
２００ データ処理システム
Ｒ１ 第１半径
Ｒ２ 第２半径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相検出システムにおいて、
第１回転部材と、
前記第１回転部材に回転可能に連結されている第２回転部材であって、前記第１及び第２回転部材は実質的に同じ速度で回転するように連結されている、第２回転部材と、
前記第１回転部材と共に回転するように前記第１回転部材に取り付けられている第１ディスクであって、その外周付近に順次的にコード化されている２進擬似ランダム数列を有している、第１ディスクと、
前記第２回転部材と共に回転するように前記第２回転部材に取り付けられている第２ディスクであって、その外周付近に順次的にコード化されている２進擬似ランダム数列を有している、第２ディスクと、
前記第１ディスクの外周付近の第１位置に配置されている第１センサーであって、前記第１ディスクが回転する際に、前記第１位置で前記２進擬似ランダム数列を周期的に検出し、前記検出された２進擬似ランダム数列から第１の検出された数列を生成するように作動する、第１センサーと、
前記第２ディスクの外周付近の第２位置に配置されている第２センサーであって、前記第２ディスクが回転する際に、前記第２位置で前記２進擬似ランダム数列を周期的に検出し、前記検出された２進擬似ランダム数列から第２の検出された数列を生成するように作動する、第２センサーと、
前記第１及び第２の検出された数列を受け取り、前記第１の検出された数列を前記第２の検出された数列と相互相関付けし、前記第１回転部材と前記第２回転部材の間の回転位相関係を求めるデータ処理システムと、を備えている位相検出システム。
【請求項２】
前記２進擬似ランダム数列はＭ数列である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記２進擬似ランダム数列は、前記第１及び第２ディスクの外周を、前記２進擬似ランダム数列に対応するように輪郭付けることによって、前記第１及び第２ディスク上にコード化される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１及び第２ディスクは、それぞれ、円周方向の区画を備えており、各区画は前記擬似ランダム数列の数字に対応しており、前記２進擬似ランダム数列は、前記第１及び第２ディスク上に、前記擬似ランダム数列のゼロに対応する区画は第１半径を有し、前記擬似ランダム数列の１に対応する区画は、前記第１半径とは異なる第２半径を有するようにコード化されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記２進擬似ランダム数列は３１個の数字を有している、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１及び第２センサーは誘導近接センサーである、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１及び第２ディスクは鉄系材料で形成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の検出された数列は、前記第１センサーを約５０ｋＨｚで読み取ることによって生成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記データ処理システムは、前記第１の検出された数列を前記第２の検出された数列と相互相関付けする前に、前記第１の検出された数列と前記第２の検出された数列を、＋１と−１の間の範囲に正規化する、請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
前記データ処理システムは、前記第１の検出された数列を前記第２の検出された数列と相互相関付けする前に、前記第１の検出された数列と前記第２の検出された数列からノイズを取り除く、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
２つの回転可能に連結された部材の間の回転位相関係を求めるための方法において、
２進擬似ランダム数列をコード化している外周部を有する第１ディスクを第１回転部材に取り付ける段階と、
前記２進擬似ランダム数列をコード化している外周部を有する第２ディスクを、前記第１回転部材に回転可能に連結されている第２回転部材に取り付ける段階と、
前記第１ディスクの外周付近の第１位置に第１センサーを設け、前記第１位置で、前記第１ディスクから、前記コード化された２進数列の値を周期的に検出し、前記周期的に検出された値を記録して第１数列を定める段階と、
前記第２ディスクの外周付近の第２位置に第２センサーを設け、前記第２位置で、前記第２ディスクから、前記コード化された２進数列の値を周期的に検出し、前記周期的に検出された値を記録して第２数列を定める段階と、
前記第１数列を前記第２数列と相互相関付けして、前記第１回転部材と前記第２回転部材の間の回転位相関係を求める段階と、から成る方法。
【請求項１２】
前記２進擬似ランダム数列はＭ数列である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記２進擬似ランダム数列は、前記第１及び第２ディスクの外周を、前記２進擬似ランダム数列に対応するように輪郭付けることによって、前記第１及び第２ディスク上にコード化される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２ディスクは、それぞれ、円周方向の区画を備えており、各区画は前記擬似ランダム数列の数字に対応しており、前記２進擬似ランダム数列は、前記第１及び第２ディスク上に、前記擬似ランダム数列のゼロに対応する区画は第１半径を有し、前記擬似ランダム数列の１に対応する区画は、前記第１半径とは異なる第２半径を有するようにコード化されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記２進擬似ランダム数列は３１個の数字を有している、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２センサーは誘導近接センサーである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１及び第２ディスクは鉄系材料で形成されている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の検出された数列は、前記第１センサーを約５０ｋＨｚで読み取ることによって生成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の検出された数列を前記第２の検出された数列と相互相関付ける前記段階の前に、前記第１の検出された数列と前記第２の検出された数列を、＋１と−１の間の範囲に正規化する段階を更に含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の検出された数列を前記第２の検出された数列と相互相関付ける前記段階の前に、前記第１の検出された数列と前記第２の検出された数列からノイズを取り除く段階を更に含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の検出された数列の前記第２の検出された数列との相互相関付けは、少なくとも第１ピークと第２ピークを画定するために１回転の期間より長い期間に亘って行われ、
前記方法は、更に、
前記第２ピークの上昇部と下降部を直線状に外挿して、第１時間と第１相互相関値を定める交点を見つける段階と、
前記第１ピークの下降部を直線状に外挿して、前記直線状の外挿が前記第１相互相関値に達する第２時間に対応する第２時間の点を見つける段階と、
前記第１時間から前記第２時間を引いて回転周期を求める段階と、
前記第２時間を前記回転周期で割って前記第１及び第２回転部材の間の回転位相関係を計算する段階と、を含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
位相検出システムにおいて、
第１回転部材と、
前記第１回転部材に回転可能に連結されている第２回転部材であって、前記第１及び第２回転部材は実質的に同じ速度で回転するように連結されている、第２回転部材と、
前記第１回転部材と共に回転するように前記第１回転部材に取り付けられている第１ディスクであって、その外周付近に順次的にコード化されている２進擬似ランダム数列を有している、第１ディスクと、
前記第２回転部材と共に回転するように前記第２回転部材に取り付けられている第２ディスクであって、その外周付近に順次的にコード化されている２進擬似ランダム数列を有している、第２ディスクと、
前記第１ディスクの外周付近の第１位置に配置されている第１センサーであって、前記第１ディスクが回転する際に、前記第１位置で前記２進擬似ランダム数列を周期的に検出し、前記検出された２進擬似ランダム数列から第１の検出された数列を生成するように作動する、第１センサーと、
前記第２ディスクの外周付近の第２位置に配置されている第２センサーであって、前記第２ディスクが回転する際に、前記第２位置で前記２進擬似ランダム数列を周期的に検出し、前記検出された２進擬似ランダム数列から第２の検出された数列を生成するように作動する、第２センサーと、
前記第１及び第２の検出された数列を受け取り、前記第１の検出された数列を前記第２の検出された数列と相互相関付けし、前記第１回転部材と前記第２回転部材の間の回転位相関係を求めるデータ処理システムと、を備えている位相検出システム。
【請求項２】
前記２進擬似ランダム数列はＭ数列である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記２進擬似ランダム数列は、前記第１及び第２ディスクの外周を、前記２進擬似ランダム数列に対応するように輪郭付けることによって、前記第１及び第２ディスク上にコード化される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１及び第２ディスクは、それぞれ、円周方向の区画を備えており、各区画は前記擬似ランダム数列の数字に対応しており、前記２進擬似ランダム数列は、前記第１及び第２ディスク上に、前記擬似ランダム数列のゼロに対応する区画は第１半径を有し、前記擬似ランダム数列の１に対応する区画は、前記第１半径とは異なる第２半径を有するようにコード化されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記２進擬似ランダム数列は３１個の数字を有している、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１及び第２センサーは誘導近接センサーである、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１及び第２ディスクは鉄系材料で形成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の検出された数列は、前記第１センサーを約５０ｋＨｚで読み取ることによって生成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記データ処理システムは、前記第１の検出された数列を前記第２の検出された数列と相互相関付けする前に、前記第１の検出された数列と前記第２の検出された数列を、＋１と−１の間の範囲に正規化する、請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
前記データ処理システムは、前記第１の検出された数列を前記第２の検出された数列と相互相関付けする前に、前記第１の検出された数列と前記第２の検出された数列からノイズを取り除く、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
２つの回転可能に連結された部材の間の回転位相関係を求めるための方法において、
２進擬似ランダム数列をコード化している外周部を有する第１ディスクを第１回転部材に取り付ける段階と、
前記２進擬似ランダム数列をコード化している外周部を有する第２ディスクを、前記第１回転部材に回転可能に連結されている第２回転部材に取り付ける段階と、
前記第１ディスクの外周付近の第１位置に第１センサーを設け、前記第１位置で、前記第１ディスクから、前記コード化された２進数列の値を周期的に検出し、前記周期的に検出された値を記録して第１数列を定める段階と、
前記第２ディスクの外周付近の第２位置に第２センサーを設け、前記第２位置で、前記第２ディスクから、前記コード化された２進数列の値を周期的に検出し、前記周期的に検出された値を記録して第２数列を定める段階と、
前記第１数列を前記第２数列と相互相関付けして、前記第１回転部材と前記第２回転部材の間の回転位相関係を求める段階と、から成る方法。
【請求項１２】
前記２進擬似ランダム数列はＭ数列である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記２進擬似ランダム数列は、前記第１及び第２ディスクの外周を、前記２進擬似ランダム数列に対応するように輪郭付けることによって、前記第１及び第２ディスク上にコード化される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２ディスクは、それぞれ、円周方向の区画を備えており、各区画は前記擬似ランダム数列の数字に対応しており、前記２進擬似ランダム数列は、前記第１及び第２ディスク上に、前記擬似ランダム数列のゼロに対応する区画は第１半径を有し、前記擬似ランダム数列の１に対応する区画は、前記第１半径とは異なる第２半径を有するようにコード化されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記２進擬似ランダム数列は３１個の数字を有している、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２センサーは誘導近接センサーである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１及び第２ディスクは鉄系材料で形成されている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の検出された数列は、前記第１センサーを約５０ｋＨｚで読み取ることによって生成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の検出された数列を前記第２の検出された数列と相互相関付ける前記段階の前に、前記第１の検出された数列と前記第２の検出された数列を、＋１と−１の間の範囲に正規化する段階を更に含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の検出された数列を前記第２の検出された数列と相互相関付ける前記段階の前に、前記第１の検出された数列と前記第２の検出された数列からノイズを取り除く段階を更に含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の検出された数列の前記第２の検出された数列との相互相関付けは、少なくとも第１ピークと第２ピークを画定するために１回転の期間より長い期間に亘って行われ、
前記方法は、更に、
前記第２ピークの上昇部と下降部を直線状に外挿して、第１時間と第１相互相関値を定める交点を見つける段階と、
前記第１ピークの下降部を直線状に外挿して、前記直線状の外挿が前記第１相互相関値に達する第２時間に対応する第２時間の点を見つける段階と、
前記第１時間から前記第２時間を引いて回転周期を求める段階と、
前記第２時間を前記回転周期で割って前記第１及び第２回転部材の間の回転位相関係を計算する段階と、を含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−９３６０１（Ｐ２００７−９３６０１Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−２５９２０２（Ｐ２００６−２５９２０２）
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（３０２００９２７９）ウェヤーハウザー・カンパニー (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５９２０２（Ｐ２００６−２５９２０２）
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（３０２００９２７９）ウェヤーハウザー・カンパニー (36)
【Ｆターム（参考）】
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