DE10106479A1 - Magnetische Längemeßvorrichtung - Google Patents

Abstract

Längenmessvorrichtungen, bei denen die Teilung auf dem Maßstab in einer unterschiedlichen Magnetisierung besteht, welche mittels einer Sensoreinheit abgetastet wird, sind hinsichtlich der gebotenen Auflösung nachträglich einstellbar. Im Sinne einer verbesserten Einsetzbarkeit ist diese sog. Interpolatorschaltung nicht in einem separaten, von der beweglichen Sensoreinheit getrennten, fest montierten Gehäuse untergebracht, sondern direkt innerhalb der Sensoreinheit.

Description

I. Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Längenmessvorrichtung.

II. Technischer Hintergrund

Angeordnet auf dem Umfang eines Zylinders, kann eine solche Längenmessvor­ richtung natürlich grundsätzlich auch zur Winkelmessung verwendet werden.

Die Längenmessvorrichtung umfasst einerseits einen Maßstab, auf dem die Län­ geneinheiten aufgetragen sind, sowie eine Sensoreinheit, die in Messrichtung re­ lativ zum Maßstab bewegt wird. In der Regel wird dabei registriert, wie viele Län­ geneinheit bei dieser Relativbewegung seitens der Sensoreinheit zurückgelegt, also ganz oder teilweise überlaufen, wurden. Die Absolutposition am Ende der Relativbewegung kann nur unter Kenntnis der Startposition vor der Relativbewe­ gung berechnet werden.

Zu diesem Zweck weist der gerade oder gekrümmte Maßstab nur in einer einzi­ gen Spur oder in mehreren Spuren nebeneinander, in Messrichtung hintereinan­ der jeweils Codierungen, meist gleichmäßige und periodische Codierungen, auf, wobei der Teilungsabstand von Spur zu Spur unterschiedlich ist. Zusätzlich ist entlang der Messstrecke, in der Regel meist nur an einer einzigen Längsposition, eine Referenzmarke vorhanden, deren Position die absolute Nulllage darstellt, und welche somit für eine Inbetriebsetzung der Vorrichtung zunächst einmal überfahren werden muss, um einen absoluten Startwert vorzugeben.

Daneben sind jedoch auch absolut messende Längenmessvorrichtungen bekannt. Dabei ist durch Auslegung der Maßstabseinteilungen und das Auswerteverfahren zum Beispiel durch nur einmaliges Aufsetzen des Sensors an einer beliebigen Stelle des Maßstabes unmittelbar die Absolutlage des Sensors auf dem Maßstab ermittelbar, ohne Relativverfahrung des Sensors gegenüber dem Maßstab und ohne zunächst erforderliches Anfahren eines Referenzpunktes auf dem Maßstab.

Unabhängig davon, ob es sich um ein inkrementales oder um ein absolutes Län­ genmesssystem handelt, umfasst die erfindungsgemäße Messvorrichtung einen oder mehrere oder eine Vielzahl von Magneten, die die Modulation des zu detek­ tierenden Signales bewirken. Z. B. sind auf dem Maßstab die einzelnen Län­ geneinheiten in Form unterschiedlicher Magnete bzw. Magnetisierungen in Mess­ richtung hintereinander aufgetragen, beispielsweise als in Messrichtung jeweils gleich lange abwechselnd gepolte Segmente.

Die relativ dazu in Messrichtung bewegte Sensoreinheit, die neben dem eigentli­ chen Sensor in der Regel bereits wenigstens Teile der Auswerteelektronik enthält, detektiert das in Messrichtung sich ständig ändernde Magnetfeld als analoges Signal in Form einer Sinusschwingung bzw. einer sinusähnlichen, jedoch gleich­ mäßigen, Schwingung. Ein wesentlicher Vorteil dieser Methode ist die Tatsache, dass der Sensor im Abstand, also berührungslos, zu dem Maßstab geführt wer­ den kann. Der Maßstab und auch der Sensor unterliegen damit keinem mechani­ schen Verschleiß. Zusätzlich muss auch die Parallelität der Führung des Sensor zu der Verlaufsrichtung des Maßstabes nur beschränkt gegeben sein. Insbeson­ dere darf sich der Abstand zwischen Sensor und Maßstab, der bei etwa 1,0 mm liegen soll, auch etwas ändern.

Die Elektronik zum Auswerten der Messsignale umfasst einerseits einen Wandler, um das periodische analoge Signal, etwa eine Sinusschwingung, in ein periodi­ sches digitales Signal, beispielsweise ein Rechtecksignal, umzuwandeln.

Dabei muss eine Sinusschwingung nicht unbedingt einem Rechtecksignal ent­ sprechen: da die Form des analogen Signales bekannt ist, kann durch genauere Auswertung des analogen Signales, beispielsweise den momentanen Absolut­ wert, die Relativposition in Messrichtung innerhalb einer Periode des analogen Signales ermittelt werden. Ein Interpolator, in der Regel in Form einer elektroni­ schen Schaltung, beispielsweise aufgrund der vorbeschriebenen Methode, be­ wirkt, dass das erhaltene z. B. periodische digitale Signal kleinere Teilungsabstän­ de aufweist als das z. B. periodische analoge Ausgangssignal, also die Auflösung des digitalen Signales wesentlich höher ist. Der Faktor der höheren Auflösung ist dabei am Interpolator einstellbar, und wenn der Interpolator in Form einer pro­ grammierbaren Schaltung vorliegt, mittels Umprogrammierung bzw. Neupro­ grammierung einstellbar.

Meist der Wandeler dabei im Interpolator schaltungstechnisch und/oder körperlich integriert.

Ebenso können weitere Parameter, beispielsweise Korrekturfaktoren zur Korrektur der Kennlinien der Elektronik, Korrekturfaktoren zum Einstellen von Nullpunkt und/oder Verstärkung der Elektronik oder einzelner Baugruppen der Elektronik, Korrekturfaktoren zur Einstellung der Lage des Referenzpunktes innerhalb einer Teilung des Maßstabes ebenfalls am Interpolator eingestellt und insbesondere umprogrammiert werden.

Die Elektronik umfaßt auch eine Leitungstreiberschaltung, die wie üblich der Ver­ besserung der Übertragungsfähigkeit des Ausgabe-Signales dient, beispielsweise durch Verringern der Impedanzen.

Die Elektronik umfaßt weiterhin eine Schutzbeschaltung, die die gesamte Elektro­ nik oder zumindest Teile davon vor zu hohen Spannungen und/oder zu hohen Strömen schützt, wie sie beispielsweise durch falsche Polung an der Ausgabeein­ heit auftreten können.

In der Regel weist die Elektronik an ihren peripheren Verbindungen zur Umge­ bung in den Leiterbahnen innere Knotenpunkte auf, die mit den elektronischen Bauelementen der Elektronik verbunden sind, und äußere Knotenpunkte, die mit dem Anschlußkabel der Ausgabeeinheit, der Stromversorgung und allen weiteren von außen zugänglichen Kontaktpunkten, etwa der Kontaktiereinheit, zum Pro­ grammieren des Interpolators, verbunden sind.

Die Schutzbeschaltung befindet sich dabei zwischen den inneren und äußeren Knotenpunkten, und kann im vorliegenden Fall durchaus baulicher Bestandteil eines Spannungsreglers und/oder des Interpolators und/oder der Leitungstreiber­ schaltung sein.

Die Schutzbeschaltung, ein Teil der Schutzbeschaltung oder auch Spannungs­ regler, Interplator und Leitungstreiber können im Gehäuse des Anschlußsteckers (= Ausgabeeinheit) des Sensors untergebracht sein.

Die Schutzbeschaltung bewirkt ein Begrenzen der elektrischen Ströme in den Leitern zu und von der Elektronik sowie ein Ableiten zu hoher Spannungen in die­ sen Leitern, beispielsweise durch Verwendung strombegrenzender Impedanzen (Ohmsche Widerstände oder frequenzabhängig absorptiv durch Ferritdrosseln, frequenzabhängig reflektiv durch Induktivitäten oder stromabhängig durch PTC- Widerstände oder integriert als stromabhängige Begrenzung in der Ausgangsstufe des Leistungstreibers) und/oder spannungsbegrenzende Bauelemente (z. B. Kap­ tioden, insbesondere im Leitungstreiber integriert, Ableitdioden, Varistoren).

Denn von der Ausgangsseite, also über die Ausgabeeinheit, können unter Um­ ständen leitungsgebundene Störspannungen über einen weiten Frequenz- und Amplitudenbereich eindringen und an die Sensoreinheit gelangen. Die Schutzbe­ schaltung schützt dabei mit ihren strom- und/oder spannungsbegrenzenden Bau­ elementen zum einen vor der Zerstörung von Teilen der Elektronik durch vor allem impulsförmige Ströme und/oder Überspannungen mit hohen Amplituden, und zum anderen schützt sie mit Hilfe der absorbtiv/reflektiv und frequenzabhängig filtern­ den Bauelemente vor einer Störung der Meßgenauigkeit und Funktionssicherheit der Elektronik der Sensoreinheit durch vor allem hochfrequente Störspannungen. Ein weiterer Vorteil der Schutzbeschaltung ist auch darin zu sehen, daß anstelle von teuren geschirmten Kabeln auch einfachere und sogar ungeschirmte Kabel zum Einsatz kommen können.

Die Elektronik umfasst ferner eine Ausgabeeinheit, um dieses digitale und in der Regel hochauflösende, digitale Signal ausgeben zu können, sei es an eine Anzei­ geeinheit, zum Beispiel eine Digitalanzeige, oder sei es zur Weiterverarbeitung an eine Maschinensteuerung.

In der Regel ist zu diesem Zweck an der Sensoreinheit ein Kabel fest angeordnet, an dessen Ende ein Stecker als Ausgabeeinheit angeordnet ist.

Um eine solche Messvorrichtung möglichst vielseitig an unterschiedlichsten Ma­ schinen und Anlagen verwenden zu können, ist neben einer möglichst hohen Un­ empfindlichkeit gegenüber physikalischen und chemischen Einflussfaktoren auch eine möglichst geringe bauliche Abmessung sowohl des Maßstabes als auch der Sensoreinheit anzustreben.

Der Maßstab besteht dabei in der Regel aus einem Magnetband von 1-2 mm Dicke und ca. 1 cm Breite, welches flexibel ist und mittels selbstklebender Be­ schichtung oder Doppelklebeband direkt auf einer Maschine, aber auch auf einer eine ausreichende Ebenheit ermöglichenden Profilschiene aufgeklebt wird und als mechanischem Schutz mit einem Edelstahlblech, welches nicht magnetisierbar ist, abgedeckt ist.

Bei der Sensoreinheit kommt es vor allem auf geringe Baugröße an. Insbesondere sollte die Sensoreinheit nicht breiter sein als der Maßstab. Auch sollte die Sen­ soreinheit in Messrichtung nicht unbegrenzt über die Position des - in Messrich­ tung meist sehr kurzen, nur einige Millimeter langen eigentlichen Sensors - hin­ ausragen, da dieser Überstand ja eine Überlänge des Maßstabes über die zu messende Strecke hinaus bedingt.

Dagegen ist die Ausdehnung der Sensoreinheit in Richtung lotrecht zur Ebene des Maßstabes hinaus weniger kritisch.

Dabei ist es üblich, die in der beweglichen Sensoreinheit angeordneten Teile, ins­ besondere die dort angeordneten Teile der Elektronik, durch ein umgebendes fe­ stes Gehäuse und/oder Eingießen in Kunststoff zu schützen.

Sofern der Faktor, um den das digitale Signal eine höhere Auflösung aufwies als das zugrundeliegende analoge Signal, also die Teilung des Maßstabes, nachträg­ lich einstellbar, beispielsweise mittels Programmierung einstellbar, sein sollte, was insbesondere bei Verwendung ein- und derselben Längenmessvorrichtung für unterschiedliche Anwendungszwecke notwendig ist, war der entsprechende Inter­ polator bisher nicht innerhalb der beweglichen Sensoreinheit untergebracht, son­ dern als separate Baugruppe entfernt von der Sensoreinheit, so dass die von der Sensoreinheit erhaltenen Signale mittels Kabel und Stecker in diesem separaten Interpolator umgerechnet wurden.

III. Darstellung der Erfindung a) Technische Aufgabe

Ausgehend von dieser Situation bestand die Aufgabe gemäß der Erfindung darin, eine Längenmessvorrichtung zu schaffen, die trotz Einstellbarkeit insbesondere ihrer Auflösung klein und kompakt und dennoch betriebssicher aufgebaut ist.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2, 13 und 22 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Anordnung des Interpolators direkt in der relativ zum Maßstab bewegli­ chen Sensoreinheit kann die Sensoreinheit mittels Kabel trotz Einstellbarkeit des Auflösungsfaktor direkt und ohne Zwischenschaltung einer separaten Baugruppe mit dem Interpolator an eine Maschinensteuerung oder eine Digitalanzeige ange­ schlossen werden. Auch der Platzbedarf für die Längenmessvorrichtung innerhalb einer zugrundeliegenden Maschine oder ähnlichem wird dadurch drastisch verrin­ gert.

Unabhängig davon soll für die Größe der Sensoreinheit dabei das Ziel erreicht werden, dass die Sensoreinheit nicht breiter ist als die Breite des Maßstabes, und die in Messrichtung gemessene Länge der Sensoreinheit nicht größer als 50 der kleinsten Inkremente des Maßstabes sein soll, insbesondere nicht größer als 5 cm, insbesondere nicht größer als 3 cm.

Die in der Lotrechten zur Messrichtung und deren Querrichtung, also zur Ebene des Maßstabes, gerechnete Höhe des Sensors soll nicht größer als dessen Länge sein.

Zusätzlich sind die einstellbaren Faktoren des Interpolators auch nach fertiger Montage der Sensoreinheit - also nach Einsetzen und Befestigen, insbesondere Vergiessen, der verkabelten Elektronik in die Sensoreinheit, wobei die Kontak­ tiereinheit noch zugänglich ist - noch einstellbar, indem die Kontaktpunkte seiner Kontaktiereinheit noch zugänglich sind.

Bei einer - mit oder ohne umgebendem Gehäuse - erfolgten Vergießung der Sensoreinheit erfolgt dies entweder dadurch, dass die Kontaktpunkte der Kontak­ tiereinheit aus dem Verguss vorstehen, als bei umgebendem Gehäuse außerhalb des Vergusses, aber noch innerhalb des Gehäuses liegen oder - bei vollständiger Umschließung der Sensoreinheit durch die Vergussmasse - durch Einstechen von nadelförmigen Kontaktstiften durch die Umhüllung hindurch bis auf die Kon­ taktpunkte zugänglich sind. Vorzugsweise wird dann eine Vergussmasse gewählt, die auch nach dem Aushärten noch elastisch, insbesondere plastisch, ist, um die durch das Einstechen der Kontaktstifte sich bildenden Öffnungen nachträglich selbsttätig wieder zu verschließen.

Dabei können die Eigenschaften, insbesondere die physikalischen Eigenschaften, der verwendeten Gußmasse je nach Position innerhalb der Sensoreinheit unter­ schiedlich gewählt werden, und insbesondere eine abschnittsweise, mehrstufige Vergießung vorgenommen werden:
So kann beispielsweise der untere Bereich nahe der Frontfläche der Sensorein­ heit, in welcher sich die Sensoren befinden, mit einer härteren Vergußmasse ver­ gossen werden, um einen optimalen Schutz der Sensoren gegen mechanische Beschädigungen zu erreichen.

Der weiter oben liegende, weiter zur Rückseite hin reichende, insbesondere bis einschließlich der Rückseite des Sensors reichende Verguß, kann dagegen mit einem weicheren, elastischeren, eventuell sogar plastischen Vergußmasse durch­ geführt werden, um das Durchstoßen der Vergußmasse auch im ausgehärteten Zustand mit Kontaktnadeln auf die gewünschten Kontaktflächen noch zu ermögli­ chen.

Generell gilt dabei der Grundsatz, daß die Vergußmasse so elastisch gewählt werden muß, daß die beim Aushärten immer auftretende Schrumpfung die Elek­ tronik und deren Bauteile nicht beschädigt, also insbesondere nicht von der Plati­ ne abreißt, und andererseits der Verguß an den jeweiligen Stellen so hart wie möglich sein soll, um den für die jeweiligen Elemente notwendigen mechanischen Schutz zu gewährleisten.

Eine Mittellösung besteht darin, beim Umgießen der Elektronik, insbesondere wenn kein umgebendes Gehäuse vorhanden ist, Kontaktöffnungen von der Au­ ßenseite der Vergussmasse bis zu den Kontaktpunkten der Kontaktiereinheit des Interpolators bestehen zu lassen. Dies ist am einfachsten dadurch möglich, dass die Form, in die die Platine, auf welcher die Elektronik angeordnet ist, zum Um­ hüllen mit Vergussmasse eingesetzt wird, die stiftförmigen, von der Form gegen die Platine vorstehenden Auflager an der Position aufweist, an denen später die Kontaktöffnungen zu den Kontaktpunkten gewünscht werden.

Ebenso ist auch eine Zugänglichkeit zum Interpolator zwecks Einstellbarkeit über die el. Leiter der Ausgabeeinheit, also das abführende Kabel, denkbar, erhöht je­ doch in der Regel deren Aderanzahl und Durchmesser und vermindert damit de­ ren Biegsamkeit. Der Vorteil liegt darin, dass von Anfang an ein vollständiger Ver­ guss der Elektronik möglich ist, und keine Kontaktiereinheit freigelassen werden muss.

Um auch den Interpolator in der begrenzten Sensoreinheit unterzubringen, wird wenigstens der Interpolator, und damit auch der Wandler, als integrierter Schalt­ kreis (Chip) ausgeführt, und ebenso der Sensor, der das Magnetfeld des Maßsta­ bes detektiert.

Die Elektronik (9) weist vorzugsweise auch einen Eprom, insbesondere einen EEPROM, zum Zwischenspeichern des Datenverarbeitungsprogrammes für den ersten Chip (4) und/oder den zweiten Chip (5) und/oder zum Zwischenspeichern von Signalwerten umfasst.

Zumindest dieser Sensor-Chip, von dem - je nach Anzahl der Spuren auf dem Maßstab - auch mehrere vorhanden sein können, insbesondere alle Chips wer­ den vorzugsweise als ungehäuster, nackter Chip onboard auf der Platine ange­ ordnet.

Vorzugsweise ist dabei die Platine in Richtung parallel der Messrichtung innerhalb der Sensoreinheit, jedoch nicht parallel zur Maßstabebene, angeordnet. Vorzugs­ weise ist die in der Sensoreinheit untergebrachte Elektronik nicht auf einer, son­ dern auf mehreren Platinen verteilt angeordnet. Diese festen Platinen sind über flexible Leitungen, insbesondere über flexible Platinen mit Leiterbahnen, vor der Montage der Sensoreinheit bereits verbunden bzw. einstückig miteinander ausge­ bildet, wobei vorzugsweise die Anzahl der festen Platinen der Anzahl der abzuta­ stenden Spuren des Maßstabes entspricht, so dass an der Vorderkante jeder der Platinen, insbesondere in dessen Längsmitte, jeweils ein Sensor, vorzugsweise als nackter Chip, angeordnet ist.

Beim Vergießen ist darauf zu achten, dass auch an dieser Vorderseite der Sen­ soreinheit die Sensoren und Platinen noch mit einer dünnen Schicht von Ver­ gussmasse bedeckt sind.

Sofern die Elektronik innerhalb der Sensoreinheit nur auf einer einzigen festen Platine angeordnet wird, und dennoch mehrere Sensoren aufgrund mehrere pa­ ralleler abzutastender Spuren des Maßstabes benötigt werden, kann diese Platine innerhalb der Sensoreinheit unter spitzem Winkel zur Messrichtung, also leicht schräg, angeordnet werden, so dass die entlang dieser schrägstehenden Vorder­ kante angeordneten mehreren Sensoren sich dann jeweils in der Breite ihrer Spur des Maßstabes befinden, wenn die Sensoreinheit insgesamt mittig zum Maßstab in Längsrichtung geführt wird, wobei ja die Breite der Sensoreinheit nicht mit der Breite des Maßstabes exakt identisch sein muss, sondern zum Beispiel geringfü­ gig schmaler sein kann.

Je nachdem, ob ein inkrementales oder ein absolutes Messsystem benötigt wird, weisen die Maßstäbe eine unterschiedlichen Anzahl von Spuren auf. Im einfach­ sten Fall, dem inkrementalen Messsystem, genügt eine Spur mit gleichmäßig sich abwechselnder Magnetisierung, und eine zweite Spur als Referenzspur, auf der im einfachsten Fall an einer einzigen Längsposition des Maßstabes eine einzige Marke als Referenzmarke bzw. ein Wechsel zwischen zwei Marken genügt.

Dabei werden aus der einen inkrementalen Spur, die im Sensor ein analoges si­ nusförmiges Signal bewirkt, zwei digitale, z. B. rechteckige, Signale erzeugt, die zueinander phasenversetzt - um einen sich von einer halben Phase unterschei­ denden Phasenversatz - um beispielsweise 90° liegen, so dass aufgrund des Phasenversatzes und Abtastung beider digitaler Signale sich die Laufrichtung der Sensoreinheit erkennen lässt. Zur Vermeidung von Störungen werden zusätzlich die beiden digitalen Signale in jeweils invertierter Form ein zweites Mal übermittelt.

Die Referenzmarke, die normalerweise auf einer separaten Referenzspur geführt wird, kann - da sie nur an einer einzigen Längsposition vorhanden sein muss - auch als nicht über die gesamte Länge durchgehende Spur ausgeführt sein, son­ dern überhaupt nur körperlich an einer einzigen Stelle vorhanden sein. Dies gibt dem Anwender der Messvorrichtung die Möglichkeit, zu wählen, an welcher Längsposition die Referenzmarke sitzt, die vor Inbetriebnahme der Messvorrich­ tung jedes Mal zunächst überfahren werden muss. Dies ist beispielsweise sinn­ voll, wenn aus anderen Gründen beim Abschalten der Messvorrichtung die Sen­ soreinheit oder das sie tragende Bauteil jedes Mal in eine bestimmte der beiden Endlagen verfahren wird. Dann ist es sinnvoll, auch die Referenzmarke nahe die­ ser Endmarke anzuordnen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin - um die Spurbreite der Referenzmarke zu sparen - die Referenzmarke in die periodische Markierung der normalen, inkre­ mentalen, Spuren des Maßstabes zu integrieren, beispielsweise als Sondersignal, in die die Nord/Südmagnetisierung an dieser Stelle z. B. mit höherer oder niedri­ gerer Feldstärke ausgestattet wird, oder eine andere Länge in Messrichtung be­ sitzt, was von der Auswerteelektronik erkannt werden kann oder ähnliches.

c) Ausführungsbeispiele

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung von Sensoreinheit 2 und Maßstab 1,

Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in Blickrichtung II,

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Anordnung in Blickrichtung III der Fig. 1,

Fig. 4 die Platinen (13) gemäß Fig. 1,

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung der Komponenten der Vorrichtung, und

Fig. 6 ein Prinzip-Schaltbild einer Schutzbeschaltung.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, besteht die Längenmeßvorrichtung einerseits aus dem Maßstab 1 beweglichen Sensor 2a sowie einer Auswerte-Elektronik 9, da der Sensor 2a beim Darübergleiten in Meßrichtung 10 die in dieser Meßrichtung 10 aufeinander periodisch abfolgenden, unterschiedlich magnetisierten, beispielswei­ se abwechselnd als Nord- und Südpol magnetisierten, insbesondere gleich langen Segmenten 27a, 27b als analoges, sinusförmiges Signal 28 oder insbesondere als nur aus positiven Sinushalbschwingungen bestehendes sinusähnliches analo­ ges Signal detektiert, umfaßt die Elektronik einerseits einen Wandler 9a zum Um­ setzen dieses periodischen analogen Signals in ein periodisches digitales Signal.

Die Elektronik umfaßt ferner einen Interpolator 9b, der auch mit dem Wandler 9a zusammen in einer Baugruppe und als eine einheitliche Schaltung ausgeführt sein kann, und welcher bewirkt, daß das periodische digitale Signal eine höhere Auflösung besitzt als das zugrunde liegende periodische analoge Signal, also die Peri­ odenabstände des digitalen Signals insbesondere um ein Mehrfaches, insbeson­ dere um mehr als den Faktor 10, insbesondere um mehr als den Faktor 100, ge­ ringer sind als die Periodenabstände des analogen Signales.

Dabei soll der Faktor, um den der Interpolator die Auflösung verbessert, einstell­ bar sein.

Die Verbesserung der Auflösung wird erzielt, indem die Form des zugrunde lie­ genden analogen Signals bekannt ist und aus dem Wert der Abszisse 28a des analogen Signals und dessen Steigung die momentane Position auf der in Meß­ richtung liegenden Ordinate 28b innerhalb einer Periode des analogen Signals bekannt ist.

Das erzeugte periodische digitale Signal wird meistens in Form eines Rechtecksi­ gnals 29 wiedergegeben, und vorzugsweise - zur Erkennbarkeit der Bewegungs­ richtung in positiver oder negativer Meßrichtung 10 und zur Verbesserung der Si­ gnalsicherheit - in Form zweier analoger digitaler Rechtecksignale 29a, 29b, die zueinander phasenversetzt sind, wobei der Phasenversatz sich von einer halben Phase unterscheidet, also etwa 90° beträgt, da nur dann die Bewegungsrichtung aus dem Vergleich der beiden digitalen Signale 29a, 29b, erkennbar ist.

Vorzugsweise kann jedes der digitalen Rechtecksignale zusätzlich, wie anhand des Signales 29b dargestellt, auch als zusätzliches invertiertes Signal nochmals übertragen werden, um wiederum die Übertragungssicherheit zu erhöhen.

Die Elektronik umfaßt ferner eine Ausgabeeinheit 9c, um das digitale Signal wei­ terleiten zu können, sei es an eine Anzeigeeinheit, beispielsweise eine Digitalan­ zeige 30, wie in Fig. 2 dargestellt, oder an eine Weiterverarbeitungseinheit, bei­ spielsweise eine Maschinensteuerung oder einen Computer 31, wie ebenfalls in Fig. 2 angedeutet.

In Fig. 5 ist ferner dargestellt, daß zumindest der Wandler 9a und der Interpolator 9b der Elektronik 9 zusammen mit dem Sensor 2a innerhalb einer Baueinheit, der Sensoreinheit 2, welche in Meßrichtung 10 relativ zum Maßstab 1 beweglich ist, untergebracht sind.

Die Ausgabeeinheit 9c ist meist als Stecker am Ende eines von der Sensoreinheit 2 wegführenden Kabels ausgebildet.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen Bauformen der Vorrichtung, insbesondere deren Sen­ soreinheit 2, in ihrer körperlichen Ausbildung. Dabei ist die Sensoreinheit 2 ja in der Regel an einem - in den Figur nicht dargestellten - beweglichen Bauteil einer Maschine angeordnet, dessen Position detektiert werden soll, während der Maß­ stab 1, auf dessen Oberfläche sich die Sensoreinheit 2 in Meßrichtung 10 bewegt - an einem feststehenden Maschinenteil aufgebracht ist.

Wie besser die Schnittdarstellung der Fig. 2 zeigt, besteht der Maßstab 1 aus ei­ nem Magnetband 1a, bei dem auf wenigstens einer Spur 16a in Meßrichtung 10 jeweils gleich lange, jedoch unterschiedlich, beispielsweise gegensätzlich als Nord- und Südpol, magnetisierte, Segmente 27a, 27b hintereinander fortlaufend abwechselnd ausgebildet sind.

Eine weitere Spur 16b kann eine Referenzmarke 32 meist an nur einer einzigen Längsposition des Maßstabes 1 angeordnet sein, welche dann meist die Nulllage des Systems darstellt.

Daneben können weitere Spuren mit fortlaufend abwechselnd hintereinander an­ geordneten Segmenten wie bei Spur 16a erläutert, vorhanden sein, u. U. jedoch mit anderer, insbesondere mehrfacher, Länge dieser Segmente in Meßrichtung gegenüber der der Spur 16a oder aller anderen Spuren, inbesondere wenn es sich um ein absolut messendes Längenmeßsystem handelt.

Dieses Magnetband 1a ist aus mechanischem Schutz auf der Oberseite abge­ deckt von einem Edelstahl-Band 1b oder einem abriebfesten Kunststoffband, und auf der Unterseite mit einer Klebeschicht 1c ausgestattet, zum Aufbringen auf den gewünschten Untergrund.

Dabei muß die Referenzmarke 32 nicht integraler Bestandteil des Magnetbandes 1a und damit des übrigen Maßstabes 1 sein.

Der Maßstab 1 kann auch nur die fortlaufend abwechselnd magnetisierten Spuren wie Spur 16a umfassen, während die Referenzmarke 32 als separates kurzes Stück nur an einer Längsposition neben der Spur 16a lagefixiert, beispielsweise ebenfalls aufgeklebt, wird abhängig von dem Erfordernis des jeweiligen Anwen­ dungsfalles.

Dabei ist es sinnvoll, diese Referenzmarke 32, die sehr genau positioniert werden muß, korrelierend mit einer bestimmten Längsposition der Sensoreinheit 2 und damit der an der Sensoreinheit 2 befestigten Maschinenbauteil anzuordnen. Zu diesem Zweck ist es möglich, gemäß Fig. 5 diese separate Referenzmarke 32 mit einem in der Lotrechten 12 zur Meßrichtung 10 aufragenden Anschlag 26 auszu­ statten, an dem die Stirnfläche 33 der Sensoreinheit 2 anschlagen kann, so daß diese Sensoreinheit 2 zusammen mit dem sie tragenden Maschinenteil in die ge­ wünschte Position gebracht wird und dann die Referenzmarke 32 unter Anlage des Anschlages 26 an der Sensoreinheit 2 neben der Spur 16a des Maßstabes 1 lagefixiert wird.

In allen Fällen kommt es darauf an, daß - wie Fig. 2 zeigt - die innerhalb der Sensoreinheit 2 angeordneten ein oder mehreren Sensoren 2a, 2b einen solchen Abstand in Querrichtung 11 derjenigen Spur 16a, 16b, laufen, die sie abtasten sollen.

Zu diesem Zweck ist die innerhalb der Sensoreinheit 2 angeordnete Elektronik auf einer oder mehreren Platinen, vorzugsweise auf zwei zueinander parallellen star­ ren Platinen 13a, 13b, angeordnet und vergossen.

Die Elektronik befindet sich dabei entweder im Inneren eines (nicht dargestellten) Gehäuses oder die Elektronik ist nach Positionieren in einer Form 22, wie in Fig. 2 dargestellt - vergossen worden, wobei anschließend die Form 22 wieder entfernt wird, und die Umhüllung der Elektronik ausschließlich aus der Vergußmasse 21 besteht.

Wie in den Fig. 1, 2 und 4, die die gleiche Bauform bestreffen, zu entnehmen, er­ strecken sich die beiden parallel liegenden Platinen 13a, 13b in Meßrichtung 10 sowie in der von der Ebene des Maßbandes, die durch die Meßrichtung 10 und die hierzu quer verlaufende Querrichtung 11 definiert ist, lotrecht abstehenden Lotrechten 12, mit gleichbleibendem Abstand. Die Bestückung der Platinen 13a, 13b erfolgt dabei vorzugsweise auf der zueinander gewandten Innenseite, was zusätzlich Beschädigungen von außen erschwert.

Die Platinen 13a, 13b erstrecken sich dabei mit ihren Frontkanten 17a, 17b bis nahe an die Frontfläche 34 der Sensoreinheit 2.

Bei der vorliegenden Bauform sind zwei Sensoren 2a, 2b innerhalb der Sen­ soreinheit 2 vorhanden, entsprechend der zwei vorhandenen Spuren 16a, 16b des Maßstabes 1. Diese Sensoren 2a, 2b sind jeweils auf einer der festen Plati­ nen 13a, 13b nahe an bzw. unmittelbar an deren Frontkante 17a, 17b angeordnet, vorzugsweise in Längsrichtung, der Meßrichtung 10, etwa in der Mitte dieser Pla­ tinen 13a, 13b.

Bezüglich der dem Maßstab 1 zugewandten Frontfläche 34 der Sensoreinheit 2 sind die Sensoren 2a, 2b damit nur so geringfügig zurückversetzt, daß sie von einer dünnen Schicht der Vergußmasse 21 als mechanischem Schutz und Schutz gegen Verschmutzung bedeckt sind.

Die beiden festen Platinen 13a, 13b sind über eine flexible Platine 13' miteinander verbunden, die an der von der Frontkante 17a, 17b abgewandten Rückkante 19a, 19b jeder Platine 13a, 13b abstrebt. Dies ermöglicht es, daß vor dem Einbauen in der Sensoreinheit 2 die gesamte Platine 13, also bestehend aus den beiden fe­ sten Platinen 13a, 13b und deren verbindenden flexiblen Platine 13', die im we­ sentlichen die beiden festen Platinen verbindende Leiterbahnen aufweist, in der Abwicklung, also in einer Ebene ausgelegt bestückt und gehandhabt werden kön­ nen, wie in Fig. 4 dargestellt.

Um den ebenfalls auf den Platinen untergebrachten Interpolator b hinsichtlich sei­ nes Faktors auch nachträglich noch einstellen bzw. verstellen zu können, müssen Kontaktpunkte 6a, 6b . . . der Sensoreinheit 2 auch nach deren Fertigstellung noch erreichbar sein, um hierdurch mittels Programmierung, um den in der Regel als Chip 4 ausgebildeten Interpolator 9b neu programmieren zu können.

Vor allem wenn die Elektronik 9 innerhalb eines Gehäuses der Sensoreinheit 2 nach der Montage vergossen wird, weist eine der Platinen 13a einen Fortsatz 20 auf, der über die ansonsten vorhandene Rückkante 19a vorsteht und sich nur über einen Teil der Länge der Platine 13a ersteckt, und auf dessen freiem Ende die Kontakpunkte 6a, 6b . . . aufgebracht sind. Die verbindende flexible Platine 13' verbindet die beiden Platinen dagegen von der dem gegenüber zurückgesetzten Rückkante 19a, 19b . . . aus. Dadurch ist es möglich, innerhalb eines vorhandenen Gehäuses der Sensoreinheit 2 deren Elektronik 9 zu vergießen durch Auffüllen mit Vergußmasse 21 von der Rückfläche 35 her bis über die flexible Platine 13' und auch die Rückkanten 19a, 19b der festen Platinen 13a, 13b hinweg, so daß aus dem Verguß auch nach dem Aushärten nur noch das freie Ende des Fortsatzes 20 und damit deren Kontaktpunkte 6a, 6b vorstehen und zugänglich bleiben. Ge­ schützt werden die Kontaktpunkte 6a, 6b dann durch das Verschließen der Rück­ seite 35 der Sensoreinheit 2 mittels eines nicht näher dargestellten Deckels.

Das Kabel 14 wird dagegen vorzugsweise aus einer der in Meßrichtung 10 wei­ senden Stirnflächen 36a, 36b der Sensoreinheit 2 herausgeführt.

Fig. 3 zeigt in der Draufsicht der Blickrichtung 3 eine andere Anordnung bei einer Lösung, in der die Elektronik 9 innerhalb der Sensoreinheit 2 auch nur einer einzi­ gen, festen Platine 13 angeordnet ist. Wenn mit einer solchen Sensoreinheit 2 dennoch mehrere nebeneinanderliegende Spuren, beispielsweise drei Spuren 16a, 16b, 16c, eines Maßstabes 1 abgetastet werden sollen, kann die Platine 13, die ebenfalls wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, in der Lotrechten 12 aufragt, un­ ter spitzem Winkel schräg, also im kubischen Gehäuse der Sensoreinheit 2, z. B. diagonal, angeordnet werden. Dies ermöglicht es, mehrere Sensoren 2a, 2b, 2c, in jede Spur in Vorausrichtung der Platine 13 beabstandet an deren Frontkante anzuordnen, so daß jeder der Sensoren im Querbereich der durch ihn abzuta­ stenden Spur 16a, 16b oder 16c liegt.

Fig. 4 zeigt die aus den beiden Platinen 13a, 13b sowie der flexiblen Platine 13' bestehende Gesamtplatine 13:
Diese Abwicklung der Fig. 4 zeigt die beiden starren Platinen 13a, 13b, in zuein­ ander paralleler Lage in einer Ebene, mit voneinander abgewandten Frontkanten 17a, 17b, und einander zugewandten Rückkanten 19a, 19b. Dabei ist diese Rück­ kante 19a der einen festen Platine 13a in etwa einer Hälfte ihrer Längserstrec­ kung in Meßrichtung 10 mit der anderen Rückkante 19b mit einer flexiblen Platine 13' verbunden, wobei die flexible Platine 13' vorzugsweise einstückig mit den ent­ sprechenden Beschichtungen der starren Platinen 13a, 13b zusammen ausgebil­ det ist und damit als einheitliche Platine hergestellt werden kann.

An den Frontkanten 17a, 17b weisen die Platinen jeweils beidseits der Mitte Aus­ buchtungen 37 auf, so daß an den Enden der Frontkante Vorsprünge 38a und in der Mitte ein Vorsprung 38b verbleibt. Auf den mittleren Vorsprung 38b ist jeweils - möglichst nahe an der Frontkante - ein Sensor 8a, bzw. 8b als on-board-Chip, also als nackter ungehäuster Chip, aufgebracht mittels bonding oder sogar der flip-chip-Technik, und elektrisch verbunden. Die seitlich äußeren Vorsprünge 38a stehen noch etwas weiter vor als der mittlere Vorsprung 38b und stellen bei Ab­ stützung der Sensoreinheit 2 auf einer ebenen Anlage beim Vergießen sicher, daß gegenüber der späteren Frontfläche 15 der Sensoreinheit 2 die Sensoren 8a, 8b dem gegenüber etwas zurückstehen und von einer Schicht aus Vergußmasse bedeckt werden.

In der anderen Hälfte der Rückkante 19a der einen festen Platine 13a steht der Fortsatz 20 gegen die andere feste Plantine 13b vor, die an ihren freien Enden die Kontaktpunkte 6a, 6b . . . aufweist. Auf einer der starren Platinen 13b sind Löt­ punkte 39a, 39b, 39c angeordnet, die zum Anschluß der einzelnen Andern des Kabels 8 dienen, welches der Weiterleitung der aufbereiteten Signale an eine Ausgabeeinheit dient.

Auf den Platinen 13a, 13b sind neben diskreten elektronischen Bauelementen auch jeweils ein Chip 4, 5, insbesondere jeweils auch in ungehäuster, nackter Form aufgebracht, wobei vorzugsweise von den zusätzlichen Chips jeder auf ei­ ner der Platinen angeordnet ist, und damit auch der Wandler 9a einerseits und der Interpolator 9b andererseits im wesentlichen auf getrennten festen Platinen 13a, 13b untergebracht sind.

In Fig. 4 sind ferner an jeweils einer der Ecken der Platinen 13a, 13b Bohrungen 40a, 40b zu erkennen, die der mechanischen Befestigung beispielsweise mittels Verschrauben derartiger Platinen an einem anderen Bauteil dienen, beim Vergie­ ßen jedoch der zusätzlichen Durchdringung und Hinterschneidung der Platinen mit Vergußmasse dienen. Daher ist auch nach dem Umklappen dieser Platine 13 der Fig. 4 in eine zueinander parallele Lage der festen Platinen 13a, 13b eine Fluchtung der Bohrungen 4a, 4b nicht unbedingt erforderlich.

Während bei der Lösung gem. Fig. 4, also mit nach oben über die Vergußmasse 21 aufragendem Fortsatz 20 gemäß Fig. 2, die Elektronik 9 und insbesondere der Interpolator 9b innerhalb der Sensoreinheit 2 auch nach dem Vergießen, also nach verwendungsfähiger Fertigstellung, kontaktierbar und damit programmierbar ist durch Aufstecken eines Steckers oder andere elektrische Kontakte auf die Kontaktstellen 6a, 6b . . ., Kontaktiereinheit 6 sind auch andere Möglichkeiten der späteren Kontaktierung und damit auch Programmierung denkbar:
Wie anhand Fig. 2 für den Fall eines gehäuselosen Umgießens der Elektronik 9 beschrieben, weist die Aussenseite der Vergußmasse 21 Kontaktöffnungen 24 auf, die von der Außenseite des Vergusses bis auf die Platine durchgehen als Öffnungen mit geringem Querschnitt, bedingt durch die Auflager 23 der Form 22 beim Vergiessen.

Wenn diese Kontaktöffnungen 24 an Stellen der Kontaktpunkte gewählt werden, kann hierdurch mittels Kontaktnadeln oder ähnlichem eine elektrisch leitende Ver­ bindung zur Elektronik hergestellt werden, obwohl die Elektronik weitestgehend, nämlich bis auf die Kontaktöffnungen 24 mit sehr geringen Öffnungsquerschnitten - von der Vergußmasse 21 abgedeckt ist.

Selbst durch eine vollständig durchgehend die Platinen 13a, 13b umschließende Vergußmasse 21, aus der also auch kein Fortsatz 20 mit Kontaktiereinheit mehr vorstehen muß, kann mittels derartiger Kontaktnadeln eine Kontaktierung und damit auch Programmierung erfolgen, indem die Kontaktnadeln einfach durch den ausgehärteten Verguß hindurchgestochen werden bis auf den entsprechenden Kontaktpunkt auf der Außenseite der Platine 13a, 13b. Für diesen Fall empfiehlt es sich, als Vergußmasse 21 ein Material zu wählen, welches ausreichend ela­ stisch, evtl. sogar plastisch auch nach dem Aushärten bleibt, um nach Zurückzie­ hen der Kontaktnadeln die hierdurch gebildeten Öffnungen selbsttätig wieder auf­ grund Eigenelastizität bzw. Eigenplastizität zu schließen.

Fig. 6 zeigt das Prinipschaltbild der Schutzbeschaltung. Innerhalb der sogenann­ ten inneren Schaltungsknoten befindet sich die eigentliche auswertende Elektro­ nik, bestehend aus dem Interpolator 9b, der in der Regel auch den Wandler 9a umfaßt, einer Leitungstreiberschaltung 9d und einem Spannungsregler.

Dabei soll klargestellt werden, daß die inneren Schaltungsknoten - ebenso wie die äußeren Schaltungsknoten, die die Grenze zwischen der Schutzbeschaltung und der Umgebung darstellen - nicht unbedingt körperliche Knoten oder Kreuzungen von Leiterbahnen sein müssen, sondern auch einfache, durchgehende Leiterbah­ nen sein können, und damit lediglich die Grenze zwischen einzelnen schaltungs­ technischen Funktionen bzw. Schaltungsteilen gemeint ist.

Die Schutzbeschaltung verfügt dabei am linken und rechten Bildrand der Fig. 6 über Ausgänge zur Ausgabeeinheit 9c hin, die in der Regel durch das Kabel 14 repräsentiert wird, welches vom Kopf der Sensoreinheit 2 wegführt und an seinem freuen Ende einen Stecker zum Anschließen an andere Geräte besitzt.

Dieses Kabel 14 umfaßt einerseits Leitungen für die Stromversorgung der Sen­ soreinheit 2, die den Zugang zur Schutzbeschaltung von der linken Seite der Fig. 6 darstellen. Die Leitungen des Kabels 14 zur Übermittlung der Ausgangssignale verlassen die Fig. 6 auf der rechten Seite.

Auf der Versorgungsseite (links) umfaßt ein Varistor 41, der impulsförmige Über­ spannungen verhindern soll, sowie einen Schutz gegen Falschpolung der Strom­ versorgungsleitungen des Kabels 14. Dieser sogenannte Verpolschutz umfaßt einen stromabhängigen Widerstand 43 und eine Verpolschutz-Diode 44. Im Falle der falschen Polung schließt diese Diode 44 die Versorgungsspannung, die invers an der Diode anliegt, kurz und die Stromstärke wird durch den stromabhängigen Widerstand 43 begrenzt, wobei der Stromstärkenanstieg durch eine Induktivität 42 begrenzt wird.

Die Induktivität 2 sowie der stromabhängige Widerstand 3 sind in Reihe im Ver­ sorgungsleiter geschaltet, von dem aus sowohl der Varistor 41 als auch die Ver­ polschutzdiode 44 auf Masse gelegt sind, ebenso wie vor und hinter den beiden in Reihe geschalteten Elementen jeweils ein Kondensator auf Masse gelegt ist.

Diese Art des Verpolschutzes hat den Vorteil, daß keine Diode in Reihe geschaltet ist und damit kein Spannungsverlust über der Diodenstrecke entsteht. Bis zu einer Versorgungsspannung, beispielsweise 5 V, kann die Schaltung betrieben werden.

Zur absorbtiven Befilterung hochfrequenter Störspannungen ist als Induktivität 42 eine verlustbehaftete Ferritinduktivität vorgesehen.

Auf der Ausgangsseite (rechts) ist die Schutzbeschaltung zweistufig ausgebildet:
Einerseits begrenzen wiederum Varistoren 9, die von den einzelnen Ausgangs­ leitungen aus auf Masse gelegt sind, impulsförmige Überspannungen. Der ggf. verbleibende Überspannungsanteil wird durch Kappdioden 46, 47 von der Lei­ tungstreiberschaltung 9d fern gehalten, die gegen Masse oder die interne Versor­ gungsleitung des Kabels gepolt sind. Zu dieser internen Versorgungsleitung sind Kondensatoren 50 mit hohen Kapazitätswerten parallel geschaltet, so daß die Versorgungsleitung die durch Überspannungsimpulse eingeleiteten Impulsströme aufnehmen kann.

Falls durch eine Fehlpolung die Versorgungsspannung an eine dieser Ausgangs­ leitungen angelegt wird, fließen Kurzschlußströme über die Kappdioden 46, wobei die Kurzschlußströme jedoch durch stromabhängige Widerstände 48 begrenzt werden, so daß es nicht zu einer Zerstörung der Kappdioden kommen kann.

In den Verbindungsleitungen zwischen der Auswertungselektronik und den Dioden 2a, b, . . . sind ferner Filterelemente angeschlossen und gegen Masse ge­ polt, die auf die Sensoren 2a, 2b aufgebrachte elektrostatische Entladungen ab­ leiten sollen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Meßstab

2

Sensoreinheit

2

a Sensor

4

erster Chip

5

zweiter Chip

6

Kontaktiereinheit

6

a, b Kontaktpunkte

7

Programmiereinheit

8

dritter Chip

9

a Wandler

9

b Interpolator

9

c Ausgabeeinheit

10

Meßrichtung

11

Querrichtung

12

Lotrechte zur Meßstabebene

13

a, b Platine

13

' flexible Platine

14

Kabel

15

Frontfläche
17a, b Frontkante
19a, b Rückkante

20

Fortsatz

21

Vergußmasse

22

Form

23

Auflager

24

Kontaktöffnungen

25

Leuchtdiode

26

Anschlag

27

a, b Segmente

28

Signal

29

a, b Rechteck-Signal

30

Digitalanzeige

31

Computer

32

Referenzmarke

33

a, b Stirnwände

35

Rückseite

36

a, b Stirnflächen

37

Einbuchtungen

38

a, b Vorsprung

39

a, b, c Bohrungen

40

a, b, c Bohrungen

41

Varistor

42

Induktivität

43

Widerstand

44

Diode

45

Filterelemente

46

Kappdiode

47

Kappdiode

50

Kapazität

Claims (33)

1. Längenmessvorrichtung mit
einem Maßstab (1), der in Messrichtung (10) abwechselnd codiert ist,
einer Sensoreinheit (2), die in Messrichtung (10) relativ zum Maßstab (1) bewegbar ist und wenigstens einen Sensor (2a) zum berührungslosen De­ tektieren von magnetisch modulierten analogen Signalen umfasst,
einer Elektronik (9), die wenigstens
einen Interpolator (9b) zum einstellbaren Unterteilen der Teilungs- Abstände des digitalen Signals gegenüber derjenigen des analogen Si­ gnals um einen vielfachen Faktor und
eine Leitungstreiberschaltung (9d) zum Verbessern der Übertragungs­ fähigkeit des digitalen Signales
eine Ausgabeeinheit (9c) zum Ausgeben der vom Interpolator (9b) ab­ gegebenen digitalen Signale
umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Interpolator (9b) und die Leitungstreiberschaltung (9d) in der Sensoreinheit (2) angeordnet ist.

2. Längenmessvorrichtung mit
einem Maßstab (1), der in Messrichtung (10) abwechselnd codiert ist,
einer Sensoreinheit (2), die in Messrichtung (10) relativ zum Maßstab (1) bewegbar ist und wenigstens einen Sensor (2a) zum berührungslosen De­ tektieren von magnetisch modulierten analogen Signalen umfasst,
einer Elektronik (9), die wenigstens
einen Interpolator (9b) zum einstellbaren Unterteilen der Teilungs- Abstände des digitalen Signals gegenüber derjenigen des analogen Si­ gnals um einen vielfachen Faktor und
eine Leitungstreiberschaltung (9d) zum Verbessern der Übertragungs­ fähigkeit des digitalen Signales
eine Ausgabeeinheit (9c) zum Ausgeben der vom Interpolator (9b) ab­ gegebenen digitalen Signale
umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Sensoreinheit (2) die Elektronik (9) eine Schutzbeschaltung zum Schutz der elektronischen Bauelemente der Elektronik (9) vor Überlastung durch zu hohe Spannungen und/oder Strömen umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschaltung auch gegen eine falsche Polung der Ausgabeeinheit (9c) schützt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzbeschaltung Bestandteil des Interpolators (9b) und/oder des Lei­ stungstreibers (9d) und/oder eines Spannungsreglers ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzbeschaltung strombegrenzende Impedanzen und/oder Ablaitungsele­ mente zum Ableiten von Überspannungen und/oder spannungsbegrenzende Bauelemente umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbaren Parameter, insbesondere der Unterteilungs-Faktor, des Interpo­ lators (9b) auch nach der verwendungsfähigen Fertigstellung der Sensoreinheit (2) noch einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Interpolator (9b) einen programmierbaren ersten Chip (4) umfasst sowie eine Kontaktiereinheit (6), um durch Anschließen einer Programmiereinheit (7) den er­ sten Schaltkreis, insbesondere Chip (4), insbesondere zwecks Veränderung des Faktors, neu programmieren zu können.

8. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktiereinheit (6) auch nach der verwendungsfähigen Fertigstellung der Sensoreinheit (2) zugänglich ist.

9. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktiereinheit (6) separat von der Ausgabeeinheit (9c), insbesondere deren elektrischen Kontakten, ausgebildet und insbesondere innerhalb der Sensorein­ heit (2) angeordnet ist.

10. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktiereinheit (6) als Teil der Ausgabeeinheit (9c), insbesondere deren elektrischen Kontakten, ausgebildet istund der Interpolator insbesondere über das Kabel der Ausgabeeinheit programmierbar bleibt.

11. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungstreiberschaltung (9d) einen zweiten Schaltkreis, insbesondere Chip (5) umfasst.

12. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2a) als dritter Schaltkreis, insbesondere Chip (8) ausgebildet ist und innerhalb der Sensoreinheit (2) als nackter Chip verbaut ist.

13. Längenmessvorrichtung mit
einem Maßstab (1), der in Messrichtung (10) abwechselnd codiert ist,
einer Sensoreinheit (2), die in Messrichtung (10) relativ zum Maßstab (1) bewegbar ist und wenigstens einen Sensor (2a) zum berührungslosen De­ tektieren von magnetisch modulierten analogen Signalen umfasst,
einer Elektronik (9), die wenigstens
einen Interpolator (9b) zum einstellbaren Unterteilen der Teilungs- Abstände des digitalen Signals gegenüber derjenigen des analogen Si­ gnals um einen vielfachen Faktor und
eine Leitungstreiberschaltung (9d) zum Verbessern der Übertragungs­ fähigkeit des digitalen Signales
eine Ausgabeeinheit (9c) zum Ausgeben der vom Interpolator (9b) ab­ gegebenen digitalen Signale
umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensoreinheit (2) wenigstens eine Platine (13a . . .) mit elektronischen Kompo­ nenten umfasst, die in der Sensoreinheit (2) in einer nicht zur Ebene des Maß­ bandes (1) parallelen Lage und damit auch in einer nicht zur Frontfläche (15) der Sensoreinheit (2) parallelen Lage angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (13a) parallel zur Messrichtung (10) in der Sensoreinheit (2) angeord­ net ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (13a) unter einem spitzen Winkel zur Messrichtung (10) in der Sen­ soreinheit (2) angeordnet ist und insbesondere die Sensoreinheit (2) nicht breiter ist als die Querrichtung (11) des Maßstabes (1).

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maßstab (1) mehrere in Querrichtung (11) nebeneinander liegende Spuren (16a, b . . .) umfasst, die insbesondere alle abwechselnd magnetisiert sind, der Tei­ lungsabstand der einzelnen Spuren (16a, b . . .) jedoch unterschiedlich ist, und die Sensoreinheit (2) mehrere Sensoren (2a, b . . .) entsprechend der Anzahl der Spuren (16a, b . . .) umfasst und jeder der Sensoren (2a, b . . .) auf einer separaten starren Pla­ tine (13a, b . . .) an deren Frontkante (17a, b . . .) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Platinen (13a, b . . .) über flexible Leiter, insbesondere wenigstens eine flexible Platine (13'), alle flexibel zu einer vorgefertigten Baueinheit verbunden sind.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Leiter, insbesondere die flexible Platine (13'), von der von der Front­ kante (17a, b . . .) abgewandten Rückkante (19a, b) jeder Platine (13a, b . . .) aus ab­ streben.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpunkte (6a, b . . .) der Kontaktiereinheit (6) auf einem über die sonstige Rückkante (19a) einer Platine (13a) hinausragenden Fortsatz (20) angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer, insbesondere alle innerhalb der Sensoreinheit (2) verwendeten Schaltkreise, insbesondere Chips (4, 5, 8 bzw. 8a, b) als nackte Chips verwendet sind.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkreise, insbesondere Chips auf den Platinen mittels Bonding, also ins­ besondere Vorfixieren mittels Klebung und anschließendes elektrisches Kontaktie­ ren mittels Löten, oder mittels der Flip-Chip-Technik, befestigt und elektrisch an­ geschlossen sind.

22. Längenmessvorrichtung mit
einem Maßstab (1), der in Messrichtung (10) abwechselnd codiert ist,
einer Sensoreinheit (2), die in Messrichtung (10) relativ zum Maßstab (1) bewegbar ist und wenigstens einen Sensor (2a) zum berührungslosen De­ tektieren von magnetisch modulierten analogen Signalen umfasst,
einer Elektronik (9), die wenigstens
einen Interpolator (9b) zum einstellbaren Unterteilen der Teilungs- Abstände des digitalen Signals gegenüber derjenigen des analogen Si­ gnals um einen vielfachen Faktor und
eine Leitungstreiberschaltung (9d) zum Verbessern der Übertragungs­ fähigkeit des digitalen Signales
eine Ausgabeeinheit (9c) zum Ausgeben der vom Interpolator (9b) ab­ gegebenen digitalen Signale
umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
die innerhalb der Sensoreinheit (2) angeordneten Teile der Elektronik (9) auf we­ nigstens einer Platine (13a) angeordnet und mittels einer aushärtenden Verguss­ masse (21) umschlossen ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (9) der Sensoreinheit (2) von der Vergussmasse (21) vollständig umschlossen ist.

24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (21) ein Polymer, insbesondere ein Elastomer, insbesondere ein Thermoplast ist.

25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (2) gehäuselos ist, also über die Umhüllung aus Vergussmasse (21) hinaus keine weitere, insbesondere feste, Umhüllung, aufweist.

26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (9) eine Kontaktiereinheit (6) innerhalb der Sensoreinheit (2) um­ fasst, deren Kontaktpunkte (6a) ebenfalls von der Vergussmasse (21) abgedeckt, jedoch mittels von außen durch die Vergussmasse (21) eindringende Kontaktspit­ zen kontaktierbar sind.

27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (9) eine Kontaktiereinheit (6) mit Kontaktpunkten (6a, b . . .) innerhalb der Sensoreinheit (2) umfasst, und das Umhüllen der Elektronik (9) mittels Ver­ gussmasse (21) in einer Form (22) geschieht, innerhalb der die wenigstens eine feste Platine (13a) der Elektronik (9) auf Abstand zur Außenwand der Form (22) mittels stiftförmiger, gegen die Platine (13a) ragender, Auflager (23) mit möglichst geringem Querschnitt gehalten wird, und die Auflager (23) insbesondere an der Stelle der Kontaktpunkte (6a, b . . .) der Kontaktiereinheit (6) angeordnet sind und sich auf diesen abstützen, um so in der späteren Umhüllung aus Vergussmasse (21) Kontaktöffnungen (24) in der Vergussmasse (21) zu schaffen.

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (2) wenigstens einen optischen und/oder akustischen Indikator, insbesondere einen optischen Indikator in Form wenigstens einer Leuchtdiode (25) aufweist.

29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische und/oder akustische Indikator an der Sensoreinheit (2) ein Nullstel­ lungs-Indikator ist, der anzeigt, wenn sich die Sensoreinheit an der Nullstellung des Maßstabes, insbesondere dessen Referenzmarke, befindet.

30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass daß der Indikator ein Fehler-Indikator ist, der anzeigt, wenn die Sensoreinheit (2) fehlerhaft ist, beispielsweise aufgrund zu großem Abstandes vom Maßband oder zu hoher Verfahrgeschwindigkeit.

31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Leuchtdioden (25) als Indikatoren im Inneren der Sensoreinheit (2) so angeordnet sind, daß sie aus wenigstens 2 um 90° beabstandeten Blickrichtungen sichtbar sind, insbesondere im Bereich der rückseitigen Ecken der Sensoreinheit (2), ins­ besondere abgedeckt unter einer transparenten Abdeckung, insbesondere einer transparenten Kabeleinführungstülle.

32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Leuchtdioden als Indikatoren an bzw. in der Unterseite der Sensoreinheit (2), ab­ gedeckt höchstens von transparentem Material, angeordnet sind, so daß deren Leuchten durch Reflexion auf dem das Magnetband abdeckenden Edelstahlband sichtbar ist.

33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Referenzmarke, welche Bestandteil des Maßstabes (1) ist und in Meßrichtung (10) gegenüber einer der anderen Spuren (16a . . .) des Maßstabes (1) frei positionierbar ist, einen Anschlag (26) für die Sensoreinheit (2) in Meß­ richtung (10) aufweist, um mit der Sensoreinheit (2) an einer definierten Stelle in Meßrichtung (10) positionierbar zu sein.