-
Die
Erfindung betrifft ein Positions-/Wegmesssystem, umfassend einen
Sensorkopf und einen kodierten Maßkörper, wobei
der Maßkörper sich in einer ersten Richtung und
in einer quer zur ersten Richtung liegenden zweiten Richtung erstreckt
und einen Absolutpositionsbestimmungsbereich und einen Inkrementalpositionsbestimmungsbereich
mit einer Kodierung in der ersten Richtung aufweist.
-
Wegsensoren
mit magnetisch kodiertem Maßkörper sind in dem Buch "Lineare
Weg- und Abstandssensoren" von T. Burkhardt, A. Feinäugle,
S. Fericean und A. Forkl, Verlag Moderne Industrie, Die Bibliothek
der Technik, Band 271, München, 2004 beschrieben.
-
Die
magnetischen Feldlinien, welche vom Maßkörper
ausbilden, bilden ein dreidimensionales Vektorfeld. Der Sensorkopf
bewegt sich oberhalb des Maßkörpers in diesem
Feld.
-
Im
Sensorkopf befinden sich magnetfeldsensitive Sensoren, die entweder
die Komponente des Magnetfeldvektors in der ersten Richtung oder
den Winkel des magnetischen Vektorfelds zur ersten Richtung messen.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Positions-/Wegmesssystem
der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches insbesondere eine
erhöhte Genauigkeit aufweist.
-
Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Positions-/Wegmesssystem
erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
der Absolutpositionsbestimmungsbereich eine Kodierung in einer zweiten Richtung
aufweist, der Sensorkopf eine erste Sensoreinrichtung mit einer
Sensorauflösung parallel zur ersten Richtung aufweist,
welche dem Inkrementalpositionsbestimmungsbereich zugeordnet ist,
und eine zweite Sensoreinrichtung mit einer Sensorauflösung
in der zweiten Richtung aufweist, welche dem Absolutpositionsbestimmungsbereich
zugeordnet ist.
-
Der
Absolutpositionsbestimmungsbereich wird dazu verwendet, eine Absolutposition
des Sensorkopfs zu bestimmen, wobei die Auflösung begrenzt
ist. Der Inkrementalpositionsbestimmungsbereich wird dazu benutzt,
um insbesondere über eine analoge Wegmessung bzw. Positionsmessung
eine erhöhte Auflösung ausgehend von der ermittelten Absolutposition
zu bestimmen, um entsprechend eine Absolutposition mit hoher Auflösung
zu erreichen. Es wird dadurch ein absolutes System mit erhöhter
Genauigkeit bereitgestellt.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist auch eine
Kodierung in der zweiten Richtung vorgesehen. Über die
entsprechende Sensorauflösung der zweiten Sensoreinrichtung
in der zweiten Richtung lässt sich dadurch die Absolutposition
bestimmen. Über zusätzliche Auswertung einer Inkrementalposition ausgehend
von dieser Absolutposition in der ersten Richtung lässt
sich die Absolutposition des Sensorkopfs relativ zu dem Maßkörper
mit hoher Genauigkeit ermitteln.
-
In
dem Absolutpositionsbestimmungsbereich lässt sich in der
zweiten Richtung bezogen auf eine Breite in der ersten Richtung
eine Mehrzahl von (unterschiedlichen) Polfeldern (entsprechend Bits) kodieren.
Dadurch ist es möglich, die Anzahl der benötigten
Sensoren im Sensorkopf gering zu halten. Dadurch lässt
sich ein Sensorkopf mit kleinerem Gehäuse realisieren.
Der Sensorkopf und damit das System lässt sich kostengünstiger
herstellen und montieren und man erhält eine höhere
Ausfallsicherheit.
-
Wenn
weniger Sensoren benötigt werden, lassen sich diese auch
auf einer kürzeren Länge in der ersten Richtung
anordnen. Dadurch wiederum erhält man eine größere
Winkeltoleranz bei der Montage um eine Achse senkrecht zum Maßkörper.
Da weniger Sensoren benötigt werden, ist der Montage aufwand
reduziert. Montagetoleranzen lassen sich leichter in einem Kalibrierschritt
kompensieren.
-
Da
wiederum weniger Sensoren benötigt werden, lassen sich
größere Längen in der ersten Richtung
absolut erfassen.
-
Die
oben genannten Vorteile lassen sich realisieren, ohne dass die Länge
des Maßkörpers in der zweiten Richtung erhöht
werden muss.
-
Es
ist grundsätzlich auch möglich, einen Versatz
oder eine Verdrehung des Sensorkopfs relativ zum Maßkörper
messtechnisch zu erfassen.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt zusätzlich
zu einer ”parallelen” Messung durch die erste
Sensoreinrichtung eine ”orthogonale” Messung durch
die zweite Sensoreinrichtung, um die Absolutposition zu ermitteln.
Entsprechend ist eine magnetische Kodierung in der zweiten Richtung
vorgesehen, wobei diese Kodierung durch entsprechende Verteilung
von Polfeldern in der ersten Richtung variiert. Die Sensorauflösung
in der ersten Richtung bzw. zweiten Richtung entspricht einer Messbarkeit
der entsprechenden Sensoreinrichtung in der jeweiligen Richtung.
-
Die
Kodierung kann beispielsweise magnetisch und/oder induktiv und/oder
kapazitiv und/oder optisch sein, wobei dann entsprechend die erste Sensoreinrichtung
und die zweite Sensoreinrichtung ausgebildet sind und eine Magnetfeldauflösung
als Sensorauflösung und/oder induktive Auflösung
bei induktiver Kodierung und/oder Ladungsauflösung bei kapazitiver
Kodierung und/oder optische Auflösung bei optischer Kodierung
aufweisen. Eine magnetische Kodierung lässt sich auf einfache
Weise durch entsprechende magnetisierte Bereiche erreichen.
-
Insbesondere
umfasst der Maßkörper Polfelder eines ersten Typs
und eines zweiten Typs, wobei die Anordnung und Verteilung der Polfelder
die Funktionsweise des Positions-/Wegmesssystems bestimmt. Der erste
Typ unter scheidet sich von dem zweiten Typ und dieser Unterschied
ist durch die Sensoreinrichtungen erkennbar. Bei einer magnetischen
Kodierung ist der erste Typ beispielsweise der Typ Nordpol und der
zweite Typ ist der Typ Südpol.
-
Der
Sensorkopf ist dabei in einer dritten Richtung, welche quer und
insbesondere senkrecht zur ersten Richtung und quer und insbesondere senkrecht
zur zweiten Richtung liegt, beabstandet zum Maßkörper.
Dadurch ist ein berührungsloses Messsystem mit einem Luftspalt
zwischen dem Sensorkopf und dem Maßkörper mit
der Kodierung erreicht.
-
Insbesondere
ist die erste Richtung eine Messrichtung für die Weg-Positionsbestimmung
des Sensorkopfs relativ zum Maßkörper.
-
Vorteilhafterweise
sind in dem Inkrementalpositionsbestimmungsbereich Polfelder unterschiedlichen
Typs alternierend angeordnet. Dadurch lässt sich ausgehend
von einer ermittelten Absolutposition (ermittelt über den
Absolutpositionsbestimmungsbereich) die Auflösung durch
eine insbesondere analoge Weg-Positionsmessung an dem Inkrementalpositionsbestimmungsbereich
erhöhen.
-
Grundsätzlich
sind der Absolutpositionsbestimmungsbereich und der Inkrementalpositionsbestimmungsbereich
in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet oder sind miteinander
kombiniert. Beispielsweise bilden der Absolutpositionsbestimmungsbereich
und der Inkrementalpositionsbestimmungsbereich parallel nebeneinander
liegende Spuren. Es ist grundsätzlich auch durch eine Kombination
möglich, dass beispielsweise ein Polfeld des Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs
in ein Polfeld des Absolutpositionsbestimmungsbereichs übergeht.
-
Es
kann dabei vorgesehen sein, dass Polfelder des Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs und
Polfelder des Absolutpositionsbestimmungsbereichs (mit oder ohne
Abstand) in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet sind.
Es ist aber grundsätzlich auch möglich, dass zwischen
diesen Polfeldern ein nicht-kodierter Bereich (beispielsweise nicht-magnetischer)
und damit ein Abstand vorliegt. Durch entsprechende Längenausgestaltung
dieses nicht-kodierten Bereichs in der zweiten Richtung lässt
sich eine Kodierung in der zweiten Richtung realisieren.
-
Insbesondere
sind ein oder mehrere Polfelder des Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs und
ein oder mehrere Polfelder des Absolutpositionsbestimmungsbereichs
in einem Streifen angeordnet und der Maßkörper
umfasst eine Mehrzahl von in der ersten Richtung nebeneinander angeordneten
Streifen. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein Inkrementalpositionsbestimmungsbereich
und ein Absolutpositionsbestimmungsbereich mit einer Kodierung in
der ersten Richtung und einer Kodierung in der zweiten Richtung
realisieren.
-
Günstig
ist es dabei, wenn in der ersten Richtung gegenüberliegende
(reelle oder gedachte) Streifenbegrenzungslinien parallel zueinander
sind. Dadurch ergibt sich eine einfache Auswertbarkeit.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Streifen ein erstes
Polfeld und ein zweites Polfeld, wobei das Verhältnis der
Länge des zweiten Polfelds zur Länge des ersten
Polfelds in der zweiten Richtung für unterschiedliche Streifen
variiert. Dadurch ist eine Kodierung in der zweiten Richtung auf
einfache Weise realisierbar.
-
Insbesondere
weisen dabei das erste Polfeld und das zweite Polfeld unterschiedliche
Typen (wie entgegengesetzte magnetische Polung) auf, um eine entsprechende
Kodierung (wie magnetische Kodierung) bereitzustellen.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn die unterschiedlichen Längen in diskreten
Stufen gebildet sind. Dadurch lässt sich auf einfache Weise
eine Kodierung erreichen, wobei diese Kodierung auf einfache Weise
herstellbar ist.
-
Bei
einer Ausführungsform weist das erste Polfeld, welches
mindestens teilweise den Inkrementalpositionsbestimmungsbereich
bildet, für unterschiedliche Streifen unterschiedliche
Längen auf. Alternativ ist es möglich, dass das
erste Polfeld und das zweite Polfeld für alle Streifen
die gleiche Länge aufweisen.
-
Bei
einer Ausführungsform weist ein Streifen nicht-kodierte
Bereiche auf. Durch entsprechende Anordnung und/oder Längenausbildung
der nicht-kodierten Bereiche in der zweiten Richtung für
unterschiedliche Streifen lässt sich eine Kodierung bilden, wenn
entsprechend diese Anordnung bzw. diese Längen variieren.
-
Es
ist auch möglich, dass ein Streifen eine Mehrzahl von Polfeldern
unterschiedlicher Polung aufweist, wobei bei unterschiedlichen Streifen
diese Polfelder in unterschiedlichen Positionen in der zweiten Richtung
angeordnet sind und diese Polfelder den Absolutpositionsbestimmungsbereich
mindestens teilweise bilden. Es lässt sich dadurch eine
Kodierung bilden, indem der Absolutpositionsbestimmungsbereich eine
Mehrzahl von Polfeldern aufweist. Bei einer solchen Ausgestaltung
ist es beispielsweise auch auf einfache Weise möglich,
durch entsprechende Signalauswertung, wenn eine Mehrzahl von Sensoren
vorgesehen ist, eine Verdrehung oder eine Verkippung des Sensorkopfs
zu detektieren.
-
Es
ist dabei möglich, dass ein Streifen Polfelder unterschiedlichen
Typs (wie unterschiedlicher magnetischer Polung) aufweist, welche
in der ersten Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind. Diese Polfelder
bilden dabei insbesondere Polfelder des Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs.
-
Es
ist auch möglich, dass durch die Polfelder des Absolutpositionsbestimmungsbereichs über
Verteilung von Polfeldern des ersten Typs zum zweiten Typ eine digitale
Kodierung gebildet ist. Ein Polfeld des ersten Typs ist ein Digit
(beispielsweise 0) zugeordnet und ein Polfeld des zweiten Typs ist
ein Digit (beispielsweise 1) zugeordnet. Die Abfolge der Polfelder
ergibt dann eine digitale Kodierung beispielsweise eines Streifens,
in dem die Polfelder angeordnet sind. Über die zweite Sensoreinrichtung
lässt sich die digitale Kodierung auslesen und dadurch,
wenn unterschiedliche Streifen eine unterschiedliche digitale Kodierung
aufweisen, die Absolutposition mit begrenzter Auflösung
(vorgegeben durch die Polbreite) bestimmen.
-
Insbesondere
ist die zweite Sensoreinrichtung so ausgebildet, dass in einer zweiten
Richtung n unterschiedliche Stufen entsprechend einer Anordnung
und/oder Verteilung von Polfeldern erkennbar sind. Dadurch lässt
sich durch die zweite Sensoreinrichtung die Kodierung auslesen und
dadurch wiederum lässt sich die absolute Position (mit
begrenzter Auflösung) ermitteln.
-
Es
ist dabei grundsätzlich möglich, dass die zweite
Sensoreinrichtung eine Mehrzahl von Sensoren aufweist. Eine Mehrzahl
von Sensoren kann vorgesehen sein, um entsprechenden Code (wie magnetischen
Code) auszulesen.
-
Dazu
sind bei einer Ausführungsform eine Mehrzahl von Sensoren
in der ersten Richtung beabstandet angeordnet. Dadurch lässt
sich entsprechend die Kodierung in der zweiten Richtung auslesen.
-
Es
ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass eine
Mehrzahl von Sensoren in einer Reihe angeordnet ist, welche parallel
zur zweiten Richtung ist. Es ist dabei ein Sensor einem bestimmten
Polfeldbereich zugeordnet und über diesen Sensor wird dann ermittelt,
ob ein Polfeld vom ersten Typ (wie Nordpol) oder zweiten Typ (wie
Südpol) ist. Dadurch lässt sich ein entsprechender
Code wie beispielsweise ein digitaler Code auslesen.
-
Vorteilhaft
ist es, wenn der Abstand benachbarter Sensoren in der ersten Richtung
größer oder kleiner ist als eine Polfeldbreite
von Polfeldern in der ersten Richtung. Der Abstand benachbarter
Sensoren ist dadurch inkomensurabel zu der Anordnung von Polfeldern.
Durch die entsprechende Beabstandung benachbarter Sensoren wird
verhindert, dass alle Sensoren zwischen benachbarten Polfeldern
liegen können. Dies erhöht die Genauigkeit der Messung.
Alternativ können die Sensoren auch paarweise im Abstand
von 90° der Polteilung an jedem Polabstand positioniert
sein.
-
Zur
Messauflösung in der zweiten Richtung kann die zweite Sensoreinrichtung
mindestens eine Reihe von Sensoren umfassen, welche in der zweiten
Richtung nebeneinander angeordnet sind, und/oder mindestens einen
Sensor umfassen, welcher Magnetfeldwinkel ermittelt (bei magnetischer Kodierung)
und/oder mindestens einen analogen Weg-/Positionssensor umfassen,
welcher einen Weg oder eine Position in der zweiten Richtung ermittelt. Es
lässt sich dadurch die Kodierung in der zweiten Richtung
auslesen, um die absolute Position zu bestimmen.
-
Die
erste Sensoreinrichtung kann dabei mindestens einen analogen Weg-/Positionssensor
umfassen, durch welchen ein Weg oder eine Position in der ersten
Richtung ermittelbar ist, um entsprechend die absolute Position
ausgehend von einer vorermittelten Absolutposition mit erhöhter
Auflösung bestimmen zu können.
-
Grundsätzlich
kann auch eine dritte Sensoreinrichtung vorgesehen sein, welche
eine Sensorauflösung in einer dritten Richtung quer zur
ersten Richtung und quer zur zweiten Richtung aufweist. Dadurch
lassen sich beispielsweise Verkippungen erkennen.
-
Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung
der Erfindung.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Positions-/Wegmesssystems mit einem Maßkörper
und einem Sensorkopf;
-
2 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Positions-/Wegmesssystems;
-
3 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Positions-/Wegmesssystems
mit einem Maßkörper und einem Sensorkopf;
-
4(a) eine schematische Darstellung eines
dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Positions-/Wegmesssystems mit einem Maßkörper
und einem Sensorkopf;
-
4(b) eine schematische Darstellung einer
Variante eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Positions-/Wegmesssystems mit einem Maßkörper
und einem Sensorkopf;
-
5 eine
schematische Teildarstellung eines Maßkörpers
eines vierten Ausführungsbeispiels;
-
6 eine
Teildarstellung eines Maßkörpers eines fünften
Ausführungsbeispiels;
-
7 eine
schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Positions-/Wegmesssystems;
-
8 eine
schematische Darstellung eines siebten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Positions-/Wegmesssystems;
-
9 eine
schematische Darstellung eines achten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Positions-/Wegmesssystems;
und
-
10 eine
schematische Darstellung eines neunten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Positions-/Wegmesssystems.
-
Eine
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Positions-/Wegmesssystems, welche in 1 schematisch
gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst einen Maßkörper 12,
welcher magnetisch kodiert ist. Der Maßkörper 12 selber
weist einen Träger auf, auf welchem die magnetische Kodierung angeordnet
ist. Die magnetische Kodierung ist beispielsweise durch ein Kunststoffband
gebildet, welches flexibel ist und magnetisierbar ist. Die Kodierung
des Maßkörpers 12 erfolgt durch eine
entsprechende abwechselnde Anordnung von Polfeldern des Typs Nordpol
und Polfeldern des Typs Südpol.
-
Die
magnetischen Feldlinien dieser Polfelder bilden ein dreidimensionales
Vektorfeld. In diesem Feld ist ein Sensorkopf 14 angeordnet.
-
Der
Maßkörper 12 erstreckt sich in einer
ersten Richtung x und in einer zweiten Richtung y, welche quer und
insbesondere senkrecht zur ersten Richtung x ist. Die erste Richtung
x ist eine Messrichtung, in welcher die Position bzw. der Weg des
Sensorkopfs 14 relativ zum Maßkörper 12 ermittelbar
ist. Der Sensorkopf 14 ist in einer dritten Richtung z
beabstandet zu dem Maßkörper 12, wobei
die dritte Richtung quer und insbesondere senkrecht zur ersten Richtung
x ist und quer und insbesondere senkrecht zur zweiten Richtung y
ist.
-
Wie
weiter untenstehend noch erläutert wird, umfasst der Maßkörper 12 einen
Absolutpositionsbestimmungsbereich 16, welcher entsprechend
magnetisch kodiert ist, und einen Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 18,
welcher ebenfalls entsprechend kodiert ist. Über den Absolutpositionsbestimmungs bereich 16 lässt
sich die absolute Position des Sensorkopfs 14 in der Richtung
x am Maßkörper 12 bestimmen, wobei die
Auflösung begrenzt ist. Der Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 18 dient
zur Vergrößerung der Auflösung.
-
Der
Sensorkopf umfasst eine Mehrzahl von Sensoren. Bei der erfindungsgemäßen
Lösung umfasst der Sensorkopf 14 eine erste Sensoreinrichtung 20 mit
einem oder mehreren Sensoren, welche eine Magnetfeldauflösung
in der ersten Richtung x aufweisen. Die erste Sensoreinrichtung 20 ist
dem Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 18 zugeordnet.
-
Ferner
umfasst der Sensorkopf 14 eine zweite Sensoreinrichtung 22 mit
einem oder mehreren Sensoren, welche eine Magnetfeldauflösung
in der zweiten Richtung y aufweisen. Die zweite Sensoreinrichtung 22 ist
dem Absolutpositionsbestimmungsbereich 16 zugeordnet.
-
Es
kann eine dritte Sensoreinrichtung 24 vorgesehen sein,
welche eine Magnetfeldauflösung in der dritten Richtung
z aufweist. Durch die dritte Sensoreinrichtung 24 lassen
sich beispielsweise Verkippungen des Sensorkopfs 14 relativ
zum Maßkörper 12 detektieren.
-
Die
Sensoreinrichtungen 20, 22, 24 sind in einem
Gehäuse 26 angeordnet. In dem Gehäuse 26 ist
eine Stromversorgungseinrichtung 28 für die Sensoreinrichtungen 20, 22, 24 positioniert.
Der Stromversorgungseinrichtung 28 sind ein oder mehrere
externe Anschlüsse 30 für eine externe
Stromversorgung zugeordnet. Fakultativ kann der Stromversorgungseinrichtung 28 auch
eine an dem Sensorkopf 14 angeordnete Stromquelle zugeordnet
sein oder eine Empfangseinrichtung für eine drahtlose Stromversorgung.
-
Den
Sensoreinrichtungen 20, 22, 24 ist ein Verstärker 32 nachgeordnet,
welcher ebenfalls in dem Gehäuse 26 positioniert
ist. Die Sensoreinrichtungen 20, 22, 24 stellen
ihre Signale dem Verstärker 32 bereit, in dem
sie verstärkt werden.
-
Es
ist auch möglich, dass dem Verstärker 32 ein
Analog/Digital-Wandler nachgeordnet ist, welcher analoge Signale
der Sensoreinrichtungen in digitale Signale wandelt.
-
Es
ist grundsätzlich auch möglich, dass eine oder
mehrere Sensoreinrichtungen bereits digitale Signale bereitstellen.
In diesem Fall ist kein Analog/Digital-Wandler 34 notwendig.
-
Die
verstärkten und gegebenenfalls gewandelten Signale werden
einer Auswerteeinrichtung 36 bereitgestellt. Diese ist
insbesondere durch einen Mikrocontroller (oder ASIC oder DSP usw.)
gebildet. Sie kann dabei einen Interpolator 37 umfassen.
-
Die
Auswerteeinrichtung 36 stellt die entsprechenden Signale
einer Signalanpassungseinrichtung 38 bereit, wobei diese
Signale an einem Ausgang 40 des Sensorkopfs 14 abgreifbar
sind. Es kann dabei eine drahtlose Signalübertragung oder eine
Leitungsübertragung von entsprechenden Auswertungssignalen
erfolgen.
-
Ein
erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Positions-/Wegmesssystems umfasst einen Maßkörper 42 (2).
Der Maßkörper 42 weist einen Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 44 auf.
Der Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 44 umfasst Polfelder 46a vom
Typ Nordpol und Polfelder 46b vom Typ Südpol.
Diese Polfelder sind in der ersten Richtung x alternierend angeordnet.
Benachbarte Polfelder 46a, 46b weisen dabei eine
unterschiedliche Polung auf und übernächst benachbarte
Polfelder weisen die gleiche Polung auf.
-
Die
Polfelder 46a, 46b weisen eine Breite B in der
ersten Richtung x auf. Die Polfelder 46a, 46b des
Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs 44 bilden eine
Inkrementalspur, wobei alle Polfelder 46a, 46b des
Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs 44 die gleiche
Breite B haben.
-
Über
die alternierende Anordnung der Polfelder 46a, 46b ist
eine magnetische Kodierung gebildet.
-
Die
jeweiligen Polfelder 46a, 46b sind in einem jeweiligen
Streifen 48 angeordnet. Die Streifen 48 erstrecken
sich dabei in der zweiten Richtung y und weisen gegenüberliegende
(gedachte) Streifenbegrenzungslinien 50a, 50b auf,
welche in der ersten Richtung x beabstandet sind und parallel zur
zweiten Richtung y ausgerichtet sind.
-
Die
jeweiligen Streifen 48 umfassen ein erstes Polfeld 52,
welches das entsprechende Polfeld 46a bzw. 46b des
Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs 44 ist, und ein
zweites Polfeld 56, welches einem Absolutpositionsbestimmungsbereich 58 zugeordnet
ist. Das zweite Polfeld 56 weist dabei eine entgegengesetzte
Polung zu dem ersten Polfeld 52 auf. Das erste Polfeld 52 und
das zweite Polfeld 56 bilden gemeinsam den Absolutpositionsbestimmungsbereich 58.
-
Das
erste Polfeld 52 weist eine Länge L1 in der
zweiten Richtung y auf und das zweite Polfeld 56 eines
Streifens 48 weist eine Länge L2 in
der zweiten Richtung y auf. Die Länge L1 des
ersten Polfelds 52 beträgt dabei beispielsweise
mindestens 50% der Gesamtlänge L1 +
L2 eines Streifens 48. Über
die 50%-Länge des ersten Polfelds 52 ist der Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 44 gebildet.
Die verbleibende ”Restlänge” (einschließlich
der Restlänge Null) trägt bei zur Bildung des
Absolutpositionsbestimmungsbereichs 58.
-
In
unterschiedlichen Streifen variiert das Verhältnis der
Länge L2 zu L1.
Durch diese Längenvariation ist in der zweiten Richtung
y eine magnetische Kodierung gebildet.
-
Insbesondere
ist die Längenvariation von L1 und
damit auch von L2 diskret ausgebildet und
erfolgt in diskreten Stufen. Beispielsweise sind dazu n diskrete
Stufen vorgesehen. Das zweite Polfeld 56 kann dadurch n
unterschiedliche Längen aufweisen von L2 =
0 bis L2 = n mal die Länge einer
individuellen Stufe in der zweiten Richtung y.
-
Die
zweite Sensoreinrichtung 22 weist eine Magnetfeldauflösung
in der zweiten Richtung y auf. Wenn unterschiedliche Streifen 48 eine
unterschiedliche Polfeldausbildung bezüglich der Längen
L1 und L2 haben,
dann kann über die zweite Sensoreinrichtung 22 detektiert
werden, welcher spezielle Streifen vorliegt, und dadurch kann eine
Absolutpositionsbestimmung erfolgen.
-
Durch
die erste Sensoreinrichtung 20 kann über die Magnetfeldauflösung
in der ersten Richtung x die Gesamtauflösung verbessert
werden, indem an den Polfeldern 46a, 46b eine
Inkrementalmessung durchgeführt wird. Die absolute Position
wird bestimmt gemäß Polnummer·Polbreite
(im Absolutpositionsbestimmungsbereich 58) + Inkrementalposition.
-
Die
Magnetfeldauflösung in der zweiten Richtung y über
die zweite Sensoreinrichtung 22 kann auf verschiedene Weise
erfolgen. Beispielsweise umfasst die zweite Sensoreinrichtung 22 eine Mehrzahl
von Sensoren, welche in der zweiten Richtung y in einer Reihe angeordnet
sind. Für den Absolutpositionsbestimmungsbereich 58 sind
dabei diese Sensoren entsprechend auf eine mögliche Unterbreite
ausgerichtet, d. h. auf eine Stufe ausgerichtet. Wenn die zweiten
Polfelder 54 in n mögliche Stufen unterteilt sind,
dann umfasst eine Reihe (mindestens) n Sensoren, welche entsprechend
ausgerichtet sind. Diese Sensoren können dann beispielsweise
ein digitales Signal bereitstellen.
-
Es
ist auch möglich, dass die zweite Sensoreinrichtung 22 (mindestens)
einen magnetfeldsensitiven Sensor aufweist, welcher Magnetfeldwinkel
ermitteln kann und dadurch eine Magnetfeldauflösung in
der zweiten Richtung y hat, um so wiederum eine Absolutpositionsbestimmung
entsprechend der Kodierung der Streifen 48 zu erhalten.
-
Es
ist grundsätzlich auch möglich, dass die zweite
Sensoreinrichtung 22 (mindestens) einen magnetfeldsensitiven
Sensor aufweist, welcher eine analoge Wegbestimmung bzw. Positionsbestimmung in
der zweiten Richtung y ermöglicht und dadurch eine entsprechende
Magnetfeldauflösung in der zweiten Richtung y ermöglicht.
-
Die
erste Sensoreinrichtung 20 und die zweite Sensoreinrichtung 22 sind
in einem Sensorkopf angeordnet. Dieser Sensorkopf ist in 2 als
Ganzes nicht gezeigt.
-
Die
erste Sensoreinrichtung 20 umfasst beispielsweise einen
analogen magnetfeldsensitiven Weg-/Positionssensor, welcher eine
entsprechende Auflösung in der ersten Richtung x aufweist,
um über die Inkrementalposition ausgehend von der Absolutposition,
welche mittels des Absolutpositionsbestimmungsbereichs 58 an
der zweiten Sensoreinrichtung 22 bestimmt wird, eine höhere
Auflösung für die Positionsbestimmung bzw. Wegbestimmung
des Sensorkopfs 14 an dem Maßkörper 42 zu
ermöglichen.
-
Die
erste Sensoreinrichtung 20 umfasst beispielsweise einen
ersten Magnetfeldsensor und einen zweiten Magnetfeldsensor, welche
um 90° phasenversetzte Signale ausgeben. Solche Magnetfeldsensoren
werden auch als Sinussensor und Cosinussensor bezeichnet.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist zusätzlich
zu der ersten Sensoreinrichtung 20 und dem Sensorkopf 14 mindestens
ein orthogonaler Sensor der zweiten Sensoreinrichtung 22 vorgesehen,
durch welchen sich eine magnetische Kodierung in der Querrichtung
zur ersten Richtung x, nämlich in der zweiten Richtung
y, auswerten lässt. In dieser ”Querkodierung” ist über
die Kodierung für die Nummer des aktuellen Pols das absolute
Positionssignal enthalten.
-
Die
zweiten Polfelder 54 des Absolutpositionsbestimmungsbereichs 58 bilden
eine Absolutspur. Bei dem in 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel liegt diese Absolutspur direkt neben
der Inkrementalspur mit einem abstandsfreien Übergang.
-
An
jedem Inkrement der Inkrementspur in der ersten Richtung x lassen
sich in der Absolutspur in der zweiten Richtung y mehrere Bits n
kodieren. Dadurch lässt sich grundsätzlich die
Anzahl der benötigten Sensoren reduzieren. Bei n Bits und
m Sensoren sind nm eindeutige Werte über
diese Sensoren darstellbar. Insbesondere ist dabei n größer
als 2.
-
Durch
eine höhere Basis als 2 (n größer 2) werden
weniger Sensoren für eine bestimmte Länge benötigt.
Dadurch lässt sich das Gehäuse des Sensorkopfs 14 verkleinern.
Weniger Sensoren erlauben es, das Positions-/Wegmesssystem 10 kostengünstiger
herzustellen und man erhält auch eine höhere Ausfallsicherheit.
-
Wenn
weniger Sensoren auf einer kürzeren Länge angeordnet
sind, ist eine größere Winkeltoleranz bei der
Montage um eine Achse senkrecht zum Maßkörper 12 zulässig.
Der Montageaufwand ist reduziert. Montagetoleranzen lassen sich
auch leichter in einem Kalibrierschritt kompensieren.
-
Es
können auch größere Längen in
der ersten Richtung x absolut erfasst werden, da weniger Sensoren
benötigt werden.
-
Die
Breite des Maßkörpers 12 in der zweiten Richtung
y muss nicht erhöht werden. Beispielsweise reicht eine
Breite in der zweiten Richtung y von 10 mm aus.
-
Grundsätzlich
ist es sogar möglich, einen Versatz des Gehäuses 26 des
Sensorkopfs 14 zum Maßkörper 12 messtechnisch
(mit mehreren Sensoren) zu erfassen. Auch eine Verdrehung des Sensorkopfs 14 um
eine Achse parallel zur dritten Richtung z ist möglich.
-
Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches in 3 schematisch
dargestellt ist, ist ein Maßkörper 60 vorgesehen,
welcher einen Absolutpositionsbestimmungsbereich 62 und
einen Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 64 umfasst.
Der Absolutpositionsbestimmungsbereich 62 und der Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 64 sind
dabei parallel nebeneinander angeordnet ohne Abstand dazwischen.
Der Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 64 umfasst alternierend
gepolte Polfelder, wobei die Polfelder die gleiche Breite in der
ersten Richtung x und die gleiche Breite in der Höhe y
aufweisen.
-
Der
Absolutpositionsbestimmungsbereich 62 umfasst Polfelder 66,
welche eine unterschiedliche Länge in der zweiten Richtung
y aufweisen. In dem Absolutpositionsbestimmungsbereich 62 sind
dabei neben manchen Polfeldern (wie beispielsweise dem Polfeld 66)
nicht-magnetische Bereiche 68 angeordnet. Polfelder 66 weisen
eine Länge L1 in der zweiten Richtung
y auf. Die nicht-magnetischen Bereiche 68 weisen eine Länge
L2 in der zweiten Richtung y auf. Unterschiedliche
Streifen, welche über ein Polfeld 70 des Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs 64 und
dem in der zweiten Richtung y benachbarten Polfeld 66 gebildet
sind, weisen ein variierendes Längenverhältnis
L2 zu L1 auf. Dadurch
ist eine magnetische Kodierung in der zweiten Richtung y gebildet.
-
Das
Polfeld 66 eines Streifens 70 weist dabei eine
umgekehrte Polung im Vergleich zu dem entsprechenden Polfeld des
Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs 64 auf.
-
Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die nicht-magnetischen
Bereiche 68, wenn ein entsprechender Streifen 70 einen
solchen nicht-magnetischen Bereich 68 aufweist, an einem
dem Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 64 abgewandten
Außenrand angeordnet.
-
Es
ist grundsätzlich auch möglich, dass die nicht-magnetischen
Bereiche 68 zwischen dem Außenrand und den Polfeldern
der Inkrementalspur verteilt angeordnet sind.
-
Die
Länge L1 der Polfelder 66 in
dem Absolutpositionsbestimmungsbereich 62 und die Länge
L2 der nicht-magnetischen Bereiche 68 ist ”quantisiert” in
n Stufen.
-
Durch
die Verteilung und Längenvariation der Polfelder 66 und
der nicht-magnetischen Bereiche 68 in dem Absolutpositionsbestimmungsbereich 62 ergibt
sich die magnetische Kodierung in der zweiten Richtung y.
-
Ansonsten
funktioniert das Positions-/Wegmesssystem wie oben beschrieben.
-
Grundsätzlich
ist es so, dass die zweite Sensoreinrichtung 22 eine Mehrzahl
von in der ersten Richtung x beabstandeten Sensoren 72a, 72b usw. aufweisen
kann bzw. in dieser ersten Richtung x beabstandete Sensorreihen
(4(a), 4(b)).
Dadurch ergibt sich, wenn der Absolutpositionsbestimmungsbereich 58 n
Stufen hat bei m Sensoren 72a, 72b usw. eine Kodierbarkeit
von mn Polfeldern.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß 4(a), welches den Maßkörper 42 aufweist
und bei dem fünf Stufen im Absolutpositionsbestimmungsbereich 58 vorgesehen
sind, lassen sich bei der Verwendung von vier Sensoren 72a usw.
der zweiten Sensoreinrichtung 22 45 =
1024 Polfelder kodieren.
-
Grundsätzlich
ist es so, dass im Einschaltzeitpunkt des Positions-/Wegmesssystems 10 bei
jeder Position die absolute Position erkannt werden sollte. Wenn
ein Sensor der zweiten Sensoreinrichtung 22 sich genau
zwischen benachbarten Polfeldern befindet und insbesondere, wenn
mehrere Sensoren 72a, 72b vorhanden sind, sich
alle Sensoren zwischen benachbarten Polfeldern befinden, dann ist dies
nicht möglich. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn ein Abstand
der Sensoren 72a, 72b inkomensurabel zur Polfeldperiode
in der ersten Richtung x ist. Insbesondere ist dazu der Abstand
benachbarter Sensoren 72a, 72b usw. größer
als eine Polfeldbreite B in der ersten Richtung x.
-
Es
ist auch möglich, eine zweite Sensorreihe vorzusehen, die
um eine halbe Polbreite zur ersten Reihe versetzt ist. Es ist dann
entweder die erste Reihe genau auf der Mitte zwischen den Polen
angeordnet, oder die zweite Reihe ist derart angeordnet. Die Reihe
auf der Mitte darf für die Bestimmung der Polnummer nicht
benutzt werden. Die Entscheidung, welche Reihe gültig ist,
kann nur über einen entsprechenden Inkrementalsensor getroffen
werden, welcher die Position im Pol kennt.
-
Bei
dem in 4(b) gezeigten Ausführungsbeispiel
erkennt im Einschaltzeitpunkt der Sensor 72b kein korrektes
Signal, da er sich genau zwischen zwei benachbarten Polfeldern befindet.
Sein entsprechendes Signal darf bei der Auswertung nicht berücksichtigt
werden. Durch die erste Sensoreinrichtung 20, welche entsprechende
Signale bereitstellt, weiß die Auswerteeinrichtung 36,
welcher Sensor der zweiten Sensoreinrichtung 22 bei der
Positionsbestimmung nicht berücksichtigt werden darf. Dadurch lassen
sich Fehler aufgrund von Sensoren, welche bei der Auswertung nicht
berücksichtigt werden dürfen, vermeiden.
-
Bei
dem Positions-/Wegmesssystem mit den Maßkörpern 42 und 60 weist
jeder Streifen 48 genau zwei Polfelder mit unterschiedlicher
Polung auf. Die Länge des entsprechenden zweiten Polfelds 54 bzw. des
Polfelds 66 in der zweiten Richtung y kann zur Bildung
einer magnetischen Kodierung in der zweiten Richtung y variieren.
Bei dem Maßkörper 60 werden zusätzlich
noch nicht-magnetische Bereiche 68 vorgesehen.
-
Es
ist grundsätzlich auch möglich, dass ein Streifen
zur Bildung eines Absolutpositionsbestimmungsbereichs eine Mehrzahl
von Polfeldern aufweist.
-
Bei
einem vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Positions-/Wegmesssystems 10 (5) ist ein
Maßkörper 75 mit einem Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 74 vorgesehen,
welcher Polfelder 76 aufweist, die mit alternierender Polung
in der ersten Richtung x angeordnet sind. Es ist ein Streifen 78 gebildet,
welcher Polfelder 76a und 76b umfasst, die in
der ersten Richtung x ohne Abstand nebeneinander liegen und entgegengesetzte Polung
aufweisen.
-
Der
Streifen 78 umfasst ferner Polfelder 80a, 80b usw.,
welche in der zweiten Richtung y auf die Polfelder 76a, 76b folgen
und dabei einen Absolutpositionsbestimmungsbereich 82 bilden.
-
Eine
Breite eines Polfelds 80a, 80b usw. in der ersten
Richtung y entspricht dabei insbesondere der Summenbreite von Polfeldern 76a, 76b in
den Streifen 78.
-
Die
Polfelder 80a, 80b folgen in der zweiten Richtung
y in alternierender Polung aufeinander.
-
Die
Anordnung der Polfelder 80a, 80b kann dabei zwischen
unterschiedlichen Streifen 78 variieren, um entsprechend
die magnetische Kodierung für den Absolutpositionsbestimmungsbereich 82 zu
bilden.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 weisen
alle Polfelder 76a, 76b der Streifen 78 in
der zweiten Richtung y die gleiche Länge auf. Eine Länge eines
ersten Polfelds 80a, welches direkt die Polfelder 76a, 76b berührt,
kann insbesondere in diskreten Stufen für unterschiedliche
Streifen 78 variieren; die Länge ist dabei auf
die zweite Richtung y bezogen. Die Positionsvariation (Lagenvariation)
in der zweiten Richtung y erfolgt dabei stufenweise.
-
Je
nach Länge des entsprechenden Polfelds 80a in
der zweiten Richtung y liegt am Rand ein nicht-magnetisierter Bereich 84.
Die Länge eines solchen nicht-magnetisierten Bereichs 84 in
der zweiten Richtung y hängt von der Länge des
ersten Polfelds 80a ab. Die Länge des ersten Polfelds 80a und
die Länge des nicht-magnetisierten Bereichs 84 pro Streifen
ergeben in der Summe die Länge des nächstliegenden
Polfelds 80b in der zweiten Richtung y.
-
Bei
einem fünften Ausführungsbeispiel, welches in 6 schematisch
gezeigt ist, ist ein Maßkörper 86 vorgesehen,
welcher Streifen 88 aufweist. Ein Streifen 88 umfasst
direkt in der ersten Richtung x nebeneinander liegende Polfelder 90a, 90b mit
entgegengesetzter Polung. An diese Polfelder 90a, 90b schließt
sich in der zweiten Richtung y ein nicht-magnetischer Bereich 92 an.
Auf diesen nicht-magnetischen Bereich folgen Polfelder 94 eines
Absolutpositionsbestimmungsbereichs, wobei diese eine gleiche Länge
in der zweiten Richtung y aufweisen kann. An die Polfelder 94 kann
sich in der zweiten Richtung y ein weiterer nicht-magnetischer Bereich
anschließen.
-
Die
Position (Lage) des nicht-magnetischen Bereichs 92, welcher
auf die Polfelder 90a, 90b in der zweiten Richtung
y folgt, kann bei unterschiedlichen Streifen 88 insbesondere
in diskreten Stufen variieren. Dadurch ist die magnetische Kodierung
in der zweiten Richtung y erreicht.
-
Die
entsprechenden Polfelder 80a, 80b usw. bzw. 94 können
beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass zunächst
der Maßkörper mit den Polfeldern 76a, 76b bzw. 90a, 90b magnetisiert
wird und dann in einem weiteren Prozessschritt eine zweite Teilung
(jetzt in der zweiten Richtung y) aufgebracht wird.
-
Bei
dem vierten Ausführungsbeispiel und dem fünften
Ausführungsbeispiel gemäß den 5 und 6 weisen
die Polfelder 76a, 76b bzw. 90a, 90b des
jeweiligen Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs die gleiche Länge
in der zweiten Richtung y auf. (Die Polfelder 80a, 80b können
dabei eine andere (wie beispielsweise eine kleinere) Länge in
der zweiten Richtung y aufweisen als die Polfelder 76a, 76b.)
-
Bei
einem sechsten Ausführungsbeispiel, welches in 7 schematisch
gezeigt ist, ist ein Maßkörper 96 vorgesehen,
welcher in der ersten Richtung x nebeneinander angeordnete Streifen 98 aufweist,
wobei ein Streifen 98 jeweils direkt benachbarte Polfelder 100a, 100b eines
Inkrementalpositionsbestimmungsbereichs aufweist. Diese Polfelder 100a, 100b weisen
für unter schiedliche Streifen 98 in der zweiten
Richtung y unterschiedliche Positionen auf, d. h. die Positionen
variieren. Dadurch ist die magnetische Kodierung in der zweiten
Richtung y gebildet.
-
An
die Polfelder 100a, 100b schließen sich
in der zweiten Richtung y Polfelder 102 mit in der zweiten
Richtung alternierender Polung an. Diese Polfelder 102 bilden
einen Absolutpositionsbestimmungsbereich. Die Polfelder 102 können
dabei die gleiche Länge in der zweiten Richtung y aufweisen.
-
Bedingt
durch die unterschiedliche Länge der Polfelder 100a, 100b in
der zweiten Richtung y ist ein Streifen 98 gegebenenfalls
durch einen Bereich der Polfelder 100a, 100b an
einem Außenrand abgeschlossen.
-
Bei
der Herstellung werden die Polfelder 100a, 100b über
die gesamte Ausdehnung des Streifens 98 in der zweiten
Richtung y hergestellt. In einem weiteren Prozessschritt werden
die Polfelder 102 aufgebracht.
-
Mittels
der unterschiedlichen Position der Polfelder 100a, 100b in
der zweiten Richtung y und damit der unterschiedlichen Höhenversatzanordnung (in
der zweiten Richtung y) der Polfelder 102 wird die magnetische
Kodierung in der zweiten Richtung y erreicht.
-
Bei
dem in 7 gezeigten Beispiel ist eine erste Sensoreinrichtung 20 vorgesehen
und eine zweite Sensoreinrichtung 22, welche eine Mehrzahl von
m Sensoren aufweist, welche wiederum in der ersten Richtung x beabstandet
sind.
-
Bei
einem siebten Ausführungsbeispiel, welches in 8 gezeigt
ist, ist ein Maßkörper 104 vorgesehen,
welcher grundsätzlich gleich ausgebildet ist wie der Maßkörper 96 gemäß 7,
wobei der Unterschied darin liegt, dass die jeweiligen Streifen 98 an
einem Außenrand nicht durch eine Fortsetzung der Polfelder 100a, 100b abgeschlossen
sind, sondern dass ein entsprechendes Ende eines jeweiligen Streifens 98 in
der zweiten Richtung y durch ein letztes Polfelder 102 gebildet
ist.
-
In 9 ist
ein achtes Ausführungsbeispiel gezeigt, welches dem sechsten
Ausführungsbeispiel entspricht.
-
Beispielsweise
ist eine Polbreite in der ersten Richtung von 1 mm vorgesehen. Es
lässt sich dabei ein orthogonaler Versatz von je 200 μm
in der zweiten Richtung y erreichen. Diese Quantisierungsstufe lässt
sich mit der Sensoreinrichtung 22 erfassen. In der Messrichtung
x beträgt die Auflösung mit dem entsprechenden
Sensorkopf 1 μm. Ein Faktor 200 bildet die Reserve für
Positionstoleranzen beim Aufmagnetisieren in der zweiten Richtung
y und für einen Linearitätsfehler der zweiten
Sensoreinrichtung 22.
-
Über
einen Maßkörper 75 mit der Polfelderverteilung
gemäß 5 bzw. einen Maßkörper 86 bzw.
einen Maßkörper 96 bzw. einen Maßkörper 104 lässt
sich auch ein seitlicher Versatz des Sensorkopfs 14 erfassen.
Dies ist in 9 schematisch angedeutet. Aus
den Sensorsignalen der orthogonalen Sensoren der Sensoreinrichtung 22 kann
die Auswerteeinrichtung 36 erkennen, ob der Sensorkopf 14 versetzt
bezüglich des entsprechenden Maßkörpers, beispielsweise
des Maßkörpers 96, positioniert ist. Trotzdem
lässt sich über den Positionsunterschied ermittelt
aus den einzelnen Sensorsignalen die absolute Position bestimmen.
-
Es
ist auch erfassbar, ob eine Verdrehung, wie in 9 angedeutet
um eine Achse in der dritten Richtung z vorliegt.
-
Bei
einem neunten Ausführungsbeispiel, welches in 10 schematisch
gezeigt ist, ist ein Maßkörper 106 vorgesehen,
an welchem der Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 108 über
entsprechende in der ersten Richtung x alternierend aufeinanderfolgende
Polfelder gebildet ist. Ein Absolutpositionsbestimmungsbereich 110 ist über
Polfelder 112 gebildet, welche in der zweiten Richtung
y neben dem Inkrementalpositionsbestimmungsbereich 108 liegen.
-
Den
Polfeldern 112 ist, je nach dem ob sie vom Typ Nordpol
oder Südpol sind, ein Digit 0 oder 1 zugeordnet. Es sind
dadurch Streifen gebildet, welche im Absolutpositionsbestimmungsbereich 110 in der
zweiten Richtung y eine bestimmte Abfolge von Digits aufweisen.
Diese Digits stellen die magnetische Kodierung dar, welche die Absolutposition
bestimmen.
-
Beispielsweise
sind die Digits entsprechend einem Gray-Code kodiert.
-
Über
eine entsprechende zweite Sensoreinrichtung (in 10 nicht
gezeigt) lässt sich im Absolutpositionsbestimmungsbereich 110 an
einem jeweiligen Streifen der digitale Code auslesen und damit auch
die Absolutposition bestimmen.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist zusätzlich
zu einer magnetischen Kodierung in der ersten Richtung x in einer
dazu quer liegenden zweiten Richtung y eine weitere magnetische
Kodierung vorgesehen. Diese weitere magnetische Kodierung mit einer
Variation längs der ersten Richtung x bildet einen Absolutpositionsbestimmungsbereich
und insbesondere eine Absolutspur. Über eine entsprechend ausgebildete
zweite Sensoreinrichtung 22, welche eine Magnetfeldauflösung
in der zweiten Richtung y hat, lässt sich die Absolutposition
bestimmen mit einer Auflösung, die durch eine Breite von
entsprechenden Polfeldern im Absolutpositionsbestimmungsbereich
vorgegeben ist. Durch eine entsprechende Messung mit Interpolation über
eine erste Sensoreinrichtung 20 an dem Inkrementalpositionsbestimmungsbereich
lässt sich die Auflösung verbessern. Die inkrementale,
genaue Messung wird wenig durch den Absolutpositionsbestimmungsbereich
und die absolute Messung beeinflusst. Die Genauigkeit der inkrementalen
Messung bleibt auch für das absolute Gesamtsystem erhalten.
Damit lässt sich die Position bzw. der Weg des Sensorkopfs 14 in
der ersten Richtung x absolut mit hoher Auflösung ermitteln.
-
Bei
den obigen Ausführungsbeispielen wurde die Kodierung als
magnetische Kodierung beschrieben. Auch andere Kodierungsarten wie
beispielsweise eine kapazitive Kodierung, induktive Kodierung oder
optische Kodierung ist möglich. Grundsätzlich
ist es auch möglich, solche unterschiedliche Kodierungsarten
an einem Maßkörper vorzusehen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Buch ”Lineare
Weg- und Abstandssensoren” von T. Burkhardt, A. Feinäugle,
S. Fericean und A. Forkl, Verlag Moderne Industrie, Die Bibliothek der
Technik, Band 271, München, 2004 [0002]