DE102013226202A1 - Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung - Google Patents

Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (20) für einen beweglichen Abtastkopf für eine absolute Positionsmessvorrichtung mit einer absoluten Maßverkörperung (50), zur Abtastung der absoluten Maßverkörperung (50) in einer Messrichtung (11), wobei die Sensoranordnung (20) wenigstens eine Senderspule (30) und wenigstens eine Empfängerspule (40) aufweist, wobei die wenigstens eine Senderspule (30) zwei Windungsbereiche (37, 38) mit entgegengesetztem Wicklungssinn umfasst.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung und eine solche Positionsmessvorrichtung
  • Stand der Technik
  • Induktive Sensoriken arbeiten häufig nach dem Übertragerprinzip. Dabei erzeugt eine bestromte Erregerstruktur ein magnetisches Wechselfeld, das von einer (i.d.R. galvanisch getrennten) Empfängerstruktur erfasst werden kann. Wird von außen Einfluss auf die Verteilung des magnetischen Feldes genommen – z.B. durch Anwesenheit von magnetisch oder elektrisch leitfähigen Materialien – so wirkt sich dies nach dem Induktionsgesetz auf die messbare Spannung der Empfängerspule aus. Mit diesem Prinzip wird eine berührungslose induktive Messung möglich.
  • Die induktive Messung ist zunächst prinzipbedingt stark offsetbehaftet. Als Nutzsignal kann nämlich nur der Signalanteil bezeichnet werden, um den das empfangene Signal – durch die äußeren Einflüsse moduliert – schwankt. Typischerweise liegt der Anteil des Nutzsignals bei nur etwa 1 ‰ bis max. 10% des Gesamtsignals. Das restliche Signal ist Offset und i.d.R. unerwünscht.
  • Zur Offsetbefreiung kann ein differentieller Aufbau gewählt werden. Beispielsweise können jeweils zwei Empfängerwindungen ein differentielles Paar bilden. Die beiden Windungen sind mit entgegengesetztem Wicklungssinn in Reihe verschaltet, sodass als messbares Signal nur die Differenz der beiden Spulensignale erhalten bleibt, ein Offset wird eliminiert.
  • Aus der US 6 271 661 B1 ist ein induktives absolutes Positionsmesssystem bekannt, das als Maßverkörperung Markierungen in einer zufälligen Reihenfolge aufweist, wobei eine Markierung einen von mehr als zwei Informationszuständen darstellen kann. Quer zur Messrichtung verlaufen dort zwischen den Markierungen Stege. Zur Abtastung der Maßverkörperung werden Einzelsensoren mit differentiell arbeitenden Empfängerspulen benutzt. Dabei gibt es zwei Gruppen von Einzelsensoren, die um einen Bruchteil der Markierungsabstände zueinander versetzt sind. Zudem gibt es eine gesonderte Senderspule je Gruppe von Einzelsensoren.
  • Die EP 2 502 030 B1 offenbart eine induktive Messeinrichtung, bei der es zwei Informationszustände für Markierungen auf einer Maßverkörperung gibt. Hier sind jedoch keine Stege zwischen zwei benachbarten Markierungen und auch nicht längs der Messrichtung offenbart. Ohne einen Träger für die Maßverkörperung zerfällt die Maßverkörperung somit in zwei Teile. Ein Sensor umfasst hier differentiell zusammengeschaltete Empfängerspulenpaare, wobei die Einzelspulen jeweils quer nebeneinander zur Messrichtung angeordnet sind. Jedem Empfängerspulenpaar ist eine Senderspule zugeordnet.
  • Die absoluten Positionsmesssysteme aus dem Stand der Technik benötigen jedoch aufwändig zu fertigende Sensoren.
  • Es ist daher wünschenswert, eine Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung anzugeben, der einfach und schnell zu fertigen ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden eine Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung und eine Positionsmessvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung ist für einen beweglichen Abtastkopf für eine absolute Positionsmessvorrichtung mit einer absoluten Maßverkörperung mit Markierungen geeignet, wobei der Abtastkopf zur Abtastung der absoluten Maßverkörperung vorgesehen ist.
  • Vorteile der Erfindung
  • Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung weist wenigstens eine Senderspule und wenigstens eine Empfängerspule auf, wobei die wenigstens eine Senderspule zwei Windungsbereiche mit entgegengesetztem Wicklungssinn umfasst. Anstelle der Empfängerspule wird demnach die Senderspule differentiell gestaltet, um eine Offsetfreiheit zu erreichen. Dadurch wirkt bereits das magnetische Wechselfeld differentiell auf die Empfängerspule. Das Empfangssignal einer Empfängerspule ist damit offsetfrei. Die Herstellung insbesondere als eine Mehrschichtanordnung wird vereinfacht.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll unter einer Spule jede Windungsanordnung verstanden werden, welche eine Stromverteilung hervorruft, die denselben Effekt hat wie ein oder mehrere ringförmig umlaufende Ströme. Mit Spule ist insbesondere auch die nachfolgend näher erläuterte mäanderförmige Windungsanordnung oder Teile davon angesprochen.
  • Die differentielle Ausgestaltung der Senderspule erlaubt weiterhin eine einfache Ausgestaltung der Empfängerspulen. Die Empfängerspulen können insbesondere mit nur einem Wicklungssinn ausgebildet sein und sind somit leichter realisierbar und benötigen weniger Vias (Schicht-Durchkontaktierungen) als die Differenzempfängerspulenpaare im Stand der Technik. Für die Wahl der Fertigungstechnologie spielt die Anzahl und Position von Vias eine große Rolle, da Vias eine vergleichsweise große Fläche in Anspruch nehmen. Die Empfängerspulen können in einer nur einer Schicht der Mehrschichtanordnung ausgebildet werden.
  • Umfasst eine Sensoranordnung mehrere Einzelsensoren, weisen vorteilhafterweise die Einzelsensoren je eine Senderspule und je eine Empfängerspule auf. Dies stellt eine sehr einfache, aber dennoch leistungsfähige Form eines Einzelsensors dar.
  • Auch Sensoranordnungen aus mehr als einem Einzelsensor können im Rahmen der Erfindung sehr einfach hergestellt werden. Insbesondere kann jedem Einzelsensor eine Senderspule zugehörig sein, die dennoch alle in Reihe verschaltet sind. Zur Bereitstellung der zwei Windungsbereiche mit entgegengesetztem Wicklungssinn sind demnach auch für mehrere Einzelsensoren nur sehr wenige Schichten einer Mehrschichtanordnung nötig. Dies reduziert die Anzahl der benötigten Vias. Die differentielle Senderspulenstruktur erfordert nur wenige Vias (bei Reihenschaltung nur 1). Diese liegen ausschließlich an den äußersten Enden, wo genügend Fläche zur Verfügung steht. Für die Realisierung der differentiellen Senderspulenstruktur sind daher keine besonders feinen Strukturgrößen gefordert.
  • Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine Senderspule die zwei Windungsbereiche mit entgegengesetztem Wicklungssinn quer zur Messrichtung. Die jeweils einen Informationszustand darstellenden Markierungen auf der Maßverkörperung können somit auch quer zur Messrichtung angeordnet werden, was die Auflösung erhöht.
  • Zwischen den Windungsbereichen mit entgegengesetztem Wicklungssinn kann insbesondere ein Kreuzungspunkt definiert werden, an dem der Wicklungssinn wechselt.
  • Vorteilhafterweise haben auch in Messrichtung nebeneinander liegende Windungsbereiche entgegengesetzten Wicklungssinn, wenn sie zu unterschiedlichen Einzelsensoren gehören. Dadurch wird ein Einfluss von in Messrichtung benachbarten Markierungen beim Auslesen eines Einzelsensors reduziert.
  • Vorteilhafterweise sind die Senderspulen als Mäanderwindungen, insbesondere galvanisch getrennt in wenigstens zwei Schichten übereinander, ausgebildet. Als Mäanderwindung wird eine Windung verstanden, die abwechselnd (eine oder mehrere) Rechtskurven und (eine oder mehrere) Linkskurven hat. Die Kurven können gekrümmt oder eckig verlaufen, zwischen den Kurven können gerade Bereiche existieren. Durch einen derartigen Verlauf einer Leiterbahn können Windungen verschiedener Spulen mit einer Leiterbahn in einer Lage bzw. Schicht gebildet werden. Windungen mit entgegengesetztem Wicklungssinn oder Windungen zum Schließen von offenen Mäanderseiten können durch eine weitere Leiterbahn in einer weiteren Schicht gebildet werden, ohne dass sich die Leiterbahnen der unterschiedlichen Schichten elektrisch leitend kreuzen. Dies ermöglich eine Ausführung in nur zwei Schichten und somit eine einfache und dünne Bauweise.
  • Es ist auch von Vorteil, wenn die Sender- und/oder Empfängerspulen in einer Richtung quer zur Messrichtung an beiden Enden über die Markierungen überstehen. Mit anderen Worten ist die Breite eines Einzelsensors quer zur Messrichtung größer als die Breite der Markierungen. Eine mögliche Verschiebung des Abtastkopfes quer zur Messrichtung hat somit keine Auswirkung auf die erzeugten Signale.
  • Eine erfindungsgemäße absolute Positionsmessvorrichtung mit einer absoluten Maßverkörperung und einem Abtastkopf mit einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung umfasst eine absolute Maßverkörperung, auf welcher in Messrichtung Markierungen ausgebildet sind, wobei eine Markierung einen von wenigstens zwei, insbesondere auch wenigstens vier, verschiedenen Informationszuständen darstellt. Eine derartige Maßverkörperung ist mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung leicht abzulesen und einfach zu fertigen. Bei einer bevorzugten Maßverkörperung sind in Messrichtung Markierungssegmente nebeneinander ausgebildet. Quer zur Messrichtung sind in jedem Markierungssegment wenigstens zwei Markierungsbereiche nebeneinander ausgebildet. Jeder Markierungsbereich kann eine Markierung oder keine Markierung tragen. Ein Markierungssegment stellt somit einen von wenigstens zwei verschiedenen Informationszuständen dar. Bei einer absoluten Maßverkörperung sind die Informationszustände so angeordnet, dass sich ein Muster aus n Informationszuständen nicht wiederholt. xn entspricht dann der Anzahl der detektierbaren Positionen, wobei x die Anzahl der möglichen Informationszustände je Markierungssegment ist.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt schematisch eine Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung.
  • 2 zeigt schematisch eine Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung in einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung.
  • 3 zeigt schematisch eine absolute Maßverkörperung für eine absolute Positionsmessvorrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • In 1 sind schematisch eine Sensoranordnung 20 von beispielsweise drei Einzelsensoren a, b, c über einer Maßverkörperung 50 mit Markierungen (siehe 51 in 3) dargestellt. Die Sensoranordnung 20 ist insbesondere Teil eines längs einer Messrichtung 11 beweglich gelagerten Abtastkopfes. Eine typische Sensoranordnung umfasst üblicherweise mehr als drei Einzelsensoren, meist 10–25, je nach Genauigkeit oder Länge der Positionsmessvorrichtung.
  • Die Sensoranordnung 20 umfasst drei ebene Schichten (A), (B), (C) von elektrischen Leiterbahnen, die entgegen der Darstellung übereinander angeordnet sind, wobei sie elektrisch voneinander isoliert sind. Die Schicht (B) umfasst drei Empfängerspulen 40, die jeweils eine Teilung λ in Messrichtung 11 lang sind. Entgegen der Darstellung hat eine Empfängerspule 40 vorzugsweise eine Vielzahl von Windungsumläufen. Mit den Bezugszeichen a, b, c sind die Positionen der drei Empfängerspulen 40 innerhalb der Sensoranordnung 22 gekennzeichnet. Die Empfängerspulen können jeweils als eine einfache Windung in einer Schicht bzw. Lage einer Mehrschicht- bzw. Mehrlagenanordnung ausgebildet sein.
  • Zwei Mäanderwindungen 31 und 32 bilden zusammen die Senderspulen 30, wobei die beiden Mäanderwindungen in den zwei verschiedenen Schichten (A) und (B) der Mehrschichtanordnung ausgebildet sind. Der Übersichtlichkeit halber sind die beiden Mäanderwindungen 31, 32 nebeneinander dargestellt, in praktischer Ausführung liegen diese jedoch übereinander. Die genaue Lage ist mit den Bezugszeichen a, b, c angedeutet. Ebenso liegen die beiden Mäanderwindungen 31, 32 und somit die Senderspulen 30 in praktischer Ausführung über oder unter den Empfängerspulen 40. Die genaue Lage ist wiederum mit den Bezugszeichen a, b, c angedeutet. Jede der Mäanderwindungen 31, 32 hat abwechselnd drei Rechtskurven und drei Linkskurven, von denen zwei eckige 90°-Kurven und eine eine eckige etwa 45°-Kurve sind. Zwischen den Kurven liegen gerade Bereiche. Entgegen der Darstellung haben die Senderspulen 30 vorzugsweise eine Vielzahl von Windungsumläufen.
  • Mit der Bezugsziffer 33 ist eine Durchkontaktierung gekennzeichnet, mit der die beiden Mäanderwindungen 31 und 32 miteinander verbunden sind. Durch die Durchkontaktierung 33 wird auch erzielt, dass die Mäanderwindungen in Reihe geschaltet sind und somit in beiden der gleiche Strom fließt.
  • Mit I(t) ist ein Senderstrom bezeichnet, der die Senderspulen 30 bzw. die beiden Mäanderwindungen 31, 32 durchfließt. Anhand der Pfeile zu I(t) lässt sich erkennen, dass die beiden Mäanderwindungen 31, 32 so vom Senderstrom durchflossen werden, dass zwei Windungen, die einer Empfängerspule 40 zugeordnet sind, entgegengesetzt durchflossen werden. Bei den Empfängerspulen 40 unten in der Mitte ist dies beispielhaft mit erstem effektivem Kreisstrom 42 und zweitem effektivem Kreisstrom 43 angedeutet.
  • Ein Einzelsensor wird somit gemäß dem gezeigten Beispiel aus einer Empfängerspule 40 und zwei Windungen einer Senderspule 30 gebildet, die in Schichten übereinander, d.h. bspw. über dem mit a bezeichneten Bereich, angeordnet sind. Weiter ist ein Kreuzungsbereich 36 der Senderspulen 30 dargestellt, welcher ein Bereich ist, in dem der Wicklungssinn einer Mäanderwindung wechselt und sich die Mäanderwindungen 31 und 32 kreuzen, jedoch in verschiedenen Schichten, d.h. es besteht kein elektrischer Kontakt.
  • Quer zur Messrichtung befinden sich zwei Windungsbereiche 37, 38 (welche von derselben Mäanderwindung gebildet sind; z.B. 37a, 38a), in denen sich der Wicklungssinn der Senderspule eines Einzelsensors unterscheidet. Gemäß der dargestellten Ausführungsform haben auch in Messrichtung nebeneinander liegende Windungsbereiche der Senderspulen unterschiedlicher Einzelsensoren (welche von unterschiedlichen Mäanderwindungen gebildet sind, z.B. 37a, 37b) unterschiedlichen Wicklungssinn.
  • In die Senderspulen 30 wird beim Betrieb der Positionsmessvorrichtung jeweils ein Sender-Wechselstrom (z.B. 100 kHz) eingespeist, der eine Vielzahl von effektiven Kreisströmen verursacht, wobei unmittelbar benachbarte Kreisströme eine entgegengesetzte Kreisrichtung aufweisen. Einer Empfängerspule 40 sind dabei jeweils zwei effektive Kreisströme mit entgegen gesetzter Kreisrichtung zugeordnet. Diese induzieren jeweils eine Wechselspannung in die Empfängerspule 40. Wenn eine Maßverkörperung 50 ohne Markierungen vorhanden wäre, wären diese Wechselspannungen betragsmäßig gleich, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen, so dass sie sich exakt aufheben.
  • Dieser Effekt wird als Kompensation bezeichnet. Würde man hierauf verzichten, würde die Spannung an der Empfängerspule 40 abhängig von einem Informationszustand um einen Signal-Offset schwanken, der möglicherweise betragsmäßig größer als die Schwankungen im Signal ist, die durch die verschiedenen Informationszustände verursacht werden. Dies erschwert die Signalauswertung erheblich.
  • Oben und unten an den Empfängerspulen 40 ist angedeutet, dass diese, ebenso wie die Senderspulen 30, jeweils um einen Abstand 35 über die maximale Breite (quer zur Messrichtung 11) der Markierungen 51 überstehen. Damit wird gewährleistet, dass eine mögliche geringe Verschiebung einer Sensoranordnung 20 von Einzelspulen (praktisch immer nur zusammen mit dem gesamten absoluten Sensoranordnung) in einer Richtung quer zur Messrichtung 11 keinen Einfluss auf eine Änderung des in einer Empfängerspule 40 induzierten Spannungssignals hat, da die Markierung immer noch von der Empfängerspule 40 überdeckt wird. Mit der Bezugsziffer 41 sind Anschlüsse der Empfängerspulen an eine Auswerteeinheit bezeichnet, mit der Bezugsziffer 34 sind Anschlüsse der Senderwindungen 30 an diese oder eine andere Auswerteeinheit, von welcher sie mit Spannung versorgt werden, bezeichnet.
  • Zusätzlich können an den beiden Enden in Messrichtung 11 die Mäanderwindungen über die Empfängerspulen 40 hinaus reichen, d.h. es würden Senderspulen gebildet, die ein Feld erzeugen, jedoch wird damit keine Empfängerspule beeinflusst. Diese zusätzlichen Senderspulen, auch als Kompensationsspulen bezeichnet, dienen einer Homogenisierung des durch die Senderspulen erzeugten Feldes. Über der letzten Empfängerspule verhält sich das Feld somit wie über einer Empfängerspule innerhalb des Senders. Ohne die Kompensationsspulen würde sich das Feld am Randbereich ändern und die in den Empfängerspulen erzeugten Spannungssignale wären undeutlich.
  • In 2 ist schematisch eine Sensoranordnung 20 für eine absolute Positionsmessvorrichtung in einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber umfasst der Sensoranordnung 20 fünf Einzelsensoren in Messrichtung 11 nebeneinander, von denen drei mit den Bezugszeichen a, b, c bezeichnet sind.
  • Die Sensoranordnung 20 umfasst wiederum drei ebene Schichten (A), (B), (C) von elektrischen Leiterbahnen, die entgegen der Darstellung übereinander angeordnet sind, wobei sie elektrisch voneinander isoliert sind. Die Schicht (C) umfasst fünf Empfängerspulen 40, die jeweils eine Teilung λ in Messrichtung 11 lang sind. Die Empfängerspulen können jeweils als eine einfache Windung in einer Schicht bzw. Lage einer Mehrschicht- bzw. Mehrlagenanordnung ausgebildet sein.
  • Weiter sind Senderspulen 30 dargestellt. Vier Mäanderwindungen 31 und 32 bilden dabei jeweils einen Teil der Senderspulen 30, wobei die vier Mäanderwindungen 31, 32 in zwei verschiedenen Schichten (B), (A) ausgebildet sind. In jeder der Schichten (A) und (B) sind zwei Mäanderwindungen (31 in A; 32 in B) quer zur Messrichtung nebeneinander angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber sind die zwei Paare 31, 32 in den beiden Schichten (B), (A) versetzt übereinander dargestellt, in praktischer Ausführung liegen diese Schichten jedoch übereinander. Ebenso liegen die Mäanderwindungen 31, 32 und somit die Senderspulen 30 in praktischer Ausführung über oder unter den Empfängerspulen 40.
  • Unten in 2 ist eine Überlagerung der drei Schichten (A), (B), (C) dargestellt. Die Funktionsweise der Sensoranordnung in 2 entspricht der, die für die Sensoranordnung in der ersten bevorzugten Ausgestaltung zu 1 beschrieben wurde.
  • Mit der Bezugsziffer 33 sind Durchkontaktierungen gekennzeichnet, mit der die Mäanderwindungen 31 und 32 miteinander verbunden sind. Mit der Bezugsziffer 41 sind Anschlüsse der Empfängerspulen an eine Auswerteeinheit bezeichnet, mit der Bezugsziffer 34 sind Anschlüsse der Senderspulen 30 an die gleiche oder eine andere Auswerteeinheit, von welcher sie mit Spannung versorgt werden, bezeichnet.
  • Insbesondere ist die in der Figur obere Mäanderwindung 31 mit der in der Figur oberen Mäanderwindung 32 bei 33 verbunden und in Reihe geschaltet und die in der Figur untere Mäanderwindung 31 ist mit der in der Figur unteren Mäanderwindung 32 bei 33 verbunden und in Reihe geschaltet. Durch die Reihenschaltung fließt in allen Senderwindungen der gleiche Strom, womit die erzeugten Felder für alle Einzelsensoren und Windungsbereiche betragsmäßig gleich sind. Vorzugsweise wird auch bei 33' eine Reihenschaltung realisiert, so dass alle Senderspulen an nur zwei (in der Figur die beiden oberen) Anschlüssen 34 bestromt werden können.
  • Mit I(t) ist ein Senderstrom bezeichnet, der die Senderspulen 30 und somit die Mäanderwindungen 31, 32 durchfließt. Anhand der Pfeile zu I(t) lässt sich erkennen, dass die Mäanderwindungen 31, 32 so vom Senderstrom durchflossen werden, dass zwei Abschnitte, die eine Senderspule 30 bilden und somit einer Empfängerspule 40 zugeordnet sind, entgegengesetzt durchflossen werden. Bei den Empfängerspulen 40 ist dies beispielhaft mit den Bezugsziffern 42, 43 angedeutet, die zwei Abschnitte mit entgegengesetztem Wicklungssinn darstellen. Durch die Durchkontaktierungen 33 wird auch erzielt, dass die Mäanderwindungen in Reihe geschaltet sind und somit in allen der gleiche Strom fließt.
  • Jede der Mäanderwindungen 31, 32 hat abwechselnd zwei Rechtskurven und zwei Linkskurven, die eckige ca. 90°-Kurven sind. Zwischen den Kurven liegen gerade Bereiche.
  • Ein Einzelsensor a, b, c wird aus einer Empfängerspule 40 und zwei Windungsbereichen 37, 38 der Mäanderwindungen 31, 32 gebildet, die quer zur Messrichtung 11 nebeneinander angeordnet sind.
  • In 3 ist schematisch eine absolute Maßverkörperung 50 in einer bevorzugten Ausgestaltung dargestellt. In Messrichtung 11 sind Markierungen 51 der Länge λ ausgebildet. Eine Markierung 51 stellt einen von zwei verschiedenen Informationszuständen dar, je nachdem, ob die Markierung 51 oben oder unten (in Bezug auf die 3) ausgebildet ist.
  • Als Material für die Maßverkörperung 50 kommt insbesondere ein photochemisch geätztes Metallband aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise rostfreier ferritischer Stahl, in Frage. Die Markierungen 51 werden vorzugsweise als rechteckige Löcher im Metallband ausgeführt. Die Markierungen 51 können alle die gleiche Form und Größe haben. Denkbar sind jedoch auch unterschiedliche Größen, insbesondere hinsichtlich der Breite quer zur Messrichtung, je nach Anzahl an verschiedenen Informationszuständen, die dargestellt werden können. Anstelle von Löchern kann auch festes, nicht ferromagnetisches, Material vorgesehen sein.
  • Es handelt sich hier um eine mögliche Ausgestaltung der absoluten Maßverkörperung, es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen, insbesondere hinsichtlich der Anzahl möglicher Informationszustände, die mit einer Markierung dargestellt werden können und Abstände der Markierungen zueinander, möglich.
  • An den Stellen, an denen Markierungen 51 in der Maßverkörperung 50 vorgesehen sind, schwächt sich der Induktionseffekt ab, so dass sich die beiden induzierten Spannungen nicht mehr aufheben. An der Empfängerspule liegt dann eine induzierte Wechselspannung an, deren Amplitude den Informationszustand repräsentiert.
  • Anzumerken ist, dass auch Wirbelströme in die Maßverkörperung 50 induziert werden, die dem obigen Effekt genau entgegen wirken. Da die Maßverkörperung vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, sind diese aber gering.
  • Schließlich sind am unteren und oberen Rand der Maßverkörperung 50 noch ein erster Längssteg 53 und ein zweiter Längssteg 54 ausgebildet, wodurch der Maßverkörperung Stabilität verliehen wird.
  • 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 Patentliteratur
    • US 6271661 B1 [0005]
    • EP 2502030 B1 [0006]

Claims (15)

  1. Sensoranordnung (20) für einen beweglichen Abtastkopf für eine absolute Positionsmessvorrichtung mit einer absoluten Maßverkörperung (50), zur Abtastung der absoluten Maßverkörperung (50) in einer Messrichtung (11), wobei die Sensoranordnung (20) wenigstens eine Senderspule (30) und wenigstens eine Empfängerspule (40) aufweist, wobei die wenigstens eine Senderspule (30) zwei Windungsbereiche (37, 38) mit entgegengesetztem Wicklungssinn umfasst.
  2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Senderspule die zwei Windungsbereiche (37, 38) mit entgegengesetztem Wicklungssinn quer zur Messrichtung (11) aufweist.
  3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Messrichtung (11) nebeneinander liegende Windungsbereiche entgegengesetzten Wicklungssinn haben.
  4. Sensoranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Senderspule (30) durch wenigstens eine Mäanderwindung gebildet (31, 32) ist, die abwechselnd eine oder mehrere Rechtskurven und eine oder mehrere Linkskurven hat.
  5. Sensoranordnung nach Anspruch 4, wobei wenigstens eine Kurve der einen oder mehreren Rechtskurven und der einen oder mehreren Linkskurven gekrümmt verläuft.
  6. Sensoranordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei wenigstens eine Kurve der einen oder mehreren Rechtskurven und der einen oder mehreren Linkskurven eckig verläuft.
  7. Sensoranordnung nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die wenigstens eine Mäanderwindung (31, 32) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kurven gerade verläuft.
  8. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die wenigstens eine Senderspule (30) durch wenigstens zwei Mäanderwindung gebildet (31, 32) ist, die in unterschiedlichen Schichten (A, B, C) einer Mehrschichtanordnung verlaufen.
  9. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die wenigstens eine Senderspule (30) durch wenigstens zwei Mäanderwindung gebildet (31, 32) ist, die in derselben Schicht (A, B, C) einer Mehrschichtanordnung verlaufen.
  10. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die wenigstens eine Senderspule (30) durch wenigstens eine Mäanderwindung gebildet (31, 32) ist, die abwechselnd drei Rechtskurven und drei Linkskurven hat oder die abwechselnd zwei Rechtskurven und zwei Linkskurven hat.
  11. Sensoranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Empfängerspule (40) nur einen Wicklungssinn hat.
  12. Sensoranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die mehrere Einzelsensoren aufweist, wobei jeder der mehreren Einzelsensoren (a, b, c) je eine Senderspule und je eine Empfängerspule aufweist.
  13. Absolute Positionsmessvorrichtung mit einer absoluten Maßverkörperung (50) und einem Abtastkopf mit einer Sensoranordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auf der absoluten Maßverkörperung (50) in Messrichtung (11) Markierungen (51) ausgebildet sind und wobei eine Markierung (51) einen von wenigstens zwei verschiedenen Informationszuständen darstellt.
  14. Absolute Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Markierung (51) einen von wenigstens vier verschiedenen Informationszuständen darstellt.
  15. Absolute Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14 in Rückbezug zumindest Auf Anspruch 12, wobei eine Markierung (51) in Messrichtung (11) eine Länge (λ) aufweist, die der Länge (λ) eines Einzelsensors (a, b, c) entspricht.
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