DE10309027A1

DE10309027A1 - Absolut messende Winkelmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE10309027A1
Application number: DE2003109027
Authority: DE
Inventors: Werner Baumgärtel; Peter Prof. Dr. Görnert; Hendryk Richert
Original assignee: MICRO HYBRID ELECTRONIC GmbH; MICRO-HYBRID ELECTRONIC GmbH
Current assignee: MICRO HYBRID ELECTRONIC GmbH; MICRO-HYBRID ELECTRONIC GmbH
Priority date: 2003-03-01
Filing date: 2003-03-01
Publication date: 2004-09-16

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weiterentwicklung einer Winkelmeßeinrichtung mit einer drehbaren Scheibe, die stirnseitig mindestens zwei durch Sensoren abtastbare Muster aus konzentrischen Ringen untereinander äquidistanter Abschnitte archimedischer Spiralen aufweist, vorzunehmen, wobei die Gestalt des periodischen Musters sowohl für sich genommen als auch insbesondere in bezug auf sein Herstellungsverfahren, fehlerresistent sein soll. DOLLAR A Diese Aufgabe wird gelöst, indem außerhalb eines gemeinsamen Radius mit je einem Sensor (1 und 2 bzw. 1i, 1o) pro Ring weitere Sensoren (3, 4, 2i, 2o, 3i, 3o) angeordnet sind. DOLLAR A Die Erfindung ist bei der Winkel- und Drehungsmessung anwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine über den Vollkreis von 360° absolut messende Winkelmeßeinrichtung mit einer drehbaren Scheibe, die ein abtastbares Muster trägt, mit mehreren in der Nähe der Scheibe angeordneten Sensoren.
Winkel- und Längenmeßeinrichtungen, bei denen regelmäßige Muster auf Scheiben oder Maßstäben, vorzugsweise optisch oder in selteneren Fällen auch magnetisch abgetastet werden sowie entsprechende Meßverfahren, bei denen die Feinmessung nach Umwandlung der Abtastimpulse in elektrische Impulse oder Wellenzüge durch Phasenvergleich erfolgt, sind vielfältig bekannt. Sie sollen hier unabhängig vom Abtastprinzip besprochen werden, sofern das grundlegende Meßprinzip unter irgendeinem Aspekt Bezüge zur Erfindung aufweist, zumal praktisch immer eine Umwandlung der Abtastimpulse oder -wellenzüge in elektrische Werte erfolgt, um die Möglichkeiten der Wechselstrom-Verstärker- und -Phasen-Meßtechnik zur Kompensation, Regelung, Interpolation sowie ggf. zur Analog-Digital-Wandlung zu nutzen.
Nach dem US-Patent Nr. 4.764.767 werden zwei Spuren parallel genutzt, um mit einfachen technischen Mitteln eine Absolutmessung rund um den Vollkreis durchführen zu können. Dies erfolgt jedoch auf dem Außenmantel einer Trommel und nicht unter direkter Nutzung der Phasenverschiebung. Eine Spur mit Inkrementen dient der exakten Positionierung, wohingegen die zweite Spur als eine Spirale ausgeführt ist und der Absolutpositionierung dient. Die Vorteile dieses Systems bestehen, wie bei dem zu entwickelnden Positioniersystem, in der Einfachheit des gesamten Aufbaus und der geringen Anzahl der Komponenten. Allerdings ist der im US-Patent Nr. 4.764.767 beschriebene Aufbau nicht kompakt, da erstens die Trommel eine beträchtliche laterale Ausdehnung besitzen muß und zweitens die Sensoren auf der Außenseite angebracht werden müssen. Entsprechendes gilt für eine technische Lösung bei welcher sich, vorzugsweise gleichzeitig elektroresistiv oder magnetisch abgetastet, auf dem Mantel einer Trommel eine Spur mit einer Vielzahl von Polen sowie eine weitere Analogspur mit einer Periodizität von eins pro Umdrehung befinden ( EP 0 212 662 A2 ).
Eine weitere Trommelanordnung, jedoch unter Nutzung von Phasenbeziehungen zwischen zwei magnetisch abgetasteten Polrädern, von denen eines eine (n)-Teilung und das andere eine (n + 1)-Teilung aufweist ( DE 32 14 794 A1 identisch mit US 4.612.502 ) zeigt den Nachteil des hohen Raumbedarfes in prinzipiell noch höherem Maße, indem die „Pole" der Polräder eine gewisse Mindesthöhe haben müssen, um einen auswertbaren Meßwertsprung zwischen magnetischem Leiter und magnetische Isolator (in der Lücke zwischen den Polen) zu erzielen.
Mindestens drei optisch abtastbare Spuren auf der Stirnfläche einer Scheibe weist eine weitere bekannte Anordnung zur Absolut-Winkelmessung des Vollkreises auf, wobei eine Spur mit Referenzpunkten untereinander unterschiedlichen Winkelabstandes den Bezugspunkt für die Absolut- oder Nullpunktmessung ergibt, während die beiden anderen Spuren gleiche Inkremente haben, aber zur Feinmessung sowie zur Vor- und Rückwärtszählung phasenverschoben sind ( US 5.003.171 ). Eine Übertragung dieser ausschließlich für das optische Prinzip beschriebenen und beanspruchten technischen Lehre auf die magnetische Abtastung ist nachteilig, weil zumindest bei der Abtastung der Referenzpunkte mit ihrer variablen Periodizität nicht von den oben erwähnten Vorteilen der Wechselstrom-Verstärker und -Meßtechnik Gebrauch gemacht werden kann. Dies gilt auch für eine Anordnung mit einer Inkrementalteilung und zwei Referenzteilungen, von denen mindestens eine Referenzmarken mit untereinander gleichen Abständen aufweist ( DE 42 44 178 C2 ) oder für Inkrementalteilungen mit zusätzlichen Referenzmerkmalen ( DE 31 02 125 A1 ).
Gleiches gilt für eine ebenfalls nur für das optische Abtastprinzip beschriebene technische Lösung mit zwei phasenverschobenen Teilungen, mit denen infolge eines gemeinsamen Nullungs- oder Resetbereiches bedingt Absolutmessungen möglich sind ( US 5.042.157 ). Dieser für beide Teilungen (Spuren) identische Nullungs- bzw. Resetbereich bewirkt zumindest in einer Teilung zwangsläufig einen elektrisch nicht verarbeitbaren Phasensprung.
Zur Bestimmung der Torsionswinkel sowie der Drehstellung rotierender Wellen, welche im Interesse der Betriebssicherheit ständig zu überwachen sind, ist eine Anordnung mit Hall-Elementen vorgesehen, bei welcher ein ringförmiger Dauermagnet zusammen mit der Welle rotiert. Dieser Dauerma gnet ist von einem Stator umschlossen, in welchen im gleichen Winkelabstand voneinander mindestens drei radiale Schlitze angebracht sind. In mindestens zwei benachbarten Schlitzen befinden sich Hall-Sensoren. Diese Anordnung kann auch mit einer gewissen Phasenversetzung zweifach angebracht sein ( DE 197 16 985 A1 ). Die Nutzung stückweise linearer Abschnitte der Sensorkennlinien in allen vier Quadranten gestattet momentane Absolutmessungen bis 360°, aber das Prinzip ist auf rotierende Wellen beschränkt und nicht zur Messung einmaliger Verstellbewegungen geeignet.
Mit einer einzigen inkrementellen Teilung kommt eine Winkelmeßeinrichtung speziell für eine Teilscheibe aus, an deren Umfang mehrere Abtasteinheiten angebracht sind und die gegenüber der Teilscheibe eine genau vorgegebene Exzentrizität aufweist, wobei die Absolutposition dann aus der Lage der Exzentrizität gegenüber den Abtasteinheiten berechnet wird ( DE 44 02 410 C2 ). Diese technische Lösung hat den Nachteil, daß eine, ansonsten unerwünschte Exzentrizität bewußt herbeigeführt werden muß. Dies muß aber mit hoher Genauigkeit erfolgen, weil der Betrag dieser Exzentrizität in die Berechnung Eingang findet. Weiterhin müßte bei der Anwendung in Winkelmeßbaugruppen für unterschiedliche Anwendungszwecke auf jeden Fall ein der Teilscheibe entsprechendes Teil eingefügt werden, auch wenn es ansonsten für den Anwendungsfall nicht benötigt wird.
Mit nur einer inkrementellen Winkelteilung arbeiten Systeme, welche diese Teilung mit mehreren Abtastköpfen an mehreren Positionen des Umfanges simultan abtasten. Diese Abtastköpfe sind in unterschiedlichen Winkelabständen über den Umfang verteilt ( DE 40 09 593 A1 ), wobei eine weitere Optimierung dadurch erfolgen kann, daß über den Vollkreis verteilte Sektoren alternierend zu Gruppen zusammengefaßt abgetastet werden und diese Sektoren bzw. Gruppen bestimmten Vorgaben bezüglich ihrer statischen Flächenmomente bzw. bezüglich ihrer äquatorialen und zentrifugalen Flächenträgheitsmomente genügen ( DE 43 28 525 A1 ). Hier können die Fehler der Relativmessung weitgehend kompensiert werden. Jedoch fehlt eine aus der bzw. aus den Teilungen) direkt ableitbare Information bezüglich der Absolutposition.
Weitere technische Lösungen, welche entweder ausdrücklich von der magnetischen Abtastung Gebrauch machen oder bei denen diese anwendbar erscheint, erfordern zur Ermittlung der absoluten Winkelposition komplexe Be rechnungsschritte, die, wenn sie auch nicht zwangsläufig mit systematischen Fehlern behaftet sind, doch die Fehlerwahrscheinlichkeit und den Aufwand für die Berechnungsbaugruppen erhöhen. Meist nutzen diese Systeme das Prinzip zweier inkrementeller Winkelteilungen, deren Teilung sich geringfügig unterscheidet, um aus den Phasenbeziehungen zwischen den beiden Winkelteilungen eine Information über die absolute Winkelposition zu erhalten (WO 89/11080 A1). Weiterentwicklungen dieses Prinzips bestehen darin, zwischen den beiden bzw. weiteren Winkelteilungen umzuschalten, um das Vorzeichen der Drehrichtung zu berücksichtigen ( DE 32 29 846 A1 ), um den Signalhub zu optimieren ( DE 41 14 419 C2 ) oder um von eine Absolutmessung eindeutig mit einer (naturgemäß genaueren) Relativmessung zu verknüpfen ( US 5.905.350 ). Bei einer bevorzugten Ausführungsform der o.e. Patentanmeldung WO 89/11080 A1 sind die beiden Winkelteilungen überdies auf zwei separate, durch eine Welle starr miteinander verbundene Scheiben verteilt, was in nachteiliger Weise zu einem besonders großen Raumbedarf führt.
Sofern der bisher geschilderte Stand der Technik eine Übertragung vom Prinzip der optischen Abtastung des Codierungsmusters auf dasjenige der magnetischen Abtastung erfordern würde, muß auf eine Toleranz bzw. Unempfindlichkeit gegenüber Eigenheiten, die für die Herstellung magnetischer Muster typisch sind, geachtet werden. So bietet sich das preiswerte Drucken magnetischer Pasten an.
Eine weite Palette der stofflichen Zusammensetzung magnetoresistiver Materialien, die ausdrücklich für Positionsdetektoren angewandt werden, ist im US-Patent Nr. 5.834.709 beschrieben.
Schließlich ist, beschränkt auf magnetisch abtastbare Muster, eine absolut messende Winkelmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bekannt ( DE 100 38 296 A1 ). Diese technische Lösung ist hinsichtlich Genauigkeit, Störsicherheit, anwendbarem Sensorprinzip sowie Winkel- bzw. Umdrehungsmeßbereich noch entwicklungsfähig.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine solche Weiterentwicklung vorzunehmen, wobei die Gestalt des periodischen Musters sowohl für sich genommen als auch insbesondere in bezug auf sein Herstellungsverfahren, fehlerresistent sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Erfindung gelöst.

Es wurde im Bereich des Vollkreises von 360° ein absolut messendes Winkelmeßsystem vorzugsweise aber nicht ausschließlich auf magnetischer Basis bestehend aus folgenden Komponenten geschaffen:

- zwei oder mehr Magnetfeldsensoren (Hall, AMR, GMR, CMR) und
– Signalgeber

Die Auswertung erfolgt über herkömmliche inkrementelle Methoden z. B. nach Arctan-Verfahren, wie es allgemein bekannt ist. Der Signalgeber besteht aus einer Anordnung von mindestens zwei konzentrisch angeordneten archimedischen Spiralsystemen mit n bzw. n + 1 Spiralarmen, wobei in vorteilhafter Weise das Nonius-Prinzip auf eine Kreisteilung übertragen wird. Die Sensoren sind radial über je einem Spiralsystem angeordnet. Die Steigung der Spiralen ist jeweils an die Periode der Sensoren angepaßt und gehorcht dem folgenden Bildungsgesetz:

Die Auswertung erfolgt in mehreren Schritten:

1. Absolute Position durch Auswertung der Phasenverschiebung zwischen den Spiralsystemen.
2. Erhöhung der Genauigkeit durch Auswertung der Phase innerhalb eines Spiralsystems,

Die Winkelmeßeinrichtung kann beispielsweise mit anisotrop magnetoresitiven Schwachfeldsensoren (AMR-Sensoren) und einer entsprechenden Elektronik zu einem Kompaktsystem entwickelt werden, welches absolute Winkelmessungen im Genauigkeits- und Ablesbarkeits-Bereich in Abhängigkeit von der Interpolationsfähigkeit der Encoder-Struktur durchzuführen vermag.

AMR-Sensoren werden aufgrund ihrer Verfügbarkeit, ihres guten Rauschverhaltens und der sehr guten Reproduzierbarkeit der Signale eingesetzt. Der Nachteil einer geringen Widerstandsänderung von maximal 3% der AMR-Sensoren bei Anlegen eines Magnetfeldes, gegenüber z.B. dem gigantischen Magnetfeldeffekt (GMR) mit Widerstandsänderungen bis 70%, wird durch eine einfachere Handhabung und den Bedarf an kleineren Magnetfeldern wettgemacht. Jedoch sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung auch mit anderen Magnetfeldsensoren arbeiten kann.

Die Strukturierung des periodischen magnetischen Musters kann besonders einfach und preiswert durch Drucken magnetischer Pasten durchgeführt werden. Zur Genauigkeitssteigerung sind auch weitere Verfahren anwendbar, wie beispielsweise das Laserbearbeiten und Ätzen, obwohl auch andere Verfahren, wie das Negativformen, angewandt werden können.

Bei der Auswahl der Materialien für die Substrate müssen Erfordernisse hinsichtlich Abmessungen, linearem Ausdehnungskoeffizienten, Rauhigkeit und Ebenheit der Oberflächen sowie Besonderheiten der konkreten Anwendung berücksichtigt werden. Eingesetzt werden beispielsweise Al₂O₃-Keramik, Floatglas, Glaskeramiken mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten, unmagnetischer Edelstahl und auch flexible Unteragen, wie Kunststoffe.

Das erfindungsgemäße magnetisch abtastbare Muster (Encoder) ermöglicht eine von der lateralen Ausdehnung weitgehend unabhängige Genauigkeit, so daß die Strukturierung nicht zwingend nach Mikrostrukturierungsverfahren, wie beispielsweise Ätzen oder Laserstrukturierung durchgeführt werden muß, obwohl auch diese Option zur Verkleinerung der effektiven Maßstabsfläche in die Betrachtungen einbezogen wird.

Die erfindungsgemäßen Winkelmeßeinrichtungen nach den Ansprüchen 2., 4. und 5. gestatten eine praktisch vollständige Kompensation von Exzentrizitätsfehlern, da dieser auf der jeweils gegenüberliegenden Seite mit gleichem Betrag aber entgegengesetztem Vorzeichen auftritt.

Die Anordnung nach Anspruch 3. mit einem redundanten Sensor gestattet bei Ausfall eines beliebigen Sensors durch automatisches Umschalten auf die drei innerhalb der Anordnung verblieben Sensoren einen besonders störungsarmen Betrieb.

Die spezielle Ausführung der Enden der archimedischen Spiralen bei magnetischer Abtastung nach den Ansprüchen 15. und 16. ergibt integrierend über die gesamte Breite des abgetasteten Ringes Signale, welche besonders genau der idealen Sinusform entsprechen.

Die technischen Lösunge nach den Ansprüchen 6. sowie 17. bis 19. gestatten beträchtliche Erweiterungen des Meßbereiches.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel mit magnetischer Abtastung näher erläutert. Der Fachmann wird erkennen, daß die meisten der nachfolgenden Betrachtungen auch für die anderens Sensor-Prinzipien gelten. Die dunklen magnetischen Muster auf einer Glasscheibe können sogar wahlweise magnetisch oder optisch abgetastet werden. Die beigefügten, weitgehend für sich selbst sprechenden Zeichnungen stellen dar:

1: eine erfindungsgemäße Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 3

2: eine erfindungsgemäße Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 4

3: eine erfindungsgemäße Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 17,

4: eine erfindungsgemäße Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 19,

5: Detail eine Spiral-Abschnittes nach Anspruch 14,

6 Detail eine Spiral-Abschnittes nach Anspruch 15,

7: Detail eine Spiral-Abschnittes nach Anspruch 16.

Die Bemessung erfindungsmäßer Ausführungsformen ist von der gewünschten Interpolationsgüte abhängig und kann wie folgt sein:
innen: ein Kreis, außen ein Spiralabschnitt ... innen: n Spiralabschnitte, außen: n + 1 Spiralabschnitte.

Im konkreten Ausführungsfall also beispielsweise:
innen: 29 Spiralabschnitte, außen: 30 Spiralabschnitte, Interpolation: 30-fach → 1. Stufe 12°, 2. Stufe 0,4° (in 1 dargestellt!) oder
innen: 59 Spiralabschnitte, außen: 60 Spiralabschnitte, Interpolation: 60-fach → 1. Stufe 6°, 2. Stufe 0,1°.

Als Magnetmaterial kommt hauptsächlich Strontiumhexaferritpulver zum Einsatz. Dieses Material erzeugt mit einer remanenten Induktion von ca. 100 mT in einer polymeren Matrix (Dichte ca. 3 g/cm³) ausreichende Felder oberhalb der magnetischen Struktur, besitzt gegenüber den magnetischen Materialien mit höheren remanenten Induktionen (wie beispielsweise Neodym-Eisen-Bor) eine deutlich bessere Korrosionsbeständigkeit und ist in relativ einfacher Weise in Teilchengrößen von ≈ 1 μm herstellbar.

Die zu erwartenden Polfeldstärken der magnetischen Strukturen sind abhängig vom verwendeten Magnetpulver, seiner Konzentration in der polymeren Matrix und von der Dicke der aufgebrachten Magnetpaste und betragen bei Verwendung einer Paste mit ca. 30 Vol.% Sr-Hexaferrit bei einer Dicke von 100 μm etwa 5...10 mT. Die AMR-Sensoren arbeiten bei diesen Feldstärken in hinreichender Weise.

Trotz der erheblichen Vorteile des Sr-Hexaferrits bei der Verarbeitung wird für den Aufbau von Winkelmeßsystemen mit höheren Polfeldstärken auch Neodym-Eisen-Bor-Pulver eingesetzt. Des Weiteren gibt es die Möglichkeit, extrem feine Bariumhexaferritpulver einzusetzen. Dieses Material läßt sich mittels Glaskristallisationstechnik in einer sehr engen Teilchengrößenverteilung erzeugen und ist daher für hochgenaue Anwendungen mit kleinen Strukturen geeignet, obwohl bekanntlich die Dispergierfähigkeit mit geringer werdender Korngröße abnimmt.

Für viele Anwendungen ausreichende Magnetfeldstärken werden mit Sr-Hexaferrit erreicht. Dieses Pulver erweist sich als vorteilhaft gegenüber Neodym-Eisen-Bor vor allem in Bezug auf die Korrosionsstabilität, aber auch hinsichtlich günstigerer Teilchengrößenverteilungen.

Die kommerziell erhältlichen NdFeB-Pulver besitzen durchschnittliche Teilchengrößen um 200 μm, sind damit deutlich zu grobkörnig und müssen vor der Anwendung aufgemahlen werden. Mittlere Teilchendurchmesser um 1 μm können erreicht werden.

Mit dem Ziel der Verbesserung der Druckpasteneigenschaften und der Korrosionsstabilität der Produkte können Vorbehandlungen der Pulver erfolgen. Als polymere Matrix für die Druckpastenherstellung können u.a. Epoxide und Silikone verwendet werden.

Die magnetischen Strukturen werden vorrangig mittels Schablonendruck auf verschiedene Substratmaterialien aufgebracht, wobei u. a. die Erfordernisse hinsichtlich geometrischer Abmessungen, linearer Ausdehnung der Materialien, Rauhigkeit und Ebenheit der Substratoberflächen und Aspekten, die spezielle Anwendung betreffend, berücksichtigt werden müssen. In Betracht kommen z. B. Korund, Floatglas, Glaskeramiken mit niedrigem linearen Ausdehnungskoeffizienten, Stahlsubstrate sowie Kunststoffe.

Die magnetischen Strukturen mit Schichtdicken von 25 μm bis 250 μm bei 50 μm bis 500 μm Breite und Abstand werden sinnvoll mit Schablonendrucktechnik hergestellt.

Weiterhin sind auch andere Herstellungsverfahren für die erfindungswesentlichen Muster anwendbar, wie beispielsweise Siebdruck, Lithographie, Laserstrukturierung, Schablonendruck, Siebdruck, Stanzen, Gravieren sowie Ummagnetisierung durchgehender Magnetschichten mittels magnetischem Schreiben oder thermomagnetischer Ummagnetisierung.

1, 2, 3, 4: Sensor
1i, 1o, 2i, 2o, 3i, 3o: Sensor
5: innerer Ring
6: äußerer Ring
7: konzentrische Kreisbahn
8: Stabmagnet
9: Reed-Relais

Claims

Absolut messende Winkelmeßeinrichtung mit einer drehbaren Scheibe, die stirnseitig mindestens zwei durch Sensoren abtastbare, periodische Muster aus konzentrischen Ringen (5, 6) untereinander äquidistanter Abschnitte archimedischer Spiralen mit dem Bildungsgesetz
trägt, deren Periodenzahl n für den Vollkreis sich um den Wert eins unterscheidet, wobei jedem Ring (5, 6) ein Sensor (1, 2, 1i, 1o) zugeordnet ist und diese Sensoren (1 und 2 bzw. 1i und 1o) auf einem gemeinsamen Radius liegen, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb dieses Radius weitere solche Sensoren (3, 4, 2i, 2o, 3i, 3o) angeordnet sind.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Sensor (3) zur Kompensation von Exzentrizitätsfehlern auf der Verlängerung des Radius zum Durchmesser angeordnet ist.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer redundanter Sensor (4) auf der Verlängerung des Radius zum Durchmesser angeordnet ist.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gruppen von je zwei Sensoren (1i, 1o bzw. 2i, 2o bzw. 3i, 3o) auf verschiedenen Radien, vorzugsweise auf winkelmäßig gleichverteilten Radien, angeordnet sind.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Sensor zur Kompensation von Exzentrizitätsfehlern über einer abtastbaren konzentrischen Kreisbahn (7) angeordnet ist.
Winkelmeßeinrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Scheibe über eine zwangsläufige Umdrehungsuntersetzung mit einer weiteren Scheibe gekoppelt ist, die mindestens ein Muster nach Anspruch 1 mit zugeordnetem Sensor trägt, wobei eine gemeinsame Auswertung aller Sensorsignale vorgesehen ist.
Winkelmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster (5, 6) durch optische Sensoren abtastbar sind.
Winkelmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster durch induktive Sensoren abtastbar sind.
Winkelmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster durch kapazitive Sensoren abtastbar sind.
Winkelmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster durch resistive Sensoren abtastbar sind.
Winkelmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster durch akustische Sensoren abtastbar sind.
Winkelmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster (5, 6) durch magnetische, vorzugsweise auf ein Magnetfeld ansprechende Sensoren (1, 2, 3, 4, 1i, 10, 2i, 2o, 3i, 3o) abtastbar sind.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Sensoren anisotrope magnetoresistive Schwachfeldsensoren sind.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der archimedischen Spiralen quer zur Spiralbahn enden (5).
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der archimedischen Spiralen konvergierend enden (6).
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der archimedischen Spiralen auf einem konzentrischen Kreis enden (7).
Winkelmeßeinrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetischer Sensor über einer zusätzlichen konzentrischen magnetischen Schreib-Lese-Spur (7) als Schreib-Lese-Kopf ausgebildet ist.
Winkelmeßeinrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Muster und Spuren ein singulärer Magnetbereich und diesem gegenüber ein Sensor zur Zählung der ganzen Umdrehungen der angordnet ist.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung von bis zu zwei Umdrehungen bzw. bis zu einer Drehung von 720° der singuläre Magnetbereich ein Stabmagnet (8) und der Sensor ein bistabiles Reed-Relais (9) ist, wobei entweder der Stabmagnet oder das Reed-Relais mit der drehbaren Scheibe verbunden ist.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 12 oder einem von diesem abhängigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster aus einem polymergebundenen feinkörnigem Magnetmaterial-Pulver, vorzugsweise mit ei nem mittleren Teilchendurchmesser d₅₀ von 0,5 μm bis 20 μm, auf eine Scheibe aus Aluminiumoxidkeramik, aus Floatglas, aus einer Glaskeramik mit niedrigem Wärmedehnungskoeefizienten, aus unmagnetischen Edelstahl oder aus einem organischen Kunststoff aufgedruckt ist.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teilchendurchmesser d₅₀ im Bereich von 0,5 μm bis 2 μm liegt.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetmaterial ein Strontiumhexaferrit ist.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetmaterial ein Bariumhexaferrit ist.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetmaterial eine Neodym-Eisen-Bor-Legierung ist.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 12 oder einem von diesem abhängigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster eine strukturiert aufgedampfte oder aufgesputterte oder nach dem Aufbringen strukturierte Magnetschicht ist.
Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 12 oder einem von diesem abhängigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster eine nur in ihrer Magnetisierung strukturierte aufgedampfte oder aufgesputterte durchgehende Magnetschicht ist.