DE1267251B

DE1267251B - Magnetische Kodierscheibe und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1267251B
Application number: DEP1267A
Authority: DE
Inventors: Norman John Bose
Original assignee: General Precision Inc
Current assignee: General Precision Inc
Priority date: 1965-01-06
Filing date: 1966-01-03
Publication date: 1968-05-02
Also published as: GB1079084A; FR1460426A; US3453614A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H 03 k

Deutsche KL: 21 al - 36/20

Nummer: 1 267 251

Aktenzeichen: P 12 67 251.4-31

Anmeldetag: 3. Januar 1966

Auslegetag: 2. Mai 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Kodierscheibe mit mehreren konzentrischen, aus einzelnen magnetischen Segmenten bestehenden, einen bestimmten Binärkode darstellenden Spuren.

Kodiergeräte werden gegenwärtig in großem Umfang verwendet, um analoge Daten, wie z. B. eine räumliche Stellung oder die Drehung einer Welle, in Digitalwerte umzuwandeln, die von einem Digitalrechner angenommen und verarbeitet werden können. Das herkömmliche Kodiergerät zur Digitalisierung einer Wellendrehung besteht aus einem mit der Welle gekuppelten Datenträger, der gewöhnlich die Form einer Scheibe hat, die auf ihrer Oberfläche mehrere als digitales Muster angeordnete, elektrisch leitende Kommutatorsegmente trägt. Eine kleine Spannung wird an diese Segmente und an feststehende Bürsten angelegt, die auf diesen Segmenten schleifen und eine digital kodierte elektrische Anzeige der Position der Welle und des Datenträgers empfangen. Eines der Probleme, die bei den mit Berührung arbeitenden Kodiergeräten auftreten, besteht darin, daß fortgesetzte Benutzung die Bürsten und die Kommutatorscheibe abnutzt. Zunächst erzeugt eine solche Abnutzung ein Rauschen im Ausgangssignal, und unter Umständen wird die Kodierscheibe unleserlich und unbrauchbar.

Um die verhältnismäßig kurze Lebensdauer der mit Bürstenkontakt arbeitenden Kodiergeräte zu umgehen, sind verschiedene Arten von berührungslosen Kodiergeräten entwickelt worden. Eines davon ist das magnetische analog-digital wandelnde Kodiergerät, bei dem magnetische Abfühler nahe der Oberfläche eines drehbaren Informationsträgers angeordnet sind. Der Träger ist mit einem Digitalkode in Form von konzentrischen Spuren versehen, die aus diskreten, in bestimmter Weise angeordneten magnetischen EIementen bestehen, von denen jedes ein mit dem magnetischen Abfühler feststellbares Magnetfeld erzeugt. Die Hauptschwierigkeit bei solchen magnetischen Kodierscheiben besteht erfahrungsgemäß in der unerwünschten Kopplung des Magnetfeldes eines magnetischen Elements mit dem magnetischen Abfühler, der gerade einem anderen magnetischen Element zugeordnet ist. Tritt diese unerwünschte Kopplung auf, so können die magnetischen Abfühler kein klar abgegrenztes Ausgangssignal erzeugen, und es ist damit unmöglich, eine analoge räumliche Stellung in den erforderlichen Digitalwert umzuwandeln. Man hat es deshalb für nötig gehalten, die Magnetfelder durch räumliche Trennung der die magnetischen Elemente enthaltenden konzentrischen Kodespuren soweit wie möglich voneinander zu isolieren, so daß das Magnetfeld jedes einzelnen Elementes sich auf dessen nahe Magnetische Kodierscheibe und Verfahren
zu ihrer Herstellung

Anmelder:

General Precision, Inc.,

Glendale, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. v. Schumann,

Patent- und Rechtsanwalt,

8000 München 22, Widenmayerstr. 5

Als Erfinder benannt:

Norman John Böse,

North Hollywood, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 6. Januar 1965 (423 675)

Umgebung beschränkt und nicht mit einem anderen Elementen zugeordneten Abfühler koppelt. Wegen dieser notwendigen Trennung der Magnetfelder ist die Zahl der Spuren, die auf einer Kodierscheibe magnetisiert werden können, stark begrenzt. Um außerdem die Empfindlichkeit der Abfühler gegenüber der gewünschten Spur zu erhöhen und gegenüber den benachbarten Magnetfeldern zu erniedrigen, hat man die Abfühler außerordentlich nahe an die Scheibe heranführen müssen. Dies wiederum hat das schwierige Problem mit sich geführt, daß auch nur leichte Stöße, Vibrationen od. dgl. eine Berührung und damit eine Zerstörung der Spuren zur Folge haben.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bei einer magnetischen Kodierscheibe der eingangs bezeichneten Art dadurch vermieden, daß die Spuren auf beiden Seiten der Scheibe angeordnet und die einzelnen Segmente von der jeweiligen Oberfläche aus nur bis zu einem Teil der Scheibentiefe magnetisiert sind. Dadurch wird es also möglich, die Kapazität einer Kodierscheibe bei gegebener Größe praktisch zu verdoppeln oder, anders ausgedrückt, bei gleicher Kapazität der Kodierscheibe die Magnetfelder der einzelnen Spuren wesentlich besser gegeneinander zu isolieren und ein Übersprechen der Ausgangssignale zu verhindern.

809 574/368

Besonders günstig ist es, als Werkstoff für die Kodierscheibe keramischen, anisotropen, kornorientierten Bariumferrit zu benutzen. Zur besseren räumlichen Trennung kann man die Kodespuren auf der einen Seite der Kodierscheibe gegenüber denen auf der anderen Seite versetzt anordnen, oder man magnetisiert als Abschirmung zwischen den aus einzelnen magnetisierten Segmenten bestehenden Kodespuren durchgehende konzentrische Trennspuren, die auf der einen Seite der Kodescheibe jeweils die gleichen Radien haben können wie die Kodespuren auf der anderen Seite, und umgekehrt.

Vorzugsweise besteht jede Spur abwechselnd aus nichtmagnetisierten und aus magnetisierten Seg-F i g. 3 die andere Fläche der Kodierscheibe gemäß der Linie 3-3 der F i g. 1 in gleicher Weise wie F i g. 2 wiedergibt,

F i g. 4 ein Schnitt durch eine Magnetisierungsvorrichtung ist, die zur Herstellung der magnetischen Segmente auf den Scheibenoberflächen dient,

F i g. 5, 6 und 7 Bilder von magnetischen Kraftlinien während des Magnetisierungsvorganges sind und die Wirkungen von Magnetisierungssonden vero schiedener Größe zeigen,

F i g. 8 ein typisches Bild der Feldlinien in einer Kodierscheibe und ihre Auswirkung auf einen magnetischen Abfühler ist,

F i g. 9 die Teilansicht einer Spur ist, die sich be-

Fig. 11 ein Schnitt entlang der Linie 11-11 der F i g. 10 ist und den Verlauf der Feldlinien bei Anwesenheit eines magnetischen Abfühlers zeigt, Fig. 12 einen typischen Verlauf der Ausgangs

menten, wobei die Magnetisierung der einzelnen Seg- 15 sonders für die der untersten Binärstelle entmente aller Spuren die gleiche Polarität aufweist wie sprechende Spur einer Kodierscheibe eignet,
die der Trennspuren. Wenn es erforderlich ist, ein- Fig. 10 ein Schnitt entlang der Linie 10-10 der

zelne Segmente zu unterscheiden, die dünner sind als Fig. 9 ist und eine typische Anordnung von magnedas Material eines zur Ablesung verwendeten Ring- tischen Segmenten und der zwischen ihnen stattfinkernes, wie dies insbesondere bei der der untersten 20 denden magnetischen Kopplung zeigt,
Binärstelle entsprechenden Kodespur vorkommen
kann, so werden einzelne Segmente abwechselnd mit
entgegengesetzter Polarität magnetisiert und durch
kleine, nichtmagnetisierte Bereiche voneinander getrennt. Werden Kodescheiben mit sehr geringem 35 signalspannung eines magnetischen Abfühlers wiederDurchmesser verwendet, so ist es vorteilhaft, die der gibt, der an den in Fig. 10 gezeigten magnetischen

Segmenten vorbeigeführt wird, und

F i g. 13 einen typischen Verlauf der Ausgangsspannung zeigt, wenn die nach Fig. 12 erhaltene Wellenform eine geeignete elektronische Schaltung passiert hat.

Gemäß F i g. 1 ist eine Kodierscheibe 20 auf einer Antriebswelle 22 montiert, wodurch die Scheibe 20 von einer externen Quelle her gedreht wird. Vorzugsweise besteht die Kodierscheibe 20

untersten Binärstelle entsprechende Kodespur auf der einen, die übrigen Spuren auf der anderen Seite der Scheibe anzuordnen.

Zur Herstellung der verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Kodierscheibe dient ein Verfahren, bei dem eine Magnetisiersonde mit einer Spitze, deren Querschnitt der Breite der zu erzeugenden Segmente entspricht, an die mit Kodespuren zu versehende Oberfläche der Scheibe, ein Rückschlußstift mit einer Stirnfläche von wesentlich größerem Querschnitt als die Sondenspitze an die andere Scheibenfläche der Sonde gegenüber herangeführt wird und ein magnetischer Kraftfluß durch die aus handelsüblichem, kornorientiertem, gesintertem Bariumferrit, das eine schwer zerbrechliche, nichtleitende Keramik ist. Wegen seiner außerordentlich hohen Koerzitivkraft muß eine hohe magnetische Feldstärke von einer

Sonde, die Scheibe und den Rückschlußstift geleitet 40 externen Quelle her angelegt werden, um einzelne Bewird. Insbesondere durch die Gestaltung der Sonden- reiche des Bariumferrits permanent zu magnetisieren.

Die Scheibe 20 enthält auf jeder ihrer beiden Oberflächen eine Vielzahl ,magnetischer Elemente, die in konzentrischenjSpuren 26, 28, 30 und 32 angeordnet

spitze und der Stirnfläche des Rückschlußstiftes erreicht man, daß die magnetischen Kraftlinien von der Sondenspitze aus fächerförmig auseinanderlaufen. Die

für die Stärke der Magnetisierung verantwortliche 45 sind. Obwohl natürlich magnetisiert© Bereiche m Feldstärke ist also in der Nähe der Sondenspitze am einemr'fibmegen Material nicht sichtbar sind, zeigen

die F i g. 1 bis 3 die Magnetelemente der konzentrischen Spuren als schraffierte Segmente. Sie können in Form irgendeines geeigneten Digitalkodes angeordnet sein; die Ausführungsform nach F i g. 2 und 3 zeigt einen traditionellen Binärkode, wobei die den ungeraden Binärstellen entsprechenden Spuren auf der in F i g. 3 gezeigten Oberfläche und die den geraden Stellen entsprechenden auf der in Fig. 2 gezeigten Oberfläche enthalten sind, d. h., die Spur 26 für die erste oder unterste Binärstelle ist die äußerste Spur auf der Scheibenoberfläche nach Fig. 3. Die der zweiten Stelle entsprechende Spur 28 ist die äußerste auf der in F i g. 2 gezeigten Oberfläche. Die

aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbei- 60 Spur 30 für die dritte Stelle ist neben derjenigen für spielen an Hand der Zeichnungen, in denen die unterste Stelle auf der in F i g. 3 gezeigten Fläche

größten und kann bei dem verwendeten magnetisierbaren Werkstoff der Kodescheibe so gewählt werden, daß die Magnetisierung nur bis zu einer gewissen Tiefe erfolgt. In der Nähe der auf der anderen Scheibenfläche anliegenden Stirnfläche des Rückschlußstiftes dagegen ist das Magnetfeld so schwach, daß eine auf dieser Seite etwa vorher vorgenommene Magnetisierung nicht oder fast nicht gestört wird. Um Segmente größerer Länge zu erhalten, wird die Scheibe während der Einwirkung des Magnetflusses um einen dieser Länge entsprechenden Winkel gedreht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich

F i g. 1 eine magnetische Kodierscheibe mit je drei magnetischen Datenspuren auf jeder Seite im Schnitt zeigt,

F i g. 2 die eine Fläche der Kodierscheibe gemäß der Linie 2-2 der Fi g. 1 darstellt, wobei die magnetisierten Segmente eines typischen Binärkodemusters gestrichelt gezeigt sind,

angeordnet usf. bis zur Spur 32 für die sechste oder oberste Binärstelle auf der Scheibenoberfläche der F i g. 2. Erfindungsgemäß ist es durchaus möglich, eine Spur auf der einen Oberfläche der Kodierscheibe 20 und eine weitere Spur auf der anderen Oberfläche und mit dem gleichen Radius wie die erste Spur zu magnetisieren, d. h., die konzentrischen Spuren 26

und 28 können genau übereinanderliegen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bessere Ergebnisse dann erzielt werden, wenn die konzentrischen Spuren auf der einen Oberfläche der Scheibe 20 gegenübr denen auf der anderen Oberfläche versetzt sind, d. h., die Spur 28 ist entsprechend F i g. 1 zwischen den Spuren 26 und 30 angeordnet.

Die Magnetisierung diskreter Elemente auf der Oberfläche einer keramischen Bariumferritscheibe ist bekannt. Die Magnetisierung diskreter Elemente auf beiden Seiten einer verhältnismäßig dünnen keramischen Bariumferritscheibe war jedoch bisher wegen zweier wichtiger Faktoren außerordentlich schwierig, wenn nicht unmöglich. Einerseits neigt nämlich in dem Fall, daß die die Segmente in allen Spuren formenden Magnetelemente an der Scheibenoberfläche gleiche Polarität haben sollen, der Magnetisierungsvorgang von Elementen auf der einen Oberfläche dazu, die vorher auf der anderen Seite magnetisierten Elemente zu entmagnetisieren. Wenn andererseits die Elemente auf der einen Oberfläche gegenüber denen auf der anderen entgegengesetzte Polarität haben sollen, so tritt zwischen den Segmenten der Spuren auf beiden Oberflächen eine starke magnetische Kopplung auf, die eine falsche und ungleiche Magnetisierung zur Folge hat. Bei der in F i g. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform sind alle magnetischen Elemente gleich polarisiert, d. h., alle Segmente aller Spuren sind so magnetisiert, daß sie ihren Nordpol an der Oberfläche der Scheibe 20 haben und ihren Südpol unterhalb der Oberfläche nach der Mitte der Scheibe zu. Die Magnetisierung der einzelnen Segmente kann mittels der in F i g. 4 dargestellten Vorrichtung erreicht werden. Danach ist eine Bariumferritscheibe 20 auf einer Welle 34 von nichtmagnetischem Material, wie beispielsweise Aluminium, aufgehängt. Die Welle 34 ist in einem Joch 36, das aus Weicheisen bestehen kann, gelagert und ist mit einem Teilkopf 38 verbunden, der dazu dient, die Welle 34 und die Scheibe 20 genau zu drehen, so daß die einzelnen Elemente der Spuren in ihrer erforderlichen Länge permanent magnetisiert werden können. Die Erregung der auf den Schenkeln des Jochs 36 montierten Spulen 40 mit einem Gleichstrom erzeugt ein intensives Magnetfeld durch das Joch 36, die Magnetisiersonde 42, die Kodierscheibe 20 und den Rückschlußstift 44.

Wie oben erwähnt, sind Scheiben aus kornorientiertem keramischem Barimferrit im Handel erhältlich. Das für die Scheibe 20 erforderliche Bariumferrit ist durch Ausrichtung der feinen, das Material bildenden Kristalle normal zur Scheibenoberfläche derart anisotrop, daß ein ausreichend starker Magnetfluß senkrecht zur Scheibenoberfläche die Kristalle permanent magnetisiert, während der gleiche Fluß in einer anderen Richtung nicht ohne weiteres magnetisiert.

Um die Magnetisierung von Segmenten nur an der Scheibenoberfläche zu erreichen, ist die räumliche Gestaltung der Spitze der Magnetisiersonde 42 und des Rückschlußstiftes 44 von größter Wichtigkeit. In F i g. 5 sind die Spitze 41 der Sonde 42 und die Stirnfläche des Rückschlußstiftes 45 von annähernd gleicher Gestalt gezeigt. Ein durch die Spitze 41, die Scheibe 20 in die Stirnfläche des Stiftes 45 verlaufender Magnetfluß wird ungefähr entlang der ausgerichteten Kornstruktur des Scheibenmaterials gebündelt. Sofern die Magnetstärke und die Flußdichte ausreichen, um überhaupt einen Bereich der Scheibe 20 zu magnetisieren, so wird der gebündelte Kraftfluß den betreffenden Bereich der Scheibe 20 durch und durch magnetisieren, wodurch auf der einen Scheibenoberfläche ein Nordpol, auf der anderen ein Südpol entsteht.

Um ein Element nur an der Oberfläche der Scheibe 20 zu magnetisieren, muß die Größe der Stirnfläche des Rückschlußstiftes 46, wie in F i g. 6 gezeigt, vergrößert werden. Hier sammelt die Spitze 41 der Mao gnetisiersonde 42 die Kraftlinien an der Oberfläche der Scheibe 20. Dies resultiert in einem stärkeren Magnetfeld auf dieser Seite, und vorausgesetzt, daß die magnetische Feldstärke ausreicht, so wird an dieser Oberfläche ein permanent magnetisiertes Element gebildet. Da die Stirnfläche des Rückschlußstiftes 46 einen größeren Querschnitt hat als die Sonde 42, laufen die Kraftlinien, die an der Oberfläche durch die Spitze 41 gesammelt wurden, in Richtung auf die Stirnfläche des Rückschlußstiftes 46 fächerförmig auseinander und werden von der Achse der ausgerichteten Kristalle des Scheibenmaterials weggebeugt. Dadurch ergibt sich eine immer geringere Feldstärke, je mehr sich die Kraftlinien dem Stift 46 nähern, und infolgedessen wird die Scheibe 20 nicht in ihrer ganzen Tiefe durchmagnetisiert.

F i g. 7 zeigt eine noch größere Stirnfläche des Rückschlußstiftes 47, die in einem noch stärker fächerförmigen Auseinanderlaufen der Feldlinien von der Sondenspitze 41 durch die Scheibe 20 in die Fläche des Stiftes 47 resultiert. Da der Kraftfluß nur an der Oberfläche der Scheibe 20 in der Nachbarschaft der Probenspitze 41 konzentriert ist, wird nur ein dünnes Element 48 vollständig magnetisiert. Der bei dem Magnetisierungsvorgang für das Element 48 erzeugte Magnetfluß hat an der anderen Oberfläche der Scheibe 20 eine derart geringe Feldstärke und ist mit der Kornorientierung in den Elementen 50 und 52 so wenig ausgerichtet, daß diese vorher magnetisierten Elemente im wesentlichen ungestört bleiben. Man sieht daraus, daß es möglich ist, magnetische Elemente nur an der Oberfläche der Kodierscheibe 20 auszubilden. Man nehme beispielsweise an, daß die Magnetisersonde 42 eine quadratische Spitze 41 von 0,2 cm², die Stirnfläche des Rückschlußstiftes 47 einen Querschnitt von 2,5 cm² und die Kodierscheibe 20 eine Stärke von 0,25 cm haben. Wenn die Erregungsspulen 40 der F i g. 4 eine Feldstärke in der Größenordnung von 1050 Linien pro Quadratzentimeter erzeugen, so werden auf beiden Seiten der Scheibe 20 Elemente bis zu einer Tiefe von ungefähr 0,5 mm permanent magnetisiert.

F i g. 8 zeigt einen Querschnitt der Scheibe 20 mit den magnetischen Elementen und den zugehörigen ungefähren Feldlinienbildern. Um die Anwesenheit eines Magnetfeldes an der Oberfläche der Scheibe 20 festzustellen, wird ein sättigbarer magnetischer Ringkern 54, der mit einer Lesewicklung 56 und einer Ausgangssignalwicklung 58 versehen ist, gegenüber der drehenden Scheibe 20 derart angeordnet, daß das den verschiedenen magnetischen Segmenten der einzelnen Spuren auf der Scheibe zugehörige Magnetfeld mit dem Kern 54 gekoppelt wird. Wenn dieser einem magnetischen Segment gegenübersteht, so sättigt der das Element umgebende Fluß diesen Kern. Wird nun die Windung 56 mit einem Wechselstrom-Lesesignal beaufschlagt, so verhindert der gesättigte Kern, daß das Lesesignal an der Ausgangswicklung 58 erscheint. Befindet sich der Kern 54 andererseits nicht in einem

Claims

7 8

Magnetfeld, so wird ein an die Wicklung 56 ange- entgegengesetzten Polarität der magnetischen Seglegtes Lesesignal durch den ungesättigten Kern 54 auf mente 62 und 64 besteht eine kräftige magnetische die Ausgangswicklung 58 induziert. »Kurzschluß«-Kopplung der benachbarten Elemente,

Wie man sieht, ist es zu einer hohen Auflösung des wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Deshalb konzentriert Lesesignals erforderlich, daß die Feldlinien von einem 5 sich das Magnetfeld auf die nächste Umgebung der magnetischen Segment rechtwinklig zur Scheiben- Scheibenoberfläche, und da der Magnetkern 66 rechtoberfläche austreten und auf einen möglichst engen winklig zu und oberhalb der Feldlinien angeordnet Bereich um das betreffende magnetische Segment be- ist, wird er von nur wenigen Feldlinien durchsetzt grenzt sind, ohne auf Segmente in benachbarten und nicht gesättigt. Andererseits zeigt Fig. 11, daß Spuren auf der Scheibe zu streuen. Eine derartige ία zusätzlich zu der starken magnetischen Kopplung Ausrichtung der Feldlinien kann mittels einer in zwischen den Segmenten 62 und 64 ein starkes Ma-F i g. 8 gezeigten zusätzlichen magnetisierten Trenn- gnetfeld besteht, das jedes einzelne Magnetsegment spur 53 erreicht werden, die aus einer unkodierten umgibt und auf dem koppelnden Feld rechtwinklig dünnen und schmalen konzentrischen Spur besteht steht. Dieses umgebende Feld verläuft in der gleichen und einen kontinuierlichen Magnetstreifen zwischen 15 Ebene wie der Kern 66 und durchdringt ihn und verden Kodesegmenten der benachbarten Spuren 26 und ursacht seine Sättigung nur dann, wenn diese in der 30 bildet. Sie ist mit der gleichen Polarität wie diese Nähe eines magnetischen Segmentes 62 oder 64 ist. beiden Spuren 26 und 30 magnetisiert und dient dazu, Wenn daher an die Lesewicklung 68 ein Wechselein kleines örtliches Magnetfeld aufzubauen, das die Stromsignal angelegt wird, so wird es durch den gevon den benachbarten Kodespuren 26 und 30 aus- 20 sättigten Kern nicht auf die Ausgangswicklung 70 gehenden Feldlinien in der Nähe der betreffenden ma- induziert.

gnetischen Segmente hält. Das Ergebnis davon ist die Für den Fall, daß Scheiben von sehr kleinem

Ausrichtung der Feldlinien in den Kodespuren 26 und Duchmesser erforderlich sind, kann es vorteilhaft 30 und die Verbesserung der Lesesignalauflösung. sein, die der untersten Binärstelle entsprechende Spur Obwohl hier nur eine zusätzliche Trennspur 53 zwi- 25 auf einer getrennten Scheibe oder auf der einen Seite sehen den Kodespuren 26 und 30 beschrieben wurde, einer Scheibe anzuordnen, die eine Vielzahl von konkönnen ähnliche Trennspuren zwischen allen Kode- zentrischen, den höheren Stellen entsprechenden spuren auf beiden Oberflächen der Kodierscheibe 20 Spuren auf der anderen Seite trägt. Die Frage, ob einangeordnet werden. zelne Spuren auf besonderen Scheiben anzuordnen Wegen der vorteilhaften Verwendung magnetischer 30 sind, und die Größe von Abständen zwischen kon-Trennspuren und weil die starken Magnetfelder der zentrischen Spuren auf der Oberfläche einer Scheibe Kodespuren auch auf der entgegengesetzten Seite einer hängen vom Durchmesser der speziellen Scheibe und verhältnismäßig dünnen Scheibe wahrgenommen von dem räumlichen Abstand ab, der physikalisch erwerden können, haben sich bessere Ergebnisse her- forderlich ist, um die einzelnen magnetischen Leseausgestellt, wenn die magnetischen konzentrischen 35 kerne nahe den Scheibenoberflächen anzuordnen. Kodespuren auf der einen Fläche der Scheibe 20 ge- F i g. 12 zeigt einen typischen Spannungsverlauf an genüber denen auf der anderen Seite versetzt sind. den Klemmen der Ausgangswicklung 70, wenn die Wenn also, wie in Fig. 8 gezeigt, die Kodespur 28 Kodierscheibe 20 unter dem Magnetkern 66 bewegt mit einem mittleren Radius zwischen den Kodespuren wird. Befindet sich der Kern 66 in der Nähe der Mitte 26 und 30 angeordnet wird, so neigen die Feldlinien 40 eines Magnetsegmentes, so ist das an der Wicklung der einzelnen mit gleicher Polarität magnetisierten 70 erscheinende Ausgangssignal Null, da das Lese-Segmente dazu, benachbarten Feldlinien auszu- signal durch den gesättigten Kern nicht auf die Ausweichen und zu verhindern, daß der mit einem ma- gangswicklung induziert werden kann. Befindet sich gnetischen Segment auf der einen Oberfläche der dagegen der Kern 66 in der Mitte zwischen zwei ma-Scheibe gekoppelte Magnetfluß die andere Scheiben- 45 gnetischen Segmenten, so hat das Ausgangssignal ein oberfläche erreicht. Folge davon ist eine starke Ver- Maximum und zeigt an, daß von der Lesewicklung 68 minderung der unerwünschten magnetischen Kopp- durch den ungesättigten Kern eine maximale Spanlung und eine verbesserte Auflösung des Lesesignals. nung auf die Ausgangswicklung 70 induziert wird. Ein magnetischer Lesekern muß aus verhältnis- Dieses Ausgangssignal kann dann in einer (nicht gemäßig dünnem Material bestehen. Man kann aus 50 zeigten) Schaltung weiterverarbeitet werden, um eine F i g. 3 entnehmen, daß das Material des Kernes be- digitale Anzeige der Stellung der Kodierscheibe 20 zu trächtlich dünner sein muß als die radiale Länge eines ergeben. Beispielsweise können eine Spannungsmagnetischen Segmentes in der Spur 26, so daß der schwelle 72 und nachfolgende Flip-Flop-Schaltungen Kern die nichtmagnetisierten Strecken dieser Spur ge- angewandt werden, so daß der in Fig. 12 gezeigte nau unterscheiden kann. Sind magnetische und nicht- 55 Verljuif- der Ausgangsspannung in Rechtecksignale magnetische Segmente zu unterscheiden, die dünner „_nach F i g. 13 aufgelöst wird, bei denen die Länge der sind als das Material des Magnetkernes, so kann die^"'" »Ein«-Segmente gleich der Länge der »Aus«-Segin Fig. 9 gezeigte kodierte Magnetspur verwendet mente gemacht werden kann, werden. Danach ist die magnetische Scheibe 20 mit
einer Spur 60 versehen, die eine Vielzahl magne- 60

tischer Segmente 62 und 64 enthält, weiche mit sehr Patentansprüche:

geringem Abstand voneinander angeordnet und insbesondere für die der untersten Binärstelle ent- 1. Magnetische Kodierscheibe mit mehreren sprechenden Spur geeignet sind. Mit Hilfe des oben konzentrischen, aus einzelnen magnetischen Segbeschriebenen Verfahrns werden die Segmente 62 mit 65 menten bestehenden, einen bestimmten Binärkode entgegengesetzter Polarität wie die Segmente 64 darstellenden Spuren, dadurch gekennmagnetisiert und voneinander durch ein schmales, zeichnet, daß die Spuren (26, 28, 30, 32) auf nicht magnetisiertes Segment getrennt. Wegen dieser beiden Seiten der Scheibe (20) angeordnet und

die einzelnen Segmente von der jeweiligen Oberfläche aus nur bis zu einem Teil der Scheibentiefe magnetisiert sind (F i g. 1).

2. Kodierscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus keramischem, anisotropem, kornorientiertem Bariumferrit besteht.

3. Kodierscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spuren (26, 30) auf der einen Seite der Scheibe (20) gegenüber denen (28, 32) auf der anderen Seite versetzt sind (il)

io

4. Kodierscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den aus einzelnen magnetisierten Segmenten bestehenden Kodespuren (26, 28, 30, 32) durchgehende, konzentrische, magnetisierte Trennspuren (53) angeordnet sind (F i g. 1 und 9).

5. Kodierscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennspuren (53) auf der einen Scheibenseite jeweils die gleichen Radien haben wie die Kodespuren (26, 30 bzw. 28, 32) auf der anderen Seite, und umgekehrt (F i g. 1 und 8).

6. Kodierscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den ungeraden Binärstellen entsprechenden Kodespuren (26, 30) auf der einen, die den geraden Stellen entsprechenden (28, 32) auf der anderen Seite der Scheibe angeordnet sind (Fig. 2 und 3).

7. Kodierscheibe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung der einzelnen durch nichtmagnetisierte Segmente voneinander getrennten magnetischen Segmente aller Kodespuren (26, 28, 30, 32) die gleiche Polarität bezüglich der jeweiligen Oberfläche aufweist wie die Magnetisierung der Trennspuren (53; Fig. 1 und 9).

8. Kodierscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (62, 64) der der untersten Binärstelle entsprechenden Kodespur (60) abwechselnd mit entgegengesetzter Polarität magnetisiert und durch nichtmagnetisierte Bereiche voneinander getrennt sind (Fig. 9).

9. Kodierscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der untersten Binärstelle entsprechende Kodespur auf der einen, die übrigen Spuren auf der anderen Scheibenseite angeordnet sind.

10. Verfahren zur Herstellung der Kodierscheibe nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetisiersonde (42) mit einer Spitze (41), deren Querschnitt der Breite der zu erzeugenden Segmente entspricht, an die mit Kodespuren zu versehende Oberfläche der Scheibe (20), ein Rückschlußstift (44) mit einer Stirnfläche (46 bzw. 47) von wesentlich größerem Querschnitt als die Sondenspitze (41) an die andere Scheibenfläche der Sonde gegenüber herangeführt werden und ein magnetischer Kraftfluß durch die Sonde (42), die Scheibe (20) und den Rückschlußstift (44) geleitet wird (Fig. 4 bis 7).

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Drehung der Scheibe (20) während der Einwirkung des Magnetflusses um einen der Länge des zu magnetisierenden Segmentes entsprechenden Winkel (F i g. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 «74/368 4.68 © Bundesdruckerei Berlin