DE19701319A1 - Positionsmeßeinrichtung - Google Patents

Positionsmeßeinrichtung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionsmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine gattungsgemäße Positionsmeßeinrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 289 033 B1 bekannt. Es handelt sich hierbei um ein Meßsystem, bei dem ein oder mehrere Teilungsspuren mit alternierend angeordneten, elek­ trisch leitfähigen und nicht-leitfähigen Bereichen induktiv abgetastet werden. Das hierzu eingesetzte Abtastelement bzw. die Abtasteinheit umfaßt zu die­ sem Zweck ein oder mehrere Erregerspulen, die im Bereich der abgetaste­ ten Teilungsspur ein homogenes elektromagnetisches Feld erzeugen. Ab­ tastseitig sind ferner Sensorwicklungen als Detektorelemente vorgesehen, die ebenfalls im homogenen Feld der Erregerspulen angeordnet sind und zur Erfassung der in den leitfähigen Teilbereichen induzierten elektroma­ gnetischen Felder dienen. Auf diese Art und Weise wird ein verschiebungs­ abhängig moduliertes, hochfrequentes Signal erzeugt, das wiederum zur Erfassung der Relativbewegung zwischen der Teilungsspur einerseits und der Abtasteinheit andererseits dient. Hierzu ist eine Signalweiterverarbeitung erforderlich, u. a. eine Demodulation dieses Signales. Bezüglich des Funkti­ onsprinzips einer derart aufgebauten Positionsmeßeinrichtung sei zudem auf die EP 0 182 085 B1 verwiesen.
Als vorteilhaft erweist sich bei einem solchermaßen aufgebauten Meßsy­ stem, daß es deutlich weniger empfindlich gegenüber bestimmten Umge­ bungseinflüssen ist als beispielsweise optische Meßsysteme. Eine derartige Positionsmeßeinrichtung eignet sich demzufolge etwa zur Erfassung der Drehbewegung einer Antriebswelle.
Als problematisch erweist sich jedoch, daß sie relativ empfindlich gegenüber externen Störeinflüssen ist, die beispielsweise auf die verwendeten Signal­ leitungen einwirken. So können bei großen Kabellängen zwischen der Posi­ tionsmeßeinrichtung und einer nachgeordneten Versorgungs- und/oder Auswerteeinheit die Positionsmeßwerte verfälscht werden.
Aus der EP 0 490 685 B1 ist des weiteren ein rotatorisches Meßsystem be­ kannt, das nach dem Resolver-Prinzip arbeitet und hierzu entsprechende Erreger- und Detektorwicklungen aufweist. Eine Einrichtung zur Verarbei­ tung der detektierten Signale ist dabei am statorseitigen Teil des Meßsy­ stems angeordnet. Die Signalverarbeitung innerhalb dieses Meßsystems erfordert jedoch andere Komponenten als bei der erfindungsgemäßen Posi­ tionsmeßeinrichtung, da die Signalerzeugung auf einem anderen Prinzip beruht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Positi­ onsmeßeinrichtung dahingehend weiterzubilden, daß sie möglichst unemp­ findlich gegenüber externen Störeinflüssen ist, die insbesondere auf die ein­ gesetzten Verbindungsleitungen zwischen der Positionsmeßeinrichtung und einer nachgeordneten Versorgungs- und/oder Auswerteeinheit einwirken. Darüber hinaus ist auch ein möglichst kompakter Aufbau der gesamten Po­ sitionsmeßeinrichtung gefordert, um auch bei ggf. beengten Einbauverhält­ nissen den entsprechenden Meßeinsatz zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Positionsmeßeinrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.
Vorteilhafte Möglichkeiten zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Posi­ tionsmeßeinrichtung ergeben sich aus den in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist nunmehr gewährleistet, daß sowohl die Oszillatorsignale, welche die Erreger-Elemente beaufschla­ gen als auch die hochfrequent modulierten, über die Sensorwicklungen er­ faßten Signale nicht mehr aufgrund von einwirkenden Störeinflüssen ver­ fälscht werden. Dies wird zum einen dadurch erreicht, daß die Erzeugung der Oszillatorsignale unmittelbar auf Seiten der Positionsmeßeinrichtung erfolgt, d. h. die Oszillatorsignale müssen nicht über Zuleitungen zur Positi­ onsmeßeinrichtung übertragen werden. Zum anderen wird mindestens ein Demodulations-Element unmittelbar in der Positionsmeßeinrichtung ange­ ordnet, so daß ebenfalls keine Übertragung des von den Sensorwicklungen erfaßten, hochfrequent modulierten Signales über Kabel erforderlich ist. Sowohl das Erregersignal als auch das hochfrequent modulierte Signal der Sensorwicklungen werden demzufolge nicht mehr über Kabelverbindungen der Positionsmeßeinrichtung zugeführt bzw. entnommen sondern unmittel­ bar in dieser erzeugt bzw. verarbeitet.
Insbesondere vorteilhaft erweist sich ferner, wenn mindestens ein Oszillator- Element sowie mindestens ein Demodulations-Element unmittelbar benach­ bart in einem Gehäuse der Positionsmeßeinrichtung angeordnet werden. Bezüglich der Anordnung dieser Elemente innerhalb der erfindungsgemä­ ßen Positionsmeßeinrichtung existieren dabei eine Reihe von Möglichkeiten. Beispielsweise können diese in integrierter Form unmittelbar benachbart auf einem Trägerelement der Abtasteinheit angeordnet werden, als diskrete Bauelemente im Gehäuse der Positionsmeßeinrichtung angeordnet werden usw.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Positionsmeßeinrichtung sowohl als rotatorisches wie auch als lineares Meßsystem ausgelegt wer­ den. Zudem ergeben sich vielfältige Varianten, wie innerhalb der erfin­ dungsgemäßen Positionsmeßeinrichtung nicht nur eine einzige Inkremen­ talspur auf diese Art und Weise abgetastet werden kann, sondern in einem entsprechend modifizierten Meßsystem mehrere benachbarte Teilungsspu­ ren auf diese Art und Weise abgetastet werden können etc.
Darüber hinaus ergeben sich Möglichkeiten, zusätzliche Bauelemente zur Signalweiterverarbeitung unmittelbar in der erfindungsgemäßen Positions­ meßeinrichtung anzuordnen, wie beispielsweise Interpolations-Elemente etc.
Vorteilhaft erweist sich des weiteren, wenn derartige Bauelemente als Ab­ gleichelemente ausgebildet sind, die zur Eliminierung verschiedener abtast­ bedingter Fehler ebenfalls unmittelbar in der Positionsmeßeinrichtung ange­ ordnet werden können.
Als weiterer Vorteil ist aufzuführen, daß aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen in der der Positionsmeßeinrichtung nachgeordneten Auswerte­ einheit die gleichen Auswerteschaltungen genutzt bzw. verwendet werden können, wie sie auch für optische Positionsmeßeinrichtungen eingesetzt werden.
Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Positions­ meßeinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Figuren.
Dabei zeigt
Fig. 1 ein schematisiertes Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Po­ sitionsmeßeinrichtung;
Fig. 2 einen Teil des Verarbeitungskanals einer weite­ ren, zweiten Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Positionsmeßeinrichtung in einer schematisierten Blockschaltbild-Darstellung.
Anhand des schematisierten Blockschaltbildes in Fig. 1 sei nachfolgend eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positionsmeßeinrich­ tung 1 beschrieben.
In einem angedeuteten Gehäuse 17 der Positionsmeßeinrichtung 1 ist dabei eine stationäre Abtasteinheit 4 angeordnet, mit der ein relativ dazu bewegli­ cher Teilungsträger 2 zur Erzeugung positionsabhängiger, periodischer Ausgangssignale abgetastet wird. Der Teilungsträger 2 weist in der darge­ stellten Ausführungsform zwei Teilungsspuren 2.1, 2.2 auf, die aus alternie­ rend angeordneten, elektrisch-leitfähigen Bereichen 18 sowie nicht-leitfähi­ gen Bereichen 19 bestehen. Die aus der Abtastung der beiden Teilungsspu­ ren 2.1, 2.2 resultierenden Signale werden in dieser Ausführungsform in zwei separaten Verarbeitungskanälen weiterverarbeitet und einer Auswerte­ einheit 16 zugeführt, die z. B. als Steuerung einer Werkzeugmaschine aus­ gebildet ist. Eine der beiden Teilungsspuren 2.1 dient dabei zur Erzeugung eines Inkrementalsignales, die andere Teilungsspur 2.2 liefert ein Absolutsi­ gnal bezüglich der Position der beiden beweglichen Elemente.
Die erfindungsgemäße Positionsmeßeinrichtung kann alternativ zur darge­ stellten Ausführungsform auch lediglich mit einem einzigen Verarbeitungs­ kanal ausgestattet sein, d. h. es könnte grundsätzlich lediglich die Abtastung einer einzigen Inkrementalspur vorgesehen sein; analog können natürlich auch mehr als zwei Verarbeitungskanäle vorgesehen werden.
Selbstverständlich ist die dargestellte Form der abgetasteten Tei­ lungsstrukturen inclusive Abtasteinheit lediglich beispielhaft zu verstehen, d. h. es sind sowohl rotatorische Ausführungsformen der erfindungsgemä­ ßen Positionsmeßeinrichtung 1 realisierbar wie auch lineare Meßanordnun­ gen; über die gewählte Form der Darstellung soll lediglich angedeutet wer­ den, daß eine Relativbewegung zwischen der Abtasteinheit 4 und dem Tei­ lungsträger 2 mit ein oder mehreren Teilungsspuren 2.1, 2.2 vorgesehen ist. Hinsichtlich rotatorischer Ausführungsformen sei in diesem Zusammenhang etwa auf die deutsche Patentanmeldung Nr. 196 49 504.0 der Anmelderin verwiesen. In dieser Patentanmeldung ist des weiteren auch die konkrete Ausgestaltung eines Ausführungsbeispieles der Abtasteinheit 4 beschrie­ ben.
Bei der Ausführungsform der Positionsmeßeinrichtung 1 gemäß Fig. 1 umfaßt die Abtasteinheit 4 ein Erreger-Element 7, das beispielsweise in Form einer geeignet angeordneten Leiterbahn ausgebildet ist und von ei­ nem Oszillator-Element 9 mit einem Oszillatorsignal gespeist wird. Das Os­ zillatorelement kann etwa als geeignet dimensionierter RC-Oszillator ausge­ bildet sein und liefert ein beispielsweise rechteckförmiges, hochfrequente Oszillatorsignal, das dem Erreger-Element 7 dabei über eine Treiberstufe 8 zugeführt wird. Geeignete Frequenzen des Oszillatorsignales liegen im Be­ reich 300-800 kHz.
In der erfindungsgemäßen Positionsmeßeinrichtung 1 ist nunmehr vorgese­ hen, das Oszillator-Element 9 direkt in der Positionsmeßeinrichtung 1 anzu­ ordnen, anstelle ein Oszillatorsignal beispielsweise über die Auswerteeinheit 16 von außen zuzuführen, wie dies bei gattungsgemäßen Positionsmeßein­ richtungen bislang der Fall war. Auf diese Art und Weise können Störein­ flüsse auf das Oszillatorsignal, das über Kabel der Positionsmeßeinrichtung zugeführt werden müßte, vermieden werden. Die erforderlichen Verbindun­ gen zwischen dem Oszillator-Element 9 und den Erreger-Elementen 7 kön­ nen relativ kurz ausgebildet werden, sind im Gehäuse der Positionsmeßein­ richtung angeordnet und demzufolge deutlich weniger anfällig für eventuelle externe Störeinflüsse.
Vorzugsweise ist das Oszillator-Element 9 sowie die entsprechende Trei­ berstufe 8 unmittelbar im Gehäuse 17 der Positionsmeßeinrichtung 1 ange­ ordnet. Hierbei existieren verschiedene Möglichkeiten, wie ein derartiges Oszillator-Element 9 im Gehäuse 17 angeordnet werden kann. Beispiels­ weise ist neben der Anordnung eines als diskretes Bauteil ausgebildeten Oszillator-Elementes 9 auch die Integration des Oszillator-Elementes 9 auf einem Trägerelement 3 der Abtasteinheit 4 möglich, was in Fig. 1 schema­ tisch angedeutet ist. Die Abtasteinheit 4 kann in einer derartigen Ausfüh­ rungsform demzufolge in Form einer Leiterplatte ausgebildet werden, die neben den zur Signalerzeugung unmittelbar erforderlichen Elementen u. a. auch das Oszillator-Element 9 und ggf. weitere Bauelemente 14 enthält.
Des weiteren sind auf Seiten der Abtasteinheit 4 eine Reihe von Sensor­ wicklungen 5.1, 6.1, 5.2, 6.2 angeordnet, die zur Detektion der in den leitfä­ higen Teilungsbereichen 18 erzeugten elektromagnetischen Felder dienen. Hierbei ist vorgesehen durch eine entsprechende Relativanordnung der ver­ schiedenen Sensorwicklungen 5.1, 6.1, 5.2, 6.2 pro abgetasteter Teilungs­ spur 2.1, 2.2 ausgangsseitig jeweils zwei hochfrequent modulierte Signale zu erzeugen, die um 90° phasenversetzt zueinander sind. Die Einhüllende dieser Signale stellt dabei das Abtastsignal dar, welches zur Positionsbe­ stimmung herangezogen wird. Bezüglich der Ausgestaltungsmöglichkeiten der Sensorwicklungen 5.1, 6.1, 5.2, 6.2 sei ebenfalls auf die bereits er­ wähnte deutsche Patentanmeldung Nr. 196 49 504.0 verwiesen.
Die bei einer Relativbewegung von Teilungsträger 2 und Abtasteinheit 4 er­ zeugten, hochfrequent modulierten Signale werden in den beiden Verarbei­ tungskanälen jeweils über zwischengeschaltete Verstärker-Elemente 10.1, 10.2 den Demodulations-Elementen 11.1, 11.2 zugeführt, über die eine De­ modulation dieser Signale erfolgt. An Referenzeingängen 12.1, 12.2 der Demodulations-Elemente 11.1, 11.2 liegt zudem das Oszillatorsignal als Referenzsignal an. Hinsichtlich der resultierenden Signalformen, die über die Sensorwicklungen erzeugt werden und nach der Demodulation vorlie­ gen, sei an dieser Stelle auf die bereits erwähnte EP 0 182 085 B1 verwie­ sen.
Erfindungsgemäß ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, die Demodu­ lations-Elemente 11.1, 11.2 ebenfalls auf Seiten der Positionsmeßeinrich­ tung 1 bzw. in der Positionsmeßeinrichtung 1 vorzusehen, anstelle diese Signale über Kabel zur Auswerteeinheit 16 zu übertragen und diese erst dort zu demodulieren. So ist es möglich, die Demodulations-Elemente 11.1, 11.2 beispielsweise ebenfalls im Gehäuse 1 der Positionsmeßeinrichtung 1 an­ zuordnen. Daneben existieren hinsichtlich der Anordnungsmöglichkeiten für die Demodulations-Elemente 11.1, 11.2 die gleichen Möglichkeiten wie im Fall des Oszillator-Elementes 9. So können die Demodulations-Elemente 11.1, 11.2 als diskrete Bauelemente im Gehäuse 17 angeordnet werden, auf dem Trägerelement 3 der Abtasteinheit 4 integriert ausgeführt werden usw. Vorzugsweise sind die Demodulations-Elemente 11.1, 11.2 unmittelbar be­ nachbart in der erfindungsgemäßen Positionsmeßeinrichtung 1 angeordnet, beispielsweise benachbart auf dem Trägerelement 3 der Abtasteinheit 4 oder aber als benachbart angeordnete Bauelemente im Gehäuse 17 usw.
Den Demodulations-Elementen 11.1, 11.2 sind in den beiden Verarbei­ tungskanälen jeweils weitere Verstärker-Elemente 13.1, 13.2 nachgeordnet, die die demodulierten Signale nochmals verstärken, bevor diese über die Verbindungsleitungen 15.1, 15.2 zur Auswerteeinheit 16 übertragen werden. Auch die Verstärker-Elemente 13.1, 13.1 sind in der erfindungsgemäßen Positionsmeßeinrichtung 1 angeordnet, beispielsweise ebenfalls in inte­ grierter Form auf dem Trägerelement 3 der Abtasteinheit 4.
In Fig. 1 ist des weiteren schematisch angedeutet, daß auf Seiten der Posi­ tionsmeßeinrichtung 1 des weiteren Bauelemente 14 zur Signal-Weiterverar­ beitung angeordnet werden können, mit denen die demodulierten und ver­ stärkten Signale verarbeitbar sind. Hierbei kann es sich etwa um Interpolati­ ons-Elemente handeln, die eine weitere, elektronische Unterteilung der Si­ gnalperiode zur Erhöhung der Meßauflösung ermöglichen. Ferner ist es möglich Bauelemente 14 auf Seiten der Positionsmeßeinrichtung anzuord­ nen, die die üblicherweise sinusförmigen Ausgangssignale bereits in digitali­ sierte Ausgangssignale umwandeln, die dann an die Auswerteeinheit über­ tragen werden. Des weiteren können prinzipiell Abgleich-Elemente als Bau­ elemente 14 eingesetzt werden, die zur Korrektur abtastbedingter Fehler dienen etc. Auch diese Bauelemente 14 können z. B. in integrierter Form auf dem Trägerelement 3 der Abtasteinheit 4 angeordnet werden.
Ein Teil einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positions­ meßeinrichtung, in der in einem Verarbeitungskanal derartige Abgleichele­ mente angeordnet sind, ist in Fig. 2 schematisiert dargestellt.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform liegen im Verarbeitungs­ kanal insgesamt vier Teilsignale +0°, -0°, +90°, -90° eingangsseitig an, die über geeignet ausgebildete Sensorwicklungen bei der Abtastung der Tei­ lungsstruktur erzeugt werden. Es liegen demzufolge zwei Gegentakt-Teilsi­ gnalpaare vor, die einen Phasenversatz von 90° zueinander aufweisen. Die beiden Gegentakt-Teilsignale eines Paares haben einen Phasenversatz von 180°. Bezüglich der Ausgestaltung der Abtasteinheit bzw. der Sensorwick­ lungen sei auf die deutsche Patentanmeldung Nr. 196 49 504.0 verwiesen. Über ein Verstärker-Element 20.1 gelangen die Teilsignale +0°, -0°, +90°, -90° auf das Demodulations-Element 21.1, an dessen Referenzeingängen 22.1, 22.2 wiederum jeweils das Oszillatorsignal des Oszillator-Elementes 29 als Referenzsignal anliegt. Selbstverständlich ist die Darstellung in Fig. 2 lediglich beispielhaft zu verstehen, d. h. es können etwa für jedes der Teil­ signale +0°, -0°, +90°, -90° auch separate Demodulations-Elemente vorge­ sehen werden. Dem Demodulations-Element 21.1 ist erneut ein weiteres Verstärker-Element 23.1 nachgeordnet, das die demodulierten Signale ge­ eignet verstärkt, bevor diese an die nachgeordnete, nicht dargestellte, Aus­ werteeinheit übertragen werden.
In diesem Verarbeitungskanal der erfindungsgemäßen Positionsmeßein­ richtung sind des weiteren wie bereits angedeutet Abgleich-Elemente O1, O2, P und A angeordnet, die zur Korrektur verschiedener abtastbedingter Signalfehler dienen. Derartige Signalfehler können sich beispielsweise auf­ grund von nicht-idealen Teilungsstrukturen, Sensorwicklungen etc. ergeben. So ist es möglich, über die beiden Abgleich-Elemente O1, O2 den Gleich­ spannungsanteil bzw. Offset in den Teilsignalen zu verändern, falls dies er­ forderlich ist. Über das Abgleich-Element P können die oben erwähnten, idealen Phasenbeziehungen zwischen den Teilsignalen bzw. den Teilsignal­ paaren definiert eingestellt werden. Das Abgleich-Element A wiederum er­ möglicht die definierte Veränderung der Signalamplituden in den Teilsigna­ len, so daß gewährleistet ist, daß die um 90° phasenversetzten Ausgangs­ signale möglichst die gleiche Amplitude aufweisen. In einer möglichen Aus­ führungsform sind die verschiedenen Abgleichelemente O1, O2, P und A als verstellbare Potentiometer ausgebildet.
Der Abgleich der verschiedenen Fehler über die angedeuteten Abgleichele­ mente kann hierbei nach der Montage der Positionsmeßeinrichtung erfol­ gen. Des weiteren ist es aber auch möglich einen entsprechenden Abgleich während der Positionsmessung automatisiert vorzunehmen etc.
Wie bereits oben angedeutet können auch diese Ableich-Elemente O1, O2, A und P ebenso wie andere Bauelemente zur Signal-Weiterverarbeitung beispielsweise in integrierter Form unmittelbar auf einem Trägerelement der Abtasteinheit auf Seiten der Positionsmeßeinrichtung angeordnet werden.
Insgesamt resultiert aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Positionsmeßeinrichtung, die eine geringe Anfälligkeit gegenüber Störein­ flüssen aufweist, welche das Erreger- bzw. Oszillatorsignal als auch die zur Auswerteeinheit übertragenen Ausgangssignale verfälschen könnten. Dies wird ermöglicht, indem sowohl das Erregersignal in der Positionsmeßein­ richtung erzeugt wird als auch die Verarbeitung der erfaßten Signale, insbe­ sondere deren Demodulation in der Positionsmeßeinrichtung erfolgt.

Claims (14)

1. Positionsmeßeinrichtung mit einem Teilungsträger mit mindestens einer Teilungsspur mit alternierend angeordneten elektrisch-leitfähigen und nicht-leitfähigen Teilungsbereichen sowie einer Abtasteinheit zur induk­ tiven Abtastung der Teilungsspur, wobei die Abtasteinheit ein oder meh­ rere Erreger-Elemente und Sensorwicklungen umfaßt, die Erreger-Ele­ mente von mindestens einem Oszillator-Element gespeist werden und die von den Sensorwicklungen erfaßten Signale über ein oder mehrere Demodulations-Elemente in positionsabhängige, periodische Aus­ gangssignale umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - mindestens ein Oszillator-Element (9; 29) in der Positionsmeßein­ richtung (1) angeordnet ist und
  • - die Erzeugung positionsabhängiger Ausgangssignale aus den über die Sensorwicklungen (5.1, 5.2, 6.1, 6.2) erfaßten Signalen in der Posi­ tionsmeßeinrichtung (1) erfolgt, wozu mindestens ein Demodulations- Element (11.1, 11.2, 21.1) in der Positionsmeßeinrichtung (1) angeord­ net ist.
2. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Oszillator-Element (9; 29) sowie mindestens ein Demodulations-Element (11.1, 11.2, 21.1) unmittelbar benachbart in der Positionsmeßeinrichtung (1) angeordnet sind.
3. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Oszillator-Element (9; 29) sowie mindestens ein Demodulations-Element (11.1, 11.2, 21.1) unmittelbar benachbart zu­ einander in einem Gehäuse (17) der Positionsmeßeinrichtung (1) ange­ ordnet sind.
4. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Oszillator-Element (9; 29) sowie mindestens ein Demodulations-Element (11.1, 11.2, 21.1) unmittelbar benachbart zu­ einander auf einem Trägerelement (3) der Abtasteinheit (4) angeordnet sind.
5. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Sensorwicklungen (5.1, 5.2, 6.1, 6.2) und die nachge­ ordneten Demodulations-Elemente (11.1, 11.2, 21.1) jeweils Verstärker- Elemente (10.1, 10.2, 20.1) geschaltet sind.
6. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über das Oszillator-Element (9; 29) ein Oszillatorsignal als Refe­ renzsignal erzeugbar ist, welches auch an einem Referenzeingang (12.1, 12.2, 22.1, 22.2) mindestens eines Demodulations-Elementes (11.1, 11.2, 21.1) anliegt.
7. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über das Oszillator-Element (9; 29) ein Oszillatorsignal mit einer Frequenz im Bereich zwischen 300 kHz und 800 kHz erzeugbar ist.
8. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker-Elemente (10.1, 10.2, 20.1) in der Positionsmeßein­ richtung (1) angeordnet sind.
9. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem mindestens einem Demodulations-Element (11.1, 11.2, 21.1) nachgeordnete Bauelemente (14) zur Signal-Weiterverarbeitung in der Positionsmeßeinrichtung (1) angeordnet sind.
10. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Interpolations-Element in der Positionsmeßein­ richtung (1) angeordnet ist.
11. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bauelement (14) in der Positionsmeßeinrichtung (1) angeordnet ist, welches die sinusförmigen, positionsabhängigen Si­ gnale in digitalisierte Signale umwandelt.
12. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsmeßeinrichtung (1) ferner Abgleich-Elemente (O1, O2, A, P) umfaßt, die zur Eliminierung abtastbedingter Fehler dienen.
13. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Abgleich-Elemente (O1, O2, A, P) zur definierten Einstellung eines Signal-Offsets, zur Einstellung der Phasenbeziehung mindestens zweier periodischer Teilsignale sowie zur Einstellung der Amplitude minde­ stens eines Teilsignales in der Positionsmeßeinrichtung (1) angeordnet sind.
14. Positionsmeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ver­ arbeitungskanäle gemäß Anspruch 1 in der Positionsmeßeinrichtung angeordnet sind, worunter mindestens ein erster Verarbeitungskanal ist, der eine inkrementale Positionsinformation liefert sowie mindestens ein zweiter Verarbeitungskanal, der eine absolute Positionsinformation lie­ fert.
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DE (1) DE19701319C2 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008104405A1 (de) * 2007-03-01 2008-09-04 Pepperl + Fuchs Gmbh Induktiver inkrementalweggeber, verfahren zum ermitteln der verschiebung eines ersten objekts relativ zu einem zweiten objekt und induktive sensoreinheit
EP1992914A2 (de) 2007-05-16 2008-11-19 Pepperl + Fuchs Gmbh Inkrementalweggeber und Verfahren zum Bestimmen einer Verschiebung eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt
EP2072960A2 (de) 2007-12-21 2009-06-24 Pepperl + Fuchs GmbH Inkrementalweggeber und Verfahren zum Bestimmen einer Verschiebung eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt
DE10020895B4 (de) * 2000-04-29 2011-07-28 Rodi, Anton, 69181 Positionsgebervorrichtung
EP2743649A1 (de) * 2012-12-13 2014-06-18 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Induktive Positionsmesseinrichtung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004043448A1 (de) * 2004-09-06 2006-03-23 Lenord, Bauer & Co. Gmbh Verfahren zur elektronischen Kalibrierung mechanischer Fertigungstoleranzen von Positionssensoren

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3326477A1 (de) * 1983-07-22 1985-01-31 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Anordnung zur bestimmung der drehzahl, der drehrichtung und/oder des drehwinkels eines gegenstandes
EP0182085B1 (de) * 1984-10-19 1992-04-22 Kollmorgen Corporation Positions-und Geschwindigkeitsgeber
DE4038515A1 (de) * 1990-12-03 1992-06-04 Vogt Electronic Ag Einrichtung zur statischen und/oder dynamischen laengen -und/oder winkelmessung
EP0490685A2 (de) * 1990-12-13 1992-06-17 Xerox Corporation Winkelkodierer
DE4335701A1 (de) * 1993-10-20 1995-04-27 Ifm Electronic Gmbh Induktive Winkelmeßeinrichtung
EP0289033B1 (de) * 1987-05-01 1995-07-19 Kollmorgen Corporation Induktiver Linearwegsensor mit Abschirmung
DE4411759C2 (de) * 1994-04-06 1997-09-25 Daimler Benz Ag Positionssensor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4001989B2 (ja) * 1996-11-29 2007-10-31 ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 位置測定装置の走査部材

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3326477A1 (de) * 1983-07-22 1985-01-31 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Anordnung zur bestimmung der drehzahl, der drehrichtung und/oder des drehwinkels eines gegenstandes
EP0182085B1 (de) * 1984-10-19 1992-04-22 Kollmorgen Corporation Positions-und Geschwindigkeitsgeber
EP0289033B1 (de) * 1987-05-01 1995-07-19 Kollmorgen Corporation Induktiver Linearwegsensor mit Abschirmung
DE4038515A1 (de) * 1990-12-03 1992-06-04 Vogt Electronic Ag Einrichtung zur statischen und/oder dynamischen laengen -und/oder winkelmessung
EP0490685A2 (de) * 1990-12-13 1992-06-17 Xerox Corporation Winkelkodierer
DE4335701A1 (de) * 1993-10-20 1995-04-27 Ifm Electronic Gmbh Induktive Winkelmeßeinrichtung
DE4411759C2 (de) * 1994-04-06 1997-09-25 Daimler Benz Ag Positionssensor

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10020895B4 (de) * 2000-04-29 2011-07-28 Rodi, Anton, 69181 Positionsgebervorrichtung
DE102007010030A1 (de) 2007-03-01 2008-09-04 Pepperl + Fuchs Gmbh Induktiver Inkrementalweggeber, Verfahren zum Ermitteln der Verschiebung eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt und induktive Sensoreinheit
US8508243B2 (en) 2007-03-01 2013-08-13 Pepperl + Fuchs Gmbh Inductive incremental displacement sensor, method for determining the displacement of a first object relative to a second object, and inductive sensor unit
WO2008104405A1 (de) * 2007-03-01 2008-09-04 Pepperl + Fuchs Gmbh Induktiver inkrementalweggeber, verfahren zum ermitteln der verschiebung eines ersten objekts relativ zu einem zweiten objekt und induktive sensoreinheit
DE102007022942A1 (de) 2007-05-16 2008-11-20 Pepperl + Fuchs Gmbh Inkrementalweggeber und Verfahren zum Bestimmen einer Verschiebung eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt
US7535216B2 (en) 2007-05-16 2009-05-19 Pepperl + Fuchs Gmbh Incremental displacement transducer and method for determining a displacement of a first object relative to a second object
EP1992914A2 (de) 2007-05-16 2008-11-19 Pepperl + Fuchs Gmbh Inkrementalweggeber und Verfahren zum Bestimmen einer Verschiebung eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt
EP2072960A2 (de) 2007-12-21 2009-06-24 Pepperl + Fuchs GmbH Inkrementalweggeber und Verfahren zum Bestimmen einer Verschiebung eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt
DE102007061967A1 (de) 2007-12-21 2009-06-25 Pepperl + Fuchs Gmbh Inkrementalweggeber und Verfahren zum Bestimmen einer Verschiebung eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt
US8242774B2 (en) 2007-12-21 2012-08-14 Pepperl + Fuchs Gmbh Incremental displacement transducer and method for determining a displacement of a first object relative to a second object
EP2743649A1 (de) * 2012-12-13 2014-06-18 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Induktive Positionsmesseinrichtung
CN103868535A (zh) * 2012-12-13 2014-06-18 约翰内斯﹒海德汉博士有限公司 电感式位置测量装置
US9383184B2 (en) 2012-12-13 2016-07-05 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Inductive position-measuring device

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DE19701319C2 (de) 2000-06-08

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