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Die Erfindung betrifft eine Maßkörpervorrichtung für ein Positions-/Wegmesssystem, umfassend ein Fixierungsband zur Fixierung an einer Anwendung, wobei das Fixierungsband ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, einen bandförmigen Maßkörper mit mindestens einer Kodierungslage aus Kodierungsmaterial, welcher dem Fixierungsband zugeordnet ist, und mindestens eine Verbindungseinrichtung, welche das erste Ende und das zweite Ende des Fixierungsbands relativ zueinander fixiert.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Positions-/Wegmesssystem.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anwendung, an welcher ein Positions-/Wegmesssystem fixiert ist.
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Magnetisch kodierte Maßkörper und Positions-/Wegmesssysteme, welche solche magnetisch kodierte Maßkörper aufweisen, sind beispielsweise in dem
Kapitel "Wegsensoren mit magnetisch kodiertem Maßkörper" in der Veröffentlichung "Lineare Weg- und Abstandssensoren" von Thomas Burkhardt, Albert Feinäugle, Sorin Fericean und Alexander Forkl, Verlag moderne Industrie, München 2004, beschrieben. Entsprechende Messsysteme weisen einen Sensorkopf auf, der Magnetfeldsensoren und vorzugsweise die komplette Elektronik aufnimmt, und einen magnetisch kodierten Maßkörper. Der Maßkörper umfasst sich abwechselnde magnetische Nordpole und Südpole. Die magnetischen Feldlinien des magnetisch kodierten Maßkörpers bilden ein dreidimensionales Vektorfeld. Der Sensorkopf bewegt sich oberhalb des Maßkörpers. Im Sensorkopf befinden sich beispielsweise bei Magnetfeldsensoren, die entweder die Komponente des Magnetfeldvektors in der Richtung ihrer Empfindlichkeit oder den Winkel des magnetischen Vektorfelds zur Bewegungsrichtung messen. Das Zählen von magnetischen Perioden erlaubt eine Aussage über den zurückgelegten Weg.
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In der nicht
vorveröffentlichten Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2009 003 253.1 vom 27. Februar 2009 und in der nicht vorveröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 12/470,796 vom 22. Mai 2009 ist ein kodierter Maßkörper für ein Positions-/Wegmesssystem beschrieben, welcher ein Trägerband, mindestens eine Kodierungslage aus Kodierungsmaterial, welche auf dem Trägerband angeordnet ist, und ein Abdeckband, welches das Kodierungsmaterial zu einem Außenraum hin abdeckt, wobei das Abdeckband durch das Trägerband gebildet ist, umfasst. Es ist eine Verbindungseinrichtung vorgesehen, welche einen ersten Bereich des Maßkörpers und einen zweiten Bereich des Maßkörpers miteinander verbindet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maßkörpervorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher einen großen nutzbaren Messbereich aufweist, wenn die Maßkörpervorrichtung am Umfang einer Anwendung montiert ist. Insbesondere soll der Messbereich bei 360° oder mehr liegen.
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Diese Aufgabe wird bei der Maßkörpervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Fixierungsband mindestens im Bereich des ersten Endes und des zweiten Endes Ausnehmungen aufweist, dass die mindestens eine Verbindungseinrichtung ein erstes Hakenelement zum Einhaken in eine oder mehrere Ausnehmungen am ersten Ende des Fixierungsbands und ein zweites Hakenelement zum Einhaken am zweiten Ende des Fixierungsbands aufweist, und dass die mindestens eine Verbindungseinrichtung ein oder mehrere Verbindungselemente umfasst, welches mit dem ersten Hakenelement und dem zweiten Hakenelement verbunden ist und diese relativ zueinander fixiert.
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Das Fixierungsband ist ein Trägerband für den Maßkörper. Über das Fixierungsband lässt sich der Maßkörper am Umfang einer Anwendung fixieren. Dazu weist das Fixierungsband Ausnehmungen auf.
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Durch das Vorsehen von Ausnehmungen ist es grundsätzlich möglich, dass das Fixierungsband mit oder ohne daran angeordnetem Maßkörper ablängbar ist. Dadurch kann ein Anwender auf einfache Weise die Maßkörpervorrichtung an seine spezielle Anwendung anpassen.
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Das erste Hakenelement und das zweite Hakenelement einer Verbindungseinrichtung sind an jeweiligen Endbereichen des Fixierungsbands einhakbar. Dadurch lässt sich die relative Fixierung der Enden auf einfache Weise durchführen und insbesondere lassen sich die Enden in einem kleinen Abstand zueinander positionieren, um einen großen Messbereich zu erhalten. Insbesondere lassen sich dabei die Enden durch die mindestens eine Verbindungseinrichtung aneinander anstoßen, um einen Messbereich von 360° oder mehr zu erhalten.
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Die Verspannung der Enden kann dabei über eine Länge erfolgen, welche größer ist als der Abstand von Ausnehmungen.
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Weiterhin lässt sich die Verbindungseinrichtung mit relativ geringen Abmessungen ausbilden. Die mindestens eine Verbindungseinrichtung und die Ausnehmungen lassen sich neben dem Maßkörper positionieren, so dass die Durchfahrbarkeit und Überfahrbarkeit durch einen Sensorkopf einer Sensoreinrichtung durch die Verbindung nicht behindert ist.
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Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ausnehmungen durchgehend sind. Dadurch lassen sich Haken der Hakenelemente durchtauchen und dadurch auf einfache und sichere Weise fixieren.
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Dem Maßkörper ist ein Fixierungsband zugeordnet. Er kann dabei beispielsweise direkt an dem Fixierungsband fixiert sein und beispielsweise aufgeklebt sein. Es ist beispielsweise auch möglich, dass zuerst der Maßkörper an einer Anwendung beispielsweise durch Aufkleben fixiert wird und dann das Fixierungsband auf den Maßkörper aufgelegt wird und die Enden des Fixierungsbands relativ zueinander fixiert werden. Das Fixierungsband ist dann gewissermaßen eine ”Schutzschicht” für den Maßkörper.
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Es ist ferner günstig, wenn die Ausnehmungen gleichmäßig beabstandet sind. Dadurch ergibt sich bei einfacher Fertigbarkeit eine einfache Fixierbarkeit.
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Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Abstand von benachbarten Ausnehmungen in Längsrichtung des Fixierungsbands gleich ist wie eine Kodierungsperiode. Dadurch lieg eine Kommensurabilität zwischen der Anordnung der Ausnehmungen und der Kodierungsperiode vor. Bei entsprechend gewählter Ablängung lässt sich dadurch über die Enden hinweg ein Maßkörper mit minimierter Störung fortsetzen.
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Insbesondere sind die Ausnehmungen über die ganze Länge des Fixierungsbands angeordnet. Dadurch kann ein Benutzer das Fixierungsband mit Maßkörper durch Ablängen an seine Anwendung anpassen.
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Bei einer Ausführungsform ist eine erste Reihe an Ausnehmungen vorgesehen und es ist eine zweite Reihe an Ausnehmungen vorgesehen, wobei der Maßkörper zwischen der ersten Reihe und der zweiten Reihe positioniert ist. Dadurch lässt sich eine Fixierung des ersten Endes und des zweiten Endes über eine erste Verbindungseinrichtung und eine zweite Verbindungseinrichtung durchführen. Dadurch erhält man eine sichere Fixierung. Insbesondere lässt sich ein Fixierungsband mit Maßkörper dann auf einfache und sichere Weise an einer Anwendung gespannt halten. Der Bereich zwischen der ersten Reihe und der zweiten Reihe steht für die Durchfahrbarkeit beziehungsweise Überfahrbarkeit eines Sensorkopfs zur Verfügung.
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Bei einer Ausführungsform sind an dem Fixierungsband einstückig Laschen zur Positionierung und/oder Fixierung des Maßkörpers gebildet. Dadurch lässt sich ein Maßkörper zwischen den Laschen einspannen, um diesen zu fixieren beziehungsweise beispielsweise zusätzlich zu einer Verklebung zu fixieren.
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Die Laschen lassen sich durch einfache Weise durch Stanzen herstellen, indem an dem Fixierungsband entsprechende Ausnehmungen eingebracht werden und das Material aus den Ausnehmungen zur Bildung der Laschen umgebogen wird.
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Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass Laschenausnehmungen hergestellt werden, welche unabhängig von den Ausnehmungen zur Fixierung der Hakenelemente sind. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind Laschen an Ausnehmungen zur Fixierung der Enden des Fixierungsbands angeordnet sind und mindestens teilweise aus Material sind, welches an der Ausnehmung herausgenommen ist. Bei der Herstellung einer Ausnehmung für ein Hakenelement wird mindestens ein Teil des entsprechenden Materials umgebogen zur Bildung einer Lasche.
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Das Fixierungsband ist insbesondere ein Metallband wie beispielsweise ein Blechband.
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Es ist günstig, wenn das Fixierungsband biegeflexibel ist. Dadurch lässt es sich auf einfache Weise an den Umfang einer Anwendung anlegen und es lässt sich auf einfache Weise eine relative Fixierung des ersten Endes zu dem zweiten Ende des Fixierungsbands erreichen.
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Insbesondere stoßen bei relativer Fixierung des ersten Endes und des zweiten Endes diese aneinander. Dadurch lässt sich die Störung im Maßkörper minimieren. Es ergibt sich ein großer Messbereich. Wenn beispielsweise die Anwendung einen kreisrunden Außenumfang hat, lässt sich ein Messbereich von 360° oder bei der Überfahrung von größer als 360° erreichen.
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Es ist dann günstig, wenn der Maßkörper ein erstes Ende aufweist, welches am ersten Ende des Fixierungsbands liegt und ein zweites Ende aufweist, welches am zweiten Endes des Fixierungsbands liegt, wobei bei relativer Fixierung des ersten Endes und des zweiten Endes des Fixierungsbands der Maßkörper sich über das erste Ende und das zweite Ende ohne Kodierungsmodifikation fortsetzt. Insbesondere werden Kodierungsfelder ohne Abweichung der geometrischen Gestalt realisiert. Dadurch lässt sich eine minimale Störung der Kodierungsinformation am Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Ende erreichen.
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Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Hakenelement und/oder das zweite Hakenelement einen Steg zur Auflage auf dem Fixierungsband aufweisen. An dem Steg kann dann insbesondere ein Haken oder es können mehrere Haken angeordnet sein. Es lässt sich dadurch eine hohe Fixierungsstabilität erreichen.
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Es ist dann günstig, wenn an dem Steg mindestens ein Haken angeordnet ist. Ein Haken kann dabei direkt an dem Steg gebildet sein oder beispielsweise an einem mit dem Steg verbundenen Element.
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Günstig ist es, wenn das erste Hakenelement und/oder das zweite Hakenelement mindestens einen Haken aufweisen, welcher zur Fixierung an dem Fixierungsband durch eine Ausnehmung durchführbar ist und an der Ausnehmung des Fixierungsbands einhängbar ist. Dadurch lässt sich auf einfach Weise eine Fixierung des ersten Endes und des zweiten Endes des Fixierungsbands relativ zueinander erreichen. Die beiden Enden lassen sich zueinander herziehen, um einen großen Messbereich und insbesondere einen Messbereich von 360° zu erreichen.
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Es ist dann günstig, wenn das erste Hakenelement und/oder das zweite Hakenelement mindestens zwei Haken aufweisen. Dadurch kann eine Fixierung eines solchen Hakenelements in mindestens zwei Ausnehmungen erreicht werden. Dadurch wird die Fixierungsstabilität erhöht.
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Insbesondere sind dann Haken hintereinander bezogen auf eine Verbindungsrichtung des ersten Endes und des zweiten Endes des Fixierungsbands angeordnet. Dadurch ergibt sich eine hohe Fixierungsstabilität bei großem Messbereich.
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Günstig ist es, wenn die Haken eine Einschuböffnung aufweisen, welche dem nächstliegenden Ende des Fixierungsbands zugewandt ist, wenn das Fixierungsband über die mindestens eine Verbindungseinrichtung fixiert ist. Dadurch lassen sich die Haken an einer Seite der Ausnehmungen einschieben und in der Gegenrichtung ist das Herausschieben gesperrt. Dadurch ergibt sich auf einfache Weise eine Fixierbarkeit.
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Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Hakenelement und/oder das zweite Hakenelement eine Welle aufweisen, an welcher das mindestens eine Verbindungselement sitzt, wobei die Welle gegenüber einem Haken des entsprechenden Hakenelements drehbar oder schwenkbar ist. Dadurch ergibt sich eine einfache Ausrichtbarkeit der Enden des Fixierungsbands. Dadurch lässt sich das Fixierungsband auf einfache Weise an einer gekrümmten Anwendung und beispielsweise einem Zylinder fixieren. Dadurch wiederum ergibt sich ein großer Messbereich, welcher insbesondere bei 360° oder mehr liegt.
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Günstigerweise weist die Welle eine Drehachse auf, welche quer zu einer Verbindungsrichtung des ersten Endes und des zweiten Endes orientiert ist.
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Dadurch lässt sich das Fixierungsband auf einfache Weise an einer gekrümmten Anwendung fixieren mit Minimierung des Abstands zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende.
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Bei einer fertigungstechnisch günstigen Ausführungsform sind das erste Element und/oder das zweite Hakenelement aus einem Bandmaterial hergestellt, welches ungeschleift ist, wobei die Welle in einer Schleife sitzt. Dadurch lässt sich die Anzahl der Bauteile für ein Hakenelement minimieren. Grundsätzlich kann das Hakenelement aus zwei Bauteilen, nämlich dem Band und der Welle, hergestellt werden.
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Insbesondere ist das Bandmaterial außerhalb der Schleife verbunden. Eine solche Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen erfolgen. Dadurch ergibt sich ein einfach aufgebautes Hakenelement mit Optimierung der Funktionalität.
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Es ist ferner günstig, wenn an dem ersten Hakenelement und/oder an dem zweiten Hakenelement dem Fixierungsband zugewandt mindestens eine Zunge sitzt, welche sich an der zugewandten Seite des Fixierungsbands abstützt. Durch die mindestens eine Zunge wird das entsprechende Hakenelement gewissermaßen von dem Fixierungsband weggedrückt. Dadurch wird die Fixierung über Haken verbessert.
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Insbesondere ist die mindestens eine Zunge elastisch ausgebildet und/oder ist elastisch beweglich an dem Hakenelement angeordnet. Dadurch lässt sich auf einfache Weise die Fixierung verbessern.
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Es ist günstig, wenn das mindestens eine Verbindungselement eine Schraube ist, welche über ein Gewinde mit dem ersten Hakenelement und/oder dem zweiten Hakenelement verbunden ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine Verbindung zwischen den Hakenelementen erreichen und der Abstand zwischen den Hakenelementen lässt sich verringern, um insbesondere ein Anstoßen des ersten Endes und des zweiten Endes des Fixierungsbands und Fixierung dieser Stellung zu ermöglichen.
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Bei einer Ausführungsform ist das mindestens eine Verbindungselement an dem einen Hakenelement in einer Ausnehmung durch diese durchtauchend freigeführt und an dem anderen Hakenelement ist es über ein Gewinde geführt. Durch die freie Führung lässt sich dem Verbindungselement ein gewisses Spiel geben, um so beispielsweise auch eine Drehbarkeit oder Schwenkbarkeit des Verbindungselements relativ zu einem Haken des Hakenelements zu ermöglichen.
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Es ist günstig, wenn das mindestens eine Verbindungselement einen Kopf aufweist, welcher die Auseinanderbewegung des ersten Hakenelements und des zweiten Hakenelements sperrt. Dadurch ist es beispielsweise nicht notwendig, das Verbindungselement sowohl an dem ersten Hakenelement als auch an dem zweiten Hakenelement über ein Gewinde zu führen.
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Eine sichere Fixierung lässt sich erreichen, wenn eine erste Verbindungseinrichtung vorgestellt ist, welche einer erste Reihe von Ausnehmungen zugeordnet ist, und eine zweite Verbindungseinrichtung vorgesehen ist, welche einer zweiten Reihe an Ausnehmungen zugeordnet ist. Dadurch lässt sich über einen größeren Flächenbereich eine relative Fixierung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erreichen.
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Bei einer Ausführungsform weist der Maßköper ein Abdeckband auf, welches die mindestens eine Kodierungslage abdeckt. Dadurch wird die Kodierungslage entsprechend geschützt.
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Es ist dabei möglich, dass das Abdeckband dem Fixierungsband zugewandt ist oder von dem Fixierungsband abgewandt ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Maßkörper magnetisch kodiert und der Maßkörper umfasst als Kodierungsmaterial ein magnetisches Material. Durch eine Abfolge von Nordpolfeldern und Südpolfeldern wird die magnetische Kodierung erreicht.
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Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass der Maßkörper beispielsweise optisch oder kapazitiv kodiert ist.
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Günstig ist es, wenn das Fixierungsband geschlossen ist, wenn das erste Ende und das zweite Ende des Fixierungsbands relativ zueinander fixiert sind. Dadurch lässt sich das Fixierungsband überfahren, und zwar auch in dem Bereich, an dem das erste Ende und das zweite Ende liegen. Dadurch ergibt sich ein großer Messbereich.
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Es ist grundsätzlich möglich, dass der Maßkörper lose an dem Fixierungsband gehalten ist. Beispielsweise wird der Maßkörper an einer Anwendung (beispielsweise durch Aufkleben) fixiert. Es wird dann das Fixierungsband aufgelegt und montiert. Das Fixierungsband ist dann ein Schutzband für den Maßkörper. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Maßkörper direkt an dem Fixierungsband fixiert, beispielsweise durch Aufklebung.
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Erfindungsgemäß wird ein Positions-/Wegmesssystem bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Maßkörpervorrichtung und eine Sensoreinrichtung mit mindestens einem für die Kodierung sensitiven Sensor aufweist.
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Bei einer Ausführungsform sind ein erster Sensor und ein zweiter Sensor vorgesehen. Dadurch kann beispielsweise ein Bereich von größer 360° erfasst werden.
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Es ist dann besonders vorteilhaft, wenn der erste Sensor und der zweite Sensor zueinander gegenüberliegend sind und insbesondere radial gegenüberliegend sind. Dadurch ergibt sich eine hohe Messsicherheit.
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Insbesondere ist der mindestens eine Sensor im Magnetfeld sensitiv und der kodierte Maßkörper ist magnetisch kodiert.
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An einer Anwendung ist ein erfindungsgemäßes Positions-/Wegmesssystem montiert, wobei die Anwendung ein drehbares und schwingbares Element wie eine Welle umfasst, an welchem des Fixierungsband fixiert ist. Es ergeben sich dabei die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Maßkörpervorrichtung und dem erfindungsgemäßen Positions-/Wegmesssystem erläuterten Vorteile.
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Insbesondere umgibt das Fixierungsband das drehbare oder schwenkbare Element. Das Fixierungsband lässt sich auch an gekrümmte Oberflächen anpassen.
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Vorteilhafterweise ist das Fixierungsband über die mindestens eine Verbindungseinrichtung an dem drehbaren und schwenkbaren Element verspannt gehalten. Eine zusätzliche Fixierung ist dann nicht mehr notwendig.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung.
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Es zeigen:
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1 Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anwendung, an welcher eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Positions-/Wegmesssystems fixiert ist;
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2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des Positions-/Wegmesssystem gemäß 1 mit Sensor;
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3 eine vergrößerte Ansicht in der Richtung A gemäß 1;
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4 eine perspektivische Darstellung des Bereichs, welcher in den 2 und 3 dargestellt ist;
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5 die gleiche Ansicht wie 4 ohne Sensor und in einer Zwischenstellung vor der endgültigen Fixierung;
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6(a), (b), (c) verschiedene Ausführungsformen von Maßkörpern, welche an einem Fixierungsband fixiert sind;
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7 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Fixierungsbands mit fixiertem Maßkörper;
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8 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fixierungsbands;
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9 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fixierungsbands; und
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10 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Hakenelements.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Positions-/Wegmesssystems, welches in 1 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist und in Teildarstellungen in den 1 bis 5 gezeigt ist, umfasst eine Maßkörpervorrichtung 12 und eine Sensoreinrichtung 14. Die Maßkörpervorrichtung 12 ist kodiert mit mindestens einer Kodierungslage und die Sensoreinrichtung 14 umfasst mindestens einen Sensor, welcher sensitiv für diese Kodierung ist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel, welches in 1 gezeigt ist, ist die Maßkörpervorrichtung 12 drehfest an einer Anwendung 16 fixiert. Die Anwendung 16 ist beispielsweise eine Welle 18. Diese ist um eine Drehachse 20 drehbar. Die Maßkörpervorrichtung 12 sitzt an einem Außenmantel dieser Welle 18.
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Die Sensoreinrichtung 14 umfasst einen ersten Sensor 22 und einen zweiten Sensor 24. Diese sind diametral gegenüberliegend positioniert. Sie liegen insbesondere ausgerichtet auf einer Linie, welche durch die Drehachse 20 geht. Der erste Sensor 22 und der zweite Sensor 24 sind beispielsweise ortsfest positioniert und die Welle 18 kann sich bezüglich dieser Sensoren 22 und 24 drehen.
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Durch das Positions-/Wegmesssystem 10 kann die Drehposition der Welle 18 ermittelt werden.
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Die Maßkörpervorrichtung 12 umfasst ein Fixierungsband 26. Dieses Fixierungsband 26 ist biegeflexibel und insbesondere biegeelastisch oder plastisch ausgebildet. Es ist typischerweise aus einem metallischen Material hergestellt. An dem Fixierungsband 26 ist ein Maßkörper 28 (5) angeordnet. Dieser umfasst mindestens eine Kodierungslage 30 aus einem kodierten Material.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine Kodierungslage aus magnetischem (magnetisierbarem) Material hergestellt. Sie umfasst magnetische Polfelder 32a, 32b (Nordpolfelder und Südpolfelder), welche alternierend aufeinander folgen. Die Größe und/oder Abfolge der Polfelder bestimmt die Kodierung. Die Kodierung wiederum bestimmt die Feldbeaufschlagung der Sensoreinrichtung 14, welche den mindestens einen magnetfeldsensitiven Sensor 22, 24 aufweist und enthält dadurch die Ortsabhängigkeit. Die Position der Sensoreinrichtung 14 relativ zu dem Maßkörper 28 kann ermittelt werden, indem das entsprechende Signal der Sensoreinrichtung 14 ausgewertet wird.
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Die magnetischen Feldlinien der magnetischen Polfelder 32a, 32b bilden ein dreidimensionales Vektorfeld. Die Sensoreinrichtung 14 ist in diesem Vektorfeld positioniert. Beispielsweise bewegt sich die Welle 18 mit der Maßkörpervorrichtung 12 relativ zu der Sensoreinrichtung 14 und dadurch bewegt sich das Vektorfeld relativ zu der Sensoreinrichtung 14. Durch Zählen von magnetischen Perioden, welche über die Sensoreinrichtung 14 detektiert werden, erhält man eine Aussage über den zurückgelegten Weg und damit die Drehposition, wobei grundsätzlich eine Richtungsabhängigkeit bei entsprechender Ausrichtung der Sensoreinrichtung 14 detektierbar ist. Absolute Positionen lassen sich beispielsweise mittels Durchführung einer Referenzfahrt bestimmen.
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Es ist auch möglich, dass das Positions-/Wegmesssystem 10 als absolut messendes System ohne vorige Referenzfahrt realisiert ist. Dazu umfasst die mindestens eine Kodierungslage 30 neben mindestens einer inkrementalen Spur eine absolute Spur, welche durch entsprechende Sensoren der Sensoreinrichtung 14 abtastbar ist.
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Die Kodierung des Maßkörpers 28 kann auch beispielsweise kapazitiv oder optisch sein, wobei die Sensoreinrichtung 14 dann entsprechend ausgebildet ist.
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Für eine Inkrementalspur weist die Kodierungslage 30 eine Periode D2 auf.
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Das Fixierungsband 26 weist ein erstes Ende 34 und ein zweites Ende 36 auf.
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Mindestens im Bereich des ersten Endes 34 und des zweiten Endes 36 hat das Fixierungsband 26 durchgehende Ausnehmungen 38, welche sich zwischen einer Oberseite 40 und einer Unterseite 42 des Fixierungsbands 26 erstrecken. Diese Ausnehmungen 38 sind beispielsweise durch Ausstanzung hergestellt. Benachbarte Ausnehmungen 38 weisen einen Abstand D1 auf.
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Der Abstand D1 ist bevorzugterweise gleich groß wie die Periode D2.
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Günstig ist es, wenn die Ausnehmungen 38 über die gesamte Länge des Fixierungsbands 26 von dem ersten Ende 34 zu dem zweiten Ende 36 vorhanden sind.
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Bei einer Ausführungsform ist an dem Fixierungsband 26 eine erste Reihe 44 an Ausnehmungen 38 und eine zweite Reihe 46 an Ausnehmungen 38 angeordnet. Die erste Reihe 44 und die zweite Reihe 46 sind parallel beabstandet zueinander ausgerichtet. Bevorzugterweise liegen dabei Ausnehmung 38 der ersten Reihe 44 und der zweiten Reihe 36 in einer Querrichtung 48 zu einer Längsrichtung 50 des Fixierungsbands 56 fluchtend zueinander.
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Der Maßkörper 28 ist zwischen der ersten Reihe 44 und der zweiten Reihe 46 angeordnet.
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Der Maßkörper 28 ist an der Oberseite 40 oder der Unterseite 42 des Fixierungsbands 26 positioniert.
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Das erste Ende 34 und das zweite Ende 36 des Fixierungsbands 26 sind über eine erste Verbindungseinrichtung 52 und eine zweite Verbindungseinrichtung 54 relativ zueinander fixiert mit einer Verbindungsrichtung 56, welche parallel zur Längsrichtung 50 liegt. Die erste Verbindungseinrichtung 52 ist dabei an Ausnehmungen 38 der ersten Reihe 44 angeordnet und die zweite Verbindungseinrichtung 54 ist an Ausnehmungen 38 der zweiten Reihe 46 angeordnet. Die erste Verbindungseinrichtung 52 und die zweite Verbindungseinrichtung 54 sind in der Querrichtung 48 parallel zueinander beabstandet. Zwischen der ersten Verbindungseinrichtung 52 und der zweiten Verbindungseinrichtung 54 ist ein ”Kanal” 58 gebildet, in welcher die Sensoreinrichtung 14 mit beispielsweise dem ersten Sensor 22 positionierbar ist. Auch bei Verbindung der Enden 34 und 36 des Fixierungsbands 26 wird dadurch die Beweglichkeit der Maßkörpervorrichtung 12 relativ zu der Sensoreinrichtung 14 nicht beeinflusst und der Höhenabstand des ersten Sensors 22 beziehungsweise des zweiten Sensors 24 kann in jeder relativen Drehposition der Maßkörpervorrichtung 12 zu dem ersten Sensor 22 und dem zweiten Sensor 24 gleichgehalten werden.
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Die erste Verbindungseinrichtung 52 und die zweite Verbindungseinrichtung 54 weisen jeweils ein erstes Hakenelement 60 und ein zweites Hakenelement 62 auf. Das erste Hakenelement 60 ist an dem Fixierungsband 26 im Bereich des ersten Endes 34 fixiert und das zweite Hakenelement 62 ist an dem Fixierungsband 26 im Bereich des zweiten Endes 36 fixiert.
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Ein Hakenelement 60 beziehungsweise 62 umfasst jeweils einen Steg 64 (10). Dieser Steg 64 weist eine Unterseite 66 auf. Über die Unterseite 66 ist das Hakenelement 60 auf dem Fixierungsband 26 aufsetzbar.
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An dem Steg 64 sind über die Unterseite 66 hinausragend ein erster Haken 68 und ein zweiter Haken 70 angeordnet. Diese Haken 68, 70 sind beispielsweise durch Stanzung hergestellt. Sie weisen jeweils eine Lasche 72 auf, welche beabstandet zu der Unterseite 66 ist. Zwischen der Lasche und der Unterseite 66 weisen die Haken 68, 70 jeweils eine Einschuböffnung 74 auf. Die Einschuböffnung 74 ist dabei bei fixiertem Hakenelement 60 dem jeweiligen nächstliegenden Ende zu offen. Beispielsweise sind Einschuböffnungen 74 des ersten Hakenelements 60 gemäß 5 dem ersten Ende 34 zu offen.
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Der erste Haken 68 und der zweite Haken 70 sind hintereinander beabstandet angeordnet, wobei ein Abstand D3 (10) dem Abstand D1 von benachbarten Ausnehmungen 38 entspricht. Dadurch lässt sich ein Hakenelement 60 an zwei Ausnehmungen 38 fixieren.
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Grundsätzlich ist es möglich, dass ein Hakenelement 60 auch mehr als zwei Haken zur Fixierung an mehr als zwei Ausnehmungen aufweist.
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Das jeweilige Hakenelement 60 beziehungsweise 62 ist aus einem Bandmaterial hergestellt, wobei der Steg 64 ein Teil eines solchen Bands 76 ist. Das Band 76 ist umgeschleift. Dadurch entsteht eine Schleife 78 mit einer zylindrischen Öffnung 80. Ein Bereich 82 des Bands 76 liegt oberhalb des Stegs 64 und ist mit einer der Unterseite 66 abgewandten Oberseite 84 des Stegs 64 verbunden. Die Verbindung erfolgt beispielsweise über Schweißung.
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Es ist beispielsweise möglich, dass die Haken 68, 70 durch Ausstanzung eines Teils an dem Bereich 82 hergestellt sind, welches durch eine entsprechende Ausnehmung 102 im Steg 66 nach unten über die Unterseite 66 hinausragend gebogen ist.
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An dem Hakenelement 60 beziehungsweise 62 sitzt ferner an dem Steg 64 über dessen Unterseite 66 hinausragend (mindestens) eine Zunge 86, welche insbesondere elastisch ausgebildet ist. Die Zunge 86 ist dabei so zu dem ersten Haken 68 und dem zweiten Haken 70 beabstandet, dass, wenn diese in einer Ausnehmung 38 sitzen, die Zunge 86 auf die Oberseite 40 des Fixierungsbands 26 drückt. Die Zunge 86 verbessert, wie unten noch näher erläutert wird, die Fixierung der Hakenelemente 60, 62 an dem Fixierungsband 26.
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Die Zunge 86 ist beispielsweise durch Stanzung hergestellt.
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In der Öffnung 80 ist eine Welle 88 (siehe beispielsweise 5) angeordnet. Diese ist beispielsweise durch einen zylindrischen Block gebildet. Die Welle 88 ist dabei angepasst an die Öffnung 80 so ausgebildet, dass sie in der Querrichtung 48 an dem Hakenelement 60 beziehungsweise 62 fixiert ist. Beispielsweise ist dazu an der Welle 88 eine entsprechende Ausnehmung gebildet. Die Welle 88 ist in der Öffnung 80 mindestens in einem Teilbereich drehbar.
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Der Welle 88 ist eine Drehrichtung 89 zugeordnet, welche parallel zu der Querrichtung 48 beziehungsweise quer und insbesondere senkrecht zu der Verbindungsrichtung 56 ist.
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An der Schleife 78 weist das Hakenelement 60 beziehungsweise 62 zwischen äußeren Schleifenelementen 90a, 90b einen materialfreien Bereich 92 auf.
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Die Wellen 88 des ersten Hakenelements 60 und des zweiten Hakenelements 62 sind über ein Verbindungselement 94 miteinander verbunden. Das Verbindungselement 94 ist insbesondere eine Schraube 96 mit einem Schraubenkopf 98.
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Die Schraube 96 weist ein Außengewinde auf, welches beispielsweise in einem Innengewinde der Welle 88 des zweiten Hakenelements 62 geführt ist. Die Welle 88 des ersten Hakenelements 60 weist eine Ausnehmung 100 auf, in welcher die Schraube 96 frei (gewindefrei) geführt ist. Der Schraubenkopf 98 liegt an einer Seite der Schleife 78 des ersten Hakenelements 60, welche dem anderen Hakenelement 62 abgewandt ist.
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Die Verbindung des Fixierungsbands 26 an dem ersten Ende 34 und dem zweiten Ende 36 funktioniert wie folgt:
Das erste Hakenelement 60 und das zweite Hakenelement 62 der jeweiligen ersten Verbindungseinrichtung 52 und der zweiten Verbindungseinrichtung 54 werden, wenn die Maßkörpervorrichtung 12 um die Anwendung 16 gelegt ist, in entsprechende Ausnehmungen 38 eingehakt. Dabei durchtauchen die jeweiligen ersten Haken 68 und zweiten Haken 70 die ihnen zugeordnete Ausnehmungen 38. Über die jeweilige Einschuböffnung 74 lassen sie sich dann an der jeweiligen Ausnehmung 38 an einer Seite 104 der Ausnehmung einhängen, welche dem nächstliegenden Ende 34 beziehungsweise 36 benachbart ist.
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Wenn die Haken 68, 70 in die jeweiligen Ausnehmungen 38 eingehakt sind, dann liegen die Laschen 72 unterhalb des Fixierungsbands 26 und der Steg 64 liegt oberhalb des Fixierungsbands 26. Die Zunge 86 liegt ebenfalls oberhalb des Fixierungsbands 26 und drückt auf dessen Oberseite 40. Dadurch wird für eine verbesserte Fixierung gesorgt.
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Durch das Verbindungselement 94 sind pro Verbindungseinrichtung 52 beziehungsweise 54 das erste Hakenelement 60 und das zweite Hakenelement 62 miteinander verbunden. Durch Anziehen der entsprechenden Schraube 96 lässt sich der Abstand zwischen dem ersten Hakenelement 60 und dem zweiten Hakenelement 62 verringern. Es ist dabei möglich, diesen Abstand so weit zu verringern, dass das erste Ende 34 und das zweite Ende 36 aneinanderstoßen.
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In 5 ist ein Zustand vor der endgültigen Fixierung gezeigt. Durch Anziehen der Verbindungselemente 94 lassen sich die Bereiche des Fixierungsbands 26 an dem ersten Ende 34 und dem zweiten Ende 36 aufeinanderzu bewegen und stirnseitig aneinanderlegen. Der Schraubenkopf 98 verhindert dabei über die bereitgestellte Anlagefläche ein Auseinandergehen in der Gegenrichtung.
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Die Wellen 88 mit ihrer Drehbarkeit relativ zu dem Fixierungsband 26 erlauben eine relative Fixierung des ersten Endes 34 und dem zweiten Ende 36 auch bei Anwendungen 16, welche mit einer Krümmung versehen sind (vergleiche 1).
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Der Maßkörper 28 weist ein erstes Ende 106 auf, welche an dem ersten Ende 34 des Fixierungsbands 26 liegt. Ferner weist er ein entsprechendes zweites Ende auf, welches am zweiten Ende 36 des Fixierungsbands 26 liegt. Das Fixierungsband 26 ist dabei so ausgebildet, dass der Maßkörper 28 an seinem ersten Ende 106 und seinem zweiten Ende jeweils mit einem vollständigen Kodierungsfeld wie beispielsweise einem vollständigen magnetischen Polfeld endet. Wenn das erste Ende 34 und das zweite Ende 36 des Fixierungsbands 26 aneinander stoßen, dann setzt sich der Maßkörper 28 über das erste Ende 34 und das zweite Ende 36 des Fixierungsbands 26 fort. Er ist dadurch nicht modifiziert und nur durch minimal gestört. Dadurch lässt sich der Bereich an dem ersten Ende 34 und dem zweiten Ende 36 mittels der Sensoreinrichtung 14 überfahren.
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Unter Umständen ist die Linearität im Bereich zwischen dem ersten Ende 34 und dem zweiten Ende 36 gestört, wobei diese Störung durch das Aneinanderstoßen des ersten Endes 34 und des zweiten Endes 36 und Fortsetzung der Kodierungslage 30 minimal gestört ist. Dadurch lassen sich beispielsweise auch Drehwinkel größer als 360° erfassen.
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Das Fixierungsband 26 mit oder ohne daran fixiertem Maßkörper 28 ist ablängbar, wenn die genannte Fortsetzung des Maßkörpers 28 über die Enden 34, 36 hinweg beachtet wird.
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Weiterhin lässt sich die Maßkörpervorrichtung 12 mit dem Fixierungsband 26 über die erste Verbindungseinrichtung 52 und die zweite Verbindungseinrichtung 54 gespannt an der Anwendung 16 halten. Der Maßkörper 28 ist dabei über den gesamten Bereich von 360° nutzbar.
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Beispielsweise lässt sich ein kreisrunder Maßkörper 28 dann bei entsprechender Fixierung und Ausbildung überfahren.
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Wenn ein erster Sensor 22 und wenn ein zweiter Sensor 24 verwendet werden, lässt sich der gesamte Winkelbereich von 360° messen und auch der Bereich, in dem das Ende 34 und das zweite Ende 36 aneinanderstoßen, lässt sich überbrücken.
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Bei einer konkreten Ausführungsform ist das Fixierungsband 26 aus einem Blechmaterial hergestellt, welches beispielsweise eine Dicke im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,4 mm aufweist. Beispielhaft weist das Fixierungsband 26 eine Breite in der Querrichtung 48 von circa 30 mm auf.
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Ein typischer Wert für den Abstand D1 ist 1 cm.
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Grundsätzlich ist es möglich, dass ein Fixierungsband 26 mit daran fixiertem Maßkörper 28 durch einen Anwender unter Beachtung der oben genannten Bedingungen ablängbar ist und dadurch an eine beliebige Anwendung 16 mit vorgegebenem Radius anpassbar ist.
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Vorzugsweise ist ein Spannweg der Verbindungseinrichtung 52 und 54, welcher durch die Länge des Stegelements mit den Hacken 68, 70 vorgegeben ist, größer als der Abstand D1.
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Wenn der Maßkörper 28 an der Unterseite 52 des Fixierungsbands 26 fixiert ist, ist er gegen Umwelteinflüsse gut geschützt. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, den Maßkörper 28 an der Oberseite 40 zu positionieren.
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Bei einer Ausführungsform (6(a)) umfasst der Maßkörper 28 eine Kodierungslage 30 aus einem Bandmaterial. An dieser Kodierungslage 30 ist ein Abdeckband 108 angeordnet. Das Abdeckband 108 ist der Unterseite 42 des Fixierungsbands 26 zugewandt und der Maßkörper 28 ist über das Abdeckband 108 mit dem Fixierungsband 26 beispielsweise adhäsiv verbunden.
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Es ist auch grundsätzlich möglich, wie in 6(b) gezeigt, dass die Kodierungslage 30 direkt an dem Fixierungsband 26 angeordnet ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Kodierungslage 30 an dem Fixierungsband 26 angeordnet und ein Abdeckband 108 sitzt auf der Kodierungslage 30 dem Fixierungsband 26 abgewandt.
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Es kann vorgesehen sein, wie in 7 schematisch gezeigt, dass an dem Fixierungsband 26 beabstandete Laschen 110a, 110b angeordnet sind. Die Laschen sind insbesondere einstückig an dem Fixierungsband 26 gebildet und beispielsweise durch Stanzung hergestellt. Ein Abstand zwischen den Laschen 110a, 110b entspricht der Breite des Maßkörpers 28. Der Maßkörper 28 ist zwischen den Laschen 110a, 110b positioniert und insbesondere fixiert. Die Laschen 110a, 110b weisen dabei eine Höhe, mit welcher sie über die Unterseite 42 beziehungsweise Oberseite 40 des Fixierungsbands 26 hinausragen, auf, welche kleiner ist als die entsprechende Höhe des Maßkörpers 28.
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Es ist dabei grundsätzlich möglich, wie in 8 schematisch gezeigt, dass die Laschen 110a, 110b beispielsweise durch Stanzen von Ausnehmungen an dem Fixierungsband 26 hergestellt sind, wobei diese Ausnehmungen unabhängig von den Ausnehmungen 38 sind.
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Es ist auch möglich, wie in 9 schematisch gezeigt, dass Ausnehmungen 38 und Laschen 110a beziehungsweise 110b benachbart zueinander sind. Wenn eine Ausnehmung 38 hergestellt wird, dann erfolgt nur eine Teilausstanzung und eine entsprechende Zunge 112 wird abgebogen, um eine Lasche 110a, 110b zu bilden.
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Bei einer Ausführungsform ist der Maßkörper nicht an dem Fixierungsband direkt fixiert, sondern der Maßkörper wird an einer Anwendung beispielsweise durch Aufkleben fixiert. Das Fixierungsband wird dann über den Maßkörper gelegt und wie oben beschrieben werden die Enden des Fixierungsbands relativ zueinander fixiert. Dadurch tritt auch eine Art von Fixierung des Maßkörpers an dem Fixierungsband auf, wobei das Fixierungsband von dem Maßkörper abnehmbar ist. Der Maßkörper ist gewissermaßen lose gegenüber dem Fixierungsband fixiert. Das Fixierungsband bildet dann ein Schutzband für den Maßkörper.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Positions-/Wegmesssystem
- 12
- Maßköpervorrichtung
- 14
- Sensoreinrichtung
- 16
- Anwendung
- 18
- Welle
- 20
- Drehachse
- 22
- Erster Sensor
- 24
- Zweiter Sensor
- 26
- Fixierungsband
- 28
- Maßkörper
- 30
- Kodierungslage
- 32a
- Magnetische Polfelder
- 32b
- Magnetische Polfelder
- 34
- Erstes Ende
- 36
- Zweites Ende
- 38
- Ausnehmung
- 40
- Oberseite
- 42
- Unterseite
- 44
- Erste Reihe
- 46
- Zweite Reihe
- 48
- Querrichtung
- 50
- Längsrichtung
- 52
- Erste Verbindungseinrichtung
- 54
- Zweite Verbindungseinrichtung
- 56
- Verbindungsrichtung
- 58
- Kanal
- 60
- Erstes Hakenelement
- 62
- Zweites Hakenelement
- 64
- Steg
- 66
- Unterseite
- 68
- Erster Haken
- 70
- Zweiter Haken
- 72
- Lasche
- 74
- Einschuböffnung
- 76
- Band
- 78
- Schleife
- 80
- Öffnung
- 82
- Bereich
- 84
- Oberseite
- 86
- Zunge
- 88
- Welle
- 89
- Drehrichtung
- 90a
- Schleifenelement
- 90b
- Schleifenelement
- 92
- materialfreier Bereich
- 94
- Verbindungselement
- 96
- Schraube
- 98
- Schraubenkopf
- 100
- Ausnehmung
- 102
- Ausnehmung
- 104
- Seite
- 106
- Erstes Ende
- 108
- Abdeckband
- 110a
- Lasche
- 110b
- Lasche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009003253 U [0005]
- DE 202009003253 [0118]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Kapitel ”Wegsensoren mit magnetisch kodiertem Maßkörper” in der Veröffentlichung ”Lineare Weg- und Abstandssensoren” von Thomas Burkhardt, Albert Feinäugle, Sorin Fericean und Alexander Forkl, Verlag moderne Industrie, München 2004 [0004]
- Kapitel ”Wegsensoren mit magnetisch kodiertem Maßkörper” in der Veröffentlichung ”Lineare Weg- und Abstandssensoren” von Thomas Burkhardt, Albert Feinäugle, Sorin Fericean, Alexander Forkl, Verlag moderne Industrie, München 2004 [0076]