DE3008582C2 - Inkrementaler Weggeber - Google Patents

Description

ren Teilung (Hauptteilung) übereinstimmen (wobei Er trägt auf einem Rotor eine Folge von Stabmagneten

π eine ganze Zahl ist), und daß entweder jedem Ma- 25 mit alternierender Polarität und hat eine den Rotor um-

gnetpolpaar (50) oder in an ?ich bekannter Weise gebende Folge von Wiegand-Drähten, von denen jeder

jedem BME (2) eine eigene Sensorwicklung (3) züge- eine eigene Sensorwicklung trägt Bei diesem Drehwin-

ordnet ist, wobei sämtliche Sensorwicklungen mit kelgeber ist nachteilig, daß er nur in einer der beiden

einer gemeinsamen Auswerteschaltung verbunden möglichen Drehrichtungen Wiegand-Impulse abgibt, al-

^sm^- 30 so nicht inkremental arbeitet Außerdem ist sein Auflö-

2. Weggc'^er oder Drehwinkelgeber nach An- sungsvermögen verhältnismäßig gering, weil man wespruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet- der die Stabmagnete noch die Wiegand-Drähte beliebig polpaare (50) mit alternierender Polarität und neben dicht anordnen kann, weil sie sich sonst gegenseitig stö- oder zwischen ihnen die EMEs ·'?) in Längsrichtung rend beeinflussen.

der Folge der magnetischen Polpaare (50) relativ zu 35 Inkremental arbeitende Weg- und Drehwinkelgeber

diesen beweglich angeordnet sind. mit hohem Auflösungsvermögen werden /.. B. für die

3. Weggeber oder Drehwinkelgeber nach An- absolute Weg- bzw. Winkelmessung in numerischen spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet- Maschinensteuerungen benötigi. Dafür verwendet man polpaare mit gleicher Polarität und zwischen ihnen bisher z. B. Weggeber, bei denen als codierter Maßstab die BMEs (2) in Längsrichtung der Folge der Ma- 40 eine regelmäßig gewickelte elektrische Widerstandsgnetpolpaare relativ zu diesen beweglich angeord- wicklung dient, über welche ein Schleifkontakt als Lesenet sind, und daß jedes BME (2) fest (d.h. relativ zu,i> kopf in Längsrichtung der Wicklung hinbewegt wird. BME unverschieblich) einem gesonderten Magneten Auf diese Weise wird eine Wegänderung in eine dieser vorzugsweise in Gestalt einer stromdurchflossenen Wegänderung proportionale Widerstandsänderung um-Wicklung (4) zugeordnet ist, dessen Feld am Ort des 45 gewandelt, wobei das kleinste noch meßbare Weginkrejeweiligen BME (2) dem Feld zwischen jenen ma- ment die Steigung der Widerstandswicklung ist und sognetischen Polpaaren entgegengerichtet ist mit die kleinste Widerstandsänderung durch den Wider-

4. Weggeber oder Drehwinkelgeber nach einem stand einer einzelnen Windung der Widerstandswickder vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- lung bestimmt ist.

net, daß zwischen den beiden Polen (31, 32) eines 50 Es ist ferner bekannt, als codierten Maßstab einen

Dauermagneten (30) eine Folge von BME (2) orts- solchen aus Glas zu benutzen, der periodisch abwech-

fest angeordnet ist, von denen jedes eine Sensor- selnd Bereiche hat, die das Licht reflektieren bzw. nicht

wicklung (3) sowie eine stromdurchflossene Rück- reflektieren oder in einer anderen Ausführungsform das

Stellwicklung (4) trägt, und daß als Maßstab eine Licht hindurchlassen oder nicht hindurchlassen. Als Le-

ferromagnetische Zahnstange (33) parallel zur Folge 55 seköpfe dienen Fotozellen, die das reflektierte bzw.

der BME (2) im Luftspalt zwischen den beiden Polen durchgelassene Licht empfangen und in ein elektrisches

(31, 32) des Dauermagneten (30) verschieblich ist, Signal umwandeln.

wobei durch die Folge der BME (2) die eine Maß- Ein Vorteil der optisch-elektrischen Weggeber ist,

Stabsteilung und durch die Folge der Zähne (34) der daß sie kontaktfrei arbeiten. Sie sind jedoch empfindlich

Zahnstange (33) die andere Maßstabsteilung gebil- 60 gegen äußere Umgebungseinflüsse wie Schmutz, Vjbra-

det wird, und wobei das Magnetfeld der Rückstell- tionen, und hohe Temperaturen und bedürfen einer sehr

wicklung (4) am Ort der BME (2) dem Magnetfeld feinen Aufteilung auf dem codierten Maßstab, wenn

des Dauermagneten (30) entgegengerichtet ist. kleinste Bewegungsschritte aufgelöst werden können

5. Weggeber oder Drehwinkelgeber nach einem sollen.

der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 65 Es ist demgegenüber die Aufgabe der vorliegenden

dieFolgederBME(2)dieHilfsteilungbildet. Erfindung, berührungslos und inkremental arbeitende

6. Weggeber oder Drehwinkelgeber nach einem Weggeber und Drehwinkelgeber auf der Grundlage der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von Wiegand-Drähten oder dergl. bistabilen magne-

tischen Elementen (BME) zu schaffen, die unempfindlich sind gegen äußere Umgebungseinflüsse und ein hohes Auflösungsvermögen bei einfacher Auswertung des Meßsignals ermöglichen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Weg- bzw. Drehwinkelgeber mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Als bistabile magnetische Elemente, auch als bistabile magnetische Schaltkerne bezeichnet, eignen sich vor allem sogenannte Wiegand-Drähte, deren Aufbau und Herstellung in der DE-OS 21 43 326 beschrieben sind. Wiegand-Drähte sind in ihrer Zusammensetzung homogene, ferromagnetische Drähte (z. B. aus einer Legierung von Eisen und Nickel, vorzugsweise 48% Eisen und 52% Nickel, oder aus einer Legierung von Eisen und Kobalt, oder aus einer Legierung von Eisen mit Kobalt und Nickel, oder aus einer Legierung von Kobalt mit Eisen und Vanadium, vorzugsweise 52% Kobalt, 38% Eisen und 10% Vanadium), die infolge einer besonderen mechanischen und thermischen Behandlung einen weichmagnetischen Kern und einen hartmagsetischen Mantel besitzen, d.h. der Mantel besitzt eine höhere Koerzitivkraft als der Kern. Wiegand-Drähte haben typisch eine Länge von 5 bis 50 mm, vorzugsweise von 20 bis 30 mm. Bringt man einen Wiegand-Draht, bei dem die Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns mit der Magnetisierungsrichtung des hartmagnetischen Mantels übereinstimmt, in ein äußeres Magnetfeld, dessen Richtung mit der Richtung der Drahtachse übereinstimmt, der Magnetisierungsrichtung des Wiegand-Drahtes aber entgegengesetzt ist, dann wird bei überschreiten einer Feldstärke von ca. 16 A/cm die Magnetisierungsrichtung des weichen Kerns des Wiegand-Drahtes umgekehrt. Diese Umkehrung wird auch als Rückstellung bezeichnet. Bei erneuter Richtungsumkehr des äußeren Magnetfeldes kehrt sich die Magnetisierungsrichtung des Kerns bei Überschreiten einer kritischen Feldstärke des äußeren Magnetfeldes erneut um, so daß c*?r Kern und der Mantel wieder parallel magnetisiert sind. Diese Umkehrung der Magnetisierungsrichtung erfolgt sehr rasch und geht mit einer entsprechend starken Änderung des magnetischen Kraftflusses pro Zeiteinheit einher (Wiegand-Effekt). Diese Änderung des Kraftflusses kann in einer Induktionsspule einen kurzen und sehr hohen (ja ntch Windungszahl und Belastungswiderstand der Induktionsspule bis ca. 12VoIt) Spannungsimpuls induzieren (Wiegand-Impuls).

Auch beim Zurückstellen des Kerns wird ein Impuls in einer Induktionsspule erzeugt, allerdings mit wesentlich geringerer Amplitude und umgekehrten Vorzeichen als im Falle des Umklappens von der antiparallelen in die parallele Magnetisierungsrichtung.

Wählt man als äußeres Magnetfeld ein Wechselfeld, welches in der Lage ist, zuerst den Kern und danach auch den Mantel umzumagnetisieren und jeweils bis in die magnetische Sättigung zu bringen, so treten Wiegand-impulse infolge des Umklappens der Magnetisierungsrichtung des weich-magnetischen Kerns abwechselnd mit positiver und negativer Polarität auf und man spricht von symmetrischer Erregung des Wiegand-Drahtes. Dazu benötigt man Feldstärken von ca. —(80 bis 120 A/cm) bis +(80 bis 120 A/cm). Das Ummagnetisieren des Mantels erfolgt ebenfalls sprunghaft und führt ebenfalls zu einem Impuls in der Induktionsspule, jedoch ist der Impuls wjientlich kleiner als der beim Umklappen des Kerns induzierte Impuls und wird zumeist nicht ausgewertet

Wählt man jedoch als äußeres Magnetfeld ein solches, welches nur in der Lage ist, den weichen Kern, nichi aber den harten Mantel in seiner Magnetisierungsrichtung umzukehren, dann treten die hohen Wiegand-Impulse nur mit gleichbleibender Polarität auf und man spricht von asymmetrischer Erregung des Wiegand-Drahtes. Dazu benötigt man in der einen Richtung eine Feldstärke von wenigstens 16 A/cm (für die Rückstellung des Wiegand-Drahtes) und in der umgekehrten Richtung eine Feldstärke von ca. 80 bis 120 A/cm.

Charakteristisch für den Wiegand-Effekt ist, daß die durch ihn erzeugten Impulse in Amplitude und Breite weitgehend unabhängig sind von der Änderungsgeis schwindigkeit des äußeren Magnetfeldes und ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweisen.

Für die Erfindung geeignet sind auch anders aufgebaute bistabile magnetische Elemente, wenn diese zwei magnetisch miteinander gekoppelte Bereiche von unterschiedlicher magnetischer Härte (Koerzitivkraft) besitzen und in ähnlicher Weise wie Wiegand-Drähte durch induziertes, rasch erfolgendes Umklappen des weichmagnetischen Bereichs zur Impulserzeugung verwendet werden können. So ist z. B. aus der DE-PS 25 14 131 ein bistabiler magnetischer Schaitkern in Gestalt einci Drahtes bekannt, der aus einem hartmagnetischen Kern (z. B. aus Nickel-Kobalt), aus einer darauf abgeschiedenen elektrisch leitenden Zwischenschicht (z. B. aus Kupfer) und aus einer hierauf abgeschieden weichmagnetischen Schicht (z. B. aus Nickel-Eisen) besteht. Eine andere Variante verwendet zusätzlich einen Kern aus einem magnetisch nicht leitenden metallischen Innenleiter (z. B. aus Beryllium-Kupfer), auf den dann die hartmagnetische Schicht, darauf die Zwischenschicht und darauf die weichmagnetische Schicht abgeschieden werden. Dieser bekannte bistabile magnetische Schaltkern erzeugt allerdings geringere Schaltimpulse als ein Wiegand-Draht.
Bei dem erfindungsgemäßen Geber ist es für das Funktionsprinzip gleichgültig, ob der Maßstab bewegt wird und die Leseeinrichtung ruht oder ob die Leseeinrichtung bewegt wird und der Maßstab ruht. Wenn daher im folgenden davon die Rede ist, daß der Maßstab, ein BME, die Leseeinrichtung oder Teile davon bewegt werden, so ist damit immer eine Relativbewegung gemeint, nicht jedoch eine Beschränkung auf eine der möglichen Bewegungsarten.

Der erfindungsgemäße Geber verwendet eine Reihe von äquidistant in einen Träger eingebetteten, bei einem Weggeber z. B. in eine schmale Kunstharzplatte eingegossene BME, die durch ein Magnetfeld hindurchbewegt werden, welches im Bereich seiner Wechselwirkung mit der Leseeinrichtung eine Folge von Nulldurchgängen aufweist. Bei Ausbildung eines Drehwinkelgebers werden die Folge von BMEs und dir Folge vier Magnetpolpaare entlang zweier koaxialer Kreisbögen angeordnet, wobei die beiden Folgen um die gemeinsame Achse gegeneinander verdrehbar sind. Ein BME, welches sich in eine .i so gebildeten Magnetfeld bewegt, wird vor einem ersten Nulldurchgang des Magnetfeldes so magnetisiert, daß die Magnetisierungsrichtung des hartmagnetischen und des weichmagnetiächen Bereichs des BME entgegengesetzt sind; nach dem Durchlaufen dieses Nulldurchgangs und vor Erreichen des nächsten Nulldurchgangs wird die Mcgnetisierungsrichtung des BME zumindest im weichmagnetischen Bereich (Fall der asymmetrischen Erregung), gegebenenfalls auch im hartmagnetischen Bereich (Fall der symmetrischen Er-

regung) umgekehrt: das plötzliche Umklappen der Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Bereichs des BME erzeugt in der mit dem BME gekoppelten Wicklung einen charakteristischen Spannungsimpuls, der als Weg- oder Drehwinkelmeßsignal verwertet wird. Nach dem Durchgang des BME durch den zweiten Nulldurchgang des magnetischen Gleichfeldes wird die Umkehrung der Magnetisierungsrichtung wieder rückgängig gemacht, so daß das BME nach dem abermaligen Durchlaufen eines Nulldurchgangs der Feldstärke erneut einen charakteristischen Impuls auflösen kann. Bei asymmetrischer Erregung des BME wird nur beim Durchlauf eines BME durch jeden zweiten der von zwei benachbarten Nulldurchgängen der Feldstärke begrenzten Magnetfeldbereiche ein hoher Impuls in der Sensorwicklung erzeugt, in den dazwischen liegenden Magnetfeldbereichen wird das jeweilige BME nur zurückgestellt, wozu nur eine relativ geringe Feldstärke (ca. —16 A/cm bei Wiegand-Drähten) benötigt wird. Die mit der Rückstellung auftretenden relativ kleinen Impulse können durch eine Diskriminatorschaltung am Ausgang der elektrischen Sensorwicklung unterdrückt werden.

Bei symmetrischer Erregung wird bei jedem Überschreiten eines Nulldurchgangs des Magnetfeldes ein hoher charakteristischer Impuls in der Sensorwicklung erzeugt, jedoch mit wechselnder Polarität. Falls gewünscht, können die Impulse einer Polarität durch eine logische Schaltung unterdrückt werden.

Natürlich müssen die Felder so stark sein, daß die nötige Ummagnetisierung jeweils erfolgen kann, d. h. z. B. für Wiegand-Drähte, daß bei asymmetrischer Erregung die Magnetfeidbereiche für die Rückstellung nur ca. —16 A/cm erbringen müssen, während die dazwischen liegenden Magnetfeldbereiche im Maximum der Feldstärke ca. 80 bis 120 A/cm erbringen müssen. Bei symmetrischer Erregung müssen in allen Magnetfeldbereichen Feldstärken von ca. 80 bis 120 A/cm erreicht werden.

Bei der Weiterbildung des Gebers nach Anspruch 2 haben die Pclpaare alternierende Polarität, d. h. zwischen je zwei benachbarten Polpaaren hat das magnetische Feld einen Nulldurchgang der Feldstärke. Bei symmetrischer Erregung des jeweiligen BME sind die Felder zwischen benachbarten Polpaaren entgegengesetzt gerichtet und so stark, daß sie das BME in seinem weichmagnetischen und in seinem hartmagnetischen Bereich ummagn?:isieren können. In der Sensorwicklung wird beim Durchgang des BME durch die Polpaare eine alternierende Impulsfolge erzeugt, die einem Zählwerk zugeführt wenden kann.

Bei asymmetrischer Erregung braucht demgegenüber das Feld zwischen jedem zweiten Polpaar nur so stark zu sein, daß es das jeweilige BME magnetisch rückstellen kann. Wird der bei der Rückstellung auftretende schwache Impuls nicht verwertet, ist die Auflösung bei asymmetrischer Erregung nur halb so gut wie bei symmetrischer Erregung.

Die Weiterbildung des Gebers nach Anspruch 3, eignet sich besonders für asymmetrische Erregung des jeweiligen BME. Bei ihr wird keine alternierende Folge von Polpaaren, sondern eine Folge von Polpaaren gleicher Polarität verwendet, wobei das Magnetfeld zwischen jedem Polpaar so stark sein muß, daß es in der Lage ist, das jeweilige BM E unter Wechsel der Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Bereichs aus dem Zustand der antiparalielen Magnetisierung in den der parallelen Magnetisierung zu überführen und zu sättigen, wozu bei Wiegand-Drähten eine Feldstärke von ca. 80 bis 120 A/cm benötigt wird. Ferner muß dafür Sorge getragen werden, daß im Bereich zwischen je zwei benachbarten Polpaaren durch ein entgegengerichtetes Magnetfeld das BME wieder in seinen Zustand der antiparallelen Magnetisierung zurückgestellt wird, weil es nur dann zwischen den Polen eines benachbarten Polpaares des Maßstabs wieder einen charakteristischen Impuls in der Sensorwicklung erzeugen kann.

ίο Diese sogenannte Rückstellung erfordert bei Wiegand-Drähten eine Feldstärke von ca. —16 A/cm und wird gemäß Anspruch 3 durch einen fest mit dem BME gekoppelten Rückstellmagnet bewirkt. Das kann ein parallel zum BME angeordneter Stabmagnet sein, ist jedoch vorzugsweise eine stromdurchflossene Wicklung, welche unmittelbar auf das BME aufgebracht ist. Da sich das Feld des Rückstellmagnets und die Felder zwischen den Polpaaren überlagern und gegenseitig schwächen, ist diese Schwächung bei der Bemessung der FrIH-gestalt und Feldstärken zu berücksichtigen, damit in jedem Fall die für eine asymmetrische Erregung erforderlichen Feldstärkewerte erreicht werden.

Die gleichnamigen Polpaare können bei den Weiterbildungen des Gebers gemäß Anspruch 2 und 3 getrennten Magneten zugehörig sein, werden jedoch vorzugsweise durch nur einen Magneten verwirklicht, dessen Polfläche zur Bildung der Polfolgen periodisch mit Vorsprangen versehen sind, die sich in Richtung auf die Polfläche der entgegengesetzten Polarität erstrecken.

Grundsätzlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Geber anzustreben, daß die Magnet^fdder, welche von den BME durchquert werden, eng begrenzt sind und an den Rändern möglichst steil abfallen, damit der Ort innerhalb des jeweiligen Feldes, an dem das BME zur Abgabe eines Impulses angeregt wird, möglichst gut reproduzierbarist.

Ein hohes Auflösungsvermögen erreicht die Erfindung durch Anwendung des bei mechanischen Maßstäben als Ablesehilfe bekannten Prinzips des Nonius. Dabei können die Magnetpolpaare die Hauptteilung und die BME die Hilfsteilung bilden oder umgekehrt. Es ist auch möglich, die Sensorwicklungen entweder den Magnetpolpaaren oder aber den BME zuzuordnen.

Üblicherweise ist beim Nonius η = 10. so daß durch Anwendung des Nonius die Hauptteilung beim Ablesen noch zehnfach unterteilt werden kann. Natürlich ist aber auch jede andere Wahl für die Zahl π möglich.

Es ist ferner möglich, die Ablesegenauigkeit dadurch weiter zu steigern, daß eine zweite HilfsStellung, z. B. in Gestalt einer zweiten Reihe von BME, die zur ersten Reihe von BME parallel verläuft, aber eine andere Teilung aufweist, derart verwirklicht wird, daß π-1 intervalie der Hauptteilung mit η Intervallen der ersten Hilfsteilung mit π Intervallen der zweiten Hilfsteilung übereinstimmen.

Eine besonders geeignete Ausführungsform des Gebers, bei dem jedem BME eine eigene Sensorwicklung zugeordnet ist, ist Gegenstand des Anspruchs 4, wobei vorzugsweise die BME die HilfsStellung bilden (Ansprach 5). Im Luftspalt des Dauermagneten herrscht ein homogenes Magnetfeld, welches durch die Zahnstange deformiert, nämlich räumlich periodisch gebündelt wird. Beim Verschieben der Zahnstange wandern die gebündelten, eine erhöhte Feldstärke besitzenden Magnetfeldbereiche durch den Luftspalt zwischen den beiden Magnetpolen hindurch und treten dabei in Wechselwirkung mit den BME. Diese sind durch die Erregerwicklung, die sie tragen, magnetisch vorgepolt, und zwar ist

das Magnetfeld der Erregerwicklung am Ort des BME dem Feld des Dauermagneten entgegengerichtet. Die Stärken der Felder müssen so aufeinander abgestimmt sein, daß mittun zwischen zwei Zähnen der Zahnstange, wo das Feld des Dauermagneten am Ort des BME am schwächsten ist, das Feld der Erregerwicklung das entgegengerichtete Feld des Dauermagneten soweit überwiegt, daß die resultierende Feldstärke ausreicht, das BME indfjnetisch zurückzustellen, d.h. den weichmagnetischen Bereich des BME in seiner Magnetisierungsrichtung so umzukehren, daß die Magnetisierung des weich- und des hartmagnetischen Bereichs des BME entgegengerichtet (antiparallel) sind.

Andererseits muß vor einem Zahnkopf, also dort, wo das Feld des Dauermagneten am stärksten ist, dieses das entgegengesetzte Feld der Erregerwicklung des BME so stark überwiegen, daß es den weichmagnetischen Bereich des BME von der (bezogen auf die Magnetisierungsrichtung des hartmagnetischen Bereichs) antiparallelen unter Erzeugung eines Impulses in der Sensorwicklung in die parallel Magnetisierungsrichtung umzupolen vermag. (Bei Wiegand-Drähten benötigt man dazu eine Feldstärke von 80 bis 120 A/cm, für die magnetische Rückstellung des Wiegand-Drahtes lediglich etwa — 16 A/cm.) Die Ausführungsform des Gebers gemäß Anspruch 6 eignet sich besonders für symmetrische Erregung der BME. Die Folge der Magnetpolpaare erzeugt ein räumlich alternierendes Magnetfeld, durch welches der Maßstab mit den BME hindurchgeführt wird. Die alternierenden Felder im Feldmaximum am Ort de- BME müssen natürlich so stark sein, daß sie die symmetrische Erregung der BME bewirken können. Bei Wiegand-Drähten benötigt man dazu Feldstärken von ca. ±(80 bis 120) A/cm. Die Sensorwicklungen werden zweckmäßig den Magnetpolpaaren zugeordnet und gerade in der Mitte zwischen ihnen, also in den Nulldurchgängen des alternierenden Magnetfeldes, angeordnet. Dann braucht man keine elektrischen Leitungen aus dem Maßstab herausführen (Anspruch 8). Bei dieser Ausführungsform sind auch keine gesonderten Magnete für die Rückstellung der BME erforderlich, da dies bereits das alternierende Magnetfeld besorgt.

Das Ausgangssignal dieses Gebers ist eine alternierende Impulsfolge, die einer Auswerterschaltung zugeführt wird.

Die Magnetpole werden am einfachsten durch Dauermagnete in Form von Hufeisenmagneten gebildet (Anspruch 7), doch kann statt dessen auch ohne weiteres eine Anordnung von Elektromagneten verwendet werden.

Zur Erzielung einer guten Signalausbeute wird es bevorzugt, als BME Wiegand-Drähte zu verwenden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den sehr schematischen Zeichnungen dargestellt, die nachfolgend erläutert werden. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines ersten Weggebers,

F i g. 2 zeigt den Schnitt H-II gemäß F i g. 1, und

F i g. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines zweiten Weggebers mit Nonius.

Bei dem in Fig. ί und 2 dargestellten Weggeber ist zwischen den einander zugekehrten Polen 31 und 32 eines in Pfeilrichtung 7 langgestreckten Hufeisenmagneten 30 ais Maßstab eine ferromagnetische Zahnstange 33 in Pfeilrichtung 7 verschieblich angeordnet, und zwar liegt sie mit ihrem Rücken der Oberfläche des einen Magnetpols 32 benachbart, während ihre Zähne 34 dem gegenüberliegenden Pol 31 zugewandt sind. Die Zähne 34 sind in gleichen Abständen angeordnet und definieren dadurch die Teilung Tdes Maßstabs.
In dem Luftspalt zwischen den Zähnen 34 und dem gegenüberliegenden Magnetpol 31 wird das Feld des Magneten 30 gebündelt und weist gegenüber der Feldstärke zwischen den Zähnen 34 eine deutlich höhere Feldstärke auf. Diese Bereiche höherer Feldstärke wandem mit der Zahnstangenbewegung durch den Luftspalt des Hufeisenmagneten 30. Zum Detektieren dieser Bewegung der Zahnstange 33 befindet sich oberhalb der Zähne 34 im Luftspalt des Magneten 30 zu diesem relativ unverschieblich eine Folge äquidistanter Wiegand-Drähte 2, die die Teilung 9/10 Taufweisen. Jeder Wiegand-Draht 2 trägt eine Sensorwicklung 3 und eine Rückstellwicklung 4 zur Erzeugung eines Magnetfeldes, welches am Ort des jeweiligen Wiegand-Drahtes 2 dem Magnetfeld des Hufeisenmagneten 30 entgegengerichtet ist.

Der dargestellte Weggeber eignet sich insbesondere zum Betrieb der Wiegand-Drähte 2 mit asymmetrischer Erregung. Dabei werden die Wiegand-Drähte 2 dann, wenn sie sich zwischen den Zähnen 34 befinden, magnetisch zurückgestellt und beim Durchqueren des verstärkten Magnetfelds zwischen den Zähnen 34 und dem gegenüberliegenden Magnetpol zur Abgabe eines Wiegand-Impulses erregt. Da die Teilungen der Zahnstange 33 und der Folge von Wiegand-Dräh'.en 2 verschieden gewählt sind, nämlich so, daß die Teilung Γ der Zahnstange 33 T und die Teilung der Folge der Wiegand-Drähte nur 9/10 Tbeträgt, hat der Weggeber ein erhöhtes Auflösungsvermögen, weil die Teilung 9/10Γ der Folge der Wiegand-Drähte 2 wie die Hilfsteilung eines der Hauptteilung Tzugeordneten Nonius wirkt.

F i g. 3 zeigt ein zweites Beispiel eines Weggebers mit Nonius in der Draufsicht. Als Maßstab dient ein Träger i, der gestrichelt eingezeichnet ist und in den mit der Hilfsteilung 9/10Γ parallel zueinander liegenden Wiegand-Drähte 2 eingebettet sind. Dieser Träger ist zwischen einer Folge von Polpaaren 50 alternierender Polarität, z. B. zwischen den Polen einer Folge von Hufeisenmagneten, in Richtung des Pfeils 7 verschiebiich angeordnet. Die Polpaare 50 definieren ihrerseits die Hauptteilung T. Zwischen den Magneten 50 sind — ebenfalls mit der Teilung T — Sensorwicklungen 3 angeordnet, die mit ihren Anschlußpunkten an eine Auswerteschaltung anzuschließen sind.
Der vorliegende Weggeber eignet sich vor allem für die symmetrische Erregung der Wiegand-Drähte, wozu die Felder zwischen den Magnetpolpaaren die entsprechei.den Feldstärken von ca. ±(80 bis 120) A/cm erbringen müssen.

Beim Durchgang eines Wiegand-Drahtes 2 durch den Luftspalt eines der Magnetpolpaare 50 wird in den beiden benachbarten Sensorwicklungen 3 ein Wiegand-Impuls erzeugt, wobei die Auswerteschaltung auch erkennen kann, in welchen Sensorwicklungen 3 die Impulse entstehen. Damit ist es auch möglich, die aktuelle Lage des Trägers 1 (Maßstab) relativ zu den Magnetpolpaaren 50 und Sensorwicklungen 3 (Leseeinrichtung) zu erkennen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 als Maßstab ein Träger (1) mit einer Folge von BME Patentansprüche: (2) dient, der parallel und relativ zu einer Folge von Polpaaren (50) mit räumlich alternierender Polarität

1. Weggeber oder Drehwinkelgeber mit einem verschieblich ist, wobei durch die Folge der Magnet-Träger, der eine Folge von untereinander parallelen, 5 polpaare (50) die eine Teilung und durch die Folge in gleichem Abstand angeordneten bistabilen ma- der BME (2) die andere Teilung gebildet wird, gnetischen Elementen (nachfolgend BME genannt) 7. Weggeber oder Drehwinkelgeber nach Anträgt, und mit einer die BMEs magnetisch abtasten- spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polpaare den und das Abtastsignal in ein elektrisches Aus- (50) durch parallel zueinander angeordnete Hufeigangssignal umformenden Leseeinrichtung beste- 10 senmagnete gebildet werden, hend aus einer Folge von relativ zum Träger ver- 8. Weggeber oder Drehwinkelgeber nach Anschiebbaren bzw. verdrehbaren Magnetpolpaaren spruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Erzeugen eines magnetischen Gleichfeldes, des- Sensorwicklungen (3) parallel zu den BM E (2) und zu sen zu den BME parallele Feldstärkekomponente den Magnetpoipaaren (50) zwischen den Magnet-Nulldurchgänge (Vorzeichenwechsel) der Feldstär- 15 polpaaren (50) angeordnet sind, ke besitzt, und aus wenigstens einer magnetisch mit

den BME gekoppelten elektrischen Wicklung (Sen-

sorwicklung), dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetpolpaare (50) räumlich periodisch,

aber mit anJerer räumlicher Periodizität (= Teilung 20 Die Erfindung geht aus von Weggebern oder Dreh-

des Maßstabes) als die Folge der BMEs (2) in der winkeigebern mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1

Weise angeordnet sind, daß η Intervalle der einen angegebenen Merkmalen. Ein solcher Drehwinkelgeber

Teilung (HilfsStellung) mit n-\ Intervallen der ande- ist im wesentlichen aus der DE-OS 28 17 169 bekannt