DE3014137C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur berührungslosen
Weg- und/oder Geschwindigkeitsmessung von sich im wesentlichen
gleichförmig bewegenden, vorzugsweise rotierenden, Körpern nach der
Gattung des Hauptanspruchs, wie sie aus der DE-OS 29 33 557 oder der
DE-OS 29 46 062 bekannt sind. Solche Vorrichtungen werden zur Erfas
sung von Drehzahlen oder Positionen für die Steuerung und Regelung
von Maschinen in zunehmendem Maße benötigt. Diese Vorrichtungen ar
beiten nach dem an sich bekannten Wirbelstrom-Meßverfahren, bei wel
chem bei Annäherung der elektrisch leitenden Zonen an den mit Wech
selstrom hoher Frequenz durchflossenen Meßwertgeber in diesen Zonen
Wirbelströme erzeugt werden, die sich in einem Energieentzug, d. h.
in einer Amplitudenverkleinerung der elektrischen Schwingung in dem
Meßwertgeber auswirken. Diese wird nach geeigneter Verarbeitung als
Meßsignal für die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl oder die Position
des sich bewegenden Körpers ausgenutzt.
Bei einer am Markt bekannten Vorrichtung dieser Art, die insbeson
dere bei rotierenden Maschinen angewandt wird, werden an den Ma
schinen bereits vorhandene Zahnräder (z. B. die Schwungradverzahnung
am Verbrennungsmotor) mit einem geeigneten Meßwertgeber zur Impuls
gewinnung ausgenutzt. Die Zahnköpfe bilden dabei die Zonen aus elek
trisch leitendem Material. Schwierigkeiten ergeben sich hierbei
durch die sehr große Abhängigkeit des Meßwertgebersignals von der
Größe und dem Abstand des Meßwertgebers zu dem sich bewegenden Kör
per, hier also dem rotierenden Zahnrad. Um für eine exakte Messung
der Position oder Geschwindigkeit hohe Auflösungen zu erreichen,
müssen große Zähnezahlen mit kleinen Abmessungen des Meßwertgebers
erfaßt werden. In diesem Fall muß ein Meßwertgeber zur Verfügung
stehen, der in seinem geometrischen Abmessungen, z. B. seinem Durch
messer, ungefähr den Abmessungen des Zahnes entspricht, um mit Si
cherheit Einzelzähne erfassen zu können. Der Reduzierung der Aus
dehnungen des Meßwertgebers sind aber drei Grenzen gesetzt, einmal
durch die kostenaufwendige Herstellung kleinster Meßwertgeber, zum
anderen durch die notwendige Verringerung des Meßabstandes zwischen
Meßwertgeber und dem elastisch leitenden Zonen und schließlich
durch die zunehmende Verkleinerung des erhaltenen Meßsignals bei
kleiner werdenden Meßwertgebern. Dies führt dazu, daß es in vielen
Fällen gar nicht mehr möglich ist, Meßwertgeber herzustellen, die
feinste Zahnungen mit Zahnbreiten kleiner als 1 mm erfassen können.
Aber auch dort, wo lediglich grobe Zahnungen, wie beispielsweise die
Schwungradverzahnung von Verbrennungsmaschinen, erfaßt werden müs
sen, ergeben sich Probleme. Aufgrund der hohen Toleranzen in radia
ler Richtung und durch starke mechanische Schwingungen des rotieren
den Schwungrades während des Betriebs, muß der Meßwertgeber einen
relativ hohen Meßabstand von den elektrisch leitenden Zonen, hier
also von der zu erfassenden Verzahnung, haben. Das bringt es mit
sich, daß der Meßwertgeber, soll er noch ein genügend großes Meß
signal abgeben können, einen relativ großen Durchmesser haben muß,
wodurch er dann im allgemeinen schon mehrere Zähne erfaßt und eine
saubere Auflösung des Einzelzahnes schwierig wird.
Aus der DE-AS 12 73 839 ist ein Meßwertumformer zur Umformung der
Drehbewegung von drehbaren Organen in Impulse bekannt. Die Vorrich
tung besteht dort im wesentlichen aus einem Hochfrequenzoszillator
und einem mit dem drehbaren Organ synchron umlaufenden metallischen
Zackenrad, dessen Flügel je nach seiner jeweiligen Winkelstellung
die Schwingkreisdämpfung und damit die Schwingungsamplitude zwischen
einem Minimum und einem Maximum beeinflussen. Jeder Impuls ent
spricht dabei der Zunahme des Drehwinkels um einen bestimmten Betrag,
wobei jedoch die zuvor geschilderten Probleme der aufwendigen Her
stellung, des möglichen Meßabstandes und der Größe der nutzbaren
Meßsignale nicht ausgeräumt werden konnten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen
Weg- und/oder Geschwindigkeitsmessung mit den kenn
zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegen
über den Vorteil, daß der Meßwertgeber relativ große
geometrische Abmessungen aufweist und dennoch in der
Lage ist, feinste Zahnungen bzw. sehr schmale elektrisch
leitende Zonen auf dem sich bewegenden Körper zu er
fassen, die selbst kleiner als 1 mm sein können. Am
Ausgang des Meßwertgebers steht dennoch ein Meßsignal
von ausreichender Größe zur Verfügung. Durch die relativ
großen geometrischen Abmessungen des Meßwertgebers kann
auch der Meßabstand zwischen diesem und dem sich bewegen
den Körper mit seinen elektrisch leitenden Zonen groß
genug gemacht werden, ohne daß das Auflösungsvermögen
des Meßwertgebers darunter leidet. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung kann somit auch bei rotierenden Körpern
mit großen radialen Toleranzen problemlos angewendet
werden. Das am Ausgang des Meßwertgebers zur Verfügung
stehendes Meßsignal ist eine sinusähnliche Spannung, und
zwar bei jeder Geschwindigkeit des sich bewegenden
Körpers. Diese Spannung kann gut zur Drehzahlmessung,
Geschwindigkeitsmessung, Positionsanzeige oder zur
Auslösung von Betriebsvorgängen herangezogen werden.
Das gleichzeitige Abtasten von mehreren Zähnen führt
zu erhöhten und wenig störempfindlichen Meßsi
gnalen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt ein
ähnlich hohes Auflösungsvermögen bei der Erfassung
selbst feinster Zahnung bzw. schmalster elektrisch
leitender Zonen, das bislang nur durch optoelektro
nische Meßverfahren erzielbar war. Im Gegensatz zu
diesen Vorrichtungen, die nach dem optoelektronischen
Prinzip arbeiten, ist die erfindungsgemäße Vorrich
tung verschmutzungsunempfindlich.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung zur be
rührungslosen Weg- und/oder Geschwindigkeitsmessung
möglich.
Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausführungsform
der Erfindung gemäß Anspruch 3. Durch diese Maskierung
der Spulenfläche läßt sich der erfindungsgemäße Meß
wertgeber relativ einfach und mit geringem fertigungs
technischen Aufwand herstellen.
Die Zonen aus elektrisch leitendem Material sind in
bekannter und einfachster Weise gemäß der vorteilhaften
Ausführungsform nach Anspruch 14 auf Zahnköpfen einer
sich in Bewegungsrichtung des Körpers erstreckenden
Zahnreihe und einstückig mit dieser angeordnet. Bei
Vorrichtungen, bei welchen aus konstruktiven Gründen
eine ebene Oberfläche des die elektrisch leitenden
Zonen tragenden Körpers - oder eines anderen, mit die
sem starr verbundenen Trägers - erforderlich ist, ist
die Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 13
besonders zweckmäßig. Da im Hinblick auf die sich aus
bildenden Wirbelströme nicht-ferromagnetische Materialien
eine andere Empfindlichkeit aufweisen als ferromagne
tisches Material, weist die solchermaßen ausgestaltete
erfindungsgemäße Vorrichtung die gleichen vorteilhaften
Eigenschaften auf, wie vorstehend beschrieben.
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigt in schematischer
Darstellung
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Vorrichtung
zur berührungslosen Weg- und/oder
Geschwindigkeitsmessung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II
in Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt einer Vorrichtung
gemäß einem zweiten Ausführungs
beispiel,
Fig. 4 einen Längsschnitt einer Vorrichtung
gemäß einem dritten Ausführungsbei
spiel,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V
in Fig. 4,
Fig. 6 den gleichen Schnitt wie in Fig. 5
einer Vorrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 einen Längsschnitt einer Vorrichtung
gemäß einem fünften Ausführungsbei
spiel,
Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-
VIII in Fig. 7,
Fig. 9 einen Längsschnitt einer Vorrichtung
gemäß einem sechsten Ausführungs
beispiel,
Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X
in Fig. 9,
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer
Vorrichtung gemäß einem siebten Aus
führungsbeispiel,
Fig. 12 einen Längsschnitt einer Vorrichtung
gemäß einem achten Ausführungsbeispiel,
Fig. 13 einen Längsschnitt einer Vorrichtung
gemäß einem neunten Ausführungsbei
spiel.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zur be
rührungslosen Weg- und/der Geschwindigkeitsmessung
eines sich im wesentlichen gleichförmig bewegenden
Körpers weist Zonen 10 aus elektrisch leitendem
Material auf, die entweder - wie hier - auf der Ober
fläche des sich bewegenden Körpers 11 selbst oder aber
auf einem mit dem sich bewegenden Körper 11 starr ver
bundenen gesonderten Träger 812 (Fig. 12) angeordnet
sind. Die Zonen 10 verschieben sich somit synchron mit
dem sich bewegenden Körper und sind in Bewegungsrich
tung in gleichem Abstand voneinander angeordnet. Bei
der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bewegt sich der Körper 11
in seiner Längsrichtung, führt also eine Longitudinal
bewegung aus. Der Körper 11 kann aber ebenso gut, wie
in Fig. 3 dargestellt, rotieren. Die Zonen 10 sind hier
auf Zahnköpfe 13 einer sich in Bewegungsrichtung er
streckenden Zahnreihe 14 angeordnet. Besteht der Körper
11 aus elektrisch leitendem Material, z. B. Eisen, so
brauchen diese Zonen 10 nicht gesondert vorgesehen zu
werden, sondern ergeben sich an der Oberfläche der
Zahnköpfe von selbst.
Die Vorrichtung zur berührungslosen Weg- und/oder Ge
schwindigkeitsmessung weist weiterhin einen Meßwertgeber
15 auf, der in Abstand von den sich bewegenden Zonen 10
bzw. von den Zahnköpfen 13, dem sog. Meßabstand a, ange
ordnet ist. Der Meßwertgeber 15 wird von einem hoch
frequenten Wechselstrom durchflossen. Der Meßwertgeber
15 erstreckt sich räumlich über mehrere Zonen 10 hinweg
und weist einzelne, miteinander verbundene, räumlich ab
gegrenzte aktive Meßflächen 16 auf, deren in Bewegungs
richtung der Zonen 10 bzw. der Zahnreihe 14 bzw. des
Körpers 11 gesehener Abstand voneinander im wesentlichen
dem Abstand b aufeinanderfolgender Zonen 10 und deren
in Bewegungsrichtung der Zonen 10 gesehene Breite im
wesentlichen der Zonenbreite c entspricht. Die Meßflächen 16
wirken wie einzeln elektrisch in Reihe geschaltet, so daß
gleichzeitig mehrere Zonen 10 von dem Meßwertgeber 15
abgetastet werden.
Der Meßwertgeber 15 in Fig. 1 und 2 weist einen Halter 17
und eine auf der Stirnseite des Halters 17 den Zonen 10
gegenüberliegende, spiralförmige Flachspule 18 auf. Die
einlagig oder auch mehrlagig gewickelte Flachspule 18 überdeckt mit
ihrer geschlossenen Spulenfläche 19 mehrere Zonen 10, hier ins
gesamt drei Zonen 10, mit einem Abstand, der etwa dem Meßab
stand a entspricht. Zwischen der Spulenfläche 19 und
den Zonen 10 bzw. der Oberfläche der Zahnköpfe 13 sind
zwei Stege 20 aus elektrisch leitendem Material ange
ordnet, die in Bewegungsrichtung der Zonen 10 festste
hend in Abstand voneinander angeordnet sind. Die zwischen
den Stegen 20 freibleibenden Spulenoberflächenabschnitte sind
die aktiven Meßflächen 16. Die quer zur Bewegungsrichtung
der Zonen 10 bzw. des Körpers 11 gemeinsame Länge der
Stege 20 entspricht zumindest der in dieser Richtung
gemessenen Ausdehnung der Zonen 10 und/oder der Spulen
fläche 19.
Die Stege 20 bewirken quasi eine maskenartige Abschir
mung der Spule 18, wodurch lediglich im Bereich der
Spalte zwischen den Stegen 20 eine Meßfläche 16
entsteht, von welcher aus hochfrequente Schwingungen in
die Zonen 10 eindringen. Nähert sich nunmehr eine elek
trisch leitende Zone 10 einer der Meßflächen 16, so wer
den in ersterer Wirbelströme erzeugt, die sich in
einem Energieentzug, d. h. in einer Amplitudenverklei
nerung der elektrischen Schwingung in der Flachspule 18
auswirken. Da insgesamt drei elektrisch in Reihe ge
schaltete Meßfläche 16 vorhanden sind, werden gleich
zeitig in drei Zähnen derartige Wirbelströme erzeugt,
und eine entsprechend große Amplitudenverkleinerung der
elektrischen Schwingung tritt auf. Am Ausgang einer mit
der Flachspule 18 verbundenen, hier nicht dargestellten
Auswerteschaltung, steht damit ein Meßsignal zur Ver
fügung, das bei einer Relativbewegung zwischen den
Zonen 10 und dem Meßwertgeber 15 bzw. der Flachspule 18
eine sinusähnliche Spannung ist, und zwar unabhängig von
der Relativgeschwindigkeit. Dieses Spannungssignal kann
dann zur Geschwindigkeit oder Wegmessung oder auch
zur Positionsanzeige des Körpers 11 verarbeitet werden.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung zur berührungslosen Weg- und/oder Geschwin
digkeitsmessung unterscheidet sich von der vorstehend
beschriebenen Vorrichtung nur dadurch, daß der Körper
211 mit der Zahnreihe 214 keine Longitudinalbewegung,
sondern eine Rotationsbewegung ausführt. Daher sind
gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen,
die jedoch um die Zahl 200 erhöht worden sind. Auch
hier erstreckt sich die Oberfläche des Meßwertgebers
215 bzw. der Flachspule 218 parallel zur Oberfläche des
sich bewegenden Körpers 211. Die Oberfläche des Meß
wertgebers 215 ist hier also konkav ausgebildet.
Bei dem in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbei
spiel der Vorrichtung ist der sich in Längsrichtung
bewegende Körper 311 identisch dem Körper 11 in Fig. 1
und 2 ausgebildet. Gleiche Bauteile sind daher mit
gleichen Bezugszeichen versehen, denen jedoch um die Zahl 300
erhöht. Der Meßwertgeber 315 weist hier neben dem
Halter 317 eine einlagige, spiralförmige Rahmenspule 321
auf. Die Rahmenspule 321 ist wiederum auf der Stirnseite
des Halters 317, den Zonen 310 gegenüberliegend, ange
ordnet. Die Rahmenspule 321 erstreckt sich über zwei
Zonen 310 hinweg, wobei ihre in Bewegungsrichtung der
Zonen 310 bzw. des Körpers 311 gemessene lichte Weite d
dem Zonenabstand b entspricht. Die aktiven Meßflächen 316
werden hier von den quer zur Bewegungsrichtung der
Zonen 310 sich erstreckenden Rahmenbereichen der Rahmen
spule 321 gebildet. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung
ist ebenso wie vorstehend zu Fig. 1 und 2 beschrieben.
Die Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 8
unterscheidet sich lediglich von der Vorrichtung gemäß
Fig. 4 und 5 dadurch, daß die Rahmenspule 421 nicht
Kreisform, sondern Rechteckform aufweist. Auch hier
werden die aktiven Meßflächen 416 des Meßwertgebers 415
von den sich etwa quer zur Bewegungsrichtung der Zonen
410 erstreckenden Rahmenschenkeln der Rahmenspule 421
gebildet. Gleiche Bauteile tragen wiederum gleiche
Bezugszeichen, jedoch um die Zahl 400 erhöht.
Sowohl in dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß
Fig. 4 und 5 als auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 6 ist die quer zur Bewegungsrichtung gemessene Länge
der Zonen 310 bzw. 410 kleiner als die in dieser Rich
tung sich erstreckende Ausdehnung der Rahmenspule 321
bzw. 421.
In dem fünften Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
gemäß Fig. 7 und 8 werden die Meßflächen 516 von mit
einander verbundenen Einzelflachspulen 522 gebildet,
die in Reihe geschaltet sind (Fig. 8). Die Einzelflach
spulen 522 entsprechen in ihrem Abmessungen im wesent
lichen dem Abmessungen der Zonen 510. Gleiche Bauteile
sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen, je
doch um die Zahl 500 erhöht. Die Wirkungsweise dieses
Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie vorstehend be
schrieben.
Bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel in
Fig. 9 und 10 weist der Meßwertgeber 615 eine in
Bewegungsrichtung der Zonen 610 bzw. des Körpers 611
sich erstreckende mäanderförmige Flachspule 623 auf.
Die Flachspule 623 ist in ihrem mäanderförmigen Verlauf
jeweils im wesentlichen rechtwinklig abgebogen. Sie ist
ebenfalls auf der den Zonen 610 gegenüberliegenden Stirn
seite des Haltes 617 angeordnet. Die Meßflächen 616
des Meßwertgebers 615 werden hier von den quer zur Er
streckungsrichtung der Flachspule 623 verlaufenden
Spulenteilflächen gebildet. Ansonsten stimmen Aufbau
und Wirkungsweise dieser Vorrichtung mit dem bisher
Gesagten überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen
Bezugszeichen, jedoch um die Zahl 600 erhöht, versehen
sind.
Das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß Fig. 11
unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 9 und 10 lediglich dadurch, daß die quer zur
Bewegungsrichtung der Zonen 610 sich erstreckenden
Spulenabschnitte der ebenfalls mäanderförmigen einla
gigen Flachspule 724 weit über die Zonen 710 vorstehen,
jedoch abgekröpft sind, so daß sie sich beidseitig des
Zahnkopfes 713 bis unterhalb des Zahngrundes 730 er
strecken. Ein Teil der Zahnreihe 714, hier drei Zähne,
werden sozusagen von der Flachspule 724 vollständig
umgriffen. Aufbau und Wirkungsweise sind ansonsten wie
vorstehend beschrieben, so daß gleiche Bauteile die
gleichen Bezugszeichen, jedoch um die Zahl 700 erhöht,
tragen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die
Flachspule 724 aus einem einzigen Draht. Zur Erzeugung
eines größeren Meßsignals werden aber vorteilhaft
mehrere Drehlagen nebeneinander anzuordnen sein, so
daß sich eine der Fig. 10 vergleichbare, abgekröpfte
mäanderförmige Flachspule 724 ergibt.
Bei dem achten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
gemäß Fig. 12 entspricht der Meßwertgeber 815 identisch
dem in Fig. 1 beschriebenen Meßwertgeber 15. Im Unter
schied zu der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung
sind hier die Zonen 810 von einem Strichraster 825 ge
bildet, das auf die Oberfläche 826 eines Trägers 812
aufgebracht ist, z. B. mittels Aufdampfen, Aufdrucken,
Ätzen od. dgl. Der Träger 812 kann eine Scheibe, ein
Band od. dgl. sein, und ist mit dem sich bewegenden
Körper, dessen Geschwindigkeit, Weg oder Position
gemessen werden soll, starr verbunden. Im übrigen
stimmen der weitere Aufbau und auch die Wirkungsweise
dieses Ausführungsbeispiels mit den vorherigen Aus
führungsbeispielen überein, so daß wiederum identische
Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, jedoch um die
Zahl 800 erhöht, versehen sind.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß
Fig. 13 stimmt der Meßwertgeber 915 in seinem Aufbau
identisch mit dem zu Fig. 1 und 2 beschriebenen Meßwert
geber 15 überein. Die Oberfläche 927 des sich bewegen
den Körpers 911 - oder eines mit diesem starr verbun
denen geeigneten Trägers - weist eine Struktur von ab
wechselnden Feldern aus ferromagnetischem und nicht-
ferromagnetischem Material auf. Die ferromagnetischen
Materialfelder bilden die Zonen 910, während die nicht-
ferromagnetischen Felder die Zwischenzonenbereiche 929
ausfüllen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die
Zonen 910 aus nicht-ferromagnetischem Material und die
Zwischenzonenbereiche 929 aus ferromagnetischem Material
herzustellen. Da beim Wirbelstrommeßverfahren ferroma
gnetisches Material eine andere Empfindlichkeit als nicht-
ferromagnetisches Material aufweist, ist in identischer
Weise durch den Meßwertgeber 915 eine Abtastung dieser
Struktur 928 möglich, wobei je nachdem, ob Zonen 910
oder Zwischenzonenbereiche 929 den Meßflächen 916 gegen
überliegen, der Energieentzug in der Flachspule 918
unterschiedlich und die Amplitudenänderung in letzterer
merklich unterschiedlich ist. Ansonsten stimmen Aufbau
und Wirkungsweise der Vorrichtung in Fig. 13 mit den
übrigen Ausführungsbeispielen überein, so daß wiederum
gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, um die
Zahl 900 erhöht, versehen sind. Dieses Ausführungsbei
spiel ist zweckmäßig dann anzuwenden, wenn aus konstruk
tiven Gründen es erforderlich ist, den Körper 911
- oder einen mit diesem starr verbundenen geeigneten
Träger - mit einer ebenen Oberfläche versehen zu müssen.
Selbstverständlich ist es bei allen Ausführungsbeispielen
möglich, den Meßwertgeber mit dem sich bewegenden Körper,
dessen Geschwindigkeit, Weg oder Position gemessen werden
soll, starr zu verbinden und die Zonen aus elektrisch
leitendem Material feststehend anzuordnen.
Zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 ist noch anzumerken,
daß bei einem rotierenden Körper 211 mit relativ großem
Durchmesser die Oberfläche des Meßwertgebers 215 und da
mit die Flachspule 218 nicht gekrümmt ausgebildet zu
werden brauchen, sondern auch plan - wie in Fig. 1 -
gemacht werden können. Trotz des dann nicht parallelen
Verlaufes der Oberfläche des Körpers 211 bzw. der
elektrisch leitenden Zonen 210 zu den Meßflächen 216
erfolgt die Messung noch genügend genau.
Claims (16)
1. Vorrichtung zur berührungslosen Weg- und/oder Ge
schwindigkeitsmessung von sich
gleichförmig bewegenden Körpern, mit Zonen aus
elektrisch leitendem Material, die sich mit dem
sich bewegenden Körper synchron verschieben und in
Bewegungsrichtung in gleichem Abstand voneinander
angeordnet sind, und mit einem in Abstand davon an
geordneten, räumlich feststehenden Meßwertgeber, der
von vorzugsweise hochfrequentem Wechselstrom durch
flossen ist, dadurch gekennzeich
net, daß der Meßwertgeber (15-915) sich räum
lich über mehrere Zonen (10-910) hinweg erstreckt
und einzelne, miteinander verbundene, räumlich abge
grenzte aktive Meßflächen (16-916) aufweist, deren
in Bewegungsrichtung der Zonen (10-910) gesehener
Abstand voneinander dem Zonenabstand
(b) und deren in Bewegungsrichtung der Zonen (10-910)
gesehene Breite der Zonenbreite (c)
entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Meßflächen (16-
916) elektrisch in Reihe geschaltet sind oder wie
elektrisch in Reihe geschaltet wirken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber
(15) eine Flachspule (18) mit geschlossener, mehrere
Zonen mit Abstand überdeckender Spulenfläche (19)
aufweist, daß zwischen der Spulenfläche (19) und den
Zonen (10) Stege (20) aus elektrisch leitendem
Material angeordnet sind, die in Bewegungsrichtung
der Zone (10) in Abstand voneinander feststehend
angeordnet sind, und daß die zwischen den Stegen
(20) freibleibenden Spulenflächenabschnitte die
aktiven Meßflächen (16) bilden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die quer zur Bewegungs
richtung der Zonen (10) gemessene Länge der Stege
(20) zumindest der in dieser Richtung gemessenen
Ausdehnung der Zonen (10) und/oder der Spulenfläche
(19) entspricht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber
(315; 415) eine flache Rahmenspule (321; 421) auf
weist, die sich über zwei Zonen (310: 410) hinweg
erstreckt und deren in Bewegungsrichtung der Zonen
(310; 410) gemessene lichte Weite dem Zonenabstand (c)
entspricht, und daß die aktiven Meßflächen (316; 416)
von den etwa quer zur Bewegungsrichtung der Zonen
(310; 410) sich erstreckenden Rahmenbereichen oder
Rahmenschenkeln der Rahmenspule (321; 421) gebildet
sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Rahmenspule (321;
421) etwa Kreis- oder Rechteckform aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die quer zu ihrer
Bewegungsrichtung gemessene Länge der Zonen (310;
410) kleiner ist als die in dieser Richtung sich er
streckende Ausdehnung der Rahmenspule (321; 421).
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßflächen
(516) von miteinander verbundenen Einzelflachspulen
(522) ausgebildet sind, deren Abmessungen
den Abmessungen der Zonen (510) entsprechen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber
(615) eine sich in Bewegungsrichtung der Zonen (610)
mäanderförmig erstreckende Flachspule (623) aufweist,
deren quer zur Erstreckungsrichtung verlaufende Spulen
teilflächen die Meßflächen (616) bilden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, da
durch gekennzeichnet, daß die
Flachspulen (18; 218; 321; 421; 623; 724) einlagig
oder mehrlagig sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, da
durch gekennzeichnet, daß die
Zonen (10-910) auf dem sich bewegenden Körper (11-
911) selbst oder auf einem mit diesem starr ver
bundenen Träger (812) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Zonen (810) von
einem Strichraster (825) gebildet sind, das auf die
Oberfläche (826) des Körpers bzw. des Trägers (812)
aufgebracht ist, z. B. mittels Aufdampfen, Aufdrucken oder
Ätzen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Zonen (910) ferro
magnetisches Material und die Zwischenzonenbereiche
(929) nicht-ferromagnetisches Material aufweisen oder
umgekehrt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-13, da
durch gekennzeichnet, daß die
Zonen (10-710) auf Zahnköpfen (13-713) einer sich
in Bewegungsrichtung erstreckenden Zahnreihe (14-
714), vorzugsweise mit dieser einstückig, angeordnet
sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die quer zur Be
wegungsrichtung der Zonen (910) über diese vorstehen
den Spulenteilflächen der mäanderförmigen Spule (724)
abgekröpft sind und sich beidseitig des Zahnkopfes
(713) bis vorzugsweise unterhalb des Zahngrundes
(730) erstrecken.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-15,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberfläche des Meßwertgebers (15-915) sich parallel
zur Oberfläche des sich bewegenden Körpers (11-911)
bzw. des mit diesem verbundenen Trägers (812) er
streckt.
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