DE9115952U1 - Device for cyclic absolute position measurement on moving axes - Google Patents
Device for cyclic absolute position measurement on moving axesInfo
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Description
G 91 15 952.0 KUKA Schweißanlagen Akte: 77 2-754 er/mä 11.03.1993G 91 15 952.0 KUKA welding systems File: 77 2-754 er/mä 11.03.1993
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Vorrichtung zur zyklisch absoluten PositionsmessungDevice for cyclic absolute position measurement
an bewegten Achsenon moving axes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zyklisch absoluten Positionsmessung an bewegten Achsen mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a device for cyclic absolute position measurement on moving axes with the features in the preamble of the main claim.
Zyklisch absolute Positionsmeßsysteme geben die Absolutposition einer Achse innerhalb eines Achszyklus an. Ist der Arbeitsbereich der Achse größer als ihr Zyklus, kann zusätzlich noch eine Erfassung der Zyklenzahl vorgenommen werden. Ein solches System ist aus der DE-OS 38 32 457 bekannt. Als Positionsgeber wird eine codierte Absolutwertscheibe verwendet, deren Codierung über einen Sensor abgetastet und als Positionssignal aufgenommen wird. Diese Anordnung ist sehr genau, erfordert aber einen gewissen baulichen und meßtechnischen Aufwand.Cyclic absolute position measuring systems indicate the absolute position of an axis within an axis cycle. If the working range of the axis is larger than its cycle, the number of cycles can also be recorded. Such a system is known from DE-OS 38 32 457. A coded absolute value disk is used as a position sensor, the coding of which is scanned by a sensor and recorded as a position signal. This arrangement is very precise, but requires a certain amount of construction and measurement effort.
Aus der DE-OS 33 39 162 und der GB-PS 976 783 sind andere zyklisch absolute Positionsmeßsysteme bekannt, die ein Magnetteil an einer Marke vorbeidrehen und über einen sich ändernden magnetischen Fluß die Drehstellung einer Achse feststellen. Die Meßgenauigkeit dieser Anordnungen hängt von der genauen Einhaltung der magnetischen Eigenschaften ab, welche nicht immer auf Dauer konstant bleiben. Außerdem ist diese Anordnung durch äußere elektromagnetische Felder störanfällig und läßt sich nicht überall einsetzen.Other cyclic absolute position measuring systems are known from DE-OS 33 39 162 and GB-PS 976 783, which rotate a magnetic part past a mark and determine the rotational position of an axis via a changing magnetic flux. The measuring accuracy of these arrangements depends on the precise maintenance of the magnetic properties, which do not always remain constant over time. In addition, this arrangement is susceptible to interference from external electromagnetic fields and cannot be used everywhere.
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Aus der JP 59-607 (A) ist ein weiteres Positionsmeßsystem bekannt, das mit einer Positionsscheibe und zwei halbkreisförmigen einander gegenüberliegenden Nuten arbeitet. Die Nuten befinden sich in der Stirnseite der Scheibe und haben eine veränderliche Tiefe, die von jeweils einem piezoelektrischen Fühler abgetastet wird. Bei dieser Anordnung müssen die Fühlerhalterung und die Scheibe exakt parallel zueinander ausgerichtet sein, was einen erhöhten Positionieraufwand mit sich bringt. Außerdem ist die Nutenabtastung im praktischen Betrieb durch Verschmutzung störanfällig. Die piezoelektrischen Fühler sind außerdem gegenüber äußeren Schwingungseinflüssen anfällig. Die Betriebssicherheit dieser Vorrichtung ist nicht bei allen Einsatzmöglichkeiten gewährleistet.Another position measuring system is known from JP 59-607 (A) that works with a positioning disk and two semicircular grooves facing each other. The grooves are located in the front of the disk and have a variable depth, which is scanned by a piezoelectric sensor. With this arrangement, the sensor holder and the disk must be aligned exactly parallel to each other, which entails increased positioning effort. In addition, the groove scanning is susceptible to interference in practical operation due to contamination. The piezoelectric sensors are also susceptible to external vibration influences. The operational reliability of this device is not guaranteed for all applications.
Die Literaturstelle "Measurement Techniques", Vol.29, 1986, H.6, S.501-505 zeigt ein Positionsmeßsytem mit optischen Meßaufnehmern in Verbindung mit einem exzentrisch an einer Achse angebrachten transparenten Markierungsring. Hier wird der sich ändernde Abstand der exzentrischen Begrenzungskreise der Markierung vom Drehmittelpunkt für die Positionsmessung herangezogen. Die Auswertung ist relativ kompliziert und bedingt eine mehrfache Sensorenanordnung und die gleichzeitige Abtastung mehrerer Kreisspuren.The literature reference "Measurement Techniques", Vol.29, 1986, H.6, pp.501-505 shows a position measuring system with optical measuring sensors in conjunction with a transparent marking ring attached eccentrically to an axis. Here, the changing distance of the eccentric limit circles of the marking from the center of rotation is used for the position measurement. The evaluation is relatively complicated and requires a multiple sensor arrangement and the simultaneous scanning of several circular tracks.
Aus der DE-PS 39 21 756 ist ein weiteres mehrteiliges Meßsystem zur zyklisch absoluten Positionsbestimmung bekannt. Es weist einen Zahnkranz mit beidseits an den Stirnseiten angeordneten zahnförmigen Rampen auf, die von zwei um 180° versetzten Sensorpaaren unten und oben abgetastet werden. Diese Abtastung ist rein inkremental. Im Inneren des Zahnkranzes ist zudem noch eine rotierende Scheibe mit geneigter Stirnfläche angeordnet, die mit demAnother multi-part measuring system for cyclical absolute position determination is known from DE-PS 39 21 756. It has a gear ring with tooth-shaped ramps arranged on both sides of the front sides, which are scanned by two pairs of sensors offset by 180° at the top and bottom. This scanning is purely incremental. In the interior of the gear ring there is also a rotating disk with an inclined front surface, which is connected to the
IbIb
äußeren Zahnkranz dreht. Zwei weitere Sensoren tasten die Taumelbewegung der geneigten Stirnfläche ab. Deren Signale werden mit den inkrementalen Zahnkranz-Signalen zu einem zyklisch absoluten Positionssignal kombiniert. Diese Anordnung ist aufwendig und bedingt mehrere Positionsgeber und mindestens sechs Sensoren.outer gear ring rotates. Two further sensors sense the wobbling movement of the inclined front surface. Their signals are combined with the incremental gear ring signals to form a cyclical absolute position signal. This arrangement is complex and requires several position sensors and at least six sensors.
Es sind ferner inkrementale Systeme bekannt, beispielsweise aus der DE-PS 23 57 061. Als Positionsgeber wird eine Zahnscheibe eingesetzt, die an einem berührungslosen Sensor vorbeigedreht wird. Dieser stellt die Zahnsprünge als inkrementale Signale fest, die in einer Auswerteschaltung gezählt werden. Zur Ermittlung des Nullpunktes ist ein besonders gestalteter Zahn vorgesehen, der bei der Abtastung ein von den anderen Zähnen unterschiedliches Signal liefert. Die Positionsbestimmung erfolgt durch Zählung der Zahnsignale ausgehend von einem Referenzpunkt beziehungsweise einer Referenzstellung der Achse. Inkrementale Systeme haben den grundsätzlichen Nachteil, daß bei einem Spannungsausfall in der Regel der Positionswert verlorengeht und damit die Achse neu referiert werden muß. Ähnliches geschieht, wenn beiIncremental systems are also known, for example from DE-PS 23 57 061. A toothed disk is used as a position sensor, which is rotated past a contactless sensor. This detects the tooth jumps as incremental signals, which are counted in an evaluation circuit. A specially designed tooth is provided to determine the zero point, which delivers a different signal from the other teeth when scanned. The position is determined by counting the tooth signals starting from a reference point or a reference position of the axis. Incremental systems have the fundamental disadvantage that in the event of a power failure the position value is usually lost and the axis must therefore be re-referenced. Something similar happens when
(Fortsetzung auf Seite 2 der ursprünglichen Beschreibung)(Continued on page 2 of the original description)
ausgeschalterer Positionsmessung die Achsstellung verändert wird und dies von der Positionsmeßvorrichtung nicht bemerkt wird.When the position measurement is switched off, the axis position is changed and this is not noticed by the position measuring device.
Bekannt sind ferner noch Positionsmeßvorrichtungen, die
einen absoluten Positionswert im gesamten Arbeitsbereich
einer Achse ermitteln können. Hier kommt in der Regel ein
mehrstufiger Positionsgeber zum Einsatz, der beispielsweise aus mehreren Absolutwertscheiben besteht, die untereinander
durch eine Übersetzung verbunden sind. Auch diese Systeme
bedingen durch die Codescheiben einen gewissen
konstruktiven und meßtechnischen Aufwand.Also known are position measuring devices that
an absolute position value in the entire working area
of an axis. This is usually done by a
A multi-stage position sensor is used, which consists, for example, of several absolute value disks that are connected to each other by a gear. These systems also
require a certain
constructive and metrological effort.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfachere
Vorrichtung zur zyklisch absoluten Positionsmessung an
bewegten Achsen anzugeben.It is the object of the present invention to provide a simpler
Device for cyclic absolute position measurement on
moving axes.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im
Hauptanspruch.The invention solves this problem with the features in
Main claim.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach aufgebaut und
besitzt zugleich eine hohe Meß- und Betriebssicherheit. Als Positionsgeber wird eine mit der bewegten Achse verbundene
Marke verwendet, die eine mit der Achsposition sich
ändernde Höhe besitzt. Diese Höhenänderung wird durch einen analogen Initiator abgetastet und als Positionssignal
aufgenommen.The device according to the invention is simple in construction and
has a high level of measurement and operational reliability. A position sensor connected to the moving axis is used as
Mark used, which is a with the axis position
This change in height is sensed by an analog initiator and used as a position signal
recorded.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für beliebige Achsen
geeignet. Bevorzugt wird der Einsatz an rotatorischen
Achsen, insbesondere drehenden Wellen. Ein anderes
Einsatzgebiet sind translatorische Achsen.The device according to the invention is suitable for any axis
Preferably used on rotary
axes, especially rotating shafts. Another
The area of application is translational axes.
Mit der erfindungsgemäßen Positionsmeßvorrichtung können
zumindest innerhalb eines Achszyklus die Achspositionen und die zurückgelegten Achswege absolut bestimmt werden. IstWith the position measuring device according to the invention
at least within one axis cycle, the axis positions and the axis paths travelled are determined absolutely.
der Achsbereich nicht größer als der Achszyklus, genügt eine einstufige Positionsmeßvorrichtung. Für einen größeren Arbeitsbereich kann sie mit einer Zykluszählung ergänzt werden, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 38 32 457.1 bekannt ist. Es ist aber auch gleichfalls möglich/ die erfindungsgemäße Positionsmeßvorrichtung mehrstufig auszubauen. Gleichfalls kann aber auch auf eine Zykluszählung verzichtet werden.If the axis range is not larger than the axis cycle, a single-stage position measuring device is sufficient. For a larger working range, it can be supplemented with a cycle count, as is known, for example, from DE-OS 38 32 457.1. However, it is also possible to expand the position measuring device according to the invention to several stages. At the same time, cycle counting can also be dispensed with.
Der oder die Initiatoren sind als Abstandsmesser ausgebildet. Sie können als berührende Taster oder als berührungslose Sensoren ausgebildet sein. Bevorzugt werden berührungslose Sensoren, wobei als Positionssignal der mit der Höhenänderung der Marke sich verändernde lichte Abstand zwischen Marke und Sensor aufgenommen wird. Die Abstandssensoren haben den Vorteil, daß sie hohe Meßgenauigkeit mit niedrigen Kosten verbinden.The initiator(s) are designed as distance measuring devices. They can be designed as touch buttons or as non-contact sensors. Non-contact sensors are preferred, whereby the clear distance between the mark and the sensor, which changes with the change in height of the mark, is recorded as the position signal. The distance sensors have the advantage that they combine high measurement accuracy with low costs.
Die Positionsmeßvorrichtung kann ein oder mehrere Marken aufweisen. Die Marken können als umfangsseitige Schnecken und Exzenter oder als stirnseitige Stufen ausgebildet sein. Derartige Marken lassen sich leicht und einfach herstellen und bieten eine hohe Meßgenauigkeit. Vorzugsweise ändert sich die Höhe einer Marke kontinuierlich über den gesamten Zyklus der Achse. Es ist aber auch möglich, den Zyklus in mehrere Abschnitte mit eigenen Höhenänderungen zu unterteilen. Die einzelnen Abschnitte lassen sich durch Mehrfachanordnung von Marken und/oder durch Mehrfachanordnung von Initiatoren erkennen, so daß innerhalb des Zyklus ein absoluter Positionswert ermittelt werden kann.The position measuring device can have one or more marks. The marks can be designed as circumferential worms and eccentrics or as front-side steps. Such marks can be produced easily and simply and offer a high level of measurement accuracy. Preferably, the height of a mark changes continuously over the entire cycle of the axis. However, it is also possible to divide the cycle into several sections with their own height changes. The individual sections can be identified by arranging multiple marks and/or by arranging multiple initiators so that an absolute position value can be determined within the cycle.
In den Unteransprüchen sind einige vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.Some advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:The invention is illustrated by way of example and schematically in the drawings. In detail:
Fig. 1 und 2: eine Positionsmeßvorrichtung mit einemFig. 1 and 2: a position measuring device with a
Initiator und eine schneckenförmigen Marke in Vorder- und Seitenansicht,Initiator and a snail-shaped mark in front and side view,
Fig. 3 und 4: eine Variante zu Fig. 1 mit zweiFig. 3 and 4: a variant of Fig. 1 with two
Initiatoren und zwei Marken in Form eines Exzenters und einer Stufe,Initiators and two marks in the form of an eccentric and a step,
Fig. 5 und 6: eine weitere Variante mit zwei InitiatorenFig. 5 and 6: another variant with two initiators
und einer exzenterförmigen Marke mit Positionsermittlung durch Signalüberlagerung undand an eccentric mark with position determination by signal superposition and
Fig. 6: das zugehörige Diagramm der AusgangssignaleFig. 6: the corresponding diagram of the output signals
der beiden Initiatoren.of the two initiators.
In den Zeichnungen sind drei Ausführungsformen einer Positionsmeßvorrichtung (1) dargestellt, mit der die zyklisch absolute Position einer bewegten Achse (2) gemessen wird. In den gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich um eine drehende Achse (2). Sie kann, wie gezeigt, beispielsweise als Welle eines Motors (11) ausgebildet sein. Die Positionsmeßvorrichtung (1) läßt sich dadurch direkt einer Motorwelle zuordnen. Die Achse (2) kann aber auch beliebig anders ausgebildet sein, zum Beispiel als drehende Antriebsachse für ein Einzelglied einer Roboterhand oder ein anderes Bauteil eines Manipulators, insbesondere mehrachsigen Industrieroboters oder einer sonstigen Maschine. Außer für drehende Achsen (2) kann das Prinzip der Positionsmeßvorrichtung (1) auch für translatorische Achsen eingesetzt werden.The drawings show three embodiments of a position measuring device (1) with which the cyclic absolute position of a moving axis (2) is measured. In the embodiments shown, this is a rotating axis (2). As shown, it can be designed, for example, as the shaft of a motor (11). The position measuring device (1) can therefore be assigned directly to a motor shaft. The axis (2) can also be designed in any other way, for example as a rotating drive axis for an individual member of a robot hand or another component of a manipulator, in particular a multi-axis industrial robot or other machine. In addition to rotating axes (2), the principle of the position measuring device (1) can also be used for translational axes.
Als Positionsgeber sind in den gezeigten Ausführungsbeispielen der Achse (2) ein oder mehrere Marken (6) zugeordnet, die mit der Achsstellung ihre Höhe ändern. Diese Höhenänderung wird von Meßaufnehmern in Form von ein oder mehreren analogen Initiatoren (3,4) aufgenommen und als Positionssignal an eine Auswerteschaltung (5) übermittelt, die hieraus die zyklisch absolute Achsposition bestimmt. Damit steht für alle Achsstellungen ein eindeutiges Positionssignal zur Verfügung.In the embodiments shown, one or more marks (6) are assigned to the axis (2) as position sensors, which change their height with the axis position. This change in height is recorded by measuring sensors in the form of one or more analog initiators (3, 4) and transmitted as a position signal to an evaluation circuit (5), which uses this to determine the cyclical absolute axis position. This means that a clear position signal is available for all axis positions.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Initiatoren (3,4) ortsfest angeordnet und die Marken (6) relativ dazu beweglich auf der Achse (2). Die Anordnung kann aber auch umgekehrt sein.In the embodiments shown, the initiators (3, 4) are arranged in a fixed position and the marks (6) are movable relative to them on the axis (2). However, the arrangement can also be reversed.
Fig. 1-6 zeigt drei verschiedene Ausführungsbeispiele für die Positionsmeßvorrichtung (1) mit variierenden Marken (6) und Initiatoren (3,4). Die Ausführungsformen sind jeweils in Vorder- und Seitenansicht dargestellt.Fig. 1-6 shows three different embodiments for the position measuring device (1) with varying marks (6) and initiators (3,4). The embodiments are each shown in front and side views.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Marke (6) in Form einer auf dem Umfang der Achse (2) angeordneten Schnecke (7). Die Schnecke (7) überstreicht einen Winkel von 360°. Die Nullposition ist durch den Schneckensprung gekennzeichnet. Die Schnecke (7) ändert stetig und gleichmäßig ihre Höhe über dem Mantel der Achse oder Welle (2). Vorzugsweise sind die Drehrichtung der Achse (2) und die Schneckenform so aufeinander abgestimmt, daß die Schneckenhöhe über dem Drehwinkel zunimmt. Die Schneckenhöhe ist an jeder Stelle des Achsumfangs eine andere und vermittelt auf diese Weise ein zyklisch absolutes Positionssignal für die Drehstellung der Achse (2).Fig. 1 and 2 show a mark (6) in the form of a worm (7) arranged on the circumference of the axle (2). The worm (7) covers an angle of 360°. The zero position is indicated by the worm jump. The worm (7) changes its height continuously and evenly above the casing of the axle or shaft (2). Preferably, the direction of rotation of the axle (2) and the shape of the worm are coordinated in such a way that the worm height increases over the angle of rotation. The worm height is different at every point on the circumference of the axle and in this way conveys a cyclically absolute position signal for the rotational position of the axle (2).
Bei der gezeigten Positionsmeßvorrichtung (1) genügt die Anordnung eines einzelnen Initiators (3). Der Initiator (3) ist hier, wie auch in den anderen Ausführungsbeispielen als berührungsloser Sensor ausgebildet. Der Initiator (3) ist gegenüber der Achse (2) relativ ortsfest angeordnet und beispielsweise über einen Bügel am Gehäuse des Motors (11) befestigt. Er ist radial zur Achse (2) ausgerichtet. Der Sensor ist als Abstandsmesser ausgebildet. Es eignen sich beliebige Arten von Abstandssensoren, seien es kapazitive, induktive, optische oder dergleichen andere Abstandssensoren.In the position measuring device (1) shown, the arrangement of a single initiator (3) is sufficient. The initiator (3) is designed here, as in the other embodiments, as a contactless sensor. The initiator (3) is arranged relatively stationary relative to the axis (2) and is attached, for example, to the housing of the motor (11) via a bracket. It is aligned radially to the axis (2). The sensor is designed as a distance meter. Any type of distance sensor is suitable, be it capacitive, inductive, optical or similar other distance sensors.
Der Initiator (3) ist mit Abstand gegenüber der Achse (2) und der umfangsseitigen Marke (6) beziehungsweise Schnecke (7) angeordnet. Er mißt über dem Drehwinkel der Achse (2) die Änderung des lichten Abstands (10) zur Oberfläche der Marke (6) beziehungsweise Schnecke (7). Der lichte Abstand (10) ist ein Maß für die Höhenänderung der Marke (6). Er verhält sich umgekehrt proportional zur Steghöhe der Marke (6) oder Schnecke (7) über dem Mantel der Achse oder Welle (2).The initiator (3) is arranged at a distance from the axis (2) and the circumferential mark (6) or screw (7). It measures the change in the clearance (10) to the surface of the mark (6) or screw (7) over the angle of rotation of the axis (2). The clearance (10) is a measure of the change in height of the mark (6). It is inversely proportional to the web height of the mark (6) or screw (7) above the casing of the axis or shaft (2).
Fig. 3 und 4 zeigen eine Abwandlung mit zwei Initiatoren (3,4) und zwei Marken (6). Die eine Marke (6) ist als Exzenter (8) ausgebildet, der sich mit kontinuierlich ändernder Höhe über dem Mantel oder Umfang der Achse beziehungsweise Welle (2) erhebt. Die zweite Marke (6) besteht aus einer Stufe (9), die an der Stirnseite der Achse oder Welle (2) angeordnet ist. An die Stelle einer Stufe (9) könnte auch ein anderer Exzenter treten.Fig. 3 and 4 show a modification with two initiators (3, 4) and two marks (6). One mark (6) is designed as an eccentric (8) that rises at a continuously changing height above the casing or circumference of the axle or shaft (2). The second mark (6) consists of a step (9) that is arranged on the front side of the axle or shaft (2). Another eccentric could also take the place of a step (9).
Die beiden Initiatoren (3,4) sind im rechten Winkel zueinander angeordnet und auch in Achslängsrichtung zueinander versetzt. Der obere stehende Initiator (3) tastet den Exzenter (8) ab, während der untere liegendeThe two initiators (3,4) are arranged at right angles to each other and are also offset from each other in the longitudinal axis direction. The upper vertical initiator (3) scans the eccentric (8), while the lower horizontal
Initiator (4) die Stufe (9) abtastet.Initiator (4) scans the stage (9).
Beim Exzenter (8) ist außer an den Stellen der Minimal- und Maximalhöhe die Achsposition mit nur einem Initiator (3) nicht eindeutig bestimmbar. Für alle zwischen Minimum und Maximum liegenden Exzenterhöhen gibt es jeweils zwei mögliche Achsstellungen. Zur Differenzierung und genauen Positionsbestimmung dient der zweite Initiator (4) in Verbindung mit der zweiten Marke (6), insbesondere StufeWith the eccentric (8), the axis position cannot be clearly determined with just one initiator (3) except at the minimum and maximum heights. For all eccentric heights between minimum and maximum, there are two possible axis positions. The second initiator (4) in conjunction with the second mark (6), in particular level
Die Stufe (9) liegt in der gezeigten Ausführungsform quer zur Verbindunglinie zwischen der Minimum- und Maximumstelle des Exzenters (8). Dementsprechend stehen auch die beiden Initiatoren (3,4) im rechten Winkel zueinander. Die Stufenlage und die gegenseitige Zuordnung der Initiatoren (3,4) läßt sich jedoch variieren. Beispielsweise können die beiden Initiatoren (3,4) auch einander gegenüberstehen. Die beiden Initatoren (3,4) liefern jeweils ein Positionssignal ihrer zugeordneten Marke (6) an die Auswerteschaltung, die durch Signalvergleich die exakte, zyklisch absolute Achsstellung ermittelt.In the embodiment shown, the step (9) is located across the connecting line between the minimum and maximum points of the eccentric (8). Accordingly, the two initiators (3,4) are also at right angles to each other. However, the step position and the mutual assignment of the initiators (3,4) can be varied. For example, the two initiators (3,4) can also be opposite each other. The two initiators (3,4) each deliver a position signal from their assigned mark (6) to the evaluation circuit, which determines the exact, cyclically absolute axis position by comparing the signals.
Fig. 5 und 6 zeigen eine Abwandlung von Fig. 3 und 4. Hier ist nur eine Marke (6) in Gestalt des Exzenters (8) vorhanden. Die Exzenterhöhe wird von zwei wiederum im rechten Winkel zueinander angeordneten Initiatoren (3,4) detektiert. Beide Initiatoren (3,4) befinden sich in Längsrichtung der Achse (2) auf gleicher Höhe.Fig. 5 and 6 show a modification of Fig. 3 and 4. Here there is only one mark (6) in the form of the eccentric (8). The eccentric height is detected by two initiators (3, 4) that are again arranged at right angles to each other. Both initiators (3, 4) are at the same height in the longitudinal direction of the axis (2).
Für jede Achsstellung ermitteln die beiden Initiatoren (3,4) unterschiedliche Exzenterhöhen beziehungsweise lichte Abstände (10). Jeder Initiator liefert pro Umdrehung ein sinusförmiges Ausgangssignal (eine komplette Schwingung). Durch Kombination der räumlich um 90° versetzten analogenFor each axis position, the two initiators (3,4) determine different eccentric heights or clearances (10). Each initiator delivers a sinusoidal output signal (one complete oscillation) per revolution. By combining the analog signals spatially offset by 90°,
Signale (Sinus und Kosinus) wird eine absolute Stellungsinformation für die Achse (2) gewonnen. Fig. 7 zeigt in einem Diagramm die beiden um 90 phasenverschobenen Ausgangssignale der Initiatoren (3/4). Durch vergleichende Auswertung beider Ausgangssignale läßt sich die Achsposition wiederum zyklisch absolut bestimmen.Absolute position information for the axis (2) is obtained from signals (sine and cosine). Fig. 7 shows the two output signals of the initiators (3/4) that are phase-shifted by 90° in a diagram. By comparing the two output signals, the axis position can again be determined cyclically and absolutely.
Die Marken (6) in Form der Schnecke (7), des Exzenters (8) und der Stufe (9) sind als entsprechend gestaltete Scheiben stirnseitig am Ende der Achse oder Welle (2) angeordnet. Alternativ können sie auch als Steg auf dem Mantel der Achse oder Welle (2) angebracht sein. In Abweichung von den gezeigten Ausführungsformen müssen sich die Schnecke (7) und der Exzenter (8) auch nicht über den gesamten Umfang oder Mantel der Achse oder Welle (2) erstrecken. Es können mehrere schnecken- oder exzenterförmige Abschnitte vorhanden sein.The marks (6) in the form of the worm (7), the eccentric (8) and the step (9) are arranged as appropriately designed discs on the front side at the end of the axle or shaft (2). Alternatively, they can also be attached as a web on the casing of the axle or shaft (2). In deviation from the designs shown, the worm (7) and the eccentric (8) do not have to extend over the entire circumference or casing of the axle or shaft (2). There can be several worm- or eccentric-shaped sections.
Für lineare oder translatorische Achsen können die Marken die Form von keilförmigen Stegen haben, die ihre Höhe über der Achslänge kontinuierlich oder gleichmäßig verändern. Auch hier ist eine Abschnittsunterteilung/ etwa in Gestalt eines sägezahnförmigen Markenprofiles möglich. Zur Abschnittsunterscheidung können wiederum mehrere entsprechend versetzt angeordnete Marken mit entsprechender Initiatoranordnung vorgesehen sein.For linear or translational axes, the marks can have the form of wedge-shaped webs that change their height continuously or evenly over the length of the axis. Here, too, a section division is possible, for example in the form of a sawtooth-shaped mark profile. To differentiate between sections, several marks arranged in an appropriately offset manner with a corresponding initiator arrangement can be provided.
Auch die Initiatoren (3,4) können variiert werden. Anstelle der gezeigten Abstandssensoren können mechanische Taster eingesetzt werden, die beispielsweise mit einer federbelasteten Kontaktstift auf die Oberfläche der Marken (6) drücken. Entsprechend der Achsstellung und Markenhöhe werden die Stifte unterschiedlich tief ein- und ausgefahren. Diese Bewegung läßt sich beispielsweise iduktiv über eine Spule oder dergleichen anderesThe initiators (3,4) can also be varied. Instead of the distance sensors shown, mechanical buttons can be used, which for example press on the surface of the marks (6) with a spring-loaded contact pin. Depending on the axis position and mark height, the pins are extended and retracted to different depths. This movement can be controlled inductively, for example, via a coil or similar.
Erfassungssystem abtasten und als Positionssignal an die Auswerteschaltung melden.Scan the detection system and report it as a position signal to the evaluation circuit.
10 STÜCKLISTE10 PARTS LIST
12 Ausgangssignal, Initiator I12 Output signal, initiator I
1111
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9115952U DE9115952U1 (en) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | Device for cyclic absolute position measurement on moving axes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9115952U DE9115952U1 (en) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | Device for cyclic absolute position measurement on moving axes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9115952U1 true DE9115952U1 (en) | 1993-04-22 |
Family
ID=6874542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9115952U Expired - Lifetime DE9115952U1 (en) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | Device for cyclic absolute position measurement on moving axes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9115952U1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19813318A1 (en) * | 1998-03-26 | 1999-09-30 | Bosch Gmbh Robert | Determining angular setting of element swivellable about axis of rotation especially throttle flap or throttle valve shaft |
| DE10316126A1 (en) * | 2003-04-09 | 2004-11-04 | Bayerische Motoren Werke Ag | Angle position of cylinder sensing device e.g. for sensing number of revolutions in cylinder of internal combustion engine, device swivels around axle, and dependent on position of swiveling, signal is produced |
| DE102006007668A1 (en) * | 2006-02-18 | 2007-08-23 | Schaeffler Kg | Measuring device for determining a rotation angle |
| EP2278278A1 (en) * | 2009-06-19 | 2011-01-26 | CNH Italia S.p.A. | Off-road vehicle with redundant non-contact multi-revolution angle sensor. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB976783A (en) * | 1961-11-27 | 1964-12-02 | Gen Precision Inc | Hall effect translating device |
| DE3339162A1 (en) * | 1983-10-28 | 1985-05-15 | Grutzeck, geb. Prass, Christel, 7272 Altensteig | Arrangement of control discs for driving semiconductors which are sensitive to magnetic flux |
| DE3921756C1 (en) * | 1989-07-01 | 1991-01-03 | Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg, De |
-
1991
- 1991-12-21 DE DE9115952U patent/DE9115952U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB976783A (en) * | 1961-11-27 | 1964-12-02 | Gen Precision Inc | Hall effect translating device |
| DE3339162A1 (en) * | 1983-10-28 | 1985-05-15 | Grutzeck, geb. Prass, Christel, 7272 Altensteig | Arrangement of control discs for driving semiconductors which are sensitive to magnetic flux |
| DE3921756C1 (en) * | 1989-07-01 | 1991-01-03 | Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg, De |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JP 59--607 A., In: Patents Abstracts of Japan, P-268, April 14, 1984, Vol.8, No.82 * |
| Measurement Techniques, Vol.29, 1986, H.6, S.501-505 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19813318A1 (en) * | 1998-03-26 | 1999-09-30 | Bosch Gmbh Robert | Determining angular setting of element swivellable about axis of rotation especially throttle flap or throttle valve shaft |
| DE10316126A1 (en) * | 2003-04-09 | 2004-11-04 | Bayerische Motoren Werke Ag | Angle position of cylinder sensing device e.g. for sensing number of revolutions in cylinder of internal combustion engine, device swivels around axle, and dependent on position of swiveling, signal is produced |
| DE102006007668A1 (en) * | 2006-02-18 | 2007-08-23 | Schaeffler Kg | Measuring device for determining a rotation angle |
| EP2278278A1 (en) * | 2009-06-19 | 2011-01-26 | CNH Italia S.p.A. | Off-road vehicle with redundant non-contact multi-revolution angle sensor. |
| US8380397B2 (en) | 2009-06-19 | 2013-02-19 | Cnh America Llc | Off-road vehicle with redundant non-contact multi-revolution angle sensor |
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