JP2021528633A - 絶対値符号器 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2a
Description
絶対値符号器は、角度位置または縦位置に関して相互に変位可能な2つの物体の絶対位置を決定する測定装置であり、特に、工作機械上の変位または角度測定装置として、操作および自動化技術分野、ならびに測定およびテスト装置に使用される。
絶対位置=符号に基づく位置情報+局所オフセット情報、
そして、特に、
絶対位置=磁極数*幅(磁極周期)+(Pos_Pole_negative+Pos_Pole_positive)/2、
ここで、幅は、2つの仮想参照位置間の距離、磁極数は、取得した参照位置の符号に基づく数、Pos_Pole_positiveは、1磁極周期内の負オフセットの位置、Pos_Pole_negativeを1磁極周期内の正オフセットの確認された位置である。
12、12a、12b 第1の材料スケール
13 絶対トラック
14.1〜14.9 第1の符号要素
15、15a、15b 磁場センサ配置
16.1〜16.8 磁場センサ
17.1〜17.34 ハーフブリッジ
18.1〜18.4 参照位置
20 磁気抵抗体要素
22 第2の材料スケール
23 増分トラック
24.1〜24.4 第2の符号要素
26 測定磁極
28 接線成分の振幅曲線
30 第1の物体
32 第2の物体
Claims (14)
- 角度位置または縦位置(30、32)に関して相互に変位可能な2つの物体の絶対位置を決定するための磁気絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)であって、
磁気特性を備えた複数の第1の符号要素(14.1〜14.9)を含み、前記第1の物体(30)上の絶対トラック(13)を定義する、少なくとも1つの第1の材料スケール(12、12a、12b)と、
前記材料スケール(12、12a、12b)によって前記第2の物体上に生じる漏れ磁場をサンプリングする少なくとも1つの第1の磁場センサ配置(15)と、
前記第1の磁場センサ配置(15、15a)からの測定信号を受信するように構成される評価部とを備え、
前記第1の符号要素(14.1〜14.9)のそれぞれは、各符号化オフセットだけオフセットして配置され、特に、前記オフセットは、前記第1の符号要素(14.1〜14.9)に1:1で割り当てた仮想参照位置(18.1〜18.4)に対して対称であり、
前記仮想参照位置(18.1〜18.4)は、前記絶対トラック(13)に沿って等距離にかつオフセット無く定義され、
前記第1の符号要素(14.1〜14.9)のそれぞれは、少なくとも前記符号化オフセットに基づいて、N文字を含む1符号の特定の1文字を符号化し、
評価部は、前記測定信号に基づいて、サンプリングした第1の符号要素(14.1〜14.9)の前記符号化オフセットおよび当該符号化オフセットで符号化された前記1文字を確認するように構成される、ことを特徴とする磁気絶対値符号器。 - P個の符号要素列(14.1〜14.9)のそれぞれは、各1つの符号語を符号化し、符号語のそれぞれは前記第1の材料スケール(12、12a、12b)内で一意であり、かつそれぞれの絶対位置を表すことを特徴とする、請求項1に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- 前記第1の磁場センサ配置は、複数の第1の磁場センサ(16.1〜16.8)を含み、前記複数の第1の磁場センサ(16.1〜16.8)は、前記第1の材料スケール(12、12a、12b)の各位置について複数の隣接する前記第1の符号要素(14.1〜14.9)を同時にサンプリングし、その結果、磁場センサ(16.1〜16.8)のそれぞれは、各第1の符号要素(14.1〜14.9)をサンプリングする、ことを特徴とする請求項1または2に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- 前記複数の第1の磁場センサ(16.1〜16.8)の数は、前記Pの数に等しいかまたはそれより大きい、ことを特徴とする請求項2または3に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- さらに、等距離の複数の第2の磁気符号要素(24.1〜24.9)を有し、増分トラック(23)を定義する、第2の材料スケール(22)と、
前記第2の材料スケール(22)をサンプリングする第2の磁場センサ配置(15b)とを備え、
前記増分トラック(23)は、前記絶対トラック(13)に平行に、かつ離れて延在し、
前記仮想参照位置(18.1〜18.4)のそれぞれは、前記増分トラック(23)上に割り当てた前記第2の符号要素の少なくとも1つの縦位置によって、前記絶対トラック(13)上にその縦位置に関して決定され、
前記評価部は、前記前記第2の磁場センサ配置(15b)からの測定信号を受信して前記仮想参照位置を確認するように構成される、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶対値符号器10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。 - それぞれの文字の前記符号化は、前記符号化オフセットの大きさおよび/または向きに基づいて生じる、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- 前記第1および/または第2の符号要素(14.1〜14.9、24.1〜24.4)のそれぞれは、永久磁石を含み、各符号要素の磁気極性(14.1〜14.9、24.1〜24.4)は、前記割り当てた磁場センサ配置(15、15a、15b)によって検出可能であり、かつそれぞれの文字の前記符号化は、前記極性に基づいても追加的に生じる、ことを特徴とする請求項6に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- オフセットの前記符号化は、絶対トラック(13)に沿った縦方向の成分および/または横方向の成分を含む、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- 前記第1の磁場センサ配置(15、15a、15b)の少なくとも1つは、少なくとも1つの磁場センサ(16.1〜16.8)を含み、前記磁場センサ(16.1〜16.8)のそれぞれは、複数の、特に2つまたは4つの磁気抵抗体要素(20)を含み、当該磁気抵抗体要素を相互接続して、少なくとも1つのホイートストン測定ブリッジ、特にハーフホイートストンブリッジ(17.1〜17.34)、またはフルホイートストンブリッジを形成する、ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- 前記抵抗体要素(20)は、抵抗が方向に敏感なAMR、GMR,またはTMR抵抗体要素であって、その抵抗は前記オフセットの方向に平行な磁場成分に対して線形に変化するか、またはその抵抗は磁場の角度に依存する、ことを特徴とする請求項9に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- 前記磁場センサ配置(15、15a、15b)は、磁場センサ(16.1〜16.8)を少なくとも1つ含み、前記磁場センサ(16.1〜16.8)のそれぞれは、少なくとも第1の測定位置についての第1の測定信号、および前記第1の測定位置から前記絶対トラック(13)の延長方向に離れた第2の測定位置についての第2の測定信号を生成し、前記第1および第2の測定位置の距離は、隣接する前記仮想参照位置(18.1〜18.4)の距離よりも小さく、特に、隣接する前記仮想参照位置(18.1〜18.4)の距離の半分以下、特に、隣接する前記仮想参照位置(18.1〜18.4)の距離の4分の1に等しく、前記評価部は、事前定義された基準を考慮して前記第1または第2の測定信号に基づき前記符号化オフセットを確認するように構成される、ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- 前記磁場センサ(16.1〜16.8)のそれぞれは、少なくとも2対のハーフホイートストンブリッジ(17.1〜17.34)を含み、第1の対を、前記第1の測定位置に割り当て、第2の対を、前記第2の測定位置に割り当てる、ことを特徴とする請求項9又は11に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- 前記材料スケール(12、12a、12b、22)の延長方向を見込んだとき、前記第1の対のハーフホイートストンブリッジ(17.1〜17.34)および前記第2の対のハーフホイートストンブリッジ(17.1〜17.34)は、交互に配置される、ことを特徴とする請求項12に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
- 2つの隣接する符号要素(14.1〜14.9、24.1〜24.4)の間は、それぞれの分離領域を備える、ことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の絶対値符号器(10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7)。
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