WO2006108855A1 - Synchronlinearmotor mit berührungsloser abtastung der zahnstruktur des sekundärteils - Google Patents

Synchronlinearmotor mit berührungsloser abtastung der zahnstruktur des sekundärteils Download PDF

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WO2006108855A1
WO2006108855A1 PCT/EP2006/061550 EP2006061550W WO2006108855A1 WO 2006108855 A1 WO2006108855 A1 WO 2006108855A1 EP 2006061550 W EP2006061550 W EP 2006061550W WO 2006108855 A1 WO2006108855 A1 WO 2006108855A1
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synchronous linear
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tooth structure
motor according
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Zeljko Jajtic
Markus Knorr
Johannes Wollenberg
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection

Definitions

  • the present invention relates to a synchronous linear motor with a rack-shaped, permanent magnetless secondary part, wherein the secondary part has a predetermined tooth structure in the direction of movement of the Syn ⁇ chronlinearmotors.
  • a La ⁇ signal signal for determining the current commutation angle and / or position control is required. This signal is usually obtained by an external position measuring system independent of the active part of the engine.
  • Solutions envisage using permanent magnets of the secondary section as an encoder for the position signal. Hall sensors are often used for signal extraction.
  • an external position measuring system is usually complex and can not be realized in applications with heavy contamination or similar disturbances by the working process of the machine or only with great technical effort and high costs.
  • a measuring system with Hall sensors for detecting permanent magnets of the secondary part for the position signal acquisition has a relatively large inaccuracy and is thus rarely suitable for a position control.
  • the reason for this lies in the mechanical and magnetic tolerances of the secondary part as encoder. Specifically, the tolerances in the magnet dimensions and magnetic properties of the individual magnets cause sine and cosine amplitude errors, respectively. Furthermore, positioning errors of the individual magnets on the secondary section cause pitch errors of the measuring system.
  • the object of the present invention is to propose a synchronous linear motor whose position is easier and better to determine.
  • this object is achieved by a Syn ⁇ chronlinearmotor with a primary part and a rack-shaped, permanent magnet-free secondary part, said secondary part has a predetermined tooth structure in the direction of movement of the synchronous linear motor, and a Lüer conductedsein- direction on the primary part arranged directly or indirectly to the To sample tooth structure for obtaining a position signal, in particular an incremental position signal contactless.
  • the tooth structure can be variable depending on location at least in the direction of movement.
  • a synchronous linear motor with an integrated position measurement system for the position control and / or for determining the pole position and the commutation in inverter operation of the synchronous motors ⁇ be provided.
  • this requires a very accurate production of the secondary part, because for the primary purpose of the linear motor as a force generator, it is not necessary from the outset to produce the secondary part with such fine Tole ⁇ lances that even an accurate measuring scale arises.
  • the tooth structure is defined by grooves between the teeth, and the grooves are formed differently deep in the direction of movement.
  • a magnetic flux sensor can then determine the groove depth. From it, the ent ⁇ appropriate position information can be obtained.
  • the teeth of the secondary part may have different shapes in the direction of movement. Also This can be determined by a flow meter, so that the tooth shape can provide position information.
  • the tooth structure is transverse to the direction of movement of the synchronous linear motor ⁇ ortsab pending.
  • Several traces supply in the direction of movement of the synchronous linear motor in each case about their tooth structure (Nuttie ⁇ fe, tooth form, etc.) location information so that the position of the synchronous linear motor can be determined relatively accurately over long distances by combining these location information.
  • the tooth structure corresponds to a position-dependent coding. It can be defined by the coding an absolute position on the secondary part.
  • the encoding can be a binary or higher-order encoding. In particular, the coding can also be multi-digit.
  • the secondary part For longer travel paths of the linear motor, it may be advantageous to divide the secondary part into several sections, which are numbered, wherein a sensor for detecting the numbering of the sections is attached to the primary part of the linear motor or its surrounding structure, so that the position of the primary part of the linear motor can be determined from the numbering and a location information obtained from the tooth structure.
  • a sensor for detecting the numbering of the sections is attached to the primary part of the linear motor or its surrounding structure, so that the position of the primary part of the linear motor can be determined from the numbering and a location information obtained from the tooth structure.
  • a Syn ⁇ chronlinearmotor with a primary part and a rack-shaped, permanent magnet-free secondary part along which the primary member is movable, and a position measurement system including a réelle shark, the arrival brought to the secondary part or integrated into the secondary part is, for providing a position ⁇ absolute position information and a position sensor device for detecting the absolute position information and an incremental information by scanning the teeth of the Se kundärteils and optionally the measuring device, so that by the position measuring system an absolute position of the primary part on the basis of the absolute position information and the Inkrementalinforma- tion can be determined.
  • a coarse-resolution absolute encoder system ⁇ can be combined with a subtle and incremental system. It is advantageous if the absolute position information is contained directly in the tooth structure of the secondary part.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a synchronous linear motor with position sensor
  • FIG. 2 shows a three-dimensional view of a section of a secondary part according to the invention of a synchronous linear motor.
  • a synchronous linear motor has in principle the structure shown in FIG.
  • a primary part P moves linearly rela tively ⁇ compared with a rack-shaped secondary part S.
  • the Be ⁇ movement direction B of the linear motor is indicated in FIG 1 by a double arrow.
  • the permanent magnets are accommodated in the primary part P, so that the secondary part is S perma- nentmagnetein.
  • On the primary part P or its Conversely ⁇ bung construction is mounted a position sensor L. This attacks the secondary part S mechanically, optically or magnetically.
  • a gearwheel sensor which engages in the teeth of the secondary part S turns out to be favorable, the rotational position of the gearwheel being detected accordingly.
  • the secondary part with the gear in the usual way “mechanically” or magnetically “toothed.”
  • magnets are arranged on the gear, one of which a Tooth of the abutment is contactlessly opposite.
  • the secondary has two functions. First, it serves for the primary purpose as a motor part for generating power and on the other hand, it serves as a material measure for obtaining a position signal.
  • the position measuring system is directly integrated by the tooth structure of the secondary part is used as Tan- embodiment.
  • various sensors can be used, as has already been indicated above and known techniques of resolution platforms ⁇ tion (eg interpolation) can be used.
  • the teeth of the abutment can be used as an incremental encoder for orientation. According to the invention, however, it is provided to design the secondary part as an absolute position sensor by using the tooth structure for shape coding over the secondary length length.
  • the tooth structure for shape coding is a form Coding by different and detectable by the sensor groove depths or tooth shapes possible.
  • ⁇ game SP2 and SP3 is the secondary part S of three parallel seconding ⁇ därteilspuren SPI.
  • the shape coding takes place here via the groove depth.
  • the jewei ⁇ celled groove depth between the teeth correspond to the code value.
  • a codeword composed of three code values corresponding to the depth ranges of a groove N is transverse to the travel direction of the synchronous linear motor in all three secondary subtracks SP1, SP2 and SP3.
  • the respective code word a unique location on the secondary ⁇ part S is set.
  • the coding can gen about other tooth shape dimensions, such as the tooth width SUC ⁇ .
  • the secondary part S is tapped by a multi-track position sensor (not shown in FIG 2). This results in the indicated as arrows position sensor tracks LS.
  • a multi-lane position sensor realized.
  • the shape coding allows winning an absolute position ⁇ information.
  • an incremental encoder only the teeth traversed up and down ge ⁇ one, so that with him only relative position information can be gained.
  • the incremental encoder is therefore based on the absolute position information.
  • the coarse resolution can also be achieved by the shape coding, and the fine resolution by incremental measurement. This means that the advantages of the incremental solution can also be used for the application-specific need for absolute position detection.
  • the secondary part leaves as incremental encoders with an attached to the laminated core of the secondary part from ⁇ solutgeberstMail for unambiguous determination of the absolute position of a Inkrementalgeberperiode provided.
  • suitable recesses for fastening ⁇ Be z. B. clipping
  • ⁇ Be z. B. clipping
  • suitable recesses for fastening ⁇ Be can be the so-called endless belts of a coarse absolute measurement system without great expense are realized by stamped sheet metal. Due to the high precision of the stamped secondaries, an adjustment of the absolute code band to the secondary incremental track with dowel pins is possible without much additional effort via pass holes in the stamped sheet metal.
  • a system is conceivable in which a numbering of the secondary part segments is detected by a sensor.
  • the fine resolution is performed by a tooth sensor including a suitable shape coding within a secondary segment.
  • the abutment segment absolutely (for example, durably written serial number of the secondary subsegment) or relative (for example, by read / write head of the sensor currency ⁇ rend a homing during commissioning the numbering Une- written numbering of the individual secondary part segments).
  • position signal acquisition is, for example, the utilization of the positional dependence of the Mo ⁇ torinduktstreeten based on the toothed, permanent magnet-free secondary part structure of the synchronous linear motor. In this way, the position of the motor can not only be detected incrementally to detect which pole position the motor is in.
  • the shape coding system can be used both as an absolute encoder and as an incremental system.

Abstract

Ein Synchronlinearmotor mit permanentmagnetlosem Sekundärteil soll mit einem einfachen Lagemesssystem ausgestattet werden. Hierzu ist vorgesehen, dass die Zahnstruktur des zahnstangenförmigen, permanentmagnetlosen Sekundärteils (S) in Bewegungsrichtung (B) ortsabhängig ist. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Synchronlinearmotor mit einem absoluten und inkrementellen Lagemesssystem ausgestattet werden kann, so dass die grobe Auflösung des Absolutmesssystems durch die Feinauflösung des Inkrementalsystems ergänzt wird.

Description

Beschreibung
Synchronlinearmotor mit berührungsloser Abtastung der Zahnstruktur des Sekundärteils
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Synchronlinearmotor mit einem zahnstangenförmigen, permanentmagnetlosen Sekundärteil, wobei das Sekundärteil in Bewegungsrichtung des Syn¬ chronlinearmotors eine vorgegebene Zahnstruktur besitzt.
Zum geregelten Betrieb eines Synchronlinearmotors ist ein La¬ gesignal zur Bestimmung des momentanen Kommutierungswinkels und/oder zur Positionsregelung erforderlich. Dieses Signal wird in der Regel durch ein externes, vom Aktivteil des Mo- tors unabhängiges Lagemesssystem gewonnen. Andere bekannte
Lösungen sehen vor, Permanentmagnete der Sekundärteilstrecke als Geber für das Lagesignal zu nutzen. Dabei werden häufig Hall-Sensoren zur Signalgewinnung eingesetzt.
Ein externes Lagemesssystem ist jedoch in der Regel aufwendig und bei Anwendungen mit starker Verschmutzung oder ähnlichen Störungen durch den Arbeitsprozess der Maschine nicht oder nur mit großem technischen Aufwand und hohen Kosten realisierbar. Darüber hinaus hat ein Messsystem mit Hall-Sensoren zur Erfassung von Permanentmagneten des Sekundärteils für die Lagesignalgewinnung eine relativ große Ungenauigkeit und ist so für eine Positionsregelung nur selten geeignet. Der Grund hierfür liegt in den mechanischen und magnetischen Toleranzen des Sekundärteils als Geber. Speziell verursachen die ToIe- ranzen in den Magnetabmessungen und magnetischen Eigenschaften der einzelnen Magnete Sinus- bzw. Kosinus-Amplitudenfehler. Des Weiteren verursachen Positionierungsfehler der einzelnen Magnete auf der Sekundärteilstrecke Teilungsfehler des Messsystems.
Für das vorliegende Dokument sei betont, dass es sich bei ei¬ ner Bewegung des Synchronlinearmotors grundsätzlich um eine Relativbewegung jeglicher Art zwischen Primär- und Sekundär- teil des Motors handelt, auch wenn z. B. nur eine Bewegung des Primärteils über dem Sekundärteil beschrieben ist. Ähnli¬ ches gilt für Positionen des Primärteils gegenüber dem Sekundärteil .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Synchronlinearmotor vorzuschlagen, dessen Lage einfacher und besser zu ermitteln ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Syn¬ chronlinearmotor mit einem Primärteil und einem zahnstangen- förmigen, permanentmagnetlosen Sekundärteil, wobei das Sekundärteil in Bewegungsrichtung des Synchronlinearmotors eine vorgegebene Zahnstruktur besitzt, und eine Lageerfassungsein- richtung an dem Primärteil direkt oder indirekt angeordnet ist, um die Zahnstruktur zur Gewinnung eines Lagesignals, insbesondere eines inkrementellen Lagesignals berührungslos abzutasten. Dabei kann die Zahnstruktur zumindest in Bewegungsrichtung ortsabhängig veränderlich sein. Damit kann ein Synchronlinearmotor mit einem integrierten Lagemesssystem zur Positionsregelung und/oder zur Bestimmung der Pollage bzw. des Kommutierungswinkels beim Umrichterbetrieb des Synchron¬ motors bereitgestellt werden. Dies erfordert jedoch eine sehr exakte Fertigung des Sekundärteils, denn für den primären Zweck des Linearmotors als Krafterzeuger ist es von vornherein nicht notwendig, das Sekundärteil mit solch feinen Tole¬ ranzen herzustellen, dass auch eine genaue Maßverkörperung entsteht .
Vorzugsweise ist die Zahnstruktur durch Nuten zwischen den Zähnen definiert, und die Nuten sind in Bewegungsrichtung verschieden tief ausgebildet. Mit einem Magnetflusssensor lässt sich dann die Nuttiefe bestimmen. Aus ihr kann die ent¬ sprechende Lageinformation gewonnen werden.
Alternativ oder zusätzlich können die Zähne des Sekundärteils in Bewegungsrichtung unterschiedliche Form besitzen. Auch dies lässt sich durch einen Flussmesser feststellen, so dass auch die Zahnform Lageinformationen liefern kann.
Bei einer speziellen Ausführungsform ist die Zahnstruktur quer zur Bewegungsrichtung des Synchronlinearmotors ortsab¬ hängig. Dabei liefern mehrere Spuren in Bewegungsrichtung des Synchronlinearmotors jeweils über ihre Zahnstruktur (Nuttie¬ fe, Zahnform, etc.) Lageinformationen, so dass auch über längere Strecken durch Kombination dieser Lageinformationen die Lage des Synchronlinearmotors verhältnismäßig genau ermittelt werden kann.
Günstigerweise entspricht die Zahnstruktur einer lageabhängigen Kodierung. Dabei kann durch die Kodierung eine absolute Lage auf dem Sekundärteil definiert sein. Bei der Kodierung kann es sich um eine binäre oder höherwertige Kodierung handeln. Insbesondere kann die Kodierung auch mehrstellig sein.
Bei längeren Verfahrwegen des Linearmotors kann es günstig sein, das Sekundärteil in mehrere Abschnitte zu unterteilen, die nummeriert sind, wobei an dem Primärteil des Linearmotors oder dessen Umgebungskonstruktion ein Sensor zur Erfassung der Nummerierung der Abschnitte angebracht ist, so dass die Lage des Primärteils des Linearmotors aus der Nummerierung und einer von der Zahnstruktur gewonnenen Lageinformation ermittelt werden kann. Auf diese Weise lassen sich absolute La¬ geinformationen aus groben Absolutinformationen und feinen Inkrementalinformationen ermitteln .
Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch einen Syn¬ chronlinearmotor mit einem Primärteil und einem zahnstangen- förmigen, permanentmagnetlosen Sekundärteil, entlang dem das Primärteil bewegbar ist, sowie einem Lagemesssystem einschließlich einer Maßeinrichtung, die an dem Sekundärteil an- gebracht oder in das Sekundärteil integriert ist, zur Bereit¬ stellung einer Absolutlageinformation, und einer Lagesensoreinrichtung zur Erfassung der Absolutlageinformation und einer Inkrementalinformation durch Abtasten der Zähne des Se- kundärteils und gegebenenfalls der Maßeinrichtung, so dass durch das Lagemesssystem eine absolute Lage des Primärteils anhand der Absolutlageinformation und der Inkrementalinforma- tion ermittelbar ist.
Erfindungsgemäß kann somit ein grobauflösendes Absolutgeber¬ system mit einem feinauflösenden Inkrementalsystem kombiniert werden. Dabei ist es günstig, wenn die Absolutlageinformation direkt in der Zahnstruktur des Sekundärteils enthalten ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
FIG 1 eine prinzipielle Seitenansicht eines Synchronlinear- motors mit Lagesensor und
FIG 2 eine dreidimensionale Ansicht eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Sekundärteils eines Synchronlinearmotors .
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Ein Synchronlinearmotor besitzt im Prinzip den in FIG 1 dar- gestellten Aufbau. Ein Primärteil P bewegt sich linear rela¬ tiv gegenüber ein zahnstangenförmiges Sekundärteil S. Die Be¬ wegungsrichtung B des Linearmotors ist in FIG 1 durch einen Doppelpfeil angedeutet. Die Permanentmagnete sind in dem Pri¬ märteil P untergebracht, so dass das Sekundärteil S perma- nentmagnetfrei ist. An dem Primärteil P oder dessen Umge¬ bungskonstruktion ist ein Lagesensor L befestigt. Dieser greift das Sekundärteil S mechanisch, optisch oder magnetisch ab. Als günstig erweist sich hier ein Zahnradsensor, der in die Zähne des Sekundärteils S eingreift, wobei die Drehposi- tion des Zahnrads entsprechend erfasst wird. Hierzu kann das Sekundärteil mit dem Zahnrad in üblicher Weise mechanisch oder magnetisch „verzahnt" sein. In letzterem Fall sind Magnete an dem Zahnrad angeordnet, von denen jeweils einer einem Zahn des Sekundärteils berührungslos gegenüber steht. Dies bedeutet, dass das Sekundärteil zwei Funktionen besitzt. Zum einen dient es für den primären Zweck als Motorteil zur Krafterzeugung und zum anderen dient es als Maßverkörperung zur Gewinnung eines Lagesignals.
In den permanentmagneterregten Synchronmotor mit permanentmagnetfreiem Sekundärteil ist somit das Lagemesssystem direkt integriert, indem die Zahnstruktur des Sekundärteils als Maß- Verkörperung ausgenutzt wird. Zur Signalgewinnung können verschiedene Sensoren eingesetzt werden, wie dies oben bereits angedeutet wurde und bekannte Techniken der Auflösungssteige¬ rung (z.B. Interpolationsmethoden) herangezogen werden.
Da sekundärseitig keine Magnete eingesetzt sind, treten keine Fehlerursachen durch mechanische und magnetische Toleranzen auf. Die Genauigkeit lässt sich auch dadurch steigern, dass gestanzte Sekundärteilbleche eingesetzt werden. Dabei werden kürzere Sekundärteilstrecken aus einteiligen, gestanzten Se- kundärteilblechen aufgebaut, so dass die Länge des Blech¬ streifens gleich der Läge des gesamten Sekundärteils ist. Die Längengenauigkeit ist dann alleine durch die hohe Stanzgenau¬ igkeit gegeben.
Längere Sekundärteile werden in ihrer Länge segmentiert aus mehreren Teilblechpaketen aufgebaut . Zur Einhaltung der erforderlichen Teilungsgenauigkeit der Maßverkörperung sind an Stoßstellen zwischen Teilblechpaketen mehrere Justage-Varian- ten möglich. So kann beispielsweise eine Justage durch ent- sprechende Ausstanzungen in den Sekundärteilblechen und/oder durch Passstifte erzielt werden.
Die Zahnung des Sekundärteils kann als Inkrementalgeber zur Lagebestimmung genutzt werden. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, das Sekundärteil auch als Absolutlagegeber zu gestalten, indem die Zahnstruktur für eine Formkodierung über die Sekundärteillänge herangezogen wird. Dabei ist eine Form- kodierung durch unterschiedliche und vom Sensor detektierbare Nuttiefen oder Zahnformen möglich.
Eine Formkodierung über längere Strecken hingegen ist bei- spielsweise dadurch möglich, dass die gesamte Streckenbreite zur Kodierung verwendet wird. Hierzu wird das Sekundärteil in seiner Breite mehrspurig ausgeführt, so dass eine mehrstelli¬ ge Kodierung entsprechend der Anzahl der Spuren realisiert werden kann, wobei nicht alle Spuren zur Krafterzeugung und Lagemessung gleichzeitig dienen müssen. Ein derartiges Aus¬ führungsbeispiel ist in FIG 2 wiedergegeben. In diesem Bei¬ spiel besteht das Sekundärteil S aus drei parallelen Sekun¬ därteilspuren SPl, SP2 und SP3.
Die Formkodierung erfolgt hier über die Nuttiefe. Die jewei¬ lige Nuttiefe zwischen den Zähnen entspricht dem Codewert. In dem in FIG 2 gewählten Beispiel setzt sich ein Codewort aus drei Codewerten entsprechend den Tiefenbereichen einer Nute N quer zur Verfahrrichtung des Synchronlinearmotors in allen drei Sekundärteilspuren SPl, SP2 und SP3 zusammen. Durch das jeweilige Codewort ist ein eindeutiger Ort auf dem Sekundär¬ teil S festgelegt. Im vorliegenden Fall liegen drei unterschiedliche Nuttiefen hl, h2, h3 vor, die zu entsprechenden Nutinformationen führen. Diese lassen sich dann zu einem dreistelligen Codewort zusammensetzen.
Grundsätzlich ist auch denkbar, zwei, vier, fünf und mehr Sekundärteilspuren zu verwenden, so dass entsprechend höher- stellige Codeworte entstehen. Auch kann anstelle eines binä- ren Codes ein dreiwertiger, vierwertiger und höherwertiger Code eingesetzt werden, wobei die Nuttiefen entsprechend zu differenzieren sind. Ferner kann die Kodierung auch über andere Zahnformmaße, wie beispielsweise der Zahnbreite erfol¬ gen .
Das Sekundärteil S wird durch einen mehrspurigen Lagesensor (in FIG 2 nicht eingezeichnet) abgegriffen. Dabei ergeben sich die als Pfeile angedeuteten Lagesensorspuren LS. Damit ist ein mehrspuriger Lagegeber realisiert. Durch geeignete elektromagnetische Auslegung der Formkodierung wird die Kraftbildung des Motors nicht beeinträchtigt.
Die Formkodierung ermöglicht das Gewinnen einer Absolutlage¬ information. Demgegenüber werden durch einen Inkrementalgeber lediglich die überfahrenen Zähne aufwärts und abwärts ge¬ zählt, so dass sich mit ihm nur relative Lageinformationen gewinnen lassen. Der Inkrementalgeber orientiert sich daher an der Absolutlageinformation. Zur Lagesignalgewinnung kann also die Grobauflösung auch durch die Formkodierung erzielt werden, und die Feinauflösung durch Inkrementalmessung. Dies bedeutet, dass die Vorteile der inkrementellen Lösung auch bei der applikationsspezifischen Notwendigkeit einer absolu- ten Lageerfassung genutzt werden können.
Alternativ lässt sich das Sekundärteil als Inkrementalgeber mit einem an das Blechpaket des Sekundärteils befestigten Ab¬ solutgeberstreifen zur eindeutigen Bestimmung der absoluten Lage einer Inkrementalgeberperiode versehen. Beispielsweise können durch gestanzte Bleche geeignete Aussparungen zur Be¬ festigung (z. B. Einklipsen) der sogenannten Endlosbänder eines groben Absolutmesssystem ohne großen Aufwand realisiert werden. Durch die hohe Präzision der gestanzten Sekundärteile ist ohne großen zusätzlichen Aufwand über Passlöcher im gestanzten Blech eine Justage des Absolutcode-Bandes zu der Se- kundärteil-Inkrementalspur mit Passstiften möglich.
Als grob auflösendes Absolutmesssystem ist auch ein System denkbar, bei dem eine Nummerierung der Sekundärteilsegmente durch einen Sensor detektiert wird. Die Feinauflösung erfolgt durch einen Zahnsensor einschließlich einer geeigneten Formkodierung innerhalb eines Sekundärteilssegments. Dabei kann die Nummerierung des Sekundärteilsegments absolut (z.B. dau- erhaft geschriebene Seriennummer des Sekundärteilsegments) oder relativ (z.B. durch Lese-/Schreibkopf des Sensors wäh¬ rend einer Referenzfahrt im Rahmen der Inbetriebnahme einge- schriebene Nummerierung der einzelnen Sekundärteilsegmente) sein .
Eine Möglichkeit für die Lagesignalgewinnung ist beispiels- weise auch die Ausnutzung der Positionsabhängigkeit der Mo¬ torinduktivitäten basierend auf der gezahnten, permanentmagnetfreien Sekundärteilstruktur des Synchronlinearmotors. Auf diese Weise kann die Lage des Motors nicht nur inkremental erfasst werden, um zu erkennen, in welcher Pollage sich der Motor befindet.
Dies bedeutet, dass ein Absolutgebersystem zur Grobauflösung mit einem Inkrementalsystem zur Feinauflösung kombiniert werden kann. Das Formkodiersystem kann sowohl als Absolutgeber- als auch als Inkrementalsystem verwendet werden.
Erfindungsgemäß kann somit eine gegenüber herkömmlichen Lö¬ sungen robuste und genaue, hochauflösende Lagemessung mit ab¬ soluter Kommutierungsinformation innerhalb einer inkrementel- len Signalperiode durch einen Synchronlinearmotor mit zusätzlicher Abtasteinheit realisiert werden, ohne dass eine zu¬ sätzliche Maßverkörperung für die Abtasteinheit parallel zum Motor installiert werden muss.

Claims

Patentansprüche
1. Synchronlinearmotor mit — einem Primärteil (P) und - einem zahnstangenförmigen, permanentmagnetlosen Sekundärteil (S) , wobei das Sekundärteil (S) in Bewegungsrichtung des Synchronlinearmotors eine vorgegebene Zahnstruktur be¬ sitzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass — eine Lageerfassungseinrichtung (L) an dem Primärteil (P) direkt oder indirekt angeordnet ist, um die Zahnstruktur zur Gewinnung eines Lagesignals berührungslos abzutasten.
2. Synchronlinearmotor nach Anspruch 1, wobei das Lagesignal ein inkrementelles Lagesignal ist.
3. Synchronlinearmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zahnstruktur zumindest in Bewegungsrichtung (B) ortsabhängig veränderlich ist.
4. Synchronlinearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zahnstruktur durch Nuten (N) zwischen den Zähnen definiert ist, und die Nuten (N) in Bewegungsrichtung (B) verschieden tief (hl,h2,h3) ausgebildet sind.
5. Synchronlinearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zähne des Sekundärteils (S) in Bewegungsrich¬ tung (B) unterschiedliche Form besitzen.
6. Synchronlinearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zahnstruktur quer zur Bewegungsrichtung (B) des Synchronlinearmotors ortsabhängig ist.
7. Synchronlinearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei die Zahnstruktur quer zur Bewegungsrichtung (B) des Synchronlinearmotors durch mehrere in Bewegungsrichtung (B) verlaufende Spuren (SPl, SP2, SP3) charakterisiert ist.
8. Synchronlinearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zahnstruktur einer lageabhängigen Kodierung entspricht .
9. Synchronlinearmotor nach Anspruch 8, wobei durch die Kodierung eine absolute Lage auf dem Sekundärteil (S) definiert ist .
10. Synchronlinearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei das Sekundärteil (S) in mehrere Abschnitte unter¬ teilt ist, die nummeriert sind, und wobei an dem Primärteil
(P) des Synchronlinearmotors ein Sensor (L) zur Erfassung der Nummerierung der Abschnitte angebracht ist, so dass die Lage des Primärteils des Synchronlinearmotors aus der Nummerierung und einer von der Zahnstruktur gewonnen Lageinformation ermittelbar ist.
11. Synchronlinearmotor mit
- einem Primärteil (P) und — einem zahnstangenförmigen, permanentmagnetlosen Sekundärteil (S) , entlang dem das Primärteil (P) bewegbar ist, g e k e n n z e i c h n e t durch
- ein Lagemesssystem einschließlich
- einer Maßeinrichtung, die an dem Sekundärteil (S) ange- bracht oder in das Sekundärteil (S) integriert ist, zur Bereitstellung einer Absolutlageinformation und
- einer Lagesensoreinrichtung zur Erfassung der Absolutlageinformation und einer Inkrementalinformation durch Abtasten der Zähne des Sekundärteils (S) und gegebenen- falls der Maßeinrichtung, so dass durch das Lagemesssystem eine absolute Lage des
Primärteils (P) anhand der Absolutlageinformation und der
Inkrementalinformation ermittelbar ist.
12. Synchronlinearmotor nach Anspruch 11, wobei die Absolutlageinformation in der Zahnstruktur des Sekundärteils enthalten ist.
PCT/EP2006/061550 2005-04-15 2006-04-12 Synchronlinearmotor mit berührungsloser abtastung der zahnstruktur des sekundärteils WO2006108855A1 (de)

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