WO2007033888A1 - Messvorrichtung mit einem messkopf zur positionsbestimmung eines primärteils auf einem sekundärteil und verfahren zur positionsbestimmung eines primärteils auf einem sekundärteil mit einem messkopf - Google Patents

Messvorrichtung mit einem messkopf zur positionsbestimmung eines primärteils auf einem sekundärteil und verfahren zur positionsbestimmung eines primärteils auf einem sekundärteil mit einem messkopf Download PDF

Info

Publication number
WO2007033888A1
WO2007033888A1 PCT/EP2006/065793 EP2006065793W WO2007033888A1 WO 2007033888 A1 WO2007033888 A1 WO 2007033888A1 EP 2006065793 W EP2006065793 W EP 2006065793W WO 2007033888 A1 WO2007033888 A1 WO 2007033888A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rack
measuring head
measuring
sensor
primary part
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/065793
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ferdinand Dietz
Roland Finkler
Paul Dünisch
Rainer Siess
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to US12/067,900 priority Critical patent/US7999535B2/en
Publication of WO2007033888A1 publication Critical patent/WO2007033888A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/06—Linear motors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2046—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
    • 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
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors

Definitions

  • the invention relates to a measuring device with a measuring head for determining the position of a primary part on a secondary part and a method for determining the position of a primary part on a secondary part with a measuring head.
  • Electric motors are used in many technical fields. For electric motors, a distinction must be made between DC motors, AC motors and three-phase motors. Electric motors can further be divided into rotary motors and linear motors. To approach certain angles of rotation in rotary motors or certain distances in linear motors, it is necessary to measure the current angle of rotation or the current distance. The measurement should be as precise as possible, so that the corresponding rotation angle or the corresponding distance can be approached by means of a suitable control device precisely and quickly.
  • a disadvantage of an optical measurement is that this is expensive to implement and that the optical measurement is very easily affected by impurities in the linear motor or in its environment or made impossible, so that there is a failure of the control device.
  • the invention has for its object to provide egg ⁇ NEN measuring head and a method for determining the position for a linear motor, thus reducing the cost as compared be reduced to the previous optical solution and the reliability compared to conventional solutions is increased.
  • the measuring head is permanently connected to or integrated in a primary part
  • the secondary part is designed as a toothed rack
  • the measuring head is movable in the preferred direction and at least in the opposite direction
  • the measuring head has at least one sensor by means of which magnetic fields can be measured in order to determine the position.
  • the object is achieved by an inventive ⁇ Shen linear motor and a method for determining the position of a primary part on a secondary part.
  • the cost is reduced in comparison to a previous optical solution for the position determination. Furthermore, the reliability is significantly increased, since contamination can not lead to an impairment compared to an optical solution.
  • the rack can either correspond to the secondary part of the Linearmo ⁇ sector or else be installed in addition to the purpose of position determination in the linear motor. In this case, the rack near the moving part in the Linear motor attached.
  • the rack is constructed, for example, of sheet metal.
  • the measuring head is fixedly connected to a primary ⁇ part or integrated in this and primary and rack form a linear motor and the rack acts as a secondary part. That is, especially in connection with a linear motor measuring device according to the invention can be advantageously used with a measuring head by the measuring ⁇ head is firmly connected to the primary part of the linear motor and measures the position of the primary relative to the stationary abutment.
  • the measuring head according to the invention can also be completely integrated into the primary part, so that it is no longer recognizable as an independent object. In the latter case, therefore, the sensors are installed directly in the primary part. This makes it possible to make the unit of primary part and measuring head compact.
  • the teeth are preferably arranged equidistantly in a pre ⁇ yakscardi on the rack.
  • the teeth can also have different distances
  • the measuring head has at least two sensors, with which magnetic fields can be detected, wherein the sensors are arranged offset on the measuring head in the preferred direction of the rack. This will beneficial ⁇ way legally achieved a better positioning than in the case of only one sensor.
  • the measuring head has a position relative to the toothed rack, will find in which the sensors either directly to the teeth of the rack or adjacent to the rack on height of the teeth be ⁇ .
  • the sensors may be shaped to surround the teeth but not touch them.
  • the measuring device according to the invention with a measuring head can be characterized in that • having at least one sensor at least ferromagnetic Materi ⁇ al,
  • a sensor has at least two sensor heads, which are arranged successively in the preferred direction of the rack or in the preferred direction of the rack parallel to each other and are connected to one another by a connecting element,
  • the connecting element and / or one or both sensor heads ⁇ is comprised of a measuring coil to which an induced voltage can be tapped
  • the air gap between the sensor and rack in the region of the connecting element is greater than in the region of the sensor heads, so that when applied excitation voltage ⁇ change the amplitudes of the induced voltage are increased when the sensor is centered on a tooth, because then the magnetic circuit over the tooth ge ⁇ is closed.
  • the induced voltage is thus a measure of whether a sensor is located directly over a tooth, covers it only partially, or is located above a tooth space.
  • the magnetic circuit is closed by the tooth and the amplitudes of the induced voltage are maximum.
  • the excitation coils associated with at least one AC voltage source, which provides the exciter AC voltage be ⁇ .
  • the air gap in the region of the connecting element can alternatively also correspond to that in the region of the sensor heads.
  • a sensor has at least two sensor heads, which are arranged successively in the preferred direction of the rack or in the preferred direction of the rack parallel to each other and are interconnected by a connecting element having a measuring element for measuring the magnetic field, such as a field plate or a Hall Sensor,
  • the air gap in the region of the connecting element can alternatively also correspond to that in the region of the sensor heads.
  • the field plates or the Hall sensors is assigned an electronic evaluation circuit.
  • the measuring head is advantageously associated with an electronic From ⁇ value device by means of which from the measured values of the sensors the position of the measuring head on the rack can be determined.
  • the measured values lie in the form of indu ⁇ ed before or output voltages.
  • the measuring head can be assigned a correction device which takes into account temperature-dependent change in length of the rack and / or shape or position errors of individual teeth in determining the position of the measuring head.
  • a precise determination of the position of the measuring head on the rack is advantageous even if the Teeth have tolerances or the rack has extended or shortened due to a change in temperature.
  • the temperature is measured by a temperature sensor. Tolerances of the teeth are measured before starting the linear motor from ⁇ and stored in the correction device.
  • the position control and speed control of the linear motor can be further improved according to the teaching of DE10024394A1 by assigning an acceleration or / and speed sensor to the measuring head.
  • the measuring head is advantageously an electric circuit supplied ⁇ arranged, in which at least one group of measuring coils or sensing elements is formed and the measuring coils of each group are connected either in parallel or in series.
  • the measuring coils which follow one another in the preferred direction of the toothed rack are connected either in parallel or in series with alternating polarity.
  • the corresponding exciter coils are connected in parallel or in series.
  • the interconnection as a series or parallel circuit results in advantageous only one voltage level, which must be evaluated in ei ⁇ ner subsequent evaluation device. If the measuring coils which follow one another in the preferred direction of the toothed rack are connected in series with alternating polarity, then the function of the envelope of the induced voltage is similar to a sine function depending on the position of the measuring head.
  • the secondary part is designed as a toothed rack
  • the rack is at least made of a ferromagnetic material
  • equidistant teeth which consist at least of ferromagnetic material
  • the primary part is movable in the preferred direction and opposite thereto,
  • the primary part has a measuring head of the invention for Po ⁇ sitionsbeées or a corresponding measuring head is integrated in the primary part, so that both form one piece.
  • the rack is thus a component that it is ⁇ conducive to the operation of the linear motor and operation of the measuring head. Ie, another rack is saved beneficial ⁇ way.
  • the invention can also be applied to a rotary motor.
  • the rack corresponds to the stator, which has teeth and the primary part corresponds to the rotor.
  • the rack corresponds to the rotor and the primary part of the stator.
  • the measuring head can be used for example in a further form of linear motors, and indeed in permanent magnet ⁇ magnet synchronous motors, which have at least one, at least from ⁇ sectionally permanent magnet-free abutment.
  • the primary part then consisting of a structure arranged in feed direction before ⁇ , pointing towards the air gap tooth modules, which are each surrounded by a coil, each tooth module comprises at least one permanent magnet.
  • the Se ⁇ is also executed in a particularly preferred execution ⁇ shape without any permanent magnets secondary part.
  • the measuring head according to the invention measures the current path position with displacement on a cyclically divided rack or alternatively also a magnetic carrier as a measure ⁇ embodiment.
  • linear motor axles can be driven on lightweight construction machines with a high input tax. As a result, a narrow contour guidance of a tool driven by the linear motor is possible.
  • Optical direct measuring systems for position determination are relatively expensive.
  • a newly developed permanent magnet synchronous motor which at least one at least partially permanentmag having ⁇ nettransports secondary part, required in the secondary part no more permanent magnets. Instead, a rack-like structure is used as a secondary part.
  • the newly developed ⁇ wrapped motor is a linear motor. This arrangement offers the possibility of using new, low-cost measurement methods with high resolution.
  • the term rack is used for a rack-like material measure, both for the secondary part of the newly developed engine, as well as for the magnetbe ⁇ liable primary parts of conventional linear motors.
  • the subject of the invention is u.a. the special arrangement of the individual sensors in the measuring head for detecting a rack position. As a result, first a geometrical coarse resolution of the toothed rack pitch is achieved before the electro-digital fine resolution. This is done by an array of staggered arranged individual sensors.
  • the measuring graduation of the sensor array in the position measuring head is in a certain division ratio to redesignverkörpe- tion of the rack. In combination with the interpolation of the sensor signals, finally, a resolution in the sub-mm range is achieved.
  • a feature of the proposed solution is the further resolution of the toothed rack pitch in a preferably even-numbered sequence of steps.
  • Each step has a polarity which changes to the next step, or a reversed electrically generated sign.
  • the sensors are arranged so that there is a sine or cosine period per rack pitch. Other subdivisions with multiple sine or cosine periods per rack pitch are also conceivable.
  • a sine wave as well as a cosine system offset by 90 ° may be required in the measuring head.
  • the total resolution is calculated by u.a. formed by the following chain:
  • the solution offers the advantage in the basic scope no additional optical or magnetic scale in the form of the need for glass scales or magnetic tape for the direct measuring system if an evenly divided rack is to Ver ⁇ addition.
  • the solution can be combined with additional measuring systems.
  • the absolute as well as cyclic tolerance of the rack is correctable by a measuring system error correction in the higher-level processor system (CNC) by measurement and dimensional comparison with a comparison scale (laser interferometer). Furthermore, the temperature-dependent linear expansion of the rack can be corrected by automatic temperature compensation in the higher-level processor system (CNC) if the temperature change is detected by a sensor.
  • CNC higher-level processor system
  • the highest amplitude is at full coverage by the fed carrier frequency, with partial coverage the corresponding amplitude depending on a cosine-shaped function of the path increment of the partial period. Between 2 full covers the minimum amplitude is indicated.
  • various measures can be taken, for example, the shape, the sensor heads are optimized accordingly.
  • the sensor array is arranged so that for a given direction of travel after a positive half-wave in each case a negative follows and vice versa ⁇ .
  • the sign change are the Gebersig ⁇ dimensional example, achieved in that the measuring coils are connected in different polarity in parallel or in series, while the exciter coil are all interconnected in the same polarity; Alternatively, you can also connect the excitation coils with different and the measuring coils with the same polarity. Different polarities can be achieved either by interchanging the connections or by a different Wickelsinn. With the same polarity as the primary voltage, the polarity of the measuring coil results in the same phase position or rotated through 180 °, or vice versa. This solution has the advantage of requiring no electronic ⁇ rule active parts in the sensor head.
  • the individual electrical detection of the sensor signals is possible, with electronic overall evaluation in the parent electronic or processor module.
  • the arrangement of the sensors can be tooth-covering or cross-toothed.
  • the sensors according to the invention can be compared in their physical operation with a transformer which induces the desired nominal voltage in the secondary winding only when the magnetic circuit is closed. This is the case when the position of the measuring head is such that the sensor heads of the respective sensor are in each case as centrally as possible above the teeth of the secondary part.
  • the invention also relates to solutions in which a separately mounted rack is used exclusively for path detection.
  • This may also be a comb-like construction, which is inserted into the tooth spaces of the motorized dental system.
  • an inductance-like arrangement is also conceivable.
  • the described geometric step arrangement a printed circuit board printed with magnetleitInm background.
  • the rack solution is also a highly accurate solution as a classic Induktosyn solution used when the Induktosyn slider is formed across the teeth and the scales are pushed comb-like in the tooth gaps and adjusted.
  • the tooth gaps can be used unchanged or for receiving a special sensor counterpart who ⁇ .
  • the teeth can be used unchanged or for receiving a special sensor counterpart. This also includes an additionally screened fine subdivision of the tooth spaces and / or teeth in interaction with the Wegmess ⁇ head.
  • the described solution does not exclude the combination with another measuring system. It is advantageous to be signed ⁇ solution if necessary for a commutation and speed control loop to be used, and a suitable ad ditives ⁇ measuring system for absolute positioning.
  • the teeth of the rack can be additionally provided with windings. These windings then serve as excitation coils in one case, so that the measuring head passing over them only has to have the measuring coils, or in another case as measuring coils, so that the measuring head sliding over it only has to have the exciter coils.
  • the additional windings Conditions can be used exclusively in the named function or by using another function.
  • the method described above can be used for rotary motors SEN alike ⁇ .
  • the measuring head has a segment-like expression.
  • the material measure consists of a wheel with internal teeth or a structure constructed rada like with permanent magnets or bobbins.
  • encoder signal periods can be generated by the design of the measuring head per rack period.
  • Hall sensors can also be used. With field plates only the amount of the B-field is measured, with Hall sensors also the sign.
  • the rack can also be scanned according to the gear encoder principle.
  • the difference to conventional gear encoders consists in two points:
  • the rack can also be scanned optically or capacitively. However, an optical scanning is not possible, for example, when the rack (with an opaque material) is potted so that the rack structure is not visually recognizable from the outside.
  • the actual position measuring system is subject to an error, which also has a systematic share. This systematic contribution may u.U. be at least partially compensated by pre-learning or online learning the position error curve.
  • FIG. 1 shows a measuring head according to the invention on a rack
  • FIG. 2 shows a measuring head according to the invention with an associated electrical circuit
  • FIG. 3 shows the envelope of the induced voltage of sensor 1 in FIG. 2 as a function of the distance x;
  • FIG. 6 shows a further sensor according to the invention on a rack
  • FIG. 8 shows a further measuring head according to the invention on a toothed rack
  • FIG. 10 shows a further measuring head according to the invention on a toothed rack with a further sensor according to the invention
  • FIG. 11 shows a further arrangement of the sensors on a rack; 12 shows an exemplary embodiment of a sensor of FIG. 11;
  • FIG 13 shows a further embodiment of a sensor similar to FIG 11;
  • FIG 15 is a tooth module for a primary part of a permanent magnet synchronous motor ⁇
  • FIG. 16 shows a further measuring head according to the invention on a toothed rack with a further sensor according to the invention.
  • FIG 1 shows a measuring head 15 according to the invention on a rack 16 in plan view.
  • the rack 16 has tough ⁇ ne 18 and grooves 17.
  • the rack pitch of the toothed rod 16 is L, that the distance from tooth center be to tooth center ⁇ carries L.
  • the measuring head 15 is in the preferred direction 13 of the rack 16 14 movably or in the opposite direction, the measuring head 15 has twelve sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 and 12.
  • the sensors 1 to 12 are arranged offset in the preferred direction 13 of the rack 16 to each other.
  • the course of the sinusoidal envelope 37 and the course of the cosinusoidal envelope 38 are also shown.
  • the position of the measuring head 15 can be determined from both progressions.
  • the rack 16 and the teeth 18 are at least made of ferromagnetic material, but may also contain other materials. With the help of the sensors 1 to 12 magnetic fields or their changes can be measured. Between the rack 16 and the measuring head 15 is an air gap.
  • the sensors 1 to 6 form a group of sensors and the sensors 7 to 12 form a further group of sensors. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the sensors have a length which corresponds to the width of a tooth 18.
  • FIG. 2 shows a measuring head 15 according to the invention with an associated electrical circuit 24 on a rack 16.
  • the sensors 1 and 6 ge ⁇ are exemplary displays.
  • the sensors each have two sensor heads 20 and a connecting element 21 between the two sensor heads 20.
  • the sensor heads 20 are successively in preference Rich ⁇ tung 13 and 14 of the rack 16 are arranged, they can each ⁇ also be arranged in the preferred direction 13 or 14 of the rack 16 parallel to each other but, as shown in Figure 11, 12 and 13.
  • the connecting member 21 is comprised of a Erre ⁇ gerspule 22 to which an AC excitation voltage U is applied.
  • the connecting elements 21 of the sensors 1 to 6 each comprise a measuring coil 23, to each of which an induced voltage U1, U2, U3, U4, U5 or U6 can be tapped, in which only U1 and U6 are shown. All exciting coils 22 and all sense coils 23 are introduced 21 positioned ⁇ in the same manner on the connecting element and have the same winding sense.
  • the measuring coils are musical ⁇ tet in the example of FIG 2 in series. In this case, however, the measuring coil 23 of the sensor 6 is reversed connected in the series circuit 24. This is noted in FIG 2 by an arrow in the measuring coil 23 of the sensor 6, which is set opposite to the measuring coil 23 of the sensor 1.
  • the voltage Us can be tapped off. Alternatively, it is also conceivable to conduct the voltages induced at the measuring coils 23 into a higher-level control and to evaluate them there. The voltage Us is digitized for further processing.
  • FIG. 2 also shows the position measuring head with a 3-fold reduction of the toothed rack pitch.
  • 3 sine / cosine periods are generated with a 3-fold reduction per rack pitch, or each rack pitch is broken down into 12 individual steps or quadrants.
  • ⁇ are in accordance with the sensors 1 to 6 to the sine system and the sensors 7 to 12 the Cosinussystem.
  • the sinusoidal system generates course 37 and the cosine system generates course 38.
  • the air gap between sensors 1 to 12 and rack 16 in the region of the connecting element 21 is greater than in the region of the sensor heads 20, so that when applied Erre ⁇ source AC Up example, the amplitude is maximum in ⁇ cuted voltage Ul, if the sensor 1 is centered over a tooth 18, since the magnetic circuit is closed by the tooth 18.
  • the sensors 1 to 12 are advantageously made of at least ferromagnetic material for this purpose.
  • FIG. 3 shows the envelope of the induced voltage U1, be ⁇ mented with EUl, of sensor 1 in Figure 2 as a function of the distance x along the preferred direction 13 of the rack 16. If sensor 1 is located above a tooth 18 of the rack 16, which is Envelope of the induced voltage Ul ma ⁇ maximum and falls to a minimum value when sensor 1 is above a groove 17. As can be seen, is a positi ⁇ onsbetician based only one sensor difficult insbesonde ⁇ then re when this is over a groove 17th
  • Figure 4 shows the envelope EUI (x) to EU 6 (x) of said inducer ⁇ th voltages Ul (I) to U6 (x) of the sensors 1 to 6 of FIG 2 as a function of the distance x.
  • FIG. 5 shows the envelope EUs (x) of the voltage at the output of the electrical circuit Us (x) from FIG. 2.
  • a sinusoidal signal results, with the aid of which the position of the measuring head 15 can be determined. This would not have been possible from the signal U1 (x) according to FIG.
  • An unambiguous position determination within a toothed rack pitch is possible because the measuring coils 23 of the second group of sensors 7 to 12 are combined in a similar manner, resulting in a further phase-shifted sinusoidal voltage profile.
  • a sinusoidal course can be generated as a function of the distance and a cosine-shaped course, ie a course offset by 90 °, with a second group. From both, the position of the measuring head within a toothed rack pitch can then be unambiguously determined. In particular, with the aid of the second course offset by 90 °, it can be detected in which direction the measuring head moves.
  • the curves of the amplitudes of the individual sensors may deviate from the actual course. These deviations can be described by offset, amplitude, phase and waveform errors. It must be assumed that these errors do not correspond to the different individual sensors or at least not all of them. Therefore, the course of the signal Us will have these errors, but successive sine periods will usually have different errors. In the application of a Spursignalkorrekturvons, as described for example in DE10163504A1 or DE10163528A1, this can be taken into account who ⁇ .
  • the aforementioned waveform errors can be minimized by a suitable shaping of the sensor heads 20.
  • the sensor heads 20 of the sensors 1 to 12 will be designed ent ⁇ speaking, but in principle one can also make the structure of the rack 16 accordingly.
  • FIG. 6 shows a further sensor 1 according to the invention on a toothed rack 16.
  • the sensor 1 is shorter than the width of a tooth 18.
  • Figure 7 shows the envelope EUI (x) to EU 6 (x) of said inducer ⁇ th voltages Ul (x) to U6 (x) of the sensors 1 to 6 entspre ⁇ accordingly FIG 6 as a function of the distance x as well as the A ⁇ hüllende EUs ( x) the voltage Us at the output of a series electrical circuit, in which the induced voltages according to the formula
  • FIGS. 8 and 9 show further measuring heads 15 according to the invention on a toothed rack 16.
  • the sensors may be, for example, as long as the width of a tooth 18 or even longer.
  • the sensors are in the preferred direction 13 of the rack 16 offset from each other.
  • the drawn above the sensors 19 at ⁇ form a group of sensors and the two sensors drawn below another group of sensors.
  • sensor 31 is at least made of ferromagnetic Ma ⁇ TERIAL.
  • Sensor 31 has at least two sensor heads 20, which are arranged successively in the preferred direction 13 or 14 of the rack 16.
  • the sensor heads 20 can also be arranged in the preferred direction 13 or 14 of the rack 16 parallel to each other but each ⁇ .
  • the sensor heads 20 are connected to each other by a connecting element 21, which has a field plate 25 or a Hall sensor for measuring the magnetic field.
  • the sensor heads 20 and / or the teeth 18 of the rack 16 have permanent magnets 26.
  • the air gap between the sensor 31 and the rack 16 in the region of the connecting element 21 is greater than in the region of the sensor heads 20.
  • the change in the magnetic field is measured via the sensor heads 20 and the field plate 25. This is used to determine the position of the measuring head 15. It is advantageous that no excitation by means of an exciter AC voltage and no demodulation must take place for encoder evaluation.
  • the sign changes of the transmitter signals are preferably achieved by connecting the field plates or Hall sensors to an electronic circuit which uses the signals of the individual Hall sensors or field plates to form a suitable linear combination, such as eg Addition and subtraction, forms.
  • the sensors 19 may be constructed according to the sensors 1 to 12 or 31.
  • the Sensorköp ⁇ fe 20 are in the embodiment of FIG 11 in preference Rich ⁇ 13 and 14 of the rack 16 parallel to each other tung ⁇ arranged.
  • the two left-hand sensors form
  • FIG. 12 and FIG. 13 show corresponding exemplary embodiments of the sensors 19.
  • the sensor in FIG. 12 corresponds to one of the sensors illustrated in FIG.
  • a somewhat modified sensor is shown in FIG. 13, namely, the teeth 18 of the sensor heads are there
  • the measuring head 14 shows a linear motor 30, on whose primary part 27 a measuring head is fixed in position 29.
  • the measuring head can also be placed in position 28 on the primary part 27 ⁇ .
  • Position 28 does not restrict the travel path of the primary section.
  • the teeth 18 of the toothed rack 16 can contain additional markings or codings. have, which can be read out, for example, optically or electromagnetically.
  • the co ⁇ dation can eg using RFID tags are stored.
  • a particularly advantageous embodiment is given when the coding of the teeth 18 or segments of the rack 16 is programmable.
  • This programming could be done in a set-up, in which the entire track is tofah ⁇ ren and a device for programming with the primary part 27 is carried.
  • Advantage here is that it can be easily ensured that can be clearly deduced from the readable Co ⁇ of the position.
  • care must be taken not to produce two segments with identical codes.
  • a secondary part can consist of several secondary sections, which in turn each contain a plurality of segments. In this case, it is advantageous if you do not require must, in each wel ⁇ cher order it the secondary sections must rows. Also, an already existing code sequence may change if a secondary part must be replaced because of a defect against a replacement part. That's why it can be useful, the code sequence initially reporting ride to learn during an on ⁇ .
  • FIG 15 shows a tooth module 35 for a primary part of a perma ⁇ nentmagneterregten synchronous linear motor, which at least one at least partly permanent-magnet-free secondary ⁇ having part.
  • the primary part then consists of a structure of toothed modules 35, which are arranged in the preferred direction and point to the air gap, which are each encompassed by a coil 36. wherein each tooth module 35 has at least one permanent magnet 34.
  • the secondary part is not shown here is located in the position shown in FIG 15 position of the tooth module 35 below this tooth module 35.
  • the exemplary Zahnmo ⁇ dul has ridges 33 which are separated by gaps 32 on the other vonein ⁇ . In this way, several Zahnmodu ⁇ le can be joined together to form a primary part. Instead of Ste ⁇ ge 33 but also a solid body can be provided. Instead of the permanent magnet 34 and permanent magnets may be attached to the underside of the tooth module 35.
  • FIG 16 shows another measuring head 15 according to the invention on a rack 16 31, with a further sensor of the invention sensor 31 is at least made of ferromagnetic Ma ⁇ TERIAL.
  • Sensor 31 has at least two sensor heads 20, which are arranged successively in the preferred direction 13 or 14 of the rack 16.
  • the sensor heads 20 can also be arranged in the preferred direction 13 or 14 of the rack 16 parallel to each other but each ⁇ .
  • the sensor heads 20 are connected to each other by a connecting element 21, which has a field plate 25 or a Hall sensor for measuring the magnetic field.
  • the sensor heads 20 have on the air gap side permanent magnets 26.
  • the air gap between the sensor 31 and the rack 16 in the region of the connecting element 21 is greater than in the region of the sensor heads 20.
  • the change in the magnetic field is measured via the sensor heads 20 with the permanent magnets 26 and the field plate 25. This will be attracted 15 Hérange ⁇ for determining the position of the measuring head. It is advantageous that no agitation conducted by public He ⁇ lively AC voltage and no demodulation for encoder evaluation needs.
  • the sign changes of the transmitter signals are preferably achieved by connecting the field plates or Hall sensors to a sensor connects electronic circuit, which forms from the signals of the individual Hall sensors or field plates a suitable linear combination, such as addition and subtraction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) zur Positionsbestimmung eines Primärteils (27) auf einem Sekundärteil, wobei der Messkopf (15) fest mit einem Primärteil (27) verbunden bzw. in dieses integriert ist, das Primärteil (27) und das Sekundärteil einen Linearmotor (30) bilden, das Sekundärteil als Zahnstange (16) ausgebildet ist, die Zahnstange (16) zumindest ferromagnetisches Material aufweist und in einer Vorzugsrichtung (13) vorzugsweise äquidistante Zähne (18) aufweist, die zumindest ferromagnetisches Material aufweisen, der Messkopf (15) in Vorzugsrichtung (13) und entgegengesetzt dazu bewegbar ist, sich zwischen dem Messkopf (15) und der Zahnstange (16) ein Luftspalt befindet, und der Messkopf (15) zumindest einen Sensor (1-12,19,31) aufweist, mittels dem Magnetfelder zwecks Positionsbestimmung messbar sind.

Description

Beschreibung
Messvorrichtung mit einem Messkopf zur Positionsbestimmung eines Primärteils auf einem Sekundärteil und Verfahren zur Positionsbestimmung eines Primärteils auf einem Sekundärteil mit einem Messkopf
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit einem Messkopf zur Positionsbestimmung eines Primärteils auf einem Sekundärteil und ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Primärteils auf einem Sekundärteil mit einem Messkopf.
Elektrische Motoren werden in sehr vielen technischen Bereichen verwendet. Bei elektrischen Motoren ist zu unterscheiden zwischen Gleichstrommotoren, Wechselstrommotoren und Drehstrommotoren. Elektrische Motoren können weiterhin unterteilt werden in rotatorische Motoren und Linearmotoren. Zum Anfahren bestimmter Drehwinkel bei rotatorischen Motoren bzw. bestimmter Wegstrecken bei Linearmotoren ist es nötig, den aktuellen Drehwinkel bzw. die aktuelle Wegstrecke zu messen. Die Messung soll dabei möglichst präzise erfolgen, damit der entsprechende Drehwinkel bzw. die entsprechende Wegstrecke mittels einer geeigneten Regelungseinrichtung präzise und schnell angefahren werden können.
Bisherige Messsysteme zur Positionsbestimmung für Linearmoto¬ ren basierten z.B. auf einer optischen Messung.
Nachteilig an einer optischen Messung ist aber, dass diese teuer zu realisieren ist und dass die optische Messung sehr leicht durch Verschmutzungen im Linearmotor oder in dessen Umgebung beeinträchtigt oder unmöglich gemacht wird, so dass es zu einem Versagen der Regelungseinrichtung kommt .
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ei¬ nen Messkopf und ein Verfahren zur Positionsbestimmung für einen Linearmotor anzugeben, womit die Kosten im Vergleich zur bisherigen optischen Lösung gesenkt werden und die Zuverlässigkeit gegenüber herkömmlichen Lösungen gesteigert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Messvor¬ richtung mit einem Messkopf zur Positionsbestimmung eines Primärteils auf einem Sekundärteil, wobei
• der Messkopf fest mit einem Primärteil verbunden bzw. in dieses integriert ist,
• Primärteil und Sekundärteil einen Linearmotor bilden,
• das Sekundärteil als Zahnstange ausgebildet ist,
• die Zahnstange zumindest ferromagnetisches Material auf¬ weist,
• und in einer Vorzugsrichtung Zähne mit vorgebbaren Abständen aufweist, die zumindest ferromagnetisches Mate¬ rial aufweisen,
• der Messkopf in Vorzugsrichtung und zumindest entgegengesetzt dazu bewegbar ist,
• sich zwischen dem Messkopf und der Zahnstange ein Luft¬ spalt befindet,
• der Messkopf zumindest einen Sensor aufweist, mittels dem Magnetfelder zwecks Positionsbestimmung messbar sind.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch einen erfindungsgemä¬ ßen Linearmotor sowie ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Primärteils auf einem Sekundärteil.
Vorteilhafterweise werden durch die erfindungsgemäße Messvor¬ richtung mit einem Messkopf die Kosten im Vergleich zu einer bisherigen optischen Lösung für die Positionsbestimmung reduziert. Weiterhin wird die Zuverlässigkeit deutlich erhöht, da Verschmutzungen im Vergleich zu einer optischen Lösung nicht zu einer Beeinträchtigung führen können.
Die Zahnstange kann entweder dem Sekundärteil des Linearmo¬ tors entsprechen oder aber auch zusätzlich zum Zweck der Positionsbestimmung im Linearmotor eingebaut sein. In diesem Fall wird die Zahnstange in der Nähe des beweglichen Teils im Linearmotor angebracht. Die Zahnstange ist dabei z.B. aus Blechen aufgebaut .
Es ist vorteilhaft, wenn der Messkopf fest mit einem Primär¬ teil verbunden bzw. in dieses integriert ist und Primärteil und Zahnstange einen Linearmotor bilden und die Zahnstange als Sekundärteil wirkt. D.h., gerade in Verbindung mit einem Linearmotor kann die erfindungsgemäße Messvorrichtung mit einem Messkopf vorteilhaft eingesetzt werden, indem der Mess¬ kopf fest mit dem Primärteil des Linearmotors verbunden wird und die Position des Primärteils relativ zum ortsfesten Sekundärteil misst. Der erfindungsgemäße Messkopf kann dabei auch vollständig in das Primärteil integriert sein, so dass er gar nicht mehr als eigenständiger Gegenstand erkennbar ist. In letzterem Fall werden also die Sensoren direkt in das Primärteil eingebaut. Damit ist es möglich, die Einheit aus Primärteil und Messkopf kompakt zu gestalten.
Die Zähne sind dabei vorzugsweise äquidistant in einer Vor¬ zugsrichtung auf der Zahnstange angeordnet. Die Zähne können jedoch auch unterschiedliche Abstände haben
In einer ersten Ausgestaltung weist der Messkopf zumindest zwei Sensoren auf, mit denen Magnetfelder erfasst werden können, wobei die Sensoren auf dem Messkopf in Vorzugsrichtung der Zahnstange versetzt angeordnet sind. Damit wird vorteil¬ hafterweise eine bessere Positionsbestimmung erreicht als im Fall nur eines Sensors.
Der Messkopf weist eine Lage relativ zur Zahnstange auf, bei der sich die Sensoren entweder direkt über den Zähnen der Zahnstange oder neben der Zahnstange auf Höhe der Zähne be¬ finden. Alternativ können die Sensoren auch so geformt sein, dass sie die Zähne umgeben, sie dabei jedoch nicht berühren.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung mit einem Messkopf kann dadurch charakterisiert werden, dass • zumindest ein Sensor zumindest ferromagnetisches Materi¬ al aufweist,
• ein Sensor zumindest zwei Sensorköpfe aufweist, welche aufeinander folgend in Vorzugsrichtung der Zahnstange oder in Vorzugsrichtung der Zahnstange parallel zueinander angeordnet sind und durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sind,
• das Verbindungselement und/oder ein oder beide Sensor¬ köpfe außerdem von einer Erregerspule umfasst werden, an welche eine Erregungswechselspannung anlegbar ist,
• das Verbindungselement und/oder ein oder beide Sensor¬ köpfe von einer Messspule umfasst wird, an welcher eine induzierte Spannung abgreifbar ist,
• der Luftspalt zwischen Sensor und Zahnstange im Bereich des Verbindungselements größer ist als im Bereich der Sensorköpfe, so dass bei angelegter Erregungswechsel¬ spannung die Amplituden der induzierten Spannung erhöht sind, wenn sich der Sensor mittig über einem Zahn befindet, da dann der magnetische Kreis über den Zahn ge¬ schlossen ist.
Die induzierte Spannung ist damit ein Maß dafür, ob ein Sen¬ sor sich direkt über einem Zahn befindet, ihn nur teilweise überdeckt, oder sich über einem Zahnzwischenraum befindet. Befindet sich der Sensor über einem Zahn, so wird der magnetische Kreis über den Zahn geschlossen, und die Amplituden der induzierten Spannung sind maximal. Bei dieser Ausführungsform ist den Erregerspulen zumindest eine Wechselspannungsquelle zugeordnet, welche die Erregerwechselspannung be¬ reitstellt. Der Luftspalt im Bereich des Verbindungselements kann alternativ auch dem im Bereich der Sensorköpfe entsprechen .
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit einem Messkopfes kann dadurch charakterisiert werden, dass
• zumindest ein Sensor zumindest ferromagnetisches Materi¬ al aufweist, • ein Sensor zumindest zwei Sensorköpfe aufweist, welche aufeinander folgend in Vorzugsrichtung der Zahnstange oder in Vorzugsrichtung der Zahnstange parallel zueinander angeordnet sind und durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, welcher ein Messelement zur Messung des magnetischen Feldes aufweist, wie z.B. eine Feldplatte oder einen Hall-Sensor,
• die Sensoren und/oder die Zähne der Zahnstange Perma¬ nentmagnete aufweisen,
• der Luftspalt zwischen Sensor und Zahnstange im Bereich des Verbindungselements größer ist als im Bereich der Sensorköpfe .
Damit lässt sich die Position des Sensors relativ zur Zahnstange bestimmen, da die Zähne und/oder die Sensoren Permanentmagnete aufweisen, wodurch sich bei Bewegung des Messkopfes das magnetische Feld im Sensor ändert, was mit einer Feldplatte oder einem Hall-Sensor gemessen werden kann. Der Luftspalt im Bereich des Verbindungselements kann alternativ auch dem im Bereich der Sensorköpfe entsprechen. Den Feldplatten oder den Hall-Sensoren ist dabei eine elektronische Auswerteschaltung zugeordnet.
Dem Messkopf ist vorteilhafterweise eine elektronische Aus¬ werteinrichtung zugeordnet, mittels derer aus den Messwerten der Sensoren die Position des Messkopfes auf der Zahnstange bestimmbar ist. Die Messwerte liegen dabei in Form von indu¬ zierten bzw. ausgegebenen Spannungen vor. Bei der Bestimmung der Position wird von dem Verlauf der induzierten Spannungen bzw. Messwerte in Abhängigkeit der Position des Messkopfes auf der Zahnstange Gebrauch gemacht.
Weiterhin kann dem Messkopf eine Korrektureinrichtung zugeordnet werden, welche temperaturabhängige Längenänderung der Zahnstange und/oder Form- bzw. Positionsfehler einzelner Zähne bei der Positionsbestimmung des Messkopfes berücksichtigt. Damit ist vorteilhaft eine präzise Bestimmung der Position des Messkopfes auf der Zahnstange auch dann möglich, wenn die Zähne Toleranzen aufweisen oder sich die Zahnstange aufgrund einer Temperaturänderung verlängert oder verkürzt hat. Die Temperatur wird von einem Temperatursensor gemessen. Toleranzen der Zähne werden vor Inbetriebnahme des Linearmotors aus¬ gemessen und in der Korrektureinrichtung gespeichert.
Die Positionsregelung und Geschwindigkeitsregelung des Linearmotors kann nach der Lehre der Schriften DE10024394A1 weiter verbessert werden, indem dem Messkopf ein Beschleuni- gungs- oder/und Geschwindigkeitssensor zugeordnet wird.
Dem Messkopf ist vorteilhaft eine elektrische Schaltung zuge¬ ordnet, in welcher zumindest eine Gruppe von Messpulen bzw. Messelementen gebildet wird und die Messspulen jeder Gruppe entweder parallel oder in Serie geschaltet sind. Alternativ werden je Gruppe die in Vorzugsrichtung der Zahnstange aufeinander folgenden Messspulen mit alternierender Polung entweder parallel oder in Serie geschaltet. Die entsprechenden Erregerspulen werden parallel oder in Serie geschaltet. Durch die Zusammenschaltung als Serien- oder Parallelschaltung ergibt sich vorteilhaft nur ein Spannungspegel, welcher in ei¬ ner nachfolgenden Auswerteinrichtung ausgewertet werden muss. Werden die in Vorzugsrichtung der Zahnstange aufeinander folgenden Messspulen mit alternierender Polung in Serie geschaltet, so ähnelt die Funktion der Einhüllenden der induzierten Spannung in Abhängigkeit der Position des Messkopfes einer Sinusfunktion .
Die Vorteile der Positionsbestimmung auf Zahnstangen werden insbesondere in einem erfindungsgemäßen Linearmotor mit einem Primärteil und einem Sekundärteil realisiert, wobei
• das Sekundärteil als Zahnstange ausgebildet ist,
• die Zahnstange zumindest aus einem ferromagnetischen Material besteht
• und in Vorzugsrichtung vorzugsweise äquidistante Zähne aufweist, die zumindest aus ferromagnetischem Material bestehen, • das Primärteil in Vorzugsrichtung und entgegengesetzt dazu bewegbar ist,
• sich zwischen dem Primärteil und der Zahnstange ein Luftspalt befindet,
• das Primärteil einen erfindungsgemäßen Messkopf zur Po¬ sitionsbestimmung aufweist oder ein entsprechender Messkopf so in das Primärteil integriert ist, so dass beide ein Stück bilden.
In diesem Fall ist die Zahnstange also ein Bauteil, das zum Betrieb des Linearmotors und zum Betrieb des Messkopfes er¬ forderlich ist. D.h., eine weitere Zahnstange wird vorteil¬ haft eingespart.
Die Erfindung kann auch bei einem rotatorischen Motor angewendet werden. In diesem Fall entspricht die Zahnstange dem Ständer, welcher Zähne aufweist und das Primärteil entspricht dem Läufer. Es ist auch eine erfindungsgemäße Variante denk¬ bar, bei der die Zahnstange dem Läufer und das Primärteil dem Ständer entspricht.
Weiterhin kann der Messkopf z.B. bei einer weiteren Form von Linearmotoren verwendet werden und zwar bei permanentmagnet¬ erregten Synchronmotoren, welche zumindest ein zumindest ab¬ schnittsweise permanentmagnetfreies Sekundärteil aufweisen. Das Primärteil besteht dann aus einer Struktur aus in Vor¬ zugsrichtung angeordneten, zum Luftspalt zeigenden Zahnmodulen, welche je von einer Spule umfasst werden, wobei jedes Zahnmodul zumindest einen Permanentmagneten aufweist. Das Se¬ kundärteil wird in einer besonders bevorzugten Ausführungs¬ form auch völlig ohne Permanentmagnete ausgeführt.
Im Weiteren werden ergänzende Ausführungen wie auch Ausgestaltungen zur erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit einem Messkopf und auch zum Verfahren zur Positionsbestimmung dargelegt . Der erfindungsgemäße Messkopf misst die aktuelle Wegposition bei Wegverschiebung über einer zyklisch unterteilten Zahnstange oder alternativ auch eines Magnetträgers als Ma߬ verkörperung.
Zum Betrieb von Linearmotoren ist ein Direktmesssystem erforderlich. Durch die kraftschlüssige Kopplung zwischen Direktmesssystem und Linearmotoren ist ein steifes Lageregelverhal¬ ten in Achsrichtung gegeben. Nach den bisherigen Erfahrungen können Linearmotorachsen an Leichtbaumaschinen mit einem hohen Vorsteueranteil gefahren werden. Dadurch ist eine enge Konturführung eines vom Linearmotor angetriebenen Werkzeugs möglich. Optische Direktmesssysteme zur Positionsbestimmung sind dabei relativ teuer.
Ein neu entwickelter permanentmagneterregter Synchronmotor, welcher zumindest ein zumindest abschnittsweise permanentmag¬ netfreies Sekundärteil aufweist, benötigt im Sekundärteil keine Permanentmagnete mehr. Stattdessen wird ein zahnstangenähnlicher Aufbau als Sekundärteil verwendet . Der neu ent¬ wickelte Motor ist ein Linearmotor. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit des Einsatzes neuer, preisgünstiger Messverfahren bei gleichzeitig hoher Auflösung. In den folgenden Erläuterungen wird der Begriff Zahnstange für eine zahnstangenähnliche Maßverkörperung verwendet, sowohl für das Sekundärteil des neu entwickelten Motors, als auch für die magnetbe¬ hafteten Primärteile der konventionellen Linearmotoren.
Gegenstand der Erfindung ist u.a. die besondere Anordnung der Einzelsensoren im Messkopf zum Erfassen einer Zahnstangenposition. Dadurch wird vor der elektrisch- digitalen Feinauflösung zunächst eine geometrische Grobauflösung der Zahnstangenteilung erreicht. Dies erfolgt durch ein Array gestaffelt angeordneter Einzelsensoren.
Die Maßverkörperung des Sensorenarrays im Positionsmesskopf steht in einem bestimmten Teilungsverhältnis zur Maßverkörpe- rung der Zahnstange. In Kombination mit der Interpolation der Sensorsignale wird schließlich eine Auflösung im sub-mm- Bereich erzielt.
Ein Merkmal der vorgeschlagenen Lösung ist die weitere Auflösung der Zahnstangenteilung in eine vorzugsweise geradzahlige Schrittfolge. Dabei hat jeder Schritt eine zum nächsten Schritt wechselnde Polarität, bzw. ein umgekehrtes elektrisch erzeugtes Vorzeichen. Vorteilhaft werden die Sensoren so angeordnet, dass sich eine Sinus- bzw. Cosinus-Periode pro Zahnstangenteilung ergibt. Andere Unterteilungen mit mehreren Sinus- bzw. Cosinus-Periode pro Zahnstangenteilung sind auch denkbar .
Einerseits zur Verfahrrichtungserkennung, andererseits zur weiteren elektrischen Unterteilung im übergeordneten Prozessor kann im Messkopf ein Sinus- als auch ein dazu um 90° versetztes Cosinus-System erforderlich sein.
Die Gesamtauflösung wird von u.a. von folgender Kette gebildet :
• Modul bzw. Zahnstangenteilung
• Anzahl der Sensoren zur geometrischen Zwischenauflösung.
• Interpolation der Geberauswertung.
Die Lösung bietet den Vorteil, im Grundumfang keine zusätzliche optische oder magnetische Maßverkörperung in Form eines Glasmaßstabes oder Magnetbandes für das Direktmesssystem zu benötigen, wenn eine gleichmäßig geteilte Zahnstange zur Ver¬ fügung steht. Bei höheren Anforderungen kann die Lösung mit zusätzlichen Messsystemen kombiniert werden.
Die absolute als auch zyklische Toleranz der Zahnstange ist durch eine Messsystemfehlerkorrektur im übergeordneten Prozessorsystem (CNC) durch Vermessung und Maßvergleich mit einem Vergleichsmaßstab korrigierbar (Laserinterferrometer) . Des Weiteren ist die temperaturabhängige Längenausdehnung der Zahnstange durch eine automatische Temperaturkompensation im übergeordneten Prozessorsystem (CNC) korrigierbar, wenn die Temperaturänderung durch einen Sensor erfasst wird.
Bei einem Sensor, welcher auf Induktion basiert, steht bei Vollabdeckung durch die eingespeiste Trägerfrequenz die höchste Amplitude an, bei Teilabdeckung die entsprechende Amplitude in Abhängigkeit einer Cosinus-förmigen Funktion des Weginkrementes der Teilperiode. Zwischen 2 Vollüberdeckungen steht die minimale Amplitude an. Zur Erzielung einer mög¬ lichst guten Cosinusförmigkeit können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, beispielsweise kann die Form der Sensorköpfe entsprechend optimiert werden. Das Sensorenarray ist so angeordnet dass bei gegebener Verfahrrichtung nach einer positiven Halbwelle jeweils eine negative folgt und umge¬ kehrt .
Beim Induktivkopf werden die Vorzeichenwechsel der Gebersig¬ nale beispielsweise dadurch erreicht, dass die Messpulen in unterschiedlicher Polung parallel oder in Reihe geschaltet werden, während die Erregerspule alle in der gleichen Polarität verschalten sind; alternativ kann man auch die Erregerspulen mit unterschiedlichen und die Messspulen mit gleichen Polungen verschalten. Unterschiedliche Polungen lassen sich dadurch entweder durch Vertauschung der Anschlüsse oder durch einen unterschiedlichen Wickelsinn erreichen. Bei stets gleich gepolter Primärspannung ergibt sich je nach Polung der Messspule eine gleiche, oder um 180° gedrehte Phasenlage, o- der umgekehrt. Diese Lösung hat den Vorteil, keine elektroni¬ schen Aktivteile im Sensorkopf zu benötigen.
Wegen der technisch einfacheren Ausprägung ist nur die Reihen- oder Parallelschaltung aller Spulenkörper bzw. Einzelsensoren beschrieben. Alternativ ist auch die elektrische Einzelerfassung der Sensorsignale möglich, mit elektronischer Gesamtauswertung in der übergeordneten Elektronik- bzw. Prozessor Baugruppe. Die Anordnung der Sensoren kann zahndeckend oder auch zahnübergreifend erfolgen.
Die erfindungsgemäßen Sensoren lassen sich in ihrer physikalischen Wirkungsweise mit einem Transformator vergleichen, der nur dann in der Sekundärwicklung die gewünschte Nennspannung induziert, wenn der magnetische Kreis geschlossen ist. Dies ist dann der Fall, wenn die Position des Messkopfes so ist, dass die Sensorköpfe des betreffenden Sensors jeweils möglichst mittig über den Zähnen des Sekundärteils stehen.
Je nach linearer Verschiebung der Pole ergibt sich bei sinusförmiger Spannung an den Erregerspulen mit einer Trägerfrequenz von üblicherweise 4 bis 1OkHz mit konstanter Amplitude eine gleichartige induzierte Spannung an den Empfängerspulen, deren Amplitude sinusförmig vom Verfahrweg abhängt. Diese Amplitude wird digitalisiert. Unabhängig vom angewandten Aus¬ werteverfahren liefert die Auswerteelektronik einen entsprechend hochaufgelösten Lagewert. Durch eine spezielle Anord¬ nung und Ausprägung kann der Meßkopf auch zur Wegerfassung über Maßverkörperungen durch Permanentmagnete verwendet werden .
Weiterhin lassen sich Spulenteile oder sonstige Konstrukti¬ onselemente des Primär- oder Sekundärteils des Linearmotors ausschließlich oder teilweise zur Funktion des beschriebenen Messverfahrens mit heranziehen.
Alternativ bezieht sich die Erfindung auch auf Lösungen, bei denen eine separat montierte Zahnstange ausschließlich zur Wegerfassung verwendet wird. Dies kann auch eine kammartige Konstruktion sein, die in die Zahnlücken des motorischen Zahnsystems eingeschoben wird.
Alternativ zur beschriebenen Messvorrichtung mit einem Messkopf ist auch eine Induktosyn- ähnliche Anordnung denkbar. Dabei wird die beschriebene geometrische Schrittanordnung auf eine gedruckte Leiterplatte mit magnetleitfähigem Hintergrund aufgedruckt. Im Falle der Zahnstangenlösung ist auch eine hochgenaue Lösung als klassische Induktosyn-Lösung einsetzbar, wenn der Induktosyn-Slider zahnübergreifend ausgebildet wird und die Maßstäbe kammartig in die Zahnlücken geschoben und einjustiert werden.
Bei Verwendung eines kapazitiven, optischen oder anderen Messverfahrens können die Zahnlücken unverändert oder zur Aufnahme eines speziellen Sensor-Gegenstückes verwendet wer¬ den. Ebenso können die Zähne unverändert oder zur Aufnahme eines speziellen Sensor-Gegenstückes verwendet werden. Dies schließt auch eine zusätzlich gerasterte Feinunterteilung der Zahnlücken und/oder Zähne im Zusammenspiel mit dem Wegmess¬ kopf ein.
Zur Verwendung der vorgeschlagenen Lösung als Quasi Absolutmeßsystem können entsprechende Zusatz- Markierungen/Codierungen entlang der Zahnstange eingebracht werden, die zusätzlich vom Messkopf erfasst und ausgewertet werden; damit kann dann nicht nur die relative Lage innerhalb einer Zahnstangenteilung, sondern die absolute Lage innerhalb des gesamten Verfahrweges erfasst werden.
Die beschriebene Lösung schließt die Kombination mit einem anderen Meßsystem nicht aus. Es ist vorteilhaft, die be¬ schriebene Lösung ggf. für eine Kommutierung und den Geschwindigkeitsregelkreis zu verwenden, und ein geeignetes ad¬ ditives Meßsystem zur absoluten Positionierung.
Ergänzend zur vorgeschlagenen Lösung können die Zähne der Zahnstange zusätzlich mit Wicklungen versehen werden. Diese Wicklungen dienen dann in einem Fall als Erregerspulen, so dass der darüber hinweggleitende Messkopf nur noch über die Messspulen verfügen muss, bzw. in einem anderem Fall als Messpulen, so dass der darüber hinweggleitende Messkopf nur noch über die Erregerspulen verfügen muss. Die Zusatzwicklun- gen können dabei ausschließlich in der genannten Funktion o- der eine andere Funktion mitbenutzend, verwendet werden.
Das vorstehend beschriebene Verfahren lässt sich gleicherma¬ ßen für rotatorische Motoren verwenden. In diesem Falle hat der Messkopf eine segmentartige Ausprägung. Anstelle einer Zahnstange besteht die Maßverkörperung dabei aus einem Rad mit Innenverzahnung oder einem radähnlich aufgebauten Gebilde mit Permanentmagneten oder Spulenkörpern.
Neben dem Fall von zwei um 90° verschobenen insbesondere der Fall von drei Spursignalen interessant. Damit könnte man z.B. eine dritte Harmonische der Spursignale kompensieren.
Wie beschrieben, können durch die Gestaltung des Messkopfes pro Zahnstangenperiode mehrere Gebersignalperioden erzeugt werden. Man kann aber auch aus den ursprünglichen Gebersignalen weitere synthetische Gebersignale erzeugen, die pro Peri¬ ode der ursprünglichen Gebersignale mehrere Signalperioden aufweisen .
In Anordnungen, in denen Feldplatten eingesetzt werden, können grundsätzlich auch Hall-Sensoren verwendet werden. Mit Feldplatten wird nur der Betrag des B-Feldes gemessen, mit Hall-Sensoren auch das Vorzeichen.
Die Zahnstange kann auch nach dem Zahnradgeber-Prinzip abgetastet werden. Der Unterschied zu herkömmlichen Zahnradgebern besteht in zwei Punkten:
• lineare statt runde Maßverkörperung
• gröbere Struktur (größere Periodenlänge der Zähne) als bei Zahnradgebern üblich.
Dabei besteht der Messkopf aus einem Magneten und einem Mag¬ netfeldsensor. Das vom Magneten erzeugte Magnetfeld wird da¬ bei von einer vor dem Messkopf befindlichen magnetischen Zahnstruktur beeinflusst, so dass der Magnetfeldsensor je nach relativer Position zur Zahnstruktur ein anderes Magnetfeld misst . Die bisher beschriebenen Sensorprinzipien beruhen auf der Messung von Magnetfeldern. Es sind aber auch andere Sensor- prinzipen denkbar. Beispielsweise kann die Zahnstange auch optisch oder kapazitiv abgetastet werden. Eine optische Abtastung ist aber beispielsweise dann nicht möglich, wenn die Zahnstange (mit einem undurchsichtigem Material) so vergossen ist, dass die Zahnstangenstruktur von außen optisch nicht erkennbar ist .
Die bloße Positionsmessung ist u.U. nur für die Positionie¬ rung und Lageregelung ausreichend, nicht jedoch für eine Ge¬ schwindigkeitsregelung mit hinreichender Dynamik. Abhilfe können hier Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitssensoren bieten, mit Hilfe derer ein verbessertes Geschwindigkeitssig¬ nal gewonnen werden kann. Hier ist insbesondere der Ferraris- Sensor zu nennen, der die Relativ-Beschleunigung misst. Zu den Vorteilen, die durch die Nutzung eines Ferraris-Sensors erzielt werden können, s. z.B. DE10024394A1. In dieser Schrift wird hervorgehoben, dass mit dem Ferraris-Sensor ein verbessertes Geschwindigkeits-Istwert-Signal gewonnen werden kann .
Es gibt jedoch noch zwei weitere Punkte, wo der Ferraris- Sensor Vorteile bringen könnte:
• Das eigentliche Positionsmesssystem ist mit einem Fehler behaftet, der auch einen systematischen Anteil hat. Dieser systematische Anteil kann u.U. zumindest teilweise durch Vorab- oder Online-Lernen der Lagefehlerkurve kompensiert werden.
• Falls das eigentliche Positionsmesssystem eine vergleichsweise schlechte Dynamik (schlechtes Zeitverhal¬ ten) hat, kann dies durch den Ferraris-Sensor ausgeglichen werden, wenn dieser eine entsprechend gute Dynamik hat.
Ähnliche Vorteile wie mit dem Ferraris-Sensor sind auch mit anderen Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitssensoren denkbar . Vorteile könnten sich auch durch zusätzliche Anwendung eines modifizierten Regelungsverfahrens ergeben.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigt:
FIG 1 einen erfindungsgemäßen Messkopf auf einer Zahnstange;
FIG 2 einen erfindungsgemäßen Messkopf mit einer zugeordneten elektrischen Schaltung;
FIG 3 die Einhüllende der induzierten Spannung von Sensor 1 in FIG 2 in Abhängigkeit der Wegstrecke x;
FIG 4 die Einhüllenden der induzierten Spannungen der Sensoren 1 bis 6 in FIG 2 in Abhängigkeit der Wegstrecke x;
FIG 5 die Einhüllende der Spannung am Ausgang der elekt¬ rischen Schaltung von FIG 2;
FIG 6 einen weiteren erfindungsgemäßen Sensor auf einer Zahnstange;
FIG 7 die Einhüllenden der induzierten Spannungen der
Sensoren 1 bis 6 entsprechend FIG 6 in Abhängigkeit der Wegstrecke x sowie die Einhüllende der Spannung am Ausgang einer elektrischen Schaltung;
FIG 8 einen weiteren erfindungsgemäßen Messkopf auf einer Zahnstange;
FIG 9 einen weiteren erfindungsgemäßen Messkopf auf einer Zahnstange;
FIG 10 einen weiteren erfindungsgemäßen Messkopf auf einer Zahnstange mit einem weiteren erfindungsgemäßen Sensor;
FIG 11 eine weitere Anordnung der Sensoren auf einer Zahnstange; FIG 12 ein Ausführungsbeispiel für einen Sensor von FIG 11;
FIG 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Sensor ähnlich wie in FIG 11;
FIG 14 einen Linearmotor, an dessen Primärteil ein Messkopf befestigt ist;
FIG 15 ein Zahnmodul für ein Primärteil eines permanent¬ magneterregten Synchronmotors;
FIG 16 einen weiteren erfindungsgemäßen Messkopf auf einer Zahnstange mit einem weiteren erfindungsgemäßen Sensor .
In FIG 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Messkopf 15 auf einer Zahnstange 16 in der Draufsicht. Die Zahnstange 16 weist Zäh¬ ne 18 und Nuten 17 auf. Die Zahnstangenteilung der Zahnstange 16 beträgt L, d.h. der Abstand von Zahnmitte zu Zahnmitte be¬ trägt L. Der Messkopf 15 ist in Vorzugsrichtung 13 der Zahnstange 16 bewegbar oder in die entgegengesetzte Richtung 14. Der Messkopf 15 weist zwölf Sensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 und 12 auf. Die Sensoren 1 bis 12 sind dabei in Vorzugsrichtung 13 der Zahnstange 16 versetzt zueinander angeordnet. Weiterhin gezeigt ist der Verlauf der sinusförmigen Einhüllenden 37 sowie der Verlauf der cosinusförmigen Einhüllenden 38. Aus beiden Verläufen kann die Position des Messkopfes 15 bestimmt werden.
Die Zahnstange 16 sowie die Zähne 18 sind dabei zumindest aus ferromagnetischem Material gefertigt, können aber auch weitere Materialien enthalten. Mit Hilfe der Sensoren 1 bis 12 können Magnetfelder bzw. deren Änderungen gemessen werden. Zwischen der Zahnstange 16 und dem Messkopf 15 befindet sich ein Luftspalt. Die Sensoren 1 bis 6 bilden dabei eine Gruppe von Sensoren und die Sensoren 7 bis 12 bilden eine weitere Gruppe von Sensoren. Im Ausführungsbeispiel nach FIG 1 weisen die Sensoren eine Länge auf, die der Breite eines Zahns 18 entspricht . In FIG 2 ist ein erfindungsgemäßer Messkopf 15 mit einer zugeordneten elektrischen Schaltung 24 auf einer Zahnstange 16 gezeigt. In FIG 2 sind exemplarisch die Sensoren 1 und 6 ge¬ zeigt. Die Sensoren weisen je zwei Sensorköpfe 20 sowie ein Verbindungselement 21 zwischen beiden Sensorköpfen 20 auf. Die Sensorköpfe 20 sind aufeinander folgend in Vorzugsrich¬ tung 13 bzw. 14 der Zahnstange 16 angeordnet, sie können je¬ doch auch in Vorzugsrichtung 13 bzw. 14 der Zahnstange 16 parallel zueinander angeordnet sein, wie in FIG 11, 12 und 13 gezeigt wird. Das Verbindungselement 21 wird von einer Erre¬ gerspule 22 umfasst, an welche eine Erregungswechselspannung Up angelegt wird. Weiterhin werden die Verbindungselemente 21 der Sensoren 1 bis 6 von je einer Messspule 23 umfasst, an welchen je eine induzierte Spannung Ul, U2, U3, U4, U5 bzw. U6 abgegriffen werden kann, wobei in FIG 2 nur Ul und U6 gezeigt sind. Alle Erregerspulen 22 sowie alle Messspulen 23 sind in gleicher Weise auf das Verbindungselement 21 aufge¬ bracht und weisen gleichen Wicklungssinn auf.
Die Messspulen sind im Beispiel nach FIG 2 in Serie geschal¬ tet. Dabei wird jedoch die Messspule 23 des Sensors 6 verpolt in die Reihenschaltung 24 geschaltet. Dies ist in FIG 2 durch einen Pfeil in der Messspule 23 des Sensors 6 vermerkt, der dem von Messspule 23 des Sensors 1 entgegen gesetzt ist. An der Reihenschaltung der Messspulen 23 der Sensoren 1 bis 6 ist die Spannung Us abgreifbar. Alternativ ist auch denkbar, die an den Messspulen 23 induzierten Spannungen in eine übergeordnete Steuerung zu führen und dort auszuwerten. Die Spannung Us wird zur weiteren Verarbeitung digitalisiert.
FIG. 2 zeigt weiterhin den Positionsmesskopf mit einer 3-fach Untersetzung der Zahnstangenteilung. Bei Bewegung in Verfahrrichtung wird bei 3-fach Untersetzung pro Zahnstangenteilung 3 Sinus/Cosinus-Perioden erzeugt bzw. jede Zahnstangenteilung wird in 12 Einzelschritte bzw. Quadranten zerlegt. Dabei ent¬ sprechen die Sensoren 1 bis 6 dem Sinussystem und die Sensoren 7 bis 12 dem Cosinussystem. Das Sinussystem erzeugt dabei Verlauf 37 und das Cosinussystem erzeugt Verlauf 38. Der Luftspalt zwischen den Sensoren 1 bis 12 und Zahnstange 16 im Bereich des Verbindungselements 21 ist größer ist als im Bereich der Sensorköpfe 20, so dass bei angelegter Erre¬ gungswechselspannung Up beispielsweise die Amplitude der in¬ duzierten Spannung Ul maximal ist, wenn sich der Sensor 1 mittig über einem Zahn 18 befindet, da der magnetische Kreis über den Zahn 18 geschlossen ist. Die Sensoren 1 bis 12 sind hierzu vorteilhaft aus zumindest ferromagnetischem Material gefertigt .
FIG 3 zeigt die Einhüllende der induzierten Spannung Ul, be¬ nannt mit EUl, von Sensor 1 in FIG 2 in Abhängigkeit der Wegstrecke x entlang der Vorzugsrichtung 13 der Zahnstange 16. Wenn Sensor 1 sich über einem Zahn 18 der Zahnstange 16 befindet, ist die Einhüllende der induzierten Spannung Ul ma¬ ximal und fällt auf einen Minimalwert, wenn Sensor 1 sich ü- ber einer Nut 17 befindet. Wie zu sehen ist, ist eine Positi¬ onsbestimmung anhand nur eines Sensors erschwert, insbesonde¬ re dann, wenn dieser sich über einer Nut 17 befindet.
FIG 4 zeigt die Einhüllenden EUl (x) bis EU6 (x) der induzier¬ ten Spannungen Ul(I) bis U6 (x) der Sensoren 1 bis 6 von FIG 2 in Abhängigkeit der Wegstrecke x.
FIG 5 zeigt die Einhüllende EUs (x) der Spannung am Ausgang der elektrischen Schaltung Us (x) von FIG 2. Die Spannungen werden in der Serienschaltung kombiniert entsprechend: Us (x) = Ul (x) - U2 (x) + U3(x) - U4 (x) + U5 (x) - U6 (x) . Wie in FIG 5 zu sehen ist, ergibt sich ein sinusförmiges Signal, mit dessen Hilfe die Position des Messkopfes 15 bestimmt werden kann. Aus dem Signal Ul (x) nach FIG 3 wäre dies noch nicht möglich gewesen. Eine eindeutige Positionsbestimmung innerhalb einer Zahnstangenteilung ist dadurch möglich, dass die Messspulen 23 der zweiten Gruppe von Sensoren 7 bis 12 in ähnlicher Weise kombiniert werden, so dass sich ein weiterer phasenverschobener sinusförmiger Spannungsverlauf ergibt. Auch mehrere Gruppen von Sensoren sind denkbar. Im Fall von zwei Gruppen von Sensoren kann z.B. mit einer ersten Gruppe von Sensoren wie in FIG 5 gezeigt, ein sinusförmiger Verlauf in Abhängigkeit der Wegstrecke erzeugt werden und mit einer zweiten Gruppe ein cosinusförmiger Verlauf, d.h. eine um 90°versetzter Verlauf. Aus beiden kann dann die Position des Messkopfes innerhalb einer Zahnstangenteilung eindeutig er¬ mittelt werden. Insbesondere kann mit Hilfe des zweiten, um 90°versetzten Verlaufs erkannt werden, in welcher Richtung sich der Messkopf bewegt.
Anhand von FIG 5 ist zu sehen, dass durch die geschickte Se¬ rienschaltung anhand des Signals Us (x) pro Zahnstangentei¬ lung L mehrere, in diesem Fall 3 Signalperioden in der Einhüllenden EUs (x) von Us (x) erzeugt werden können.
Die Verläufe der Amplituden der Einzelsensoren können vom i- dealen Verlauf abweichen. Diese Abweichungen können durch Offset-, Amplituden-, Phasen- und Kurvenformfehler beschrieben werden. Dabei muss davon ausgegangen werden, dass diese Fehler für die verschiedenen Einzelsensoren nicht oder zumindest nicht alle übereinstimmen. Daher wird auch der Verlauf des Signals Us diese Fehler aufweisen, jedoch werden aufeinanderfolgende Sinusperioden in der Regel verschiedene Fehler aufweisen. Bei der Anwendung eines Spursignalkorrekturverfahrens, wie es beispielsweise in DE10163504A1 oder DE10163528A1 beschrieben ist, kann dies entsprechend berücksichtigt wer¬ den .
Die eben genannten Kurvenformfehler lassen sich durch eine geeignete Formung der Sensorköpfe 20 minimieren. Vorzugsweise wird man dabei die Sensorköpfe 20 der Sensoren 1 bis 12 ent¬ sprechend gestalten, prinzipiell kann man jedoch auch die Struktur der Zahnstange 16 entsprechend gestalten.
FIG 6 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Sensor 1 auf einer Zahnstange 16. Der Sensor 1 ist in diesem Ausführungsbei¬ spiel kürzer als die Breite eines Zahns 18. FIG 7 zeigt die Einhüllenden EUl (x) bis EU6 (x) der induzier¬ ten Spannungen Ul (x) bis U6 (x) der Sensoren 1 bis 6 entspre¬ chend FIG 6 in Abhängigkeit der Wegstrecke x sowie die Ein¬ hüllende EUs (x) der Spannung Us am Ausgang einer elektrischen Serienschaltung, in der die induzierten Spannungen nach der Formel
Us (x) = Ul (x) - U2 (x) + U3(x) - U4 (x) + U5 (x) - U6 (x) kombiniert werden. In diesem Beispiel ergibt sich eine zykli¬ sche Funktion, aus der die Position des Messkopfes 15 auf der Zahnstange 16 bestimmt werden kann.
FIG 8 und 9 zeigen weitere erfindungsgemäße Messköpfe 15 auf einer Zahnstange 16. Die Sensoren können dabei z.B. so lang sein, wie die Breite eines Zahns 18 oder auch länger. Die Sensoren sind dabei in Vorzugsrichtung 13 der Zahnstange 16 versetzt zueinander angeordnet. Dabei bilden jeweils die bei¬ den oben gezeichneten Sensoren 19 eine Gruppe von Sensoren und die beiden unten gezeichneten Sensoren eine weitere Gruppe von Sensoren.
FIG 10 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Messkopf 15 auf einer Zahnstange 16 mit einem weiteren erfindungsgemäßen Sensor 31. Sensor 31 besteht zumindest aus ferromagnetischem Ma¬ terial. Sensor 31 weist zumindest zwei Sensorköpfe 20 auf, welche aufeinander folgend in Vorzugsrichtung 13 bzw. 14 der Zahnstange 16 angeordnet sind. Die Sensorköpfe 20 können je¬ doch auch in Vorzugsrichtung 13 bzw. 14 der Zahnstange 16 parallel zueinander angeordnet sein. Die Sensorköpfe 20 sind durch ein Verbindungselement 21 miteinander verbunden, welcher eine Feldplatte 25 oder einen Hall-Sensor zur Messung des magnetischen Feldes aufweist. Die Sensorköpfe 20 und/oder die Zähne 18 der Zahnstange 16 weisen Permanentmagnete 26 auf. Der Luftspalt zwischen Sensor 31 und Zahnstange 16 im Bereich des Verbindungselements 21 ist größer als im Bereich der Sensorköpfe 20. Wird der Sensor 31 über die Zahnstange 16 bewegt, so wird ü- ber die Sensorköpfe 20 und die Feldplatte 25 die Änderung des magnetischen Feldes gemessen. Dies wird zur Positionsbestimmung des Messkopfes 15 herangezogen. Vorteilhaft ist, dass keine Erregung mittels einer Erregerwechselspannung und keine Demodulation zur Geberauswertung stattfinden muss.
Bei einem Messkopf mit Feldplatten oder Hall-Sensoren werden die Vorzeichenwechsel der Gebersignale vorzugsweise dadurch erreicht, dass man die Feldplatten bzw. Hall-Sensoren an eine elektronische Schaltung anschließt, die aus den Signalen der einzelnen Hall-Sensoren bzw. Feldplatten eine geeignete Linearkombination, wie z.B. Addition und Subtraktion, bildet.
FIG 11 zeigt eine weitere Anordnung der Sensoren 19 auf einer Zahnstange 16. Die Sensoren 19 können dabei entsprechend den Sensoren 1 bis 12 oder auch 31 aufgebaut sein. Die Sensorköp¬ fe 20 sind im Ausführungsbeispiel nach FIG 11 in Vorzugsrich¬ tung 13 bzw. 14 der Zahnstange 16 parallel zueinander ange¬ ordnet. Dabei bilden die beiden links gezeichneten Sensoren
19 eine Gruppe von Sensoren und die beiden rechts gezeichne¬ ten Sensoren eine weitere Gruppe von Sensoren.
FIG 12 und FIG 13 zeigen entsprechende Ausführungsbeispiele für die Sensoren 19. Der Sensor in FIG 12 entspricht dabei einem der in FIG 11 dargestellten Sensoren. In FIG 13 ist dagegen demgegenüber ein etwas abgewandelter Sensor dargestellt, dort werden nämlich die Zähne 18 von den Sensorköpfen
20 seitlich umfasst. Dies hat den Vorteil, dass sich eine Ab¬ standsänderung zwischen Sensor 19 und Zahnstange 16 weniger auf die Sensorsignale auswirkt als beim Sensor von FIG 12.
FIG 14 zeigt einen Linearmotor 30, an dessen Primärteil 27 ein Messkopf in Position 29 befestigt ist. Alternativ dazu kann der Messkopf auch in Position 28 am Primärteil 27 ange¬ bracht werden. Durch Position 28 wird der Fahrweg des Primärteils nicht eingeschränkt. Weiterhin können die Zähne 18 der Zahnstange 16 zusätzliche Markierungen oder Codierungen auf- weisen, welche z.B. optisch oder elektromagnetisch ausgelesen werden können. Damit ist die Lage des Messkopfes 15 insbeson¬ dere beim Einschalten des Linearmotors 30 definiert . Die Co¬ dierung kann z.B. mittels RFID-Transpondern gespeichert werden .
Eine besonders vorteilhafte Ausführung ist dann gegeben, wenn die Codierung der Zähne 18 bzw. Segmente der Zahnstange 16 programmierbar ist. Diese Programmierung könnte bei einer Einrichtfahrt geschehen, bei der der gesamte Fahrweg abgefah¬ ren wird und eine Vorrichtung zum Programmieren mit dem Primärteil 27 mitgeführt wird. Vorteil dabei ist, dass damit leicht sichergestellt werden kann, dass aus den lesbaren Co¬ des eindeutig auf die Position geschlossen werden kann. Es braucht also beispielsweise bei der Herstellung der Segmente nicht darauf geachtet werden, dass keine zwei Segmente mit identischen Codes hergestellt werden.
Auch wenn die Segmente nicht programmierbar, sondern von vor- neherein mit einem festen Code versehen sind, ist die Abfolge der Codes längs des Verfahrweges unter Umständen nicht von vorneherein bekannt. So kann beispielsweise ein Sekundärteil aus mehreren Sekundärteilabschnitten bestehen, die ihrerseits wiederum jeweils mehrere Segmente enthalten. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn man nicht vorschreiben muss, in wel¬ cher Reihenfolge er die Sekundärteilabschnitte aneinander reihen muss. Auch kann eine schon vorhandene Code-Abfolge sich ändern, wenn ein Sekundärteil wegen eines Defektes gegen ein Ersatzteil ausgetauscht werden muss. Deswegen kann es sinnvoll sein, die Code-Abfolge zunächst während einer Ein¬ richtfahrt zu lernen.
FIG 15 zeigt ein Zahnmodul 35 für ein Primärteil eines perma¬ nentmagneterregten Synchron-Linearmotors, welcher zumindest ein zumindest abschnittsweise permanentmagnetfreies Sekundär¬ teil aufweist. Das Primärteil besteht dann aus einer Struktur aus in Vorzugsrichtung angeordneten, zum Luftspalt zeigenden Zahnmodulen 35, welche je von einer Spule 36 umfasst werden, wobei jedes Zahnmodul 35 zumindest einen Permanentmagneten 34 aufweist. Das hier nicht dargestellte Sekundärteil befindet sich in der in der FIG 15 dargestellten Lage des Zahnmoduls 35 unterhalb dieses Zahnmoduls 35. Das beispielhafte Zahnmo¬ dul weist Stege 33 auf, welche durch Zwischenräume 32 vonein¬ ander getrennt sind. Auf diese Weise können mehrere Zahnmodu¬ le zu einem Primärteil zusammen gefügt werden. Statt der Ste¬ ge 33 kann aber auch ein massiver Grundkörper vorgesehen werden. Statt des Permanentmagneten 34 können auch Permanentmagnete an der Unterseite des Zahnmoduls 35 angebracht sein.
FIG 16 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Messkopf 15 auf einer Zahnstange 16 mit einem weiteren erfindungsgemäßen Sensor 31. Sensor 31 besteht zumindest aus ferromagnetischem Ma¬ terial. Sensor 31 weist zumindest zwei Sensorköpfe 20 auf, welche aufeinander folgend in Vorzugsrichtung 13 bzw. 14 der Zahnstange 16 angeordnet sind. Die Sensorköpfe 20 können je¬ doch auch in Vorzugsrichtung 13 bzw. 14 der Zahnstange 16 parallel zueinander angeordnet sein. Die Sensorköpfe 20 sind durch ein Verbindungselement 21 miteinander verbunden, welcher eine Feldplatte 25 oder einen Hall-Sensor zur Messung des magnetischen Feldes aufweist. Die Sensorköpfe 20 weisen auf Luftspaltseite Permanentmagnete 26 auf. Der Luftspalt zwischen Sensor 31 und Zahnstange 16 im Bereich des Verbindungselements 21 ist größer als im Bereich der Sensorköpfe 20.
Wird der Sensor 31 über die Zahnstange 16 bewegt, so wird ü- ber die Sensorköpfe 20 mit den Permanentmagneten 26 und die Feldplatte 25 die Änderung des magnetischen Feldes gemessen. Dies wird zur Positionsbestimmung des Messkopfes 15 herange¬ zogen. Vorteilhaft ist, dass keine Erregung mittels einer Er¬ regerwechselspannung und keine Demodulation zur Geberauswertung stattfinden muss.
Bei einem Messkopf mit Feldplatten oder Hall-Sensoren werden die Vorzeichenwechsel der Gebersignale vorzugsweise dadurch erreicht, dass man die Feldplatten bzw. Hall-Sensoren an eine elektronische Schaltung anschließt, die aus den Signalen der einzelnen Hall-Sensoren bzw. Feldplatten eine geeignete Linearkombination, wie z.B. Addition und Subtraktion, bildet.

Claims

Patentansprüche
1. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) zur Positionsbe¬ stimmung eines Primärteils (27) auf einem Sekundärteil, wobei
• der Messkopf (15) fest mit einem Primärteil (27) verbun¬ den bzw. in dieses integriert ist,
• Primärteil (27) und Sekundärteil einen Linearmotor (30) bilden,
• das Sekundärteil als Zahnstange (16) ausgebildet ist,
• die Zahnstange (16) zumindest ferromagnetisches Material aufweist,
• und in einer Vorzugsrichtung (13) Zähne (18) mit vorgeb¬ baren Abständen aufweist, die zumindest ferromagneti- sches Material aufweisen,
• der Messkopf (15) in Vorzugsrichtung (13) und zumindest entgegengesetzt dazu bewegbar ist,
• sich zwischen dem Messkopf (15) und der Zahnstange (16) ein Luftspalt befindet,
• der Messkopf (15) zumindest einen Sensor (1-12,19,31) aufweist, mittels dem Magnetfelder zwecks Positionsbe¬ stimmung messbar sind.
2. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (15) zumindest zwei Sensoren (1-12,19,31) aufweist, mit denen Magnetfelder erfassbar sind, wobei die Sensoren (1-12,19,31) auf dem Mess¬ kopf (15) in Vorzugsrichtung (13) der Zahnstange (16) ver¬ setzt angeordnet sind.
3. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (1-12,19,31) des Messkopfes (15) sich über und/oder neben den Zähnen (18) befinden .
4. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass • zumindest ein Sensor (1-12,19) zumindest ferromagneti- sches Material aufweist,
• ein Sensor (1-12,19) zumindest zwei Sensorköpfe (20) aufweist, welche aufeinander folgend in Vorzugsrichtung der Zahnstange (16) oder in Vorzugsrichtung der Zahnstange (16) parallel zueinander angeordnet sind und durch ein Verbindungselement (21) miteinander verbunden sind,
• das Verbindungselement (21) und/oder ein oder beide Sen¬ sorköpfe (20) von einer Erregerspule (22) umfasst wird, an welche eine Erregungswechselspannung anlegbar ist,
• das Verbindungselement (21) und/oder ein oder beide Sen¬ sorköpfe (20) außerdem von einer Messspule (23) umfasst werden, an welcher eine induzierte Spannung abgreifbar ist,
• der Luftspalt zwischen Sensor (1-12,19) und Zahnstange
(16) im Bereich des Verbindungselements (21) größer ist als im Bereich der Sensorköpfe (20), so dass bei ange¬ legter Erregungswechselspannung die Amplituden der induzierten Spannung erhöht sind, wenn sich der Sensor (1- 12,19) mittig über einem Zahn (18) befindet, da dann der magnetische Kreis über den Zahn (18) geschlossen ist.
5. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
• zumindest ein Sensor (31) zumindest ferromagnetisches Material aufweist,
• ein Sensor (31) zumindest zwei Sensorköpfe (20) auf¬ weist, welche aufeinander folgend in Vorzugsrichtung der Zahnstange (16) oder in Vorzugsrichtung der Zahnstange (16) parallel zueinander angeordnet sind und durch ein
Verbindungselement (21) miteinander verbunden sind, wel¬ cher ein Messelement zur Messung des magnetischen Feldes aufweist, wie z.B. eine Feldplatte (25) oder einen Hall- Sensor,
• die Sensoren (20) und/oder die Zähne (18) der Zahnstange
(16) Permanentmagnete (26) aufweisen, • der Abstand zwischen Sensor (31) und Zahnstange (16) im Bereich des Verbindungselements (21) größer ist als im Bereich der Sensorköpfe (20) .
6. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass den Erregerspulen (22) zumindest eine Wechselspannungsquelle zugeordnet ist, welche die Erre¬ gerwechselspannung bereitstellt.
7. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Messkopf zumindest eine e- lektronische Auswerteinrichtung zugeordnet ist, mittels derer aus den Messwerten der Sensoren (1-12,19,31) die Position des Messkopfes (15) auf der Zahnstange (16) bestimmbar ist.
8. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Messkopf (15) eine Korrek¬ tureinrichtung zugeordnet ist, welche temperaturabhängige Längenänderungen der Zahnstange (16) und/oder Form- bzw. Positionsfehler einzelner Zähne bei der Positionsbestimmung des Messkopfes (15) berücksichtigt.
9. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Messkopf (15) ein Beschleu- nigungs- und/oder Geschwindigkeitssensor zugeordnet ist.
10. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Messkopf (15) eine elektri¬ sche Schaltung zugeordnet ist, in welcher zumindest eine Gruppe von Messspulen (23) bzw. Messelementen gebildet wird und die Messspulen (23) jeder Gruppe entweder parallel oder in Serie geschaltet sind.
11. Messvorrichtung mit einem Messkopf (15) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Messkopf (15) eine elektri¬ sche Schaltung zugeordnet ist, in welcher zumindest eine Gruppe von Messpulen (23) bzw. Messelementen gebildet wird und die Messspulen (23) jeder Gruppe mit unterschiedler Polung entweder parallel oder in Serie geschaltet sind.
12. Linearmotor (30) mit einem Primärteil (27) und einem Sekundärteil, wobei
• das Sekundärteil als Zahnstange (16) ausgebildet ist,
• die Zahnstange (16) zumindest ferromagnetisches Material aufweist
• und in Vorzugsrichtung (13) vorzugsweise äquidistante Zähne (18) aufweist, die zumindest ferromagnetisches Ma¬ terial aufweisen,
• das Primärteil (27) in Vorzugsrichtung (13) der Zahnstange (16) und entgegengesetzt dazu bewegbar ist,
• sich zwischen dem Primärteil und der Zahnstange (16) ein Luftspalt befindet,
• das Primärteil einen Messkopf (15) nach einem oder meh¬ reren der Ansprüche 1 bis 12 zur Positionsbestimmung aufweist oder ein entsprechender Messkopf (15) in das Primärteil (27) integriert ist.
13. Linearmotor (30) mit einem Primärteil (27) und einem Se¬ kundärteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärteil zumindest ab¬ schnittsweise permanentmagnetfrei ist und das Primärteil (27) eine Struktur aus in Vorzugsrichtung (13) angeordneten, zum Luftspalt zeigenden Zahnmodulen (35) aufweist, welche je von einer Spule (36) umfasst werden, wobei jedes Zahnmodul (35) zumindest einen Permanentmagneten (34) aufweist.
14. Verfahren zur Positionsbestimmung eines Primärteils (27) auf einem Sekundärteil mit einem Messkopf (15) , wobei
• der Messkopf (15) fest mit einem Primärteil (27) verbun¬ den bzw. in dieses integriert ist, • Primärteil (27) und Sekundärteil einen Linearmotor (30) bilden,
• die Zahnstange (16) zumindest ferromagnetisches Material aufweist,
• und in Vorzugsrichtung (13) vorzugsweise äquidistante Zähne (18) aufweist, die zumindest ferromagnetisches Ma¬ terial aufweisen,
• der Messkopf (15) bzw. das Primärteil (27) in Vorzugs¬ richtung (13) der Zahnstange (16) und entgegengesetzt dazu bewegbar ist,
• sich zwischen dem Messkopf (15) und der Zahnstange (16) ein Luftspalt befindet,
• der Messkopf (15) zumindest einen Sensor (1-12,19,31) aufweist, mittels dem Magnetfelder gemessen werden und
• der Messkopf (15) zumindest ein Ausgangssignal bereit¬ stellt, aus dem die Position des Messkopfes (15) auf der Zahnstange (16) bestimmt wird.
15. Verfahren zur Positionsbestimmung eines Primärteils (27) auf einem Sekundärteil mit einem Messkopf (15) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (1-12,19) Erreger¬ spulen (22) aufweisen und diese mit einer Wechselspannung gespeist werden.
16. Verfahren zur Positionsbestimmung eines Primärteils (27) auf einem Sekundärteil mit einem Messkopf (15) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (1-12,19) Messspu¬ len (23) aufweisen, an denen Spannungen induziert werden und aus den induzierten Spannungen die Position des Messkopfes (15) auf der Zahnstange (16) bestimmt wird.
PCT/EP2006/065793 2005-09-22 2006-08-30 Messvorrichtung mit einem messkopf zur positionsbestimmung eines primärteils auf einem sekundärteil und verfahren zur positionsbestimmung eines primärteils auf einem sekundärteil mit einem messkopf WO2007033888A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/067,900 US7999535B2 (en) 2005-09-22 2006-08-30 Measuring device for determining a position between a primary part and a secondary part by magnetic flux measurements

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005045374.0 2005-09-22
DE102005045374A DE102005045374A1 (de) 2005-09-22 2005-09-22 Messvorrichtung mit einem Messkopf zur Positionsbestimmung eines Primärteils auf einem Sekundärteil und Verfahren zur Positionsbestimmung eines Primärteils auf einem Sekundärteil mit einem Messkopf

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007033888A1 true WO2007033888A1 (de) 2007-03-29

Family

ID=37402244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/065793 WO2007033888A1 (de) 2005-09-22 2006-08-30 Messvorrichtung mit einem messkopf zur positionsbestimmung eines primärteils auf einem sekundärteil und verfahren zur positionsbestimmung eines primärteils auf einem sekundärteil mit einem messkopf

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7999535B2 (de)
DE (1) DE102005045374A1 (de)
WO (1) WO2007033888A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2568582A1 (de) * 2011-09-12 2013-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008024525A1 (de) * 2008-05-25 2009-12-10 Lenze Drives Gmbh Induktiver Sensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102009041483A1 (de) 2009-09-14 2011-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Lagegebersystem
DE102010035147B4 (de) * 2010-08-23 2016-07-28 Jenoptik Industrial Metrology Germany Gmbh Meßvorrichtung
US20120160916A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-28 Timo Galm Read head
DE102011004348A1 (de) * 2011-02-17 2012-08-23 Beckhoff Automation Gmbh Verfahren und Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Position eines beweglichen Elements einer Antriebsvorrichtung
US9476691B2 (en) * 2011-05-11 2016-10-25 Polyresearch Ag Magnetic based contactless measuring sensor
DE102012018580B4 (de) 2012-09-20 2015-06-11 Jenoptik Industrial Metrology Germany Gmbh Messvorrichtung und Messverfahren zur Inprozess-Messung an Prüflingen während eines Bearbeitungsvorganges an einer Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer Schleifmaschine
US9279655B2 (en) 2013-02-26 2016-03-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Non-contact electrical machine air gap measurement tool
DE102013226200A1 (de) * 2013-12-17 2015-06-18 Robert Bosch Gmbh Absolute Positionsmessvorrichtung
JP6571786B2 (ja) 2015-02-06 2019-09-04 ボーンズ・インコーポレーテッドＢｏｕｒｎｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 車両の車台のレベルセンサ
US10620017B2 (en) * 2017-01-31 2020-04-14 Rockwell Automation Technologies, Inc. Curvilinear encoder system for position determination

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2265207A1 (de) * 1971-06-28 1977-02-03 Xynetics Inc Linearmotor
US4509001A (en) * 1983-03-04 1985-04-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Brushless linear servomotor
US4678971A (en) * 1985-01-14 1987-07-07 Hitachi, Ltd. Linear motor and control method thereof
DE10329150A1 (de) * 2003-06-27 2005-01-20 Siemens Ag Elektrische Maschine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4455512A (en) * 1982-04-23 1984-06-19 General Signal Corporation System for linear motor control
FR2577666B1 (fr) * 1985-02-20 1987-03-20 Matra Transport Dispositif de mesure de deplacement a roue codee
FI80146C (fi) * 1986-10-31 1990-04-10 Yhtyneet Paperitehtaat Oy Foerfarande och anordning foer maetning av avstaondet mellan malskivorna vid en raffinoer.
US5304926A (en) * 1992-04-08 1994-04-19 Honeywell Inc. Geartooth position sensor with two hall effect elements
US5434504A (en) * 1993-10-01 1995-07-18 International Business Machines Corporation Position sensors for linear motors including plural symmetrical fluxes generated by a planar drive coil and received by planar sense coils being colinear along an axis of motion
US5444368A (en) * 1994-01-10 1995-08-22 H. Magnetic Corp. Differential reactance permanent magnet position transducer
US5880541A (en) * 1997-06-19 1999-03-09 Northern Magnetics, Inc. Sensing and controlling the location of elements of a linear motor
BR9905263A (pt) * 1999-09-30 2001-06-12 Elevadores Atlas S A Sensor de posição pela permanência magnética
DE10024394C5 (de) * 2000-05-17 2008-11-06 Siemens Ag Ermittlungsverfahren für eine Istgeschwindigkeit eines bewegbaren Verfahrelements
DE10163504B4 (de) * 2001-12-21 2005-07-07 Siemens Ag Verfahren zur iterativen Fehlerkompensation von sin/cos-Lagemesssystemen nach Offset-, Amplituden- und Phasenfehler
DE10163528B4 (de) * 2001-12-21 2005-07-07 Siemens Ag Verfahren zur Fehlerkompensation von sin/cos-Lagemesssystemen nach Offset-, Amplituden- und Phasenfehler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2265207A1 (de) * 1971-06-28 1977-02-03 Xynetics Inc Linearmotor
US4509001A (en) * 1983-03-04 1985-04-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Brushless linear servomotor
US4678971A (en) * 1985-01-14 1987-07-07 Hitachi, Ltd. Linear motor and control method thereof
DE10329150A1 (de) * 2003-06-27 2005-01-20 Siemens Ag Elektrische Maschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2568582A1 (de) * 2011-09-12 2013-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine
US9013196B2 (en) 2011-09-12 2015-04-21 Siemens Aktiegesellschaft Electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005045374A1 (de) 2007-04-05
US7999535B2 (en) 2011-08-16
US20080211436A1 (en) 2008-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007033888A1 (de) Messvorrichtung mit einem messkopf zur positionsbestimmung eines primärteils auf einem sekundärteil und verfahren zur positionsbestimmung eines primärteils auf einem sekundärteil mit einem messkopf
EP2105713B1 (de) Positionsmessgerät und Verfahren zu dessen Betrieb
EP3376166B1 (de) Verfahren zur bestimmung der absolutposition eines läufers eines linearmotors
AT509101B1 (de) Induktive messeinrichtung für längen- und winkelerfassung
DE102005021300B4 (de) Drehgeber
WO2007115857A2 (de) Gebervorrichtung für eine elektrische maschine
DE102011085636A1 (de) Linearmotor mit mehreren Sensoreinheiten und modularem Statoraufbau
EP1906153A2 (de) Drehgeber und Verfahren zu dessen Betrieb
DE112014002315B4 (de) Linearcodiervorrichtung und Bezugspositions-Erfassungsverfahren
DE69930341T2 (de) Kodierer zur Lieferung von inkrementalen und absoluten Positionswerten
WO2006072472A1 (de) Geschwindigkeitsmessung bei einer elektrischen permanenterregten synchronmaschine
EP1662232A1 (de) Linearer Positionssensor
DE102008059775A1 (de) Absolut messende Lenkwinkelsensoranordnung
DE10210372A1 (de) Drehwinkelsensor mit hoher Winkelauflösung
WO2008019988A1 (de) Elektromotor mit messsystem für position oder bewegung
DE102005017498B4 (de) Synchronlinearmotor mit berührungsloser Abtastung der Zahnstruktur des Sekundärteils
EP0895063B1 (de) Positionsmesseinrichtung
EP0619639A1 (de) Elektronisch kommutierter Synchronmotorantrieb
EP2834601B1 (de) Verfahren und anordnung zur positionsbestimmung eines bauteils
EP2474090B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer rotorlage einer synchronmaschine
EP2159549B1 (de) Vorrichtung zur Messung der Relativposition zwischen einer Massverkörperung und einem Lesekopf
WO1989011079A1 (en) Position-coded goniometer
EP0670627A1 (de) Verfahren für den Anlauf und die Kommutierung bei Synchronmaschinen
EP2869035A1 (de) Positionsmesssystem und Regelungsverfahren für verkettete Linearmotoren
EP3913349A1 (de) Verfahren zur ermittlung der belastung einer antriebswelle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12067900

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06793071

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1