WO2009083043A2 - Method and apparatus for generating a material measure for position measuring systems, and material measure - Google Patents

Method and apparatus for generating a material measure for position measuring systems, and material measure Download PDF

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    • G01D2205/80Manufacturing details of magnetic targets for magnetic encoders

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a material measure for position measuring systems in which at least one track of the material measure is magnetized at least in sections with a coarse magnetization field having a first field direction oriented relative to the surface of the material measure and poles of different polarity are generated alternately.
  • the invention further relates to a magnetizing device for magnetizing measuring graduations for position measuring devices, having a receptacle for at least one measuring graduation and having at least one coarse magnetizing head, by which a coarse magnetizing field acting on the material measure can be generated with a first field direction during operation.
  • the invention also relates to a material measure produced by this method and apparatus.
  • the material measure may have at least one track of tracked, magnetically saturated and alternately polarized poles.
  • Such magnetic measuring graduations are used in translational or rotary position measuring systems for determining an absolute or relative position, speed or acceleration.
  • the arrangement of the poles along the track takes place according to a predetermined scheme, so that the pole sequence is a representative measure of the change in position of a magnetic sensor moving along the track relative to the material measure.
  • JP-A-09 055 317 describes a method and a system for magnetizing a material measure for rotary position measuring systems, in which a sensor detects the actual magnetization of the material measure. The detected magnetization is compared with a signal of an encoder, so that it can be determined whether the actual position of the poles corresponds to their desired position. In the event of a deviation, a re-magnetization depending on the detected error with the same magnetization head as performed in the original magnetization.
  • EP-A-1 006 342 shows a marking method of measuring tracks in which a writing head is guided over the carrier of the measuring track in a marking step.
  • the write head applies magnetic north and south poles at predetermined positions of the carrier.
  • a read head is provided in addition to the write head.
  • the actual positions of the markings are measured against a reference point and then compared with the nominal positions.
  • markings corrected for the same track are applied whose positions are changed by values which depend on the deviation.
  • the correction of the magnetized track takes place in the form of a renewed correction run of the write head, so that the magnetizations are superimposed.
  • the direction of the intrinsic magnetization can be set in one or more layer components by heating the subareas to be magnetized and applying a magnetic field to them.
  • Magnetizing heads with which material measures are magnetized are described, for example, in DE-A-44 42 682, WO-A-00/54 293 and US-A-2001/0030533.
  • the invention therefore has as its object to improve the known methods and apparatus for the production of magnetic measuring standards so that the expansion of the transition region between adjacent poles is reduced and the magnetization of the transition region along the track is made uniform.
  • this object is achieved for the aforementioned method in that the track in the region between the poles generated by the coarse magnetizing field is at least partially magnetized with a fine magnetizing field with a second field direction substantially perpendicular to the field direction of the coarse magnetizing field.
  • this object is achieved according to the invention in that the successive poles of a track in the track direction are each separated by a magnetically non-saturated transition region.
  • the material measure produced by this method or apparatus is characterized in that the magnetic saturation of the track at the pole boundary is reduced compared with the sections adjacent in the track direction.
  • this method or this device concludes the pole boundaries of the fine magnetization field transversely to the coarse magnetization field.
  • the orientation of the fine magnetization field transversely to the coarse magnetization field allows the transition regions to be magnetized more accurately and uniformly than in the conventional methods.
  • the method and the device for producing the material measure as well as the material measure itself can be further improved by the following independent developments.
  • the coarse magnetization field with a higher field strength act on the track than the fine magnetization field.
  • large-magnetization poles can also be used to rapidly magnetize poles of great extent, while the effect of the fine magnetization field preferably remains local.
  • the speed of the manufacturing process can be increased without sacrificing accuracy if the portions magnetized by the fine magnetizing field have a smaller extension in the tracking direction than the portions magnetized by the rough magnetizing field.
  • the fine magnetization field can be magnetized only in the transition region between the poles which includes the pole boundaries.
  • the fine magnetization field can be controlled on the basis of previously determined empirical data in which the average errors of an ensemble of results of the coarse magnetizations are taken into account.
  • a very high accuracy can already be achieved without much effort, since the systematic errors due to the magnetization device, the geometry of the material measure and the material of the track to be magnetized are taken into account.
  • the fine magnetization can also be carried out after a comparison of the actual position of at least a part of the pole boundaries generated in the coarse magnetization step with the desired position of these pole boundaries, wherein after the action of the fine magnetization tion field, the deviation of the actual position of the finely magnetized pole boundaries is reduced from the desired position.
  • the magnetizing device may comprise a sensor and a control device.
  • the control device By the control device, the actual position of the pole boundaries detected by the sensor can be compared with its desired position and the deviation of the actual position from the desired position can be determined.
  • the control device By the control device, the polarity of the fine magnetization field in dependence on the actual position or its deviation from the desired position can be switched.
  • the coarse magnetizing field and the fine magnetizing field are preferably matched to one another such that a substantially harmonic-free measuring signal is produced at the sensor in the position-measuring device.
  • the tuning of the magnetized magnetic field takes place in such a way that a harmonic-free, sinusoidal measurement signal is generated by a sensor head, which is installed in the position measuring device at a predetermined distance from the spurt. This can be influenced according to the invention by an adaptation of the magnetization curve in the transition region.
  • the coarse magnetizing field and the fine magnetizing field can be controlled on the basis of a computer model which calculates the measuring behavior of the sensor and the measuring signal supplied by the sensor of the position-measuring device.
  • only the fine magnetization field can be calculated and controlled as a function of the coarse magnetization field always generated in the same way.
  • gaps between the poles can not be magnetized or demagnetized. In this case, therefore, no pole boundaries between the poles are generated by the coarse magnetization field, since the poles of a track are magnetized apart in track direction from one another.
  • the magnetization device preferably has a multiplicity of coarse magnetization heads whose arrangement in the tracking direction corresponds to the arrangement of the poles to be magnetized.
  • the coarse magnetization heads may have permanent magnets.
  • the result of the magnetization by the fine magnetization field can be improved if the coarse magnetizing field is generated with a field direction perpendicular to the surface of the material measure. It follows according to the invention that the fine magnetization field is tangential to the surface of the material measure, but in particular aligned in the track direction runs.
  • the at least one fine magnetization head of the magnetization device can in this case be provided with two pole regions of different, preferably reversible, polarity spaced apart in the track direction.
  • the fine magnetization field has a field direction parallel to the track direction
  • the extent of the transition region can be reduced and a uniform magnetization of the transition regions can be achieved along the track.
  • the course of the magnetization in the transition region from the course of the Fine Magnetticiansfeldes in Feinmagnetleiterskopf determined and remains virtually unchanged along the track.
  • the transition region has, in particular in this embodiment, a high symmetry with respect to the pole boundary, which leads to a particularly high signal quality during scanning in the position measuring system.
  • the magnetization device may also have a plurality of fine magnetization heads whose position is assigned to the positions of the transition regions between the poles to be magnetized by the coarse magnetization heads or the pole boundaries. Although the fine magnetization step is accelerated by this measure in order to uniformly magnetize over the transition regions, the fine magnetization heads must be carefully calibrated.
  • the coarse magnetization heads and / or the fine magnetization heads may be arranged in the magnetization device such that the receptacle for the at least one measuring scale and the fine or coarse magnetizing heads are movable relative to one another in the track direction.
  • the magnetization device can also have at least one magnetization head in which the coarse magnetization head and the fine magnetization head are integrated and which can simultaneously or successively generate the fine magnetization field and the coarse magnetization field.
  • the material measure may have at least one subregion with sections which have a residual polarity opposing the polarity of the environment. Furthermore, in the transition region, at least one subregion with non-magnetized sections or with sections which have a random distribution of the magnetic field may be present if a non-magnetized or demagnetized gap has been created or left from the coarse magnetization field between the poles.
  • This refinement has the advantage that the fine magnetizing field directly determines the course of the magnetic field magnetized in the transition region and does not interact with an already existing, uneven coarse magnetizing field.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of a rotary measuring scale
  • FIG. 2 shows a sectional view along the line M-II of the rotary measuring graduation of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a translational material measure
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view along the line IV-IV of the translational measuring graduation of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a schematic representation of the course of the magnetization intensity M in the track direction SR of a material measure
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention for the magnetization of material measures
  • FIG. 7 is a schematic representation of a first embodiment of a magnetization device according to the invention.
  • FIG. 10 shows a schematic side view of a further embodiment of a magnetization device according to the invention.
  • FIG. 11 shows a schematic side view of a further embodiment of the magnetization device according to the invention
  • Fig. 12 is a schematic view along the line XII-XII of Fig. 11;
  • Fig. 13 is a schematic representation of the course of the degree of saturation R in
  • FIG. 14 is a schematic sectional view in the region of the detail XIV of FIG. 1 or FIG. 3.
  • the measuring graduation of FIGS. 1 and 2 is used to detect rotary rotational movements and is constructed substantially annular.
  • the material measure 1 is alternately provided with magnetic markings N, S, which form magnetic north poles N and magnetic south poles S, for example.
  • the markings N, S follow one another in a track direction SR and thus form a track 2.
  • the track 2 extends annularly and preferably coaxially to the annular dimensional standard 1 about a pivot O of the rotational movement to be monitored.
  • the track 2 can be scanned by a sensor, not shown in FIG. 1 for the sake of simplicity, of a position measuring device which moves relative to the material measure.
  • the sequence of markings N, S detected by the sensor makes it possible to draw conclusions about the relative position of the material measure and the sensor, the relative speed of the material measure and sensor, and / or the relative acceleration of the material measure and sensor.
  • the variables detected by the position measuring device are, for example, the angular position, speed and acceleration.
  • the material measure may in addition to the track 2 also have more tracks 3, which run concentrically to the track 2 and is also provided with marks N, S. These tracks 3 can each other sensors (not shown) may be assigned in the position measuring device.
  • the extent of the markings N, S in the track direction SR depends on the specific application. For incremental encoders, in which the change of the angular position with respect to the previous angular position is detected in incremental steps, the extents of the markings N, S in the track direction SR can be equal in each case, so that they are equiangular are distributed over the circumference.
  • the extent of the poles N, S determines the resolution of the material measure and the accuracy with which the rotational movement can be resolved.
  • the dimensions of the marks N, S in the track direction SR can be of different sizes.
  • the material measure may consist of a mechanically stable carrier 4, which preferably has a low thermal expansion and forms the magnetic yoke.
  • a layer 5 of hard magnetic material is applied on the end face and / or the outer and / or inner circumferential surface of the carrier 4.
  • the layer 5 can be produced by a coating process on the carrier 4, for example by applying a liquid mass on the one end face of the carrier 4.
  • finished layers 5 in the form of rings, ribbons or foils can be attached to the support 4.
  • the layer 5 can also be an integral part of the carrier 4.
  • the translational measuring graduations 1, one of which is shown schematically in FIG. 3 in a plan view and in FIG. 4 in a sectional view along the line IV-IV of FIG. 3, have in principle the same structure as the rotary measuring graduation 1 of FIG 1 and 2. They differed only in that the track direction SR is linear and the measuring scale 1 is designed as a straight-line scale. The relative movement between a sensor of the positioning device and the material measure 1 is in this case a rectilinear movement.
  • the sensor K moves at a predetermined distance D from the surface. At this distance, the sensor K detects the magnetic field I generated by the material measure 1 and forms a signal Z.
  • the invention strives to improve the quality and accuracy of the signal Z.
  • the track 2, 3 have an arbitrarily curved course.
  • FIG. 5 schematically shows the ideal profile of the magnetization intensity M of a track 2, 3 in the track direction SR.
  • the sections N, S alternate in different polarity, ie north and south poles.
  • the magnetic material is the layer 5 to the pole boundary 6, the zero crossing between the sections of different polarity, saturated and the transitions between north and south pole take place abruptly.
  • the sensor moving along the track detects, as a measured value, primarily the switching from one polarity to the other polarity than the signal representative of the movement to be detected.
  • the pole boundaries 6 are determining for the motion monitoring.
  • the pole boundaries 6 are not as sharp as shown in Fig. 5, but have a measurable extent in the track direction SR.
  • the pole boundaries 6 smear to a transition region U, shown schematically in FIG.
  • the position of the pole boundary 6 can no longer be determined exactly and the accuracy of the position determination is reduced.
  • the object of the invention is to provide dimensional scales 1 with sharply defined and exactly positioned pole boundaries 6, in which the transitional areas along the track have a uniform and symmetrical magnetization profile and the position of the pole boundaries can be determined more accurately and easily.
  • the coarse magnetization step 7 the basic pattern of the pole sequence N, S is magnetized into the material measure 1.
  • a magnetizing coarse magnetizing field whose field direction has a first orientation relative to the surface 8 (FIGS. 2, 4) of the material measure 1, acts on the material measure 1.
  • a fine magnetization step 9 is performed in order to purposefully reduce the extent of the transition regions generated in the coarse magnetization step 7 and the degree of saturation in the transition regions. As a result, the magnetic influence of the saturated regions of the poles N, S on the pole boundary 6 is reduced and the course of the pole boundary 6 can be detected more easily by measurement.
  • a fine magnetization field acts on the material measure 1, the orientation of which runs perpendicular to the orientation of the coarse magnetization field.
  • the field direction of the coarse magnetization field is perpendicular to the surface 8.
  • the field direction of the fine magnetization field is then tangent to the Surface 8, preferably in the track direction SR.
  • the coarse magnetization step 7 and the fine magnetization step 9 can also be carried out simultaneously in which the fine and the coarse magnetization field are simultaneously generated by one or more magnetic heads.
  • a step 10 may be interposed between the coarse magnetization step 7 and the fine magnetization step 9 in the form of a control measurement.
  • step 10 the actual positions of the pole boundaries 6 generated in the coarse magnetization step 7 in the track 2, 3 are measured and compared with the predetermined desired positions of the pole boundaries 6.
  • the fine magnetization step 9 is then carried out as a function of this comparison so that after the fine magnetization step 9, the deviation of the actual positions from the desired positions of the pole boundaries 6 is reduced.
  • a sensor is guided along the coarse-magnetized track 2, 3 and the position of the sensor is monitored with a reference scale.
  • the sensor preferably measures the components of the magnetic field magnetized in the material measure 1 in the coarse magnetization step in the direction of the fine magnetization field still to be applied, preferably thus tangentially in the track direction.
  • the accuracy of the material measure 1 can be increased.
  • the effort is not inconsiderable.
  • significantly improved accuracy can be achieved if the Feinmagnetleiters intimid 9 the Feinmagnetleitersfeld without a control measurement after each coarse magnetization is always applied the same and positioning the Feinmagnetleitersfeldes from an empirical or analytical examination of the systematic error sources of Groblmagne- tretesuzees and Feinmagnetmaschines intimid.es results.
  • the largest systematic errors in the magnetization of the material measure 1 can already be eliminated, without an expensive measurement method and complex control and traversing devices for setting the fine magnetization field are necessary.
  • the magnetic field resulting from fine and coarse magnetization can also be calculated at the location of a sensor of the position-measuring device and the coarse and fine magnetization field, in particular only the fine magnetization field can be adjusted so that a desired magnetic field arises at the location of the sensor.
  • the measurement behavior of the sensor that is, the measuring field generated by the sensor as a function of the magnetic field can also be calculated.
  • fine and coarse magnetizations or, if the coarse magnetization remains the same, only the fine magnetization is controlled such that the sensor delivers a desired, harmonic-free, and preferably sinusoidal measurement signal. This procedure leads to a particularly high signal quality and measurement accuracy.
  • a measurement of the entire track 2, 3 does not have to be performed in step 10, but a predetermined number of empirically previously determined reference points can be measured whose errors are representative of predetermined error categories.
  • the fine magnetization step 9 is performed depending on the detected error category.
  • FIG. 7 shows a first embodiment of a magnetization device 11.
  • the magnetization device 11 has at least one coarse magnetization head 12, with which the coarse magnetization field 13 can be generated in operation with a field direction F G , at least one fine magnetization head 14, with which the fine magnetization field 15 is operated with a field direction F perpendicular to the field direction F G of the coarse magnetization field 13 F can be generated, and optionally at least one sensor 16, with which the position of the pole boundaries 6 and the course of the magnetization M in the transition region U between the pole sequence N, S, see. Fig. 5, can be detected.
  • another, optional coarse magnetization head 17 is indicated in FIG.
  • at least one further fine magnetization head 14 may also be provided.
  • the coarse magnetization head 12 and the fine magnetization head 14 can also be structurally integrated.
  • the magnetization device 11 may further include a driver 18 and a sensor 19.
  • the drive 18 generates a relative movement between the at least one coarse magnetization head 12 and / or the fine magnetization head 14 on one side and the material measure 1 on the other side.
  • the sensor 19 serves as a reference scale and determines with high precision the relative position of the material measure 1 and of the at least one coarse magnetization head 12 or fine magnetization head 14.
  • the material measure 1 is held in a receptacle H.
  • the magnetization device 11 may have a control device 20, which is signal-transmitting connected to the at least one coarse magnetization head 12, the at least one fine magnetization head 14, the at least one sensor 16, the drive 18 and the sensor 19.
  • the control device 20 the signals from the sensor 16 and the sensor 19 are supplied.
  • the control device 20 can also have a memory 21 in which representative values for the desired positions of the pole boundaries 6 are stored.
  • the control device 20 controls the drive 18 and the fine magnetization head 14 as a function of the actual position of the pole boundaries 6 detected by the sensor 16 in the fine magnetization step 14.
  • the control device 20 controls the actuation of the coarse magnetization head 12 and the drive 18 in the coarse magnetization step 7 as a function of the Sensor 19 received signals.
  • FIGS. 8 and 9 show two different embodiments of an idealized pole sequence after the coarse magnetization step 7 in the tracking direction SR along a track 2, 3.
  • regions between the poles N, S remain unmagnetized by the coarse magnetizing field 13. These areas can also be demagnetized in the coarse magnetization step.
  • the poles are thus separated by gaps 22 having a predetermined extent in track direction SR.
  • the pole boundaries 6 are magnetized only in the fine magnetization step 9. Since the fine magnetizing field 15 in this embodiment does not have to compensate for an already magnetized coarse magnetizing field 13, the accuracy of the fine magnetization of the transitional region U is markedly increased.
  • the inverted polarized portions N, S generated by the coarse magnetizing field 13 directly adjoin each other to form the pole boundaries 6.
  • the transition region U in which the fine magnetization step 9 is carried out contains the pole boundaries 6.
  • its actual position I is adapted to the predetermined desired positions P in the track direction, as indicated by the arrows 23 .
  • the extension W G of the poles N, S generated by the coarse magnetizing field 13 is larger than the extent W F of the regions magnetized in the fine magnetizing field 15.
  • FIG. 10 Another embodiment of the magnetization device 11 is shown in FIG. This embodiment has a plurality of coarse magnetization heads 12 stationarily disposed at the positions corresponding to the positions of the reverse polarized portions N, S in the track 2. As shown in FIG. The embodiment of FIG. 10 has the advantage that all the poles N, S are generated simultaneously during the coarse magnetization step 7. The coarse magnetization heads 12 are thus arranged along the track 2 in likewise alternating polarity. Preferably, permanent magnets can be used as coarse magnetization heads 12.
  • the coarse magnetization heads 12 can, if the material measure 1 has only a single track 2, also extend in the manner of a spider in the circumferential direction about the outer circumference of the material measure 1. Of course, in a linear measuring scale, the coarse magnetizing heads 12 are arranged in series next to each other along the track.
  • FIGS. 11 and 12 A corresponding variant of the magnetization device 11 is shown in FIGS. 11 and 12.
  • FIG. 11 of the magnetization device 11 In the schematic side view of FIG. 11 of the magnetization device 11 it is shown that a plurality of dimensional standards 1 are mounted side by side on a mandrel 24 as a receptacle H of the measuring graduations 1 in the axial direction A.
  • the mandrel 24 with the dimensional standards 1 is pulled through the opening 25 in the axial direction A, see FIG that in one step, the entire track 2 is roughly magnetized.
  • the at least one fine magnetization head 14 and the material measure 1 are moved relative to one another, so that, viewed from the track 2, the fine magnetization head 14 moves over the track 2 in the tracking direction SR.
  • the control device 20 actuates the fine magnetization head 14 as a function of the measured deviation of the actual position I of the pole boundaries 6 from their desired position P (FIG. 9).
  • the polarity of the fine magnetization field 15 is thereby determined by the control unit. 20 switched that the polarity of the Feinmagnetmaschinesfeldes coincides with the polarity of the opposite pole of the track.
  • the gap of the fine magnetization head, in which the fine magnetization field 15 is formed approximately corresponds in position and extent to the transition region after the fine-magnetization step 9.
  • the control device 20 turns off the magnetic field of the fine magnetization head 14 when the gap of the fine magnetization head has reached the target position P of the pole boundary 6. After the fine magnetization step, a course of the magnetic saturation R of the track 2 in the track direction SR, as shown schematically in FIG. 13 and explained below, is thus obtained.
  • the magnetized magnetic field has a high symmetry with respect to the pole boundary. In particular, when always the same fine magnetization head is used, the transition regions have only a few deviations from one another.
  • the saturation limit G in the magnetic material of the material measure 1 is reached.
  • the saturation R decreases in the direction of the pole boundary 6.
  • Saturated poles N, S are thus present on both sides of the transitional region U and the pole boundary 6 is sharply defined.
  • the sharpness of the transition between the alternating polarities depends on the size of the gap in which the fine magnetization field 15 forms. The smaller this gap, the sharper the pole boundary can be magnetized.
  • FIG. 14 shows the detail XIV of a rotary measuring graduation (FIG. 1) or translational material measure (FIG. 3) in the region of a pole boundary 6 which was moved closer to the nominal position P from its original position 6 'in the course of the fine magnetization step 9 ,
  • these subregions 26 have pronounced anisotropy since they were not previously polarized.

Abstract

The invention relates to a method and an apparatus for generating material measures (1) as well as a material measure. In order to precisely design the boundaries (6) between the poles (N, S) that are magnetized into the material measure (1) and obtain symmetrical magnetization on both sides of the pole boundaries (6), at least some sections of at least one track of the material measure are magnetized by means of a coarse magnetizing field (13) that has a first field direction (FG) oriented relative to the surface (8) of the material measure, and poles (N, S) having a different polarity are alternately generated. In the area between the poles generated by the coarse magnetizing field (13), at least some sections of the track are magnetized by means of a fine magnetizing field (15) that has a second field direction (FF) extending substantially perpendicular to the field direction (FG) of the coarse magnetizing field (13). In the obtained material measure, the track is magnetically less saturated at the pole boundary (6) than in the adjoining sections of the pole boundary (6) in the direction of the track (SR).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Maßverkörperung für Positionsmesssysteme sowie Maßverkörperung Method and device for producing a material measure for position measuring systems and material measure
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung für Positionsmesssysteme, bei dem wenigstens eine Spur der Maßverkörperung wenigstens Abschnittsweise mit einem Grobmagnetisierungsfeld mit einer ersten relativ zur Oberfläche der Maßverkörperung ausgerichteten Feldrichtung magnetisiert wird und abwechselnd Pole unterschiedlicher Polarität erzeugt werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Magnetisierungsvorrichtung zur Magnetisierung von Maßverkörperungen für Positionsmessvorrichtungen, mit einer Aufnahme für wenigstens eine Maßverkörperung und mit wenigstens einem Grobmagnetisierungskopf, durch den im Betrieb ein auf die Maßverkörperung einwirkendes Grobmagnetisierungsfeld mit einer ersten Feldrichtung erzeugbar ist.The invention relates to a method for producing a material measure for position measuring systems in which at least one track of the material measure is magnetized at least in sections with a coarse magnetization field having a first field direction oriented relative to the surface of the material measure and poles of different polarity are generated alternately. The invention further relates to a magnetizing device for magnetizing measuring graduations for position measuring devices, having a receptacle for at least one measuring graduation and having at least one coarse magnetizing head, by which a coarse magnetizing field acting on the material measure can be generated with a first field direction during operation.
Die Erfindung betrifft schließlich auch eine mit diesem Verfahren und dieser Vorrichtung hergestellte Maßverkörperung. Die Maßverkörperung kann insbesondere wenigstens eine Spur von in Spurrichtung aufeinanderfolgenden, magnetisch gesättigten und abwechselnd polarisierten Polen aufweisen.Finally, the invention also relates to a material measure produced by this method and apparatus. In particular, the material measure may have at least one track of tracked, magnetically saturated and alternately polarized poles.
Derartige magnetische Maßverkörperungen werden in translatorischen oder rotatorischen Positionsmessystemen zur Bestimmung einer absoluten oder relativen Lage, Geschwindigkeit oder Beschleunigung eingesetzt. Die Anordnung der Pole entlang der Spur erfolgt nach einem vorbestimmten Schema, so dass die Polabfolge ein repräsentatives Maß für die Lageänderung eines sich entlang der Spur relativ zur Maßverkörperung bewegenden Magnetsensors ist.Such magnetic measuring graduations are used in translational or rotary position measuring systems for determining an absolute or relative position, speed or acceleration. The arrangement of the poles along the track takes place according to a predetermined scheme, so that the pole sequence is a representative measure of the change in position of a magnetic sensor moving along the track relative to the material measure.
Je genauer die Abfolge der Pole in der Spur dem vorbestimmten Schema, also ihrer Sollposition, entspricht, um so genauer arbeitet das Positionsmesssystem. Da die Anforderungen an die Genauigkeit der Positionsmesssysteme zunehmend steigen, befassen sich im Stand der Technik einige Druckschriften mit Möglichkeiten, Maßverkörperungen mit einer präzisen Polfolge herzustellen.The more accurately the sequence of poles in the lane corresponds to the predetermined pattern, that is to say its setpoint position, the more accurate the position measuring system operates. As the demands on the accuracy of the position measuring systems increasingly increase, in the prior art, some documents deal with ways to produce material scales with a precise sequence of poles.
In der JP-A-09 055 317 ist beispielsweise ein Verfahren und ein System zur Magnetisierung einer Maßverkörperung für rotatorische Positionsmesssysteme beschrieben, bei dem ein Sensor die tatsächliche Magnetisierung der Maßverkörperung erfasst. Die erfasste Magnetisierung wird mit einem Signal eines Encoders verglichen, so dass festgestellt werden kann, ob die Ist-Lage der Pole ihrer Soll-Lage entspricht. Bei einer Abweichung wird eine erneute Magnetisierung in Abhängigkeit vom erfassten Fehler mit demselben Magnetisierungskopf wie bei der ursprünglichen Magnetisierung durchgeführt.JP-A-09 055 317, for example, describes a method and a system for magnetizing a material measure for rotary position measuring systems, in which a sensor detects the actual magnetization of the material measure. The detected magnetization is compared with a signal of an encoder, so that it can be determined whether the actual position of the poles corresponds to their desired position. In the event of a deviation, a re-magnetization depending on the detected error with the same magnetization head as performed in the original magnetization.
Ein ähnliches Verfahren ist in der DE-A-10 2005 049 559 beschrieben. Auch dort wird zunächst eine magnetisierbare Schicht der Maßverkörperung codiert und dann die realisierte Genauigkeit dieser Codierung geprüft. Anschließend wird die Abweichung der tatsächlichen Positionen der Polgrenzen, an denen benachbarte Pole umgekehrter Polarität aneinander stoßen und die Feldstärke des einmagnetisierten Magnetfeldes in Spurrichtung einen Nulldurchgang aufweist, von ihren Soll-Positionen bestimmt. In Abhängigkeit von dieser Abweichung wird ein Korrekturwert berechnet und in Abhängigkeit dieses Korrekturwertes eine weitere Codierung durchgeführt. Dieses Verfahren kann solange durchgeführt werden, bis die Abweichungen der Ist-Lage oder die Größe der Korrekturwerte unterhalb vorgegebener Grenzen fallen.A similar process is described in DE-A-10 2005 049 559. There, too, a magnetizable layer of the material measure is first coded and then the realized accuracy of this coding is checked. Subsequently, the deviation of the actual positions of the pole boundaries at which adjacent poles of opposite polarity abut each other and the field strength of the magnetized magnetic field in the track direction has a zero crossing is determined from their target positions. Depending on this deviation, a correction value is calculated and a further coding is carried out as a function of this correction value. This procedure can be carried out until the deviations of the actual position or the size of the correction values fall below predetermined limits.
Die EP-A-1 006 342 zeigt ein Markierungsverfahren von Messspuren, bei dem in einem Markierungsschritt ein Schreibkopf über den Träger der Messspur geführt wird. Durch den Schreibkopf werden an vorbestimmten Positionen des Trägers magnetische Nord- und Südpole aufgebracht. Zur Bestimmung der Ist-Positionen der Markierungen ist zusätzlich zum Schreibkopf ein Lesekopf vorgesehen. Die Ist-Positionen der Markierungen werden gegenüber einem Referenzpunkt gemessen und anschließend mit den Soll-Positionen verglichen. Bei Abweichungen der Ist- von den Soll-Positionen werden auf die gleiche Spur korrigierte Markierungen aufgebracht, deren Positionen um Werte verändert sind, die von der Abweichung abhängen. Die Korrektur der magnetisierten Spur findet in Form einer erneuten Korrekturfahrt des Schreibkopfes statt, so dass sich die Magnetisierungen überlagern.EP-A-1 006 342 shows a marking method of measuring tracks in which a writing head is guided over the carrier of the measuring track in a marking step. The write head applies magnetic north and south poles at predetermined positions of the carrier. To determine the actual positions of the markings, a read head is provided in addition to the write head. The actual positions of the markings are measured against a reference point and then compared with the nominal positions. In the event of deviations of the actual positions from the nominal positions, markings corrected for the same track are applied whose positions are changed by values which depend on the deviation. The correction of the magnetized track takes place in the form of a renewed correction run of the write head, so that the magnetizations are superimposed.
In der DE-A-102 17 983 ist beschrieben, dass die Richtung der Eigenmagnetisierung in einer oder mehreren Schichtkomponenten eingestellt werden kann, indem die zu magnetisie- renden Teilbereiche aufgeheizt und mit einem Magnetfeld beaufschlagt werden.In DE-A-102 17 983 it is described that the direction of the intrinsic magnetization can be set in one or more layer components by heating the subareas to be magnetized and applying a magnetic field to them.
Magnetisierungsköpfe, mit denen Maßverkörperungen magnetisiert werden, sind beispielsweise in der DE-A-44 42 682, der WO-A-00/54 293 und der US-A-2001 /0030533 beschrieben.Magnetizing heads with which material measures are magnetized are described, for example, in DE-A-44 42 682, WO-A-00/54 293 and US-A-2001/0030533.
Bezüglich der Ausgestaltung der Spuren und der Abfolge der Pole in Positionsmesssystemen wird auf die DE-A-42 08 918 und den darin genannten Stand der Technik verwiesen. Die Genauigkeit einer Maßverkörperung bestimmt sich nicht nur durch die exakte Lage der Polgrenzen, d. h. durch die exakte Position des Übergangs zwischen den sich abwechselnden Abschnitten umgekehrter Polarität. Wesentlich ist auch, dass der Übergang zwischen diesen Abschnitten exakt definiert ist und die Grenze zwischen den Abschnitten scharf verläuft. Je geringer die Ausdehnung dieses Übergangsbereiches ist, um so zuverlässiger kann die Lage der Polgrenze festgestellt werden. Insbesondere kann die Notwendigkeit entfallen, teure, weil sehr fein arbeitende Sensorköpfe in den Positionsmesseinrichtungen verbauen zu müssen.With regard to the configuration of the tracks and the sequence of poles in position measuring systems, reference is made to DE-A-42 08 918 and the prior art mentioned therein. The accuracy of a material measure is determined not only by the exact position of the pole boundaries, ie by the exact position of the transition between the alternating sections of opposite polarity. It is also essential that the transition between these sections is precisely defined and that the boundary between the sections is sharp. The smaller the extent of this transition region, the more reliably the position of the pole boundary can be determined. In particular, the need for expensive, because very fine-working sensor heads in the position measuring devices must be omitted.
Bei den bisherigen Systemen ist nach wie vor problematisch, dass die Ausdehnung der die Polgrenzen beinhaltenden Übergangsbereiche groß ist, was eine exakte Bestimmung der Position der Polgrenze im Übergangsbereich erschwert und zu Messungenauigkeiten führt. Zudem variiert bei den bekannten Herstellverfahren und -Vorrichtungen im Übergangsbereich der Verlauf des in die Maßverkörperung einmagnetisierten Magnetfeldes entlang der Spur sehr stark. Dies führt in Positionsmesssystemen, in denen ein Sensor oftmals mehrere Pole einer Spur auf einmal erfasst, zu einer sich entlang der Spur ändernden Signalqualität und letztendlich ebenfalls zu Messfehlern.In the previous systems, it is still problematic that the extent of the transition regions containing the pole boundaries is large, which makes exact determination of the position of the pole boundary in the transition region difficult and leads to measurement inaccuracies. In addition, in the case of the known production methods and devices, the course of the magnetic field magnetized into the material measure along the track varies greatly in the transition region. This leads in position measuring systems, in which a sensor often detects several poles of a track at once, to a signal quality changing along the track and ultimately also to measurement errors.
Die Erfindung setzt sich folglich zum Ziel, die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von magnetischen Maßverkörperungen so zu verbessern, dass die Ausdehnung des Übergangsbereichs zwischen angrenzenden Polen verringert und die Magnetisierung des Übergangsbereichs entlang der Spur vergleichmäßigt wird.The invention therefore has as its object to improve the known methods and apparatus for the production of magnetic measuring standards so that the expansion of the transition region between adjacent poles is reduced and the magnetization of the transition region along the track is made uniform.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass die Spur im Bereich zwischen den vom Grobmagnetisierungsfeld erzeugten Polen wenigstens abschnittsweise mit einem Feinmagnetisierungsfeld mit einer zweiten, zur Feldrichtung des Grobmagnetisierungsfeldes im Wesentlichen senkrechten Feldrichtung, mag- netisiert wird.According to the invention, this object is achieved for the aforementioned method in that the track in the region between the poles generated by the coarse magnetizing field is at least partially magnetized with a fine magnetizing field with a second field direction substantially perpendicular to the field direction of the coarse magnetizing field.
Für die eingangs genannte Magnetisierungsvorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die aufeinanderfolgenden Pole einer Spur in Spurrichtung jeweils durch einen magnetisch nicht gesättigten Übergangsbereich getrennt sind..For the aforementioned magnetization device, this object is achieved according to the invention in that the successive poles of a track in the track direction are each separated by a magnetically non-saturated transition region.
Die mit diesem Verfahren bzw. dieser Vorrichtung hergestellte Maßverkörperung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Sättigung der Spur an der Polgrenze gegenüber den in Spurrichtung benachbarten Abschnitten verringert ist.. Überraschenderweise lassen sich durch dieses Verfahren bzw. diese Vorrichtung Maßverkörperungen herstellen, bei denen die Polgrenzen deutlicher als bei den bisherigen Verfahren definiert sind. Durch die Orientierung des Feinmagnetisierungsfeldes quer zum Grob- magnetisierungsfeldes lassen sich die Übergangsbereiche genauer und gleichmäßiger magnetisieren als bei den herkömmlichen Verfahren. Insbesondere lässt sich so die Richtung des Feinmagnetisierungseffektes an die Messrichtung des Sensors in der Positionsmesseinrichtung anpassen und das Magnetfeld der fertigen Maßverkörperung ferner an das Messverfahren bzw. die vom Sensor gemessene Feldkomponente anpassen. Daraus ergibt sich eine erhöhte Genauigkeit bei der Ablesung der Maßverkörperung in Positionsmesssystemen.According to the invention, the material measure produced by this method or apparatus is characterized in that the magnetic saturation of the track at the pole boundary is reduced compared with the sections adjacent in the track direction. Surprisingly, can be produced by this method or this device Maßverkörperungen in which the pole boundaries are defined more clearly than in the previous method. The orientation of the fine magnetization field transversely to the coarse magnetization field allows the transition regions to be magnetized more accurately and uniformly than in the conventional methods. In particular, it is thus possible to adapt the direction of the fine magnetization effect to the measuring direction of the sensor in the position-measuring device and to further adapt the magnetic field of the finished material measure to the measuring method or the field component measured by the sensor. This results in an increased accuracy in the reading of the material measure in position measuring systems.
Das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung der Maßverkörperung sowie die Maßverkörperung selbst, können durch die folgenden, voneinander unabhängigen Weiterbildungen noch einmal verbessert werden.The method and the device for producing the material measure as well as the material measure itself can be further improved by the following independent developments.
So kann in einer ersten Weiterbildung beispielsweise das Grobmagnetisierungsfeld mit einer höheren Feldstärke auf die Spur einwirken als das Feinmagnetisierungsfeld. Dadurch können mit dem Grobmagnetisierungsfeld auch Pole mit großer Ausdehnung schnell mag- netisiert werden, während die Wirkung des Feinmagnetisierungsfeldes vorzugsweise lokal bleibt.Thus, in a first development, for example, the coarse magnetization field with a higher field strength act on the track than the fine magnetization field. As a result, large-magnetization poles can also be used to rapidly magnetize poles of great extent, while the effect of the fine magnetization field preferably remains local.
Ferner kann die Geschwindigkeit des Herstellverfahrens ohne Einbußen an Genauigkeit erhöht werden, wenn die vom Feinmagnetisierungsfeld magnetisierten Abschnitte eine geringere Ausdehnung in Spurrichtung aufweisen als die vom Grobmagnetisierungsfeld magnetisierten Abschnitte. Insbesondere kann das Feinmagnetisierungsfeld lediglich in dem die Polgrenzen beinhaltenden Übergangsbereich zwischen den Polen einmagnetisiert werden.Further, the speed of the manufacturing process can be increased without sacrificing accuracy if the portions magnetized by the fine magnetizing field have a smaller extension in the tracking direction than the portions magnetized by the rough magnetizing field. In particular, the fine magnetization field can be magnetized only in the transition region between the poles which includes the pole boundaries.
Das Feinmagnetisierungsfeld kann einerseits auf Basis vorab bestimmter empirischer Daten gesteuert werden, in denen die durchschnittlichen Fehler eines Ensembles von Ergebnissen der Grobmagnetisierungen berücksichtigt sind. Bei diesem Verfahren kann ohne großen Aufwand bereits eine sehr hohe Genauigkeit erzielt werden, da die systematischen Fehler aufgrund der Magnetisierungsvorrichtung, der Geometrie der Maßverkörperung und des Materials der zu magnetisierenden Spur berücksichtigt sind.On the one hand, the fine magnetization field can be controlled on the basis of previously determined empirical data in which the average errors of an ensemble of results of the coarse magnetizations are taken into account. In this method, a very high accuracy can already be achieved without much effort, since the systematic errors due to the magnetization device, the geometry of the material measure and the material of the track to be magnetized are taken into account.
Die Feinmagnetisierung kann aber auch nach einem Vergleich der Ist-Position wenigstens eines Teils der im Grobmagnetisierungsschritt erzeugten Polgrenzen mit der Soll-Position dieser Polgrenzen durchgeführt werden, wobei nach der Einwirkung des Feinmagnetisie- rungsfeldes die Abweichung der Ist-Position der feinmagnetisierten Polgrenzen von der Soll-Position verringert ist. Dieses Verfahren mit einer Kontrollmessung des Ergebnisses der jeweiligen Grobmagnetisierung ist zeitlich aufwendiger, ermöglicht jedoch höchste Genauigkeiten.However, the fine magnetization can also be carried out after a comparison of the actual position of at least a part of the pole boundaries generated in the coarse magnetization step with the desired position of these pole boundaries, wherein after the action of the fine magnetization tion field, the deviation of the actual position of the finely magnetized pole boundaries is reduced from the desired position. This method with a control measurement of the result of the respective coarse magnetization is time-consuming, but allows highest accuracies.
Um die Ist-Lage der vom Grobmagnetisierungsfeld erzeugten Pole zu erfassen, kann die Magnetisierungsvorrichtung einen Sensor und eine Steuervorrichtung aufweisen. Durch die Steuervorrichtung kann die vom Sensor erfasste Ist-Lage der Polgrenzen mit ihrer Soll- Lage verglichen werden und die Abweichung der Ist- von der Soll-Lage bestimmt werden. Durch die Steuereinrichtung kann die Polarität des Feinmagnetisierungsfeldes in Abhängigkeit von der Ist-Position bzw. deren Abweichung von der Soll-Position umgeschaltet werden.In order to detect the actual position of the poles generated by the coarse magnetizing field, the magnetizing device may comprise a sensor and a control device. By the control device, the actual position of the pole boundaries detected by the sensor can be compared with its desired position and the deviation of the actual position from the desired position can be determined. By the control device, the polarity of the fine magnetization field in dependence on the actual position or its deviation from the desired position can be switched.
Problematisch ist bei den bisherigen Verfahren und Vorrichtungen zur Magnetisierung von Maßverkörperungen, dass zwar die einmagnetisierte Spur an eine ideale Polfolge mit exakter Positionierung der Pole angepasst wird, diese ideale Polfolge jedoch bei den tatsächlich verwendeten Sensoren nicht zu idealen, oberwellenfreien Messsignalen führt. Diese Oberwellen beeinträchtigen letztendlich die Positioniergenauigkeit. Mit der Erfindung ist es möglich, den Verlauf des Magnetfeldes insbesondere im Übergangsbereich so an einen Sensor anzupassen, dass dieser ein Signal mit verbesserter Signalqualität liefert, wie im Folgenden näher erläutert ist.The problem with the previous methods and devices for the magnetization of material measures that although the magnetized track is adapted to an ideal pole sequence with exact positioning of the poles, this ideal pole sequence does not lead to ideal, harmonic-free measurement signals in the sensors actually used. These harmonics ultimately affect the positioning accuracy. With the invention, it is possible to adapt the course of the magnetic field, in particular in the transition region, to a sensor such that it delivers a signal with improved signal quality, as explained in more detail below.
Das Grobmagnetisierungsfeld und das Feinmagnetisierungsfeld werden in einer Ausgestaltung vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass sich an dem Sensor in der Positionsmesseinrichtung ein im wesentlichen oberwellenfreies Messsignal ergibt. Die Abstimmung des einmagnetisierten Magnetfeldes erfolgt dabei so, dass von einem Sensorkopf, der in einem vorbestimmten Abstand von der Spurt in der Positionsmesseinrichtung verbaut wird, ein oberwellenfreies, sinusförmiges Messsignal erzeugt wird. Dies kann erfindungsgemäß durch eine Anpassung des Magnetisierungsverlaufes im Übergangsbereich beeinflusst werden.In one embodiment, the coarse magnetizing field and the fine magnetizing field are preferably matched to one another such that a substantially harmonic-free measuring signal is produced at the sensor in the position-measuring device. The tuning of the magnetized magnetic field takes place in such a way that a harmonic-free, sinusoidal measurement signal is generated by a sensor head, which is installed in the position measuring device at a predetermined distance from the spurt. This can be influenced according to the invention by an adaptation of the magnetization curve in the transition region.
Insbesondere können das Grobmagnetisierungsfeld und das Feinmagnetisierungsfeld anhand eines Rechenmodells, das das Messverhalten des Sensors und das vom Sensor der Positionsmesseinrichtung gelieferte Messsignal berechnet, gesteuert werden. Hierbei kann in einer Variante lediglich das Feinmagnetisierungsfeld in Abhängigkeit vom stets gleich erzeugten Grobmagnetisierungsfeld berechnet und gesteuert werden. Um das Feinmagnetisierungsfeld möglichst exakt an die Fehler der vom Grobmagnetisie- rungsfeld erzeugten Polfolge anpassen zu können, ist es von Vorteil, wenn in der Kontrollmessung, zum Vergleich der Ist-Position mit der Soll-Position, die Komponenten des vom Grobmagnetisierungsfeld eingeprägten Magnetfeldes in Richtung des Feinmagnetisierungs- feldes gemessen werden. Die Messung erfasst bei dieser Ausgestaltung folglich bereits diejenige Komponente des Magnetfeldes, in der das Feinmagnetisierungsfeld auf die Maßverkörperung einwirkt.In particular, the coarse magnetizing field and the fine magnetizing field can be controlled on the basis of a computer model which calculates the measuring behavior of the sensor and the measuring signal supplied by the sensor of the position-measuring device. In this case, in one variant, only the fine magnetization field can be calculated and controlled as a function of the coarse magnetization field always generated in the same way. In order to be able to adapt the fine magnetization field as exactly as possible to the errors of the pole sequence generated by the coarse magnetization field, it is advantageous if, in the control measurement, the components of the magnetic field impressed by the coarse magnetizing field in the direction of comparison of the actual position with the desired position of the fine magnetization field. Consequently, in this embodiment, the measurement already detects that component of the magnetic field in which the fine magnetization field acts on the material measure.
Um Hysterese- und Gedächtnis-Effekte des vom Grobmagnetisierungsfeld eingeprägten Magnetfeldes so klein als möglich zu halten, können in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens im Grobmagnetisierungsschritt zwischen den Polen liegende Lücken nicht magnetisiert bzw. entmagnetisiert werden. Hierbei werden also vom Grobmagnetisierungsfeld keine Polgrenzen zwischen den Polen erzeugt, da die Pole einer Spur in Spurrichtung voneinander beabstandet einmagnetisiert werden.In order to keep the hysteresis and memory effects of the magnetic field impressed by the coarse magnetization field as small as possible, in a further advantageous embodiment of the method in the coarse magnetization step gaps between the poles can not be magnetized or demagnetized. In this case, therefore, no pole boundaries between the poles are generated by the coarse magnetization field, since the poles of a track are magnetized apart in track direction from one another.
Da es im Hinblick auf das Feinmagnetisierungsfeld bei der Grobmagnetisierung nur eingeschränkt auf die Genauigkeit der Polgrenzen und die Ausdehnung des Übergangsbereiches ankommt, kann zur Beschleunigung des Verfahrens im Grobmagnetisierungsschritt eine Vielzahl von Polen gleichzeitig erzeugt werden.Since, with regard to the fine magnetization field in the case of the coarse magnetization, the accuracy of the pole boundaries and the extent of the transition region are limited, a large number of poles can be generated simultaneously in order to accelerate the method in the coarse magnetization step.
Vorzugsweise weist in diesem Fall die Magnetisierungsvorrichtung eine Vielzahl von Grob- magnetisierungsköpfen auf, deren Anordnung in Spurrichtung der Anordnung der zu mag- netisierenden Pole entspricht. Die Grobmagnetisierungsköpfe können Permanentmagnete aufweisen.In this case, the magnetization device preferably has a multiplicity of coarse magnetization heads whose arrangement in the tracking direction corresponds to the arrangement of the poles to be magnetized. The coarse magnetization heads may have permanent magnets.
Das Ergebnis der Magnetisierung durch das Feinmagnetisierungsfeld lässt sich verbessern, wenn das Grobmagnetisierungsfeld mit einer Feldrichtung senkrecht zur Oberfläche der Maßverkörperung erzeugt wird. Daraus ergibt sich erfindungsgemäß, dass das Feinmagnetisierungsfeld tangential zur Oberfläche der Maßverkörperung, insbesondere aber in Spurrichtung ausgerichtet, verläuft. Der wenigstens eine Feinmagnetisierungskopf der Magnetisierungsvorrichtung kann in diesem Fall mit zwei in Spurrichtung voneinander beabstande- ten Polbereichen unterschiedlicher, vorzugsweise umschaltbarer Polarität versehen sein.The result of the magnetization by the fine magnetization field can be improved if the coarse magnetizing field is generated with a field direction perpendicular to the surface of the material measure. It follows according to the invention that the fine magnetization field is tangential to the surface of the material measure, but in particular aligned in the track direction runs. The at least one fine magnetization head of the magnetization device can in this case be provided with two pole regions of different, preferably reversible, polarity spaced apart in the track direction.
Insbesondere wenn das Feinmagnetisierungsfeld eine zur Spurrichtung parallele Feldrichtung aufweist, lässt sich die Ausdehnung des Übergangsbereichs verkleinern und entlang der Spur eine gleichmäßige Magnetisierung der Übergangsbereiche erzielen. Bei dieser Ausgestaltung wird der Verlauf der Magnetisierung im Übergangsbereich vom Verlauf des Feinmagnetisierungsfeldes im Feinmagnetisierungskopf bestimmt und bleibt so nahezu unverändert entlang der Spur. Der Übergangsbereich weist insbesondere bei dieser Ausgestaltung eine hohe Symmetrie bezüglich der Polgrenze auf, was zu einer besonders hohen Signalqualität bei der Abtastung im Positionsmesssystem führt.In particular, if the fine magnetization field has a field direction parallel to the track direction, the extent of the transition region can be reduced and a uniform magnetization of the transition regions can be achieved along the track. In this embodiment, the course of the magnetization in the transition region from the course of the Fine Magnetisierungsfeldes in Feinmagnetisierungskopf determined and remains virtually unchanged along the track. The transition region has, in particular in this embodiment, a high symmetry with respect to the pole boundary, which leads to a particularly high signal quality during scanning in the position measuring system.
Die Magnetisierungsvorrichtung kann auch eine Vielzahl von Feinmagnetisierungsköpfen aufweisen, deren Position den Positionen der Übergangsbereiche zwischen den von den Grobmagnetisierungsköpfen zu magnetisierenden Polen oder der Polgrenzen zugeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird zwar der Feinmagnetisierungsschritt beschleunigt, um a- ber die Übergangsbereiche gleichmäßig zu magnetisieren, müssen die Feinmagnetisie- rungsköpfe sorgfältig kalibriert werden.The magnetization device may also have a plurality of fine magnetization heads whose position is assigned to the positions of the transition regions between the poles to be magnetized by the coarse magnetization heads or the pole boundaries. Although the fine magnetization step is accelerated by this measure in order to uniformly magnetize over the transition regions, the fine magnetization heads must be carefully calibrated.
Die Grobmagnetisierungsköpfe und/oder die Feinmagnetisierungsköpfe können so in der Magnetisierungsvorrichtung angeordnet sein, dass die Aufnahme für die wenigstens eine Maßverkörperung und die Fein- bzw. Grobmagnetisierungsköpfe in Spurrichtung relativ zueinander beweglich sind.The coarse magnetization heads and / or the fine magnetization heads may be arranged in the magnetization device such that the receptacle for the at least one measuring scale and the fine or coarse magnetizing heads are movable relative to one another in the track direction.
Die Magnetisierungsvorrichtung kann auch wenigstens einen Magnetisierungskopf aufweisen, in den Grobmagnetisierungskopf und Feinmagnetisierungskopf integriert sind und der gleichzeitig oder nacheinander das Feinmagnetisierungsfeld und das Grobmagnetisierungs- feld erzeugen kann.The magnetization device can also have at least one magnetization head in which the coarse magnetization head and the fine magnetization head are integrated and which can simultaneously or successively generate the fine magnetization field and the coarse magnetization field.
Ferner kann die Maßverkörperung im Übergangsbereich, in dem der Feinmagnetisierungsschritt durchgeführt wurde und das Feinmagnetisierungsfeld auf die Spur eingewirkt hat, wenigstens einen Teilbereich mit Abschnitten aufweisen, die eine der Polarität der Umgebung entgegengerichtete Restpolarität aufweisen. Ferner kann im Übergangsbereich wenigstens ein Teilbereich mit nicht magnetisierten Abschnitten oder mit Abschnitten, die eine zufällige Verteilung des Magnetfeldes aufweisen, vorhanden sein, wenn vom Grobmagneti- sierungsfeld zwischen den Polen eine nicht magnetisierte oder entmagnetisierte Lücke erzeugt oder stehen gelassen wurde. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Feinmagnetisierungsfeld unmittelbar den Verlauf des im Übergangsbereich einmagnetisierten Magnetfeldes bestimmt und nicht mit einem bereits vorhandenen, ungleichmäßigen Grob- magnetisierungsfeld in Wechselwirkung tritt.Furthermore, in the transition region in which the fine magnetization step has been carried out and the fine magnetization field has acted on the track, the material measure may have at least one subregion with sections which have a residual polarity opposing the polarity of the environment. Furthermore, in the transition region, at least one subregion with non-magnetized sections or with sections which have a random distribution of the magnetic field may be present if a non-magnetized or demagnetized gap has been created or left from the coarse magnetization field between the poles. This refinement has the advantage that the fine magnetizing field directly determines the course of the magnetic field magnetized in the transition region and does not interact with an already existing, uneven coarse magnetizing field.
Schließlich ist eine Maßverkörperung beansprucht, die nach dem Verfahren in einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen hergestellt wird. Die beanspruchte Magnetisierungsvorrichtung ist grundsätzlich zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignet. Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen exemplarisch näher erläutert. Die Zusammenstellung der Merkmale bei den im Folgenden angegebenen Beispielen dient lediglich der Anschauung und kann, nach Maßgabe der obigen Ausgestaltungen und der mit diesen Ausgestaltungen verbundenen Vorteilen, variiert werden. Für Elemente gleicher Funktion und/oder gleichen Aufbaus werden im Folgenden der Übersichtlichkeit halber stets dieselben Bezugszeichen verwendet.Finally, a material measure is claimed, which is produced by the method in one of the embodiments described above. The claimed magnetizing device is basically suitable for carrying out such a method. The invention is explained in more detail below by way of example with reference to exemplary embodiments with reference to the drawings. The combination of features in the examples given below is for illustrative purposes only and may be varied in accordance with the above embodiments and the advantages associated with these embodiments. For elements of the same function and / or same structure, the same reference numerals will be used in the following for the sake of clarity.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine rotatorische Maßverkörperung;Fig. 1 is a schematic plan view of a rotary measuring scale;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie M-Il der rotatorischen Maßverkörperung der Fig. 1 ;FIG. 2 shows a sectional view along the line M-II of the rotary measuring graduation of FIG. 1; FIG.
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine translatorische Maßverkörperung;3 is a schematic plan view of a translational material measure;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der translatorischen Maßverkörperung der Fig. 3;4 shows a schematic sectional view along the line IV-IV of the translational measuring graduation of FIG. 3;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Magnetisierungsstärke M in Spurrichtung SR einer Maßverkörperung;5 is a schematic representation of the course of the magnetization intensity M in the track direction SR of a material measure;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Magnetisierung von Maßverkörperungen;FIG. 6 shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention for the magnetization of material measures; FIG.
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung;7 is a schematic representation of a first embodiment of a magnetization device according to the invention;
Fig. 8 den Verlauf der Magnetisierungsstärke M in Spurrichtung SR gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens;8 shows the profile of the magnetization intensity M in the track direction SR according to a first embodiment of the method;
Fig. 9 die Magnetisierungsstärke M in Spurrichtung SR gemäß einer weiterenFig. 9, the magnetization intensity M in the track direction SR according to another
Ausführungsform des Verfahrens;Embodiment of the method;
Fig. 10 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung;10 shows a schematic side view of a further embodiment of a magnetization device according to the invention;
Fig. 11 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung; Fig. 12 eine schematische Ansicht entlang der Linie XII-XII der Fig. 11 ;11 shows a schematic side view of a further embodiment of the magnetization device according to the invention; Fig. 12 is a schematic view along the line XII-XII of Fig. 11;
Fig. 13 eine schematische Darstellung des Verlaufs des Sättigungsgrades R inFig. 13 is a schematic representation of the course of the degree of saturation R in
Spurrichtung SR bei einer erfindungsgemäßen Maßverkörperung;Track direction SR in a material measure according to the invention;
Fig. 14 eine schematische Schnittdarstellung im Bereich des Details XIV der Fig. 1 bzw. Fig. 3.14 is a schematic sectional view in the region of the detail XIV of FIG. 1 or FIG. 3.
Zunächst wird der Aufbau einer Maßverkörperung 1 anhand der schematischen Darstellungen der Fig. 1 bis 4 erläutert.First, the structure of a material measure 1 will be explained with reference to the schematic representations of FIGS. 1 to 4.
Die Maßverkörperung der Fig. 1 und 2 dient zur Erfassung rotatorischer Drehbewegungen und ist im Wesentlichen ringförmig aufgebaut. Die Maßverkörperung 1 ist abwechselnd mit magnetischen Markierungen N, S versehen, die beispielsweise magnetische Nordpole N und magnetische Südpole S bilden. Die Markierungen N, S folgen in einer Spurrichtung SR aufeinander und bilden so eine Spur 2. Die Spur 2 verläuft kreisringförmig und vorzugsweise koaxial zur ringförmigen Maßverkörperung 1 um einen Drehpunkt O der zu überwachenden Drehbewegung.The measuring graduation of FIGS. 1 and 2 is used to detect rotary rotational movements and is constructed substantially annular. The material measure 1 is alternately provided with magnetic markings N, S, which form magnetic north poles N and magnetic south poles S, for example. The markings N, S follow one another in a track direction SR and thus form a track 2. The track 2 extends annularly and preferably coaxially to the annular dimensional standard 1 about a pivot O of the rotational movement to be monitored.
Die Spur 2 kann von einem, in Fig. 1 der Einfachheit halber nicht dargestellten, Sensor einer Positionsmessvorrichtung abgetastet werden, der sich relativ zur Maßverkörperung bewegt. Durch die vom Sensor erfasste Abfolge von Markierungen N, S können Rückschlüsse auf die relative Lage von Maßverkörperung und Sensor, die Relativgeschwindigkeit von Maßverkörperung und Sensor und/oder die Relativbeschleunigung von Maßverkörperung und Sensor getroffen werden. Im Fall der rotatorischen Maßverkörperung der Fig. 1 und 2 sind die von der Positionsmessvorrichtung erfassten Größen beispielsweise die Winkellage, -geschwindigkeit und -beschleunigung.The track 2 can be scanned by a sensor, not shown in FIG. 1 for the sake of simplicity, of a position measuring device which moves relative to the material measure. The sequence of markings N, S detected by the sensor makes it possible to draw conclusions about the relative position of the material measure and the sensor, the relative speed of the material measure and sensor, and / or the relative acceleration of the material measure and sensor. In the case of the rotary measuring graduation of FIGS. 1 and 2, the variables detected by the position measuring device are, for example, the angular position, speed and acceleration.
Die Maßverkörperung kann zusätzlich zur Spur 2 auch weitere Spuren 3 aufweisen, die konzentrisch zur Spur 2 verlaufen und ebenfalls mit Markierungen N, S versehen ist. Diesen Spuren 3 können in der Positionsmesseinrichtung jeweils weitere Sensoren (nicht gezeigt) zugeordnet sein.The material measure may in addition to the track 2 also have more tracks 3, which run concentrically to the track 2 and is also provided with marks N, S. These tracks 3 can each other sensors (not shown) may be assigned in the position measuring device.
Die Ausdehnung der Markierungen N, S in Spurrichtung SR hängt vom speziellen Anwendungsfall ab. Bei Inkrementalgebern, bei denen die Änderung der Winkellage bezüglich der vorangegangenen Winkellage in Inkrementalschritten erfasst wird, können die Ausdehnungen der Markierungen N, S in Spurrichtung SR jeweils gleich sein, so dass sie äquigonal über den Umfang verteilt sind. Die Ausdehnung der Pole N, S bestimmt die Auflösung der Maßverkörperung und die Genauigkeit, mit der die Drehbewegung aufgelöst werden kann.The extent of the markings N, S in the track direction SR depends on the specific application. For incremental encoders, in which the change of the angular position with respect to the previous angular position is detected in incremental steps, the extents of the markings N, S in the track direction SR can be equal in each case, so that they are equiangular are distributed over the circumference. The extent of the poles N, S determines the resolution of the material measure and the accuracy with which the rotational movement can be resolved.
Bei Absolutgebern, bei denen die Winkellage in üblicher Weise mehreren Spuren, 2, 3 als absoluter Lagewert gegenüber einer Ausgangsposition codiert ist, können die Ausdehnungen der Markierungen N, S in Spurrichtung SR unterschiedlich groß sein.In the case of absolute encoders in which the angular position is conventionally encoded in a plurality of tracks 2, 3 as an absolute position value relative to a starting position, the dimensions of the marks N, S in the track direction SR can be of different sizes.
Die Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau der Maßverkörperung der Fig. 1 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie M-Il. Demnach kann die Maßverkörperung aus einem mechanisch stabilen Träger 4 bestehen, der vorzugsweise eine geringe Wärmeausdehnung aufweist und den magnetischen Rückschluss bildet.2 shows schematically the construction of the material measure of FIG. 1 in a sectional view along the line M-II. Accordingly, the material measure may consist of a mechanically stable carrier 4, which preferably has a low thermal expansion and forms the magnetic yoke.
Auf der Stirnfläche und/oder der äußeren und/oder inneren Umfangsfläche des Trägers 4 ist eine Schicht 5 aus hartmagnetischem Werkstoff aufgebracht. Die Schicht 5 kann durch ein Beschichtungsverfahren auf dem Träger 4 erzeugt werden, beispielsweise indem eine Flüssigmasse auf der einen Stirnfläche des Trägers 4 aufgebracht wird. Alternativ können auch fertige Schichten 5 in Form von Ringen, Bändern oder Folien am Träger 4 angebracht werden. Die Schicht 5 kann auch integraler Bestandteil des Trägers 4 sein.On the end face and / or the outer and / or inner circumferential surface of the carrier 4, a layer 5 of hard magnetic material is applied. The layer 5 can be produced by a coating process on the carrier 4, for example by applying a liquid mass on the one end face of the carrier 4. Alternatively, finished layers 5 in the form of rings, ribbons or foils can be attached to the support 4. The layer 5 can also be an integral part of the carrier 4.
Die translatorischen Maßverkörperungen 1 , von denen eine schematisch in Fig. 3 in einer Draufsicht und in Fig. 4 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 dargestellt ist, weisen im Prinzip denselben Aufbau auf wie die rotatorische Maßverkörperung 1 der Fig. 1 und 2. Sie unterschieden sich lediglich dadurch, dass die Spurrichtung SR linear verläuft und die Maßverkörperung 1 als ein geradliniger Maßstab ausgestaltet ist. Die Relativbewegung zwischen einen Sensor der Positionierungseinrichtung und der Maßverkörperung 1 ist in diesem Fall eine geradlinige Bewegung.The translational measuring graduations 1, one of which is shown schematically in FIG. 3 in a plan view and in FIG. 4 in a sectional view along the line IV-IV of FIG. 3, have in principle the same structure as the rotary measuring graduation 1 of FIG 1 and 2. They differed only in that the track direction SR is linear and the measuring scale 1 is designed as a straight-line scale. The relative movement between a sensor of the positioning device and the material measure 1 is in this case a rectilinear movement.
Der Sensor K bewegt sich in einem vorbestimmten Abstand D von der Oberfläche. In diesem Abstand erfasst der Sensor K das von der Maßverkörperung 1 erzeugte Magnetfeld I und bildet daraus ein Signal Z. Die Erfindung strebt danach, die Qualität und Genauigkeit des Signals Z zu verbessern.The sensor K moves at a predetermined distance D from the surface. At this distance, the sensor K detects the magnetic field I generated by the material measure 1 and forms a signal Z. The invention strives to improve the quality and accuracy of the signal Z.
Natürlich kann bei entsprechender Führung des die Spur 2, 3 abtastenden Sensors die Spur 2, 3 einen beliebig gekrümmten Verlauf aufweisen.Of course, with appropriate guidance of the track 2, 3 scanning sensor, the track 2, 3 have an arbitrarily curved course.
Fig. 5 zeigt schematisch den idealen Verlauf der Magnetisierungsstärke M einer Spur 2, 3 in Spurrichtung SR. In Spurrichtung wechseln sich die Abschnitte N, S unterschiedlicher Polarität, also Nord- und Südpole ab. Idealerweise ist das magnetische Material der Schicht 5 bis zur Polgrenze 6, dem Nulldurchgang zwischen den Abschnitten unterschiedlicher Polarität, gesättigt und die Übergänge zwischen Nord- und Südpol finden abrupt statt. Der sich entlang der Spur bewegende Sensor erfasst als Messwert in erster Linie das Umschalten von der einen Polarität in die andere Polarität als für die zu erfassende Bewegung repräsentatives Signal. Somit sind die Polgrenzen 6 bestimmend für die Bewegungsüberwachung.FIG. 5 schematically shows the ideal profile of the magnetization intensity M of a track 2, 3 in the track direction SR. In track direction, the sections N, S alternate in different polarity, ie north and south poles. Ideally, the magnetic material is the layer 5 to the pole boundary 6, the zero crossing between the sections of different polarity, saturated and the transitions between north and south pole take place abruptly. The sensor moving along the track detects, as a measured value, primarily the switching from one polarity to the other polarity than the signal representative of the movement to be detected. Thus, the pole boundaries 6 are determining for the motion monitoring.
In der Praxis verlaufen die Polgrenzen 6 nicht so scharf, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, sondern weisen eine messbare Ausdehnung in Spurrichtung SR auf. Zudem verschmieren die Polgrenzen 6 zu einem Übergangsbereich U, in Fig. 5 schematisch dargestellt. Damit ist die Lage der Polgrenze 6 nicht mehr exakt zu bestimmen und die Genauigkeit der Positionsbestimmung ist herabgesetzt.In practice, the pole boundaries 6 are not as sharp as shown in Fig. 5, but have a measurable extent in the track direction SR. In addition, the pole boundaries 6 smear to a transition region U, shown schematically in FIG. Thus, the position of the pole boundary 6 can no longer be determined exactly and the accuracy of the position determination is reduced.
Die Erfindung hat zum Ziel, Maßverkörperungen 1 mit scharf definierten und exakt positionierten Polgrenzen 6 zu schaffen, bei denen die Übergangsbereich entlang der Spur einen gleichmäßigen und symmetrischen Magnetisierungsverlauf aufweisen unddie Lage der Polgrenzen genauer und einfacher bestimmt werden kann.The object of the invention is to provide dimensional scales 1 with sharply defined and exactly positioned pole boundaries 6, in which the transitional areas along the track have a uniform and symmetrical magnetization profile and the position of the pole boundaries can be determined more accurately and easily.
Dies wird erfindungsgemäß durch die in Fig. 6 schematisch dargestellten Verfahrensschritte erreicht.This is achieved according to the invention by the method steps shown schematically in FIG.
Erfindungsgemäß wird in einem ersten Verfahrensschritt, dem Grobmagnetisierungsschritt 7, das Grundmuster der Polfolge N, S in die Maßverkörperung 1 einmagnetisiert. Dabei wirkt auf die Maßverkörperung 1 ein magnetisierendes Grobmagnetisierungsfeld ein, dessen Feldrichtung eine erste Orientierung bezüglich der Oberfläche 8 (Fig. 2, 4) der Maßverkörperung 1 aufweist.According to the invention, in a first method step, the coarse magnetization step 7, the basic pattern of the pole sequence N, S is magnetized into the material measure 1. In this case, a magnetizing coarse magnetizing field, whose field direction has a first orientation relative to the surface 8 (FIGS. 2, 4) of the material measure 1, acts on the material measure 1.
Anschließend wird ein Feinmagnetisierungsschritt 9 durchgeführt, um die Ausdehnung der im Grobmagnetisierungsschritt 7 erzeugten Übergangsbereiche und in den Übergangsbereichen den Sättigungsgrad gezielt zu verringern. Dadurch wird der magnetische Einfluss der gesättigten Bereiche der Pole N, S auf die Polgrenze 6 verringert und der Verlauf der Polgrenze 6 kann messtechnisch leichter erfasst werden.Subsequently, a fine magnetization step 9 is performed in order to purposefully reduce the extent of the transition regions generated in the coarse magnetization step 7 and the degree of saturation in the transition regions. As a result, the magnetic influence of the saturated regions of the poles N, S on the pole boundary 6 is reduced and the course of the pole boundary 6 can be detected more easily by measurement.
Im Feinmagnetisierungsschritt 9 wirkt ein Feinmagnetisierungsfeld auf die Maßverkörperung 1, dessen Orientierung senkrecht zur Orientierung des Grobmagnetisierungsfeldes verläuft. Vorzugsweise verläuft die Feldrichtung des Grobmagnetisierungsfeldes senkrecht zur Oberfläche 8. Die Feldrichtung des Feinmagnetisierungsfeldes liegt dann tangential zur Oberfläche 8, vorzugsweise in Spurrichtung SR. Insbesondere bei einer Orientierung des Feinmagnetisierungsfeldes in Spurrichtung lässt sich ein über die Spur gleichmäßiger und symmetrischer Verlauf der Polgrenzen erzeugen, da das in Spurrichtung einmagnetisierte Feld dem Verlauf des Feinmagnetisierungsfelds im wesentlichen folgt.In the fine magnetization step 9, a fine magnetization field acts on the material measure 1, the orientation of which runs perpendicular to the orientation of the coarse magnetization field. Preferably, the field direction of the coarse magnetization field is perpendicular to the surface 8. The field direction of the fine magnetization field is then tangent to the Surface 8, preferably in the track direction SR. In particular, with an orientation of the fine magnetization field in the track direction, it is possible to produce a uniform and symmetrical course of the pole boundaries over the track since the field magnetized in the track direction substantially follows the course of the fine magnetization field.
Der Grobmagnetisierungsschritt 7 und der Feinmagnetisierungsschritt 9 können auch gleichzeitig durchgeführt werden, in dem von einem oder mehreren Magnetköpfen gleichzeitig das Fein- und das Grobmagnetisierungsfeld erzeugt wird.The coarse magnetization step 7 and the fine magnetization step 9 can also be carried out simultaneously in which the fine and the coarse magnetization field are simultaneously generated by one or more magnetic heads.
Wie durch die strichpunktierten Linien in Fig. 6 angedeutet ist, kann zwischen dem Grobmagnetisierungsschritt 7 und dem Feinmagnetisierungsschritt 9 ein Schritt 10 in Form einer Kontrollmessung zwischengeschaltet sein. Im Schritt 10 werden die Ist-Positionen der im Grobmagnetisierungsschritt 7 in der Spur 2, 3 erzeugten Polgrenzen 6 gemessen und mit den vorbestimmten Soll-Positionen der Polgrenzen 6 verglichen. Der Feinmagnetisierungsschritt 9 wird dann in Abhängigkeit dieses Vergleichs so durchgeführt, dass nach dem Feinmagnetisierungsschritt 9 die Abweichung der Ist-Positionen von den Soll-Positionen der Polgrenzen 6 verringert ist. Hierzu wird im Schritt 10 ein Sensor entlang der grobmag- netisierten Spur 2, 3 geführt und die Position des Sensors mit einem Referenzmaßstab überwacht. Vorzugsweise misst der Sensor die Komponenten des im Grobmagnetisierungsschritt in der Maßverkörperung 1 einmagnetisierten Magnetfeldes in Richtung des noch aufzubringenden Feinmagnetisierungsfeldes, bevorzugt also tangential in Spurrichtung.As indicated by the dot-dash lines in FIG. 6, a step 10 may be interposed between the coarse magnetization step 7 and the fine magnetization step 9 in the form of a control measurement. In step 10, the actual positions of the pole boundaries 6 generated in the coarse magnetization step 7 in the track 2, 3 are measured and compared with the predetermined desired positions of the pole boundaries 6. The fine magnetization step 9 is then carried out as a function of this comparison so that after the fine magnetization step 9, the deviation of the actual positions from the desired positions of the pole boundaries 6 is reduced. For this purpose, in step 10, a sensor is guided along the coarse-magnetized track 2, 3 and the position of the sensor is monitored with a reference scale. The sensor preferably measures the components of the magnetic field magnetized in the material measure 1 in the coarse magnetization step in the direction of the fine magnetization field still to be applied, preferably thus tangentially in the track direction.
Mit Hilfe des Schrittes 10 lässt sich die Genauigkeit der Maßverkörperung 1 erhöhen. Allerdings ist der Aufwand hierfür nicht unbeträchtlich. Eine für viele Anwendungen ausreichende, gegenüber den herkömmlichen Maßverkörperungen erheblich verbesserte Genauigkeit lässt sich erzielen, wenn im Feinmagnetisierungsschritt 9 das Feinmagnetisierungsfeld ohne eine Kontrollmessung nach jeder Grobmagnetisierung stets gleich aufgetragen wird und die Positionierung des Feinmagnetisierungsfeldes aus einer vorab durchgeführten empirischen oder analytischen Untersuchung der systematischen Fehlerquellen des Grobmagne- tisierungsschrittes und des Feinmagnetisierungsschritt.es resultiert. Damit können die größten systematischen Fehler bei der Magnetisierung der Maßverkörperung 1 bereits eliminiert werden, ohne dass ein aufwendiges Messverfahren und aufwendige Steuer- und Verfahrvorrichtungen zur Einstellung des Feinmagnetisierungsfeldes notwendig sind.With the aid of step 10, the accuracy of the material measure 1 can be increased. However, the effort is not inconsiderable. A sufficient for many applications, compared to the conventional measuring standards significantly improved accuracy can be achieved if the Feinmagnetisierungsschritt 9 the Feinmagnetisierungsfeld without a control measurement after each coarse magnetization is always applied the same and positioning the Feinmagnetisierungsfeldes from an empirical or analytical examination of the systematic error sources of Groblmagne- tisierungsschrittes and Feinmagnetisierungsschritt.es results. Thus, the largest systematic errors in the magnetization of the material measure 1 can already be eliminated, without an expensive measurement method and complex control and traversing devices for setting the fine magnetization field are necessary.
Alternativ kann auch das aus Fein- und Grobmagnetisierung resultierende Magnetfeld an der Stelle eines Sensors der Positionsmesseinrichtung berechnet und das Grob- und Fein- magnetisierungsfeld, insbesondere nur das Feinmagnetisierungsfeld so eingestellt werden, dass ein gewünschtes Magnetfeld an der Stelle des Sensors entsteht. In diesem Schritt kann auch das Messverhalten des Sensors, also das in Abhängigkeit von dem Magnetfeld vom Sensor erzeugte Messfeld berechnet werden. In diesem Fall werden Fein- und Grobmagnetisierungen oder bei gleichbleibender Grobmagnetisierung nur die Feinmagnetisierung so gesteuert, dass der Sensor ein gewünschtes, oberwellenfreies und vorzugsweise sinusförmiges Messsignal liefert. Dieses Vorgehen führt zu einer besonders hohen Signalqualität und Messgenauigkeit.Alternatively, the magnetic field resulting from fine and coarse magnetization can also be calculated at the location of a sensor of the position-measuring device and the coarse and fine magnetization field, in particular only the fine magnetization field can be adjusted so that a desired magnetic field arises at the location of the sensor. In this step, the measurement behavior of the sensor, that is, the measuring field generated by the sensor as a function of the magnetic field can also be calculated. In this case, fine and coarse magnetizations or, if the coarse magnetization remains the same, only the fine magnetization is controlled such that the sensor delivers a desired, harmonic-free, and preferably sinusoidal measurement signal. This procedure leads to a particularly high signal quality and measurement accuracy.
Alternativ muss im Schritt 10 nicht eine Vermessung der gesamten Spur 2,3 erfolgen, sondern es kann eine vorbestimmte Anzahl empirisch vorab ermittelter Referenzpunkte vermessen werden, deren Fehler repräsentativ für vorab bestimmte Fehlerkategorien sind. In diesem Fall wird der Feinmagnetisierungsschritt 9 in Abhängigkeit von der ermittelten Fehlerkategorie durchgeführt.Alternatively, a measurement of the entire track 2, 3 does not have to be performed in step 10, but a predetermined number of empirically previously determined reference points can be measured whose errors are representative of predetermined error categories. In this case, the fine magnetization step 9 is performed depending on the detected error category.
In Fig. 7 ist eine erste Ausführungsform einer Magnetisierungsvorrichtung 11 gezeigt. Die Magnetisierungsvorrichtung 11 weist wenigstens einen Grobmagnetisierungskopf 12, mit dem im Betrieb das Grobmagnetisierungsfeld 13 mit einer Feldrichtung FG erzeugt werden kann, wenigstens einen Feinmagnetisierungskopf 14, mit dem im Betrieb das Feinmagnetisierungsfeld 15 mit einer senkrecht zur Feldrichtung FG des Grobmagnetisierungsfeldes 13 verlaufenden Feldrichtung FF erzeugt werden kann, sowie optional wenigstens einen Sensor 16 auf, mit dem die Lage der Polgrenzen 6 sowie der Verlauf der Magnetisierung M im Übergangsbereich U zwischen der Polfolge N, S, vgl. Fig. 5, erfasst werden kann. In Strichlinien ist in Fig. 7 ein weiterer, optionaler Grobmagnetisierungskopf 17 angedeutet. Natürlich kann ebenso wenigstens ein weiterer Feinmagnetisierungskopf 14 (der Einfachheit halber nicht gezeigt) vorgesehen sein. Der Grobmagnetisierungskopf 12 und der Feinmagnetisierungskopf 14 können auch baulich integriert sein.FIG. 7 shows a first embodiment of a magnetization device 11. The magnetization device 11 has at least one coarse magnetization head 12, with which the coarse magnetization field 13 can be generated in operation with a field direction F G , at least one fine magnetization head 14, with which the fine magnetization field 15 is operated with a field direction F perpendicular to the field direction F G of the coarse magnetization field 13 F can be generated, and optionally at least one sensor 16, with which the position of the pole boundaries 6 and the course of the magnetization M in the transition region U between the pole sequence N, S, see. Fig. 5, can be detected. In dashed lines, another, optional coarse magnetization head 17 is indicated in FIG. Of course, at least one further fine magnetization head 14 (not shown for simplicity) may also be provided. The coarse magnetization head 12 and the fine magnetization head 14 can also be structurally integrated.
Die Magnetisierungsvorrichtung 11 kann des Weiteren einen Antrieb 18 und einen Sensor 19 aufweisen. Der Antrieb 18 erzeugt eine Relativbewegung zwischen dem wenigstens einen Grobmagnetisierungskopf 12 und/oder dem Feinmagnetisierungskopf 14 auf der einen und der Maßverkörperung 1 auf der anderen Seite. Der Sensor 19 dient als Referenzmaßstab und bestimmt hochgenau die relative Position der Maßverkörperung 1 und des wenigstens einen Grobmagnetisierungskopfes 12, bzw. Feinmagnetisierungskopfes 14. Die Maßverkörperung 1 ist in einer Aufnahme H gehalten. Schließlich kann die Magnetisierungsvorrichtung 11 eine Steuervorrichtung 20 aufweisen, die signalübertragend mit dem wenigstens einen Grobmagnetisierungskopf 12, dem wenigstens einen Feinmagnetisierungskopf 14, dem wenigstens einen Sensor 16, dem Antrieb 18 und dem Sensor 19 verbunden ist.The magnetization device 11 may further include a driver 18 and a sensor 19. The drive 18 generates a relative movement between the at least one coarse magnetization head 12 and / or the fine magnetization head 14 on one side and the material measure 1 on the other side. The sensor 19 serves as a reference scale and determines with high precision the relative position of the material measure 1 and of the at least one coarse magnetization head 12 or fine magnetization head 14. The material measure 1 is held in a receptacle H. Finally, the magnetization device 11 may have a control device 20, which is signal-transmitting connected to the at least one coarse magnetization head 12, the at least one fine magnetization head 14, the at least one sensor 16, the drive 18 and the sensor 19.
Der Steuereinrichtung 20 sind die Signale vom Sensor 16 und vom Sensor 19 zugeführt. Die Steuereinrichtung 20 kann ferner einen Speicher 21 aufweisen, in dem für die Soll- Positionen der Polgrenzen 6 repräsentative Werte abgespeichert sind. Die Steuereinrichtung 20 steuert in Abhängigkeit der vom Sensor 16 erfassten Ist-Position der Polgrenzen 6 im Feinmagnetisierungsschritt 9 den Antrieb 18 und den Feinmagnetisierungskopf 14. Außerdem steuert die Steuereinrichtung 20 im Grobmagnetisierungsschritt 7 die Betätigung des Grobmagnetisierungskopfes 12 und den Antrieb 18 in Abhängigkeit von den vom Sensor 19 erhaltenen Signalen.The control device 20, the signals from the sensor 16 and the sensor 19 are supplied. The control device 20 can also have a memory 21 in which representative values for the desired positions of the pole boundaries 6 are stored. The control device 20 controls the drive 18 and the fine magnetization head 14 as a function of the actual position of the pole boundaries 6 detected by the sensor 16 in the fine magnetization step 14. In addition, the control device 20 controls the actuation of the coarse magnetization head 12 and the drive 18 in the coarse magnetization step 7 as a function of the Sensor 19 received signals.
Die Figuren 8 und 9 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen einer idealisiert dargestellten Polabfolge nach dem Grobmagnetisierungsschritt 7 in Spurrichtung SR entlang einer Spur 2, 3.FIGS. 8 and 9 show two different embodiments of an idealized pole sequence after the coarse magnetization step 7 in the tracking direction SR along a track 2, 3.
Gemäß der Ausführungsform der Fig. 8 bleiben vom Grobmagnetisierungsfeld 13 Bereiche zwischen den Polen N, S unmagnetisiert. Diese Bereiche können auch im Grobmagnetisierungsschritt entmagnetisiert werden. Die Pole sind folglich durch Lücken 22, die eine vorbestimmte Ausdehnung in Spurrichtung SR aufweisen, getrennt. Der Übergangsbereich U, in dem der Feinmagnetisierungsschritt 9 mit Hilfe des Feinmagnetisierungsfeldes 15 durchgeführt wird, enthält entsprechend die Lücke 22, die an die Stelle der Polgrenzen 6 tritt. Bei dieser Ausführungsform werden erst im Feinmagnetisierungsschritt 9 die Polgrenzen 6 einmagnetisiert. Da das Feinmagnetisierungsfeld 15 bei dieser Ausführung kein bereits einmagnetisiertes Grobmagnetisierungsfeld 13 kompensieren muss, ist die Genauigkeit der Feinmagnetisierung des Übergangsbereichs U deutlich erhöht.According to the embodiment of FIG. 8, regions between the poles N, S remain unmagnetized by the coarse magnetizing field 13. These areas can also be demagnetized in the coarse magnetization step. The poles are thus separated by gaps 22 having a predetermined extent in track direction SR. The transition region U, in which the fine magnetization step 9 is carried out with the aid of the fine magnetization field 15, accordingly contains the gap 22, which takes the place of the pole boundaries 6. In this embodiment, the pole boundaries 6 are magnetized only in the fine magnetization step 9. Since the fine magnetizing field 15 in this embodiment does not have to compensate for an already magnetized coarse magnetizing field 13, the accuracy of the fine magnetization of the transitional region U is markedly increased.
Bei der Ausführungsform der Fig. 9 grenzen die vom Grobmagnetisierungsfeld 13 erzeugten, umgekehrt polarisierten Abschnitte N, S unter Bildung der Polgrenzen 6 unmittelbar aneinander. Der Übergangsbereich U, in dem der Feinmagnetisierungsschritt 9 durchgeführt wird, enthält die Polgrenzen 6. Neben der scharfen Definition der Polgrenze 6 wird im Feinmagnetisierungsschritt ihre Ist-Position I an die vorgegebenen Soll-Positionen P in Spurrichtung angepasst, wie durch die Pfeile 23 angedeutet ist. Wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, ist in Spurrichtung SR die Ausdehnung WG der vom Grobmagnetisierungsfeld 13 erzeugten Pole N, S größer als die Ausdehnung WF der im Feinmagnetisierungsfeld 15 magnetisierten Bereiche.In the embodiment of FIG. 9, the inverted polarized portions N, S generated by the coarse magnetizing field 13 directly adjoin each other to form the pole boundaries 6. The transition region U in which the fine magnetization step 9 is carried out contains the pole boundaries 6. In addition to the sharp definition of the pole boundary 6, in the fine magnetization step its actual position I is adapted to the predetermined desired positions P in the track direction, as indicated by the arrows 23 , As shown in FIGS. 8 and 9, in the track direction SR, the extension W G of the poles N, S generated by the coarse magnetizing field 13 is larger than the extent W F of the regions magnetized in the fine magnetizing field 15.
Eine weitere Ausführungsform der Magnetisierungsvorrichtung 11 ist in Fig. 10 gezeigt. Diese Ausführungsform weist eine Vielzahl von Grobmagnetisierungsköpfen 12 auf, die stationär an den Positionen angeordnet sind, die der Lage der umgekehrt polarisierten Abschnitte N, S in der Spur 2 entsprechen. Die Ausführungsform der Fig. 10 hat den Vorteil, dass sämtliche Pole N, S gleichzeitig während des Grobmagnetisierungsschrittes 7 erzeugt werden. Die Grobmagnetisierungsköpfe 12 sind folglich entlang der Spur 2 in ebenfalls abwechselnder Polarität angeordnet. Vorzugsweise können Permanentmagnete als Grobmagnetisierungsköpfe 12 eingesetzt werden.Another embodiment of the magnetization device 11 is shown in FIG. This embodiment has a plurality of coarse magnetization heads 12 stationarily disposed at the positions corresponding to the positions of the reverse polarized portions N, S in the track 2. As shown in FIG. The embodiment of FIG. 10 has the advantage that all the poles N, S are generated simultaneously during the coarse magnetization step 7. The coarse magnetization heads 12 are thus arranged along the track 2 in likewise alternating polarity. Preferably, permanent magnets can be used as coarse magnetization heads 12.
Die Grobmagnetisierungsköpfe 12 können, wenn die Maßverkörperung 1 lediglich eine einzige Spur 2 aufweist, sich auch nach Art eines Speichenkranzes in Umfangsrichtung um den Außenumfang der Maßverkörperung 1 erstrecken. Bei einer linearen Maßverkörperung sind die Grobmagnetisierungsköpfe 12 natürlich in Reihe nebeneinander entlang der Spur angeordnet.The coarse magnetization heads 12 can, if the material measure 1 has only a single track 2, also extend in the manner of a spider in the circumferential direction about the outer circumference of the material measure 1. Of course, in a linear measuring scale, the coarse magnetizing heads 12 are arranged in series next to each other along the track.
Eine entsprechende Variante der Magnetisierungsvorrichtung 11 ist in den Fig. 11 und 12 gezeigt.A corresponding variant of the magnetization device 11 is shown in FIGS. 11 and 12.
In der schematischen Seitenansicht der Fig. 11 der Magnetisierungsvorrichtung 11 ist gezeigt, dass auf einen Dorn 24 als Aufnahme H der Maßverkörperungen 1 in axialer Richtung A eine Vielzahl von Maßverkörperungen 1 nebeneinander liegend aufgezogen ist. Speichenartig in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Grobmagnetisierungsköpfe 12, insbesondere Permanentmagnete, umgrenzen eine Durchzugsöffnung 25, deren lichte Weite nur knapp größer ist als der Außendurchmesser der Maßverkörperungen 1. Der Dorn 24 mit den Maßverkörperungen 1 wird in axialer Richtung A durch die Öffnung 25 hindurch gezogen, so dass in einem Schritt die gesamte Spur 2 grob magnetisiert wird.In the schematic side view of FIG. 11 of the magnetization device 11 it is shown that a plurality of dimensional standards 1 are mounted side by side on a mandrel 24 as a receptacle H of the measuring graduations 1 in the axial direction A. Groove magnetization heads 12, in particular permanent magnets, which are arranged next to one another in the circumferential direction, surround a passage opening 25, whose inside width is only slightly larger than the outside diameter of the measuring graduations 1. The mandrel 24 with the dimensional standards 1 is pulled through the opening 25 in the axial direction A, see FIG that in one step, the entire track 2 is roughly magnetized.
Im Feinmagnetisierungsschritt 9 werden der wenigstens eine Feinmagnetisierungskopf 14 und die Maßverkörperung 1 relativ zueinander bewegt, so dass, von der Spur 2 aus betrachtet, sich der Feinmagnetisierungskopf 14 in Spurrichtung SR über die Spur 2 bewegt. Die Steuereinrichtung 20 betätigt den Feinmagnetisierungskopf 14 in Abhängigkeit von der gemessenen Abweichung der Ist-Position I der Polgrenzen 6 von deren Soll-Position P (Fig. 9). Dabei wird die Polarität des Feinmagnetisierungsfeldes 15 so durch die Steuereinrich- tung 20 geschaltet, dass die Polarität des Feinmagnetisierungsfeldes mit der Polarität des gegenüberliegenden Poles der Spur übereinstimmt. Im Falle des Feinmagnetisierungskop- fes 14 mit einer in Spurrichtung SR weisenden Feldrichtung FF liegen folglich die Abschnitte gleicher Polarität des Feinmagnetisierungskopfes 14 und der Spur 2 übereinander. Der Spalt des Feinmagnetisierungskopfes, in dem sich das Feinmagnetisierungsfeld 15 bildet, entspricht in etwa in Lage und Ausdehnung dem Übergangsbereich nach dem Feinmagne- tisierungsschritt 9.In the fine magnetization step 9, the at least one fine magnetization head 14 and the material measure 1 are moved relative to one another, so that, viewed from the track 2, the fine magnetization head 14 moves over the track 2 in the tracking direction SR. The control device 20 actuates the fine magnetization head 14 as a function of the measured deviation of the actual position I of the pole boundaries 6 from their desired position P (FIG. 9). The polarity of the fine magnetization field 15 is thereby determined by the control unit. 20 switched that the polarity of the Feinmagnetisierungsfeldes coincides with the polarity of the opposite pole of the track. Consequently, in the case of the fine magnetization head 14 with a field direction F F pointing in the track direction SR, the sections of the same polarity of the fine magnetization head 14 and the track 2 are superimposed. The gap of the fine magnetization head, in which the fine magnetization field 15 is formed, approximately corresponds in position and extent to the transition region after the fine-magnetization step 9.
Die Steuervorrichtung 20 schaltet das Magnetfeld des Feinmagnetisierungskopfes 14 ab, wenn der Spalt des Feinmagnetisierungskopfes die Soll-Position P der Polgrenze 6 erreicht hat. Nach dem Feinmagnetisierungsschritt erhält man so einen Verlauf der magnetischen Sättigung R der Spur 2 in Spurrichtung SR, wie er in Fig. 13 schematisch dargestellt und im Folgenden erläutert ist. Das einmagnetisierte Magnetfeld weist eine hohe Symmetrie gegenüber der Polgrenze auf. Insbesondere wenn stets derselbe Feinmagnetisierungskopf verwendet wird, weisen die Übergangsbereiche nur wenige Abweichungen voneinander auf.The control device 20 turns off the magnetic field of the fine magnetization head 14 when the gap of the fine magnetization head has reached the target position P of the pole boundary 6. After the fine magnetization step, a course of the magnetic saturation R of the track 2 in the track direction SR, as shown schematically in FIG. 13 and explained below, is thus obtained. The magnetized magnetic field has a high symmetry with respect to the pole boundary. In particular, when always the same fine magnetization head is used, the transition regions have only a few deviations from one another.
Im Bereich der Polmarkierungen N, S, wie sie durch den Grobmagnetisierungsschritt 7 erzeugt sind, ist die Sättigungsgrenze G im magnetischen Material der Maßverkörperung 1 erreicht. Im Übergangsbereich U, in dem die Polgrenze 6 erzeugt wird, sinkt zunächst die Sättigung R in Richtung zur Polgrenze 6 hin ab. Zu beiden Seiten des Übergangsbereichs U leigen somit gesättigte Pole N, S vor und die Polgrenze 6 ist scharf definiert. Die Schärfe des Übergangs zwischen den wechselnden Polaritäten hängt von der Größe des Spaltes ab, in dem sich das Feinmagnetisierungsfeld 15 bildet. Je kleiner dieser Spalt ist, um so schärfer kann die Polgrenze einmagnetisiert werden.In the region of the pole marks N, S, as produced by the coarse magnetization step 7, the saturation limit G in the magnetic material of the material measure 1 is reached. In the transition region U, in which the pole boundary 6 is generated, initially the saturation R decreases in the direction of the pole boundary 6. Saturated poles N, S are thus present on both sides of the transitional region U and the pole boundary 6 is sharply defined. The sharpness of the transition between the alternating polarities depends on the size of the gap in which the fine magnetization field 15 forms. The smaller this gap, the sharper the pole boundary can be magnetized.
Betrachtet man in einem Schnitt in Spurrichtung SR den Querschnitt der Maßverkörperung 1 genauer, so ergibt sich das in Fig. 14 schematisch gezeigte Bild. Fig. 14 zeigt das Detail XIV einer rotatorischen Maßverkörperung (Fig. 1) oder translatorischen Maßverkörperung (Fig. 3) im Bereich einer Polgrenze 6, die im Zuge des Feinmagnetisierungsschrittes 9 von ihrer ursprünglichen Position 6' näher an die Soll-Position P bewegt wurde.If the cross section of the material measure 1 is considered more precisely in a section in the track direction SR, the image shown schematically in FIG. 14 results. FIG. 14 shows the detail XIV of a rotary measuring graduation (FIG. 1) or translational material measure (FIG. 3) in the region of a pole boundary 6 which was moved closer to the nominal position P from its original position 6 'in the course of the fine magnetization step 9 ,
Im Bereich der gesättigten Pole N, S, außerhalb des Übergangsbereichs U, finden sich nahezu keine Teilabschnitte, die eine zum Pol umgekehrte Polarisation aufweisen.In the region of the saturated poles N, S, outside the transition region U, there are almost no subsections which have a polarization reversed to the pole.
Wurde die Grobmagnetisierung in der in Fig. 9 dargestellten Variante durchgeführt, so war der Bereich zwischen der Polgrenze 6' aus dem Grobmagnetisierungsschritt 7 und der Pol- grenze 6 nach dem Feinmagnetisierungsschritt 9 vorher nahezu einheitlich umgekehrt gepolt. Somit finden sich im Übergangsbereich U aufgrund der nichtlinearen Eigenschaften bei der Umpolung des Materials der Maßverkörperung 1 noch Teilbereiche, welche einheitlich die ursprüngliche Polarität als Restpolarität aufweisen, die umgekehrt zum überwiegenden Teil ihrer Umgebung gerichtet ist.If the coarse magnetization was carried out in the variant illustrated in FIG. 9, the region between the pole boundary 6 'from the coarse magnetization step 7 and the pole magnetization was border 6 after the Feinmagnetisierungsschritt 9 previously almost uniformly reversed polarity. Thus, in the transition region U due to the non-linear properties in the polarity reversal of the material of the material measure 1 are still partial areas which uniformly have the original polarity as residual polarity, which is inversely directed to the vast majority of their environment.
Im Falle der Variante des Grobmagnetisierungsschrittes 7 der Fig. 8 weisen diese Teilbereiche 26 eine ausgeprägte Anisotropie auf, da sie vormals nicht polarisiert waren. In the case of the variant of the coarse magnetization step 7 of FIG. 8, these subregions 26 have pronounced anisotropy since they were not previously polarized.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung (1) für Positionsmesssysteme, bei dem wenigstens eine Spur (2,3) der Maßverkörperung wenigstens abschnittsweise mit einem Grobmagnetisierungsfeld (13) mit einer ersten relativ zur Oberfläche (8) der Maßverkörperung ausgerichteten Feldrichtung (FG) magnetisiert wird und abwechselnd Pole (N, S) unterschiedlicher Polarität erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur (2,3) im Bereich (U) zwischen den vom Grobmagnetisierungsfeld (13) erzeugten Polen (N, S) wenigstens abschnittsweise mit einem Feinmagnetisierungs- feld (15) mit einer zweiten, zur Feldrichtung (FG) des Grobmagnetisierungsfeldes (13) im Wesentlichen senkrechten Feldrichtungen (FF) magnetisiert wird.1. A method for producing a material measure (1) for position measuring systems, wherein at least one track (2.3) of the material measure at least partially with a coarse magnetizing field (13) with a first relative to the surface (8) of the measuring graduation oriented field direction (F G ) is magnetized and alternately poles (N, S) of different polarity are generated, characterized in that the track (2,3) in the region (U) between the Grobmagnetisierungsfeld (13) generated poles (N, S) at least partially with a fine magnetization - Field (15) with a second, the field direction (F G ) of the coarse magnetizing field (13) substantially perpendicular field directions (F F ) is magnetized.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Grobmagnetisierungsfeld (15) mit einer höheren Feldstärke auf die Spur (2,3) einwirkt als das Feinmagnetisierungsfeld (15).2. The method according to claim 1, characterized in that the coarse magnetizing field (15) with a higher field strength on the track (2,3) acts as the fine magnetization field (15).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Feinmagnetisierungsfeld (15) magnetisierten Abschnitte der Spur (2,3) eine geringere Ausdehnung (WF, WG) aufweisen, als die im Grobmagnetisierungsschritt (7) magnetisierten Abschnitte.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fine magnetization of the field (15) magnetized portions of the track (2,3) have a smaller extension (W F , W G ), as in the coarse magnetization step (7) magnetized sections.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinmagnetisierungsfeld (15) und das Grobmagnetisierungsfeld (13) in Abhängigkeit von einem an der Stelle eines Sensors der Positionsmesseinrichtung von der Maßverkörperung (1) erzeugten Magnetfeldes berechnet und erzeugt werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the fine magnetization field (15) and the coarse magnetizing field (13) are calculated and generated in dependence on a magnetic field generated at the location of a sensor of the position measuring device of the material measure (1).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messverhalten des Sensors der Positionsmesseinrichtung berücksichtigt wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the measurement behavior of the sensor of the position measuring device is taken into account.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Grobmagnetisierungsschritt (7) zwischen den Polen (N, S) liegende Lücken (22) nicht magnetisiert oder entmagnetisiert werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in the coarse magnetization step (7) between the poles (N, S) lying gaps (22) are not magnetized or demagnetized.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Grobmagnetisierungsschritt (7) eine Vielzahl von Polen (N, S) gleichzeitig erzeugt werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that in the coarse magnetization step (7) a plurality of poles (N, S) are generated simultaneously.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Grobmagnetisierungsfeld (13) mit einer Feldrichtung (FG) senkrecht zur Oberfläche (8) der Maßverkörperung (1) erzeugt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the coarse magnetizing field (13) with a field direction (F G ) perpendicular to the surface (8) of the material measure (1) is generated.
9. Maßverkörperung (1) für Positionsmesssysteme, hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.9. Measuring standard (1) for position measuring systems, produced by the method according to one of claims 1 to 8.
10. Maßverkörperung (1) für Positionsmesssysteme, die wenigstens eine Spur (2,3) von in Spurrichtung (SR) aufeinanderfolgenden, magnetisch gesättigten und abwechselnd polarisierten Polen (N, S) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinanderfolgende Pole (N, S) einer Spur (2, 3) in Spurrichtung (SR) jeweils durch einen magnetisch nicht gesättigten Übergangsbereich (U) getrennt sind.10. Measuring standard (1) for position measuring systems, which has at least one track (2,3) in the track direction (SR) consecutive, magnetically saturated and alternately polarized poles (N, S), characterized in that the successive poles (N, S ) of a track (2, 3) in the track direction (SR) are each separated by a magnetically unsaturated transition region (U).
11. Maßverkörperung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gesättigten Abschnitte der Spur (2,3) in Spurrichtung (SR) größer sind als die ungesättigten Abschnitte.11. Measurement scale according to claim 10, characterized in that the saturated portions of the track (2, 3) in the tracking direction (SR) are larger than the unsaturated portions.
12. Maßverkörperung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in Übergangsbereichen (U) zwischen den Polen (N, S) wenigstens ein Teilbereich (26) mit Abschnitten vorhanden ist, die eine der Polarität (N, S) der Umgebung entgegen gerichtete Restpolarität aufweisen.12. Measuring standard according to claim 10 or 11, characterized in that in transition areas (U) between the poles (N, S) there is at least one partial area (26) with sections which have a polarity opposite to the polarity (N, S) of the surroundings.
13. Maßverkörperung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich (U) wenigstens ein Teilbereich (26) mit nicht magnetisierten Abschnitten vorhanden ist.13. Measuring standard according to one of claims 10 to 12, characterized in that in the transition region (U) at least a portion (26) is provided with non-magnetized sections.
14. Magnetisierungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.14. magnetization device for carrying out the method according to one of claims 1 to 8.
15. Magnetisierungsvorrichtung (11) zur Magnetisierung von Maßverkörperungen (1) für Positionsmessvorrichtungen, mit einer Aufnahme (H, 24) für wenigstens eine Maßverkörperung (1) und mit wenigstens einem Grobmagnetisierungskopf (12), durch den im Betrieb ein auf die Maßverkörperung einwirkendes Grobmagnetisierungsfeld (13) mit einer ersten Feldrichtung (FG) erzeugbar ist, gekennzeichnet durch wenigstens einen Feinmagnetisierungskopf (15), durch den im Betrieb ein umschaltbares Feinmagnetisierungsfeld (15) mit einer zum Grobmagnetisierungsfeld (13) senkrechten Feldrichtung (FF) erzeugbar ist.15. Magnetizing device (11) for magnetizing measuring graduations (1) for position measuring devices, with a receptacle (H, 24) for at least one measuring graduation (1) and with at least one coarse magnetizing head (12), by the operation acting on the material measure coarse magnetizing field (13) can be produced with a first field direction (F G ), characterized by at least one fine magnetization head (15), by which a switchable fine magnetization field (15) with a field direction (F F ) perpendicular to the coarse magnetizing field (13) can be generated during operation.
16. Magnetisierungsvorrichtung (11) nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Sensor (16), durch den eine Ist-Lage (I) der von Grobmagnetisierungsfeld (13) erzeugten Pole (N, S) erfassbar ist, und eine Steuereinrichtung (20), durch die die vom Sensor (16) erfasste Ist-Lage (I) der Pole (N, S) mit einer Soll-Lage (P) vergleichbar und die Polarität des Feinmagnetisierungsfeldes (15) in Abhängigkeit von der Ist-Lage (I) umschaltbar ist.16. magnetization device (11) according to claim 15, characterized by a sensor (16) through which an actual position (I) of the Grobmagnetisierungsfeld (13) generated poles (N, S) can be detected, and a control device (20), by the detected by the sensor (16) actual position (I) of the poles (N, S) with a desired position (P) comparable and the polarity of the fine magnetizing field (15) in dependence on the actual position (I) switchable is.
17. Magnetisierungsvorrichtung (11) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Grobmagnetisierungsköpfen (12) vorhanden ist, deren Anordnung in Spurrichtung (SR) der Anordnung der zu magnetisierenden Pole (N, S) in Spurrichtung (SR) entspricht. 17. magnetization device (11) according to claim 15 or 16, characterized in that a plurality of coarse magnetization heads (12) is present, the arrangement in the track direction (SR) of the arrangement of the poles to be magnetized (N, S) in the track direction (SR) ,
18. Magnetisierungsvorrichtung (11 ) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Feinmagnetisierungsköpfen (14) vorhanden ist, deren Position den Übergangsbereichen (U) zwischen den von dem wenigstens einen Grobmagnetisie- rungskopf zu magnetisierenden Polen zugeordnet ist.18. magnetization device (11) according to any one of claims 15 to 17, characterized in that a plurality of fine magnetization heads (14) is present whose position is assigned to the transition regions (U) between the at least one coarse magnetizing head to be magnetized poles.
19. Magnetisierungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Feinmagnetisierungskopf (15) zwei in Spurrichtung (SR) voneinander beabstandete Pole (N, S) ausbildet.19. magnetization device (11) according to any one of claims 15 to 18, characterized in that the at least one fine magnetization head (15) in the track direction (SR) spaced apart poles (N, S) is formed.
20. Magnetisierungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 15 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass der Grobmagnetisierungskopf (12) einen Permanentmagneten aufweist.20. magnetization device (11) according to one of claims 15 to 19, characterized in that the coarse magnetization head (12) has a permanent magnet.
21. Magnetisierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Grobmagnetisierungskopf (12) und Feinmagnetisierungskopf (15) integriert werden. 21. magnetization device (1) according to one of claims 15 to 20, characterized in that the coarse magnetization head (12) and fine magnetization head (15) are integrated.
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