WO2015090846A1 - Sensor arrangement for an absolute position-measuring device - Google Patents

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WO2015090846A1
WO2015090846A1 PCT/EP2014/075246 EP2014075246W WO2015090846A1 WO 2015090846 A1 WO2015090846 A1 WO 2015090846A1 EP 2014075246 W EP2014075246 W EP 2014075246W WO 2015090846 A1 WO2015090846 A1 WO 2015090846A1
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sensor arrangement
curves
arrangement according
transmitter coil
winding
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PCT/EP2014/075246
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German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes Muehlfeld
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/22Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils
    • G01D5/225Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils by influencing the mutual induction between the two coils

Definitions

  • the inductive measurement is strongly offset-related in principle. Namely, only the signal component by which the received signal is modulated by the external influences fluctuates as the useful signal. Typically, the proportion of the useful signal is only about 1% o to max. 10% of the total signal. The rest of the signal is offset and i.d.R. undesirable.
  • a sensor arrangement comprises a plurality of individual sensors, advantageously the individual sensors each have one transmitter coil and one receiver coil each.
  • Sensor arrangements comprising more than one individual sensor can also be produced very simply within the scope of the invention.
  • each transmitter sensor may be associated with a transmitter coil, which nevertheless are all connected in series. To provide the two winding regions with opposite winding sense, therefore, only a few layers of a multilayer arrangement are required for a plurality of individual sensors. This reduces the number of required vias.
  • the differential transmitter coil structure requires only a few vias (in series connection only 1). These are only at the extreme ends, where enough space is available. For the realization of the differential transmitter coil structure therefore no particularly fine feature sizes are required.
  • adjacent winding areas in the measuring direction also have opposite winding directions if they belong to different individual sensors.
  • an influence of adjacent markers in the measuring direction when reading a single sensor is reduced.
  • the transmitter coils are formed as meander turns, in particular galvanically separated in at least two layers one above the other.
  • a meandering turn is a turn that alternately has one or more right turns and one or more left turns.
  • the curves may be curved or angular, with straight areas between the curves.
  • Windings with opposite sense of winding or windings for closing open meandering sides can be formed by a further conductor track in a further layer without the conductor tracks of the different layers intersecting in an electrically conductive manner. This allows an execution in only two layers and thus a simple and thin design.
  • An absolute position measuring device with an absolute measuring standard and a scanning head with a sensor arrangement according to the invention comprises an absolute measuring graduation on which markings are formed in the measuring direction, wherein a marking represents one of at least two, in particular also at least four, different information states.
  • FIG. 1 shows schematically a sensor arrangement for an absolute position measuring device in a first preferred embodiment.
  • FIG. 2 schematically shows a sensor arrangement for an absolute position-measuring device in a second preferred embodiment.
  • FIG. 3 schematically shows an absolute measuring standard for an absolute position measuring device in a preferred embodiment.
  • Two meander turns 31 and 32 together form the transmitter coils 30, with the two meander turns formed in the two different layers (A) and (B) of the multilayer assembly.
  • the two meander turns 31, 32 are shown next to one another, but in a practical embodiment they lie one above the other. The exact position is indicated by the reference symbols a, b, c.
  • the two meandering windings 31, 32 and thus the transmitter coils 30 in a practical embodiment above or below the receiver coils 40. The exact location is again indicated by the reference numerals a, b, c.
  • Each of the meander turns 31, 32 has alternately three right-hander curves and three left-hander curves, of which two angular 90 curves and one angular one are about 45 -curve. Between the curves lie straight areas. Contrary to the illustration, the transmitter coils 30 preferably have a plurality of winding turns.
  • l (t) is a transmitter current referred to, the transmitter coils 30 and the two meander turns 31, 32 flows through. It can be seen from the arrows to l (t) that the two meander windings 31, 32 are flowed through by the transmitter current such that two windings which are assigned to a receiver coil 40 are flowed through in opposite directions. In the receiver coils 40 at the bottom in the middle, this is indicated by way of example with the first effective circular current 42 and the second effective circular current 43.
  • a single sensor is thus formed according to the example shown from a receiver coil 40 and two windings of a transmitter coil 30, which are stacked in layers, i. For example, above the area designated a, are arranged. Further, an intersecting portion 36 of the transmitter coils 30 is shown, which is an area in which the winding sense of a meandering turn changes and the meandering turns 31 and 32 intersect, but in different layers, i. there is no electrical contact.
  • adjacent winding regions of the transmitter coils of different individual sensors (which are formed by different meandering windings, eg 37a, 37b) also have different winding directions in the measuring direction.
  • a transmitter alternating current eg 100 kHz
  • a receiver coil 40 are each assigned two effective circular currents with opposite direction. These each induce an alternating voltage in the receiver coil 40.
  • the receiver coils 40 At the top and bottom of the receiver coils 40 is indicated that these, as well as the transmitter coils 30, in each case by a distance 35 over the maximum width (across the measuring direction 1 1) of the markers 51 survive. This ensures that a possible slight displacement of a sensor arrangement 20 of individual coils (virtually always only together with the entire absolute sensor arrangement) in a direction transverse to the measuring direction 1 1 has no influence on a change in the voltage induced in a receiver coil 40 voltage signal since the mark is still covered by the receiver coil 40.
  • the reference numeral 41 denotes connections of the receiver coils to an evaluation unit
  • the reference numeral 34 designates connections of the transmitter windings 30 to this or another evaluation unit from which they are supplied with voltage.
  • the meandering turns can extend beyond the receiver coils 40, i.
  • Transmitter coils would be formed which create a field, but this will not affect a receiver coil.
  • These additional transmitter coils also referred to as compensation coils, serve to homogenize the field generated by the transmitter coils. Over the last receiver coil, the field thus behaves as over a receiver coil within the transmitter. Without the compensation coils, the field at the edge region would change and the voltage signals generated in the receiver coils would be unclear.
  • FIG. 2 schematically shows a sensor arrangement 20 for an absolute position-measuring device in a second preferred embodiment.
  • the sensor array 20 five individual sensors in the measuring direction 1 1 side by side, of which three are denoted by the reference numerals a, b, c.
  • transmitter coils 30 are shown.
  • Four meander turns 31 and 32 each form part of the transmitter coils 30, wherein the four meander turns 31, 32 are formed in two different layers (B), (A).
  • two meander turns (31 in A; 32 in B) are arranged side by side transversely to the measuring direction.
  • the two pairs 31, 32 in the two layers (B), (A) are shown offset one above the other, but in practical implementation these layers lie one above the other.
  • the meandering windings 31, 32 and thus the transmitter coils 30 are in a practical embodiment above or below the receiver coils 40.
  • Below in Figure 2 is a superposition of the three layers (A), (B), (C) is shown.
  • the mode of operation of the sensor arrangement in FIG. 2 corresponds to that which has been described for the sensor arrangement in the first preferred embodiment to FIG.
  • the reference numeral 33 through holes are marked, with the meandering fertilize 31 and 32 are interconnected.
  • the reference numeral 41 designates connections of the receiver coils to an evaluation unit
  • the reference numeral 34 designates connections of the transmitter coils 30 to the same or another evaluation unit from which they are supplied with voltage.
  • the upper meandering turn 31 in the figure is connected to the upper meandering turn 32 at 33 in the figure and connected in series
  • the lower meandering turn 31 in the figure is connected to the lower meandering turn 32 at 33 in the figure and connected in series. Due to the series connection, the same current flows in all transmitter windings, whereby the generated fields for all individual sensors and winding areas amount- are moderately equal.
  • Each of the meander turns 31, 32 alternately has two right-hand curves and two left-hand turns, which are approximately 90 angular curves. Between the curves lie straight areas.
  • a single sensor a, b, c is formed from a receiver coil 40 and two winding regions 37, 38 of the meandering windings 31, 32, which are arranged transversely to the measuring direction 1 1 side by side.
  • FIG. 3 schematically shows an absolute material measure 50 in a preferred embodiment.
  • 1 marks 51 of length ⁇ are formed.
  • a marker 51 represents one of two different states of information, depending on whether the marker 51 is formed at the top or the bottom (with respect to FIG. 3).
  • the material measure 50 is in particular a photochemically etched metal strip of ferromagnetic material, preferably stainless ferritic steel, in question.
  • the marks 51 are preferably made as rectangular holes in the metal strip.
  • the markers 51 can all have the same shape and size. However, different sizes are also conceivable, in particular with regard to the width across
  • Measuring direction depending on the number of different information states that can be displayed. Instead of holes, it is also possible to provide solid, non-ferromagnetic material. This is a possible embodiment of the absolute material measure, but there are also other embodiments, in particular with regard to the number of possible information states that can be displayed with a marker and distances of the markings to each other, possible.
  • the induction effect weakens, so that the two induced voltages no longer cancel each other out.
  • the receiver coil then there is an induced alternating voltage whose amplitude represents the information state.
  • eddy currents are also induced in the material measure 50, which counteract the above effect exactly. Since the material measure is preferably made of stainless steel with low electrical conductivity, but these are low. Finally, at the lower and upper edge of the material measure 50, a first longitudinal web 53 and a second longitudinal web 54 are formed, whereby the material measure stability is given.

Abstract

The invention relates to a sensor arrangement (20) for a movable scanning head for an absolute position-measuring device having an absolute material measure (50) for scanning the absolute material measure (50) in a measurement direction (11), said sensor arrangement (20) having at least one transmitter coil (30) and at least one receiver coil (40), and the at least one transmitter coil (30) comprising two winding regions (37, 38) having opposite winding directions.

Description

Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung  Sensor arrangement for an absolute position measuring device
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung und eine solche Positionsmessvorrichtung The present invention relates to a sensor arrangement for an absolute position measuring device and such a position measuring device
Stand der Technik Induktive Sensoriken arbeiten häufig nach dem Übertragerprinzip. Dabei erzeugt eine bestromte Erregerstruktur ein magnetisches Wechselfeld, das von einer (i.d.R. galvanisch getrennten) Empfängerstruktur erfasst werden kann. Wird von außen Einfluss auf die Verteilung des magnetischen Feldes genommen - z.B. durch Anwesenheit von magnetisch oder elektrisch leitfähigen Materialien - so wirkt sich dies nach dem Induktionsgesetz auf die messbare Spannung der Empfängerspule aus. Mit diesem Prinzip wird eine berührungslose induktive Messung möglich. PRIOR ART Inductive sensor systems often work according to the transformer principle. An energized exciter structure generates an alternating magnetic field that can be detected by a receiver structure that is galvanically isolated. If external influence is exerted on the distribution of the magnetic field - e.g. by the presence of magnetically or electrically conductive materials - this has an effect on the measurable voltage of the receiver coil according to the law of induction. With this principle, a non-contact inductive measurement is possible.
Die induktive Messung ist zunächst prinzipbedingt stark offsetbehaftet. Als Nutzsignal kann nämlich nur der Signalanteil bezeichnet werden, um den das empfangene Signal - durch die äußeren Einflüsse moduliert - schwankt. Typischerweise liegt der Anteil des Nutzsignals bei nur etwa 1 %o bis max. 10% des Gesamtsignals. Das restliche Signal ist Offset und i.d.R. unerwünscht. Initially, the inductive measurement is strongly offset-related in principle. Namely, only the signal component by which the received signal is modulated by the external influences fluctuates as the useful signal. Typically, the proportion of the useful signal is only about 1% o to max. 10% of the total signal. The rest of the signal is offset and i.d.R. undesirable.
Zur Offsetbefreiung kann ein differentieller Aufbau gewählt werden. Beispielsweise können jeweils zwei Empfängerwindungen ein differentielles Paar bilden. Die beiden Windungen sind mit entgegengesetztem Wicklungssinn in Reihe verschaltet, sodass als messbares Signal nur die Differenz der beiden Spulensignale erhalten bleibt, ein Offset wird eliminiert. Aus der US 6 271 661 B1 ist ein induktives absolutes Positionsmesssystem bekannt, das als Maßverkörperung Markierungen in einer zufälligen Reihenfolge aufweist, wobei eine Markierung einen von mehr als zwei Informationszustanden darstellen kann. Quer zur Messrichtung verlaufen dort zwischen den Markierungen Stege. Zur Abtastung der Maßverkörperung wer- den Einzelsensoren mit differentiell arbeitenden Empfängerspulen benutzt. Dabei gibt es zwei Gruppen von Einzelsensoren, die um einen Bruchteil der Markierungsabstände zueinander versetzt sind. Zudem gibt es eine gesonderte Senderspule je Gruppe von Einzelsensoren. Die EP 2 502 030 B1 offenbart eine induktive Messeinrichtung, bei der es zwei Informations- zustände für Markierungen auf einer Maßverkörperung gibt. Hier sind jedoch keine Stege zwischen zwei benachbarten Markierungen und auch nicht längs der Messrichtung offenbart. Ohne einen Träger für die Maßverkörperung zerfällt die Maßverkörperung somit in zwei Teile. Ein Sensor umfasst hier differentiell zusammengeschaltete Empfängerspulenpaare, wobei die Einzelspulen jeweils quer nebeneinander zur Messrichtung angeordnet sind. Jedem Empfängerspulenpaar ist eine Senderspule zugeordnet. For offset relief, a differential structure can be selected. For example, two receiver turns each can form a differential pair. The two windings are connected in series with opposite winding sense, so that as a measurable signal only the difference of the two coil signals is maintained, an offset is eliminated. From US Pat. No. 6,271,661 B1, an inductive absolute position measuring system is known, which has as a material measure markings in a random order, wherein a marking can represent one of more than two information states. Transverse to the measuring direction run there between the markers webs. Individual sensors with differential receiver coils are used to scan the material measure. There are two groups of individual sensors, which are offset by a fraction of the marking distances from each other. There is also a separate transmitter coil per group of individual sensors. EP 2 502 030 B1 discloses an inductive measuring device in which there are two information states for markings on a material measure. However, no webs between two adjacent markings and also not along the measuring direction are disclosed here. Without a support for the material measure, the material measure thus breaks down into two parts. In this case, a sensor comprises pairs of receiver coils which are connected together in a different manner, the individual coils being arranged in each case transversely to one another relative to the measuring direction. Each receiver coil pair is assigned a transmitter coil.
Die absoluten Positionsmesssysteme aus dem Stand der Technik benötigen jedoch aufwändig zu fertigende Sensoren. The absolute position measuring systems of the prior art, however, require laborious manufacturing sensors.
Es ist daher wünschenswert, eine Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung anzugeben, der einfach und schnell zu fertigen ist. It is therefore desirable to provide a sensor arrangement for an absolute position measuring device which is simple and quick to manufacture.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden eine Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung und eine Positionsmessvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. According to the invention, a sensor arrangement is proposed for an absolute position-measuring device and a position-measuring device with the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung ist für einen beweglichen Abtastkopf für eine absolute Positionsmessvorrichtung mit einer absoluten Maßverkörperung mit Markierungen geeignet, wobei der Abtastkopf zur Abtastung der absoluten Maßverkörperung vorgesehen ist. Vorteile der Erfindung A sensor arrangement according to the invention is suitable for a movable scanning head for an absolute position measuring device with an absolute measuring standard with markings, wherein the scanning head is provided for scanning the absolute material measure. Advantages of the invention
Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung weist wenigstens eine Senderspule und wenigs- tens eine Empfängerspule auf, wobei die wenigstens eine Senderspule zwei Windungsbereiche mit entgegengesetztem Wicklungssinn umfasst. Anstelle der Empfängerspule wird demnach die Senderspule differentiell gestaltet, um eine Offsetfreiheit zu erreichen. Dadurch wirkt bereits das magnetische Wechselfeld differentiell auf die Empfängerspule. Das Empfangssignal einer Empfängerspule ist damit offsetfrei. Die Herstellung insbesondere als eine Mehrschichtanordnung wird vereinfacht. A sensor arrangement according to the invention has at least one transmitter coil and at least one receiver coil, wherein the at least one transmitter coil comprises two winding regions with opposite winding directions. Instead of the receiver coil, therefore, the transmitter coil is differentially designed to achieve an offset freedom. As a result, the alternating magnetic field already acts differentially on the receiver coil. The received signal of a receiver coil is thus offset-free. The production in particular as a multilayer arrangement is simplified.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll unter einer Spule jede Windungsanordnung verstanden werden, welche eine Stromverteilung hervorruft, die denselben Effekt hat wie ein oder mehrere ringförmig umlaufende Ströme. Mit Spule ist insbesondere auch die nachfol- gend näher erläuterte mäanderförmige Windungsanordnung oder Teile davon angesprochen. In the context of the present application, a coil is to be understood as any winding arrangement which causes a current distribution which has the same effect as one or more annular circulating currents. With a coil, the meander-shaped winding arrangement or parts thereof explained in more detail below is particularly addressed.
Die differentielle Ausgestaltung der Senderspule erlaubt weiterhin eine einfache Ausgestaltung der Empfängerspulen. Die Empfängerspulen können insbesondere mit nur einem Wick- lungssinn ausgebildet sein und sind somit leichter realisierbar und benötigen weniger Vias (Schicht-Durchkontaktierungen) als die Differenzempfängerspulenpaare im Stand der Technik. Für die Wahl der Fertigungstechnologie spielt die Anzahl und Position von Vias eine große Rolle, da Vias eine vergleichsweise große Fläche in Anspruch nehmen. Die Empfängerspulen können in nur einer Schicht der Mehrschichtanordnung ausgebildet werden. The differential design of the transmitter coil also allows a simple configuration of the receiver coils. The receiver coils can in particular be designed with only one winding sense and are thus easier to implement and require fewer vias (layer vias) than the differential receiver coil pairs in the prior art. The number and position of vias plays an important role in the choice of manufacturing technology, since vias occupy a relatively large area. The receiver coils may be formed in only one layer of the multilayer assembly.
Umfasst eine Sensoranordnung mehrere Einzelsensoren, weisen vorteilhafterweise die Einzelsensoren je eine Senderspule und je eine Empfängerspule auf. Dies stellt eine sehr einfache, aber dennoch leistungsfähige Form eines Einzelsensors dar. Auch Sensoranordnungen aus mehr als einem Einzelsensor können im Rahmen der Erfindung sehr einfach hergestellt werden. Insbesondere kann jedem Einzelsensor eine Senderspule zugehörig sein, die dennoch alle in Reihe verschaltet sind. Zur Bereitstellung der zwei Windungsbereiche mit entgegengesetztem Wicklungssinn sind demnach auch für mehrere Einzelsensoren nur sehr wenige Schichten einer Mehrschichtanordnung nötig. Dies reduziert die Anzahl der benötigten Vias. Die differentielle Senderspulenstruktur erfordert nur wenige Vias (bei Reihenschaltung nur 1 ). Diese liegen ausschließlich an den äußersten Enden, wo genügend Fläche zur Verfügung steht. Für die Realisierung der differentiellen Senderspulenstruktur sind daher keine besonders feinen Strukturgrößen gefordert. If a sensor arrangement comprises a plurality of individual sensors, advantageously the individual sensors each have one transmitter coil and one receiver coil each. This represents a very simple, yet powerful form of a single sensor. Sensor arrangements comprising more than one individual sensor can also be produced very simply within the scope of the invention. In particular, each transmitter sensor may be associated with a transmitter coil, which nevertheless are all connected in series. To provide the two winding regions with opposite winding sense, therefore, only a few layers of a multilayer arrangement are required for a plurality of individual sensors. This reduces the number of required vias. The differential transmitter coil structure requires only a few vias (in series connection only 1). These are only at the extreme ends, where enough space is available. For the realization of the differential transmitter coil structure therefore no particularly fine feature sizes are required.
Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine Senderspule die zwei Windungsbereiche mit entgegengesetztem Wicklungssinn quer zur Messrichtung. Die jeweils einen Informationszustand darstellenden Markierungen auf der Maßverkörperung können somit auch quer zur Messrichtung angeordnet werden, was die Auflösung erhöht. Preferably, the at least one transmitter coil comprises the two winding areas with opposite winding sense transverse to the measuring direction. The respective information states representing markings on the material measure can thus be arranged transversely to the measuring direction, which increases the resolution.
Zwischen den Windungsbereichen mit entgegengesetztem Wicklungssinn kann insbesondere ein Kreuzungspunkt definiert werden, an dem der Wicklungssinn wechselt. Between the winding regions with opposite winding sense, in particular, a crossing point can be defined at which the winding sense changes.
Vorteilhafterweise haben auch in Messrichtung nebeneinander liegende Windungsbereiche entgegengesetzten Wicklungssinn, wenn sie zu unterschiedlichen Einzelsensoren gehören. Dadurch wird ein Einfluss von in Messrichtung benachbarten Markierungen beim Auslesen eines Einzelsensors reduziert. Advantageously, adjacent winding areas in the measuring direction also have opposite winding directions if they belong to different individual sensors. As a result, an influence of adjacent markers in the measuring direction when reading a single sensor is reduced.
Vorteilhafterweise sind die Senderspulen als Mäanderwindungen, insbesondere galvanisch getrennt in wenigstens zwei Schichten übereinander, ausgebildet. Als Mäanderwindung wird eine Windung verstanden, die abwechselnd (eine oder mehrere) Rechtskurven und (eine oder mehrere) Linkskurven hat. Die Kurven können gekrümmt oder eckig verlaufen, zwischen den Kurven können gerade Bereiche existieren. Durch einen derartigen Verlauf einer Leiterbahn können Windungen verschiedener Spulen mit einer Leiterbahn in einer Lage bzw. Schicht gebildet werden. Windungen mit entgegengesetztem Wicklungssinn oder Windungen zum Schließen von offenen Mäanderseiten können durch eine weitere Leiterbahn in einer weiteren Schicht gebildet werden, ohne dass sich die Leiterbahnen der unterschiedlichen Schichten elektrisch leitend kreuzen. Dies ermöglich eine Ausführung in nur zwei Schichten und somit eine einfache und dünne Bauweise. Advantageously, the transmitter coils are formed as meander turns, in particular galvanically separated in at least two layers one above the other. A meandering turn is a turn that alternately has one or more right turns and one or more left turns. The curves may be curved or angular, with straight areas between the curves. By such a course of a conductor track windings of different coils can be formed with a conductor track in a layer or layer. Windings with opposite sense of winding or windings for closing open meandering sides can be formed by a further conductor track in a further layer without the conductor tracks of the different layers intersecting in an electrically conductive manner. This allows an execution in only two layers and thus a simple and thin design.
Es ist auch von Vorteil, wenn die Sender- und/oder Empfängerspulen in einer Richtung quer zur Messrichtung an beiden Enden über die Markierungen überstehen. Mit anderen Worten ist die Breite eines Einzelsensors quer zur Messrichtung größer als die Breite der Markierungen. Eine mögliche Verschiebung des Abtastkopfes quer zur Messrichtung hat somit eine geringere Auswirkung auf die erzeugten Signale. Alternativ können auch die Markierungen etwas überstehen, wodurch der gleiche Effekt erzielt wird. Der Sensor wäre dann etwas schmaler als die Markierungen. Eine erfindungsgemäße absolute Positionsmessvorrichtung mit einer absoluten Maßverkörperung und einem Abtastkopf mit einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung umfasst eine absolute Maßverkörperung, auf welcher in Messrichtung Markierungen ausgebildet sind, wobei eine Markierung einen von wenigstens zwei, insbesondere auch wenigstens vier, verschiedenen Informationszuständen darstellt. Eine derartige Maßverkörperung ist mit der er- findungsgemäßen Sensoranordnung leicht abzulesen und einfach zu fertigen. Bei einer bevorzugten Maßverkörperung sind in Messrichtung Markierungssegmente nebeneinander ausgebildet. Quer zur Messrichtung sind in jedem Markierungssegment wenigstens zwei Markierungsbereiche nebeneinander ausgebildet. Jeder Markierungsbereich kann eine Markierung oder keine Markierung tragen. Ein Markierungssegment stellt somit einen von we- nigstens zwei verschiedenen Informationszuständen dar. Bei einer absoluten Maßverkörperung sind die Informationszustände so angeordnet, dass sich ein Muster aus n Informationszuständen nicht wiederholt, x" entspricht dann der Anzahl der detektierbaren Positionen, wobei x die Anzahl der möglichen Informationszustände je Markierungssegment ist. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. It is also advantageous if the transmitter and / or receiver coils project beyond the markings in a direction transverse to the measuring direction at both ends. In other words, the width of a single sensor across the measuring direction is greater than the width of the markers. A possible displacement of the scanning head transversely to the measuring direction thus has a less impact on the generated signals. Alternatively, the markers can survive slightly, whereby the same effect is achieved. The sensor would then be a little narrower than the markings. An absolute position measuring device according to the invention with an absolute measuring standard and a scanning head with a sensor arrangement according to the invention comprises an absolute measuring graduation on which markings are formed in the measuring direction, wherein a marking represents one of at least two, in particular also at least four, different information states. Such a material measure can be easily read with the sensor arrangement according to the invention and is easy to manufacture. In a preferred measuring standard, marking segments are formed next to one another in the measuring direction. At least two marking areas are formed next to one another in each marking segment transversely to the measuring direction. Each marking area may carry a mark or no mark. A marking segment thus represents one of at least two different information states. In the case of an absolute measuring standard, the information states are arranged such that a pattern of n information states does not repeat, x "then corresponds to the number of detectable positions, where x is the number of possible positions Information states per marking segment is Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.
Figurenbeschreibung figure description
Figur 1 zeigt schematisch eine Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung. Figur 2 zeigt schematisch eine Sensoranordnung für eine absolute Positionsmessvorrichtung in einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung. Figur 3 zeigt schematisch eine absolute Maßverkörperung für eine absolute Positionsmessvorrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung. FIG. 1 shows schematically a sensor arrangement for an absolute position measuring device in a first preferred embodiment. FIG. 2 schematically shows a sensor arrangement for an absolute position-measuring device in a second preferred embodiment. FIG. 3 schematically shows an absolute measuring standard for an absolute position measuring device in a preferred embodiment.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung In Figur 1 sind schematisch eine Sensoranordnung 20 von beispielsweise drei Einzelsensoren a, b, c über einer Maßverkörperung 50 mit Markierungen (siehe 51 in Figur 3) dargestellt. Die Sensoranordnung 20 ist insbesondere Teil eines längs einer Messrichtung 1 1 beweglich gelagerten Abtastkopfes. Eine typische Sensoranordnung umfasst üblicherweise mehr als drei Einzelsensoren, meist 10-25, je nach Genauigkeit oder Länge der Positionsmessvorrich- tung. DETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWING FIG. 1 schematically shows a sensor arrangement 20 of, for example, three individual sensors a, b, c above a measuring graduation 50 with markings (see 51 in FIG. 3). The sensor arrangement 20 is in particular part of a scanning head movably mounted along a measuring direction 1 1. A typical sensor arrangement usually comprises more than three individual sensors, usually 10-25, depending on the accuracy or length of the position measuring device.
Die Sensoranordnung 20 umfasst drei ebene Schichten (A), (B), (C) von elektrischen Leiterbahnen, die entgegen der Darstellung übereinander angeordnet sind, wobei sie elektrisch voneinander isoliert sind. Die Schicht (B) umfasst drei Empfängerspulen 40, die jeweils eine Teilung λ in Messrichtung 1 1 lang sind. Entgegen der Darstellung hat eine Empfängerspule 40 vorzugsweise eine Vielzahl von Windungsumläufen. Mit den Bezugszeichen a, b, c sind die Positionen der drei Empfängerspulen 40 innerhalb der Sensoranordnung 22 gekennzeichnet. Die Empfängerspulen können jeweils als eine einfache Windung in einer Schicht bzw. Lage einer Mehrschicht- bzw. Mehrlagenanordnung ausgebildet sein. The sensor arrangement 20 comprises three planar layers (A), (B), (C) of electrical conductor tracks, which are arranged opposite to one another, wherein they are electrically insulated from one another. The layer (B) comprises three receiver coils 40, which are each a pitch λ in the measuring direction 1 1 long. Contrary to what is shown, a receiver coil 40 preferably has a plurality of winding turns. The reference symbols a, b, c denote the positions of the three receiver coils 40 within the sensor arrangement 22. The receiver coils can each be designed as a single turn in a layer or layer of a multilayer or multilayer arrangement.
Zwei Mäanderwindungen 31 und 32 bilden zusammen die Senderspulen 30, wobei die beiden Mäanderwindungen in den zwei verschiedenen Schichten (A) und (B) der Mehrschichtanordnung ausgebildet sind. Der Übersichtlichkeit halber sind die beiden Mäanderwindungen 31 , 32 nebeneinander dargestellt, in praktischer Ausführung liegen diese jedoch übereinan- der. Die genaue Lage ist mit den Bezugszeichen a, b, c angedeutet. Ebenso liegen die beiden Mäanderwindungen 31 , 32 und somit die Senderspulen 30 in praktischer Ausführung über oder unter den Empfängerspulen 40. Die genaue Lage ist wiederum mit den Bezugszeichen a, b, c angedeutet. Jede der Mäanderwindungen 31 , 32 hat abwechselnd drei Rechtskurven und drei Linkskurven, von denen zwei eckige 90 -Kurven und eine eine eckige etwa 45 -Kurve sind. Zwischen den Kurven liegen gerade Bereiche. Entgegen der Darstellung haben die Senderspulen 30 vorzugsweise eine Vielzahl von Windungsumläufen. Two meander turns 31 and 32 together form the transmitter coils 30, with the two meander turns formed in the two different layers (A) and (B) of the multilayer assembly. For the sake of clarity, the two meander turns 31, 32 are shown next to one another, but in a practical embodiment they lie one above the other. The exact position is indicated by the reference symbols a, b, c. Likewise, the two meandering windings 31, 32 and thus the transmitter coils 30 in a practical embodiment above or below the receiver coils 40. The exact location is again indicated by the reference numerals a, b, c. Each of the meander turns 31, 32 has alternately three right-hander curves and three left-hander curves, of which two angular 90 curves and one angular one are about 45 -curve. Between the curves lie straight areas. Contrary to the illustration, the transmitter coils 30 preferably have a plurality of winding turns.
Mit der Bezugsziffer 33 ist eine Durchkontaktierung gekennzeichnet, mit der die beiden Mä- anderwindungen 31 und 32 miteinander verbunden sind. Durch die Durchkontaktierung 33 wird auch erzielt, dass die Mäanderwindungen in Reihe geschaltet sind und somit in beiden der gleiche Strom fließt. The reference numeral 33 denotes a through-hole, with which the two turns 31 and 32 are connected to one another. Through the via 33 it is also achieved that the meandering windings are connected in series and thus the same current flows in both.
Mit l(t) ist ein Senderstrom bezeichnet, der die Senderspulen 30 bzw. die beiden Mäander- Windungen 31 , 32 durchfließt. Anhand der Pfeile zu l(t) lässt sich erkennen, dass die beiden Mäanderwindungen 31 , 32 so vom Senderstrom durchflössen werden, dass zwei Windungen, die einer Empfängerspule 40 zugeordnet sind, entgegengesetzt durchflössen werden. Bei den Empfängerspulen 40 unten in der Mitte ist dies beispielhaft mit erstem effektivem Kreisstrom 42 und zweitem effektivem Kreisstrom 43 angedeutet. With l (t) is a transmitter current referred to, the transmitter coils 30 and the two meander turns 31, 32 flows through. It can be seen from the arrows to l (t) that the two meander windings 31, 32 are flowed through by the transmitter current such that two windings which are assigned to a receiver coil 40 are flowed through in opposite directions. In the receiver coils 40 at the bottom in the middle, this is indicated by way of example with the first effective circular current 42 and the second effective circular current 43.
Ein Einzelsensor wird somit gemäß dem gezeigten Beispiel aus einer Empfängerspule 40 und zwei Windungen einer Senderspule 30 gebildet, die in Schichten übereinander, d.h. bspw. über dem mit a bezeichneten Bereich, angeordnet sind. Weiter ist ein Kreuzungsbereich 36 der Senderspulen 30 dargestellt, welcher ein Bereich ist, in dem der Wicklungssinn einer Mäanderwindung wechselt und sich die Mäanderwindungen 31 und 32 kreuzen, jedoch in verschiedenen Schichten, d.h. es besteht kein elektrischer Kontakt. A single sensor is thus formed according to the example shown from a receiver coil 40 and two windings of a transmitter coil 30, which are stacked in layers, i. For example, above the area designated a, are arranged. Further, an intersecting portion 36 of the transmitter coils 30 is shown, which is an area in which the winding sense of a meandering turn changes and the meandering turns 31 and 32 intersect, but in different layers, i. there is no electrical contact.
Quer zur Messrichtung befinden sich zwei Windungsbereiche 37, 38 (welche von derselben Mäanderwindung gebildet sind; z.B. 37a, 38a), in denen sich der Wicklungssinn der Sender- spule eines Einzelsensors unterscheidet. Gemäß der dargestellten Ausführungsform haben auch in Messrichtung nebeneinander liegende Windungsbereiche der Senderspulen unterschiedlicher Einzelsensoren (welche von unterschiedlichen Mäanderwindungen gebildet sind, z.B. 37a, 37b) unterschiedlichen Wicklungssinn. In die Senderspulen 30 wird beim Betrieb der Positionsmessvorrichtung jeweils ein Sender- Wechselstrom (z.B. 100 kHz) eingespeist, der eine Vielzahl von effektiven Kreisströmen verursacht, wobei unmittelbar benachbarte Kreisströme eine entgegengesetzte Kreisrichtung aufweisen. Einer Empfängerspule 40 sind dabei jeweils zwei effektive Kreisströme mit entgegen gesetzter Kreisrichtung zugeordnet. Diese induzieren jeweils eine Wechselspannung in die Empfängerspule 40. Wenn eine Maßverkörperung 50 ohne Markierungen vorhanden wäre, wären diese Wechselspannungen betragsmäßig gleich, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen, so dass sie sich exakt aufheben. Dieser Effekt wird als Kompensation bezeichnet. Würde man hierauf verzichten, würde die Spannung an der Empfängerspule 40 abhängig von einem Informationszustand um einen Signal-Offset schwanken, der möglicherweise betragsmäßig größer als die Schwankungen im Signal ist, die durch die verschiedenen Informationszustände verursacht werden. Dies erschwert die Signalauswertung erheblich. Transverse to the measuring direction there are two winding regions 37, 38 (which are formed by the same meandering winding, eg 37a, 38a), in which the winding sense of the transmitter coil of a single sensor differs. According to the embodiment shown, adjacent winding regions of the transmitter coils of different individual sensors (which are formed by different meandering windings, eg 37a, 37b) also have different winding directions in the measuring direction. In the transmitter coils 30 during operation of the position measuring device in each case a transmitter alternating current (eg 100 kHz) is fed, which causes a plurality of effective circular currents, with immediately adjacent circular currents have an opposite direction. A receiver coil 40 are each assigned two effective circular currents with opposite direction. These each induce an alternating voltage in the receiver coil 40. If a scale 50 without markers were present, these AC voltages would be equal in magnitude, but with the opposite sign, so that they cancel each other exactly. This effect is called compensation. If this were to be dispensed with, the voltage at the receiver coil 40 would fluctuate depending on an information state by a signal offset, which may be greater in magnitude than the fluctuations in the signal caused by the different information states. This considerably complicates the signal evaluation.
Oben und unten an den Empfängerspulen 40 ist angedeutet, dass diese, ebenso wie die Senderspulen 30, jeweils um einen Abstand 35 über die maximale Breite (quer zur Messrichtung 1 1 ) der Markierungen 51 überstehen. Damit wird gewährleistet, dass eine mögliche geringe Verschiebung einer Sensoranordnung 20 von Einzelspulen (praktisch immer nur zu- sammen mit dem gesamten absoluten Sensoranordnung) in einer Richtung quer zur Messrichtung 1 1 keinen Einfluss auf eine Änderung des in einer Empfängerspule 40 induzierten Spannungssignals hat, da die Markierung immer noch von der Empfängerspule 40 überdeckt wird. Mit der Bezugsziffer 41 sind Anschlüsse der Empfängerspulen an eine Auswerteeinheit bezeichnet, mit der Bezugsziffer 34 sind Anschlüsse der Senderwindungen 30 an diese oder eine andere Auswerteeinheit, von welcher sie mit Spannung versorgt werden, bezeichnet. At the top and bottom of the receiver coils 40 is indicated that these, as well as the transmitter coils 30, in each case by a distance 35 over the maximum width (across the measuring direction 1 1) of the markers 51 survive. This ensures that a possible slight displacement of a sensor arrangement 20 of individual coils (virtually always only together with the entire absolute sensor arrangement) in a direction transverse to the measuring direction 1 1 has no influence on a change in the voltage induced in a receiver coil 40 voltage signal since the mark is still covered by the receiver coil 40. The reference numeral 41 denotes connections of the receiver coils to an evaluation unit, the reference numeral 34 designates connections of the transmitter windings 30 to this or another evaluation unit from which they are supplied with voltage.
Zusätzlich können an den beiden Enden in Messrichtung 1 1 die Mäanderwindungen über die Empfängerspulen 40 hinaus reichen, d.h. es würden Senderspulen gebildet, die ein Feld erzeugen, jedoch wird damit keine Empfängerspule beeinflusst. Diese zusätzlichen Senderspulen, auch als Kompensationsspulen bezeichnet, dienen einer Homogenisierung des durch die Senderspulen erzeugten Feldes. Über der letzten Empfängerspule verhält sich das Feld somit wie über einer Empfängerspule innerhalb des Senders. Ohne die Kompensationsspulen würde sich das Feld am Randbereich ändern und die in den Empfängerspulen erzeugten Spannungssignale wären undeutlich. In addition, at both ends in measuring direction 1 1, the meandering turns can extend beyond the receiver coils 40, i. Transmitter coils would be formed which create a field, but this will not affect a receiver coil. These additional transmitter coils, also referred to as compensation coils, serve to homogenize the field generated by the transmitter coils. Over the last receiver coil, the field thus behaves as over a receiver coil within the transmitter. Without the compensation coils, the field at the edge region would change and the voltage signals generated in the receiver coils would be unclear.
In Figur 2 ist schematisch eine Sensoranordnung 20 für eine absolute Positionsmessvorrichtung in einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber umfasst der Sensoranordnung 20 fünf Einzelsensoren in Messrichtung 1 1 nebeneinander, von denen drei mit den Bezugszeichen a, b, c bezeichnet sind. FIG. 2 schematically shows a sensor arrangement 20 for an absolute position-measuring device in a second preferred embodiment. For the sake of clarity includes the sensor array 20 five individual sensors in the measuring direction 1 1 side by side, of which three are denoted by the reference numerals a, b, c.
Die Sensoranordnung 20 umfasst wiederum drei ebene Schichten (A), (B), (C) von elektri- sehen Leiterbahnen, die entgegen der Darstellung übereinander angeordnet sind, wobei sie elektrisch voneinander isoliert sind. Die Schicht (C) umfasst fünf Empfängerspulen 40, die jeweils eine Teilung λ in Messrichtung 1 1 lang sind. Die Empfängerspulen können jeweils als eine einfache Windung in einer Schicht bzw. Lage einer Mehrschicht- bzw. Mehrlagenanordnung ausgebildet sein. The sensor assembly 20 in turn comprises three planar layers (A), (B), (C) of electrical conductor tracks, which are arranged opposite to each other, wherein they are electrically isolated from each other. The layer (C) comprises five receiver coils 40 which are each a pitch λ in the measuring direction 1 1 long. The receiver coils can each be designed as a single turn in a layer or layer of a multilayer or multilayer arrangement.
Weiter sind Senderspulen 30 dargestellt. Vier Mäanderwindungen 31 und 32 bilden dabei jeweils einen Teil der Senderspulen 30, wobei die vier Mäanderwindungen 31 , 32 in zwei verschiedenen Schichten (B), (A) ausgebildet sind. In jeder der Schichten (A) und (B) sind zwei Mäanderwindungen (31 in A; 32 in B) quer zur Messrichtung nebeneinander angeord- net. Der Übersichtlichkeit halber sind die zwei Paare 31 , 32 in den beiden Schichten (B), (A) versetzt übereinander dargestellt, in praktischer Ausführung liegen diese Schichten jedoch übereinander. Ebenso liegen die Mäanderwindungen 31 , 32 und somit die Senderspulen 30 in praktischer Ausführung über oder unter den Empfängerspulen 40. Unten in Figur 2 ist eine Überlagerung der drei Schichten (A), (B), (C) dargestellt. Die Funktionsweise der Sensoranordnung in Figur 2 entspricht der, die für die Sensoranordnung in der ersten bevorzugten Ausgestaltung zu Figur 1 beschrieben wurde. Next, transmitter coils 30 are shown. Four meander turns 31 and 32 each form part of the transmitter coils 30, wherein the four meander turns 31, 32 are formed in two different layers (B), (A). In each of the layers (A) and (B), two meander turns (31 in A; 32 in B) are arranged side by side transversely to the measuring direction. For the sake of clarity, the two pairs 31, 32 in the two layers (B), (A) are shown offset one above the other, but in practical implementation these layers lie one above the other. Similarly, the meandering windings 31, 32 and thus the transmitter coils 30 are in a practical embodiment above or below the receiver coils 40. Below in Figure 2 is a superposition of the three layers (A), (B), (C) is shown. The mode of operation of the sensor arrangement in FIG. 2 corresponds to that which has been described for the sensor arrangement in the first preferred embodiment to FIG.
Mit der Bezugsziffer 33 sind Durchkontaktierungen gekennzeichnet, mit der die Mäanderwin- düngen 31 und 32 miteinander verbunden sind. Mit der Bezugsziffer 41 sind Anschlüsse der Empfängerspulen an eine Auswerteeinheit bezeichnet, mit der Bezugsziffer 34 sind Anschlüsse der Senderspulen 30 an die gleiche oder eine andere Auswerteeinheit, von welcher sie mit Spannung versorgt werden, bezeichnet. Insbesondere ist die in der Figur obere Mäanderwindung 31 mit der in der Figur oberen Mäanderwindung 32 bei 33 verbunden und in Reihe geschaltet und die in der Figur untere Mäanderwindung 31 ist mit der in der Figur unteren Mäanderwindung 32 bei 33 verbunden und in Reihe geschaltet. Durch die Reihenschaltung fließt in allen Senderwindungen der gleiche Strom, womit die erzeugten Felder für alle Einzelsensoren und Windungsbereiche betrags- mäßig gleich sind. Vorzugsweise wird auch bei 33' eine Reihenschaltung realisiert, so dass alle Senderspulen an nur zwei (in der Figur die beiden oberen) Anschlüssen 34 bestromt werden können. Mit l(t) ist ein Senderstrom bezeichnet, der die Senderspulen 30 und somit die Mäanderwindungen 31 , 32 durchfließt. Anhand der Pfeile zu l(t) lässt sich erkennen, dass die Mäanderwindungen 31 , 32 so vom Senderstrom durchflössen werden, dass zwei Abschnitte, die eine Senderspule 30 bilden und somit einer Empfängerspule 40 zugeordnet sind, entgegengesetzt durchflössen werden. Bei den Empfängerspulen 40 ist dies beispielhaft mit den Be- zugsziffern 42, 43 angedeutet, die zwei Abschnitte mit entgegengesetztem Wicklungssinn darstellen. Durch die Durchkontaktierungen 33 wird auch erzielt, dass die Mäanderwindungen in Reihe geschaltet sind und somit in allen der gleiche Strom fließt. The reference numeral 33 through holes are marked, with the meandering fertilize 31 and 32 are interconnected. The reference numeral 41 designates connections of the receiver coils to an evaluation unit, the reference numeral 34 designates connections of the transmitter coils 30 to the same or another evaluation unit from which they are supplied with voltage. Specifically, the upper meandering turn 31 in the figure is connected to the upper meandering turn 32 at 33 in the figure and connected in series, and the lower meandering turn 31 in the figure is connected to the lower meandering turn 32 at 33 in the figure and connected in series. Due to the series connection, the same current flows in all transmitter windings, whereby the generated fields for all individual sensors and winding areas amount- are moderately equal. Preferably, a series connection is also realized at 33 ', so that all transmitter coils can be energized at only two (in the figure, the two upper) terminals 34. With l (t), a transmitter current is referred to, the transmitter coils 30 and thus the meandering windings 31, 32 flows through. It can be seen from the arrows at l (t) that the meander windings 31, 32 are flowed through by the transmitter current such that two sections which form a transmitter coil 30 and are thus associated with a receiver coil 40 are flowed through in opposite directions. In the case of the receiver coils 40, this is indicated by way of example by the reference numerals 42, 43, which represent two sections with opposite winding sense. Through the plated-through holes 33 it is also achieved that the meandering windings are connected in series and thus the same current flows in all.
Jede der Mäanderwindungen 31 , 32 hat abwechselnd zwei Rechtskurven und zwei Linkskur- ven, die eckige ca. 90 -Kurven sind. Zwischen den Kurven liegen gerade Bereiche. Each of the meander turns 31, 32 alternately has two right-hand curves and two left-hand turns, which are approximately 90 angular curves. Between the curves lie straight areas.
Ein Einzelsensor a, b, c wird aus einer Empfängerspule 40 und zwei Windungsbereichen 37, 38 der Mäanderwindungen 31 , 32 gebildet, die quer zur Messrichtung 1 1 nebeneinander angeordnet sind. A single sensor a, b, c is formed from a receiver coil 40 and two winding regions 37, 38 of the meandering windings 31, 32, which are arranged transversely to the measuring direction 1 1 side by side.
In Figur 3 ist schematisch eine absolute Maßverkörperung 50 in einer bevorzugten Ausgestaltung dargestellt. In Messrichtung 1 1 sind Markierungen 51 der Länge λ ausgebildet. Eine Markierung 51 stellt einen von zwei verschiedenen Informationszuständen dar, je nachdem, ob die Markierung 51 oben oder unten (in Bezug auf die Figur 3) ausgebildet ist. FIG. 3 schematically shows an absolute material measure 50 in a preferred embodiment. In the measuring direction 1 1 marks 51 of length λ are formed. A marker 51 represents one of two different states of information, depending on whether the marker 51 is formed at the top or the bottom (with respect to FIG. 3).
Als Material für die Maßverkörperung 50 kommt insbesondere ein photochemisch geätztes Metallband aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise rostfreier ferritischer Stahl, in Frage. Die Markierungen 51 werden vorzugsweise als rechteckige Löcher im Metallband ausgeführt. Die Markierungen 51 können alle die gleiche Form und Größe haben. Denkbar sind jedoch auch unterschiedliche Größen, insbesondere hinsichtlich der Breite quer zurAs a material for the material measure 50 is in particular a photochemically etched metal strip of ferromagnetic material, preferably stainless ferritic steel, in question. The marks 51 are preferably made as rectangular holes in the metal strip. The markers 51 can all have the same shape and size. However, different sizes are also conceivable, in particular with regard to the width across
Messrichtung, je nach Anzahl an verschiedenen Informationszuständen, die dargestellt werden können. Anstelle von Löchern kann auch festes, nicht ferromagnetisches, Material vorgesehen sein. Es handelt sich hier um eine mögliche Ausgestaltung der absoluten Maßverkörperung, es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen, insbesondere hinsichtlich der Anzahl möglicher Informationszustände, die mit einer Markierung dargestellt werden können und Abstände der Markierungen zueinander, möglich. Measuring direction, depending on the number of different information states that can be displayed. Instead of holes, it is also possible to provide solid, non-ferromagnetic material. This is a possible embodiment of the absolute material measure, but there are also other embodiments, in particular with regard to the number of possible information states that can be displayed with a marker and distances of the markings to each other, possible.
An den Stellen, an denen Markierungen 51 in der Maßverkörperung 50 vorgesehen sind, schwächt sich der Induktionseffekt ab, so dass sich die beiden induzierten Spannungen nicht mehr aufheben. An der Empfängerspule liegt dann eine induzierte Wechselspannung an, deren Amplitude den Informationszustand repräsentiert. At the points where marks 51 are provided in the material measure 50, the induction effect weakens, so that the two induced voltages no longer cancel each other out. At the receiver coil then there is an induced alternating voltage whose amplitude represents the information state.
Anzumerken ist, dass auch Wirbelströme in die Maßverkörperung 50 induziert werden, die dem obigen Effekt genau entgegen wirken. Da die Maßverkörperung vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht, sind diese aber gering. Schließlich sind am unteren und oberen Rand der Maßverkörperung 50 noch ein erster Längssteg 53 und ein zweiter Längssteg 54 ausgebildet, wodurch der Maßverkörperung Stabilität verliehen wird. It should be noted that eddy currents are also induced in the material measure 50, which counteract the above effect exactly. Since the material measure is preferably made of stainless steel with low electrical conductivity, but these are low. Finally, at the lower and upper edge of the material measure 50, a first longitudinal web 53 and a second longitudinal web 54 are formed, whereby the material measure stability is given.

Claims

Ansprüche claims
1. Sensoranordnung (20) für einen beweglichen Abtastkopf für eine absolute Positionsmessvorrichtung mit einer absoluten Maßverkörperung (50), zur Abtastung der absoluten Maßverkörperung (50) in einer Messrichtung (1 1 ), 1. Sensor arrangement (20) for a movable scanning head for an absolute position measuring device with an absolute material measure (50), for scanning the absolute material measure (50) in a measuring direction (1 1),
wobei die Sensoranordnung (20) wenigstens eine Senderspule (30) und wenigstens eine Empfängerspule (40) aufweist,  wherein the sensor arrangement (20) has at least one transmitter coil (30) and at least one receiver coil (40),
wobei die wenigstens eine Senderspule (30) zwei Windungsbereiche (37, 38) mit entgegengesetztem Wicklungssinn umfasst.  wherein the at least one transmitter coil (30) comprises two winding regions (37, 38) of opposite winding sense.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1 , wobei die wenigstens eine Senderspule die zwei Windungsbereiche (37, 38) mit entgegengesetztem Wicklungssinn quer zur Messrichtung (1 1 ) aufweist. 2. Sensor arrangement according to claim 1, wherein the at least one transmitter coil, the two winding regions (37, 38) with opposite winding sense transverse to the measuring direction (1 1).
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Messrichtung (1 1 ) nebeneinan- der liegende Windungsbereiche entgegengesetzten Wicklungssinn haben. 3. Sensor arrangement according to claim 1 or 2, wherein lying in the measuring direction (1 1) adjacent Windungsbereiche opposite winding sense.
4. Sensoranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Senderspule (30) durch wenigstens eine Mäanderwindung gebildet (31 , 32) ist, die abwechselnd eine oder mehrere Rechtskurven und eine oder mehrere Linkskurven hat. 4. Sensor arrangement according to one of the preceding claims, wherein the at least one transmitter coil (30) by at least one meandering winding is formed (31, 32), which alternately has one or more right-hand curves and one or more left-hand curves.
5. Sensoranordnung nach Anspruch 4, wobei wenigstens eine Kurve der einen oder mehreren Rechtskurven und der einen oder mehreren Linkskurven gekrümmt verläuft. 5. A sensor arrangement according to claim 4, wherein at least one curve of the one or more right-hand curves and the one or more left-hand curves is curved.
6. Sensoranordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei wenigstens eine Kurve der einen oder mehreren Rechtskurven und der einen oder mehreren Linkskurven eckig verläuft. 6. Sensor arrangement according to claim 4 or 5, wherein at least one curve of the one or more right-hand curves and the one or more left-hand curves is angular.
7. Sensoranordnung nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die wenigstens eine Mäanderwindung (31 , 32) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kurven gerade verläuft. 7. Sensor arrangement according to claim 4, 5 or 6, wherein the at least one meandering turn (31, 32) between two successive curves straight.
8. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die wenigstens eine Senderspule (30) durch wenigstens zwei Mäanderwindungen gebildet (31 , 32) ist, die in unterschiedlichen Schichten (A, B, C) einer Mehrschichtanordnung verlaufen. 8. Sensor arrangement according to one of claims 4 to 7, wherein the at least one transmitter coil (30) formed by at least two meandering turns (31, 32) extending in different layers (A, B, C) of a multilayer arrangement.
9. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die wenigstens eine Senderspule (30) durch wenigstens zwei Mäanderwindungen gebildet (31 , 32) ist, die in derselben Schicht (A, B, C) einer Mehrschichtanordnung verlaufen. 9. Sensor arrangement according to one of claims 4 to 8, wherein the at least one transmitter coil (30) by at least two meander turns formed (31, 32) which extend in the same layer (A, B, C) of a multilayer arrangement.
10. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die wenigstens eine Senderspule (30) durch wenigstens eine Mäanderwindung gebildet (31 , 32) ist, die abwechselnd drei Rechtskurven und drei Linkskurven hat oder die abwechselnd zwei Rechtskurven und zwei Linkskurven hat. 10. A sensor arrangement according to one of claims 4 to 9, wherein the at least one transmitter coil (30) by at least one meandering winding formed (31, 32), which alternately has three right-hander curves and three left-hander curves or which alternately has two right-hander curves and two left-hander curves.
1 1 . Sensoranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Empfängerspule (40) nur einen Wicklungssinn hat. 1 1. Sensor arrangement according to one of the preceding claims, wherein the at least one receiver coil (40) has only one winding sense.
12. Sensoranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die mehrere Einzelsensoren aufweist, wobei jeder der mehreren Einzelsensoren (a, b, c) je eine Senderspule und je eine Empfängerspule aufweist. 12. Sensor arrangement according to one of the preceding claims, comprising a plurality of individual sensors, each of the plurality of individual sensors (a, b, c) each having a transmitter coil and a respective receiver coil.
13. Absolute Positionsmessvorrichtung mit einer absoluten Maßverkörperung (50) und einem Abtastkopf mit einer Sensoranordnung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auf der absoluten Maßverkörperung (50) in Messrichtung (1 1 ) Markierungen (51 ) ausgebildet sind und wobei eine Markierung (51 ) einen von wenigstens zwei verschiedenen In- formationszuständen darstellt. 13. Absolute position measuring device with an absolute measuring graduation (50) and a scanning head with a sensor arrangement (20) according to one of the preceding claims, wherein on the absolute measuring graduation (50) in the measuring direction (1 1) markings (51) are formed and wherein a mark (51) represents one of at least two different information states.
14. Absolute Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Markierung (51 ) einen von wenigstens vier verschiedenen Informationszuständen darstellt. 14. An absolute position measuring apparatus according to claim 13, wherein a marker (51) represents one of at least four different information states.
15. Absolute Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14 in Rückbezug zumindest auf Anspruch 12, wobei eine Markierung (51 ) in Messrichtung (1 1 ) eine Länge (λ) aufweist, die der Länge (λ) eines Einzelsensors (a, b, c) entspricht. 15. Absolute position measuring device according to claim 13 or 14 in reference to at least claim 12, wherein a marking (51) in the measuring direction (1 1) has a length (λ) corresponding to the length (λ) of a single sensor (a, b, c) equivalent.
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