[go: up one dir, main page]

CN103868535B - 电感式位置测量装置 - Google Patents

电感式位置测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103868535B
CN103868535B CN201310652313.0A CN201310652313A CN103868535B CN 103868535 B CN103868535 B CN 103868535B CN 201310652313 A CN201310652313 A CN 201310652313A CN 103868535 B CN103868535 B CN 103868535B
Authority
CN
China
Prior art keywords
receiver
track
scale
wire
measurement apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310652313.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103868535A (zh
Inventor
马克·奥利弗·蒂曼
马丁·厄曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Original Assignee
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Johannes Heidenhain GmbH filed Critical Dr Johannes Heidenhain GmbH
Publication of CN103868535A publication Critical patent/CN103868535A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103868535B publication Critical patent/CN103868535B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2053—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable non-ferromagnetic conductive element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2451—Incremental encoders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电感式位置测量装置，该装置具有扫描部件和刻度部件，其能够在第一方向上彼此相对运动。扫描部件包括励磁机导线和三个接收器轨道，其中，第一和第二接收器轨道彼此按照间距布置，并在第一和第二接收器轨道之间布置第三接收器轨道。刻度部件包括两个刻度轨道，该刻度轨道彼此按照间距布置，并且具有不同的刻度周期。另外，可以通过刻度轨道调制由励磁机导线产生的电磁场，使得能利用第一和第二接收器轨道探测在第一方向上的相对位置，同时，能利用第三接收器轨道探测在第二方向上的相对位置，该第二方向垂直于第一方向。

Description

电感式位置测量装置
技术领域
本发明涉及一种用于确定相对位置的电感式位置测量装置。
背景技术
电感式位置测量装置例如被用作旋转编码器，用于确定两个可以彼此相对旋转的机器部件的角度位置。在电感式位置测量装置中，通常例如以印制导线的形式在共同的电路板上安装励磁机线圈和接收器线圈，该电路板例如与旋转编码器的定子固定连接。刻度部件处于与前述电路板相对的位置，在该刻度部件上按照周期性间距交替设置导电的和不导电的平面或接片和空隙作为刻度结构，并且该刻度部件与旋转编码器的转子抗扭连接。如果将按照时间交变的励磁电流施加在励磁机线圈上，则在接收器线圈中在转子与定子之间进行相对旋转的过程中根据角度位置产生信号。然后在分析电子件中对这些信号做进一步处理。
另外，电感式位置测量装置通常还用于直接测量沿轴线的纵向位移。在此，采用与上述旋转编码器相同的测量原理，然而接收器线圈和刻度结构沿直线轴线延伸。
通常将这种电感式位置测量装置用作电力传动的测量装置，用于确定相应机器部件的相对运动或相对位置。在这种情况下，为了控制传动，通过相应的接口装置将产生的位置值输送给随动电子元件(Folgeelektronik)。
专利申请人的EP 1 750 101 B1中描述了一种量角器，在该量角器中除了测量角度位置还可以根据所测的温度确定轴向位移。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种电感式位置测量装置，通过该电感式位置测量装置能够以简单的方式利用垂直于原本测量方向的方向确定位移。
所以电感式位置测量装置具有扫描部件和刻度部件，其中扫描部件可以相对于刻度部件在第一方向上做直线运动或旋转运动。扫描部件包括用于产生电磁场的励磁机导线和三个接收器轨道，该接收器轨道相应地具有至少一个接收器导线。第一和第二接收器轨道彼此按照间距布置，该间距垂直于第一方向延伸。第三接收器轨道布置在第一和第二接收器轨道之间。另外，刻度部件包括两个刻度轨道，该刻度轨道彼此按照间距布置，该间距垂直于第一方向延伸，并且沿着第一方向具有不同的刻度周期。另外，这样配置位置测量装置，以使得能通过刻度轨道调制由励磁机导线产生的电磁场，从而能够利用第一和第二接收器轨道的接收器导线探测在第一方向上的相对位置，同时，能够利用第三接收器轨道的至少一个接收器导线探测在第二方向上的相对位置，该第二方向垂直于第一方向。
刻度周期是由刻度结构确定的几何长度。在刻度周期内例如相应地有导电的和不导电的平面或恰好一个接片和空隙。扫过刻度周期时通过扫描部件产生信号周期。
沿第一方向延伸并且在第二方向上扩展的几何区域是指轨道，特别是励磁机轨道、第一、第二和第三接收器轨道以及刻度轨道。在使用量角器的情况下，可以将轨道理解为沿圆周延伸并且尤其可以是在第一方向上没有尽头的矩形平面。在用于测量平移的相对位置的位置测量装置中，轨道可以具有矩形几何形状。第一、第二和第三接收器轨道可以在整个测量长度或整个圆周上或者只是逐段或逐节地具有接收器导体。特别是能够这样设计位置测量装置，即相对于其它的接收器轨道中的至少一个接收器导线错开地在第一方向上布置接收器导线。
通常，将扫描部件和刻度部件布置为彼此相对，并通过在垂直于第一和第二方向指向的第三方向上延伸的气隙彼此间隔开。本发明不涉及对气隙宽度的探测。相对运动可以是旋转运动或直线运动。相应地，相对位置可以是角度位置或平移位置。通过不同的刻度周期可以借助于适当的信号分析方法，例如按照游标原理，确定扫描部件与刻度部件之间的绝对相对位置。
特别是这样设计电感式位置测量装置，即在扫描部件上布置具有接收器导体的第一接收器轨道和第二接收器轨道。在此，刻度部件包括第一刻度轨道和第二刻度轨道，其中，这样配置位置测量装置，即，在扫描部件与刻度部件之间的相同的相对运动中，通过第一接收器轨道的接收器印制导线可以比通过第二接收器轨道的接收器印制导线产生更多的信号周期。相同的相对运动是指同样大小的相对运动，例如一定角度的相对旋转，或一定长度的纵向位移。
有利地，接收器轨道中的至少一个具有至少两个接收器导线。
在本发明的另一种设计方案中，刻度轨道中的至少一个由刻度结构构成，该刻度结构沿第一方向具有交替布置的、导电的和不导电的区域。
也能够这样配置电感式位置测量装置，以使得刻度轨道中的至少一个由刻度结构构成，该刻度结构沿第一方向具有交替布置的接片和空隙。还可以将刻度轨道设计为电镀金属层。
特别是如果应该通过位置测量装置确定角度位置，则刻度部件可以具有弯曲的外罩面，在所述外罩面上以轴向的间距布置刻度轨道，也就是相对于轴线轴向上错开地布置，旋转应该围绕该轴线进行。有利地，第一或第二接收器轨道具有至少一个接收器导线，该接收器导线沿着第一方向经过大于180°，特别是大于225°的角度，有利地具有至少270°的角度延伸。角度数据与在刻度部件相对于扫描部件旋转所应围绕的轴线上具有中心点的中心角有关。
同样，第三接收器轨道的一个或多个接收器导线可以沿着第一方向经过大于180°，特别是大于225°，有利地至少为270°的角度延伸。
也可以将第三接收器轨道的接收器导线设计为沿第一方向具有断路。相应地，可以在圆周上的多个位置扫描刻度轨道。例如可以与轴线上的中心点相对地布置刻度轨道被扫描的位置，也就是第三接收器轨道的至少一个接收器导线所在的位置。在这种设计方案中，第三接收器轨道的接收器导线可以分别经过中心角延伸，该中心角至少为60°，有利地至少为75°或至少为100°，该中心角具有轴线上的中心点。
由于接收器导线比较长，所产生的信号对离心率误差和摆动误差的不灵敏度高。因此，可以允许较大的制造公差与安装公差。
可替换地，也可以这样设计扫描部件，即第一、第二或第三接收器轨道具有多个区段，以使得接收器轨道和可选择地励磁机导线也在一定程度上沿第一方向断开。在此，可以在区段内部布置至少一个接收器导线，而在区段外部沿第一方向没有接收器导线。
例如，在能够确定角度位置的位置测量装置中，至少第三接收器轨道可以在圆周上具有逐区段分布的接收器导线，其中，接收器导线的区域可以在相应地小于30°的角度区段(即整个圆周的1/12)，特别是小于15°的角度区段(即整个圆周的1/24)上延伸。有利地，在位置测量装置的这种设计方案中，相对于轴线上的点而言点对称地布置各个区段，通过该位置测量装置应该能够确定相对于(旋转)轴线的角度位置。
在本发明的另一种设计方案中，刻度部件具有平坦的平面，在该平坦的平面上布置刻度轨道。这种设计方案尤其在与平移运动或位置的测量相联系时是有利的。
根据本发明的另一种设计方案，励磁机导线的至少一个这样布置，以使得通过该至少一个励磁机导线能产生电磁场，通过电磁场，在对其进行调制后，通过刻度部件不但
a)能利用第一和第二接收器轨道的接收器导线探测在第一方向上的相对位置，而且
b)能利用第三接收器轨道的接收器导线探测在第二方向上的相对位置。因此，可以放弃用于利用第三接收器轨道的接收器导线产生信号的单独的或附加的励磁机导线。
有利地，在两个接收器轨道旁，至少逐段地相对于与第一方向垂直并且不指向气隙方向的第二方向而言，相应地在两侧布置励磁机导线。特别地，可以这样布置扫描部件，即在所有三个接收器轨道旁边至少逐段地相对于第二方向而言相应地在两侧布置励磁机导线。在本发明的有利设计方案中，在第一和第二接收器轨道之间至少逐段地布置两个励磁机导线。特别地，在接收器导线两侧布置励磁机导线。
有利地，第一刻度轨道的刻度周期与第二刻度轨道的刻度周期的比例在1/4至4的范围内。特别地，该比例最小可以是1/3并且最大可以是3，有利地，该比例在1/2至2的范围内。例如可以在使用用于测量角度位置的位置测量装置的情况下，第一刻度轨道的刻度周期的数量与第二刻度轨道的刻度周期的数量相差数值为1。
这两个刻度轨道具有不同的刻度周期。所以，一个刻度轨道的刻度周期较长，一个刻度轨道的刻度周期较短。有利地，第三接收器轨道沿第一方向在大于较长的刻度周期的长度上延伸。
附图说明
根据本发明的电感式位置测量装置的其它细节和优点由下文中根据附图对两个实施例的描述中得出。
图中示出：
图1是用于确定相对角度位置的位置测量装置的透视图，
图2是扫描部件的部分区域的俯视图，
图3是根据第二实施例的、用于确定相对角度位置的位置测量装置的俯视图，
图4是用于确定平移的相对位置的位置测量装置的透视图，
图5a是用于确定平移的相对位置的位置测量装置的刻度部件的部分区域的俯视图，
图5b是用于确定平移的相对位置的位置测量装置的扫描部件的部分区域的俯视图。
具体实施方式
在根据图1和2的第一实施例中，根据位置测量装置对本发明进行描述，该位置测量装置用于检测扫描部件1和刻度部件2或刻度盘之间的角度位置。图1分别示出扫描部件1和刻度部件2，目的是说明结构。在根据运行的状态中，扫描部件1和刻度部件2通过径向气隙同心地彼此相对。
刻度部件2在这一实施例中被设计为环件，两个按照间距Z2布置的刻度轨道2.1，2.2位于该环件的外罩侧。刻度轨道2.1，2.2在所示出的实例中包括接片2.11，2.21和其之间的空隙2.12，2.22，其中第一刻度轨道2.1具有六十四个这种接片2.11，而第二刻度轨道2.2只包括六十三个接片2.22。根据实例，具有轴线向延伸Z2的环形凹槽2.4位于接片2.11，2.21之间。
因此，两个刻度轨道2.1，2.2分别由周期性顺序交替布置的接片2.11，2.21和空隙2.12，2.22构成。
第一刻度轨道2.1的第一刻度周期P2.1由接片2.11的长度T1与空隙2.12的长度G1之和得出，其中长度T1，G1沿X方向延伸。同样地，第二刻度周期P2.2是第二刻度轨道2.2中的接片2.21长度T2与空隙2.22长度G2之和。按照以下关系确定两个刻度轨道2.1，2.2的尺寸：T1/G1≈T2/G2。
刻度轨道2.1，2.2特别是沿第一方向X，此处为沿着圆周方向，具有不同的刻度周期P2.1，P2.2(图2)，即：
P2.1＝周长/64并且
P2.2＝周长/63。
相应地，第一刻度轨道2.1的刻度周期P2.1与第二刻度轨道2.2的刻度周期P2.2的比例的计算方法如下：
P2.1:P2.2＝(周长/64):(周长/63)＝63/64≈0.984。
扫描部件1由布置为环形的柔性电路板构成，在该电路板上布置两个励磁机导线1.4，1.5和三个接收器轨道1.1，1.2，1.3。励磁机导线1.4，1.5和接收器轨道1.1，1.2，1.3沿X方向或沿圆周方向延伸，确切地说，几乎在扫描部件1的整个圆周上延伸。在整个圆周上完全延伸在现实当中几乎无法生产或只有在增加开支的条件下才可以生产，因为在扫描部件1上设置了用于励磁机导线1.4，1.5和接收器轨道1.1，1.2，1.3的接口区域，其结果是-即使只是微不足道的-不连续性。另外，第一和第二接收器轨道1.1，1.2彼此按照间距Z1安置在扫描部件1上。间距Z1垂直于第一方向X，即垂直于圆周方向延伸，并且特别是与间距Z2平行或轴向地指向。
另外，第三接收器轨道1.3位于扫描部件1上。该接收器轨道轴向上布置在第一和第二接收器轨道1.1，1.2之间并在扫描部件1除了接口区域之外的几乎整个圆周上沿X方向延伸。励磁机导线1.4，1.5和接收器轨道1.1，1.2，1.3设计为充当扫描部件1的具有多层结构的柔性电路板的印制导线。
另外，在扫描部件1上布置图中没有示出的电子电路以及插头元件。扫描部件1安装在环形壳体11中。扫描部件1可以通过线缆30与随动电子元件连接。
图2在详细局部图中示出三个接收器轨道1.1，1.2，1.3和两个励磁机导线1.4，1.5以及刻度轨道2.1，2.2。第一和第二接收器轨道1.1，1.2分别具有一对接收器印制导线1.11，1.12；1.21，1.22。第三接收器轨道1.3包括两个接收器回线1.31，1.32，该接收器回线同样设计为印制导线。
如由图2显示出的，在第一和第二接收器轨道1.1，1.2旁边在Z方向上分别在两侧布置励磁机导线1.4，1.5。换言之，两个励磁机导线1.4，1.5在垂直于X方向指向的方向(Z方向)上位于第一和第二接收器轨道1.1，1.2之间。
在根据运行的状态中，刻度部件2径向上位于扫描部件1内部，而不与之接触。通常，刻度部件2充当转子，并且被固定在可以围绕轴线A旋转的机器部件上。相反，扫描部件1构成位置测量装置的定子，因此将其固定在静止不动的机器部件上。在刻度部件2和扫描部件1之间围绕轴线A的相对旋转中，可以在扫描部件1中通过感应作用产生与相应角度位置相关的信号。
形成相应信号的前提条件是，励磁机导线1.4，1.5在接收器轨道1.1，1.2，1.3区域内或在以此扫描的刻度轨道2.1，2.2区域内产生按时间交变的电磁励磁场。在所示出的实施例中，励磁机导线1.4，1.5被设计为多个平行的、电流流过的单个印制导线。如果给励磁机导线1.4，1.5通电流，则围绕相应的励磁机导线1.4，1.5形成管状或圆柱状定向的电磁场。产生的电磁场的力线以围绕励磁机导线1.4，1.5的同心圆的形式延伸，其中，力线的方向以已知的方式和方法取决于励磁机导线1.4，1.5中的电流方向。在接片2.11，2.21的区域内通过感应引起涡流，从而实现根据角度位置对场的调制。相应地，可以通过接收器轨道1.1，1.2测量在X方向上的相对位置。这样布置接收器轨道1.1，1.2的成对的接收器印制导线1.11，1.12；1.21，1.22，即这些成对的接收器印制导线分别提供相位差为90°的信号，从而也能够确定旋转方向。用于确定在X方向上的位置、此处为角度位置的每个接收器轨道1.1，1.2被自身的励磁机导线1.4，1.5包围。
第一、第二和第三接收器轨道1.1，1.2，1.3几乎围绕扫描部件1的整个圆周，即几乎360°围绕轴线A延伸。通过这种结构，也可以在附装公差比较大时准确地确定角度。
由于两个刻度轨道2.1，2.2具有细微不同的刻度周期P2.1，P2.2，可以在利用差拍原理(Schwebungsprinzip)或游标原理(Noniusprinzip)的条件下从接收器轨道1.1，1.2的信号中确定刻度部件2相对于扫描部件1而言的绝对角度位置。
例如可以将刻度部件2固定在机床主轴上，应首先测量机床的旋转位置和转数。在可以旋转的轴的端部安装工具，该工具的位置必须精确确定，以便保证对相应工件的准确加工。如果较长时间地运行这种装置，通常会将热量，例如从传动电动机或从轴承中导入轴中。其结果是轴沿Z方向的长度改变。相应地，工具在Z方向上的位置移动。为了提高机床的精确度，此时确定长度变化的数值或大小并输送给机床或随动电子件的数控装置，用于位置修正。利用根据本发明的位置测量装置，此时不需要用于确定轴的长度变化的单独的位置测量装置。
利用第三接收器轨道1.3探测刻度部件2和扫描部件1之间在Z方向上的相对位置。由接收器回线1.31，1.32产生的信号取决于具有凹槽2.4的相应接收器回线1.31，1.32的相应重合度。为通过第三接收器轨道1.3获取Z位置的信号所需的励磁场由励磁机导线1.4，1.5产生。因此，可以在使用产生电磁场的那些励磁机导线1.4，1.5的条件下通过位置测量装置探测在垂直于第一方向X指向的第二方向Z上的相对位置，借助于其中所述的电磁场最终还可以利用第一和第二接收器轨道1.1，1.2探测在第一方向X上的相对位置。也就是说，可以放弃用于探测在Z方向上的相对位置的特殊励磁机导线。
方向Z是垂直于第一方向X指向但不是径向(不是Y方向)的方向，所以不将扫描部件1与刻度部件2之间的气隙宽度用于确定轴的长度变化。
图3示出位置测量装置的第二实施例，该位置测量装置同样地用于检测角度位置。根据这一实施例的位置测量装置包括外部环形壳体11和刻度部件2。其设计为与第一实施例一致。相反，根据第二实施例的位置测量装置具有扫描部件10，该扫描部件包括四个区段10.1，10.2，10.3，10.4。每个区段10.1，10.2，10.3，10.4，如同第一实施例的扫描部件1，具有励磁机导线1.4，1.5和三个接收器轨道1.1，1.2，1.3，其中第一和第二接收器轨道1.1，1.2彼此按照间距Z1布置，该间距垂直于第一方向X，即在Z方向上延伸。第三接收器轨道1.3布置在第一和第二接收器轨道1.1，1.2之间。所以，也可以将图2看作第二实施例的区段10.1，10.2，10.3，10.4的局部图。
每个区段10.1，10.2，10.3，10.4只在刻度部件2圆周或壳体11内圆周的部分区域上延伸。在所示出的实施例中，每个区段10.1，10.2，10.3，10.4在24°的中心角上延伸，因此区段10.1，10.2，10.3，10.4总计只在26.7％(96°)的圆周上延伸。
特别是在刻度部件直径较大时，区段10.1，10.2，10.3，10.4可替换地可以总共在明显小于1/4圆周上延伸。可替换地，也可以沿圆周布置两个、三个或四个以上区段10.1，10.2，10.3，10.4。
区段10.1，10.2，10.3，10.4被布置为相对于轴线A上的点而言彼此点对称。这种装置在区段10.1，10.2，10.3，10.4的使用数量不是四个时也是有利的。
根据图4，5a和5b示出的第三实施例，本发明也可以用于测量平移的或直线相对位置。
刻度部件2’在这一实施例中被安装在壳体20’中，并具有两个刻度轨道2.1’，2.2’。这两个刻度轨道2.1’，2.2’分别由周期性顺序交替布置的导电的刻度结构2.11’，2.21’和不导电的刻度结构2.12’，2.22’构成。在所示出的实例中，在基板上涂覆铜作为导电部分区域2.11’，2.21’的材料。相反，在不导电的刻度结构2.12’，2.22’中，没有为基板涂覆涂层。刻度轨道2.1’，2.2’沿第一方向X具有不同的刻度周期P2.1，P2.2(图5a)。
宽度为Z2’的条带2.4’位于刻度轨道2.1’，2.2’之间，该条带完全没有导电涂层。
另外，根据第三实施例的位置测量装置具有扫描部件1’，该扫描部件由电路板构成，在该电路板上布置两个励磁机导线1.4’，1.5’和三个接收器轨道1.1’，1.2’，1.3’。将第一和第二接收器轨道1.1’，1.2’彼此按照间距Z1’安置在扫描部件1’上。间距Z1’垂直于第一方向X延伸，并且特别是与间距Z2’平行或Z方向指向。
同时，第三接收器轨道1.3’位于扫描部件1’上。这个第三接收器轨道在Z方向上布置在第一和第二接收器轨道1.1’，1.2’之间。励磁机导线1.4’，1.5’和接收器轨道1.1’，1.2’，1.3’被设计为充当扫描部件1’的具有多层结构的柔性电路板的印制导线。
另外，在扫描部件1’上布置图中没有进一步示出的电子电路以及插头元件。扫描部件1’安装在壳体10’中。扫描部件1’可以通过线缆30与随动电子件连接。
第一和第二接收器轨道1.1’，1.2’原则上是与图2相类似地配置的，也就是分别具有成对的接收器印制导线，该接收器印制导线是正弦形地错开布置的。两个励磁机导线1.4’，1.5’同样地被设计为与图2相类似。第三接收器轨道1.3’自然地被设计为在X方向上比第一实施例的第三接收其轨道短。
如果扫描部件1’沿着刻度部件2’在X方向上运动，则可以确定它们之间的绝对相对位置，其中，此处也使用游标原理。同时，可以利用第三接收器轨道1.3’探测在刻度部件2’和扫描部件1’之间在Z方向上的相对位置。由各个接收器回线1.31’，1.32’产生的信号取决于具有不带涂层的条带2.4’的相应接收器回线1.31’，1.32’的相应重合度。
扫描部件1’和刻度部件2’布置为彼此相对，并由在Y方向上延伸的气隙彼此间隔开。本发明在此也不涉及对气隙在Y方向上宽度的探测。
可以将接片和空隙或导电平面和不导电平面用作刻度结构，不取决于是否将电感式位置测量装置设计为角度测量装置或长度测量装置。

Claims (12)

1.一种电感式位置测量装置，具有在第一方向(X)上能彼此相对运动的扫描部件(1；1’)和刻度部件(2；2’)，其中
-所述扫描部件(1；1’)包括励磁机导线(1.4，1.5；1.4’，1.5’)和三个接收器轨道(1.1，1.2，1.3；1.1’，1.2’，1.3’)，其中，每个所述接收器轨道(1.1，1.2，1.3；1.1’，1.2’，1.3’)具有至少两个接收器导线(1.11，1.12，1.21；1.22，1.31，1.32)，其中，所述第一接收器轨道和所述第二接收器轨道(1.1，1.2；1.1’，1.2’)彼此按照间距(Z1；Z1’)布置，所述间距垂直于所述第一方向(X)延伸，并在所述第一接收器轨道和所述第二接收器轨道(1.1，1.2；1.1’，1.2’)之间布置所述第三接收器轨道(1.3；1.3’)，其中
-所述刻度部件(2；2’)包括两个刻度轨道(2.1，2.2；2.1’，2.2’)，所述刻度轨道彼此按照间距(Z2；Z2’)布置，所述间距垂直于所述第一方向(X)延伸，并且沿着所述第一方向(X)具有不同的刻度周期(P2.1，P2.2；P2.1’，P2.2’)，
另外，这样配置位置测量装置，以使得能通过所述刻度轨道(2.1，2.2；2.1’，2.2’)调制由所述励磁机导线(1.4，1.5；1.4’，1.5’)产生的电磁场，从而能够利用所述第一接收器轨道和所述第二接收器轨道(1.1，1.2；1.1’，1.2’)的所述接收器导线(1.11，1.12，1.21；1.22)探测在所述第一方向(X)上的相对位置，同时，能够利用所述第三接收器轨道(1.3；1.3’)的至少两个所述接收器导线(1.31，1.32；1.31’，1.32’)探测在第二方向(Z)上的相对位置，所述第二方向垂直于所述第一方向(X)，其特征在于，所述刻度部件(2)具有弯曲的外罩面，在所述外罩面上以轴向的所述间距(Z2)布置所述刻度轨道(2.1，2.2)，并且沿着所述第一方向(X)，所述第三接收器轨道(1.3)的所述接收器导线(1.31,1.32)经过大于180°的角度延伸，或者具有断路并且分别经过至少60°的角度延伸。
2.根据权利要求1所述的电感式位置测量装置，其中所述刻度轨道(2.1，2.2；2.1’，2.2’)中的至少一个由刻度结构(2.11，2.12；2.21，2.22)构成，所述刻度结构沿所述第一方向(X)具有交替布置的、导电的和不导电的区域。
3.根据权利要求1所述的电感式位置测量装置，其中所述刻度轨道(2.1，2.2)中的至少一个由所述刻度结构(2.11，2.12；2.21，2.22)构成，所述刻度结构沿所述第一方向(X)具有交替布置的接片和空隙。
4.根据权利要求1所述的电感式位置测量装置，其中所述第一接收器轨道或所述第二接收器轨道(1.1，1.2)具有至少一个接收器导线(1.11，1.12，1.21；1.22)，所述至少一个接收器导线沿所述第一方向(X)经过至少为270°的角度延伸。
5.根据权利要求1所述的电感式位置测量装置，其中所述第三接收器轨道(1.3)具有至少一个接收器导线(1.31，1.32)，所述至少一个接收器导线沿所述第一方向(X)经过至少为270°的角度延伸。
6.根据权利要求1所述的电感式位置测量装置，其中，所述励磁机导线(1.4，1.5；1.4’，1.5’)中的至少一个这样布置，以使得通过所述至少一个励磁机导线能产生电磁场，通过所述电磁场，在对其进行调制后
-能利用所述第一接收器轨道和所述第二接收器轨道(1.1，1.2；1.1’，1.2’)的所述接收器导线(1.11，1.12，1.21；1.22)探测在所述第一方向(X)上的所述相对位置，并且另外
-能利用所述第三接收器轨道(1.3；1.3’)的所述接收器导线(1.31，1.32；1.31’，1.32’)探测在所述第二方向(Z)上的所述相对位置。
7.根据权利要求1所述的电感式位置测量装置，其中，在两个所述接收器轨道(1.1，1.2，1.3；1.1’，1.2’，1.3’)旁，至少逐段地相对于与所述第一方向(X)垂直的所述第二方向(Z)而言相应地在两侧布置所述励磁机导线(1.4，1.5；1.4’，1.5’)。
8.根据权利要求1所述的电感式位置测量装置，其中，在所述第一接收器轨道和所述第二接收器轨道(1.1，1.2；1.1’，1.2’)之间至少逐段地布置两个所述励磁机导线(1.4，1.5；1.4’，1.5’)。
9.根据权利要求1所述的电感式位置测量装置，其中，所述第一刻度轨道(2.1；2.1’)的所述刻度周期((P2.1；P2.1’)与所述第二刻度轨道(2.2；2.2’)的所述刻度周期((P2.2；P2.2’)的比例在1/4至4的范围内。
10.根据权利要求1所述的电感式位置测量装置，其中所述第三接收器轨道(1.3，1.3’)具有至少一个接收器导线(1.11，1.12，1.21；1.22，1.31，1.32；1.11’，1.12’，1.21’；1.22’，1.31’，1.32’)，所述至少一个接收器导线沿所述第一方向(X)在大于较长的所述刻度周期(P2.1，P2.2；P2.1’，P2.2’)的长度上延伸。
11.根据权利要求1所述的电感式位置测量装置，其中所述第一接收器轨道、所述第二接收器轨道或所述第三接收器轨道(1.1，1.2，1.3)具有区段(10.1，10.2，10.3)，在所述区段内部布置至少一个接收器导线(1.11，1.12，1.21；1.22，1.31，1.32)，同时，在所述区段(10.1，10.2，10.3)外部沿所述第一方向(X)没有接收器导线(1.11，1.12，1.21；1.22，1.31，1.32)。
12.根据权利要求11所述的电感式位置测量装置，其中所述区段(10.1，10.2，10.3)是相对于轴线(A)上的点而言点对称布置的。
CN201310652313.0A 2012-12-13 2013-12-05 电感式位置测量装置 Active CN103868535B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012223037.8 2012-12-13
DE102012223037.8A DE102012223037A1 (de) 2012-12-13 2012-12-13 Induktive Positionsmesseinrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103868535A CN103868535A (zh) 2014-06-18
CN103868535B true CN103868535B (zh) 2017-12-15

Family

ID=49212651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310652313.0A Active CN103868535B (zh) 2012-12-13 2013-12-05 电感式位置测量装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9383184B2 (zh)
EP (1) EP2743649B1 (zh)
JP (1) JP6204813B2 (zh)
CN (1) CN103868535B (zh)
DE (1) DE102012223037A1 (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201311856D0 (en) * 2013-07-02 2013-08-14 Gill Res And Dev Ltd A position indicator device
DE102015224589A1 (de) * 2015-12-08 2017-06-08 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Induktive Positionsmesseinrichtung
US9683869B1 (en) * 2015-12-11 2017-06-20 Mitutoyo Corporation Electronic absolute position encoder
DE202016003727U1 (de) * 2016-06-14 2016-07-07 Peter Haas Induktivitätsanordnung
US20170307411A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 KSR IP Holdings, LLC Position sensor
GB201611173D0 (en) 2016-06-28 2016-08-10 Howard Mark A And Kreit Darran Inductive detector
JP6847517B2 (ja) * 2017-01-27 2021-03-24 株式会社ミツトヨ 誘導検出型ロータリエンコーダ
DE102017222063A1 (de) 2017-12-06 2019-06-06 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Induktive Positionsmesseinrichtung
US10591316B2 (en) * 2018-03-30 2020-03-17 Mitutoyo Corporation Transmitter and receiver configuration for inductive position encoder
CN110487162B (zh) * 2019-09-29 2020-09-08 桂林广陆数字测控有限公司 混合定位电磁感应式位移传感器
US11169008B2 (en) * 2020-03-23 2021-11-09 Mitutoyo Corporation Transmitter and receiver configuration for inductive position encoder
US11067414B1 (en) * 2020-03-23 2021-07-20 Mitutoyo Corporation Transmitter and receiver configuration for inductive position encoder
US11181395B2 (en) * 2020-03-23 2021-11-23 Mitutoyo Corporation Transmitter and receiver configuration for inductive position encoder
DE102020205398A1 (de) 2020-04-29 2021-11-04 Dr. Johannes Heidenhain Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung Induktive Positionsmesseinrichtung
US11713983B2 (en) 2021-06-30 2023-08-01 Mitutoyo Corporation Sensing winding configuration for inductive position encoder
DE102021210173A1 (de) 2021-09-15 2023-03-16 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Induktive positionsmesseinrichtung
EP4184123A1 (en) * 2021-11-18 2023-05-24 Renesas Electronics America Inc. Radial inductive position sensor for detecting a rotational movement, high-resolution position sensor system and torque sensor system
US12072213B2 (en) 2022-08-31 2024-08-27 Mitutoyo Corporation Inductive position encoder utilizing slanted scale pattern
US12072212B2 (en) 2022-08-31 2024-08-27 Mitutoyo Corporation Inductive position encoder utilizing transmissive configuration

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5886519A (en) * 1997-01-29 1999-03-23 Mitutoyo Corporation Multi-scale induced current absolute position transducer
DE19701319C2 (de) * 1997-01-16 2000-06-08 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Positionsmeßeinrichtung
CN1873367A (zh) * 2005-04-19 2006-12-06 三丰株式会社 绝对式旋转编码器和千分尺
CN101245982A (zh) * 2007-02-16 2008-08-20 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 轴角编码器及其运行方法
CN101990628A (zh) * 2008-04-09 2011-03-23 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 感应式旋转角传感器以及用于感应式旋转角传感器的运行的方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5894678A (en) * 1997-01-29 1999-04-20 Mitutoyo Corporation Electronic linear tape measure using a low power induced current position transducer
US6304076B1 (en) * 1999-09-07 2001-10-16 Bei Sensors & Systems Company, Inc. Angular position sensor with inductive attenuating coupler
JP2002365006A (ja) * 2001-05-24 2002-12-18 Hella Kg Hueck & Co 誘導ポジションセンサー
JP2005214722A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Mitsutoyo Corp 誘導型変位検出装置
JP2006349377A (ja) * 2005-06-13 2006-12-28 Shinko Electric Co Ltd ２自由度センサ
DE102005036161A1 (de) 2005-08-02 2007-02-08 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Feldmodulierende Winkelmesseinrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
JP5042891B2 (ja) * 2008-03-14 2012-10-03 株式会社ミツトヨ センサヘッド、及び誘導型変位検出装置
DE102011079961A1 (de) * 2011-07-28 2013-01-31 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Winkelmessung
JP2015068640A (ja) * 2013-09-26 2015-04-13 愛三工業株式会社 位置センサ
JP2015094725A (ja) * 2013-11-13 2015-05-18 株式会社東海理化電機製作所 位置検出装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19701319C2 (de) * 1997-01-16 2000-06-08 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Positionsmeßeinrichtung
US5886519A (en) * 1997-01-29 1999-03-23 Mitutoyo Corporation Multi-scale induced current absolute position transducer
CN1873367A (zh) * 2005-04-19 2006-12-06 三丰株式会社 绝对式旋转编码器和千分尺
CN101245982A (zh) * 2007-02-16 2008-08-20 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 轴角编码器及其运行方法
CN101990628A (zh) * 2008-04-09 2011-03-23 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 感应式旋转角传感器以及用于感应式旋转角传感器的运行的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2743649B1 (de) 2016-02-03
US20140167746A1 (en) 2014-06-19
CN103868535A (zh) 2014-06-18
EP2743649A1 (de) 2014-06-18
JP6204813B2 (ja) 2017-09-27
DE102012223037A1 (de) 2014-06-18
US9383184B2 (en) 2016-07-05
JP2014119453A (ja) 2014-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103868535B (zh) 电感式位置测量装置
US10989515B2 (en) Inductive position measuring device
CN1332174C (zh) 多个方向上的距离的无接触测量设备
CN101501454B (zh) 用于检测机器的可动部件的位置的位置编码器和方法
CN102997940B (zh) 感应检测式编码器及数字千分尺
CN109416262A (zh) 旋转角度传感器，用于该旋转角度传感器的定子元件以及转子元件
US9933283B2 (en) Robust rotary encoder for power tool
CN107401975B (zh) 用于对旋转的机械部件进行角度测量的线性感应式位置传感器
US11740068B2 (en) Scanning element and inductive position measuring device therewith
US11585678B2 (en) Scanning element and inductive position measuring device having a scanning element
CN106796120A (zh) 用于无接触地检测旋转构件的转动角度的传感器组件
US10928222B2 (en) Rotation angle sensor having a compensation element
US11686568B2 (en) Scanning element and inductive position measuring device having a scanning element
US11920927B2 (en) Position encoder with combined inductive and magnetic sensors
US20230304831A1 (en) Detection device for a position sensor and detection system comprising such a detection device
CN109564111A (zh) 设计成测量轴或类似物的角位置的感应式位置传感器
EP4053509B1 (en) Target and receiver for an inductive sensor
CN113566685A (zh) 感应式位置测量装置
CN118225137A (zh) 角度传感器、激光雷达
JP2023165624A (ja) 走査要素およびこの走査要素を備えた誘導式位置測定機構
CN118937473A (zh) 应用于车用电机位置电涡流传感器的线圈组件
CN119043380A (zh) 一种应用于三相输出电涡流传感器线圈结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant