DE102013104832A1 - Measuring standard for a position measuring device and method for its production - Google Patents

Measuring standard for a position measuring device and method for its production Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Maßverkörperung für eine Positionsmessvorrichtung mit einem Grundkörper (5), der eine Magnetspur (2) aus mehreren Magneten (6) aufweist, wobei der Grundkörper (5) Ausnehmungen (7) aufweist, in die ein magnetisierbarer Füllstoff (8) zur Bildung der Magnete (6) eingebracht ist sowie eine Positionsmessvorrichtung mit einer derartigen Maßverkörperung (1) und einem magnetischen Sensor zum Abtasten der Maßverkörperung (1). Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung für eine Positionsmessvorrichtung mit einem Grundkörper (5), der eine Magnetspur (2) aus mehreren Magneten (6) aufweist, wobei Ausnehmungen (7) in dem Grundkörper (5) gebildet werden, in welchen ein magnetisierbarer Füllstoff (8) zur Bildung der Magnete (6) eingebracht wird.The invention relates to a material measure for a position measuring device with a base body (5) which has a magnetic track (2) made up of several magnets (6), the base body (5) having recesses (7) into which a magnetizable filler (8) is used Formation of the magnets (6) and a position measuring device with such a material measure (1) and a magnetic sensor for scanning the material measure (1). The invention also relates to a method for producing a material measure for a position measuring device with a base body (5) which has a magnetic track (2) made up of a plurality of magnets (6), recesses (7) being formed in the base body (5), in which a magnetizable filler (8) is introduced to form the magnets (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Maßverkörperung für eine Positionsmessvorrichtung mit einem Grundkörper, der eine Magnetspur aus mehreren Magneten aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Positionsmessvorrichtung mit einer solchen Maßverkörperung und einem magnetischen Sensor zur Abtastung der Maßverkörperung. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung für eine Positionsmessvorrichtung mit einem Grundkörper, der eine Magnetspur aus mehreren Magneten aufweist.The invention relates to a material measure for a position measuring device with a base body having a magnetic track of a plurality of magnets. Furthermore, the invention relates to a position measuring device with such a material measure and a magnetic sensor for scanning the material measure. In addition, the invention relates to a method for producing a material measure for a position measuring device with a base body having a magnetic track of a plurality of magnets.

Durch derartige Positionsmessvorrichtungen können translatorische sowie rotatorische Bewegungen von Maschinenelementen, wie z. B. von lineargeführten Schlitten, drehbaren Achsen oder Wellen, erfasst werden. In der Regel weisen derartige Positionsmessvorrichtungen eine Maßverkörperung auf, welche an dem bewegbaren Maschinenelement angeordnet ist und durch einen geeigneten, feststehenden Sensor abgetastet wird.By such position measuring devices translational and rotational movements of machine elements, such. B. linearly guided slide, rotatable axles or shafts, are detected. In general, such position measuring devices have a material measure, which is arranged on the movable machine element and is scanned by a suitable, fixed sensor.

Aus der US 3 961 214 ist eine Maßverkörperung für eine Positionsmessvorrichtung bekannt, welche einen drehbaren Grundkörper nach Art einer Scheibe aufweist. An einer Stirnseite des Grundkörpers sind voneinander beabstandet mehrere Magnete angeordnet, die nach Art von Zähnen aus dem Grundkörper hervorstehen. Die Magnete bilden insofern eine Magnetspur, welche durch einen Sensor abgetastet wird.From the US 3,961,214 a Maßverkörperung for a position measuring device is known, which has a rotatable base body in the manner of a disc. At a front side of the main body spaced apart from each other several magnets are arranged, which protrude in the manner of teeth from the main body. The magnets form insofar a magnetic track, which is scanned by a sensor.

Im Hinblick auf die Herstellung dieser Maßverkörperung hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass es zur Bildung der Magnetspur erforderlich ist, eine Vielzahl einzelner Magnete in gleichmäßigem Abstand voneinander auf dem Grundkörper anzuordnen, was hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Platzierung der einzelnen Magnete auf dem Grundkörper stellt. Ferner ist es erforderlich, jeden der Magnete einzeln mit dem Grundkörper zu verbinden. Diese Anforderungen erschweren die Bildung der Magnetspur der Maßverkörperung.With regard to the production of this material measure, it has been found to be disadvantageous that it is necessary to form the magnetic track to arrange a plurality of individual magnets at a uniform distance from each other on the body, which places high demands on the accuracy of the placement of the individual magnets on the body provides. Furthermore, it is necessary to individually connect each of the magnets to the main body. These requirements complicate the formation of the magnetic track of the material measure.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, die Bildung einer Magnetspur mit hoher Genauigkeit zu vereinfachen.Against this background, the invention has the object to simplify the formation of a magnetic track with high accuracy.

Bei einer Maßverkörperung bzw. einer Positionsmessvorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst , dass der Grundkörper Ausnehmungen aufweist, in die ein magnetisierbarer Füllstoff zur Bildung der Magnete eingebracht ist.In a material measure or a position measuring device of the type mentioned, the object is achieved in that the base body has recesses into which a magnetizable filler is introduced to form the magnets.

Der Abstand der Magnete kann über den Abstand der Ausnehmungen vorgegeben werden. Zur Bildung der Magnete der Magnetspur wird ein magnetisierbarer Füllstoff in die Ausnehmungen des Grundkörpers eingebracht. Es ist nicht erforderlich, eine Vielzahl von einzelnen Magneten mit dem Grundkörper zu verbinden und dabei auf eine genaue Platzierung der Magnete zu achten.The distance of the magnets can be specified by the distance of the recesses. To form the magnets of the magnetic track, a magnetizable filler is introduced into the recesses of the base body. It is not necessary to connect a plurality of individual magnets to the main body and to ensure an accurate placement of the magnets.

Vorteilhaft ist es, wenn der Grundkörper aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht, so dass in den Zwischenräumen zwischen den Magneten keine magnetischen Pole vorhanden sind, welche die Abtastung der Magnetspuren erschweren könnten.It is advantageous if the base body consists of a non-magnetizable material, so that in the spaces between the magnets no magnetic poles are present, which could complicate the scanning of the magnetic tracks.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass benachbarte Magnete der Magnetspur gleichsinnig magnetisiert sind. Hierbei kann die Magnetspur ausschließlich aus Nordpolen oder Südpolen gebildet sein. Durch die gleichsinnige Polarität benachbarter Magnete ergibt sich eine Vereinfachung bei der Fertigung der Maßverkörperung im Vergleich zu solchen Maßverkörperungen, bei denen benachbarte Magnete gegensinnige Pole aufweisen. Im Anschluss an oder während des Einbringens des Füllstoffs in die Ausnehmungen kann der Füllstoff in einem von außen angelegten Magnetfeld magnetisiert werden. Somit wird es möglich, sämtliche Pole der Maßverkörperung in einem einzigen Magnetisierungsschritt zu bilden.An advantageous embodiment provides that adjacent magnets of the magnetic track are magnetized in the same direction. In this case, the magnetic track can be formed exclusively from northern poles or southern poles. By the same direction polarity of adjacent magnets results in a simplification in the production of the material measure in comparison to such material measures in which adjacent magnets have opposing poles. Following or during the introduction of the filler into the recesses, the filler may be magnetized in an externally applied magnetic field. Thus, it becomes possible to form all the poles of the material measure in a single magnetization step.

Der Füllstoff kann in fließfähigem und/oder plastisch verformbarem Zustand in die Ausnehmungen eingebracht werden.The filler can be introduced into the recesses in a flowable and / or plastically deformable state.

Vorteilhaft ist es, wenn der Füllstoff eine Mischung aus einer unmagnetisierbaren Komponente und einer magnetisierbaren Komponente ist. Durch die Wahl einer geeigneten unmagnetisierbaren Komponente kann das Einbringen in die Ausnehmungen erleichtert werden, während es die magnetisierbare Komponente ermöglicht, aus dem Füllstoff einen Magnet auszubilden. Die magnetisierbare Komponente kann ferromagnetisch sein.It is advantageous if the filler is a mixture of an unmagnetizable component and a magnetizable component. By choosing a suitable non-magnetizable component, insertion into the recesses can be facilitated while allowing the magnetizable component to form a magnet from the filler. The magnetizable component may be ferromagnetic.

Im Hinblick auf das Einbringen des Füllstoffs hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Füllstoff einen Kunststoff, insbesondere ein Elastomer, aufweist. Der Füllstoff kann in die Ausnehmungen des Grundkörpers eingespritzt bzw. eingepresst werden, wodurch die Bildung der Magnetspur nochmals erleichtert wird.With regard to the introduction of the filler, it has proved to be advantageous if the filler comprises a plastic, in particular an elastomer. The filler can be injected or pressed into the recesses of the base body, whereby the formation of the magnetic track is further facilitated.

In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn der Füllstoff ein magnetisierbares Pulver aufweist. Das magnetisierbare Pulver kann die magnetisierbare Komponente des Füllstoffs bilden. Das Pulver kann mit dem Kunststoff vermischt werden. Besonders bevorzugt ist das magnetisierbare Pulver Neodym-Eisen-Bor (Nd2Fe14B), so dass besonders starke Magnete gebildet werden können.In this context it is preferred if the filler comprises a magnetisable powder. The magnetizable powder may form the magnetizable component of the filler. The powder can be mixed with the plastic. Particularly preferred is the magnetizable powder neodymium-iron-boron (Nd 2 Fe 14 B), so that particularly strong magnets can be formed.

Vorteilhaft ist es, wenn der Füllstoff mit dem Grundkörper über Adhäsionskräfte und/oder durch Vulkanisation verbunden ist, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen zum Verbinden des Füllstoffs mit dem Grundkörper getroffen werden müssen. It is advantageous if the filler is connected to the base body via adhesive forces and / or by vulcanization, so that no additional measures for connecting the filler to the base body must be made.

Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Ausnehmungen derart auszubilden, dass der eingebrachte Füllstoff durch Formschluss gehalten wird. Über den Formschluss kann die Verbindung von Füllstoff und Grundkörper verbessert werden, beispielsweise durch eine Auskragung. Die Ausnehmungen können eine oder mehrere Einschnürungen aufweisen, so dass der Füllstoff durch die Auskragung und/oder Einschnürung innerhalb der Ausnehmung gehalten wird.Additionally or alternatively, it is possible to form the recesses such that the introduced filler is held by positive locking. About the positive connection, the compound of filler and body can be improved, for example by a projection. The recesses may have one or more constrictions, such that the filler is held within the recess by the projection and / or constriction.

Bevorzugt ist auf einer Seite des Grundkörpers, insbesondere der Rückseite, eine magnetische Verbindung der Magnete vorgesehen. Die magnetische Verbindung kann an einer Oberfläche des Grundkörpers verlaufen. Die magnetische Verbindung kann aus einem magnetischen, insbesondere ferromagnetischen, Material bestehen. Über die magnetische Verbindung können die Magnete magnetisch kurzgeschlossen werden, wodurch das magnetische Feld an der Seite des Grundkörpers, die der Verbindung gegenüberliegt, verbessert wird. Insofern kann die Abtastung der Maßverkörperung erleichtert werden. Die magnetische Verbindung kann nach Art einer Deckschicht ausgebildet sein, welche die jeweilige Oberfläche des Grundkörpers ganz oder teilweise abdeckt. Die Deckschicht kann mit dem Grundkörper und/oder dem Füllstoff der Maßverkörperung verbunden sein oder in mechanischem Kontakt stehen oder eng beabstandet sein, so dass sie als magnetischer Kurzschluss wirksam ist.Preferably, a magnetic connection of the magnets is provided on one side of the main body, in particular the back. The magnetic connection can run on a surface of the base body. The magnetic connection may consist of a magnetic, in particular ferromagnetic, material. Through the magnetic connection, the magnets can be magnetically short-circuited, whereby the magnetic field on the side of the body, which is opposite to the compound, is improved. In this respect, the sampling of the material measure can be facilitated. The magnetic connection may be designed in the manner of a cover layer which completely or partially covers the respective surface of the base body. The cover layer may be connected to the base body and / or the filler of the material measure or be in mechanical contact or be closely spaced, so that it is effective as a magnetic short circuit.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die magnetische Verbindung durch ein Material gebildet wird, welches identisch mit dem Füllstoff ist, wodurch die Anbindung der magnetischen Verbindung an die einzelnen Magnete erleichtert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die magnetische Verbindung in demselben Schritt gebildet werden kann, in welchem der Füllstoff in die Ausnehmungen eingebracht wird. Die Ausnehmungen können über ihren Rand hinaus aufgefüllt werden, so dass Füllstoff überquillt und sich eine Deckschicht aus dem Füllstoff bildet.In this context, it is advantageous if the magnetic connection is formed by a material which is identical to the filler, whereby the connection of the magnetic connection to the individual magnets is facilitated. Another advantage is that the magnetic compound can be formed in the same step in which the filler is introduced into the recesses. The recesses can be filled beyond their edge, so that filler overflows and forms a cover layer of the filler.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Maßverkörperung eine zweite Magnetspur insbesondere zur Bildung eines Nonius auf. Beide Magnetspuren können durch magnetische Sensoren abgetastet und die entsprechenden Abtastwerte miteinander kombiniert werden, wodurch die Messgenauigkeit vergrößert werden kann. Die Abstände der Magnete der zweiten Magnetspur können von den Abständen der Magnete der ersten Magnetspur abweichen. Die zweite Magnetspur kann eine von der Anzahl der Magnete der ersten Magnetspur abweichende Anzahl von Magneten aufweisen. Beispielsweise kann die erste Magnetspur 32 Magnete und die zweite Magnetspur 31 Magnete aufweisen. Zur weiteren Erhöhung der Messgenauigkeit kann die Maßverkörperung zusätzliche Magnetspuren aufweisen.According to an advantageous embodiment, the material measure has a second magnetic track, in particular for the formation of a vernier. Both magnetic tracks can be scanned by magnetic sensors and the corresponding samples combined with each other, whereby the measurement accuracy can be increased. The distances of the magnets of the second magnetic track may differ from the distances of the magnets of the first magnetic track. The second magnetic track may have a number of magnets different from the number of magnets of the first magnetic track. For example, the first magnetic track 32 Magnets and the second magnetic track 31 Magnets have. To further increase the measurement accuracy, the material measure may have additional magnetic tracks.

Bevorzugt ist es ferner, wenn der Grundkörper als Scheibe, als Zylinder oder als Stab oder als Band ausgebildet ist. Auf einer Scheibe oder einem Zylinder kann die Magnetspur umlaufend angeordnet sein, so dass sie bei Drehung der Scheibe bzw. des Zylinders kontinuierlich abgetastet werden kann. Bei einer Maßverkörperung mit einem stab- oder bandförmigen Grundkörper ist die Magnetspur bevorzugt parallel zur Hauptachse des Stabs bzw. des Bandes angeordnet. Bevorzugt ist der Grundkörper und/oder die Maßverkörperung rotationssymmetrisch ausgebildet.It is further preferred if the base body is formed as a disc, as a cylinder or as a rod or as a band. On a disk or a cylinder, the magnetic track may be arranged circumferentially, so that it can be scanned continuously during rotation of the disk or the cylinder. In a material measure with a rod-shaped or band-shaped basic body, the magnetic track is preferably arranged parallel to the main axis of the rod or of the band. Preferably, the base body and / or the material measure is rotationally symmetrical.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ausnehmungen als Durchgangslöcher ausgebildet. Dies bringt auch den Vorteil mit sich, dass die Magnetspur von zwei Seiten des Grundkörpers her abgetastet werden kann. Die Durchgangslöcher können insbesondere vollständig mit dem Füllstoff gefüllt sein, so dass die Magnete mit der Oberfläche des Grundkörpers bündig abschließen. Alternativ können die Ausnehmungen als Sacklöcher ausgebildet sein, wodurch verhindert werden kann, dass der Füllstoff beim Einbringen von einer Seite des Grundkörpers an der gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers austritt.According to an advantageous embodiment, the recesses are formed as through holes. This also brings with it the advantage that the magnetic track can be scanned from two sides of the main body. The through holes can in particular be completely filled with the filler, so that the magnets are flush with the surface of the main body. Alternatively, the recesses may be formed as blind holes, whereby it can be prevented that the filler exits during insertion from one side of the base body on the opposite side of the main body.

Bevorzugt sind die Ausnehmungen derart ausgebildet, dass sie sich zu mindestens einer Oberfläche des Grundkörpers hin aufweisen, wodurch das Einbringen des Füllstoffs in die Ausnehmung vereinfacht wird. Die Ausnehmungen können derart ausgebildet sein, dass sich ihr Querschnitt mit zunehmender Tiefe verringert. Der Querschnitt kann ein Minimum aufweisen, welches sich im Inneren des Grundkörpers befindet.Preferably, the recesses are formed such that they have to at least one surface of the base body out, whereby the introduction of the filler is simplified in the recess. The recesses may be formed such that their cross-section decreases with increasing depth. The cross section may have a minimum, which is located in the interior of the body.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst , dass Ausnehmungen in dem Grundkörper gebildet werden, in welchen ein magnetisierbarer Füllstoff zur Bildung der Magnete eingebracht wird.In a method of the type mentioned, the object is achieved in that recesses are formed in the body, in which a magnetizable filler is introduced to form the magnets.

Es ergeben sich dieselben Vorteile wie sie bereits im Zusammenhang mit der Maßverkörperung und der Positionsmessvorrichtung beschrieben wurden.This results in the same advantages as have already been described in connection with the material measure and the position measuring device.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Ausnehmungen des Grundkörpers gestanzt, gelasert, gebohrt und/oder geätzt werden. Durch Stanzen, Lasern, Bohren und Ätzen können die Ausnehmungen im Vorfeld des Einbringens des Füllstoffs gebildet werden. Die genannten Verfahren ermöglichen eine genaue Positionierung der einzelnen Ausnehmungen in dem Grundkörper, über die Positionen der Magnete vorgeben werden.An advantageous embodiment of the method provides that the recesses of the body are punched, lasered, drilled and / or etched. By punching, lasering, drilling and etching the recesses may be formed in advance of the introduction of the filler. The methods mentioned allow precise positioning of the individual recesses in the base body, via which positions of the magnets are predefined.

Bevorzugt wird der Füllstoff, insbesondere in plastifizierter Phase, in die Ausnehmungen eingespritzt und/oder eingegossen und/oder eingepresst. Das Einbringen des Füllstoffs kann in einem Gießverfahren, insbesondere Spritzgießverfahren, erfolgen.Preferably, the filler, in particular in the plasticized phase, injected into the recesses and / or poured and / or pressed. The introduction of the filler can be carried out in a casting process, in particular injection molding.

Der Füllstoff kann sich besonders bevorzugt nach dem Einbringen in die Ausnehmungen zu einem Festkörper umbilden, insbesondere vernetzten. Der Füllstoff kann nach dem Einbringen in die Ausnehmungen aushärten.After being introduced into the recesses, the filler can particularly preferably transform into a solid, in particular crosslinked. The filler can harden after being introduced into the recesses.

Zur Bildung der Magnete ist es vorteilhaft, wenn der Füllstoff während des Einbringens in die Ausnehmungen oder nach dem Einbringen in die Ausnehmungen magnetisiert wird. Das Magnetisieren kann dadurch erfolgen, dass ein äußeres Magnetfeld angelegt wird.To form the magnets, it is advantageous if the filler is magnetized during insertion into the recesses or after insertion into the recesses. The magnetization can be done by applying an external magnetic field.

Nach dem Einbringen des Füllstoffs in die Ausnehmungen wird bevorzugt ein Überstand des Füllstoffs über die Oberfläche des Grundkörpers abgetragen. Hierdurch kann eine glatte Oberfläche ohne Rückstände erzeugt werden. Dies kann insbesondere auf der Seite des Grundkörpers erfolgen, welche der Seite mit der oben beschriebenen magnetischen Verbindung gegenüberliegt.After the introduction of the filler into the recesses, a supernatant of the filler is preferably removed over the surface of the base body. As a result, a smooth surface without residues can be generated. This can be done in particular on the side of the main body, which is opposite to the side with the magnetic connection described above.

Bei dem Verfahren können einzeln oder in Kombination auch die im Zusammenhang mit der Maßverkörperung bzw. der Positionsmessvorrichtung beschriebenen vorteilhaften Merkmale Anwendung finden.In the method, individually or in combination, the advantageous features described in connection with the material measure or the position measuring device may also be used.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Maßverkörperung und des Herstellungsverfahrens sollen anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden. Hierin zeigt:Further details and advantages of the material measure and the manufacturing method will be explained with reference to the embodiments illustrated in the figures. Hereby shows:

1 eine Maßverkörperung gemäß einer ersten Ausgestaltung in einer Draufsicht, 1 a material measure according to a first embodiment in a plan view,

2 einen Schnitt durch die Maßverkörperung aus 1, 2 a section through the material measure 1 .

3 einen Schnitt durch eine Maßverkörperung gemäß einer zweiten Ausgestaltung mit einer Einschnürung zur Fixierung der Füllstoffe, 3 a section through a material measure according to a second embodiment with a constriction for fixing the fillers,

4 einen Schnitt durch eine Maßverkörperung gemäß einer dritten Ausgestaltung mit einer Deckschicht aus magnetisierbarem Material und 4 a section through a material measure according to a third embodiment with a cover layer of magnetizable material and

5 einen Schnitt durch eine Maßverkörperung gemäß einer vierten Ausgestaltung mit einem Rückschlusselement aus einem magnetischen Material. 5 a section through a material measure according to a fourth embodiment with a return element made of a magnetic material.

In der 1 ist eine Maßverkörperung 1 für eine Positionsmessvorrichtung dargestellt, mit welcher die Drehstellung eines drehbaren Maschinenelements erfasst werden kann. Bei dem Maschinenelement kann es sich beispielsweise um eine drehbare Ache oder eine Welle handeln.In the 1 is a material measure 1 for a position measuring device, with which the rotational position of a rotatable machine element can be detected. The machine element may be, for example, a rotatable axis or a shaft.

Die Maßverkörperung 1 weist einen scheibenförmigen Grundkörper 5 auf, in dessen Mitte eine runde Öffnung 9 vorgesehen ist. Durch die Öffnung 9 kann das Maschinenelement, dessen Drehstellung erfasst werden soll, derart hindurchgeführt werden, dass die Maßverkörperung 1 um den Drehpunkt D in der Mitte der Öffnung 9 drehbar gelagert ist. Insofern ist die Maßverkörperung 1 drehbar angeordnet. Sie kann über einen feststehenden, in den Figuren nicht dargestellten magnetischen Sensor der Positionsmessvorrichtung abgetastet werden.The measuring standard 1 has a disc-shaped base body 5 on, in the middle of a round opening 9 is provided. Through the opening 9 can the machine element whose rotational position is to be detected, are passed through such that the material measure 1 around the pivot point D in the middle of the opening 9 is rotatably mounted. In this respect, the measuring standard 1 rotatably arranged. It can be scanned over a fixed, not shown in the figures magnetic sensor of the position measuring device.

Der Grundkörper 5 der Maßverkörperung 1 ist aus einem nichtmagnetisierbaren Material, beispielsweise aus Aluminium, Stahl oder einem Kunststoff, ausgebildet. In dem Grundkörper 5 sind insgesamt zwei Magnetspuren 2, 3 vorgesehen. Die äußere, erste Magnetspur 2 weist insgesamt 32 Magneten 6 auf, welche entlang einer ersten Kreislinie angeordnet sind. Die innere, zweite Magnetspur 3 umfasst 31 Magnete 6, die sich auf einer zweiten Kreislinie, die konzentrisch zu der ersten Kreislinie angeordnet ist. Zur Erfassung der Drehstellung werden die beiden Magnetspuren 2, 3 jeweils durch einen oder mehrere magnetische Sensoren abgetastet. Die Abtastwerte beider Magnetspuren werden dann in der Positionsmessvorrichtung im Rahmen einer so genannten Nonius-Interpolation zu einem Drehstellungswert kombiniert.The main body 5 the measuring standard 1 is formed of a non-magnetizable material, such as aluminum, steel or a plastic. In the main body 5 are a total of two magnetic tracks 2 . 3 intended. The outer, first magnetic track 2 points in total 32 magnets 6 which are arranged along a first circular line. The inner, second magnetic track 3 includes 31 magnets 6 which is located on a second circular line which is concentric with the first circular line. To detect the rotational position, the two magnetic tracks 2 . 3 each sampled by one or more magnetic sensors. The samples of both magnetic tracks are then combined in the position measuring device in a so-called vernier interpolation to a rotational position value.

Um die Bildung von Magnetspuren mit hoher Genauigkeit zu ermöglichen, werden in den Grundkörper 5 zunächst mehrere Ausnehmungen 7 eingebracht. Die Ausnehmungen 7 können beispielsweise durch ein Ätzverfahren erzeugt werden. Alternativ ist es möglich, die Ausnehmungen zu stanzen, zu bohren oder über ein lasergestütztes Verfahren zu erzeugen. Wie der Schnittdarstellung in 2, welche einen Schnitt entlang der in der 1 dargestellten Schnittlinie T zeigt, zu entnehmen ist, sind die Ausnehmungen 7 als Durchgangslöcher ausgebildet, welche sich von einer Oberfläche 4 des Grundkörpers 5 zu der gegenüberliegenden Oberfläche 10 erstrecken. Die Ausnehmungen 7 einer Magnetspur 2, 3 sind vorzugsweise jeweils gleich groß. Mittels definierter Abweichungen von der Standardform kann auch eine Codierung vorgenommen werden.In order to enable the formation of magnetic tracks with high accuracy, be in the main body 5 first several recesses 7 brought in. The recesses 7 can be generated for example by an etching process. Alternatively, it is possible to punch, drill or create the recesses via a laser-assisted process. Like the sectional view in 2 which cut along the in the 1 shown cut line T shows, it can be seen, the recesses 7 formed as through holes extending from a surface 4 of the basic body 5 to the opposite surface 10 extend. The recesses 7 a magnetic track 2 . 3 are preferably the same size. By means of defined deviations from the standard form, a coding can also be made.

In einem weiteren Schritt wird ein magnetisierbarer Füllstoff 8 in die Ausnehmungen 7 eingebracht. Der Füllstoff 8 besteht aus einer Mischung eines als Elastomer ausgebildeten Kunststoffs mit einem magnetischen Neodym-Eisen-Bor Pulver. Der Füllstoff 8 wird durch ein Spritzgussverfahren in die Ausnehmungen 7 eingespritzt. Beim Einspritzen liegt der Füllstoff 8 in einem plastifizierten Zustand vor, so dass er leicht in die Ausnehmungen 7 der Maßverkörperung hineinfließen kann. Nach dem Einbringen in die Ausnehmungen 7 vernetzt sich der Füllstoff 8 in den Ausnehmungen 7 zu einem Festkörper. Der Füllstoff 7 wird in den Ausnehmungen über Adhäsionskräfte gehalten. In a further step, a magnetizable filler 8th in the recesses 7 brought in. The filler 8th consists of a mixture of a plastic formed as an elastomer with a magnetic neodymium-iron-boron powder. The filler 8th is by injection molding in the recesses 7 injected. When injecting the filler lies 8th in a plasticized state, allowing it to easily enter the recesses 7 the measuring standard can flow into it. After insertion into the recesses 7 crosslinks the filler 8th in the recesses 7 to a solid. The filler 7 is held in the recesses via adhesive forces.

Der Füllstoff 7 kann entweder während des Einbringens in die Ausnehmungen 7 oder nach dem Einbringen in die Ausnehmungen durch ein externes Magnetfeld magnetisiert werden. Das externe Magnetfeld wird dabei durch einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten erzeugt. Durch das Magnetisieren des Füllstoffs 7 werden die Magnete 6 der Magnetspuren 2, 3 gebildet.The filler 7 can either during insertion into the recesses 7 or magnetized after insertion into the recesses by an external magnetic field. The external magnetic field is generated by a permanent magnet or an electromagnet. By magnetizing the filler 7 become the magnets 6 the magnetic tracks 2 . 3 educated.

Sämtliche Magnete 6 sind nach dem Magnetisierungsvorgang axial gleichsinnig magnetisiert, wie es in 2 gezeigt ist. Es ergeben sich somit zwei Magnetspuren 2, 3 bei denen benachbarte Magnete 6 gleichsinnig magnetisiert sind. D. h. dass an der Oberfläche 4 ausschließlich Nordpole und an der gegenüberliegenden Oberfläche 10 ausschließlich Südpole angeordnet sind. Selbstverständlich können die Magnete 6 alternativ derart magnetisiert werden, dass an der Oberfläche 4 ausschließlich Südpole und an der gegenüberliegenden Oberfläche 10 ausschließlich Nordpole vorhanden sind.All magnets 6 are magnetized axially in the same direction after the magnetization process, as in 2 is shown. This results in two magnetic tracks 2 . 3 where neighboring magnets 6 are magnetized in the same direction. Ie. that on the surface 4 excluding north poles and on the opposite surface 10 only south poles are arranged. Of course, the magnets can 6 alternatively be magnetized such that on the surface 4 only south poles and on the opposite surface 10 only north poles are available.

Beim Spritzgießen kann sich beispielsweise auf der Oberfläche 4 des Grundkörpers ein Überstand, so genannter Flash, des Füllstoffs 7 ergeben. Dieser Überstand wird nach dem Erzeugen der Magnete 6 durch einen geeigneten Reinigungs- oder Abtragvorgang entfernt.In injection molding, for example, on the surface 4 of the main body a supernatant, so-called flash, the filler 7 result. This supernatant will after generating the magnets 6 removed by a suitable cleaning or removal process.

Durch das vorstehend beschriebene Verfahren wird eine Maßverkörperung 1 für eine Positionsmessvorrichtung hergestellt, die einen Grundkörper 5 mit zwei Magnetspuren 2, 3 aus mehreren Magneten 6 aufweist. Zur Vereinfachung der Herstellung weist der Grundkörper 5 Ausnehmungen 7 auf, in welcher ein magnetisierbarer Füllstoff 8 zur Bildung der Magnete 6 eingebracht ist.By the method described above is a material measure 1 manufactured for a position measuring device, which is a basic body 5 with two magnetic tracks 2 . 3 from several magnets 6 having. To simplify the production, the main body 5 recesses 7 in which a magnetizable filler 8th for the formation of the magnets 6 is introduced.

Die 3 zeigt in einer Schnittdarstellung eine zweite Ausgestaltung einer Maßverkörperung 1. Die Maßverkörperung 1 nach 3 weist abweichend von der zuvor beschriebenen Ausgestaltung nach 1 und 2 Ausnehmungen 7 auf, welche derart ausgebildet sind, dass der in sie eingebrachte Füllstoff 8 allein oder zusätzlich zu Adhäsionskräften durch Formschluss gehalten wird. Dies wird dadurch erreicht, dass innerhalb der Ausnehmungen 7 Einschnürungen 12 vorgesehen sind, durch welche der Füllstoff 8, sofern er den Zustand eines Festkörpers angenommen hat, gehalten wird. Die Einschnürungen 12 befinden sich bei der Maßverkörperung 1 nach der zweiten Ausgestaltung im Bereich der Mitte zwischen den Oberflächen 4, 10. Somit weiten sich die Ausnehmungen 7 zu beiden Oberflächen 4, 10 des Grundkörpers 5 hin auf, wodurch das Einbringen des Füllstoffs 8 in die Ausnehmung vereinfacht wird. Wie der Darstellung in 3 ferner zu entnehmen ist, verringert sich der Querschnitt der Ausnehmungen 7 mit zunehmender Tiefe und weist ein Minimum auf, welches durch die Einschnürungen 12 vorgegeben wird.The 3 shows a sectional view of a second embodiment of a material measure 1 , The measuring standard 1 to 3 differs from the embodiment described above 1 and 2 recesses 7 which are formed such that the introduced into them filler 8th is held by positive engagement alone or in addition to adhesion forces. This is achieved by that within the recesses 7 constrictions 12 are provided, through which the filler 8th if it has assumed the state of a solid is held. The constrictions 12 are at the material measure 1 according to the second embodiment in the region of the middle between the surfaces 4 . 10 , Thus, the recesses widen 7 to both surfaces 4 . 10 of the basic body 5 towards, whereby the introduction of the filler 8th is simplified into the recess. As the illustration in 3 it can also be seen, the cross-section of the recesses decreases 7 with increasing depth and has a minimum due to the constrictions 12 is given.

Die Einschnürungen 12 in den Ausnehmungen 7 können dadurch gebildet werden, dass der Grundkörper 5 mittels eines Ätzverfahrens schräg geätzt wird. Alternativ kann ein Laserbearbeitungsverfahren zur Anwendung kommen.The constrictions 12 in the recesses 7 can be formed by the fact that the basic body 5 is etched obliquely by means of an etching process. Alternatively, a laser processing method may be used.

In 4 ist eine dritte Ausgestaltung einer Maßverkörperung 1 gezeigt, welche im Unterschied zu der zweiten Ausgestaltung zusätzlich eine magnetische Verbindung 11 der Magnete 6 aufweist. Die Darstellung in 4 stellt eine Skizze dar, welche keine Rückschlüsse auf die Dicke des Grundkörpers 5 und/oder der magnetischen Verbindung 11 erlaubt. Insbesondere kann die magnetische Verbindung 11 wesentlich dünner ausgebildet sein als dies in der 4 dargestellt ist.In 4 is a third embodiment of a material measure 1 shown, which in contrast to the second embodiment additionally a magnetic connection 11 the magnets 6 having. The representation in 4 represents a sketch, which no conclusions on the thickness of the body 5 and / or the magnetic connection 11 allowed. In particular, the magnetic connection 11 be designed substantially thinner than that in the 4 is shown.

Die magnetische Verbindung 11 ist auf der Rückseite des Grundkörpers 5 angeordnet, welche durch die mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Oberfläche gebildet wird, und besteht aus demselben Material, welches zum Füllen der Ausnehmungen 7 verwendet wird. Die Magnete 6 werden mittels des Füllstoffs 8 magnetisch kurzgeschlossen, so dass sich eine Verbesserung des magnetischen Felds auf der Oberfläche 4 ergibt, die von dem magnetischen Sensor einer Positionsmessvorrichtung abgetastet wird.The magnetic connection 11 is on the back of the main body 5 arranged, which by the reference numeral 10 designated surface is formed, and consists of the same material, which is used to fill the recesses 7 is used. The magnets 6 be by means of the filler 8th magnetically shorted, resulting in an improvement of the magnetic field on the surface 4 results, which is scanned by the magnetic sensor of a position measuring device.

Gebildet wird die magnetische Verbindung 11 während des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens dadurch, dass das Auffüllen der Ausnehmungen 7 nicht beendet wird, wenn die Ausnehmungen 7 vollständig mit dem Füllstoff 8 gefüllt sind. Vielmehr wird zusätzliches Material auf den Grundkörper gegeben, der eine Deckschicht auf der Oberfläche 10 ausbildet. Diese Deckschicht wird während des Herstellungsverfahrens nicht vollständig abgetragen. so dass eine magnetische Verbindung 11 verbleibt (so genannter Flash).The magnetic connection is formed 11 during the manufacturing process described above in that the filling of the recesses 7 not finished when the recesses 7 completely with the filler 8th are filled. Rather, additional material is added to the base body, which is a cover layer on the surface 10 formed. This topcoat is not completely removed during the manufacturing process. making a magnetic connection 11 remains (so-called flash).

In der 5 ist eine vierte Ausgestaltung der Maßverkörperung 1 gezeigt, welche im Unterschied zu der Maßverkörperung 1 nach 4 eine magnetische Verbindung 11 aufweist, die über ein Rückschlusselement gebildet ist. Das Rückschlusselement ist aus einem Material ausgebildet, welches nicht notwendigerweise identisch mit dem Füllstoff 8 ist. Das Rückschlusselement kann vor dem Verbinden mit dem Grundkörper 5 bereits magnetisiert sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Rückschlusselement ferromagnetisch ist.In the 5 is a fourth embodiment of the material measure 1 shown in the Difference to the material measure 1 to 4 a magnetic connection 11 has, which is formed via a return element. The return element is formed of a material which is not necessarily identical to the filler 8th is. The return element may be prior to connection to the main body 5 already be magnetized. It is particularly preferred if the conclusion element is ferromagnetic.

Gemäß einer Abwandlung der vierten Ausgestaltung, kann die magnetische Verbindung 11 von den Magneten 6 des Grundkörpers 5 beabstandet angeordnet werden, so dass die Magnete 6 nach Art eines magnetischen Jochs miteinander verbunden sind. Zwischen dem Grundkörper 5 und der magnetischen Verbindung 11 kann eine nicht-magnetisierbare Zwischenschicht angeordnet sein.According to a modification of the fourth aspect, the magnetic connection 11 from the magnets 6 of the basic body 5 be spaced apart so that the magnets 6 are connected together in the manner of a magnetic yoke. Between the main body 5 and the magnetic connection 11 a non-magnetizable intermediate layer can be arranged.

Bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Maßverkörperung 1 kann zusätzlich zu dem Grundkörper 5 ein Träger vorgesehen sein, welcher aus einem nicht-magnetisierbaren Material gebildet ist. Der Grundkörper 5 und/oder die magnetische Verbindung 11 können auf dem Träger angeordnet sein. Sind bei der Maßverkörperung 1 sowohl ein Grundkörper 5 mit Ausnehmungen 7 als auch eine magnetische Verbindung 11 vorhanden, so ist der Grundkörper 5 vorzugsweise auf einer Seite des Trägers und die magnetische Verbindung 11 auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers angeordnet, so dass der Träger als Zwischenschicht wirkt.In the embodiments of the material measure described above 1 can in addition to the main body 5 a carrier may be provided, which is formed from a non-magnetizable material. The main body 5 and / or the magnetic connection 11 can be arranged on the carrier. Are at the material measure 1 both a basic body 5 with recesses 7 as well as a magnetic connection 11 present, so is the main body 5 preferably on one side of the carrier and the magnetic connection 11 arranged on the opposite side of the carrier, so that the carrier acts as an intermediate layer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
MaßverkörperungMeasuring standard
22
erste Magnetspurfirst magnetic track
33
zweite Magnetspursecond magnetic track
44
Oberflächesurface
55
Grundkörperbody
66
Magnetemagnets
77
Ausnehmungrecess
88th
Füllstofffiller
99
Öffnungopening
1010
Oberflächesurface
1111
magnetische Verbindungmagnetic connection
1212
Einschnürungconstriction
DD
Drehpunktpivot point
NN
NordpolNorth Pole
SS
SüdpolSouth Pole
TT
Schnittlinieintersection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 3961214 [0003] US 3961214 [0003]

Claims (21)

Maßverkörperung für eine Positionsmessvorrichtung mit einem Grundkörper (5), der eine Magnetspur (2) aus mehreren Magneten (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) Ausnehmungen (7) aufweist, in die ein magnetisierbarer Füllstoff (8) zur Bildung der Magnete (6) eingebracht ist.Measuring standard for a position measuring device with a basic body ( 5 ), which has a magnetic track ( 2 ) of several magnets ( 6 ), characterized in that the basic body ( 5 ) Recesses ( 7 ) into which a magnetizable filler ( 8th ) for forming the magnets ( 6 ) is introduced. Maßverkörperung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht.Measuring standard according to claim 1, characterized in that the basic body ( 5 ) consists of a non-magnetizable material. Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Magnete (6) der Magnetspur (2) gleichsinnig magnetisiert sind.Measurement standard according to one of the preceding claims, characterized in that adjacent magnets ( 6 ) the magnetic track ( 2 ) are magnetized in the same direction. Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (8) eine Mischung aus einer unmagnetisierbaren Komponente und einer magnetisierbaren Komponente ist.Measurement standard according to one of the preceding claims, characterized in that the filler ( 8th ) is a mixture of an unmagnetizable component and a magnetizable component. Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (8) einen Kunststoff, insbesondere ein Elastomer, aufweist.Measurement standard according to one of the preceding claims, characterized in that the filler ( 8th ) comprises a plastic, in particular an elastomer. Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (8) ein magnetisierbares Pulver aufweist.Measurement standard according to one of the preceding claims, characterized in that the filler ( 8th ) has a magnetizable powder. Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (8) mit dem Grundkörper (5) über Adhäsionskräfte und/oder durch Vulkanisation verbunden ist.Measurement standard according to one of the preceding claims, characterized in that the filler ( 8th ) with the basic body ( 5 ) is connected via adhesive forces and / or by vulcanization. Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) derart ausgebildet sind, dass der eingebrachte Füllstoff (8) durch Formschluss gehalten wird.Measurement standard according to one of the preceding claims, characterized in that the recesses ( 7 ) are formed such that the introduced filler ( 8th ) is held by positive locking. Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite des Grundkörpers (5) eine magnetische Verbindung (11) der Magnete (6) vorgesehen ist.Measurement standard according to one of the preceding claims, characterized in that on one side of the basic body ( 5 ) a magnetic connection ( 11 ) of the magnets ( 6 ) is provided. Maßverkörperung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Verbindung (11) durch ein Material gebildet wird, welches identisch mit dem Füllstoff (8) ist.Measurement standard according to claim 9, characterized in that the magnetic connection ( 11 ) is formed by a material which is identical to the filler ( 8th ). Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Magnetspur (3).Measurement standard according to one of the preceding claims, characterized by a second magnetic track ( 3 ). Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) als Scheibe, als Zylinder oder als Stab oder Band ausgebildet ist.Measuring standard according to one of the preceding claims, characterized in that the basic body ( 5 ) is designed as a disk, as a cylinder or as a rod or band. Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) als Durchgangslöcher ausgebildet sind.Measurement standard according to one of the preceding claims, characterized in that the recesses ( 7 ) are formed as through holes. Maßverkörperung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) derart ausgebildet sind, dass sie sich zu mindestens einer Oberfläche (4) des Grundkörpers (5) hin aufweiten.Measurement standard according to one of the preceding claims, characterized in that the recesses ( 7 ) are formed such that they extend to at least one surface ( 4 ) of the basic body ( 5 ) expand. Positionsmessvorrichtung mit einer Maßverkörperung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem magnetischen Sensor zur Abtastung der Maßverkörperung (1).Position measuring device with a material measure ( 1 ) according to one of the preceding claims and a magnetic sensor for scanning the material measure ( 1 ). Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung für eine Positionsmessvorrichtung mit einem Grundkörper (5), der eine Magnetspur (2) aus mehreren Magneten (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Ausnehmungen (7) in dem Grundkörper (5) gebildet werden, in welchen ein magnetisierbarer Füllstoff (8) zur Bildung der Magnete (6) eingebracht wird.Method for producing a measuring standard for a position measuring device with a basic body ( 5 ), which has a magnetic track ( 2 ) of several magnets ( 6 ), characterized in that recesses ( 7 ) in the body ( 5 ) in which a magnetizable filler ( 8th ) for forming the magnets ( 6 ) is introduced. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) des Grundkörpers (5) gestanzt, gelasert, gebohrt und/oder geätzt werden.Method according to claim 16, characterized in that the recesses ( 7 ) of the basic body ( 5 ) are punched, lasered, drilled and / or etched. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (8), insbesondere in plastifizierter Phase, in die Ausnehmungen (7) eingespritzt, eingegossen und/oder eingepresst wird.Process according to claim 17, characterized in that the filler ( 8th ), in particular in the plasticized phase, into the recesses ( 7 ) is injected, poured and / or pressed. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Füllstoff (8) nach dem Einbringen in die Ausnehmungen (7) zu einem Festkörper umbildet.Method according to one of claims 16 to 18, characterized in that the filler ( 8th ) after insertion into the recesses ( 7 ) to a solid body. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (8) während des Einbringens in die Ausnehmungen (7) oder nach dem Einbringen in die Ausnehmungen (7) magnetisiert wird.Method according to one of claims 16 to 19, characterized in that the filler ( 8th ) during insertion into the recesses ( 7 ) or after insertion into the recesses ( 7 ) is magnetized. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überstand des Füllstoffs (8) über die Oberfläche des Grundkörpers abgetragen wird.Method according to one of claims 16 to 20, characterized in that a supernatant of the filler ( 8th ) is removed over the surface of the base body.
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