DE3829279C2

DE3829279C2 -

Info

Publication number: DE3829279C2
Application number: DE19883829279
Authority: DE
Inventors: Hans-Diedrich 2055 Dassendorf De Kreft; Wolfgang 2059 Hohnstorf De Proehl
Original assignee: Angewandte Digital Elektronik 2051 Brunstorf De GmbH
Current assignee: Angewandte Digital Elektronik 2051 Brunstorf De GmbH
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1990-11-15
Also published as: DE3829279A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verlängerung der Meßstrecke eines berührungslosen Positionsgebersystems bestehend aus einem Positionsgeber und Positionsindikatoren.

Ein derartiges Positionsgebersystem ist aus der DE 32 44 891 C2 bekannt, und es ermöglicht die absolute berührungs lose Positionierung von einem oder mehreren Permanent magneten auf der gesamten Länge des Systems zu einem frei wählbaren Nullpunkt (siehe Prinzipskizze Fig. 1).

Auf langen Meßstrecken ist dies aber ein teures Positions gebersystem und findet daher auf langen und sehr langen Meßwegen praktisch keine Anwendung.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines preiswerten Positionsgebersystems, das ebenfalls berührungslos arbeitet und für lange und sehr lange Meßstrecken geeignet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den im Anspruch angegebenen Merkmalen.

Die Erläuterung der Erfindung soll nachfolgend an Hand der Zeichnungen erfolgen.

Hierbei werden ein kurzer Positionsgeber (z. B. 470 mm) an dem zu positionierenden Teil, im folgenden Teil P genannt, und die Permanentmagneten entlang der Meßstrecke in definierten, immer verschiedenen Abständen (Fig. 2, a ₁ . . . a _{(n -} ₁₎), welche der Positionsgeber abspeichert, befestigt. Die Abstände müssen außerdem so gewählt sein, daß, wenn sich der Positiongeber über der Meßstrecke befindet, immer mindestens zwei Magnete über dem Meßweg vom Positionsgeber sind.

Befindet sich der Positionsgeber nun über der Meßstrecke (Fig. 3), kann er, da die Magnetabstände so gewählt wurden, mindestens zwei Magnete zum eigenen Nullpunkt positionie ren (p 1, p 2). Den charakteristischen Abstand der zwei Magnete ermittelt der Positionsgeber durch Differenz bildung zwischen p 2-p 1. Da jeder Abstand benachbarter Magnete einmalig ist, kann dieser aufgrund des ermittelten Abstandes die Position des Magneten M(m-1) zum Nullpunkt der Meßstrecke (Pm-1) ermitteln, indem er die in ihm abgespeicherten Magnetabstände a ₁ bis a _{m -} ₂ addiert. Zieht man vom Pm-1 p 1 ab, so erhält man die absolute Position vom Positionsgeber und dadurch natürlich auch die des Teiles P.

Wesentlich bei dieser Vorrichtung zur absoluten berührungs losen Positionierung ist, daß der Positionsgeber mindestens zwei Magnete mit charakteristischem Abstand erfaßt und aufgrund deren Abstandes die Position eines vom Positionsgeber positionierten Magneten bestimmt wird, wodurch, durch Subtraktion von p 1, die absolute Position des Teiles P ermittelt wird.

Die Ermittlung der absoluten Position eines vom Positions geber erfaßten Magneten muß jedoch nicht durch die vorher be schriebene Addition der Magnetabstände geschehen, sondern kann auch bestimmt werden, indem dem charakteristischen Abstand direkt eine absolute Position zugeordnet wird (wodurch das Prozessorzeit benötigende Addieren wegfällt). Die direkte Zuordnung einer absoluten Position muß nicht vom Positionsgeber gemacht werden. Diese Aufgabe könnte ebenso ein externer Rechner übernehmen, der vom Positions geber den charakteristischen Abstand erhält. Wenn der Positionsgeber dem externen Rechner zusätzlich p 1 sendet, kann dieser die absolute Position des Teiles P bestimmen.

Ein Kalibrierlauf könnte die zur Positionsermittlung nötigen charakteristischen Abstände ermitteln und die Installation des Systems einfach gestalten. Vor Beginn des Kalibrierlaufes müssen zunächst die Magneten vom Bediener entlang der Meßstrecke befestigt werden. An schließend wird der Positionsgeber von links nach rechts, beginnend über den ersten zwei Magneten, langsam entlang der Meßstrecke geführt. Der Positionsgeber muß während des Kalibrierlaufes:

1. Kontrollieren, ob sich immer mindestens zwei Magnete von ihm positionieren lassen, denn dieses bedingt ja die hier beschriebene absolute Positionierung. Ist dies auf der Meßstrecke einmal nicht der Fall, kann der Positionsgeber den Bediener auffordern, den Magnetabstand an der entsprechenden Stelle der Meß strecke zu verkleinern.
2. Die Abstände der von dem Positionsgeber erfaßten Mag neten errechnen und kontrollieren, ob der ermittelte Abstand bereits abgespeichert wurde, denn dann wäre der Abstand nicht mehr charakteristisch. Der Bediener müßte in diesem Fall aufgefordert werden, den rechten der beiden Magnete zu verschieben, so daß auch dieser Abstand charakteristisch ist.
3. Die charakteristischen Magnetabstände abspeichern.

Wie deutlich wird, kann der Positionsgeber durch einen solchen Kalibrierlauf die zur absoluten Positionser fassung benötigten Daten selbst ermitteln. Ein solcher Kalibrierlauf hat außerdem den Vorteil, daß sich das Sy stem an eine Veränderung der Magnetabstände einfach an passen kann, die durch thermische und mechanische Ein flüsse entstehen können.

Es ist aber auch eine teilweise inkrementale Positionie rung möglich (siehe Fig. 4). Das Prinzip beruht darauf, daß der Positionsgeber immer mindestens einen Magneten auf der eigenen Meßstrecke erfassen kann und die Posi tion eines Magneten zu dem definierten Nullpunkt der Meßstrecke kennt (1). Die Position des Teiles P er rechnet sich dann wie folgt: P = 1-p 1,
p 1 ist hierbei die Position des Magneten Mx zum Nullpunkt vom Positionsgeber.

Wird das zu positionierende Teil nach rechts bewegt, wird die Position des Magneten M(x + 1) erfaßt, bevor der Magnet Mx den Meßweg verläßt. Der Positionsgeber kann dann den Abstand der beiden Magnete errechnen, addiert den Ab stand der beiden Magnete zu der absoluten Position des bisher erfaßten Magneten (1) und hat so wieder die absolute Position eines erfaßten Magneten zu dem defi nierten Nullpunkt und kann die absolute Position wieder wie vorher errechnen. Der Positionsgeber kann sich also nach der Erfindung des Abstandes der Magnete aus dem Bereich des Magneten Mx bewegen. Bewegt sich das zu positionierende Teil nach links, ist der Vorgang analog, nur, daß der Abstand von P subtrahiert werden muß. Voraus setzung für die inkrementale Positionierung ist nur, daß die Magnete untereinander nicht weiter als die Länge des Positionsgeber-Meßweges entfernt sein dürfen.

Wie deutlich wird, arbeitet das Sstem nur teilweise inkremental, denn P ₁ wird absolut bestimmt und nur 1 wird inkremental ermittelt. Dadurch kann das System, wenn 1 abgespeichert ist, nach dem Einschalten die Position wieder korrekt ermitteln, selbst wenn Teil P auf der Meßstrecke ein wenig verschoben wurde.

Eine Kombination aus dem inkrementalen und absoluten System ist auch denkbar (siehe Fig. 5); und zwar könnte man, an bestimmten Stellen entlang der Meßstrecken, Magnete mit kleinen Abständen anbringen, woran der Positionsgeber erkennt, daß dem Magnetabstand eine Position zugeordnet werden muß. Durch die Zuordnung einer absoluten Position auf der Meßstrecke kann ein größerer Meßfehler verhindert werden, der sich bei inkrementaler Positionierung durch die permantente Addition bzw. Subtraktion der Abstände mit evtl. kleinen Meßfehlern ergeben könnte.

Durch diese Kombination kann außerdem an kritischen Stellen des Meßweges eine absolute Positionierung er möglicht werden.

Das System kann auch invers aufgebaut werden, so daß die Magnete auf dem zu positionierenden Teil befestigt werden. Das Verfahren und die Vorrichtung zur Positionierung werden dadurch jedoch nicht verändert.

Wie deutlich wurde, wird die Meßstrecke nur mit preis werten Permanentmagneten bestückt und pro zu positionie rendem Teil ein Positionsgeber benötigt, wodurch die Positionierung auf sehr langen Meßwegen sehr preiswert ist. Eine solche Vorrichtung könnte z. B. in Fabrikhallen zur Positionierung von Transportwagen genutzt werden.

Claims

Vorrichtung zur Verlängerung der Meßstrecke eines berührungslosen Positionsgebersystems bestehend aus einem Positionsgeber und Positionsindikatoren mit folgenden Merkmalen:
- - die Positionsindikatoren sind entlang einer annähernd linearen Meßstrecke in definierten, voneinander ver schiedenen Abständen zueinander angebracht, wobei die definierten Abstände jeweils den Abstand der Positions indikatoren zu einem gemeinsamen Bezugspunkt eindeutig bestimmen
- - die Positionsindikatoren sind ferner so angebracht, daß der Positionsgeber entlang der Meßstrecke immer mindestens zwei Positionsindikatoren und deren defi nierten Abstand erfassen kann
- - der Positionsgeber ist an einem entlang der Meßstrecke beweglichen Trägerteil befestigt
- - der Positionsgeber erfaßt den definierten Abstand zweier benachbarter Positionsindikatoren und gibt aufgrund der von ihm gespeicherten Zuordnung zwischen definiertem Abstand zweier Positionsindikatoren und ihrem Abstand zu einem gemeinsamen Bezugspunkt diesen Abstand vom Bezugspunkt als Maß für die momentane Position des Positionsgebers und des damit fest ver bundenen Trägerteiles aus.