WO2009003550A1 - Position-measuring apparatus with analog output - Google Patents

Position-measuring apparatus with analog output Download PDF

Info

Publication number
WO2009003550A1
WO2009003550A1 PCT/EP2008/003292 EP2008003292W WO2009003550A1 WO 2009003550 A1 WO2009003550 A1 WO 2009003550A1 EP 2008003292 W EP2008003292 W EP 2008003292W WO 2009003550 A1 WO2009003550 A1 WO 2009003550A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measuring device
signal
output
position signal
fine
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/003292
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Reininger
Christian Bretz
Matthias Von Zeppelin
Original Assignee
Festo Ag & Co. Kg
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 Festo Ag & Co. Kg filed Critical Festo Ag & Co. Kg
Publication of WO2009003550A1 publication Critical patent/WO2009003550A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • G01D5/2006—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 self-induction of one or more coils
    • G01D5/2033—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 self-induction of one or more coils controlling the saturation of a magnetic circuit by means of a movable element, e.g. a magnet

Definitions

  • the invention relates to a position measuring device for an actuator for measuring a position of an actuator member of the actuator in a movement space of an actuator housing, which is movably arranged in the movement space along a measuring section of the measuring device 5, and with an output interface for outputting a the position of the Aktorglieds along the measuring path dependent analog position signal.
  • Such a position measuring device that operates analogously, lo is known from DE 102 27 019 Al.
  • an elongated measuring coil is disclosed, which moves along a path of movement of an actuator member carrying a permanent magnet.
  • the measuring coil defines a measuring section.
  • the output signal is formed by a bridge voltage, which changes analogously to the deflection of the magnet attached to the actuator member from the coil center.
  • the position signal is supplied, for example, a programmable logic controller, which has an analog input for this purpose.
  • the transmission accuracy of the position signal depends on the maximum output amplitude and maximum output resolution of the position measuring device or on the maximum input amplitude and maximum input resolution of the input for the position signal.
  • EP 1 752 792 A1 discloses a microwave position measuring device.
  • the achievable with such a position measuring device accuracy is lost on an analog transmission path usually. Namely, it is usually not possible to make a maximum output amplitude lo or maximum output resolution for the position signal so large that the position can be transmitted with sufficient accuracy from the position measuring device to, for example, the controller.
  • 2o signal contains or is a fine position signal which has one or more sub-segment gradients for a fine position output of a position of the actuator element on at least one subsection of the measuring path, that the at least one subsection gradient is greater than an overall gradient or at least one Subsection associated overall segment gradients are on average greater than the total gradient, with all positions within a Maximalausgabeamplitude a position signal along the entire measurement path can be output.
  • a basic idea of the invention is to output a position signal with a higher, fine resolution on one or more subsections of the measuring path.
  • the signal swing or at least a part thereof which the position measuring device can generate at the output interface is used entirely or at least in a substantial part for the subsection of the measuring path and not for the entire measuring path.
  • the respective positions of the actuator member on the subsection with higher transmission accuracy from the position measuring device for example, to a controller, in particular a programmable logic controller, be transmitted.
  • the fine position signal is expediently linear or at least substantially linear over the at least one subsection.
  • the sub-segment gradient thus forms an overall sub-segment gradient over the entire sub-segment.
  • the position measuring device is preferably designed to output the fine-position signal with a sawtooth-like profile.
  • a plurality of subsections are arranged directly next to one another or at a distance from one another, whereby a sawtooth-like profile results in the representation of the fine position signal over the respective subsections. 0 It is understood that with spaced sections each between the ramps sections of the fine
  • Position signal with constant amplitude or signal level can be provided.
  • the sections are equidistant.
  • the subsections immediately follow each other.
  • the sections have an equal length.
  • subsections on which the position signal is transmitted at a fine, high resolution need not follow each other directly.
  • a partial section is provided at a respective end stop region or a fine positioning region located between end stops, on which the position measuring device generates the fine position signal.
  • the position measuring device also has means for i5 generating a coarse position signal which is less accurate compared to the fine position output, but preferably covers the entire measuring path or a substantially larger part than the subsections.
  • the coarse position signal is expediently available at a coarse position interface, which advantageously forms a component of the output interface. With the aid of the coarse position signal, it is possible, for example, to output an absolute position of the actuator element along the measuring path, while the fine position output is a relative position specification in addition to the coarse position.
  • the coarse position signal for example, identifies the respective subsection on which the position measuring device currently generates the fine position signal.
  • the coarse position signal is preferably an analog signal.
  • the coarse position signal can be, for example, a linear analog signal extending over the entire measuring path.
  • the coarse position signal has, for example, a step-shaped course.
  • the coarse position signal can be realized in the manner of a counter output, so that the respective counter value, which is to be counted on the side of the receiver, for example the controller, indicates the coarse position of the actuator element on the measuring path.
  • the position measuring device has a switching output for outputting a pulse width output signal, wherein a pulse width of the pulse width output signal identifies the at least one partial section.
  • a pulse width of the pulse width output signal identifies the at least one partial section.
  • a first subsection on which the position measuring device generates the fine position signal is assigned a first pulse width of the pulse width output signal
  • An absolute position of the actuator member within the measuring path is possible, for example, by adding the coarse position signal and the fine position signal.
  • the position measuring device has a parameterization point over the values for the fine position signal
  • a base voltage, a zero point, a direction, a measuring range, a triggering or the like can be parameterized in this way.
  • the start and 5 end points of a respective subsection can also be parameterized in this way.
  • Further parameters are lo, for example, maximum values for the amplitude of the respective position signals, the operating modes (pulse width, coarse position signal linear, etc.) can be parameterized.
  • the at least one subsection on which the position measuring device generates the fine position signal is expediently adjustable in a learning mode in which the actuator element is moved along the measuring path from a starting point to an end point of the respective subsection. After this learning it is clear where the section starts and where it ends.
  • a position measuring device preferably has a digital measuring device for generating a digital measuring signal, for example a digital signal processor which generates a digital measuring signal. Furthermore, then at least one digital-to-analog converter for forming the respective fine or coarse position signal is present.
  • An output to which a digital-to-analog converter is assigned is preferably parameterizable, so that it is capable of outputting the coarse position signal, for example in an operating mode
  • the digital measurement signal is expediently linear or quasi linear.
  • the measurement signal is not completely linear due to the quantization, whereby, apart from the quantization, a linearity which increases or falls, for example, is advantageous.
  • the position measuring device has two or more outputs for outputting a fine position signal, which is in each case assigned to a subsection of the measuring section.
  • the maximum amplitude (current and / or voltage) of the output are available for outputting the fine position signal.
  • the output of the fine position signal is expediently triggered by at least one event. This can be done for example via a control input, which generates a switching signal to the control input by means of a displacement sensor or switching sensor, which is actuated by the actuator member. Also one
  • ne control e.g. a higher-level programmable logic controller (PLC) can activate the output of the fine position signal via the control input.
  • PLC programmable logic controller
  • the position measuring device automatically switches the fine position signal by itself, for example when the actuator gate element passes a predetermined position along the measuring path.
  • the position measuring device has a control output for outputting a control signal at at least one position within the partial region at which the position measuring device generates the fine position signal. It is
  • a switching operation for example, a signaling that the actuator member is just before an end stop.
  • the actuator in which the position measuring device is used 5 is expediently a fluidic actuator, for example a hydraulic or pneumatic actuator.
  • the invention can also be used in electrical actuators or in combined fluid-technical / electrical actuators, that is to say in drives which, for example, are pneumatically and additionally electrically operable.
  • FIG. 1 shows a partially schematic and partly sectional view of an arrangement with a linear actuator and a position measuring device
  • FIG. 2 shows a signal course of an analogous coarse
  • FIG. 3 shows curves of a fine position signal of the position measuring device according to FIG. 1 at respective end sections of a movement path of an actuator member of the actuator according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a fine position signal of the position measuring device according to FIG. 1 with a sawtooth-like profile
  • FIG. 5 shows a step-shaped coarse position signal of the position-measuring device according to FIG. 1, and
  • FIG. 6 shows a pulse-width-modulated coarse position signal of the position-measuring device according to FIG. 1.
  • a fluidic system 10 includes an actuator 11 that is controllable by a controller 12, such as a programmable logic controller.
  • the controller 12 is connected via a control bus 13 to a control computer 14 which controls further, not shown in the drawing components of the system 10 lo.
  • the actuator 11 contains as a position measuring device 16 for detecting a position of an actuator member 17 of the actuator 11, an integrally mounted position measuring module 15. It is understood that a position measuring device according to the invention i5 can also be configured as a structural unit, which can be arranged detachably on an actuator.
  • the actuator member 17 is presently a piston 18 of a pneumatic cylinder, which is arranged in a movement space 19 of an actuator housing 20 linear reciprocatingly movable.
  • valve assembly 21 with compressed air 22 from a compressed air source 23, wherein in the movement space 19 between end positions or end stops 24 and 25 is moved back and forth.
  • the valve assembly 21 is controlled by a control module 26 of the controller 12 and feeds the compressed air 22 at compressed air connections 27 into the actuator housing 20.
  • a central part 28 of the housing 20 is closed by covers 29 and 30.
  • a arranged on the piston 18, serving as a force tap piston rod 31 penetrates the right lid 30, where at the penetration cutout a seal 32nd
  • an electric drive concept is also conceivable in which, for example, an exciter coil arrangement 34 forms an electrical drive component 35.
  • the field coil assembly 34 drives the actuator member 17, which includes, for example, a permanent magnet 36 at. If the actuator member can be driven both fluidically and electrically, which is the case with the actuator 11, a so-called hybrid drive is realized.
  • the position measuring device 16 is present partially digital position measuring device.
  • the position measuring device 16 measures a distance 37 between the end stop 25 and an i5 ner front of the actuator member 17 by means of back and forth running microwaves 38, 39, which couples a coupling probe 40 in the movement space 19 and decouples from this.
  • An inside 41 of the actuator housing 20 is electrically conductive, so that the movement space 19 designed as a waveguide
  • the front of the actuator member 17 reflects the
  • Microwaves 38 so that an evaluation or measuring device 42, for example, based on a transit time measurement or a phase difference between the microwaves 38 and 39, the distance 37 and thus the positions of the actuator member 17 in
  • the microwaves 38 are generated by a microwave generator 43 which includes, for example, high frequency conductor patterns or the like.
  • the position measuring device in particular its measuring device 42, generates a high-precision digital measuring signal 44, which corresponds to the respective positions of the actuator member 17 in the movement path.
  • the position measuring device 16 includes a digital-to-analog converter 46, which outputs an analog coarse position signal 48 at an output interface 47 of the position measuring device 16 on the basis of the digital measuring signal 44.
  • the coarse position signal 48 is transmitted on a line 49 to an analog input 50 of the I / O module 45.
  • the coarse position signal 48 represents the respective position of the actuator member 17 along a measuring path 51, which is defined by the end stops 24, 25.
  • the coarse position signal 48 has a linear course shown in FIG. 2 with a maximum output amplitude AG.
  • the output amplitude AG is, for example, 16 mA or 20 mA and / or 10 V.
  • the maximum output amplitude AG is available from a path starting point SO of the measuring path 51 up to a path end point SG of the measuring path 51, so that
  • subsections 52, 53 are defined on which the position measuring device 16 outputs fine position signals 55, 56 via a fine signal output 54 of the interface 47
  • Each respective Operaabitessgradient 57, 58 is greater than a total gradient 59, with all positions, that is, the positions between SO and SG along the total measuring section 51 can be output.
  • the overall gradient 59 is shown in the coarse position signal 48, which forms the total measuring section 51 5. With the coarse position signal 48, all the positions of the actuator member 17 between the starting point SO and the path end point SG can be represented, even if the resolution is relatively coarse.
  • the position measuring device 16 has a digital analog converter 60, which generates the fine position signals 55, 56 on the basis of the digital measuring signal 44 when the actuator member 17 moves
  • the sections 52, 53 extend from positions SO to Sl or S3 to S4 along the Measuring section 51. Between the positions Sl and S3 is the middle section 61, where no fine position signal is available.
  • the position S4 is a position immediately before the Weglo endpoint or the Wegend position SG, where also no fine position signal is required. There, for example, a cushioning (not shown) is provided which brakes the piston 18 on the end portion 62.
  • the position measuring device 16 transmits the fine position signals 55, 56 on a line 63 to an analog input 64 of the I / O module 45, which thus fulfills the function of a fine-position input of the controller 12.
  • the fine position signals 55, 56 are linear analog signals, each of which is the full at the fine signal output 54 available
  • the portion 52 is longer than the portion 53, the portion gradient 57 is smaller than the portion gradient 58, that is, the fine position signal 56 has a higher resolution.
  • the controller 12 controls the actuator 11 based on the coarse position signal 48, as well as the fine position signals 55, 56, which allow a precise approach of the two end stops 24, 25.
  • the controller 12 controls the actuator 11, for example, via a control line 65.
  • a fine position signal is available on the center section 61, for example if the actuator element 17 is to approach exact positions there.
  • the middle section 5 61 forms a section 66 defined according to the invention, on which a fine position signal 67 is available.
  • the fine position signal 67 also has a sub-segment gradient which is greater than the overall gradient 59.
  • the fine-position signal 67 has negative and positive values, that is to say also a gullet passage, the maximum output amplitude AG being the same.
  • the fine position signal 67 is an example of the fact that fine position signals according to the invention can have negative and positive values.
  • inventive fine i5 position signals are linear. In principle, however, non-linear courses are possible, which is the case for example with a fine position signal 68 on the section 52.
  • the measuring section 51 into a continuous subdivision, for example into sections 69a-69f. These subsections can have different lengths or, as in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 4, have the same length 70.
  • the position measuring device 16 generates a fine position signal 71 on the subsections 69a-69f with a sawtooth-like profile. On a respective subsection 69a-69f, the fine position signal 69 has a subsection gradient 72 that is greater than the overall gradient 59.
  • the position measuring device 16 To determine an absolute position of the actuator member 17 along the measuring path 51, the position measuring device 16 generates, for example, on the basis of the digital-to-analog converter 46
  • the coarse position signal 73 increases in steps from an amplitude 0 to the maximum output amplitude AG.
  • the controller 12 can determine, for example, an absolute position of the actuator member 17 along the measuring section 51.
  • the coarse position signal 73 identifies a respective subsection 69a-69f, lo on which the actuator member 17 is located.
  • a switching output 74 of the position measuring device 16 Another possibility for identifying the sections 69a-69f is provided by a switching output 74 of the position measuring device 16.
  • the position measuring device 16 At the switching output 74, the position measuring device 16 generates a pulse width output signal 75, which is transmitted via a line 76 to a switching input 77 of the controller 12.
  • Each subsection 69a-69f is assigned an individual pulse width 78a-78f, which, for example, continuously decreases from the subsection 69a to the subsection 69f, or increases-not shown.
  • the position measuring device 16 can be parameterized. This can be done, for example, by a parameterizing connection (not shown) between the controller 12 or the control computer 14 on the one hand and the position measuring device 16 on the other hand.
  • a parameterizing device 79 is connected to a
  • the position measuring device 16 is connected.
  • the parameterizing device 79 for example, the start and end positions of subsections on which the position measuring device 16 generates fine position signals can be set, e.g. the positions SO, Sl, S3 and S4.
  • an output mode can also be parameterized. So, for example
  • the switching output 74 for outputting the pulse width output signal 75 can be parameterized.
  • the position measuring device 16 outputs, for example, a counter signal 81 which is used to identify the respective subsection 69a-69f.
  • the controller 12 counts the signal pulses of the counter signal 81 and determined in this way, where the actuator member 17 is coarse.
  • the fine, exact position of the actuator member 17 is indicated by the fine position signal 71.
  • parameters for example signal forms, initial and final amplitude values and the like can also be parameterized with the parameterizing device 79.
  • a triangular-shaped fine position signal 82 can be output at the fine-signal output 54.
  • the digital-to-analog converter 46 forms a coarse position signal, which is output at a coarse-position interface 83 of the position-measuring device 16. It is also advantageous if two
  • 20 or more fine-signal interfaces are available.
  • additional digital-to-analog converter can be provided.
  • Measuring section 51 a fine position signal 85a, while then the digital-to-analog converter 60 forms on a subsequent section 84b, a fine position signal 85b.
  • the output of, for example, the fine position signals 55 and 0 56 can be activated via a control input 86, for example
  • the position measuring device 16 further has a control output 88 for outputting a control signal 89, for example to an external device to be switched, e.g. to a loudspeaker 90 or other warning device, a further automation component to be triggered, e.g. a gripper 91 or the like.
  • the position measuring device 16o outputs the control signal 89 at a preferably parameterized via the parameterization interface 80 positions of the actuator member 17 along its movement path in the movement space 19, preferably on one of the sections where fine position signal is generated, for example, the sectionab ⁇ s cut 52 or 53rd
  • a position measuring device has at least one position signal output which can be optionally parameterized for outputting a coarse position signal or a fine position signal in the sense of the invention.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

The invention relates to a position-measuring apparatus (16) for an actuator (11) for the measurement of a position of an actuator member (17) of the actuator in a movement space (19) of an actuator housing, which actuator member (17) is movably arranged in the movement space (19) along a measurement length (51) of the position-measuring apparatus (16) and which has an output interface (47) for the output of an analog position signal in accordance with the position of the actuator member (17) along the measurement length (51). It is provided that the position-measuring apparatus (16) has a position signal which contains a fine-position signal (55) which has one or more section gradients on at least one section (52, 53) of the measurement length (51) at one fine-position output of a position of the actuator member (17), and the at least one section gradient is greater than a total gradient (59) or the section gradients (57) which are assigned to at least one section (52) are altogether on average greater than the total gradient (59) with which all positions can be output within a maximum output amplitude (AG) of one position signal along the total measurement length (51).

Description

22. April 2008 April 22, 2008
FESTO AG & Co, Ruiter Straße 82, 73734 EsslingenFESTO AG & Co., Ruiter Strasse 82, 73734 Esslingen
Positionsmessvorrichtung mit AnalogausgabePosition measuring device with analog output
Die Erfindung betrifft eine Positionsmessvorrichtung für einen Aktor zur Messung einer Position eines Aktorglieds des Aktors in einem Bewegungsraum eines Aktor-Gehäuses, das in dem Bewegungsraum entlang einer Messstrecke der Positions- 5 messvorrichtung beweglich angeordnet ist, und mit einer Ausgabe-Schnittstelle zur Ausgabe eines von der Position des Aktorglieds entlang der Messstrecke abhängigen analogen Positionssignals.The invention relates to a position measuring device for an actuator for measuring a position of an actuator member of the actuator in a movement space of an actuator housing, which is movably arranged in the movement space along a measuring section of the measuring device 5, and with an output interface for outputting a the position of the Aktorglieds along the measuring path dependent analog position signal.
Eine derartige Positionsmessvorrichtung, die analog arbeitet, lo ist aus der DE 102 27 019 Al bekannt. Dort ist eine langgestreckte Messspule offenbart, die sich entlang eines Bewegungswegs eines Aktorglieds bewegt, das einen Permanentmagneten trägt. Die Messspule definiert eine Messstrecke. Das Ausgabesignal wird durch eine Brückenspannung gebildet, die sich i5 analog zur Auslenkung des am Aktorglied befestigten Magneten aus der Spulenmitte verändert .Such a position measuring device that operates analogously, lo is known from DE 102 27 019 Al. There, an elongated measuring coil is disclosed, which moves along a path of movement of an actuator member carrying a permanent magnet. The measuring coil defines a measuring section. The output signal is formed by a bridge voltage, which changes analogously to the deflection of the magnet attached to the actuator member from the coil center.
Das Positionssignal wird beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung zugeführt, die hierfür einen Analogeingang aufweist. Die Übertragungsgenauigkeit des Positions- 20 signals hängt von der Maximalausgabeamplitude und Maximalausgabeauflösung der Positionsmessvorrichtung bzw. von der Maximaleingangsamplitude und Maximaleingangsauflösung des Eingangs für das Positionssignal ab.The position signal is supplied, for example, a programmable logic controller, which has an analog input for this purpose. The transmission accuracy of the position signal depends on the maximum output amplitude and maximum output resolution of the position measuring device or on the maximum input amplitude and maximum input resolution of the input for the position signal.
P 23930/PCT 22. April 2008 Für konventionelle Messungen mag diese Messgenauigkeit genügen. Es gibt allerdings auch Positionsmessvorrichtungen, beispielsweise auf Mikrowellenbasis arbeitende Positionsmessvorrichtungen, die eine höhere Messgenauigkeit aufweisen.P 23930 / PCT April 22, 2008 For conventional measurements, this measurement accuracy may suffice. However, there are also position measuring devices, for example, microwave-based position measuring devices, which have a higher accuracy of measurement.
5 Beispielsweise ist in der EP 1 752 792 Al eine Mikrowellen- Positionsmessvorrichtung erläutert. Die mit einer solchen Positionsmessvorrichtung erzielbare Messgenauigkeit geht auf einem analogen Übertragungsweg in der Regel verloren. Es ist nämlich meist nicht möglich, eine Maximalausgabeamplitude lo oder Maximalausgabeauflösung für das Positionssignal derart groß zu gestalten, dass die Position mit hinreichender Genauigkeit von der Positionsmessvorrichtung zur beispielsweise der Steuerung übertragen werden kann.For example, EP 1 752 792 A1 discloses a microwave position measuring device. The achievable with such a position measuring device accuracy is lost on an analog transmission path usually. Namely, it is usually not possible to make a maximum output amplitude lo or maximum output resolution for the position signal so large that the position can be transmitted with sufficient accuracy from the position measuring device to, for example, the controller.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Po- i5 sitionsmessvorrichtung für einen Aktor bereit zu stellen, mit der eine Übertragung des analogen Positionssignals mit hoher Genauigkeit möglich ist.It is therefore the object of the present invention to provide a position measuring device for an actuator, with which a transmission of the analog position signal with high accuracy is possible.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Positionsmessvorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass das Positions-To solve the problem, it is provided in a position measuring device of the type mentioned above that the position
2o signal ein Fein-Positionssignal enthält oder ist, das zu einer Fein-Positionsausgabe einer Position des Aktorglieds auf mindestens einem Teilabschnitt der Messstrecke einen oder mehrere Teilabschnittsgradienten aufweist, dass der mindestens eine Teilabschnittsgradient größer als ein Gesamt- 5 Gradient ist oder die dem mindestens einen Teilabschnitt zugeordneten Teilabschnittsgradienten insgesamt im Mittel größer als der Gesamt -Gradient sind, mit dem alle Positionen innerhalb einer Maximalausgabeamplitude eines Positionssignals entlang der gesamten Messstrecke ausgebbar sind.2o signal contains or is a fine position signal which has one or more sub-segment gradients for a fine position output of a position of the actuator element on at least one subsection of the measuring path, that the at least one subsection gradient is greater than an overall gradient or at least one Subsection associated overall segment gradients are on average greater than the total gradient, with all positions within a Maximalausgabeamplitude a position signal along the entire measurement path can be output.
P 23930/PCT 22. April 2008 Ein Grundgedanke der Erfindung ist es, auf einem oder mehreren Teilabschnitten der Messstrecke ein Positionssignal mit einer höheren, feinen Auflösung auszugeben. Der Signalhub oder zumindest ein Teil davon, den die Positionsmessvorrich- 5 tung an der Ausgabe-Schnittstelle erzeugen kann, wird ganz oder zumindest in einem wesentlichen Teil für den Teilabschnitt der Messstrecke und nicht etwa für die gesamte Messstrecke verwendet. Somit können die jeweiligen Positionen des Aktorgliedes auf dem Teilabschnitt mit höherer Übertragungs- lo genauigkeit von der Positionsmessvorrichtung beispielsweise zu einer Steuerung, insbesondere einer speicherprogrammierbaren Steuerung, übertragen werden.P 23930 / PCT April 22, 2008 A basic idea of the invention is to output a position signal with a higher, fine resolution on one or more subsections of the measuring path. The signal swing or at least a part thereof which the position measuring device can generate at the output interface is used entirely or at least in a substantial part for the subsection of the measuring path and not for the entire measuring path. Thus, the respective positions of the actuator member on the subsection with higher transmission accuracy from the position measuring device, for example, to a controller, in particular a programmable logic controller, be transmitted.
Das Fein-Positionssignal ist über den mindestens einen Teilabschnitt zweckmäßigerweise linear oder zumindest im Wesent- i5 liehen linear. Der Teilabschnittsgradient bildet somit einen Gesamt-Teilabschnittsgradienten über den gesamten Teilabschnitt.The fine position signal is expediently linear or at least substantially linear over the at least one subsection. The sub-segment gradient thus forms an overall sub-segment gradient over the entire sub-segment.
Es versteht sich, dass bei einem nicht linearen Verlauf auf dem Teilabschnitt mehrere Teilabschnittsgradienten möglich 20 sind. Deren Mittel, insbesondere deren arithmetisches Mittel, ist größer als der Gesamt-Gradient , der an sich zur Darstellung aller Positionen innerhalb der Maximalausgabeamplitude der Ausgabe-Schnittstelle zur Verfügung steht.It is understood that in the case of a non-linear course, a plurality of partial segment gradients are possible on the partial section. Its mean, in particular its arithmetic mean, is greater than the total gradient, which in itself is available for representing all positions within the maximum output amplitude of the output interface.
Die Positionsmessvorrichtung ist vorzugsweise zur Ausgabe des 5 Fein-Positionssignals mit einem sägezahnartigen Verlauf ausgestaltet. Beispielsweise sind mehrere Teilabschnitte unmittelbar nebeneinander oder mit Abstand zueinander angeordnet, wobei sich bei der Darstellung Fein-Positionssignals über die jeweiligen Teilabschnitte ein sägezahnartiger Verlauf ergibt. 0 Es versteht sich, dass bei beabstandeten Teilabschnitten jeweils zwischen den Rampen Abschnitte des Fein-The position measuring device is preferably designed to output the fine-position signal with a sawtooth-like profile. For example, a plurality of subsections are arranged directly next to one another or at a distance from one another, whereby a sawtooth-like profile results in the representation of the fine position signal over the respective subsections. 0 It is understood that with spaced sections each between the ramps sections of the fine
P 23930/PCT . ,P 23930 / PCT. .
22. April 2008 Positionssignals mit gleichbleibender Amplitude bzw. Signal- höhe vorgesehen sein können.April 22, 2008 Position signal with constant amplitude or signal level can be provided.
Zweckmäßigerweise sind die Teilabschnitte äquidistant . Beispielsweise folgen die Teilabschnitte unmittelbar aufeinan- 5 der. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Teilabschnitte eine gleiche Länge aufweisen.Conveniently, the sections are equidistant. For example, the subsections immediately follow each other. Furthermore, it is advantageous if the sections have an equal length.
Wie gesagt, müssen die Teilabschnitte, auf denen das Positionssignal mit einer feinen, hohen Auflösung übertragen wird, nicht unmittelbar aufeinander folgen. Beispielsweise ist es lo vorteilhaft, wenn an einem jeweiligen Endanschlagsbereich oder einem zwischen Endanschlägen liegenden Feinpositionierbereich jeweils ein Teilabschnitt vorgesehen ist, an dem die Positionsmessvorrichtung das Fein-Positionssignal erzeugt.As stated, the subsections on which the position signal is transmitted at a fine, high resolution need not follow each other directly. For example, it is advantageous if in each case a partial section is provided at a respective end stop region or a fine positioning region located between end stops, on which the position measuring device generates the fine position signal.
Vorzugsweise hat die Positionsmessvorrichtung auch Mittel zur i5 Erzeugung eines Grob-Positionssignals, das im Vergleich zu der Fein-Positionsausgabe weniger exakt ist, dafür aber vorzugsweise die gesamte Messstrecke oder einen wesentlich größeren Teil als der Teilabschnitte abdeckt. Das Grob- Positionssignal steht zweckmäßigerweise an einer Grobpositi- 20 ons-Schnittstelle zur Verfügung, die vorteilhaft einen Bestandteil der Ausgabe-Schnittstelle bildet. Mit Hilfe des Grob-Positionssignals ist es beispielsweise möglich, eine absolute Position des Aktorglieds entlang der Messstrecke auszugeben, während die Fein-Positionsausgabe zusätzlich zu der 5 Grobposition eine relative Positionsangabe ist.Preferably, the position measuring device also has means for i5 generating a coarse position signal which is less accurate compared to the fine position output, but preferably covers the entire measuring path or a substantially larger part than the subsections. The coarse position signal is expediently available at a coarse position interface, which advantageously forms a component of the output interface. With the aid of the coarse position signal, it is possible, for example, to output an absolute position of the actuator element along the measuring path, while the fine position output is a relative position specification in addition to the coarse position.
Das Grob-Positionssignal kennzeichnet beispielsweise den jeweiligen Teilabschnitt, auf dem die Positionsmessvorrichtung aktuell das Fein-Positionssignal erzeugt.The coarse position signal, for example, identifies the respective subsection on which the position measuring device currently generates the fine position signal.
P 23930/PCT 22. April 2008 Das Grobpositions-Signal ist vorzugsweise ein Analogsignal. Das Grobpositions-Signal kann beispielsweise ein lineares, sich über die gesamte Messstrecke erstreckendes Analogsignal sein.P 23930 / PCT April 22, 2008 The coarse position signal is preferably an analog signal. The coarse position signal can be, for example, a linear analog signal extending over the entire measuring path.
5 Es ist aber auch möglich, dass das Grobpositions-Signal beispielsweise einen stufenförmigen Verlauf hat. Ferner kann das Grob-Positionssignal in der Art eines Zählerausgangs realisiert sein, so dass der jeweilige Zählerwert, der auf Seiten des Empfängers, beispielsweise der Steuerung, mitzuzählen lo ist, die grobe Position des Aktorglieds auf der Messstrecke kennzeichnet .However, it is also possible that the coarse position signal has, for example, a step-shaped course. Furthermore, the coarse position signal can be realized in the manner of a counter output, so that the respective counter value, which is to be counted on the side of the receiver, for example the controller, indicates the coarse position of the actuator element on the measuring path.
Vorteilhaft hat die Positionsmessvorrichtung einen Schaltausgang zur Ausgabe eines Pulsweiten-Ausgabesignals, wobei eine Pulsweite des Pulsweiten-Ausgabesignals den mindestens einen i5 Teilabschnitt identifiziert. Insoweit könnte man das Pulsweiten-Ausgabesignal auch als Grob-Positionssignal ansehen. Beispielsweise ist einem ersten Teilabschnitt, auf dem die Positionsmessvorrichtung das Fein-Positionssignal erzeugt, eine erste Pulsweite des Pulsweiten-Ausgabesignals zugeordnet,Advantageously, the position measuring device has a switching output for outputting a pulse width output signal, wherein a pulse width of the pulse width output signal identifies the at least one partial section. In that regard, one could also view the pulse width output signal as a coarse position signal. For example, a first subsection on which the position measuring device generates the fine position signal is assigned a first pulse width of the pulse width output signal,
20 während einem zweiten Teilabschnitt eine zweite, von der ersten Pulsweite verschiedene Pulsweite zugeordnet ist.20 is associated with a second, different from the first pulse width pulse width during a second subsection.
Eine Absolutposition des Aktorglieds innerhalb der Messstrek- ke ist beispielsweise durch eine Addition des Grob- Positionssignals und des Fein-Positionssignals möglich. Dabei 5 ist es zweckmäßig, beispielsweise das Grob-Positionssignal und/oder das Fein-Positionssignal zu gewichten, das heißt mit einem Multiplikator zu beaufschlagen, um die Absolutposition zu ermitteln.An absolute position of the actuator member within the measuring path is possible, for example, by adding the coarse position signal and the fine position signal. In this case, it is expedient to weight, for example, the coarse-position signal and / or the fine-position signal, that is, to apply a multiplier to determine the absolute position.
Zweckmäßigerweise hat die Positionsmessvorrichtung eine Para- 0 metrierstelle, über die Werte für das Fein-PositionssignalConveniently, the position measuring device has a parameterization point over the values for the fine position signal
P 23930/PCT . .P 23930 / PCT. ,
22. April 2008 und/oder das Grob-Positionssignal parametrierbar sind. Beispielsweise kann eine BasisSpannung, ein Nullpunkt, eine Richtung, ein Messbereich, eine Auslösung oder dergleichen auf diesem Weg parametriert werden. Auch die Anfangs- und 5 Endpunkte eines jeweiligen Teilabschnitts sind auf diesem Wege parametrierbar. Ferner kann beispielsweise ein Schaltausgang der Positionsmessvorrichtung zur Ausgabe des Pulsweiten- Ausgabesignals oder, wenn dies nicht erforderlich ist, für andere Zwecke parametriert werden. Weitere Parameter sind lo beispielsweise Maximalwerte für die Amplitude der jeweiligen Positionssignale, die Betriebsarten (Pulsweite, Grob- Positionssignal linear etc.) parametrierbar.April 22, 2008 and / or the coarse position signal can be parameterized. For example, a base voltage, a zero point, a direction, a measuring range, a triggering or the like can be parameterized in this way. The start and 5 end points of a respective subsection can also be parameterized in this way. Further, for example, a switching output of the position measuring device for outputting the pulse width output signal or, if this is not required, be parameterized for other purposes. Further parameters are lo, for example, maximum values for the amplitude of the respective position signals, the operating modes (pulse width, coarse position signal linear, etc.) can be parameterized.
Der mindestens eine Teilabschnitt, auf dem die Positionsmessvorrichtung das Fein-Positionssignal erzeugt, ist zweckmäßi- i5 gerweise in einem Lernmodus einstellbar, bei dem das Aktorglied entlang der Messstrecke von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt des jeweiligen Teilabschnitts verfahren wird. Nach dieser Lernfahrt steht fest, wo der Teilabschnitt beginnt und wo er endet .The at least one subsection on which the position measuring device generates the fine position signal is expediently adjustable in a learning mode in which the actuator element is moved along the measuring path from a starting point to an end point of the respective subsection. After this learning it is clear where the section starts and where it ends.
20 Zwar ist der erfindungsgemäße Ansatz bei einer zumindest teilweisen analogen Positionsmessvorrichtung ohne weiteres realisierbar. Vorzugsweise hat eine erfindungsgemäße Positionsmessvorrichtung jedoch eine digitale Messeinrichtung zur Erzeugung eines digitalen Messsignals, beispielsweise einen 5 digitalen Signalprozessor, der ein digitales Messsignal erzeugt. Ferner ist dann mindestens ein Digital-Analog-Wandler zur Bildung des jeweiligen Fein- oder Grob-Positionssignals vorhanden .Although the inventive approach in an at least partial analog position measuring device is readily feasible. However, a position measuring device according to the invention preferably has a digital measuring device for generating a digital measuring signal, for example a digital signal processor which generates a digital measuring signal. Furthermore, then at least one digital-to-analog converter for forming the respective fine or coarse position signal is present.
Ein Ausgang, dem ein Digital-Analog-Wandler zugeordnet ist, 0 ist vorzugsweise parametrierbar, so dass er beispielsweise in einer Betriebsart zur Ausgabe des Grob-Positionssignals fähigAn output to which a digital-to-analog converter is assigned is preferably parameterizable, so that it is capable of outputting the coarse position signal, for example in an operating mode
P 23930/PCT . ,P 23930 / PCT. .
22. April 2008 ist, während er bei einer anderen Betriebsart ein zweites Fein-Positionssignal ausgibt, das einem anderen Abschnitt der Messstrecke zugeordnet ist.April 22, 2008 is, while in another mode, it outputs a second fine position signal, which is assigned to another section of the measuring path.
Das digitale Messsignal ist zweckmäßigerweise linear oder so- 5 zusagen quasi linear. Das Messsignal ist aufgrund der Quantisierung nicht ganz linear, wobei abgesehen von der Quantisierung eine Linearität, die beispielsweise ansteigt oder fällt, vorteilhaft ist.The digital measurement signal is expediently linear or quasi linear. The measurement signal is not completely linear due to the quantization, whereby, apart from the quantization, a linearity which increases or falls, for example, is advantageous.
Wie bereits erläutert, ist es vorteilhaft, wenn die Positi- lo onsmessvorrichtung zwei oder mehr Ausgänge zur Ausgabe eines Fein-Positionssignals aufweist, das jeweils einem Teilabschnitt der Messstrecke zugeordnet ist. Somit stehen jeweils die Maximalamplitude (Strom und/oder Spannung) des Ausgangs zur Ausgabe des Fein-Positionssignals zur Verfügung.As already explained, it is advantageous if the position measuring device has two or more outputs for outputting a fine position signal, which is in each case assigned to a subsection of the measuring section. Thus, the maximum amplitude (current and / or voltage) of the output are available for outputting the fine position signal.
i5 Die Ausgabe des Fein-Positionssignals ist zweckmäßigerweise durch mindestens ein Ereignis auslösbar. Dies kann beispielsweise über einen Steuereingang erfolgen, der mittels eines Wegsensors oder Schaltsensors, der vom Aktorglied betätigt wird, ein Schaltsignal an dem Steuereingang erzeugt. Auch ei-i5 The output of the fine position signal is expediently triggered by at least one event. This can be done for example via a control input, which generates a switching signal to the control input by means of a displacement sensor or switching sensor, which is actuated by the actuator member. Also one
20 ne Steuerung, z.B. eine übergeordnete speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) , kann über den Steuereingang die Ausgabe des Fein-Positionssignal aktivieren. Des weiteren ist es möglich, dass die Positionsmessvorrichtung von selbst das Fein- Positionssignal aktiv schaltet, beispielsweise wenn das Ak- 5 torglied eine vorbestimmte Position entlang der Messstrecke passiert .20 ne control, e.g. a higher-level programmable logic controller (PLC) can activate the output of the fine position signal via the control input. Furthermore, it is possible that the position measuring device automatically switches the fine position signal by itself, for example when the actuator gate element passes a predetermined position along the measuring path.
Vorzugsweise hat die Positionsmessvorrichtung einen Steuerausgang zum Ausgeben eines Steuersignals an mindestens einer Position innerhalb des Teilbereichs, an dem die Positions- 0 messvorrichtung das Fein-Positionssignal erzeugt. Dabei istPreferably, the position measuring device has a control output for outputting a control signal at at least one position within the partial region at which the position measuring device generates the fine position signal. It is
P 23930/PCT . .P 23930 / PCT. ,
22. April 2008 beispielsweise eine Schalthandlung auszulösen, z.B. eine Signalisierung, dass das Aktorglied kurz vor einem Endanschlag steht.April 22, 2008 For example, trigger a switching operation, for example, a signaling that the actuator member is just before an end stop.
Der Aktor, bei dem die Positionsmessvorrichtung verwendet 5 wird, ist zweckmäßigerweise ein fluidtechnischer Aktor, beispielsweise ein hydraulischer oder pneumatischer Aktor. Vorteilhaft kann die Erfindung aber auch bei elektrischen Aktoren eingesetzt werden oder bei kombinierten fluidtechni- schen/elektrischen Aktoren, das heißt bei Antrieben, die bei- lo spielsweise pneumatisch und zusätzlich elektrisch betreibbar sind.The actuator in which the position measuring device is used 5 is expediently a fluidic actuator, for example a hydraulic or pneumatic actuator. Advantageously, however, the invention can also be used in electrical actuators or in combined fluid-technical / electrical actuators, that is to say in drives which, for example, are pneumatically and additionally electrically operable.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention will be explained with reference to the drawing. Show it:
Figur 1 eine teilweise schematische und teilweise geschnit- i5 tene Ansicht einer Anordnung mit einem Linearaktor sowie einer Positionsmessvorrichtung,FIG. 1 shows a partially schematic and partly sectional view of an arrangement with a linear actuator and a position measuring device;
Figur 2 einen Signalverlauf eines analogen Grob-FIG. 2 shows a signal course of an analogous coarse
Positionssignals der Positionsmessvorrichtung gemäß Figur 1 ,Position signal of the position measuring device according to Figure 1,
20 Figur 3 Verläufe eines Fein-Positionssignals der Positionsmessvorrichtung gemäß Figur 1 an jeweiligen Endabschnitten eines Bewegungswegs eines Aktorglieds des Aktors gemäß Figur 1,FIG. 3 shows curves of a fine position signal of the position measuring device according to FIG. 1 at respective end sections of a movement path of an actuator member of the actuator according to FIG. 1,
Figur 4 ein Fein-Positionssignal der Positionsmessvorrich- 5 tung gemäß Figur 1 mit einem sägezahnartigen Verlauf,FIG. 4 shows a fine position signal of the position measuring device according to FIG. 1 with a sawtooth-like profile,
P 23930/PCT 22. April 2008 Figur 5 ein stufenförmiges Grob-Positionssignal der Positionsmessvorrichtung gemäß Figur 1, undP 23930 / PCT April 22, 2008 FIG. 5 shows a step-shaped coarse position signal of the position-measuring device according to FIG. 1, and
Figur 6 ein pulsweitenmoduliertes Grob-Positionssignal der Positionsmessvorrichtung gemäß Figur 1.FIG. 6 shows a pulse-width-modulated coarse position signal of the position-measuring device according to FIG. 1.
5 Ein fluidtechnisches System 10 enthält einen Aktor 11, der mit einer Steuerung 12, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung, steuerbar ist. Die Steuerung 12 ist über einen Steuerbus 13 mit einem Steuerrechner 14 verbunden, der weitere, in der Zeichnung nicht dargestellte Komponenten des lo Systems 10 steuert.A fluidic system 10 includes an actuator 11 that is controllable by a controller 12, such as a programmable logic controller. The controller 12 is connected via a control bus 13 to a control computer 14 which controls further, not shown in the drawing components of the system 10 lo.
Der Aktor 11 enthält als eine Positionsmessvorrichtung 16 zur Erfassung einer Position eines Aktorglieds 17 des Aktors 11 ein integral angebautes Positionsmessmodul 15. Es versteht sich, dass eine erfindungsgemäße Positionsmessvorrichtung i5 auch als eine Baueinheit ausgestaltet sein kann, die lösbar an einem Aktor anordenbar ist.The actuator 11 contains as a position measuring device 16 for detecting a position of an actuator member 17 of the actuator 11, an integrally mounted position measuring module 15. It is understood that a position measuring device according to the invention i5 can also be configured as a structural unit, which can be arranged detachably on an actuator.
Das Aktorglied 17 ist vorliegend ein Kolben 18 eines pneumatischen Zylinders, der in einem Bewegungsraum 19 eines Aktorgehäuses 20 linear hin und her beweglich angeordnet ist. DerThe actuator member 17 is presently a piston 18 of a pneumatic cylinder, which is arranged in a movement space 19 of an actuator housing 20 linear reciprocatingly movable. Of the
20 Kolben 18 ist mit einer Ventilanordnung 21 mit Druckluft 22 aus einer Druckluftquelle 23 beaufschlagbar, wobei der in dem Bewegungsraum 19 zwischen Endlagen oder Endanschlägen 24 und 25 hin und her bewegt wird. Die Ventilanordnung 21 wird durch ein Steuermodul 26 der Steuerung 12 gesteuert und speist die 5 Druckluft 22 an Druckluftanschlüssen 27 in das Aktorgehäuse 20 ein. Ein Mittelteil 28 des Gehäuses 20 wird durch Deckel 29 und 30 verschlossen. Eine am Kolben 18 angeordnete, als Kraftabgriff dienende Kolbenstange 31 durchdringt den rechten Deckel 30, wo am Durchdringungsausschnitt eine Dichtung 3220 piston 18 is acted upon by a valve assembly 21 with compressed air 22 from a compressed air source 23, wherein in the movement space 19 between end positions or end stops 24 and 25 is moved back and forth. The valve assembly 21 is controlled by a control module 26 of the controller 12 and feeds the compressed air 22 at compressed air connections 27 into the actuator housing 20. A central part 28 of the housing 20 is closed by covers 29 and 30. A arranged on the piston 18, serving as a force tap piston rod 31 penetrates the right lid 30, where at the penetration cutout a seal 32nd
P 23930/PCT 22. April 2008 angeordnet ist. Eine weitere Dichtung 33 ist am Außenumfang des Kolbens 18 angeordnet .P 23930 / PCT April 22, 2008 is arranged. Another seal 33 is disposed on the outer periphery of the piston 18.
Neben dem in der Zeichnung dargestellten fluidtechnischen Antriebskonzept ist selbstverständlich auch ein elektrisches 5 Antriebskonzept denkbar, bei dem beispielsweise eine Erregerspulenanordnung 34 eine elektrische Antriebskomponente 35 bildet. Die Erregerspulenanordnung 34 treibt das Aktorglied 17, das beispielsweise einen Permanentmagneten 36 enthält, an. Wenn das Aktorglied sowohl fluidtechnisch als auch elek- lo trisch antreibbar ist, was beim Aktor 11 der Fall ist, ist ein sogenannter Hybrid-Antrieb realisiert.In addition to the fluid power drive concept illustrated in the drawing, it goes without saying that an electric drive concept is also conceivable in which, for example, an exciter coil arrangement 34 forms an electrical drive component 35. The field coil assembly 34 drives the actuator member 17, which includes, for example, a permanent magnet 36 at. If the actuator member can be driven both fluidically and electrically, which is the case with the actuator 11, a so-called hybrid drive is realized.
Die Positionsmessvorrichtung 16 ist vorliegend teilweise digitale Positionsmessvorrichtung. Die Positionsmessvorrichtung 16 misst einen Abstand 37 zwischen dem Endanschlag 25 und ei- i5 ner Vorderseite des Aktorglieds 17 anhand von hin und rücklaufenden Mikrowellen 38, 39, die eine Koppelsonde 40 in den Bewegungsraum 19 einkoppelt bzw. aus diesem auskoppelt. Eine Innenseite 41 des Aktorgehäuses 20 ist elektrisch leitend, so dass der Bewegungsraum 19 als ein Hohlleiter ausgestaltetThe position measuring device 16 is present partially digital position measuring device. The position measuring device 16 measures a distance 37 between the end stop 25 and an i5 ner front of the actuator member 17 by means of back and forth running microwaves 38, 39, which couples a coupling probe 40 in the movement space 19 and decouples from this. An inside 41 of the actuator housing 20 is electrically conductive, so that the movement space 19 designed as a waveguide
20 ist. Die Vorderseite des Aktorglieds 17 reflektiert die20 is. The front of the actuator member 17 reflects the
Mikrowellen 38, so dass eine Auswerteeinrichtung oder Messeinrichtung 42 beispielsweise anhand einer Laufzeitmessung oder einer Phasendifferenz zwischen den Mikrowellen 38 und 39 den Abstand 37 und somit die Positionen des Aktorglieds 17 imMicrowaves 38, so that an evaluation or measuring device 42, for example, based on a transit time measurement or a phase difference between the microwaves 38 and 39, the distance 37 and thus the positions of the actuator member 17 in
25 Bewegungsraum 19 ermitteln kann. Die Mikrowellen 38 werden von einer Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung 43 erzeugt, die beispielsweise Hochfrequenz-Leiterstrukturen oder dergleichen enthält .25 movement space 19 can determine. The microwaves 38 are generated by a microwave generator 43 which includes, for example, high frequency conductor patterns or the like.
Die Positionsmessvorrichtung, insbesondere deren Messeinrich- 0 tung 42, erzeugt ein hochgenaues digitales Messsignal 44, das den jeweiligen Positionen des Aktorglieds 17 in dem Bewe-The position measuring device, in particular its measuring device 42, generates a high-precision digital measuring signal 44, which corresponds to the respective positions of the actuator member 17 in the movement path.
P 23930/PCT 22. April 2008 gungsraum 19 entspricht. Eine Übertragung des digitalen Mess- signals 44 zu der Steuerung 12 ist digital jedoch nicht möglich, da diese ein Ein-/Ausgabemodul bzw. E/A-Modul 45 aufweist, das nur analoge Signale verarbeiten kann.P 23930 / PCT April 22, 2008 19 corresponds. However, transmission of the digital measuring signal 44 to the controller 12 is not possible digitally, since this has an input / output module or I / O module 45, which can process only analogue signals.
5 Die Positionsmessvorrichtung 16 enthält einen Digital-Analog- Wandler 46, der anhand des digitalen Messsignals 44 ein analoges Grob-Positionssignal 48 an einer Ausgabe-Schnittstelle 47 der Positionsmessvorrichtung 16 ausgibt. Das Grob- Positionssignal 48 wird auf einer Leitung 49 zu einem Analog- lo Eingang 50 des E/A-Moduls 45 übertragen. Das Grob- Positionssignal 48 repräsentiert die jeweilige Position des Aktorglieds 17 entlang einer Messstrecke 51, die durch die Endanschläge 24, 25 definiert ist.5 The position measuring device 16 includes a digital-to-analog converter 46, which outputs an analog coarse position signal 48 at an output interface 47 of the position measuring device 16 on the basis of the digital measuring signal 44. The coarse position signal 48 is transmitted on a line 49 to an analog input 50 of the I / O module 45. The coarse position signal 48 represents the respective position of the actuator member 17 along a measuring path 51, which is defined by the end stops 24, 25.
Das Grob-Positionssignal 48 hat einen linearen, in Figur 2 i5 dargestellten Verlauf mit einer Maximalausgabeamplitude AG. Die Ausgabeamplitude AG beträgt beispielsweise 16 mA oder 20 mA und/oder 10 V. Von einem Weg-Anfangspunkt SO der Messstrecke 51 bis zu einem Weg-Endpunkt SG des Messstrecke 51 steht die Maximalausgabeamplitude AG zur Verfügung, so dassThe coarse position signal 48 has a linear course shown in FIG. 2 with a maximum output amplitude AG. The output amplitude AG is, for example, 16 mA or 20 mA and / or 10 V. The maximum output amplitude AG is available from a path starting point SO of the measuring path 51 up to a path end point SG of the measuring path 51, so that
20 beispielsweise bei einem Weg S = 600 mm ausgehend von einem Anfangsniveau von beispielsweise 0 mA bis zu einer Maximalausgabeamplitude AG von 16 mA ein Hub von 16 mA zur Verfügung steht, mithin also pro Millimeter eine Stromdifferenz von 26 μA bereitsteht. Dieselbe Situation ergibt sich, wenn 5 von einem Stromniveau von 4 mA bis zu einer Maximalausgabeamplitude von AG = 20 mA ausgegangen wird. In diesem Zusammenhang sei betont, dass auch negative Werte des Grob- Positionssignals 48 ohne weiteres möglich sind, so dass sich die Gesamtamplitude beispielsweise von einem negativen Maxi- 0 mum bis zu einem positiven Maximum erstreckt.For example, in the case of a travel S = 600 mm, starting from an initial level of, for example, 0 mA up to a maximum output amplitude AG of 16 mA, a stroke of 16 mA is available, that is, a current difference of 26 μA per millimeter is available. The same situation arises when 5 is assumed from a current level of 4 mA up to a maximum output amplitude of AG = 20 mA. In this context, it should be emphasized that even negative values of the coarse position signal 48 are readily possible, so that the total amplitude extends, for example, from a negative maximum to a positive maximum.
P 23930/PCT 22. April 2008 Bei einer analogen Signalübertragung, wie beispielsweise über die Leitung 49, ergibt sich jedoch in jedem Fall das Problem, dass entlang der Messstrecke 51 pro Wegeinheit nur eingeschränkter Signalhub bzw. eine Signalamplitude (Strom 5 und/oder Spannung) zur Verfügung steht. Die Übertragungsqualität leidet umso mehr, je länger die Leitung 49 ist. Bei konventionellen Positionsmessvorrichtungen besteht dieses Problem nicht, da keine hochgenauen Positionssignale zur Verfügung stehen und zu übertragen sind. Bei einer feinen Auflδ- lo sung der Position des Aktorglieds 17, die bei der Positionsmessvorrichtung 16 beispielsweise 0,2 mm pro Digitalwertstufe des digitalen Messsignals 44 beträgt, ist die Übertragungsgenauigkeit bei dem Grob-Positionssignal 48 jedoch nicht hinreichend. Hier schafft die Erfindung Abhilfe.P 23930 / PCT April 22, 2008 In an analog signal transmission, such as via the line 49, however, the problem arises in each case that only limited signal deviation or signal amplitude (current 5 and / or voltage) is available along the measurement path 51 per unit travel. The transmission quality suffers the more, the longer the line 49. In conventional position measuring devices, this problem does not exist because no high-precision position signals are available and have to be transmitted. At a fine resolution of the position of the actuator member 17, which is for example 0.2 mm per digital value stage of the digital measuring signal 44 in the position measuring device 16, the transmission accuracy in the coarse position signal 48 is not sufficient. Here, the invention provides a remedy.
i5 Im Bereich von durch die Endanschläge 24, 25 definierten Endpositionen des Aktorglieds 17 entlang der Messstrecke 51 sind Teilabschnitte 52, 53 festgelegt, auf denen die Positionsmessvorrichtung 16 über einen Feinsignal-Ausgang 54 der Schnittstelle 47 Fein-Positionssignale 55, 56 ausgibt, derenIn the region of end positions of the actuator member 17 defined by the end stops 24, 25 along the measuring path 51, subsections 52, 53 are defined on which the position measuring device 16 outputs fine position signals 55, 56 via a fine signal output 54 of the interface 47
20 jeweiliger Teilabschnittsgradient 57, 58 jeweils größer als ein Gesamt-Gradient 59 ist, mit dem alle Positionen, das heißt die Positionen zwischen SO und SG entlang der Gesamt- Messstrecke 51 ausgebbar sind. Der Gesamt-Gradient 59 ist bei dem Grob-Positionssignal 48, das die Gesamt -Messstrecke 51 5 bildet, eingezeichnet. Mit dem Grob-Positionssignal 48 sind nämliche alle Positionen des Aktorglieds 17 zwischen dem Anfangspunkt SO und dem Weg-Endpunkt SG darstellbar, auch wenn die Auflösung verhältnismäßig grob ist.Each respective Teilabschnittsgradient 57, 58 is greater than a total gradient 59, with all positions, that is, the positions between SO and SG along the total measuring section 51 can be output. The overall gradient 59 is shown in the coarse position signal 48, which forms the total measuring section 51 5. With the coarse position signal 48, all the positions of the actuator member 17 between the starting point SO and the path end point SG can be represented, even if the resolution is relatively coarse.
Zur Erzeugung der Fein-Positionssignale 55, 56 weist die Po- 0 sitionsmessvorrichtung 16 einen Digital -Analog-Wandler 60, der anhand des digitalen Messsignals 44 die Fein- Positionssignale 55, 56 erzeugt, wenn das Aktorglied 17 sichIn order to generate the fine position signals 55, 56, the position measuring device 16 has a digital analog converter 60, which generates the fine position signals 55, 56 on the basis of the digital measuring signal 44 when the actuator member 17 moves
P 23930/PCT . .P 23930 / PCT. ,
22. April 2008 auf den Teilabschnitten 52, 53 bewegt. Außerhalb dieser Teilabschnitte 52, 53 stehen die Fein-Positionssignale 55, 56 nicht zur Verfügung, beispielsweise auf einem Mittelabschnitt 61 und einem beispielhaft eingezeichneten Endabschnitt 62. 5 Die Teilabschnitte 52, 53 erstrecken sich von Positionen SO zu Sl bzw. S3 zu S4 entlang der Messstrecke 51. Zwischen den Positionen Sl und S3 befindet sich der Mittelabschnitt 61, wo kein Fein-Positionssignal zur Verfügung steht.April 22, 2008 moved on the sections 52, 53. Outside these sections 52, 53, the fine position signals 55, 56 are not available, for example, on a middle section 61 and an end section 62 shown by way of example. The sections 52, 53 extend from positions SO to Sl or S3 to S4 along the Measuring section 51. Between the positions Sl and S3 is the middle section 61, where no fine position signal is available.
Die Position S4 ist eine Position unmittelbar vor dem Weg- lo Endpunkt oder der Wegend-Position SG, wo ebenfalls kein Fein- Positionssignal erforderlich ist. Dort ist beispielsweise eine Endlagendämpfung (nicht dargestellt) vorgesehen, die den Kolben 18 auf dem Endabschnitt 62 abbremst .The position S4 is a position immediately before the Weglo endpoint or the Wegend position SG, where also no fine position signal is required. There, for example, a cushioning (not shown) is provided which brakes the piston 18 on the end portion 62.
Die Positionsmessvorrichtung 16 überträgt die Fein- i5 Positionssignale 55, 56 auf einer Leitung 63 zu einem Analog- Eingang 64 des E/A-Moduls 45, der insofern die Funktion eines Feinpositions-Eingangs der Steuerung 12 erfüllt.The position measuring device 16 transmits the fine position signals 55, 56 on a line 63 to an analog input 64 of the I / O module 45, which thus fulfills the function of a fine-position input of the controller 12.
Die Fein-Positionssignale 55, 56 sind lineare Analogsignale, die jeweils den vollen am Feinsignal-Ausgang 54 zur VerfügungThe fine position signals 55, 56 are linear analog signals, each of which is the full at the fine signal output 54 available
20 stehenden und ferner durch den Analog-Eingang 64 verarbeitbaren Signalamplitudenhub ausnutzen, nämlich die Maximalausga- beamplitude AG. Weil der Teilabschnitt 52 länger als der Teilabschnitt 53 ist, ist der Teilabschnittsgradient 57 kleiner als der Teilabschnittsgradient 58, das heißt, dass das 5 Fein-Positionssignal 56 eine höhere Auflösung aufweist.20 standing and also exploitable by the analog input 64 processable signal amplitude, namely the maximum output beam amplitude AG. Because the portion 52 is longer than the portion 53, the portion gradient 57 is smaller than the portion gradient 58, that is, the fine position signal 56 has a higher resolution.
Die Steuerung 12 steuert den Aktor 11 anhand des Grob- Positionssignals 48, sowie der Fein-Positionssignale 55, 56, die ein exaktes Anfahren der beiden Endanschläge 24, 25 ermöglichen. Die Steuerung 12 steuert den Aktor 11 beispiels- 0 weise über eine Steuerleitung 65.The controller 12 controls the actuator 11 based on the coarse position signal 48, as well as the fine position signals 55, 56, which allow a precise approach of the two end stops 24, 25. The controller 12 controls the actuator 11, for example, via a control line 65.
P 23930/PCT . .P 23930 / PCT. ,
22. April 2008 Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass beispielsweise auf dem Mittelabschnitt 61 ein Fein-Positionssignal zur Verfügung steht, beispielsweise wenn das Aktorglied 17 dort exakte Positionen anfahren soll. Dann bildet auch der Mittelabschnitt 5 61 einen erfindungsgemäß definierten Teilabschnitt 66, an dem ein Fein-Positionssignal 67 zur Verfügung steht. Auch das Fein-Positionssignal 67 hat einen Teilabschnittsgradienten, der größer ist als der Gesamt-Gradient 59. Das Fein- Positionssignal 67 hat negative und positive Werte, das heißt lo auch einen Mulldurchgang, wobei die Maximalausgabeamplitude AG dieselbe ist. Das Fein-Positionssignal 67 ist ein Beispiel dafür, dass erfindungsgemäße Fein-Positionssignale negative und positive Werte haben können.April 22, 2008 However, it can also be advantageous that, for example, a fine position signal is available on the center section 61, for example if the actuator element 17 is to approach exact positions there. Then also the middle section 5 61 forms a section 66 defined according to the invention, on which a fine position signal 67 is available. The fine position signal 67 also has a sub-segment gradient which is greater than the overall gradient 59. The fine-position signal 67 has negative and positive values, that is to say also a gullet passage, the maximum output amplitude AG being the same. The fine position signal 67 is an example of the fact that fine position signals according to the invention can have negative and positive values.
Zwar ist es bevorzugt, dass erfindungsgemäße Fein- i5 Positionssignale linear verlaufen. Prinzipiell sind aber auch nicht lineare Verläufe möglich, was beispielsweise bei einem Fein-Positionssignal 68 auf dem Teilabschnitt 52 der Fall ist.Although it is preferred that inventive fine i5 position signals are linear. In principle, however, non-linear courses are possible, which is the case for example with a fine position signal 68 on the section 52.
Es ist aber auch möglich, die Messstrecke 51 in kontinuier- 20 lieh aneinander gereiht Teilabschnitt zu gliedern, beispielsweise in Teilabschnitte 69a - 69f. Diese Teilabschnitte können unterschiedliche Längen aufweisen oder wie beim in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eine gleiche Länge 70. Die Positionsmessvorrichtung 16 erzeugt auf den Teilabschnit- 5 ten 69a - 69f ein Fein-Positionssignal 71 mit einem säge- zahnartigen Verlauf. Auf einem jeweiligen Teilabschnitt 69a - 69f hat das Fein-Positionssignal 69 einen Teilabschnittsgradient 72, der größer ist als der Gesamt-Gradient 59.However, it is also possible to divide the measuring section 51 into a continuous subdivision, for example into sections 69a-69f. These subsections can have different lengths or, as in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 4, have the same length 70. The position measuring device 16 generates a fine position signal 71 on the subsections 69a-69f with a sawtooth-like profile. On a respective subsection 69a-69f, the fine position signal 69 has a subsection gradient 72 that is greater than the overall gradient 59.
Zur Ermittlung einer Absolutposition des Aktorglieds 17 ent- 0 lang der Messstrecke 51 erzeugt die Positionsmessvorrichtung 16 beispielsweise anhand des Digital-Analog-Wandlers 46 einTo determine an absolute position of the actuator member 17 along the measuring path 51, the position measuring device 16 generates, for example, on the basis of the digital-to-analog converter 46
P 23930/PCT 22. April 2008 Grob-Positionssignal 73 mit einem stufenförmigen Verlauf. Das Grob-Positionssignal 73 steigt stufenförmig von einer Amplitude 0 bis zur Maximalausgabeamplitude AG an. Durch Addition des Grob-Positionssignals 73, das auch gewichtet sein kann, 5 das heißt mit einem Faktor beaufschlagt sein kann, und des Fein-Positionssignals 71 kann die Steuerung 12 beispielsweise eine Absolutposition des Aktorglieds 17 entlang der Messstrecke 51 ermitteln. In jedem Fall identifiziert das Grob- Positionssignal 73 einen jeweiligen Teilabschnitt 69a - 69f, lo auf dem sich das Aktorglied 17 befindet.P 23930 / PCT April 22, 2008 Coarse position signal 73 with a stepped course. The coarse position signal 73 increases in steps from an amplitude 0 to the maximum output amplitude AG. By adding the coarse position signal 73, which may also be weighted 5, that is to say can be acted upon by a factor, and the fine position signal 71, the controller 12 can determine, for example, an absolute position of the actuator member 17 along the measuring section 51. In any case, the coarse position signal 73 identifies a respective subsection 69a-69f, lo on which the actuator member 17 is located.
Eine weitere Möglichkeit, die Teilabschnitte 69a - 69f zu identifizieren, bietet ein Schaltausgang 74 der Positionsmessvorrichtung 16. Am Schaltausgang 74 erzeugt die Positionsmessvorrichtung 16 ein Pulsweiten-Ausgabesignal 75, das i5 über eine Leitung 76 auf einen Schalteingang 77 der Steuerung 12 übertragen wird. Jedem Teilabschnitt 69a - 69f ist eine individuelle Pulsweite 78a - 78f zugeordnet, die beispielsweise von dem Teilabschnitt 69a zu dem Teilabschnitt 69f kontinuierlich abnimmt, oder - nicht dargestellt - zunimmt.Another possibility for identifying the sections 69a-69f is provided by a switching output 74 of the position measuring device 16. At the switching output 74, the position measuring device 16 generates a pulse width output signal 75, which is transmitted via a line 76 to a switching input 77 of the controller 12. Each subsection 69a-69f is assigned an individual pulse width 78a-78f, which, for example, continuously decreases from the subsection 69a to the subsection 69f, or increases-not shown.
20 Die Positionsmessvorrichtung 16 ist parametrierbar . Dies kann beispielsweise durch eine nicht dargestellte Parametrierver- bindung zwischen der Steuerung 12 oder dem Steuerrechner 14 einerseits und der Positionsmessvorrichtung 16 andererseits geschehen. Vorliegend ein Parametriergerät 79 an einen Para-20 The position measuring device 16 can be parameterized. This can be done, for example, by a parameterizing connection (not shown) between the controller 12 or the control computer 14 on the one hand and the position measuring device 16 on the other hand. In the present case, a parameterizing device 79 is connected to a
25 metrierschnittstelle 80, beispielsweise eine serielle25 metrierschnittstelle 80, for example, a serial
Schnittstelle, eine Busschnittstelle oder dergleichen, der Positionsmessvorrichtung 16 angeschlossen. Mit dem Parametriergerät 79 können beispielsweise die Anfangs- und Endpositionen von Teilabschnitten, auf denen die Positionsmessvor- 0 richtung 16 Fein-Positionssignale erzeugt, eingestellt werden, z.B. die Positionen SO, Sl, S3 und S4. Ferner kann auch ein Ausgabemodus parametriert werden. So kann beispielsweiseInterface, a bus interface or the like, the position measuring device 16 is connected. With the parameterizing device 79, for example, the start and end positions of subsections on which the position measuring device 16 generates fine position signals can be set, e.g. the positions SO, Sl, S3 and S4. Furthermore, an output mode can also be parameterized. So, for example
P 23930/PCT . .P 23930 / PCT. ,
22. April 2008 der Schaltausgang 74 zur Ausgabe des Pulsweiten- Ausgabesignals 75 parametriert werden.April 22, 2008 the switching output 74 for outputting the pulse width output signal 75 can be parameterized.
Bei einem anderen Ausgabemodus gibt die Positionsmessvorrichtung 16 beispielsweise ein Zählersignal 81 aus, das zur Iden- 5 tifizierung des jeweiligen Teilabschnittes 69a - 69f dient. Die Steuerung 12 zählt die Signalpulse des Zählersignals 81 mit und ermittelt auf diesem Wege, wo sich das Aktorglied 17 grob befindet. Die feine, exakte Position des Aktorglieds 17 wird durch das Fein-Positionssignal 71 angezeigt.In another output mode, the position measuring device 16 outputs, for example, a counter signal 81 which is used to identify the respective subsection 69a-69f. The controller 12 counts the signal pulses of the counter signal 81 and determined in this way, where the actuator member 17 is coarse. The fine, exact position of the actuator member 17 is indicated by the fine position signal 71.
lo Ferner können mit dem Parametriergerät 79 auch andere Parameter, beispielsweise Signalformen, Anfangs- und Endamplitudenwerte und dergleichen parametriert werden. So kann beispielsweise an dem Feinsignal-Ausgang 54 anstelle des Fein- Positionssignals 71 ein dreieckförmig verlaufendes Fein- i5 Positionssignal 82 ausgegeben werden.In addition, other parameters, for example signal forms, initial and final amplitude values and the like can also be parameterized with the parameterizing device 79. For example, instead of the fine position signal 71, a triangular-shaped fine position signal 82 can be output at the fine-signal output 54.
Bei der vorliegenden Parametrierung bildet der Digital- Analog-Wandler 46 ein Grob-Positionssignal, das an einer Grobpositions-Schnittstelle 83 der Positionsmessvorrichtung 16 ausgegeben wird. Es ist aber auch vorteilhaft, wenn zweiIn the present configuration, the digital-to-analog converter 46 forms a coarse position signal, which is output at a coarse-position interface 83 of the position-measuring device 16. It is also advantageous if two
20 oder mehr Feinsignal-Schnittstellen zur Verfügung stehen. Hierfür können beispielsweise zusätzliche Digital-Analog- Wandler vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, beispielsweise den Digital-Analog-Wandler 46 so umzuprogrammieren, dass auch er ein Fein-Positionssignal erzeugt, beispielsweise 5 auf einem Teilabschnitt 84a bis zu einer Position S5 der20 or more fine-signal interfaces are available. For this example, additional digital-to-analog converter can be provided. But it is also possible, for example, to reprogram the digital-to-analog converter 46 so that it also generates a fine position signal, for example 5 on a section 84a to a position S5 of
Messstrecke 51 ein Fein-Positionssignal 85a, während dann der Digital-Analog-Wandler 60 ein auf einen sich anschließenden Teilabschnitt 84b ein Fein-Positionssignal 85b bildet.Measuring section 51 a fine position signal 85a, while then the digital-to-analog converter 60 forms on a subsequent section 84b, a fine position signal 85b.
Die Ausgabe beispielsweise der Fein-Positionssignale 55 und 0 56 ist über einen Steuereingang 86 aktivierbar, beispielswei-The output of, for example, the fine position signals 55 and 0 56 can be activated via a control input 86, for example
P 23930/PCT 22. April 2008 se durch einen Positionssensor entlang des Bewegungswegs des Aktorglieds 17 oder, wie beim Ausführungsbeispiel über eine Steuerleitung 87 durch die Steuerung 12.P 23930 / PCT April 22, 2008 se by a position sensor along the path of movement of the actuator member 17 or, as in the embodiment via a control line 87 by the controller 12th
Die Positionsmessvorrichtung 16 hat ferner einen Steueraus- 5 gang 88 zum Ausgeben eines Steuersignals 89, beispielsweise an eine externe zu schaltende Vorrichtung, z.B. an einen Lautsprecher 90 oder eine sonstige Warneinrichtung, eine anzusteuernde weitere Automatisierungskomponente, z.B. einen Greifer 91 oder dergleichen. Die Positionsmessvorrichtung 16o gibt das Steuersignal 89 an einer vorzugsweise mit über die Parametrierschnittstelle 80 parametrierbaren Positionen des Aktorglieds 17 entlang seines Bewegungswegs im Bewegungsraum 19 aus, vorzugsweise auf einem der Teilabschnitte, wo auch Fein-Positionssignal erzeugt wird, beispielsweise dem Teilab¬s schnitt 52 oder 53.The position measuring device 16 further has a control output 88 for outputting a control signal 89, for example to an external device to be switched, e.g. to a loudspeaker 90 or other warning device, a further automation component to be triggered, e.g. a gripper 91 or the like. The position measuring device 16o outputs the control signal 89 at a preferably parameterized via the parameterization interface 80 positions of the actuator member 17 along its movement path in the movement space 19, preferably on one of the sections where fine position signal is generated, for example, the Teilab¬s cut 52 or 53rd
Mithin ist es also bei einer erfindungsgemäßen Positionsmessvorrichtung vorteilhaft, wenn sie mindestens einen Positionssignal-Ausgang hat, der wahlweise zur Ausgabe eines Grob- Positionssignals oder eines Fein-Positionssignals im Sinneo der Erfindung parametrierbar ist.Thus, it is thus advantageous in a position measuring device according to the invention if it has at least one position signal output which can be optionally parameterized for outputting a coarse position signal or a fine position signal in the sense of the invention.
P 23930/PCT 22. April 2008 P 23930 / PCT April 22, 2008

Claims

Ansprüche claims
1. Positionsmessvorrichtung für einen Aktor (11) zur Messung einer Position eines Aktorglieds (17) des Aktors (11) in einem Bewegungsraum (19) eines Aktor-Gehäuses, das in dem Bewegungsraum (19) entlang einer Messstrecke (51) der Positions-1. Position measuring device for an actuator (11) for measuring a position of an actuator member (17) of the actuator (11) in a movement space (19) of an actuator housing in the movement space (19) along a measuring section (51) of the position
5 messvorrichtung (16) beweglich angeordnet ist, und mit einer Ausgabe-Schnittstelle (47) zur Ausgabe eines von der Position des Aktorglieds (17) entlang der Messstrecke (51) abhängigen analogen Positionssignals, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe-Schnittstelle (47) zur Ausgabe des Positionssignalso derart ausgestaltet ist, dass das Positionssignal ein Fein- Positionssignal (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a/b) enthält, das zu einer Fein-Positionsausgabe einer Position des Aktorglied (17) auf mindestens einem Teilabschnitt (52, 53; 66; 69a-69f; 84a/b) der Messstrecke (51) einen oder mehrere Teilab¬s Schnittsgradienten (57, 58; 72) aufweist, dass der mindestens eine Teilabschnittsgradient (57, 58; 72) größer als ein Gesamt -Gradient (59) ist oder die dem mindestens einen Teilabschnitt (52, 53; 66; 69a-69f; 84a/b) zugeordneten Teilabschnittsgradienten (57, 58; 72) insgesamt im Mittel größero als der Gesamt-Gradient (59) sind, mit dem alle Positionen innerhalb einer Maximalausgabeamplitude (AG) eines Positionssignals entlang der gesamten Messstrecke (51) ausgebbar sind.5 measuring device (16) is arranged to be movable, and having an output interface (47) for outputting a position dependent on the position of the Aktorglieds (17) along the measuring section (51) analog position signal, characterized in that the output interface (47) for outputting the position signal so that the position signal contains a fine position signal (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a / b) which results in a fine position output of a position of the actuator member (17) on at least one of 84a / b) of the measuring section (51) has one or more partial cutting gradients (57, 58, 72) such that the at least one partial section gradient (57, 58, 72) is greater is an overall gradient (59) or the partial segment gradients (57, 58; 72) assigned to the at least one partial section (52, 53; 66; 69a-69f; 84a / b) are altogether larger than the overall gradient (59 ) with which all positions are within a maximum output Amplitude (AG) of a position signal along the entire measuring section (51) can be output.
2. Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fein-Positionssignal (55, 56; 67; 68; 71;5 78; 85a/b) über den mindestens einen Teilabschnitt (52, 53; 66; 69a-69f; 84a/b) linear ist.Position measuring device according to Claim 1, characterized in that the fine position signal (55, 56; 67; 68; 71; 5 78; 85a / b) is transmitted over the at least one section (52, 53; 66; 69a-69f; 84a / b) is linear.
P 23930/PCT 22. April 2008 P 23930 / PCT April 22, 2008
3. Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass sie zu einer Ausgabe des Fein- Positionssignals (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a/b) mit einem sägezahnartigen Verlauf über mehrere Teilabschnitte (52, 53; 5 66; 69a-69f ; 84a/b) der gesamten Messstrecke (51) ausgestaltet ist.3. Position measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that it leads to an output of the fine position signal (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a / b) with a sawtooth-like profile over a plurality of subsections (52, 53; 5 66; 69a-69f; 84a / b) of the entire measuring section (51) is designed.
4. Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilabschnitte (52, 53; 66; 69a-69f; 84a/b) äquidistant sind und/oder dieselbe Länge (70) haben.4. Position measuring device according to claim 3, characterized in that the subsections (52, 53; 66; 69a-69f; 84a / b) are equidistant and / or have the same length (70).
lo 5. Positionsmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Teilabschnitt (52, 53; 66; 69a-69f; 84a/b) mindestens einer Endlage (24, 25) des Aktorglied (17) an einem Ende des Bewegungsraums (19) zugeordnet ist, und die Positionsmessvorrich- i5 tung (16) zu einer Ausgabe des Fein-Positionssignals (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a/b) an der mindestens einen Endlage (24, 25) vorgesehen ist.5. Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one partial section (52, 53; 66; 69a-69f; 84a / b) at least one end position (24, 25) of the actuator member (17) at one end of the Movement space (19) is assigned, and the position measuring device (16) to an output of the fine position signal (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a / b) at the at least one end position (24, 25) is provided.
6. Positionsmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe- 20 Schnittstelle (47) eine Grobpositions-Schnittstelle (83) um- fasst, über die zusätzlich zu dem Fein-Positionssignal (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a/b) ein Grob-Positionssignal (48; 73) zu einer Grob-Positionsausgabe der Position des Aktorglied (17) ausgebbar ist. 5 7. Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Grob-Positionssignal (48; 73) die Position des Aktorglieds (17) im wesentlichen auf der gesamten Messstrecke (51) repräsentiert.6. Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the output interface (47) comprises a coarse position interface (83) via which in addition to the fine position signal (55, 56; 67; 68; 71 ; 78; 85a / b), a coarse position signal (48; 73) can be output to a coarse position output of the position of the actuator member (17). 5 7. Position measuring device according to claim 6, characterized in that the coarse position signal (48; 73) represents the position of the actuator member (17) substantially over the entire measuring section (51).
P 23930/PCT 22. April 2008 P 23930 / PCT April 22, 2008
8. Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Grob-Positionssignal (48; 73) den mindestens einen Teilabschnitt (52, 53; 66; 69a-69f; 84a/b) der Messstrecke (51) kennzeichnet, dem das jeweils aktuell8. Position measuring device according to claim 6 or 7, characterized in that the coarse position signal (48; 73) characterizes the at least one subsection (52, 53; 66; 69a-69f; 84a / b) of the measuring section (51) to which the always up to date
5 ausgegebene Fein-Positionssignal (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a/b) zugeordnet ist. 5 output fine position signal (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a / b).
9. Positionsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis9. Position measuring device according to one of claims 6 to
8, dadurch gekennzeichnet, dass das Grob-Positionssignal (48; 73) ein Analogsignal ist.8, characterized in that the coarse position signal (48; 73) is an analog signal.
lolo
10. Positionsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis10. Position measuring device according to one of claims 6 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass das Grob-Positionssignal (48; 73) zumindest im Wesentlichen linear ist.9, characterized in that the coarse position signal (48; 73) is at least substantially linear.
11. Positionsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Grob-Positionssignal (48; i5 73) einen stufenförmigen Verlauf aufweist.11. Position measuring device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the coarse position signal (48; i5 73) has a step-shaped course.
12. Positionsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Addition des Grob-Positionssignals (48; 73) und des Fein-Positionssignals (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a/b) eine Absolutposition des Ak- 0 torglieds (17) innerhalb der Messstrecke (51) ermittelbar ist.12. Position measuring device according to one of claims 6 to 11, characterized in that by adding the coarse position signal (48, 73) and the fine position signal (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a / b) a Absolute position of the Ak- 0 gate member (17) within the measuring section (51) can be determined.
13. Positionsmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Schaltausgang (74) zur Ausgabe eines pulsweitmodulierten Pulsweiten-5 Ausgabesignals (75) aufweist, wobei eine Pulsweite (78a-78f) des Pulsweiten-Ausgabesignals (75) den mindestens einen Teilabschnitt (52, 53; 66; 69a-69f; 84a/b) identifizert .13. Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a switching output (74) for outputting a pulse-width modulated pulse width-5 output signal (75), wherein a pulse width (78a-78f) of the pulse width output signal (75) the at least one Part (52, 53, 66, 69a-69f, 84a / b) identifies.
P 23930/PCT 22. April 2008 P 23930 / PCT April 22, 2008
14. Positionsmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Parametrier- schnittstelle (80) zur Parametrierung des Fein- Positionssignals (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a/b) und/oder des14. Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it has a parameter setting interface (80) for parameterizing the fine position signal (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a / b) and / or
5 Grob-Positionssignals (48; 73) aufweist.5 coarse position signal (48; 73).
15. Positionsmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Teilabschnitt (52, 53; 66; 69a-69f; 84a/b) durch einen Lernmodus einstellbar ist, bei dem das Aktorglied (17) entlang lo der Messstrecke (51) von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt des mindestens einen Teilabschnitts (52, 53; 66; 69a-69f; 84a/b) verfahren wird.15. Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one partial section (52, 53; 66; 69a-69f; 84a / b) can be set by a learning mode in which the actuator element (17) runs along the measuring path ( 51) from a starting point to an end point of the at least one subsection (52, 53; 66; 69a-69f; 84a / b).
16. Positionsmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine digitale i5 Messeinrichtung (42) zur Erzeugung eines digitalen Messsignals (44) aufweist, und dass sie einen Digital -Analog- Wandler (60) zur Bildung des Fein-Positionssignals (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a/b) und/oder des Grob-Positionssignals (48; 73) aufweist.16. Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a digital i5 measuring device (42) for generating a digital measuring signal (44), and in that it comprises a digital analog converter (60) for forming the fine position signal ( 55, 56, 67, 68, 71, 78, 85a / b) and / or the coarse position signal (48, 73).
20 17. Positionsmessvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Messsignal (44) linear oder quasilinear ist.20 17. Position measuring device according to claim 16, characterized in that the digital measuring signal (44) is linear or quasi-linear.
18. Positionsmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei 5 Ausgänge zur Ausgeben jeweils eines Fein-Positionssignals (85a/b) aufweist, wobei jedes Fein-Positionssignal (85a/b) einem Teilabschnitt (84a/b) der Messstrecke (51) zugeordnet ist.Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least two outputs for outputting respectively one fine position signal (85a / b), each fine position signal (85a / b) being a part section (84a / b) of the Measuring distance (51) is assigned.
P 23930/PCT 22. April 2008 P 23930 / PCT April 22, 2008
19. Positionsmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Steuereingang (86) aufweist, über den eine Ausgabe des Fein- Positionssignals (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a/b) aktivierbar19. Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it has a control input (86) via which an output of the fine position signal (55, 56; 67; 68; 71; 78; 85a / b) can be activated
5 ist .5 is.
20. Positionsmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Steuerausgang (88) zum Ausgeben eines Steuersignals (89) an mindestens einer Position des Aktorglieds (17) innerhalb des mindestens lo einen Teilabschnitts (52, 53; 66; 69a-69f; 84a/b) aufweist.20. Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it has a control output (88) for outputting a control signal (89) at at least one position of the actuator member (17) within the at least one partial section (52, 53; 66; 69f, 84a / b).
21. Positionsmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Positionsmessung des Aktorglieds (17) anhand von Mikrowellen (38, 39) ausgestaltet ist.21. Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed for position measurement of the actuator member (17) based on microwaves (38, 39).
i5 22. Aktor mit einer Positionsmessvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche .i5 22. Actuator with a position measuring device (16) according to one of the preceding claims.
23. Aktor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass er ein fluidtechnischer, insbesondere pneumatischer Aktor (11) ist.23. Actuator according to claim 22, characterized in that it is a fluid-technical, in particular pneumatic actuator (11).
20 24. Aktor nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass er eine elektrische Antriebskomponente (35) aufweist.20 24. Actuator according to claim 22 or 23, characterized in that it comprises an electric drive component (35).
P 23930/PCT 22. April 2008 P 23930 / PCT April 22, 2008
PCT/EP2008/003292 2007-06-29 2008-04-24 Position-measuring apparatus with analog output WO2009003550A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007030289.6 2007-06-29
DE102007030289A DE102007030289A1 (en) 2007-06-29 2007-06-29 Position measuring device with analog output

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009003550A1 true WO2009003550A1 (en) 2009-01-08

Family

ID=39816595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/003292 WO2009003550A1 (en) 2007-06-29 2008-04-24 Position-measuring apparatus with analog output

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007030289A1 (en)
WO (1) WO2009003550A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2305518A (en) * 1995-09-26 1997-04-09 Custom Dev Ltd Drive and control means for linear electromagnetic motor/actuator
DE10227019A1 (en) * 2002-06-17 2004-01-08 Festo Ag & Co Linear displacement measuring device, in particular for determining the piston position in a fluidic cylinder arrangement
WO2007040404A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-12 Kongsberg Automotive As Method, device and system for controlling an electro-pneumatic actuator

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19638677B4 (en) * 1996-09-20 2004-02-05 Fer Fahrzeugelektrik Gmbh Circuit arrangement and method for generating multiple analog signals
DE502005002233D1 (en) 2005-08-11 2008-01-24 Festo Ag & Co Distance measuring device with a microwave antenna arrangement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2305518A (en) * 1995-09-26 1997-04-09 Custom Dev Ltd Drive and control means for linear electromagnetic motor/actuator
DE10227019A1 (en) * 2002-06-17 2004-01-08 Festo Ag & Co Linear displacement measuring device, in particular for determining the piston position in a fluidic cylinder arrangement
WO2007040404A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-12 Kongsberg Automotive As Method, device and system for controlling an electro-pneumatic actuator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007030289A1 (en) 2009-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2853142A1 (en) MEASURING DEVICE FOR THE CAPACITIVE DETERMINATION OF THE RELATIVE POSITIONS OF TWO EACH OTHER MOVING PARTS
EP1826533A1 (en) Magnetic sensor
EP1754069A1 (en) Current sensor
EP2166312B1 (en) Magnetic or inductive waypoint sensor
DE4444762A1 (en) Circuit arrangement and method for operating an adjustment drive
DE1919079C3 (en) Numerical control device
DE102010028333A1 (en) Incremental multi-position detection system for a circulating electromagnetic transfer system
EP0048851A2 (en) Digital electrical length or angle measuring system
DE3208785C2 (en)
EP3069162B1 (en) Measuring device for determining a distance in a conducting structure
EP3417245B1 (en) Sensor
WO2009003550A1 (en) Position-measuring apparatus with analog output
DE2921166A1 (en) METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE AUTOMATIC MEASUREMENT OF A WORKPIECE
EP1208645B1 (en) Circuit configuration for generating square wave pulses
EP0381784B1 (en) Electro-hydraulic drive system
DE102005039662A1 (en) position sensor
DE3714000A1 (en) CONTROL SYSTEM FOR A PROGRAM-CONTROLLED SPRAYING DEVICE
DE4201721C2 (en) Non-contact encoder
EP3417244A1 (en) Sensor
DE19859828A1 (en) Sensor device for recording a physical measured variable
DE10161227A1 (en) Synchronous motor position/speed measurement device has primary part with drive coils, secondary part with magnets, two position measurement systems, two evaluation units and a comparator
EP2203650B1 (en) Measuring device and steering cylinder therewith
DE3620796A1 (en) DRIVE DEVICE, IN PARTICULAR DOOR DRIVE
DE4432827C2 (en) Positioning device
DE19638677B4 (en) Circuit arrangement and method for generating multiple analog signals

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08749091

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08749091

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1