[发明专利]电感式传感器设备

说明书

本发明涉及电感式传感器设备（23），其具有可以在测量方向（M）上相对于彼此移动的标尺单元（24）和传感器单元（25）。标尺单元包含标尺元件（26），该标尺元件被适配成产生在测量方向（M）上的场图案（P（x）），其借助于传感器单元（25）的接收电路（35）来检测。接收电路（35）包含至少在测量方向（M）上偏移的第一接收线圈组（36）和第二接收线圈组（37）。这样做时第一空间相位和第二空间相位接收信号分别由这些接收线圈组（36，37）提供。这些空间相位可以被用于绝对位置确定。

本发明涉及电感式传感器设备的技术领域。这样的电感式传感器设备可以被用于确定可在线性和/或圆形方向上相对于彼此移动的两个部件之间的相对位置。这样的电感式传感器设备可以被用于测量仪器，比如卡尺、千分尺、测试指示器、触摸探针以及其他测量仪器。

电感式传感器设备例如在US 5，886，519中公开。标尺单元被提供有多个标尺元件，该标尺元件被布置在测量方向上的至少一行中。一个共同行的标尺元件具有相同的标尺间距。对于每行标尺元件，提供包含发射线圈和至少一个接收线圈的传感器单元。发射线圈产生磁场，该磁场借助于标尺元件改变。取决于传感器单元与标尺单元之间的相对位置，因此产生了可借助于相应的接收线圈来检测的场图案。由每个接收线圈提供的接收信号可以被用来确定传感器单元与标尺之间的相对位置。建议被分配给不同行的标尺元件的接收线圈分别被提供有不同的波长。这样做时，获得了绝对位置传感器设备。

在US 6，335，618 B1中公开的电感式传感器设备提供了在跨过测量方向和垂直于测量方向的高度方向的平面中延伸的标尺元件。标尺元件在高度方向上具有不同的尺寸，这取决于它们在测量方向上的位置。这样做时，可以调制接收信号的幅值。这样的电感式传感器对高度方向上的位移更敏感。

US 7，705，585 B2示出了一种具有带孔标尺元件的电感式传感器设备。孔的尺寸可以在测量方向上变化，以便产生用于绝对位置测量的非周期性图案。由于标尺元件的尺寸的变化，传感器设备也对垂直于测量方向的高度方向上的位移敏感。此外，孔的变化面积量可能导致信号幅值减小并且可能使设备对噪声敏感。

在EP 2 581 711 A2中公开的绝对位置传感器设备提出了具有两行带有不同间距的标尺元件，以用于绝对位置确定。

US 9，217，628提出了一种具有一个单个行标尺元件的电感式传感器设备。传感器单元的至少一个接收线圈沿其在测量方向上的延伸具有变化的波长。接收绕组和发射绕组在整个测量路径上沿着标尺单元延伸。相对于传感器单元可移动的是包含两个谐振电路的目标单元，每个谐振电路具有电容器和形成了电感的层状绕组。该谐振电路具有不同的谐振频率。标尺单元的发射线圈借助于两个不同的AC频率供给能量。基于两个发射AC频率，取决于在接收线圈中接收到的两个信号，可以确定沿着标尺单元的目标单元位置。该设备使用不同的频率以获得允许绝对位置检测的两个接收信号。这样的设备复杂且昂贵。

鉴于已知的现有技术，本发明的目的是提供一种简单的电感式传感器设备，其允许具有高精确度的绝对位置测量并且需要很小的空间。

该目标借助于根据权利要求1的电感式传感器设备来实现。

电感式传感器设备包括：标尺单元，其具有标尺元件，该标尺元件被布置在测量方向上延伸的至少一行中。标尺元件被适配成产生在测量方向上的场图案。提供一种传感器单元，其包括接收电路。该接收电路具有至少第一接收线圈组和第二接收线圈组来检测场图案。该第一和第二接收线圈组在测量方向上是相对于彼此移位的。传感器单元和标尺单元可在测量方向上相对于彼此移动。每个接收线圈组包括至少两个接收线圈。

一行标尺元件是足够的。在一些实施例中，附加行的标尺元件可能是有利的。一个共同行的标尺元件全部在测量方向上具有相同的尺寸，并且优选地也在垂直于测量方向延伸的高度方向上具有相同的尺寸。