DE102011106941A1 - Measuring unit for measuring position of e.g. receiver coil, has receiver coil groups with receiver coils that are switched with output voltages in series in measuring direction, where distance of receiver coils amounts to specific equation - Google Patents

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Abstract

The measuring unit (10) has a sampling unit (30) movable relative to a material measure (20) in a measuring direction (11). The sampling unit comprises a transmitter winding arrangement whose electromagnetic field is influenced by measuring marks (21) of the measure. The arrangement comprises non-overlapping effective transmitter coils that are periodically arranged along the measuring direction. Receiver coil groups include pairs of receiver coils that are switched with output voltages in series in the direction, where distance (delta) of the receiver coils amounts to specific equation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionsmesseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a position measuring device according to the preamble of claim 1.

Aus der EP 1 164 358 B1 ist eine Positionsmesseinrichtung bekannt. Gemäß der 16 der EP 1 164 358 B1 umfasst die Positionsmesseinrichtung eine Maßverkörperung und eine Abtasteinrichtung. Die Maßverkörperung umfasst eine Vielzahl von untereinander gleichen Messmarkierungen, die entlang einer Messrichtung periodisch verteilt angeordnet sind, wobei sie einen Teilungsabstand λ aufweisen. Bei der Maßverkörperung kann es sich beispielsweise um ein Blechband handeln, wobei die Messmarkierungen von rechteckigen Durchbrüchen in dem Blechband gebildet werden.From the EP 1 164 358 B1 is a position measuring device known. According to the 16 of the EP 1 164 358 B1 the position-measuring device comprises a material measure and a scanning device. The material measure comprises a multiplicity of mutually identical measuring markings, which are arranged distributed periodically along a measuring direction, wherein they have a pitch λ. The material measure may be, for example, a sheet-metal strip, wherein the measurement marks are formed by rectangular openings in the sheet-metal strip.

Die Abtasteinrichtung der EP 1 164 358 B1 ist in Messrichtung gegenüber der Maßverkörperung beweglich. Sie umfasst eine Senderwindungsanordnung, welche aus planeren, sich nicht überlappenden Spulen EK1, Es1, Ec1, ..., Esn, Ecn, Ek2 besteht, welche parallel zusammengeschaltet sind. Die Maßverkörperung beeinflusst dabei das elektromagnetische Feld der Senderwindungsanordnung derart, dass in die Empfängerspulenpaare S1–/S1+, ..., Cn+/Cn – 1 elektrische Spannungen induziert werden, anhand derer auf die relative Stellung zwischen Maßverkörperung und Abtasteinrichtung geschlossen werden kann. Dabei handelt es sich um eine inkrementelle Positionsmesseinrichtung, d. h. es muss durch Zählen der Messmarkierungen ermittelt werden, an welcher Stelle der Maßverkörperung sich die Abtasteinrichtung befindet. Innerhalb des Teilungsabstandes λ kann die Position dagegen durch Interpolation absolut bestimmt werden.The scanning of the EP 1 164 358 B1 is movable in the measuring direction relative to the material measure. It comprises a transmitter winding arrangement, which consists of planar, non-overlapping coils EK1, Es1, Ec1, ..., Esn, Ecn, Ek2, which are connected in parallel. The material measure in this case influences the electromagnetic field of the transmitter winding arrangement in such a way that electrical voltages are induced in the receiver coil pairs S1- / S1 +,..., Cn + / Cn-1, by means of which it is possible to deduce the relative position between the material measure and the scanner. This is an incremental position-measuring device, ie it must be determined by counting the measuring markings at which point of the material measure the scanning device is located. By contrast, within the pitch λ, the position can be determined absolutely by interpolation.

Im Rahmen dieser Anmeldung wird eine Leiterbahnanordnung, welche im Wesentlichen das gleiche elektromagnetische Feld wie eine spulenförmige bzw. spiralförmig verlaufende Leiterbahn erzeugt, als effektive Spule bezeichnet. Hierbei ist insbesondere an eine Ausführungsform gedacht, bei der mehrere effektive Spulen durch eine schlangenlinienförmige Leiterbahn gebildet werden, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2009 042 940 oder der US 3 466 580 bekannt ist.In the context of this application, a printed conductor arrangement which generates substantially the same electromagnetic field as a coil-shaped or spiral-shaped printed conductor is referred to as an effective coil. This is particularly intended to an embodiment in which a plurality of effective coils are formed by a serpentine conductor track, as for example from the DE 10 2009 042 940 or the US 3 466 580 is known.

In der 10 der EP 1 164 358 B1 ist das elektromagnetische Feld der Senderwindungsanordnung grobschematisch dargestellt. Hierbei ist zu erkennen, dass zwei benachbarte Senderspulen eine entgegen gesetzte Windungsrichtung aufweisen. Innerhalb jeder Senderspule ist ein Empfängerspulenpaar angeordnet, das aus zwei Einzelspulen besteht. Die beiden Einzelspulen haben eine entgegen gesetzte Windungsrichtung und sind in Reihe geschaltet, wobei deren Abstand λ/2 beträgt. Damit löschen sich induzierte Spannungen, welche durch äußere Störfelder erzeugt werden, gegenseitig aus. Die Messspannungen, die durch den Einfluss der Maßverkörperung erzeugt werden, summieren sich dagegen auf. Dabei kommt es darauf an, dass das Feld der Senderwindungsanordnung, das auf ein Empfängerspulenpaar einwirkt, bezüglich der Mittelachse des Empfängerspulenpaares symmetrisch ist. Wenn dies nicht der Fall ist, weist die Messspannung einen sogenannten DC-Offset auf, der die Messgenauigkeit beeinträchtigt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass das elektromagnetische Feld, welches auf ein Empfängerspulenpaar einwirkt, nicht nur durch die zugeordnete Senderspule verursacht wird, sondern auch durch die benachbarten Senderspulen. Innerhalb der äußersten Senderspulen wirkt daher ein asymmetrisches Feld, weil diese nur auf einer Seite benachbarte Senderspulen haben. Dort sind daher keine Empfängerspulenpaare angeordnet.In the 10 of the EP 1 164 358 B1 the electromagnetic field of the transmitter winding arrangement is shown roughly schematically. It can be seen here that two adjacent transmitter coils have an opposite winding direction. Within each transmitter coil a receiver coil pair is arranged, which consists of two individual coils. The two individual coils have an opposite winding direction and are connected in series, wherein the distance is λ / 2. In this way induced voltages, which are generated by external interference fields, cancel each other out. On the other hand, the measuring voltages generated by the influence of the material measure add up. It is important that the field of the transmitter winding arrangement, which acts on a pair of receiver coils, is symmetrical with respect to the central axis of the receiver coil pair. If this is not the case, the measuring voltage has a so-called DC offset, which affects the measuring accuracy. It should be noted that the electromagnetic field which acts on a pair of receiver coils, is caused not only by the associated transmitter coil, but also by the adjacent transmitter coils. Within the outermost transmitter coils, therefore, an asymmetric field acts because they only have adjacent transmitter coils on one side. There are therefore no receiver coil pairs arranged.

Anzumerken ist noch, dass sich weder die Einzelspulen der Empfängerspulenpaare noch die Empfängerspulenpaare mit den Senderspulen überlappen. Die entsprechenden Leiterbahnen sind dabei in mehreren voneinander elektrisch isolierten ebenen Schichten angeordnet, wobei aufgrund der fehlenden Überlappungen eine geringst mögliche Anzahl an Schichten erforderlich ist.It should also be noted that neither the individual coils of the receiver coil pairs nor the receiver coil pairs overlap with the transmitter coils. The corresponding conductor tracks are arranged in a plurality of mutually electrically insulated planar layers, wherein due to the lack of overlaps a minimum possible number of layers is required.

Die verschiedenen Empfängerspulenpaare sind zu zwei Empfängerspulengruppen in Reihe geschaltet, nämlich einer Sinus- und einer Cosinus-Gruppe, deren Messspannungen um 90° phasenversetzt sind. Je mehr Empfängerspulenpaare eine Empfängerspulengruppe umfasst, desto stärker ist die entsprechende Messspannung. Darüber hinaus sinkt mit zunehmender Anzahl auch der Messfehler, da der Messfehler der gesamten Empfängerspulengruppe durch die Reihenschaltung immer kleiner ist, als der größte Messfehler eines einzelnen Empfängerspulenpaares. Aufgrund von Fertigungstoleranzen ist der Messfehler der einzelnen Empfängerspulenpaare deutlich unterschiedlich, wobei größere Ausreißer durch die Reihenschaltung ausgemittelt werden.The different receiver coil pairs are connected in series to two receiver coil groups, namely a sine and a cosine group whose measurement voltages are 90 ° out of phase. The more receiver coil pairs a receiver coil group, the stronger the corresponding measurement voltage. In addition, as the number increases, so does the measurement error, since the measurement error of the entire receiver coil group by the series connection is always smaller than the largest measurement error of a single receiver coil pair. Due to manufacturing tolerances, the measurement error of each receiver coil pairs is significantly different, with larger outliers are averaged out by the series connection.

Der vorstehend beschriebene Mittelungseffekt tritt jedoch nicht auf, wenn die Positionsmesseinrichtung einen Fehler aufweist, der sich bei Bewegung der Abtasteinrichtung entlang der Messrichtung mit der Teilungsperiode λ wiederholt. Dabei ist beispielsweise an eine Maßverkörperung gedacht, bei der alle Messmarkierungen den gleichen Formfehler aufweisen. Ein derartiger Fehler induziert in allen Empfängerspulenpaaren einer Empfängerspulengruppe die gleiche Störspannung, so dass der Mittelungseffekt nicht zum Tragen kommt.However, the averaging effect described above does not occur if the position measuring device has an error that repeats along the measuring direction with the graduation period λ when the scanning device moves. In this case, for example, thought of a material measure in which all the measurement marks have the same shape error. Such an error induces the same noise voltage in all receiver coil pairs of a receiver coil group, so that the averaging effect does not come into play.

Aus der US 5 804 963 A1 ist eine induktive Positionsmesseinrichtung bekannt, welche anstelle von zwei Empfängerspulengruppen drei Empfängerspulengruppen aufweist. Es ist klar, dass bei der Auswertung von drei Messspannungen wieder der obige Mittelungseffekt auftritt, so dass sich der größte Signalfehler nicht so stark auswirkt wie bei nur zwei Messspannungen. Es versteht sich von selbst, dass dieser Mittelungseffekt mit zunehmender Anzahl an Empfängerspulengruppen zunimmt.From the US Pat. No. 5,804,963 A1 an inductive position measuring device is known, which instead of two receiver coil groups three Receiver coil groups has. It is clear that the above averaging effect occurs again in the evaluation of three measuring voltages, so that the largest signal error does not have the same effect as with only two measuring voltages. It goes without saying that this averaging effect increases with increasing number of receiver coil groups.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Positionsmesseinrichtung nach dem Grundprinzip der EP 1 164 358 B1 die Messgenauigkeit zu verbessern. Hierfür sollen mehr als zwei Empfängerspulengruppen bereitgestellt werden, um den Mittelungseffekt zu nutzen. Dabei sollen keine Nachteile bei der Kompensation von Störspannungen gegeben sein. Darüber hinaus soll die Windungsanordnung der Abtasteinrichtung eine kleine Erstreckung in Messrichtung aufweisen. Weiter sollen sich die Messspannungen der verschiedenen Empfängerspulenpaare zu einer starken Gesamtspannung aufaddieren. Darüber hinaus muss zwischen zwei Empfängerspulenpaaren genügend Raum für die Senderwindungsanordnung vorhanden sein.The object of the invention is, in a position measuring device according to the basic principle of EP 1 164 358 B1 to improve the measurement accuracy. For this purpose, more than two receiver coil groups should be provided in order to use the averaging effect. There should be no disadvantages in the compensation of interference voltages. In addition, the winding arrangement of the scanning device should have a small extent in the measuring direction. Furthermore, the measuring voltages of the different receiver coil pairs should add up to a strong overall voltage. In addition, there must be enough room for the transmitter coil arrangement between two receiver coil pairs.

Gemäß dem selbständigen Anspruch wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Anzahl n an Empfängerspulengruppen drei oder größer ist, wobei eine Anzahl n in Messrichtung hintereinander angeordneter Empfängerspulenpaare jeweils unterschiedlichen Empfängerspulengruppen angehören, wobei die Zuordnungen der Empfängerspulenpaare zu einer Empfängerspulengruppe in Messrichtung periodisch ist, wobei der Abstand δ zweier unmittelbar benachbarter Empfängerspulenpaare immer δ = (2 – 1/(2n))λ beträgt. Der Verdienst der Erfinder besteht dabei darin, die Merkmale bezüglich der Zuordnung der Empfängerspulenpaare zu den Empfängerspulengruppen von dem Fall n = 2 auf die Fälle n ≥ 3 verallgemeinert zu haben. Dabei haben sie erkannt, dass die Vorgabe für den Abstand δ der Empfängerspulenpaare nicht ohne weiteres von dem Fall n = 2 auf die Falle n ≥ 3 verallgemeinert werden kann. Für den Fall n = 2 würde der erfindungsgemäße Abstand δ = 7/4λ betragen. Bei Anwendung der aus 14 der EP 1 164 358 B1 bekannten Formel (nλ + λ/4) würde sich wahlweise ein Abstand von δ = 5/4λ oder von δ = 9/4λ ergeben. Die Erfinder haben aber erkannt, dass die erste Alternative nicht auf die Fälle für n ≥ 3 verallgemeinerbar ist, weil zwischen den Empfängerspulenpaaren nicht mehr genügend Platz für die Senderwindungsanordnung zur Verfügung steht. Die zweite Alternative ist zwar grundsätzlich auf die Fälle n ≥ 3 verallgemeinerbar, die Erfinder haben jedoch erkannt, dass es einen kürzeren Abstand δ gibt, der ebenfalls brauchbar ist.According to the independent claim, this object is achieved in that the number n of receiver coil groups is three or larger, wherein a number n in the measuring direction successively arranged receiver coil pairs each belong to different receiver coil groups, the assignments of the receiver coil pairs to a receiver coil group in the measuring direction is periodic, the Distance δ of two immediately adjacent receiver coil pairs is always δ = (2 - 1 / (2n)) λ. The merit of the inventors is to have generalized the features relating to the assignment of the receiver coil pairs to the receiver coil groups from the case n = 2 to the cases n ≥ 3. They have recognized that the specification for the distance δ of the receiver coil pairs can not be easily generalized from the case n = 2 to the case n ≥ 3. For the case n = 2, the distance according to the invention would be δ = 7 / 4λ. When using the 14 of the EP 1 164 358 B1 The known formula (nλ + λ / 4) would optionally result in a distance of δ = 5 / 4λ or of δ = 9 / 4λ. However, the inventors have recognized that the first alternative can not be generalized to the cases for n ≥ 3 because there is no longer sufficient space available for the transmitter coil arrangement between the receiver coil pairs. Although the second alternative is basically generalizable to the cases n ≥ 3, the inventors have recognized that there is a shorter distance δ, which is also useful.

Anzumerken ist noch, dass der Abstand δ immer δ = (2 – 1/(2n))λ beträgt. Hieraus folgt, dass Senderspulen, in denen kein Empfängerspulenpaar angeordnet ist, nur an den beiden Enden der Abtasteinrichtung vorhanden sein können.It should also be noted that the distance δ is always δ = (2 - 1 / (2n)) λ. It follows that transmitter coils, in which no receiver coil pair is arranged, can only be present at the two ends of the scanning device.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.In the dependent claims advantageous refinements and improvements of the invention are given.

Die Senderwindungsanordnung kann eine erste und eine zweite Gruppe von Leiterbahnen aufweisen, deren Enden elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die Leiterbahnen einer Gruppe jeweils schlangenlinienartig mit geringem Abstand parallel zueinander verlaufen, wobei sich die Leiterbahnen der beiden Gruppen derart kreuzen, dass sie mehrere effektive Senderspulen definieren. Damit wird erreicht, dass alle effektiven Senderspulen vom selben Strom umflossen werden und mithin ein identisches Sendefeld erzeugen. Damit ist sichergestellt, dass die verschiedenen Empfängerspulenpaare alle einem ideal symmetrischen Feld ausgesetzt sind, so dass eine optimale Kompensation stattfindet.The transmitter winding arrangement can have a first and a second group of conductor tracks whose ends are connected to one another in an electrically conductive manner, wherein the conductor tracks of a group run in each case in a serpentine manner with a small distance parallel to one another, wherein the conductor tracks of the two groups intersect in such a way that they have a plurality of effective transmitter coils define. This ensures that all effective transmitter coils are encircled by the same stream and thus generate an identical transmission field. This ensures that the different receiver coil pairs are all exposed to an ideally symmetric field, so that optimal compensation takes place.

Die Empfängerspulengruppen können an eine Auswerteeinheit angeschlossen sein, wobei die Auswerteeinheit mehrere Einzelwinkel αij aus den Ausgangsspannungen Ui; Uj je zweier Empfängerspulengruppen berechnen kann, wobei sie den Positionswinkel α als gewichteten Mittelwert der Einzelwinkel αij berechnen kann. Bei der aus der EP 1 164 358 B1 bekannten Positionsmesseinrichtung stehen nur zwei Ausgangsspannungen zur Verfügung, aus denen der Positionswinkel α berechnet wird. Dies geschieht auf mathematisch eindeutige Weise durch eine ArcTan-Berechnung, wobei die genannten Ausgangsspannungen zuvor mit dem A/D-Wandler digitalisiert werden. Bei der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung stehen jedoch mehr Ausgangsspannungen zur Verfügung als zur Berechnung des Positionswinkels α erforderlich sind. Mathematisch betrachtet ist also ein überbestimmtes Gleichungssystem zu losen.The receiver coil groups can be connected to an evaluation unit, wherein the evaluation unit a plurality of individual angles α ij from the output voltages U i ; U j can each calculate two receiver coil groups, where they can calculate the position angle α as a weighted average of the individual angles α ij . At the time of the EP 1 164 358 B1 known position measuring device are only two output voltages available from which the position angle α is calculated. This is done in a mathematically unique way by an ArcTan calculation, wherein the said output voltages are previously digitized with the A / D converter. In the position measuring device according to the invention, however, more output voltages are available than are required for calculating the position angle α. Mathematically speaking, an overdetermined system of equations must be solved.

Aufgrund von Messfehlern ergibt sich dabei das Problem, dass dieses Gleichungssystem im mathematischen Sinne nicht lösbar ist. Aus der 6 der US 4 697 144 A1 ist es bekannt, mehrere Messspannungen durch analoge Verschaltung in ein Paar von Messspannungen umzuwandeln, aus denen in bekannter Weise mittels einer ArcTan-Berechnung der Positionswinkel berechnet werden kann. Hierbei wird die Annahme zugrunde gelegt, dass es sich bei den Messspannungen um reine Sinussignale handelt, so dass die Additionstheoreme gültig sind. In diesem Fall kann man aus zwei Messspannungen eine neue Spannung erzeugen, die eine vorgegebene Phasenverschiebung gegenüber den Ursprungsspannungen aufweist. Die dabei im mathematischen Sinne erforderlichen Additionen und Multiplikationen mit konstanten Faktoren kann man elektrisch durch ein Widerstandsnetzwerk abbilden.Due to measurement errors, there is the problem that this system of equations in the mathematical sense is not solvable. From the 6 of the US 4,697,144 A1 It is known to convert a plurality of measurement voltages by analog circuitry into a pair of measurement voltages, from which the position angle can be calculated in a known manner by means of an ArcTan calculation. This is based on the assumption that the measurement voltages are pure sinusoidal signals, so that the addition theorems are valid. In this case, one can generate a new voltage from two measuring voltages which has a predetermined phase shift with respect to the original voltages. The mathematically necessary additions and multiplications with constant factors can be mapped electrically through a resistor network.

Problematisch hierbei ist, dass die Ausgangsspannungen der vorliegenden Positionsmesseinrichtung nicht ideal sinusförmig sind, sie sind nur Sinus-ähnlich. Die Additionstheoreme gelten also nur in grober Annäherung. Bei dem vorgeschlagenen Berechnungsverfahren wird die Gültigkeit der Additionstheoreme nicht mehr vorausgesetzt. Darüber hinaus wird durch die Mittelwertbildung der Fehler minimierende Mittelungseffekt erzielt, der mit der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung gerade erreicht werden soll. The problem here is that the output voltages of the present position measuring device are not ideal sinusoidal, they are only sine-like. The addition theorems are therefore only roughly approximated. In the proposed calculation method, the validity of the addition theorems is no longer presupposed. In addition, averaging effect minimizing the error is achieved by averaging, which is just to be achieved with the position-measuring device according to the invention.

Die Auswerteeinheit kann die Einzelwinkel αij als Lösung der Gleichung f(φi – αij)/Ui – kij·f(φj – αij)/Uj = 0 mit φi = (i – 1)π/n bestimmen, wobei f(α) eine vorgegebene Sinus-ähnliche Funktion ist, welche die Positionsabhängigkeit der Ausgangsspannung der Spulengruppen nachbildet, wobei kij ein vorgegebener Korrekturfaktor ist, der die unterschiedlichen Empfindlichkeiten der beiden Spulengruppen Si; Sj kompensiert. Die Funktion f(α) muss dabei vorab durch Messungen ermittelt werden. Namentlich muss ermittelt werden, wie sich die Ausgangsspannungen der Empfängerspulengruppen bei Verschiebung der Abtasteinrichtung gegenüber der Maßverkörperung ändern. Da die Senderwindungsanordnung vorzugsweise periodisch und die Empfängerspulengruppen vorzugsweise identisch ausgebildet sind, haben alle Empfängerspulengruppen die gleiche Funktion f(α). Der Korrekturfaktor kij beträgt 1, wenn alle Empfängerspulengruppen die gleiche Anzahl Empfängerspulenpaare aufweisen. Es sei aber auf eine Parallelanmeldung der Anmelderin mit dem gleichen Anmeldetag wie die vorliegende Anmeldung hingewiesen, deren Gegenstand eine Positionsmesseinrichtung der vorliegenden Art ist, bei der eine Empfängerspulengruppe ein Empfängerspulenpaar mehr aufweist als die übrigen Empfängerspulengruppen. Hier ist eine Korrektur der unterschiedlichen Empfindlichkeit erforderlich.The evaluation unit can use the individual angles α ij as a solution of the equation f (φ iij ) / U i -k ij * f (φ jij ) / U j = 0 where φ i = (i-1) π / n where f (α) is a predetermined sine-like function that mimics the positional dependence of the output voltage of the coil groups, where k ij is a predetermined correction factor representing the different sensitivities of the two coil groups S i ; S j compensated. The function f (α) must be determined beforehand by measurements. In particular, it must be determined how the output voltages of the receiver coil groups change when the scanning device is displaced relative to the material measure. Since the transmitter winding arrangement is preferably periodically and the receiver coil groups preferably identical, all receiver coil groups have the same function f (α). The correction factor k ij is 1 if all receiver coil groups have the same number of receiver coil pairs. However, reference should be made to a co-pending application of the Applicant of the same filing date as the present application, the subject matter of which is a position-measuring device of the present type in which one receiver coil group has one more pair of receiver coils than the other receiver coil groups. Here a correction of the different sensitivity is required.

Die Lösung der obigen Gleichung kann in bekannter Weise mit der Newton-Iteration αn+1 = αn – f(αn)/f(αn) bestimmt werden. Dabei werden die Werte von f(α) und der entsprechenden Ableitung f(α) vorzugsweise in einer Wertetabelle abgelegt, die in der Auswerteeinheit gespeichert ist. Aufgrund der Sinus-Ähnlichkeit von f(α) reicht es aus, wenn die Wertetabelle nur für einen Winkel-Quadranten angelegt wird. Die Funktionswerte der übrigen Winkel-Quadranten stimmen bis auf das Vorzeichen mit denen des ersten Winkel-Quadranten überein. Anzumerken ist noch, dass die obige Gleichung analog dem ArcTan mehrere Lösungen aufweist. Die korrekte Lösung kann in bekannter Weise durch Vorzeichenbetrachtung bezüglich der Messspannungen ermittelt werden.The solution of the above equation can be done in a known manner with the Newton iteration α n + 1 = α n - f (α n ) / f (α n ) be determined. The values of f (α) and the corresponding derivative f (α) are preferably stored in a value table which is stored in the evaluation unit. Due to the sine similarity of f (α), it is sufficient if the value table is applied only for an angle quadrant. The functional values of the other angular quadrants agree with those of the first angle quadrant except for the sign. It should also be noted that the above equation has several solutions analogous to the ArcTan. The correct solution can be determined in a known manner by sign consideration with respect to the measured voltages.

Alle Einzelspulen der Empfängerspulenpaare können aus einer oder mehreren ebenen Spiralen bestehen, die vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig ausgeführt sind. Mit dieser Ausführung kann die verfügbare Sensorfläche mit der größtmöglichen Leiterbahnlänge versehen werden, da nahezu die gesamte Sensorfläche mit Leiterbahnen belegt werden kann. Die vorgeschlagene Abtasteinrichtung hat damit die höchst mögliche Empfindlichkeit.All individual coils of the receiver coil pairs may consist of one or more planar spirals, which are preferably made substantially rectangular. With this design, the available sensor surface can be provided with the largest possible conductor track length, since almost the entire sensor surface can be covered with conductor tracks. The proposed scanner thus has the highest possible sensitivity.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 eine grobschematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung; 1 a rough schematic side view of a position measuring device according to the invention;

2 eine grobschematische Draufsicht der Senderwindungsanordnung der Positionsmesseinrichtung nach 1; und 2 a rough schematic plan view of the sender winding arrangement of the position measuring device according to 1 ; and

3 eine grobschematische Draufsicht der Empfängerwindungsanordnung der Positionsmesseinrichtung nach 1. 3 a rough schematic plan view of the receiver winding arrangement of the position measuring device according to 1 ,

1 zeigt eine grobschematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung 10. Die Positionsmesseinrichtung 10 umfasst eine Maßverkörperung 20 und eine Abtasteinrichtung 30. Die Maßverkörperung 20 besteht aus einer Vielzahl untereinander gleichen Messmarkierungen 21, welche mit einem konstanten Teilungsabstand λ periodisch entlang der Messrichtung 11 angeordnet sind. Die Maßverkörperung 20 kann beispielsweise von einem Metallband gebildet werden, das sich in Messrichtung 11 erstreckt, wobei die Messmarkierungen 21 von rechteckigen Durchbrüchen in dem Metallband definiert werden. Die Breite der Durchbrüche und die Breite der dazwischen liegenden Stege ist gleich groß und beträgt mithin λ/2. Weitere denkbare Ausführungsformen sind in der EP 1 164 358 B1 mit Bezug auf die dortige 2 erläutert. 1 shows a rough schematic side view of a position measuring device according to the invention 10 , The position measuring device 10 includes a material measure 20 and a scanner 30 , The measuring standard 20 consists of a large number of identical measuring marks 21 , which at a constant pitch λ periodically along the measuring direction 11 are arranged. The measuring standard 20 can be formed, for example, by a metal strip extending in the direction of measurement 11 extends, with the measurement marks 21 be defined by rectangular openings in the metal strip. The width of the openings and the width of the intermediate webs is the same size and is therefore λ / 2. Other conceivable embodiments are in the EP 1 164 358 B1 with reference to the local 2 explained.

Die Abtasteinrichtung 30 ist in Messrichtung 11 gegenüber der Maßverkörperung 20 beweglich, wobei die Positionsmesseinrichtung 10 ein Abtastsignal U1, U2, U3 ausgibt, anhand dessen die Relativposition der genannten Bauteile 20, 30 bestimmt werden kann. Die Maßverkörperung 20 ist dabei entgegen der Darstellung in 1 erheblich länger als die Abtasteinrichtung 30, damit die Positionsmesseinrichtung 10 einen genügend großen Messweg aufweist.The scanning device 30 is in measuring direction 11 opposite the measuring standard 20 movable, the position measuring device 10 a scanning signal U 1 , U 2 , U 3 outputs, based on which the relative position of said components 20 . 30 can be determined. The measuring standard 20 is contrary to the representation in 1 considerably longer than the scanner 30 , so that the position measuring device 10 has a sufficiently large measuring path.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass die 1 bis 3 bezüglich der Messrichtung 11 maßstäblich gezeichnet sind. Insbesondere ist die Stellung der verschiedenen effektiven Spulen Sij, Eij gegenüber den Messmarkierungen 21 entsprechend den tatsächlichen Verhältnissen dargestellt. Besonders hinzuweisen ist darauf, dass das erste Empfängerspulenpaar E11 die gleiche Relativstellung gegenüber der zugeordneten Messmarkierungen 21 einnimmt wie das letzte Empfängerspulenpaar E13. In der Richtung senkrecht zur Messrichtung 11 sind die Größenverhältnisse der Übersichtlichkeit halber stark übertrieben dargestellt. Die Maßverkörperung besitzt beispielsweise einen Teilungsabstand von 1,0 mm, wobei deren Dicke beispielsweise 0,3 mm beträgt. Die Dicke der verschiedenen planaren Leiterbahnanordnungen in der Abtasteinrichtung 30 beträgt beispielsweise 0,3 mm.At this point it should be noted that the 1 to 3 with respect to the measuring direction 11 drawn to scale. In particular, the position of the various effective coils S ij , E ij with respect to the measurement marks 21 represented according to the actual conditions. It should be pointed out in particular that the first receiver coil pair E 11 has the same relative position with respect to the associated measuring markings 21 occupies like the last receiver coil pair E 13 . In the direction perpendicular to the measuring direction 11 the size ratios are greatly exaggerated for the sake of clarity. The material measure has, for example, a pitch of 1.0 mm, the thickness of which is, for example, 0.3 mm. The thickness of the various planar trace assemblies in the scanner 30 is for example 0.3 mm.

In 1 ist der konstante Teilungsabstand der Abtasteinrichtung 30, nämlich der Abstand zweier Empfängerspulenpaare Eij mit δ bezeichnet. Zwischen dem Teilungsabstand λ der Maßverkörperung 20 und dem Teilungsabstand δ der Abtasteinrichtung 30 gilt bei der Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 die Beziehung 6 × δ = 11 × λ. Bei dieser Auswahl wird eine Abtasteinrichtung mit drei Gruppen von Empfängerspulenpaaren realisiert, wobei zwischen zwei benachbarten Empfängerspulenpaaren jeweils genügend Abstand für die Senderwindungsanordnung vorhanden ist, so dass sich die Sender- und die Empfängerwindungsanordnung 40; 50 nicht überlappen. Entsprechend des obigen Zusammenhangs zwischen den Teilungsabständen δ und λ sind drei Gruppen von Empängerspulenpaaren Eij vorgesehen, deren Abtastsignale U1, U2, U3 um 120° phasenversetzt sind. Man erkennt leicht, dass die erfindungsgemäße Beziehung δ = (2 – 1/(2n))λ mit n = 3 erfüllt ist. Es gilt nämlich δ = (12/6 – 1/6)λ = 11/6λ.In 1 is the constant pitch of the scanner 30 , namely the distance between two receiver coil pairs E ij denoted by δ. Between the pitch λ of the material measure 20 and the pitch δ of the scanner 30 applies in the embodiment according to the 1 to 3 the relationship 6 × δ = 11 × λ. In this selection, a scanning device is realized with three groups of receiver coil pairs, wherein between two adjacent pairs of receiver coils each sufficient distance for the transmitter coil arrangement is present, so that the transmitter and the receiver winding arrangement 40 ; 50 do not overlap. Corresponding to the above connection between the pitches δ and λ, three groups of receiver coil pairs E ij are provided whose scanning signals U 1 , U 2 , U 3 are phase-shifted by 120 °. It can easily be seen that the relationship δ = (2-1 / (2n)) λ according to the invention with n = 3 is fulfilled. Namely, δ = (12/6 - 1/6) λ = 11 / 6λ.

2 zeigt eine grobschematische Draufsicht der Senderwindungsanordnung 40. Die Senderwindungsanordnung 40 besteht aus einer ersten und einer zweiten Gruppe 41; 42 von Leiterbahnen, wobei in 2 nur jeweils eine einzige Leiterbahn jeder Gruppe dargestellt ist. Tatsächlich umfasst jede Leiterbahngruppe 41; 42 eine Vielzahl von Leiterbahnen, die mit geringem Abstand parallel zueinander angeordnet sind. Die Leiterbahnen jeder Leiterbahngruppe 41; 42 verlaufen jeweils in Form einer Rechteck-Schlangenlinie, wobei sie sich derart kreuzen, dass sie eine Vielzahl von effektiven Senderspulen Sij definieren. Entgegen der Darstellung in 2 verlaufen die Leiterbahnen im Kreuzungsbereich 43 genau parallel, so dass die effektiven Senderspulen Sij jeweils genau die Form eines Rechtecks aufweisen. Die einzelnen effektiven Senderspulen Sij sind dabei alle im Wesentlichen identisch ausgeführt, so dass sie alle das gleiche elektromagnetische Feld erzeugen. Dabei ist jede effektive Senderspule Sij spiegelsymmetrisch zu einer zugeordneten Mittelachse 31 ausgeführt. Die Senderwindungsanordnung definiert damit ebenfalls den Teilungsabstand δ der Abtasteinrichtung 30. Die beiden Gruppen von Leiterbahnen 41; 42 sind jeweils in verschiedenen, voneinander elektrisch isolierten Schichten angeordnet, so dass im Kreuzungsbereich 31 keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Gruppen von Leiterbahnen 41; 42 besteht. Je eine Leiterbahn der ersten und der zweiten Gruppe ist über eine Durchkontaktierung 44 elektrisch leitend so miteinander verbunden, dass alle Leiterbahnen von einem einzigen Spannungsanschluss US mit Strom versorgt werden können. Die Senderwindungsanordnung 40 wird im Betrieb mit Wechselspannung versorgt, der beispielsweise eine Frequenz von 100 kHz aufweist. Die erforderliche Frequenz ergibt sich aus der maximalen Verfahrgeschwindigkeit der Positionsmesseinrichtung 10 und dem Teilungsabstand λ der Maßverkörperung 20. 2 shows a rough schematic plan view of the transmitter winding arrangement 40 , The transmitter coil arrangement 40 consists of a first and a second group 41 ; 42 of printed conductors, being in 2 only one single trace of each group is shown. In fact, each track group includes 41 ; 42 a plurality of conductor tracks, which are arranged at a small distance parallel to each other. The tracks of each track group 41 ; 42 each extend in the form of a rectangular serpentine line, intersecting each other to define a plurality of effective transmitter coils S ij . Contrary to the illustration in 2 the tracks run in the crossing area 43 exactly parallel so that the effective transmitter coils S ij each have exactly the shape of a rectangle. The individual effective transmitter coils S ij are all essentially identical, so that they all generate the same electromagnetic field. In this case, each effective transmitter coil S ij is mirror-symmetrical to an associated central axis 31 executed. The transmitter winding arrangement thus also defines the pitch δ of the scanning device 30 , The two groups of tracks 41 ; 42 are each arranged in different, electrically isolated layers, so that in the crossing area 31 no electrically conductive connection between the two groups of conductors 41 ; 42 consists. Depending on a conductor track of the first and the second group is via a via 44 electrically conductively connected to each other so that all traces of a single voltage terminal U S can be powered. The transmitter coil arrangement 40 is supplied during operation with AC voltage having, for example, a frequency of 100 kHz. The required frequency results from the maximum travel speed of the position-measuring device 10 and the pitch λ of the material measure 20 ,

Die Stromrichtung der einzelnen effektiven Senderspulen Sij ist in 2 durch kreisförmige Pfeile dargestellt. Hinzuweisen ist darauf, dass die vorliegende Leiterbahnanordnung zwangsläufig zur Folge hat, dass zwei benachbarte effektive Senderspulen Sij jeweils die entgegen gesetzte Windungs- bzw. Stromrichtung aufweisen. Die Stromstärke und damit die Feldstärke jeder effektiven Senderspule Sij kann mittels der Anzahl der parallelen Leiterbahn auf jeden beliebigen Wert eingestellt werden. In der Regel wird man dabei eine höchst mögliche Senderfeldstärke wählen. Man wird also den Bauraum zwischen den Empfängerspulenpaaren Eij mit der höchst möglichen Anzahl an parallelen Leiterbahnen versehen, die technisch sicher herstellbar ist.The current direction of the individual effective transmitter coils S ij is in 2 represented by circular arrows. It should be pointed out that the present interconnect arrangement inevitably has the consequence that two adjacent effective transmitter coils S ij each have the opposite winding or current direction. The current intensity and thus the field strength of each effective transmitter coil S ij can be set to any value by means of the number of parallel conductor track. As a rule, you will choose the highest possible transmitter field strength. Thus, the installation space between the receiver coil pairs E ij is provided with the highest possible number of parallel conductor tracks, which can be manufactured with technical safety.

3 zeigt eine grobschematische Draufsicht der Empfängerwindungsanordnung 50. Die Empfängerwindungsanordnung 50 umfasst eine Vielzahl von Empfängerspulenpaaren Eij. Jedes Empfängerspulenpaar Eij besteht aus zwei komplementären Einzelspulen Enij, Epij, d. h. die Einzelspulen sind im Wesentlichen identisch ausgeführt, wobei sie eine entgegen gesetzte Windungsrichtung aufweisen. Die beiden Einzelspulen Enij, Epij besitzen die Form einer Rechteckspirale, wobei deren Abstand λ/2 beträgt. Die Rechteckspiralen weisen jeweils eine Vielzahl von Windungsumläufen auf, wobei in 3 nur jeweils ein einziger Windungsumlauf gezeigt ist. Die entgegen gesetzte Windungsrichtung der Einzelspulen Enij, Epij ist in 3 mit rechteckigen Pfeilen angegeben. In 1 kennzeichnet ein Minuszeichen eine Windungsrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn und ein Pluszeichen eine Windungsrichtung im Uhrzeigersinn. Bei der vorliegenden Ausführungsform weisen alle Empfängerspulenpaare die gleiche Windungsrichtung auf. 3 shows a rough schematic plan view of the receiver winding arrangement 50 , The receiver winding arrangement 50 comprises a plurality of receiver coil pairs E ij . Each receiver coil pair E ij consists of two complementary individual coils En ij , Ep ij , ie, the individual coils are made essentially identical, wherein they have an opposite direction of winding. The two individual coils En ij , Ep ij have the shape of a rectangular spiral, wherein the distance is λ / 2. The rectangular spirals each have a plurality of Windungsumläufen on, in 3 only one single winding circulation is shown. The opposite winding direction of the individual coils En ij , Ep ij is in 3 indicated by rectangular arrows. In 1 For example, a minus sign denotes a winding direction in the counterclockwise direction and a plus sign indicates a winding direction in a clockwise direction. In the present embodiment, all receiver coil pairs have the same winding direction.

Die Empfängerspulenpaare Eij sind jeweils zu Empfängerspulengruppen in Reihe geschaltet. Die erste Empfängerspulengruppe umfasst die Empfängerspulenpaare E11, E12, E13, die zweite Empfängerspulengruppe die Empfängerspulenpaare E21, E22 und die dritte Empfängerspulengruppe die Empfängerspulenpaare E31, E32. Die in 3 eingezeichneten Verbindungsleiterbahnen stellen die Verschaltung der Empfängerspulen im Sinne eines Schaltplans korrekt dar, wobei im Übrigen kein Bezug zum tatsächlichen Leiterbahnverlauf vorhanden ist. Die einzelnen Empfängerspulenpaare Eij einer Empfängerspulengruppe besitzen jeweils die gleiche Relativstellung gegenüber der zugeordneten Messmarkierung 21 oder eine um 180° phasenverschobene Relativstellung. Der Abstand der Empfängerspulenpaare Eij ist dementsprechend ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungsabstandes λ bzw. von λ/2. Soweit eine Phasenverschiebung vorhanden ist, besitzt die zugeordnete effektive Senderwindungsanordnung Sij einen umgekehrten Windungssinn, damit sich die in den Empfängerspulenpaaren induzierten Messspannungen aufaddieren und nicht auslöschen.The receiver coil pairs E ij are connected in series with receiver coil groups, respectively. The first receiver coil group includes the Receiver coil pairs E 11 , E 12 , E 13 , the second receiver coil group, the receiver coil pairs E 21 , E 22 and the third receiver coil group, the receiver coil pairs E 31 , E 32nd In the 3 Plotted connecting tracks represent the interconnection of the receiver coils in the sense of a circuit diagram correctly, with the rest, no relation to the actual trace course is present. The individual receiver coil pairs E ij of a receiver coil group each have the same relative position with respect to the associated measurement mark 21 or a 180 ° out of phase relative position. The distance of the receiver coil pairs E ij is accordingly an integer multiple of the pitch λ or of λ / 2. Insofar as there is a phase shift, the associated effective transmitter winding arrangement S ij has a reverse winding sense, so that the measurement voltages induced in the receiver coil pairs add up and do not cancel out.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Empfängerspulenpaare E11, E12 und E13 zu einer ersten Gruppe von Empfängerspulenpaaren in Reihe geschaltet. Die Empfängerspulenpaare E11 und E13 weisen dabei jeweils die gleiche Relativstellung zur zugeordneten Messmarkierung auf, wobei die zugeordneten effektiven Senderspulen S11 und S13 die gleiche Windungsrichtung aufweisen. Das Empfängerspulenpaar E12 ist dagegen um 180° phasenverschoben gegenüber der zugeordneten Messmarkierung angeordnet, wobei die Senderspule S12 gegenüber den Senderspulen S11 und S13 eine entgegen gesetzte Windungsrichtung aufweist. An dieser Stelle sei noch einmal darauf hingewiesen, dass alle Empfängerspulen die gleiche Windungsrichtung aufweisen. Die erforderliche Umpolung des Empfängerspulenpaares E12 könnte man selbstverständlich auch durch eine Umkehrung seiner Windungsrichtung erzeugen. Dies kommt bei der vorliegenden Ausführungsform aber nicht in Betracht, da durch den vorliegenden Aufbau der Senderwindungsanordnung 40 die Windungsrichtungen der einzelnen effektiven Senderspulen Sij fest vorgegeben ist.In the present embodiment, the receiver coil pairs E 11 , E 12 and E 13 are connected in series to a first group of receiver coil pairs. The receiver coil pairs E 11 and E 13 each have the same relative position to the associated measuring mark, wherein the associated effective transmitter coils S 11 and S 13 have the same winding direction. By contrast, the receiver coil pair E 12 is arranged 180 ° out of phase with respect to the associated measuring mark, the transmitter coil S 12 having an opposite winding direction with respect to the transmitter coils S 11 and S 13 . At this point it should be pointed out again that all receiver coils have the same winding direction. The required polarity reversal of the receiver coil pair E 12 could of course also be generated by reversing its winding direction. However, this is not contemplated in the present embodiment because of the present design of the transmitter coil assembly 40 the winding directions of the individual effective transmitter coils S ij is fixed.

Die Auswerteeinheit ist in den Figuren nicht dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine Baugruppe, die mit den Anschlüssen U1, U2 und U3 der Empfängerwindungsanordnung 50 verbunden ist, an denen die Ausgangsspannungen der Empfängerspulengruppen anliegen. Diese werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch als Messspannungen bezeichnet. Vorzugsweise erzeugt die Auswerteeinheit auch die Versorgungsspannung US der Senderwindungsanordnung, so dass die Auswerteeinheit auch mit deren Anschluss US verbunden ist.The evaluation unit is not shown in the figures. This is an assembly that is connected to the terminals U 1 , U 2 and U 3 of the receiver winding arrangement 50 connected to which the output voltages of the receiver coil groups are applied. These are also referred to as measuring voltages in the context of the present application. Preferably, the evaluation unit also generates the supply voltage U S of the transmitter winding arrangement, so that the evaluation unit is also connected to its connection U S.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

λλ
Teilungsabstand der Maßverkörperung Teilungsabstand der AbtasteinrichtungPitch of the measuring graduation pitch of the scanner
Sij S ij
effektive Senderspuleeffective transmitter coil
US U S
Spannungsanschluss der SenderwindungsanordnungVoltage connection of the transmitter winding arrangement
Enij, Epij En ij , Ep ij
EinzelspuleSingle coil
Eij E ij
Empfängerspulenpaar, bestehend aus den Einzelspulen Enij, Epij Receiver coil pair, consisting of the individual coils En ij , Ep ij
Ui U i
Spannungsanschluss der EmpfängerwindungsanordnungVoltage connection of the receiver winding arrangement
1010
PositionsmesseinrichtungPosition measuring device
1111
Messrichtungmeasuring direction
2020
MaßverkörperungMeasuring standard
2121
Messmarkierungmeasurement mark
3030
Abtasteinrichtungscanning
3131
Mittelachse eines AbtastelementsCenter axis of a scanning element
4040
SenderwindungsanordnungSend Erwin extension arrangement
4141
erste Gruppe von Leiterbahnenfirst group of tracks
4242
zweite Gruppe von Leiterbahnensecond group of tracks
4343
senkrecht zur Messrichtung verlaufender Abschnitt; Kreuzungsbereichperpendicular to the direction of measurement extending section; crossing area
4444
Durchkontaktierungvia
5050
EmpfängerwindungsanordnungEmpfängerwindungsanordnung
5151
Abstand des ersten und des letzten EmpfängerspulenpaaresDistance between the first and last receiver coil pairs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (5)

Positionsmesseinrichtung (10) umfassend eine Maßverkörperung (20) und eine Abtasteinrichtung (30), wobei an der Maßverkörperung (20) entlang einer Messrichtung (11) periodisch angeordnete, untereinander gleiche Messmarkierungen (21) vorgesehen sind, die einen Teilungsabstand λ aufweisen, wobei die Abtasteinrichtung (30) gegenüber der Maßverkörperung (20) in Messrichtung (11) beweglich ist, wobei die Abtasteinrichtung eine Senderwindungsanordnung (40) aufweist, deren elektromagnetisches Feld von den Messmarkierungen (21) der Maßverkörperung (20) beeinflusst werden kann, wobei die Senderwindungsanordnung (40) mehrere entlang der Messrichtung (11) periodisch angeordnete, planare, sich nicht überlappende effektive Senderspulen (Sij) aufweist, wobei zwei unmittelbar benachbarte Senderspulen (Sij) eine entgegen gesetzte Windungsrichtung aufweisen, wobei innerhalb wenigstens eines Teils der Senderspulen (Sij) je ein einziges planares Empfängerspulenpaar (Eij) angeordnet ist, welches jeweils zwei effektive Einzelspulen (Enij, Epij) aufweist, die mit entgegen gesetzter Windungsrichtung in Reihe geschaltet sind, wobei sie in Messrichtung (11) mit einem Abstand von λ/2 versetzt angeordnet sind, wobei alle effektiven Einzelspulen (Enij, Epij) mit Ausnahme der Windungsrichtung im Wesentlichen gleich ausgeführt sind, wobei sich die Empfängerspulenpaare (Eij) und die Senderwindungsanordnung nicht überlappen, wobei eine Anzahl n an Empfängerspulengruppen vorgesehen ist, die jeweils mehrere Empfängerspulenpaare (Eij) umfassen, die so in Reihe geschaltet sind, dass sich ihre Ausgangsspannungen aufsummieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl n an Empfängerspulengruppen drei oder größer ist, wobei eine Anzahl n in Messrichtung hintereinander angeordneter Empfängerspulenpaare (Eij) jeweils unterschiedlichen Empfängerspulengruppen angehören, wobei die Zuordnungen der Empfängerspulenpaare (Eij) zu einer Empfängerspulengruppe in Messrichtung (11) periodisch ist, wobei der Abstand δ zweier unmittelbar benachbarter Empfängerspulenpaare (Eij) immer δ = (2 – 1/(2n))λ beträgt.Position measuring device ( 10 ) comprising a material measure ( 20 ) and a scanner ( 30 ), whereby at the material measure ( 20 ) along a measuring direction ( 11 ) periodically arranged, mutually identical measuring marks ( 21 ) are provided, which have a pitch λ, wherein the scanning device ( 30 ) relative to the material measure ( 20 ) in the measuring direction ( 11 ), the scanning device comprising a transmitter coil arrangement ( 40 ) whose electromagnetic field from the measuring markings ( 21 ) of the material measure ( 20 ), the transmitter winding arrangement ( 40 ) several along the measuring direction ( 11 ), periodically arranged, planar, non-overlapping effective transmitter coils (S ij ), wherein two immediately adjacent transmitter coils (S ij ) have an opposite winding direction, wherein within at least a portion of the transmitter coils (S ij ) each a single planar receiver coil pair (E ij ) is arranged, which in each case has two effective individual coils (En ij , Ep ij ), which are connected in series with opposite winding direction, whereby in the measuring direction ( 11 ) are spaced apart by a distance of λ / 2, wherein all the effective individual coils (En ij , Ep ij ) are made substantially the same except for the winding direction, wherein the receiver coil pairs (E ij ) and the transmitter coil arrangement do not overlap, wherein a number n is provided at the receiver coil groups each comprising a plurality of receiver coil pairs (e ij), which are so connected in series that add their output voltages, characterized in that the number n is at receiver coil groups of three or greater wherein a number of n in the measuring direction one behind the other arranged receiver coil pairs (E ij ) each belong to different receiver coil groups, wherein the assignments of the receiver coil pairs (E ij ) to a receiver coil group in the measuring direction ( 11 ) is periodic, wherein the distance δ of two immediately adjacent receiver coil pairs (E ij ) is always δ = (2 - 1 / (2n)) λ. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Senderwindungsanordnung (40) eine erste und eine zweite Gruppe (41; 42) von Leiterbahnen aufweist, deren Enden elektrisch leitend miteinander verbunden (44) sind, wobei die Leiterbahnen einer Gruppe (41; 42) jeweils schlangenlinienartig mit geringem Abstand parallel zueinander verlaufen, wobei sich die Leiterbahnen der beiden Gruppen (41; 42) derart kreuzen, dass sie mehrere effektive Senderspulen (Sij) definieren.Position measuring device according to claim 1, characterized in that the transmitter winding arrangement ( 40 ) a first and a second group ( 41 ; 42 ) of interconnects whose ends are electrically conductively connected to each other ( 44 ), wherein the tracks of a group ( 41 ; 42 ) in each case run in a serpentine manner with a small distance parallel to one another, wherein the interconnects of the two groups ( 41 ; 42 ) such that they define a plurality of effective transmitter coils (S ij ). Positionsmesseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängerspulengruppen an eine Auswerteeinheit angeschlossen sind, wobei die Auswerteeinheit mehrere Einzelwinkel αij aus den Ausgangsspannungen Ui; Uj je zweier Empfängerspulengruppen berechnen kann, wobei sie den Positionswinkel α als gewichteten Mittelwert der Einzelwinkel an berechnen kann.Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiver coil groups are connected to an evaluation unit, wherein the evaluation unit a plurality of individual angles α ij from the output voltages U i ; U j can each calculate two receiver coil groups, where they can calculate the position angle α as a weighted average of the individual angles. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit die Einzelwinkel αij als Lösung der Gleichung f(φi – αij)/Ui – kij·f(φj – αij)/Uj = 0 mit φi = (i – 1)π/n bestimmen kann, wobei f(α) eine vorgegebene Cosinus-ähnliche Funktion ist, welche die Positionsabhängigkeit der Ausgangsspannung der Spulengruppen nachbildet, wobei kij ein vorgegebener Korrekturfaktor ist, der die unterschiedlichen Empfindlichkeiten der beiden Spulengruppen kompensiert.Position measuring device according to claim 3, characterized in that the evaluation unit, the individual angle α ij as a solution of the equation f (φ iij ) / U i -k ij * f (φ jij ) / U j = 0 where φ i = (i-1) π / n where f (α) is a predetermined cosine-like function that replicates the positional dependence of the output voltage of the coil groups, where k ij is a predetermined correction factor that compensates for the different sensitivities of the two coil groups. Positionsmesseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Einzelspulen (Enij, Epij) der Empfängerspulenpaare (Eij) aus einer oder mehreren ebenen Spiralen bestehen, die vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig ausgeführt sind.Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that all individual coils (En ij , Ep ij ) of the receiver coil pairs (E ij ) consist of one or more planar spirals, which are preferably made substantially rectangular.
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