SCHNEIDER, Michael (Brauneggerstrasse 56, Konstanz, 78462, DE)
Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung (1) für Positionsmesssysteme, bei dem wenigstens eine Spur (2,3) der Maßverkörperung wenigstens abschnittsweise mit einem Grobmagnetisierungsfeld (13) mit einer ersten relativ zur Oberfläche (8) der Maßverkörperung ausgerichteten Feldrichtung (F G ) magnetisiert wird und abwechselnd Pole (N, S) unterschiedlicher Polarität erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Spur (2,3) im Bereich (U) zwischen den vom Grobmagnetisierungsfeld (13) erzeugten Polen (N, S) wenigstens abschnittsweise mit einem Feinmagnetisierungs- feld (15) mit einer zweiten, zur Feldrichtung (F G ) des Grobmagnetisierungsfeldes (13) im Wesentlichen senkrechten Feldrichtungen (F F ) magnetisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Grobmagnetisierungsfeld (15) mit einer höheren Feldstärke auf die Spur (2,3) einwirkt als das Feinmagnetisierungsfeld (15).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Feinmagnetisierungsfeld (15) magnetisierten Abschnitte der Spur (2,3) eine geringere Ausdehnung (W F , W G ) aufweisen, als die im Grobmagnetisierungsschritt (7) magnetisierten Abschnitte.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinmagnetisierungsfeld (15) und das Grobmagnetisierungsfeld (13) in Abhängigkeit von einem an der Stelle eines Sensors der Positionsmesseinrichtung von der Maßverkörperung (1) erzeugten Magnetfeldes berechnet und erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messverhalten des Sensors der Positionsmesseinrichtung berücksichtigt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Grobmagnetisierungsschritt (7) zwischen den Polen (N, S) liegende Lücken (22) nicht magnetisiert oder entmagnetisiert werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Grobmagnetisierungsschritt (7) eine Vielzahl von Polen (N, S) gleichzeitig erzeugt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Grobmagnetisierungsfeld (13) mit einer Feldrichtung (F G ) senkrecht zur Oberfläche (8) der Maßverkörperung (1) erzeugt wird.
9. Maßverkörperung (1) für Positionsmesssysteme, hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Maßverkörperung (1) für Positionsmesssysteme, die wenigstens eine Spur (2,3) von in Spurrichtung (SR) aufeinanderfolgenden, magnetisch gesättigten und abwechselnd polarisierten Polen (N, S) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinanderfolgende Pole (N, S) einer Spur (2, 3) in Spurrichtung (SR) jeweils durch einen magnetisch nicht gesättigten übergangsbereich (U) getrennt sind.
11. Maßverkörperung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gesättigten Abschnitte der Spur (2,3) in Spurrichtung (SR) größer sind als die ungesättigten Abschnitte.
12. Maßverkörperung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in übergangsbereichen (U) zwischen den Polen (N, S) wenigstens ein Teilbereich (26) mit Abschnitten vorhanden ist, die eine der Polarität (N, S) der Umgebung entgegen gerichtete Restpolarität aufweisen.
13. Maßverkörperung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im übergangsbereich (U) wenigstens ein Teilbereich (26) mit nicht magnetisierten Abschnitten vorhanden ist.
14. Magnetisierungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
15. Magnetisierungsvorrichtung (11) zur Magnetisierung von Maßverkörperungen (1) für Positionsmessvorrichtungen, mit einer Aufnahme (H, 24) für wenigstens eine Maßverkörperung (1) und mit wenigstens einem Grobmagnetisierungskopf (12), durch den im Betrieb ein auf die Maßverkörperung einwirkendes Grobmagnetisierungsfeld (13) mit einer ersten Feldrichtung (F G ) erzeugbar ist, gekennzeichnet durch wenigstens einen Feinmagnetisierungskopf (15), durch den im Betrieb ein umschaltbares Feinmagnetisierungsfeld (15) mit einer zum Grobmagnetisierungsfeld (13) senkrechten Feldrichtung (F F ) erzeugbar ist.
16. Magnetisierungsvorrichtung (11) nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Sensor (16), durch den eine Ist-Lage (I) der von Grobmagnetisierungsfeld (13) erzeugten Pole (N, S) erfassbar ist, und eine Steuereinrichtung (20), durch die die vom Sensor (16) erfasste Ist-Lage (I) der Pole (N, S) mit einer Soll-Lage (P) vergleichbar und die Polarität des Feinmagnetisierungsfeldes (15) in Abhängigkeit von der Ist-Lage (I) umschaltbar ist.
17. Magnetisierungsvorrichtung (11) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Grobmagnetisierungsköpfen (12) vorhanden ist, deren Anordnung in Spurrichtung (SR) der Anordnung der zu magnetisierenden Pole (N, S) in Spurrichtung (SR) entspricht.
18. Magnetisierungsvorrichtung (11 ) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Feinmagnetisierungsköpfen (14) vorhanden ist, deren Position den übergangsbereichen (U) zwischen den von dem wenigstens einen Grobmagnetisie- rungskopf zu magnetisierenden Polen zugeordnet ist.
19. Magnetisierungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Feinmagnetisierungskopf (15) zwei in Spurrichtung (SR) voneinander beabstandete Pole (N, S) ausbildet.
20. Magnetisierungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 15 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass der Grobmagnetisierungskopf (12) einen Permanentmagneten aufweist.
21. Magnetisierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Grobmagnetisierungskopf (12) und Feinmagnetisierungskopf (15) integriert werden. |
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Maßverkörperung für Positionsmesssysteme sowie Maßverkörperung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung für Positionsmesssysteme, bei dem wenigstens eine Spur der Maßverkörperung wenigstens Abschnittsweise mit einem Grobmagnetisierungsfeld mit einer ersten relativ zur Oberfläche der Maßverkörperung ausgerichteten Feldrichtung magnetisiert wird und abwechselnd Pole unterschiedlicher Polarität erzeugt werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Magnetisierungsvorrichtung zur Magnetisierung von Maßverkörperungen für Positionsmessvorrichtungen, mit einer Aufnahme für wenigstens eine Maßverkörperung und mit wenigstens einem Grobmagnetisierungskopf, durch den im Betrieb ein auf die Maßverkörperung einwirkendes Grobmagnetisierungsfeld mit einer ersten Feldrichtung erzeugbar ist.
Die Erfindung betrifft schließlich auch eine mit diesem Verfahren und dieser Vorrichtung hergestellte Maßverkörperung. Die Maßverkörperung kann insbesondere wenigstens eine Spur von in Spurrichtung aufeinanderfolgenden, magnetisch gesättigten und abwechselnd polarisierten Polen aufweisen.
Derartige magnetische Maßverkörperungen werden in translatorischen oder rotatorischen Positionsmessystemen zur Bestimmung einer absoluten oder relativen Lage, Geschwindigkeit oder Beschleunigung eingesetzt. Die Anordnung der Pole entlang der Spur erfolgt nach einem vorbestimmten Schema, so dass die Polabfolge ein repräsentatives Maß für die Lageänderung eines sich entlang der Spur relativ zur Maßverkörperung bewegenden Magnetsensors ist.
Je genauer die Abfolge der Pole in der Spur dem vorbestimmten Schema, also ihrer Sollposition, entspricht, um so genauer arbeitet das Positionsmesssystem. Da die Anforderungen an die Genauigkeit der Positionsmesssysteme zunehmend steigen, befassen sich im Stand der Technik einige Druckschriften mit Möglichkeiten, Maßverkörperungen mit einer präzisen Polfolge herzustellen.
In der JP-A-09 055 317 ist beispielsweise ein Verfahren und ein System zur Magnetisierung einer Maßverkörperung für rotatorische Positionsmesssysteme beschrieben, bei dem ein Sensor die tatsächliche Magnetisierung der Maßverkörperung erfasst. Die erfasste Magnetisierung wird mit einem Signal eines Encoders verglichen, so dass festgestellt werden kann, ob die Ist-Lage der Pole ihrer Soll-Lage entspricht. Bei einer Abweichung wird eine
erneute Magnetisierung in Abhängigkeit vom erfassten Fehler mit demselben Magnetisierungskopf wie bei der ursprünglichen Magnetisierung durchgeführt.
Ein ähnliches Verfahren ist in der DE-A-10 2005 049 559 beschrieben. Auch dort wird zunächst eine magnetisierbare Schicht der Maßverkörperung codiert und dann die realisierte Genauigkeit dieser Codierung geprüft. Anschließend wird die Abweichung der tatsächlichen Positionen der Polgrenzen, an denen benachbarte Pole umgekehrter Polarität aneinander stoßen und die Feldstärke des einmagnetisierten Magnetfeldes in Spurrichtung einen Nulldurchgang aufweist, von ihren Soll-Positionen bestimmt. In Abhängigkeit von dieser Abweichung wird ein Korrekturwert berechnet und in Abhängigkeit dieses Korrekturwertes eine weitere Codierung durchgeführt. Dieses Verfahren kann solange durchgeführt werden, bis die Abweichungen der Ist-Lage oder die Größe der Korrekturwerte unterhalb vorgegebener Grenzen fallen.
Die EP-A-1 006 342 zeigt ein Markierungsverfahren von Messspuren, bei dem in einem Markierungsschritt ein Schreibkopf über den Träger der Messspur geführt wird. Durch den Schreibkopf werden an vorbestimmten Positionen des Trägers magnetische Nord- und Südpole aufgebracht. Zur Bestimmung der Ist-Positionen der Markierungen ist zusätzlich zum Schreibkopf ein Lesekopf vorgesehen. Die Ist-Positionen der Markierungen werden gegenüber einem Referenzpunkt gemessen und anschließend mit den Soll-Positionen verglichen. Bei Abweichungen der Ist- von den Soll-Positionen werden auf die gleiche Spur korrigierte Markierungen aufgebracht, deren Positionen um Werte verändert sind, die von der Abweichung abhängen. Die Korrektur der magnetisierten Spur findet in Form einer erneuten Korrekturfahrt des Schreibkopfes statt, so dass sich die Magnetisierungen überlagern.
In der DE-A-102 17 983 ist beschrieben, dass die Richtung der Eigenmagnetisierung in einer oder mehreren Schichtkomponenten eingestellt werden kann, indem die zu magnetisie- renden Teilbereiche aufgeheizt und mit einem Magnetfeld beaufschlagt werden.
Magnetisierungsköpfe, mit denen Maßverkörperungen magnetisiert werden, sind beispielsweise in der DE-A-44 42 682, der WO-A-00/54 293 und der US-A-2001 /0030533 beschrieben.
Bezüglich der Ausgestaltung der Spuren und der Abfolge der Pole in Positionsmesssystemen wird auf die DE-A-42 08 918 und den darin genannten Stand der Technik verwiesen.
Die Genauigkeit einer Maßverkörperung bestimmt sich nicht nur durch die exakte Lage der Polgrenzen, d. h. durch die exakte Position des übergangs zwischen den sich abwechselnden Abschnitten umgekehrter Polarität. Wesentlich ist auch, dass der übergang zwischen diesen Abschnitten exakt definiert ist und die Grenze zwischen den Abschnitten scharf verläuft. Je geringer die Ausdehnung dieses übergangsbereiches ist, um so zuverlässiger kann die Lage der Polgrenze festgestellt werden. Insbesondere kann die Notwendigkeit entfallen, teure, weil sehr fein arbeitende Sensorköpfe in den Positionsmesseinrichtungen verbauen zu müssen.
Bei den bisherigen Systemen ist nach wie vor problematisch, dass die Ausdehnung der die Polgrenzen beinhaltenden übergangsbereiche groß ist, was eine exakte Bestimmung der Position der Polgrenze im übergangsbereich erschwert und zu Messungenauigkeiten führt. Zudem variiert bei den bekannten Herstellverfahren und -Vorrichtungen im übergangsbereich der Verlauf des in die Maßverkörperung einmagnetisierten Magnetfeldes entlang der Spur sehr stark. Dies führt in Positionsmesssystemen, in denen ein Sensor oftmals mehrere Pole einer Spur auf einmal erfasst, zu einer sich entlang der Spur ändernden Signalqualität und letztendlich ebenfalls zu Messfehlern.
Die Erfindung setzt sich folglich zum Ziel, die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von magnetischen Maßverkörperungen so zu verbessern, dass die Ausdehnung des übergangsbereichs zwischen angrenzenden Polen verringert und die Magnetisierung des übergangsbereichs entlang der Spur vergleichmäßigt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass die Spur im Bereich zwischen den vom Grobmagnetisierungsfeld erzeugten Polen wenigstens abschnittsweise mit einem Feinmagnetisierungsfeld mit einer zweiten, zur Feldrichtung des Grobmagnetisierungsfeldes im Wesentlichen senkrechten Feldrichtung, mag- netisiert wird.
Für die eingangs genannte Magnetisierungsvorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die aufeinanderfolgenden Pole einer Spur in Spurrichtung jeweils durch einen magnetisch nicht gesättigten übergangsbereich getrennt sind..
Die mit diesem Verfahren bzw. dieser Vorrichtung hergestellte Maßverkörperung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Sättigung der Spur an der Polgrenze gegenüber den in Spurrichtung benachbarten Abschnitten verringert ist..
überraschenderweise lassen sich durch dieses Verfahren bzw. diese Vorrichtung Maßverkörperungen herstellen, bei denen die Polgrenzen deutlicher als bei den bisherigen Verfahren definiert sind. Durch die Orientierung des Feinmagnetisierungsfeldes quer zum Grob- magnetisierungsfeldes lassen sich die übergangsbereiche genauer und gleichmäßiger magnetisieren als bei den herkömmlichen Verfahren. Insbesondere lässt sich so die Richtung des Feinmagnetisierungseffektes an die Messrichtung des Sensors in der Positionsmesseinrichtung anpassen und das Magnetfeld der fertigen Maßverkörperung ferner an das Messverfahren bzw. die vom Sensor gemessene Feldkomponente anpassen. Daraus ergibt sich eine erhöhte Genauigkeit bei der Ablesung der Maßverkörperung in Positionsmesssystemen.
Das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung der Maßverkörperung sowie die Maßverkörperung selbst, können durch die folgenden, voneinander unabhängigen Weiterbildungen noch einmal verbessert werden.
So kann in einer ersten Weiterbildung beispielsweise das Grobmagnetisierungsfeld mit einer höheren Feldstärke auf die Spur einwirken als das Feinmagnetisierungsfeld. Dadurch können mit dem Grobmagnetisierungsfeld auch Pole mit großer Ausdehnung schnell mag- netisiert werden, während die Wirkung des Feinmagnetisierungsfeldes vorzugsweise lokal bleibt.
Ferner kann die Geschwindigkeit des Herstellverfahrens ohne Einbußen an Genauigkeit erhöht werden, wenn die vom Feinmagnetisierungsfeld magnetisierten Abschnitte eine geringere Ausdehnung in Spurrichtung aufweisen als die vom Grobmagnetisierungsfeld magnetisierten Abschnitte. Insbesondere kann das Feinmagnetisierungsfeld lediglich in dem die Polgrenzen beinhaltenden übergangsbereich zwischen den Polen einmagnetisiert werden.
Das Feinmagnetisierungsfeld kann einerseits auf Basis vorab bestimmter empirischer Daten gesteuert werden, in denen die durchschnittlichen Fehler eines Ensembles von Ergebnissen der Grobmagnetisierungen berücksichtigt sind. Bei diesem Verfahren kann ohne großen Aufwand bereits eine sehr hohe Genauigkeit erzielt werden, da die systematischen Fehler aufgrund der Magnetisierungsvorrichtung, der Geometrie der Maßverkörperung und des Materials der zu magnetisierenden Spur berücksichtigt sind.
Die Feinmagnetisierung kann aber auch nach einem Vergleich der Ist-Position wenigstens eines Teils der im Grobmagnetisierungsschritt erzeugten Polgrenzen mit der Soll-Position dieser Polgrenzen durchgeführt werden, wobei nach der Einwirkung des Feinmagnetisie-
rungsfeldes die Abweichung der Ist-Position der feinmagnetisierten Polgrenzen von der Soll-Position verringert ist. Dieses Verfahren mit einer Kontrollmessung des Ergebnisses der jeweiligen Grobmagnetisierung ist zeitlich aufwendiger, ermöglicht jedoch höchste Genauigkeiten.
Um die Ist-Lage der vom Grobmagnetisierungsfeld erzeugten Pole zu erfassen, kann die Magnetisierungsvorrichtung einen Sensor und eine Steuervorrichtung aufweisen. Durch die Steuervorrichtung kann die vom Sensor erfasste Ist-Lage der Polgrenzen mit ihrer Soll- Lage verglichen werden und die Abweichung der Ist- von der Soll-Lage bestimmt werden. Durch die Steuereinrichtung kann die Polarität des Feinmagnetisierungsfeldes in Abhängigkeit von der Ist-Position bzw. deren Abweichung von der Soll-Position umgeschaltet werden.
Problematisch ist bei den bisherigen Verfahren und Vorrichtungen zur Magnetisierung von Maßverkörperungen, dass zwar die einmagnetisierte Spur an eine ideale Polfolge mit exakter Positionierung der Pole angepasst wird, diese ideale Polfolge jedoch bei den tatsächlich verwendeten Sensoren nicht zu idealen, oberwellenfreien Messsignalen führt. Diese Oberwellen beeinträchtigen letztendlich die Positioniergenauigkeit. Mit der Erfindung ist es möglich, den Verlauf des Magnetfeldes insbesondere im übergangsbereich so an einen Sensor anzupassen, dass dieser ein Signal mit verbesserter Signalqualität liefert, wie im Folgenden näher erläutert ist.
Das Grobmagnetisierungsfeld und das Feinmagnetisierungsfeld werden in einer Ausgestaltung vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass sich an dem Sensor in der Positionsmesseinrichtung ein im wesentlichen oberwellenfreies Messsignal ergibt. Die Abstimmung des einmagnetisierten Magnetfeldes erfolgt dabei so, dass von einem Sensorkopf, der in einem vorbestimmten Abstand von der Spurt in der Positionsmesseinrichtung verbaut wird, ein oberwellenfreies, sinusförmiges Messsignal erzeugt wird. Dies kann erfindungsgemäß durch eine Anpassung des Magnetisierungsverlaufes im übergangsbereich beeinflusst werden.
Insbesondere können das Grobmagnetisierungsfeld und das Feinmagnetisierungsfeld anhand eines Rechenmodells, das das Messverhalten des Sensors und das vom Sensor der Positionsmesseinrichtung gelieferte Messsignal berechnet, gesteuert werden. Hierbei kann in einer Variante lediglich das Feinmagnetisierungsfeld in Abhängigkeit vom stets gleich erzeugten Grobmagnetisierungsfeld berechnet und gesteuert werden.
Um das Feinmagnetisierungsfeld möglichst exakt an die Fehler der vom Grobmagnetisie- rungsfeld erzeugten Polfolge anpassen zu können, ist es von Vorteil, wenn in der Kontrollmessung, zum Vergleich der Ist-Position mit der Soll-Position, die Komponenten des vom Grobmagnetisierungsfeld eingeprägten Magnetfeldes in Richtung des Feinmagnetisierungs- feldes gemessen werden. Die Messung erfasst bei dieser Ausgestaltung folglich bereits diejenige Komponente des Magnetfeldes, in der das Feinmagnetisierungsfeld auf die Maßverkörperung einwirkt.
Um Hysterese- und Gedächtnis-Effekte des vom Grobmagnetisierungsfeld eingeprägten Magnetfeldes so klein als möglich zu halten, können in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens im Grobmagnetisierungsschritt zwischen den Polen liegende Lücken nicht magnetisiert bzw. entmagnetisiert werden. Hierbei werden also vom Grobmagnetisierungsfeld keine Polgrenzen zwischen den Polen erzeugt, da die Pole einer Spur in Spurrichtung voneinander beabstandet einmagnetisiert werden.
Da es im Hinblick auf das Feinmagnetisierungsfeld bei der Grobmagnetisierung nur eingeschränkt auf die Genauigkeit der Polgrenzen und die Ausdehnung des übergangsbereiches ankommt, kann zur Beschleunigung des Verfahrens im Grobmagnetisierungsschritt eine Vielzahl von Polen gleichzeitig erzeugt werden.
Vorzugsweise weist in diesem Fall die Magnetisierungsvorrichtung eine Vielzahl von Grob- magnetisierungsköpfen auf, deren Anordnung in Spurrichtung der Anordnung der zu mag- netisierenden Pole entspricht. Die Grobmagnetisierungsköpfe können Permanentmagnete aufweisen.
Das Ergebnis der Magnetisierung durch das Feinmagnetisierungsfeld lässt sich verbessern, wenn das Grobmagnetisierungsfeld mit einer Feldrichtung senkrecht zur Oberfläche der Maßverkörperung erzeugt wird. Daraus ergibt sich erfindungsgemäß, dass das Feinmagnetisierungsfeld tangential zur Oberfläche der Maßverkörperung, insbesondere aber in Spurrichtung ausgerichtet, verläuft. Der wenigstens eine Feinmagnetisierungskopf der Magnetisierungsvorrichtung kann in diesem Fall mit zwei in Spurrichtung voneinander beabstande- ten Polbereichen unterschiedlicher, vorzugsweise umschaltbarer Polarität versehen sein.
Insbesondere wenn das Feinmagnetisierungsfeld eine zur Spurrichtung parallele Feldrichtung aufweist, lässt sich die Ausdehnung des übergangsbereichs verkleinern und entlang der Spur eine gleichmäßige Magnetisierung der übergangsbereiche erzielen. Bei dieser Ausgestaltung wird der Verlauf der Magnetisierung im übergangsbereich vom Verlauf des
Feinmagnetisierungsfeldes im Feinmagnetisierungskopf bestimmt und bleibt so nahezu unverändert entlang der Spur. Der übergangsbereich weist insbesondere bei dieser Ausgestaltung eine hohe Symmetrie bezüglich der Polgrenze auf, was zu einer besonders hohen Signalqualität bei der Abtastung im Positionsmesssystem führt.
Die Magnetisierungsvorrichtung kann auch eine Vielzahl von Feinmagnetisierungsköpfen aufweisen, deren Position den Positionen der übergangsbereiche zwischen den von den Grobmagnetisierungsköpfen zu magnetisierenden Polen oder der Polgrenzen zugeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird zwar der Feinmagnetisierungsschritt beschleunigt, um a- ber die übergangsbereiche gleichmäßig zu magnetisieren, müssen die Feinmagnetisie- rungsköpfe sorgfältig kalibriert werden.
Die Grobmagnetisierungsköpfe und/oder die Feinmagnetisierungsköpfe können so in der Magnetisierungsvorrichtung angeordnet sein, dass die Aufnahme für die wenigstens eine Maßverkörperung und die Fein- bzw. Grobmagnetisierungsköpfe in Spurrichtung relativ zueinander beweglich sind.
Die Magnetisierungsvorrichtung kann auch wenigstens einen Magnetisierungskopf aufweisen, in den Grobmagnetisierungskopf und Feinmagnetisierungskopf integriert sind und der gleichzeitig oder nacheinander das Feinmagnetisierungsfeld und das Grobmagnetisierungs- feld erzeugen kann.
Ferner kann die Maßverkörperung im übergangsbereich, in dem der Feinmagnetisierungsschritt durchgeführt wurde und das Feinmagnetisierungsfeld auf die Spur eingewirkt hat, wenigstens einen Teilbereich mit Abschnitten aufweisen, die eine der Polarität der Umgebung entgegengerichtete Restpolarität aufweisen. Ferner kann im übergangsbereich wenigstens ein Teilbereich mit nicht magnetisierten Abschnitten oder mit Abschnitten, die eine zufällige Verteilung des Magnetfeldes aufweisen, vorhanden sein, wenn vom Grobmagneti- sierungsfeld zwischen den Polen eine nicht magnetisierte oder entmagnetisierte Lücke erzeugt oder stehen gelassen wurde. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Feinmagnetisierungsfeld unmittelbar den Verlauf des im übergangsbereich einmagnetisierten Magnetfeldes bestimmt und nicht mit einem bereits vorhandenen, ungleichmäßigen Grob- magnetisierungsfeld in Wechselwirkung tritt.
Schließlich ist eine Maßverkörperung beansprucht, die nach dem Verfahren in einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen hergestellt wird. Die beanspruchte Magnetisierungsvorrichtung ist grundsätzlich zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignet.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen exemplarisch näher erläutert. Die Zusammenstellung der Merkmale bei den im Folgenden angegebenen Beispielen dient lediglich der Anschauung und kann, nach Maßgabe der obigen Ausgestaltungen und der mit diesen Ausgestaltungen verbundenen Vorteilen, variiert werden. Für Elemente gleicher Funktion und/oder gleichen Aufbaus werden im Folgenden der übersichtlichkeit halber stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine rotatorische Maßverkörperung;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie M-Il der rotatorischen Maßverkörperung der Fig. 1 ;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine translatorische Maßverkörperung;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der translatorischen Maßverkörperung der Fig. 3;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Magnetisierungsstärke M in Spurrichtung SR einer Maßverkörperung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Magnetisierung von Maßverkörperungen;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung;
Fig. 8 den Verlauf der Magnetisierungsstärke M in Spurrichtung SR gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens;
Fig. 9 die Magnetisierungsstärke M in Spurrichtung SR gemäß einer weiteren
Ausführungsform des Verfahrens;
Fig. 10 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung;
Fig. 11 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung;
Fig. 12 eine schematische Ansicht entlang der Linie XII-XII der Fig. 11 ;
Fig. 13 eine schematische Darstellung des Verlaufs des Sättigungsgrades R in
Spurrichtung SR bei einer erfindungsgemäßen Maßverkörperung;
Fig. 14 eine schematische Schnittdarstellung im Bereich des Details XIV der Fig. 1 bzw. Fig. 3.
Zunächst wird der Aufbau einer Maßverkörperung 1 anhand der schematischen Darstellungen der Fig. 1 bis 4 erläutert.
Die Maßverkörperung der Fig. 1 und 2 dient zur Erfassung rotatorischer Drehbewegungen und ist im Wesentlichen ringförmig aufgebaut. Die Maßverkörperung 1 ist abwechselnd mit magnetischen Markierungen N, S versehen, die beispielsweise magnetische Nordpole N und magnetische Südpole S bilden. Die Markierungen N, S folgen in einer Spurrichtung SR aufeinander und bilden so eine Spur 2. Die Spur 2 verläuft kreisringförmig und vorzugsweise koaxial zur ringförmigen Maßverkörperung 1 um einen Drehpunkt O der zu überwachenden Drehbewegung.
Die Spur 2 kann von einem, in Fig. 1 der Einfachheit halber nicht dargestellten, Sensor einer Positionsmessvorrichtung abgetastet werden, der sich relativ zur Maßverkörperung bewegt. Durch die vom Sensor erfasste Abfolge von Markierungen N, S können Rückschlüsse auf die relative Lage von Maßverkörperung und Sensor, die Relativgeschwindigkeit von Maßverkörperung und Sensor und/oder die Relativbeschleunigung von Maßverkörperung und Sensor getroffen werden. Im Fall der rotatorischen Maßverkörperung der Fig. 1 und 2 sind die von der Positionsmessvorrichtung erfassten Größen beispielsweise die Winkellage, -geschwindigkeit und -beschleunigung.
Die Maßverkörperung kann zusätzlich zur Spur 2 auch weitere Spuren 3 aufweisen, die konzentrisch zur Spur 2 verlaufen und ebenfalls mit Markierungen N, S versehen ist. Diesen Spuren 3 können in der Positionsmesseinrichtung jeweils weitere Sensoren (nicht gezeigt) zugeordnet sein.
Die Ausdehnung der Markierungen N, S in Spurrichtung SR hängt vom speziellen Anwendungsfall ab. Bei Inkrementalgebern, bei denen die änderung der Winkellage bezüglich der vorangegangenen Winkellage in Inkrementalschritten erfasst wird, können die Ausdehnungen der Markierungen N, S in Spurrichtung SR jeweils gleich sein, so dass sie äquigonal
über den Umfang verteilt sind. Die Ausdehnung der Pole N, S bestimmt die Auflösung der Maßverkörperung und die Genauigkeit, mit der die Drehbewegung aufgelöst werden kann.
Bei Absolutgebern, bei denen die Winkellage in üblicher Weise mehreren Spuren, 2, 3 als absoluter Lagewert gegenüber einer Ausgangsposition codiert ist, können die Ausdehnungen der Markierungen N, S in Spurrichtung SR unterschiedlich groß sein.
Die Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau der Maßverkörperung der Fig. 1 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie M-Il. Demnach kann die Maßverkörperung aus einem mechanisch stabilen Träger 4 bestehen, der vorzugsweise eine geringe Wärmeausdehnung aufweist und den magnetischen Rückschluss bildet.
Auf der Stirnfläche und/oder der äußeren und/oder inneren Umfangsfläche des Trägers 4 ist eine Schicht 5 aus hartmagnetischem Werkstoff aufgebracht. Die Schicht 5 kann durch ein Beschichtungsverfahren auf dem Träger 4 erzeugt werden, beispielsweise indem eine Flüssigmasse auf der einen Stirnfläche des Trägers 4 aufgebracht wird. Alternativ können auch fertige Schichten 5 in Form von Ringen, Bändern oder Folien am Träger 4 angebracht werden. Die Schicht 5 kann auch integraler Bestandteil des Trägers 4 sein.
Die translatorischen Maßverkörperungen 1 , von denen eine schematisch in Fig. 3 in einer Draufsicht und in Fig. 4 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 dargestellt ist, weisen im Prinzip denselben Aufbau auf wie die rotatorische Maßverkörperung 1 der Fig. 1 und 2. Sie unterschieden sich lediglich dadurch, dass die Spurrichtung SR linear verläuft und die Maßverkörperung 1 als ein geradliniger Maßstab ausgestaltet ist. Die Relativbewegung zwischen einen Sensor der Positionierungseinrichtung und der Maßverkörperung 1 ist in diesem Fall eine geradlinige Bewegung.
Der Sensor K bewegt sich in einem vorbestimmten Abstand D von der Oberfläche. In diesem Abstand erfasst der Sensor K das von der Maßverkörperung 1 erzeugte Magnetfeld I und bildet daraus ein Signal Z. Die Erfindung strebt danach, die Qualität und Genauigkeit des Signals Z zu verbessern.
Natürlich kann bei entsprechender Führung des die Spur 2, 3 abtastenden Sensors die Spur 2, 3 einen beliebig gekrümmten Verlauf aufweisen.
Fig. 5 zeigt schematisch den idealen Verlauf der Magnetisierungsstärke M einer Spur 2, 3 in Spurrichtung SR. In Spurrichtung wechseln sich die Abschnitte N, S unterschiedlicher Polarität, also Nord- und Südpole ab. Idealerweise ist das magnetische Material der Schicht
5 bis zur Polgrenze 6, dem Nulldurchgang zwischen den Abschnitten unterschiedlicher Polarität, gesättigt und die übergänge zwischen Nord- und Südpol finden abrupt statt. Der sich entlang der Spur bewegende Sensor erfasst als Messwert in erster Linie das Umschalten von der einen Polarität in die andere Polarität als für die zu erfassende Bewegung repräsentatives Signal. Somit sind die Polgrenzen 6 bestimmend für die Bewegungsüberwachung.
In der Praxis verlaufen die Polgrenzen 6 nicht so scharf, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, sondern weisen eine messbare Ausdehnung in Spurrichtung SR auf. Zudem verschmieren die Polgrenzen 6 zu einem übergangsbereich U, in Fig. 5 schematisch dargestellt. Damit ist die Lage der Polgrenze 6 nicht mehr exakt zu bestimmen und die Genauigkeit der Positionsbestimmung ist herabgesetzt.
Die Erfindung hat zum Ziel, Maßverkörperungen 1 mit scharf definierten und exakt positionierten Polgrenzen 6 zu schaffen, bei denen die übergangsbereich entlang der Spur einen gleichmäßigen und symmetrischen Magnetisierungsverlauf aufweisen unddie Lage der Polgrenzen genauer und einfacher bestimmt werden kann.
Dies wird erfindungsgemäß durch die in Fig. 6 schematisch dargestellten Verfahrensschritte erreicht.
Erfindungsgemäß wird in einem ersten Verfahrensschritt, dem Grobmagnetisierungsschritt 7, das Grundmuster der Polfolge N, S in die Maßverkörperung 1 einmagnetisiert. Dabei wirkt auf die Maßverkörperung 1 ein magnetisierendes Grobmagnetisierungsfeld ein, dessen Feldrichtung eine erste Orientierung bezüglich der Oberfläche 8 (Fig. 2, 4) der Maßverkörperung 1 aufweist.
Anschließend wird ein Feinmagnetisierungsschritt 9 durchgeführt, um die Ausdehnung der im Grobmagnetisierungsschritt 7 erzeugten übergangsbereiche und in den übergangsbereichen den Sättigungsgrad gezielt zu verringern. Dadurch wird der magnetische Einfluss der gesättigten Bereiche der Pole N, S auf die Polgrenze 6 verringert und der Verlauf der Polgrenze 6 kann messtechnisch leichter erfasst werden.
Im Feinmagnetisierungsschritt 9 wirkt ein Feinmagnetisierungsfeld auf die Maßverkörperung 1, dessen Orientierung senkrecht zur Orientierung des Grobmagnetisierungsfeldes verläuft. Vorzugsweise verläuft die Feldrichtung des Grobmagnetisierungsfeldes senkrecht zur Oberfläche 8. Die Feldrichtung des Feinmagnetisierungsfeldes liegt dann tangential zur
Oberfläche 8, vorzugsweise in Spurrichtung SR. Insbesondere bei einer Orientierung des Feinmagnetisierungsfeldes in Spurrichtung lässt sich ein über die Spur gleichmäßiger und symmetrischer Verlauf der Polgrenzen erzeugen, da das in Spurrichtung einmagnetisierte Feld dem Verlauf des Feinmagnetisierungsfelds im wesentlichen folgt.
Der Grobmagnetisierungsschritt 7 und der Feinmagnetisierungsschritt 9 können auch gleichzeitig durchgeführt werden, in dem von einem oder mehreren Magnetköpfen gleichzeitig das Fein- und das Grobmagnetisierungsfeld erzeugt wird.
Wie durch die strichpunktierten Linien in Fig. 6 angedeutet ist, kann zwischen dem Grobmagnetisierungsschritt 7 und dem Feinmagnetisierungsschritt 9 ein Schritt 10 in Form einer Kontrollmessung zwischengeschaltet sein. Im Schritt 10 werden die Ist-Positionen der im Grobmagnetisierungsschritt 7 in der Spur 2, 3 erzeugten Polgrenzen 6 gemessen und mit den vorbestimmten Soll-Positionen der Polgrenzen 6 verglichen. Der Feinmagnetisierungsschritt 9 wird dann in Abhängigkeit dieses Vergleichs so durchgeführt, dass nach dem Feinmagnetisierungsschritt 9 die Abweichung der Ist-Positionen von den Soll-Positionen der Polgrenzen 6 verringert ist. Hierzu wird im Schritt 10 ein Sensor entlang der grobmag- netisierten Spur 2, 3 geführt und die Position des Sensors mit einem Referenzmaßstab überwacht. Vorzugsweise misst der Sensor die Komponenten des im Grobmagnetisierungsschritt in der Maßverkörperung 1 einmagnetisierten Magnetfeldes in Richtung des noch aufzubringenden Feinmagnetisierungsfeldes, bevorzugt also tangential in Spurrichtung.
Mit Hilfe des Schrittes 10 lässt sich die Genauigkeit der Maßverkörperung 1 erhöhen. Allerdings ist der Aufwand hierfür nicht unbeträchtlich. Eine für viele Anwendungen ausreichende, gegenüber den herkömmlichen Maßverkörperungen erheblich verbesserte Genauigkeit lässt sich erzielen, wenn im Feinmagnetisierungsschritt 9 das Feinmagnetisierungsfeld ohne eine Kontrollmessung nach jeder Grobmagnetisierung stets gleich aufgetragen wird und die Positionierung des Feinmagnetisierungsfeldes aus einer vorab durchgeführten empirischen oder analytischen Untersuchung der systematischen Fehlerquellen des Grobmagne- tisierungsschrittes und des Feinmagnetisierungsschritt.es resultiert. Damit können die größten systematischen Fehler bei der Magnetisierung der Maßverkörperung 1 bereits eliminiert werden, ohne dass ein aufwendiges Messverfahren und aufwendige Steuer- und Verfahrvorrichtungen zur Einstellung des Feinmagnetisierungsfeldes notwendig sind.
Alternativ kann auch das aus Fein- und Grobmagnetisierung resultierende Magnetfeld an der Stelle eines Sensors der Positionsmesseinrichtung berechnet und das Grob- und Fein-
magnetisierungsfeld, insbesondere nur das Feinmagnetisierungsfeld so eingestellt werden, dass ein gewünschtes Magnetfeld an der Stelle des Sensors entsteht. In diesem Schritt kann auch das Messverhalten des Sensors, also das in Abhängigkeit von dem Magnetfeld vom Sensor erzeugte Messfeld berechnet werden. In diesem Fall werden Fein- und Grobmagnetisierungen oder bei gleichbleibender Grobmagnetisierung nur die Feinmagnetisierung so gesteuert, dass der Sensor ein gewünschtes, oberwellenfreies und vorzugsweise sinusförmiges Messsignal liefert. Dieses Vorgehen führt zu einer besonders hohen Signalqualität und Messgenauigkeit.
Alternativ muss im Schritt 10 nicht eine Vermessung der gesamten Spur 2,3 erfolgen, sondern es kann eine vorbestimmte Anzahl empirisch vorab ermittelter Referenzpunkte vermessen werden, deren Fehler repräsentativ für vorab bestimmte Fehlerkategorien sind. In diesem Fall wird der Feinmagnetisierungsschritt 9 in Abhängigkeit von der ermittelten Fehlerkategorie durchgeführt.
In Fig. 7 ist eine erste Ausführungsform einer Magnetisierungsvorrichtung 11 gezeigt. Die Magnetisierungsvorrichtung 11 weist wenigstens einen Grobmagnetisierungskopf 12, mit dem im Betrieb das Grobmagnetisierungsfeld 13 mit einer Feldrichtung F G erzeugt werden kann, wenigstens einen Feinmagnetisierungskopf 14, mit dem im Betrieb das Feinmagnetisierungsfeld 15 mit einer senkrecht zur Feldrichtung F G des Grobmagnetisierungsfeldes 13 verlaufenden Feldrichtung F F erzeugt werden kann, sowie optional wenigstens einen Sensor 16 auf, mit dem die Lage der Polgrenzen 6 sowie der Verlauf der Magnetisierung M im übergangsbereich U zwischen der Polfolge N, S, vgl. Fig. 5, erfasst werden kann. In Strichlinien ist in Fig. 7 ein weiterer, optionaler Grobmagnetisierungskopf 17 angedeutet. Natürlich kann ebenso wenigstens ein weiterer Feinmagnetisierungskopf 14 (der Einfachheit halber nicht gezeigt) vorgesehen sein. Der Grobmagnetisierungskopf 12 und der Feinmagnetisierungskopf 14 können auch baulich integriert sein.
Die Magnetisierungsvorrichtung 11 kann des Weiteren einen Antrieb 18 und einen Sensor 19 aufweisen. Der Antrieb 18 erzeugt eine Relativbewegung zwischen dem wenigstens einen Grobmagnetisierungskopf 12 und/oder dem Feinmagnetisierungskopf 14 auf der einen und der Maßverkörperung 1 auf der anderen Seite. Der Sensor 19 dient als Referenzmaßstab und bestimmt hochgenau die relative Position der Maßverkörperung 1 und des wenigstens einen Grobmagnetisierungskopfes 12, bzw. Feinmagnetisierungskopfes 14. Die Maßverkörperung 1 ist in einer Aufnahme H gehalten.
Schließlich kann die Magnetisierungsvorrichtung 11 eine Steuervorrichtung 20 aufweisen, die signalübertragend mit dem wenigstens einen Grobmagnetisierungskopf 12, dem wenigstens einen Feinmagnetisierungskopf 14, dem wenigstens einen Sensor 16, dem Antrieb 18 und dem Sensor 19 verbunden ist.
Der Steuereinrichtung 20 sind die Signale vom Sensor 16 und vom Sensor 19 zugeführt. Die Steuereinrichtung 20 kann ferner einen Speicher 21 aufweisen, in dem für die Soll- Positionen der Polgrenzen 6 repräsentative Werte abgespeichert sind. Die Steuereinrichtung 20 steuert in Abhängigkeit der vom Sensor 16 erfassten Ist-Position der Polgrenzen 6 im Feinmagnetisierungsschritt 9 den Antrieb 18 und den Feinmagnetisierungskopf 14. Außerdem steuert die Steuereinrichtung 20 im Grobmagnetisierungsschritt 7 die Betätigung des Grobmagnetisierungskopfes 12 und den Antrieb 18 in Abhängigkeit von den vom Sensor 19 erhaltenen Signalen.
Die Figuren 8 und 9 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen einer idealisiert dargestellten Polabfolge nach dem Grobmagnetisierungsschritt 7 in Spurrichtung SR entlang einer Spur 2, 3.
Gemäß der Ausführungsform der Fig. 8 bleiben vom Grobmagnetisierungsfeld 13 Bereiche zwischen den Polen N, S unmagnetisiert. Diese Bereiche können auch im Grobmagnetisierungsschritt entmagnetisiert werden. Die Pole sind folglich durch Lücken 22, die eine vorbestimmte Ausdehnung in Spurrichtung SR aufweisen, getrennt. Der übergangsbereich U, in dem der Feinmagnetisierungsschritt 9 mit Hilfe des Feinmagnetisierungsfeldes 15 durchgeführt wird, enthält entsprechend die Lücke 22, die an die Stelle der Polgrenzen 6 tritt. Bei dieser Ausführungsform werden erst im Feinmagnetisierungsschritt 9 die Polgrenzen 6 einmagnetisiert. Da das Feinmagnetisierungsfeld 15 bei dieser Ausführung kein bereits einmagnetisiertes Grobmagnetisierungsfeld 13 kompensieren muss, ist die Genauigkeit der Feinmagnetisierung des übergangsbereichs U deutlich erhöht.
Bei der Ausführungsform der Fig. 9 grenzen die vom Grobmagnetisierungsfeld 13 erzeugten, umgekehrt polarisierten Abschnitte N, S unter Bildung der Polgrenzen 6 unmittelbar aneinander. Der übergangsbereich U, in dem der Feinmagnetisierungsschritt 9 durchgeführt wird, enthält die Polgrenzen 6. Neben der scharfen Definition der Polgrenze 6 wird im Feinmagnetisierungsschritt ihre Ist-Position I an die vorgegebenen Soll-Positionen P in Spurrichtung angepasst, wie durch die Pfeile 23 angedeutet ist.
Wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, ist in Spurrichtung SR die Ausdehnung W G der vom Grobmagnetisierungsfeld 13 erzeugten Pole N, S größer als die Ausdehnung W F der im Feinmagnetisierungsfeld 15 magnetisierten Bereiche.
Eine weitere Ausführungsform der Magnetisierungsvorrichtung 11 ist in Fig. 10 gezeigt. Diese Ausführungsform weist eine Vielzahl von Grobmagnetisierungsköpfen 12 auf, die stationär an den Positionen angeordnet sind, die der Lage der umgekehrt polarisierten Abschnitte N, S in der Spur 2 entsprechen. Die Ausführungsform der Fig. 10 hat den Vorteil, dass sämtliche Pole N, S gleichzeitig während des Grobmagnetisierungsschrittes 7 erzeugt werden. Die Grobmagnetisierungsköpfe 12 sind folglich entlang der Spur 2 in ebenfalls abwechselnder Polarität angeordnet. Vorzugsweise können Permanentmagnete als Grobmagnetisierungsköpfe 12 eingesetzt werden.
Die Grobmagnetisierungsköpfe 12 können, wenn die Maßverkörperung 1 lediglich eine einzige Spur 2 aufweist, sich auch nach Art eines Speichenkranzes in Umfangsrichtung um den Außenumfang der Maßverkörperung 1 erstrecken. Bei einer linearen Maßverkörperung sind die Grobmagnetisierungsköpfe 12 natürlich in Reihe nebeneinander entlang der Spur angeordnet.
Eine entsprechende Variante der Magnetisierungsvorrichtung 11 ist in den Fig. 11 und 12 gezeigt.
In der schematischen Seitenansicht der Fig. 11 der Magnetisierungsvorrichtung 11 ist gezeigt, dass auf einen Dorn 24 als Aufnahme H der Maßverkörperungen 1 in axialer Richtung A eine Vielzahl von Maßverkörperungen 1 nebeneinander liegend aufgezogen ist. Speichenartig in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Grobmagnetisierungsköpfe 12, insbesondere Permanentmagnete, umgrenzen eine Durchzugsöffnung 25, deren lichte Weite nur knapp größer ist als der Außendurchmesser der Maßverkörperungen 1. Der Dorn 24 mit den Maßverkörperungen 1 wird in axialer Richtung A durch die öffnung 25 hindurch gezogen, so dass in einem Schritt die gesamte Spur 2 grob magnetisiert wird.
Im Feinmagnetisierungsschritt 9 werden der wenigstens eine Feinmagnetisierungskopf 14 und die Maßverkörperung 1 relativ zueinander bewegt, so dass, von der Spur 2 aus betrachtet, sich der Feinmagnetisierungskopf 14 in Spurrichtung SR über die Spur 2 bewegt. Die Steuereinrichtung 20 betätigt den Feinmagnetisierungskopf 14 in Abhängigkeit von der gemessenen Abweichung der Ist-Position I der Polgrenzen 6 von deren Soll-Position P (Fig. 9). Dabei wird die Polarität des Feinmagnetisierungsfeldes 15 so durch die Steuereinrich-
tung 20 geschaltet, dass die Polarität des Feinmagnetisierungsfeldes mit der Polarität des gegenüberliegenden Poles der Spur übereinstimmt. Im Falle des Feinmagnetisierungskop- fes 14 mit einer in Spurrichtung SR weisenden Feldrichtung F F liegen folglich die Abschnitte gleicher Polarität des Feinmagnetisierungskopfes 14 und der Spur 2 übereinander. Der Spalt des Feinmagnetisierungskopfes, in dem sich das Feinmagnetisierungsfeld 15 bildet, entspricht in etwa in Lage und Ausdehnung dem übergangsbereich nach dem Feinmagne- tisierungsschritt 9.
Die Steuervorrichtung 20 schaltet das Magnetfeld des Feinmagnetisierungskopfes 14 ab, wenn der Spalt des Feinmagnetisierungskopfes die Soll-Position P der Polgrenze 6 erreicht hat. Nach dem Feinmagnetisierungsschritt erhält man so einen Verlauf der magnetischen Sättigung R der Spur 2 in Spurrichtung SR, wie er in Fig. 13 schematisch dargestellt und im Folgenden erläutert ist. Das einmagnetisierte Magnetfeld weist eine hohe Symmetrie gegenüber der Polgrenze auf. Insbesondere wenn stets derselbe Feinmagnetisierungskopf verwendet wird, weisen die übergangsbereiche nur wenige Abweichungen voneinander auf.
Im Bereich der Polmarkierungen N, S, wie sie durch den Grobmagnetisierungsschritt 7 erzeugt sind, ist die Sättigungsgrenze G im magnetischen Material der Maßverkörperung 1 erreicht. Im übergangsbereich U, in dem die Polgrenze 6 erzeugt wird, sinkt zunächst die Sättigung R in Richtung zur Polgrenze 6 hin ab. Zu beiden Seiten des übergangsbereichs U leigen somit gesättigte Pole N, S vor und die Polgrenze 6 ist scharf definiert. Die Schärfe des übergangs zwischen den wechselnden Polaritäten hängt von der Größe des Spaltes ab, in dem sich das Feinmagnetisierungsfeld 15 bildet. Je kleiner dieser Spalt ist, um so schärfer kann die Polgrenze einmagnetisiert werden.
Betrachtet man in einem Schnitt in Spurrichtung SR den Querschnitt der Maßverkörperung 1 genauer, so ergibt sich das in Fig. 14 schematisch gezeigte Bild. Fig. 14 zeigt das Detail XIV einer rotatorischen Maßverkörperung (Fig. 1) oder translatorischen Maßverkörperung (Fig. 3) im Bereich einer Polgrenze 6, die im Zuge des Feinmagnetisierungsschrittes 9 von ihrer ursprünglichen Position 6' näher an die Soll-Position P bewegt wurde.
Im Bereich der gesättigten Pole N, S, außerhalb des übergangsbereichs U, finden sich nahezu keine Teilabschnitte, die eine zum Pol umgekehrte Polarisation aufweisen.
Wurde die Grobmagnetisierung in der in Fig. 9 dargestellten Variante durchgeführt, so war der Bereich zwischen der Polgrenze 6' aus dem Grobmagnetisierungsschritt 7 und der Pol-
grenze 6 nach dem Feinmagnetisierungsschritt 9 vorher nahezu einheitlich umgekehrt gepolt. Somit finden sich im übergangsbereich U aufgrund der nichtlinearen Eigenschaften bei der Umpolung des Materials der Maßverkörperung 1 noch Teilbereiche, welche einheitlich die ursprüngliche Polarität als Restpolarität aufweisen, die umgekehrt zum überwiegenden Teil ihrer Umgebung gerichtet ist.
Im Falle der Variante des Grobmagnetisierungsschrittes 7 der Fig. 8 weisen diese Teilbereiche 26 eine ausgeprägte Anisotropie auf, da sie vormals nicht polarisiert waren.
Next Patent: METHOD FOR PRODUCING A POLYMER