(57)【要約】  本発明は、１つの測定値発生器（２）と、測定値発生器（２）に対応付けられた少なくとも２つのセンサユニット（３，４）と、評価装置（６）とを備えている距離センサ（１）であって、測定値発生器（２）は、センサユニット（３，４）に対して相対的に変位可能であり、センサユニット（３，４）によって検出可能な特性を有し、特性は、測定値発生器（２）に沿って開始値から終了値まで少なくとも１回変化し、評価装置（６）は、センサユニット（３，４）によって検出された特性値に基づいて、センサユニット（３，４）に対して相対的な測定値発生器（２）の位置を特定するように構成されている、距離センサ（１）に関する。測定値発生器（２）は、移動方向に相前後して配置された少なくとも２つの区分（Ｉ〜Ｖ）を有し、少なくとも２つの区分（Ｉ〜Ｖ）に沿って、特性が、その都度少なくとも開始値から少なくとも終了値まで変化し、それぞれの区分（Ｉ〜Ｖ）における変化は、それぞれ異なる傾きを有する。
2020503524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの測定値発生器（２）と、前記測定値発生器（２）に対応付けられた少なくとも２つのセンサユニット（３，４）と、評価装置（６）とを備えている距離センサ（１）であって、
前記測定値発生器（２）は、前記センサユニット（３，４）に対して相対的に変位可能であり、前記センサユニット（３，４）によって検出可能な特性を有し、前記特性は、前記測定値発生器（２）に沿って開始値から終了値まで少なくとも１回変化し、
前記評価装置（６）は、前記センサユニット（３，４）によって検出された特性値に基づいて、前記センサユニット（３，４）に対して相対的な前記測定値発生器（２）の位置を特定するように構成されている、
距離センサ（１）において、
前記測定値発生器（２）は、移動方向に相前後して配置された少なくとも２つの区分（Ｉ〜ＩＶ）を有し、前記少なくとも２つの区分（Ｉ〜ＩＶ）に沿って、前記特性が、その都度少なくとも前記開始値から少なくとも前記終了値まで変化し、
それぞれの前記区分（Ｉ〜Ｖ）における前記変化は、それぞれ異なる傾きを有する
ことを特徴とする、距離センサ（１）。
【請求項２】
前記区分（Ｉ〜Ｖ）のうちの少なくとも２つの区分の、前記特性の開始値及び／又は前記特性の終了値は、それぞれ同等である、
請求項１に記載の距離センサ。
【請求項３】
前記特性は、前記測定値発生器の移動方向に位置する少なくとも１つの区分においては変化しない、
請求項１又は２に記載の距離センサ。
【請求項４】
前記センサユニット（３，４）は、前記測定値発生器（２）の移動方向に見て相前後して配置されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項５】
前記測定値発生器（２）は、前記特性として、移動方向に向きが変化する磁界を有し、
前記センサユニット（３，４）は、前記磁界の向きを検出するように構成されている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項６】
前記測定値発生器（２）は、摺動可能に支持されている、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項７】
前記測定値発生器（２）は、回転可能に支持されている、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項８】
前記測定値発生器（２）は、特に弦巻き線状に磁化された１つの永久磁石（７）を有する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項９】
前記測定値発生器（２）は、移動方向に相前後して配置された、それぞれ長さの異なる複数の永久磁石（７＿１乃至７＿４）を有する、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項１０】
前記センサユニット（３，４）は、それぞれ少なくとも１つの誘導コイル（９，１０）を有し、
金属によって形成された前記測定値発生器（２）は、前記特性として、移動方向に変化する幅（Ｂ）を有する、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項１１】
前記センサユニット（３，４）は、容量センサ（１１，１２）として構成されており、
金属によって形成された前記測定値発生器（２）は、前記特性として、移動方向に変化する幅（Ｂ）を有する、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項１２】
距離センサ（１）、特に請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の距離センサ（１）を動作させるための方法であって、
前記距離センサ（１）は、１つの測定値発生器（２）と、前記測定値発生器（２）に対応付けられた少なくとも２つのセンサユニット（３，４）とを備えており、
前記測定値発生器（２）は、前記センサユニット（３，４）に対して相対的に変位可能であり、前記センサユニット（３，４）によって検出可能である／検出される特性を有し、前記特性は、前記測定値発生器（２）に沿って開始値から終了値まで少なくとも１回変化し、
前記センサユニット（３，４）によって検出された特性値に基づいて、前記センサユニット（３，４）に対する前記測定値発生器（２）の位置を特定する、
方法において、
前記センサユニット（３，４）によって、前記特性の変化の傾きを特定し、
前記測定値発生器（２）は、移動方向に見て相前後して配置された少なくとも２つの区分（Ｉ〜Ｖ）を有し、前記少なくとも２つの区分（Ｉ〜Ｖ）に沿って、前記特性が、その都度少なくとも前記開始値から少なくとも前記終了値まで変化し、
それぞれの前記区分（Ｉ〜Ｖ）における前記変化は、それぞれ異なる傾きを有し、
検出された前記特性値と、特定された前記傾きとに基づいて、前記測定値発生器の位置を特定する
ことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記特性を、磁気的、誘導的又は容量的に検出する、
請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離センサであって、当該距離センサは、１つの測定値発生器と、測定値発生器に対応付けられた少なくとも２つのセンサユニットとを有し、測定値発生器は、センサユニットに対して相対的に変位可能であり、センサユニットによって検出可能な特性を有し、特性は、測定値発生器に沿って変化し、距離センサはさらに、評価装置を有し、評価装置は、センサユニットによって検出された特性値に基づいて、センサユニットに対する測定値発生器の位置を特定するように構成されている、距離センサに関する。
【０００２】
本発明はさらに、上述した距離センサを動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来技術
線形運動若しくは回転運動、又は、その際に移動した距離を監視又は検出するために、磁気的、誘導的又は容量的に動作するセンサ装置を使用することが公知である。これらのセンサは、姿勢又は位置が検出されるべき要素に固定的に接続されている、それぞれ１つの測定値発生器と、測定値発生器の位置又は姿勢を磁気的、誘導的又は容量的に監視する１つ又は複数のセンサユニットとを有する。測定値発生器は、移動方向又は変位方向に変化する特性を有するので、特性のそれぞれの特性値が１回だけ発生するように、特性が移動経路に沿って変化する場合に限り、センサユニットによって測定値発生器の一義的な位置を特定することが可能である。これによって、測定値発生器の位置、ひいては監視されるべき装置の位置の、簡単な検出が保証されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
公知の距離センサの欠点は、一義的な特性値が要求されることに起因して、測定値発生器の移動範囲が制限されてしまうことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の開示
請求項１に記載の特徴を有する本発明による距離センサは、測定値発生器の測定距離、又は、検出されるべき移動経路を、既知の解決策と比較して格段に延長させることが可能となるという利点を有する。このために本発明によれば、測定値発生器は、移動方向に相前後して配置された少なくとも２つの区分を有し、少なくとも２つの区分に沿って、特性が、その都度少なくとも開始値から少なくとも終了値まで変化し、それぞれの区分における変化は、それぞれ異なる傾きを有する。既に上述したように、検出されるべき特性は、測定値発生器が移動する方向に開始値から終了値へと変化する。従って、特性は、この変化によって傾きを有し、この傾きを、センサユニットによって検出することが可能である。変化の傾きは、（測定値発生器の移動方向に見て）測定値発生器に沿った、距離単位当たりの特性の変化からもたらされる。このことから、この傾きを反映する、距離センサによって検出可能な特性曲線（測定値発生器の長手方向の延在にわたる特性値）が形成される。現在の傾きを考慮又は特定することによって、移動方向における測定値発生器の複数の区分を識別することが可能となる。測定値発生器の特性の傾きが、移動方向にそれぞれ異なることによって、測定値発生器の延在全体においてそれぞれの特性値が何回も発生する場合であっても、測定値発生器が厳密にどの位置又はどの姿勢に位置しているかを、現在検出されている傾きと、現在検出されている特性値とに基づいて特定することが可能となる。このための前提条件は、測定値発生器の移動方向に沿って何回も発生する１つの特性値が、測定値発生器の、それぞれ異なる傾きを有するそれぞれの区分内に位置しており、これによって、検出された１つの特性値が１つの傾きに、ひいては測定値発生器の１つの区分に一義的に対応付けられることが保証されていることである。従って、本発明による距離センサによれば、測定値発生器に複数の区分を設けることが可能であり、これらの区分内においては、特性がそれぞれ異なるように変化し、それぞれの区分内においては、特性値がそれぞれ１回発生することができる。従って、特性は、例えば、それぞれの区分に沿って常に同様に変化すること、即ち、同等の開始値から同等の終了値まで変化することができるが、しかしながら、それぞれ異なる距離経路にわたっており、これによって特性の変化の、複数の異なる傾きがもたらされる。好ましくは、それぞれの区分が、それぞれ同等の開始値及び同等の終了値を有し、これによって特性は、反復的に変化することとなる。しかしながら、代替的に、それぞれの開始値及び／又は終了値を相互に異ならせてもよい。いずれにせよ、複数の異なる傾きに基づいて、隣り合う区分の値範囲が重複することが可能になり、これらの隣り合う区分を、複数の異なる傾きによって相互に識別することが可能となる。
【０００６】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、特性は、測定値発生器の移動方向に位置する少なくとも１つの区分においては変化しない。これによって、いわゆるクランプ範囲が形成され、このクランプ範囲内においては、距離センサのセンサ値が変化しない。クランプ範囲を、例えば測定値発生器の一方の端部に配置することができ、又は、例えば、それぞれ異なる傾きを有する２つの区分の間に配置することができる。
【０００７】
さらに好ましくは、距離センサのセンサユニットは、測定値発生器の移動方向に見て相前後して配置されている。これによって、例えば測定値発生器の静止状態においても、センサユニットによって傾きを簡単かつ確実に検出することが確実に保証されている。
【０００８】
好ましくは、測定値発生器は、特性として、当該測定値発生器の移動方向に向きが変化する磁界を有し、センサユニットは、磁界の向きを検出するように構成されている。これによって、センサユニットに対して相対的な測定値発生器の位置を磁気的に特定するために、測定値発生器の特性として、変化する磁界が使用される。磁気的に動作する距離センサは、基本的に公知であるので、公知の技術を使用することが可能である。上述したような測定値発生器の一義的な位置特定を保証するために、公知の解決策とは異なり、単なる実際の特性値に加えて、磁界の向きの変化の傾きも検出され、一緒に評価される。
【０００９】
第１の実施形態によれば、測定値発生器は、好ましくは摺動可能に支持されており、従って、距離センサは、線形の距離センサとして実現されている。
【００１０】
代替的に、測定値発生器は、回転可能に支持されており、これによって、例えば回転角度を検出するために適した回転センサがもたらされる。
【００１１】
好ましい実施形態によれば、測定値発生器は、特に弦巻き線状に磁化された１つの永久磁石を有する。これによって、取り扱い及び組み立てが容易な一体型の測定値発生器がもたらされる。
【００１２】
代替的に、測定値発生器は、好ましくは、移動方向に相前後して配置された複数の永久磁石を有する。これによって、磁界の向きが変化する、それぞれ異なる傾きを有する複数の区分を実現することが可能となり、この場合には特に、移動方向に見てそれぞれ異なる長手方向の延在を有する複数の永久磁石を使用することができる。
【００１３】
本発明の代替的な実施形態によれば、好ましくは、センサユニットは、それぞれ少なくとも１つの誘導コイルを有し、金属によって形成された測定値発生器は、特性として、移動方向に変化する幅を有する。本実施形態によれば、測定値発生器の位置の誘導的な検出が達成される。ここでも、測定値発生器に沿って、それぞれ異なる幅変化（特性）の傾きを有する複数の区分が設けられており、これによって、測定値発生器の位置の一義的な特定が保証されている。
【００１４】
他の１つの代替的な実施形態によれば、好ましくは、センサユニットは、容量センサとして構成されており、金属によって形成された測定値発生器は、特性として、移動方向に変化する幅を有する。即ち、この場合には、誘導性の測定原理の代わりに容量性の測定原理が実現される。この結果、測定値発生器の一義的な位置が検出され、特に大きな測定距離を実現することが可能となるという、既に上述した利点がもたらされる。
【００１５】
請求項１２に記載の特徴を有する本発明による方法は、センサユニットによって、特性のそれぞれ１つの特性値が検出され、特性の変化の傾きが、特に測定値発生器に沿って検出された特性値に基づいて特定され、測定値発生器は、移動方向に見て相前後して配置された少なくとも２つの区分を有し、区分内においては、変化の傾きがそれぞれ異なっており、検出された特性値と、特定された傾きとに基づいて、センサユニットに対して相対的な測定値発生器の位置が特定されることを特徴とする。これによって、既に上述した利点がもたらされる。
【００１６】
特に、特性は、磁気的、誘導的又は容量的に特定される。用途例及び境界条件に応じて、複数の変形形態のうちの１つが有利であることが判明し得る。好ましくは、測定値発生器の位置は、絶対的に検出され、及び／又は、差分測定によって検出される。絶対測定の場合には、特性値が検出され、この特性値が既にセンサユニットの出力パラメータを規定する。これに対して差分測定の場合には、２つのセンサ又はセンサユニットによって、同一の測定パラメータが２つのそれぞれ異なる場所において検出され、これによって複数の異なる特性値が得られる。次いで、検出された特性値が、相互に減算され（差分形成）、その後にようやく、センサユニット又は距離センサの出力パラメータに変換される。この原理によれば、距離センサは、測定パラメータの干渉界又は均一な干渉に対して特にロバストになる。なぜなら、差分形成によれば、測定パラメータの干渉界又は均一な干渉は、出力パラメータに入らなくなるからである。
【００１７】
以下においては、本発明を、図面に基づいてより詳細に説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１Ａ及び１Ｂは、有利な距離センサの第１の実施例を示す図である。
【図２】図２Ａ乃至図２Ｃは、有利な距離センサの第２の実施例を示す図である。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、有利な距離センサの第３の実施例を示す図である。
【図４】有利な距離センサの第４の実施例を示す図である。
【図５】有利な距離センサの第５の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１Ａは、有利な距離センサ１を概略斜視図で示し、この距離センサ１は、２つのセンサユニット３，４を用いて測定値発生器２の位置又は姿勢を非接触で検出し、測定値発生器２は、例えば摺動位置が監視されるべきアクチュエータ要素に、固定的に接続されている。測定値発生器２は、矢印５によって示されるように長手方向に摺動可能に支持されている。測定値発生器２はさらに、センサユニット３，４によって検出可能な特性を有し、この特性を利用して、センサユニット３，４に対する測定値発生器２の位置を特定することが可能である。センサユニット３，４は、評価装置６に接続されており、評価装置６は、センサユニット３，４の出力信号に基づいて測定値発生器２の位置を特定する。
【００２０】
本実施例によれば、測定値発生器２は、磁気的な測定値発生器として構成されている。このために測定値発生器２は、複数の永久磁石７＿１乃至７＿４を有し、これらの永久磁石７＿１乃至７＿４は、矢印５の移動方向に見て相前後して配置されており、矢印によって示されるように交互にそれぞれ異なる極性を有する。永久磁石７＿１乃至７＿４は、ステップ状に回転する磁界が生じるように配置されている。本実施形態によれば、磁界は、矢印５の摺動方向に、又は、摺動方向に対して平行に位置する平面上で回転する。
【００２１】
センサユニット３，４は、それぞれ磁界検知式のセンサを有し、これらの磁界検知式のセンサは、例えば、所定の方向に作用する磁界成分を検出するホールセンサ又はＸＭＲ（ＡＭＲ，ＧＭＲ又はＴＭＲ）センサとして構成されている。センサユニット３，４は、特に、測定値発生器２の磁界を検出し、磁界と共に回転する磁界成分に基づいて、測定値発生器２がどの位置に存在しているのかを特定するように構成されている。
【００２２】
本実施例においては、２つの磁極対７＿１，７＿２及び７＿３，７＿４が設けられており、従って、測定値発生器２が矢印５に従って自身の開始位置から自身の最終位置まで移動する際に、センサユニット３，４によって３６０°の磁気角度の経過を２回検出することができる。従って、センサユニット３，４は、測定値発生器の特性（磁界の向き）の同等の特性値を２回検出するのである。それでもなお、一義的な位置特定が可能であることを保証するために、測定値発生器２は、永久磁石７＿１乃至７＿４によって形成された２つの区分Ｉ及びＩＩを有し、これらの区分内においては、磁界の向きの変化が、それぞれ異なる傾きを有する。
【００２３】
本明細書においては、第１の磁極対７＿１及び７＿２を、第２の磁極対７＿３及び７＿４よりも摺動方向に長くなるように形成することによって、このことが達成される。従って、測定値発生器２の移動速度が同等のである場合には、磁界は、第１の区分Ｉにおいて、第２の区分ＩＩにおいてよりもより緩慢に回転する。
【００２４】
これに関して図１Ｂは、距離センサ１から得られる、センサユニット３，４によって検出された特性曲線Ｋを、開始位置ｓ０から最大最終位置ｓｍａｘまでの距離経路にわたって線図で示し、ここでは、０°から３６０°の磁気角度が２回繰り返される。第１の区分Ｉにおいては、距離経路に関連して磁界の回転が、区分ＩＩにおいてよりもより緩慢に実施されることが分かる。
【００２５】
センサユニット３，４によって特定された測定値発生器２の特性値を評価する評価装置６は、センサユニット３，４の特性値に基づいて特性曲線Ｋの傾きを特定する。この特定は、センサユニット３，４が移動方向に相前後して配置されていることに基づいて、簡単な換算によって可能となる。本実施例の場合、評価装置６は、第１の区分Ｉにおいて、第２の区分ＩＩにおいてよりもより小さい傾きを識別する。従って、現在存在する傾きと、検出された特性値とを考慮することによって、測定値発生器２の位置の一義的な特定が保証されている。なぜなら、それぞれ検出された特性値を、複数の傾きのうちの１つに、ひいては測定値発生器２の複数の区分のうちの１つに対応付けることが可能だからである。
【００２６】
本実施例によれば、それぞれ異なる傾きを有する２つの区分Ｉ及びＩＩのみが設けられているが、基本的に、それぞれ異なる傾きを有する任意の個数の区分を設けることができる。
【００２７】
特に傾きは、例えば２つのセンサユニット３，４によって検出された特性値同士を比較することによって特定される。センサユニット３，４が移動方向に相前後して離間されて配置されていることに基づいて、簡単な計算によって傾きを特定することが可能である。
【００２８】
図２Ａは、距離センサ１の第２の実施例を示し、ここでは、前述した実施例から既知の要素に同一の参照番号が付されており、その点に関しては上記の説明が参照される。以下においては、実質的に相違点のみを説明することとする。
【００２９】
前述した実施例とは異なり、第２の実施例によれば、特に、測定値発生器２は、複数の永久磁石７＿１乃至７＿４を有するのではなく、弦巻き線状に磁化された単一の永久磁石７を有する。ここから、摺動方向に対して平行な平面上においてのみならず、今や摺動方向に対して垂直な平面上においても回転する、測定値発生器２の磁界がもたらされる。この場合にも本実施例によれば、磁界が回転する際の、即ち、磁界の向きが回転する際のそれぞれ異なる傾きが、測定値発生器２の特性として設けられている。本実施例においては、永久磁石７は、３つの区分Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩを有し、これらの区分内においては、摺動距離に関連して磁界の回転が、それぞれ異なる速度で実施される。第１の実施例の場合と同様に、このことは、永久磁石７の極の区分が第１の区分Ｉにおいては第２の区分ＩＩにおいてよりも長くなっており、第２の区分ＩＩにおいては第３の区分ＩＩＩよりも長くなっていることによって達成される。これによって、区分Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩにおいてそれぞれ異なる傾きを有する、図２Ｂに示される特性曲線が生じる。
【００３０】
図１の実施例によれば、それぞれ異なる傾きを有する２つの区分Ｉ及びＩＩのみが設けられているが、第２の実施例によれば、それぞれ異なる傾きを有する任意の個数の区分を設けることができる。特に好ましい実施形態によれば、複数の区分のうちの、終端部に位置し得る少なくとも１つの区分、又は、それぞれ異なる傾きを有する２つの隣り合う区分の間に位置し得る少なくとも１つの区分は、ゼロの傾きを有しており、即ち、傾きを有しておらず、従って、この区分内においては測定値発生器２の特性値が変化しない。これによって、いわゆるクランプ区分又はクランプ範囲が提供され、このクランプ区分内又はクランプ範囲内においては、測定値発生器２が移動する際に、センサ信号の変化が生じない。
【００３１】
図２Ｃは、複数の傾きが１つの共通の特性曲線に記入されており、一緒に考慮にされている、累積的な特性曲線を示す。このようにして存在する特性曲線は、センサユニット３，４に対して相対的な測定値発生器２の位置に関して一義的なものであり、従って、簡単に特性曲線を読み出すことによって、測定値発生器２の正確な位置を一義的に特定することが可能である。これによって有利には、３６０°の磁気角度にわたる測定が可能になる。
【００３２】
外部干渉界の影響を低減するために、さらに好ましくは、複数のセンサユニット３，４によって少なくとも１つの同一の測定パラメータが検出され、差分値の形成によって外部干渉界の影響が排除される。このことが必要ではない場合には、差分値の形成が省略される絶対測定を実施することも可能である。
【００３３】
図３Ａは、距離センサ１の第３の実施例を示す。ここでは、前述した実施例とは異なり、測定値発生器２は、摺動可能に支持されているのではなく、矢印１２によって示されるように回転軸線８を中心にして回転可能に支持されている。測定値発生器２は、移動方向に見て、即ち、本実施例によれば周方向に見て、ここでも３つの区分Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩを有し、これら３つの区分Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩは、移動距離にわたってそれぞれ異なる距離で延在する磁極対又は磁極Ｎ，Ｓから形成されている。こうすることによっても、それぞれの区分Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩを経過する際に、図３Ｂに示されるような特性曲線が生じることとなる。この特性曲線は、少なくとも実質的に図２Ｂの特性曲線に対応する。従って、回転型の測定値発生器２の場合であっても、同等のセンサ精度及び可能性が付与されている。ここでも、この特性曲線Ｋを１つの累積的な特性曲線にまとめることができる。図３Ｂにおいては、区分Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩがそれぞれ異なるように形成されていることに基づいて、特性曲線の複数の異なる傾きがもたらされていることが見て取れ、これらの傾きを、測定値発生器２の回転角度位置を特定するために考慮することが可能である。これにより、傾きと、現在検出されている特性値とに基づいて、一義的な位置特定がもたらされる。
【００３４】
第３の実施例においては、センサユニット３，４は、図３Ａに破線によって示されるように図面の上方で、好ましくは１つの平面上に設けられている。この場合、有利な実施形態によれば、例えば測定値発生器２の複数の区分又は領域を提供することが可能であり、これら複数の区分又は領域は、測定時又は位置特定時に、それぞれ異なる感度を提供する。また、測定値発生器２を既知の開始位置に移動させる必要なしに、簡単な測定により、傾きを考慮することに基づいて、測定値発生器２の現在の位置が保証されている。
【００３５】
図４は、距離センサ１の第４の実施例を示し、この距離センサ１は、センサユニット３，４が磁界を検出するのではなく、誘導センサとして、測定値発生器２の移動方向に相前後して配置されたそれぞれ１つの誘導コイル９，１０を有するという点で、前述した実施例とは異なっている。本実施例の距離センサ１の場合には、測定値発生器２は、最初の２つの実施例において記載されたように線形に摺動可能に支持されており、自身の長手方向の延在にわたって変化する幅Ｂ、又は、矢印５の移動方向に変化する幅Ｂを有する。測定値発生器２は、誘導コイル９，１０を被覆する程度によって誘導コイル９，１０のインダクタンスを変化させ、その後、このインダクタンスが検知及び評価される。図４による例示的な実施形態においては、第１の区分ＩＶでは降下しており、後続する第２の区分Ｖでは上昇している特性曲線が生じる。ここでは、第２の誘導コイル１０を使用することにより、特性曲線の傾きを考慮することによって、測定値発生器２の位置を一義的に特定することが可能となる。この場合、それぞれ異なる大きさの傾きを有する複数の区分を、相前後して追加することも可能である。特に図４には、相互に逆向きの符号を有する傾きを有する２つの区分が示されており、これによって、評価における利点がもたらされる。本実施例によれば、距離センサ１が線形の距離センサとして構成されているが、その一方で、測定値発生器構造体２を、例えば図３Ａに示されるような回転型の測定値発生器２の外周又は周囲に被着又は巻回することも可能である。この場合にも、センサユニット３，４が回転型の測定値発生器２の周囲に対応付けられていれば、一義的な位置特定が可能である。
【００３６】
図５は、距離センサ１の他の１つの実施例を示し、この距離センサ１は、測定値発生器２が金属材料から製造されており、センサユニット３，４が容量センサ１１及び１２を有するという点で、前述した図４の実施例とは異なっている。区分ＩＶ及びＶにおける傾きがそれぞれ異なっており、これらの傾きが、図４の実施例の場合のように相互に逆向きに方向決めされていることにより、上述したような一義的な位置特定が保証されている。この概念も、回転可能に支持された測定値発生器２を有する、又は、測定値発生器のための基体を有する回転角度センサに対して、上述したように転用することが可能である。
【００３７】
本明細書による複数の実施例は、特性曲線の傾きの評価と、検出された特性値の情報とから、距離センサ１の一義的な位置特定又は一義的な出力パラメータが保証されているという点で共通している。この際、複数の異なる測定原理が考えられる。
【００３８】
第１の測定原理によれば、既に上述したように絶対測定が実施される。２つのセンサユニットによって、測定値発生器が移動される距離経路に沿って、測定が実施される。従って、これら２つのセンサユニットの出力信号の差は、（測定センサ又はセンサユニット３，４から測定値発生器２までの距離が既知の場合には）特性曲線の傾きに直接的に対応する。従って、位置の一義的な対応付けを獲得するために、同等の特性曲線の特性値及び傾きを使用することができる。
【００３９】
第２の可能性は、必ずしも厳密に摺動距離に沿って取り付けられているわけではない２つのセンサユニット３，４を使用することである。従って、これら２つのセンサユニット３，４の出力信号の差は、（測定センサの距離が既知である場合には）特性曲線の傾きに少なくとも類似しており、以下においては擬似傾きと呼ばれる。一義的な位置特定を可能にするために、特性値及び擬似傾きを利用することができる。従って、測定点又はセンサユニット３，４を、必ずしも非常に厳密に摺動方向に相前後して配置する必要はなく、例えば横方向に相互にずらして配置することも可能である。
【００４０】
第３の可能性は、既に上述したような差分測定原理を使用することである。これによって、摺動距離に沿った２つの場所においてそれぞれ差分的に測定が実施される。このためには、摺動方向に見て相互に離間されて配置されたセンサユニット３，４が必要である。最終的には、この実施形態のために少なくとも３つの測定値センサが必要であり、１つの測定値センサを、基本的に二重に利用することが可能である。差分出力信号の差は、（測定センサ又はセンサユニット３，４から測定値発生器２までの距離が既知の場合には）特性曲線の傾きに直接的に対応する。従って、位置の一義的な対応付けを獲得するために、同等の特性曲線の特性値及び傾きを使用することができる。純粋な差分測定原理なので、均一な外部干渉に対して脆弱ではない。この場合には、両方のセンサユニット３，４によって１つの測定パラメータが検出され、この１つの測定パラメータから差分値の形成が可能であるということが重要である。好ましくは、これらのセンサユニットによってそれぞれ２つの同等の測定パラメータが特定され、これによって、相互に比較可能な複数の特性値が獲得され、これらの特性値は、差分測定によって外部干渉界に対してロバストになる。
【００４１】
第４の可能性によれば、第３の可能性と同様に、差分による測定が実施されるが、センサユニット３，４は、必ずしも厳密に経路に沿っているわけではなく、例えば相互に横方向にずらされており、これによって、既に上述したような擬似傾きが特定され、測定値発生器２の位置を特定するために使用される。この場合には、差分測定原理によって外部干渉に対するロバスト性が向上する。
【００４２】
第５の可能性によれば、差分測定原理と絶対測定原理とが組み合わされる：一次出力信号は、上述したように、２つの測定値センサ又はセンサユニット３，４によって２つの場所において差分的に生成される差分出力信号である。追加的に、２つの測定値センサ／センサユニット３，４において絶対測定原理が使用される。絶対的に得られたこれらの信号の差から、第２の特性曲線の傾きが得られる。この場合、一義的な位置特定を保証するために、好ましくは差分測定の特性値が、絶対測定の傾きと比較され又は組み合わせられる。この場合、差分角度信号が一次位置情報として利用され、最大限に規定された外部界の作用によって、傾きの対応付けが依然として一義的であるまま維持される程度にわずかにしか、絶対信号が変化しない場合には、外部界に対するロバスト性も達成することが可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月19日(2019.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの測定値発生器（２）と、前記測定値発生器（２）に対応付けられた少なくとも２つのセンサユニット（３，４）と、評価装置（６）とを備えている距離センサ（１）であって、
前記測定値発生器（２）は、前記センサユニット（３，４）に対して相対的に変位可能であり、前記センサユニット（３，４）によって検出可能な特性を有し、前記特性の特性値は、前記測定値発生器（２）に沿って開始値から終了値まで少なくとも１回変化し、
前記評価装置（６）は、前記センサユニット（３，４）によって検出された前記特性値に基づいて、前記センサユニット（３，４）に対して相対的な前記測定値発生器（２）の位置を特定するように構成されている、
距離センサ（１）において、
前記測定値発生器（２）は、移動方向に相前後して配置された少なくとも２つの区分（Ｉ〜Ｖ）を有し、前記少なくとも２つの区分（Ｉ〜Ｖ）に沿って、前記特性の前記特性値が、少なくとも前記開始値から少なくとも前記終了値まで変化し、
それぞれの前記区分（Ｉ〜Ｖ）における前記変化は、それぞれ異なる傾きを有する
ことを特徴とする、距離センサ（１）。
【請求項２】
前記区分（Ｉ〜Ｖ）のうちの少なくとも２つの区分の、前記特性の前記特性値の開始値及び／又は前記特性の終了値は、それぞれ同等である、
請求項１に記載の距離センサ。
【請求項３】
前記特性の前記特性値は、前記測定値発生器の移動方向に位置する少なくとも１つの区分においては変化しない、
請求項１又は２に記載の距離センサ。
【請求項４】
前記センサユニット（３，４）は、前記測定値発生器（２）の移動方向に見て相前後して配置されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項５】
前記測定値発生器（２）は、前記特性として、移動方向に向きが変化する磁界を有し、
前記センサユニット（３，４）は、前記磁界の向きを検出するように構成されている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項６】
前記測定値発生器（２）は、摺動可能に支持されている、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項７】
前記測定値発生器（２）は、回転可能に支持されている、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項８】
前記測定値発生器（２）は、弦巻き線状に磁化された１つの永久磁石（７）を有する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項９】
前記測定値発生器（２）は、移動方向に相前後して配置された、それぞれ長さの異なる複数の永久磁石（７＿１乃至７＿４）を有する、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項１０】
前記センサユニット（３，４）は、それぞれ少なくとも１つの誘導コイル（９，１０）を有し、
金属によって形成された前記測定値発生器（２）は、前記特性として、移動方向に変化する幅（Ｂ）を有する、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項１１】
前記センサユニット（３，４）は、容量センサ（１１，１２）として構成されており、
金属によって形成された前記測定値発生器（２）は、前記特性として、移動方向に変化する幅（Ｂ）を有する、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の距離センサ。
【請求項１２】
距離センサ（１）を動作させるための方法であって、
前記距離センサ（１）は、１つの測定値発生器（２）と、前記測定値発生器（２）に対応付けられた少なくとも２つのセンサユニット（３，４）とを備えており、
前記測定値発生器（２）は、前記センサユニット（３，４）に対して相対的に変位可能であり、前記センサユニット（３，４）によって検出可能である／検出される特性を有し、前記特性の特性値は、前記測定値発生器（２）に沿って開始値から終了値まで少なくとも１回変化し、
前記センサユニット（３，４）によって検出された前記特性値に基づいて、前記センサユニット（３，４）に対する前記測定値発生器（２）の位置を特定する、
方法において、
前記センサユニット（３，４）によって、前記特性の前記特性値の変化の傾きを特定し、
前記測定値発生器（２）は、移動方向に見て相前後して配置された少なくとも２つの区分（Ｉ〜Ｖ）を有し、前記少なくとも２つの区分（Ｉ〜Ｖ）に沿って、前記特性の前記特性値が、少なくとも前記開始値から少なくとも前記終了値まで変化し、
それぞれの前記区分（Ｉ〜Ｖ）における前記変化は、それぞれ異なる傾きを有し、
検出された前記特性値と、特定された前記傾きとに基づいて、前記測定値発生器の位置を特定する
ことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記特性の前記特性値を、磁気的、誘導的又は容量的に検出する、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記距離センサ（１）は、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の距離センサ（１）である、
請求項１２又は１３に記載の方法。
【国際調査報告】
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