Erforschung und Entwicklung eines hochauflösenden induktiven Messsystems (Mikro-Inductosyn®)

In diesem Fördervorhaben erfolgt die Erforschung, Entwicklung und dünnfilmtechnische Fertigung eines miniaturisierten, hochauflösenden, induktiven Wegmesssystems auf Basis des Inductosyn^®-Prinzips. Anders als beim herkömmlichen Inductosyn^® wird die Weg­messung mittels zwei Mäanderspulenpaare realisiert (Abb. 1 / Abb. 2). Mit vier induzierten Signalen ist es möglich, neben der Bestimmung des zurückgelegten Weges und der Bewegungsrichtung, die Ungenauigkeiten, die bei der Endmontage des Systems entstehen könnten, zu korrigieren. Der angestrebte Luftspalt zwischen dem Ständer und Läufer beträgt 5-10 µm. Um die Kopplung zwischen den Mikrospulen zu vergrößern, wurde ein weichmagnetisches Flussführungssystem integriert. 

Die angestrebte Interpolations­genauigkeit von weniger als 0,1 µm macht das System zu einem Wegmesssensor, der in mikrotechnische Bauteile integriert,  zur Feinpositionierung linearer Mikroaktoren sowie zur Positionsmessung von Mikrotischen, Mikroventilen und anderen Mikrobauelementen dienen soll.

Die Fertigung des Wegmesssystems wurde mittels Dünnfilmtechnik in der Reinraumumgebung ausgeführt. Die weichmagnetische Flussführung sowie die Mäanderspulen aus Cu wurden galvanisch abgeschieden. Die elektrische Isolation zwischen der Flussführung und Spule besteht aus Si₃N₄, das in einem PECVD-Prozess abgeschieden wurde. Die Abb. 3 zeigt eine gefertigte Mäanderspule mit Polen.

Die Montagevorrichtung wurde mittels Trennschleifen aus AlTiC-Keramik hergestellt. Der Luftspalt zwischen dem Ständer und Läufer wird mit einer 5 µm Dicke Abstandsfolie definiert.  Die Abb. 4 zeigt eine Darstellung der Montagevorrichtung.