CN1789911A

CN1789911A - 测角仪

Info

Publication number: CN1789911A
Application number: CN200510137734.5A
Authority: CN
Inventors: S·里伯廷尔
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2025-12-19
Also published as: EP1672326B1; JP2006171002A; US7308765B2; EP1672326A1; JP4751194B2; DE102004060863A1; CN100487367C; US20060131489A1; EP1672326B8

Abstract

本发明涉及一种测角仪，它具有一基体(3)、一代码盘(8)和一接触区域(4.1；4.2)，该代码盘可相对于基体(3)绕轴线A旋转。根据本发明，接触区域(4.1；4.2)如此构成：通过该接触区域可将电流或电信号从另一固定物体输送到测角仪中。其中，接触区域(4.1；4.2)相对于基体(3)为固定设置，并且在每个点上具有相同的电势。此外，接触区域(4.1；4.2)如此配置：一第一点(P₁)可用极坐标R和α₁定义，一第二点(P₂)也可用极坐标R和α₂定义，其中这两个点(P₁，P₂)位于接触区域(4.1；4.2)上，并且R表示点(P₁，P₂)到轴线A的相同大小的距离，α₁和α₂表示不同的角度。

Description

测角仪

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的测角仪。

背景技术

测角仪、经常也叫自动同步发送机，用于通过一次或者多次旋转来测量一个可旋转地支承的物体、特别是一个轴的旋转运动。在这种情况下，所述旋转运动增量式地或绝对式地进行采集。与齿条和齿轮或者丝杠相结合地采用一个测角仪也可测量线性运动。

通过连接电缆将一个工作电压引导给所述测角仪，并接收测量信号，并继续输送到一个后续电子装置。为此，在已公开的测角仪中在测角仪的盖上设置一个开口，通过该开口将连接电缆输送给测角仪，并且在那里可与一个合适的电连接单元相接触。

但是，常常从另一物体、例如一个发动机将信号或者电信息也输送给这类测角仪或者自动同步发送机，并且必要时在对其进行继续处理后继续输送到所述的后续电子装置。然后通过必须与测角仪连接的单独的信号线路将这些信号导入到测角仪中。已公开的这类连接在安装时比较费事，并且限制了测角仪的安装位置的灵活性。

发明内容

本发明的任务是提供一种本文开头所述类型的测角仪，这种测角仪可以简单的工具进行可靠和快速的安装，其中该测角仪可以功能相同地以不同的角度位置进行安装。

根据本发明，这个任务是通过创造一种具有权利要求1特征的测角仪来完成的。

因此该测角仪包括一个基体、一个代码盘-该代码盘可绕轴线A相对于基体旋转，并且包括一个接触区域，该接触区域如此构造：通过该区域可从另一固定物体将电流或者电信号引入到该测角仪中。其中，该接触区域相对于基体固定地设置。此外，接触区域在每一点上具有相同的电势。该接触区域如此配置：一个第一点P₁可用极坐标R和α₁定义，一个第二点P₂也可用极坐标R和α₂定义，其中这两个点P₁和P₂位于接触区域上。其中，R表示这两个点P₁和P₂距轴线A的相同大小的距离，而角度α₁和α₂为不同的大小。

根据本发明的一种方案，所述接触区域通过一个环形体、或者一个环形段构成。

测角仪最好如此配置：该测角仪可借助多个固定装置固定在另一物体上。其中，例如法兰孔或者法兰缝可用作固定装置。这些固定装置优选地沿一条圆线设置，该圆线的中心位于轴线A上。其中，相邻的固定装置的角度偏移等于α₁和α₂之间的差值。

在本发明的一个可选择的方案中，所述接触区域由薄板(Platine)上的至少一个衬垫(Pad)和/或至少一个导轨形成。若将电感测量原理用于确定一个轴的角度位置，则这种结构形式是特别有利的。也就是说，接触区域可以是一个连贯的平面，但是也可以由多个单个的、几何形状上分开的平面组成。

正如已提到的，接触区域在每个点上具有相同的电势。对于这种情况-所述接触区域由多个衬垫或者多个分开的平面形成，这意味着这些平面彼此电连接，因此在这些平面之间就发生电势平衡。若接触区域通过一个整体的物体形成，则这个接触区域在每个点上具有相同的电势，只要该物体是能导电的。通常该接触区域与测角仪的一个输入电路是电连接的。

为了能进行可靠的电接触，有利的是，外部的信号线路或者电流线路的、与接触区域共同作用的端部设计成弹性的部件。

根据本发明的另一观点，为了电耦合的灵活性和功能的最佳化，以及为了改进测角仪的密封性设置至少一个垫片，借助该垫片将盖相对于印刷电路板如此地定位，即开口对准电耦合元件。通过盖相对于印刷电路板的这种精确的相对空间的配置，在电耦合区域中可重复地达到一种高度的密封性。

前述装置例如是在测角仪的一个基体和盖之间的一种形状配合连接式的连接。代替这种连接，也可将配合销直接设置在盖(或者盖的组成部分)上，这些配合销和印刷电路板上的相应的孔一起造成一种角度精确的安装。这样，在这里该盖具有一些元件，这些元件和印刷电路板如此共同作用，使得通过一种形状配合连接可以确定盖和印刷电路板之间的相对角位置。

常常这种类型的测角仪是例如具有一个以太网(Ethernet)结构的数据网络的一个组成部分。测角仪向该网络提供测量数据，同时也从该网络接收数据。因此在这方面所述电耦合元件常常是已公开的网络插头或者网络插座、例如所谓的RJ75插头或者相应的插座。

可从从属权利要求中得知本发明的附加的优选的实施方案。

附图说明

下面借助附图通过对一个实施例的说明来对本发明的其它特征和优点进行详细的说明。

这些附图是：

图1一个测角仪的透视截面图；

图2测角仪的透视图；

图3盖被剖开的测角仪的透视图；

图4测角仪的另一透视截面图；

图5测角仪的另一透视图；

图6具有两个环形接触区域的测角仪的俯视图。

具体实施方式

在图1至5中所示的测角仪具有一个用于与一个待测量的物体相连接的轴7。例如用一个穿过轴7的、固定螺栓形式的连接装置实现轴7和待测量的物体之间的连接。

测角仪本身通过一个盖1、借助法兰孔1.4固定在另一物体上。所述待测量物体例如是一个发动机轴，所述另一物体是一个固定的发动机壳体。为这些用途而设计的测角仪也常常称作自动同步发送机。

基体3具有一个凹槽3.1，一个环形的不导电的绝缘体4装入到该凹槽之中。在这个绝缘体中设置有一个第一环形触点4.1和一个第二环形触点4.2，该触点由一种导电材料制成。这些环形触点4.1，4.2相对于轴7同心地设置。

轴7借助于轴承6以已公开的方式可旋转地支承在基体3中，其中，一个设置在测角仪内部中的代码盘8固定在该轴7上，轴7通过一个传动机构5驱动一个或者多个其它的代码盘。因此，代码盘8可绕轴线8旋转，并且在所示实施例中被一个扫描装置光电地扫描。在一个印刷电路板2上设置相应的光敏探测器，在该印刷电路板上尤其还设置用于将由探测器提供的扫描信号进行信号生成-例如放大和数字化-的电器元件。此外，在这个印刷电路板上除了这个测量电子装置外还有一个电耦合元件，在所介绍的实施例中还设置了一个插座2.1，一个RJ45插头可容纳在该插座中。该插座2.1精确适配地定位在该印刷电路板2上。

为了保护测角仪和它的测量电子装置，设置了罐形的盖1。该盖在圆周上夹紧地固定在基体3上。在所示实施例中这种连接是一种挤压连接。为了保证在盖1和基体3之间在角度位置上的明确的配置关系，该基体具有一个配合凹槽3.2。在总装时将盖1如此地对准，即凸起1.3被该配合凹槽3.2容纳(图4)。此外，盖1作为完整的组成部分具有三个垫片1.1以及一个孔1.2。在所示实施例中该盖1设计为一个铸件，其中为了提高垫片1.1的长度的尺寸精度，它的端面是经切削加工过的。这样，垫片1.1的端面相对于孔1.2的非常准确的位置就达到了。

通过孔1.2可将一个相应的插头***到插座2.1中。同时，孔1.2的壁也可用作插头的导向装置。

这类测角仪或者说自动同步发送机常常在比较恶劣的工业环境中使用，因此重要的是盖1对测角仪的内腔室进行密封性的包封。在这方面恰好插接连接的、或者说孔1.2和插座2.1的部位是关键。若在盖1中插座2.1相对于孔1.2的位置的公差太大，则在这个部位中达不到高度的密封。

如已提到的，插座2.1准确适配地设置在印刷电路板2上，但是印刷电路板2本身在它的平面性和厚度方面都有公差。这些公差比较大。因此在传统的结构形式中，通过用作导向装置的孔1.2通常使插头相对于插座2.1倾斜地定位。这种倾斜可以如此地大，以致于不能产生插接连接，或者产生不可靠的电接触。此外，若还能产生插接连接，但在插接连接的部位处就产生气孔，这些气孔造成不密封。

通过下述措施达到插座2.1和孔1.2之间的准确的空间配置，即垫片1.1支承在印刷电路板2上。印刷电路板2本身设置在一个印刷电路板支架上，该支架在所示实施例中设计成基体3中的一个环形带3.3。通过这一措施平衡了印刷电路板2的厚度公差，这样，沿轴7的轴线A方向，所述孔1.2就准确地设置在相对于插座2.1的正确位置上。此外，如已提到的，通过配合凹槽3.2和凸起1.3保证了在盖1和基体3之间的在角度位置方面的明确配置。因此在切线方向也使插头准确适配地处于插座2.1之中。

常常这类测角仪、或者说自动同步发送机不仅通过为其设置了插座2.1的插接连接装置而与外界环境进行连接，而且正如上面已提到的，常常通过单独的从外部进来的导线向测角仪输送电信号或者电流。这些信号可能来自一个发动机中的温度传感器(例如Pt100型的电阻传感器)。在该发动机上用法兰连接着测角仪或者盖1。根据图4到6，在测角仪的下侧面上设置了两个接触区域4.1，4.2。在所示实施例中这两个接触区域设计成两个环绕的环形触点4.1，4.2。这些环形触点用于与发动机的一个温度输出端的(在附图中未示出的)弹性接触元件共同作用。在这种情况下，测角仪是如此设计的，即以不同的角位置-分别按照所要求的电缆引出方向-用法兰连接在发动机壳体上。其中，尽管如此仍然能与发动机的信号输出端接触。换句话说，发动机的温度输出端的接触元件总是能碰到测角仪的环形触点4.1，4.2，不管测角仪是以何种角度位置用法兰连接在发动机上。

环形触点4.1，4.2分别设计成整体的，该触点设有一个镀金的涂层。这样，在环形触点4.1，4.2上的每个点分别具有相同的电势。

板条4.11，4.12平行于轴7的轴线A地指向，这些板条分别为环形触点4.1，4.2的一个组成部分。绝缘体4是如此设计的，即它具有一个区域4.1，该区域在基体3的内部轴向平行于轴7地指向，并且容纳板条4.11，4.12。板条4.11，4.12在印刷电路板2处结束，并且在那里在相应的导轨上接触。温度信号就在印刷电路板2上的相应的电路中被继续处理，并且通过插头2.1作为数字数值、必要时也作为模拟信号输出。

在图6中表示了环形触点4.1，4.2的几何情况，其中，在此有两个通过所述两个环形体4.1，4.2形成的接触区域。在图6中表示了极坐标系的一个轴线X，它的坐标原点位于测角仪的轴线A上。测角仪具有四个法兰孔1.4，这些法兰孔分别以90°的角度偏移β进行设置。因此测角仪可以相对于发动机壳体在四个不同的角度位置中进行安装。为了能在所有四个不同的角度位置中安装测角仪，接触区域、并因此环形体4.1，4.2如此地配置，即一个第一点P₁可用极坐标R和α₁定义，而且一个第二点P₂也可用极坐标R和α₂定义。在这种情况下，这两个点P₁和P₂位于环形体4.1上。其中，R为这两个点P₁和P₂距轴线A的相同大小的距离。这样，点P₁和P₂位于一个圆周线上，而该圆周线的中心点位于轴线A上。角度α₁和α₂其大小各不相同。在所示的实施例中角α₁和α₂之间的差为90°，这样α₂-α₁＝β，相应于法兰孔1.4的分度。

类似的几何的探讨方式也适用于第二环形体4.2。

Claims

1.测角仪，它包括

-一个基体(3)，

-一个可围绕一个轴线A相对于基体(3)旋转的代码盘(8)，

-一个接触区域(4.1；4.2)，该接触区域如此构造，使得通过该区域可从另一固定的物体将电流或者电信号输送到测角仪中，其中，该接触区域(4.1；4.2)

-相对于基体(3)固定地布置，

-在每个点上具有相同的电势，并且此外

-如此配置：使得一个第一点(P₁)可用极坐标R和α₁定义，一个第二点(P₂)可用极坐标R和α₂定义，其中这两个点(P₁，P₂)位于接触区域(4.1；4.2)上，并且R表示这两个点(P₁，P₂)距轴线A的相同大小的距离，α₁和α₂表示不同的角度。

2.按照权利要求1所述的测角仪，其中所述接触区域(4.1；4.2)通过一个环形体构成。

3.按照权利要求1所述的测角仪，其中，该测角仪如此：使得该测角仪借助于多个固定装置(1.4)可固定另一个物体上，其中，这些固定装置(1.4)沿着一条圆线(L)设置，并且相邻的固定装置(1.4)的角度偏移(β)等于α₁与α₂之间的差值。

4.按照权利要求1所述的测角仪，其中，接触区域(4.1；4.2)由薄板上的至少一个衬垫和/或至少一个导轨形成。

5.按照权利要求1所述的测角仪，其中，接触区域(4.1；4.2)如此配置：使得能与一个外部信号线路端部上的一个弹性构件共同作用。