DE102008029773B4 - Encoder component group - Google Patents
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Abstract
Drehgeberbauteilgruppe umfassend
- eine Welle (1) mit einer Achse (A),
- einen Teilungsträger (2),
- eine Vorrichtung (3) zum axialen Positionieren des Teilungsträgers (2) relativ zur Welle (1) in einem vorgegebenen Abstand (z) von einer Bezugsfläche (B), wobei die Vorrichtung (3) ein erstes Element (3.1) und ein zweites Element (3.2) umfasst, und
der Abstand (z) durch axiale Aneinanderreihung der Elemente (3.1, 3.2) herstellbar ist, wobei die Elemente (3.1, 3.2) in der aneinander gereihten Anordnung einerseits in Kontakt mit mehreren Bezugspunkten (PR) des Teilungsträgers (2) und andererseits mit der Bezugsfläche (B) sind, und
das zweite Element (3.2) so verschiebbar ist, dass nach dem Verschieben des zweiten Elements (3.2) das erste Element (3.1) axial bewegbar ist zum Entnehmen des ersten Elements (3.1) nach erfolgtem Positionieren des Teilungsträgers (2).
Encoder component group comprising
- a shaft (1) with an axis (A),
- a graduation carrier (2),
- A device (3) for the axial positioning of the graduation carrier (2) relative to the shaft (1) at a predetermined distance (z) from a reference surface (B), the device (3) having a first element (3.1) and a second element (3.2) includes, and
the distance (z) can be produced by axially lining up the elements (3.1, 3.2), with the elements (3.1, 3.2) in the lined up arrangement on the one hand in contact with several reference points (PR) of the graduation carrier (2) and on the other hand with the reference surface (B) are, and
the second element (3.2) is displaceable so that after the displacement of the second element (3.2), the first element (3.1) can be moved axially to remove the first element (3.1) after the graduation carrier (2) has been positioned.
Description
Die Erfindung betrifft eine Drehgeberbauteilgruppe, wie sie während der Montage eines Drehgebers oder eines Winkelmessgeräts vorliegt, gemäß dem Patentanspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 9.The invention relates to a rotary encoder component group as it is present during the assembly of a rotary encoder or an angle measuring device, according to
Ein Drehgeber bzw. ein Winkelmessgerät besteht grundsätzlich aus einem Teilungsträger und einer Detektoranordnung zur Abtastung der Teilung des Teilungsträgers. Die Detektoranordnung erzeugt dabei positionsabhängige Abtastsignale. Die Qualität dieser Abtastsignale ist abhängig vom Abstand zwischen dem Teilungsträger und der Detektoranordnung. Bei den heute geforderten Messschritten ist eine Teilungsperiode der Teilung von wenigen µm erforderlich. Je kleiner die Teilungsperiode ist, desto genauer muss ein vorgegebener vom Abtastprinzip abhängiger Abtastabstand eingestellt werden.A rotary encoder or an angle measuring device basically consists of a graduation carrier and a detector arrangement for scanning the graduation of the graduation carrier. The detector arrangement generates position-dependent scanning signals. The quality of these scanning signals depends on the distance between the graduation carrier and the detector arrangement. For the measuring steps required today, a graduation period of a few µm is required. The smaller the graduation period, the more precisely a given scanning distance dependent on the scanning principle must be set.
Die so genannten modular aufgebauten Drehgeber haben Vorteile im Hinblick auf die Herstellungskosten und wegen des platzsparenden Einbaus. Bei einem modular aufgebauten Drehgeber weist der Drehgeber keine eigene Lagerung bzw. Führung für den Teilungsträger auf, die Zuordnung zwischen der Detektoranordnung und dem Teilungsträger ist somit nicht vorgegeben und muss durch Einstellmittel bei der Montage an die zu messenden Objekte justiert werden. Modular aufgebaute Winkelmesseinrichtungen ohne eigene Lagerung werden auch als Einbaudrehgeber bezeichnet.The so-called modular rotary encoders have advantages in terms of manufacturing costs and because of the space-saving installation. In the case of a modular rotary encoder, the rotary encoder does not have its own mounting or guide for the graduation carrier; the assignment between the detector arrangement and the graduation carrier is therefore not specified and must be adjusted by setting means when mounting on the objects to be measured. Modular angle measuring devices without their own bearings are also referred to as built-in rotary encoders.
Aus der
In der
Gemäß der
Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehgeberbauteilgruppe anzugeben, welche eine exakte axiale Positionierung eines Teilungsträgers ermöglicht und wirtschaftlich herstellbar ist, bzw. eine einfache und exakte Positionierung des Teilungsträgers ermöglicht.The object of the invention is to specify a rotary encoder component group which enables an exact axial positioning of a graduation carrier and can be produced economically, or enables simple and exact positioning of the graduation carrier.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine mit Drehgeberbauteilgruppe den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 9.This object is achieved by a rotary encoder component group with the features of
Demgemäß umfasst die Drehgeberbauteilgruppe eine Welle mit einer Achse und einen Teilungsträger, welcher eine Teilung aufweist. Weiterhin umfasst die Drehgeberbauteilgruppe eine Vorrichtung zum axialen Positionieren des Teilungsträgers relativ zur Welle in einem vorgegebenen Abstand von einer Bezugsfläche. Dabei umfasst die Vorrichtung ein erstes Element und ein zweites Element. Der gewünschte Abstand ist durch axiale Aneinanderreihung der Elemente herstellbar, wobei die Elemente in der aneinander gereihten Anordnung einerseits in Kontakt mit mehreren voneinander beabstandeten Bezugspunkten des Teilungsträgers und andererseits mit der Bezugsfläche sind. Das zweite Element ist so verschiebbar, dass nach dem Verschieben des zweiten Elements das erste Element axial bewegbar ist zum Entnehmen des ersten Elements nach erfolgtem Positionieren des Teilungsträgers. Somit wird also nach dem Verschieben des zweiten Elements Raum zum axialen Bewegen des ersten Elements frei gegeben, um den Kontakt zwischen dem ersten Element und den Bezugspunkten des Teilungsträgers wieder lösen zu können. Danach kann das erste Element beispielsweise in radialer Richtung von der Welle entfernt werden.Accordingly, the rotary encoder component group comprises a shaft with an axis and a division carrier which has a division. Furthermore, the rotary encoder component group comprises a device for axially positioning the graduation carrier relative to the shaft at a predetermined distance from a reference surface. The device comprises a first element and a second element. The desired spacing can be produced by axially lining up the elements, the elements in the lining up arrangement being in contact on the one hand with several spaced-apart reference points of the graduation carrier and on the other hand with the reference surface. The second element is displaceable in such a way that after the displacement of the second element, the first element can be moved axially in order to remove the first element after the graduation carrier has been positioned. Thus, after the displacement of the second element, space is released for the axial movement of the first element in order to be able to release the contact between the first element and the reference points of the graduation carrier again. The first element can then be removed from the shaft in the radial direction, for example.
Die Verbindungslinien der Bezugspunkte des Teilungsträgers mit der Achse weisen mit Vorteil einen Winkelabstand von mindestens 30°, insbesondere mindestens 60° auf. Bei Vorliegen von einer Anzahl n von Bezugspunkten kann der Winkelabstand mit Vorteil auch durch den Zusammenhang: Winkelabstand = 360°/n festgelegt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Summe aller Winkelabstände größer 180°beträgt.The connecting lines of the reference points of the graduation carrier with the axis advantageously have an angular distance of at least 30 °, in particular at least 60 °. If there is a number n of reference points, the angular distance can advantageously also be determined by the relationship: angular distance = 360 ° / n. It is also advantageous if the sum of all angular distances is greater than 180 °.
Es liegen hier mehrere, mit Vorteil drei, Bezugspunkte des Teilungsträgers vor, so dass bei Kontakt des Teilungsträgers mit dem ersten Element der Teilungsträgers auch bezüglich einer Ebene ausgerichtet wird. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn der Teilungsträger gegenüber der Welle ein radiales Spiel aufweist. Radiale Spiele können aus fertigungstechnischer Sicht vorteilhaft sein, weil eine derartige Paarung mit vergleichsweise wenig Aufwand herstellbar ist. Gleichzeitig kann der Spalt zwischen Welle und dem Teilungsträger als Klebespalt verwendet werden, sofern der Teilungsträger mit Hilfe einer Verklebung an der Welle drehstarr festgelegt wird.There are several, advantageously three, reference points of the graduation carrier, so that when the graduation carrier comes into contact with the first element, the graduation carrier is also aligned with respect to a plane. This is particularly important when the graduation carrier has radial play with respect to the shaft. Radial clearances can be advantageous from a manufacturing point of view because such a pairing can be produced with comparatively little effort. At the same time, the gap between the shaft and the graduation carrier can act as an adhesive gap can be used, provided that the graduation carrier is fixed torsionally rigid with the help of gluing on the shaft.
Mit Vorteil ist die Drehgeberbauteilgruppe so ausgestaltet, dass in der aneinander gereihten Anordnung der Elemente das erste Element mit Bezugspunkten des Teilungsträgers und das zweite Element mit der Bezugsfläche in Kontakt sind.The rotary encoder component group is advantageously designed in such a way that, when the elements are arranged in a row, the first element is in contact with reference points of the graduation carrier and the second element is in contact with the reference surface.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Teilungsträger Ausnehmungen auf, die sich in Richtung der Achse erstrecken, wobei in die Ausnehmungen Gegenstücke, etwa Stifte, des ersten Elements einführbar sind, so dass Auflagerpunkte an den Gegenstücken mit den Bezugspunkten des Teilungsträgers in Kontakt sind. Dabei können die Auflagerpunkte an konischen oder runden Enden der Gegenstücke zu liegen kommen. Im Zusammenhang mit einem derartigen axialen Eintauchen des ersten Elements in den Teilungsträger, insbesondere der Gegenstücke in das zweite Bauteil des Teilungsträgers, ist die Erfindung besonders vorteilhaft.In a further embodiment of the invention, the graduation carrier has recesses that extend in the direction of the axis, whereby counterparts, such as pins, of the first element can be inserted into the recesses so that support points on the counterparts are in contact with the reference points of the graduation carrier. The support points can come to rest on conical or round ends of the counterparts. In connection with such an axial immersion of the first element in the graduation carrier, in particular the counterpart in the second component of the graduation carrier, the invention is particularly advantageous.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist zumindest das erste Element eine Einbuchtung zur Aufnahme der Welle auf, wobei mit Vorteil auch das zweite Element eine Einbuchtung zur Aufnahme der Welle aufweist. According to a further development of the invention, at least the first element has an indentation for receiving the shaft, the second element advantageously also having an indentation for receiving the shaft.
Der Teilungsträger kann ein erstes und ein zweites Bauteil umfassen, wobei dann auf dem ersten Bauteil eine Teilung aufgebracht sein kann und das zweite Bauteil als Nabe ausgebildet sein kann.The graduation carrier can comprise a first and a second component, in which case a graduation can then be applied to the first component and the second component can be designed as a hub.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist das zweite Bauteil die Ausnehmungen, die insbesondere als Bohrungen ausgestaltet sein können, auf. Dabei können die Bohrungen als Durchgangsbohrungen ausgestaltet sein, so dass also dann die Gegenstücke des ersten Elements durch die Ausnehmungen hindurch geführt werden und an Bezugspunkten auf dem ersten Bauteil des Teilungsträgers mit ihren Auflagerpunkten anschlagen. In diesem Fall weist dann beispielsweise das erste Bauteil die Bezugspunkte auf.In an advantageous development of the invention, the second component has the recesses, which can in particular be designed as bores. The bores can be designed as through bores, so that the counterparts of the first element are then passed through the recesses and abut with their support points at reference points on the first component of the graduation carrier. In this case, for example, the first component then has the reference points.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Bezugspunkte auf derselben Oberfläche liegen wie die Teilung, also beispielsweise auf derjenigen Oberfläche des ersten Bauteils, welche zur Bezugsfläche weist.Furthermore, it is advantageous if the reference points lie on the same surface as the division, that is to say for example on that surface of the first component which faces the reference surface.
Mit Vorteil liegen die Bezugspunkte des ersten Bauteils nicht auf der Teilung, insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Bezugspunkte des ersten Bauteils radial innerhalb der Teilung liegen.The reference points of the first component advantageously do not lie on the division; in particular, it can be advantageous if the reference points of the first component lie radially within the division.
Zur Vermeidung von Beschädigungen der Teilung infolge einer Berührung durch das erste Element kann die Drehgeberbauteilgruppe so ausgestaltet sein, dass der Teilungsträger eine Teilung aufweist, welche radial außerhalb einer Kreislinie mit einem vorgegebenen Radius r2 auf dem Teilungsträger aufgebracht ist und der Abstand r1 der Bezugspunkte zur Achse jeweils kleiner oder gleich ist wie der Radius r2. Das heißt, dass bei etwaigen unterschiedlichen Abständen r1 der größte Abstand kleiner oder gleich ist wie der Radius r2. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang auch zu beachten, dass das erste Element vor oder beim Entnehmen axial vom Teilungsträger weg bewegt wird, so dass also Beschädigungen der Teilung durch das Entnehmen wirksam vermieden werden.To avoid damage to the graduation as a result of contact by the first element, the encoder component group can be designed so that the graduation carrier has a graduation that is applied radially outside a circular line with a predetermined radius r2 on the graduation carrier and the distance r1 of the reference points to the axis is in each case smaller than or equal to the radius r2. This means that if there are any different distances r1, the largest distance is less than or equal to the radius r2. In particular, it should also be noted in this context that the first element is moved axially away from the graduation carrier before or during removal, so that damage to the graduation as a result of removal is effectively avoided.
Weiterhin umfasst die Erfindung ein Verfahren zum axialen Positionieren des Teilungsträgers relativ zu einer Welle in einem vorgegebenen Abstand von einer Bezugsfläche, mit Hilfe einer Vorrichtung, welche ein erstes Element und ein zweites Element umfasst. Zur Herstellung des Abstands werden dabei die Elemente axial aneinander gereiht bzw. gestapelt. Weiterhin werden die Elemente einerseits in Kontakt mit mehreren Bezugspunkten des Teilungsträgers und andererseits in Kontakt mit der Bezugsfläche gebracht. Nach derartig erfolgtem Positionieren des Teilungsträgers durch die Anschlagfunktion der beiden Elemente wird das zweite Element verschoben, insbesondere in radialer Richtung entfernt. Auf diese Weise kann danach das erste Element axial bewegt werden. Schließlich wird nach der axialen Bewegung des ersten Elements das erste Element entnommen.The invention further comprises a method for axially positioning the graduation carrier relative to a shaft at a predetermined distance from a reference surface, with the aid of a device which comprises a first element and a second element. To produce the spacing, the elements are axially lined up or stacked next to one another. Furthermore, the elements are brought into contact with several reference points of the graduation carrier on the one hand and in contact with the reference surface on the other hand. After the graduation carrier has been positioned in this way by the stop function of the two elements, the second element is displaced, in particular removed in the radial direction. In this way, the first element can then be moved axially. Finally, after the axial movement of the first element, the first element is removed.
In Weiterbildung des Verfahrens werden die Elemente so aneinander gereiht, dass das erste Element mit Bezugspunkten des Teilungsträgers und das zweite Element mit der Bezugsfläche in Kontakt sind.In a further development of the method, the elements are strung together in such a way that the first element is in contact with reference points of the graduation carrier and the second element is in contact with the reference surface.
Das Verfahren kann so ausgestaltet werden, dass der Teilungsträger Ausnehmungen aufweist, die sich in Richtung der Achse erstrecken, wobei in die Ausnehmungen Gegenstücke des ersten Elements eingeführt werden, so dass Auflagerpunkte an den Gegenstücken mit den Bezugspunkten des Teilungsträgers in Kontakt sind.The method can be configured such that the graduation carrier has recesses that extend in the direction of the axis, counterparts of the first element being introduced into the recesses so that support points on the counterparts are in contact with the reference points of the graduation carrier.
Erfindungsgemäß wird der Teilungsträger nach dessen Positionieren drehfest an der Welle festgelegt, insbesondere durch einen Klebeprozess.According to the invention, the graduation carrier is fixed in a rotationally fixed manner on the shaft after it has been positioned, in particular by an adhesive process.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Teilung des Teilungsträgers optisch abgetastet wird. Die Teilung kann aber auch so ausgestaltet sein, dass diese alternativ kapazitiv, induktiv oder magnetisch abtastbar ist.The invention is particularly advantageous when the graduation of the graduation carrier is optically scanned. The division can, however, also be designed in such a way that it can alternatively be scanned capacitively, inductively or magnetically.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are given in the dependent claims.
Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt
-
1a eine Schnittdarstellung der Drehgeberbauteilgruppe mit einer Vorrichtung zum Positionieren des Teilungsträgers, -
1b eine Draufsicht auf die Drehgeberbauteilgruppe mit der Vorrichtung zum Positionieren des Teilungsträgers, -
2 eine Seitenansicht des Drehgebers mit Abtasteinheit.
-
1a a sectional view of the rotary encoder component group with a device for positioning the graduation carrier, -
1b a plan view of the rotary encoder component group with the device for positioning the graduation carrier, -
2 a side view of the rotary encoder with scanning unit.
Im hier vorgestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung im Zusammenhang mit einem Drehgeber, welcher zum Anbau an eine Antriebseinheit - insbesondere an einen elektrischen Stellmotor - ausgelegt ist dargestellt. Der Begriff Drehgeber umfasst ausdrücklich auch Winkelmesssysteme bzw. Winkelmessgeräte, wobei diese Terminologie häufig für hochgenaue Drehgeber verwendet wird. Durch die Erfindung wird gerade eine überaus hohe Genauigkeit bei der Montage eines Drehgebers erreicht, so dass die Erfindung selbstredend für Winkelmesssysteme bzw. Winkelmessgeräte nützlich anwendbar ist.In the exemplary embodiment presented here, the invention is shown in connection with a rotary encoder which is designed for attachment to a drive unit - in particular to an electric servomotor. The term rotary encoder expressly also includes angle measuring systems or angle measuring devices, this terminology often being used for high-precision rotary encoders. The invention achieves an extremely high level of accuracy in the assembly of a rotary encoder, so that the invention can of course be used in a useful manner for angle measuring systems or angle measuring devices.
Zunächst muss ein Teilungsträger
In der
Die Nabe
Durch die Spielpassung können indessen die Nabe
Die einzelnen Montageschritte des Teilungsträgers
Im ersten Montageschritt muss der Teilungsträger
Das erste Abstandsstück
Das zweite Abstandsstück
Im ersten Montageschritt wird zunächst das zweite Abstandsstück
Danach wird der Teilungsträger
Die Auflagerpunkte
In dieser Stellung ist bereits der ideale Abstand z hergestellt. In diesem Zusammenhang ist es bezüglich der präzisen axialen Positionierung des Teilungsträgers
Weiterhin wird durch die Drehgeberbauteilgruppe erreicht, dass sich überdies eine bezüglich der Achse A orthogonale Lage der Teilscheibe
In diesem Stadium der Montage kann der Teilungsträger
Sobald der Kleber ausgehärtet ist, kann das zweite Abstandsstück
Danach kann auch das erste Abstandsstück
Abschließend kann gemäß der
Die Detektoranordnung
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2008
- 2008-06-25 DE DE102008029773.9A patent/DE102008029773B4/en active Active
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R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20150304 |
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