DE102020116165A1 - Motorsteuervorrichtung mit verbesserter Drehwinkelgenauigkeit - Google Patents

Motorsteuervorrichtung mit verbesserter Drehwinkelgenauigkeit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung (1), welche zur Befestigung an einer Motor-Getriebe-Einheit (4) mit einem von der Motorsteuervorrichtung (1) zu steuerndem Motor (5) und mit einem durch eine Abtriebswelle (8) des zu steuernden Motors (5) antreibbaren Getriebes (9) ausgebildet ist, und welche eine Leiterplatte (2), eine auf der Leiterplatte (2) angeordnete erste Winkelpositions-Sensoreinheit (3a) zum Detektieren einer Winkelposition der Abtriebswelle (8) des zu steuernden Motors (5) und eine auf der Leiterplatte (2) angeordnete zweite Winkelpositions-Sensoreinheit (3b) zum Detektieren einer Winkelposition einer Abtriebswelle (10) des von dem Motor (5) antreibbaren Getriebes (9) aufweist, um eine konstruktiv einfache, mit hoher Winkelpositionsgenauigkeit arbeitende Motorsteuervorrichtung (1) bereitzustellen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung, welche zur Befestigung an einer Motor-Einheit oder Motor-Getriebe-Einheit mit einem von der Motorsteuervorrichtung zu steuernden Motor und mit einem durch eine Abtriebswelle des zu steuernden Motors antreibbaren Getriebe ausgebildet ist, mit einer Leiterplatte und mit einer auf der Leiterplatte angeordneten (ersten) Winkelpositions-Sensoreinheit zum Detektieren einer Winkelposition der Abtriebswelle des zu steuernden Motors.
  • Klassische Motorsteuervorrichtungen, welche auch als Motorsteuerung, Servo Drive oder Motorcontroller bezeichnet werden können, sind räumlich getrennt von zugeordneten Sensoreinheiten für eine auch als Drehwinkel bezeichenbare Winkelposition (einer Abtriebswelle) des gesteuerten Motors und/oder einer von dem zu steuernden Motor bewegten Komponente angeordnet. Oft sind die Motorsteuervorrichtung und beispielsweise in einem separaten, stationären Steuerschrank untergebracht und die von der Motorsteuerung erzeugten Motorspannungen werden über lange Kabel an eine Motor-Einheit mit dem Motor bereitgestellt. Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei welchen die Motorsteuervorrichtung mit der Motor-Einheit integriert in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, oder eine eigene Gehäuseeinheit aufweist, welche mit der Motor-Einheit verbunden, beispielsweise verschraubt ist. Dabei kann auch die entsprechende Winkelpositions-Sensoreinheit zum Detektieren der Position und damit eines Drehwinkels der Motorwelle in der Motorsteuervorrichtung integriert sein. In diesem Fall ist also die Winkelpositions-Sensoreinheit, welche auch als Encoder bezeichnet werden kann, mit der Motor-Einheit integriert ausgeführt, also beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, welches auch jeweils verbundene, beispielsweise verschraubte Teilgehäuse von Motor-Einheit und Motorsteuervorrichtung aufweisen kann.
  • Ist nun zusätzlich zu dem Motor auch ein Getriebe vorhanden, welches mit dem Motor integriert ausgeführt ist und somit eine bauliche Einheit, eine Motor-Getriebe-Einheit bildet, gibt es Fälle, in welchen eine zweite Winkelpositions-Sensoreinheit für den Abtrieb des Getriebes, also dessen „Output“, erforderlich ist, um beispielsweise bei der Positionierung eines Roboterarmes eine erhöhte Genauigkeit erzielen zu können. Die zweite Winkelpositions-Sensoreinheit ist dabei eine separate weitere Einheit, welche nicht nur ihre eigene Leiterplatte mit einem entsprechenden Sensor aufweist, sondern typischerweise auch eigene Recheneinheiten, welche vom Sensor gemessene Sensorsignale bereits vorverarbeiten, sowie eine eigene Sende-und-Empfangseinheit um eine Positionsinformation über entsprechende Datenkabel an eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) der Motorsteuervorrichtung zu leiten, und die hierfür erforderlichen Anschlüsse mit zusätzlichen Kabeln.
  • Damit wird nicht nur wertvoller zusätzlicher Bauraum verbraucht, sondern auch bei der Montage zusätzlicher Aufwand erzeugt, welcher überdies durch Fertigungstoleranzen weitere Unsicherheiten und somit Genauigkeitsprobleme in das System einbringt. Dies hängt damit zusammen, dass die Sensoren der jeweiligen Sensoreinheiten wie auch die zu den Sensoren gehörigen Signalgeber an den Abtriebswellen bei der Fertigung nie mit absoluter Genauigkeit ihre theoretisch vorgesehenen Positionen erhalten. Dadurch werden systematische Fehler in das System eingeführt. Diese Fehler können dabei von einem jeweiligen Rotationswinkel der entsprechenden Welle abhängen und müssen in Anwendungsbereichen mit großen Anforderungen an die Genauigkeit kompensiert werden. Zum Kompensieren oder zumindest vermindern dieser und anderer Fehler kommen dabei entsprechende Kalibrierungsalgorithmen zum Einsatz. Fehler in der Positionierung der Sensoren oder der zu den Sensoren gehörigen Signalgeber werden im Allgemeinen unter Zuhilfenahme eines externen zusätzlichen Referenzencoder als eine Referenz-Winkelpositions-Sensoreinheit oder unter Zuhilfenahme weiterer Messdaten in einem aufwändigen Verfahren kompensiert. Derartige Verfahren sind beispielsweise in der WO 2017 133 806 A1 oder der US 5 138 564 A erläutert. Der resultierende Kalibrationsprozess erfordert dabei eine hochpräzise Referenz-Winkelposition-Sensorik bzw. einen entsprechend komplexen und damit fehleranfälligen Algorithmus, dessen Einsatz gut ausgebildetes Kalibrierpersonal erfordert.
  • Teilweise können die Ungenauigkeiten in der Positionierung der Winkelpositions-Sensoreinheiten mit speziellen Federvorrichtungen kompensiert bzw. umgangen werden. Derartige Lösungen werden beispielsweise von der Firma Kübler für lagerlose Drehgeber, bei welcher die Federvorrichtung in der Drehrichtung steif ist, also nicht federt um eine Verdrehung präzise ausschließen zu können, jedoch in axialer Richtung federt, damit der Sensor bzw. Signalgeber sich an die in der Fertigung variierende Position der Motorwelle anpassen kann. Damit können auch während der Montage auftretende Kraftspitzen kompensiert und eine montagebedingte unerwünschte Änderung in der Relativposition der unterschiedlichen Komponenten zueinander vermieden werden. Nachteilig ist hier jedoch der zusätzliche Platzbedarf, und auch die Beweglichkeit des Signalgebers bzw. des Sensors der Winkelpositions-Sensoreinheit relativ zu anderen Einheiten der Motorsteuervorrichtung, beispielsweise zu einer Haupt-Leiterplatte, was andere Probleme mit sich bringt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache, mit hoher Winkelpositionsgenauigkeit arbeitende Motorsteuervorrichtung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
  • Ein Aspekt betrifft eine Motorsteuervorrichtung, welche zur Befestigung an einer Motor-Einheit oder Motor-Getriebe-Einheit mit einem von der Motorsteuervorrichtung bei deren bestimmungsgemäßem Gebrauch zu steuernden (d.h. steuerbaren) Motor und mit einem durch eine Abtriebswelle des zu steuernden Motors antreibbaren (d.h. bei dessen bestimmungsgemäßem Gebrauch anzutreibenden) Getriebe ausgebildet ist. Die Motorsteuervorrichtung weist eine Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) auf, eine auf der Leiterplatte angeordnete erste Winkelpositions-Sensoreinheit zum Detektieren einer Winkelposition der Abtriebswelle des zu steuernden Motors. Die Motorsteuervorrichtung kann außerdem eine elektronische Motorsteuereinheit zum Bereitstellen einer Motorspannung für den zu steuernden Motor umfassen, welche die Motorspannung in Abhängigkeit eines Steuersignals errechnet und/oder bereitstellt, beispielsweise in Abhängigkeit einer Leistungs- oder Positionierungsanforderung für den Motor. Bevorzugt stellt die Motorsteuereinheit die Motorspannung in Abhängigkeit von dem weiter unten beschriebenen ersten Sensorsignal der ersten Sensoreinheit und in Abhängigkeit von den ebenfalls unten beschriebenen zweiten Sensorsignal der zweiten Sensoreinheit bereit, sowie beispielsweise in Abhängigkeit eines Steuersignals. Die elektronische Motorsteuereinheit ist bevorzugt ebenfalls auf der Leiterplatte angeordnet. Das Getriebe kann eine Untersetzung, aber auch eine Übersetzung von der Abtriebswelle (Output) des Motors zur Abtriebswelle (Output) des Getriebes realisieren. Die Abtriebswelle (Output) des Motors ist dabei bevorzugt auch die Antriebswelle (Input) des Getriebes.
  • Die Motorsteuervorrichtung weist auch eine auf der gleichen Leiterplatte angeordnete zweite Winkelpositions-Sensoreinheit zum Detektieren einer Winkelposition der Abtriebswelle des von dem zu steuernden Motor über seine Abtriebswelle antreibbaren Getriebes auf. Die Abtriebswelle des Getriebes ist dabei zum Antreiben einer weiteren Einheit, wie beispielsweise einem Glied einer kinematischen Kette eines robotischen Gerätes, durch das Getriebe ausgebildet. Die jeweiligen Winkelpositions-Sensoreinheiten können dabei entsprechende Sensoren zum Detektieren zugeordneter Signalgeber, wie sie beispielsweise weiter unten noch geschrieben werden, umfassen, sowie entsprechende Sensorsignal Verarbeitungs- oder Vorverarbeitungseinheiten, welche ein Sensorsignal der jeweiligen Sensoren auslesen und eine entsprechende Sensor-Information an die Motorsteuervorrichtung, beispielsweise die Motorsteuerungseinheit, bereitstellen. Es können aber auch die Sensorsignale direkt von der Motorsteuerungseinheit ausgewertet werden.
  • Durch die Anordnung der beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten auf einer einzigen Leiterplatte will einerseits Bauraum und Bauteile gespart, andererseits werden auch weniger manuelle Schritte bei der Montage erforderlich. Somit sind aufgrund der großen Genauigkeit bei der industriellen Fertigung von Leiterplatten auch die räumlichen Rotationen zwischen den unterschiedlichen Sensoreinheiten, insbesondere den Sensoren der Sensoreinheiten exakt bekannt, und auch die jeweiligen Signale werden mit hoher Genauigkeit innerhalb der Leiterplatte weitergeleitet und nicht über fehleranfällige Kabelverbindungen mit entsprechenden Steckern oder Lötstellen. Es ist somit für beide Winkelpositions-Sensoreinheiten nur noch eine gemeinsame Fehlerquelle zu kompensieren. Durch den integrierten Ansatz können auch Softwarefunktionen der Motorsteuervorrichtung, welche beispielsweise in der Motorsteuereinheit implementiert werden, einfacher und genauer vorgegeben werden. Spannungsumwandlung einer Versorgungsspannung in die bereitgestellte Motorspannung, Winkelpositionsbestimmung des Getriebeeingangs (Getriebe-Input), welcher ja der Motorausgang ist, und Winkelpositionsbestimmung des Getriebeausgangs (Getriebe-Output) können somit integriert in einer Baueinheit, bevorzugt auch mit einem gemeinsamen Gehäuse, bereitgestellt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die Motorsteuervorrichtung darauf ausgelegt ist, dass die Abtriebswelle des zu steuernden Motors eine Hohlwelle ist und die Abtriebswelle des von dem zu steuernden Motor antreibbaren Getriebes zumindest abschnittsweise im Inneren der Hohlwelle verläuft, sowie beide Abtriebswellen in einem jeweiligen Endbereich, welcher der Motorsteuervorrichtung und insbesondere den beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten zugewandt ist, und welcher in einer axialen Richtung der Motor-Getriebe-Einheit auf der gleichen Seite der Motor-Getriebe-Einheit liegt, insbesondere auf einer getriebeabgewandten Seite der Motor-Getriebe-Einheit liegt, jeweils eine Sensorgebereinheit, insbesondere eine magnetische Sensorgebereinheit und/oder eine optische Sensorgebereinheit, aufweisen. Die jeweilige Sensorgebereinheit ist der jeweiligen ersten und/oder zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit zugeordnet. Die Sensorgebereinheit der Abtriebswelle des Motors ist somit der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit zugeordnet und die Sensorgebereinheit der Abtriebswelle des Getriebes der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit. Das bedeutet, dass die jeweiligen Signalgebereinheiten bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Motorsteuervorrichtung Signale in der jeweils zugeordneten Winkelposition-Sensoreinheit auslösen. Die magnetischen Sensorgebereinheiten können jeweils einen Magnetring aufweisen oder ein solcher sein.
  • Die Auslegung der Motorsteuervorrichtung auf die genannten Merkmale kann beispielsweise dadurch umgesetzt sein, dass die beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten an einem offen zugänglichen Endbereich der Motorsteuervorrichtung angeordnet sind, welcher ausgebildet ist. In Anlage an die Motor-Getriebe-Einheit betrieben zu werden. Dass die Abtriebswelle des Motors eine Hohlwelle ist, kann beispielsweise eine spezifische Form der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit und/oder eine spezifische Anordnung der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit relativ zu den anderen Einheiten der Motorsteuervorrichtung bedingen. Dass die Abtriebswelle des Getriebes zumindest abschnittsweise im Inneren der Hohlwelle verläuft, kann entsprechend beispielsweise eine spezifische Form der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit und/oder eine spezifische Anordnung der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit relativ zu den anderen Einheiten der Motorsteuervorrichtung bedingen. Beide Eigenschaften lassen sich beispielsweise auch aus einer Form einer jeweiligen Winkelpositions-Signalgebereinheit, wie sie beispielsweise unten eingeführt wird, erkennen. Weisen die Winkelpositions-Sensoreinheiten beispielsweise konzentrisch verlaufende Signalgebereinheiten oder Sensoren auf, so müssen die entsprechenden Abtriebswellen ineinander laufenden.
  • Im allgemeinen wird die beschriebene Anpassung von der Gestalt der jeweils genutzten Motor-Getriebe-Einheit abhängen, wobei dem Fachmann hier klar ist, dass die beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten derart an einer Seite der Motor-Getriebe-Einheit, im allgemeinen der sogenannten B-Seite der Motor-Getriebe-Einheit, der getriebeabgewandten Rückseite der Motor-Getriebe-Einheit angeordnet sind, sodass die beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten sowohl einen an der Abtriebswelle des Motors angebrachten Signalgeber als auch einen an der sich durch die als Hohlwelle ausgeführte Abtriebswelle des Motors durch die Motor-Getriebe-Einheit hindurch von dem Getriebe zur getriebeabgewandten Rückseite der Motor-Getriebe-Einheit erstreckenden Abtriebswelle des Getriebes angeordnet werden können.
  • Somit können die beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten mit jeweiligen Sensoren trotz ihrer Anordnung auf einer einzigen Leiterplatte besonders einfach nah und genau an den jeweiligen Abtriebswellen positioniert werden. Es sind daher keine weiteren mechanischen Elemente erforderlich, um die Winkelpositions-Sensoreinheiten in eine Rotation der Abtriebswellen sensorisch einzukoppeln.
  • Besonders vorteilhaft ist dabei vorgesehen, dass die Motorsteuervorrichtung darauf ausgelegt ist, dass die Abtriebswelle des von dem zu steuernden Motor antreibbaren Getriebes ebenfalls eine Hohlwelle ist, und dass die Leiterplatte in der axialen Verlängerung eines Hohlbereichs der Abtriebswelle des von dem zu steuernden Motor antreibbaren Getriebes ein Loch, bevorzugt ein kreisrundes Loch aufweist. Dies hat den Vorteil, dass Schläuche und Kabel zentral und damit unempfindlich gegenüber Rotationen um die axiale Richtung durch die Motorsteuervorrichtung und die Motor-Getriebe-Einheit durchgeführt werden können.
  • Das Führen der Abtriebswelle des Getriebes durch die als Hohlwelle ausgeführt Abtriebswelle des zu steuernden Motors realisiert dabei auf einfache mechanische Weise eine extrem kurze Toleranzkette, sodass bei großer räumlicher Nähe der beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten zusätzlich kurze, elektronische Signalwege sowie die praktisch identische Auswirkung von Fehlern in der Positionierung der Leiterplatte die Genauigkeit, welche mit der Motorsteuervorrichtung erreicht werden kann, weiter erhöht wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Motorsteuervorrichtung eine Kalibriereinheit auf, welche ausgebildet ist, die zweite Winkelpositions-Sensoreinheit basierend auf zumindest einem Winkelpositionssignal, also einem oder mehreren Winkelpositionssignalen, der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit, bevorzugt der ersten und der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit, zu kalibrieren. Insbesondere ist die Kalibriereinheit ausgebildet, ausschließlich basierend auf Winkelpositionssignalen der beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten als einzige Winkelpositionssignale die zweite Winkelpositions-Sensoreinheit zu kalibrieren. In diesem Fall werden also keine Winkelpositionssignale einer externen Referenzdrehwinkelsensoreinheit genutzt, um die zweite Winkelpositions-Sensoreinheit durch die Kalibriereinheit zu kalibrieren. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden dabei abgesehen von den beiden Winkelpositionssignalen keine weiteren Sensorsignale oder Messgrößen für das Kalibrieren durch die Kalibriereinheit genutzt. Bevorzugt erfolgt das Kalibrieren mit einem Vergleichen der den beiden Winkelpositionssignalen entsprechenden Winkelpositionen miteinander. Das Kalibrieren und/oder das Vergleichen kann dabei automatisch erfolgen. Das hat den Vorteil, dass die Genauigkeit der Motorsteuervorrichtung erhöht werden kann, ohne dass dafür eine externe Winkelpositions-Sensoreinheit genutzt werden muss. Da die zweite Winkelpositions-Sensoreinheit im Verhältnis zur ersten Winkelpositions-Sensoreinheit besonders genau verbaut ist und mit der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit auf der gemeinsamen Leiterplatte eine bauliche Einheit gebildet, kann der Kalibriervorgang durch die Kalibriereinheit nicht nur besonders einfach, sondern auch besonders genau durchgeführt werden. Dies wird dadurch verstärkt, dass herstellerseitig beide genutzten Winkelpositions-Sensoreinheiten genau bekannt sind, und das entsprechende Wissen auch in der Kalibriereinheit berücksichtigt werden kann.
  • In einem entsprechenden Verfahren zum Kalibrieren der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit wird somit zunächst zumindest ein Winkelpositionssignal der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit erfasst, bevorzugt auch zumindest ein Winkelpositionssignal der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit. Basierend auf dem oder den erfassten Winkelpositionssignalen wird dann die zweite Winkelpositions-Sensoreinheit durch die Kalibriereinheit kalibriert, welche auch als Software in der Motorsteuervorrichtung implementiert sein kann, beispielsweise auf der Motorsteuereinheit implementiert. Die Vorteile entsprechen dabei den durch die beschriebene Motorsteuervorrichtung erzielten Vorteilen, und auch die im folgenden beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen der Motorsteuervorrichtung können mit den entsprechenden Vorteilen auf das Verfahren übertragen werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Kalibriereinheit ausgebildet, ein Übersetzungsverhältnis oder ein Untersetzungsverhältnis, bevorzugt jedoch ein Untersetzungsverhältnis, zwischen der Abtriebswelle des Motors und der Abtriebswelle des Getriebes bei dem Kalibrieren der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit zu berücksichtigen. Das Über- bzw. Untersetzungsverhältnis kann dabei in der Kalibriereinheit vorgegeben oder voreingestellt sein, oder aber automatisch ermittelt werden, wie im weiter unten beschrieben. Durch das Über-oder Untersetzungsverhältnis der beiden Abtriebswellen zueinander entstehen bei der Rotation der Abtriebswellen Fehler oder Unregelmäßigkeiten in unterschiedlichen, durch das jeweilige Über- bzw. Untersetzungsverhältnis bestimmten zeitlichen Abständen. Damit können Abweichungen oder Fehler, welche getriebeintern bedingt sind von Abweichungen oder Fehlern, welche von der Anordnung der Leiterplatte und damit der Winkelpositions-Sensoreinheiten relativ zur Motor-Getriebe-Einheit als solche erkannt, separiert und kompensiert werden. Auch dies erhöht so die Genauigkeit der Motorsteuervorrichtung bei deren bestimmungsgemäßem Gebrauch. Gerade eine Untersetzung wirkt sich hier vorteilig auf die relative Genauigkeit der Signale der unterschiedlichen Winkelpositions-Sensoreinheiten aus, da so pro Umdrehung mehr Sensorsignale der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit zur Verfügung stehen als von der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit, letztere also genauer kalibriert werden kann.
  • In besonders vorteilhafter Weise kann dabei vorgesehen sein, dass das Über- oder Untersetzungsverhältnis von der Kalibriereinheit selbst basierend auf den Winkelpositionssignalen der beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten, bevorzugt ausschließlich basierend auf den Winkelpositionssignalen der beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten, automatisch ermittelt wird. Insbesondere kann dies mit einem automatischen Erkennen einer Wiederholungsfrequenz einer Unregelmäßigkeit oder eines Fehlers oder einer Schwankung in einem der beiden Winkelpositionssignale oder in beiden Winkelpositionssignalen und/oder mit einem automatischen Vergleichen einer Veränderung eines der beiden Winkelpositionsignale mit einer zugeordneten Veränderung des anderen Winkelpositionssignals erfolgen. Die Veränderung der jeweiligen Winkelpositionssignale entspricht dabei einer Veränderung von Winkelpositionen der zugeordneten Abtriebswellen. Aufgrund der mechanischen Kopplung der Abtriebswellen über das Getriebe entsprechen die beiden verglichenen Veränderungen einander. Das hat den Vorteil, dass die Genauigkeit der Motorsteuervorrichtung unabhängig von einer Kenntnis über das genutzte Getriebe und auch unabhängig von individuellen Genauigkeitsschwankungen des jeweils verbauten Exemplars eines Getriebetyps verbessert wird. Überdies kann so auch ohne weiteres nach erfolgter Inbetriebnahme, beispielsweise nach einem vorgegebenen Zeitintervall, insbesondere regelmäßig, das Kalibrieren erneut durchgeführt werden und so auch eine Abnutzung von Komponenten, zum Beispiel von Zahnrädern des Getriebes, kompensiert werden. Die Wiederholungsfrequenz kann dabei auch als harmonische Frequenz bezeichnet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Motorsteuervorrichtung eine Gehäuseeinheit aufweist, sowie zumindest eine Winkelpositions-Signalgebereinheit, welche jeweils ausgebildet ist auf die Abtriebswelle des Motors und/oder des Getriebes aufgesteckt zu werden, sowie eine Montier-Hilfseinheit, welche in Anlage und damit mechanischem Kontakt an die Gehäuseeinheit und die Winkelpositions-Signalgebereinheit angeordnet ist, und welche ausgebildet ist, bei einem Montieren der Motorsteuervorrichtung an der Motor-Getriebe-Einheit oder einer Motor-Einheit oder einer Getriebe-Einheit die jeweils zugeordnete Winkelpositions-Signalgebereinheit oder die Winkelpositions-Signalgebereinheit in einer vorgegebenen Relativposition zur Gehäuseeinheit zu halten und nach dem Montieren der Motorsteuervorrichtung an der Motor-Einheit, der Getriebe-Einheit oder der Motor Getriebe-Einheit aus der Motorsteuervorrichtung entfernt zu werden. Die Montier-Hilfseinheit bewirkt also, dass eine Montierkraft, welche auf die Gehäuseeinheit bei dem Montieren einwirkt, in gleichem Maße auch auf die Winkelpositions-Signalgebereinheit einwirkt und verhindert dadurch eine Veränderung der Relativposition von Winkelpositions-Signalgebereinheit und Gehäuseeinheit zueinander bei dem Montieren der Motorsteuervorrichtung an der zugeordneten Motor-Getriebe-Einheit bzw. Motor- oder Getriebe-Einheit. Entsprechend ist es vorteilhaft, dass die Montier-Hilfseinheit aus einem Material beschaffen ist, welches bei Kräften der Größenordnung wie bei der Montage auftreten, nicht komprimiert wird, und eine Form aufweist, welche bei Einwirkung der Montagekräfte nicht verformt wird. Dadurch kann die Winkelpositions-Signalgebereinheit mit der Motorsteuervorrichtung in einem Press-fit Verfahren an der Abtriebswelle des Motors und/oder des Getriebes befestigt werden, wobei die Motorsteuervorrichtung, insbesondere die Gehäuseeinheit der Motorsteuervorrichtung zusätzlich an einer Gehäuseeinheit der Motor-Getriebe-Einheit oder entsprechend einer Motor- oder Getriebe-Einheit befestigt wird, beispielsweise verschraubt wird.
  • Das hat den Vorteil, dass der Hersteller der Motorsteuervorrichtung die Relativpositionen von Winkelpositions-Signalgebereinheit(en) und Gehäuseeinheit, und somit auch der Relativpositionen von Winkelpositions-Signalgebereinheit(en) und Winkelpositions-Sensoreinheiten, herstellerseitig genau vorgeben kann, und diese auch bei der Montage, welche in einem von der Hersteller der Motorsteuervorrichtung nicht kontrollierten Umgebung erfolgen kann, nicht mehr verändert sondern vielmehr genau eingehalten wird. Dadurch kann die Motorsteuervorrichtung bei bestimmungsgemäßem Gebrauch wiederum eine besonders hohe Genauigkeit erreichen, was gerade bei einem Kalibrieren der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit basierend auf einem Winkelpositionssignal der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit vorteilhaft ist.
  • Besonders vorteilhaft ist entsprechend eine Ausführungsform mit zwei Winkelpositions-Signalgebereinheiten, nämlich einer der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit zugeordneten ersten Winkelpositions-Signalgebereinheit und eine der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit zugeordneten zweiten Winkelpositions-Signalgebereinheit. In diesem Fall können insbesondere statt einer (gemeinsamen) Montier-Hilfseinheit zwei jeweils einer Winkelpositions-Signalgebereinheit zugeordnete Montier-Hilfseinheit vorgesehen sein. Diese können dann jeweils in Anlage an die Gehäuseeinheit und die zugeordnete Winkelpositions-Signalgebereinheit angeordnet sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass eine oder beide Montier-Hilfseinheiten nicht nur in Anlage an die zugeordnete, sondern auch die jeweils andere Winkelpositions-Signalgebereinheit angeordnet sind. Beide Montier-Hilfseinheit sind dann ausgebildet ist, bei einem Montieren der Motorsteuervorrichtung an der Motor-Getriebe-Einheit oder einer Motor- bzw. Getriebe-Einheit die Winkelpositions-Signalgebereinheiten in einer vorgegebenen Relativposition zur Gehäuseeinheit zu halten und nach dem Montieren der Motorsteuervorrichtung an der Motor-Getriebe-Einheit aus der Motorsteuervorrichtung entfernt zu werden. Es kann also nicht nur eine Montier-Hilfseinheit genutzt werden, um eine oder zwei Winkelpositions-Signalgebereinheiten an der Gehäuseeinheit und/oder der jeweils anderen Winkelpositions-Signalgebereinheit abzustützen, sondern auch zwei oder mehr Montier-Hilfseinheiten.
  • Dabei ließen sich die Vorteile zum Teil auch bei einer Motorsteuervorrichtung ohne die vorteilhafte zweite Winkelpositions-Sensoreinheit zum Detektieren einer Winkelposition der Abtriebswelle des von dem Motor antreibbaren Getriebes realisieren. Die Montier-Hilfseinheit kann in entsprechender Variation somit auch für eine besonders einfache Montage einer Motorsteuervorrichtung mit nur einer Winkelpositions-Sensoreinheit an einer Motor-Einheit oder Getriebe-Einheit angewendet werden, bei welcher die Winkelpositions-Signalgebereinheit für die eine Winkelpositions-Sensoreinheit auf die Abtriebswelle des Motors und/oder des Getriebes aufgesteckt wird.
  • Entsprechend ermöglicht die Montier-Hilfseinheit auch ein Verfahren zum Montieren einer für eine Motor-Einheit oder Motor-Getriebe-Einheit geeignete Motorsteuervorrichtung mit einer Gehäuseeinheit, zumindest einer Winkelpositions-Signalgebereinheit und der Montier-Hilfseinheit, bei welchen in einem ersten Schritt die Motorsteuervorrichtung mit ihren Untereinheiten auf eine Motor-Einheit, eine Getriebe-Einheit, oder eine Motor-Getriebe-Einheit gepresst (d.h. gesteckt) wird, die Motorsteuervorrichtung dann mit einem oder mehreren weiteren Verbindungsmitteln mit der Motor-, Motor-Getriebe-, oder Getriebe-Einheit verbunden wird, beispielsweise verschraubt wird, und in einem dritten Schritt die Montier-Hilfseinheit, welche auch als Abstandseinheit fungiert, entfernt wird. Vorteilhafterweise umfasst das Entfernen der Montier-Hilfseinheit ein Herausziehen oder Herausschieben der Montier-Hilfseinheit in einer Ebene senkrecht zur Abtriebswelle. Damit kann die Montier-Hilfseinheit besonders zuverlässig für ein genaues Einhalten der vom Hersteller der Motorsteuervorrichtung vorgesehenen Relativposition der Winkelpositions-Signalgebereinheit und damit dem Scheibenelement zur Gehäuseeinheit realisieren, was die beschriebenen Vorteile nochmals verstärkt.
  • Die Vorteile des Verfahrens entsprechen dabei den oben für die Motorsteuervorrichtung beschriebenen Vorteilen. Die für die Motorsteuervorrichtung beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen gelten auch für das Verfahren, um die entsprechend beschriebenen Vorteile auch im Montageverfahren zu erzielen.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die montierte Hilfseinheit durch eine Klebekraft und/oder eine Klemmkraft in Anlage an die Winkelpositions-Signalgebereinheit und/oder an die Gehäuseeinheit gehalten ist. Dafür kann, ein geeigneter Kleber zwischen Montier-Hilfseinheit und Gehäuseeinheit und/oder zwischen Montier-Hilfseinheit und Winkelpositions-Signalgebereinheit angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann die Montier-Hilfseinheit auch eine Klemm- oder Rastvorrichtung aufweisen, welche beispielsweise über eine oder mehrere Aussparungen in der Montier-Hilfseinheit, welche bei dem Entfernen der Montier-Hilfseinheit ein temporäres Verformen der Montier-Hilfseinheit in die Aussparung(en) hinein erlauben. Die Montier-Hilfseinheit kann überdies für den einmaligen Gebrauch bestimmt sein, insbesondere auch nur unter Zerstörung aus der montierten Motorsteuervorrichtung entfernt werden können. Es bietet sich hier eine Spritzguss-Montier-Hilfseinheit aus, welche, bevorzugt einstückig, aus einem Kunststoff gefertigt ist.
  • Das hat den Vorteil, dass die Montier-Hilfseinheit und damit die Winkelpositions-Signalgebereinheit besonders genau und zuverlässig an oder in der Gehäuseeinheit gehalten ist, und somit die hohe Genauigkeit der Relativposition in der genannten Einheiten zueinander und damit auch die Genauigkeit der Motorsteuervorrichtung im Betrieb mit besonders geringen Anforderungen an den Montageprozess erreicht werden können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Winkelpositions-Signalgebereinheit ein Scheibenelement, bevorzugt ein Scheibenelement mit einem auch als Target bezeichenbaren Signalgeber, aufweist. Die Montier-Hilfseinheit ist dann mit einer ersten Anlagefläche formschlüssig an der Winkelpositions-Signalgebereinheit, insbesondere an dem Scheibenelement, angeordnet ist, und mit einer zweiten Anlagefläche formschlüssig an der Gehäuseeinheit angeordnet ist, wobei erste und zweite Anlagefläche Normalenvektoren aufweisen, welche parallel zu einer Radialebene verlaufen, welche senkrecht auf einer Rotationsachse des Scheibenelementes steht. Erste und zweite Anlagefläche weisen bevorzugt eine Aussparung auf, durch welche die Winkelpositions-Signalgebereinheit bei Entfernen der Montier-Hilfseinheit gezogen wird. Die Anlagenflächen können insbesondere eine Zylinderfläche oder eine Zylindersegmentfläche aufweisen oder sein. Bevorzugt kann in dem Formschluss und damit in den Anlageflächen eine Aussparung vorgesehen sein, durch welche das Scheibenelement (und damit entsprechend auch die Abtriebswelle) bei Entfernen der Montier-Hilfseinheit nach der Montage gezogen wird. Somit kann durch die Montier-Hilfseinheit eine radiale Führung der Winkelpositions-Signalgebereinheit in der Gehäuseeinheit erreicht werden.
  • Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Montier-Hilfseinheit mit einer dritten Anlagefläche formschlüssig an der Winkelpositions-Signalgebereinheit, insbesondere an dem Scheibenelement, angeordnet ist, und mit einer vierten Anlagefläche formschlüssig an der Gehäuseeinheit angeordnet ist, wobei dritte und vierte Anlagefläche Normalenvektoren aufweisen, welche parallel zur Rotationsachse des Scheibenelementes verlaufen. Dritte und vierte Anlagefläche weisen bevorzugt eine Aussparung auf, durch welche die Winkelpositions-Signalgebereinheit bei Entfernen der Montier-Hilfseinheit gezogen wird. Die Anlagenflächen können insbesondere eine Ringfläche oder eine Ringsegmentfläche aufweisen oder sein. Bevorzugt kann in dem Formschluss und damit in den Anlageflächen eine Aussparung vorgesehen sein, durch welche das Scheibenelement (und damit entsprechend auch die Abtriebswelle) bei Entfernen der Montier-Hilfseinheit nach der Montage gezogen wird. Entsprechend kann durch die Montier-Hilfseinheit in diesem Fall eine axiale Führung der Winkelpositions-Signalgebereinheit in der Gehäuseeinheit erreicht werden.
  • Die jeweiligen Anlageflächen können als durchgehende Flächen ausgebildet sein, also durchgehend formschlüssig an den anderen Einheiten ausgebildet sein; bevorzugt sind die vier genannten Anlageflächen dann die einzigen Anlageflächen, welche die Winkelpositions-Signalgebereinheit in der vorgegebenen Relativposition zur Gehäuseeinheit halten. Alternativ können die jeweiligen Anlageflächen aber auch eine geeignete Anzahl von Stützstellen der Montier-Hilfseinheit an dem Scheibenelement und/oder an der Gehäuseeinheit umfassen, sodass dann die Montier-Hilfseinheit entsprechend nicht durchgehend formschlüssig an dem Scheibenelement bzw. der Gehäuseeinheit angeordnet ist. Damit lassen sich beispielsweise leicht oben genannte Aussparungen erzeugen, in welche sich die Hilfs-Montiereinheit bei dem Entfernen hineinverformen kann, sodass bei einem zuverlässigen Halten der Winkelpositions-Signalgebereinheit in der vorgesehenen Relativposition zur Gehäuseeinheit, die Montier-Hilfseinheit noch leicht zu entfernen ist. Es kann auch vorgesehen sein, eine radiale Führung durch eine erste Montier-Hilfseinheit zu erzielen und eine axiale Führung durch eine zweite, von der ersten separate Montier-Hilfseinheit. Die beschriebenen Ausführungen und vorteilhaften Ausgestaltungen gelten dann wahlweise entsprechend für sowohl erste als auch zweite Montier-Hilfseinheit.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Dicke der Montier-Hilfseinheit in axialer Richtung der Winkelpositions-Signalgebereinheit und damit der Abtriebswelle wesentlich geringer ist als eine Länge und/oder Breite der Montier-Hilfseinheit in einer (Radial-)Ebene senkrecht zur axialen Richtung. Unter „im Wesentlichen“ kann hier insbesondere „um einen Faktor von mindestens zehn“ verstanden werden. Bevorzugt ist die Montier-Hilfseinheit also eine flache Montier-Hilfseinheit. Das hat den Vorteil, dass ein im Betrieb der Motorsteuervorrichtung ein ohnehin erforderlicher Freiraum zwischen der Winkelpositions-Signalgebereinheit und der Gehäuseeinheit für die Montier-Hilfseinheit genutzt werden kann, sodass sich durch Verwenden der Montier-Hilfseinheit die Größe der Motorsteuervorrichtung, insbesondere eine axiale Länge, nicht verändert.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft eine Motor-Getriebe-Einheit oder Motor-Einheit mit einer Motorsteuervorrichtung nach einer der beschriebenen Ausführungsformen oder ein robotisches Gerät mit solch einer Motorsteuervorrichtung oder mit solch einer Motor-Getriebe-Einheit oder Motor-Einheit.
  • Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Motorsteuervorrichtung mit einer beispielhaften Ausführungsform einer zugehörigen Motor-Getriebe-Einheit in einer Schnittansicht;
    • 2a-e eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Motorsteuervorrichtung mit einer beispielhaften Motor-Einheit in einer Schnittdarstellung und beispielhaften Montageschritten.
  • Gleiche und funktionsgleiche Elemente werden dabei in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Motorsteuervorrichtung an einer beispielhaften Motor-Getriebe-Einheit. Die Motorsteuervorrichtung 1 weist dabei eine Leiterplatte 2 auf, sowie eine auf der Leiterplatte 2 angeordnete erste Winkelpositions-Sensoreinheit 3a und eine auf der Leiterplatte 2 angeordnete zweite Winkelpositions-Sensoreinheit 3b. Die Motor-Getriebe-Einheit 4 umfasst dabei vorliegend einen Motor 5, welcher einen Stator 6, einen Rotor 7, sowie eine Abtriebswelle 8 aufweist. Die Abtriebswelle 8 ist im gezeigten Beispiel als eine Hohlwelle ausgeführt. Der von der Motorsteuervorrichtung 1 zu steuernde und damit steuerbare Motor 5 ist über die Abtriebswelle 8 mechanisch mit einem Antrieb eines Getriebes 9 gekoppelt. Eine Abtriebswelle 10 des Getriebes 9 erstreckt sich dabei in axialer Richtung, in der Figur in (negativer) x-Richtung, durch die Abtriebswelle 8 des Motors 5 hindurch zur getriebeabgewandten Rückseite des Motors 5 und damit der Motor-Getriebe-Einheit 4. Im gezeigten Beispiel ist auch die Abtriebswelle 10 des Getriebes 9 als Hohlwelle ausgeführt. Entsprechend weist hier die Leiterplatte 2 in Verlängerung einer Zentralachse A der Abtriebswellen 8, 10 ein Loch 12 auf, sodass durch die beiden Hohlwellen 8, 10 und das Loch 12 der Leiterplatte 2 Kabel und dergleichen durchgeführt werden können. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind vorliegend keine Gehäuseeinheiten 13, 14 (2) dargestellt.
  • Vorliegend sind jeweiligen getriebeabgewandten Endbereichen 8', 10' der Abtriebswellen 8,10 jeweilige Signalgeber-Einheiten 11a, 11b angeordnet, welche entsprechend der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit 3a und der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit 3b zugeordnet sind. Somit ist durch die erste Winkelpositions-Sensoreinheit 3a eine Winkelposition der Abtriebswelle 8 des von der Motorsteuervorrichtung 1 steuerbaren Motors 5 detektierbar und durch die zweite Winkelpositions-Sensoreinheit 3b die Winkelposition der Abtriebswelle 10 des vom Motor 5 antreibbaren Getriebes 9 der Motor-Getriebe-Einheit 4.
  • In 2a bis 2e ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Motorsteuervorrichtung bei einem Montageprozess an eine Motor-Getriebe-Einheit gezeigt. Der Übersichtlichkeit halber ist die Darstellung dahingehend vereinfacht, dass die Motor-Getriebe-Einheit 4 mit nur einer Abtriebswelle 8, 10 dargestellt, welche in gezeigten Beispiel nicht als Hohlwelle ausgeführt ist. Das Verfahren kann also in einer Motor-Einheit oder Getriebe-Einheit oder Motor-Getriebe-Einheit mit eine Abtriebswelle und einer Signalgebereinheit oder in einer Motor-Getriebe-Einheit mit zwei Abtriebswellen und einer oder zwei Signalgebereinheiten angewandt werden.
  • In der in den 2a bis 2e gezeigten Ausführungsform der Motorsteuervorrichtung 1 weist diese zunächst eine Gehäuseeinheit 13 auf, welches im Verlauf des Montageverfahrens mit einer Gehäuseeinheit 14 der Motor-Getriebe-Einheit 4 verbunden, im gezeigten Beispiel verschraubt werden soll. Die Motorsteuervorrichtung 1 weist darüber hinaus zumindest eine Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 für jeweils eine der Winkelpositions-Sensoreinheiten 3a, 3b auf. Die Winkelpositions-Signalgebereinheit(en) 15 sind jeweils ausgebildet auf die entsprechende Abtriebswelle 8,10 des Motors 5 oder des Getriebes 9 der Motor-Getriebe-Einheit 4 aufgesteckt zu werden. Im gezeigten Beispiel weist die Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 hierfür ein Scheibenelement 16 auf mit einem Loch 22 auf, in welches die Abtriebswelle 8, 10 eingepresst wird. Dass Einpressen erfolgt im gezeigten Beispiel über ein einfaches Presswerkzeug 17.
  • Die Motorsteuervorrichtung 1 weist in der dargestellten Ausführungsform auch eine Montier-Hilfseinheit 18 auf, welche in Anlage an die Gehäuseeinheit 13 und die Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 angeordnet ist, und welche ausgebildet ist, bei einem Montieren der Steuervorrichtung 1 an der Motor-Getriebe-Einheit 4 die Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 in einer vorgegebenen Relativposition zur Gehäuseeinheit 13 zu halten und nach dem Montieren der Motorsteuervorrichtung 1 an der Motor-Getriebe-Einheit 4 aus der Motorsteuervorrichtung 1 entfernt zu werden.
  • Im gezeigten Beispiel weist die Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 auch ein Scheibenelement 23 auf. Die Montier-Hilfseinheit 18 ist dabei mit einer ersten Anlagefläche 20, hier einer der Zentralachse A zugewandten Innenkante, formschlüssig an der Winkelpositions-Signalgebereinheit 15, insbesondere an dem Scheibenelement 23, angeordnet, und mit einer zweiten Anlagefläche 20', hier einer der Zentralachse A abgewandten Außenkante, formschlüssig an der Gehäuseeinheit 13 angeordnet. Erste und zweite Anlagefläche weisen Normalenvektoren auf, welche parallel zu einer Radialebene, welche senkrecht auf einer Rotationsachse des Scheibenelementes 23 steht, verlaufen, also vorliegend in der Zeichenebene (x-y-Ebene) verlaufen. Erste und zweite Anlagefläche 20, 20' weisen vorliegend eine Aussparung 19 (2d) auf, durch welche die Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 bei Entfernen der Montier-Hilfseinheit (18) gezogen wird. Für die genaue radiale Führung der Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 weist das Scheibenelement 23 einen zylinderförmigen Kragen 24 auf, welcher vorliegend innen an dem Scheibenelement 23 angeordnet ist und bei dem Verpressen der Motorsteuervorrichtung 1 an seiner der Zentralachse A zugewandten Innenseite mit der Abtriebswelle 8, 10 in Anlage kommt.
  • Im gezeigten Beispiel ist die Montier-Hilfseinheit 18 auch mit einer dritte Anlagefläche 21 formschlüssig an der Winkelpositions-Signalgebereinheit 15, hier an dem Scheibenelement 23, angeordnet, und mit einer vierten Anlagefläche 21' formschlüssig an der Gehäuseeinheit 13. Dabei weisen dritte und vierte Anlagefläche 21, 21' Normalenvektoren auf, welche parallel zur Rotationsachse des Scheibenelementes (23) verlaufen, hier also parallel zur Zentralachse A und der x-Richtung. Auch dritte und vierte Anlagefläche 21, 21' weisen hier die Aussparung 19 auf, durch welche die Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 bei Entfernen der Montier-Hilfseinheit 18 gezogen wird.
  • Im gezeigten Beispiel ist dabei eine Dicke d der Montier-Hilfseinheit 18 in axialer Richtung der Abtriebswelle 8,10 wesentlich geringer als eine entsprechende Länge oder Breite senkrecht dazu.
  • In 2b ist nun mittels des Presswerkzeugs 17 die Motorsteuervorrichtung 1 mit der Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 auf die Abtriebswelle 8,10 aufgepresst sodass durch eine Press-Fit-Verbindung Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 fest auf der Abtriebswelle 8,10 sitzt. Nachdem die Motorsteuervorrichtung 1 wie in 2c gezeigt an der Motor-Getriebe-Einheit 4 befestigt, beispielsweise verschraubt wurde, kann die Montier-Hilfseinheit 18 entfernt werden. Im gezeigten Beispiel erfolgt dies durch ein Herausziehen senkrecht zur axialen Richtung, hier in positiver Y Richtung. Wie in 2d ersichtlich ist nun auf zuverlässige Weise über ein einfaches Press-fit-Verfahren, bei welchem die Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 auf die Abtriebswelle 8,10 aufgepresst wird, die Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 bzw. das Scheibenelement 23 genau in dem Abstand a, welcher der Dicke der Montier-Hilfseinheit entspricht, relativ zu der Gehäuseeinheit 13 der Motorsteuervorrichtung 1 angeordnet. Dadurch wird eine besonders genau arbeitende Motorsteuervorrichtung 1 realisiert, bei welche die Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 zugeordnete Winkelpositions-Sensoreinheit 3a, 3b ( 1) mit hoher vorhersehbarer Genauigkeit arbeiten kann.
  • In 2e ist eine Draufsicht auf eine beispielhafte Ausführungsform der Montier-Hilfseinheit 18 in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung, also der y-z-Ebene dargestellt. Neben der Ausnehmung 19, durch welche bei dem Entfernen der Montier-Hilfseinheit 18 vorliegend die Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 und auch die Abtriebswelle 8,10 gezogen wird, ist die Innenkante 20 hier für den bereichsweise umlaufenden Formschluss an der Winkelpositions-Signalgebereinheit 15 ausgebildet, und die Außenkante 20' für den bereichsweise umlaufenden Formschluss an der Gehäuseeinheit 13 ausgebildet. Überdies weist die Montier-Hilfseinheit 18 im gezeigten Beispiel noch Materialaussparungen 25, 25' auf, welche ein Verformen der Montier-Hilfseinheit 18 senkrecht zur Abziehrichtung, hier senkrecht zu der y-Richtung, erleichtern und dadurch die Entfernung der Montier-Hilfseinheit 18 nach der Montage der Motorsteuervorrichtung 1 an der Motor-Getriebe-Einheit 4 erleichtern.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2017133806 A1 [0004]
    • US 5138564 A [0004]

Claims (10)

  1. Motorsteuervorrichtung (1), welche zur Befestigung an einer Motor-Getriebe-Einheit (4) mit einem von der Motorsteuervorrichtung (1) zu steuerndem Motor (5) und mit einem durch eine Abtriebswelle (8) des zu steuernden Motors (5) antreibbaren Getriebes (9) ausgebildet ist, und welche aufweist - eine Leiterplatte (2); - eine auf der Leiterplatte (2) angeordnete erste Winkelpositions-Sensoreinheit (3a) zum Detektieren einer Winkelposition der Abtriebswelle (8) des zu steuernden Motors (5); gekennzeichnet durch - eine auf der Leiterplatte (2) angeordnete zweite Winkelpositions-Sensoreinheit (3b) zum Detektieren einer Winkelposition einer Abtriebswelle (10) des von dem Motor (5) antreibbaren Getriebes (9).
  2. Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuervorrichtung (1) darauf ausgelegt ist, dass - die Abtriebswelle (8) des zu steuernden Motors (5) eine Hohlwelle ist; - die Abtriebswelle (10) des von dem zu steuernden Motor (5) antreibbaren Getriebes (9) zumindest abschnittsweise im Inneren der Hohlwelle verläuft; und - beide Abtriebswellen (8, 10) in einem jeweiligen Endbereich (8', 10'), welcher in einer axialen Richtung der Motor-Getriebe-Einheit (4) auf der gleichen Seite der Motor-Getriebe-Einheit (4) liegt, insbesondere auf einer getriebeabgewandten Seite der Motor-Getriebe-Einheit (4), jeweils eine Sensorgebereinheit (11a, 11b), insbesondere eine magnetische Sensorgebereinheit, aufweisen.
  3. Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kalibriereinheit, welche ausgebildet ist die zweite Winkelpositions-Sensoreinheit (3b) basierend auf zumindest einem Winkelpositionssignal der ersten Winkelpositions-Sensoreinheit (3a) zu kalibrieren, insbesondere ausschließlich basierend auf den Winkelpositionssignalen der beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten (3a, 3b) als einzige Winkelpositionssignale, bevorzugt mit einem Vergleichen der den beiden Winkelpositionssignalen entsprechenden Winkelpositionen.
  4. Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinheit ausgebildet ist, ein Über- oder Untersetzungsverhältnis, bevorzugt ein Untersetzungsverhältnis, zwischen der Abtriebswelle (8) des Motors (5) und der Abtriebswelle (10) des Getriebes (9) bei dem Kalibrieren der zweiten Winkelpositions-Sensoreinheit (3b) zu berücksichtigen.
  5. Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Über- oder Untersetzungsverhältnis von der Kalibriereinheit basierend auf den Winkelpositionssignalen der beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten (3a, 3b), bevorzugt ausschließlich basierend auf den Winkelpositionssignalen der beiden Winkelpositions-Sensoreinheiten (3a, 3b), automatisch ermittelt wird, insbesondere mit einem automatischen Erkennen einer Wiederholungsfrequenz einer Unregelmäßigkeit in einem oder beiden Winkelpositionssignalen und/oder mit einem automatischen Vergleichen einer Veränderung eines der beiden Winkelpositionsignale mit einer zugeordneten Veränderung des anderen Winkelpositionssignals.
  6. Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - mit einer Gehäuseeinheit (13), gekennzeichnet durch - zumindest eine Winkelpositions-Signalgebereinheit (15), welche jeweils ausgebildet ist auf die Abtriebswelle (8, 10) des Motors (5) oder des Getriebes (9) aufgesteckt zu werden; und - eine Montier-Hilfseinheit (18), welche in Anlage an die Gehäuseeinheit (13) und die Winkelpositions-Signalgebereinheit (15) angeordnet ist, und ausgebildet ist, bei einem Montieren der Motorsteuervorrichtung (1) an der Motor-Getriebe-Einheit (4) die Winkelpositions-Signalgebereinheit (15) in einer vorgegebenen Relativposition zur Gehäuseeinheit (13) zu halten und nach dem Montieren der Motorsteuervorrichtung (1) an der Motor-Getriebe-Einheit (4) aus der Motorsteuervorrichtung (1) entfernt zu werden.
  7. Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Montier-Hilfseinheit (18) durch eine Klebekraft und/oder eine Klemmkraft in Anlage an die Winkelpositions-Signalgebereinheit (15) und/oder an die Gehäuseeinheit (13) gehalten ist.
  8. Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass - die Winkelpositions-Signalgebereinheit (15) ein Scheibenelement (23) aufweist; und - die Montier-Hilfseinheit (18) mit einer ersten Anlagefläche formschlüssig an der Winkelpositions-Signalgebereinheit (15), insbesondere an dem Scheibenelement (23), angeordnet ist, und mit einer zweiten Anlagefläche formschlüssig an der Gehäuseeinheit (13) angeordnet ist, wobei erste und zweite Anlagefläche Normalenvektoren aufweisen, welche parallel zu einer Radialebene verlaufen, welche senkrecht auf einer Rotationsachse des Scheibenelementes (23) steht, wobei erste und zweite Anlagefläche bevorzugt eine Aussparung aufweisen, durch welche die Winkelpositions-Signalgebereinheit (15) bei Entfernen der Montier-Hilfseinheit (18) gezogen wird; und/oder - die Montier-Hilfseinheit (18) mit einer dritten Anlagefläche formschlüssig an der Winkelpositions-Signalgebereinheit (15), insbesondere an dem Scheibenelement (23), angeordnet ist, und mit einer vierten Anlagefläche formschlüssig an der Gehäuseeinheit (13) angeordnet ist, wobei dritte und vierte Anlagefläche Normalenvektoren aufweisen, welche parallel zur Rotationsachse des Scheibenelementes (23) verlaufen, wobei dritte und vierte Anlagefläche bevorzugt eine Aussparung aufweisen, durch welche die Winkelpositions-Signalgebereinheit (15) bei Entfernen der Montier-Hilfseinheit (18) gezogen wird.
  9. Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Dicke (d) der Montier-Hilfseinheit (18) in axialer Richtung der Winkelpositions-Signalgebereinheit (15) wesentlich geringer ist als eine Länge und/oder Breite in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung, insbesondere um einen Faktor von wenigstens 10.
  10. Motor-Getriebe-Einheit (4) oder Motor-Einheit mit einer Motorsteuervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder robotisches Gerät mit solch einer Motorsteuervorrichtung (1) oder mit solch einer Motor-Getriebe-Einheit (4) oder Motor-Einheit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022205621A1 (de) 2022-06-01 2023-12-07 Mahle International Gmbh Rotorwelle und elektrische Maschine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138564A (en) 1990-07-31 1992-08-11 Xerox Corporation Automatic encoder calibration
US6258007B1 (en) 1999-05-27 2001-07-10 Teijin Seiki Boston, Inc Multi-sensor harmonic drive actuator arrangement assembly
WO2017133806A1 (de) 2016-02-04 2017-08-10 Fraba B.V. Verfahren zum kalibrieren eines drehgebers und drehgeber zur bestimmung einer korrigierten winkelposition
US10557707B2 (en) 2010-10-12 2020-02-11 Nikon Corporation Encoder, driving device, and robot apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10222233B2 (en) * 2013-10-22 2019-03-05 Ultra Motion LLC Actuator position sensing
CN109278038B (zh) * 2018-10-31 2020-09-29 深圳市优必选科技有限公司 舵机及机器人

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138564A (en) 1990-07-31 1992-08-11 Xerox Corporation Automatic encoder calibration
US6258007B1 (en) 1999-05-27 2001-07-10 Teijin Seiki Boston, Inc Multi-sensor harmonic drive actuator arrangement assembly
US10557707B2 (en) 2010-10-12 2020-02-11 Nikon Corporation Encoder, driving device, and robot apparatus
WO2017133806A1 (de) 2016-02-04 2017-08-10 Fraba B.V. Verfahren zum kalibrieren eines drehgebers und drehgeber zur bestimmung einer korrigierten winkelposition

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022205621A1 (de) 2022-06-01 2023-12-07 Mahle International Gmbh Rotorwelle und elektrische Maschine

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