DE202006018877U1

DE202006018877U1 - Drehgeber

Info

Publication number: DE202006018877U1
Application number: DE200620018877
Authority: DE
Original assignee: Hengstler GmbH
Current assignee: Hengstler GmbH
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2016-12-15

Abstract

Drehgeber mit einem Gehäuse (1) aufnehmend eine Hohl-, Voll- oder Konuswelle (7) zur Koppelung zum einen an ein Drehgeber-externes drehendes Bauteil eines Endgerätes und zum anderen zur Koppelung an ein Drehgeber-internes Maßverkörperungs-Bauteil, z.B. Codescheibe (9), und weiterhin aufnehmend eine Platine (10) für eine Messelektronik, die für das Messen von Drehparametern mit dem Maßverkörperungs-Bauteil (9) zusammenwirkt und mit einer Drehgeber-externen Auswerteelektronik verbindbar ist, an welche diese Drehparameter ausgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine im Wesentlichen metallische Kernplatte (2) beinhaltet, welche von einer im Wesentlichen nicht-metallischen Gehäusehülle (3) umgeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehgeber nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
Derartige Drehgeber sind bereits zahlreich aus dem Stand der Technik bekannt, wobei die Motorwelle eines Endgerätes, dessen Drehparameter wie z.B. Drehzahl oder Drehposition oder Drehrichtung bestimmt werden sollen, mit der Drehgeberwelle drehfest verbunden ist. Der innere Lagerring der Drehgeberwelle ist an der Motorwelle des Endgerätes kraft- und/oder formschlüssig festgelegt und dreht mit gleicher Drehzahl mit, ebenso wie ein damit verbundenes Maßverkörperungs-Bauteil wie z.B. eine Loch- oder Codescheibe eines optischen Drehgebers (für Inkrementalwert oder Absolutwert), wobei der damit zusammenwirkende Sensorring mit optischer Lichtschranke des Drehgebers feststeht. Durch die Relativdrehung des inneren Lagerrings zum feststehenden Sensorring des Drehgebers wird ein dem zu bestimmenden Parameter (z.B. Drehzahl, Drehposition oder Drehrichtung der Motorwelle) proportionales Messsignal erzeugt, welches über eine Schnittstelleneinheit des Drehgebers an eine externe Umform- und Auswerteeinheit ggf. mit Messsignalspeicher und -anzeige ausgegeben wird. Die Schnittstelleneinheit des Drehgebers ist im einfachsten Fall eine Steckkontaktleiste, kann aber auch bereits mit einer ersten internen Umformeinheit ausgestattet sein, oder sogar eine interne Auswerteeinheit enthalten, welche die externe Auswerteeinheit ersetzen kann.
Natürlich können derartige Drehgeber nicht nur auf optischen Messprinzipien beruhen, sondern auch auf magnetischen, kapazitiven oder induktiven Messprinzipien oder Kombinationen davon, so dass dann eben anstatt der Loch- oder Codescheibe als Maßverkörperungs-Bauteil eine Magnetscheibe, Kondensatorplatten-Scheibe oder Spulenscheibe auch in Form von dickeren Ringen eingesetzt werden.
Derartige Drehgeber beinhalten beim Stand der Technik ein zylindrisches Gehäuse das entweder aus einem Metallmaterial wie z.B. Aluminium, Stahl, Druck-/Schleuderguss oder Sintermetall besteht, oder aber aus einem Kunststoffmaterial wie z.B. Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polycarbonat (PC), Phenolharze (PF), Melaminharze (MF), Harnstoffharze (UF) etc..
Nachteile der herkömmlichen Drehgeber-Gehäuse aus Metall sind die relativ hohen Material- und Herstellungskosten, sowie das relativ hohe Gewicht. Nachteil der Gehäuse für einen Drehgeber aus Kunststoff ist die relativ geringe mechanische Belastbarkeit insbesondere bei den kostengünstigeren Kunststoffen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Nachteile der herkömmlichen Drehgeber-Gehäuse aus Metall oder aus Kunststoff zu vermeiden und die Vorteile beider Materialien (Metall und Kunststoff) zu vereinen und somit relativ geringe Produktionskosten bei gleichzeitig hoher mechanischer Belastbarkeit des Drehgeber-Gehäuses zu erzielen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe dienen die Merkmale des Schutzanspruchs 1.
Wesentlich dabei ist, dass das Gehäuse eine im Wesentlichen metallische Kernplatte beinhaltet, welche von einer im Wesentlichen nicht-metallischen Gehäusehülle umgeben ist.
Vorteil dabei ist, dass damit der Drehgeber eine genügende Stabilität erhält, jedoch sehr kostengünstig ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung bezieht sich bevorzugt auf die Kunststoffumspritzung einer Kernplatte, die zusätzlich noch eine Anzahl von verschiedenen Funktionen bietet. Diese Technik entspricht zwar dem heutigen Stand, ist jedoch für die Anwendung im Bereich Drehgebertechnologie neu.
Ein weiterer Anspruch besteht darin, dass die innen liegende Kernplatte aus den verschiedensten Materialien (Aluminium, Stahl, etc.) bestehen kann. Des weiteren ist genauso denkbar, dass diese Kernplatte nicht umspritzt ist, sondern zwischen beispielsweise zwei Einzelteilen liegen kann, die wiederum zueinander befestigt sind.
Die geometrische Form der Kernplatte, und insbesondere die geometrische Form des Drehgebers selbst, spielen diesbezüglich eine untergeordnete Rolle. Ebenso ist es unwesentlich, ob es sich um einen Drehgeber mit einer sogenannten Vollwelle, Konuswelle, Hohlwelle etc. handelt.
Die Materialien zur Umspritzung der Kernplatte sind ebenso vielfältig. Hiermit sind alle Kunststoffarten gemeint, welche auch mit Zusätzen versehen sein können, für beispielsweise höhere Steifigkeit, Festigkeit, Verarbeitbarkeit, Temperaturbeständigkeit oder auch leitfähige Stoffe, die zum Kontaktieren von elektrischen Anschlüssen oder Potentialen notwendig sind. Alternative Materialien, wie beispielsweise gepresstes Holz bzw. gepresstes Sägemehl, welches beispielsweise für MDF-Platten verwendet wird, sind ebenso denkbar wie wiederverwendbares Material, das beispielsweise aus Kunststoff oder dergleichen resultiert.
Funktionen der Kernplatte:

1. Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit des Drehgebers
2. Axialer Anschlag für Kugellager (Schulterfunktion)
3. Befestigung für Bauteile und Elemente innerhalb des Drehgebers
4. Herstellung von elektrischen Verbindungen zu Elementen und Bauteilen innerhalb und außerhalb des Drehgebers (z.B. zur Platine und zum el. Anschluss an externes Endgerät)
5. EMV-Schutz
6. Mechanische Befestigungsmöglichkeit des Drehgebers selbst an das Endgerät
7. Anbringung sog. Federbleche und sonstige Elemente zum Anbau des Drehgebers an das externe Endgerät.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei aus der Zeichnung weitere Merkmale der Erfindung hervorgehen.
1 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch einen schematischen Drehgeber nach der Erfindung.
Das Gehäuse 1 des Drehgebers besteht aus einer Kernplatte 2, welche von einer Gehäusehülle 3 umspritzt ist und mit diesem eine formschlüssige Verbindung bildet, wobei Kernplatte 2 und Gehäusehülle 3 je eine zentrale Ausnehmung 4, 5 besitzen, die axial zueinander fluchten.
Innerhalb der Ausnehmungen 4, 5 der Kernplatte 2 und Gehäusehülle 3 liegen zwei axial hintereinander liegende Kugellager 6, welche mit ihrem äußeren Lagerring 6a radial am Rand der Ausnehmung 5 der Gehäusehülle 3 z.B. eingepresst oder eingeklebt sind, sowie axial an den Stirnflächen der Kernplatte 2 im Bereich der zentralen Ausnehmung 4 aufliegen (Schulterfunktion). Natürlich können die Kugellager 6 auch durch andere Wälzlager oder Gleitlager ersetzt werden, da diese Lagerungsart im Rahmen der Erfindung nicht lösungsnotwendig ist.
Auf der radial inneren Seite des äußeren Lagerrings 6a schließen sich Lagerkugeln 6c an, sowie radial weiter innen, innere Lagerringe 6b. Radial innen vom inneren Lagerring 6b ist eine Welle 7 aufgenommen, welche an ihrem einen Ende ein Innengewinde 8 zur Schraubverbindung mit einem Außengewinde einer Welle eines externen Endgerätes (nicht gezeigt) aufweist, und an ihrem anderen Ende eine Codescheibe 9 trägt.
Diese Codescheibe 9 kann mit einer auf der axial darüber befindlichen Messelektronik (nicht gezeigt) auf der Platine 10 zusammenarbeiten.
Die Platine 10 liegt auf axialen Stiften 11 der Gehäusehülle 3, welche auch als ringsumlaufender Ring oder als Ringsegmente ausgebildet sein können. Durch diese axialen Stifte 11 der Gehäusehülle 3 sind Schrauben 12 durchgeführt, zur Halterung der Platine 10 auf dem Gehäuse 1. Mindestens eine dieser Schrauben 12 führt im Einschraubzustand bis auf die Kernplatte 2 und ist in dieser elektrisch leitend eingeschraubt.
Auf der der Platine 10 axial gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 1 ist ebenfalls mindestens eine Schraube 13 in die Gehäusehülle 3 derart eingeschraubt, dass diese mit der Kernplatte 2 elektrisch leitend verbunden ist.
Durch diese Schraube 13 wird ein Federblech 14 elektrisch leitend geklemmt, welches zur elektrisch leitenden Verbindung des Gehäuses des externen Endgerätes (nicht gezeigt) benutzt wird. Hierbei wird in die Bohrung 15 des Federblechs 14 eine weitere Schraube durchgeführt und am Gehäuse des externen Endgerätes festgeschraubt.
Durch die Schrauben 12, 13 wird die Festigkeit des Gehäuses 1 noch zusätzlich erhöht, wobei auch andere Verbindungselemente denkbar sind, auch selbstverbindende Elemente, die beispielsweise zusammengesteckt werden (z.B. Bajonettverbindung, Rast-/Schnappverbindung etc.).
Die Kernplatte 2 ist hier plan und eben ausgebildet, kann aber auch andere geometrische Formen besitzen, wie z.B. im Längsschnitt U-Form, L-Form, H-Form, Z-Form oder gar Wellenform, etc..
Die Schrauben 12, 13 können im Übrigen auch schräg oder radial in die Grundplatte 2 eingeschraubt sein.
Zum Schutz der Platine 10 und der darauf befindlichen Messelektronik (nicht gezeigt) kann darüber auf dem Gehäuse 1 ein Abschlussdeckel (nicht gezeigt) aufgebracht sein, der insbesondere aus Kunststoff besteht.
Weiterhin ist nicht dargestellt, dass die Drehgeber-interne Messelektronik der Platine 10 über eine herkömmliche Steckerverbindung mit der Drehgeber-externen Auswerteelektronik verbunden werden kann.

1: Gehäuse
2: Kernplatte
3: Gehäusehülle
4: zentrale Ausnehmung von 2
5: zentrale Ausnehmung von 3
6: Wälzlager; 6a radial äußerer Lagerring; 6b radial innerer Lagerring; 6c Kugeln
7: Welle (Voll-, Hohl- oder Konuswelle)
8: Innengewinde in 7
9: rotierbare Codescheibe auf 7 (als Maßverkörperungs-Bauteil)
10: Platine mit Messelektronik
11: axiale Stifte von 3
12: Befestigungsschraube für 10
13: Befestigungsschraube für 14
14: Federblech zur el. Erdung eines externen Endgerätes

Claims

Drehgeber mit einem Gehäuse (1) aufnehmend eine Hohl-, Voll- oder Konuswelle (7) zur Koppelung zum einen an ein Drehgeber-externes drehendes Bauteil eines Endgerätes und zum anderen zur Koppelung an ein Drehgeber-internes Maßverkörperungs-Bauteil, z.B. Codescheibe (9), und weiterhin aufnehmend eine Platine (10) für eine Messelektronik, die für das Messen von Drehparametern mit dem Maßverkörperungs-Bauteil (9) zusammenwirkt und mit einer Drehgeber-externen Auswerteelektronik verbindbar ist, an welche diese Drehparameter ausgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine im Wesentlichen metallische Kernplatte (2) beinhaltet, welche von einer im Wesentlichen nicht-metallischen Gehäusehülle (3) umgeben ist.
Drehgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernplatte (2) aus Aluminium und/oder Stahl und/oder Kupfer und/oder deren Legierungen besteht.
Drehgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehülle (3) im Wesentlichen aus Kunststoff und/oder Holz besteht.
Drehgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernplatte (2) mit Kunststoff umspritzt ist.
Drehgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Erdung des Endgerätes und des Drehgebers über dessen Kernplatten-Kontakte (12, 13) erfolgt, welche mindestens teilweise in der el. nicht-leitenden Gehäusehülle (3) aufgenommen sind und mit der im Wesentlichen metallischen Kernplatte (2), sowie mit der Messelektronik-Platine (10) oder einem Endgerät-Anschlusselement (14) elektrisch leitend verbunden sind.
Drehgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernplatten-Kontakte (12, 13) mindestens je eine Schraubverbindung ist, welche einerseits die mechanische Verbindung zwischen Messelektronik-Platine (10) und Kernplatte (2), und andererseits zwischen Kernplatte (2) und Endgerät-Anschlusselement (14) darstellen.
Drehgeber nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schraubverbindungen (12) zwischen Messelektronik-Platine (10) und Kernplatte (2) vorgesehen sind.
Drehgeber nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schraubverbindungen (13) mit je einem Endgerät-Anschlusselement (14) vorgesehen sind.