DE29624207U1

DE29624207U1 - Winkelmeßsystem

Info

Publication number: DE29624207U1
Application number: DE29624207U
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1996-09-28
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2006-09-29

Description

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 26. September 1996

Winkelmeßeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Winkelmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Winkelmeßeinrichtungen dienen zur Messung von Drehbewegungen einer Welle über eine oder mehrere Umdrehungen. Die Drehbewegung wird dabei inkremental oder absolut erfaßt, der ausgegebene Meßwert ist abhängig davon eine Folge von Zählimpulsen, ein Zählerwert oder ein Codewert. In Verbindung mit Zahnstangen oder Gewindespindeln lassen sich mit derartigen Winkelmeßeinrichtungen auch lineare Bewegungen messen.

Über Anschlußkabel werden der Winkelmeßeinrichtung eine Betriebsspannung zugeführt und die Meßsignale abgenommen und an eine Folgeelektronik weitergeleitet. Hierzu sind bei bekannten Winkelmeßeinrichtungen am Gehäuse axial oder radial nach außen weisende Stecker vorgesehen. Derartige am Gehäuse fest montierte Stecker erhöhen die Baugröße der Winkelmeßeinrichtung erheblich. Aus diesem Grund wurde gemäß der DE-84 18 488-U1 versucht, den Stecker als zylindrisches Gehäuseteil

auszubilden. Nachteilig dabei ist, daß das daran anzuschließende Kabel nur radial angeschlossen werden kann. Die Handhabung wird erschwert, wenn die zu montierende Winkelmeßeinrichtung am Einbauort radial nicht zugänglich ist. Bei nicht angeschlossenem Kabel liegen die Kontakte des Steckers frei.

Aus der DE-43 04 032-A1 - von der diese Erfindung ausgeht - ist eine Winkelmeßeinrichtung bekannt, bei der die Steckverbindung innerhalb des Gehäuses der Meßeinrichtung angeordnet ist. Um diese Steckverbindung zugänglich zu machen, ist am Gehäuse eine segmentförmige Aussparung vorgesehen, die durch eine schwenkbare Haube abdeckbar ist. Die Haube bildet in der Abdeckstellung eine mechanische Zugentlastung für das von der Steckverbindung nach außen führende Anschlußkabel.

Ein Nachteil dieser Winkelmeßeinrichtung besteht darin, daß die Zugentlastung ausschließlich im geschlossenen Zustand der Haube wirksam ist, und daß die Zugentlastung durch die Verriegelung der Haube gebildet wird. Dadurch besteht die Gefahr, daß bei auftretender Zugkraft am Anschlußkabel sich die Haube öffnet. Ein weiterer Nachteil dieser Winkelmeßeinrichtung ist, daß das Anschlußkabel direkt am Außenumfang des Gehäuses geklemmt ist und dadurch die Richtung des wegführenden Anschlußkabels fest vorgegeben ist. Diese Richtung kann nur dadurch geändert werden, indem das Anschlußkabel außerhalb des Gehäuses gebogen wird, wozu ein freier Raum zur Verfügung stehen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Winkelmeßeinrichtung zu schaffen, die kompakt aufgebaut und flexibel einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird von einer Winkelmeßeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen entnimmt man den abhängigen Ansprüchen.

• &phgr;

-3-

Die Vorteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Winkelmeßeinrichtung bestehen darin, daß die Meßeinrichtung einfach aufgebaut ist und ein einfacher und flexibler Einbau gewährleistet ist, indem die Richtung des Kabelausgangs beliebig gewählt werden kann, ohne daß der Einbauraum größer als die Außenkontur der Meßeinrichtung selbst sein muß. Ein weiterer Vorteil ist, daß das Anschlußkabel vom Hersteller oder vom Anwender der Meßeinrichtung einfach montiert oder ausgewechselt werden kann, und daß die Zugentlastung unabhängig von einer verschließbaren Haube wirksam ist. Weiterhin bildet das Gehäuse der Winkelmeßeinrichtung eine Abschirmung gegenüber äußere elektromagnetische Felder.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigt
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Figur 1 eine Winkelmeßeinrichtung im Querschnitt

längs der Wellenachse und

Figur 2 eine Draufsicht auf diese Winkelmeßeinrich-

tung.

Die in den Figuren dargestellte Winkelmeßeinrichtung weist eine Welle 1 zum Anschluß an einen zu messenden Körper auf. Die Verbindung zwischen der Welle 1 und dem zu messenden Körper wird beispielsweise mit einem durch die Welle 1 ragenden Verbindungselement in Form einer Schraube 2 realisiert.

Die Winkelmeßeinrichtung selbst wird über einen Grundkörper 3 an einem weiteren Körper befestigt. Der zu messende Körper ist beispielsweise eine Motorwelle und der weitere Körper das stationäre Motorgehäuse.

In bekannter Weise ist die Welle 1 im Grundkörper 3 drehbar gelagert, wobei an der Welle 1 eine Codescheibe 4 befestigt ist und/oder die Welle 1 über ein Getriebe eine oder mehrere Codescheiben antreibt. Die

• · • ·

-A-

Codescheibe 4 wird im gezeigten Beispiel lichtelektrisch von einer

Abtasteinrichtung 5 abgetastet. Da die Codescheibe 4 im Durchlichtverfah-

ren abgetastet wird, ist hierzu eine Lichtquelle 5.1 im Grundkörper 3 auf

einer Seite der Codescheibe 4 und ein Detektor 5.2 auf der anderen Seite der Codescheibe 4 angeordnet. Der Detektor 5.2 befindet sich auf einer

Leiterplatte 6 und zwar auf der Seite, die der Codescheibe 4 zugewandt ist.

Auf der anderen Seite der Leiterplatte 6 sind elektrische Bauelemente 7 zur

Signalformung - beispielsweise Verstärkung und Digitalisierung - der vom

Detektor 5.2 gelieferten Abtastsignale angeordnet. Auf der Leiterplatte 6 befindet sich weiterhin ein Teil 8.1 einer Steckverbindung 8. Das korre-

) spondierende Teil 8.2 dieser Steckverbindung 8 ist an einem nach außen

führenden Anschlußkabel 9 befestigt.

Zum Schutz der Winkelmeßeinrichtung ist ein topfförmiges Gehäuse 10 vorgesehen, welches über den Umfang klemmend am Grundkörper 3 befestigt ist. Im dargestellten Beispiel ist diese Verbindung eine Ringschnappverbindung, bei der im Grundkörper 3 eine Nut 11 und am Gehäuse 10 ein korrespondierender Vorsprung 12 vorgesehen ist.

Mit dem Gehäuse 10 wird die Leiterplatte 6 axial an eine Fläche 13 des Grundkörpers 3 gedrückt. Hierzu weist das Gehäuse 10 einen ringförmigen Absatz 14 auf.

Das Gehäuse 10 weist in seinem Innenraum eine Vorrichtung 15 zur Zugentlastung des Anschlußkabels 9 auf. Diese Vorrichtung 15 ist integraler

Bestandteil des Gehäuses 10 und besteht aus einer Ringnut 16, in die ein

Vorsprung 17 eines mit dem Anschlußkabel 9 fest verbundenen Teiles 18

eingreift, wodurch ein Formschluß zwischen dem Gehäuse 10 und dem

Anschlußkabel 9 bzw. dem Teil 18 entsteht. Eine am Anschlußkabel 9 außerhalb der Winkelmeßeinrichtung angreifende Zugkraft wird dadurch

nicht auf die Steckverbindung 8 übertragen.

Das am Anschlußkabel 9 befestigte Teil 18 ist vorzugsweise eine Crimphülse, die eine Verdickung 16 aufweist. Diese Crimphülse 18 ist

elektrisch leitend und ist zur sicheren und einfachen Befestigung in einer Passung 19 des Gehäuses 10 geklemmt. Diese Passung 19 ist an die Form der Hülse 18 angepaßt und umgreift diese nach dem Einschnappen teilweise. Die Crimphülse 18 stellt somit eine elektrische Verbindung zwischen dem Schirm des Anschlußkabels 9 und dem Gehäuse 10 her. Das Gehäuse 10 ist dadurch mittels des Anschlußkabels 9 auf einfache Weise mit dem Bezugspotential einer Folgeelektronik (Zähler, Steuerung) verbindbar. Das Gehäuse 10 ist beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Kunststoff oder aus einem elektrisch leitend beschichteten Kunststoff hergestellt - insbesondere ein Spritzgußteil. Die Passung 19 und ~) die Ringnut 16 sind derart im Gehäuse 10 angeordnet, daß das Anschluß

kabel 9 im Passungsbereich zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse X der Winkelmeßrichtung verläuft.

Zur vollständigen Abschirmung der Bauelemente 7 vor elektromagnetischen Feldern weist das Gehäuse 10 eine Hülse 20 auf. Diese Hülse 20 ist so ausgebildet, daß sie mit einer elektrisch leitenden Fläche 21 der Leiterplatte 6 elektrischen Kontakt hat. Die Leiterplatte 6 weist beispielsweise einen leitenden Ring 21 auf. Die Hülse 20 schützt auch die Leiterplatte 9 und die Bauelemente 7 vor mechanischer Beschädigung.

Zum einfachen Anschluß und Auswechseln des Anschlußkabels 9 ist an einem axialen Ende des Gehäuses 10 eine verschließbare Öffnung 22 vorgesehen. Diese Öffnung 22 ist mit einem aufklappbaren Deckel 23 verschließbar. Der Deckel 23 ist im Beispiel integraler Bestandteile des Gehäuses 10 und über ein Filmscharnier 24 auf- und zuklappbar. Im zugeklappten Zustand wird der Deckel 23 von einem Verriegelungshaken 25 des Gehäuses 10 gehalten, so daß die Winkelmeßeinrichtung allseitig zumindest staubdicht verschlossen und gegen elektromagnetische Felder abgeschirmt ist. In der aufgeklappten Stellung des Deckels 23 - in Figur 1 gestrichelt dargestellt - kann der Hersteller der Winkelmeßeinrichtung sowie der Anwender das Anschlußkabel 9 an das Teil 8.1 der Steckverbindung anschließen und das Anschlußkabel 9 in die Vorrichtung 15 zur Zugentlastung einlegen. Das Gehäuse 10 ist so ausgebildet, daß ausschließlich

das Steckverbindungsteil 8.1 über eine Gehäuseöffnung 26 bei geöffnetem Deckel 23 von außen zugänglich ist. Die weiteren Bauelemente 7 auf der Leiterplatte 6 sowie die Leiterplatte 6 selbst sind auch im geöffneten Zustand des Deckels 23 vom Gehäuse 10 abgedeckt.
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Um eine einfache Montage der Welle 1 der Winkelmeßeinrichtung an eine zu messende Welle zu gewährleisten, ist die Schraube 2 ebenfalls bei geöffnetem Deckel 23 zugänglich. Die Hülse 20 verhindert eine Beschädigung der Leiterplatte 6 und der Bauelemente 7, wenn der Anwender die Schraube 2 mit einem Werkzeug von der Öffnung 22 her betätigt.

Die Vorrichtung 15 zur Zugentlastung ist vollständig innerhalb der radialen Außenkontur des Gehäuses 10 mit Abstand zur radialen Außenkontur des Grundkörpers 3 und Gehäuses 10 angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß das Anschlußkabel 9 innerhalb eines Bereiches der Winkelmeßeinrichtung selbst von der Vorrichtung 15 bis zur Außenkontur beliebig gebogen werden kann. Dadurch kann ein beliebig radialer oder auch axialer Kabelausgang gewählt werden. Die Fixierung des Anschlußkabels 9 für die Zugentlastung muß von der Außenkontur des Gehäuses 10 zumindest entsprechend dem minimal zulässigen Biegeradius des Anschlußkabels 9 beabstandet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung 15 zur Zugentlastung also die Mittel zur Fixierung des Anschlußkabels 9 am Gehäuse 10 - "&Lgr; innerhalb der von außen zugänglichen und verschließbaren Gehäuseöff

nung 26 angeordnet sind.

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Zusammenfassend hat die erfindungsgemäß ausgebildete Winkelmeßeinrichtung folgende Vorteile:

flexibler Kabelausgang bei kleiner Baugröße;

- kostengünstige Herstellung, da einstückiges Gehäuse 10 mit Deckel 23; vollständiger Berührungsschutz der Leiterplatte 6 auch während des Kabelanschlusses;

sichere Zugentlastung 15 und gute elektrische Verbindung des Anschlußkabels 9 mit dem Gehäuse 10;

• ·

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kein Spezialwerkzeug zum Öffnen und Schließen des Deckels 23 erforderlich;

Zusatzfunktionen wie zum Beispiel Klemmung der Leiterplatte 6 in Gehäuse 10 integriert;

sichere Zugentlastung unabhängig von der Stellung des Deckels 23 gewährleistet.

• · · a

Claims

1. Winkelmeßeinrichtung mit einem Gehäuse (10), das eine mit einem Deckel (23) verschließbare Öffnung (22) aufweist und innerhalb des Gehäuses (10) eine Steckverbindung (8) zum elektrischen Anschluß eine Kabels (9) vorgesehen ist, die von der verschließbaren Öffnung (22) her zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse innerhalb der radialen Außenkontur des Gehäuses (10) eine Vorrichtung (15) zur Zugentlastung dieses Kabels (9) vorgesehen ist, welche unabhängig von der Stellung des Deckels (23) wirksam ist.

2. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (15) zur Zugentlastung integraler Bestandteil des Gehäuses (10) ist.

3. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (15) zur Zugentlastung innerhalb der verschließbaren Öffnungen (22) angeordnet ist und bei geöffnetem Deckel (23) von dieser Öffnung (22) her zugänglich ist.

4. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) elektrisch leitend ausgebildet ist.

5. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (9) eine elektrisch leitende Hülse (18) aufweist, welche mit der Vorrichtung (15) zur Zugentlastung in elektrischen Kontakt steht.

6. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) mit einer elektrischen Leitung, insbesondere dem Schirm des Kabels (9) elektrisch verbunden ist.

7. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (15) des Gehäuses (10) zur Zugentlastung und die Hülse (18) formschlüssig ineinandergreifen, so daß eine am Kabel (9) auftretende Zugkraft auf das Gehäuse (10) und nicht auf die Steckverbindung (8) übertagen wird.

8. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (16, 17) des Formschlusses von der Außenkontur der Winkelmeßeinrichtung um mindestens den minimal zulässigen Biegeradius des Anschlußkabels (9) beabstandet ist.

9. Winkelmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (9) in der Vorrichtung (15) zur Zugentlastung senkrecht zur Längsachse (X) der Winkelmeßeinrichtung verlaufend angeordnet ist.

10. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) zusätzlich in einer Passung (19) des Gehäuses (10) klemmend fixiert ist.

11. Winkelmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelmeßeinrichtung zumindest eine Leiterplatte (6) mit elektrischen Bauelementen (7) enthält, und daß diese Bauelemente (7) innerhalb eines geschlossenen Raumes angeordnet sind, der von dem Gehäuse (10) umgeben wird.

12. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) Bereiche (20) aufweist, welche die elektrischen Bauelemente (7) auch bei geöffnetem Deckel (23) umschließen.

13. Winkelmeßvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (10) eine weitere Gehäuseöffnung (26) vorgesehen ist, durch die bei geöffnetem Deckel (23) ein Teil (8.1) der Steckverbindung zugänglich ist.

14. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) mit einem elektrisch leitenden Oberflächenbereich (21) der Leiterplatte (6) in elektrischem Kontakt steht.

15. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Leiterplatte (6) ein Teil (8.1) der Steckverbindung angeordnet ist.

16. Winkelmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) mit einem Grundkörper (3) der Winkelmeßeinrichtung verbunden ist.

17. Winkelmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (23) einstückig am Gehäuse (10) angeformt ist.

18. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (23) über ein Filmscharnier (24) klappbar am Gehäuse (10) angeformt ist und im geschlossenen Zustand von einem Verriegelungselement (25) des Gehäuses (10) geklemmt wird.

19. Winkelmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung des Kabels (9) zur Zugentlastung von der radialen Außenkontur des Gehäuses (10) um mindestens den minimal zulässigen Biegeradius des Kabels (9) beabstandet ist.