DE68907036T2 - Motor mit Taktgeber. - Google Patents

Motor mit Taktgeber.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor, insbesondere, aber nicht ausschließlich, einen Schrittmotor.
  • Einige Schrittmotoren verwenden erste und zweite Sensoren, die mit einer Taktscheibe zusammenwirken, die an dem Ausgangselement des Motors befestigt ist. Die ersten und zweiten Sensoren werden verwendet, um die verschiedenen Anstellwinkel einzustellen, die mit der Betätigung des Schrittmotors verbunden sind. Ein solcher Schrittmotor wird in dem US Patent Nr. 4,710,690 beschrieben. Die ersten und zweiten Sensoren bei der im US Patent Nr. 4,710,690 beschriebenen Anordnung sind getrennt eingebaut und es ist schwierig, die Sensoren zu justieren, um so den passenden Anstellwinkel für den Motor zu erzielen. Ein anderes Problem bei dem Schrittmotor besteht darin, daß das Ausgangselement des Motors sehr oft eine Taktriemenscheibe ist, die dazu neigt, eine Menge Staubpartikel von dem zugehörigen Synchronriemen zu erzeugen. Die Staubpartikel neigen dazu, sich zwischen der Taktscheibe und den zugehörigen Lichtsensoren zu sammeln, was ein häufiges Reinigen notwendig macht. Die Reinigung erfordert eine Maschinenstillstandszeit und verursacht Wartungskosten, die sehr hoch sein können.
  • IBM technical disclosure bulletin, Vol. 30, Nr. 3, August 1987, offenbart einen Motor, der ein Abdeckungselement aufweist, das an einer Montageplatte befestigt ist, um so ein Taktelement und auch einen Sensoraufbau abzudecken, so daß diese vor Schmutz und Umlicht geschützt werden. Die Abdeckung und der Sensoraufbau sind fest an dem Motorgehäuse befestigt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Zeit zum Durchführen einer Justierung der Sensoren zu verringern und ferner Schmutz von der Taktscheibe und den Sensoren fernzuhalten.
  • Entsprechend sieht die vorliegende Erfindung einen Motor vor, der ein Motorgehäuse und ein Taktelement, das zum Drehen an einer Ausgangswelie des Motors befestigt ist, eine Abtasteinrichtung die die Drehung des Taktelementes erfaßt und innerhalb eines Sensorgehäuses befestigt ist, das an einem Endteil des Motorgehäuses angebracht ist, und einer Abdeckeinrichtung zum Abdecken des Taktelementes und eines Bereichs des Endteiles aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Sensorgehäuse einstellbar an dem Endteil befestigt ist, und daß die Abdeckeinrichtung zu deren leichteren Montage über dem Sensorgehäuse aufweitbar ist und eine Befestigungseinrichtung zum einstellbaren Befestigen der Abdeckeinrichtung auf dem Motor aufweist, wobei die Abdeckeinrichtung relativ zu dem Motorgehäuse drehbar ist und darin einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen und Eingreifen des Sensorgehäuses aufweist, um so das Sensorgehäuse und damit die Abtasteinrichtung in eine gewünschte funktionelle Beziehung zu dem Taktelement zu bringen und um die gewünschte funktionelle Beziehung nach dem Befestigen der Abdeckeinrichtung gegen eine weitere Bewegung relativ zu dem Motorgehäuse aufrechtzuerhalten.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Beispieles unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in der:
  • Fig. 1 eine allgemeine perspektivische Ansicht eines Schrittmotors ist, die sein zugehöriges Ausgangselement und seine zugehörige Taktscheibe zeigt und ferner ein Sensorgehäuse zeigt, das entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung angefertigt ist;
  • Fig. 2 eine Sicht ähnlich zu Fig. 1 ist, die eine Abdeckung darstellt, die entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt ist, und ferner die Verbindungseinrichtungen darstellt, die es ermöglicht die Sensoren innerhalb des Gehäuses relativ zu dem Motor zu befestigen;
  • Fig. 3 eine allgemeine perspektivische Ansicht ist, die das in Fig. 1 gezeigte Sensorgehäuse darstellt;
  • Fig. 4 eine Draufsicht ist, die auf einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung herabblicken läßt;
  • Fig. 5 eine Querschnittsansicht längs der Linie 5-5 in Fig. 4 zur Darstellung zusätzlicher Details der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung ist; und
  • Fig. 6, die auf dem Zeichnungsblatt der Fig. 5 dargestellt ist, eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Vorrichtung zeigt, die in dem Kreis in Fig. 5 dargestellt ist.
  • Fig. 1 stellt einen üblichen Schrittmotor 10 dar, der die Ausrichtungs- und Schutzvorrichtung dieser Erfindung aufnehmen kann, wobei ein Ausführungsbeispiel davon allgemein als Vorrichtung 12 (Fig. 2) bezeichnet ist. Der Motor 10 umfaßt einen Montageflansch 14, eine Ausgangswelle 16 und ein zusätzliches Ausgangselement, wie eine Taktriemenscheibe 18, die an der Ausgangswelle 16 befestigt ist, um sich damit zu drehen. Die Taktriemenscheibe 18 treibt einen Synchronriemen 20 an, der eine Einrichtung (nicht dargestellt) in üblicher Weise antreibt. Der Motor 10 umfaßt ferner eine Taktscheibe 22, die eine Vielzahl radial ausgerichteter Taktschlitze 24 einschließt, die mit Sensoren zusammenwirken, die in dem Sensorgehäuse 26 eingeschlossen sind. Die Taktscheibe 22 ist an einer Metallnabe 23 (Fig. 5) befestigt, die an der Ausgangswelle 16 befestigt ist.
  • Die in dem Gehäuse 26 eingeschlossenen Sensoren werden verwendet, um die dem Schrittmotor 10 zugehörigen Anstellwinkel festzulegen. Eine brauchbare Definition eines Schrittmotors besteht darin, daß "es ein Motor ist, der die Fähigkeit aufweist, sich in beiden Richtungen ebensogut zu drehen, wie an unterschiedlichen mechanischen Drehstellungen zu starten bzw. anzuhalten, und dessen Welle (Rotor) sich in genauen Winkelinkrementen für jeden Anregungswechsel oder -schritt bewegt". U.S.A. Patent Nr. 4,710,690, das auf den gleichen Rechtsnachfolger wie dem dieser Anmeldung übertragen ist, erörtert einen ersten und einen zweiten Sensor, die beim Aktivieren eines Schrittmotors verwendet werden. Die vorliegende Vorrichtung 12 erleichtert die Ausrichtung des ersten und zweiten Sensors, um so gewisse Anstellwinkel bei der Aktivierung des Motors zu erzielen.
  • Der erste und zweite Sensor, die angesprochen wurden, sind tatsächlich erste und zweite Sensorenpaare 28 und 30, die durch gestrichelte Umrisse in Fig. 4 dargestellt sind. Das Sensorenpaar 28 enthält eine Licht-Ausstrahleinrichtung 28-1 und eine Licht-Erfassungseinrichtung 28-2, die in Fig. 5 dargestellt sind. Die Licht-Ausstrahleinrichtung 28-1 weist eine sphärische Linse 28-11 auf, die darin ausgebildet ist, um Licht auf die Licht-Erfassungseinrichtung 28-2 zu richten, die der Licht-Ausstrahleinrichtung 28-1 gegenüberliegt. Die Licht-Erfassungseinrichtung 28-2 weist ebenso eine sphärische Linse 28-22 auf, die darin ausgebildet ist, um Licht von der Licht- Ausstrahleinrichtung 28-1 zu sammeln. Das Sensorpaar 30 ist genau das gleiche wie das Sensorpaar 28. Die Licht- Ausstrahleinrichtung 28-1 und die zugehörige Licht- Erfassungseinrichtung 28-2, die in einem Sensorpaar, wie 28, enthalten sind, können aus den Positionen, die in Fig. 5 dargestellt sind, ausgetauscht werden, ohne die Bedienung der Vorrichtung 12 zu beeinträchtigen.
  • Das Sensorgehäuse 26 umfaßt ein erstes Körperteil 26-1, ein zweites Körperteil 26-2 und ein Verbindungsteil 26-3, die wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, im allgemeinen "C"- förmig angeordnet sind. Das Sensorgehäuse 26 umfaßt ferner ein Flanschteil 32, das zum Befestigen des Sensorgehäuses 26 auf dem Motor 10 verwendet wird. In dieser Hinsicht weist der Motor ein zylindrisches Gehäuse 34 und ein Endteil 36 auf, das mit dem zylindrischen Gehäuse 34 in Verbindung steht und eine kreisförmige Krempe 38 bildet. Das Flanschteil 32 ist allgemein "L"-förmig und weist ein Teil 40 auf, um auf der kreisförmigen Krempe 38 zu ruhen, wobei das Flanschteil ferner genau geformt ist, um einen Teil des zylindrischen Gehäuses 34 darin aufzunehmen. Die Licht-Ausstrahleinrichtungen 28-1 und 30-1 des ersten und zweiten Sensorpaares 28 und 30 sind in dem ersten Körperteil 26-1 angeordnet und entsprechend ist die Licht- Erfassungseinrichtung 28-2 und 30-2 in dem zweiten Körperteil 26-2 angeordnet. Die ersten und zweiten Körperteile 26-1 und 26-2 sind räumlich getrennt angeordnet, wie dies zum Beispiel am besten in Fig. 1 dargestellt ist, um die Taktscheibe 22 dazwischen aufzunehmen.
  • Das Sensorgehäuse 26 weist ferner einen Einsatz 42 auf, der eine Zugentlastung für die den Sensorpaaren 28 und 30 zugehörigen Kabel vorsieht, wobei der Einsatz 42 auch ein Paar von Schlitzen aufweist, die jedem der Sensorpaare 28 und 30 zugeordnet sind. Der Einsatz 42 weist einen im allgemeinen C-förmigen Abschnitt auf, der durch Platten 42- 1 und 42-2 gebildet ist, die gegenüberliegend angeordnet sind, wie dies am besten in Fig. 5 dargestellt ist. Ein Paar von Schlitzen schließt den Schlitz 44-1 ein, der in der Platte 42-1 angeordnet ist, und schließt ferner den Schlitz 44-2 ein, der in der Platte 42-2 angeordnet ist, wie dies am besten in Fig. 5 dargestellt ist. Die Schlitze 44-1 und 44-2 sind exakt in vertikaler Ausrichtung in dem Einsatz 42 angeordnet, wobei die zugehörige sphärische Linse 28-11 auf den Schlitz 44-1 ausgerichtet und wobei die sphärische Linse 28-22 auf den Schlitz 44-2 ausgerichtet ist. Es sind ähnliche Schlitze vorgesehen, die dem zweiten Sensorpaar 30 zugeordnet sind, wobei nur der Schlitz 46-1 in Fig. 4 dargestellt ist. Der Einsatz 42 ist aus Opak-Kunststoff gefertigt, so daß die erwähnten Schlitze, wie z. B. 44-1, den Durchtritt von Licht ermöglichen. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Schlitze, wie 44-1 und 46-1, mit einem Abstand von 5.25 mm räumlich getrennt auf einer Linie angeordnet, die senkrecht zu einer radialen Linie des zylindrischen Gehäuses 34 ist, wobei die Breite der Schlitze, beispielsweise 44-1, 0.25 mm ist. Natürlich sind diese Dimensionen nur beispielsweise für einen Schrittmotor, der einen Durchmesser von etwa 5.64 cm aufweist und der z. B. 200 Statorenpole hat.
  • Der Einsatz 42 weist auch eine Feststelleinrichtung 50 auf, die mit einer Aussparung 52 (Fig. 6) in dem Gehäuse 26 zusammenwirkt, um den Einsatz 42 in konventioneller Weise lösbar im Gehäuse 26 zu halten. Das Gehäuse 26 ist ein klares Kunststoffteil, das den Einsatz 42, wie in Fig. 5 dargestellt, umgibt. Das Gehäuse 26 verhindert, daß Staub die Schlitze, beispielsweise 44-1, in dem Einsatz 42 verstopft und sich ferner auf der Taktscheibe 22 ansammelt.
  • Zum Zusammenbau der Elemente des Sensorgehäuses 26 werden die Kabel 54 (Fig. 3), die zu den Sensorpaaren 28 und 30 gehören, durch Öffnungen, beispielsweise 56 und 58 in Fig. 5, gewunden und dann werden die Sensorpaare 28 und 30 auf dem Einsatz 42 in Position gebracht. Der Einsatz 42 wird dann in das Sensorgehäuse 26 gedrückt, bis die Feststelleinrichtung 50 (Fig. 6) in die Aussparung 52 eingreift. Das Sensorgehäuse ist dann fertig, um in der Ausrichtungs- und Schutzabdeckung eingebaut zu werden, die nachfolgend als Abdeckung 60 bezeichnet wird, wie dies perspektivisch in Fig. 2 dargestellt ist.
  • Die Abdeckung 60 ist von allgemein kreisförmiger Gestalt und sie ist so ausgebildet, daß ein Teil des Endteiles 36, ein Teil des zylindrischen Gehäuses 34 und die Randkrempe 38 des Motors 10 überdeckt werden, wie dies am besten in Fig. 2 dargestellt ist. Die Abdeckung 60 weist eine Einschnittlinie auf, die als Linie 62 dargestellt ist, so daß die Abdeckung zur leichteren Montage der gesamten Vorrichtung 12 auf dem Motor 10 aufgeweitet werden kann. Es ist ein "L"-förmiges Teil 64 vorgesehen, das an der Abdeckung 60 auf einer Seite der Einschnittlinie 62 befestigt ist; seine Aufgabe ist zu verhindern, daß sich Staub über die Einschnittlinie 62 auf der Taktscheibe 22 absetzt.
  • Die Abdeckung 60 weist darin ferner eine Aufnahmefläche 60- 1 auf (Fig. 2), die verwendet wird, um das Sensorgehäuse 26 aufzunehmen und um das Sensorgehäuse in einer festen Position auf dem Motor 10 zu halten, nachdem es daran passend ausgerichtet ist, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Die Aufnahmefläche 60-1 ist allgemein von rechteckiger Gestalt und paßt zu der äußeren Gestalt des Sensorgehäuses 26, um es so in einer festen Position auf dem Motor 10 zu halten, wenn die Abdeckung 60 darüber festgelegt wird.
  • Die Festspanneinrichtung zum Festlegen der Abdeckung 60 auf dem Motor 10 enthält ein erstes und ein zweites Flanschteil 66 und 68, die von der Abdeckung wegragen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Flanschteile 66 und 68 weisen Verstärkungsteile auf, beispielsweise 66-1, um zu ermöglichen, daß der innere Durchmesser der Abdeckung 60 durch Auseinanderbewegen der Flanschteile 66 und 68 vergrößert wird. Aufgrund dieser Bewegung kann die Abdeckung 60 das Sensorgehäuse 26 aufnehmen, wenn dieses Gehäuse auf dem Motor 10 angeordnet wird. Die Festspanneinrichtung umfaßt auch ein Befestigungselement 72 und einen mit Gewinde versehenen Metalleinsatz 74, die im festgespannten Zustand zur Festlegung der Abdeckung 60 in der richtigen Lage auf dem Motor 10 dienen. Der mit Gewinde versehene Metalleinsatz 74 wird konventionell mittels Ultraschall in der Kunststoffabdeckung 60 eingebunden, um den Einsatz 74 ortsfest zu halten, während das Befestigungselement zum Festspannen der Abdeckung 60 in der richtigen Lage gedreht wird.
  • Die Vorrichtung 12 wird in der folgenden Art und Weise installiert. Nachdem die Sensorpaare 28 und 30 in dem Sensorgehäuse 26, wie vorstehend beschrieben, eingebaut sind, wird das Sensorgehäuse 26 auf dem Motor 10 angeordnet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Taktscheibe 22 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Körperteil 26-1 und 26-2 angeordnet, wobei das Flanschteil 32 auf der Randkrempe 38 ruht. Die Ausrichtabdeckung 60 wird dann etwas durch Auseinanderdrücken der Flanschteile 66 und 68 aufgeweitet. Während sie so aufgeweitet ist, wird die Abdeckung 60 über dem Motor 10 angeordnet, wobei die Aufnahmefläche 60-1 bezüglich des Sensorgehäuses 26 ausgerichtet und danach die Abdeckung 60 abwärts bewegt wird (wie in Fig. 1 gezeigt wird), so daß das Sensorgehäuse 26 von der Aufnahmefläche 60-1 umfaßt wird. Die Seite der Abdeckung 60, die der Aufnahmefläche 60-1 gegenüberliegt, wird dann auf den Motor 10 abgesenkt und danach werden die Flanschteile 66 und 68 freigegeben, wodurch die Abdeckung den Motor 10 umschlingt. Das Befestigungselement 72 und der Metalleinsatz 74 werden dann etwas festgezogen, so daß die Abdeckung 60 eng an dem Motor 10 anliegt, wobei sich die gesamte Vorrichtung 12 auf dem Motor 10 etwas drehen läßt.
  • Die Vorrichtung 12 wird in der folgenden Art und Weise ausgerichtet. Die Kabel 54, die von dem Sensorgehäuse 26 kommen, werden in eine Steuereinheit 75 eingeführt, die ferner eine Testroutine oder -schaltung 76 (Fig. 2) einschließt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Anstellwinkel für den Schrittmotor 10 durch das Verändern der Stellungen des ersten und des zweiten Sensorpaares 28 und 30 im Sensorgehäuse 26 relativ zu den Statoren (nicht dargestellt) im zylindrischen Gehäuse 34 variiert. Die Testschaltung 76 bewirkt eine sichtbare Anzeige, wenn die Sensorpaare 28 und 30 passend angeordnet sind, um den gewünschten Anstellwinkel zu erzielen. Wenn dies eintritt, wird eine vorgegebene Anzahl von Lichtquellen 78 durch die Testschaltung 76 aktiviert. Die Prüfperson zieht dann das Befestigungselement 72 an, um die Vorrichtung 12 auf dem Motor zu befestigen. Da die Testschaltung 76 kein Teil dieser Erfindung ist, erübrigen sich irgendwelche weitere Details.

Claims (7)

1. Ein Motor (10) mit einem Motorgehäuse (34) und einem zum Drehen an einer Ausgangswelle (16) des Motors (10) befestigten Taktelement (22), mit einer Abtasteinrichtung, die die Drehung des Taktelementes (22) erfasst und innerhalb eines Sensorgehäuses (26) befestigt ist, das an einem Endteil (36) des Motorgehäuses (34) angebracht ist, und mit einer Abdeckeinrichtung (60) zum Abdecken des Taktelementes (22) und eines Bereiches des Endteiles (36), dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse (26) einstellbar an dem Endteil (36) befestigt ist, und daß die Abdeckeinrichtung (60) zu deren leichteren Montage über dem Sensorgehäuse (26) aufweitbar ist und eine Befestigungseinrichtung (66, 68, 72, 74) zum einstellbaren Befestigen der Abdeckeinrichtung (60) auf dem Motor (10) aufweist, wobei die Abdeckeinrichtung (60) relativ zu dem Motorgehäuse (34) drehbar ist und darin einen Aufnahmebereich (60-1) zum Aufnehmen und Eingreifen des Sensorgehäuses (26) aufweist, um so das Sensorgehäuse (26) und damit die Abtasteinrichtung (28, 30) in eine gewünschte funktionelle Beziehung zu dem Taktelement (22) zu bringen und die gewünschte funktionelle Beziehung nach dem Befestigen der Abdeckeinrichtung (60) gegen eine weitere Bewegung relativ zum Motorgehäuse (34) aufrecht zu halten.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckeinrichtung (60) in einer Fläche unterbrochen ist, so daß die Abdeckeinrichtung (60) aufweitbar ist.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (28, 30) einen ersten und einen zweiten Sensor (28, 30) einschließt, die mit einem vorgegebenen Abstand im Sensorgehäuse (26) angeordnet sind.
4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10) ein Schrittmotor (10) ist, daß das Taktelement (22) eine Taktscheibe (22) ist und daß das Sensorgehäuse (26) eine Führungseinrichtung (42) einschließt, die den ersten und zweiten Sensor (28, 30) mit einem vorbestimmten Abstand voneinander im Sensorgehäuse (26) festlegt, um das Einstellen eines Anstellwinkels des Schrittmotors (10) zu erleichtern, während sich die Abdeckeinrichtung (60) auf dem Motor (10) dreht.
5. Motor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse (26) einschließt: ein erstes und ein zweites Körperteil (26-1, 26-2), die unter Ausbildung eines allgemein "C"-förmigen Gehäuses (26) miteinander verbunden sind, einen Flansch (32), der an dem zweiten Körperteil (26-2) befestigt ist, so daß eine kreisförmige Krempe auf dem Motorgehäuse (34) in dem Flansch (32) aufgenommen werden kann, wenn das Sensorgehäuse (26) auf dem Motor (10) montiert ist, wobei der erste Sensor (28) eine Lichtquelle (28-1) und eine Licht-Erfassungseinrichtung (28-2) einschließt, die in gegenüberliegender funktioneller Beziehung in dem ersten und zweiten Körperteil (26-1, 26-2) eingebaut sind, wobei der zweite Sensor (30) eine Lichtquelle (30-1) und eine Licht-Erfassungseinrichtung (30-2) einschließt, die entsprechend in gegenüberliegender funktioneller Beziehung in dem ersten und zweiten Körperteil (26-1, 26-2) eingebaut sind, und wobei die Taktscheibe (22) zwischen dem ersten und zweiten Körperteil (26-1, 26-2) des Sensorgehäuses (26) angeordnet ist.
6. Motor nach Anspruch 5, bei dem:
die Führungseinrichtung (42) einen Opak-Einsatz (42) einschließt, der lösbar am Sensorgehäuse (26) befestigt ist, wobei der Opak-Einsatz (42) eine erste und eine zweite Platte (42-1, 42-2) aufweist, die erste und zweite Schlitze (44-1, 44-2) haben, die in paralleler Beziehung räumlich voneinander getrennt angeordnet sind, wobei die Lichtquelle (28-1) und die Licht-Erfassungseinrichtung (28-2) des ersten Sensors (28) auf gegenüberliegenden Seiten der ersten und zweiten Platte (42-1, 42-2) angeordnet sind und zu einem Paar der ersten und zweiten Schlitze (44-1, 44-2) in der ersten und zweiten Platte (42-1, 42-2) ausgerichtet sind und wobei die Lichtquelle (30-1) und die Licht- Erfassungseinrichtung (30-2) des zweiten Sensors (30) auf gegenüberliegenden Seiten der ersten und zweiten Platte (42-1, 42-2) angeordnet sind und zu einem zweiten Paar erster und zweiter Schlitze (44-1, 44-2) in der ersten und zweiten Platte (42-1, 42-2) ausgerichtet sind.
7. Motor nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (66, 68, 72, 74) ein erstes und ein zweites Flanschteil (66, 68), die von gegenüberliegenden Seiten der einen Fläche der Abdeckungseinrichtung (60) wegragen, und ein Befestigungsglied (72, 74) einschließt, das mit dem ersten und zweiten Flanschteil (66, 63) gekoppelt ist, um das erste und zweite Flanschteil (66, 68) aufeinander zu zu bewegen, so daß dadurch die Abdeckungseinrichtung (60) auf dem Motor (10) befestigt wird.
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