DE29718790U1 - Rotary encoder - Google Patents
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Description
20.10.199720.10.1997
IN43LE/P dö Akte: 52410IN43LE/P dö File: 52410
DrehwertgeberRotary encoder
Die Neuerung betrifft einen Drehwertgeber mit einem im wesentlichen stabförmigen Gehäuse, in welchem eine der Meßwerterfassung dienende Permanentmagnet/Hallgenerator-Kombination und eine Leiterplatte mit einer der Meßwertaufbereitung dienenden Schaltung angeordnet sind, aus welchem ein der Schaltung zugeordnetes Kabel im wesentlichen quer zur Längsachse des Drehwertgebers herausgeführt ist und welches mittels eines Flansches am Einbauort befestigbar ist.The innovation relates to a rotary encoder with a substantially rod-shaped housing in which a permanent magnet/Hall generator combination used for measuring value acquisition and a circuit board with a circuit used for measuring value processing are arranged, from which a cable associated with the circuit is led out substantially transversely to the longitudinal axis of the rotary encoder and which can be fastened to the installation location by means of a flange.
Derartige Drehwertgeber werden bekanntlich zum Erfassen von Drehbewegungen von Maschinen und Fahrzeugen eingesetzt und wirken mit dem Meßobjekt verbundenen ferro-magnetischen Taktscheiben oder Zahnrädern zusammen. Dabei ist, wenn der Drehwertgeber beispielsweise dem Getriebe eines Kraftfahrzeuges zugeordnet wird, eine optimale Anpassung sowohl der Funktionselemente als auch der Anschlußtechnik und des Gehäuseaufbaus insbesondere an den extremen Temperaturgang in einem Bereich von -400C bis 15O0C erforderlich. Auf der anderen Seite stellen derartige Drehwertgeber Massenprodukte dar, das heißt, sie müssen für eine Serienfertigung optimiert sein.Such rotary encoders are used to detect rotary movements of machines and vehicles and interact with ferromagnetic timing disks or gears connected to the measuring object. If the rotary encoder is assigned to the gearbox of a motor vehicle, for example, the functional elements, the connection technology and the housing structure must be optimally adapted, particularly to the extreme temperature range from -40 0 C to 15O 0 C. On the other hand, such rotary encoders are mass products, which means that they must be optimized for series production.
Die übliche Gehäusearchitektur sieht ein zweiteiliges Gehäuse bestehend aus einer Schutzhülse und einem Steckersockel oder einem Kabelhalter vor, die unter Schaffung einer dichten Verbindung zusammengefügt werden. Das heißt, daß abgesehen von einem stets bestehenden Dichtheitsrisiko durch Verwendung eines 0-Ringes und Verbördeln der Gehäuseteile oder durch Kleben mit im Fertigungsfluß zwischengeschaltetem Aushärten ein erheblicherThe usual housing architecture provides for a two-part housing consisting of a protective sleeve and a plug socket or a cable holder, which are joined together to create a tight connection. This means that, apart from the ever-present risk of leakage, by using an O-ring and crimping the housing parts or by gluing with intermediate curing in the production flow, a considerable
Arbeitsaufwand erforderlich ist, der insbesondere bei einem Gebertyp mit Kabelhalter bzw. einem Geber mit einem unmittelbar quer zu seiner Längsachse herausgeführten Kabel nicht mechanisierbar ist und nicht in einem ununterbrochenen Montagefluß abgearbeitet werden kann.A workload is required which, particularly in the case of a sensor type with a cable holder or a sensor with a cable leading out directly across its longitudinal axis, cannot be mechanised and cannot be processed in an uninterrupted assembly flow.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, einen Drehwertgeber gemäß dem Gattungsbegriff derart auszubilden, daß er den Bedingungen der Serienfertigung gerecht wird und bei sicherer Funktion mit einem Minimum an Kosten herstellbar ist.The object of the present invention was therefore to design a rotary encoder according to the generic term in such a way that it meets the conditions of series production and can be manufactured with a minimum of costs while functioning reliably.
Die Lösung der Aufgabe beschreiben die Schutzansprüche.The solution to the problem is described in the protection claims.
Die Neuerung bietet insbesondere den Vorteil, daß die Anzahl der Bauteile und somit auch der Montageschritte weitgehend reduziert ist. Außerdem läßt sich die Montage zügig, das heißt ohne Wartezeiten durchführen. Entscheidend ist dabei ein einteiliges Gehäuse vorzusehen. Die übersichtliche Anordnung der zu montierenden Bauteile verringert außerdem die Fehlermöglichkeiten. Vorteilhaft ist ferner, daß das Gehäuse, das mittels einer Vergußmasse geschlossen wird, in einer Vorrichtung aufgenommen und bis zum Aushärten der Vergußmasse in der Vorrichtung verbleiben und mit dieser transportiert werden kann, und daß zwischen der anfänglichen Aufnahmeposition, der Montageposition und der Einfüllposition keine Lageänderung des Gehäuses erfolgt.The innovation offers the particular advantage that the number of components and therefore also the number of assembly steps is greatly reduced. In addition, assembly can be carried out quickly, i.e. without waiting times. It is crucial to provide a one-piece housing. The clear arrangement of the components to be assembled also reduces the possibility of errors. Another advantage is that the housing, which is closed using a casting compound, can be accommodated in a device and can remain in the device and be transported with it until the casting compound hardens, and that the position of the housing does not change between the initial receiving position, the assembly position and the filling position.
Einen wesentlichen Vorteil stellt außerdem die auf einfache Weise ausgebildete Fixiermöglichkeit des in das Gehäuse eingeführten Leiterplatte bzw. der Leiterplattenbaugruppe dar. Das heißt, bei der Montage des Kabels und insbesondere dem Verbinden der Leiter des Kabels mit der Leiterplatte bleibt diese in bezug auf das Gehäuse exakt positioniert. Ferner bewirkt die Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte, daß bei dem gewählten einteiligen und einseitig offenen Gehäuse die nicht unerheblichenAnother significant advantage is the simple way of fixing the circuit board or circuit board assembly inserted into the housing. This means that when the cable is assembled and in particular when the cable conductors are connected to the circuit board, the circuit board remains exactly positioned in relation to the housing. Furthermore, the connection between the housing and the circuit board means that with the selected one-piece housing that is open on one side, the not inconsiderable
temperaturbedingten Dehnungen der Vergußmasse in axialer Richtung in bezug auf die Leiterplatte wirkungslos bleiben und somit Abstandsänderungen zwischen der Stirnwand des Gehäuses und den der Leiterplatte zugeordneten meßwerterfassenden Elementen vermieden sind. Außerdem ist erwähnenswert, daß die Montage der Leiterplatte durch ein gewisses elastisches Verformen des Gehäuse, wobei nur ein Gehäuse aus Kunststoff die Voraussetzung hierfür bietet, es ermöglicht, die axialen Sicherungsmittel zwischen dem Gehäuse und der Leiterplatte als Fügelemente und nicht zwingend als Rast- bzw. Schnappelemente auszubilden.temperature-related expansion of the casting compound in the axial direction in relation to the circuit board remains ineffective and thus changes in the distance between the front wall of the housing and the measurement value recording elements assigned to the circuit board are avoided. It is also worth mentioning that the assembly of the circuit board by a certain elastic deformation of the housing, whereby only a plastic housing offers the prerequisite for this, makes it possible to design the axial securing means between the housing and the circuit board as joining elements and not necessarily as locking or snap elements.
In dieser Hinsicht sind ferner von Vorteil die innerhalb des Gehäuses ausgebildeten Vorsprünge, die eine Bremswirkung hinsichtlich der Ausdehnung der Vergußmasse in axialer Richtung ausüben.In this respect, the projections formed within the housing are also advantageous, as they exert a braking effect on the expansion of the casting compound in the axial direction.
Im folgenden sei die Neuerung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The innovation is explained in more detail below using the attached drawings. They show:
Figur 1, eine Ansicht eines teilweise geschnittenen Gehäuses eines neuerungsgemäßen Drehwertgebers,Figure 1, a view of a partially sectioned housing of a rotary encoder according to the innovation,
Figur 2, eine Ansicht der Leiterplatte des Drehwertgebers, Figur 3, einen Teilschnitt des montierten Drehwertgebers.Figure 2, a view of the circuit board of the rotary encoder, Figure 3, a partial section of the assembled rotary encoder.
Die Figur 1 zeigt ein mehrfach gestuftes Gehäuse 1, dessen eine Seite, wenn der Meßwertaufnehmer 2, die erwähnte Permanentmagnet/Hallgenerator-Kombination, in dem Gehäuse 1 eingebaut ist, den Geberkopf 3 bildet und an dessen anderer, nach außen offener Seite eine wannenartige Erweiterung 4 angeformt ist, die der Halterung eines Kabels 5 (Figur 3) dient, welches zur Energieversorgung und Meßwertübertragung unmittelbar und untrennbar mit dem Drehwertgeber verbunden ist. Ein Gehäuseabschnitt 6, der mit einerFigure 1 shows a multi-stepped housing 1, one side of which forms the encoder head 3 when the measurement sensor 2, the aforementioned permanent magnet/Hall generator combination, is installed in the housing 1, and on the other side of which a trough-like extension 4 is formed, which serves to hold a cable 5 (Figure 3), which is directly and inseparably connected to the rotary encoder for the purpose of supplying energy and transmitting the measured values. A housing section 6, which is provided with a
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Ringnut 7 zur Aufnahme eines O-Ringes versehen ist, ist für ein abgedichtetes Einpassen des Drehwertgebers in eine entsprechende Öffnung in beispielsweise einem Getriebegehäuse ausgebildet. Mittels eines Flansches 8, der, was in den Figuren 1 und 3 nicht sichtbar ist, exzentrisch ausgebildet ist und eine Durchgangsbohrung für eine Schraube aufweist, erfolgt die axiale Befestigung des Drehwertgebers an dem betreffenden Getriebegehäuse. Ferner ist ersichtlich, daß in der umlaufenden Wand 9 der wannenartigen Erweiterung 4 des Gehäuses 1 eine Öffnung 10 ausgebildet ist, die dem Einführen und Haltern des Kabels 5 dient. Vorzugsweise ist der Durchmesser der mit einer nicht bezeichneten konischen Senkung versehenen Öffnung 10 kleiner gewählt als der Durchmesser des Kabels 5. Mehrere Rippen, von denen in Figur 1 eine sichtbar und mit 11 bezeichnet ist, sind am Boden 12 der wannenartigen Erweiterung 4 angeformt. Sie dienen dem Auffächern und Ausrichten der einzelnen Adern des Aderbündels 13 des Kabels 5. Mit 14 ist eine von zwei sich gegenüberliegenden Nuten bezeichnet, welche der seitlichen Halterung einer in das Gehäuse 1 eingeführten Leiterplatte 15 dienen.The rotary encoder is axially fastened to the relevant gearbox housing by means of a flange 8, which is not visible in Figures 1 and 3, eccentrically designed and has a through hole for a screw. It can also be seen that an opening 10 is formed in the peripheral wall 9 of the trough-like extension 4 of the housing 1, which serves to insert and hold the cable 5. The diameter of the opening 10, which is provided with a conical recess (not designated), is preferably selected to be smaller than the diameter of the cable 5. Several ribs, one of which is visible in Figure 1 and designated 11, are formed on the bottom 12 of the trough-like extension 4. They are used to fan out and align the individual wires of the wire bundle 13 of the cable 5. 14 designates one of two opposing grooves which serve to laterally hold a circuit board 15 inserted into the housing 1.
Die Leiterplatte 1 5 ist im wesentlichen den Stufen des Gehäuses 1 entsprechend konturiert und trägt, wie bereits erwähnt, den Meßwertaufnehmer 2, dessen Kontaktstifte 16, 17, 18, 19 mit in Figur 2 lediglich schematisch dargestellten Leiterbahnen 20 kontaktiert sind. Der Bereich, innerhalb dessen die der Schutzbeschaltung und Meßwertaufbereitung dienenden elektronischen Bauelemente auf der Leiterplatte 15 angebracht sein können, ist ebenfalls nur angedeutet und mit 21 bezeichnet. Stirnseitig an der Leiterplatte 15 ausgebildete Kerben, von denen eine mit 22 bezeichnet ist, dienen der formschiüssigen vorläufigen Verbindung der Leiter 23 der einzelnen Adern des Kabels 5 mit der Leiterplatte 1 5 bevor eine feste Verbindung der Leiter 23 mit den betreffenden Leiterbahnen 31 auf der Leiterplatte 15 durch Löten erfolgt. Mit 24 und 25 sind sich gegenüberliegende Aussparungen bezeichnet, denen imThe circuit board 15 is essentially contoured in accordance with the steps of the housing 1 and, as already mentioned, carries the measuring sensor 2, whose contact pins 16, 17, 18, 19 are contacted with conductor tracks 20 shown only schematically in Figure 2. The area within which the electronic components used for the protective circuit and measured value processing can be attached to the circuit board 15 is also only indicated and designated 21. Notches formed on the front of the circuit board 15, one of which is designated 22, serve for the positive, preliminary connection of the conductors 23 of the individual wires of the cable 5 to the circuit board 15 before a permanent connection of the conductors 23 to the relevant conductor tracks 31 on the circuit board 15 is made by soldering. 24 and 25 designate opposite recesses, which in the
Gehäuse 1 eine umlaufende Rippe 26 zugeordnet ist. Weitere Vorsprünge 27, 28 und 29 haben den Zweck, temperaturbedingte Ausgleichsbewegungen einer Vergußmasse 30, mit der, wie die Figur 3 zeigt, das Gehäuse 1 im fertig montierten Zustand des Drehwertgebers bis zur Oberkante aufgefüllt ist, in axialer Richtung zu bremsen. Ebenso dienen die der Leiterplatte 15 zugeordneten Sicherungsmittel, das heißt, die Aussparungen 24, 25 und die Rippe 26, dazu, eine Mitnahme der Leiterplatte 15 durch die Vergußmasse 30 und somit eine Relativbewegung zwischen der Leiterplatte 15 und dem Gehäuse 1 bzw. eine Abstandsänderung des Meßwertaufnehmers 2 von der Stirnfläche des Drehwertgebers zu vermeiden.Housing 1 is assigned a circumferential rib 26. Further projections 27, 28 and 29 serve the purpose of braking temperature-related compensating movements of a casting compound 30, with which, as shown in Figure 3, the housing 1 is filled up to the upper edge in the fully assembled state of the rotary encoder, in the axial direction. The securing means assigned to the circuit board 15, i.e. the recesses 24, 25 and the rib 26, also serve to prevent the circuit board 15 from being carried along by the casting compound 30 and thus a relative movement between the circuit board 15 and the housing 1 or a change in the distance of the measuring sensor 2 from the front face of the rotary encoder.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß die Montage der Leiterplatte 15 durch elastisches Verformen des Gehäuses 1 quer zum Sitz der Leiterplatte 1 5 erfolgen kann, das heißt, daß die Sicherungsmittel über die Federungsfähigkeit des Gehäuses 1 in Eingriff gebracht werden können und somit nicht notwendigerweise als Rast- oder Schnappverbindungsmittel ausgebildet sein müssen. Ferner sei erwähnt, daß die Ausbildung der wulstartigen Rippe 26 des Ausführungsbeispiels durch Zwangsentformung beim spritzgießtechnischen Herstellen des Gehäuses 1 erfolgt. Denkbar ist aber auch ein Ausbilden von Konsolen oder einer Rippe durch Einwirkung von außen mittels üblicher Warmverformverfahren.For the sake of completeness, it should also be mentioned that the assembly of the circuit board 15 can be carried out by elastically deforming the housing 1 transversely to the seat of the circuit board 15, i.e. that the securing means can be brought into engagement via the resilience of the housing 1 and thus do not necessarily have to be designed as locking or snap-on connecting means. It should also be mentioned that the formation of the bead-like rib 26 of the embodiment is carried out by forced demolding during the injection molding of the housing 1. However, it is also conceivable that brackets or a rib can be formed by external influences using conventional hot-forming processes.
Der in besonderer Weise vereinfachte Montageablauf des neuerungsgemäßen Drehwertgebers ist folgender:The particularly simplified assembly process for the new rotary encoder is as follows:
Das Gehäuse 1 wird in einer Vorrichtung beziehungsweise in einem Werkstückträger aufgenommen und die bestückte Leiterplatte 1 5 eingesetzt. Dabei wird eine seitliche Führung der Leiterplatte 1 5 dadurch erzielt, daß der Meßwertaufnehmer 2 im Kopfteil des Gehäuses 1 geführt ist und die an der Leiterplatte 15 ausgebildeten Verbreiterungen 32 und 33 mit den Nuten 14 in Eingriff stehen. Das axiale Festhalten der Leiterplatte 15 erfolgt in diesemThe housing 1 is accommodated in a device or in a workpiece carrier and the assembled circuit board 15 is inserted. A lateral guidance of the circuit board 15 is achieved by the fact that the measuring sensor 2 is guided in the head part of the housing 1 and the widenings 32 and 33 formed on the circuit board 15 are in engagement with the grooves 14. The axial holding of the circuit board 15 takes place in this
Fertigungszustand ausschließlich durch die zwischen der Leiterplatte 1 5 und dem Gehäuse 1 wirkenden Sicherungsmittel. Nach dem Einsetzen der Leiterplatte 1 5 erfolgt das Einführen des vorkonfektionierten Kabels 5, ein Auffächern der Adern des Kabels 5 und ein Ausrichten der Leiter 23 auf die Lötstellen an der Leiterplatte 15. Dabei werden die Adern zwischen den Rippen 11 festgeklemmt. Im nachfolgenden Arbeitsschritt werden die Leiter 23 mit den betreffenden Leiterbahnen 31 auf der Leiterplatte 15 verlötet, was gegebenenfalls in einer geeigneten Vorrichtung en bloc vorgenommen werden kann. Danach wird das Gehäuse 1 mit einer Vergußmasse 30 gefüllt und zum Aushärten der Vergußmasse 30 einer Wärmebehandlung zugeführt.Manufacturing state exclusively by the securing means acting between the circuit board 15 and the housing 1. After the circuit board 15 has been inserted, the pre-assembled cable 5 is inserted, the wires of the cable 5 are fanned out and the conductors 23 are aligned with the soldering points on the circuit board 15. The wires are clamped between the ribs 11. In the next step, the conductors 23 are soldered to the relevant conductor tracks 31 on the circuit board 15, which can be done en bloc in a suitable device if necessary. The housing 1 is then filled with a casting compound 30 and subjected to heat treatment to harden the casting compound 30.
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet, 2. Rotary encoder according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet, 3. Rotary encoder according to claim 1,
characterized,
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1997
- 1997-10-22 DE DE29718790U patent/DE29718790U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980226 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20010123 |
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