CN102062613B - 编码器 - Google Patents

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Abstract

用于检测取决于马达等的轴(42)的旋转角的测量值的编码器,其中,外壳(10)的支撑面(54)具有突出超过支撑面(54)的平面限定间距(h)的高度的台肩(60);其中,在安装辅助位置,外壳(10)通过所述台肩(60)靠在接合面(46)上,并且其中,在围绕编码器的轴线相对于安装辅助位置转动的安装结束位置中,台肩(60)落入接合面(46)的凹进的座(48)内,使得外壳(10)与扫描装置(18、20)沿轴向相对于固定在轴(42)上的转子(28)移动限定的轴向间距(h)。

Description

编码器
技术领域
根据权利要求1的前序部分,本发明涉及用于检测取决于马达等的轴的转动角的测量值的编码器。
背景技术
编码器用于测量能相对于彼此转动的两个物体的转动角或用于测量取决于所述转动角的变量,例如,角速度、角加速度等等。对于编码器最常见的应用是使用在马达中,例如,用于伺服驱动的马达,其中马达的轴相对于马达外壳的转动角被探测。以下在该应用的基础上描述本发明,虽然本发明不限定于该应用。因此,名称“轴”和“马达”仅仅是能够相对于彼此转动的两个任意物体的代表,其中要探测这两个物体的相对的转动角位置用于被探测。
编码器具有转子和定子。转子以转动地固定的方式连接至轴,而定子以转动地固定的方式连接至马达外壳,特别是马达的接合面。定子承载了以增量或绝对的方式扫描转子的实物量具的扫描装置,以便探测转子相对于定子的角位置。实物量具和扫描装置能够被光学地、磁性地、感应地或电容性地实现。在这种情况下,转子被具体地实现为同轴地设置在轴上并承载实物量具的圆盘。定子的扫描装置被设置在承载实物量具的转子表面的相距一段限定的轴向距离处,以便:一方面,获得最佳的扫描信号,另一方面,转子能够相对于定子自由转动。
为了确保转子和定子准确的轴向定位,已知的是通过滚动轴承将转子沿轴向和径向安装至定子。为了补偿编码器的轴线和马达的轴线之间的定位误差,或者将转子弹性地固定在轴上,或者将定子弹性地固定在马达的接合面上。
在前序部分中提及的普通类型的编码器也是已知的,由于转子没有通过滚动轴承安装入定子,这种编码器是高性价比的。编码器的转子和定子最初是相对于彼此可自由转动的零件。在安装编码器的过程中,转子被固定在马达的轴上,而定子被固定在马达的接合面上。因此,在编码器安装到马达上的过程中,转子在对准轴上的位置和定子在马达的接合面上的位置是必要的,以便转子恰好具有距离定子和扫描装置所需要的限定的轴向间距。
出于这个目的,EP 1895277B1公开了:在编码器的安装过程中,将后者推到马达的轴上,其中编码器的定子首先进入安装辅助位置,在安装辅助位置中定子保持在距离马达的接合面的限定的间距处,所述间距对应于转子和定子之间在工作过程中需要限定的距离。当定子保持在该安装辅助位置时,自由地处于编码器中的转子以这种方式沿轴向在轴上移动,即,转子靠在具有扫描装置的定子上。在这个位置,转子被固定在马达的轴上。然后定子从安装辅助位置到达安装结束位置,在此定子被固定在马达的接合面上。由于在这种情况下编码器的定子移动限定的轴向距离,所以定子和扫描装置相对于转子也移动所述的限定距离,从而,在安装结束位置,编码器的转子和定子精确地具有想得到的轴向间距。关于这种已知编码器,定子以与马达接合面隔开的方式用同轴的弹性弹簧圈支撑在安装辅助位置中。为了使定子从安装辅助位置到达安装结束位置,克服所述弹性弹簧圈的弹力将定子压在马达的接合面上。
发明内容
本发明以使一种在前序部分中提及的普通类型的编码器具有简化结构的目的为基础。这个目的根据本发明通过包含权利要求1的特点的编码器得以实现。
本发明的优选实施例在从属权利要求中详细说明。
关于根据本发明的编码器,编码器的定子用支撑面靠在马达的接合面上,并固定在所述接合面上。编码器的支撑面具有突出超过支撑面的平面的台肩,所述台肩的高度对应于转子和定子在安装结束状态必须具有的限定的轴向间距。在安装辅助位置,编码器的定子通过所述台肩靠在马达的接合面上,以便定子的支撑面和马达的接合面具有想得到的轴向间距。在所述安装辅助位置,转子在轴上沿轴向移动,直到其靠在定子上,并在这个位置固定在轴上。然后编码器的定子围绕其轴线转动,因此突出的台肩进入角位置,在该角位置中其能够沿轴向落入马达的接合面的凹进的座。因此,编码器的定子能够通过其支撑面与马达的接合面接触,并进入安装结束位置,在此定子被固定在马达的接合面上。
根据本发明的编码器被非常简单地和高性价比地构造,因为为了转子和定子准确的轴向定位编码器只要求在定子的支撑面上有阶梯状台肩的结构。将编码器推到轴上,将转子固定在轴上,转动定子从安装辅助位置进入安装结束位置并将定子固定在马达的接合面上的过程无例外地能够通过来自马达轴的末端的轴向通道实现。因此,即使在有限的空间条件下也可以进行编码器的安装和定位。
附图说明
基于附图中示出的示例性实施例在下面更详细地说明本发明,其中:
图1用透视图示出轴向剖开的编码器,
图2示出图1的放大的局部图,
图3示出编码器的平面透视图,
图4示出从下面观察编码器的透视图,
图5示出图4的放大的局部图,
图6示出带有联接表面的马达的透视图,
图7示出带有安装就位的编码器的马达,
图8示出带有处于安装辅助位置的编码器的马达,
图9示出带有在安装辅助位置被安装就位的编码器的马达的轴向剖面图,
图10示出来自图9的放大的局部图,
图11示出带有处于安装结束位置的编码器的马达,
图12示出带有在安装结束位置的编码器的马达的轴向剖面图,以及
图13示出图12的放大的局部图。
具体实施方式
附图中示出的示例性实施例示出带有定子的编码器。定子具有外壳10。外壳10包括带有圆柱形外壁14的圆盘形底部12并且在顶侧用盖子16封闭,盖子16用螺钉17螺纹连接至外壁14。扫描装置设置在外壳10内,所述扫描装置包括圆盘形下部印刷电路板18和上部圆盘形印刷电路板20。下部印刷电路板18位于外壳的底部12上,而上部圆盘形印刷电路板20用隔离垫圈22保持在离下部印刷电路板18一段轴向距离处。作为实例,上部圆盘形印刷电路板20承载扫描装置的电子元件24。元件24连接至连接线(未示出),连接线从外壳10引出,其中连接线用罩盖26保护。
转子28同轴地设置在外壳10内,所述转子被轴向和径向都有间隙地容纳在外壳10内。转子28具有中空的圆柱形毂套30,毂套30在其轴向上部区域有轴向槽32,从而形成弹性的向内能弯曲的夹爪34。在所述夹爪34的区域内,毂套30被同轴地装入。夹紧环36能够通过轴向平行的夹紧螺钉38被轴向地拉到毂套30上,因此夹紧环36以夹紧套的方式轴向向内压紧夹爪34。
毂套30承载同轴地设置在毂套30的外侧上的圆盘形的转子盘40。转子盘40在印刷电路板18和20之间沿轴向位于与编码器的轴线垂直的平面内。转子盘40承载了增量或绝对实物量具,该实物量具被印刷电路板18和20承载的并具有元件24的扫描装置扫描,以便产生根据转子盘40相对于印刷电路板18和20的角位置而定的测量值信号。实物量具和扫描装置本身能够用已知的方式光学地、磁性地、感应地或电容式地实现。
在如图1至图4所示的编码器的非安装状态下,转子28同转子盘40一起松散地位于具有印刷电路板18和20的外壳10内。但是,在编码器工作期间,转子盘40一方面必须能够在印刷电路板18和20之间不接触地自由地转动,而另一方面必须实现距离印刷电路板18和20限定的轴向间隔,以便获得最佳的扫描信号。在附图中,所述限定的轴向间距被表示为下部印刷电路板18和转子盘40之间的距离h。根据本发明的如下所述的方式实现该要求。
编码器优选连接至马达,例如电动机,如图6所示。马达具有轴42,轴42安装成以可转动的方式在马达外壳44内被驱动。马达外壳44在垂直于轴42的平面内具有相对于轴42同轴地延伸的接合面46。编码器通过其转子28设置在轴42上并固定在轴42上,而编码器的定子被固定在马达外壳44的接合面46上,以便编码器测量轴42相对于马达外壳44的转动。
在马达的外壳44的接合面46中包括座48,所述座以圆盘形的方式同轴地装入轴42并且相对于接合面46的平面凹进尺寸H。座48在多个圆周位置处具有突出部分50,在突出部分50处座48沿径向向外扩展超过其圆周。彼此成120°的角距离的三个突出部分50被示出在示例性实施例中。此外螺纹孔52设置在接合面46上。在所示的示例性实施例中,三个螺纹孔52都设置在各突出部分50之间的角距离的中部。
关于编码器,底部12的外表面被实现为定子的支撑面54。支撑面54以环形盘的形式相对于编码器的轴线同轴地被实现。三个沿径向向外弯的凸出部分56一体地形成于外壳10的圆柱形外壁14的外周上,例如,所示凸出部分相对于彼此都偏移120°角。凸出部分56具有以沿轴向平行的方式连续并插入固定螺钉58的孔。凸出部分56上的孔在半径和倾斜角方面对应接合面46上的螺纹孔52。支撑面54具有台肩60,台肩60以阶梯状的形式突起超出支撑面54的平面,并且具有与支撑面54的平面平行的表面。台肩60以环形圆盘的形式沿径向从支撑面54的内周延伸直到其与马达外壳44的接合面46的座48的内径对应的外径。
台肩60突出超过支撑面54的平面轴向高度h,其中所述高度h对应于在编码器工作期间必须存在于转子盘40和下部印刷电路板18之间的轴向距离h。所述高度h小于座48的深度H。台肩60在其外周上具有径向延伸部分62,所述径向延伸部分突出超过台肩60的圆形外周。延伸部分62在其角度位置方面对应于马达外壳44的接合面46上的座48的突出部分50。因此在所示的示例性实施例中,三个延伸部分62按120°的角距离设置,其中所述延伸部分62设置在凸出部分56之间角距离的一半处,这在图4中能够最好地看到。作为实例,延伸部分62都在螺钉17的角范围内设置,螺钉17用于将盖子16固定至外壁14。
编码器在马达上的安装以下面的方式进行:
在非安装状态下,转子28松散地放在编码器的外壳10内。在这种情况下,通过利用其转子28将编码器沿轴向推到马达的轴42上,而将编码器放置在马达上,如图7所示。编码器沿轴向被推到轴42上直到外壳10靠在马达外壳44的接合面46上。在这种情况下,外壳10围绕轴42的轴线以这样的一种方式转动,即支撑面54的台肩60的延伸部分62以相对于接合面46的座48的突出部分50成一定角度转动。由于延伸部分62沿径向突出超过座48的外周,所以外壳10通过台肩60的延伸部分62装在马达外壳44的接合面46上。因此外壳10的支撑面54具有台肩60距离接合面46的高度的轴向间距h。这个安装辅助位置在图8至图10中示出。
在这个安装辅助位置中编码器一位于其外壳10中,转子28就通过其毂套30和转子盘40沿轴向在轴42上移动,直到转子盘40沿轴向靠在定子的下部印刷电路板18上。在转子28的这个位置中,通过上紧夹紧螺钉38和夹紧环36将夹爪34沿径向固定在轴42上,转子28被牢固地夹在轴42上。转子28一被固定在轴42上,编码器的外壳10就围绕其轴线转动,直到支撑面54的台肩60的延伸部分62实现与接合面46的座48的突出部分50叠合。在这种情况下,外壳10的固定螺钉58也实现与接合面46的螺纹孔52叠合。于是台肩60能够沿轴向落入座48内,其中台肩60的延伸部分62沿轴向落入座48的突出部分50内。因此在这种情况下,外壳10和编码器的定子相对于接合面46沿轴向移动台肩60的高度h。支撑面54逐渐靠在接合面46上。在这个安装结束位置,外壳10通过其支撑面54利用将固定螺钉58拧进螺纹孔52而固定在接合面46上。这个安装结束位置在图11至图13中示出。
与外壳10一起,安装在外壳10内的编码器的定子的印刷电路板18和20也沿轴向移动距离h,因此下部印刷电路板18距离固定在轴42上的转子盘40预定的限定轴向距离h。编码器因此以准备好工作的方式安装在马达上。
附图标号清单
10外壳
12底部
14外壁
16盖子
17螺钉
18下部印刷电路板
20上部印刷电路板
22隔离垫圈
24电子元件
26罩盖
28转子
30毂套
32轴向槽
34夹爪
36夹紧环
38夹紧螺钉
40转子盘
42轴
44马达外壳
46接合面
48座
50突出部分
52螺纹孔
54支撑面
56凸出部分
58固定螺钉
60台肩
62延伸部分

Claims (7)

1.用于检测取决于马达的轴(42)的旋转角的测量值的编码器,所述编码器包括转子(28),转子(28)能够固定在轴(42)上;所述编码器还包括定子,定子能够通过支撑面(54)固定在马达的接合面(46)上,并且具有用于检测转子(28)和定子的相对转动位置的扫描装置(18、20);其中,在已安装的状态下,转子(28)被固定在轴(42)上,而定子以转子(28)和扫描装置(18、20)具有限定的轴向间距h的方式固定在接合面(46)上,并且其中,出于安装的目的,首先将编码器推到轴(42)上直到定子保持在支撑面(54)距离接合面(46)一轴向间距的安装辅助位置,所述轴向间距对应于限定的轴向间距h,然后在定子的这个安装辅助位置中,使转子(28)沿轴向靠在扫描装置(18)上并被固定在轴(42)上,并且最终,定子通过其支撑面(54)向接合面(46)移动限定的轴向间距h进入安装结束位置并被固定在接合面(46)上;
其特征在于,定子的支撑面(54)具有突出超过支撑面(54)的平面所述限定的轴向间距h的高度的台肩(60);在安装辅助位置,定子通过所述台肩(60)靠在接合面(46)上,并且,在围绕编码器的轴线相对于安装辅助位置转动的安装结束位置中,台肩(60)落入接合面(46)的凹进的座(48)内,使得定子与扫描装置(18、20)沿轴向相对于固定在轴(42)上的转子(28)移动限定的轴向间距h;
其中,座(48)相对于接合面(46)的平面凹进尺寸H,尺寸H大于台肩(60)在支撑面(54)之上的所述高度。
2.根据权利要求1的编码器,
其特征在于,接合面(46)的座(48)和支撑面(54)的台肩(60)被实现为具有相同外周的圆盘状形式,座(48)在其外周上具有沿径向向外延伸的突出部分(50),并且,台肩(60)具有在相应的角位置向外指向的延伸部分(62),其中,在安装辅助位置中,台肩(60)的延伸部分(62)沿轴向位于接合面(46)上,而在安装结束位置中,延伸部分(62)在角位置中实现与座(48)的突出部分(50)相叠合并落入突出部分(50)中。
3.根据权利要求2的编码器,
其特征在于,在任何情况下都设置了座(48)的三个突出部分(50)和台肩(60)的各延伸部分(62),座(48)的三个突出部分(50)和台肩(60)的各延伸部分(62)相对于彼此都偏移120°角。
4.根据权利要求3的编码器,
其特征在于,固定螺钉(58)被设置在定子上,固定螺钉能够拧入马达的外壳(44)的接合面(46)上的螺纹孔(52)中,并且,分别地,固定螺钉(58)沿圆周方向成角度设置在台肩(60)的延伸部分(62)之间,螺纹孔(52)沿圆周方向成角度设置在座(48)的突出部分(50)之间。
5.根据权利要求4的编码器,
其特征在于,转子(28)具有转子盘(40),转子盘(40)被设置成其能够在定子的印刷电路板(18、20)之间轴向转动。
6.根据权利要求5的编码器,
其特征在于,转子(28)具有毂套(30),毂套(30)承载转子盘(40)并能够被夹紧在轴(42)上。
7.根据权利要求6的编码器,
其特征在于,毂套(30)沿轴向开槽,并且能够用轴向平行的夹紧螺钉(38)夹紧。
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