CN115307661A - 具有旋转编码器和公差套筒的组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有旋转编码器和公差套筒的组件，该组件包括旋转编码器(1)、公差套筒(2)以及容纳旋转编码器和公差套筒(2)的主体(3)。壳体(1.21)具有外壁，该外壁具有特殊的几何形状。主体(3)具有留空部(3.1)，该主体的内壁(3.11)同样是特殊造型的。公差套筒(2)包围壳体(1.21)并且在留空部(3.1)内布置为，使得公差套筒(2)径向地被夹紧。

Description

具有旋转编码器和公差套筒的组件

技术领域

本发明涉及一种根据本发明的具有旋转编码器和公差套筒以及容纳旋转编码器和公差套筒的主体的组件。

旋转编码器例如用于确定两个能相对彼此旋转的机器部件的角度位置或转速。

在感应的旋转编码器中经常例如以印制导线的形式在整个主要的多层的印刷电路板上安置激励印制导线和接收轨迹，该印刷电路板例如与旋转编码器的定子固定地连接。与该印刷电路板相对地布置有标尺元件，在标尺元件上安置刻度结构，并且标尺元件与旋转编码器的转子抗扭地连接。当在激励线圈处施加时间上交替的激励电流的时候，在接收线圈中在转子和定子之间相对旋转的期间生成与角度位置相关的信号。这些信号随后在评估电子设备中进一步处理。

在根据光学原理工作的旋转编码器中经常通过具有刻度结构的、能旋转的盘调制光线。调制的光随后由光探测器接收。接收的光强度包含有关相对的角度位置的信息。

这样的旋转编码器经常用作为电机驱动器的测量设备，以用于确定相应的机器部件的相对运动或者相对位置。在该情况下经由相应的接口装置为电子设备输送生成的角度位置值以用于驱控驱动器。

背景技术

从US 2009/0027043 A1中已知一种旋转编码器，该旋转编码器能够借助于环形的公差套筒安装在另外的主体处。

这样的装置的缺点在于，在该装置的运行状态中能够出现，该装置损害了旋转编码器的测量质量或者测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供组件，该组件能够持续实现具有高测量精度的旋转编码器的可靠的运行。

根据本发明，该目的通过本发明的特征实现。

相应地，根据本发明的组件包括旋转编码器、公差套筒以及容纳旋转编码器和公差套筒的主体。旋转编码器具有轴，在轴处抗扭地固定标尺元件。此外，旋转编码器具有壳体，在壳体中布置扫描单元，扫描单元与壳体抗扭地连接。轴能相对壳体围绕轴线旋转地布置。标尺元件能通过扫描单元进行扫描。此外，壳体具有外壁，外壁优选设计为闭合环形的，外壁在第一部段具有到轴线的径向第一间距。外壁在第二部段具有到轴线的径向第二间距。在此适用的是，第一间距大于第二间距。此外，主体具有留空部，在留空部中容纳旋转编码器和公差套筒。留空部通过第一内壁相对轴线被径向界定，其中，第一内壁在第三部段具有到轴线的径向第三间距。此外，第一内壁在第四部段具有到轴线的径向第四间距。主体设计为，第四间距大于第三间距。此外，留空部通过第二内壁界定，该内壁相对轴线形成用于壳体的轴向的止挡部，其中，第四部段在轴向方向上布置在第二内壁与第三部段之间。因此，第四部段相对轴向方向比第三部段更靠近第二内壁。公差套筒包围壳体并且在留空部中布置为，使得公差套筒径向地位于第一部段与第四部段之间。同样地，在组件的安装状态下公差套筒位于第二部段与第三部段之间，其中，公差套筒在壳体与主体之间径向地夹紧。

第一部段、第二部段、第三部段和第四部段分别在轴向方向上延伸，其中，第一部段和/或第二部段能够是在壳体的圆柱形的外轮廓的凸出的罩面上的区域，同时第三部段和/或第四部段能够是留空部的圆柱形的内轮廓的凸出的罩面上的区域。然而，涉及的部段不必强制是闭合环形的面，确切地说，这些面特别地也能够在圆周上是中断的。

因此，第二内壁具有这样的定向，即内壁上的法向量具有平行于轴线的方向分量。

组件有利地设计为，第二内壁形成用于公差套筒的轴向的止挡部。

在本发明的另一个设计方案中，壳体在第一部段与第二部段之间具有第一圆锥面。

有利地，第一内壁在第三部段与第四部段之间具有第二圆锥面。

圆锥面相对于轴线合适地布置。圆锥面能够设计为闭合环形的面或者设计为在圆周上中断的面。

有利地，壳体具有环形的外壁。

在本发明的另一个设计方案中，第一内壁具有环形的内轮廓。

原则上分为具有内置轴承的旋转编码器和没有内置轴承的旋转编码器(接下来称为无轴承的旋转编码器)。具有内置轴承的旋转编码器通常具有相对小的滚动轴承，从而能相对彼此旋转的构件组在涉及的旋转编码器的内部在限定的轴向和径向位置中相对彼此布置。相反地，在无轴承的旋转编码器在机器处安装时必须注意的是，彼此能转动的构件组在正确的位置上、特别是以正确的轴向间距彼此固定，并且使得该位置在旋转编码器运行时保持不变。特别地，本发明有利地结合无轴承的旋转编码器。

本发明的有利的设计方案由从属权利要求给出。

根据本发明的旋转编码器的另外的细节和优点从根据附图的实施例的下述描述中得出。

附图说明

图1是组件的分解图，

图2是旋转编码器的剖面图，

图3是通过主体的剖面图，该主体在此用作为马达壳体，

图4是组件的剖面图，

图5是根据图4的剖面细节图。

具体实施方式

根据图1，本发明涉及组件，该组件包括旋转编码器1、公差套筒2和主体3、例如电子驱动器的马达壳体。

相应地，旋转编码器1包括第一构件组1.1和第二构件组1.2，其中，构件组1.1，1.2能相对彼此地围绕轴线A旋转。通常第一构件组1.1用作为转子并且第二构件组1.2用作为定子。

第一构件组1.1包括轴1.11或者旋转编码器轴。在旋转编码器1的轴1.11处抗扭地固定标尺元件1.12或者刻度计。标尺元件1.12包括刻度，其中，标尺元件1.12在当前实施例中构造为由印刷电路板材料组成的圆盘，在该圆盘的端侧的环面上布置刻度。标尺元件1.12由基板组成，基板在所示的实施例中由环氧树脂制成并且在其上环形地并且相对轴线A居中地布置一个或多个刻度轨迹。刻度轨迹通常分别由交替布置的导电的刻度区域和不导电的刻度区域的周期性序列组成。

属于第二构件组1.2的壳体1.21包括盖板1.213并且用于保护旋转编码器1的内腔不受环境影响。相对壳体1.21抗扭地固定的扫描单元1.22位于壳体1.21的内部，确定该扫描元件以用于检测扫描单元1.22与标尺元件1.12之间的角度位置。在当前实施例中，旋转编码器基于感应的扫描原理。扫描单元1.22包括多层的印刷电路板1.221。将这些层中的两个层结构化，使得这两个层用作为接收印制导线和激励印制导线。此外，在印刷电路板1.221上安装电构件1.222。为了运行激励印制导线和为了处理由接收印制导线接收的信号需要电路。电构件1.222是该电路的组成部分，该电构件用于提供激励印制导线和用于处理接收的信号。此外，在印刷电路板1.221上安装电耦合件以用于建立与线缆的配合插接器的插接连接。

在当前的实施例中，旋转编码器1设计为无轴承的旋转编码器，即在第一构件组1.1与第二构件组1.2之间没有布置轴承、特别是没有布置滚动轴承。因此，第一构件组1.1能够相对于第二构件组1.2在一定界限之内特别是在轴向方向上移动。

根据图2，壳体1.21具有凸出的外壁，该外壁在第一部段1.211具有到轴线A的径向第一间距R1。第一部段1.211在所示实施例中设计为圆柱形的罩面。第一间距R1视为在上述罩面上的点与轴线A之间的间距。

话句话说，在第一部段1.211中壳体1.21的外直径是第一间距R1的两倍(2xR1)。

壳体1.21的外壁相对于第一部段1.211轴向错开地具有第二部段1.212。在同样能够视为圆柱形的罩面的第二部段1.212中，壳体1.21的外壁具有到轴线A的径向第二间距r2。因为在第二部段1.212中壳体1.21的外直径相对于第一部段1.211中壳体1.21的外直径来说减小，所以第一间距R1大于第二间距r2。

此外，根据图1的组件包括公差套筒2。该公差套筒包围壳体1.21。如传统那样公差套筒2具有冲压的加强筋2.1。在相应的安装中公差套筒2的加强筋2.1像径向压缩的压力弹簧那样起作用。

最后，组件包括主体3，该主体如上所述在此时是马达壳体。主体3具有留空部3.1，该留空部也能够称为具有底切的孔。根据图3，留空部3.1在径向方向上通过环形的第一内壁3.11界定。该第一内壁3.11在第三部段3.113具有到轴线A的径向第三间距r3，并且在第四部段3.114具有到轴线A的径向第四间距R4。第四间距R4大于第三间距r3。

此外，留空部3.1通过第二内壁3.12界定。第二内壁3.12在空间上定向，使得法向量在内壁3.12的面上平行于轴线A延伸。在示出的实施例中，第二内壁3.12是平坦的。主体3设计为，使得第四部段3.114在轴向方向上布置在第二内壁3.12与第三部段3.113之间。此外，第二内壁3.12具有居中的孔，在孔中能够容纳马达轴4。该孔相对于马达轴4具有过盈尺寸，从而能够使马达轴4自由地在孔中旋转。

在主体3中或者在马达壳体中安装旋转编码器1的过程中，旋转编码器1连同公差套筒2被压入到主体3的留空部3.1中。在这种情况下，第二内壁3.12相对轴线A形成用于壳体1.21和用于公差套筒2的轴向的止挡部(图4)。旋转编码器1的壳体1.21现在借助于公差套筒2通过压配合牢固且居中地固定在主体3中。

最后，能够根据图4将旋转编码器1的第一构件组1.1、特别是轴1.11与马达轴4(用螺丝)旋紧在一起，其中，第一构件组1.1通过中心的螺栓相对马达轴4的凸肩被挤压。

通过旋转编码器1的轴1.11撞击在马达轴4处并且壳体1.21撞击在第二内壁3.12处，第一构件组1.1在轴向方向上精确地相对于第二构件组1.2定位。因此，在完成安装后精确地调整标尺元件1.12与扫描单元1.22之间的所谓的扫描间距z。

在标尺元件1.12与扫描单元1.22之间的相对旋转时在扫描单元1.22中通过感应效应生成与相应的角度位置相关的信号。对于精确测量角度位置来说重要的是，信号幅度达到足够的量级。此外，信号幅度的高度还与扫描间距z相关。为了避免扫描间距z仅改变几分之一毫米，例如当组件遭遇温度波动和/或振动的时候，相应地设计了壳体1.21的外壁和留空部的第一内壁3.11。

图5示出了壳体1.21和主体3的细节图D(图4)。相应地，包围壳体1.21的公差套筒2在留空部3.1的内部布置为，使得公差套筒径向地位于第一部段1.211与第四部段3.114之间。同样地，公差套筒2径向地位于第二部段1.212与第三部段3.113之间。由于受压缩的或者径向受挤压的加强筋2.1，径向地夹紧公差套筒2。壳体1.21设计为，使得在第一部段1.211与第二部段1.212之间存在第一圆锥面1.215。此外，构造主体3，使得在第三部段3.113与第四部段3.114之间第一内壁3.11具有第二圆锥面3.115。特别地，公差套筒2被夹紧在第一圆锥面1.215与第二圆锥面3.115之间。通过该设计方案提高了保持力，从而也有效地阻止了旋转编码器1的第一构件组1.1相对于第二构件组1.2由于组件的部件中的温度波动或者温度差造成的显著位移。因此，也能够确保恒定的扫描间距z。

Claims (7)

1.一种组件，包括旋转编码器(1)、公差套筒(2)以及容纳所述旋转编码器和所述公差套筒(2)的主体(3)，其中

所述旋转编码器(1)具有：

轴(1.11)，在所述轴处抗扭地固定标尺元件(1.12)，和

壳体(1.21)，在所述壳体中布置扫描单元(1.22)，所述扫描单元与所述壳体(1.21)抗扭地连接，其中

所述轴(1.11)能相对所述壳体(1.21)围绕轴线(A)旋转地布置，并且所述标尺元件(1.12)能通过所述扫描单元(1.22)进行扫描，此外其中，

所述壳体(1.21)具有外壁，所述外壁在第一部段(1.211)具有到所述轴线(A)的第一间距(R1)，并且

所述外壁在第二部段(1.212)具有到所述轴线(A)的第二间距(r2)，其中，

所述第一间距(R1)大于所述第二间距(r2)，并且

所述主体(3)具有留空部(3.1)，其中，所述留空部(3.1)通过第一内壁(3.11)相对所述轴线(A)被径向界定，其中，所述第一内壁(3.11)在第三部段(3.113)具有到所述轴线(A)的第三间距(r3)，并且在第四部段(3.114)具有到所述轴线(A)的第四间距(R4)，其中，

所述第四间距(R4)大于所述第三间距(r3)并且所述留空部(3.1)通过第二内壁(3.12)被界定，所述第二内壁相对所述轴线(A)形成用于所述壳体(1.21)的轴向的止挡部，其中，所述第四部段(3.114)在轴向方向上布置在所述第二内壁(3.12)与所述第三部段(3.113)之间，其中，

所述公差套筒(2)包围所述壳体(1.21)并且在所述留空部(3.1)之内布置为，使得所述公差套筒(2)径向地位于所述第一部段(1.211)与所述第四部段(3.114)之间以及位于所述第二部段(1.212)与所述第三部段(3.113)之间并且径向地被夹紧。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，

所述第二内壁(3.12)形成用于所述公差套筒(2)的轴向的止挡部。

3.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，

所述壳体(1.21)在所述第一部段(1.211)与所述第二部段(1.212)之间具有第一圆锥面(1.215)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，

所述第一内壁(3.11)在所述第三部段(3.113)与所述第四部段(3.114)之间具有第二圆锥面(3.115)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，

所述壳体(1.21)具有环形的外壁。

6.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，

所述第一内壁(3.11)具有环形的内轮廓。

7.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，

所述旋转编码器(1)被设计为无轴承的旋转编码器(1)。

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