DE10065447A1

DE10065447A1 - Drehmagnetgalvanometer

Info

Publication number: DE10065447A1
Application number: DE10065447A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Oisugi; Takashi Oguro
Original assignee: Chiba Precision Co Ltd
Current assignee: Citizen Chiba Precision Co Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: DE10065447B4; JP3396454B2; CN1301953A; CN1177196C; JP2001183168A; US6339336B1

Abstract

Das Galvanometer weist eine erhöhte Kapazität auf und ist durch Feuchtigkeit kaum beeinflußbar, während es den Vorteil einer geringen Fertigungsgenauigkeit besitzt und durch Temperaturveränderungen nicht beeinträchtigbar ist. DOLLAR A Ein vorderes Lager (4) und ein hinteres Lager (5) sind jeweils auf einer vorderen Welle (7) und einer hinteren Welle (8) eines Rotors (1) fixiert, der in einer Spule (11) eines Stators (2) angeordnet ist. Nur der Außenring (19) des vorderen Lagers (4) ist ohne Fixierung verschiebbar in das Gehäuses eingesetzt und unterliegt einer in Richtung der hinteren Welle wirkenden Federkraft. Eine schmetterlingsförmige gemeinsame Elektrode (15), die mit einer dünnen konduktiven Schicht belegt ist, ist über eine Nabe (13) mit der hinteren Welle verbunden, während eine viergeteilte Elektrode (16) unter Bildung eines extrem kleinen Luftspalts gegenüber der schmetterlingsförmigen gemeinsamen Elektrode angeordnet ist. Die viergeteilte Elektrode (16) ist auf einem Abstandshalter (17) montiert, und der Abstandshalter ist so im Gehäuse (9) befestigt, daß er eine gewünschte Größe des Luftspalts gewährleistet. Die hintere Welle (8), die Nabe (13) und der Abstandshalter (17) sind aus dem gleichen Werkstoff hergestellt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Galvanometer für ein Laserrastergerät (Scanner), das zum Laserkennzeichnen, La serbohren von Feinbohrungen oder dergleichen verwendet wird.

Es gibt unterschiedliche herkömmliche Vorschläge für einen kapazitiven Lagedetektor eines Galvanometers, siehe beispielsweise die US-Patentschrift 5,537,109.

Fig. 5A und Fig. 5B zeigen jeweils in perspektivischer Ansicht und in Seitenansicht eine Konfiguration eines Elek trodenabschnitts der oben erwähnten herkömmlichen Bauart.

Ein schmetterlingsförmiges Trennelement 31 von der Stärke t, hergestellt aus hochdielektrischem Werkstoff, wie beispielsweise Keramik, ist in einen Luftspalt d zwischen einer feststehenden gemeinsamen Elektrode 30 und einer fest stehenden viergeteilten Elektrode 32 eingesetzt. Dieses hochdielektrische Trennelement 31 ist an einer drehbaren Welle 33 fixiert, wobei zwischen dem Trennelement 31 sowie der gemeinsamen Elektrode 30 und der viergeteilten Elektrode 32 Luftspalte δ₁ bzw. δ₂ vorgesehen sind. Wenn sich die Welle 33 dreht, wird die durch die Rotation des Trennele ments 31 bedingte Kapazitätsänderung zwischen den beiden Elektroden 30 und 32 erfaßt.

Im allgemeinen weisen kapazitive Lagedetektoren dieser Konfiguration als hochdielektrisches Trennelement 31 ein 1,0 mm starkes Keramikbauteil mit einer relativen dielektri schen Konstante von ungefähr 6 bis 7 auf, und sie sind so ausgebildet, daß sie Luftspalte δ₁ und δ₂ von ungefähr 0,1 mm aufweisen. Diese Detektoren haben den Vorteil, daß für die Parallelität zwischen den Elektroden 30 und 32, zwi schen dem Trennabschnitt 31 und jeweils den Elektroden 30 und 32 sowie für die Parallelität der jeweiligen Luftspalte δ₁, δ₂ und d keine hohe Präzision erforderlich ist, da der Luftspalt d zwischen den Elektroden 30 und 32 groß ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß Änderungen der erfaßten Kapazität aufgrund von durch Temperaturänderungen bedingten Abstandsänderungen am Luftspalt d klein sind, da der Luft spalt d zwischen den Elektroden 30 und 32 groß ist.

Selbst wenn ein hochdielektrischer Werkstoff für das schmetterlingsförmige Trennelement 31 verwendet wird, ist die Kapazität mit ungefähr 2 bis 3 pF jedoch äußerst gering, da der Luftspalt zwischen den Elektroden 30 und 32 breit ist, und zwar derart, daß ein Signal hoher Frequenz von un gefähr 500 kHz und hoher Spannung von ungefähr 500 V an eine Schaltungsanordnung angelegt werden muß, um die von einer Lageveränderung begleitete Kapazitätsänderung zu erfassen.

Außerdem ist für das hochdielektrische Trennelement 31 Keramik das geeignete und in der Praxis verwendete Material. Keramik ist jedoch porös, und bei hoher Luftfeuchtigkeit tritt Feuchtigkeit in die Poren ein, so daß die Dielektrizi tätskonstante sinkt und in nachteiliger Weise Fehler bei der Kapazitätserkennung durch die Luftfeuchtigkeit hervorgerufen werden.

Die Konfiguration konventioneller kapazitiver Lagedetek toren hat somit Vorteile insoweit, als keine Fertigungs genauigkeit erforderlich ist und Temperaturändungen den kon ventionellen Lagegeber kaum beeinflussen. Der konventionelle Lagegeber hat jedoch auch einen Nachteil, der darin besteht, daß er eine kleinere Kapazität aufweist und daß er leicht durch Luftfeuchtigkeit beeinträchtigt wird.

Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, ein Drehmagnetgalvanometer zu schaffen, das eine erhöhte Kapazität aufweist, während es die obengenannten Vorteile nutzt, und das durch Luftfeuchtigkeit kaum beein flußt wird.

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe weist das Dreh magnetgalvanometer gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Merkmale auf: Ein Gehäuse; einen Stator mit einem ferro magnetischen, im Gehäuse gehaltenen äußeren Joch und einer innerhalb des äußeren Jochs fixierten Spule; einen Rotor mit einem zylindrischen Permanentmagneten sowie einer vorderen Welle und einer hinteren Welle, die den Permanentmagneten tragen; eine schmetterlingsförmige gemeinsame Elektrode, die durch Aufbringen einer dünnen konduktiven Schicht auf einer Oberfläche einer Glasscheibe angefertigt und mittels einer Nabe am Ende der hinteren Wellen montiert ist; eine vierge teilte Elektrode, die so auf einem Abstandshalter montiert ist, daß sie unter Bildung eines sehr kleinen Luftspalts der gemeinsamen Elektrode gegenüberliegt. Der Abstandshalter ist so am Gehäuse montiert, daß er für den Luftspalt ein vorge gebenes Maß gewährleistet.

Dabei kann die Nabe eine Klebstoffsammelnut aufweisen, und die gemeinsame Elektrode kann, in einem Abschnitt, der frei ist von der dünnen konduktiven Schicht, Löcher zur Klebstoffeinspritzung aufweisen; wobei in die Löcher zur Klebstoffeinspritzung ein Klebstoff eingespritzt ist, um die gemeinsame Elektrode auf der Nabe zu fixieren.

Überdies kann dabei die gemeinsame Elektrode ein Muster aufweisen, das durch Ätzen ausgebildet worden ist, nachdem die dünne konduktive Schicht auf einer Glasplatte mit einem zentralen Durchgangsloch abgeschieden oder aufgesprüht wor den ist. Das Durchgangsloch ist durch Löten oder einen kon duktiven Kleber mit einem an das Muster angeschlossenen Anschluß für eine Zuleitung fest verbunden.

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe weist ein anderes Drehmagnetgalvanometer gemäß der vorliegenden Erfindung fol gende Merkmale auf: Ein Gehäuse; einen Stator mit einem fer romagnetischen, im Gehäuse gehaltenen äußeren Joch und einer innerhalb des äußeren Jochs fixierten Spule; einen Rotor mit einem zylindrischen Permanentmagneten sowie einer vorderen Welle und einer hintere Welle, die den Permanentmagneten tragen; einen Innenring und einen Außenring eines hinteren Lagers, in das der innerhalb der Spule angeordnete Rotor eingesetzt ist und das die hintere Welle trägt, wobei die Ringe jeweils an der hinteren Welle bzw. am Gehäuse fixiert sind, und einen Innenring eines vorderen Lagers, der die vordere Welle trägt, wobei der Innenring außen an der vorde ren Welle fixiert ist, sowie einen Außenring des vorderen Lagers, wobei der Außenring in axialer Richtung bewegbar ist, und zwar durch Aufbringen einer Federkraft in Richtung der hinteren Welle; eine schmetterlingsförmige gemeinsame Elektrode, die durch Auflegen einer dünnen konduktiven Schicht auf eine Fläche einer Glasplatte angefertigt und über eine Nabe am Ende der hinteren Welle montiert ist; sowie eine viergeteilte Elektrode, die so an einem Abstands halter montiert ist, daß sie unter Bildung eines sehr klei nen Luftspalts der gemeinsamen Elektrode gegenüberliegt. Der Abstandshalter ist so am Gehäuse montiert, daß er für den Luftspalt ein vorbestimmtes Maß gewährleistet. Die hintere Welle, die Nabe und der Abstandshalter sind aus gleichem Werkstoff hergestellt.

Dabei können die Nabe, die hintere Welle und der Abstandshalter aus Stahl oder aus rostfreiem Stahl herge stellt sein.

Auf diese Weise erhöht sich die Kapazität, und die Feuchtigkeit hat kaum einen Einfluß auf das Galvanometer, und dies zusätzlich zu den Vorteilen, daß keine Fertigungs genauigkeit erforderlich ist und daß die Vorrichtung durch Temperaturänderungen kaum beeinflußt wird.

Anders als bei der herkömmlichen Bauart, werden erfin dungsgemäß die erfaßten Kapazitätsänderungen zwischen beiden Elektroden nicht durch die Winkellage eines hochdielektri schen schmetterlingsförmigen Trennelements hervorgerufen, das in einem Luftspalt d zwischen einer gemeinsamen Elek trode und einer viergeteilten Elektrode an einer Welle fixiert ist.

Erfindungsgemäß wird für die Erfassung der Kapazität zwischen einer gemeinsamen Elektrode und einer viergeteilten Elektrode ein konduktives dünnes Filmmuster in Schmetter lingsform auf eine Fläche einer Glasscheibe aufgebracht, die als gemeinsame Elektrode über eine Nabe an einer Welle befe stigt wird, und es wird die viergeteilte Elektrode gegenüber der gemeinsamen Elektrode derart angeordnet, daß Paralleli tät zur gemeinsamen Elektrode herrscht und daß zwischen den beiden Elektroden ein extrem enger Luftspalt δ (0,04 bis 0,05 mm) vorhanden ist.

Dementsprechend kann die Kapazität deutlich bis etwa 10 pF erhöht werden, so daß ein Signal von ungefähr 70 kHz und 30 V an eine Schaltungsanordnung angelegt werden kann, was extrem vorteilhaft ist zur Geräuschvermeidung und auch im Hinblick auf die Widerstandsspannung.

Ferner wird keine Keramik oder dergleichen, die nachtei lige Feuchtigkeitseffekte liefert, verwendet, was einen wei teren Vorteil darstellt.

Da jedoch der Luftspalt δ mit 0,04 bis 0,05 mm klein ist, besteht die Gefahr, daß die Kapazität aufgrund von Ver änderungen des Luftspalts δ, bedingt durch Wärmeausdehnung, wie unten beschrieben, fehlerhaft ermittelt wird. Ferner muß der Luftspalt δ mit hoher Präzision zwischen 0,04 bis 0,05 mm gehalten werden.

Ein vom Anmelder (ungeprüfte Japanische Patentveröffent lichung Nr. 11-304411) vorgeschlagener, kapazitiver Diffe rential-Drehwinkelwandler weist eine Schaltung auf, die die Veränderungen von δ aufgrund von Wärmeausdehnungen durch elektrische Schaltungstechnik kompensiert, wobei dieser Vor schlag bei der Vermeidung der Einflüsse von Temperaturände rungen sehr wirksam ist. Die vorliegende Erfindung dient jedoch dazu, die Temperaturänderungen im Luftspalt δ an sich zu minimieren.

Der Außenring des vorderen Lagers steht unter einem geeigneten Federdruck und ist in axialer Richtung verschieb bar, und der Außenring sowie der Innenring des hinteren Lagers sind jeweils durch Pressen oder anderweitiges Befe stigen auf der hinteren Welle bzw. am Gehäuse fixiert. Die Axialmaßänderungen zwischen dem Gehäuse und der Welle auf grund von Temperaturänderungen betragen konstruktionsbedingt grob 0,02 mm für 20°C, werden aber durch eine 0,02 mm-Feder verschiebung korrigiert, wodurch sich auf Seiten der hinte ren Welle weder Wärmeausdehnungseffekte noch Spannung erge ben.

Wenn erfindungsgemäß, wie oben erläutert, die hintere Welle, die Nabe und der unten beschriebene Abstandshalter aus einem Werkstoff mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt sind, tritt keine Maßverschiebung aufgrund von Wärmeausdehnungen auf, und der Luftspalt δ zwischen den beiden Elektroden ändert sich auch bei Temperaturändungen nicht.

Wenn der kapazitive Differential-Drehwinkelwandler zusammen mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ergibt sich ein Galvanometer mit hervorragender Temperatur charakteristik.

Zwar existiert immer noch ein Wärmeausdehnungsproblem bezüglich der Glasscheibe mit der aufgemusterten gemeinsamen Elektrode, jedoch betragen die Wärmeausdehnungskoeffizienten beispielsweise von Blauplattenglas und rostfreiem Stahl jeweils 87 × 10^-7 bzw. 100 × 10^-7, wobei deren Differenz klein ist. Im Hinblick darauf, daß die Glasstärke ungefähr 0,55 mm beträgt, kann die Differenz vernachlässigt werden. Außerdem wird ein Abstandshalter dazu verwendet, die Genauigkeit des Luftspalts δ von 0,04 bis 0,05 mm zwischen den beiden Elektroden zu erhöhen.

In letzter Zeit hat sich die Fertigungsgenauigkeit von NC(numerisch gesteuerten)-Werkzeugmaschinen und dergleichen stark erhöht; jedoch liefern selbst Komponenten mit erhöhter Fertigungsgenauigkeit kaum einen präzisen Luftspalt δ, da die sich Fertigungsungenauigkeiten aller Komponenten beim Zusammenbau addieren.

Deshalb ist es sehr vorteilhaft, wenn für jedes einzelne Galvanometer während des Zusammenbaus ein Abstand L vom einen Ende X des Gehäuses (siehe Fig. 1) zur Oberfläche der gemeinsamen Elektrode gemessen wird und auf Grundlage dieser Messung durch Polieren beider Enden des Abstandshalters des sen Maß eingestellt wird.

Im folgenden werden Ausführungsformen nach der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt eines Drehmagnetgalvano meters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 2A und Fig. 2B sind jeweils ein schematischer Ver tikalschnitt bzw. eine schematische Seitenansicht, die den Zusammenbau einer gemeinsamen Elektrode, einer Nabe und einer herausgeführten Leitung eines kapazitiven Lagedetek tors des Galvanometers nach Fig. 1 zeigen;

Fig. 3A und Fig. 3B sind jeweils ein schematischer Ver tikalschnitt bzw. eine schematische Seitenansicht, die das Lageverhältnis zwischen einer gemeinsamen Elektrode und einer viergeteilten Elektrode des kapazitiven Lagedetektors des Galvanometers nach Fig. 1 zeigen;

Fig. 4 ist ein Anschlußdiagramm des kapazitiven Lage detektors des Galvanometers nach Fig. 1; und

Fig. 5A und Fig. 5B sind schematische Darstellungen, die einen herkömmlichen kapazitiven Lagedetektor zeigen.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt eines Drehmagnetgalvano meters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung.

Ein Stator 2 weist eine Spule 11 auf, die auf der Innen seite eines ferromagnetischen zylindrischen äußeren Jochs 10 fest montiert ist, welches an einem Gehäuse 9 befestigt ist.

Zur Gewichtsreduzierung ist das Gehäuse 9 aus Aluminium mit einem geringen spezifischen Gewicht gefertigt, und eine vordere Welle 7 sowie eine hintere Welle 8 sind aus rost freiem Stahl hergestellt, um die Standfestigkeit zu erhöhen.

Ein Rotor 1 weist die vordere Welle 7 sowie die hintere Welle 8 auf, die jeweils an den beiden Enden eines zylindri schen Permanentmagneten 6 fixiert sind. Ein vorderes Lager 4 und ein hinteres Lager 5 sind jeweils an der vorderen Welle 7 und der hinteren Welle 8 fixiert. Innenringe 18 des vorde ren Lagers 4 und des hinteren Lagers 5 sind jeweils bei spielsweise durch Aufpressen an der vorderen Welle 7 bzw. an der hinteren Welle 8 fixiert.

Nachdem Federn 3 in einen abgesetzten Abschnitt 9a ein gesetzt worden sind, wird der Rotor 1, an dem das vordere Lager 4 und das hintere Lager 5 fixiert sind, in das äußere Joch 10 eingesetzt, wobei ein Außenring 19 des vorderen Lagers 4 verschiebbar in den abgestuften Abschnitt 9a ein gesetzt wird und ein Außenring 19 des hinteren Lagers 5 in einen abgestuften Abschnitt 9b eingepreßt oder anderweitig darin befestigt wird, um ein Festlager zu bilden.

Dementsprechend wird der Rotor 1 innerhalb des äußeren Jochs 10 drehbar gehalten. Wenn, hervorgerufen durch Wärme ausdehnung, Maßabweichungen in axialer Richtung des Rotors 1 und des Stator 2 auftreten, werden diese durch die Federn 3 kompensiert.

Fig. 2A und Fig. 2B sind schematische Darstellungen, die eine gemeinsame Elektrode 15, eine Nabe 13 und eine nach außen geführte Anschlußleitung 12 eines kapazitiven Lage detektors 14 (siehe Fig. 1) des Galvanometers nach Fig. 1 zeigen. Die Fig. 3A und Fig. 3B sind schematische Darstel lungen, die die Relativlage zwischen der gemeinsamen Elek trode 15 und einer viergeteilten Elektrode 16 des kapaziti ven Lagedetektors 14 des Galvanometers nach Fig. 1 zeigen.

Der kapazitive Lagedetektor 14 wird von der viergeteil ten Elektrode 16, die relativ zur vorderen Welle 7 und zur hinteren Welle 8 konzentrisch fixiert ist, sowie von der gemeinsamen Elektrode 15 gebildet, die an der hinteren Welle 8 derart fixiert ist, daß sie der viergeteilten Elektrode 16 unter Bildung eines dazwischenliegenden Luftspalts δ konzen trisch gegenüber liegt.

Die gemeinsame Elektrode 15 weist ein schmetterlingsför miges Muster 15a auf, das nur ein Paar von Elektroden, bestehend aus zwei jeweils einander gegenüberliegenden Mustern der viergeteilten Elektrode 16, überdecken kann.

Wenn eines von zwei Paaren von Kondensatoren Ca und Cb der viergeteilten Elektrode 16 und der gemeinsamen Elektrode 15 in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der gemeinsamen Elektrode 15 eine erhöhte Kapazität aufweist, ist die Kapa zität des anderen Kondensators reduziert, und die Differenz Ca-Cb wird als Winkelinformation in eine Spannung umgewan delt.

Die viergeteilte Elektrode 16 wird durch Ätzen einer bedruckten Platine hergestellt, und die Ca-Kondensatorzulei tung 22 sowie die Cb-Kondensatorzuleitung 23 werden an zwei gegenüberliegende Elektrodenpaare angeschlossen.

Die gemeinsame Elektrode 15 wird durch Auflegen einer dünnen konduktiven Schicht in einer Schmetterlingsform durch Vakuumabscheidung, Sprühen oder dergleichen auf einer Fläche einer Glasscheibe hergestellt, die ein zentrales Durchgangs loch 15b aufweist. Der Anschluß 12 zum Anschließen einer Zuleitung 24 ist an das Durchgangsloch 15b angelötet, und das Muster 15a ist mit dem Anschluß 12 elektrisch verbunden.

Die gemeinsame Elektrode 15 ist an der Nabe 13 befe stigt, die auf der hinteren Welle 8 konzentrisch fixiert ist. Die Nabe 13 weist eine Klebstoffsammelnut 20 auf, und Klebstoffeinspritzlöcher 21 sind in einem Abschnitt der gemeinsamen Elektrode 15 ausgebildet, der frei ist von der dünnen konduktiven Schicht. Somit kann die gemeinsame Elek trode 15 durch Einspritzen eines Klebstoffes in diese Löcher 21 korrekt befestigt werden, wodurch eine falsche Ausrich tung der Oberflächen vermieden werden kann.

Fehler bei Winkelinformationen auf Kapazitätsbasis kön nen auftreten in Abhängigkeit von der Exzentrizität der viergeteilten Elektrode, von Formabweichungen der gemeinsa men Elektrode, von der Exzentrizität der gemeinsamen Elek trode, von falsch ausgerichteten Oberflächen usw. Erfin dungsgemäß jedoch erfolgt die Ausbildung der gemeinsamen Elektrode durch Ätzen der dünnen konduktiven Schicht. Daher ist der Formfehler der gemeinsamen Elektrode, der einen Win kelinformationsfehler bewirkt, weitestgehend reduziert. Wie zuvor erwähnt, werden die Exzentrizität der gemeinsamen Elektrode und deren Neigung verhindert; daher wird erfin dungsgemäß eine sehr genaue Winkelinfomation erzielt.

Das Problem des Exzentrizitätsfehlers der viergeteilten Elektrode und der gemeinsamen Elektrode bleibt allerdings noch zu lösen. Diesem Problem kann mit der zweiten Ausfüh rungsform nach der Erfindung begegnet werden. Nach Fig. 2C besitzt die gemeinsame Elektrode 15 ein Paar äußerer Elek trodenabschnitte 15c und 15c, eine innere ringförmige Elek trode 15d und vier Verbindungsleitungen 15e. . .15e, die die äußeren Elektrodenabschnitte 15c, 15c und die innere ring förmige Elektrode 15d miteinander verbinden.

Nach Fig. 3B sind bei der viergeteilten Elektrode 16 gegenüberliegende Abschnitte 16a und 16a an eine Ca-Zulei tung und gegenüberliegenden Abschnitt 16b und 16b an eine Cb-Zuleitung angeschlossen. Jeder äußere Elektrodenabschnitt 15c liegt auf den Abschnitten der viergeteilten Elektrode 16; die Elektrode 15 wird durch die viergeteilte Elektrode 16 vollständig überdeckt. Der Winkelbereich der äußeren Elektrodenabschnitte ist kleiner als der der Abschnitte der viergeteilten Elektrode, und die Breite der äußeren Elektro denabschnitte ist, gesehen in Radialrichtung, kleiner als die der Abschnitte der viergeteilten Elektrode.

Unter diesen Verhältnissen ergibt sich keine wesent lichen Veränderungen der überlappenden Bereiche, wenn eine Abweichung zwischen der Mittelachsen der viergeteilten Elek trode und der der gemeinsamen Elektrode vorliegt. Eine Exzentrizität zwischen der viergeteilten Elektrode und der gemeinsamen Elektrode bewirkt eine geringfügige Schwankung des überlappenden Bereichs des schmalen Verbindungs abschnitts 15e der gemeinsamen Elektrode und der viergeteil ten Elektrode, wobei die Schwankung vernachlässigbar ist. Folglich löst diese Ausführungsform das durch die Exzentri zität hervorgerufene Problem, und eine genaue Winkelinforma tion wird erzielt.

Wenn sich die Temperatur des Galvanometers ändert, sei es aufgrund von Veränderungen in der Umgebungstemperatur, sei es aufgrund einer Aufheizung des Galvanometers selbst, und wenn dabei die Axialmaße des Rotors 1 und des Stator 1 aufgrund von Unterschieden der Wärmeausdehnungskoeffizienten variieren, werden diese Maßänderungen durch die Federn 3 kompensiert, also dort, wo das vordere Lager 4 in den abge setzten Abschnitt 9a des Gehäuses 9 eingesetzt ist, so daß die durch Temperaturänderungen im Luftspalt δ zwischen den Elektroden des kapazitiven Lagedetektors 14 hervorgerufene Wärmeausdehnung lediglich auf der Detektorseite des Gehäuses 9, wie in Fig. 1 durch X gezeigt, kompensiert werden kann.

Ein durch eine Schraube 25 fest an dem Gehäuse 9 ange brachter Abstandshalter 17 weist eine Breite auf, die einen Luftspalt δ von vorgegebener Breite gewährleistet, wobei die viergeteilte Elektrode 16 durch eine Schraube 26 auf dem Abstandshalter 17 montiert ist.

Wenn die aus Aluminium hergestellten Komponenten Abstandshalter 17 und Gehäuse 9 einteilig ausgebildet sind und die viergeteilte Elektrode 16 an einem Ende des Gehäuses 9 so fixiert ist, daß sie einen extrem kleinen Luftspalt δ von der Elektrode 15 einhält, sind die Wärmeausdehnungs koeffizienten des Aluminiumgehäuses 9 und der aus rostfreiem Stahl hergestellten hinteren Welle 8 stark unterschiedlich, so daß sich große temperaturbedingte Änderungen von δ erge ben, wodurch ernsthafte Fehler beim Erfassen der Kapazität hervorgerufen werden.

Erfindungsgemäß werden, wie oben beschrieben, axiale Maßänderungen aufgrund von Wärmeausdehnungen stirnseitig, bezogen auf X, durch die Federn 3 kompensiert; und rücksei tig, bezogen auf X, werden Kapazitätserkennungsfehler auf grund von Temperaturänderungen im Luftspalt δ weitestgehend durch Einsatz des Abstandshalters 17 und durch Verwendung eines Werkstoffs mit identischem Wärmeausdehnungskoeffizien ten für jede der Komponenten minimiert.

Überdies müssen die Maße des Luftspalts δ mit höchster Präzision zwischen 0,04 und 0,05 mm eingestellt werden. Selbst wenn jede Komponente, die Nabe 13, die vordere Welle 7, die hintere Welle 8, das Gehäuse 9 und der Magnet 6 mit erhöhter Maßgenauigkeit gefertigt wird, ist es dennoch extrem schwierig, die sich durch den Zusammenbau dieser Kom ponenten ergebende Größe des Luftspalts δ auf die oben erwähnte Präzision einzustellen, da sich die Bearbeitungs fehler aller Komponenten addieren.

Durch die Verwendung des Abstandshalters 17, wie oben beschrieben, löst die vorliegende Erfindung nicht nur das zuvor erwähnte Problem der Maßänderungen im Luftspalt δ auf grund von Temperaturänderungen, sondern auch dieses Problem.

Nach dem Messen des Maßes L (siehe Fig. 1) zwischen X und der gemeinsamen Elektrode 15, während der Abstandshalter 17 vom Gehäuse 9 getrennt ist, können beide Enden des Abstandshalters auf eine Breite L + (0,04 bis 0,05 mm) poliert werden, und somit kann das Maß relativ einfach ohne wesentliche Erhöhung der Genauigkeit sämtlicher Komponenten eingestellt werden.

Wie zuvor detailliert erläutert, schafft die vorliegende Erfindung ein Drehmagnetgalvanometer, das eine große Kapazi tät besitzt und das durch Feuchtigkeit kaum beeinträchtigt wird, während es die herkömmlichen Vorteile nutzt, die darin bestehen, daß die Fertigungsgenauigkeit relativ grob gehal ten werden kann und daß Temperaturänderungen kaum einen Ein fluß haben.

Claims

1. Drehmagnetgalvanometer, mit
einem Gehäuse (9);
einem Stator (2) mit einem ferromagnetischen äußeren Joch (10), das in dem Gehäuse (9) gehalten wird, und einer innerhalb des äußeren Jochs (10) fixierten Spule (11);
einem Rotor (1) mit einem zylindrischen Permanentmagne ten (6) und einer vorderen Welle (7) sowie einer hinteren Welle (8), die den Permanentmagneten (6) tragen;
einer schmetterlingsförmigen gemeinsamen Elektrode (15), die durch Auflegen einer dünnen konduktiven Schicht auf eine Fläche einer Glasscheibe hergestellt und über eine Nabe (13) am Ende der hinteren Welle (8) montiert ist; und
einer viergeteilten Elektrode (16), die auf einem Abstandshalter (17) so montiert ist, daß sie der gemeinsamen Elektrode (15) unter Bildung eines sehr kleinen Luftspalts (δ) gegenüberliegt, wobei der Abstandshalter (17) so am Gehäuse (9) montiert ist, daß er ein vorbestimmtes Maß für den Luftspalt gewährleistet.

2. Drehmagnetgalvanometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13) eine Klebstoffsammelnut (20) und die gemeinsame Elektrode (15) Löcher (20) zur Kleb stoffeinspritzung aufweist, wobei in die Löcher zur Kleb stoffeinspritzung Klebstoff eingespritzt ist, um die gemein same Elektrode (15) an der Nabe (13) zu fixieren.

3. Drehmagnetgalvanometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Elektrode (15) ein Muster aufweist, das durch Ätzen ausgebildet worden ist, nachdem die dünne konduktive Schicht entweder durch Abschei den oder Sprühen auf einer Glasplatte mit einem zentralen Durchgangsloch (15b) erzeugt worden ist; und daß das Durch gangsloch (15b) entweder durch Löten oder einen konduktiven Kleber mit einem an das Muster angeschlossenen Anschluß für eine Zuleitung verbunden ist.

4. Drehmagnetgalvanometer, mit
einem Gehäuse (9);
einem Stator (2) mit einem ferromagnetischen äußeren, im Gehäuse (9) gehaltenen Joch (10) und einer in dem Joch starr befestigten Spule (11);
einem Rotor (1) mit einem zylindrischen Permanentmagne ten (6) und einer vorderen Welle (7) sowie einer hinteren Welle (8), die den Permanentmagneten (6) tragen;
einem Innenring (18) und einem Außenring (19) eines hin teres Lagers (5), in das der innerhalb der Spule angeordnete Rotor eingesetzt ist und das die hintere Welle (8) trägt, wobei der Innenring und der Außenring des hinteren Lagers (5) mit dem Umfang der hinteren Welle (8) bzw. dem Gehäuse (9) jeweils starr verbunden sind; und mit einem Innenring (18) eines vorderen Lagers (4), das die vordere Welle (7) trägt, wobei der Innenring des vorderen Lagers starr mit dem Umfang der vorderen Welle verbunden ist, sowie mit einem Außenring (19) des vorderen Lagers (4), wobei der Außenring des vorderen Lagers in axialer Richtung bewegbar ist, und zwar durch Aufbringen einer Federkraft in Richtung der hin teren Welle;
einer schmetterlingsförmigen gemeinsamen Elektrode (15), die durch Auflegen einer dünnen konduktiven Schicht auf eine Fläche einer Glasscheibe hergestellt und am Ende der hintern Welle (8) mittels einer Nabe (13) montiert ist; und
einer viergeteilten Elektrode (16), die so an einem Abstandshalter (17) montiert ist, daß sie der gemeinsamen Elektrode (15) unter Bildung eines sehr kleinen Luftspalts (δ) gegenüberliegt, wobei der Abstandshalter (17) so am Gehäuse (9) montiert ist, daß er ein vorbestimmtes Maß für den Luftspalt gewährleistet, und wobei die hintere Welle (8), die Nabe (13) und der Abstandshalter (17) aus dem glei chen Werkstoff hergestellt sind.

5. Drehmagnetgalvanometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13), die hintere Welle (8) und der Abstandshalter (17) aus Stahl, insbesondere aus rost freiem Stahl hergestellt sind.

6. Drehmagnetgalvanometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schmetterlingsförmige gemeinsame Elektrode (15) äußere Elektrodenabschnitte auf weist, von denen jeder durch jeden der Elektrodenabschnitte der viergeteilten Elektrode (16) vollständig überdeckbar ist.