DE102007014781B3 - Encoderanordnung eines Gleichstrommotors - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Encoderanordnung eines Gleichstrommotors, mit einem Encodergehäuse, einer Encoderscheibe, einer rechtwinklig zu einer Motorwelle angeordnete Leiterplatte mit optischem Sensor, der die Encoderscheibe U-förmig umfasst und einem parallel zur Motorwelle ausgerichteten Anschlussstecker. Aufgabe der Erfindung ist es eine Encoderanordnung zu schaffen, die eine einfache, wirtschaftliche, zuverlässige und genaue Montage ermöglicht, wobei möglichst wenig Bauraum benötigt wird und die Encoderanordnung, vor Verschmutzungen sehr gut geschützt ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Leiterplatte (11) Aufnahmeschlitze (19) für Anschlüsse (6) aufweist, wobei teilweise um die Aufnahmeschlitze (19) herum Kontaktflächen (14) der Leiterplatte (11) angeordnet sind und ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlüssen (6) und den Kontaktflächen (14) besteht, dass das Encodergehäuse (5, 15) aus einem Encodergehäusering (5) und einem Encodergehäusedeckel (15) besteht und der Encodergehäusering (5) eine radiale Ausnehmung (21) aufweist, die im Bereich des Anschlusssteckerf der Seite des Anschlusssteckers (22) auf der Leiterplatte (11) angeordnet ist und einen Aufnahmeschlitz (23) für die Encoderscheibe (10) aufweist, welcher Aufnahmeschlitz (23) zu der Motorwelle (2) hin geöffnet ist, auf der die Encoderscheibe befestigt ist, und dass die Aufnahmeschlitze (19) auf die dem Anschlussstecker (22) ...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Encoderanordnung eines Gleichstrommotors, mit einem Encodergehäuse, einer Encoderscheibe, einer rechtwinklig zu einer Motorwelle angeordnete Leiterplatte mit optischem Sensor, der die Encoderscheibe U-förmig umfasst und einem parallel zur Motorwelle ausgerichtetem Anschlussstecker.
- Aus der
DE 196 41 929 A1 ist eine gattungsgemäße Encoderanordnung bekannt. Bei der bekannten Anordnung muss die Encoderscheibe blind montiert werden, dies kann zu Montagefehlern führen. Zudem werden aufwändige zusätzlichen Bauraum erfordernde Führungsmittel benötigt, die den Fügevorgang erleichtern. Weiter ist ein Sicherungselement als Verliersicherung für die Encoderscheibe, das das Herausfallen der Encoderscheibe verhindert, notwendig. Dies erhöht den Teile- und Montageaufwand. - Die
EP 1 499 002 A2 beschreibt ein Encodersystem und ein Verfahren zur Montage eines Encodersystems, mit dem eine Zentrierung einer Taktscheibe auf einer Motorwelle und eine Positionierung der Sensor-Emitter-Einheit in einem Arbeitsgang möglich ist. - Die
DE 30 10 049 A1 stellt einen Kleinelektromotor mit inkrementalem Drehzahlgeber mit geringem Bauraumbedarf dar, der sich nachträglich anbauen lässt. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Encoderanordnung zu schaffen, die eine einfache, wirtschaftliche, zuverlässige und genaue Montage ermöglicht, wobei möglichst wenig Bauraum benötigt wird und die Encoderanordnung vor Verschmutzungen sehr gut geschützt ist.
- Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die offenen Aufnahmeschlitze für die Anschlüsse in der Leiterplatte ist eine radiale Montage möglich. Das gleiche gilt für die Anordnung und Ausrichtung des optischen Sensors. Die Encoderscheibe kann direkt auf die Motorwelle aufgezogen werden, dadurch entfällt ein Sicherungselement gegen Herausfallen der Encoderscheibe. Die Montage der Encoderscheibe kann zuverlässiger ausgeführt werden, weil die Zugänglichkeit für entsprechende Montagevorrichtungen gegeben ist.
- Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Durch den Boden des Encodergehäuserings ist eine zuverlässige Verbindung des Encodergehäuses mit dem Gleichstrommotor möglich.
- Die Encoderscheibe ist innerhalb des Encodergehäuses optimal beschützt und kann durch die exakte Montage nicht mit Gehäuseteilen, der Leiterplatte oder dem optischen Sensor in Berührung kommen.
- Die Leiterplatte ist mit Steckerstiften verbunden, die unmittelbar als Steckerkontakte dienen, somit sind keine zusätzlichen Bauteile für die Kontaktierung und keine zusätzlichen Montageschritte erforderlich. Der Steckvorgang ist durch die radial versetzte Anordnung des Steckerbereichs sicher ausführbar und die Zugänglichkeit gewährleistet.
- Die Leiterplatte (
11 ) liegt in axialer Richtung an einer Anlagefläche (31 ) des Encodergehäuserings (5 ) an. Dadurch wird ihre axiale Lage bezüglich der Encoderscheibe genau festgelegt. - Das gleiche gilt für den Encodergehäusedeckel, der weiter durch seine Rastmittel eine einfache Montage ermöglicht.
- Die elektrische Verbindung zwischen dem Gleichstrommotor und der Leiterplatte wird durch Anschlüsse (
6 ) hergestellt, die in Aufnahmen (27 ) des Encodergehäuserings (5 ) aufgenommen sind, wodurch ein sicherer Halt und eine exakte Montage der Leiterplatte (11 ) möglich ist. - Um eine exakte Montage zu gewährleisen, sind die aus Stanzblechen bestehenden Anschlüsse (
6 ) so ausgerichtet, dass eine Übereinstimmung mit der Ausrichtung der Aufnahmeschlitze (19 ) der Leiterplatte (11 ) besteht. - Es ist vorgesehen, dass die elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen (
6 ) und den Kontaktbereichen (14 ) Lötverbindungen sind und dass diese auf der Seite der Leiterplatte (11 ) angeordnet sind, die der Encoderscheibe (10 ) abgewandt ist. Durch diese geometrische Anordnung können Verunreinigungen, die beim Löten naturgemäß entstehen, nicht auf die empfindliche Encoderscheibe gelangen. - Eine Rastnase (
17 ) am Steckergehäuse dient als Zugentlastung. Besonders hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang ist, dass die Kräfte, die an einem angeschlossenen Anschlusskabel bei der Montage oder im Betrieb auf die Zugentlastung einwirken vom Encodergehäusedeckel direkt auf den Encodergehäusering (5 ) übertragen werden und nicht auf die Leiterplatte (11 ). Dadurch werden Belastungen von Lötstellen auf der Leiterplatte vermieden. - Die Montage der einzelnen Bauteile der Encodereinrichtung wird nach folgender Reihenfolge durchgeführt:
- a) axiales Verschrauben des Encodergehäuserings
(
5 ) an dem Lagerschild (3 ), - b) Aufziehen der Encoderscheibe (
10 ) auf die Motorwelle (2 ), - c) radiale Montage der Leiterplatte (
11 ) in den Encodergehäusering mit Einführen der Aufnahmeschlitze (19 ) in die Anschlüsse (6 ) und Herstellen einer elektrischen Verbindung und - d) axiales Aufstecken und Einschnappen des Encodergehäusedeckels.
- Beim Verschrauben des Encodergehäuserings, kann es nicht zu Beschädigungen der Encoderscheibe (
10 ) kommen, weil diese erst anschließend montiert wird. Vorteilhaft ist die gute Zugänglichkeit der Bauteile bei der Montage und die exakte Positionierung. Die radiale Montage ist notwendig, weil der optische Sensor aus geometrischen Gründen axial nicht montierbar ist. - Beim Aufziehen der Encoderscheibe auf die Motorwelle dient die Anlagefläche (
31 ) des Encodergehäuserings (5 ) als Anschlagfläche für ein Aufziehwerkzeug. Dadurch kann die axiale Lage der Encoderscheibe zur gleichen Bezugsebene eingestellt werden, die auch die axiale Lage der Leiterplatte (11 ) festlegt. - Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Ansicht eines Gleichstrommotors vor Montage einer Encodereinrichtung, -
2 eine Ansicht des Gleichstrommotors nach Montage eines Encodergehäuserings, -
3 eine Ansicht des Gleichstrommotors nach Montage einer Encoderscheibe, -
4 eine Darstellung einer Leiterplatte mit optischem Sensor und Encoderscheibe, -
5 eine Ansicht des Gleichstrommotors nach Montage einer Leiterplatte und -
6 eine Ansicht des Gleichstrommotors nach Montage eines Encodergehäusedeckels. -
1 zeigt eine Ansicht eines Gleichstrommotors1 vor Montage einer Encodereinrichtung20 , mit einem Motorgehäuse4 , einem Lagerschild3 , einer Motorwelle2 und Anschlüssen6 . Der Lagerschild3 ist mit dem Gehäuse fest verbunden und nimmt ein Lager zur Lagerung der Motorwelle2 auf. Die Motorwelle2 ragt axial aus dem Motorgehäuse vor. Ein Massekontakt33 ist parallel zu den Anschlüssen6 ausgebildet und mit dem Motorgehäuse4 elektrisch verbunden (elektrische Verbindung nicht dargestellt). -
2 zeigt eine Ansicht des Gleichstrommotors1 nach Montage eines Encodergehäuserings5 , dieser ist mit Befestigungsschrauben7 , hier mit Torx-Schraubenkopf am Lagerschild fest montiert. Die Anschlüsse6 werden bei der Montage in Aufnahmen27 aufgenommen und dadurch radial stabilisiert. Der Encodergehäusering5 weist einen Boden24 auf, in dem eine zentrale Öffnung25 ausgespart ist, durch welche die Motorwelle2 in den Raum vorragt, der durch den Encodergehäusering5 begrenzt wird und der zusammen mit einem Lagerschildansatz32 als Zentriermittel für den Encodergehäusering5 dient. Der Boden24 verhindert auch, dass Bürstenabrieb in den Encodergehäuseraum eindringen kann. Der Encodergehäusering5 ist in seiner Grundform kreisförmig, weist von der Grundform abweichend radial eine Erweiterung auf, in der eine radiale Ausnehmung21 ausgespart ist. Die radiale Ausnehmung21 wird axial von einem Verbindungssteg28 begrenzt. Der Verbindungssteg weist parallel zur Motorwelle ausgerichtete Führungsnuten9 auf. Weiter ist der Encodergehäusering5 an seiner Außenseite mit Rastnasen8 einstückig, die als Verbindungsmittel dienen. -
3 zeigt eine Ansicht des Gleichstrommotors1 nach Montage einer Encoderscheibe10 . Die Motorwelle2 ragt gerade soweit aus dem Motorgehäuse4 hervor, dass die Encoderscheibe10 einwandfrei montiert werden kann. Eine Stirnseite des Encodergehäuserings5 weist eine Anlagefläche31 auf, das einerseits als Anschlagfläche für ein Aufziehwerkzeug zum Aufziehen der Encoderscheibe10 auf die Motorwelle2 dient und andererseits als Anlagefläche für eine Leiterplatte, die einen optischen Sensor trägt. Auf diese Weise ist eine sehr genaue lagerichtige Montage der Encoderscheibe möglich, weil alle Maßtoleranzen, die die relative axiale Lage der Encoderscheibe zum optischen Sensor beeinflussen auf die Anlagefläche31 bezogen sind. -
4 zeigt eine Darstellung einer Leiterplatte11 mit optischem Sensor12 und Encoderscheibe10 . Die Darstellung dient nur der Veranschaulichung der geometrischen Zuordnung und der Fügerichtung der Leiterplatte. Tatsächlich ist eine Vormontagebaugruppe in der gezeigten Zusammensetzung nicht vorhanden. Der optische Sensor12 umgreift die Encoderscheibe10 U-förmig und lässt sich daher nur radial montieren. Der optische Sensor12 ist auf der Leiterplatte11 montiert und elektrisch mit ihr verbunden. In die Leiterplatte11 sind eine Vielzahl von Kontaktstiften eingepresst, die einerseits zur Energieversorgung des Gleichstrommotors dienen und andererseits Steuersignale des Sensors weiterleiten. Die Leiterplatte11 ist mit Aufnahmeschlitzen19 versehen, die teilweise von Kontaktflächen14 umgeben sind (in4 nicht dargestellt). Die Aufnahmeschlitze19 sind zum Rand der Leiterplatte hin offen, sie erstrecken sich so, dass die radiale Fügerichtung für den Sensor12 mit der Fügerichtung der Aufnahmeschlitze19 in die Anschlüsse6 übereinstimmt. Die Leiterplatte11 ist in ihrer Grundform, analog zum Encodergehäusering5 , kreisförmig ausgebildet. Abweichend von der Grundform ist die Leiterplatte im Bereich der Steckerkontakte radial erweitert. -
5 zeigt eine Ansicht des Gleichstrommotors1 nach Montage der Leiterplatte11 . Die Leiterplatte weist die Kontaktstifte13 , Leiterbahnen29 und elektronische Bauteile30 auf. Die Anschlüsse6 sind im Bereich der Kontaktflächen14 mit der Leiterplatte verlötet. Aufgrund der gezeigten Anordnung können Lötspritzer nicht zur Verunreinigung der Encoderscheibe führen. Die Leiterplatte weist am Rand eine Aussparung34 auf, deren Begrenzung mit einer Massekontaktfläche35 versehen ist, mit der der Massekontakt33 durch Löten elektrisch verbunden ist. -
6 zeigt eine Ansicht des Gleichstrommotors1 nach Montage eines Encodergehäusedeckels15 , der mit Rastösen18 einstückig ist, die mit den Rastnasen8 des Encodergehäuserings5 eine formschlüssige Verbindung eingehen. Der Encodergehäusedeckel ist in seiner Grundform kreisscheibenförmig. Im Bereich eines Anschlusssteckers22 ist der Encodergehäusedeckel15 radial erweitert und mit einem Steckergehäuse16 einstückig. Das Steckergehäuse16 weist eine Rastnase17 auf, die als Zugentlastungsmittel für einen Gegenstecker dient. Die Kräfte, die an einem anzuschließenden Kabel wirken würden hierbei nicht auf die Leiterplatte und deren Lötstellen übertragen, sondern über die Rastmittel17 ,8 ,18 auf den Encodergehäusering5 . -
- 1
- Gleichstrommotor
- 2
- Motorwelle
- 3
- Lagerschild
- 4
- Gehäuse
- 5
- Encodergehäusering
- 6
- Anschluss
- 7
- Befestigungsschraube
- 8
- Rastnase
- 9
- Führungsnut
- 10
- Encoderscheibe (Taktscheibe)
- 11
- Leiterplatte
- 12
- Sensor
- 13
- Kontaktstifte
- 14
- Kontaktflächen
- 15
- Encodergehäusedeckel
- 16
- Steckergehäuse
- 17
- Rastnase
- 18
- Rastöse
- 19
- Aufnahmeschlitze
- 20
- Encoderanordnung
- 21
- Radiale Ausnehmung
- 22
- Anschlussstecker
- 23
- Aufnahmeschlitz
- 24
- Boden
- 25
- Wellenöffnung
- 26
- Umlaufender Rand
- 27
- Aufnahme
- 28
- Verbindungssteg
- 29
- Leiterbahn
- 30
- Bauteil
- 31
- Anlagefläche
- 32
- Lagerschildansatz
- 33
- Massekontakt
- 34
- Aussparung
- 35
- Massekontaktfläche
Claims (13)
- Encoderanordnung (
20 ) eines Gleichstrommotors (1 ), mit einem Encodergehäuse (5 ,15 ), einer Encoderscheibe (10 ), einer rechtwinklig zu einer Motorwelle (2 ) angeordnete Leiterplatte (11 ) mit optischem Sensor (12 ), der die Encoderscheibe U-förmig umfasst und einem parallel zur Motorwelle (2 ) ausgerichtetem Anschlussstecker (22 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (11 ) Aufnahmeschlitze (19 ) für Anschlüsse (6 ) aufweist, wobei teilweise um die Aufnahmeschlitze (19 ) herum Kontaktflächen (14 ) der Leiterplatte (11 ) angeordnet sind und ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlüssen (6 ) und den Kontaktflächen (14 ) besteht, dass das Encodergehäuse (5 ,15 ) aus einem Encodergehäusering (5 ) und einem Encodergehäusedeckel (15 ) besteht und der Encodergehäusering (5 ) eine radiale Ausnehmung (21 ) aufweist, die im Bereich des Anschlusssteckers (22 ) angeordnet ist, der optische Sensor (12 ) auf der Seite des Anschlusssteckers (22 ) auf der Leiterplatte (11 ) angeordnet ist und einen Aufnahmeschlitz (23 ) für die Encoderscheibe (10 ) aufweist, welcher Aufnahmeschlitz (23 ) zu der Motorwelle (2 ) hin geöffnet ist, auf der die Encoderscheibe befestigt ist, und dass die Aufnahmeschlitze (19 ) der Leiterplatte (11 ) auf die dem Anschlussstecker (22 ) gegenüberliegende Seite des Gleichstrommotors (1 ) hin und zum Rand der Leiterplatte hin offen sind. - Encoderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Encodergehäusering (
5 ) einen Boden (24 ) mit einer Wellenöffnung (25 ) aufweist und der Boden (24 ) mit einem Lagerschild (3 ) des Gleichstrommotors (1 ) axial verschraubt ist. - Encoderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Encoderscheibe (
10 ) axial zwischen dem Boden (24 ) und der Leiterplatte (11 ) und radial innerhalb des Encodergehäuserings (5 ) angeordnet ist, wobei die Encoderscheibe (10 ) zum Encodergehäuse (5 ,15 ), zur Leiterplatte (11 ) und zum optischen Sensor (12 ) frei drehbar angeordnet ist. - Encoderanordnung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (
11 ) in ihrer Grundform kreisförmig ist und einen rechteckig erweiterten Bereich aufweist, in dem Steckerstifte (13 ) befestigt sind, die Teil des Anschlusssteckers (22 ) sind und parallel zur Motorwelle (2 ) ausgerichtet sind. - Encoderanordnung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (
11 ) in axialer Richtung an einer Anlagefläche (31 ) des Encodergehäuserings (5 ) anliegt. - Encoderanordnung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Encodergehäusedeckel (
15 ) in seiner Grundform kreisförmig ist und einen rechteckig erweiterten Bereich aufweist, in dem ein Steckergehäuse (16 ) angeformt ist, wobei der Encodergehäusedeckel einen umlaufenden Rand (26 ) aufweist, der mit Rastösen (18 ) einstückig ist, welche mit Rastnasen (8 ) des Encodergehäuserings (5 ) formschlüssig in Eingriff sind. - Encoderanordnung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (
6 ) in Aufnahmen (27 ) des Encodergehäuserings (5 ) aufgenommen sind und elektrische Verbindungen zwischen dem Lagerschild (3 ) oder einer Bürstenbrücke mit der Leiterplatte (11 ) herstellen. - Encoderanordnung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (
6 ) Stanzbleche sind, die im Encodergehäusering (5 ) so ausgerichtet sind, dass die Blechebenen der in den Aufnahmeschlitzen (19 ) der Leiterplatte (11 ) angeordneten Anschlüsse (6 ) mit der Ausrichtung der Aufnahmeschlitze (19 ) übereinstimmen. - Encoderanordnung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen (
6 ) und den Kontaktflächen (14 ) Lötverbindungen sind und dass diese auf der Seite der Leiterplatte (11 ) angeordnet sind, die der Encoderscheibe (10 ) abgewandt ist. - Encoderanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (
16 ) mit zumindest einer Rastnase (17 ) einstückig ist. - Verfahren zur Montage einer Encoderanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) axiales Verschrauben des Encodergehäuserings (
5 ) an einem Lagerschild (3 ) des Gleichstrommotors, b) Aufziehen der Encoderscheibe (10 ) auf die Motorwelle (2 ), c) radiale Montage der vorgefertigten Leiterplatte (11 ) in den Encodergehäusering mit Einführen der Aufnahmeschlitze (19 ) in die Anschlüsse (6 ) und Herstellen einer elektrischen Verbindung und d) axiales Aufstecken und Einschnappen des Encodergehäusedeckels (15 ). - Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen (
14 ) im Bereich der Aufnahmeschlitze (19 ) und den Anschlüssen (6 ) durch Löten hergestellt wird. - Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufziehwerkzeug beim Aufziehen der Encoderscheibe (
10 ) an der Anlagefläche (31 ) des Encodergehäuserings (5 ) anliegt und dadurch das Aufzugsmaß der Encoderscheibe (10 ) auf der Motorwelle (2 ) eingestellt wird.
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