DE102009037538A1 - Winkelkodierer - Google Patents

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Martin Dimitrov
Dirk Ziesen
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Winkelkodierer mit einem betätigbaren insbesondere handbetätigbaren Drehknopf (7) mit einer Welle (2), welche drehbar in einem Lagerkörper (1) gelagert ist, wobei Drehungen des Drehknopfs (7) mittels einer Sensorik erfasst und in elektrische Signale kodiert werden, wobei die Sensorik auf einer Platine (4) angeordnet ist, wobei der Lagerkörper (1) an der Platine (4) unverlierbar befestigt ist, wobei die Sensorik die Drehungen der Welle (2) berührungslos erfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Winkelkodierer mit einem betätigbaren insbesondere handbetätigbaren Drehkopf mit einer Welle, welche drehbar in einem Lagerkörper gelagert ist, wobei Drehungen des Drehknopfes mittels einer Sensorik erfasst und in elektrische Signale codiert werden, wobei die Sensorik auf einer Platine angeordnet ist.
  • Derartige Winkelkodierer sind bekannt. Sie kommen insbesondere als Bediengeräte für Maschinen und Fahrzeuge insbesondere in rauen Umgebungen zum Einsatz, wie beispielsweise bei Baumaschinen oder Landmaschinen. Eine effektive Art, derartige Maschinen zu bedienen ist die schrittweise Verstellung von Parametern mittels eines drehbaren Knopfes und insbesondere die Eingabe, d. h. Bestätigung der Parameter, beispielsweise durch Drücken dieses Knopfes. Eine mechanisch erzeugte Rastung überträgt dabei die Schritte synchron zu den elektrischen Signalen an den Bediener. Stand der Technik ist der Einsatz von elektromechanischen Bauteilen, d. h. derartigen Winkelkodierern oder Encodern, die eine Drehbewegung mechanisch über Schleifkontakte in entsprechende Signalfolgen umwandeln. Derartige Winkelkodierer mit oder ohne integrierte Druckknopffunktion sind bekannt.
  • Derartige Winkelkodierer werden in Bediengeräten verbaut, indem die Winkelkodierer oder Encoder in einem Gehäuse verschraubt und per Kabel kontaktiert werden oder auf Leiterplatten (Platinen) aufgelötet in die Gehäuse eingebracht werden. Die Achse wird mit einem Drehknopf versehen, über den die Drehbewegung und ggf. die Druckbewegung eingeleitet wird. Die so erzeugten Signale müssen im Bediengerät mittels Elektronik auf einer weiteren Leiterplatte aufbereitet und einem Prozessor zugänglich gemacht werden.
  • Nachteilig dabei ist es, dass das Kontaktieren des Winkelkodierers mit der Elektronik des Gerätes sehr aufwendig ist, da entweder zusätzliche Bauteile wie Kabel, Stecker oder Federkontakte benötigt werden, oder der Winkelkodierer mit der Platine verlötet werden muss, was die Gefahr beinhaltet, dass die Lötstellen nach einer gewissen Zeit schadhaft werden und aufgrund unsachgemäßer Betätigung des Winkelkodierers zerstört werden.
  • Weiterhin ist nachteilig, dass der Winkelkodierer selbst eine entsprechende Elektronik oder zumindest Elektromechanik aufweist und ferner weitere Elektronik auf der Leiterplatte benötigt wird. Besonders nachteilig bei den verlöteten Varianten ist die geringe mechanische Belastbarkeit bei einem Schlag oder einem seitlichen Druck, was dazu führen kann, dass die Lötstellen reißen.
  • Weitere Nachteile der bekannten Lösungen sind die problematische Abdichtung von Welle zu Gehäuse sowie ein Verkanten und Verklemmen der Welle bei einem Schlag oder seitlichen Druck. Ferner weisen die bekannten Lösungen ein deutliches mechanisches Spiel insbesondere auch in Drehrichtung auf, wodurch der haptische Eindruck für den Bediener sehr unangenehm und ein exaktes Einstellen nicht möglich ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Winkelkodierer bereitzustellen, der diese Nachteile überwindet und insbesondere einen kompakten Aufbau bei einer hohen Zuverlässigkeit und langen Lebensdauer aufweist. Ferner soll durch die Erfindung die Aufgabe gelöst werden, dass der Winkelkodierer eine möglichst geringe Bautiefe und ein geringes Spiel in der Lagerung aufweist, um eine exakte Bestätigung durch einen Bediener zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Winkelkodierer gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Winkelkodierer mit einem betätigbaren insbesondere handbetätigbaren Drehknopf mit einer Welle, welche drehbar in einem Lagerkörper gelagert ist, wobei Drehungen des Drehknopfes mittels einer Sensorik erfasst und in elektrische Signale kodiert werden, wobei die Sensorik auf einer Platine angeordnet ist, ist es, dass der Lagerkörper die Platine durchgreift und an der Platine unverlierbar befestigt ist, wobei die Sensorik die Drehungen der Welle berührungslos erfasst.
  • Kern der Erfindung ist somit insbesondere das berührungslose Erfassen der Drehungen der Welle durch die Sensorik, welche der Platine zugeordnet ist, d. h. dass die Mechanik des Drehknopfes einerseits und die der Platine zugeordnete Elektronik andererseits voneinander entkoppelt sind, so dass es bei möglicherweise auftretenden Schlägen oder sonstiger mechanischer Einwirkung auf den Drehknopf des Winkelkodierers nicht zu einer Beschädigung der Elektronik, Bauteile, Lötstellen oder dergleichen kommen kann. Dies wird erreicht durch die Entkopplung von Mechanik und Elektronik.
  • Ein weiterer besonderer Vorteil ist es, dass der Lagerkörper die Platine durchgreift und an der Platine unverlierbar befestigt ist, so dass der Knopf mit der Welle nicht wie bei den vorbekannten Lösungen aus der Platine herausgerissen und somit zerstört werden kann. Andrerseits führt diese Lösung zu einer besonders kompakten Ausführung, da die gesamte Mechanik in dem Drehknopf angeordnet ist, wobei die die Platine durchgreifenden Teile sehr schmal ausgeführt werden könnten, so dass die Gesamtanordnung nur einen sehr geringen Bauraum beansprucht. D. h. dass der Drehknopf außerhalb des zu bedienenden Gerätes untergebracht ist und in das Gerät lediglich die flache Platine zu integrieren ist.
  • Vorzugsweise weist der Lagerkörper einen oder mehrere die Platine durchgreifende Befestigungshaken auf, die in entsprechenden Ausnehmungen der Platine einrasten und/oder von einem oder mehreren Sicherungselementen hintergriffen werden.
  • Das bedeutet, dass die Befestigung des Drehknopfes direkt durch mechanisches Fügen ohne Hilfsmittel auf der Zielleiterplatte erfolgen kann. Es ist kein Löten oder kein Kabel mit Stecker erforderlich, was bedeutet, dass die Platine als Bestandteil der Gesamtlösung genutzt wird, um den Lagerkörper unverlierbar an der Platine zu befestigen. Hierdurch wird eine Trennung einerseits in eine mechanische Einheit und andererseits in die elektronische Einheit auf der Platine erreicht, wobei die Verbindung durch einfaches Stecken und Sichern erfolgt. Eine Verkabelung oder ein Verlöten ist jedoch entbehrlich, da die Abtastung und Erfassung der Drehbewegungen des Drehknopfes mittels der Sensorik berührungslos erfolgt.
  • Dabei sind sämtliche erforderlichen Elektronikbauteile auf der Platine angeordnet. Der Drehknopf mit Welle und Lagerkörper weist keinerlei Elektronikbauteile auf.
  • Besonders vorteilhaft bei dieser Trennung von Mechanik und Elektronik ist es, dass die gesamte Konstruktion sehr robust ist und auch heftigen mechanischen Schlägen und großen seitlichen Druck standhält. Ferner gestattet es diese Konstruktion, dass Welle und Lagerkörper entsprechend robust und exakt ausgeführt werden, wodurch sich eine in Drehrichtung spielfreie und in der Lagerung annähernd spielfreie Anordnung gestattet, so dass ein hochwertiger Gesamteindruck entsteht. Durch die Konstruktion wird ein Verklemmen und damit ein ungleiches Drehmoment oder schwergängiges Stellen verhindert.
  • Vorzugsweise weist die Welle an ihrem der Platine zugewandten Ende über dem Umfang eine Verzahnung und/oder ein Raster und/oder Farbwechsel auf, deren Abfolge in Umfangsrichtung von der Sensorik berührungslos erfasst werden.
  • Durch das berührungslose Erfassen der Abfolge in Umfangsrichtung der Verzahnung und/oder Rasterung und/oder von Farbwechseln erfolgt eine Umsetzung der Drehbewegung in entsprechende Signale. Dabei ist das Raster respektive die Verzahnung respektive die Farbwechsel derart gestaltet, dass in Kombination mit den verwendeten Sensoren ohne weitere Auswerteelektronik entsprechende Rechtecksignale erzeugt werden, die eine besonders vorteilhafte Weiterverarbeitung der Sensorsignale gestatten.
  • Dadurch dass keine mechanische Abtastung sondern eine berührungslose Abtastung mittels der Sensorik erfolgt, gestattet der erfindungsgemäße Winkelkodierer sehr hohe Drehbewegungen des Drehknopfes. Dies ermöglicht eine entsprechende elektronische Nachverarbeitung des Signals. So kann bei Einstellung bestimmter Parameter an dem Bediengerät eine elektronische Auswertung des Sensorsignals dahingehend erfolgen, dass bei Überschreiten einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit die Verstellung des einzustellenden Parameters nicht in Einerschritten sondern beispielsweise in Zehnerschritten oder Hunderterschritten erfolgt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sensorik durch zumindest einen, vorzugsweise zwei oder mehrere umfangsversetzt angeordnete Sensoren und Mittel zur Verarbeitung des Sensorausgangssignals/der Sensorausgangssignale gebildet und vollständig auf der Platine angeordnet.
  • Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte Anordnung sämtlicher für die Sensorik erforderlichen Bauteile und der weiteren Auswerteelektronik auf der Platine möglich.
  • Durch die Anordnung zweier oder mehrerer umfangsversetzt angeordneter Sensoren können mehrere, insbesondere zwei um 90° versetzte, Signale erzeugt werden, um eine Betätigung bei Rechtsdrehung bzw. bei Linksdrehung des Drehknopfes identifizieren und voneinander unterscheiden zu können.
  • Vorzugsweise weist die Sensorik Verarbeitungsmittel zur Verarbeitung von Sensorausgangssignalen auf, wobei die Verarbeitungsmittel dazu eingerichtet sind, aus dem seitlichen Verlauf der Signale von umfangsversetzten Sensoren die Drehrichtung des Drehknopfes zu bestimmen und in ein entsprechendes elektrische Signal zu kodieren.
  • Wie zuvor erläutert können bei Erzeugung zweier um 90° versetzter Signale die Drehrichtungen rechts/links durch Auswertung der Sensorsignale voneinander unterschieden werden.
  • Die Sensorik weist bevorzugt einen zwei oder mehrere umfangsversetzt angeordnete Näherungssensoren auf. Bei diesen Sensoren kann es sich insbesondere um optische und/oder magnetische und/oder induktive und/oder kapazitive Sensoren und/oder Schallsensoren handeln.
  • Ein optisch arbeitender Sensor kann dabei beispielsweise eine Diode und einen photoelektrischen Sensor aufweisen. Hierdurch ist eine zuverlässige und berührungslose Erfassung des an dem Sensor vorbei bewegten Rasters möglich, welches an der Welle an ihrem der Platine zugewandten Ende vorgesehen sein kann.
  • Statt eines eingebrachten Rasters oder einer Verzahnung ist auch eine Bedruckung, das Aufbringen einer Folie oder das Anbringen von Magneten möglich, um mittels entsprechender Sensorik das berührungslose Erfassen einer Drehbewegung zu ermöglichen.
  • Dadurch, dass die Abtastung der Drehungen des Drehknopfes berührungslos durch die Sensorik erfolgt, erfolgt diese Erfassung gleichermaßen verschleißfrei, so dass eine hohe Lebensdauer des Winkelkodierers gewährleistet ist.
  • Insbesondere sind hierdurch auch sehr hohe Drehgeschwindigkeiten möglich und detektierbar, insbesondere höhere Drehgeschwindigkeiten, als die mit der Hand maximal mögliche Drehzahl bei Betätigung eines solchen Winkelkodierers.
  • Durch die Verwendung einer berührungslos arbeitenden Sensorik zur Erfassung der Drehungen der Welle, werden auch höhere Auflösungen als beispielsweise 30 Impulse pro Umdrehung ermöglicht. So können auch beispielsweise Raster angeordnet werden bis zu 50 Impulsen pro Umdrehung durch Auswahl einer entsprechenden Verzahnung, Rasterung oder dergleichen an der Welle des Drehknopfes, die mittels der Sensorik abgetastet wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Welle, insbesondere parallel oder senkrecht zur Wellenachse, ein Federdruckstück angeordnet, welches eine federbelastete Rastnase, insbesondere ein Rollkörper, aufweist, die in ein in den Lagerkörper eingebrachtes Profil eingreift und ein Rastmoment in Drehrichtung erzeugt.
  • Ein solches Federdruckstück kann gebildet sein durch eine federbelastete Kugel, die in einem entsprechenden Profil des Lagerkörpers abrollt. Durch die Federkennlinie kann das gewünschte Rastmoment erzeugt werden. Bei Verwendung einer Kugel oder auch einer Rolle, rollt der Rollkörper verschleißarm im Profil ab.
  • Vorzugsweise weist der Lagerkörper ein in Umfangsrichtung regelmäßiges Profil auf, welches derart ausgeformt ist, dass eine Rastnase der Welle in einer Profilsenke zwei Kontaktlinien oder Kontaktpunkte hat. D. h. das Profil ist vorzugsweise so geformt, dass sich immer eine spielfreie stabile Lage einstellt.
  • Bei einem derartigen Federdruckstück handelt es sich um ein Normteil. Anstelle eines solchen Normteiles ist jegliche Kombination aus Vorspannung und Rollkörper oder Gleitkörper einsetzbar, wie beispielsweise ein Federblech.
  • Anstelle eines in den Lagerkörper eingeformten Profils zur Rastmomenterzeugung kann ein entsprechender Einsatz wie beispielsweise Keramikeinsatz, der verschleißfrei arbeitet, oder sonstige verscheißreduzierende Werkstoffe oder Beschichtungen Verwendung finden.
  • Das Profil kann wellenförmig, trapezförmig oder dreieckförmig sein, wobei es das Ziel ist, dass sich immer eine stabile Lage zwischen Welle und Lagerkörper einstellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ruht die Welle an ihrer der Platine zugewandten Seite auf einem Federkontakt, wobei der Federkontakt auf der Platine angeordnet und durch Drücken des Drehknopfes in Richtung auf die Platine schließbar ist. Der Federkontakt ist somit unmittelbar auf der Leiterplatte angeordnet und bestückt. Im Bestätigungsfall schnappt der Federkontakt bei einer definierten Kraft um und schließt die Kontakte der Leiterplatte und erzeugt das typische haptische Gefühl eines Druckknopfes für den Bediener. Durch die Rückstellkraft des Federkontaktes geht die Welle in die Ausgangsposition zurück, sobald die Betätigungskraft nicht mehr aufgebracht wird.
  • Dieser Federkontakt kann geklebt, aufgelötet, eingerastet oder mittels Zusatzteile auf der Platine fixiert sein.
  • Durch entsprechende Auswahl oder Gestaltung des Federkontaktes, insbesondere die Anordnung mehrerer Federbleche übereinander, kann die gewünschte Betätigungskraft gewählt und definiert werden.
  • Vorzugsweise ist die Welle in die von der Platine abgewandte Richtung mittels eines am Lagerkörper angeordneten Anschlags gesichert.
  • Insbesondere dann wenn eine Druckknopffunktion vorgesehen ist, stellt dieser Anschlag sicher, dass die Welle unverlierbar in dem Lagerkörper gesichert ist.
  • Ferner kann dieser Anschlag einen Federkontakt aufweisen, der durch Ziehen des Drehknopfes in die von der Platine abgewandte Richtung schließbar ist.
  • Mit der von der Platine abgewandten Richtung ist dabei die Richtung des Normalenvektors von der Platine weg gemeint. Wird der Knopf wieder losgelassen, so wird durch die Rückstellkraft eines solchen Federkontaktes dieser automatisch wieder geöffnet und der Knopf wandert zurück in seine Ruhelage.
  • Hierdurch ist ein Winkelkodierer realisierbar, der gleichzeitig zu der Funktion als Drehknopf eine Druckknopffunktion und/oder eine Zugknopffunktion aufweist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Drehkopf über ein integriertes Lichtleitsystem, über das Licht einer oder mehrerer Lichtquellen, insbesondere Leuchtdioden, in den Drehknopf eingeleitet wird, beleuchtet, wobei die Lichtquellen auf der Platine angeordnet sind.
  • Hierdurch ist eine Beleuchtung des Drehknopfes möglich, was die Bedienung bei Dunkelheit erleichtert. Hierzu kann in den Lagerblock ein Lichtleitsystem eingesteckt sein, welches das Licht von LEDs aufnimmt, leitet und vorzugsweise ringförmig im Kopf des Drehknopfes verteilt. Die LEDs sind dabei vorzugsweise auf der Leiterplatte bestückt.
  • Der Drehknopf kann hierzu als Zweikomponententeil mit einem transparenten Anteil ausgeführt sein. Alternativ kann der Drehkopf auch gänzlich transparent ausgeführt sein, so dass die Beleuchtung von der Innenseite von außen sichtbar ist.
  • Statt eines separaten eingesteckten Lichtleitsystems wäre es auch möglich, den gesamten Lagerblock oder die Welle aus einem transparenten Material als lichtleitendes System einzusetzen.
  • Vorzugsweise ist der Drehknopf formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder mittels einer Klebverbindung mit der Welle verbunden.
  • Auch ist es möglich, dass der Drehknopf mittels einer Schraubverbindung mit der Welle verbunden ist.
  • Möglich sind somit verschiedene Verbindungen zwischen Drehknopf und Welle. Somit kann der Drehknopf mittels Zusatzteilen wie einer Schraube oder Klebefläche, mittels flüssiger Klebstoffe oder ohne Zusatzteile formschlüssig, aufgeclipst, etc. mit der Welle verbunden sein.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem Drehknopf und dem Lagerkörper eine Dichtung oder Dichtlippe angeordnet. Alternativ oder kumulativ kann zwischen Lagerkörper und Platine eine Dichtung oder Dichtlippe angeordnet sein, insbesondere auch eine Quetschdichtung.
  • Hierdurch ist eine Abdichtung der gesamten Anordnung gegen die Umgebung möglich, um das Eindringen von Staub oder Feuchtigkeit zu verhindern und die Funktion des Bauteiles über die gesamte Lebensdauer zu gewährleisten.
  • Es kann dabei eine Dichtlippe an den Drehknopf angeformt sein, die dichtend an dem Lagerkörper anliegt. Der Drehknopf kann dabei als Zweikomponententeil mit einer ersten Komponente aus einem relativ weichen Kunststoff oder Gummi sowie einer integrierten zweiten härteren Komponente ausgeführt sein. Dabei kann die zweite Komponente transparent gestaltet sein, um die durch das Lichtleitsystem zur Oberseite des Drehknopfes gerichtete Beleuchtung nach außen hin sichtbar zu machen.
  • Alternativ ist auch eine Ausführung des Drehknopfes als Einkomponententeil in Form eines transparenten Teils mit Beschichtung und insbesondere partieller Aussparung oder als ein kombiniertes Teil aus mehreren Einzelkomponenten realisierbar.
  • Bezüglich der Dichtung oder der Dichtlippe kann statt einer Weichkomponente die Dichtfunktion auch von einem separaten Teil übernommen werden, beispielsweise durch ein V-Ring-Prinzip oder durch einen Faltenbalg oder eine weiche Flachdichtung oder dergleichen. Bei niedrigeren Dichtigkeitsanforderungen sind auch berührungslose Dichtungen wie beispielsweise eine Labyrinthdichtung möglich.
  • Die Abdichtung zwischen Lagerkörper und Platine kann mit einer Quetschdichtung erfolgen oder alternativ kann auch ein Klebepad als Dichtung und zur Verbesserung der mechanischen Verbindung eingesetzt werden.
  • Die Sicherung des die Platine durchgreifenden Lagerkörpers als unverlierbares Teil an der Platine kann anstelle mit zusätzlicher Sicherungselemente auch durch eine direkte Verbindung von Lagerkörper und Leiterplatte erfolgen, indem ein Einclipsen des Lagerkörpers in entsprechende Ausnehmungen der Platine erfolgt.
  • Alternativ oder kumulativ kann auch eine Bajonettverbindung zwischen Lagerkörper und Platine vorgesehen sein.
  • Die Platine kann weitere Elektronikteile aufnehmen. Insbesondere kann die Platine selbst z. B. das Mainboard der Bedienvorrichtung sein und somit die einzige Leiterplatte des Gesamtsystems bilden.
  • Ferner kann die Leiterplatte zusätzliche Betätigungselemente wie Druckköpfe etc. aufnehmen.
  • Der Winkelkodierer kann mit Anschlägen ausgeführt werden, so dass nur eine Drehverstellung in einem bestimmten Winkelbereicht möglich ist und keine vollen Umdrehungen ausführbar sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und wird nachfolgend erläutert. Es zeigt:
  • 1: einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Winkelkodierers.
  • Im Lagerkörper 1 ist eine Welle 2 annähernd spielfrei gelagert. In der Welle 2 ist ein Federdruckstück 3 eingesetzt, so dass in der Welle ein vorgespannter Rollkörper integriert ist. Im Lagerkörper ist ein Profil 1a eingebracht, in welches die Kugel des Federdruckstückes 3 eingreift. Beim Drehen der Welle 2 wird dadurch das typische Rastmoment erzeugt, wobei die Kugel verschleißarm im Profil 1a abrollt. Das Profil 1a ist so geformt, dass sich immer eine spielfreie stabile Lage einstellt.
  • Auf der Unterseite der Welle 2 ist ein Raster 2a eingebracht. Dieses Raster 2a kann von einem optischen Sensor 4a, der auf der Zielleiterplatte 4 bestückt ist, berührungslos erfasst und ausgewertet werden. Durch Verwendung mehrerer Sensoren 4a sind mehrere Kanäle möglich. Durch die richtige Positionierung der Sensoren 4a zueinander ist der gewünschte Versatz zwischen den Signalen erzielbar. Die Sensoren 4a sind einfache berührungslose Schalter, die typischerweise als Näherungssensoren zum Überwachen oder Schalten eingesetzt werden.
  • Der Gestaltung des Rasters 2a kommt dabei besondere Bedeutung zu. Das Raster 2a ist geometrisch so gestaltet, dass in Kombination mit dem verwendeten Sensor 4a ohne weitere Auswerteelektronik annähernd Rechtecksignale erzeugt werden.
  • Zur Umsetzung der Druckknopf-Funktion ist in der Welle 2 eine Betätigungsnase 2b eingebracht, die auf einem Federkontakt 5 ruht. Der Federkontakt 5 ist auf der Zielleiterplatte 4 bestückt. Im Betätigungsfall schnappt der Federkontakt 5 bei einer definierten Kraft um, schließt dabei die Kontakte 4b der Zielleiterplatte 4 und erzeugt das typische haptische Gefühl für den Bediener. Durch die Rückstellkraft des Federkontaktes 5 geht die Welle 2 in die Ausgangsposition zurück, wenn die Betätigungskraft nicht mehr aufgebracht wird. Dabei stellt ein Anschlag 2c sicher, dass die Welle 2 unverlierbar in dem Lagerbock 1 gesichert ist.
  • Im Lagerblock 1 ist ein Lichtleitsystem 6 eingesteckt, welches das Licht von Leuchtdioden, LEDs 4c aufnimmt, leitet und ringförmig verteilt. Die LEDs 4c sind auf der Zielleiterplatte 4 bestückt. Das Lichtleitsystem 6 ist gebildet durch ein transparentes Kunststoffbauteil, welches in die entsprechenden Ausnehmungen in dem Lagerkörper 1 eingesteckt ist.
  • Der Drehknopf 7 ist mit der Welle 2 drehfest verbunden, beispielsweise form- oder kraftschlüssig verbunden. Der Drehknopf 7 umschließt als eigentliches sichtbares Designelement die gesamte Konstruktion und hat einen transparenten Teil 7a zum Weiterleiten des Lichtes an den Bediener. Die Ausführung des Drehknopfes 7 erfolgt als 2-Komponenten-Teil, wobei ein tragender transparenter Teil 7a die Stabilität und die Lichtleitung übernimmt und ein weicher Teil 7b die optischen Eigenschaften, die Griffigkeit als Schnittstelle zum Bediener und die Dichtfunktion mittels weicher Dichtlippen 7c zum Lagerblock 1 übernimmt.
  • Der Lagerblock 1 wird über integrierte Befestigungs- und Führungshaken 1b auf der Zielleiterplatte 4 positioniert, mit dieser verbunden und mechanisch mit einem Sicherungselement 9 verriegelt. Das Sicherungselement 9 verriegelt sich wiederum in der Endlage über Federnasen 9a mit der Leiterplatte 4.
  • Über eine komprimierte Dichtung 8 wird der Lagerblock 1 zur Leiterplatte 4 hin abgedichtet.
  • Die Leiterplatte 4 beinhaltet bei Bedarf weitere Funktionen, beispielsweise eine Auswerteelektronik 10 und Signalwandlung für den Encoder. Zusätzlich können weitere Funktionen und Bauteile, wie. z. B. Tasten, Anzeigen, Buchsen auf derselben Zielleiterplatte 4 untergebracht sein.

Claims (13)

  1. Winkelkodierer mit einem betätigbaren insbesondere handbetätigbaren Drehknopf (7) mit einer Welle (2), welche drehbar in einem Lagerkörper (1) gelagert ist, wobei Drehungen des Drehknopfs (7) mittels einer Sensorik erfasst und in elektrische Signale kodiert werden, wobei die Sensorik auf einer Platine (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (1) an der Platine (4) unverlierbar befestigt ist, wobei die Sensorik die Drehungen der Welle (2) berührungslos erfasst.
  2. Winkelkodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (1) einen oder mehrere die Platine (4) durchgreifende Befestigungshaken (1b) aufweist, die in entsprechenden Ausnehmungen der Platine einrasten und/oder von einem oder mehreren Sicherungselement/en (9) hintergriffen werden.
  3. Winkelkodierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) an ihrem der Platine (4) zugewandten Ende über dem Umfang eine Verzahnung und/oder ein Raster (2a) und/oder Farbwechsel aufweist, deren Abfolge in Umfangsrichtung von der Sensorik berührungslos erfasst wird.
  4. Winkelkodierer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik durch zumindest einen, vorzugsweise zwei oder mehrere umfangsversetzt angeordnete Sensoren (4a) und Mittel zur Verarbeitung des/der Sensorausgangssignale/s gebildet und vollständig auf der Platine (4) angeordnet ist.
  5. Winkelkodierer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik Verarbeitungsmittel zur Verarbeitung von Sensorausgangssignalen aufweist, wobei die Verarbeitungsmittel dazu eingerichtet sind, aus dem zeitlichen Verlauf der Signale von umfangsversetzten Sensoren (4a) die Drehrichtung des Drehknopfes (7) zu bestimmen und in ein entsprechendes elektrisches Signal zu kodieren.
  6. Winkelkodierer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik einen, zwei oder mehrere umfangsversetzt angeordnete Näherungssensoren, insbesondere optische und/oder magnetische und/oder induktive und/oder kapazitive Sensoren und/oder Schallsensoren aufweist.
  7. Winkelkodierer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Welle (2), insbesondere parallel oder senkrecht zur Wellenachse, ein Federdruckstück (3) angeordnet ist, welches eine federbelastete Rastnase, insbesondere einen Rollkörper, aufweist, die in ein in den Lagerkörper (1) eingebrachtes Profil (1a) eingreift und ein Rastmoment in Drehrichtung erzeugt.
  8. Winkelkodierer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (1) ein in Umfangsrichtung regelmäßiges Profil (1a) aufweist, welches derart ausgeformt ist, dass eine Rastnase der Welle (2) in einer Profilsenke zwei Kontaktlinien oder Kontaktpunkte hat.
  9. Winkelkodierer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) an ihrer der Platine (4) zugewandten Seite auf einem Federkontakt (5) ruht, wobei der Federkontakt (5) auf der Platine (4) angeordnet und durch Drücken des Drehknopfes (7) in Richtung auf die Platine (4) schließbar ist.
  10. Winkelkodierer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) in die von der Platine (4) abgewandte Richtung mittels eines am Lagerkörper (1) angeordneten Anschlags (2c) gesichert ist, insbesondere dass dieser Anschlag einen Federkontakt aufweist, der durch Ziehen des Drehknopfes (7) in die von der Platine (4) abgewandte Richtung schließbar ist.
  11. Winkelkodierer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehknopf (7) und/oder die Welle (2) und/oder der Lagerkörper (1) ein integriertes Lichtleitsystem (6) aufweist/aufweisen, über das Licht einer oder mehrerer Lichtquellen (4c), insbesondere Leuchtdioden, in den Drehknopf (7) eingeleitet und dieser beleuchtet wird, wobei die Lichtquelle/n (4c) auf der Platine (4) angeordnet ist/sind.
  12. Winkelkodierer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehknopf (7) formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder mittels einer Klebverbindung mit der Welle (2) verbunden ist.
  13. Winkelkodierer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Drehknopf (7) und dem Lagerkörper (2) eine Dichtung oder Dichtlippe (7c) angeordnet ist und/oder dass zwischen Lagerkörper (2) und Platine (4) eine Dichtung (8) oder Dichtlippe angeordnet ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4436724A1 (de) * 1994-10-14 1996-04-18 Daimler Benz Aerospace Ag Elektronischer Positionsgeber
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DE19947529A1 (de) * 1998-10-29 2000-05-11 Valeo Electronique Creteil Inkrementelle Codiervorrichtung mit einer Druckknopffunktion
DE102006057311A1 (de) * 2006-11-05 2008-05-08 Cherry Gmbh Dreh- und druckbetätigbare Vorrichtung

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