DE102011015886A1

DE102011015886A1 - Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Encoderrings

Info

Publication number: DE102011015886A1
Application number: DE102011015886A
Authority: DE
Inventors: Markus von Geisau; Christopher Beller
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-10-04

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Encoderrings beschrieben, bei welchem zunächst ein Trägerring (2) gefertigt wird und dann auf den Trägerring (2) eine ein magnetisches Material umfassende Encoderspur (1) aufgebracht wird. Erfindungsgemäß wird der Trägerring (2) aus einem Streifen aus einem Bandmaterial gefertigt, wobei der Streifen zu einem Ring gebogen wird, so dass beide Enden des Streifens einander berühren. Die einander berührenden Enden werden sodann form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Encoderrings, bei welchem zunächst ein Trägerring gefertigt und sodann auf den Trägerring eine ein magnetisches Material umfassende Encoderspur aufgebracht wird.
Magnetische Encoderringe sind bekannt und insbesondere in der Patentliteratur vielfach beschrieben. Sie werden in der Regel zur Erfassung der Drehzahl oder der Winkellage von rotierenden Maschinenteilen eingesetzt. Die vom Encoderring abgegriffenen Signale können zur Motorsteuerung, beispielsweise zur Steuerung von Einspritz- oder Zündimpulsen herangezogen werden, oder z. B. zur Erkennung der Drehzahl in Getrieben oder an Rädern zur Steuerung von Fahrsicherheitssystemen. Diese Art Encoderringe haben in der Regel einen Trägerring aus einem metallischen Werkstoff, auf dem eine magnetische Encoderspur befestigt ist. Die Encoderspur ist üblicherweise abwechselnd mit Südpolen und Nordpolen versehen. Die Encoderspur selbst wird häufig aus einem thermoplastischen oder einem Kautschuk-Material als Trägermatrix und darin eingebettetem magnetisierbarem Material, beispielsweise SrFeO – oder magnetisches Selten-Erd-Pulver, gebildet.
Der Trägerring wird in der Regel mittels einer Presse aus einem Stahl-Coil ausgestanzt. Dieses Verfahren ist aufwendig, da nach dem Stanzen in einem aufwendigen Prozess Ziehöle, die zum Stanzen benötigt werden, wieder entfernt werden müssen. Nachteilig sind weiterhin die großen Abfallmengen, die beim Stanzen entstehen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung eines Encoderrings so weiterzuentwickeln, das es einfacher, kostengünstiger und umweltschonend durchzuführen ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführunsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Ausführung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Encoderrings, bei welchem zunächst ein Trägerring gefertigt und auf den Trägerring eine ein magnetisches Material umfassende Encoderspur aufgebracht wird, sieht vor, dass der Trägerring aus einem Streifen aus einem Bandmaterial, insbesondere aus Blech, gefertigt wird, wobei der Streifen zu einem Ring gebogen wird, so dass beide Enden des Streifens einander berühren, und die einander berührenden Enden sodann form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Ein Verfahren, wie das oben beschriebene, zur Herstellung eines Trägerrings aus einem Bandmaterial ist an sich bekannt, z. B. aus der EP 2 020 541 B1 . Dass dieses Verfahren auch zur Herstellung eines Trägerrings für einen Encoderring geeignet ist, ist überraschend. Aufgrund der Gefügeänderung an der Verbindungsnaht des Rings hätte der Fachmann erwartet, dass sich der magnetische Fluss im Blech an dieser Naht deutlich von dem magnetischen Fluss im übrigen Blech unterscheidet. Dies hätte zur Folge, dass beim Magnetisierungsprozess des Encoders und bei dem durch den Encoder erzeugten Magnetfeld an der Stelle der Naht Störungen entstehen, wie etwa eine reduzierte Magnetfeldstärke oder ein ungleichmäßiger Signalverlauf, wodurch der Einsatz dieses Bauteil zur exakten Bestimmung der Rotation nicht mehr möglich würde. Tatsächlich haben Messungen ergeben, dass solche Störungen nicht auftreten bzw. vernachlässigbar sind.
Vorteilhafterweise wird der Trägerring, wie auch in der EP 1 020 541 B1 beschrieben, in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt. Hierbei wird als Bandmaterial ein Endlos-Band, insbesondere ein Endlos-Blech, verwendet, das dem Prozess kontinuierlich zugeführt wird. Das Endlosband wird dabei gemäß einer bevorzugten Ausführunsgform der Erfindung zur Herstellung eines Trägerrings jeweils an seinem freien Ende über eine Länge, die dem Umfang des Trägerrings entspricht, zu einem Ring aufgerollt. Als nächstes wird das aufgerollte Band abgetrennt, und die nun freien Enden werden aneinander zur Anlage gebracht und miteinander verbunden. Das beschriebene Verfahren kann mit hohen Taktzeiten durchgeführt werden. Die Umrüstung auf unterschiedliche Ringdurchmesser kann vergleichsweise einfach und schnell erfolgen. Es müssen für unterschiedliche Ringdurchmesser keine unterschiedlichen Werkzeuge vorrätig gehalten werden.
Für Anwendungen im Automobilbereich wird als Bandmaterial in der Regel ein Blech, bei kontinuierlicher Verfahrensführung insbesondere eine Endlos-Blech verwendet.
Bevorzugt erfolgt das Abtrennen mittels eines Lasertrennverfahrens. Damit lassen sich, wie in der EP 2 020 541 B1 beschrieben, an den freien Enden des aufgerollten Bandes zwei Kanten mit exakter Schnittführung erzielen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verbindung der zwei Kanten zur Herstellung des geschlossenen Rings ebenfalls mittels eines Laserverfahrens. Durch den hohen Energieeintrag auf einer geringen Querschnittsfläche wird nur eine kleine Menge an Material aufgeschmolzen. Es erfolgt nur eine geringe Gefügeänderung.
Vorzugsweise werden ein Lasertrenn- und ein Laserschweißverfahren in Kombination eingesetzt. Die Verfahrenskosten lassen sich dabei noch reduzieren, wenn beide Verfahrensschritte mit nur einer Laservorrichtung durchgeführt werden. Über eine entsprechende veränderliche Optik kann das Laserlicht dabei jeweils an den Trenn- bzw. Schweißprozess angepasst werden. Eine zweite Laserlichtquelle ist nicht erforderlich.
Dadurch, dass der Trägerring aus einem Bandmaterial hergestellt wird, entstehen keine Abfälle an Ringmaterial. Der Materialverbrauch ist gegenüber dem Stanzverfahren ganz erheblich reduziert. Weiterhin werden keine Ziehöle benötigt, die wieder aufwenig entfernt und entsorgt werden müssten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit Ressourcen- und Umweltschonend.
Der oben beschriebenen Herstellung des Trägerrings können noch weitere Bearbeitungsschritte nachgeschaltet werden, z. B. eine Kalibrierung zur Verbesserung der Maßhaltigkeit oder Bearbeitungsschritte, wie z. B. Tiefziehen, zur weiteren Umformung des Rings.
Die Encoderspur wird vorzugsweise aus einer Matrix mit darin eingebetteten hartmagnetischen Partikeln gefertigt. Die Matrix kann beispielsweise ein thermoplastisches Polymer oder aber auch ein Elastomer umfassen.
Als hartmagnetische Partikel wird in der Regel Ferrit-Pulver eingesetzt. Es können aber auch Pulver aus magnetischen Seltenen Erden verwendet werden.
Das Verbinden der Elastomerspur mit dem Trägerring erfolgt in an sich bekannter Weise, z. B. mittels eines Bindemittels, das in einem Sprüh- oder in einem Tauchprozess aufgebracht werden kann. Die Elastomerspur selbst kann in einem Formgebungsverfahren, wie z. B. Spritzguss oder auch Compression Moulding hergestellt werden, wobei die Verbindung zu dem Trägerring entsteht. Das Aufbringen der magnetischen Pole kann in einem weiteren Prozessschritt erfolgen, bei dem mittels geeigneter Werkzeuge magnetische Felder erzeugt werden, welche die hartmagnetischen Partikel des Encoders geeignet magnetisieren. Bei diesem Prozessschritt ist, wie bereits oben erwähnt wurde, die Umgebung einschließlich des Trägerrings von Bedeutung, weil das Umfeld mit seinen magnetischen Eigenschaften die Stärke und den Verlauf der magnetischen Feldlinien beeinflusst.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert:
1, 2, 7 und 8 zeigen in je einer Schnittdarstellung einen erfindungsgemäß hergestellten Encoderring zum Aufpressen auf eine Welle, bei dem das magnetische Signal radial abgelesen werden kann.
3, 4, 5 und 6 zeigen in je einer Schnittdarstellung einen gemäß der Erfingung hergestellten Encoderring, der z. B. auf eine Welle aufgepresst werden kann, oder in eine Borung eingepresst werden kann. Bei dieser Ausführung kann das Signal in axialer Richtung ausgelesen werden.
Die in den 1 bis 8 dargestellten Encoderringe zeigen beispielhaft Bauteile, wie sie durch den erfindungsgemäßen Prozess enstehen können. In den Figuren wird mit dem Bezugszeichen 1 jeweils die Encoderspur, mit dem Bezugszeichen 2 jeweils der Trägerring bezeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2020541 B1 [0007, 0010]
EP 1020541 B1 [0008]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Encoderrings, bei welchem zunächst ein Trägerring gefertigt und auf den Trägerring eine ein magnetisches Material umfassende Encoderspur aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (2) aus einem Streifen aus einem Bandmaterial gefertigt wird, wobei der Streifen zu einem Ring gebogen wird, so dass beide Enden des Streifens einander berühren, und die einander berührenden Enden sodann form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es kontinuierlich durchgeführt wird, wobei als Bandmaterial ein Endlos-Band verwendet wird, das Endlosband an seinem freien Ende über eine Länge, die dem Umfang des Trägerrings (2) entspricht, zu einem Ring aufgerollt wird, das aufgerollte Band abgetrennt wird und in einem nächsten Schritt die freien Enden des aufgerollten Bandes aneinander zur Anlage gebracht und miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial ein Blech, insbesondere ein Endlos-Blech ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen mittels Lasertrennens erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden mittels Laserschweißens erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Encoderspur (1) aus einer Matrix mit darin eingebetteten magnetischen Partikeln gefertigt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Encoderspur mittels eines Spritzguss- oder Compression-Molding-Verfahrens auf den Trägerring aufgebracht wird.