DE102011054494A1 - Rotary encoder i.e. multi-turn rotary encoder, for measuring e.g. number of revolutions of shaft, has single-turn component whose coding element is arranged between magnetic bodies and magnetic field-sensitive sensing elements of gear boxes - Google Patents

Rotary encoder i.e. multi-turn rotary encoder, for measuring e.g. number of revolutions of shaft, has single-turn component whose coding element is arranged between magnetic bodies and magnetic field-sensitive sensing elements of gear boxes Download PDF

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Abstract

The encoder (1.1) has single- and multi-turn components for determining an angular position and a number of revolutions of a shaft (2). The single-turn component comprises a coding element (5) that is passed through a magnetic radiation and a scanning element (6) that scans a code i.e. multi-track Gray code, based on rotation of the shaft. The multi-turn component comprises gear boxes (11) that are provided with magnetic bodies (10) and magnetic field-sensitive sensing elements (9). The coding element is made of glass/plastic and arranged between the magnetic bodies and the sensing elements.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehgeber mit einer Singleturn- und einer Multiturn-Baugruppe, insbesondere zur Ermittlung der Winkellage und der Umdrehungszahl einer Welle, wobei die Singleturn-Baugruppe zumindest ein, sich in Abhängigkeit der Welle drehendes, eine magnetische Strahlung durchlassendes codiertes Element und eine die Codierung abtastende Abtasteinrichtung und die Multiturn-Baugruppe zumindest ein Getriebe mit Magnetkörpern und magnetfeldempfindlichen Sensorelementen aufweist. The invention relates to a rotary encoder with a single-turn and a multi-turn assembly, in particular for determining the angular position and the number of revolutions of a shaft, wherein the singleturn assembly at least one, depending on the shaft rotating, a magnetic radiation transmitting coded element and the Coding scanning scanner and the multi-turn module has at least one gear with magnetic bodies and magnetic field-sensitive sensor elements.

STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART

Diese Drehgeber werden beispielsweise auch als Multiturn-Winkelmessgeräte bezeichnet. Sie dienen zur Messung von der Winkellage und der Umdrehungszahl einer Welle über mehrere Umdrehungen. Die Winkellage und Umdrehungszahl selbst werden meist absolut erfasst. These rotary encoders are also called, for example, multiturn angle encoders. They are used to measure the angular position and the number of revolutions of a shaft over several revolutions. The angular position and number of revolutions themselves are usually recorded absolutely.

Mit den Singleturn-Baugruppen wird dabei in der Regel nur die Winkellage innerhalb einer Umdrehung der Welle ermittelt. Um jedoch eine Anzahl von Drehungen der Welle ermitteln zu können, wird den Singleturn-Baugruppen meist ein Untersetzungsgetriebe zugeordnet, welches wesentlicher Bestandteil der Multiturn-Baugruppe ist. In der Multiturn-Baugruppe werden dann die Drehbewegungen der zu messenden Welle auf Drehbewegungen von winkelcodierten Getrieberädern übertragen, die sich mit entsprechend geringerer Drehzahl bewegen. Deren Winkelposition wird über entsprechende Magnetkörper von magnetfeldempfindlichen Sensorelementen ermittelt. Auf diese Weise kann die Stellung der Welle über eine Vielzahl von Umdrehungen bestimmt werden. As a rule, only the angular position within one revolution of the shaft is determined with the single-turn assemblies. However, in order to be able to determine a number of rotations of the shaft, the singleturn assemblies are usually associated with a reduction gear, which is an integral part of the multi-turn assembly. In the multiturn assembly, the rotational movements of the shaft to be measured are then transmitted to rotational movements of angle-coded gears which move at a correspondingly lower speed. Their angular position is determined by corresponding magnetic body of magnetic field sensitive sensor elements. In this way, the position of the shaft can be determined over a plurality of revolutions.

Derartige Multiturn-Drehgeber sind beispielsweise in der DE 10 2005 050 016 A1 , der DE 299 24 383 U1 oder der DE 42 20 502 C1 aufgezeigt. Nachteilig bei diesen bekannten Multiturn-Drehgebern ist die erhebliche Baugrösse und die Stabilität, da weder das codierte Element, noch die entsprechenden Magnetkörper zu instabil laufen dürfen. Such multi-turn encoders are for example in the DE 10 2005 050 016 A1 , of the DE 299 24 383 U1 or the DE 42 20 502 C1 demonstrated. A disadvantage of these known multiturn encoders is the considerable size and stability, since neither the coded element, nor the corresponding magnetic body may run too unstable.

AUFGABE TASK

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Baugrösse bekannter Drehgeber zu vermindern und deren Stabilität zu verbessern. The object of the present invention is to reduce the size of known rotary encoders and to improve their stability.

LÖSUNG DER AUFGABE SOLUTION OF THE TASK

Zur Lösung der Aufgabe führt, dass das codierte Element zwischen dem Getriebe mit den Magnetkörpern und den magnetfeldempfindlichen Sensorelementen angeordnet ist. To achieve the object results in that the coded element between the transmission with the magnetic bodies and the magnetic field-sensitive sensor elements is arranged.

Dies bedeutet, dass die Baugrösse des gesamten Drehgebers wesentlich vermindert wird. This means that the size of the entire encoder is significantly reduced.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sollen die bisher bekannten Baugruppen weiter verwendet, jedoch einfach umgestellt werden. Schon die bislang bekannten Drehgeber besassen einen Gehäuseflansch, in dem sich das Hauptlager für die Welle, deren Drehbewegung abzunehmen ist, befindet. Erfindungsgemäss wird nun das Untersetzungsgetriebe mit den Magnetkörpern in diesem Flansch angeordnet, was auch bedeutet, dass dieses Untersetzungsgetriebe in dem Flansch selbst festgelegt, ja sogar eingespritzt werden kann. Der Flansch stützt dabei auch das Untersetzungsgetriebe bzw. die entsprechenden Übertragungselemente für die Drehbewegung mit ab. Hier wird die Stabilität wesentlich verbessert. In a preferred embodiment of the invention, the previously known assemblies are to be used further, but simply changed over. Even the previously known rotary encoder had a housing flange in which the main bearing for the shaft whose rotational movement is to be removed is located. According to the invention, the reduction gear with the magnetic bodies is now arranged in this flange, which also means that this reduction gear can be set in the flange itself, and even injected. The flange also supports the reduction gear or the corresponding transmission elements for the rotational movement with. Here, the stability is significantly improved.

Für die mit den Magnetkörpern zusammenwirkenden magnetfeldempfindlichen Sensorelementen ist erfindungsgemäss einfach vorgesehen, dass das entsprechende Trägerelement, das in der Regel eine Leiterplatte ist, gedreht wird, so dass die magnetfeldempfindlichen Sensorelemente ebenfalls auf das codierte Element hin ausgerichtet sind. Die für die Erfassung der Drehbewegung uninteressanten Bauelemente der Steuerungs- und Erfassungselektronik sind dann auf der anderen Seite der Leiterplatte weg von dem codierten Element ausgerichtet. Dies beeinträchtigt aber die Funktionsfähigkeit in keinster Weise. For the magnetic field-sensitive sensor elements cooperating with the magnetic bodies, it is simply provided according to the invention that the corresponding carrier element, which is usually a printed circuit board, is rotated, so that the magnetic field-sensitive sensor elements are likewise aligned with the coded element. The components of the control and detection electronics which are of no interest for detecting the rotational movement are then aligned on the other side of the printed circuit board away from the coded element. However, this does not affect the functionality in any way.

FIGURENBESCHREIBUNG DESCRIPTION OF THE FIGURES

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing; this shows in

1 einen schematisch dargestellten Aufbau eines Drehgebers entsprechend dem Stand der Technik; 1 a schematically illustrated construction of a rotary encoder according to the prior art;

2 einen schematisch dargestellten Aufbau eines Drehgebers gemäss der vorliegenden Erfindung. 2 a schematically illustrated construction of a rotary encoder according to the present invention.

Gemäss 1 sitzt ein Drehgeber 1 einer Welle 2 auf, deren Drehbewegung er abnehmen soll. Von dem entsprechenden Gehäuse des Drehgebers, in welchem die einzelnen Baugruppen aufgenommen sind, ist nur ein Flansch 3 gezeigt, der von der Welle 2 in einem entsprechenden Lager 4 durchsetzt ist. According to 1 sits a rotary encoder 1 a wave 2 on whose rotational movement he should take off. From the corresponding housing of the encoder, in which the individual modules are added, is only a flange 3 shown by the wave 2 in a corresponding warehouse 4 is interspersed.

Im Anschluss an den Flansch 3 sitzt auf der Welle 2 ein codiertes Element 5 auf. Diesem codierten Element 5 ist eine Abtasteinrichtung 6 zur Erfassung des Codes zugeordnet. Das codierte Element 5 weist eine lichtelektrische, magnetische, kapazitive oder induktiv abtastbare Codierung auf, um eine Umdrehung der Welle 2 in eine Vielzahl von unterscheidbaren Sektoren aufzuteilen. Beispielsweise kann die Codierung ein mehrspuriger Gray-Code sein, sie kann aber auch durch einen einspurigen Kettencode gebildet werden. Dies ist für die Erfindung nicht von Bedeutung. Following the flange 3 sits on the shaft 2 a coded element 5 on. This coded element 5 is a scanner 6 assigned to capture the code. The coded element 5 has a photoelectric, magnetic, capacitive, or inductively scannable encoding, by one revolution of the shaft 2 into a plurality of distinguishable sectors. For example, the coding may be a multi-lane Gray code, but it may also be formed by a single-lane chain code. This is not important to the invention.

Auf das codierte Element 5 folgt eine Leiterplatte 7, die einerseits mit Bauelementen 8 einer Steuerungs- bzw. Erfassungselektronik bestückt ist. Andererseits dieser Bauelemente 8 befinden sich auf der Leiterplatte 7 magnetfeldempfindliche Sensorelemente 9, welche funktional mit entsprechenden Magnetkörpern 10 zusammenwirken. Diese Magnetkörper 10 werden entsprechend von einem Getriebe 11 bewegt, die Bewegung wird von den Sensorelementen 9 erfasst. Somit besteht der gesamte Drehgeber aus zwei Baugruppen, nämlich einmal einer Singleturn-Baugruppe aus codiertem Element 5 und Abtasteinrichtung 6 sowie einer Multiturn-Baugruppe bestehend aus Getriebeelementen, Magnetkörpern 10 und Sensorelementen 9. Diese Multiturn-Baugruppe dient der Erfassung der Umdrehungszahlen der Welle 2. On the coded element 5 follows a circuit board 7 , on the one hand, with construction elements 8th a control or detection electronics is equipped. On the other hand, these components 8th are on the circuit board 7 magnetic field sensitive sensor elements 9 which are functional with corresponding magnetic bodies 10 interact. This magnetic body 10 be correspondingly from a transmission 11 Moves, the movement is from the sensor elements 9 detected. Thus, the entire encoder consists of two modules, namely once a single-turn module of coded element 5 and scanner 6 and a multi-turn assembly consisting of transmission elements, magnetic bodies 10 and sensor elements 9 , This multi-turn module is used to record the number of revolutions of the shaft 2 ,

Erfindungsgemäss soll nun nach 2 das Getriebe 11 in oder an dem Flansch 3 angeordnet sein, so dass die Magnetkörper 10 auf das codierte Element 5 hin ausgerichtet sind. Andererseits sind die Sensorelemente 9 ebenfalls auf das codierte Element 5 hin ausgerichtet, was der Einfachheit halber dadurch geschieht, dass die Leiterplatte 7 gedreht ist. Dementsprechend befinden sich die Bauelemente 8 für Steuerungs- und Erfassungselektronik anderseits der Leiterplatte 7. Hierdurch wird der gesamte Drehgeber 1.1 in seiner Baugrösse wesentlich verringert und insgesamt auch wesentlich stabiler ausgestaltet, da sich das Getriebe 11 in dem Flansch 3 befindet, bevorzugt kann es sogar in dem Flansch 3 eingespritzt sein. According to the invention will now after 2 The gear 11 in or on the flange 3 be arranged so that the magnetic body 10 on the coded element 5 are aligned. On the other hand, the sensor elements 9 also on the coded element 5 aligned, which happens for the sake of simplicity that the circuit board 7 is turned. Accordingly, the components are 8th for control and detection electronics on the other side of the circuit board 7 , This will cause the entire encoder 1.1 significantly reduced in size and designed overall much more stable, as the transmission 11 in the flange 3 preferably, it may even be in the flange 3 be injected.

Damit die Sensorelemente 9 die magnetischen Strahlungen der Magnetkörper 10 erfassen können, wird das codierte Element 5 aus einem Werkstoff hergestellt, der für magnetische Strahlung durchlässig ist. Der Einfachheit halber kann dies eine Glasscheibe oder Kunststoff sein. Bezugszeichenliste 1 Drehgeber 2 Welle 3 Flansch 4 Lager 5 codiertes Element 6 Abtasteinrichtung 7 Leiterplatte 8 Bauelement 9 Sensorelement 10 Magnetkörper 11 Getriebe So that the sensor elements 9 the magnetic radiation of the magnetic body 10 capture is the coded element 5 Made of a material that is permeable to magnetic radiation. For simplicity, this may be a glass or plastic. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 encoders 2 wave 3 flange 4 camp 5 coded element 6 scanning 7 circuit board 8th module 9 sensor element 10 magnetic body 11 transmission

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005050016 A1 [0004] DE 102005050016 A1 [0004]
  • DE 29924383 U1 [0004] DE 29924383 U1 [0004]
  • DE 4220502 C1 [0004] DE 4220502 C1 [0004]

Claims (5)

Drehgeber mit einer Singleturn- und einer Multiturn-Baugruppe, insbesondere zur Ermittlung der Winkellage und der Umdrehungszahl einer Welle (2), wobei die Singleturn-Baugruppe zumindest ein, sich in Abhängigkeit der Welle drehendes, eine magnetische Strahlung durchlassendes codiertes Element (5) und eine die Codierung abtastende Abtasteinrichtung (6) und die Multiturn-Baugruppe zumindest ein Getriebe (11) mit Magnetkörpern (10) und magnetfeldempfindlichen Sensorelementen (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das codierte Element (5) zwischen dem Getriebe (11) mit den Magnetkörpern (10) und den magnetfeldempfindlichen Sensorelementen (9) angeordnet ist. Rotary encoder with a single-turn and a multi-turn module, in particular for determining the angular position and the number of revolutions of a shaft ( 2 ), wherein the singleturn assembly comprises at least one encoded element (A) which rotates in dependence on the wave and transmits a magnetic radiation ( 5 ) and a scanning the scanning device ( 6 ) and the multiturn assembly at least one transmission ( 11 ) with magnetic bodies ( 10 ) and magnetic field-sensitive sensor elements ( 9 ), characterized in that the coded element ( 5 ) between the gearbox ( 11 ) with the magnetic bodies ( 10 ) and the magnetic field-sensitive sensor elements ( 9 ) is arranged. Drehgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das codierte Element (5) aus einer Glasscheibe oder Kunststoff besteht. Rotary encoder according to claim 1, characterized in that the coded element ( 5 ) consists of a glass or plastic. Drehgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) in einem Flansch (3) gelagert ist und sich das Getriebe (11) mit den Magnetkörpern (10) in oder an diesem Flansch (3) befindet. Rotary encoder according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft ( 2 ) in a flange ( 3 ) is mounted and the transmission ( 11 ) with the magnetic bodies ( 10 ) in or on this flange ( 3 ) is located. Drehgeber nach wenigstens einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die magnetempfindlichen Sensorelemente (9) an einem Träger befinden und dem codierten Element (5) zugewandt sind. Rotary encoder according to at least one of claims 1-3, characterized in that the magnetically sensitive sensor elements ( 9 ) are located on a support and the coded element ( 5 ) are facing. Drehgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger eine Leiterplatte (7) ist, welche mit einer Steuerungs- bzw. Erfassungselektronik belegt ist. Rotary encoder according to claim 4, characterized in that the carrier has a printed circuit board ( 7 ), which is occupied by a control or detection electronics.
DE102011054494A 2011-10-14 2011-10-14 Rotary encoder i.e. multi-turn rotary encoder, for measuring e.g. number of revolutions of shaft, has single-turn component whose coding element is arranged between magnetic bodies and magnetic field-sensitive sensing elements of gear boxes Withdrawn DE102011054494A1 (en)

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