DE19549795C5

DE19549795C5 - Winkelmesseinrichtung

Info

Publication number: DE19549795C5
Application number: DE19549795A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Mitterreiter Johann
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2015-11-22
Also published as: DE19549795B4; DE19543372B4; DE19543372C5; DE19543372A1

Abstract

Winkelmesseinrichtung a) mit einem elektrisch leitenden Gehäuse (10), das eine mit einem Deckel (23) verschließbare Öffnung (22) aufweist, b) wobei innerhalb des Gehäuses (10) eine Steckverbindung (8) zum elektrischen Anschluss eines Kabels (9) vorgesehen ist, c) die Steckverbindung (8) von der verschließbaren Öffnung (22) her zugänglich ist, und d) wobei das Kabel (9) eine elektrisch leitende Hülse (18) aufweist, welche mit dem Schirm des Kabels (9) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass e) das Gehäuse (10) innerhalb der Öffnung eine an die Form der Hülse (18) angepasste im Gehäuse (10) angeordnete Passung (19) aufweist, in welcher die Hülse (18) geklemmt ist f) und dabei das Kabel (9) im Passungsbereich senkrecht zur Längsachse X der Winkelmesseinrichtung verläuft; g) eine Leiterplatte (6) mit elektrischen Bauelementen (7) innerhalb eines Raumes angeordnet ist, der von dem Gehäuse (10) umgeben wird, und sich auf der Leiterplatte...

Description

Die Erfindung betrifft eine Winkelmesseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Derartige Winkelmesseinrichtungen dienen zur Messung von Drehbewegungen einer Welle über eine oder mehrere Umdrehungen. Die Drehbewegung wird dabei inkremental oder absolut erfasst, der ausgegebene Messwert ist abhängig davon eine Folge von Zählimpulsen, ein Zählerwert oder ein Codewert. In Verbindung mit Zahnstangen oder Gewindespindeln lassen sich mit derartigen Winkelmesseinrichtungen auch lineare Bewegungen messen.
Über Anschlusskabel werden der Winkelmesseinrichtung eine Betriebsspannung zugeführt und die Messsignale abgenommen und an eine Folgeelektronik weitergeleitet. Hierzu sind bei bekannten Winkelmesseinrichtungen am Gehäuse axial oder radial nach außen weisende Stecker vorgesehen. Derartige am Gehäuse fest montierte Stecker erhöhen die Baugröße der Winkelmesseinrichtung erheblich. Aus diesem Grund wurde gemäß der DE 84 18 488 U1 versucht, den Stecker als zylindrisches Gehäuseteil auszubilden. Nachteilig dabei ist, dass das daran anzuschließende Kabel nur radial angeschlossen werden kann. Die Handhabung wird erschwert, wenn die zu montierende Winkelmesseinrichtung am Einbauort radial nicht zugänglich ist.
Aus der DE 43 04 032 A1 – von der diese Erfindung ausgeht – ist eine Winkelmesseinrichtung bekannt, bei der die Steckverbindung innerhalb des Gehäuses der Messeinrichtung angeordnet ist. Um diese Steckverbindung zugänglich zu machen, ist am Gehäuse eine segmentförmige Aussparung vorgesehen, die durch eine schwenkbare Haube abdeckbar ist. Die Haube bildet in der Abdeckstellung eine mechanische Zugentlastung für das von der Steckverbindung nach außen führende Anschlusskabel. Die Schirmanbindung ist durch die Auflage einer den Schirm des Kabels kontaktierenden Hülse an einer Einbuchtung am Außenumfang des Gehäuses realisiert.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Winkelmesseinrichtung zu schaffen, die kompakt aufgebaut und flexibel einsetzbar ist, eine sichere Schirmanbindung ermöglicht und einfach montierbar ist.
Diese Aufgabe wird von einer Winkelmesseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Vorteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Winkelmesseinrichtung bestehen darin, dass die Messeinrichtung einfach aufgebaut ist und ein einfacher und flexibler Einbau gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Anschlusskabel vom Hersteller oder vom Anwender der Messeinrichtung einfach montiert oder ausgewechselt werden kann.
Weiterhin bildet das Gehäuse der Winkelmesseinrichtung eine Abschirmung gegenüber äußere elektromagnetische Felder.
Ausführungsbeispiel
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigt
1 eine Winkelmesseinrichtung im Querschnitt längs der Wellenachse und
2 eine Draufsicht auf diese Winkelmesseinrichtung.
Die in den Figuren dargestellte Winkelmesseinrichtung weist eine Welle 1 zum Anschluss an einen zu messenden Körper auf. Die Verbindung zwischen der Welle 1 und dem zu messenden Körper wird beispielsweise mit einem durch die Welle 1 ragenden Verbindungselement in Form einer Schraube 2 realisiert.
Die Winkelmesseinrichtung selbst wird über einen Grundkörper 3 an einem weiteren Körper befestigt. Der zu messende Körper ist beispielsweise eine Motorwelle und der weitere Körper das stationäre Motorgehäuse.
In bekannter Weise ist die Welle 1 im Grundkörper 3 drehbar gelagert, wobei an der Welle 1 eine Codescheibe 4 befestigt ist und/oder die Welle 1 über ein Getriebe eine oder mehrere Codescheiben antreibt. Die Codescheibe 4 wird im gezeigten Beispiel lichtelektrisch von einer Abtasteinrichtung 5 abgetastet. Da die Codescheibe 4 im Durchlichtverfahren abgetastet wird, ist hierzu eine Lichtquelle 5.1 im Grundkörper 3 auf einer Seite der Codescheibe 4 und ein Detekor 5.2 auf der anderen Seite der Codescheibe 4 angeordnet. Der Detektor 5.2 befindet sich auf einer Leiterplatte 6 und zwar auf der Seite, die der Codescheibe 4 zugewandt ist. Auf der anderen Seite der Leiterplatte 6 sind elektrische Bauelemente 7 zur Signalformung – beispielsweise Verstärkung und Digitalisierung – der vom Detektor 5.2 gelieferten Abtastsignale angeordnet. Auf der Leiterplatte 6 befindet sich weiterhin ein Teil 8.1 einer Steckverbindung 8. Das korrespondierende Teil 8.2 dieser Steckverbindung 8 ist an einem nach außen führenden Anschlusskabel 9 befestigt.
Zum Schutz der Winkelmesseinrichtung ist ein topfförmiges Gehäuse 10 vorgesehen, welches über den Umfang klemmend am Grundkörper 3 befestigt ist. Im dargestellten Beispiel ist die Verbindung eine Ringschnappverbindung, bei der im Grundkörper 3 eine Nut 11 und am Gehäuse 10 ein korrespondierender Vorsprung 12 vorgesehen ist.
Mit dem Gehäuse 10 wird die Leiterplatte 6 axial an eine Fläche 13 des Grundkörpers 3 gedrückt. Hierzu weist das Gehäuse 10 einen ringförmigen Absatz 14 auf.
Das Gehäuse 10 weist in seinem Innenraum eine Vorrichtung 15 zur Zugentlastung des Anschlusskabels 9 auf. Diese Vorrichtung 15 ist integraler Bestandteil des Gehäuses 10 und besteht aus einer Ringnut 16, in die ein Vorsprung 17 eines mit dem Anschlusskabel 9 fest verbundenen Teiles 18 eingreift, wodurch ein Formschluss zwischen dem Gehäuse 10 und dem Anschlusskabel 9 bzw. dem Teil 18 entsteht. Eine am Anschlusskabel 9 außerhalb der Winkelmesseinrichtung angreifende Zugkraft wird dadurch nicht auf die Steckverbindung 8 übertragen.
Das am Anschlusskabel 9 befestigte Teil 18 ist vorzugsweise eine Crimphülse, die eine Verdickung aufweist. Diese Crimphülse 18 ist elektrisch leitend und ist zur sicheren und einfachen Befestigung in einer Passung 19 des Gehäuses 10 geklemmt. Diese Passung 19 ist an die Form der Hülse 18 angepasst und umgreift diese nach dem Einschnappen teilweise. Die Crimphülse 18 stellt somit eine elektrische Verbindung zwischen dem Schirm des Anschlusskabels 9 und dem Gehäuse 10 her. Das Gehäuse 10 ist beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Kunststoff oder aus einem elektrisch leitend beschichteten Kunststoff hergestellt – insbesondere ein Spritzgussteil. Die Passung 19 und die Ringnut 16 sind derart im Gehäuse 10 angeordnet, dass das Anschlusskabel 9 im Passungsbereich senkrecht zur Längsachse X der Winkelmesseinrichtung verläuft.
Zur vollständigen Abschirmung der Bauelemente 7 vor elektromagnetischen Feldern weist das Gehäuse 10 eine Hülse 20 auf. Diese Hülse 20 ist so ausgebildet, dass sie mit einer elektrisch leitenden Fläche 21 der Leiterplatte 6 elektrischen Kontakt hat. Die Leiterplatte 6 weist beispielsweise einen leitenden Ring 21 auf. Die Hülse 20 schützt auch die Leiterplatte 6 und die Bauelemente 7 vor mechanischer Beschädigung.
Zum einfach Anschluss und Auswechseln des Anschlusskabels 9 ist an einem axialen Ende des Gehäuses 10 eine verschließbare Öffnung 22 vorgesehen. Diese Öffnung 22 ist mit einem aufklappbaren Deckel 23 verschließbar. Der Deckel 23 ist im Beispiel integraler Bestandteile des Gehäuses 10 und über ein Filmscharnier 24 auf- und zuklappbar. Im zugeklappten Zustand wird der Deckel 23 von einem Verriegelungshaken 25 des Gehäuses 10 gehalten, so dass die Winkelmesseinrichtung allseitig zumindest staubdicht verschlossen und gegen elektromagnetische Felder abgeschirmt ist. In der aufgeklappten Stellung des Deckels 23 – in 1 gestrichelt dargestellt – kann der Hersteller der Winkelmesseinrichtung sowie der Anwender das Anschlusskabel 9 an das Teil 8.1 der Steckverbindung anschließen und das Anschlusskabel 9 in die Vorrichtung 15 zur Zugentlastung einlegen. Das Gehäuse 10 ist so ausgebildet, dass ausschließlich das Steckverbindungsteil 8.1 über eine Gehäuseöffnung 26 bei geöffnetem Deckel 23 von außen zugänglich ist. Die weiteren Bauelemente 7 auf der Leiterplatte 6 sowie die Leiterplatte 6 selbst sind auch im geöffneten Zustand des Deckels 23 vom Gehäuse 10 abgedeckt.
Um eine einfache Montage der Welle 1 der Winkelmesseinrichtung an eine zu messende Welle zu gewährleisten, ist die Schraube 2 ebenfalls bei geöffnetem Deckel 23 zugänglich. Die Hülse 20 verhindert eine Beschädigung der Leiterplatte 6 und der Bauelemente 7, wenn der Anwender die Schraube 2 mit einem Werkzeug von der Öffnung 22 her betätigt.
Die Vorrichtung 15 zur Zugentlastung ist innerhalb des Gehäuses 10 mit Abstand zur Außenkontur des Grundkörpers 3 und Gehäuses 10 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Anschlusskabel 9 innerhalb eines Bereiches der Winkelmesseinrichtung selbst von der Vorrichtung 15 bis zur Außenkontur beliebig gebogen werden kann. Dadurch kann ein beliebig radialer oder auch axialer Kabelausgang gewählt werden.
Zusammenfassend hat die Winkelmesseinrichtung folgende Vorteile:

– flexibler Kabelausgang bei kleiner Baugröße möglich;
– kostengünstige Herstellung;
– Berührungsschutz der Leiterplatte 6 auch während des Kabelanschlusses;
– sichre Zugentlastung 15 und gute elektrische Verbindung des Anschlusskabels 9 mit dem Gehäuse 10;
– sichere Zugentlastung unabhängig von der Stellung des Deckels 23 gewährleistet.

Folgende Merkmale stellen eine unzulässige Änderung des Anspruches 1 dar:

– ”innerhalb der Öffnung”, in Merkmalsgruppe e) sowie die Merkmalsgruppe i):
– ”wobei das Gehäuse (10) Abdeckbereiche aufweist, welche diese elektrischen Bauelemente (7) auch bei geöffnetem Deckel (23) öffnungsseitig abdecken, wobei in diese öffnungsseitigen Abdeckbereiche die Passung (19) integriert ist”.

Claims

Winkelmesseinrichtung a) mit einem elektrisch leitenden Gehäuse (10), das eine mit einem Deckel (23) verschließbare Öffnung (22) aufweist, b) wobei innerhalb des Gehäuses (10) eine Steckverbindung (8) zum elektrischen Anschluss eines Kabels (9) vorgesehen ist, c) die Steckverbindung (8) von der verschließbaren Öffnung (22) her zugänglich ist, und d) wobei das Kabel (9) eine elektrisch leitende Hülse (18) aufweist, welche mit dem Schirm des Kabels (9) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass e) das Gehäuse (10) innerhalb der Öffnung eine an die Form der Hülse (18) angepasste im Gehäuse (10) angeordnete Passung (19) aufweist, in welcher die Hülse (18) geklemmt ist f) und dabei das Kabel (9) im Passungsbereich senkrecht zur Längsachse X der Winkelmesseinrichtung verläuft; g) eine Leiterplatte (6) mit elektrischen Bauelementen (7) innerhalb eines Raumes angeordnet ist, der von dem Gehäuse (10) umgeben wird, und sich auf der Leiterplatte (6) weiterhin ein Teil (8.1) der Steckverbindung (8) befindet, mit dem ein an dem Kabel (9) befestigtes Teil (8.2) der Steckverbindung (8) korrespondiert, h) wobei das Gehäuse (10) so ausgebildet ist, dass ausschließlich das eine Teil (8.1) der Steckverbindung (8) bei geöffnetem Deckel (23) des Gehäuses (10) über eine weitere Gehäuseöffnung (26) von außen zugänglich ist, während die weiteren elektrischen Bauelemente (7) auf der Leiterplatte (6) sowie die Leiterplatte (6) selbst auch im geöffneten Zustand des Deckels (23) vom Gehäuse (10) abgedeckt sind, und wobei bei geöffnetem Deckel (23) des Gehäuses (10) ein Verbindungselement in Form einer Schraube (2) zugänglich und betätigbar ist, das durch die Welle (1) ragt und mit dem eine Verbindung zwischen der Welle (1) und einem zu messenden Körper zu realisieren ist, und wobei das Gehäuse (10) eine Hülse (20) aufweist, die die Leiterplatte (6) und die elektrischen Bauelemente (7) vor mechanischer Beschädigung schützt, wenn die Schraube (2) mit einem Werkzeug von der verschließbaren Öffnung (22) her betätigt wird, i) wobei das Gehäuse (10) Abdeckbereiche aufweist, welche diese elektrischen Bauelemente (7) auch bei geöffnetem Deckel (23) öffnungsseitig abdecken, wobei in diese öffnungsseitigen Abdeckbereiche die Passung (19) integriert ist.
Winkelmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Passung (19) mit der Hülse (18) derart von der radialen Außenkontur der Winkelmesseinrichtung beabstandet angeordnet ist, dass das Kabel (9) von der Passung (19) ausgehend noch innerhalb dieser Außenkontur der Winkelmesseinrichtung abgebogen werden kann.
Winkelmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (6) ein Teil (8.1) der Steckverbindung (8) angeordnet ist, und dass der Öffnung (22) eine in den Abdeckbereichen eingebrachte weitere Öffnung (26) nachgeordnet ist, durch die bei geöffnetem Deckel (23) das Teil (8.1) der Steckverbindung (8) zugänglich ist.
Winkelmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die verschließbare Öffnung (22) ein Verbindungselement (12) der Winkelmesseinrichtung zugänglich und betätigbar ist, wobei mit dem Verbindungselement (2) eine eine Codescheibe (4) tragende Welle (1) der Winkelmesseinrichtung mit einem zu messenden Körper verbindbar ist.
Winkelmesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement eine durch die Welle (1) ragende Schraube (2) ist.