DE19604489C2 - Elektrische Positionsmeßeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Positionsmeßeinrichtung.

Bei einem aus der EP 0 146 312 B1 bekannten Drehgeber ist im Innern eine flexible gedruckte Schaltung vorgeschlagen, auf der elektronische Bauteile einer Abtasteinrichtung angeordnet sind. Das Gehäuse des Drehgebers verfügt über eine Öffnung durch die ein Zweig der flexiblen gedruckten Schaltung nach außen geführt ist. Der Zweig der flexiblen gedruckten Schaltung endet an seinem freien Ende außerhalb des Drehgeber- Gehäuses in einem Stecker oder einer Buchse. Die flexible gedruckte Schaltung ist im Bereich der Durchführung durch die Öffnung im Drehgeber- Gehäuse weder elektrisch noch mechanisch mit diesem in Kontakt.

Bei einer derartigen Bauweise können Störstrahlungen über die flexible gedruckte Schaltung auf den Drehgeber einwirken, ferner ist der Drehgeber aufgrund der Durchlaßöffnung zumindest im Bereich dieser Durchlaßöffnung nicht abgedichtet (weder elektrisch noch mechanisch). Mechanische Kräfte, die außerhalb des Drehgeber-Gehäuses auf die flexible gedruckte Schaltung einwirken, können nicht abgefangen werden, da keine Zugentla­ stung vorgesehen ist. Ein störungsfreier Betrieb scheint bei einer derartigen Positionsmeßeinrichtung auf Dauer nicht gewährleistet zu sein.

Aus der DE 43 04 032 A1 der Anmelderin ist desweiteren eine Winkelmeßeinrichtung bekannt, deren Gehäuse eine Aussparung aufweist. Über eine schwenkbare Haube kann die Aussparung so abgeschlossen werden, daß sich für ein darin befindliches Anschlußkabel eine hochfrequenzdichte Abschirmung ergibt. Zudem wird vorgeschlagen, einen Teil des Anschlußkabels mit einer hochfrequenzdichten Abschirmung zu versehen, die mit dem Gehäuse des Drehgebers zusammenwirkt.

Die DE 32 14 889 A1 offenbart ferner einen Meßwertgeber für Drehmoment- und/oder Drehwinkelmessungen insbesondere an motorgetriebenen Schraubern bekannt. Die Meßwertübertragung vom Meßwertgeber erfolgt über ein Kabel, welches aus dem Meßwertgebergehäuse heraus durch ein schützendes Rohr geführt wird. Dieses Rohr wiederum dient zugleich als mechanischer Kabelschutz, als elektrische Abschirmung für die Meßleitung sowie als mechanischer Handschutz für den jeweiligen Bedienenden. Bei den üblicherweise beengten Einbauverhältnissen einer Winkelmeßeinrich­ tung erweist sich ein derartiges starres Rohr jedoch nicht als zweckmäßig, um das Anschlußkabel von der Winkelmeßeinrichtung zu einer nachgeord­ neten Auswerteeinheit zu führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Positionsmeßein­ richtung zu schaffen, die weder elektrisch noch mechanisch störanfällig ist und die dennoch einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Positionsmeßeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Positionsmeßeinrichtung liegen darin, daß sie gegenüber elektrischer Störstrahlung abgedichtet ist, das heißt, daß Störstrahlung weder austritt, noch eindringen kann und daß im Bereich des Durchtritts der flexiblen gedruckten Schaltung durch das Gehäuse der elek­ trische und der mechanische Kontakt zwischen dem Gehäuse und der flexi­ blen gedruckten Schaltung gleichzeitig hergestellt wird. Auf diese Weise ist eine elektrische Abschirmung und eine mechanische Zugentlastung ge­ schaffen.

Mit Hilfe der Zeichnungen wird nachfolgend die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine elektrische Positionsmeßeinrichtung in Form ei­ nes Drehgebers in Draufsicht;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine flexible gedruckte Schaltung schematisch dargestellt;

Fig. 3 einen Drehgeber in Seitenansicht, teilweise geschnit­ ten dargestellt;

Fig. 4 einen Abschnitt einer flexiblen gedruckten Schaltung mit montiertem Anschlußstecker und

Fig. 5 einen als Winkelstecker ausgebildeten Anschlußstec­ ker.

Ein in Fig. 1 gezeigter Drehgeber 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches aus einem Anschlußflansch 3 und einer Abdeckkappe 4 zusammengesetzt ist. Im Innern dieses Gehäuses 2 befindet sich eine nicht dargestellte Maßver­ körperung in Form einer Teilscheibe, sowie eine Abtasteinrichtung mit elek­ trischen Bauelementen zur Abtastung der Teilscheibe. Diese Abtasteinheit mit ihren Bauelementen ist ebenfalls nicht dargestellt, da sie aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind. Die elektrischen Bauelemente sind mit einer flexiblen gedruckten Schaltung 5 verbunden, die seitlich aus dem Ge­ häuse 2 herausgeführt ist. An ihrem freien Ende trägt die flexible gedruckte Schaltung 5 ein Anschlußmittel in Form einer Anschlußsteckers 6. Selbst­ verständlich kann anstelle des Anschlußsteckers 6 auch eine Anschluß­ buchse oder ein beliebiger anderer Anschlußkontakt montiert sein.

In Fig. 2 ist schematisch ein Schnitt durch eine flexible gedruckte Schal­ tung dargestellt, wie sie unter dem Bezugszeichen 5 in einem Drehgeber 1 gemäß Fig. 1 verwendet wird. Den Kern der flexiblen gedruckten Schal­ tung 5 bilden Leiterbahnen 7, mit deren Hilfe elektrische Signale, die bei der Abtastung der Teilscheibe von den elektrischen Bauelementen der Ab­ tasteinrichtung gewonnen werden, aus dem Drehgeber 1 zur weiteren Aus­ wertung herausgeführt werden. Die Leiterbahnen 7 sind im Innern des Ge­ häuses 2 mit den bereits erwähnten elektrischen Bauelementen kontaktiert und enden außerhalb des Drehgebers 1 in einem Anschlußstecker 6, auf den später bei der Beschreibung der Fig. 4 und 5 noch näher Bezug genommen werden wird.

Die Leiterbahnen 7 befinden sich auf einer Isolierschicht 8, die als Träger­ material dient, und werden von einer weiteren Isolierschicht 9 abgedeckt, so daß sie sich geschützt zwischen zwei Isolierschichten 8 und 9 befinden, wo­ bei es offen bleibt, welche der Isolierschichten 8 oder 9 als Trägermaterial oder als Abdeckschicht dient.

Die Isolierschichten 8 und 9 sind auf ihren den Leiterbahnen 7 abgewandten Oberflächen jeweils mit einer metallischen Schicht 10 und 11 versehen, die eine elektrische Abschirmung bewirken.

Optional können an den Schmalseiten des Schichtenpaketes - bestehend aus einer oder mehreren Lage(n) Leiterbahn(en), Isolierschichten und Ab­ schirmschichten - elektrisch leitend weitere Schichten 12, 13 vorgesehen sein, die mit den Abschirmschichten 10 und 11 verbunden sind und einen geschlossenen Schirm 14 längs der flexiblen gedruckten Schaltung 5 bilden. Die schmalseitigen Abschirmschichten 12 und 13 können durch die Isolier­ schichten 8 und 9 durchkontaktiert sein, was fertigungstechnisch besonders vorteilhaft ist.

Die auf diese Weise rundum elektrisch abgeschirmte flexible gedruckte Schaltung 5 kann mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen wer­ den, der seinerseits aus einzelnen Überzugsschichten 15 und 16 aufgebaut sein kann, aber auch aus einem zusammenhängenden Überzug bestehen kann.

In Fig. 3 ist in Seitenansicht, teilweise geschnitten, nochmals ein Drehge­ ber 1 dargestellt. Der Einblick in das geschnittene Gehäuse 2 zeigt einen Teil einer Platine 17, auf der elektrische Bauelemente 18 angeordnet sind. Aus einem dieser Bauelemente 18 erstreckt sich die flexible gedruckte Schaltung 5, die in ihrem Schichtaufbau dem Beispiel gemäß Fig. 2 ent­ spricht. Eine Abdeckkappe 4 weist einen beweglichen Abschnitt 4a auf, der mittels einer Sicke 4b und einem entsprechend geformten Gegenstück 4c im Gehäuse 2 die flexible gedruckte Schaltung 5 fest einklemmt.

Diese Klemmung mittels der Sicke 4b und dem korrespondierenden Ge­ genstück 4c bewirkt gleichzeitig die elektrische Verbindung des Schirmes 14 mit dem Gehäuse 2 des Drehgebers 1 und stellt eine Zugentlastung für die flexible gedruckte Schaltung 5 dar.

Falls die Isolierschichten 15 und 16 sich bis in das Gehäuse 2 hinein er­ strecken (nicht gezeigt), kann die Klemmung so erfolgen, daß mittels einer entsprechenden Gestaltung der Sicke 4b und/oder des korrespondierenden Gegenstückes 4c diese Isolierschichten 15 und 16 durchstoßen werden und außer der mechanischen Klemmung auch die elektrische Verbindung gesi­ chert ist.

Die Art der Klemmung und Bildung der Zugentlastung kann auf unterschied­ lichste Weise erfolgen und im Ausführungsbeispiel soll nur eine der Lö­ sungsmöglichkeiten gezeigt werden.

In Fig. 4 ist ein Abschnitt der flexiblen gedruckten Schaltung 5 mit montier­ tem Anschlußstecker 19 dargestellt. Der Anschlußstecker 19 weist auf sei­ ner der flexiblen gedruckten Schaltung 5 zugewandten Seite eine Anzahl von Anschlußstiften 20 auf, welche mit den Leiterbahnen 7 verlötet oder an­ derweitig elektrisch verbunden werden. Die Abschirmung in Form der metal­ lischen Schichten 10 und 11 kann bis in den Bereich des Anschlußsteckers 19 verlaufen, wenn sichergestellt ist, daß die Anschlußstifte 20 durch diese Schichten 10 und 11 nicht kurzgeschlossen werden.

Eine andere Ausführungsform des Anschlußsteckers ist in Form eines Win­ kelsteckers 21 in Fig. 5 gezeigt. Die flexible gedruckte Schaltung 5 ist durch eine Öffnung 21a in den Winkelstecker 21 eingeführt und ihre Leiter­ bahnen 7 mit Anschlußstiften 22 verlötet. Ein elektrisch leitfähiger gummi­ elastischer Verschlußstopfen 23 verschließt die Öffnung 21a im Winkelstec­ ker 21 und stellt gleichzeitig die elektrische Verbindung zwischen der Ab­ schirmung 14 und dem Gehäuse des Winkelsteckers 21 her. Zusätzlich kann er in gewissem Umfang eine Zugentlastung für die flexible gedruckte Schaltung 5 im Winkelstecker 21 bilden.

Da die Abschirmungen 14 im Bereich des Verschlußstopfens 23 enden, können die Leiterbahnen 7 im Innern des Winkelsteckers 21 frei zugänglich sein. Diese freie Zugänglichkeit erlaubt es, daß auf den Leiterbahnen 7 der flexiblen gedruckten Schaltung 5 im Innern des Winkelsteckers 21 noch elektrische Bauelemente 24 angeordnet werden können.

Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen muß die elektrische Kontaktierung des Gehäuses mit der Abschirmung der flexiblen gedruckten Schaltung nicht zwangsläufig mittels einer Zugentlastung erfolgen. Ebenso ist es nicht zwingend erforderlich, daß die Abschirmung mit dem Anschluß­ stecker elektrisch verbunden ist. Die Potentialgleichheit von Anschlußstec­ ker- und Drehgeber-Gehäuse kann auch durch andere Mittel als die Ab­ schirmung der flexiblen gedruckten Schaltung hergestellt werden.

Claims (9)

1. Elektrische Positionsmeßeinrichtung zum Messen der Lage zweier relativ zueinander beweglicher Objekte mit einer Maßverkörperung und einer in einem Gehäuse (2) mit Abdeckkappe (4) befindlichen Abtastbaueinheit, deren elektrische Bauelemente (18) mit Hilfe einer flexiblen gedruckten Schaltung (5) mit einem äußeren Anschluß verbindbar sind, wozu am freien Ende der flexiblen gedruckten Schaltung (5) ein Anschlußmittel (19, 21) angebracht ist und die flexible gedruckte Schaltung (5) mit elektrischen Abschirmflächen (10, 11, 12, 13, 14) versehen ist, die vom Gehäuse (2) bis in den Bereich des Anschlußmittels (19, 21) verlaufen und die Abschirmflächen (10, 11, 12, 13, 14) mit dem Gehäuse (2) elektrisch leitend verbunden sind, wozu die flexible gedruckte Schaltung (5) zwischen einer an der Abdeckkappe (4) angeordneten Sicke (4b) und einem am Gehäuse (2) angeordneten Gegenstück (4c) der Sicke (4b) klemmbar ist.

2. Elektrische Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die elektrischen Abschirmflächen (10, 11) unter Zwischenschaltung von Isolierschichten (8, 9) auf zumindest zwei sich gegenüberliegenden Oberflächen der flexiblen gedruckten Schaltung (5) befinden.

3. Elektrische Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 2, wobei sich auch an den Schmalseiten der flexiblen gedruckten Schaltung (5) elektrische Abschirmflächen (12, 13) befinden, so daß die flexible gedruckte Schaltung (5) rundum abgeschirmt ist.

4. Elektrische Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die elek­ trische Schirmkontaktierung zwischen den Abschirmflächen (14) und dem Gehäuse (2) mit einer mechanisch wirkenden Zugentlastungs-Vor­ richtung (4b, 4c) erfolgt, die auf die flexible gedruckte Schaltung (5) einwirkt.

5. Elektrische Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die flexible gedruckte Schaltung (5) Leiterbahnen (7) in mehreren voneinander isolierten Schichten aufweist.

6. Elektrische Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die elek­ trischen Abschirmflächen (14) elektrisch und/oder mechanisch mit dem Anschlußmittel (19, 21) verbunden sind.

7. Elektrische Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das An­ schlußmittel als Anschlußstecker (19, 21) ausgebildet ist.

8. Elektrische Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, wobei sich zwi­ schen dem Gehäuse (2) und dem äußeren Anschluß wenigstens ein elektrisches Bauelement (24) auf der flexiblen gedruckten Schaltung (5) befindet.

9. Elektrische Positionsmeßeinrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, wobei das elektrische Bauelement (24) auf der flexiblen gedruckten Schaltung (5) im Innern des Anschlußsteckers (21) angeordnet ist.