DE19652619A1 - Inkrementaler Weggeber - Google Patents
Inkrementaler WeggeberInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen inkrementalen Weggeber der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei einem bekannten Weggeber dieser Art zur Drehwinkelmessung
in der Steuerungs- und Regelungstechnik (DE 35 10 651 A1)
liegt der als Inkrementrad ausgebildete Geberteil mit
gebrochener Umfangsstruktur (Zahnung) dem Sensorteil mit
Abstand berührungslos gegenüber, und der Sensorteil reagiert
auf die Strukturänderung des Geberteils mit einer Änderung
seiner Ausgangsspannung. Die phasenversetzten Ausgangssignale
des Sensorteils erlauben, sowohl die Drehschritte des
Weggebers zu zählen als auch die Richtung der Drehung
anzugeben.
Moderne Bediengeräte in Kraftfahrzeugen werden in zunehmendem
Maße mit Mikroprozessoren, Funktions-LED's und LCD-Anzeigen
bestückt. Mit den LED's und LCD-Anzeigen werden
Sollwerteinstellungen angezeigt, z. B. bei einer Klimaanlage
die Gebläseeinstellung durch einen LED-Keil, der
Temperatursollwert oder die Luftverteilungseinstellung über
LCD-Informationen. Durch die Anzeige über LED's oder LCD's
ergibt sich eine Trennung von Sollwertsteller und
Sollwertanzeige, was nunmehr den Einsatz von Inkrementalgebern
als Sollwertsteller ermöglicht, die zur direkten Ansteuerung
der Mikroprozessoren geeignet sind.
Der erfindungsgemäße inkrementale Weggeber mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil,
kostengünstig herstellbar zu sein und allen Forderungen an
einen Sollwertsteller für die Einstellung von Bediengeräten in
Kraftfahrzeugen gerecht zu werden. Der von den Schaltgliedern
des Geberteils betätigte Schaltkontakt gibt sowohl die Zahl
der Inkremente als auch die Drehrichtung an. Die
Auswerteschaltung für die Umsetzung der Inkrementalzahl in
einen Sollwert und in eine Sollwertanzeige ist wenig
aufwendig. Der erfindungsgemäße Inkrementalgeber zeigt ein für
Einstellzwecke äußerst vorteilhaftes Rastverhalten, wobei die
Mikrorastung ohne zusätzlichen Bauteileaufwand erreichbar ist,
also im Inkrementalgeber selbst impliziert ist. Der
Inkrementalgeber besteht aus nur wenig Kunststoffspritzteilen,
ist weitgehend verschleißfest und kann kompakt aufgebaut
werden, so daß er problemlos die Forderungen nach
Miniaturisierung und Materialeinsparung erfüllt. Je nach
Anwendungsfall kann der Inkrementalgeber als Schließer oder
Öffner ausgebildet werden, wobei seine Zählimpulse als
Spannungsimpulse oder Spannungslücken darstellbar sind.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Anspruch 1 angegebenen inkrementalen Weggebers möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der
Geberteil in zwei zueinander gegensinnigen Richtungen bewegbar
und der Sensorteil weist zwei jeweils einer Bewegungsrichtung
zugeordnete elektrische Schalter auf, deren bewegliche
Schalterelemente so im Bewegungsweg des Geberteils angeordnet
sind, daß die Schaltglieder am Geberteil in der einen
Bewegungsrichtung des Geberteils nur den einen und in der
inversen Bewegungsrichtung des Geberteils nur den anderen
Schalter betätigen. Mit einem solchen Inkrementalgeber läßt
sich ein allen Anforderungen genügender Sollwerteinsteller
realisieren. Jeder Schalter definiert dabei die
Einstellrichtung des Sollwerts, also Zunahme oder Abnahme des
eingegebenen Sollwerts, während das Maß der Zunahme durch die
Anzahl der Schalterbetätigungen des einen Schalters und das
Maß der Abnahme durch die Anzahl der Schaltbetätigungen des
anderen Schalters bestimmt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist
der Sensorteil ein das bewegliche Schalterelement tragendes
oder auf das bewegliche Schalterelement einwirkendes
Federelement auf, das quer zur Bewegungsrichtung des
Geberteils zum Schließen oder Öffnen des elektrischen
Schalters elastisch auslenkbar ist. Die Schaltglieder am
Geberteil sind mit zur Bewegungsrichtung des Geberteils schräg
gestellten Auslenkschultern oder -schrägen versehen, die mit
dem Federelement zu dessen Auslenkung quer zur
Bewegungsrichtung des Geberteils zusammenwirken. Bei inversen
Verstellrichtungen des Geberteils ist dabei auf jeder Seite
der Bewegungsbahn des Geberteils jeweils ein elektrischer
Schalter angeordnet und an jedem Schaltglied des Geberteils
zwei parallele Auslenkschultern vorgesehen, die an je einem
Enden in je ein zur Bewegungsbahn des Geberteils paralleles
Schaltplateau übergehen. Durch diese konstruktiven Maßnahmen
läßt sich in einfacher Weise der Sensorteil mit den
elektrischen Schaltern und der Geberteil mit den
Schaltgliedern realisieren. Dabei kann der Geberteil als
Schieber oder all um eine Drehachse drehbares Stellrad
ausgebildet sein und die Schaltglieder können auf der
Stirnfläche oder auf den voneinander abgekehrten
Seitenflächen, deren Flächennormalen sich quer zur
Bewegungsrichtung erstrecken, von Schieber oder Stellrand
angeordnet werden, wobei das von den Schaltgliedern
ausgelenkte Federelement entsprechend ausgerichtet werden muß.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist
der Sensorteil ein das bewegliche Schalterelement tragendes
oder auf das bewegliche Schalterelement einwirkendes
Federelement auf, das in Bewegungsrichtung des Geberteils zum
Schließen oder Öffnen des mindestens einen elektrischen
Schalters elastisch auslenkbar ist. Die Schaltglieder des
Geberteils sind durch die Zähne einer Verzahnung gebildet, in
die das Federelement mit seinem freien Ende hineinragt. Bei
inversen Verstellrichtungen des Geberteils ist dabei in
Bewegungsrichtung des Geberteils vor und hinter dem
Federelement jeweils ein elektrischer Schalter angeordnet und
die Zähne am Geberteil sind symmetrisch ausgebildet, so daß
sie in jeder Bewegungsrichtung des Geberteils das Federelement
in die eine oder andere Richtung gleichmäßig auslenken. Dabei
kann wiederum der Geberteil als Schieber oder als drehendes
Stellrad ausgeführt werden, wobei die Verzahnung auf der
Stirnseite oder auf einer der beiden voneinander abgekehrten
Seitenflächen, die quer zur Bewegungsrichtung des Geberteils
weisen, von Schieber und Stellrad angeordnet sein kann.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines inkrementalen Weggebers,
teilweise geschnitten,
Fig. 2 ausschnittweise eine Draufsicht einer Abwicklung
des Geberteils des Weggebers in Fig. 1 in drei
aufeinanderfolgenden Bewegungsschritten bei
einer nach rechts gerichteten Bewegung,
Fig. 3 ausschnittweise eine Draufsicht einer Abwicklung
des Geberteils des Weggebers in Fig. 1 in drei
aufeinanderfolgenden Bewegungsschritten bei
inverser Bewegungsrichtung,
Fig. 4 ausschnittweise eine Seitenansicht eines
inkrementalen Weggebers gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel, teilweise geschnitten,
Fig. 5 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 4 eines
inkrementalen Weggebers gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel.
Der in Fig. 1 schematisch in Seitenansicht dargestellte
inkrementale Weggeber dient bevorzugt als Sollwerteinsteller
für ein Bediengerät, z. B. in einer Klimaanlage in
Kraftfahrzeugen, mit dem beispielsweise die von der
Klimaanlage einzustellende Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum
vorgegeben werden soll. Der Weggeber weist einen mit einem
nicht dargestellten Drehknopf verbundenen, beweglichen
Geberteil 11 auf, der an einem feststehenden Sensorteil 12
vorbeiführbar ist, wobei der Sensorteil 12 bei jedem Schritt
des Geberteils 11 einen elektrischen Zählimpuls abgibt. Im
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Geberteil 11 als ein um
eine Drehachse 13 drehbares Stellrad 14 ausgebildet, das in
einem durch 15 angedeuteten Gehäuse aufgenommen ist und
drehfest mit dem Drehknopf zur Sollwerteinstellung verbunden
ist. Der Sensorteil 12 weist für jede Drehrichtung des
Stellrads 14, die in Fig. 1 mit Pfeil 16 bzw. 17
gekennzeichnet ist, einen elektrischen Schalter 18 und 19 auf.
Die beiden Schalter 18, 19 sind am Umfang des Stellrads 14
parallel zur Drehachse 13 des Stellrads 14 hintereinander und
spiegelsymmetrisch zur Mittel- oder Symmetrieebene 141 (Fig. 2
und 3) des Stellrads 14 angeordnet. In Fig. 1 ist nur der
hintere elektrische Schalter 19 zu sehen, während die
Anordnung der beiden elektrischen Schalter 18, 19 in Fig. 2 und
3 dargestellt ist. Die elektrischen Schalter 18, 19 sind am
Gehäuse 15 befestigt und weisen jeweils ein feststehendes
Schalterelement 181 bzw. 191 und ein zum Schließen und Öffnen
des Schalters 18 bzw. 19 bewegliches Schalterelement 182 bzw.
192 auf. Weiterhin weist der Sensorteil 12 ein Federelement 30
in Form eines am Gehäuse 15 einseitig eingespannten federnden
Stabes 20 auf. Dieser ist radial zum Stellrad 14 mit seinem
einen Ende so eingespannt, daß er mit seinem anderen Ende
parallel zur Drehachse 13 des Stellrads 14, also quer zu den
Drehrichtungen 16, 17 des Stellrads 14, auslenkbar ist. Die
Einspannung des federnden Stabes 20 ist dabei so getroffen,
daß er in der Symmetrieebene 141 des Stellrads 14 liegt und
eine Auslenkung in die eine oder andere Drehrichtung 16, 17
weitgehend unterbunden ist. Die räumliche Zuordnung des
federnden Stabes 20 und der Schaltkontakte 18, 19 ist so
getroffen, daß der Stab 20 bei Erreichen seiner maximalen
Auslenkung auf der einen Seite des Stellrads 14 das bewegliche
Schalterelement 182 gegen das feststehende Schalterelement 181
andrückt und bei Erreichen seiner maximalen Auslenkung auf der
anderen Seite des Stellrads 14 das bewegliche Schalterelement
192 an das feststehende Schalterelement 191 andrückt. Das
bewegliche Schalterelement 182 bzw. 192 ist entweder am
Gehäuse 15 beweglich befestigt oder an einem am Gehäuse 15
eingespannten flexiblen Träger gehalten. Beide
Schalterelemente 182, 192 können aber auch fest mit dem
federnden Stab 20 verbunden werden. Die beiden elektrischen
Schalter 18, 19 sind im Schaltkreis einer hier nicht
dargestellten Auswerteschaltung angeordnet, die mit jedem
Schließen des elektrischen Schalters 18 einen Zählimpuls für
die eine Drehrichtung 16 des Stellrads 14 und mit jedem
Schließen des Schalters 19 einen Zählimpuls für die andere
Drehrichtung 17 des Stellrads 14 ausgibt. Selbstverständlich
ist es auch möglich, die Auswerteschaltung so auszulegen, daß
mit jedem Öffnen der elektrischen Schalter 18, 19 ein solcher
Zählimpuls für die eine oder andere Drehrichtung des Stellrads
14 erzeugt wird. Der Zählimpuls kann dabei sowohl als
Spannungsimpuls oder als Spannungslücke in der
Ausgangsspannung des Sensorteils 12 dargestellt werden.
Die elektrischen Schalter 18, 19 werden von Schaltgliedern 21
betätigt, die auf dem Stellrad 14 um gleiche Schrittwinkel in
Bewegungsrichtung des Stellrads 14 hintereinander angeordnet
sind. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1-3 sind die
Schaltglieder 21 als auf der umfangsseitigen Stirnseite 142
des Stellrads 14 angeordnete Schaltstege 22 ausgebildet, die
einstückig am Stellrad 14 ausgeformt sind. An jedem Schaltsteg
22 sind zwei im Parallelabstand zueinander verlaufende
Auslenkschultern oder -schrägen 221, 222 (Fig. 2 und 3)
ausgebildet, die unter einem spitzen Winkel α zur
Bewegungsrichtung der Schaltstege 22 bei Drehung des Stellrads
14 in eine der beiden Drehrichtungen 16, 17 geneigt
ausgerichtet sind. Jede Auslenkschräge 221, 222 endet endseitig
in einem Schaltplateau, das parallel zur Bewegungsrichtung der
Schaltglieder 21 verläuft. Das Schaltplateau der
Auslenkschräge 221 ist mit 223 und das Schaltplateau der
Auslenkschräge 222 mit 224 bezeichnet (Fig. 2 und 3).
Die Wirkungsweise des Inkrementalgebers ist in Fig. 2 und 3
anschaulich dargestellt, wobei in Fig. 2 eine Drehrichtung des
Stellrads 14 im Uhrzeigersinn gemäß Pfeil 16 in Fig. 1 und in
Fig. 3 eine Drehrichtung des Stellrads 14 entgegen
Uhrzeigersinn gemäß Pfeil 17 in Fig. 1 dargestellt ist. Der
federnde Stab 20, der in Fig. 2 und 3 im Querschnitt zu sehen
ist, ist radial zum Stellrad 14 ausgerichtet und endet mit
geringem radialen Abstand von der Stirnseite 142 des Stellrads
14 am Grunde der Schaltstege 22, so daß sein Stabende zwischen
den Schaltstegen 22 liegt und bei Drehen des Stellrads 14 je
nach Drehrichtung 16 bzw. 17 an die eine oder andere
Auslenkschräge 221, 222 anschlägt. Bei Drehen des Stellrads 14
in Richtung Pfeil 16 wird der federnde Stab 20 durch die
Auslenkschräge 221 axial ausgelenkt, wie dies aus Vergleich
von Fig. 2a und 2b ersichtlich ist. Am Ende der Auslenkschräge
221 läuft der Stab 20 auf das Schaltplateau 223 auf und drückt
das bewegliche Schalterelement 182 an das feste
Schalterelement 181 an. Der elektrische Schalter 18 ist damit
kurzzeitig geschlossen (Fig. 2b). Beim Weiterbewegen des
Stellrads 14 in Drehrichtung gemäß Pfeil 16 rutscht das
Stabende des Stabes 20 wieder von dem Schaltplateau 223 ab und
federt in seine Ausgangslage in der Symmetrieebene des
Stellrads 14, die in Fig. 2 und 3 strichpunktiert mit 141
angedeutet ist, zurück. Dort legt sich das Stabende an die
Auslenkschräge 221 des nächsten Schaltstegs 22 an und wird
beim Weiterdrehen des Stellrads 14 um einen Schaltschritt von
der Auslenkschräge 221 dieses Schaltsteges 22 wieder bis zum
Auflaufen auf das Schaltplateau 223 ausgelenkt, um dort erneut
das bewegliche Schalterelement 182 an das feste
Schalterelement 181 anzudrücken und damit erneut den
elektrischen Schalter 18 zu schließen. Durch das Auslenken und
Zurückfedern des Stabes 30 ergibt sich eine merkbare
Mikrorastung beim Drehen des Stellrads 14, was eine
feinfühlige Sollwerteinstellung erlaubt.
Bei der Drehung des Stellrads 14 entgegen Uhrzeigersinn gemäß
Pfeil 17 in Fig. 1 wird der federnde Stab 20 von den
Auslenkschrägen 222 an den Schaltstegen 22 hin zum
elektrischen Schalter 19 ausgelenkt, um bei Auflaufen auf das
Schaltplateaus 224 das bewegliche Schalterelement 192 auf das
feststehende Schalterelement 191 aufzudrücken und damit den
elektrischen Schalter 19 zu schließen, wobei dieser Vorgang
mit jedem Drehschritt des Stellrads 14 von einem der in
Drehrichtung 17 aufeinanderfolgenden Schaltsteg 22 ausgelöst
wird. Dieser Vorgang ist in Fig. 3 in drei verschiedenen
Drehstellungen des Stellrads 14 bei der Durchführung eines
Schaltschrittes illustriert. Um die Verschiebung des Stellrads
14 in Fig. 2a-2c bzw. 3a-3c kenntlich zu machen, sind drei
aufeinanderfolgende Schaltstege 22 mit den Ziffern 1, 2 und 3
gekennzeichnet. Dreht das Stellrad 14 gemäß Fig. 2 in
Pfeilrichtung 16, so kommen diese Schaltstege 22 in der
genannten Reihenfolge nacheinander in Einwirkung auf den
federnden Stab 20. Bei der in Fig. 3 dargestellten inversen
Drehrichtung gemäß Pfeil 17 kommen die Schaltstege 22 in
inverser Reihenfolge mit dem Stab 20 in Eingriff.
In einer alternativen Ausführungsform des Geberteils 11 sind
die Schaltglieder 21 in Form der Schaltstege 22 mit
Auslenkschrägen 221 und 222 sowie Schaltplateau 223, 224 nicht
auf der Stirnseite 142 des Stellrads 14, sondern auf einer der
beiden rechtwinklig zur Drehachse 13 ausgerichteten Seiten- oder
Scheibenflächen 143, 144 (Fig. 1, 2 und 3) des Stellrads
14 angeordnet. Die Schaltstege 22 sind dabei auf einer zur
Drehachse 13 konzentrischen Kreisbahn angeordnet und die
Auslenkschrägen 221 und 222 in einem spitzen Winkel zur
Radialen ausgerichtet. Die Schaltplateau 223 und 224 sind
bogenförmig und liegen auf einem inneren und äußeren
Teilerkreis, die zueinander und zur Drehachse 13 konzentrisch
angeordnet sind. Der federnde Stab 20 ist parallel zur
Drehachse 13 ausgerichtet und ragt mit seinem Ende zwischen
die Schaltstege 22 hinein und endet in geringem Axialabstand
von der die Schaltglieder 21 tragenden Scheibenfläche 143 bzw.
144. Bei einer Abwicklung der auf einer Kreisbahn
hintereinander angeordneten Schaltstege 22 würde die Kreisbahn
der mit 141 gekennzeichneten Strichlinie (Fig. 2 und 3)
entsprechen.
Bei den in Fig. 4 und 5 dargestellten weiteren
Ausführungsbeispielen ist der Geberteil 11 wiederum als
Stellrad 14 mit Schaltgliedern 21 ausgebildet, die aber anders
als bei dem Inkrementalgeber gemäß Fig. 1-3 hier als Zähne
231 einer auf der Stirnseite 142 des Stellrads 14
ausgebildeten Stirnverzahnung 23 ausgeführt sind. Entsprechend
den beiden Drehrichtungen 16, 17 des Stellrads 14 sind die
Zähne 231 symmetrisch ausgebildet, weisen also eine gleiche
Anstiegs- und Abfallflanke auf. Am Sensorteil 12 sind wiederum
entsprechend den beiden Drehrichtungen 16 und 17 zwei
elektrische Schalter 18, 19 mit je einem feststehenden
Schalterelement 181 bzw. 191 und einem beweglichen
Schalterelement 182 bzw. 192 angeordnet, die in
Umfangsrichtung des Stellrads 14 mit Abstand voneinander
hintereinander und im Radialabstand von der Stirnverzahnung 23
des Stellrads 14 angeordnet sind. Zwischen den beiden
elektrischen Schalter 18, 19 ragt eine das Federelement 20
bildende Federzunge 24 hindurch, die mit ihrem Zungenende in
eine Zahnlücke 232 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen
231 hineinragt. Die Federzunge 24 ist radial zum Stellrad 14
ausgerichtet und am Gehäuse 15 eingespannt bzw. beim Spritzen
des Gehäuses 15 aus Kunststoff gleich mit angeformt. Dabei ist
die Federzunge 24 so ausgelegt, daß sie in Umfangsrichtung des
Stellrads 14 federelastisch auslenkbar, eine Verbiegung
parallel zu Drehachse 13 dagegen unterbunden ist. Die
Anordnung der elektrischen Schalter 18, 19 bezüglich der
Federzunge 24 ist so getroffen, daß die Federzunge 24 durch
die einzelnen Zähne 231 der Stirnverzahnung 23 in jede der
beiden Drehrichtungen 16, 17 soweit ausgelenkt wird, daß sich
die Federzunge 24 an das bewegliche Schalterelement 182 bzw.
192 anlegt und dieses gegen das feststehende Schalterelement
181 bzw. 182 andrückt, so daß der elektrische Schalter 18 bzw.
19 jeweils kurzzeitig geschlossen wird. Ist der Zahn 231 unter
der Federzunge 24 vorbeigedreht, so federt die Federzunge 24
unter Öffnen des elektrischen Schalters 18 bzw. 19 wieder in
die nächstfolgende Zahnlücke 32 zurück, um von dem
nachfolgenden Zahn 231 erneut ausgelenkt zu werden. Wie bei
dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 kann auch hier das
bewegliche Schalterelement 182 bzw. 192 entweder am Gehäuse 15
beweglich befestigt sein oder auf einem im Gehäuse 15
eingespannten flexiblen Träger starr befestigt werden. Es ist
auch möglich, die beiden beweglichen Schalterelemente 182, 192
auf gegenüberliegenden Seiten der Federzunge 24 zu befestigen.
Der in Fig. 5 ausschnittweise dargestellte Inkrementalgeber
unterscheidet sich von dem in Verbindung mit Fig. 4
beschriebenen Inkrementalgeber lediglich dadurch, daß das
Federelement 30 von einem Federblatt 25 aus elektrisch
leitendem Material gebildet ist und die Funktion der beiden
beweglichen Schalterelemente 182 und 192 der elektrischen
Schalter 18, 19 übernimmt. Das Federblatt 25 ist am Gehäuse 15
so eingespannt, daß es von den Zähnen 231 der Stirnverzahnung
23 in Umfangsrichtung des Stellrads 14 ausgelenkt werden kann,
und ist an dem Stromkreis der Auswerteschaltung angeschlossen.
An dem dem Stellrad 14 zugekehrten Ende ist auf das Federblatt
25 ein Isolierstoffinger 26 aufgeschoben, der in die Zahnlücke
232 der Stirnverzahnung 23 hineinragt. Die feststehenden
Schalterelemente 181 und 191 sind in Umfangsrichtung des
Stellrads 14 in einem solchen Abstand von dem Federblatt 25
angeordnet, daß beim Auslenken des Isolierstoffingers 26 durch
einen Zahn 231 der Stirnverzahnung 23 das Federblatt 25 sich
je nach Drehrichtung 16 bzw. 17 des Stellrads 14 an das
feststehende Schalterelement 181 bzw. 191 anlegt und damit den
elektrischen Schalter 18 bzw. 19 schließt.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die
Zähne zur Auslenkung des Federelements 30 nicht als
Stirnverzahnung sondern als Zahnkranz ausgeführt, der
konzentrisch zur Drehachse 13 auf einer der beiden Seiten- oder
Scheibenflächen 143, 144 des Stellrads 14 angeordnet ist.
Die einzelnen Zähne des Zahnkranzes sind dabei radial
ausgerichtet und stehen axial von der Scheibenfläche 143 bzw.
144 ab. Das Federelement 30, das wiederum als elastische
Federzunge 24 oder als Federblatt 25 ausgebildet werden kann,
ist parallel zur Drehachse 13 des Stellrads 14 ausgerichtet
und greift in den Zahnkranz zu seiner Auslenkung in
Drehrichtung 16 oder Drehrichtung 17 durch die Zähne ein.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. So können beispielsweise die
elektrischen Schalter 18, 19 in Fig. 4 und 5 so ausgebildet
werden, daß sie bei ihrer Nichtbetätigung durch das
Federelement 30 geschlossen sind. Wird nunmehr das Stellrad 14
in die eine oder andere Drehrichtung 16 oder 17 um einen
Drehschritt weitergedreht, so hebt entweder das mit dem
Federelement 30 fest verbundene bewegliche Schalterelement 182
oder das mit dem Federelement 30 fest verbundene bewegliche
Schalterelement 192 von dem jeweils zugeordneten feststehenden
Schalterelement 181 bzw. 191 ab und der jeweilige elektrische
Schalter 18 bzw. 19 wird geöffnet. In dem Ausführungsbeispiel
in Fig. 4 müßten hierzu die beiden Schalterelemente 181 und
182 sowie die beiden Schalterelemente 191 und 192 ihre Plätze
miteinander tauschen. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5
müßte das Federblatt mit zwei Kontaktzungen versehen werden,
die bei unbetätigtem Federelement 30 jeweils auf der vom
Federblatt 25 abgekehrten Außenseite der feststehenden
Schalterelemente 181 bzw. 191 aufliegen. Wird nunmehr das
Federblatt 25 über den Isolierstoffinger 26 bei Weiterdrehen
des Stellrads 14 z. B. in Drehrichtung 16 ausgelenkt, so hebt
die mit dem Federblatt 25 verbundene Kontaktzunge von dem
feststehenden Schalterelement 181 ab, und der elektrische
Schalter 18 ist geöffnet.
Weiterhin kann der Geberteil 11 nicht nur als drehendes
Stellrad 14 sondern auch als längsgeführter Schieber
ausgebildet sein, der in gleicher Weise wie das Stellrad 14
die Schaltglieder 21 trägt.
Claims (12)
1. Inkrementaler Weggeber mit einem beweglichen Geberteil
(11) und einem feststehenden Sensorteil (12), an dem der
Geberteil (11) schrittweise vorbeibewegbar und jedem
Schritt des Geberteils (11) ein elektrischer Zählimpuls
abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorteil
(12) mindestens einen elektrischen Schalter (18, 19) mit
einem feststehenden und einem beweglichen Schalterelement
(181, 191 bzw. 182, 192) zum Öffnen und Schließen eines
Schaltkreises zur Zählimpulserzeugung aufweist, daß der
Geberteil (11) eine Vielzahl von Schaltgliedern (21)
aufweist, die im Schrittabstand in Bewegungsrichtung
(16, 17) des Geberteils (11) hintereinander angeordnet
sind und bei jedem Schritt des Geberteils (11) das
bewegliche Schalterelement (182 bzw. 192) im Sinne eines
vorübergehenden Öffnens oder Schließens des elektrischen
Schalters (18, 19) betätigen.
2. Weggeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Geberteil (11) in zwei zueinander gegensinnigen
Richtungen (16, 17) bewegbar ist und daß der Sensorteil
(12) zwei, jeweils einer Bewegungsrichtung (16 bzw. 17)
zugeordnete elektrische Schalter (18, 19) aufweist, deren
bewegliche Schalterelemente (182 bzw. 192) so im
Bewegungsweg (16, 17) des Geberteils (11) angeordnet sind,
daß die Schaltglieder (21) am Geberteil (11) in der einen
Bewegungsrichtung (16) des Geberteils (11) nur den einen
und in der inversen Bewegungsrichtung (17) des Geberteils
(11) nur den anderen Schalter (18, 19) betätigen.
3. Weggeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensorteil (12) ein das bewegliche
Schalterelement (182 bzw. 192) tragendes oder auf das
bewegliche Schalterelement (182 bzw. 192) einwirkendes
Federelement (30) aufweist, das an einem Ende räumlich
festgelegt und quer zur Bewegungsrichtung (16, 17) des
Geberteils (11) zum Schließen oder Öffnen des
elektrischen Schalters (18, 19) elastisch auslenkbar ist,
und daß die Schaltglieder (21) am Geberteil (11) mit
einer zur Bewegungsrichtung (16, 17) des Geberteils (11)
geneigten Auslenkschräge (221 bzw. 222) versehen sind,
die mit dem Federelement (30) zu dessen Auslenkung
zusammenwirkt.
4. Weggeber nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß auf jeder Seite der Bewegungsbahn des Geberteils (11)
jeweils ein elektrischer Schalter (18 bzw. 19) angeordnet
ist und daß jedes Schaltglied (21) am Geberteil (11) zwei
parallele, zur Bewegungsrichtung geneigte Auslenkschrägen
(221, 222) aufweist, die an je einem Ende in ein zur
Bewegungsrichtung (16 bzw. 17) des Geberteils (11)
paralleles Schaltplateau (223, 224) übergehen.
5. Weggeber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Geberteil (11) als um eine Drehachse (13)
drehbares Stellrad (14) ausgebildet ist, daß die
Auslenkschrägen (221, 222) mit Schaltplateau (223, 224) auf
der Stirnseite (142) des Stellrad (14) ausgebildet sind
und daß das Federelement (30) radial zur Drehachse (13)
des Stellrads (14) ausgerichtet und in Richtung der
Drehachse (13) des Stellrads (14) auslenkbar ausgebildet
ist.
6. Weggeber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Geberteil (11) als ein um eine Drehachse (13)
drehbares Stellrad (14) ausgebildet ist, daß die
Auslenkschrägen (221, 222) mit Schaltplateau (223, 224) auf
einer der beiden Scheibenflächen (143, 144) des Stellrads
(14) längs einer Kreisbahn angeordnet sind und daß das
Federelement (30) parallel zur Drehachse (13) des
Stellrads (14) ausgerichtet und in Umfangsrichtung des
Stellrads (14) auslenkbar ausgebildet ist.
7. Weggeber nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auslenkschrägen (221, 222) mit
Schaltplateau (223, 224) an Schaltstegen (22) ausgebildet
sind, die einstückig am Stellrad (14) ausgeformt sind.
8. Weggeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensorteil (12) ein das bewegliche
Schalterelement (182, 192) tragendes oder auf das
bewegliche Schalterelement (182, 192) einwirkendes
Federelement (30), das in Bewegungsrichtung des
Geberteils (11) zum Schließen oder Öffnen des
elektrischen Schalters (18, 19) elastisch auslenkbar ist,
und daß die Schaltglieder (21) am Geberteil (11) durch
Zähne (231) einer Verzahnung (23) gebildet sind, in die
das Federelement (30) mit seinem freien Ende hineinragt.
9. Weggeber nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß in Bewegungsrichtung (16, 17) des Geberteils (11)
gesehen vor und hinter dem Federelement (30) jeweils ein
elektrischer Schalter (18, 19) angeordnet ist und daß die
Zähne (231) der Verzahnung (23) symmetrisch mit gleichen
Anstiegs- und Abfallflanken ausgebildet sind.
10. Weggeber nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Geberteil (11) als ein um eine Drehachse (13)
drehbares Stellrad (14) mit auf seiner Stirnseite (142)
angeordneter Stirnverzahnung (23) ausgebildet ist und daß
das Federelement (30) radial zum Stellrad (14)
ausgerichtet ist.
11. Weggeber nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Geberteil (11) als ein um eine Drehachse (13)
drehbares Stellrad (14) ausgebildet ist, daß die
Verzahnung als ein zur Drehachse (13) des Stellrads (14)
koaxialer Zahnkranz mit axial abstehenden Zähnen auf
einer der planen Scheibenflächen (143, 144) des Stellrads
(14) angeordnet ist und daß das Federelement (30)
parallel zur Drehachse (13) des Stellrads (14)
ausgerichtet ist.
12. Weggeber nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Federelement (30) aus elektrisch
leitendem Material besteht und das bzw. die beweglichen
Schalterelemente selbst bildet und daß auf dem freien
Ende des Federelements (30) ein in die Verzahnung (23)
hineinragendes Gleitstück (26) aus Isolierstoff
aufgesetzt ist.
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- 1997-12-18 US US08/992,957 patent/US6084369A/en not_active Expired - Fee Related
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