DE202013102753U1 - Rotary encoder and drive system - Google Patents

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Abstract

Drehgeber mit einem Rotationslager (24) und einem Messsensor (32) zur Erfassung einer Winkellage des Messsensors (32) gegenüber einer über das Rotationslager (24) drehbar gelagerten Maßverkörperung (33), wobei das Rotationslager (24) in einem Gehäuse (22) elektrisch isolierend gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) zumindest im Bereich der Lagerung des Rotationslagers (24) aus Aluminium besteht und ein in dem Gehäuse gebildeter Roationslagersitz (36) für das Rotationslager (24) mit einer Eloxalschicht (40) ausgebildet ist.Rotary encoder with a rotary bearing (24) and a measuring sensor (32) for detecting an angular position of the measuring sensor (32) relative to a material measure (33) rotatably mounted via the rotary bearing (24), the rotary bearing (24) being electrical in a housing (22) is kept insulating, characterized in that the housing (22) consists of aluminum at least in the region of the bearing of the rotary bearing (24) and a rotary bearing seat (36) formed in the housing for the rotary bearing (24) is formed with an anodized layer (40) ,

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehgeber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Antriebssystem mit einem solchen Drehgeber. The invention relates to a rotary encoder according to the preamble of claim 1 and a drive system with such a rotary encoder.

Ein derartiger Drehgeber ist aus der DE 10 2007 036 271 A1 bekannt. Dieser Drehgeber weist ein Rotationslager für eine Maßverkörperung auf, das in einem Zwischenring elektrisch isolierend gehalten ist. Durch die elektrisch isolierende Halterung werden Lagerströme vermieden, um die Elektronik des Drehgebers zu schützen. Such a rotary encoder is from the DE 10 2007 036 271 A1 known. This rotary encoder has a rotary bearing for a material measure, which is held in an intermediate ring electrically insulating. The electrically insulating holder prevents bearing currents in order to protect the electronics of the rotary encoder.

Darüber hinaus ist es bekannt, dass Lagerströme einen negativen Einfluss auf derartige Kugellager haben, da die Lagerströme eine Elektroerosion und Schmierstoffzerstörung bewirken und damit einen erhöhten Lagerverschleiß. Neben der oben erwähnten Methode der isolierten Halterung des Kugellagers in einem isolierenden Zwischenring gibt es noch weitere Ansätze, um Lagerschäden durch Potentialaufbau und daraus sich ergebende Lagerströme zu vermeiden. In addition, it is known that bearing currents have a negative impact on such ball bearings, since the bearing currents cause electrical erosion and lubricant destruction and thus increased bearing wear. In addition to the above-mentioned method of isolated mounting of the ball bearing in an insulating intermediate ring, there are other approaches to prevent bearing damage due to potential structure and resulting bearing currents.

Durch den Einsatz leitender Kugellagerfette stellt das Kugellager einen elektrischen Kurzschluss dar, der einen Potentialaufbau vermeidet und somit Stromfluss verhindert. Solche Kugellagerfette werden durch zugesetzte Partikel aus leitfähigem Material leitfähig gemacht. Die zugeführten Partikel führen jedoch zu erhöhtem Lagergeräusch und Reduzierung der Lebensdauer der Kugellager. Through the use of conductive ball bearing grease, the ball bearing represents an electrical short circuit, which avoids a potential build-up and thus prevents current flow. Such ball bearing greases are made conductive by added particles of conductive material. However, the supplied particles lead to increased bearing noise and reduce the life of the ball bearings.

Eine weitere Möglichkeit ist, das Lager selbst elektrisch isolierend auszubilden. Dies erreicht man durch den Einsatz von Keramikkugeln. Diese Maßnahme verteuert jedoch die Kugellager erheblich. Der Verteuerungseffekt verdoppelt sich, da in der Regel zwei Kugellager pro gelagertem Drehgeber eingesetzt werden müssen. Another possibility is to form the bearing itself electrically insulating. This is achieved through the use of ceramic balls. However, this measure increases the ball bearings considerably. The price increase effect is doubled, as usually two ball bearings per mounted rotary encoder must be used.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Drehgeber und ein Antriebssystem bereitzustellen, bei dem kostengünstig, auf einfache Art und Weise und langlebig Lagerstöme vermieden sind. Based on this prior art, it is an object of the invention to provide an improved rotary encoder and a drive system, are avoided at the cost, in a simple manner and durable Lagerstöme.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Drehgeber mit den Merkmalen des Anspruchs 1. This object is achieved by a rotary encoder with the features of claim 1.

Ein erfindungsgemäßer Drehgeber weist ein Rotationslager und einen Messsensor zur Erfassung einer Winkellage des Messsensors gegenüber einer über das Rotationslager drehbar gelagerten Maßverkörperung auf. Dabei ist das Rotationslager in einem Gehäuse elektrisch isolierend gehalten. Erfindungsgemäß besteht das Gehäuse zumindest im Bereich der Lagerung des Rotationslagers aus Aluminium, und ein in dem Gehäuse gebildeter Rotationslagersitz ist mit einer Eloxalschicht ausgebildet. A rotary encoder according to the invention has a rotary bearing and a measuring sensor for detecting an angular position of the measuring sensor relative to a measuring graduation rotatably mounted above the rotary bearing. The rotary bearing is held in a housing electrically insulating. According to the invention, the housing is made of aluminum, at least in the area of the bearing of the rotation bearing, and a rotational bearing seat formed in the housing is formed with an anodized layer.

Damit ist im Ergebnis der gleiche Effekt wie bei der bekannten Lagerung mittels eines isolierenden Zwischenrings erzielt und Lagerströme sicher vermieden. Allerdings kann nach der Erfindung auf den Zwischenring vollständig verzichtet werden, was kostengünstig ist und auch für Kugellager mit kleinen Durchmessern vorteilhaft ist, denn für diese gestaltet sich eine separate Halterung in einem Zwischenring als schwierig bis unmöglich. Typischerweise haben Kugellager von Drehgebern einen Durchmesser von kleiner als 20mm. As a result, the same effect as in the known storage by means of an insulating intermediate ring is achieved as a result and bearing currents safely avoided. However, according to the invention can be completely dispensed with the intermediate ring, which is inexpensive and also advantageous for ball bearings with small diameters, because for this, a separate holder in an intermediate ring designed as difficult to impossible. Ball bearings of rotary encoders typically have a diameter of less than 20mm.

Auf besondere elektrische Eigenschaften des Kugellagers selbst muss keine Rücksicht genommen werden. No special consideration has to be given to special electrical properties of the ball bearing itself.

Des Weiteren ermöglicht die Erfindung, dass die Kugellager in einfacher Weise in das Gehäuse, also in den Lagersitz des Gehäuses eingepresst oder eingeklebt werden können. Die Eloxalschicht wird dabei nicht zerstört und die isolierenden Eigenschaften werden erhalten, denn eine solche Schicht ist sehr hart. Furthermore, the invention makes it possible that the ball bearings can be pressed or glued into the housing, that is, in the bearing seat of the housing in a simple manner. The anodized layer is not destroyed and the insulating properties are preserved because such a layer is very hard.

Vorteilhafterweise besteht das gesamte Gehäuse aus Aluminium, wobei auch das gesamte Gehäuse eloxiert sein könnte. Wenn dann die Eloxalschicht farblich ausgestaltet ist, lässt sich zusätzlich ein optischer Effekt erzielen. Advantageously, the entire housing made of aluminum, wherein the entire housing could be anodized. If the anodized coating is then colored, an additional visual effect can be achieved.

Besonders vorteilhaft werden erfindungsgemäße Drehgeber in Antriebssystemen eingesetzt, die einen Motor aufweisen, der eine Antriebswelle zum Antreiben einer Vorrichtung durch den Motor aufweist und einen erfindungsgemäßen Drehgeber zur Erfassung der Winkellage der Antriebswelle, wobei das Rotationslager die Antriebswelle lagert und die Maßverkörperung mit der Antriebswelle verbunden ist. In solchen Systemen treten die Probleme der schädlichen Lagerströme nämlich vermehrt auf. Rotary encoders according to the invention are used particularly advantageously in drive systems which have a motor which has a drive shaft for driving a device through the motor and a rotary encoder according to the invention for detecting the angular position of the drive shaft, wherein the rotary bearing supports the drive shaft and the material measure is connected to the drive shaft , In such systems, the problems of harmful storage flows occur more frequently.

Um die Isolierung des Rotationslagers weiter zu verbessern, kann zumindest der Teil der Antriebswelle, der in dem Rotationslager gelagert ist, aus Aluminium bestehen und ebenfalls eloxiert sein. In order to further improve the isolation of the rotary bearing, at least the part of the drive shaft, which is mounted in the rotary bearing, consist of aluminum and also be anodized.

Solche Antriebssysteme sollten kompakt sein, weshalb es vorteilhaft ist, dass der Drehgeber mit dem Motor in einem gemeinsamen Gehäuse sitzt, wobei weiter die Steuerung des Motors mit dem Drehgeber verbunden ist. Such drive systems should be compact, which is why it is advantageous for the shaft encoder to be in a common housing with the motor, with the control of the motor also being connected to the shaft encoder.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In the following the invention with reference to an embodiment with reference to the drawings will be explained in detail.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 10 mit einem erfindungsgemäßen Drehgeber 12 im Querschnitt. The sole figure of the drawing shows a schematic representation of a drive system according to the invention 10 with a rotary encoder according to the invention 12 in cross section.

Das Antriebssystem 10 umfasst einen Motor 14, der eine Antriebswelle 16 zum Antreiben einer nicht dargestellten Vorrichtung durch den Motor 14 aufweist. Der Motor 14 wird gesteuert durch eine Steuerung 18. The drive system 10 includes a motor 14 , which is a drive shaft 16 for driving a device, not shown, by the motor 14 having. The motor 14 is controlled by a controller 18 ,

Weiter weist das Antriebssystem 10 den erfindungsgemäßen Drehgeber 12 auf, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem integralen Gehäuse 22 angeordnet ist. Der Drehgeber 20 dient zur Erfassung der Winkellage der Antriebswelle 16 und weist ein Rotationslager 24 auf, das hier als Kugellager mit Lagerinnenringen 26, Lageraußenringen 28 und Kugeln 30 ausgebildet ist. Die Winkellage wird erfasst durch einen Messsensor 32, in dessen Erfassungsbereich eine Maßverkörperung 33 liegt, die mit der Antriebswelle 16 verdrehfest verbunden ist und damit über das Kugellager 24 letztendlich zusammen mit der Antriebswelle 16 drehbar in dem Gehäuse 22 gelagert ist. Next points the drive system 10 the encoder according to the invention 12 in the illustrated embodiment in an integral housing 22 is arranged. The encoder 20 serves to detect the angular position of the drive shaft 16 and has a rotation bearing 24 on, here as a ball bearing with bearing inner rings 26 , Bearing outer rings 28 and bullets 30 is trained. The angular position is detected by a measuring sensor 32 , in whose coverage area a material measure 33 lies with the drive shaft 16 is rotationally connected and thus on the ball bearing 24 ultimately together with the drive shaft 16 rotatably in the housing 22 is stored.

Die Signale des Messsensors 32, die letztlich die Winkellage repräsentieren, werden in einer Auswerteeinheit 34 des Drehgebers 12 ausgewertet. Da es sich hier um ein Antriebssystem handelt, das von der Anmelderin auch als Motorfeedbacksystem bezeichnet wird, ist der Drehgeber 20 oder besser gesagt, die Auswerteeinheit 34 des Drehgebers 20, mit der Steuerung 18 des Motors 14 verbunden, so dass der Motor 14 seine aktuelle Winkellage und gegebenenfalls auch seine Winkelgeschwindigkeit „kennt“. The signals of the measuring sensor 32 , which ultimately represent the angular position, are in an evaluation unit 34 of the rotary encoder 12 evaluated. Since this is a drive system, which is also referred to by the applicant as Motorfeedbacksystem, is the encoder 20 or rather, the evaluation unit 34 of the rotary encoder 20 , with the controller 18 of the motor 14 connected, so the engine 14 its current angular position and possibly also its angular velocity "knows".

Das Rotationslager 24 ist in dem Gehäuse gehalten, indem seine Lageraußenringe 28 in den entsprechend vorgesehenen Lagersitz 36 des Gehäuses 22 eingepresst oder eingeklebt sind. Die Lagerinnenringe 26 sind auf die Antriebswelle 16 gepresst. The rotary bearing 24 is held in the housing by its bearing outer rings 28 in the appropriate bearing seat 36 of the housing 22 pressed or glued. The bearing inner rings 26 are on the drive shaft 16 pressed.

Erfindungsgemäß besteht das Gehäuse 22 zumindest im Bereich des Lagersitzes 36 aus Aluminium und ist dort innenseitig eloxiert. Also sind die Flächen des Lagersitzes 36, die mit den Lageraußenringen 28 in Berührung kommen, durch eine Eloxalschicht 40, die in der Zeichnung als dicker Strich schematisch dargestellt ist, elektrisch isolierend ausgebildet. According to the invention, the housing 22 at least in the area of the bearing seat 36 made of aluminum and is anodized inside. So are the surfaces of the bearing seat 36 that with the bearing outer rings 28 through an anodizing layer 40 , which is shown schematically in the drawing as a thick line, formed electrically insulating.

Selbstverständlich ist es sinnvoll und vorteilhaft, das gesamte Gehäuse 22 aus Aluminium auszubilden, wobei das gesamte Gehäuse 22 eloxiert sein könnte. Die Eloxalschicht 40 könnte farblich ausgestaltet sein, um einen zusätzlichen optischen Effekt zu erzielen. Of course, it makes sense and beneficial to the entire case 22 Made of aluminum, with the entire housing 22 could be anodized. The anodized layer 40 could be colored to achieve an additional visual effect.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007036271 A1 [0002] DE 102007036271 A1 [0002]

Claims (7)

Drehgeber mit einem Rotationslager (24) und einem Messsensor (32) zur Erfassung einer Winkellage des Messsensors (32) gegenüber einer über das Rotationslager (24) drehbar gelagerten Maßverkörperung (33), wobei das Rotationslager (24) in einem Gehäuse (22) elektrisch isolierend gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) zumindest im Bereich der Lagerung des Rotationslagers (24) aus Aluminium besteht und ein in dem Gehäuse gebildeter Roationslagersitz (36) für das Rotationslager (24) mit einer Eloxalschicht (40) ausgebildet ist. Rotary encoder with a rotary bearing ( 24 ) and a measuring sensor ( 32 ) for detecting an angular position of the measuring sensor ( 32 ) opposite one via the rotary bearing ( 24 ) rotatably mounted material measure ( 33 ), the rotation bearing ( 24 ) in a housing ( 22 ) is held electrically insulating, characterized in that the housing ( 22 ) at least in the region of the bearing of the rotary bearing ( 24 ) is made of aluminum and formed in the housing Roationslagersitz ( 36 ) for the rotary bearing ( 24 ) with an anodized layer ( 40 ) is trained. Drehgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Gehäuse aus Aluminium besteht. Encoder according to claim 1, characterized in that the entire housing consists of aluminum. Drehgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Gehäuse eloxiert ist. Rotary encoder according to claim 2, characterized in that the entire housing is anodized. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eloxalschicht farblich ausgestaltet ist. Rotary encoder according to one of the preceding claims, characterized in that the anodized layer is designed in color. Antriebssystem mit einem Motor (14), der eine Antriebswelle (16) zum Antreiben einer Vorrichtung durch den Motor (14) aufweist und mit einem Drehgeber (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erfassung der Winkellage der Antriebswelle (16), wobei das Rotationslager (24) die Antriebswelle (16) lagert und die Maßverkörperung (33) mit der Antriebswelle (16) verbunden ist. Drive system with a motor ( 14 ), which has a drive shaft ( 16 ) for driving a device through the engine ( 14 ) and with a rotary encoder ( 12 ) according to one of the preceding claims for detecting the angular position of the drive shaft ( 16 ), the rotation bearing ( 24 ) the drive shaft ( 16 ) stores and the material measure ( 33 ) with the drive shaft ( 16 ) connected is. Antriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Antriebswelle, der in dem Rotationslager gelagert ist, aus Aluminium besteht und eloxiert ist. Drive system according to claim 5, characterized in that the part of the drive shaft which is mounted in the rotary bearing, consists of aluminum and is anodized. Antriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgeber mit dem Motor in einem gemeinsamen Gehäuse sitzt. Drive system according to claim 5, characterized in that the rotary encoder is seated with the motor in a common housing.
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