DE2940622C2 - Meßeinrichtung - Google Patents

Description

a) der Abtastträgerkörper (8) weist eine als Stufenbohrung ausgeführte kreisförmige Ausnehmung (11) auf;

b) eine als doppelseitig gedruckte Schaltung ausgebildete Leiterplatte (12) ist in der Stufenbohrung (11) fixiert;

c) die Leiterplatte (12) trägt sowohl das Abgleichnetzwerk (12a, 13) als auch die Anschlußkontakte (\2b, i2c) mehrerer elektrisch getrennter Leiterbahnanordnungen (9a) des Abtastträgerkörpers (8);

d) die Leiterplatte (12) ist in der Stufenbohrung (11) mit dem Abtastträgerkörper (8) vergossen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind kapazitiv und induktiv arbeitende Meßeinrichtungen bekannt (DE-AS 12 98 299, DE-PS 23 03 763, DE-PS 23 65 519, US-PS 37 32 513).

Bei der Anordnung nach der DE-AS 12 98 299 sind sowohl die Wicklungen als auch die Anschlüsse in Leiterbahntechnik auf mehreren Seiten an der Oberfläche des Trägerkörpers angeordnet. Elektronische Baubzw. Abgleichelemente sind dort nicht vorgesehen. Wicklungen und Anschlüsse liegen ungeschützt offen.

In der DE-PS 23 03 763 ist eine induktiv arbeitende Lagemeßeinrichtung beschrieben. In dieser Druckschrift werden ausführlich die meßtechnischen Aspekte abgehandelt. Auch die Anomalien, die im Kopplungsfeld auftreten, wenn Skalenteile aneinander gereiht werden, werden dort beschrieben. Eine Abtastanordnung mit der diese Anomalien weitgehend reduziert werden können, ist Gegenstand dieses Patentes. Mehrere, zueinander um einen bestimmten Betrag des Meßzyklus versetzte planare Wicklungen werden in bestimmter Weise zusammengeschaltet. In der DE-PS 23 65 519 ist der Schichtaufbau einer solchen Abtasteinrichtung in Figur 2 dargestellt. Fertigungstoleranzen erfordern im allgemeinen, daß bei der Zusammenschaltung der Abtastwicklungen Abgleichwiderstände eingesetzt werden müssen (Figur 11 bzw. Figur 5). Über die mechanische Verbindung der Anschlüsse der Wicklungen und der Abgleichwiderstände wird in diesen Druckschriften keine konkrete Aussage gemacht. Jedoch sind in der US-PS 37 32 513 Möglichkeiten des Anschlusses von planaren Wicklungen mittels Drähten gezeigt (Figur 10). Derartige Drahtlötverbindungen sind problematisch, wenn an die Lötstützpunkte zusätzliche Abgleichwiderstände und/oder andere elektronische Bauelemente angelötet werden müssen. Derartige Mehrfachlötungen an den Lötstützpunkten geben sowohl in der Fertigung als auch im Betrieb häufig Anlaß zu erheblichen Störungen. Zudem ist der fertigungstechnische Aufwand zum Ausarbeiten der Aussparung des erforderlichen Freiraumes zum Verbinden der Drahtanschlüsse beträchtlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Wicklungsverbindungen zuverlässiger zu gestalten, die Montage zu vereinfachen und den gesamten Herstellungsaufwand zu verringern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch aufgeführte Kombination der Merkmale a) bis d) gelöst.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung liegen darin,

ίο daß elektrisch und räumlich voneinander getrennte Netzwerke wie die Abtastwicklungen und deren Abgleich- bzw. Anschlußschaltungen funktionell und fertigungstechnisch zusammengefaßt werden können.

Die Zuverlässigkeit der Meßeinrichtung wird erheblieh gesteigert, da die Störanfälligkeit aufgrund des Fortfalls von Mehrfachlötpunkten, geringerer thermischer Belastungen und aufgrund besseren Schutzes gegen schädliche Umwelteinflüsse wesentlich abnimmt, letzteres sind vor allem mechanische Schwingerscheinungen, atmosphärische Einflüsse, Dämpfe, Flüssigkeiten in einer für die elektrischen Schaltungssysteme schädlichen Umgebung.

Der lertigungstechnische Aufwand reduziert sich erheblich, da zum einen die Ausnehmung in Form einer Stufenbohrung im Abtastträgerkorper fertigungstechnisch sehr einfach in einem Arbeitsgang herstellbar ist, und zum anderen die Anschlußnetzwerke außerhalb des Abtastträgerkörpers bereits bei der Fertigung einem Vorabgleich unterzogen werden können. Dadurch

ίο werden weitgehend Fertigungsmängel beseitigt, die infolge von Exemplarstreuungen und fehlerhafter Ausrichtung bei der Montage entstehen, und die zu Mehrfachlötpunkten führen würden (s.o.). So ist gegebenenfalls nur noch ein geringer Feinabgleich vor dem Vergießen erforderlich.

Durch die Zusammenfassung der Merkmale a), b), c) und d) entsteht ein fertigungstechnisch einfaches und funktionell vorteilhaftes neues Gebilde einer Wirkungseinheit, die Fertigungstoleranzen aufhebt und Montage- fehler sowie Störungseinflüsse durch die Umgebung (mechanisch und atmosphärisch) eliminiert.

Mit Hilfe der Zeichnungen wird der Stand der Technik erläutert und die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen Abtastträgerkorper einer induktiven Meßeinrichtung mit herkömmlicher Verdrahtung von Abtastwicklungen,

F i g. 2 eine vereinfacht dargestellte induktive Meßeinrichtung mit einem Abtastträgerkörper.

Der in F i g. 1 dargestellte Stand der Technik zeigt die herkömmliche Verbindung der nicht dargestellten mehrlagigen Abtastwicklungen mittels Drähten la, \b, lc, Id Die übereinander phasen versetzt angeordneten Abtastwicklungen sind mit einer Metallfolie zwecks Abschirmung isoliert abgedeckt und befinden sich auf einem Abtastträgerkorper A. Die Details einer solchen Anordnung sind in der DE-PS 23 03 763 und DE-PS 23 65 519 exakt beschrieben. Die Anschlüsse werden über Drähte la, Xb, Ic, Ic/ in einen ausgefrästen

eo Freiraum 2 geführt und zusammen mit eventuell erforderlichen Abgleichwiderständen 3 an Lötstützpunkten 4a, 4b, 4c, Ad angelötet. Die Lötstützpunkte 4a, 46,4c, 4c/stellen außerdem die Verbindungskontakte zur externen Verkabelung dar. Sie sind in einer Abdeckung 5 eingepreßt, mit der der Freiraum 2 mittels Schrauben 6a und 6b von einer Seite verschlossen wird. Eine weitere Abdeckung 7 wird mit weiteren Schrauben 6c und 6d am Abtastträgerkorper A verschraubt und

verschließt den Freiraum 2 von der anderen Seite. Der vom Abtastträgerkorper A und den Abdeckungen 5 und 7 begrenzte Freiraum enthält Verbindungsdrähte la bis id und elektronische Bauelemente wie den Abgleichwiderstand 3. Derartige Ausnehmungen 2 müssen mittels Fräswerkzeug in mehre^n Arbeitsgängen hergestellt werden. Beim Verlöten der Drähte la bis 1 d mit den Lötstützpunkten 4a bis 4d und zusätzlichen Abgleichwiderständen 3 müssen Mehrtachlötvorbindungen hergestellt werden, die bei der Montage und im späteren Betrieb zu Störungen Anlaß geben könnten.

In Fig.2 ist ein Maßstab M, dei eine planare Wicklung trägt und ein Abtastträgerkörper 8 dargestellt, der im Teilschnitt schematisch einen Teil einer Abtastwicklung 9a mit Anschlüssen 9 zeigt. Die Abtastwicklungen sind ebenso phasenversetzt übereinander angeordnet wie beim Stand der Technik, jedoch ist nur eine Wicklung 9a mit Anschlüssen 9 dargestellt. Von einer zweiten Wicklung sind lediglich die Anschlüsse 10 gezeigt. Auf die Darstellung des Schichtaufbaues mehrerer Abtastwicklungen wurde der Klarheit wegen verzichtet, da dies bereits in der DE-PS 23 65 519 in Figur 2 ausreichend offenbart ist. Es ist ersichtlich, daß die Wicklungen räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind. Erst durch die erfindungsgemäße Kombination von Merkmalen ist es möglich, diese räumlich und elektrisch voneinander getrennten Wicklungen mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand funktionell zusammenzufassen. Die Anschlüsse 9 und 10 sind als Leiterbahnen auf flexiblen Folien ausgeführt und münden in eine kreisförmige Ausnehmung 11 ein.

Diese kreisförmige Ausnehmung 11 ist als einfache Stufenbohrung in nur einem Arbeitsgang hergestellt. Die Arbeitszeitersparnis ist gegenüber der herkömmlich in mehreren Arbeitsschritten gefrästen Ausnehmung 2 beträchtlich.

Eine weitgehend kreisförmige Leiterplatte 12 trägt in doppelseitig gedruckter Schaltungstechnik Leitungsbannen 12a und Anschlußflächen \2b. Die Leiterplatte 12 weist weiterhin Durchbrüche 12c auf, die zur Aufnahme von Kontakten dienen, mit denen die

ίο externen Kabelanschlüsse hergestellt werden können. Abgleichbauelemente 13 werden in bekannter Weise auf der Leiterplatte 12 verlötet. Durch die mechanische Festigkeit der Leiterplatte 12 und die gedruckten Leitungsbahnen 12a entfallen Mehrfachlötstellen. Diese

ii 1 eiterplatte 12 wird in die Stufenbohrung 11 eingesetzt und mit Klebstoff befestigt. Die flexiblen Anschlüsse 9 und 10 der Wicklungen werden an den entsprechenden Anschlußflächen 12έ> der Leiterplatte 12 angelötet. Auch die Anschlußkontakte für die externe Verkabelung sind durch ihren festen, kontaktierten Sitz in den entsprechenden Leiterbahnbohrungen 12c störunanfällig aufgebaut. Nach dem endgültigen Abgleich wird die Leiterplatte 12 in der Stufenbohrung 11 mit dem Abtastträgerkorper 8 vergossen, um schädliche Einflüsse von außen in Form von mechanischen Schwingerscheinungen, atmosphärischen und anderen physikalischen und chemischen Einflüssen (z. B. Flüssigkeiten und aggressiven Dämpfen) zu verhindern.

Die hier anhand einer induktiv arbeitenden Meßeinrichtung gezeigte Anschlußtechnik ist selbstverständlich auch bei kapazitiv arbeitenden Meßeinrichtungen realisierbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Induktiv oder kapazitiv arbeitende Meßeinrichtung zur Lagebestimmung zweier relativ zueinander beweglicher Objekte, mit einem mindestens eine Leiterbahnanordnung tragenden, vorzugsweise mehrteiligen Maßstab und einem mehrlagige Leiterbahnanordnungen aufweisenden Abtastträgerkörper, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: