DE4328042A1 - Elektromotor mit einem Impulsgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem innerhalb eines Motorgehäuses drehbar gelagerten Rotor sowie einem Impuls­ geber zur Erfassung der Drehzahl und/oder der Drehlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Es sind bereits eine Vielzahl von Elektromotoren mit Impulsgebern bekannt, welche auf elektro-optischer oder elektro-magnetischer Basis arbeiten. Bei einer elektro-optischen Ausführung wird üblicherweise eine gezahnte oder gelochte Scheibe verwendet, die den von einer Lichtquelle ausgesandten und von einem Lichtempfän­ ger aufgenommenen Lichtstrahl periodisch unterbricht. Bei dieser Ausführung kann man die Zähne oder die Löcher in der Scheibe als Abtastmarken bezeichnen, während der Abtastkopf eine Lichtquelle und einen Lichtempfänger aufweist.

Durch die Literaturstelle "Elektronik Heft 8, v. 15. 04. 88, Seiten 152-154′′ ist ein kollektorloser Gleichstrommotor mit einem Im­ pulsgeber bekannt, wobei eine auf einem Wellenende angeordnete Lochblendscheibe durch zwei Lichtschranken abtastbar ist. Diese Lichtschrankenanordnungen bestehen entweder aus zwei Einbauteilen mit je zwei Lichtgebern und zwei Lichtempfängern oder aus zwei Gabellichtschrankenanordnungen, bei welchen der Einbau durch die festgelegte Konstruktion und die Abmessungen weitgehend fest­ gelegt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit einem Impulsgeber zu schaffen, der kostengünstig hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zwei Standard-Re­ flexkoppler verwendet werden. Hierbei arbeitet der Lichtsender des einen Reflexkopplers mit dem Lichtempfänger des anderen Re­ flexkopplers und umgekehrt zusammen. Normalerweise werden solche Reflexkoppler mit einer reflektierenden Scheibe eingesetzt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im folgen­ den näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematischer Aufbau der Steuerung eines Elektromotors mit einem Impulsgeber,

Fig. 2 eine Geberscheibe in einer ersten Ausfüh­ rungsform,

Fig. 3 eine Geberscheibe in einer zweiten Ausfüh­ rungsform,

Fig. 4 Halterung für Reflexkoppler und

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Reflexkoppler.

Die Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau der Steuerung eines Elektromotors 1, insbesondere eines kollektorlosen Gleichstrom­ motors als Schrittmotor mit einem innerhalb eines Motorgehäuses 3 drehbar gelagerten Rotor 5 sowie mit einem Impulsgeber 7 zur Erfassung der Drehzahl und/oder der Drehlage des Rotors 5. Der Impulsgeber 7 weist ein sich mit dem Rotor 5 drehendes Element mit Abtastmarken auf, wobei diese Abtastmarken durch mindestens einen Abtastkopf abtastbar sind. Hierdurch werden Lageinforma­ tionssignale 10 erzeugt, die einer Auswerteeinheit in einem Rechner 12 zugeführt und in dieser ausgewertet werden. Der Rech­ ner 12 leitet dann Steuersignale 14 an einen Verstärker 16, welcher dann über verstärkte Steuersignale 18 den Elektromotor 1 entsprechend ansteuert.

Das drehende Element 9 besteht z. B. aus einer Ausnehmungen auf­ weisenden Geberscheibe 9, welche den von einem Lichtsender 15, 19 ausgesandten und von einem Lichtempfänger 17, 21 aufgenommenen Lichtstrahl periodisch unterbricht. Der die Geberscheibe 9 ab­ tastende Abtastkopf besteht aus zwei Standard-Reflexkopplern 11, 13 mit je einem Lichtsender 15, 19 und einem Lichtempfänger 17, 21, wobei diese Reflexkoppler 11, 13 derart angeordnet sind, daß der Lichtsender 15 (19) des einen Reflexkopplers 11 (13) mit dem Lichtempfänger 17 (21) des anderen Reflexkopplers 13 (11) und umgekehrt zusammenarbeiten.

Da die in Fig. 5 dargestellten Reflexkoppler 11, 13 aus stan­ dardmäßig angebotenen Bauteilen bestehen, wird eine preiswerte Herstellung eines Elektromotors 1, insbesondere eines kollektor­ losen Gleichstrommotors als Schrittmotor mit einem Impulsgeber zur Erfassung der Drehzahl und der Drehlage des Rotors geschaffen.

Vorteilhaft besteht die Geberscheibe 9 gemäß Fig. 2 aus einer Lochscheibe 23 mit z. B. sechs auf dem gleichen Durchmesser und um 60° jeweils versetzt angeordneten Bohrungslöchern 25, 27, 29, 31, 33, 35. Hierbei schließen die von der Mitte der Lochscheibe 23 an die Bohrungslöcher 25, 27, 29, 31, 33, 35 angelegten Tan­ genten 73, 75 einen Winkel von 30° ein. Die beiden Reflexkoppler 11, 13 haben gemäß Fig. 2 einen Winkelabstand von 15° oder von 90°el. Die Lochscheibe 23 ist eine einfach herzustellende und daher billige Geberscheibe 9 für den Impulsgeber 7.

Alternativ kann die Geberscheibe 9 gemäß Fig. 3 aus einer Schlitzscheibe 37 mit z. B. sechs um jeweils 60° versetzt zuein­ ander angeordneten, schlitzförmigen Ausnehmungen 39, 41, 43, 45, 47, 49 bestehen, welche zum Außenrand 51 hin offen sind. Hierbei schließen die äußeren Kanten 57, 59 der schlitzförmigen Ausneh­ mungen 39, 41, 43, 45, 47, 49 und die äußeren Kanten 53, 55 der zwischen den einzelnen Ausnehmungen 39, 41, 43, 45, 47, 49 ange­ ordneten Zungen 61, 63, 65, 67, 69, 71 jeweils einen Winkel von 30° bzw. 180°el ein. Auch diese Schlitzscheibe 37 ist einfach und billig herzustellen.

Ein gleichmäßiger Abstand der Reflexkoppler 11, 13 und damit der Lichtsender 15, 19 und der Lichtempfänger 17, 21 wird dadurch gewährleistet, daß die Reflexkoppler 11, 13 in einer entsprechen­ den Ausnehmung in einem aus einem Kunststoff-Spritzteil bestehen­ den Halterung 77 angeordnet sind. Eine Ausnehmung 79 in der Hal­ terung 77 gewährleistet eine sichere Lagerung und Abtastung der Geberscheibe 9.

Claims (7)

1. Elektromotor, insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor als Schrittmotor mit einem innerhalb eines Motorgehäuses drehbar gelagerten Rotor sowie einem Impulsgeber zur Erfas­ sung der Drehung und/oder der Drehlage des Rotors, wobei der Impulsgeber ein sich mit dem Rotor drehendes Element mit Abtastmarken und einen mit diesem Element zusammenwirkenden Abtastkopf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das drehen­ de Element eine Ausnehmungen aufweisende Geberscheibe (9) ist, welche den von einem Lichtsender (15, 19) ausgesandten und von einem Lichtempfänger (17, 21) aufgenommenen Licht­ strahl periodisch unterbricht, und daß zwei Standard-Reflex­ koppler (11, 13) mit je einem Lichtsender (15, 19) und je einem Lichtempfänger (17, 21) zum Abtasten der Geberscheibe (9) vorgesehen und derart angeordnet sind, daß der Licht­ sender (15; 19) des einen Reflexkopplers (11; 13) mit dem Lichtempfänger (17; 21) des anderen Reflexkopplers (13; 11) und umgekehrt zusammenarbeiten.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberscheibe (9) aus einer Lochscheibe (23) mit z. B. sechs aus dem gleichen Durchmesser und um 60° jeweils ver­ setzt angeordneten Bohrungslöchern (25, 27, 29, 31, 33, 35) besteht.

3. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberscheibe (9) aus einer Schlitzscheibe (37) mit z. B. sechs um 60° jeweils versetzt angeordneten, schlitzförmigen Ausnehmungen (39, 41, 43, 45, 47, 49) bestehen, welche zu dem Außenrand (51) hin offen sind.

4. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reflexkoppler (11, 13) je eine Fotodiode als Lichtsender (15, 19) und je einen Fototran­ sistor als Lichtempfänger (17, 21) aufweisen.

5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reflexkoppler (11, 13) um 15° versetzt zueinander angeordnet sind.

6. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Kanten (57, 59) der schlitzförmigen Ausnehmungen (39, 41, 43, 45, 47, 49) und die äußeren Kanten (53, 55) der zwischen den Ausnehmungen (39, 41, 43, 45, 47, 49) angeord­ neten Zungen (61, 63, 65, 67, 69, 71) jeweils einen Winkel von 30° einschließen.

7. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Mitte der Lochscheibe (23) an die Bohrungslöcher (25, 27, 29, 31, 33, 35) angelegten Tangenten (73, 75) einen Winkel von 30° einschließen und daß die Mittelpunkte der Bohrungslöcher (25, 27, 29, 31, 33, 35) jeweils einen Win­ kelabstand von 60° aufweisen.