-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Messung der Rotation eines Rotationselements, insbesondere
eine Vorrichtung, die einen magnetischen Codierer umfasst,
der in der Nähe eines Sensors gehalten werden muss.
-
Herkömmlicherweise umfassen die Vorrichtungen zur Messung
der Winkelposition oder der Geschwindigkeit eines
rotierenden Elements einen Sensor, der in Bezug auf das Messungs-
Bezugssystem unbeweglich gehalten wird, und einen
magnetischen Codierer, der durch die Welle in Rotation versetzt
wird, wobei der Sensor mit dem magnetischen Codierer
zusammenarbeitet, um ein Signal an eine elektronische Zentrale
zu liefern, die die Verarbeitung der Information ausführt.
-
Derartige Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass sie
einen konstanten Luftspalt zwischen dem magnetischen
Codierer und dem Sensor erfordern, da eine Schwankung von
diesem, zum Beispiel bei erheblichen Schwingungen des
rotierenden Elements, zu fehlerhaften Informationen führen kann.
-
Zur Beseitigung dieses Nachteils ist es bekannt,
Applikationsmittel zu verwenden, wie z. B. eine Federscheibe, um den
magnetischen Codierer in enger Nähe zum Sensor zu halten.
Ein Beispiel für diesen Typ von Vorrichtung ist in dem vom
Anmelder angemeldeten Dokument FR-A-2 668 606 beschrieben
und dargestellt.
-
Diese Lösung führt jedoch zur Schaffung einer relativ
komplexen Vorrichtung, die zahlreiche zusammenzubauende Teile
umfasst, was erheblichen Raumbedarf und erhebliche Kosten
der Vorrichtung zur Folge hat und sie dadurch für die
einfachsten Anwendungen wenig geeignet macht.
-
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine
Vorrichtung zur Messung der Rotation eines Rotationselements vorzuschlagen,
die wenig Raum benötigt, die die korrekte
Positionierung und das Halten eines konstanten Luftspalts
zwischen dem magnetischen Codierer und dem Sensor sichert und
die einfach und wirtschaftlich herzustellen ist.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Messung
der Rotation eines Rotationselements, umfassend einen
magnetischen Codierer, der sich mit dem Rotationselement
dreht, und einen Sensor, der in einen Träger integriert
ist, dessen Rotation blockiert ist, wobei der magnetische
Codierer durch Mittel zur magnetischen Applikation in enger
Nähe zum Sensor gehalten wird.
-
Gemäß der Erfindung ist die Vorrichtung zur Messung der
Rotation eines Rotationselements dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel zur magnetischen Applikation einerseits durch
den magnetischen Codierer und andererseits durch den Träger
gebildet sind, die mindestens teilweise aus magnetischem
Material gebildet ist, wobei die magnetische
Anziehungskraft, die zwischen dem magnetischen Codierer und dem
magnetischen Material des Trägers geschaffen wird, die
letztgenannten in Kontakt hält.
-
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist der Träger
aus ferromagnetischem Material gebildet.
-
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung weist der
magnetische Codierer an seiner Fläche, die sich mit dem Träger
in Kontakt befindet, eine vielpolige permanente
Magnetisierung auf.
-
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist im Bereich
der Kontaktfläche zwischen dem magnetischen Codierer und
dem Träger ein selbstschmierender Film angeordnet.
-
Gemäß einem anderen Merkmal der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist der selbstschmierende Film aus einem Film gebildet,
der eine Klebefläche umfasst, die auf den Träger
geklebt ist, wobei die andere Fläche des Films, die sich mit
dem magnetischen Codierer in Kontakt befindet,
hauptsächlich aus einem Material gebildet ist, das dafür bekannt
ist, einen geringen Reibungskoeffizienten aufzuweisen, wie
z. B. PTFE.
-
Gemäß einem anderen Merkmal der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind der magnetische Codierer und der Träger
ringförmig, wobei der Träger auch eine radiale Erweiterung
aufweist, die seine Immobilisierung in Bezug auf ein fixes
Element ermöglicht.
-
Gemäß einem anderen Merkmal der erfindungsgemäßen
Vorrichtung umfasst der Träger eine zylindrische Schulter, die in
eine zylindrische Senkung eingefügt ist, die in dem
magnetischen Codierer gebildet ist, um die axiale Führung des
magnetischen Codierers in Bezug auf den Träger zu bilden,
wobei der ringförmige magnetische Codierer durch das
Rotationselement mittels einer prismatischen Verbindung in
Rotation versetzt wird.
-
Gemäß einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird der magnetische Codierer durch eine Nabe
getragen, die durch das Rotationselement mittels einer
prismatischen Verbindung in Rotation versetzt wird, wobei die Nabe
eine zylindrische Auflagefläche umfasst, die in eine
Bohrung des Trägers eingefügt ist, um die axiale Führung der
letztgenannten zu bilden.
-
Gemäß einem anderen Merkmal der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird der Sensor durch eine Halleffekt- oder
magnetoresistive Sonde zur Messung des Magnetfelds gebildet, wobei
die Messsonde auf dem Träger, leicht von der Kontaktfläche
zwischen dem Träger und dem magnetischen Codierer
zurückgesetzt, angeordnet ist und über eine elektronische
Verbindungsschaltung mit einem Verbindungsteil verbunden ist.
-
Die Ziele, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden besser verständlich durch die folgende Beschreibung
verschiedener Ausführungsformen der Erfindung, die als
nicht erschöpfendes Beispiel präsentiert wird und wobei auf
die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
-
- Fig. 1 eine Ansicht im Axialschnitt einer Vorrichtung
zur Messung der Rotation einer Welle gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung ist;
-
- Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten
Vorrichtung ist;
-
- Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung von
Fig. 1 und 2 ist;
-
- Fig. 4 eine Ansicht im Axialschnitt einer Vorrichtung
zur Messung der Rotation einer Welle gemäß einer zweiten
Ausführungsform ist.
-
Um die Betrachtung der Zeichnungen zu erleichtern, tragen
die gleichen Teile von einer Figur zur anderen die gleichen
Bezugszeichen. Darüber hinaus wurden nur die zum
Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente dargestellt.
-
Fig. 1, 2 und 3 stellen eine Vorrichtung zur Messung der
Rotation einer Welle 1 dar, umfassend einen magnetischen
Codierer 4, der sich mit der Welle 1 dreht, und einen
Sensor 13, der durch einen Träger 5 getragen wird, der in
Bezug auf das Messungs-Bezugssystem unbeweglich ist, wobei
der Sensor 13 mit dem magnetischen Codierer 4
zusammenarbeitet, um die Geschwindigkeit oder die Winkelposition der
Welle 1 zu bestimmen.
-
Der ringförmige magnetische Codierer 4 ist auf der Welle 1
mittels einer Bohrung mit prismatischer Form 17 montiert,
die mit zwei parallelen Abflachungen zusammenarbeitet, die
am Ende der Welle 1 angeordnet sind, wobei die auf diese
Weise gebildete Verbindung den Antrieb des magnetischen
Codierers 4 in eine Rotationsbewegung durch die Welle 1 und
die axiale Immobilisierung des magnetischen Codierers 4
durch einen Passsitz der Bohrung 17 an der Welle 1
ermöglicht.
-
Der magnetische Codierer 4, der auf die Welle 1 zentriert
ist, umfasst eine Kontaktwand 9, die eine vielpolige
permanente Magnetisierung aufweist und die sich gegenüber von
einer entsprechenden Oberfläche 10 des Trägers 5 befindet.
-
Der Träger 5, der aus ferromagnetischem Material wie z. B.
Eisen oder weichem Stahl gebildet ist, weist in seiner
Mitte eine zylindrische Bohrung 3 auf, die den Durchgang der
Welle 1 und die axiale Bewegung des Trägers 5 gegen den
magnetischen Codierer 4 ermöglicht.
-
Der Träger 5 weist an der Seite der Oberfläche 10 auch eine
zylindrische Schulter 7 auf, die in eine zylindrische
Senkung 6 des magnetischen Codierers 4 eingefügt ist, die an
der Seite der Kontaktfläche 9 gebildet ist. Die Abmessung
der Schulter 7 in Längsrichtung ist kleiner als die Tiefe
der Senkung 6, um der Kontaktfläche 9 des magnetischen
Codierers 4 zu ermöglichen, in Kontakt mit der Oberfläche 10
des Trägers 5 zu kommen. Darüber hinaus sind die
Durchmesser der zylindrischen Senkung 6 und der Schulter 7 so
bemessen, um gleichzeitig die Koaxialität und die freie
relative Rotation des magnetischen Codierers 4 in Bezug auf den
Träger 5 zu gewährleisten.
-
Der Träger 5 weist eine radiale Erweiterung 8 auf, in der
eine parallelepipedischer Rille 11 gebildet ist, die sich
radial auf der Oberfläche 10 von der Bohrung 3 bis zur
Außenseite der radialen Erweiterung 8 erstreckt. Diese
radiale Erweiterung 8 dient als Sperre der Rotation des Trägers
5 gegen einen Anschlag 2, der fest mit dem Messungs-
Bezugssystem verbunden ist.
-
Die Rille 11 trägt eine elektronische Schaltung 12,
umfassend den Sensor 13, der durch mindestens eine Halleffekt-
oder magnetoresistive Sonde gebildet ist, Mittel zur
Signalverarbeitung sowie Eingangs- und Ausgangs-
Anschlussmittel an ein Verbindungsteil 14. Der Sensor 13
ist in der Rille 11 in einer solchen radialen Entfernung
angeordnet, dass dieser gegenüber vom magnetischen Codierer
4 zu liegen kommt, wenn dieser gegen den Träger 5
angeordnet ist. Die so gebildete elektronische Einheit, die von
dem Träger 5 elektrisch isoliert ist, ist bis zur Höhe der
Oberfläche 10 des Trägers 5 mit einem isolierenden
Schutzmaterial 15 ausgegossen.
-
Ein Film aus selbstschmierendem Material 16, der das
drehende Gleiten des magnetischen Codierers 4 auf dem Träger 5
erleichtert, ist zwischen der Kontaktwand 9 und der
Oberfläche 10 angeordnet. Der Film ist in dem
Ausführungsbeispiel aus einem dünnen Film gebildet, der eine Klebefläche
umfasst, die gegen die Oberfläche 10 des Trägers 5 geklebt
ist, während die andere Fläche des Films, die sich mit der
Kontaktwand 9 des magnetischen Codierers 4 in Kontakt
befindet, zum Beispiel aus einem Material vom Typ PTFE
gebildet ist, das für seinen geringen Reibungskoeffizienten
bekannt ist.
-
In der auf diese Weise gebildeten Vorrichtung ist das
vielpolige Magnetfeld, das von der Kontaktwand 9 des
magnetischen Codierers 4 geliefert wird, gleichzeitig das
Eingangssignal des Sensors 13 und durch die Anziehungskraft,
die es erzeugt, das Element zum Halten des Trägers 5 gegen
den magnetischen Codierer 4, wodurch es möglich wird, bei
der relativen Rotation der beiden letztgenannten einen
konstanten Lesespalt zwischen dem Sensor 13 und dem
magnetischen Codierer 4 aufrechtzuerhalten.
-
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese Vorrichtung umfasst auf ähnliche
Weise wie die oben beschriebene Vorrichtung einen
magnetischen Codierer 20, der durch die in dieser Figur nicht
dargestellte Welle 1 in Rotation versetzt wird, und einen
Sensor 30, der durch einen Träger 22 getragen wird, der in
Bezug auf das Messungs-Bezugssystem unbeweglich ist, wobei
der Sensor 30 mit dem magnetischen Codierer 20
zusammenarbeitet, um die Geschwindigkeit oder die Winkelposition der
Welle 1 zu bestimmen.
-
Der magnetische Codierer 20, der durch einen ringförmigen
vielpoligen Magneten gebildet ist, ist an einer seiner
Seiten, zum Beispiel durch Kleben, an der Schulter einer Nabe
21 befestigt, während die andere Fläche eine Kontaktfläche
25 bildet, die dazu bestimmt ist, gegenüber von einer
Oberfläche 34 des Trägers 22 zu liegen zu kommen. Die Nabe 21
umfasst eine prismenförmige Bohrung 24, die durch einen
Passsitz mit zwei Abflachungen der Welle 1
zusammenarbeitet, um die relative Immobilisierung der letztgenannten zu
sichern.
-
Die Nabe 21 ist durch den vielpoligen Magneten 20
hindurchgehend durch einen zylindrischen Teil 23 verlängert, der in
eine Bohrung 35 des Trägers 22 eingefügt ist, wobei der
Durchmesser der Bohrung 35 an den Durchmesser des
zylindrischen Teils 23 angepasst ist, um gleichzeitig die
Koaxialität und die freie Rotation der Nabe 21 in Bezug auf den
Träger 22 zu gewährleisten.
-
Analog zum Träger 5 von Fig. 2 weist der annähernd
ringförmige Träger 22 eine radiale Erweiterung 27 auf, die als
Anschlag zur Sperre der Rotation des Trägers 22 gegen ein
in der Figur nicht dargestelltes Teil dient, das fest mit
dem Messungs-Bezugssystem verbunden ist.
-
Die radiale Erweiterung 27 umfasst eine parallelepipedische
Rille 28, die sich radial auf der Oberfläche 34 von der
Bohrung 35 bis zur äußeren Oberfläche der radialen
Erweiterung 27 erstreckt. Diese Rille 28 trägt eine elektronische
Schaltung 29, die aus einem biegsamen Film gebildet ist,
der leitende Spuren trägt, die den Sensor 30, der durch
mindestens eine Halleffekt- oder magnetoresistive Sonde
gebildet ist, ein Modul 31 zur Signalverarbeitung sowie ein
Verbindungsteil 32 verbinden, das die Stromversorgung und
den Ausgang des vom Sensor 30 gelieferten Signals
ermöglicht.
-
Ein Film aus selbstschmierendem Material 26, der das
drehende Gleiten des vielpoligen Magneten 20 gegen den Träger
22 erleichtert, ist zwischen der Kontaktwand 25 des
vielpoligen Magneten 20 und der Oberfläche 34 des Trägers 22
angeordnet.
-
Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es, auf
einfache und wirksame Weise einen konstanten Luftspalt
zwischen dem Sensor 30 und dem vielpoligen Magneten 20
aufrechtzuerhalten, und ermöglicht gleichzeitig eine rasche
Montage auf der Welle 1. Das vielpolige Magnetfeld, das von
der Kontaktwand 25 des Magneten 20 erzeugt wird, ist
nämlich gleichzeitig das Eingangssignal des Sensors 30 und
durch die Anziehungskraft, die es erzeugt, das Element zum
Halten des Trägers 22 gegen den Magneten 20.
-
Eine derartige Vorrichtung weist darüber hinaus den Vorteil
auf, dass sie vorher zusammengebaut werden kann, bevor sie
an der Welle 1 montiert wird, wobei am Ende des
zylindrischen Teils 23 der Nabe 21 eine Sperre 33 montiert werden
kann, um jede Gefahr eines Auseinanderfallens der
Vorrichtung bei den zur Montage notwendigen Handgriffen zu
verhindern.
-
Die beiden oben beschriebenen Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglichen es somit, auf einfache
und rasche Weise einen magnetischen Codierer mit konstantem
Luftspalt zu einem Sensor zu erhalten.
-
Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die
beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt, die
nur als Beispiel gegeben wurde.
-
Die Erfindung umfasst im Gegenteil alle technischen
Äquivalente der beschriebenen Mittel sowie deren Kombinationen,
wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert sind.
-
So kann die prismatische Verbindung zwischen der
rotierenden Welle und dem magnetischen Codierer durch jeden Typ von
Verbindung ersetzt werden, der den magnetischen Codierer
fest mit der Welle verbindet.
-
Es ist auch möglich, auf umgekehrte Weise wie in den oben
beschriebenen Beispielen den magnetischen Codierer in Bezug
auf die Welle axial beweglich zu montieren und den
Sensorträger in Bezug auf die Welle axial fix zu montieren, wobei
das Magnetfeld in diesem Fall für das axiale Halten des
magnetischen Codierers gegen den Träger sorgt.