DE8007170U1 - Kleinelektromotor mit inkrementalem drehzahlgeber - Google Patents

Description

Kleinelektromotor mit inkrernentalem Drehzahlgeber

Die Erfindung betrifft einen Kleinelektromotor mit inkrementalem Drehzahlgeber nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Zur Abfrage der Drehzahl von Motorwellen ist eine Reihe von technischen Lösungen bekannt. Beispielsweise werden zur Drehzahlabfrage sogenannte Tachogeneratoren drehfest mit Motorwellen verbunden. Derartige Tachogeneratoren weisen eine Mehrzahl von Permanentmagneten auf, die mit der Welle umlaufen und an mindestens einem Spulensystem vorbeigeführt werden. Durch den sich laufend ändernden Magnetfluß in dem Spulensystem wird dort eine Wechselspannung induziert, deren Scheitelwert der Drehzahl der umlaufenden Motorwelle proportional ist.

Weiterhin ist es bekannt, zur Drehzahlabfrage Inkrementalgeber heranzuziehen, bei welchen auf elektromechanischem, elektrooptischen! oder elektromagnetischem Wege Impulsreihen

erzeugt werden, die in elektronische Zählereinrichtung eingezählt werden können. Die Zahl der so erzeugten Impulse/-Zeiteinheit ist proportional der Drehzahl der rotierenden Welle. Insbesondere elektrooptische Inkrementalgeber haben den Vorteil, daß die rotierende Geberscheibe mit sehr gerin ger Masse aufgebaut werden kann und somit die träge Gesamtmasse die mit der Motorwelle umläuft, nicht wesentlich erhöht wird. Da die Abtastung bei elektrooptischen Gebern auf dem "Lichtschranken-Prinzip" beruht, arbeiten sie reibungsfrei und nahezu verschleißfrei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen inkrementalen Drehzahlgeber an einem Kleinelektromotor in einer solchen Ausbildung zu schaffen, daß er wenig raumaufwendig ist und sich auch zum nachträglichen Anbau bzw. nachträglichem Ansetzen an Wellenstummel von Kleinelektromotoren eignet. Die als Rasterscheibe ausgeführte Geberscheibe, die Lichtschranke sowie die zur Codierung und Verstärkung der Impulse notwendigen elektronischen Bausteine sollen so im Bereich des Motors angeordnet werden, daß sie über den äuße· ren radialen Umfang des Motors möglichst nicht hinausstehen und die axiale Baulänge des Motors allenfalls unwesentlich erhöhen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

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Durch die Lehre des Patentanspruches 1 ist es insbesondere möglich, Kleinelektromotoren, die mit einem erfindungsgemäßen Inkrementalgeber ausgestattet sind, in besonders flachen Gehäusen wie z.B. Filmkameras im Taschenformat u.dgl. einzubauen. Die Rasterscheibe, die Leiterplatte, die Lichtschranke und die elektronischen Bauteile, die zur Verstärkung der von der Lichtschranke erzeugten Impulse notwendig sind, sind derart am Motor angeordnet, daß der ohnehin vorhandene Freiraum, der ein Kollektorgehäuse des Motors umgibt, durch die Anordnung der elektronischen Bauteile ausgenutzt wird und die Lichtschranke im Freiraum neben der Motorwelle untergebracht ist.

Da die Leiterplatte sowohl die elektronischen Bauteile trägt als auch als Montageplatte des Lichtschrankenträgers ausgebildet ist, können im wesentlichen alle feststehenden Teile des Inkrementalgebers mit einem Griff auch nachträglich an einen Kleinelektromotor angesetzt werden. Die rotierende Rasterscheibe ist nach Ansetzen der Leiterplatte ebenfalls einfach auf das Ende der Motorwelle aufzusetzen.

Durch die Lehre des Anspruches 2 ergibt sich zusätzlich in vorteilhafter Weise, daß die empfindlichen Teile des Inkrementalgebers insbesondere bei Lagerung des Elektromotors in einer Verpackung vor seitlichen Schlagen und damit vor

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Beschädigung geschützt sind.

Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 3 ist insbesondere eine weitere Verkürzung der Baulänge des Inkrementalgebers in Axialrichtung ermöglicht. Die Lichtquelle und das fotoempfindliche Element der Lichtschranke sind durch den Einbau in einen Lichtschrankentrager vor Beschädigung geschützt, der Lichtschrankentrager läßt sich in vor-I teilhafter Weise an der Leiterplatte befestigen.

Durch die Anordnung des Lichtschrankenträgers gemäß Anspruch 4 wird eine sichere Impulsabtastung der Rasterscheibe gewährleistet .

Durch die kennzeichnenden Merkmale das Anspruches 5 ist eine schnelle, exakt ausgerichtete und kostengünstige Mon-I tage der Leiterplatte am Motor möglich. Sie kann entweder ι aufgesteckt werden oder an der Kollektorgehäusestirnfläche [ durch Zufügung von Klebstoff fixiert werden.

Γ Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 6 wird

\ die für einen sicheren Klemmsitz erforderliche Elastizität im Bereich des Zentraldurchbruches erhöht.

ι Durch Anspruch 7 ist der elektrische Anschluß des Inkremen-

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talgebers erleichtert durchzuführen. Durch die Anordnung des Kontaktfahnenhaltevorsprungs am Außenbereich der Leiterplatte, an welchem die Halteausnehmung des Lichtschrankenträgers angeordnet ist, wird dort zusätzlich die mechanische Stabilität der Leiterplatte verbessert.

Durch das Kennzeichen des Anspruches 8 ist eine zusätzliche Drehfixierung der Leiterplatte sichergestellt. Bei der Montage können die Kontaktfahnen und am Gehäuse des Motors angeordnete Befestigungselemente leicht in eine definierte Winkelstellung zueinander gebracht werden.

Durch eine Schutzkappe gemäß Anspruch 9 wird ein zusätzlicher Schutz des Inkrementalgebers vor äußeren mechanischen Einflüssen, beispielsweise Verschmutzung erreicht. Außerdem wird der Einfall von störendem Streulicht auf das lichtempfindliche Element vermieden. Aufgrund ihrer Ausbildung kann die Schutzkappe leicht vom Motor abgezogen werden und auf diesen wieder aufgesteckt werden.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kleinelektromotors mit angesetztem Inkrementalgeber, teilweise im Schnitt.

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Leiterplatte des Inkrementalgebers.

Der Kleinelektromotor 1, im folgenden als Motor bezeichnet, weist ein Gehäuse 2 auf, das als Stator des Motors 1 ausgebildet ist. Das Gehäuse 2 ist zylinderförmig und axial symmetrisch zur Motorwelle 3 ausgebildet, die in Axialrichtung durch eine Stirnseite 4 und einen Lagerschild 5 hindurch- und über das Gehäuse 2 hinausragt. Von der Stirnseite 4 steht ebenfalls in Axialrichtung ein Kollektorgehäuse 6 vor, dessen Radialdurchmesser 7 kleiner ist als der Radialdurchmesser 8 des Gehäuses 2. Von der dem Motor 1 abgewandten Kollektorgehäusestirnfläche 9 steht ein Axialvorsprung 10 ab, auf den eine in einer radialen Ebene ausgerichtete Leiterplatte 11 aufgesteckt ist. Die Leiterplatte 11 liegt mit ihrer dem Motor 1 zugewandten Anbauseite 12 flächig an der Kollektorgehäusestirnfläche 9 an. Der Axialvorsprung 10, der als Lagerbund der Motorwelle 3 ausgebildet ist, durchgreift einen Zentraldurchbruch 13, der Leiter platte 11.

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Über der dem Motor 1 abgewandten Freiseite 14 der Leiterplatte 11 rotiert eine Rasterscheibe 15 in einer radial ausgerichteten Ebene. Die Rasterscheibe 15 ist in einem radial außen liegenden Bereich 16 mit Durchbrechungen und Stegen versehen und mit einer Zentralhülse 17 auf das Ende der Motorwelle 3 aufgesteckt.

In einer Halteausnehmung 18 der Leiterplatte 11 ist eine Lichtschranke befestigt, beispielsweise durch Klemmung oder Verklebung, die insgesamt mit 19 bezeichnet ist. Diese Lichtschranke 19 besteht im wesentlichen aus einer nicht dargestellten Lichtquelle und einem ebenfalls nicht dargestellten fotoempfindlichen Element, die in einem Lichtschrankenträger 20 untergebracht sind. Der Lichtschrankenträger 20 ist im wesentlichen U-förmig ausgebildet. Sein dem Motor abgewandter Freischenkel 21 und der die Halteausnehmung 18 durchsetzende Einbauschenkel 22 stehen radial nach innen auf die Motorwelle 3 vor, ein die beiden Schenkel 21 und 22 verbindender Steg 23 steht im wesentlichen in Axialrichtung von der Freiseite 14 ab. Die Rasterscheibe ragt in Radialrichtung mit ihrem radial außen liegenden Bereich 16 in den Zwischenraum zwischen den Schenkeln 21 und 22 des Lichtschrankenträgera 20 hinein und wird im Bereich ihrer Durchbrechungen von dem Lichtstrahl 24 der Lichtschranke 19 durchsetzt.

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Von der radialen Außenkante 25 der Leiterplatte 11 steht ein Kontaktfahnenhaltevorsprung 26 über die radiale Außen-

§ kante des Gehäuses 2 vor. An den Kontaktfahnenhaltevorsprung 26 ist eine Mehrzahl von Kontaktfahnen 27 angelötet, durch welche ein elektrischer Anschluß des Inkrementalgebers mit weiteren elektronischen und elektrischen Elementen, z.B.

s; einer Spannungsquelle hergestellt werden kann. Der Kontakt-

fahnenhaltevorsprung 26 ist in dem Winkelbereich der ansonsten rund ausgebildeten Leiterplatte 11 angeordnet, in welchem sich auch die Halteausnehmung 18 befindet.

Die Zentralausnehmung 13 und die Halteausnehmung 18 sind mit einem in Radialrichtung verlaufenden Klemmschlitz 28 verbunden. In diesen Klemmschlitz 28 ragt von der Kollektorgehäusestirnfläche 9 vorstehend eine Axialnase 29 hinein. Durch diese Axialnase 29 werden die Kontaktfahnen 27 in eine relativ zu den am Gehäuse 2 angeordneten Befestigungselementen 30 definierte Winkelstellung gebracht.

Zwischen der Anbauseite 12 der Leiterplatte 11 und der ersten Stirnseite 4 des Gehäuses 2 entsteht durch den reduzierten Radialdurchmesser 7 des Kollektorgehäuses 6 ein ringförmiger Freiraum 31, in welchen elektronische Bauteile 32 von der Anbauseite 9 in Axialrichtung hineinstehen. Der Inkrementalgeber wird von einer Schutzkappe 33 überdeckt,

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die an das kollektorseitige Ende des Gehäuses 2 angesetzt ist. Der lichte Innendurchmesser dieser Schutzkappe stimmt im wesentlichen mit dem Außendurchmesser 8 des Gehäuses
2 überein, wodurch ein Haftsitz zwischen der zylinderförmigen Außenwandung 34 des Gehäuses 2 und der Innenwandung 35 der Schutzkappe 33 erzielt wird.

Die Seitenwand 36 der Schutzkappe 33 ist mit einer Kontaktfahnenausnehmung 37 versehen, durch welche die Kontaktfahnen 27 über den Radialdurchmesser 8 des Gehäuses 2 hinausragen.

Claims (9)

Fa. Paul Weiß, 8500 Nürnberg Ansprüche:

1.) Kleinelektromotor mit inkrementalem Drehzahlgeber

1. das als Stator ausgebildete Gehäuse des Motors trägt an einer Stirnseite ein Gehäuseteil, insbesondere ein Kollektorgehäuse,

1.1 dessen Durchmesser in Radialrichtung gegenüber dem des Gehäuses verringert ist und

1.2 in Axialrichtung von der ersten Stirnseite absteht.

2. Der Drehzahlgeber besteht im wesentlichen aus

2.1 einer Rasterscheibe,

2.1.1 deren Umfangsbereich abwechselnd Durchbrechungen und Stege aufweist,

2.2 einer Lichtschranke,

2.2.1 deren Lichtstrahl den mit Durchbrechungen und Stegen versehenen Umfangsbereich der Rasterscheibe durchsetzt,

2.3 und elektronischen Bauteilen,

2.3.1 die auf einer Leiterplatte befestigt sind.

Kennzeichen:

3. Die Leiterplatte (11) is··- an einen Axialvorsprung (10), insbesondere einen Lagerbund des Gehäuseteils (6) angesetzt und als Montageplatte den Lichtschranke (19) ausgebildet.

4. Die Motorwelle (3) steht durch einen Zentraldurchbruch (13) der Leiterplatte (11) über deren dem Motor (1) abgewandte Freiseite (14) hinaus und trägt an ihrem Ende die Rasterscheibe (15),

4.1 die unmittelbar über der Freiseite (14) planparallel zu dieser rotiert.

5. Die elektronischen Bauteile (32) sind auf der der Stirnseite (4) zugewandten Anbauseite (12) der Leiterplatte (11) angeordnet und ragen in den das Gehäuseteil (6) umgebenden Freiraum (31) hinein, der

5.1 sich zwischen Leiterplatte (11) und Gehäusestirnseite (4) erstreckt.

2.) Kleinelektromotor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der radiale Durchmesser (8) des Gehäuses (2) größer ist als die radialen Durchmesser von Leiterplatte (11) und Rasterscheibe (15).

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3.) Kleinelektromotor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1. Eine Lichtquelle und ein fotoempfindliches Element der Lichtschranke (19) sind in einem Einbauschenkel (22) und einem Freischenkel (21) eines im wesentlichen U-förmigen Lichtschrankenträgers (20) angeordnet,

1.1 dessen Einbauschenkel (22) durch eine Halteausnehmung (18) der Leiterplatte (11) hindurchsteht.

1.2 Die Innenseite des Einbauschenkels (22) bildet mit der Freiseite (14) im wesentlichen eine radiale Ebene.

4.) Kleinelektromotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1. Ein den Einbauschenkel (22) und den Freischenkel (21) verbindender Steg (23) steht in Axialrichtung von der Freiseite (14) ab.

2. Die jeweils radial inneren Enden des Freischenkels (21) und des Einbauschenkels (22) stehen radial nach innen gerichtet von Steg (23) auf die Motorwelle (3) vor.

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5.) Kleinelektromotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1. Der Axialvorsprung (10) greift durch den Zentraldurchbruch (13) der Leiterplatte (11) mit Haftsitz hindurch.

2. Die Anbauseite (12) der Leiterplatte (11) liegt an einer Kollektorgehäusestirnfläche (9) unter flächiger Berührung an.

6.) Kleinelektromotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1. Die Leiterplatte (11) ist mit einem in Radialrichtung verlaufenden Klemmschlitz (28) versehen,

1.1 der den Zentraldurchbruch (13) mit der Halteausnehmung (18) verbindet.

7.) Kleinelektromotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 1= Die Leiterplatte (11) ist an ihrer dem Lichtschrankenträger (20) zugewandten Außenkante (25)mit einem Kontaktfahnenhaltevorsprung (26) versehen,
1.1 der über die sonst kreisförmig ausgebildete Außenkante (25) in Radialrichtung hinausragt.

2. Die Halteausnehmung (18) ist im Bereich

des Kontaktfahnenhaltervorsprungs (26) angeordnet .

8.) Kleinelektromotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß an die Kollektorgehäusestirnfläche (9) eine Axialnase (29) angeformt ist, die in den Klemmschlitz (28) hineinragt.

9.) Kleinelektromotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 1. Auf das kollektorseitige Ende des Gehäuses (2)

ist eine Schutzkappe (33) aufgesetzt,

1.1 deren lichter Innendurchmesser im wesentlichen L mit dem Außendurchmesser (8) des Gehäuses (2)

[ übereinstimmt.

\ 2. Die Seitenwand (36) der Schutzkappe (33) weist

\ eine Kontaktfahnenausnehmung (37) auf.