ES2870327T3 - Unidad de exploración para un dispositivo de medición de ángulos - Google Patents

Unidad de exploración para un dispositivo de medición de ángulos

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ES2870327T3 ES19152248T ES19152248T ES2870327T3 ES 2870327 T3 ES2870327 T3 ES 2870327T3 ES 19152248 T ES19152248 T ES 19152248T ES 19152248 T ES19152248 T ES 19152248T ES 2870327 T3 ES2870327 T3 ES 2870327T3
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Abstract

Unidad de exploración para determinar una posición angular relativa de una escala (7) angular giratoria alrededor de un eje (A) con respecto a la unidad de exploración, que comprende - una placa (1) de circuito impreso que presenta una primera superficie (1.1) y una segunda superficie (1.2), - una disposición (2) de detector que está dispuesta de tal manera que se pueda explorar la escala (7) angular situada frente a la primera superficie (1.1) de la placa (1) de circuito impreso, - una electrónica (3) de evaluación, - un cuerpo (5; 5') de carcasa, que comprende - una base (5.1) y - rebajes (5.21, 5.22, 5.23, 5.24) que se extienden en la dirección circunferencial alrededor del eje (A) y - nervaduras (5.31, 5.32) que se extienden entre dos rebajes (5.21, 5.22, 5.23, 5.24) en la dirección axial, de modo que el cuerpo (5; 5') de carcasa es axialmente flexible pero torsionalmente rígido y radialmente rígido, en donde la base (5.1) está dispuesta axialmente entre los rebajes (5.21, 5.22, 5.23, 5.24) y la placa (1) de circuito impreso.

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad de exploración para un dispositivo de medición de ángulos
CAMPO TÉCNICO
Los dispositivos de medición de ángulos se utilizan, por ejemplo, en codificadores giratorios para determinar la posición angular de dos partes de la máquina que se pueden girar entre sí.
En el caso de unidades de exploración de dispositivos de medición de ángulos inductivos, las bobinas de excitación y las bobinas receptoras se aplican a menudo en forma de pistas conductoras en una placa de circuito impreso común que, por ejemplo, está conectada permanentemente a un estator de un codificador giratorio. Frente a esta placa de circuito impreso, hay otro componente sobre el que se aplican superficies eléctricamente conductoras como una estructura de graduación como una escala angular a intervalos periódicos y que está conectado al rotor del codificador giratorio de una manera rotacionalmente fija. Cuando se aplica un campo de excitación eléctrica a las bobinas de excitación, se generan señales de salida que dependen de la posición angular en las bobinas receptoras durante la rotación relativa entre el rotor y el estator. Estas señales de salida se procesan posteriormente en la electrónica de evaluación.
En principio, se distingue entre dispositivos de medición de ángulos con sus propios rodamientos y dispositivos de medición de ángulos sin sus propios rodamientos, en lo sucesivo, denominados dispositivos de medición de ángulos sin rodamientos. Los dispositivos de medición de ángulos con sus propios rodamientos suelen presentar rodamientos de rodillos comparativamente pequeños, de modo que los grupos de componentes que pueden girar entre sí están dispuestos dentro del dispositivo de medición de ángulos correspondiente en una posición axial y radial definida entre sí. Por otro lado, en el caso de los dispositivos de medición de ángulos sin rodamientos, al montar en una máquina, se debe tener cuidado de que los grupos de componentes que pueden girarse entre sí estén fijados en la posición correcta, en particular en la distancia axial correcta el uno del otro.
ESTADO DE LA TÉCNICA
En el documento DE 10 2008 046 741 A1 del solicitante, se describe un dispositivo de medición de ángulos que presenta una unidad de exploración con un conector enchufable. Además, el documento EP 0845 659 A2 muestra una unidad de exploración que está montada en un convertidor.
Los documentos US 2010/102802 A1, US 2008/289838 A1, US 2009/309583 A1 y EP 3301405 A1 muestran unidades de exploración similares.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La invención se basa en el objetivo de crear una unidad de exploración para un dispositivo inductivo de medición de ángulos, en particular sin rodamiento, que se pueda montar con relativamente poco esfuerzo y con un ajuste preciso en otra parte de la máquina.
Según la invención, este objeto se consigue mediante las características de la reivindicación 1.
Por consiguiente, la invención comprende una unidad de exploración para determinar una posición angular relativa de una escala angular que puede girar alrededor de un eje con respecto a la unidad de exploración. La unidad de exploración comprende una placa de circuito impreso que presenta una primera superficie y una segunda superficie. Además, la unidad de exploración comprende al menos una disposición de detector que está dispuesta de modo que se pueda explorar la escala angular axialmente opuesta a la primera superficie de la placa de circuito impreso. La unidad de exploración también incluye electrónica de evaluación, que generalmente consta de varios componentes electrónicos y, a menudo, presenta un circuito integrado (módulo ASIC). Además, la unidad de exploración comprende un cuerpo de carcasa que presenta una base. Además de ello, el cuerpo de la carcasa presenta rebajes que se extienden en la dirección circunferencial alrededor del eje y nervios que se extienden en la dirección circunferencial entre dos rebajes en la dirección axial. En particular, los rebajes y las nervaduras están diseñados de manera que el cuerpo de la carcasa sea axialmente flexible pero rígido a la torsión y radialmente rígido. Además, la base está dispuesta axialmente entre los rebajes y la placa de circuito impreso, de modo que en particular la electrónica de evaluación se aloje de manera protegida entre los rebajes y la placa de circuito impreso.
En lo sucesivo, el término “nervaduras” significa aquellas áreas en forma de banda o en forma de tira del cuerpo de la carcasa que se extienden con un componente direccional axial o que se extienden con un componente direccional axial. Cada nervadura está situada entre dos rebajes, de modo que en particular un rebaje está dispuesto a ambos lados de una banda en la dirección circunferencial.
La disposición del detector puede generar señales de salida dependientes del ángulo que pueden procesarse posteriormente en la electrónica de evaluación. Las señales de salida dependientes del ángulo son, en particular, señales que contienen información sobre la posición angular relativa entre la escala de ángulo y la unidad de exploración. El cuerpo de la carcasa está diseñado para ser rígido a la torsión, lo que significa que no se deforma o se deforma de modo extremadamente leve cuando se introducen fuerzas dirigidas tangencialmente. Además, el cuerpo de la carcasa se puede diseñar para que sea rígido con respecto a una dirección radial.
Ventajosamente, la unidad de exploración presenta nervaduras entre las que se dispone axialmente un rebaje, de manera que estas nervaduras están dispuestas axialmente desplazadas. En particular, las nervaduras correspondientes pueden disponerse alineadas, es decir, que estén dispuestas en la dirección circunferencial sin estar desplazadas entre sí.
En otra forma de realización de la invención, la unidad de exploración presenta un primer par de nervaduras, estando dispuestas las nervaduras de este primer par desplazadas en la dirección circunferencial. Las nervaduras pueden disponerse, por ejemplo, desplazadas 180° en la dirección circunferencial o 120°. Con respecto a la definición del ángulo de desplazamiento, que es en particular un ángulo central alrededor del eje A, el centro de una nervadura (en relación con la dirección circunferencial) puede verse como la línea de referencia.
La unidad de exploración presenta ventajosamente un primer par de nervaduras, estando estas nervaduras dispuestas en un plano geométrico cuyo vector normal está orientado paralelo al eje.
Además, la unidad de exploración puede presentar un segundo par de nervaduras, en cuyo caso las nervaduras del primer par pueden disponerse desplazadas axialmente con respecto a las nervaduras del segundo par. Además, las nervaduras del primer par pueden disponerse desplazadas en la dirección circunferencial con respecto a las nervaduras del segundo par. Ventajosamente, las nervaduras del primer par están dispuestas desplazadas en la dirección circunferencial con el mismo ángulo con respecto a las nervaduras del segundo par. En particular, las nervaduras en cuestión pueden disponerse desplazadas en 60°, 72°, 90° o 120°.
En una realización adicional de la invención, la unidad de exploración presentar un primer par de rebajes. La unidad de exploración presenta entonces ventajosamente un segundo par de rebajes, estando dispuestos los rebajes del primer par desplazados axialmente con respecto a los rebajes del segundo par. En particular, los rebajes del primer par pueden disponerse entonces desplazados en la dirección circunferencial con respecto a los rebajes del segundo par.
Ventajosamente, al menos uno de los rebajes se extiende sobre un ángulo circunferencial de al menos 70°, en particular sobre un ángulo circunferencial de al menos 100° o al menos 140°. Además, es ventajoso que todos los rebajes se extiendan sobre un ángulo circunferencial igualmente grande o que al menos los rebajes de un par se extiendan sobre un ángulo circunferencial igualmente grande.
El término “par” significa un grupo de dos elementos, aquí dos rebajes o dos redes. Esta formulación no excluye que las áreas correspondientes del cuerpo de la carcasa también puedan presentar uno o más de dichos elementos (rebaje, nervadura) además de los dos elementos.
El cuerpo de la carcasa está configurado ventajosamente para ser deformable elásticamente en la dirección del eje en una carrera de al menos 0,5 mm, en particular de al menos 1,0 mm, preferiblemente de al menos 1,5 mm.
Ventajosamente, el cuerpo de la carcasa presenta una superficie de tope que tiene una normal que presenta un componente direccional paralelo al eje. En particular, esto está destinado a permitir que el cuerpo de la carcasa se apoye axialmente en las superficies de tope.
Ventajosamente, el cuerpo de la carcasa está configurado de tal manera que la base y las nervaduras sean monolíticamente de una sola pieza o estén elaboradas de una sola pieza. Por ejemplo, todo el cuerpo de la carcasa puede estar configurado en forma monolítica o hay al menos un cuerpo parcial monolítico del cuerpo de la carcasa, al que pertenecen la base y las nervaduras.
La unidad de exploración presenta ventajosamente un portacontactos que encierra contactos eléctricos para producir una conexión de enchufe y está montado en la segunda superficie de la placa de circuito impreso, de modo que los contactos discurren en una dirección que presenta un componente axial. El portacontactos presenta una pared exterior particularmente cilíndrica, cuyo eje de simetría es el eje alrededor del cual se puede girar la escala de ángulos. Finalmente, la unidad de exploración comprende un cuerpo de carcasa con una abertura que presenta una pared interior. El portacontactos sobresale en la abertura, estando dispuesto un primer elemento elástico con pretensado radial entre la pared interior de la abertura y la pared exterior del portacontactos, de modo que el portacontactos se dispone centrado con respecto a la pared interior de la abertura.
La placa de circuito impreso está conectada al cuerpo de la carcasa de una manera rígida a la torsión con un primer espacio al cuerpo de la carcasa a una distancia radial del cuerpo de la carcasa.
La disposición del detector se puede montar, por ejemplo, en la primera superficie de la placa de circuito impreso. Si la disposición de detector está configurada como una o más vueltas de receptor o como pistas conductoras magnetorresistivas, también puede disponerse una capa delgada sobre la disposición de detector, capa que en particular presenta propiedades aislantes y representa una protección mecánica.
En otra forma de realización de la invención, el primer espacio se rellena con un adhesivo.
El primer elemento elástico está configurado ventajosamente como una junta tórica, que está dispuesta centralmente con respecto al eje y, en particular, se deforma como resultado del pretensado radial.
La placa de circuito impreso está conectada ventajosamente al cuerpo de la carcasa de una manera rígida a la torsión con un segundo espacio al cuerpo de la carcasa, separado axialmente del cuerpo de la carcasa, en el que el segundo espacio también se puede rellenar con un adhesivo.
En otra forma de realización de la invención, la pared exterior del portacontactos está configurada geométricamente según un lado lateral de un cilindro.
Además, la abertura puede tener una superficie interior rotacionalmente simétrica, representando el eje mencionado anteriormente el eje de simetría de la superficie interior. Por ejemplo, la superficie interior puede ser el contorno interior de un cilindro hueco.
Ventajosamente, el cuerpo de la carcasa presenta una base. Además, la placa de circuito impreso está dispuesta en el cuerpo de la carcasa de tal manera que la electrónica de evaluación o los componentes electrónicos de la electrónica de evaluación están dispuestos entre la base y la placa de circuito impreso. En este caso, la base puede presentar un orificio en el que se fija un manguito para recibir el portacontactos. Se puede lograr un diseño particularmente económico si se utiliza una conexión por tornillo de carcasa estandarizada como manguito. Alternativamente, también es posible una construcción en la que no se use ningún componente adicional, de modo que el soporte de contacto sobresalga directamente en un orificio (roscado) de la base.
De manera ventajosa, entre el manguito y el orificio, está previsto un segundo elemento elástico, que puede configurarse especialmente como junta tórica.
El dispositivo de medición de ángulos puede diseñarse como un dispositivo de medición de ángulos inductivo o puede basarse en un principio óptico, magnético o capacitivo. Además, el dispositivo de medición de ángulos, que tiene una escala de ángulos, una unidad de exploración y una electrónica de evaluación, está configurado preferiblemente como un dispositivo de medición de ángulos sin rodamientos.
En las reivindicaciones dependientes, se pueden encontrar desarrollos ventajosos de la invención.
Otros detalles y ventajas de la unidad de exploración según la invención se desprenden de la siguiente descripción de dos ejemplos de realización con referencia a las Figuras adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 muestra una vista lateral de una placa de circuito impreso con un portacontactos como parte de la unidad de exploración,
la Figura 2 muestra una vista en perspectiva de la placa de circuito impreso con el portacontactos,
la Figura 3 muestra una vista en sección de un cuerpo de carcasa,
la Figura 4 muestra una vista en sección de un cuerpo de carcasa con la placa de circuito impreso y el portacontactos,
la Figura 5 muestra una vista en perspectiva de la unidad de exploración,
la Figura 6 muestra una ilustración en sección de un dispositivo de medición de ángulos con la unidad de exploración en el estado instalado,
la Figura 7 muestra una vista en perspectiva de una unidad de exploración según un segundo ejemplo de realización.
DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES
Una parte de una unidad de exploración que se va a utilizar en un dispositivo de medición de ángulos se muestra en la Figura 1 en una vista lateral y, en la Figura 2, en una vista en perspectiva. En consecuencia, la unidad de exploración comprende, entre otras cosas, una placa 1 de circuito impreso circular o en forma de disco a base de una resina epoxi rígida reforzada con fibra de vidrio. La placa 1 de circuito impreso presenta naturalmente una primera superficie 1.1 y una segunda superficie 1.2 opuesta a la primera superficie 1.1. En el ejemplo de realización presentado, la unidad de exploración se basa en un principio de medición inductivo. Por consiguiente, una disposición 2 de detector, que está dispuesta en la primera superficie 1.1, está configurada como una pluralidad de giros de receptor. Además, en la primera superficie 1.1, están dispuestas varias pistas 10 conductoras de excitación.
Entre otras cosas, los componentes 3.1 electrónicos de un sistema 3 de evaluación electrónica están montados en la segunda superficie 1.2. Un portacontactos 4 también está montado en la segunda superficie 1.2 de la placa 1 de circuito impreso, por ejemplo, con la ayuda de un proceso SMD. El portacontactos 4 encierra contactos 4.1 eléctricos (Figura 2), que son adecuados para realizar una conexión enchufable, en donde los contactos 4.1 discurren en una dirección paralela a un eje A. El portacontactos 4 presenta una pared 4.2 exterior o una superficie exterior que, vista geométricamente, corresponde esencialmente a una superficie de camisa cilindrica. La pared 4.2 exterior presenta una ranura circunferencial en la que está dispuesto un primer elemento 6 elástico, aquí, una junta tórica.
La unidad de exploración también presenta un cuerpo 5 de carcasa, que se muestra ilustrativamente en la Figura 3. El cuerpo 5 de la carcasa comprende una base 5.1 que está formada integralmente dentro de una sección anular rígida de la carcasa 5. En la base, hay un orificio central con respecto al eje A, en el que se atornilla un manguito 5.11. Un segundo elemento elástico 7 está situado axialmente entre una pestaña del manguito 5.11 y la base 5.1 El segundo elemento 7 elástico también está configurado aquí como junta tórica. El manguito 5.11 presenta una abertura pasante H y, en consecuencia, una pared interior 5.111. La pared interior 5.111 presenta una geometría cilíndrica hueca cóncava, cuyo eje de simetría es el eje A. Axialmente a ambos lados de la base 5.1, el cuerpo 5 de la carcasa presenta una forma esencialmente cilíndrica hueca. El cuerpo 5 de la carcasa también presenta una superficie 5.4 de tope mecanizada en una cara de extremo anular.
Con el fin de que el cuerpo 5 de la carcasa se pueda deformar axialmente, en el ejemplo de realización presentado, se prevén varios rebajes 5.21,5.22, 5.23, 5.24 cada uno mecanizado sobre una circunferencia parcial del cuerpo 5 de la carcasa. Estos penetran completamente en la pared del cuerpo 5 de carcasa en dirección radial, como puede verse, por ejemplo, en las Figuras 3 y 4 en la zona entre las superficies de corte rayadas. En la dirección circunferencial entre estos rebajes 5.21,52.22, 5.23, 5.24, hay nervaduras que se extienden axialmente 5.31,5.32, 5.33, 5.34. En particular, los rebajes 5.21, 5.22, 5.23, 5.24 se pueden realizar mediante un proceso de aserrado, quedando en su sitio las nervaduras 5.31,5.32, 5.33, 5.34 que se extienden en la dirección axial. El cuerpo 5 de la carcasa se diseña entonces de tal manera que las áreas que no se han eliminado presenten una forma de meandro. Los puentes 5.31,5.32, 5.33, 5.34 son aquellas áreas del material que quedan en pie que corren en un componente direccional axial.
Los rebajes 5.21, 5.22, 5.23, 5.24 se pueden combinar en pares, en donde los rebajes con el mismo último dígito en el número de referencia pertenecen a un par en las Figuras (por lo tanto, hay dos rebajes con el mismo número de referencia). En el ejemplo de realización presentado, el cuerpo 5 de la carcasa presenta cada vez cuatro pares de rebajes 5.21,5.22, 5.23, 5.24.
Por ejemplo, un primer par de rebajes presenta los rebajes 5.21, que están dispuestos simétricamente (puntales) con respecto a un punto en el eje A. Lo mismo se aplica a los rebajes 5.22, que pueden asignarse a un segundo par de rebajes, y al tercer y al cuarto par.
Como puede verse en la Figura 5, aquí los rebajes 5.21 del primer par de rebajes están desplazados axialmente con respecto a los rebajes 5.22 del segundo par de rebajes y están dispuestos desplazados sobre la circunferencia en aproximadamente 90°.
Los rebajes 5.21, 5.22, 5.23, 5.24 se extienden sobre un ángulo de circunferencia p de aproximadamente 170°.
Los rebajes 5.21 del primer par de rebajes están situados en un primer plano geométrico y los rebajes 5.22 del segundo par de rebajes están situados en un segundo plano geométrico, que está dispuesto axialmente desplazado con respecto al primer plano geométrico. Tanto el primer plano geométrico como el segundo plano geométrico están dispuestos de tal manera que el vector normal respectivo del plano respectivo está orientado paralelo al eje A. En el ejemplo de realización presentado, la misma consideración también se aplica al tercer y cuarto par de rebajes 5.23; 5.24.
Las nervaduras 5.31, 5.32, 5.33, 5.34 también se pueden combinar en cuatro pares, teniendo aquí el cuerpo 5 de carcasa un total de ocho nervaduras 5.31, 5.32, 5.33, 5.34, seis de las cuales son visibles en la Figura 5. Un primer par de nervaduras comprende las nervaduras 5.31, las cuales están dispuestas simétricamente (puntuales) con respecto a un punto en el eje A. Las nervaduras 5.31 del primer par están desplazadas entre sí en un ángulo a = 180° en la dirección circunferencial. Lo mismo se aplica a las nervaduras 5.32, que pueden asignarse a un segundo par de nervaduras y las nervaduras 5.33, 5.34 del tercer y cuarto par. Las nervaduras 5.31 del primer par de nervaduras están desplazadas axialmente con respecto a las nervaduras 5.32 del segundo par de nervaduras y están dispuestas desplazadas sobre la circunferencia en un ángulo circunferencial y, aquí 90°. En el ejemplo de realización presentado, cuatro pares de nervaduras 5.31,5.32, 5.33, 5.34 están dispuestos axialmente desplazados entre sí. Las nervaduras 5.31, 5.33 del primer y tercer par están aquí desplazadas de las nervaduras 5.32, 5.34 del segundo y cuarto par por el mismo ángulo circunferencial y.
Además, el cuerpo 5 de la carcasa está diseñado de tal manera que presenta un primer par de nervaduras, cuyas nervaduras 5.31 están dispuestas en un plano imaginario, cuyo vector normal está orientado paralelo al eje A. En otras palabras, el eje A interseca dicho plano ortogonalmente. La misma consideración se aplica también a las nervaduras 5.32 del segundo par de nervaduras, estando dispuestos los planos en los que se borran estas nervaduras 5.32 desplazados axialmente con respecto al plano relevante para el primer par de nervaduras.
La unidad de exploración presenta las nervaduras 5.31, 5.32, 5.33, 5.34, entre las cuales se dispone axialmente un rebaje 5.21, 5.22, 5.23, 5.24, de modo que estas nervaduras 5.31, 5.32, 5.33, 5.34 se disponen desplazadas axialmente. En particular, el rebaje 5.22 está dispuesto entre las nervaduras 5.31, 5.33 alineadas y desplazadas axialmente. El rebaje 5.23 también está dispuesto entre las nervaduras 5.32, 5.34 alineadas y desplazadas axialmente.
En el ejemplo de realización presentado, el cuerpo 5 de la carcasa está formado de una pieza o de una pieza con la excepción del manguito 5.11. En particular, el cuerpo 5 de la carcasa está hecho de un material de aluminio.
Durante el montaje de la unidad de exploración, la placa 1 de circuito impreso se une junto con el portacontactos 4 junto con el primer elemento 6 elástico con la carcasa 5, de modo que está presente una disposición como la mostrada en la Figura 4. Correspondientemente, el portacontactos 4 sobresale en la abertura H. Entre la pared interior 5.111 de la abertura H y la pared 4.2 exterior del portacontactos 4, el elemento 6 elástico está dispuesto con pretensado radial, es decir, comprimido en la dirección radial. Como resultado de este pretensado, el portacontactos 4 se dispone centrado con respecto a la pared interior 5.111 de la abertura H sin ninguna acción adicional. Debido al diseño del cuerpo 5 de carcasa y al dimensionamiento de la placa 1 de circuito impreso, la placa 1 de circuito impreso está dispuesta con un primer espacio Gr (Figura 4) a una distancia radial del cuerpo 5 de carcasa.
Para un funcionamiento preciso de todo el dispositivo de medición de ángulos, es importante que la placa 1 de circuito impreso con la disposición 2 de detector no solo esté dispuesta centrada con respecto al eje A, sino que también es importante en este contexto que se establezca una posición axial definida de la placa 1 de circuito impreso. En el ejemplo de realización presentado, la primera superficie 1.1 de la placa 1 de circuito impreso está montada a ras con la superficie 5.4 de tope del cuerpo 5 de la carcasa.
Para ello, la placa 1 de circuito impreso se presiona primero en el cuerpo 5 de carcasa en la medida de lo posible, es decir hasta el tope. Luego se coloca un adhesivo 8 en el espacio circunferencial Gr. A continuación, se presiona la superficie 5.4 de tope sobre una superficie plana. A continuación, el portacontactos 4 se mueve con respecto a la abertura H hasta que la placa 1 de circuito toca la superficie plana y se logra la disposición de descarga antes mencionada. En este caso, puede resultar ventajoso que el portacontactos 4 sea presionado en la dirección de la placa 1 de circuito impreso mediante una herramienta de montaje auxiliar. En esta posición, la segunda superficie 1.2 de la placa 1 de circuito impreso no descansa sobre el cuerpo 5 de la carcasa, sino que hay un segundo espacio Ga axial, lo que significa que el adhesivo 8 aún no endurecido se desliza en este segundo espacio Ga debido a efectos capilares. El pretensado axial del cuerpo 5 de la carcasa y la fuerza de compresión axial en el portacontactos 4 aseguran que se mantenga la posición de nivelación precisa entre la placa 1 de circuito impreso y la superficie 5.4 de tope. El primer espacio Gr y el segundo espacio Ga se rellenan así en esta fase con un adhesivo 8 (Figura 6), curando posteriormente el adhesivo 8, por ejemplo, en un horno de calentamiento. Una vez que el adhesivo 8 se ha endurecido, la placa 1 de circuito impreso se conecta rígidamente y en particular de manera rígida a torsión al cuerpo 5 de la carcasa, de modo que ahora se puede anular el pretensado axial del cuerpo 5 de la carcasa. De este modo, los componentes electrónicos 3.1 están protegidos en forma eficaz contra las influencias externas, como la penetración de lubricantes o la humedad, así como contra las influencias mecánicas.
La unidad de exploración según las Figuras 3 a 5 y una escala de ángulo 9 forman juntas un dispositivo de medición de ángulo según la Figura 6, que está configurado aquí como dispositivo de medición de ángulo inductivo, que se basa en un principio de medición inductivo. En el ejemplo de realización presentado, la escala 9 angular está diseñada como una placa anular en la que se proporcionan áreas conductoras y no conductoras, es decir, áreas de diferente conductividad eléctrica, en una secuencia periódica y en pasos de graduación iguales. La escala 9 angular está conectada a un cubo 15 de manera fija en rotación.
La Figura 6 muestra un dispositivo de medición de ángulos que está equipado con la unidad de exploración inductiva y que está montado sobre un motor. El motor presenta un freno del lado del estator que comprende un disco 12 de armadura: además, el motor presenta un eje 13 que es giratorio con respecto a una carcasa del motor y al disco 12 de armadura. El cubo 15 está conectado al eje 13 de una manera fija en rotación y con un entrehierro ajustado exactamente con un ancho de espacio D entre la placa 1 de circuito impreso y la escala 9 angular. Para ello, el eje 13 presenta una primera rosca interior 13.1 que puede encajar en una rosca exterior del cubo 15. Por medio de una rotación relativa correspondiente entre el eje 13 y el cubo 15, se puede lograr así un desplazamiento axial del cubo 15 con respecto al eje 13. En el curso del montaje del cubo 15 en el eje 13, primero se atornilla el cubo 15 en el eje 13, en el que la distancia o la anchura de la ranura D, en este caso, por ejemplo, 1,4 mm, entre el borde superior de la carcasa 12 y la superficie de la escala 9 angular se ajusta exactamente con una herramienta auxiliar. Tan pronto como se alcanza esta posición, un tornillo 16 central se convierte en una segunda rosca 13.2 interna (más pequeña) del eje 13. Esto tiene como consecuencia que las roscas del eje 13 y el cubo 15 están arriostradas, de modo que la escala 9 angular con la estructura de graduación se sujeta entonces en el eje 13 de manera fija en rotación.
La unidad de exploración, en particular el cuerpo 5 de la carcasa, se une luego al disco 12 de armadura del motor. Para evitar una rotación relativa del cuerpo 5 de la carcasa con respecto al disco 12 de armadura, el cuerpo 5 de la carcasa presenta una chaveta 16 (Figura 5) que se inserta en una ranura de un llamado portabobinas 14 en el lado del estator. Además, el cuerpo 5 de la carcasa está pretensado axialmente de manera que el cuerpo 5 de la carcasa se deforma elásticamente y las anchuras de los espacios axiales de los rebajes 5.21, 5.22, 5.23, 5.24 se reducen en comparación con el estado relajado. Para mantener este pretensado axial, se monta un anillo 11 de bloqueo circunferencial (aquí un anillo de Seeger) según la Figura 6. Esto asegura que la unidad de exploración con la superficie 5.4 de tope del cuerpo 5 de la carcasa esté permanentemente apoyada en el disco 12 de armadura del motor. No es posible levantar la superficie 5.4 de tope del disco 12 de armadura, incluso en el caso de fuertes vibraciones del motor o cuando se producen choques. Debido a la disposición enrasada de la placa 1 de circuito en relación con la superficie 5.4 de tope, la distancia entre la placa 1 de circuito y la escala 9 angular corresponde al ancho de separación D previamente establecido.
El cuerpo 5 de la carcasa está diseñado para ser axialmente flexible pero rígido a la torsión y radialmente rígido debido a la construcción descrita anteriormente.
Durante el funcionamiento del dispositivo de medición de ángulos, la escala 9 angular gira en torno al eje A en relación con la unidad de exploración. Para lograr la capacidad de rotación relativa, no se proporciona ningún rodamiento integral, es decir, ningún rodamiento de rodillos o rodamiento liso, en el presente dispositivo de medición de ángulos, de modo que el ejemplo de realización presentado es un dispositivo de medición de ángulos sin rodamientos.
Por lo tanto, la escala 9 angular y la unidad de exploración están dispuestas para que puedan girar una con respecto a la otra, girando la escala 9 angular unida al eje 13 cuando el dispositivo de medición de ángulos está en funcionamiento. En consecuencia, la velocidad relativa entre la escala 9 angular y la unidad de exploración aquí también corresponde a la velocidad de rotación entre el eje 13 y el cuerpo de carcasa fijo 5. Las bobinas 10 de excitación no giratorias en la unidad de exploración del lado del estator generan un campo alterno homogéneo durante el funcionamiento del dispositivo de medición de ángulos, que es modulado por la escala 9 angular en función de la posición angular o el ángulo de rotación del eje 13. En la disposición de detector 2, que también se encuentra en la unidad de exploración, el campo electromagnético modulado genera señales dependientes del ángulo. Las señales generadas por el dispositivo detector 2, es decir, los devanados del receptor son procesadas adicionalmente por la electrónica 3 de evaluación, de tal manera que se determina una posición angular relativa entre la unidad de exploración y la escala 9 angular. El conector enchufable situado en el cuerpo 5 de la carcasa o los contactos 4.1 se ponen en contacto con un cable de conexión, no representado en las figuras, que se conecta a la electrónica posterior.
En principio, se puede establecer que la disposición de medición también reacciona a cambios en la distancia de exploración real D. La distancia de exploración D contiene la información de si se ha aplicado o no el freno del lado del estator. El estado actual del freno (aplicado o libre) puede así ser determinado por la unidad de exploración.
En el ejemplo de realización presentado, el dispositivo de medición de ángulos está configurado de acuerdo con lo que se conoce como una exploración completa. Esto significa en particular que la unidad de exploración está configurada de tal manera que la unidad de exploración o la disposición 2 de detección pueda explorar la escala 9 angular en casi toda la circunferencia y, por lo tanto, pueden generarse señales de salida dependientes del ángulo. Por tanto, la unidad de exploración explora casi toda la estructura de graduación de la escala 9 angular para obtener una señal de posición.
Un segundo ejemplo de realización se muestra a partir de la Figura 7, que se diferencia del primero en un modo de realización alternativo de un cuerpo 5’ de carcasa. Esta variante permite un conjunto de sujeción de la unidad de exploración. El cuerpo 5’ de carcasa presenta dos ranuras 5.5 que se extienden axialmente y elementos 5.6 en forma de cuña, que se pueden desplazar en la dirección axial mediante tornillos de apriete 5.7. Como resultado, el contorno exterior del cuerpo 5’ de carcasa se puede empujar radialmente hacia afuera en esta zona, lo que conduce a una sujeción permanente del cuerpo 5’ de carcasa con un dimensionamiento correspondiente de la carcasa del motor.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Unidad de exploración para determinar una posición angular relativa de una escala (7) angular giratoria alrededor de un eje (A) con respecto a la unidad de exploración, que comprende
- una placa (1) de circuito impreso que presenta una primera superficie (1.1) y una segunda superficie (1.2), - una disposición (2) de detector que está dispuesta de tal manera que se pueda explorar la escala (7) angular situada frente a la primera superficie (1.1) de la placa (1) de circuito impreso,
- una electrónica (3) de evaluación,
- un cuerpo (5; 5’) de carcasa, que comprende
- una base (5.1) y
- rebajes (5.21,5.22, 5.23, 5.24) que se extienden en la dirección circunferencial alrededor del eje (A) y - nervaduras (5.31, 5.32) que se extienden entre dos rebajes (5.21, 5.22, 5.23, 5.24) en la dirección axial, de modo que el cuerpo (5; 5’) de carcasa es axialmente flexible pero torsionalmente rígido y radialmente rígido, en donde
la base (5.1) está dispuesta axialmente entre los rebajes (5.21, 5.22, 5.23, 5.24) y la placa (1) de circuito impreso.
2. Unidad de exploración de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de exploración presenta nervaduras (5.31, 5.33; 5.32, 5.34), entre las cuales se dispone axialmente un rebaje (5.21, 52.22, 5.23, 5.24), de manera que estas nervaduras (5.31,5.33; 5.32, 5.34) están desplazadas axialmente.
3. Unidad de exploración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la unidad de exploración presenta un primer par de nervaduras (5.31; 5.32; 5.33; 5.34), en donde las nervaduras (5.31; 5.32; 5.33; 5.34) están dispuestas en un plano cuyo vector normal está orientado paralelo al eje (A).
4. Unidad de exploración de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, en donde la unidad de exploración presenta tiene un segundo par de nervaduras (5.31; 5.32; 5.33; 5.34), en donde las nervaduras (5.31) del primer par están dispuestas desplazadas con respecto a las nervaduras (5.32) del segundo par en la dirección circunferencial en un ángulo (y).
5. Unidad de exploración de acuerdo con la reivindicación 4, en donde las nervaduras (5.31) del primer par están dispuestas desplazadas con respecto a las nervaduras (5.32) del segundo par en la dirección circunferencial formando un ángulo (y) igualmente grande.
6. Unidad de exploración de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de exploración presenta un primer par de rebajes (5.21; 5.22; 5.23; 5.24) y un segundo par de rebajes (5.21; 5.22; 5.23; 5.24), en donde los rebajes (5.21) del primer par están dispuestos axialmente desplazados con respecto a los rebajes (5.22) del segundo par.
7. Unidad de exploración de acuerdo con la reivindicación 6, en donde los rebajes (5.21) del primer par están dispuestos desplazados en la dirección circunferencial con respecto a los rebajes (5.22) del segundo par.
8. Unidad de exploración de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos uno de los rebajes (5.21,52.22, 5.23, 5.24) se extiende sobre un ángulo circunferencial (p) de al menos 70°, en particular sobre un ángulo circunferencial (p) de al menos 100°.
9. Unidad de exploración de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos dos rebajes (5.21, 5.22, 5.23, 5.24) se extienden sobre un ángulo circunferencial (p) igualmente grande.
10. Unidad de exploración de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo (5; 5’) de carcasa presenta una superficie (5.4) de tope que presenta una normal que tiene una componente direccional paralela al eje (A).
11. Unidad de exploración de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo de la carcasa (5; 5’) está diseñado de manera que la base (5.1) y las nervaduras (5.31; 5.32; 5.33; 5.34) sean de una sola pieza.
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