專利名稱：旋轉(zhuǎn)傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按權利要求1所述的用于測定相對角度位置的旋 轉(zhuǎn)傳感器。
背景技術：
所述旋轉(zhuǎn)傳感器經(jīng)常用于測定兩個可相對于彼此旋轉(zhuǎn)的機器部件 的角度位置，并且比如根據(jù)一種感應測量原理進行工作。在使用感應 式旋轉(zhuǎn)傳感器時，將比如印制導線形式的勵磁線圈和接收線圈設置在 共同的印刷電路板上，所述印刷電路板比如與所述旋轉(zhuǎn)傳感器的定子 固定地相連接。在這塊印刷電路板對面，以指定的軸向間距并且以居 中方式布置另一塊構造為代碼盤的印刷電路板，在該代碼盤上以周期 性的間距交替設置導電的和非導電的表面作為刻度區(qū)域或者說刻度結 構，并且該代碼盤不可相對轉(zhuǎn)動地與所述旋轉(zhuǎn)傳感器的轉(zhuǎn)子相連接。 如果在勵磁線圏上加載一個在時間上交替的電勵磁場，那么在轉(zhuǎn)子和 定子之間相對旋轉(zhuǎn)的過程中就在接收線圏中產(chǎn)生依賴于角度位置的信 號。而后就在分析電子裝置中對這些信號進行進一步處理。
經(jīng)常將這樣的旋轉(zhuǎn)傳感器用作用于電驅(qū)動裝置的測量儀器，用于 測定相應的驅(qū)動軸的絕對角度位置。
在申請人的EP 0 973 014 B1中，說明了 一種旋轉(zhuǎn)傳感器的結構， 其中在探測器裝置和代碼盤之間的軸向間距被一個弓形的元件鎖定， 該元件通過徑向上的縱向移動形狀配合連接地夾住旋轉(zhuǎn)傳感器軸。此 外，所述裝置的缺點是，它們?yōu)樽陨淼闹聞釉趶较蚍较蛏闲枰^大的 空間位置需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務是提供一種旋轉(zhuǎn)傳感器，其中可以以簡單的 方式鎖定探測器裝置和代碼盤之間的軸向間距并且可以再度松開，其 中尤其為此僅需要很少的空間需求。
按本發(fā)明，該任務通過權利要求l所述特征得到解決。 按本發(fā)明，所述旋轉(zhuǎn)傳感器包括一個第一組件和一個第二組件， 其中在測量運行中按照可相對于彼此旋轉(zhuǎn)的方式布置所述兩個組件。
所述第一組件具有探測器裝置、具有至少一個楔形元件的外殼件以及 具有至少一個凸塊的夾緊環(huán)。所述第二組件則包括軸和代碼盤。所述 代碼盤為測定所述兩個組件彼此間的相對角度位置可以在測量運行中 被所述與代碼盤保持軸向間距地布置的探測器裝置掃描。所述外殼件 在徑向上布置在所述軸的外部并且尤其完全將所述軸包圍，也就是說 在該軸的整個圓周上將其包圍。通過所述夾緊環(huán)相對于所述外殼件的 旋轉(zhuǎn)運動，通過所述至少一個凸塊可以將一個具有徑向的朝所述軸線 定向的方向分量的力傳遞到所述至少一個楔形元件上，從而可以在測 量運行結束后將所述軸夾緊在所述外殼件上。尤其在這種狀態(tài)下可以 在安裝所述尤其可以構造為無支承結構的旋轉(zhuǎn)傳感器之前可靠地對其 進行運輸。
"無支承，，這一概念意味著，所述第一組件無支承地也就是在所 述旋轉(zhuǎn)傳感器中無支承結構地與所述第二組件對置。
優(yōu)選所述夾緊環(huán)具有多個凸塊，其中而后在所述外殼件上布置多
結構。因此在這種布置方案中，可J^沿所述軸的外圓周偏移地布置所 述楔形元件，所述楔形元件為進行夾緊通過所述凸塊在徑向上朝所述 軸線移動。由此達到均勻的傳力效果。尤其所述通過楔形元件傳遞到 所述軸上的力如此抵消，使得這些力相加為零，從而由此不會產(chǎn)生可 能引起所述軸線徑向移動的合力。相應地，通過這種布置方式，也可 以通過所述夾緊的鎖定使所述代碼盤相對于所述探測器裝置定中心。
在本發(fā)明的其它設計方案中，所述夾緊環(huán)可松開地與所述外殼件 相連接。但是，在這種情況下所述至少一個楔形元件不可松開地與所 述外殼件相連接。
優(yōu)選所述軸可通過摩擦連接尤其在沒有形狀配合連接的情況下夾 緊在所述外殼件上。
如果如此配置所述旋轉(zhuǎn)傳感器，即使得其按照一種感應測量原理 進行工作，那么這種布置方案特別有利。因為恰好在這種測量原理上 特別重要的是，精確地調(diào)節(jié)在所述探測器裝置和代碼盤之間的軸向間 距。通過本發(fā)明，可以容易地在所述旋轉(zhuǎn)傳感器的生產(chǎn)商處由廠方精 確地進行這種調(diào)節(jié)并且鎖定所述軸向間距，使得該間距在運輸?shù)剿?旋轉(zhuǎn)傳感器的運營商的過程中不會失調(diào)。只有在安裝完所述旋轉(zhuǎn)傳感
器之后才可以松開鎖定。在旋轉(zhuǎn)傳感器上可以根據(jù)一種感應測量原理 將所述探測器裝置構造為具有勵磁印制導線及接收印制導線的印刷電 路板。此外，所述代碼盤可以具有交替布置的、導電的和非導電的刻 度區(qū)域。
本發(fā)明優(yōu)選的設計方案可從從屬權利中得知。


按本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)傳感器的其它細節(jié)和優(yōu)點由以下借助于附圖對實
施例的說明獲得。其中
圖l是按所述實施例的旋轉(zhuǎn)傳感器的透視剖面圖，
圖2是不帶環(huán)形體的旋轉(zhuǎn)傳感器的俯視圖，
圖3是輸送保險裝置的詳細視圖，
圖4是所述運輸保護裝置的一個區(qū)域的局部剖面圖，
圖5a是所述旋轉(zhuǎn)傳感器的剖面圖，
圖5b是帶有環(huán)形體的旋轉(zhuǎn)傳感器的俯視圖，
圖6是所述旋轉(zhuǎn)傳感器的局部剖面圖。
具體實施例方式
在圖1示出了按本實施例的旋轉(zhuǎn)傳感器的剖面圖。相應地所述旋 轉(zhuǎn)傳感器包括在這里起到定子IO的功能的第一組件以及在這里作為轉(zhuǎn) 子20起作用的第二組件。轉(zhuǎn)子20和定子IO在測量運行中可圍繞著軸 線A彼此相對旋轉(zhuǎn)地進行布置。所述定子10包括一個雙構件的外殼 11，該外殼11包括在圖1中處于上面的第一外殼件11.1以及處于下面 的第二外殼件11.2。借助于穿孔11.11、 11.21 (圖5a)，所述定子10 比如可以固定在電機的外殼上。在所示出的實施例中，所述旋轉(zhuǎn)傳感 器根據(jù)感應測量原理工作。相應地，在所述定子IO上布置了印刷電路 板13形式的探測器裝置并且通過巻邊11.22不可相對轉(zhuǎn)動地與所述第 二外殼件11.2相連接。
在DE 197 51 853 Al中比如對以感應方式工作的旋轉(zhuǎn)傳感器的功 能原理進行了解釋。在所述印刷電路板13上，作為接收線圏在內(nèi)部的 接收通道中布置了接收印制導線并且在外部的接收通道中布置了其它 的接收印制導線。除此以外，作為勵磁線圏在所述印刷電路板13上設 置了勵磁印制導線，所述勵磁印制導線設置在里面的、中間的和外面 的勵磁通道上。所述印刷電路板13本身具有中心的穿孔并且構造為多層的。
所述轉(zhuǎn)子20在所介紹的實施例中包括軸，該軸構造為空心軸21。 在所述空心軸21的中心孔中，可以比如插入電機軸并且加以固定，用 于通過所述旋轉(zhuǎn)傳感器測出這根電機軸相對于電機外殼的相對角度位 置。所述空心軸21是旋轉(zhuǎn)對稱的本體并且包括凸肩21.1和壁體較薄的 接片21.2。所述接片21.2本身具有凹槽21.21、關于徑向方向呈圓錐形 的外表面21.22以及縫隙21.23。
此外，在所述轉(zhuǎn)子20上、尤其在其空心軸21上，不可相對轉(zhuǎn)動 地固定著環(huán)形代碼盤23。所述代碼盤23由一種基片制成，該基片在所 示出的實施例中由環(huán)氧樹脂制成并且在該基片上布置了兩條刻度跡 線。所述刻度跡線構造成圓環(huán)形并且關于所述軸線A以不同直徑同心 地布置在所述基片上。所述兩條刻度跡線分別包括周期性的、交替布 置的、導電的刻度區(qū)域序列和非導電的刻度區(qū)域序列。作為用于所述 導電的刻度區(qū)域的材料，在所示出的實施例中將銅涂到所述基片上。 與此相反，在所述非導電的刻度區(qū)域中則沒有對所述基片進行涂覆。 里面的刻度跡線在所示出的實施方式中包括一條半環(huán)形的具有導電材 料這里是銅的第一刻度區(qū)域以及一條半環(huán)形的其中未布設任何導電材 料的第二刻度區(qū)域。所述第二刻度跡線在所述基片上在徑向上與所述
第一刻度跡線相鄰，其中所述第二刻度跡線也包括大量導電的刻度區(qū) 域和布置其間的非導電的刻度區(qū)域。所述不同的刻度區(qū)域在材料方面
在此具有象所述第一刻度跡線的刻度區(qū)域一樣的結構。總之，所述第 二刻度跡線在所示出的實施例中包括32個周期性布置的導電的刻度區(qū) 域以及相應的32個布置在其間的非導電的刻度區(qū)域。
所述代碼盤23以及印刷電路板13具有軸向間距地彼此對置，使 得所述軸線A從所述代碼盤23及印刷電路板l3的中心穿過并且在所 述代碼盤23和印刷電路板13之間進4亍相對旋轉(zhuǎn)時可以通過感應效應 在所述印刷電路板13中產(chǎn)生依賴于相應的角度位置的信號。根據(jù)這種 測量原理，所述代碼盤23可以由所述印刷電路板進行掃描，用于在測 量運行中測定所述轉(zhuǎn)子20和定子IO的相對角度位置。
用于形成相應信號的前提是，所述勵磁印制導線在掃描通道的區(qū) 域中或者說在用所述掃描通道進行掃描的刻度跡線的區(qū)域中產(chǎn)生一個 在時間上交替的電磁勵磁場。在所示出的實施例中，所述勵磁印制導
線構造為多根平面-平行的有電流流過的單根印制導線。如果電流全 都沿相同的方向從印制導線單元的勵磁印制導線中流過，那就圍繞著 相應的印制導線單元形成軟管形或者說圓筒形定向的電磁場。由此產(chǎn) 生的電磁場的場力線以同心圓的形式圍繞著所述印制導線單元延伸的電流方向。
但是在可以進行測量運行之前，必須盡可能精確地對在所述代碼盤23和印刷電路板13之間的軸向間距進行調(diào)節(jié)。所介紹的旋轉(zhuǎn)傳感 器沒有自身的支承結構，也就是說構造為無支承結構的，從而所述代 碼盤23和印刷電路板13在安裝在電機軸和電機外殼上之前可以在軸 向上以及在很小的范圍內(nèi)也在徑向上彼此間相對移動。在另一方面， 恰好在使用所述感應測量原理的情況下，正確的軸向間距和良好的定 中效果對信號幅度的大小來說具有決定作用，并且由此對測量結果的 質(zhì)量具有決定作用。出于這個原因，在所示出的實施例中在所述旋轉(zhuǎn) 傳感器的生產(chǎn)商處就已經(jīng)對在所述代碼盤23和印刷電路板13之間的 軸向間距和相對的定心情況進行了最佳調(diào)節(jié)，并且而后將所述代碼盤 23和印刷電路板13相對于彼此鎖定，從而即使在運輸?shù)叫D(zhuǎn)傳感器的 運營商的過程中也不會失去這種調(diào)節(jié)效果。最后，在旋轉(zhuǎn)傳感器的安 裝過程中再度松開鎖定，其中而后在測量運行中給出優(yōu)化的軸向間距 和優(yōu)化的定心。
為進行鎖定，所述旋轉(zhuǎn)傳感器包括一個由塑料制成的夾緊環(huán)12， 該夾緊環(huán)12具有一個導向面12.1、凸塊12.2、徑向凸起12.3和夾頭 12.4。此外所述第一外殼件11.1還具有拱形的楔形元件11.12，所述拱 形的楔形元件11.12通過接片11.13與所述第一外殼件11.1的主體相連 接。所述拱形的楔形元件11.12具有徑向向外凸出的表面以及徑向向里 凹入的表面。通過縫隙11.14，所述拱形的楔形元件11.12沿圓周方向 彼此保持間距并且可在徑向上相對移動。所述第一外殼件11.1連同其 所有部件尤其所述楔形元件11.12作為由塑料制成的注塑件整體制 成。
按照圖4，所述夾緊環(huán)12在生產(chǎn)商處在進行調(diào)節(jié)之前首先用夾子 連接可松開地連接到所述第一外殼件11.1上并且更確切地說在一個特 定位置中進行這種連接，在該位置中所述凸塊12.2在所述楔形元件
11.12的徑向上狹窄的區(qū)域中與所述楔形元件11.12接觸(圖3)。相 應地，在所述空心軸21和楔形元件11.12之間存在一個氣隙s，使得所 述轉(zhuǎn)子20可以相對于定子10旋轉(zhuǎn)并且可以在一定的界限內(nèi)軸向移 動。作為下一步，而后將所述空心軸21相對于所述外殼11軸向移動， 直到連接到所述旋轉(zhuǎn)傳感器上的檢測儀器通報最佳信號質(zhì)量。相應 地，而后對在所述代碼盤23和印刷電路板13之間的軸向間距進行最 佳調(diào)節(jié)。
在這種狀態(tài)中，而后按照圖3按順時針方向相對于所述第一外殼 件11.1旋轉(zhuǎn)所述夾緊環(huán)12，其中為了可以更好地進行操作可以作用于 所述徑向凸起12.3。這種旋轉(zhuǎn)運動的結果是，所述凸塊12.2將所述楔 形元件11.12徑向向里擠壓，因為這些楔形元件11.12構造為在徑向上 松軟的。為提高所述楔形元件11.12的彈性，設置了相應的縫隙11.14。 通過這種方式將氣隙s減少到零并且所述楔形元件11.12將所述定子10 夾緊在轉(zhuǎn)子20上，從而杜絕相對軸向移動性。與此同時，通過全方位 地對稱地將力傳遞到所述空心軸21上這種方式，自動地使所述代碼盤 23相對于所述印刷電路板13定心。
在這方面應該注意，所述空心軸21的由所述楔形元件11.12的凹 入?yún)^(qū)域作用的區(qū)域是一個圓柱形的外表面，該外表面在那里沒有任何 凸起。相應地，僅僅通過摩擦連接產(chǎn)生夾緊。為提高夾緊的保持力， 可以將所述楔形元件11.12的一個或兩個表面比如所述圓柱形外表面 和/或所述凹入?yún)^(qū)域打毛。尤其可以為此目的設置滾花或者其它起毛的 表面結構。
可以如此無級精細地進行調(diào)節(jié)。此外，在這種狀態(tài)中所述轉(zhuǎn)子20 不再可以相對于所述定子IO轉(zhuǎn)動。相應地，可以在廠方規(guī)定的軸向間 距不會失調(diào)的情況下可靠地運輸所述旋轉(zhuǎn)傳感器。
在將所述旋轉(zhuǎn)傳感器安裝到電機上的過程中，首先將所述電機軸 插入所述旋轉(zhuǎn)傳感器的空心軸21中。作為下一步，而后將所述外殼ll 固定在所述電機的外殼上，方法是將螺栓插入所述穿孔11.11、 11.21 中并且旋入電機外殼中的相應螺紋孔中。
作為下一步，將所述空心軸21固定在所述電機軸上。為此目的， 在所述旋轉(zhuǎn)傳感器上設置了具有圓錐形內(nèi)表面24.3的環(huán)形體24和止推 環(huán)22，其中所述止推環(huán)22布置在所述接片21.2的外表面21.22和所述
環(huán)形體24的內(nèi)表面24.3之間，并且在這里尤其嚙合在所述凹槽21.21 中。通過所述止推環(huán)22，可以在中間撐開一個幾何表面，該表面被所 述軸線A直角穿過。以下將這個平面稱為橫截面Q。
在結構上，按照圖6已經(jīng)提供了一種幾何布置方案，其中不僅可 以定義在所述環(huán)形體24的內(nèi)表面24.3上的點Pn、 Pi2，而且可以定義 在所述空心軸21或者說接片21.2的外表面21.22上的點Pal、 Pa2，這 些點到所述軸線A具有不同的間距r"、 ri2; ral、 ra2。如早已提到的一 樣，可以通過所述止推環(huán)22設置一個平坦的橫截面Q，其中在所述橫 截面Q的平面中所述第一點P"位于所述軸21的外表面21.22上或者 說可以在所述軸21的外表面21.22上定義所述第一點Pal。
從所述止推環(huán)22的橫截面Q開始沿反向于y方向(-y，也就是 在圖6中向下)的方向，在所述環(huán)形體24的內(nèi)表面24.3上存在并且可 以定義一個虛擬的幾何學上的第一點P"。與此相反沿y-方向(在圖6 中向上)在所述內(nèi)表面24.3上可以定義或者說設置一個第二點Po并且 在所述外表面21.22上可以定義或者說設置一個第二點Pa2。在所述內(nèi) 表面24.3上的第一點Pu到所述軸線A的徑向間距ru小于在所述內(nèi)表 面24.3上的第二點Pi2到所述軸線A的間距ri2。除此以外，在所述外 表面21.22上的第一點P^到所述軸線A的間距ral小于在所述外表面 21.22上的第二點Pa2到所述軸線A的間距ra2。
在安裝過程中，將螺銷24.2旋入所述環(huán)形體24的螺紋孔24.1中， 使得所述環(huán)形體24通過所述螺銷24.2支撐在所述凸肩21.1上。由此， 在所述環(huán)形體24中沿一個這里平行于所述軸線A的方向y導入一個反 作用力F。所述環(huán)形體24沿y -方向移動并且將所述止推環(huán)22擠壓在 所述凹槽21.21中。在這過程中， 一個徑向指向里面的力起作用并且將 所述接片21.2徑向向里擠壓，使得所述插在空心軸21中的電機軸不可 相對轉(zhuǎn)動地被夾住。通過這種夾緊，也將所述空心軸21軸向固定在所 述電機軸上。在此，根據(jù)結構條件達到很高的夾緊力，因為一方面所 述凹槽21.21與所述凸肩21.1也就是與所述接片21.2的突出部分或者 說根部之間保持大間距，并且另一方面通過所述接片21.2的圓錐形結 構使該接片21.2在突出部分上構造成非常薄壁的。相應地，在所述接 片21.2具有較小的阻力矩的情況下，通過所述止推環(huán)22導入高彎曲力 矩。此外，所述接片21.2的阻力矩還通過所述縫隙21.23得到降低，
所述縫隙21.23沿圓周方向偏置地平行于軸線A定向。
現(xiàn)在在將所述定子10固定在所述電機外殼上并且將轉(zhuǎn)子20固定 在電機軸上之后，可以松開所述為在代碼盤23和印刷電路板l3之間 保持廠方所調(diào)節(jié)的軸向間距而采取的鎖定。進行此操作的方法是，將 所述夾緊環(huán)12按逆時針方向相對于所述外殼11旋轉(zhuǎn)。由此將所述凸 塊12.2置于所述楔形元件11.12變細的區(qū)域中并且在所述第一外殼件 11.1和空心軸21之間的夾緊再度松開。所述氣隙s在這個位置中大于 零，并且可以進4亍測量運行。
權利要求
1.旋轉(zhuǎn)傳感器，包括第一組件(10)和第二組件(20)，其中在測量運行中按照可相對于彼此旋轉(zhuǎn)的方式布置所述兩個組件(10、20)，并且所述第一組件(10)具有-探測器裝置(13)，-具有至少一個楔形元件(11.12)的外殼件(11.1)和-具有至少一個凸塊(12.1)的夾緊環(huán)(12)，所述第二組件(20)則包括-代碼盤(23)和-軸(21)，其中所述代碼盤(23)可以在測量運行中由所述探測器裝置(13)進行掃描，用于確定所述兩個組件(10、20)彼此間的相對角度位置，并且所述外殼件(11.1)在徑向上布置在所述軸(21)的外部，并且通過所述夾緊環(huán)(12)相對于所述外殼件(11.1)的旋轉(zhuǎn)運動通過所述至少一個凸塊(12.1)將具有徑向的、朝軸線(A)定向的方向分量的力傳遞到所述至少一個楔形元件(11.12)上，從而可以在測量運行結束后將所述軸(21)夾緊在所述外殼件(11.1)上。
2. 按權利要求l所述的旋轉(zhuǎn)傳感器，其中所述夾緊環(huán)(12)具有 多個凸塊(12.1)，并且在所述外殼件(11.1)上布置了多個楔形元件(11.12)，并且所述楔形元件(11.12)的朝向所述軸(21)的表面構 造為凹入彎曲的。
3. 按權利要求l所述的旋轉(zhuǎn)傳感器，其中所述第一組件(10)無 支承地與所述第二組件(20)對置。
4. 按權利要求l所述的旋轉(zhuǎn)傳感器，其中所述至少一個楔形元件 (11.12)不可松開地與所迷外殼件(11.1)相連接。
5. 按權利要求l所述的旋轉(zhuǎn)傳感器，其中所述軸(21)可通過摩 擦連接夾緊在所述外殼件(11.1)上。
6. 按權利要求l所述的旋轉(zhuǎn)傳感器，其中所述旋轉(zhuǎn)傳感器根據(jù)感 應測量原理進行工作。
7. 按權利要求6所述的旋轉(zhuǎn)傳感器，其中所述探測器裝置(13) 構造為具有勵磁印制導線和接收印制導線的印刷電路板。
8.按權利要求6所述的旋轉(zhuǎn)傳感器，其中所述代碼盤(23)具有 交替布置的導電的和非導電的刻度區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)傳感器，該旋轉(zhuǎn)傳感器包括第一組件(10)和第二組件(20)，其中在測量運行中按照可相對于彼此旋轉(zhuǎn)的方式布置所述兩個組件(10、20)。所述第一組件(10)具有探測器裝置(13)、具有至少一個楔形元件(11.12)的外殼件(11.1)和具有至少一個凸塊(12.1)的夾緊環(huán)(12)。所述第二組件(20)則包括代碼盤(23)和軸(21)。所述外殼件(11.1)在徑向上布置在所述軸(21)的外部，并且通過所述夾緊環(huán)(12)相對于所述外殼件(11.1)的旋轉(zhuǎn)運動通過所述至少一個凸塊(12.1)將具有徑向朝軸線(A)定向的方向分量的力傳遞到所述至少一個楔形元件(11.12)上，從而可以在測量運行結束后將所述軸(21)夾緊在所述外殼件(11.1)上。
文檔編號G01D5/12GK101191735SQ20071019614
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權日2006年11月28日
發(fā)明者A·布蘭德爾 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司