DE19927512A1 - Drehcodierer - Google Patents

Abstract

Ein Drehcodierer (10) enthält eine um ihre Achse (AX) drehbar gehaltene Welle (12) und eine aus einem isolierenden Substrat bestehende Scheibe (16), an deren einer Scheibenfläche ein Leitermuster (17) ausgebildet ist. An einem Ende der Welle (12) ist ein Paar axial verlaufender Gewindebohrungen (14a, 14b) ausgebildet. Die Scheibe (14) ist ein Paar Setzschrauben (19a, 19b), die in die Gewindebohrungen (14a, 14b) geschraubt sind, so an der Welle (12) befestigt, daß sie um ein durch die Achse (AX) der Welle (12) festgelegtes Drehzentrum drehbar ist. Mehrere elektrische Kontakte (20a bis 20e) sind fest an einer Leiterplatte (22) angebracht und so angeordnet, daß sie sich in Abhängigkeit der Winkelstellung der Scheibe (16) derart in Kontakt mit dem Leitermuster (17) befinden, daß sie in Abhängigkeit der Winkelstellung der Scheibe (16) in unterschiedlichen Kombinationen elektrisch miteinander verbindbar sind. Die Gewindebohrungen (14a, 14b) und die Setzschrauben (19a, 19b) sind bezüglich des Drehzentrums der Scheibe (16) außermittig angeordnet, und zwar längs eines um das Drehzentrum der Scheibe (16) zentrierten Kreises. Das Leitungsmuster (17) hat einen Zentralbereich (18), der den Bereich des Drehzentrums der Scheibe (16) bedeckt. Die elektrischen Kontakte (20a bis 20e) enthalten einen mittigen Kontakt (20a), der sich in Kontakt mit dem Zentralbereich (18) des Leitermusters (16) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehcodierer nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Drehcodierer werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Beispiels­ weise finden Drehcodierer in vielen elektrisch gesteuerten Kameras Verwendung. Bei einer solchen Kamera dient eine Schaltung der Steuerung des Kamerabe­ triebs. Will der Benutzer der Kamera ein Bild mit einer bestimmten Blendenöff­ nung, einer bestimmten Verschlußzeit und/oder mit einer bestimmten Korrektur des Belichtungswertes aufnehmen, so gibt er entsprechende Parameter in die Schaltung ein. Die Eingabe dieser Parameter erfolgt oftmals über eine an einer drehbaren Welle gehaltene Wählscheibe. Die Welle ist dabei typischerweise mit einem Drehcodierer verbunden, der die Winkelstellungen der Wählscheibe in entsprechende elektrische Signale umsetzt.

Ein Drehcodierer, der in einer elektrischen Einrichtung mit geringen Abmessun­ gen, z. B. einer elektrisch gesteuerten Kamera, verwendet werden soll, muß abge­ sehen von weiteren Anforderungen besonders kompakt aufgebaut sein.

Ein für solche Zwecke bestimmter Drehcodierer typischer Art hat eine um ihre Achse drehbar gehaltene Welle, eine an dieser Welle befestigte Scheibe in Form eines isolierenden Substrates, an dessen einer Seitenfläche ein Leitermuster ausgebildet ist, und mehrere elektrische Kontakte, die fest montierbar und so an­ geordnet sind, daß sie in Abhängigkeit der Winkelstellung der Scheibe derart in Kontakt mit dem Leitermuster stehen, daß die Kontakte abhängig von der Winkel­ stellung der Scheibe in unterschiedlicher Kombination elektrisch miteinander ver­ bunden sind.

Bei einem klein bemessenen Drehcodierer mit diesem Aufbau ist die Verkleine­ rung der zum Befestigen der Scheibe an die Welle bestimmten Konstruktion pro­ blematisch, da die relative Größe dieser Konstruktion gegenüber der Ge­ samtgröße des Drehcodierers zunimmt, wenn dessen Größe abnimmt.

Eine typische Konstruktion zur Befestigung der Scheibe an der Welle enthält an der Scheibe und der Welle ausgebildete Paßabschnitte und eine einzige Setz­ schraube, welche die Scheibe an der Welle hält. Die Paßabschnitte dienen der Festlegung der relativen Winkelstellung der Scheibe an der Welle und verhindern eine Winkelversetzung dieser beiden Komponenten zueinander. In der Scheibe ist eine mittige Bohrung ausgebildet, während in der Welle eine axial verlaufende, mittige Gewindebohrung vorgesehen ist. Die Setzschraube wird durch die Boh­ rung der Scheibe hindurchgeführt und in die Gewindebohrung der Welle ge­ schraubt.

Da sich jedoch eine einzelne, in die mittige Gewindebohrung der Welle ge­ schraubte Setzschraube während des Gebrauchs unbeabsichtigt lösen kann, wird zweckmäßig eine vergleichsweise große Setzschraube verwendet. Dies führt zu einer Vergrößerung der zum Befestigen der Scheibe an der Welle bestimmten Konstruktion und damit auch zu einer Vergrößerung der Gesamtabmessung des Drehcodierers.

Die Verwendung zweier oder mehrerer bezüglich des Drehzentrums der Scheibe außermittig angeordneter Setzschrauben kann zwar in einer solchen Anordnung dafür sorgen, daß sich die Konstruktion nicht unbeabsichtigt löst und kleinere Setzschrauben verwendbar sind. Es tritt jedoch dann das Problem auf, daß jede derart angeordnete Setzschraube um das Drehzentrum der Scheibe läuft, wo­ durch mehr Raum auf der Scheibe und damit eine größere Gesamtabmessung des Drehcodierers erforderlich werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit einer sich drehenden Welle und einer an dieser Welle befestigten Scheibe versehenen Drehcodierer anzugeben, dessen Gesamtabmessung minimiert werden kann, während zugleich die Scheibe unter Verringerung der Gefahr des Sichlösens sicher an der Welle befestigt ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruchs 1.Vor­ teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der folgenden Beschreibung.

Der erfindungsgemäße Drehcodierer kann in einer elektronischen Einrichtung verwendet werden, die eine die Systemerde festlegende Schaltung hat, wobei der mittige elektrische Kontakt mit der Systemerde verbunden ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Be­ zugnahme auf die Figuren erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des er­ findungsgemäßen Drehcodierers

Fig. 2 die Seitenansicht des Drehcodierers nach Fig. 1 und

Fig. 3 die auseinandergezogene Darstellung einiger wichtiger Elemente des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Drehcodierers.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Drehcodierer 10, der ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel der Erfindung darstellt. Der Drehcodierer 10 ist in einer elektronisch ge­ steuerten Kamera enthalten. Diese bildet eine elektronische Einrichtung mit einer elektronischen Schaltung, die eine Systemerde festlegt.

Der Drehcodierer 10 enthält eine drehbare Welle 12, die um ihre Achse AX (Fig. 2) drehbar gehalten ist. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist in einem Ende der Welle 12 ein Paar axial verlaufender Gewindebohrungen 14a und 14b ausgebildet. Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel ist die Welle 12 an dem Körperrahmen der Ka­ mera gehalten. An ihrem anderen Ende ist eine nicht gezeigte Zeitenscheibe an­ gebracht, mit der der Benutzer der Kamera die Verschlußzeit wählen kann. Die Zeitenscheibe ist mit einem herkömmlichen, in den Figuren nicht dargestellten Einrastmechanismus versehen, der die Zeitenscheibe in einer beliebigen von sechzehn vorbestimmten Winkelstellungen hält. Der Benutzer kann also die Zei­ tenscheibe auf eine beliebige der sechzehn möglichen Winkelstellungen einstel­ len. Der Drehcodierer 10 ermöglicht es dem elektronischen Schaltungsaufbau der Kamera, aus den sechzehn Winkelstellungen die gerade ausgewählte zu identifi­ zieren.

Der Drehcodierer 10 enthält weiterhin eine Scheibe 16. Diese besteht aus einem isolierenden Substrat, an dessen einer Seitenfläche ein Leitungsmuster 17 aus­ gebildet ist. Die Scheibe 16 ist über ein Paar Setzschrauben 19a und 19b, die in die in der Welle 12 ausgebildeten Gewindebohrungen 14a bzw. 14b geschraubt sind, derart an dem einen Ende der Welle 12 befestigt, daß sie um ein durch die Achse AX der Welle 12 festgelegtes Drehzentrum drehbar ist. Der Drehcodierer 10 enthält weiterhin fünf elektrische Kontakte 20a, 20b, 20c, 20d und 20e, die fest an einer Leiterplatte 22 montierbar sind. Die elektrischen Kontakte 20a bis 20e sind so angeordnet, daß sie in Abhängigkeit der Winkelstellung der Scheibe 16 derart in Kontakt mit dem Leitermuster 17 stehen, daß abhängig von der Winkel­ stellung der Scheibe 16 unterschiedliche Kombinationen der elektrischen Kon­ takte 20a bis 20e elektrisch miteinander verbunden sind.

Die Scheibe 16 besteht aus einer gedruckten Leiterplatte, die ein relativ dünnes, isolierendes Substrat ausreichender Stärke und Steifigkeit enthält und an deren einer Seitenfläche eine Schicht aus Kupferfolie ausgebildet ist. Die Leiterplatte ist beispielsweise eine mit Glasfiber verstärkte Epoxidharzplatte. Unter Einsatz be­ kannter Ätztechniken wird bei der Bearbeitung der Leiterplatte das Leitermuster 17 an der Seitenfläche des isolierenden Substrates ausgebildet.

Die elektrischen Kontakte 20a bis 20e sind aus einer sehr dünnen Metallplatte ausreichender Federkraft und Stärke gefertigt, wie sie beispielsweise eine Phos­ phor-Bronze-Platte darstellt. Die elektrischen Kontakte 20a bis 20e enthalten je­ weils eine Kontaktbürste in Form eines langgestreckten, dünnen Metallstreifens, dessen distales Ende gegabelt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die elek­ trischen Kontakte 20a bis 20e mit ihren proximalen Enden fest an der für die elektronische Schaltung der Kamera bestimmten Leiterplatte 22 montiert. Die di­ stalen Enden der elektrischen Kontakte 20a bis 20e werden durch ihre eigene Federkraft gegen die Fläche der Scheibe 16 gedrückt, so daß sie in Schleifkon­ takt mit der Fläche der Scheibe 16 oder dem Leitermuster 17 gehalten werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt hat die Welle 12 an ihrem der Scheibe 16 zugewandten Ende eine ebene Stirnfläche 13. In ihr sind die beiden Gewindebohrungen 14a und 14b ausgebildet. Weiterhin enthält die Welle 12 ein Paar axial verlaufender Vorsprünge 24a und 24b, die ebenfalls an der Stirnfläche 13 ausgebildet sind. Die Gewindebohrungen 14a und 14b sowie die Vorsprünge 24a und 24b sind derart längs eines um die Achse AX der Welle 12 zentrierten Kreises angeordnet, daß sie in regelmäßigen Winkelabständen von 90° um das durch die Achse AX fest­ gelegte Drehzentrum der Scheibe 16 angeordnet sind. Die Gewindebohrungen 14a, 14b und die Vorsprünge 24a, 24b sind also gegenüber der Achse AX der Welle 12 und damit dem Drehzentrum der Scheibe 16 außermittig angeordnet.

In der Scheibe 16 sind vier Bohrungen 26a, 26b, 28a und 28b so ausgebildet, daß sie in regelmäßigen Winkelabständen von 90° längs eines um das Drehzentrum der Scheibe 16 zentrierten Kreises angeordnet sind. Die Anordnung der Bohrun­ gen 26a, 26b, 28a und 28b entspricht der der Gewindebohrungen 14a, 14b bzw. der Vorsprünge 24a, 24b. Die axialen Vorsprünge 24a und 24b sind in zwei der vier in der Scheibe 16 vorgesehenen Bohrungen, nämlich den Bohrungen 28a und 28b, aufgenommen, wodurch die relative Winkelstellung der Scheibe 16 ge­ genüber der Welle 12 festgelegt und jede Winkelversetzung zwischen diesen beiden Komponenten ausgeschlossen ist. Durch die anderen beiden, in der Scheibe 16 ausgebildeten Bohrungen 26a und 26b sind zwei Setzschrauben 19a und 19b geführt und in die beiden in der Drehwelle 12 vorgesehenen Gewinde­ bohrungen 142 bzw. 14b geschraubt, so daß die Scheibe 16 an der Welle 12 be­ festigt ist.

Die eben erläuterte Konstruktion zur Befestigung der Scheibe 16 an der Welle 12 liefert in Kombination mit der weiter unten genauer erläuterten Anordnung des Leitermusters 17 und der elektrischen Kontakte 20a bis 20e die Vorteile der Erfin­ dung.

Das Leitermuster 17 ist ein einstückiges oder kontinuierliches Muster mit einem zentralen Teil 18, der den Bereich der Drehmittelachse der Scheibe 16 abdeckt. Von den fünf elektrischen Kontakten 20a bis 20e ist der mittige Kontakt 20a so angeordnet, daß er im wesentlichen im Bereich des Drehzentrums der Scheibe 16 in Kontakt mit dem Leitermuster 17 steht. Die übrigen vier elektrischen Kontakte 20b bis 20e sind dagegen außermittige Kontakte, die nebeneinander angeordnet und an Stellen mit dem Leitermuster 17 in Kontakt stehen, die bezüglich des Drehzentrums der Scheibe 16 außermittig lokalisiert sind.

An der Fläche der Scheibe 16 sind vier ringförmige, konzentrische Schleifkontakt­ bereiche festgelegt, die den vier außermittigen elektrischen Kontakten 20b bis 20e entsprechen. Der Ringbereich, der für den mit 20c bezeichneten, innersten (d. h. dem Drehzentrum der Scheibe 16 am nächsten angeordneten) der vier elek­ trischen Kontakte zugeordnet ist, ist in zwei Abschnitte unterteilt, von denen einer von dem Leitermuster 17 bedeckt und der andere von dem Leitermuster 17 nicht bedeckt ist. Der Ringbereich, der für den mit 20c bezeichneten, nächstinneren der vier elektrischen Kontakte vorgesehen ist, ist ebenfalls in zwei Abschnitte unterteilt von denen einer von dem Leitermuter 17 bedeckt und der andere von diesem nicht bedeckt ist, wobei jedoch die Phase, d. h. die Winkelstellung dieser beiden Bereiche, gegenüber den Abschnitten des für den innersten elektrischen Kontakt 20b vorgesehenen Ringbereichs um 90° versetzt ist. Der Ringbereich, der für den mit 20d bezeichneten drittinnersten der vier elektrischen Kontakte vorgesehen ist ist in vier bogenförmige Abschnitte unterteilt, die abwechselnd von dem Leitermu­ ster 17 bedeckt und von diesem nicht bedeckt sind. In ähnlicher Weise ist der Ringabschnitt, der für den mit 20e bezeichneten äußersten der vier elektrischen Kontakte vorgesehen ist, in acht bogenförmige Abschnitte unterteilt, die abwech­ selnd von dem Leitermuster 17 bedeckt und von diesem nicht bedeckt sind.

Bei der eben erläuterten Anordnung der elektrischen Kontakte 20a bis 20e steht der mittig angeordnete Kontakt 20a unabhängig von der Winkelstellung der Scheibe 16 fortlaufend mit dem Leitermuster 17 in Kontakt. In diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist der mittige elektrische Kontakt 20a mit der Systemerde der elek­ tronischen Schaltung der Kamera verbunden.

Jeder der vier außermittigen Kontakte 20b bis 20e befindet sich in Abhängigkeit der Winkelstellung der mit der Welle 12 verbundenen Zeitenscheibe wahlweise in oder außer Kontakt mit dem Leitermuster 17. Die Winkelstellung ist dabei eine durch den Einrastmechanismus festgelegte Winkelstellung der sechzehn mögli­ chen Stellungen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die außermittigen Kontakte 20b bis 20e jeweils über einen nicht gezeigten Lastwiderstand an eine positive Spannungsquelle angeschlossen, so daß sie auf das Potential der Spannungs­ quelle gezogen werden, wenn sie nicht in Kontakt mit dem Leitermuster 17 ste­ hen.

Befindet sich die Zeitenscheibe in einer speziellen Winkelstellung, so können ei­ nige der außermittigen Kontakte 20b bis 20e in Kontakt mit dem Leitermuster 17 stehen und sich deshalb auf Erdpotential befinden, während die anderen nicht in Kontakt mit dem Leitermuster stehen und sich deshalb auf dem Potential der Spannungsquelle befinden. An Hand der Kombination der Potentiale der vier außermittigen Kontakte 20b bis 20e identifiziert die elektronische Schaltung der Kamera die Winkelstellung der Zeitenscheibe als eine der sechzehn möglichen Stellungen.

Bei dem eben erläuterten Ausführungsbeispiel des Drehcodierers dienen die bei­ den bezüglich des Drehzentrums der Scheibe 16 außermittig angeordneten Setz­ schrauben 19a und 19b der Befestigung der Scheibe 16 an der Welle 12. Dies ist eine Verbesserung gegenüber der herkömmlichen Anordnung, bei der für den gleichen Zweck eine einzige im Drehzentrum der Scheibe angeordnete Setz­ schraube eingesetzt wird. Diese Anordnung neigt dazu, sich beim Gebrauch zu lösen. Weiterhin ist einer der elektrischen Kontakte, nämlich der mittige Kontakte 20a, so angeordnet, daß er sich im wesentlichen im Drehzentrum der Scheibe 16 in Kontakt mit der Leiterplatte 17 befindet. Dadurch wird vom Zentralbereich der Scheibe 16, der nach der Erfindung frei von jeder Setzschraube ist, effektiv Ge­ brauch gemacht. Bei dieser Anordnung ist berücksichtigt daß in vielen Anwen­ dungen einer der elektrischen Kontakte eines Drehcodierers in stetem Kontakt mit dem auf der Scheibe ausgebildeten Leitermuster steht.

Durch die einzigartige Kombination der zum Befestigen der Scheibe an der Welle bestimmten Konstruktion mit der Anordnung des Leitermusters und der elektri­ schen Kontakte kann die Gesamtabmessung des Drehcodierers effektiv minimiert werden, wobei die Scheibe unter Verringerung der Gefahr eines Sichlockerns während des Gebrauchs sicher an der Welle befestigt werden kann.

Claims (4)

1. Drehcodierer (10) mit einer Welle (12), die drehbar um ihre Achse (AX) gehalten ist und an ei­ nem Ende mindestens eine Gewindebohrung (14a, 14b) hat, mit einer aus einem isolierenden Substrat bestehenden Scheibe (10), an de­ ren einer Scheibenfläche ein Leitermuster (17) ausgebildet ist, wobei die Scheibe (16) über mindestens eine Setzschraube (19a, 19b), die in die Durchgangsbohrung (14a, 14b) der Welle (12) geschraubt ist, derart an dem vorstehend genannten Ende der Welle (12) befestigt ist, daß die Scheibe (16) um ein durch die Achse (AX) der Welle (12) festgelegtes Dreh­ zentrum drehbar ist, mit mehreren elektrischen Kontakten (20a bis 20e), die an einer Leiterplatte (22) fest montierbar und so angeordnet sind, daß sie in Abhängigkeit der Winkelstellung der Scheibe (16) derart mit dem Leitermuster (17) in Kontakt stehen, daß sie in Abhängigkeit der Winkelstellung der Scheibe (16) in un­ terschiedlichen Kombinationen elektrisch miteinander verbindbar sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrung (14a, 14b) und die Setzschraube (19a, 19b) bezüglich des Drehzentrums der Scheibe (16) außermittig angeordnet sind, das Leitermuster (17) einen den Bereich des Drehzentrums der Scheibe (16) abdeckenden Zentralbereich hat und von den elektrischen Kontakten (20a bis 20e) ein mittig angeordneter (20a) in Kontakt mit dem Zentralbereich des Leitungsmusters (17) steht.

2. Drehcodierer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in ei­ ner elektrischen Einrichtung vorgesehen ist, die eine eine Systemerde fest­ legende Schaltung hat, und daß der mittig angeordnete elektrische Kontakt (20a) mit der Systemerde verbunden ist.

3. Drehcodierer (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mehrere Gewindebohrungen (14a, 14b) und mehrere Setzschrauben (19a, 19b), die längs eines um das Drehzentrum der Scheibe (16) zentrierten Kreises ange­ ordnet sind.

4. Drehcodierer (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (12) eine der Scheibe (16) zugewandte ebene Stirnfläche hat, an der die Gewindebohrungen (14a, 14b) sowie mehrere axial vortretende Vor­ sprünge (24a, 24b) ausgebildet sind, die Scheibe (16) mehrere Löcher (28a, 28b) zur Aufnahme der Vorsprünge (24a, 24b) der Welle (12) hat und die Vorsprünge (24a, 24b) längs des Kreises angeordnet sind, längs dessen die Gewindebohrungen (14a, 14b) angeordnet sind.