DE29718245U1 - Sensor - Google Patents
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Description
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Anmelder; 15.10.1997Applicant; 15.10.1997
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Hohner Dr.EW/frHohner Dr.EW/fr
Elektrotechnik GmbH
Föhrenstraße 33Electrical engineering GmbH
Föhrenstrasse 33
78532 Tuttlingen78532 Tuttlingen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßwertgeber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Meßwertgeber werden beispielsweise als sogenannte Drehgeber oder Lineargeber zur Erfassung einer Drehstellung oder einer Drehgeschwindigkeit beziehungsweise einer translatorischen Position oder Lineargeschwindigkeit verwendet.The invention relates to a measuring sensor according to the preamble of claim 1. Such measuring sensors are used, for example, as so-called rotary encoders or linear encoders for detecting a rotary position or a rotary speed or a translatory position or linear speed.
Meßwertgeber in Form von Drehgebern sind z.B. in den Patentschriften DE 41 11 562 C2 und DE 41 20 343 C2 offenbart. Bei diesen und ähnlichen Meßwertgebern ist die von den im Gebergehäuse untergebrachten Mitteln zur Meßwerterfassung abführende Signalleitung durch eine Öffnung im Gehäuse direkt nach außen oder zu einem am Gebergehäuse festlegbaren Steckerteil einer Steckverbindung geführt, die des weiteren einen passenden Gegenstecker beinhaltet, der an einem Gehäusedeckel angeordnet sein kann.Measuring sensors in the form of rotary encoders are disclosed, for example, in the patents DE 41 11 562 C2 and DE 41 20 343 C2. In these and similar measuring sensors, the signal line leading from the means for measuring value acquisition housed in the sensor housing is led through an opening in the housing directly to the outside or to a plug part of a plug connection that can be fixed to the sensor housing and which also contains a suitable mating plug that can be arranged on a housing cover.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Meßwertgebers der eingangs genannten Art zugrunde, bei dem Maßnahmen getroffen sind, um die Meßwerterfassungsmittel relativ einfach bei der Produktion justieren und/oder testen zu können und eine einfache Austauschbarkeit des Gehäusekörpers samt Meßwerterfassungsmitteln im ReparaturfallThe invention is based on the technical problem of providing a measuring sensor of the type mentioned at the beginning, in which measures are taken to be able to adjust and/or test the measuring value acquisition means relatively easily during production and to enable the housing body together with the measuring value acquisition means to be easily exchangeable in the event of repairs
sowie eine flexible Anpassung an unterschiedliche nachgeschaltete Datenübertragungssysteme zuzulassen.and to allow flexible adaptation to different downstream data transmission systems.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Meßwertgebers mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Meßwertgeber ist das Steckerteil an einem Steckeradapter festlegbar, der seinerseits dazu vorgesehen ist, am Gehäusekörper angebracht zu werden. Der Gegenstecker ist derart am Gehäusedeckel angeordnet, daß er beim Aufsetzen des Gehäusedeckels auf den Gehäusekörper automatisch mit dem Steckerteil in Eingriff kommt. Als weiterer Vorteil ist es bei diesem Geber möglich, ihn in der Produktion bei noch nicht aufgesetztem Gehäusedeckel und noch nicht montiertem Adapter samt Steckerteil zu justieren und zu testen. Eventuelle Fehler können dann noch relativ einfach und rasch behoben werden. Erst danach wird dann der Steckeradapter mit dem vormontierten Steckerteil am Gehäusekörper angebracht. Das Aufsetzen des Gehäusedeckels, was gleichzeitig das Zusammenstecken von Steckerteil und zugehörigem Gegenstecker bewirkt, vervollständigt die Gebermontage.The invention solves this problem by providing a measuring sensor with the features of claim 1. In this measuring sensor, the plug part can be fixed to a plug adapter, which in turn is intended to be attached to the housing body. The mating plug is arranged on the housing cover in such a way that it automatically engages with the plug part when the housing cover is placed on the housing body. As a further advantage, it is possible with this sensor to adjust and test it during production when the housing cover and adapter including plug part are not yet attached. Any errors can then be corrected relatively easily and quickly. Only then is the plug adapter with the pre-assembled plug part attached to the housing body. Putting on the housing cover, which simultaneously causes the plug part and the associated mating plug to be plugged together, completes the sensor assembly.
Eine vorteilhafte konstruktive Gebergestaltung ist durch die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 gegeben.An advantageous constructive sensor design is provided by the development of the invention according to claim 2.
Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Meßwertgeber sind die Meßwerterfassungsmittel durch Befestigungsmittel am Gehäusekörper angebracht, und der Gehäusedeckel ist ohne kraftschlüssige Verbindung zu diesen Befestigungsmitteln am Gehäusekörper befestigt. Dies hat den Vorteil, daß der die Meßwerterfassungsmittel enthaltende Innenaufbau des Gebers nicht kraftschlüssig mit dem Deckel verbunden ist, sondern kräftemäßig von diesem entkoppelt bleibt.In a sensor developed according to claim 3, the measurement value acquisition means are attached to the housing body by means of fastening means, and the housing cover is attached to the housing body without a force-fitting connection to these fastening means. This has the advantage that the internal structure of the sensor containing the measurement value acquisition means is not force-fittingly connected to the cover, but remains force-decoupled from it.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:An advantageous embodiment of the invention is shown in the drawings and is described below. Here:
• r 2 -• r 2 -
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehstellungs-Absolutwertgeber undFig. 1 a longitudinal section through a rotary position absolute encoder and
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II.Fig. 2 is a sectional view along the line II-II.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Meßwertgeber dient zur Erfassung der Drehwinkel-Absolutstellung eines beliebigen, nicht gezeigten, drehbeweglichen Bauteils, das zu diesem Zweck an einen Anschlußwellenstummel 1 des Gebers angekoppelt wird. Der Wellenstummel 1 ist mittels eines Kugellagers 2 an einem Bodenteil 3a eines Gehäusekörpers 3 des Gebers drehbeweglich gelagert. Der Gehäusekörper 3 beinhaltet außerdem eine zylindrische Haube 3b, die auf den Bodenteil 3a aufgesetzt und über Schraubverbindungen 4 lösbar mit diesem verbunden ist.The measuring sensor shown in Fig. 1 and 2 is used to record the absolute angle of rotation position of any rotating component (not shown), which is coupled to a connecting shaft stub 1 of the sensor for this purpose. The shaft stub 1 is mounted so that it can rotate by means of a ball bearing 2 on a base part 3a of a housing body 3 of the sensor. The housing body 3 also contains a cylindrical cover 3b, which is placed on the base part 3a and is detachably connected to it via screw connections 4.
Im Inneren des so gebildeten Gehäusekörpers 3 befinden sich Meßwerterfassungsmittel herkömmlicher Art zur Erkennung der Drehwinkelstellung. Die Meßwerterfassungsmittel beinhalten eine drehfest am gehäuseinneren Endbereich des Wellenstummels 1 angebrachte, sogenannte Impulsscheibe 5, die eine oder mehrere Spuren mit einem geeigneten Codemuster von in Drehrichtung abwechselnd lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen aufweist. Außerdem beinhalten die Meßwerterfassungsmittel in üblicher Weise zugehörige Lichtsende- und Lichtempfangseinheiten zum Abtasten der Drehstellung der Impulsscheibe 5 und damit des drehbeweglichen Bauteils. Die Lichtsende- und Lichtempfangseinheiten sind auf je einer Platine 6, 7 angeordnet, die unter Zwischenfügung geeigneter Abstandsbolzen 8 auf gegenüberliegenden Seiten der Impulsscheibe 5 liegend mit dem Bodenteil 3a des Gehäusekörpers 3 fest verbunden sind. In gleicher Weise sind noch zwei weitere Platinen 9, 10 durch zugehörige, schraubbare Abstandsbolzen 11 stapeiförmig im Abstand über die beiden genannten Platinen 6, 7 montiert.Inside the housing body 3 formed in this way, there are conventional measurement data acquisition means for detecting the angle of rotation. The measurement data acquisition means contain a so-called pulse disk 5, which is attached in a rotationally fixed manner to the end area of the shaft stub 1 inside the housing and has one or more tracks with a suitable code pattern of alternating light-permeable and light-opaque areas in the direction of rotation. In addition, the measurement data acquisition means contain associated light-emitting and light-receiving units in the usual way for scanning the rotational position of the pulse disk 5 and thus of the rotating component. The light-emitting and light-receiving units are each arranged on a circuit board 6, 7, which are firmly connected to the base part 3a of the housing body 3 with the interposition of suitable spacer bolts 8 on opposite sides of the pulse disk 5. In the same way, two further circuit boards 9, 10 are mounted in a stacked manner at a distance above the two aforementioned circuit boards 6, 7 by means of associated, screwable spacer bolts 11.
Diese vier im Gehäusekörper 3 übereinandergestapelten Platinen 6, 7, 9, 10 dienen als Träger für eine herkömmliche, nicht näher gezeigte elektrische Schaltung der Meßwerterfassungsmittel, mit welcher das von der oder den Lichtempfangseinheiten empfangene Lichtsignal in ein die Information über die Drehstellung der Impulsscheibe 5 enthaltendes, impulsförmiges elektrisches Meßsignal umgewandelt wird. Dieses Meßsignal wird von der letzten Gehäusekörperplatine 10 über eine mehradrige Signalleitung 12 zu einem Steckerteil 13 in Form eines D-Sub-Stiftes weitergeleitet, das zusammen mit einem Gegenstecker 14 in Form einer D-Sub-Buchse Teil einer standardisierten, lösbaren elektrischen Steckverbindung ist.These four boards 6, 7, 9, 10 stacked on top of each other in the housing body 3 serve as a carrier for a conventional electrical circuit of the measurement value acquisition means (not shown in detail), with which the light signal received by the light receiving unit(s) is converted into a pulse-shaped electrical measurement signal containing the information about the rotational position of the pulse disk 5. This measurement signal is passed on from the last housing body board 10 via a multi-core signal line 12 to a plug part 13 in the form of a D-Sub pin, which together with a mating plug 14 in the form of a D-Sub socket is part of a standardized, detachable electrical plug connection.
Charakteristischerweise befindet sich diese Steckverbindung 13, 14 nicht außerhalb oder an der Gehäuseaußenseite des Gebers, sondern ist in spezieller Weise im Inneren eines Gehäuses des Gebers vorgesehen, das zusätzlich zum Gehäusekörper 3 einen Gehäusedeckel 15 beinhaltet. Dabei schließt die Gehäusekörperhaube 3b deckelseitig mit einem Gehäusezwischenboden 16 ab, auf den der Gehäusedeckel 15 abnehmbar und abgedichtet aufgeschraubt ist. Der Zwischenboden 16 kann, wie gezeigt, mit der Zylinderseitenwand der Haube 3b einstückig gestaltet oder alternativ dazu als separates, am stirnseitigen Rand der Haubenseitenwand fixiertes und gegenüber dieser abgedichtetes Bauteil ausgelegt sein.Typically, this plug connection 13, 14 is not located outside or on the outside of the housing of the sensor, but is provided in a special way inside a housing of the sensor, which in addition to the housing body 3 contains a housing cover 15. The housing body cover 3b closes on the cover side with a housing intermediate base 16, onto which the housing cover 15 is screwed in a removable and sealed manner. The intermediate base 16 can, as shown, be designed as one piece with the cylinder side wall of the cover 3b or alternatively be designed as a separate component fixed to the front edge of the cover side wall and sealed against it.
Zur Befestigung des Steckerteils 13 ist ein Steckeradapter 17 vorgesehen, an welchem das Steckerteil 13 mittels zweier Schraubverbindungen 18 vormontiert wird, wobei diese Verschraubung 18 von der Steckkontaktseite her erfolgt. Anschließend werden vor dem Aufsetzen der Haube 3b auf das Bodenteil 3a die Adern der Signalleitung 12 an die oberste Gehäusekörperplatine 10 angelötet. Der Steckeradapter 17 wird dann beim Aufsetzen der Haube 3b auf das Bodenteil 3a mit dem vormontierten Steckerteil 13 von innen her in eine hierzu vorgesehene Öffnung 19 im Zwischenboden 16 eingesetzt, bis er mit einem zugehörigen Anschlag gegen den Zwischenboden 16 an-To attach the plug part 13, a plug adapter 17 is provided, to which the plug part 13 is pre-assembled using two screw connections 18, whereby this screw connection 18 is made from the plug contact side. Then, before the cover 3b is placed on the base part 3a, the wires of the signal line 12 are soldered to the top housing body board 10. The plug adapter 17 is then inserted from the inside into an opening 19 provided for this purpose in the intermediate floor 16 with the pre-assembled plug part 13 when the cover 3b is placed on the base part 3a, until it comes into contact with the intermediate floor 16 with an associated stop.
liegt. Mittels zweier Schraubverbindungen 20 wird der Adapter 17 am Zwischenboden 16 festgeschraubt, was von der Deckelseite her vor dem Aufsetzen des Deckels 15 erfolgt. Durch diese spezielle Montage des Steckerteils ist es möglich, in der Produktion den Meßwertgeber einschließlich Steckerteil 13 zu justieren und zu testen und damit insbesondere die Funktionsfähigkeit der Meßwerterfassungsmittel zu überprüfen. Erst nach Abschluß dieser Justier- und Testvorgänge werden dann die Haube 3b am Bodenteil 3a und anschließend der Adapter 17 mit dem vormontierten Steckerteil 13 am Zwischenboden 16 montiert, wonach der Deckel 15 auf den Zwischenboden 16 aufgesetzt und mit diesem verschraubt wird.The adapter 17 is screwed onto the intermediate base 16 using two screw connections 20, which is done from the cover side before the cover 15 is put on. This special assembly of the plug part makes it possible to adjust and test the measuring sensor including the plug part 13 during production and thus in particular to check the functionality of the measurement data acquisition devices. Only after these adjustment and testing processes have been completed is the cover 3b mounted on the base part 3a and then the adapter 17 with the pre-assembled plug part 13 mounted on the intermediate base 16, after which the cover 15 is placed on the intermediate base 16 and screwed to it.
Der zum Steckerteil 13 passende Gegenstecker 14 befindet sich auf einer Platine 21, die an die Innenseite des Gehäusedekkels 15 angeschraubt ist. Der Gegenstecker 14 ist dabei so positioniert, daß er beim Aufsetzen des Deckels 15 auf den Zwischenboden 16 automatisch in Wirkverbindung mit dem Stekkerteil 13 kommt. Durch das so bewirkte Zusammenstecken der Steckverbindung 13, 14 wird das von den Meßwerterfassungsmitteln über die Signalleitung 12 abgegebene Meßsignal zur Dekkelplatine 21 übertragen. Auf der Deckelplatine 21 befindet sich eine herkömmliche, nicht näher gezeigte elektrische Schaltung, mit der dieses ankommende Meßsignal so weiterverarbeitet wird, daß es sich zur Weiterleitung über einen Datenbus eignet. Diese Schaltung wirkt somit als Schnittstelle zur geeigneten Umsetzung des elektrischen Gebermeßsignals in ein Datenbussignal mit dem für das jeweilige Datenbussystem geeigneten Datenprotokoll. Über den Datenbus wird dann das Meßsignal einer externen Auswerteeinheit zugeführt.The mating connector 14 that matches the plug part 13 is located on a circuit board 21 that is screwed onto the inside of the housing cover 15. The mating connector 14 is positioned in such a way that it automatically comes into active connection with the plug part 13 when the cover 15 is placed on the intermediate floor 16. By plugging the plug connections 13, 14 together in this way, the measurement signal emitted by the measurement value acquisition devices via the signal line 12 is transmitted to the cover circuit board 21. On the cover circuit board 21 there is a conventional electrical circuit (not shown in detail) with which this incoming measurement signal is further processed so that it is suitable for forwarding via a data bus. This circuit thus acts as an interface for the appropriate conversion of the electrical sensor measurement signal into a data bus signal with the data protocol suitable for the respective data bus system. The measurement signal is then fed to an external evaluation unit via the data bus.
Außerdem erfolgt auch die Stromversorgung der elektrischen Schaltung der Meßwerterfassungsmittel auf den Platinen 6, 7, 9, 10 im Gehäusekörper 3 über die Signalleitung 12, die Steckverbindung 13, 14 und die Deckelplatine 21. Zum Zuführen der Versorgungsspannung und zum Abführen der Datenbussignale zu bzw. von der Deckelplatine 21 sind in nicht näher gezeig-In addition, the power supply of the electrical circuit of the measurement data acquisition means on the boards 6, 7, 9, 10 in the housing body 3 is also provided via the signal line 12, the plug connection 13, 14 and the cover board 21. For supplying the supply voltage and for carrying the data bus signals to and from the cover board 21,
ten Weise drei nebeneinanderliegende Leitungen 22, von denen nur eine in Fig. 1 zu erkennen ist, über entsprechende Öffnungen in der Deckelseitenwand von außen zur Deckelplatine 21 geführt. Der Anschluß dieser Leitungen 22 erfolgt dabei über einen jeweiligen Pg-Anschluß 23 an der Deckelaußenseite.In this way, three adjacent lines 22, of which only one can be seen in Fig. 1, are led from the outside to the cover plate 21 via corresponding openings in the cover side wall. These lines 22 are connected via a respective Pg connection 23 on the outside of the cover.
Der wie beschrieben aufgebaute Drehstellungs-Absolutwertgeber hat neben der bereits erwähnten einfachen Justier- und Testmöglichkeit während der Produktion noch weitere Vorteile. So ist der Innenaufbau des Gebers innerhalb des Gehäusekörpers 3 nur über die Steckverbindung 13, 14 und damit nicht kraftschlüssig mit dem Deckel 15 verbunden. Der Deckel 15 ist zu diesem Zweck nicht auf den platinentragenden Stehbolzenaufbau 8, 11 montiert, sondern auf die Haube 3b. Zudem ergibt sich eine einfache Austauschbarkeit der Meßwerterfassungsmittel mit oder ohne den umgebenden Gehäusekörper 3 im Reparaturfall. Denn in diesem Fall braucht lediglich der Gehäusedeckel 15 vom Gehäusekörper abgenommen und ein Gehäusekörper 3 mit den neuen Meßwerterfassungsmitteln am Deckel 15 montiert zu werden. Der Deckel 15 kann dabei gegebenenfalls über die Anschlußleitungen 22 mit der nachgeschalteten Auswerteeinheit in Kontakt bleiben, ohne daß die Pg-Anschlüsse 23 gelöst werden müssen. Mit der Montage von Gehäusekörper 3 und Deckel 15 wird gleichzeitig die elektrische Verbindung der Deckelplatine 21 zu den Platinen 6, 7, 9, 10 im Gehäusekörper 3 hergestellt. Indem diejenigen elektrischen Schaltungsteile, die zur Meßsignalanpassung an den weiterleitenden Datenbus dienen, auf der Deckelplatine 21 angeordnet sind, macht der Austausch der Meßwerterfassungsmittel keinerlei neue diesbezügliche Anpassungsmaßnahmen hinsichtlich Datenbusprotokoll etc. erforderlich, selbst wenn Meßwerterfassungsmittel eines anderen Typs neu montiert wurden. Auf der Deckelplatine 21 können je nach Bedarf auch bleibende individuelle Kennungen elektrisch gespeichert sein, die somit ebenfalls bei einem Austausch der Meßwerterfassungsmittel im Gehäusekörper 3 keiner Aktualisierung bedürfen.The rotary position absolute encoder constructed as described has further advantages in addition to the already mentioned simple adjustment and testing options during production. For example, the internal structure of the encoder within the housing body 3 is only connected to the cover 15 via the plug connection 13, 14 and is therefore not force-fit. For this purpose, the cover 15 is not mounted on the board-supporting stud bolt structure 8, 11, but on the hood 3b. In addition, the measurement data acquisition means can be easily replaced with or without the surrounding housing body 3 in the event of repairs. In this case, only the housing cover 15 needs to be removed from the housing body and a housing body 3 with the new measurement data acquisition means needs to be mounted on the cover 15. The cover 15 can remain in contact with the downstream evaluation unit via the connecting lines 22 if necessary, without the Pg connections 23 having to be disconnected. When the housing body 3 and cover 15 are assembled, the electrical connection between the cover board 21 and the boards 6, 7, 9, 10 in the housing body 3 is established at the same time. Since the electrical circuit parts that serve to adapt the measurement signal to the forwarding data bus are arranged on the cover board 21, the replacement of the measurement value acquisition means does not require any new adaptation measures with regard to the data bus protocol, etc., even if measurement value acquisition means of a different type have been newly installed. Permanent individual identifiers can also be stored electrically on the cover board 21 as required, which therefore also do not require updating when the measurement value acquisition means in the housing body 3 are replaced.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf Drehstellungs-Absolutwertgeber der gezeigten Bauart beschränkt ist, sondern bei allen Arten und Gestaltungen von Meßwertgebern Verwendung finden kann, bei denen ein gehäuseintern erzeugtes Meßsignal aus einem Gehäuse des Gebers herausgeführt werden soll.It is understood that the invention is not limited to rotary position absolute encoders of the type shown, but can be used in all types and designs of measuring encoders in which a measuring signal generated internally in the housing is to be led out of a housing of the encoder.
Claims (3)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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