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专利名称：编码器的制作方法
技术领域：
根据权利要求1的前序部分，本发明涉及用于检测取决于马达等的轴的转动角的 测量值的编码器。
背景技术：
编码器用于测量能相对于彼此转动的两个物体的转动角或用于测量取决于所述 转动角的变量，例如，角速度、角加速度等等。对于编码器最常见的应用是使用在马达中，例 如，用于伺服驱动的马达，其中马达的轴相对于马达外壳的转动角被探测。以下在该应用的 基础上描述本发明，虽然本发明不限定于该应用。因此，名称“轴”和“马达”仅仅是能够相 对于彼此转动的两个任意物体的代表，其中要探测这两个物体的相对的转动角位置用于被 探测。编码器具有转子和定子。转子以转动地固定的方式连接至轴，而定子以转动地固 定的方式连接至马达外壳，特别是马达的接合面。定子承载了以增量或绝对的方式扫描转 子的实物量具的扫描装置，以便探测转子相对于定子的角位置。实物量具和扫描装置能够 被光学地、磁性地、感应地或电容性地实现。在这种情况下，转子被具体地实现为同轴地设 置在轴上并承载实物量具的圆盘。定子的扫描装置被设置在承载实物量具的转子表面的相 距一段限定的轴向距离处，以便一方面，获得最佳的扫描信号，另一方面，转子能够相对于 定子自由转动。为了确保转子和定子准确的轴向定位，已知的是通过滚动轴承将转子沿轴向和径 向安装至定子。为了补偿编码器的轴线和马达的轴线之间的定位误差，或者将转子弹性地 固定在轴上，或者将定子弹性地固定在马达的接合面上。在前序部分中提及的普通类型的编码器也是已知的，由于转子没有通过滚动轴承 安装入定子，这种编码器是高性价比的。编码器的转子和定子最初是相对于彼此可自由转 动的零件。在安装编码器的过程中，转子被固定在马达的轴上，而定子被固定在马达的接合 面上。因此，在编码器安装到马达上的过程中，转子在对准轴上的位置和定子在马达的接合 面上的位置是必要的，以便转子恰好具有距离定子和扫描装置所需要的限定的轴向间距。出于这个目的，EP 1895277B1公开了 在编码器的安装过程中，将后者推到马达 的轴上，其中编码器的定子首先进入安装辅助位置，在安装辅助位置中定子保持在距离马 达的接合面的限定的间距处，所述间距对应于转子和定子之间在工作过程中需要限定的距 离。当定子保持在该安装辅助位置时，自由地处于编码器中的转子以这种方式沿轴向在轴 上移动，g卩，转子靠在具有扫描装置的定子上。在这个位置，转子被固定在马达的轴上。然后 定子从安装辅助位置到达安装结束位置，在此定子被固定在马达的接合面上。由于在这种 情况下编码器的定子移动限定的轴向距离，所以定子和扫描装置相对于转子也移动所述的 限定距离，从而，在安装结束位置，编码器的转子和定子精确地具有想得到的轴向间距。关 于这种已知编码器，定子以与马达接合面隔开的方式用同轴的弹性弹簧圈支撑在安装辅助 位置中。为了使定子从安装辅助位置到达安装结束位置，克服所述弹性弹簧圈的弹力将定子压在马达的接合面上。

发明内容
本发明以使一种在前序部分中提及的普通类型的编码器具有简化结构的目的为 基础。这个目的根据本发明通过包含权利要求1的特点的编码器得以实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中详细说明。关于根据本发明的编码器，编码器的定子用支撑面靠在马达的接合面上，并固定 在所述接合面上。编码器的支撑面具有突出超过支撑面的平面的台肩，所述台肩的高度对 应于转子和定子在安装结束状态必须具有的限定的轴向间距。在安装辅助位置，编码器的 定子通过所述台肩靠在马达的接合面上，以便定子的支撑面和马达的接合面具有想得到的 轴向间距。在所述安装辅助位置，转子在轴上沿轴向移动，直到其靠在定子上，并在这个位 置固定在轴上。然后编码器的定子围绕其轴线转动，因此突出的台肩进入角位置，在该角位 置中其能够沿轴向落入马达的接合面的凹进的座。因此，编码器的定子能够通过其支撑面 与马达的接合面接触，并进入安装结束位置，在此定子被固定在马达的接合面上。根据本发明的编码器被非常简单地和高性价比地构造，因为为了转子和定子准确 的轴向定位编码器只要求在定子的支撑面上有阶梯状台肩的结构。将编码器推到轴上，将 转子固定在轴上，转动定子从安装辅助位置进入安装结束位置并将定子固定在马达的接合 面上的过程无例外地能够通过来自马达轴的末端的轴向通道实现。因此，即使在有限的空 间条件下也可以进行编码器的安装和定位。


基于附图中示出的示例性实施例在下面更详细地说明本发明，其中
图1用透视图示出轴向剖开的编码器，
图2示出图1的放大的局部图，
图3示出编码器的平面透视图，
图4示出从下面观察编码器的透视图，
图5示出图4的放大的局部图，
图6示出带有联接表面的马达的透视图，
图7示出带有安装就位的编码器的马达，
图8示出带有处于安装辅助位置的编码器的马达，
图9示出带有在安装辅助位置被安装就位的编码器的马达的轴向剖面图，
图10示出来自图9的放大的局部图，
图11示出带有处于安装结束位置的编码器的马达，
图12示出带有在安装结束位置的编码器的马达的轴向剖面图，以及
图13示出图12的放大的局部图。
具体实施例方式
附图中示出的示例性实施例示出带有定子的编码器。定子具有外壳10。外壳10 包括带有圆柱形外壁14的圆盘形底部12并且在顶侧用盖子16封闭，盖子16用螺钉17螺纹连接至外壁14。扫描装置设置在外壳10内，所述扫描装置包括圆盘形下部印刷电路板 18和上部圆盘形印刷电路板20。下部印刷电路板18位于外壳的底部12上，而上部圆盘形 印刷电路板20用隔离垫圈22保持在离下部印刷电路板18 —段轴向距离处。作为实例，上 部圆盘形印刷电路板20承载扫描装置的电子元件M。元件M连接至连接线(未示出)， 连接线从外壳10引出，其中连接线用罩盖沈保护。转子观同轴地设置在外壳10内，所述转子被轴向和径向都有间隙地容纳在外壳 10内。转子观具有中空的圆柱形毂套30，毂套30在其轴向上部区域有轴向槽32，从而形 成弹性的向内能弯曲的夹爪34。在所述夹爪34的区域内，毂套30被同轴地装入。夹紧环 36能够通过轴向平行的夹紧螺钉38被轴向地拉到毂套30上，因此夹紧环36以夹紧套的方 式轴向向内压紧夹爪；34。毂套30承载同轴地设置在毂套30的外侧上的圆盘形的转子盘40。转子盘40在 印刷电路板18和20之间沿轴向位于与编码器的轴线垂直的平面内。转子盘40承载了增 量或绝对实物量具，该实物量具被印刷电路板18和20承载的并具有元件M的扫描装置扫 描，以便产生根据转子盘40相对于印刷电路板18和20的角位置而定的测量值信号。实物 量具和扫描装置本身能够用已知的方式光学地、磁性地、感应地或电容式地实现。在如图1至图4所示的编码器的非安装状态下，转子观同转子盘40 —起松散地 位于具有印刷电路板18和20的外壳10内。但是，在编码器工作期间，转子盘40 —方面必 须能够在印刷电路板18和20之间不接触地自由地转动，而另一方面必须实现距离印刷电 路板18和20限定的轴向间隔，以便获得最佳的扫描信号。在附图中，所述限定的轴向间距 被表示为下部印刷电路板18和转子盘40之间的距离h。根据本发明的如下所述的方式实 现该要求。编码器优选连接至马达，例如电动机，如图6所示。马达具有轴42，轴42安装成以 可转动的方式在马达外壳44内被驱动。马达外壳44在垂直于轴42的平面内具有相对于 轴42同轴地延伸的接合面46。编码器通过其转子观设置在轴42上并固定在轴42上，而 编码器的定子被固定在马达外壳44的接合面46上，以便编码器测量轴42相对于马达外壳 44的转动。在马达的外壳44的接合面46中包括座48，所述座以圆盘形的方式同轴地装入轴 42并且相对于接合面46的平面凹进尺寸H。座48在多个圆周位置处具有突出部分50，在 突出部分50处座48沿径向向外扩展超过其圆周。彼此成120°的角距离的三个突出部分 50被示出在示例性实施例中。此外螺纹孔52设置在接合面46上。在所示的示例性实施例 中，三个螺纹孔52都设置在各突出部分50之间的角距离的中部。关于编码器，底部12的外表面被实现为定子的支撑面M。支撑面M以环形盘的 形式相对于编码器的轴线同轴地被实现。三个沿径向向外弯的凸出部分56 —体地形成于 外壳10的圆柱形外壁14的外周上，例如，所示凸出部分相对于彼此都偏移120°角。凸出 部分56具有以沿轴向平行的方式连续并插入固定螺钉58的孔。凸出部分56上的孔在半 径和倾斜角方面对应接合面46上的螺纹孔52。支撑面M具有台肩60，台肩60以阶梯状 的形式突起超出支撑面M的平面，并且具有与支撑面M的平面平行的表面。台肩60以环 形圆盘的形式沿径向从支撑面M的内周延伸直到其与马达外壳44的接合面46的座48的 内径对应的外径。
台肩60突出超过支撑面M的平面轴向高度h，其中所述高度h对应于在编码器工 作期间必须存在于转子盘40和下部印刷电路板18之间的轴向距离h。所述高度h小于座 48的深度H。台肩60在其外周上具有径向延伸部分62，所述径向延伸部分突出超过台肩 60的圆形外周。延伸部分62在其角度位置方面对应于马达外壳44的接合面46上的座48 的突出部分50。因此在所示的示例性实施例中，三个延伸部分62按120°的角距离设置， 其中所述延伸部分62设置在凸出部分56之间角距离的一半处，这在图4中能够最好地看 到。作为实例，延伸部分62都在螺钉17的角范围内设置，螺钉17用于将盖子16固定至外 壁14。编码器在马达上的安装以下面的方式进行在非安装状态下，转子观松散地放在编码器的外壳10内。在这种情况下，通过利 用其转子观将编码器沿轴向推到马达的轴42上，而将编码器放置在马达上，如图7所示。 编码器沿轴向被推到轴42上直到外壳10靠在马达外壳44的接合面46上。在这种情况下， 外壳10围绕轴42的轴线以这样的一种方式转动，即支撑面M的台肩60的延伸部分62以 相对于接合面46的座48的突出部分50成一定角度转动。由于延伸部分62沿径向突出超 过座48的外周，所以外壳10通过台肩60的延伸部分62装在马达外壳44的接合面46上。 因此外壳10的支撑面M具有台肩60距离接合面46的高度的轴向间距h。这个安装辅助 位置在图8至图10中示出。在这个安装辅助位置中编码器一位于其外壳10中，转子28就通过其毂套30和转 子盘40沿轴向在轴42上移动，直到转子盘40沿轴向靠在定子的下部印刷电路板18上。 在转子观的这个位置中，通过上紧夹紧螺钉38和夹紧环36将夹爪34沿径向固定在轴42 上，转子观被牢固地夹在轴42上。转子观一被固定在轴42上，编码器的外壳10就围绕 其轴线转动，直到支撑面讨的台肩60的延伸部分62实现与接合面46的座48的突出部分 50叠合。在这种情况下，外壳10的固定螺钉58也实现与接合面46的螺纹孔52叠合。于 是台肩60能够沿轴向落入座48内，其中台肩60的延伸部分62沿轴向落入座48的突出部 分50内。因此在这种情况下，外壳10和编码器的定子相对于接合面46沿轴向移动台肩60 的高度h。支撑面M逐渐靠在接合面46上。在这个安装结束位置，外壳10通过其支撑面 54利用将固定螺钉58拧进螺纹孔52而固定在接合面46上。这个安装结束位置在图11至 图13中示出。与外壳10 —起，安装在外壳10内的编码器的定子的印刷电路板18和20也沿轴 向移动距离h，因此下部印刷电路板18距离固定在轴42上的转子盘40预定的限定轴向距 离h。编码器因此以准备好工作的方式安装在马达上。附图标号清单10外壳12 底部14外壁16 盖子17 螺钉18下部印刷电路板20上部印刷电路板
22隔离垫圈
24电子元件
26罩盖
W转子
30毂套
32轴向槽
34夹爪
36夹紧环
38夹紧螺钉
40转子盘
42轴
44马达外壳
46接合面
48座
50突出部分
52螺纹孔
54支撑面
56凸出部分
58固定螺钉
60台肩
62延伸部分
权利要求
1.用于检测取决于马达等的轴G2)的旋转角的测量值的编码器，其包括转子(观)， 转子08)能够固定在轴0 上；还包括定子，定子能够通过支撑面(54)固定在马达的接 合面G6)上，并且具有用于检测转子08)和定子的相对转动位置的扫描装置(18、20)；其 中，在已安装的状态下，转子08)被固定在轴0 上，而定子以转子08)和扫描装置(18、 20)具有限定的轴向间距(h)的方式固定在接合面G6)上，并且其中，出于安装的目的，首 先将编码器推到轴0 上直到定子保持在支撑面(54)距离接合面06) —轴向间距的安 装辅助位置，所述轴向间距对应于限定的间距(h)，然后在定子的这个安装辅助位置中，使 转子08)沿轴向靠在扫描装置(18)上并被固定在轴0 上，并且最终，定子通过其支撑 面(54)向接合面06)移动限定的间距(h)进入安装结束位置并被固定在接合面G6)上；其特征在于，定子的支撑面(54)具有突出超过支撑面(54)的平面限定间距(h)的高 度的台肩(60)；在安装辅助位置，定子通过所述台肩(60)靠在接合面G6)上，并且，在围 绕编码器的轴线相对于安装辅助位置转动的安装结束位置中，台肩(60)落入接合面06) 的凹进的座G8)内，使得定子与扫描装置(18、20)沿轴向相对于固定在轴G2)上的转子 (28)移动限定的轴向间距(h)。
2.根据权利要求1的编码器，其特征在于，座G8)相对于接合面G6)的平面凹进尺寸(H)，尺寸(H)大于台肩(60) 在支撑面(54)之上的高度(h)。
3.根据权利要求1或2的编码器，其特征在于，接合面G6)的座08)和支撑面(54)的台肩(60)被实现为具有相同外周 的圆盘状形式，座G8)在其外周上具有沿径向向外延伸的突出部分(50)，并且，台肩(60) 具有在相应的角位置向外指向的延伸部分(62)，其中，在安装辅助位置中，台肩(60)的延 伸部分(62)沿轴向位于接合面G6)上，而在安装结束位置中，延伸部分(62)在角位置中 实现与座G8)的突出部分(50)相叠合并落入突出部分(50)中。
4.根据权利要求3的编码器，其特征在于，在任何情况下都设置了座G8)的三个突出部分(50)和台肩(60)的各延 伸部分(62)，座08)的三个突出部分(50)和台肩(60)的各延伸部分(62)相对于彼此都 偏移120°角。
5.根据权利要求3或4的编码器，其特征在于，固定螺钉(58)被设置在定子上，固定螺钉能够拧入马达的外壳G4)的接 合面G6)上的螺纹孔(52)中，并且，分别地，固定螺钉(58)沿圆周方向成角度设置在台肩 (60)的延伸部分(6 之间，螺纹孔(5 沿圆周方向成角度设置在座G8)的突出部分(50) 之间。
6.根据前述任一项权利要求的编码器，其特征在于，转子08)具有转子盘(40)，转子盘00)被设置成其能够在定子的印刷电 路板(18、20)之间轴向转动。
7.根据权利要求6的编码器，其特征在于，转子08)具有毂套(30)，毂套(30)承载转子盘GO)并能够被夹紧在轴 (42)上。
8.根据权利要求7的编码器，其特征在于，毂套(30)沿轴向开槽，并且能够用轴向平行的夹紧螺钉(38)夹紧。
全文摘要
用于检测取决于马达等的轴(42)的旋转角的测量值的编码器，其中，外壳(10)的支撑面(54)具有突出超过支撑面(54)的平面限定间距(h)的高度的台肩(60)；其中，在安装辅助位置，外壳(10)通过所述台肩(60)靠在接合面(46)上，并且其中，在围绕编码器的轴线相对于安装辅助位置转动的安装结束位置中，台肩(60)落入接合面(46)的凹进的座(48)内，使得外壳(10)与扫描装置(18、20)沿轴向相对于固定在轴(42)上的转子(28)移动限定的轴向间距(h)。
文档编号G01D5/347GK102062613SQ20101029397
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月28日 优先权日2009年10月1日
发明者J·西拉基, M·德里克尔, O·维特纳尔 申请人:施克斯特格曼有限公司