专利名称：角度测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1或者权利要求10所述的角度测量装置。
背景技术：
角度测量装置也经常被称为旋转编码器，用于通过一次或多次转动来测量相对旋转的机器部件的旋转运动，特别是转轴相对于竖立的机器部件的旋转运动。其中，增量地或者完全地检测旋转运动。和齿条和齿轮或者丝杠相结合，也能够利用角度测量装置测量线性运动。通过连接电缆为角度测量装置输送工作电压，并接收测量信号以及转发给后面的电子器件。为此，在已知的角度测量装置中，在角度测量装置的顶盖上设有开口，连接电缆能够穿过这个开口到达角度测量装置，并且在那里与合适的电连接单元接触。由DE 84 18 488U1中已知一种具有插接式连接件的角度测量装置。已知的角度测量装置有以下缺点，即，它们成本耗费较大，或者不能满足在密封性方面的高要求。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种开头所述类型的角度测量装置，其利用简单的工具就能够可靠地并且迅速地进行装配，其中，该角度测量装置相对于周围环境被非常良好地密封住。根据本发明，该目的通过实现具有权利要求1或10所述特征的角度测量装置得以实现。根据本发明的角度测量装置适用于测量在两个能围绕轴线旋转的机器部件之间的相对角位置。该角度测量装置包括顶盖；插接式连接件，其布置在顶盖上、特别是布置在顶盖内；组件，在该组件中能插入具有另一个插接式连接件的连接电缆；保持元件；和布置在组件和顶盖之间的间隙中的密封件。在此，这样配置角度测量装置，即a)能通过相对运动将顶盖和组件连接到一起，该相对运动具有平行于轴线的方向分量，b)在将顶盖和组件连接到一起后，密封件通过一个力变形，该力以与轴线正交的方向分量定向，并且c)通过保持元件能产生一个力，该力以与轴线平行的方向分量定向，并且该力在连接到一起的状态下将组件挤压(drangt)到顶盖上。特别是密封件能够位于虚拟的几何平面上，其被轴线穿过。特别地，这个平面能够这样定向，即，使该平面被轴线正交地穿过，或者说使轴线垂直于平面布置。相应地，可以为了产生所需的密封力而使密封件在这个平面中变形，或者说密封力能这样定向，使得它处于这个平面中。有利地，保持元件设计为能摆动的卡箍，特别是制成为一件式的弯曲部件。
在本发明的另一种实施方式中，该卡箍能围绕摆动轴线摆动，其中，该摆动轴线以切线方向的方向分量定向。“切线方向”这个概念是指要测量的机器部件的轴线或者说旋转方向。特别是摆动轴线能够处于一个几何平面内，该几何平面这样定向，即，使得轴线垂直于该平面布置。有利地，摆动轴线所处的平面与密封件所处的平面平行地布置。此外，可以这样配置顶盖和组件，使得在角度测量装置处于可以运行的状态下时，卡箍布置在角度测量装置的外部轮廓之内。以有利的方式，卡箍能锁定到顶盖上的或者说顶盖中的槽中。这个槽可以沿着顶盖的部分周长延伸。在本发明的另一种实施方式中，槽可以在平行于摆动轴线布置的平面内延伸。特别是这个槽在其中延伸的平面也能平行于密封件所处的平面布置。有利地,保持元件在轴向上和径向上包围住组件。其中，该保持元件能够弹性变形，符合弹簧的原理，使得在连接到一起的状态下，该组件在轴向方向上挤压到顶盖上。保持元件能固定在顶盖的至少一个凹进部中，其中，该凹进部相对于顶盖的内腔是封闭的。因此，该凹进部能够被装入顶盖的一个具有相应大的壁厚的区域内，其中，凹进部没有通往内腔的开口，这个内腔被顶盖包围。这个凹进部例如可以是盲孔，其从外部向内深入。特别是能够让保持元件围绕摆动轴线能旋转地固定在或者说安置在至少一个凹进部中。在本发明的另一种构造方案中，组件包括至少两个部分，其中，在部件之间的接合处设计为密封的。密封效果例如能够通过密封件弹性地或者可塑地变形或者通过密封材料、特别是一种粘合剂得以实现。根据本发明的另一方面，角度测量装置包括顶盖；插接式连接件，其相对于顶盖位置固定地布置；具有另一个插接式连接件的连接电缆，该连接电缆插入组件中；保持元件；和密封件，其布置在组件和顶盖之间的间隙中。这样配置角度测量装置，即a)能通过两个插接式连接件的相对运动产生电连接，并且该相对运动具有平行于轴线的方向分量，b)能通过相对运动将顶盖和组件连接到一起，该相对运动具有平行于轴线的方向分量，c)在将顶盖和组件连接到一起后，密封件通过一个力变形，该力以与轴线正交的方向分量定向，并且d)通过保持元件能产生一个力，该力以与轴线平行的方向分量定向，并且该力在连接到一起的状态下将组件挤压到顶盖上。有利地，另一个插接式连接件布置成能相对于组件运动。连接电缆可以具有外套，其中，该外套至少在组件内的一部分长度上被去除，并且必要时也在顶盖内的一部分长度上被去除。此外，该连接电缆可以具有至少一条芯线或者说一条绞合线，其在组件内沿着一条弯曲的线路延伸。此外，组件可以包括至少两个部分，其中，在至少两个部分之间的接合处以及在连接电缆的外部轮廓和组件之间的间隙都设计为密封的。本发明的其它有利的构造方案可以在从属权利要求中得出。
在下面对一个实施例的说明中借助附图阐述本发明的其它特点和优点。图中示出图1角度测量装置的透视图，图2不具有连接电缆和所属的组件的顶盖的俯视图，图3组件的第一部分的透视图，图4组件的第二部分的透视图，图5插入了连接电缆的组件的透视图，图6插入了连接电缆的组件的另一个透视图，图7穿过顶盖和组件的、轴线平行的部分截取段的视图，图8顶盖的详细视图。
具体实施例方式图1中所示的角度测量装置包括固定在基体7上的顶盖I。在基体7中能旋转地支承了围绕轴线Z的转轴8。转轴8被确定用来连接到基体上或者说机器部件上，从而测量出它的旋转状态。在转轴8和机器部件之间的连接例如利用穿过转轴8伸出的连接元件以固定螺栓的形式得以实现。角度测量装置通过基体7，并且此外还可能通过补偿连接器固定在另一个机器部件上。能够与转轴8连接的第一个机器部件例如是电动机轴，另一个机器部件是静态的电动机壳体。为这些应用场合设计的角度测量装置也经常被称为旋转编码器。以已知的方式，基体7中的转轴8围绕着轴线Z能旋转地被支承住，其中，在转轴8上固定着布置在角度测量装置内部的编码盘，和/或转轴8通过传动装置驱动一个或者多个编码盘。该编码盘在所示实施例中被扫描装置以光电的方式扫描。相应的光敏感探测器位于电路板9上，其上还布置了电元件，用于为由探测器提供的扫描信号实现信号形成(例如放大并数字化)。在图2中，穿过顶盖I的开口1.1能看到所涉及的电路板9。在电路板9上除了该测量电子器件之外还有插接式连接件2形式的电连接件，因此其中，该插接式连接件2布置在顶盖I内。为了保护角度测量装置及其测量电子器件而设有盆形的顶盖1，该顶盖具有基本上为空心圆柱体的形状，其中，该空心圆柱体的端面完全敞开。这个敞开的一侧用于容纳基体7，其中，顶盖I夹持地固定在基体7的周边上。在所示实施例中，这种连接是一种紧密的挤压式连接。顶盖I设计为导电性的，特别是由金属制成的。根据图2和8，顶盖I具有第一个平坦面1. 5，其中安设有开口1.1。此外，顶盖I还具有第二个平坦面1. 6，其在图2中相对于面1. 5布置在z方向上更靠下地布置，使得在平面1. 6和开口1.1之间存在升高的连接片1.51。两个面1. 5，1.6都与x-y-平面平行。沿着开口1.1在内部环绕地，根据图2和8，相对于面1. 5在z方向上更靠下的位置上设有密封件6，其插入槽中。在实施例中，密封件6设计为O形环。这样布置该密封件6，使其处于与轴线Z正交的几何虚拟平面中。所涉及的平面与图2的绘图平面平行，即平行于坐标系的x-y平面，正如图2中所示的那样。因此，其中布置有密封件6的平面的法向量与轴线Z平行。在顶盖I上能摆动地布置有保持元件5。在本实施例中,保持元件5设计为一件式的部件，其通过一种折弯方法制成。特别是在这里，保持元件5设计为卡箍，其由折弯的金属线构成。根据图8，保持元件5的端部被插入两个凹进部1. 4中，它们设计为顶盖I的壁中的盲孔式钻孔。这些凹进部1. 4与顶盖I的内腔没有连接，并且在z方向上相对于图2的绘图平面布置在面1. 5上方。保持元件5的端部通过保持元件5的弹性变形比较松地、但是却无法掉落地保持在凹进部1. 4中，使得保持元件5能够围绕摆动轴线T摆动(见图2和8)。相对于轴线Z或者说相对于转轴8的旋转方向,摆动轴线T以切线方向定向。此外，摆动轴线T所处的平面与x-y-面平行，并且因此与其中布置着密封件6的平面平行。在连接电缆4上固定着组件3，使得在装配完成状态下，顶盖I的开口1.1是关闭的。在关闭状态下，保持元件5根据图1在轴向上和径向上包围住组件3,其中,保持元件5卡在组件3的沟槽3. 11中。通过槽1. 3，使保持元件5在关闭状态下被固定住。槽1. 3被装入到顶盖I的壁中，并且沿着部分圆周线路延伸，该线路平行于y-x面。因为保持元件5具有弹性，所以通过它能够产生一个平行于轴线Z的力，并且在组件3和顶盖I连接到一起的情况下，该力将组件3挤压到顶盖I上。在此，由于沟槽3. 11和槽1. 3的限制，所以保持元件5布置在角测量元件的外部轮廓之内。根据图3和4，组件3由两个部分3.1，3. 2或者说由两个半壳组成。两个部分3. 1，3. 2是由导电材料制成的， 特别是由金属制成。正如图3中所示，第一部分3.1在其外侧上包括已提及的沟槽3. 11。在相对置的一侧上，第一部分3.1具有环绕的边沿3. 14、以及处于内部的凹进区域3. 12，该区域用于容纳连接电缆4。根据图4，第二部分3. 2在它那一侧也包括环绕的边沿3. 24以及用于容纳连接电缆4的、处于内部的凹进区域3. 22。此外，第二部分3. 2还具有环绕的连接片3. 21和突起3. 26。在连接片3. 21和突起3. 26之间存在间隙3. 25。环绕的连接片3. 21包围着第二部分3. 2中的穿通部。在图5和6中示出了具有插入的连接电缆4的组件3。该连接电缆4在一个端部上具有插接式连接件4.1，它与内导线4. 2电连接并机械连接。内导线4. 2分别被绝缘地包套住。此外，连接电缆4还具有绝缘的外套4. 3。为了安全地传输信号，该连接电缆4被实现为屏蔽式的。在批量生产连接电缆4的过程中，首先让外套4. 3部分地，即在一段长度上，特别是在连接电缆4的端部上被去除，使得屏蔽物和绝缘的内导线4. 2露出来。在屏蔽物周围安置压接套管。内导线4. 2在其端部上被剥去外皮，并且与插接式连接件4.1相连。然后，在两个部分3. 1,3. 2之间的后面的接合处上、即沿着边沿3. 14，3. 24并且沿着凹进的区域3. 12，3. 22涂覆粘合剂3. 3 (见图7)。于是将连接电缆4插入其中一部分3. 1,3. 2中，其中，插接式连接件4.1随着内导线4. 2被引导穿过第二部分3. 2中的穿通部。然后这样组装这两个部分3.1，3. 2，S卩，为了实现电屏蔽式连接，压接套管抵靠在这些部分3. 1，3. 2上，并且外套4. 3布置在涂有粘合剂3的凹进区域3. 12,3. 22上，其中，边沿3. 14，
3.24同样在粘合剂3. 3的帮助下接合到一起。在粘合剂硬化以后，凹进区域3. 12，3. 22和边沿3. 14，3. 24之间存在的接缝被严密密封。与此同时，组件3的两个部分3. 1，3. 2与压接套管电连接，并且因此与连接电缆4的屏蔽物相连。就所需的密封性而言有利的是，正如实施例中那样，外套4. 3具有圆形的横截面，并且凹进区域3. 12，3. 22分别以180°的夹角将外套4. 3包围住。相应地，在接缝之间的连接线朝向外套4. 3的横截面的两侧与横截面的中心点相交。在组装好的组件3内，连接电缆4或者说其内导线4. 2沿着一条弯曲的线路延伸。在去除了外套4.1的部分长度的区域内，由于内导线4. 2柔软易弯曲，所以插接式连接件
4.1相对于组件3可运动地布置。现在，连接电缆4和组件3能够与顶盖I连接到一起。为了这个目的，首先要让保持元件5摆动到根据图2所示的状态中。然后，连接电缆4和组件3被带入相对于z方向处于顶盖I的开口 1.1上方的位置上。然后，平行于轴线Z朝向电路板9上的插接式连接件2移动插接式连接件4. 1，使得这两个插接式连接件2，4.1相互嵌接，并且形成电连接。这个过程能够较简单并且不复杂地进行，因为连接电缆的插接式连接件4.1被布置成能够相对于组件3运动，从而能够毫无问题地实现插接式连接件4.1的精确定位和运动。在插接式连接件2，4.1之间形成电连接以后，组件3和顶盖I被连接到一起。在这种情况下，在端部上设计为逐渐变细的环绕的连接片3. 21首先平行于轴线Z被压入顶盖I的开口1.1中。在这个运动过程中，密封件6由于连接片3. 21的挤压力而变形，即由于与轴线Z正交的力而变形(见图7)。特别是在松弛状态下具有圆形横截面的密封件6在x-y平面的方向上变形或者说挤压在一起。于是，使得连接片3. 21在周围密封地设置在开口1.1 中。在将组件3和顶盖I连接到一起的过程中，也将连接片1. 51压入间隙3. 25中。由此在顶盖I和组件3之间形成形状配合的连接。在将组件3和顶盖I连接到一起以后，可以围绕着摆动轴线T摆动保持元件5，直至保持元件5的一个区域锁定到槽1. 3中(见图1和7)。在这种状态下，通过保持元件5的弹性变形产生一个力，这个力基本上平行于轴线Z，并且将组件3挤压到顶盖I上。以这种方式保证了能够在确保密封件6按规定发挥作用的情况下使该组件可靠地停留在开口1.1中。但是，通过这种特殊的构造方式，使得密封力不依赖于保持元件5的保持力，于是能够以相对较大的公差来制造该保持元件。更确切地说，为了施加定义的密封力，必须精密地制造的连接片3. 21的精密度和容纳密封件6的槽的精密度是决定性的。另一方面，这样也保证了可靠的屏蔽连接，因为通过由保持元件5产生的机械预应力使得顶盖I和组件3的两个部分3. 1,3. 2总是相互处于接触状态。此外，在本实施例中，保持元件5本身也是由一种金属材料制成的，并且因此由一种能导电的材料制成，所以此外还能够通过保持元件5放电。由于组件3的两个部分3. 1,3. 2通过粘合剂3. 3相互紧密连接，并且外套4. 3还与这些部分3. 1,3. 2紧密粘合，所以不会有灰尘和水分通过组件3的接合处进入顶盖I的内部。同样地，密封件6阻塞了灰尘或者水分进入顶盖I的内部的路径。所以，即使角度测量装置可能暂时浸入水下，该角度测量装置也还能够正常起作用。
权利要求
1.一种角度测量装置，用于测量在两个机器部件之间的相对角位置，所述机器部件能围绕轴线(Z)旋转，其中，所述角度测量装置包括 -顶盖(I); -插接式连接件(2)，所述插接式连接件布置在所述顶盖(I)内； -组件(3)，在所述组件中能插入具有另一个插接式连接件(4.1)的连接电缆(4)； -保持元件(5);和 -密封件(6 )，所述密封件布置在所述组件(3 )和所述顶盖(I)之间的间隙中， 其中， 这样配置所述角度测量装置，即 能通过相对运动将所述顶盖(I)和所述组件(3)连接到一起，所述相对运动具有平行于所述轴线(Z)的方向分量， 在将所述顶盖(I)和所述组件(3)连接到一起后，所述密封件(6)通过一个力变形，所述力以与所述轴线(Z)正交的方向分量定向，并且 通过所述保持元件(5)能产生一个力，所述力以与所述轴线(Z)平行的方向分量定向，并且所述力在连接到一起的状态下将所述组件(3)挤压到所述顶盖(I)上。
2.根据权利要求1所述的角度测量装置，其中，所述保持元件(5)设计为能摆动的卡箍。
3.根据权利要求2所述的角度测量装置，其中，所述卡箍能围绕摆动轴线(T)摆动，所述摆动轴线以切线方向的方向分量定向。
4.根据权利要求2所述的角度测量装置，其中，这样配置所述顶盖(I)和所述组件(3)，即所述卡箍布置在所述角度测量装置的外部轮廓之内。
5.根据权利要求1所述的角度测量装置，其中，所述保持元件(5)能锁定到所述顶盖(I)上的槽(1. 3)中。
6.根据权利要求1所述的角度测量装置，其中，所述保持元件(5)在轴向上和径向上包围住所述组件(3)。
7.根据权利要求1所述的角度测量装置，其中，所述保持元件(5)固定在所述顶盖(I)的至少一个凹进部(1. 4)中，其中，所述至少一个凹进部(1.4)相对于所述顶盖(I)的内腔是封闭的。
8.根据权利要求7所述的角度测量装置，其中，所述保持元件(5)能旋转地固定在所述至少一个凹进部(1. 4)中。
9.根据权利要求1所述的角度测量装置，其中，所述组件(3)包括至少两个部分(3.1，3.2)，并且在所述部分(3. 1,3. 2)之间的接合处设计为密封的。
10.一种角度测量装置，用于测量在两个机器部件之间的相对角位置，所述机器部件能围绕轴线(Z)旋转，其中，所述角度测量装置包括 -顶盖(I); -插接式连接件(2)，所述插接式连接件相对于所述顶盖(I)位置固定地布置； -具有另一个插接式连接件(4.1)的连接电缆(4)，所述连接电缆插入组件(3)中； -保持元件(5);和 -密封件(6 )，所述密封件布置在所述组件(3 )和所述顶盖(I)之间的间隙中，其中， 这样配置所述角度测量装置，即 能通过两个插接式连接件(2，4.1)的相对运动产生电连接，并且所述相对运动具有平行于所述轴线(Z)的方向分量， 能通过相对运动将所述顶盖(I)和所述组件(3)连接到一起，所述相对运动具有平行于所述轴线(Z)的方向分量， 在将所述顶盖(I)和所述组件(3)连接到一起后，所述密封件(6)通过一个力变形，所述力以与所述轴线(Z)正交的方向分量定向，并且 通过所述保持元件(5)能产生一个力，所述力以与所述轴线(Z)平行的方向分量定向，并且所述力在连接到一起的状态下将所述组件(3)挤压到所述顶盖(I)上。
11.根据权利要求10所述的角度测量装置，其中，所述另一个插接式连接件(4.1)布置成能相对于所述组件(3)运动。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的角度测量装置，其中，所述连接电缆(4)具有外套(4. 1)，其中，所述外套(4.1)至少在所述组件(3)内的一部分长度上被去除。
13.根据权利要求10所述的角度测量装置，其中，所述连接电缆(4)具有至少一条芯线(4. 2)，所述芯线在所述组件(3)内沿着弯曲的线路延伸。
14.根据权利要求10所述的角度测量装置，其中，所述组件(3)包括至少两个部分(3. 1，3. 2)，其中，在所述至少两个部分(3. 1，3. 2)之间的接合处以及在所述连接电缆(4)的外部轮廓和所述组件(3)之间的间隙都设计为密封的。
全文摘要
本发明涉及一种角度测量装置，包括顶盖(1)；布置在顶盖(1)内的插接式连接件(2)；组件(3)，在该组件中能插入具有另一个插接式连接件(4.1)的连接电缆(4)；保持元件(5)；和布置在组件(3)和顶盖(1)之间的间隙中的密封件(6)。这样配置所述角度测量装置，即，能通过相对运动将顶盖(1)和组件(3)连接到一起，所述相对运动具有平行于轴线(Z)的方向分量，密封件(6)通过一个力变形，该力以与轴线(Z)正交的方向分量定向，并且通过保持元件(5)能产生一个力，该力很大程度上与轴线(Z)平行地定向，并且该力在连接到一起的状态下将组件(3)挤压到顶盖(1)上。
文档编号G01B21/22GK103047954SQ20121039099
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月15日 优先权日2011年10月13日
发明者约瑟夫·塔勒 申请人:约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司