DE202007012106U1

DE202007012106U1 - Capacitive position encoder

Info

Publication number: DE202007012106U1
Application number: DE202007012106U
Authority: DE
Original assignee: Mymotors & Actuators GmbH
Current assignee: Dr Fritz Faulhaber GmbH and Co KG
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2017-08-30

Abstract

Kapazitiver Positionscodierer (Encoder), bestehend aus zwei relativ zueinander beweglichen Teilen (1, 2) mit Elektrodenflächen (19, 20, 21, 22), die in einem zwischen den Teilen (1, 2) gebildeten Luftspalt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (1, 2) jeweils als Schaltungsträger in einer dreidimensionalen Raumform ausgebildet sind.capacitive Position encoder (encoder), consisting of two relative to each other movable parts (1, 2) with electrode surfaces (19, 20, 21, 22), in an air gap formed between the parts (1, 2) are arranged, characterized in that the parts (1, 2) respectively as a circuit carrier in a three-dimensional spatial form are formed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Positionscodierer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The present invention relates to a capacitive position encoder with the features of the preamble of claim 1.

Verschiedenste Positionscodierer sind bekannt. In der Regel werden Drehgeber verwendet, die als magnetische oder optische Drehgeber ausgebildet sind. Weiterhin sind kapazitive Drehgeber bekannt, bei denen eine als Maßstab dienende, elektrisch leitfähige Struktur mit bestimmter Geometrie relativ zu einer Elektrodenstruktur aus mehreren elektrisch leitfähigen Anordnungen bewegt wird und das entstehende elektrische Signal mittels einer Abtasteinheit erfasst und in einer Auswerteschaltung ausgewertet wird. Hierdurch wird ein Signal für die relative Position, z. B. Winkelposition, d, h, Drehstellungsposition gewonnen. Derartige kapazitive Positionscodierer sind beispielsweise in den US-3,961,318 , DE 197 16 091 A1 , US-Re 31062 , US-4,477,810 und US-4,420,754 beschrieben.Various position encoders are known. As a rule, rotary encoders are used which are designed as magnetic or optical rotary encoders. Furthermore, capacitive encoders are known in which serving as a scale, electrically conductive structure with a certain geometry is moved relative to an electrode structure of a plurality of electrically conductive arrangements and the resulting electrical signal detected by a scanning and evaluated in an evaluation circuit. As a result, a signal for the relative position, z. B. angular position, d, h, rotational position position won. Such capacitive position encoders are for example in the US 3,961,318 . DE 197 16 091 A1 . US Re 31062 . US 4,477,810 and US 4,420,754 described.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Positionscodierer der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der sich durch eine äußerst kompakte Bauweise auszeichnet.Of the The present invention is based on the object, a position encoder to create the type described above, characterized by a very characterized by compact construction.

Diese Aufgabe wird durch einen Positionscodierer der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei dem die relativ zueinander beweglichen Teile jeweils als insbesondere spritzgegossene Schaltungsträger in einer dreidimensionalen Raumform ausgebildet sind. Indem die beiden Teile erfindungsgemäß dreidimensional ausgebildet sind, kann ihre gesamte dreidimensionale Struktur für die Ausbildung der erforderlichen kapazitiven Elektroden und der Anordnung der elektrischen Schaltungsstruktur genutzt werden. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn zur Herstellung die MID-Technik eingesetzt wird.These The object is achieved by a position encoder of the type described above Sort of solved, in which the relatively movable Parts in particular as injection-molded circuit carrier in particular a three-dimensional spatial form are formed. By the two Parts according to the invention formed in three dimensions their entire three-dimensional structure may be for the Forming the required capacitive electrodes and the arrangement of electrical circuit structure can be used. It is advisable if the MID technology is used for production.

Die beiden zueinander beweglichen Teile werden durch ein feststehendes Teil und einem rotierenden Teil gebildet. Das feststehende Teil ist vorzugsweise im Schnitt U-förmig, hohlzylindrisch gebildet, wobei zwischen den U-Schenkeln sich ein Trägerteil erstreckt, wobei vorzugsweise dessen Breite im wesentlichen größer ist als die Höhe der U-Schenkeln und die U-Schenkel von einem umlaufenden Randsteg gebildet werden. Das rotierende Teil ist vorzugsweise im feststehenden Teil drehbar gelagert und besteht aus einer Trägerscheibe mit einem umlaufenden Randsteg. Hierbei ist es von Vorteil, wenn das rotierende Teil derart angeordnet ist, dass ein Randsteg von dem Trägerteil wegweist, wobei die Luftspaltabschnitte zwischen dem rotierenden Teil und dem feststehenden Teil den Luftspalt des erfindungsgemäßen Positionscodierers bilden.The two mutually movable parts are characterized by a fixed Part and a rotating part formed. The fixed part is preferably U-shaped in section, formed as a hollow cylinder, wherein a support part extends between the U-legs, preferably its width is substantially greater is as the height of the U-thighs and the U-thighs of be formed a peripheral edge web. The rotating part is preferably rotatably mounted in the fixed part and consists from a carrier disk with a peripheral edge web. It is advantageous if the rotating part arranged such is that an edge web points away from the support part, wherein the air gap sections between the rotating part and the fixed one Part of the air gap of the position encoder according to the invention form.

Sowohl der zylindrische Umfang als auch die Stirnflächen des rotierenden Teils sowie des feststehenden Teils können für die Ausbildung des kapazitiven Drehstellungsgebers genutzt werden. Erfindungsgemäß müssen somit die Elektrodenflächen nicht planar sein. Hierdurch wird Bauraum eingespart und eine kompakte und raumsparende Bauweise erreicht. Außerdem kann der innere Bauraum des Rotors durch andere Funktionen gefüllt werden (z. B. Motor, Getriebe, Elektronik). Indem auf dem rotierenden Teil ein Maßstab, d. h. eine elektrisch leitfähige Struktur mit bestimmter Geometrie und auf der Innenseite des feststehenden Teils eine Abtasteinheit, die eine Elektrodenstruktur mit bestimmter Geometrie aufweist, angeordnet ist, werden das feststehende Teil und das rotierende Teil direkt als Träger für diese Strukturen genutzt, so dass keine separaten Bauteile oder Module für die Ausbildung des kapazitiven Drehstellungsgebers erforderlich sind.Either the cylindrical circumference as well as the end faces of the rotating Part as well as the fixed part can for the training of the capacitive Drehstellungsgebers be used. According to the invention thus do not need the electrode surfaces be planar. As a result, space is saved and a compact and space-saving construction achieved. In addition, the inner Space of the rotor can be filled by other functions (eg engine, gearbox, electronics). By on the rotating part a scale, d. H. an electrically conductive structure with certain geometry and on the inside of the fixed Part of a scanning unit, which has an electrode structure with certain Geometry is arranged, become the fixed part and the rotating part directly as a carrier for used these structures, so no separate components or Modules for the training of the capacitive rotary encoder required are.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das feststehende Teil mit leitfähigen Strukturen zur „Verdrahtung" der Abtasteinheit versehen ist. Zudem ist eine möglichst vollflächige elektrisch leitfähige Massefläche zur Abschirmung gegen Störungen auf dem feststehenden Teil vorhanden, was insbesondere durch eine Ausbildung des feststehenden Teils aus zwei äußeren elektrisch leitfähigen Schichten und einer von diesen eingeschlossenen mittleren elektrisch isolierenden Schicht ermöglicht wird.Farther is inventively provided that the fixed Part with conductive structures for "wiring" the scanning unit is provided. In addition, one is possible full-surface electrically conductive ground plane to shield against interference on the stationary part existing, which in particular by a training of the fixed part from two outer electrically conductive Layers and one of these included medium electrically insulating layer is made possible.

Somit wird erfindungsgemäß der gesamte Bauraum erheblich reduziert. Hierdurch ist ein sehr flacher Aufbau möglich. Zudem wird die Anzahl der benötigten Bauteile verringert und es können besonders kurze elektrische Verbindungen zwischen der Ansteuerung und der Abtasteinheit realisiert werden, was deshalb sehr vorteilhaft ist, da diese elektrischen Verbindungen sehr empfindlich gegen Streukapazitäten und Störungen sind.Consequently According to the invention, the entire space considerably reduced. As a result, a very flat structure is possible. In addition, the number of required components is reduced and it can be very short electrical connections be realized between the drive and the scanning unit, which Therefore, it is very advantageous because these electrical connections very sensitive to stray capacitance and interference are.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are in the subclaims described.

Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Based of the embodiment shown in the accompanying drawings the invention will be explained in more detail. Show it:

1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Positionscodierer, 1 a section through a position encoder according to the invention,

2 eine perspektivische Ansicht auf ein feststehendes Teil des Positionscodierers gemäß 1, und zwar auf dessen Außenseite, 2 a perspective view of a fixed part of the position encoder according to 1 on the outside,

3 eine perspektivische Ansicht auf das Teil gemäß 2, und zwar auf dessen Innenseite, 3 a perspective view of the part according to 2 on the inside,

4 eine Ansicht auf ein rotierendes Teil des Positionscodierers gemäß 1, und zwar auf dessen Außenseite, 4 a view of a rotating part of the position encoder according to 1 on the outside,

5 eine perspektivische Ansicht des Teils gemäß 4, und zwar auf dessen Innenseite. 5 a perspective view of the part according to 4 , on its inside.

Ein erfindungsgemäßer kapazitiver Positionscodierer besteht, wie sich dies aus 1 ergibt, aus einem feststehenden Teil 1 und einem rotierenden Teil 2. Das rotierende Teil 2 ist in dem feststehenden Teil 1 drehbar gelagert. Das feststehende Teil 1 und das rotierende Teil 2 sind jeweils als insbesondere spritzgegossene Schaltungsträger in einer dreidimensionalen Raumform ausgebildet. Hierbei handelt es sich um die sogenannte MID-Technologie. Durch diese kann das dreidimensionale, z. B. im Spritzgussverfahren hergestellte Formteil mit einem kompletten Schaltungslayout ausgestattet werden. D. h. durch die Anwendung dieser Technologie ist es erfindungsgemäß möglich, die gesamte räumliche Struktur für das elektrische Schaltungslayout zu benutzen, so dass sich eine besonders kompakte Bauweise realisieren lässt. Das feststehende Teil 1 besteht aus einem im Schnitt U-förmigen hohlzylindrischen Trägerteil. Zwischen den U-Schenkeln 7 erstreckt sich ein Trägerteil 9, dessen Breite insbesondere wesentlich größer ist als die Höhe der U-Schenkel. Die U-Schenkel werden von einem umlaufenden Wandsteg 11 gebildet, wie dies in 3 zu erkennen ist. Das rotierende Teil 2 ist in dem Trägerteil 9 drehbar gelagert. Vorteilhafterweise ist das Trägerteil 9 des feststehenden Teils 1 kreisförmig gestaltet. Es kann aber auch z. B. eine quadratische Grundform gewählt sein.A capacitive position encoder according to the invention consists, as it turns out 1 results from a fixed part 1 and a rotating part 2 , The rotating part 2 is in the fixed part 1 rotatably mounted. The fixed part 1 and the rotating part 2 are each formed as a particular injection-molded circuit carrier in a three-dimensional spatial form. This is the so-called MID technology. Through this, the three-dimensional, z. B. molded part produced by injection molding with a complete circuit layout. Ie. By applying this technology, it is possible according to the invention to use the entire spatial structure for the electrical circuit layout, so that a particularly compact design can be realized. The fixed part 1 consists of a sectionally U-shaped hollow cylindrical support member. Between the U-thighs 7 extends a carrier part 9 whose width is in particular substantially greater than the height of the U-legs. The U-legs are from a circumferential wall bridge 11 formed as in 3 can be seen. The rotating part 2 is in the carrier part 9 rotatably mounted. Advantageously, the carrier part 9 of the fixed part 1 designed circular. But it can also be z. B. be chosen a square basic shape.

Das rotierende Teil 2 besteht aus einer Trägerscheibe 10 mit einem umlaufenden Randsteg 15. Das rotierende Teil 2 ist derart innerhalb des feststehenden Teils 1 angeordnet, dass der umlaufende Randsteg 15 in Richtung von dem Trägerteil 9 des feststehenden Teils 1 wegweist. Das rotierende Teil 2 ist mittels einer zentrisch verlaufenden Welle 14 in dem feststehenden Teil 1 gelagert. Vorteilhafterweise besteht die Welle 14 aus Keramik, vorzugsweise aus ZiO-Keramik.The rotating part 2 consists of a carrier disk 10 with a peripheral edge web 15 , The rotating part 2 is so within the fixed part 1 arranged that the circumferential edge web 15 in the direction of the carrier part 9 of the fixed part 1 points away. The rotating part 2 is by means of a centric shaft 14 in the fixed part 1 stored. Advantageously, the shaft exists 14 made of ceramic, preferably of ZiO ceramic.

Die dreidimensionalen, vorzugsweise spritzgegossenen Teile 1, 2 sind dreischichtig aufgebaut, und zwar bestehen sie aus zwei äußeren elektrisch leitfähigen Schichten und einer mittleren elektrisch isolierenden Schicht. Hierdurch kann auf diesen Teilen 1, 2 eine Ausbildung von elektrisch leitfähigen Strukturen vorgenommen werden. Die isolierende Schicht bildet dabei eine Trägerschicht.The three-dimensional, preferably injection-molded parts 1 . 2 are constructed in three layers, namely they consist of two outer electrically conductive layers and a middle electrically insulating layer. This can be done on these parts 1 . 2 a training of electrically conductive structures are made. The insulating layer forms a carrier layer.

Gemäß der Erfindung bilden das feststehende Teil 1 und das rotierende Teil 2 den kapazitiven Positionscodierer, dessen Elektrodenflächen in einem Luftspalt 13a, 13b zwischen dem feststehenden Teil 1 und dem rotierenden Teil 2 integriert sind, so dass die Luftspaltabschnitte 13a, 13b den Luftspalt des Encoders bilden. Hierbei ist der Luftspaltabschnitt 13a im gezeigten Beispiel der Transmitter-Luftspalt und der zylindrische Luftspaltabschnitt 13b der Receiver-Luftspalt. Jedoch kann diese Funktionszuordnung auch umgekehrt sein. Ebenfalls kann es möglich sein, dass zwei Transmitterstrukturen eine Receiverstruktur umschließen. Zur Ausbildung des kapazitiven Positionscodierers weist das Trägerteil 9 des feststehenden Teils 1 an seiner Außenfläche 16 eine Leiterbahnstruktur 17 zum Aufbau einer integrierten Schaltung auf. Diese Leiterbahnstruktur 17 kann dazu dienen, wie dies in 1 dargestellt ist, eine auf einem separaten Träger ausgebildete integrierte Schaltung 18 anzuschließen, die unmittelbar auf der Außenfläche des Trägerteils 9 angeordnet ist. Weiterhin sieht die erfindungsgemäße Ausbildung des kapazitiven Positionscodierers vor, dass der umlaufende Wandsteg 11 des feststehenden Teils 1 an seiner Innenseite eine oder mehrere Elektroden 19 für eine kapazitive Signalaufnahme besitzt. Diese Elektroden) 19 ist/sind über die Ausbildung entsprechender Leiterbahnstrukturen mit der Leiterbahnstruktur 17 verbunden. Die Trägerscheibe 10 des rotierenden Teils 2 besitzt auf ihrer Außenfläche 20 einen Maßstab 21 in Form einer elektrisch leitfähigen Elektrodenstruktur mit einer bestimmten Geometrie entsprechend der Art eines zu erzeugenden Messsignals. Hierzu ist weiterhin vorgesehen, dass auf dem Trägerteil 9 des feststehenden Teils 1 auf dessen Innenseite eine Elektrodeneinheit 22 vorhanden ist, die aus zumindest einer elektrisch leitfähigen Struktur mit einer bestimmten Geometrie zum Herstellen einer Kondensatoranordnung gebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind acht Kondensator-Elektroden ausgebildet. Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, dass die elektrisch leitfähigen Strukturen auf der Trägerscheibe 10 und dem Trägerteil 9 das elektrische Signal, das durch die Relativbewegung von feststehendem und rotierendem Teil 1, 2 erzeugt wird, vom rotierenden Teil 2 im Bereich seines Randsteges 15 auf die Elektrode(n) 19 an der Innenseite des umlaufenden Wandstegs 11 übertragen werden kann. Von dieser(n) Elektrode(n) 19 erfolgt dann eine Weiterleitung über die Leiterbahnstruktur 17 auf die integrierte Schaltung 18. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des feststehenden Teils 1 und des rotierenden Teils 2 mit zwei äußeren elektrisch leitfähigen Schichten ermöglicht eine im Wesentlichen vollflächige, elektrisch leitfähige Massefläche insbesondere zur Abschirmung gegen elektrische Störsignale. Weiterhin wird hierdurch ermöglicht, dass die Elektrodenflächen des kapazitiven Drehgebers durch entsprechende Ausgestaltung der äußeren leitfähigen Schicht auf der Trägerscheibe 10 erfolgt. Dabei kann, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt, die leitfähige Elektrodenstruktur (Maßstab 21) der Trägerscheibe 10 sinusfunktionsartig geformt sein, so dass ein analoges Messsignal erzeugt wird, das sinusfunktionsförmig ausgebildet ist. Der Encodermaßstab (21) und die Encoderflächen (22) können mit einer oder mehreren Perioden pro Umdrehung ausgebildet werden. Dabei hat eine Periode pro Umdrehung den Vorteil, dass der Positionscodierer als Absolutencoder genutzt werden kann. Eine gerade Anzahl an Perioden pro Umdrehung hat den Vorteil, dass eventuelle Schiefstellungen des Rotors gegenüber der Encoderfläche (22) im Gehäuse teilweise kompensiert werden. Vorteilhafterweise wird daher eine gerade Anzahl an Perioden pro Umdrehung verwendet. Es liegt jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung, andere Ausbildungen des Maßstabs 21 und der entsprechenden elektrisch leitfähigen Strukturen 22 zu wählen, um andere Funktionsverläufe der erzeugten Messsignale zu erreichen. Wesentlich ist, dass mit dem erzeugten Messsignal eine hohe Winkelauflösung und Winkelgenauigkeit sowie eine exakte Drehzahlregelung und Positionsregelung, mit einer großen Anzahl von Einzelpositionen erfolgen kann. Mittels des erfindungsgemäß aufgebauten kapazitiven Positionsgebers unter Verwendung der bekannten Auswertschaltungen, gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik, können Winkelauflösungen von 11 Bit entsprechend 0,176 Grad bei einer Winkelgenauigkeit von 8 bis 9 Bit entsprechend 0,7 bis 1,4 Grad und ein Drehzahlregler plus Positionsregler für z. B. 512 Positionen erreicht werden.According to the invention form the fixed part 1 and the rotating part 2 the capacitive position encoder whose electrode surfaces in an air gap 13a . 13b between the stationary part 1 and the rotating part 2 are integrated, so that the air gap sections 13a . 13b form the air gap of the encoder. Here, the air gap section 13a in the example shown, the transmitter air gap and the cylindrical air gap section 13b the receiver air gap. However, this function assignment can also be reversed. It may also be possible that two transmitter structures enclose a receiver structure. For the formation of the capacitive position encoder, the carrier part 9 of the fixed part 1 on its outer surface 16 a conductor track structure 17 for building an integrated circuit. This trace structure 17 can serve as this in 1 is shown, formed on a separate carrier integrated circuit 18 connect directly to the outer surface of the support member 9 is arranged. Furthermore, the inventive design of the capacitive position encoder provides that the peripheral wall web 11 of the fixed part 1 on its inside one or more electrodes 19 has a capacitive signal recording. These electrodes) 19 is / are about the formation of corresponding interconnect structures with the interconnect structure 17 connected. The carrier disk 10 of the rotating part 2 owns on its outer surface 20 a scale 21 in the form of an electrically conductive electrode structure with a specific geometry corresponding to the type of a measurement signal to be generated. For this purpose, it is further provided that on the support part 9 of the fixed part 1 on the inside of an electrode unit 22 is present, which is formed from at least one electrically conductive structure having a specific geometry for producing a capacitor arrangement. In the illustrated embodiment, eight capacitor electrodes are formed. The construction according to the invention makes it possible for the electrically conductive structures on the support disk 10 and the carrier part 9 the electrical signal caused by the relative movement of fixed and rotating part 1 . 2 is generated by the rotating part 2 in the area of its edge bar 15 on the electrode (s) 19 on the inside of the circumferential wall bridge 11 can be transferred. From this electrode (s) 19 then a forwarding via the interconnect structure takes place 17 on the integrated circuit 18 , The inventive design of the fixed part 1 and the rotating part 2 With two outer electrically conductive layers allows a substantially full-surface, electrically conductive ground surface in particular for shielding against electrical interference signals. Furthermore, this makes it possible that the electrode surfaces of the capacitive shaft encoder by appropriate design of the outer conductive layer on the support disk 10 he follows. In this case, as shown in the illustrated embodiment, the conductive electrode structure (scale 21 ) of the carrier disk 10 be shaped sinusoidally, so that an analog measurement signal is generated, which is formed sinusoidal function-shaped. The encoder scale ( 21 ) and the encoder surfaces ( 22 ) can be formed with one or more periods per revolution. One period per revolution has the advantage that the Positi Onscoder can be used as absolute encoder. An even number of periods per revolution has the advantage that any misalignment of the rotor relative to the encoder surface ( 22 ) are partially compensated in the housing. Advantageously, therefore, an even number of periods per revolution is used. However, it is also within the scope of the invention, other embodiments of the scale 21 and the corresponding electrically conductive structures 22 to select to achieve other functional characteristics of the generated measurement signals. It is essential that with the generated measurement signal a high angular resolution and angular accuracy as well as an accurate speed control and position control can be done with a large number of individual positions. By means of the inventively constructed capacitive position sensor using the known evaluation circuits, according to the aforementioned prior art, angular resolutions of 11 bits corresponding to 0.176 degrees with an angular accuracy of 8 to 9 bits corresponding to 0.7 to 1.4 degrees and a speed controller plus position controller for z. B. 512 positions can be achieved.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle im Sinne der Erfindung gleichwirkende Mittel. Weiterhin ist es möglich, den erfindungsgemäßen Positionscodierer innerhalb eines Gehäuses oder eines Elektromotors anzuordnen. Auch kann ein erfindungsgemäßer Positionscodierer unmittelbar an ein Getriebegehäuse angeschlossen werden.The The present invention is not limited to the described embodiment limited, but includes all within the meaning of the invention equivalent means. Furthermore, it is possible to use the invention Position encoder within a housing or an electric motor to arrange. Also, a position encoder according to the invention can be instantaneous be connected to a transmission housing.

Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.Further the invention is not yet on the in claim 1 defined feature combination limited, but can also by any other combination of certain characteristics be defined all the individual features disclosed. This basically means virtually every single feature of claim 1 omitted or by at least one elsewhere the application disclosed individual feature can be replaced. insofar claim 1 is only as a first formulation attempt to understand for an invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 3961318 [0002]
DE 19716091 A1 [0002]
- US 31062 [0002]
US 4477810 [0002]
US 4420754 [0002]

Claims

Capacitive position encoder (encoder), consisting of two relatively movable parts ( 1 . 2 ) with electrode surfaces ( 19 . 20 . 21 . 22 ), which in one between the parts ( 1 . 2 ) are arranged, characterized in that the parts ( 1 . 2 ) are each formed as a circuit carrier in a three-dimensional spatial form.

Capacitive position encoder according to claim 1, characterized in that the electrode surfaces ( 19 . 20 . 21 . 22 ) are not formed planar.

Position encoder according to claim 1 or 2, characterized by a fixed sectionally U-shaped, hollow cylindrical part ( 1 ), wherein between the U-legs a support part ( 9 ), wherein preferably its width is substantially greater than the height of the U-legs, and wherein the U-legs of a circumferential wall web ( 11 ) and by a rotating part ( 2 ) in the fixed part ( 1 ) is rotatably mounted.

Position encoder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotating part ( 2 ) from a carrier disk ( 10 ) with a peripheral edge web ( 15 ) is formed.

Position encoder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotating part ( 2 ) is arranged such that its edge web ( 15 ) of the carrier part ( 9 ), wherein the air gap sections ( 13a . 13b ) between the parts ( 1 . 2 ) form the air gap of the position encoder.

Position encoder according to one of claims 1 to 5, characterized in that the carrier part ( 9 ) of the fixed part ( 1 ) and the carrier disc ( 10 ) of the rotating part ( 2 ) are circular.

Position encoder according to one of claims 1 to 6, characterized in that the carrier part ( 9 ) of the fixed part ( 1 ) has on its outer surface a conductor track structure ( 17 ) for connecting the electrode surfaces ( 19 . 22 ) and the circumferential wall web ( 11 ) on its inside one or more electrodes (s) ( 19 ) for a capacitive signal recording.

Position encoder according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the carrier disc ( 10 ) and / or the edge web ( 15 ) of the rotating part ( 2 ) on the outer surfaces of the scale ( 21 ) is present in the form of an electrically conductive electrode structure with a specific geometry corresponding to the type of a measurement signal to be generated, and on the carrier part ( 9 ) and / or edge land ( 7 ) of the fixed part ( 1 ) on its insides an electrode unit ( 19 . 22 ) is arranged consisting of at least one electrically conductive structure having a specific geometry for forming a capacitor arrangement.

Position encoder according to claim 8, characterized in that the electrically conductive structures ( 19 . 21 . 22 ) on the carrier disk ( 10 ) and the carrier part ( 9 ) are formed such that the electrical signal generated by the relative movement of fixed and rotating part ( 1 . 2 ), from the rotating part ( 2 ) in the region of its edge web ( 15 ) on the electrode (s) ( 19 ) on the inside of the circumferential wall web ( 11 ) is transmitted.

Position encoder according to one of claims 1 to 9, characterized in that the fixed part ( 1 ) has a substantially full-area, electrically conductive ground surface for shielding against electrical interference signals.

Position encoder according to one of claims 1 to 10, characterized in that the rotating part ( 2 ) and the fixed part ( 1 ) are constructed in three layers, namely from two outer electrically conductive layers and a middle electrically insulating layer, wherein the formation of the electrode surfaces of the capacitive encoder is effected by shaping the outer conductive layers.

Position encoder according to one of claims 8 to 11, characterized in that the scale ( 21 ) of the carrier disc ( 10 ) and / or the edge web ( 12 ) is formed sinusoidal function-like.

Position encoder according to one of claims 1 to 12, characterized in that the rotating part ( 2 ) by means of a centrically extending shaft ( 14 ) in the part ( 1 ) is stored.

Position encoder according to one of claims 1 to 13, characterized in that the fixed part ( 1 ) has an outer diameter of about 12.5 mm and a length of about 3.2 mm.