[发明专利]用于电路板元件插入机的电容式角度编码器和供件盒

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容式角度编码器，其用于探测相对于固定物体作旋转运动的物体的转动位置。本发明尤其涉及一种应用于电路板元件插入机供件盒(Feedereinschub)内的角度编码器。此外，本发明还涉及一种用于电路板元件插入机的供件盒，所述供件盒装备有根据本发明的角度编码器。

背景技术

元件插入机被用于把电子元件定位到电路板上。电子元件被排列在一条以纸板或塑料制成的传送带上，并以另外一条带子覆盖。传送带卷在一个滚轴上，并安装在进件器中。在传送带的至少一个面上具有多个孔穴，由驱动马达驱动的链轮啮合所述多个孔穴，从而带动传送带移动。同时，覆盖层被揭去，这样电子元件就显露出来。电子元件通过链轮被精确地定位到交接位置()，然后由真空吸移管吸起并放置到电路板上。

因为现在的电子元件越来越小型化，并且在电路板上安装的数量不断增加，所以现代元件插入机必须尽可能为多个装有携带着电子元件的传送带的供件盒提供空间。由于空间的原因，供件盒必须尽可能狭长。

同时，对电子元件的位置必须通过监测链轮位置加以更加精确的探测，并在必要时予以校正。在DE 102006024733.7中描述了一个用于电路板元件插入机的公知的供件盒例子。

电容式角度读数器是公知的用于监测相对于固定物体的旋转物体的转动位置的仪器，其测量的是安装在转子上的活动电极和安装在定子上的固定电极之间的电容变化。这种公知的电容式角度编码器的概况可以在例如国际公开的专利申请WO 00/63653A2中获知。不过，该文献中提出的全部解决方案的缺点是其不能满足现代元件插入机所要求的精确度，此外，该方案需要一个电子屏蔽装置以阻挡电磁散射，因而机器体积被难以接受地进一步增大了。

特别是关系到如此小型化和高精度的供件盒，需要有一种定位系统(Positionsgebersystem)，其一方面能够就供件盒的位置提供尽可能高的精确度，另一方面又具有较小的结构高度，并在抗电磁干扰方面拥有尽可能高的稳定性。

发明内容

这一任务通过具备权利要求1所述特征的电容式角度编码器得以解决。本发明的其他有利改进方案将在各从属权利要求中述及。

本发明基于这样一个思路：构建一个电容式角度编码器，其对运动物体位置的增量值和绝对值同时进行探测，发射电极和接收电极一并设置在一个共同的固定基座上，在转子上设置导电的模型(Muster)，即所谓的耦合电极，所述耦合电极受输出电磁场影响，这样，在接收电极上测得的电场将随耦合电极的运动而变化。

因此，接收电极的输出信号就是转子和定子之间电容变化的函数。根据本发明，用于增量值和绝对值探测系统的发射电极和接收电极彼此共面设置。按这种方式，全部固定电极均可在一道工序中生产完成，并且所需空间极小。为了评估各接收电极传送的信号以及就运动物体例如供件盒内链轮的位置提供测量值，设计了信号处理电路。当然，根据本发明的电容式角度编码装置也可用于监测任何其他需要用高精度而结构体积小的旋转位置。

根据一个优选实施例，增量探测系统的至少一个发射电极由四个同样的发射电极组构成，所述四组电极以这样的方式连接，即，任意一组都被供给一个基本上正交于其余组的发射信号。这种差别激励可导致信号的差异形成，并在快速进程中特别有利，因为在快速进程不会出现共模抑制比(commonmode rejection ratio，CMRR)问题。尤其是，快速且灵敏的角度编码器需要高频。但是，共模抑制比以20dB/Dec的速率减小，因此其在20MHz时是无关紧要的。相反地，良好的对称放大器也是针对于非常高的频率而存在。根据本发明，发射电极的控制由数字驱动器完成，因为这样可使整体电路构造具有突出的价格优势。

此外，如果对积分通道分开加以分析，尤其是通过在增量电路上设置两组接收电极，就能提高信号的整合度，也就是说，其中一个通道的噪声不会出现在另一个通道中。

尽管接收电极和发射电极的这种叉指式配置会对定子基座的构造提出更高的要求，特别是因为需要多个贯穿连接(Durchkontaktierung)(垂直互联通路(Vias))和很精细的结构，但是这种设计具有突出的优点：能显著提升灵敏度。

根据本发明，增量耦合电极被设计成正弦波形结构，围绕在转子周围，因而能产生正弦波形的输出信号。

根据本发明，对于增量信号和绝对值信号的计算分别设计了独立的信号处理电路。