DE19511474A1 - Optischer Kodierer - Google Patents
Optischer KodiererInfo
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Description
Eine verwandte Anmeldung mit der Bezeichnung
"VERFAHREN ZUR AUSRICHTUNG EINES LICHTWEGES BEI EINER
OPTIKEINRICHTUNG" von demselben Erfinder wird am gleichen
Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht und wird
unter Bezugnahme hier aufgenommen.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Weggeber
oder Kodierer, der die Winkellage einer sich drehenden
Welle mißt. Insbesondere betrifft die vorliegende Er
findung einen optischen Kodierer, der einen selbstaus
richtenden optischen Erfassungsmechanismus aufweist.
Für Drehwellenlagemessung werden viele gewöhnlich
als Weggeber oder Kodierer bekannte Wandlerarten benutzt.
In den letzten Jahren sind die klassischen Analogkodierer
in den meisten Anwendungen durch Kodierer ersetzt worden,
die eine direkte digitale Messung liefern. Unter den
Digitalarten haben Kodierer, die zur Auflösung der Lage
und Bewegung von Wellen Lichtstrahlen benutzen, d. h.
optische Kodierer, besonders gute Akzeptanz auf dem Markt
gefunden.
Mit nur einem Ausgang aufgebaute optische Kodie
rer können Wellenbewegung, aber nicht -richtung fühlen
und werden bei Drehzahlmesseranwendungen zur Bestimmung
der Geschwindigkeit benutzt. Mit zwei Ausgängen aufge
baute optische Kodierer, d. h. Inkrementalkodierer, können
Wellenbewegung und die Bewegungsrichtung erkennen. Bei
einem Inkrementalkodierer kann auch ein Nullbezugsausgang
oder Indexpuls vorgesehen sein, um eine eindeutige Winkellage der Welle
zu lokalisieren und damit einen bekannten Bezugspunkt zum
Beginnen einer Operation oder eines Prozesses zu definie
ren. Es ist auch möglich, einen Optischen Absolut
wertgeber aufzubauen, bei dem eine Vielzahl von Ausgängen
zur Bildung einer Binärdarstellung der absoluten Winkel
lage der Welle benutzt wird.
Ungeachtet der Art und spezifischen mechanischen
Bauweise werden bei optischen Kodierern im allgemeinen
dieselben optischen Erfassungsmechanismen und Bauteile
benutzt: eine Lichtquelle, ein im Quellenlichtweg befind
licher Lichtmodulator und Lichtdetektoren, die das
modulierte Licht aufnehmen und als Reaktion darauf
elektrische Signale erzeugen. Die Lichtquelle kann
beispielsweise eine Leuchtdiode (LED) sein und kann
elektromagnetische Strahlung im Infrarot- bis Ultra
violett-Spektralbereich abgeben. Der Lichtmodulator weist
gewöhnlich die Form einer zu der sich drehenden Welle
konzentrischen dünnen Scheibe beziehungsweise eines
dünnen Rades auf, deren bzw. dessen Endflächen senkrecht
zum Quellenlichtweg stehen. Das Lichtrad weist ein auf
den Endflächen gebildetes Muster von lichtdurchlässigen
und lichtundurchlässigen Bereichen auf, so daß bei
Drehung der Welle das das Rad durchlaufende Quellenlicht
entsprechend dem Muster unterbrochen wird. Das vom Rad
erleuchtete eindeutige Lichtmuster wird von den Licht
detektoren abgefühlt. Als Reaktion darauf erzeugen die
Detektoren elektrische Signale, die zwischen einem hohen
Spannungspegel und einem niedrigen Spannungspegel wech
seln und die als fortlaufende zeitlich veränderliche
Rechteckwellen graphisch dargestellt werden können. Bei
optischen Inkrementalkodierern wird ein Ausgang von einem
Detektor zur Erkennung der Wellenbewegnng benutzt und der
Phasenunterschied von zwei (von getrennten Detektoren
erzeugten) Ausgaben zur Erkennung der Wellenbewegungs
richtung benutzt.
Bei einem bestehenden optischen Inkremental
kodierer für eine medizinische Infusionspumpenanlage wird
ein auf eine erste Leiterplatte aufgelötetes diskretes
optisches Bauteil wie eine LED dazu benutzt, als Licht
quelle oder Lichtstrahler zu wirken, und drei zusätzliche
auf eine zweite Leiterplatte aufgelötete LED werden dazu
benutzt, als die Lichtdetektoren zu wirken. Der Kodierer
weist auch zwei Blenden und ein im Lichtweg angeordnetes
Kodiererrad auf. Die Blenden und das Kodiererrad spalten
das Licht vom LED-Strahler in drei Teile auf, so daß von
den jeweiligen LED-Detektoren unterschiedliche
Lichtsignale erfaßt werden und drei elektrische
Signalausgaben erzeugt werden. Durch das Aufspalten des
Quellenlichtes können die Phasen- und Zeitmessungs-Aus
gangsverhältnisse erzeugt werden, die von der
zugehörigen Detektorschaltung zur Bestimmung der
Wellenlage und -bewegung und damit zur Steuerung der
Pumpenanlage benutzt werden. Die Lichtwege zwischen dem
LED-Strahler und den LED-Detektoren werden durch die
relative Lage der LED auf den entsprechenden Platten, die
mechanische Ausrichtung der beiden Platten und die Stelle
des Chips in jeder Einzel-LED definiert.
Ein Problem des bestehenden Kodierers besteht
darin, daß durch die sehr geringen Abmessungen des
Kodiererrades und des Radmusters geringe mechanische
Ausrichtungsabweichungen die Lichtwege verändern und
damit die Genauigkeit der Erfassung des modulierten
Lichtes beeinträchtigen. Obgleich bei dem bestehenden
Kodierer zwei Justierschrauben dazu benutzt werden, die
beiden Leiterplatten und die beiden Blenden miteinander
zu verbinden, erfolgt keine direkte Ausrichtung der
Blenden, des Kodiererrades und der LED. Infolgedessen
sind die Lichtwege zwischen dem LED-Strahler und den
LED-Detektoren einer Fehlausrichtung ausgesetzt und erfordern
häufige Eichung. Darüber hinaus mangelt es dem beste
henden Kodierer an einem einzelnen Bezugspunkt zur
Ausrichtung der Blenden, des Kodiererrades und der LED.
Sowohl Ausrichtung als auch Eichung dieser Bauteile ist
daher ziemlich umständlich, zeitaufwendig und ungenau.
Bei dem bestehenden Kodierer gibt es ein weiteres
Problem in bezug auf seinen optischen Erkennungs
mechanismus. Insbesondere ergibt die Aufspaltung des
Quellenlichtes durch die beiden Blenden und das Kodie
rerrad einen bedeutenden Verlust der Lichtmenge vom
LED-Strahler zu den LED-Detektoren. Dadurch wird sowohl die
Genauigkeit als auch die Leistung des bestehenden Kodie
rers beeinflußt. Folglich erfordert der bestehende
Kodierer zusätzliche Schaltungen zum Kompensieren des
Lichtverlustes (beispielsweise durch Verstärkung der
erkannten Lichtsignale), wodurch für die Vorrichtung
unnötige Kosten und unnötiger Aufwand entstehen.
Infolgedessen besteht ein Erfordernis für einen
optischen Kodierer, der einen optischen Erfassungs
mechanismus aufweist, der im wesentlichen von Fehlaus
richtung und häufiger Eichung frei ist oder selbstaus
richtend ist. Auch besteht ein Erfordernis für einen
optischen Kodierer, bei dem ein einzelner Bezugspunkt zur
Ausrichtung aller Bestandteile des optischen Erfassungs
mechanismus benutzt wird. Auch besteht ein Erfordernis
für einen optischen Kodierer mit einem verbesserten
Lichtweg, der keinem wesentlichen Verlust von Quellen
licht ausgesetzt ist.
Kurz gesagt bietet die Erfindung einen Kodierer
für eine Drehwelle mit einer Strahlungsquelle, einem
Strahlungsdetektor und einem zwischen die Quelle und den
Detektor eingefügten Strahlungsmodulator, wobei besagte
Quelle, besagter Detektor und besagter Modulator direkt
zueinander ausgerichtet sind. Die Quelle, der Detektor
und der Modulator können relativ zu einem Bezugspunkt wie
beispielsweise zur Drehwelle ausgerichtet sein. Als
Alternative kann der zwischen der Quelle, dem Modulator
und dem Detektor gebildete Strahlungsweg relativ zu einem
Bezugspunkt ausgerichtet sein.
Auch können die Quelle, der Detektor und der
Modulator jeweils mechanisch an die Drehwelle angekuppelt
und die Quelle und der Detektor mechanisch aneinander
angekuppelt sein, wobei die besagten Kupplungen die Lagen
der Quelle, des Modulators und des Detektors relativ zu
einem Bezugspunkt festlegen.
Vorteilhafterweise legt die von dem mechanischen
Aufbau des Kodierers gebotene Axial- und Drehausrichtung
alle Strahlungswege des Kodierers relativ zu einem
einzigen Bezugspunkt fest. Am bedeutendsten ist, daß der
einzelne benutzte Bezugspunkt die Achse der zu messenden
Drehwelle sein kann. Infolgedessen unterliegen die Wege
keiner Änderung durch geringe mechanische Abweichungen,
obwohl sie Durchführungen mit sehr geringen Abmessungen
passieren. Statt dessen werden die Wege während der
Wellendrehung fortlaufend aufrechterhalten. Somit ist
sichergestellt, daß die Wellenmessung genau ist. Zusätz
lich ist der Kodierer leicht zusammenbaubar und die
Kodiererelemente lassen sich ohne Erfordernis einer
sekundären Ausrichtung oder Eichung genau und wieder
holbar fixieren.
Um ein besseres Verständnis der Erfindung zu
erlangen, wird anhand der beiliegenden Zeichnungen auf
die folgende Beschreibung einer beispielhaften Ausführun
gsform derselben Bezug genommen. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine aufgelöste isometrische Ansicht
eines erfindungsgemäß aufgebauten optischen Kodierers;
Fig. 1a eine Darstellung einer der Seiten einer
Strahler-Leiterplatte des optischen Kodierers der Fig. 1;
Fig. 1b eine Darstellung einer der Seiten einer
Detektor-Leiterplatte des optischen Kodierers der Fig. 1;
Fig. 1c eine isometrische Ansicht der Innen
fläche eines der optischen Blöcke des optischen Kodierers
der Fig. 1;
Fig. 1d eine isometrische Ansicht der Außen
fläche eines der optischen Blöcke des optischen Kodierers
der Fig. 1;
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht des opti
schen Kodierers der Fig. 1;
Fig. 3 eine Endansicht des optischen Kodierers
der Fig. 1; und
Fig. 4 eine aufgelöste isometrische Ansicht
eines alternativen erfindungsgemäß aufgebauten optischen
Kodierers.
Die Fig. 1 ist eine aufgelöste Ansicht eines
erfindungsgemäß aufgebauten optischen Kodierers 10. Der
Kodierer 10 ist auf dem Ende einer zu messenden Drehwelle 12
montiert. Die Welle 12 ist ein Teil eines (nicht
gezeigten) Motors für eine Maschine, wie beispielsweise
eine medizinische Infusionspumpenanlage. Wie dargestellt
ist die Welle 12 ein dreiteiliges Element mit einem
zylindrischen Hauptabschnitt 12a, bei dem ein Endsegment
12b einen geringeren Querschnitt als der Rest des Haupt
abschnittes 12a aufweist. Ein erhabener Rand beziehungs
weise eine ringförmige Schulter 12c ist auf dem Hauptab
schnitt 12a gebildet, womit das Endsegment 12b vom Rest
des Hauptabschnittes 12a getrennt wird. Auf der Ober
fläche des Endsegments 12b sind wendelförmige Rippen oder
Gewinde ausgebildet, die am freien Ende beginnen und sich
entlang eines Teils seiner Länge erstrecken.
Die dreiteilige Welle 12 weist auch eine zylin
drische Manschette 12d auf, die für die gleitbare Auf
nahme des Gewindeendsegments 12b und das gleichmäßige
Anstoßen an die Schulter 12c ausgelegt ist. Der Quer
schnitt der Manschette 12d ist derselbe wie der Rest des
Hauptabschnitts 12a, so daß die Außenfläche der Man
schette 12d bei dem Zusammenbau die Oberfläche des
Hauptabschnitts 12a weiterführt (siehe auch Fig. 2). Die
Welle 12 weist auch ein zylindrisches Halbwellensegment
12e auf, dessen Länge annähernd dieselbe wie die des
Gewindeendsegments 12b ist und an dessen Innenfläche ein
Gewinde ausgebildet ist, damit die Halbwelle 12e sicher
in das Gewinde des Gewindeendes 12b eingreifen kann. Die
Halbwelle 12e weist auch denselben Querschnitt wie der
Rest des Hauptabschnittes 12a auf, so daß die Außen
flächen der Halbwelle 12e, der Manschette 12d und des
Hauptabschnittes 12a bei dem Zusammenbau fluchten (siehe
auch Fig. 2).
Der Kodierer 10 umfaßt zwei Leiterplatten, eine
Strahler-Leiterplatte 15 und eine Detektor-Leiterplatte
16. Es ist zu bemerken, daß Fig. 1a und 1b Darstellun
gen einer der Seiten der Strahler-Leiterplatte 15 bezie
hungsweise der Detektor-Leiterplatte 16 zeigen, die aus
der Fig. 1 nicht leicht ersichtlich sind. Die Strahler-Lei
terplatte 15 weist zwei Lichtquellenbauteile wie LED
15a, 15b und zugehörige Strom- und Steuerschaltungen auf,
die an einer der Oberflächen angebracht sind. Die beiden
LED 15a, 15b dienen wie im einzelnen unten beschrieben
als die Lichtquelle für den Kodierer 10 und können
Strahlung im nahen Infrarot mit niedriger Leistung
abgeben. In die Strahler-Leiterplatte 15 ist zum Fokus
sieren des Lichtes der ersten LED 15a auch eine einzelne
zylindrische Linse 15c eingeformt und zum Fokussieren des
Lichtes der zweiten LED 15b eine einzelne sphärische
Linse 15d eingeformt. So braucht nur der Chip der jewei
ligen LED 15a, 15b auf der Strahler-Leiterplatte 15
befestigt zu werden. Anstatt der Kombination eines
LED-Chips und eingeformter Linse kann jedoch auch eine
bereits mit einer Linse zur Fokussierung abgegebener
Strahlung verpackte handelsübliche LED benutzt werden.
Die LED 15a, 15b, die LED-Linse 15c, 15d und die zuge
hörigen Strom- und Steuerschaltungen können auch in einen
einzelnen integrierten Schaltungsbaustein eingebaut
werden, der auf der Strahler-Leiterplatte 15 befestigt
ist.
Die Detektor-Leiterplatte 16 weist drei lichtem
pfindliche Bauteile, wie beispielsweise Photodioden 16a,
16b, 16c, und auf einer der Oberflächen angebrachte
zugehörige Strom- und Steuerschaltungen auf. Jede
Photodiode 16a, 16b, 16c bildet einen Teil einer eben
falls auf der Oberfläche der Detektor-Leiterplatte 16
befestigten Empfängerschaltung 16d, die wie im einzelnen
unten beschrieben ein elektrisches Signal erzeugt. Die
Photodioden 16a, 16b, 16c sind zur Erfassung der von den
zwei LED 15a, 15b der Strahler-Leiterplatte 15 abgegebe
nen Strahlung ausgelegt. Handelsübliche Photodioden
können ebenfalls benutzt werden. Die Photodioden 16a,
16b, 16c, die Empfängerschaltung 16d und die zugehörigen
Strom- und Steuerschaltungen können ebenfalls in einen
einzelnen auf der Detektor-Leiterplatte 16 befestigten
integrierten Schaltungsbaustein eingebaut werden.
Die Strahler-Leiterplatte 15 und die Detektor-Lei
terplatte 16 sind so aufgebaut, daß sie von einem
Strahler-Optoblock 20 beziehungsweise einem Detektor-Opto
block 22 aufgenommen und gehalten werden. Der
jeweilige Optoblock 20, 22 ist aus hartem Werkstoff wie
beispielsweise Kunststoff hergestellt und kann wunsch
gemäß geformt sein. Wie in der Figur dargestellt weisen
die Optoblöcke 20, 22 im allgemeinen zwei Hauptflächen,
eine Innenfläche 20a, 22a und eine Außenfläche 20b, 22b
auf.
An dem Strahler-Optoblock 20 ist an einem ersten
Ende auf der Außenfläche 20b eine Einbuchtung 20c ausge
bildet, die zur Aufnahme eines Teils der Strahler-Leiter
platte 15 ausgeführt ist. Gleichermaßen ist am Detektor-Opto
block 22 an einem ersten Ende auf der Außenfläche 22b
eine Einbuchtung 22c ausgebildet, die zur Aufnahme eines
Teils der Detektor-Leiterplatte 16 ausgebildet ist. Die
Strahler-Leiterplatte 15 und die Detektor-Leiterplatte 16
sind so in den Optoblöcken 20, 22 positioniert, daß die
LED 15a, 15b der Strahler-Leiterplatte 15 und die Photo
dioden 16a, 16b, 16c der Detektor-Leiterplatte 16 jeweils
einer durch den entsprechenden Block durchlaufenden
Lichtdurchführung 20d, 22d gegenüberliegen, die von einem
Teil der Hinterwand der Einbuchtung 20c, 22c zur Innen
fläche 20a, 22a verläuft. Wie unten im einzelnen ange
führt bilden die Lichtdurchführungen 20d, 22d einen Teil
eines Weges zwischen den Lichtbauteilen der beiden
Leiterplatten, der bei Zusammenbau des Kodierers 10
hergestellt wird.
Die Lichtdurchführungen 20d, 22d brauchen nicht
als durch die Optoblöcke 20, 22 ausgebildete Öffnungen
ausgebildet zu sein. Statt dessen können die Optoblöcke
20, 22 aus Bandpaß-Filtermaterial aufgebaut sein, das
erlaubt, daß nur gewisse Strahlungswellenlängen durchge
lassen werden und für alle sonstigen Strahlungen lichtun
durchlässig ist. Auf diese Weise können die Blöcke Umge
bungsstrahlung ausfiltern und nur die von den LED 15a,
15b abgegebene Strahlung übertragen. Die Blöcke 20, 22
können vollständig oder teilweise aus einem solchen
Material konstruiert sein. So werden diejenigen Teile der
Optoblöcke 20, 22, die einen Teil des Lichtweges für den
Kodierer 10 bilden, als "Lichtdurchführungen" erachtet.
Die Strahler-Leiterplatte 15 und die Detektor-
Leiterplatte 16 werden von dem entsprechenden Optoblock
über ein Paar Leiterplatten-Justierstifte 26, 28
gehalten, die einstückig an der Hinterwand der jeweiligen
Einbuchtung 20c, 22c angeformt sind. Jedes Paar Leiter
platten-Justierstifte 26, 28 steht mit annähernd einem
rechten Winkel und einer vorbestimmten Länge von der
Außenfläche 20b, 22b des entsprechenden Optoblocks ab.
Die Leiterplatten-Justierstifte 26, 28 lassen sich in
entsprechende an den Leiterplatten ausgebildete Justier
öffnungen 30, 32 einfügen, beispielsweise über Wärmever
nietung, so daß die Leiterplatten 15, 16 sicher an den
Optoblöcken 20, 22 befestigt sind.
Jeder der Optoblöcke 20, 22 ist an einem zweiten
Ende so ausgeführt, daß durch ihn hindurch eine Wellen
durchführung 34, 36 gebildet wird, die von der Außen
fläche 20b, 22b zur Innenfläche 20a, 22a des Blockes
verläuft. Es ist zu bemerken, daß Fig. 1c und 1d die
Innenfläche 20a des Strahler-Optoblocks 20 beziehungs
weise die Außenfläche 22b des Detektor-Optoblocks 22
zeigen, die aus der Fig. 1 nicht leicht ersichtlich
sind. Die Wellendurchführungen 34, 36 sind so ausgeführt,
daß entsprechende Präzisionsfutter oder -buchsen 38, 40
darin festgehalten werden. Die Präzisionsbuchsen 38, 40
sind wiederum zur Aufnahme und zum Festhalten der zusam
mengebauten dreiteiligen Welle 12 bei Einführung der
Welle 12 durch die Buchsen 38, 40 (und durch die Wellen
durchführungen 34, 36) ausgeführt. Die Buchsen 38, 40
können aus einem beliebigen verschleißfesten Werkstoff
mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten wie beispiels
weise Metall hergestellt sein. Es ist zu bemerken, daß
die Längsachsen der Leiterplatten-Justierstifte 26, 28
parallel zur Mittellinie der entsprechenden Wellendurch
führung 34, 36 eingestellt sind.
Die Optoblöcke 20, 22 sind zur gegenseitigen
Anpassung über eine Stift-Loch-Anordnung ausgeführt. An
jedem Optoblock sind am ersten Ende der Innenfläche ein
Blockjustierstift 44a, 46a und ein Blockjustierloch 44b,
46b einstückig angeformt. Jeder Blockjustierstift 44a,
46a steht annähernd im rechten Winkel von der
entsprechenden Innenfläche 20a, 22a über eine vorbe
stimmte Länge ab und weist eine zur Mittellinie der
entsprechenden Wellendurchführung 34, 36 parallele
Längsachse auf. Jedes Blockjustierloch 44b, 46b ist so
ausgeführt, daß es den Blockjustierstift 44a, 46a des
anderen Optoblockes sicher aufnehmen und darin festhalten
kann.
Die Blockjustierstifte 44a, 46a und Blockjustier
löcher 44b, 46b sind an vorbestimmten Stellen an den
Innenflächen 20a, 22a relativ zu den Mittellinien der
Wellendurchführungen 34, 36 (und damit zu der Achse der
durch diese eingefügten Welle 12) ausgebildet. Darüber
hinaus sind die Blockjustierstifte 44a, 46a und Block
justierlöcher 44b, 46b an entsprechenden Stellen der
entsprechenden Innenflächen 20a, 22a ausgebildet. Damit
lassen sich die beiden Optoblöcke 20, 22 ausrichten und
zusammenpassen, indem der Blockjustierstift eines Blocks
beim Zusammenbau des Kodierers 10 sicher vom entsprechen
den Blockjustierloch des anderen Blocks aufgenommen und
festgehalten wird.
Jeder der Optoblöcke 20, 22 ist auch am ersten
Ende so ausgeführt, daß er ein Paar durch ihn hindurch
ausgebildete Gewindeöffnungen 48, 50 aufweist, die von
der Außenfläche zur Innenfläche verlaufen, wobei jede
Öffnung eines Paars an einer unterschiedlichen Seite der
Einbuchtung 20c, 22c ausgebildet ist. Die Gewindeöffnun
gen 48, 50 sind an entsprechenden Stellen an den ent
sprechenden Blöcken ausgebildet. Zusätzlich sind die
Gewindeöffnungen 48, 50 zur Aufnahme einer Halteschraube
52, 54 bemessen und geformt (wobei jede Schraube von
einer Öffnung eines Blocks und der entsprechenden Öffnung
des anderen Blocks aufgenommen werden kann), die die
beiden Optoblöcke 20, 22 sicher miteinander verbindet.
Der Kodierer 10 umfaßt auch eine ein Kodiererrad
genannte dünne Scheibe 60, die eine diese durchlaufende
Mittelöffnung 62 aufweist, in der die dreiteilige Welle
12 sicher aufgenommen und festgehalten werden kann. Das
Kodiererrad weist auch eine Reihe langer schmaler Öffnun
gen oder Schlitze 64 auf, die dieses durchlaufend entlang
eines Teils des Umfangs ausgebildet sind (siehe auch
Fig. 3). Die langen Schlitze 64 erstrecken sich über
eine vorbestimmte Entfernung radial vom Umfang auf die
Mittelöffnung 62 zu. Jeder lange Schlitz 64 ist in einem
vorbestimmten Abstand von jedem benachbarten langen
Schlitz, beispielsweise annähernd 0,75 Grad, ausgebildet.
Das Kodiererrad 60 weist auch einen langen gekrümmten
Schlitz 66 auf, der dieses durchlaufend zwischen der
Mittelöffnung 62 und den Enden der der Mittelöffnung 62
am nächsten gelegenen langen Schlitze 64 ausgebildet ist
(siehe auch Fig. 3). Es ist zu bemerken, daß der ge
krümmte Schlitz 66 als Bogen einer Kreislinie ausgeführt
ist, die zur Mittelöffnung 62 konzentrisch ist und deren
Länge annähernd dieselbe wie die von der Reihe von Enden
der der Mittelöffnung 62 am nächsten liegenden langen
Schlitze 64 gebildeten Länge ist.
Die langen Schlitze 64 und der gekrümmte Schlitz
66 sind so auf dem Kodiererrad 60 positioniert, daß sie
ein vorbestimmtes Muster lichtdurchlässiger und lichtun
durchlässiger Bereiche bilden. Der Durchmesser des
Kodiererrades 60 ist so bemessen, daß die langen Schlitze
64 und der gekrümmte Schlitz 66 beide innerhalb des bei
Zusammenbau des Kodierers 10 hergestellten Lichtweges
zwischen den beiden Leiterplatten 15, 16 verlaufen und
einen Teil desselben bilden. Das Kodiererrad 60 kann aus
einem beliebigen harten, nichtlichtreflektierenden Werk
stoff bestehen, und sein Querschnittsbereich ist durch
die jeweilige Anwendung bestimmt.
Von dem Kodierer 10 wird eine dünne Blende 70
benutzt, die so ausgeführt ist, daß eine erste Fläche 70a
derselben gleichmäßig am ersten Ende der Innenfläche 20a
des Strahler-Optoblocks 20 anstößt. Dies wird durch in
der Blende ausgebildete Blendenöffnungen 70b erreicht,
die zur gleitbaren Aufnahme der beiden Blockjustierstifte
44a, 46a und der beiden Halteschrauben 52, 54 bemessen
und geformt sind. Die Blende 70 durchlaufend sind auch
drei Öffnungen 70c ausgebildet, die sich neben der
Lichtdurchführung 20d des Strahler-Optoblocks 20
befinden. Die Öffnungen 70c verlaufen innerhalb des bei
Zusammenbau des Kodierers 10 hergestellten Lichtweges
zwischen den beiden Leiterplatten 15, 16 und bilden einen
Teil desselben. Die Blende 70 kann aus einem beliebigen
harten, nichtlichtreflektierenden Werkstoff bestehen, und
ihr Querschnittsbereich ist durch die jeweilige Anwendung
bestimmt.
Die zweite Endfläche 70d der Blende 70 stößt
gleichmäßig an eine erste Endfläche 80a eines Abstands
blocks 80 an, durch den, ähnlich der Blende 70, Block
öffnungen 80b ausgebildet sind, die zur gleitbaren
Aufnahme der beiden Blockjustierstifte 44a, 46a und der
beiden Halteschrauben 52, 54 bemessen und geformt sind.
Damit kann auch eine zweite Endfläche 80d des Abstands
blocks 80 gleichmäßig am ersten Ende der Innenfläche 22a
des Detektor-Optoblocks 22 anstoßen. Ungleich der Blende
70 ist jedoch der Abstandsblock 80 nicht so ausgeführt,
daß er neben der Lichtdurchführung 22d des Detektor-Opto
blocks 22 liegt, und so befindet sich der Abstands
block 80 nicht im Lichtweg zwischen den beiden Leiter
platten 15, 16. Der Abstandsblock 80 kann aus einem
beliebigen harten Werkstoff wie beispielsweise Kunststoff
hergestellt sein, und sein Querschnittsbereich ist durch
die jeweilige Anwendung bestimmt.
Die Fig. 2 ist eine Schnittansicht des zusammen
gebauten Kodierers 10. Wie oben im einzelnen angeführt
wird die zusammengebaute dreiteilige Welle 12 von den
Präzisionsbuchsen 38, 40 in den Wellendurchführungen 34,
36 der Optoblöcke 20, 22 aufgenommen und festgehalten.
Das Gewindeendsegment 12b der dreiteiligen Welle 12 ist
durch die Manschette 12d abgedeckt, die gleichmäßig an
die Schulter 12c des Hauptabschnittes 12a anstößt. Neben
der Manschette 12d nimmt das Kodiererrad 60 das Gewind
eendsegment 12b sicher innerhalb der Mittelöffnung 62 auf
und hält es fest. Die Halbwelle 12e, die an das
Endsegment 12b angeschraubt ist, hält sowohl das Kodie
rerrad 60 als auch die Manschette 12d an der ringförmigen
Schulter 12c fest. Diese Anordnung bewirkt, daß das
Kodiererrad 60 mit derselben Geschwindigkeit und in
derselben Richtung ohne Schlupf oder dergleichen synchron
zur Welle 12 rotiert.
Die Präzisionsbuchsen 38, 40 bieten einen festen
Sitz der Welle 12 in den Wellendurchführungen 34, 36 und
erlauben eine Toleranz von nur wenigen Tausendstel eines
Zolls zwischen der Welle 12 und den Buchsenoberflächen.
Damit werden die Mittellinien der entsprechenden Wellen
durchführungen 34, 36 mit der Mittellinie der Welle 12
zusammenfallend ausgerichtet und aufrechterhalten.
Darüber hinaus wird damit eine konstante axiale Ausrich
tung (relativ zur Welle 12) zwischen dem Kodiererrad 60
und den beiden Optoblöcken 20, 22 hergestellt und
aufrechterhalten. Folglich sind die Stellungen des
Kodiererrades 60 und der Optoblöcke 20, 22 (und der
darauf befestigten Lichtbauteile) im wesentlichen von
jeglicher Bewegung oder Schwingung der Welle 12 unbeein
flußt.
Indem sie in die an den Leiterplatten ausgebilde
ten Justieröffnungen 30, 32 eingreifen, befestigen die
Leiterplattenjustierstifte 26, 28 die beiden Leiter
platten 15, 16 sicher an den entsprechenden Optoblöcken
20, 22 innerhalb der Einbuchtungen. Zusätzlich fixieren
die Leiterplattenjustierstifte 26, 28 die LED 15a, 15b
der Strahler-Leiterplatte 15 und die Photodioden 16a,
16b, 16c der Detektor-Leiterplatte 16, so daß sie den
Lichtdurchführungen 20d, 22d der entsprechenden Opto
blöcke gegenüberliegen. Darüber hinaus fixieren die
Leiterplattenjustierstifte 26, 28 die LED 15a, 15b und
die Photodioden 16a, 16b, 16c relativ zur Mittellinie der
Wellendurchführungen 34, 36 (und daher relativ zur Welle
12).
Mit den Blockjustierstiften 44a, 46a werden die
beiden Optoblöcke 20, 22 ausgerichtet und zusammengepaßt,
indem erstere in die entsprechenden Blockjustierlöcher
44b, 46b des anderen Blockes eingreifen. Zusätzlich
fixieren die Blockjustierstifte 44a, 46a die Blende 70
und den Abstandsblock 80, die zwischen den Strahler-Opto
block 20 und den Detektor-Optoblock 22 eingelegt
sind. Es ist zu bemerken, daß sich das Kodiererrad 60
aufgrund der Ausführung des Abstandsblocks 80 (so wie er
in Fig. 1 dargestellt ist) frei drehen kann. Gleich den
Leiterplattenjustierstiften 26, 28 fixieren die Block
justierstifte 44a, 46a die Optoblöcke 20, 22, die Blende
70 und den Abstandsblock 80 relativ zur Mittellinie der
Wellendurchführungen 34, 36 (und damit relativ zur Welle
12). Mit den Halteschrauben 52, 54, die innerhalb der
Gewindeöffnungen 48, 50 festgehalten werden, werden die
beiden Optoblöcke 20, 22, die Blende 70 und der Abstands
block 80 sicher zusammengehalten.
Die Leiterplattenjustierstifte 26, 28 und die
Blockjustierstifte 44a, 46a fixieren die verschiedenen
Kodiererelemente relativ zueinander und insbesondere
relativ zur Welle 12. Damit wird unter den den Lichtweg
für den Kodierer 10 bildenden Elementen, d. h. der Strah
ler-Leiterplatte 15, der Detektor-Leiterplatte 16, den
Lichtdurchführungen 20d, 22d, der Blende 70 und dem (an
der Welle 12 befestigten) Kodiererrad 60, eine konstante
Radial- bzw. Drehausrichtung hergestellt und aufrechter
halten. Folglich sind die Lagen der beiden Leiterplatten
15, 16, der Lichtdurchführungen 20d, 22d, der Blende 70
und des Kodiererrades 60 im wesentlichen von der Gesch
windigkeit oder Richtung der Drehung der Welle 12
unbeeinflußt. Weiterhin wird damit eine positive Ausrich
tung des Lichtweges zwischen den LED 15a, 15b und den
Photodioden 16a, 16b, 16c sichergestellt.
Die Fig. 3 ist eine Endansicht des zusammenge
bauten Kodierers 10 mit einer durchsichtigen Ansicht
einiger der Elemente. Wie oben bemerkt sind die Kodierer
elemente bei Zusammenbau so ausgerichtet, daß zwischen
der Strahler-Leiterplatte 15 und der Detektor-Leiter
platte 16 zwei Lichtwege hergestellt werden. Ein Lichtweg
wird zwischen der ersten LED 15a auf der Strahler-Leiter
platte 15 und den ersten und zweiten Photodioden 16a, 16b
auf der Detektor-Leiterplatte 16 gebildet. Dieser Licht
weg stellt den Inkrementalzählerkanal bzw. den
"A/B"-Kanal dar. Von der ersten LED 15a abgegebene Strahlung
wird von der zylindrischen Linse 15c der Strahler-Leiter
platte 15 fokussiert. Danach durchläuft die Strahlung die
Lichtdurchführung 20d des Strahler-Optoblocks 20 und die
ersten und zweiten Öffnungen 70c der Blende 70, die um
annähernd 0,75 Grad voneinander beabstandet an der Blende
70 ausgebildet sind. Die Blende 70 wird zum Blockieren
von gewissen unerwünschten Strahlungen von der ersten LED
15a (und von der zweiten LED 15b) benutzt. Durch Verwen
dung der ersten und zweiten Öffnungen 70c wird die
Strahlung von der ersten LED 15a in zwei Segmente aufges
paltet, ein A-Kanal-Segment und ein B-Kanal-Segment.
Wie unten im einzelnen aufgeführt durchläuft die
Strahlung von der ersten Öffnung die langen Schlitze 64
des Kodiererrades 60 (beziehungsweise die A/B-Kanal
schlitze 64) und trifft auf die erste Photodiode 16a
(bzw. die A-Kanal-Photodiode 16a) auf, und die Strahlung
von der zweiten Öffnung durchläuft die A/B-Kanal-Schlitze
64 und trifft auf die zweite Photodiode 16b (bzw. die
B-Kanal-Photodiode 16b) auf. Es ist zu bemerken, daß die
A-Kanal-Photodiode 16a und die B-Kanal-Photodiode 16b um
0,75 Grad voneinander beabstandet im selben Muster wie
die ersten und zweiten Öffnungen 70c der Blende 70 an der
Detektor-Leiterplatte 16 angebracht sind.
Zwischen der zweiten LED 15b auf der Strahler-Lei
terplatte 15 und der dritten Photodiode 16c auf der
Detektor-Leiterplatte 16 wird ein zweiter Weg gebildet.
Dieser Weg wird zur Bestimmung der Zeitmessung der
Rotationsverlagerung für den Kodierer 10 benutzt und
stellt den "C"-Kanal dar. Von der zweiten LED 15b abge
gebene Strahlung wird von der sphärischen Linse 15d der
Strahler-Leiterplatte 15 fokussiert. Danach durchläuft
die Strahlung die Lichtdurchführung 20d des Strahler-Opto
blocks 20 und die dritte Öffnung 70c der Blende 70,
die von den ersten und zweiten Öffnungen entfernt gelegen
ist. Die dritte Öffnung 70c läßt nur eine gewisse Strah
lung von der zweiten LED 15b durch. Die Strahlung von der
dritten Öffnung durchläuft den gekrümmten Schlitz 66 des
Kodiererrades 60 (bzw. den C-Kanal-Schlitz 66) und trifft
auf die dritte Photodiode 16c (bzw. die C-Kanal-Pho
todiode 16c) auf. Es ist zu bemerken, daß die C-Kanal-Pho
todiode 16c im selben Muster wie die Ausbildung der
dritten Öffnung relativ zu den ersten und zweiten
Öffnungen der Blende 70 von den A- und B-Kanal-Pho
todioden 16a, 16b beabstandet angebracht ist.
Im Betrieb bewirkt die Drehung der Welle 12, daß
sich das Kodiererrad 60 in derselben Geschwindigkeit und
Richtung dreht. Der Rest des Kodierers 10 (d. h. die
Optoblöcke 20, 22, die Blende 70 und der Abstandsblock
80) bleibt stationär. Wenn die zugehörige Steuerschaltung
auf der Strahler-Leiterplatte 15 die Drehung der Welle 12
erfaßt, geben die ersten und zweiten LED 15a, 15b Strah
lung ab. Wenn die zugehörige Steuerschaltung auf der
Detektor-Leiterplatte 16 die Drehung der Welle 12 erfaßt,
geben auch die A-Kanal-Photodiode 16a und die B-Kanal-Pho
todiode 16b ein niederwertiges Stromsignal zur Empfän
gerschaltung 16d aus. Die abgegebene Strahlung wird wie
oben beschrieben von der entsprechenden Linse 15c, 15d
fokussiert und durchläuft die Lichtdurchführung 20d des
Strahler-Optoblocks 20. Danach durchläuft die Strahlung
von der ersten LED 15a die ersten und zweiten Öffnungen
der Blende 70 und die Strahlung von der zweiten LED 15b
durchläuft die dritte Öffnung 70c.
Bei Drehung des Kodiererrades 60 erlaubt ein
erster A/B-Kanal-Schlitz 64 im Kodiererrad 60, daß ihn
die Strahlung von der ersten Öffnung durchläuft und auf
die A-Kanal-Photodiode 16a auftrifft. Als Reaktion auf
die Aufnahme der Strahlung gibt die A-Kanal-Photodiode
16a ein hochwertiges Stromsignal zur Empfängerschaltung
16d aus. Die Strahlung von der zweiten Öffnung wird durch
den lichtundurchlässigen Bereich des Kodiererrades 60
blockiert. Die B-Kanal-Photodiode 16b gibt infolgedessen
weiterhin ein niederwertiges Stromsignal aus. Die Strah
lung von der dritten Öffnung durchläuft den C-Kanal-Schlitz
66 und trifft auf die C-Kanal-Photodiode 16c auf.
Als Reaktion darauf gibt die C-Kanal-Photodiode 16c ein
hochwertiges Stromsignal zur Empfängerschaltung 16d aus.
Bei fortlaufender Drehung des Kodiererrades 60
wird die Strahlung von der ersten Öffnung durch einen
lichtundurchlässigen Bereich am Kodiererrad 60 blockiert.
Dadurch gibt die A-Kanal-Photodiode 16a ein niederwerti
ges Stromsignal aus, da keine Strahlung empfangen wird.
Gleichzeitig bleibt die Strahlung von der zweiten Öffnung
blockiert und die B-Kanal-Photodiode 16b gibt weiterhin
ein niederwertiges Stromsignal aus. Zusätzlich durchläuft
die Strahlung von der dritten Öffnung weiterhin den
C-Kanal-Schlitz 66, da der C-Kanal-Schlitz 66 nicht durch
lichtundurchlässige Bereiche unterbrochen wird, und die
C-Kanal-Photodiode 16c gibt weiterhin ein hochwertiges
Stromsignal aus.
Wenn sich das Kodiererrad 60 um 0,75 Grad gedreht
hat, durchläuft die Strahlung von der ersten Öffnung
einen zweiten A/B-Kanal-Schlitz 64 und die A-Kanal-Photo
diode 16a gibt ein hochwertiges Stromsignal aus.
Gleichzeitig erlaubt der erste A/B-Kanal-Schlitz 64, daß
die Strahlung der zweiten Öffnung das Kodiererrad 60
durchläuft. Wie oben bemerkt sind die A/B-Kanal-Schlitze
64 so auf dem Kodiererrad 60 gemustert, daß sie mit dem
Muster der A-Kanal-Photodiode 16a und der B-Kanal-Photo
diode 16b auf der Detektor-Leiterplatte 16 zusam
menfallen. Infolgedessen trifft die den ersten A/B-Kanal-Schlitz
64 durchlaufende Strahlung auf die B-Kanal-Photo
diode 16b auf, die als Reaktion darauf ein hoch
wertiges Stromsignal ausgibt. Die C-Kanal-Photodiode 16c
gibt weiterhin ein hochwertiges Stromsignal aus.
Bei weiterer Drehung der Welle 12 und des Kodie
rerrades 60 wird die Strahlung von den ersten und zweiten
Öffnungen wiederum von lichtundurchlässigen Bereichen an
dem Kodiererrad 60 blockiert. Dadurch geben die A- und
B-Kanal-Photodioden 16a, 16b entsprechende niederwertige
Stromsignale aus, da keine Strahlung empfangen wird. Die
C-Kanal-Photodiode 16c gibt weiterhin ein hochwertiges
Stromsignal aus.
Der Wechsel zwischen niederwertigen und hoch
wertigen Stromsignalen von der A-Kanal-Photodiode 16a und
der B-Kanal-Photodiode 16b und der hochwertigen Stromaus
gabe der C-Kanal-Photodiode 16c geht weiter, bis der
Kodierer sein Schlitzmuster an den Lichtwegen vorbei
rotiert hat. Zu diesem Zeitpunkt geben alle Photodioden
16a, 16b, 16c niederwertige Stromsignale zur Empfänger
schaltung 16d aus. Danach wiederholt sich der gesamte
Vorgang bei jeder nachfolgenden Wellendrehung.
Der zeitliche Unterschied zwischen den hochwer
tigen Stromsignalausgaben von der A-Kanal-Photodiode 16a
und der B-Kanal-Photodiode 16b bewirkt eine Phasenver
schiebung zwischen den beiden Ausgangssignalen. Insbeson
dere sind die A- und B-Kanal-Photodioden 16a, 16b so
strukturiert, daß das Ausgangssignal der A-Kanal-Photo
diode 16a um 90 Grad zum Ausgangssignal der B-Kanal-Photo
diode 16b phasenverschoben ist. Daraus ergibt sich
bei Drehung der Welle 12 ein Quadratur-Ausgangssignal zur
Empfängerschaltung 16d.
Die Ausgangssignale werden von der Empfänger
schaltung 16d zur Bestimmung der Geschwindigkeit und
Richtung der Drehung der Welle 12 benutzt. Die Ausgangs
signale werden auch dazu benutzt, während jeder Drehung
Bezugspunkte zum Starten oder Anhalten einer Operation
oder eines Vorgangs wie beispielsweise Bremsen der Welle,
Überwachung der Drehungsperiode, Neueinstellung usw. zu
definieren. Die Empfängerschaltung 16d ist je nach
Anwendung ausgeführt und umfaßt Bauteile, wie Zähler,
Speicherschaltungen usw., die normalerweise in Steuer- und
Zeitmeßschaltungen zu finden sind.
Die Fig. 4 zeigt eine aufgelöste isometrische
Ansicht des optischen Kodierers 10 mit alternativen
Ausführungen gewisser Bauteile. Beispielsweise kann die
Strahler-Leiterplatte 15 und die Detektor-Leiterplatte 16
als Teil einer einzelnen flexiblen Schaltung 100 statt
als zwei getrennte Bestandteile ausgebildet sein. Damit
würde ein leichter Zusammenbau und Herstellungsvorgang
des Kodierers 10 ermöglicht. In diesem Fall kann eine der
Leiterplatten als ein erster Endanschluß 102 der
flexiblen Schaltung 100 (beispielsweise die dargestellte
Detektor-Leiterplatte 16) ausgebildet sein und die andere
Leiterplatte kann als Ausschnitt oder Klappe 104 von der
flexiblen Schaltung 100 ausgebildet sein, die am entspre
chenden Block in Position gefaltet werden kann (beispiel
sweise die gezeigte Strahler-Leiterplatte 15). Der andere
Endanschluß 106 der flexiblen Schaltung 100 ist mit den
externen Strom- und Steuerschaltungen des Motors oder der
Maschine verbunden. Wie dargestellt liegt die flexible
Schaltung 100 unter den anderen Bauteilen des Kodierers
10, so daß sie nicht die Funktion des Kodierers 10 stört.
Bei Verwendung einer solchen flexiblen Schaltung 100 kann
die Verwendung von Leiterplattensubstraten unnötig sein,
da sich die LED 15a, 15b und die Photodioden 16a, 16b,
16c und die zugehörigen Schaltungen direkt auf der
flexiblen Schaltung 100 selbst ausbilden lassen.
Zweitens können die Optoblöcke 20, 22 mit durch
diese hindurchführend ausgebildeten Wellendurchführungen
34, 36 ausgeführt sein, in denen entsprechende Präzisions
futter oder -buchsen 38, 40 nicht gehalten werden.
Anstatt dessen kann von den Optoblöcken 20, 22 ein
Justierwerkzeug 120 dazu benutzt werden, die Mittellinien
der entsprechenden Wellendurchführungen 34, 36 mit der
Mittellinie der Welle 12 zusammenfallend auszurichten und
aufrechtzuerhalten. Das Werkzeug 120 wird vor Anziehen
der Halteschrauben 52, 54 durch die Wellendurchführungen
34, 36 eingeschoben und auf die Welle 12, die ebenfalls
in die Durchführungen 34, 36 eingeschoben ist, aufge
steckt. Nach Anziehen der Halteschrauben 52, 54 und wird
dann das Werkzeug 120 herausgezogen Erzielen einer
optischen Ausrichtung. Das Justierwerkzeug 120 ist ein
präzisionsgeschliffenes gehärtetes Element, das eine
beliebige Ausführung aufweisen kann. Selbst bei Ver
wendung des Justierwerkzeuges 120 sind die Wellendurch
führungen 34, 36 immer noch so ausgeführt, daß sie einen
engen Sitz der Welle 12 bieten und aus verschleißfestem
Werkstoff mit geringer Reibung (beispielsweise durch
Überlagerung) hergestellt sind.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen dienen
nur als Beispiele für die Grundsätze der vorliegenden
Erfindung. Vom Fachmann können verschiedene Modifika
tionen an ihnen ausgeführt werden, ohne von dem Rahmen
oder Konzept der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
kann der Kodierer 10 als Durchsteckdrehgeber oder in
einer sonstigen beliebigen Konstruktionsart anstatt als
einseitiger Drehgeber wie oben beschrieben ausgeführt
sein. Weiterhin kann die Welle 12 als Element des
Kodierers 10 selbst ausgeführt sein. In diesem Fall wäre
es erforderlich, daß der Kodierer 10 mit der zu messenden
Welle verbunden ist. Auch können die Welle 12 und die
Wellenabschnitte außer der kreisförmigen eine beliebige
Querschnittsform aufweisen und sogar unterschiedliche
Querschnittsformen aufweisen. Auch können die Optoblöcke
20, 22 so ausgebildet sein, daß sie in Größe, Form und
Flächenaufbau identisch sind. Auch sind die Wellendurch
führungen 34, 36 kreisförmig dargestellt, können aber zur
ordnungsgemäßen Aufnahme der Welle 12 eine beliebige Form
aufweisen.
Claims (31)
1. Kodierer für eine Drehwelle mit:
- (a) einer Strahlungsquelle;
- (b) einem Strahlungsdetektor; und
- (c) einem zwischen die Quelle und den Detektor eingefügten Strahlungsmodulator, wobei besagte Quelle, besagter Detektor und besagter Modulator direkt zuei nander ausgerichtet sind.
2. Kodierer nach Anspruch 1, wobei die Quelle, der
Detektor und der Modulator relativ zu einem Bezugspunkt
ausgerichtet sind.
3. Kodierer nach Anspruch 1, wobei die Quelle, der
Detektor und der Modulator relativ zur Drehwelle aus
gerichtet sind.
4. Kodierer nach Anspruch 1, wobei die Quelle, der
Detektor und der Modulator jeweils mechanisch an die
Drehwelle angekuppelt sind und die Quelle und der Detek
tor mechanisch aneinander angekuppelt sind, wobei die
besagten Kupplungen die Lagen der Quelle, des Modulators
und des Detektors relativ zu einem Bezugspunkt festlegen.
5. Kodierer nach Anspruch 1, wobei der zwischen der
Quelle, dem Modulator und dem Detektor gebildete Strah
lungsweg relativ zu einem Bezugspunkt ausgerichtet ist.
6. Kodierer für eine Drehwelle mit:
- (a) einer an die Drehwelle angekuppelten Strahlungsquelle;
- (b) einem an die Drehwelle angekuppelten Strahlungsdetektor;
- (c) einem zwischen die Quelle und den Detektor eingefügten und an die Drehwelle angekuppelten Strah lungsmodulator, wobei die Quelle, der Modulator und der Detektor so an die Welle angekuppelt sind, daß zwischen ihnen eine wesentliche Axialausrichtung relativ zur Welle besteht, und wobei die Quelle und der Detektor so aneinander angekuppelt sind, daß sich die Quelle, der Detektor und der Modulator relativ zur Welle in wesent licher radialer Ausrichtung zueinander befinden.
7. Kodierer nach Anspruch 6, wobei die Strahlungs
quelle einen Strahlungsstrahler und einen an einem ersten
Ende zur Aufnahme der Drehwelle und an einem zweiten Ende
zur Halterung des Strahlungsstrahlers ausgeführten
Befestigungsblock umfaßt und der Strahlungsdetektor einen
Strahlungsfühler und einen an einem ersten Ende zur
Aufnahme der Drehwelle und an einem zweiten Ende zur
Halterung des Strahlungsfühlers ausgeführten Befestigungs
block umfaßt.
8. Kodierer nach Anspruch 7, wobei in jedem der
Befestigungsblöcke eine ihn durchlaufende Durchführung am
entsprechenden ersten Ende ausgebildet ist, die so zur
Aufnahme der Drehwelle ausgeführt ist, daß die Achse der
entsprechenden Wellendurchführung im wesentlichen mit der
Achse der Drehwelle zusammenfallend ausgerichtet und
aufrechterhalten wird.
9. Kodierer nach Anspruch 7, wobei in jedem der
Befestigungsblöcke an dem entsprechenden ersten Ende eine
ihn durchlaufende Durchführung ausgebildet ist, die zum
Festhalten einer Buchse darin ausgeführt ist, wobei die
besagte Buchse zur Aufnahme der Drehwelle ausgeführt ist,
um die Achse der entsprechenden Wellendurchführung im
wesentlichen mit der Achse der Drehwelle zusammenfallend
auszurichten und aufrechtzuerhalten.
10. Kodierer nach Anspruch 7, wobei der Strahlungs
modulator eine Kodiererscheibe umfaßt, in der eine sie
durchlaufende Mitteldurchführung ausgeführt ist, um die
Drehwelle aufzunehmen und so festzuhalten, daß sich die
Scheibe synchron zur Welle dreht, wobei die Mittelachse
der Scheibe im wesentlichen mit der Achse der Drehwelle
zusammenfällt.
11. Kodierer nach Anspruch 7, wobei die Befestigungs
blöcke den Strahlungsstrahler und den Strahlungsfühler so
an entsprechenden Stellen an den entsprechenden Blöcken
halten, daß der Strahler und der Sensor direkt zueinander
ausgerichtet sind.
12. Kodierer nach Anspruch 7, wobei die Befestigungs
blöcke den Strahlungsstrahler und den Strahlungsfühler so
an entsprechenden Stellen an den entsprechenden Blöcken
halten, daß der Strahler und der Sensor relativ zur Achse
der Drehwelle ausgerichtet sind.
13. Kodierer nach Anspruch 7, wobei an den Befesti
gungsblöcken entsprechende Stifte und Löcher angeformt
sind, mit denen die Blöcke zusammengepaßt werden können.
14. Kodierer nach Anspruch 13, wobei die Befesti
gungsblöcke Mittel zum sicheren Aufrechterhalten der
Zusammenpassung der Blöcke umfassen.
15. Kodierer nach Anspruch 7, wobei die Befestigungs
blöcke so ausgeführt sind, daß sie zusammengepaßt werden,
um die Winkellagen des Strahlers, des Fühlers und des
Modulators relativ zur Achse der Drehwelle auszurichten
und festzuhalten.
16. Kodierer nach Anspruch 7, wobei der Strahlungs
modulator eine Kodiererscheibe umfaßt, in der eine diese
durchlaufende Mitteldurchführung zur Aufnahme und zum
Festhalten der Drehwelle ausgebildet ist, wobei die
Mittelachse der Scheibe im wesentlichen mit der Achse der
Drehwelle zusammenfällt, und einen Kollimator, wobei die
Befestigungsblöcke und der Kollimator sich so zusammen
passen lassen, daß die Winkellagen des Strahlers, des
Fühlers, der Kodiererscheibe und des Kollimators relativ
zur Achse der Drehwelle ausgerichtet und festgehalten
werden.
17. Kodierer nach Anspruch 16, wobei an den Befesti
gungsblöcken entsprechende Stifte und Löcher ausgebildet
sind, mit denen die Blöcke zusammengepaßt werden können,
und der Kollimator zur Aufnahme der Stifte ausgeführt
ist, damit der Kollimator an die Befestigungsblöcke
angekuppelt werden kann.
18. Kodierer nach Anspruch 16, wobei die Befesti
gungsblöcke den Strahlungsstrahler und den Strahlungs
fühler so an entsprechenden Stellen an den entsprechenden
Blöcken halten, daß der Strahler und der Fühler direkt
zueinander und zur Kodiererscheibe und zum Kollimator
ausgerichtet sind.
19. Kodierer nach Anspruch 16, wobei der Kollimator
eine Blende mit diese durchlaufenden Öffnungen umfaßt,
wobei die Winkel lagen der Öffnungen relativ zur Achse der
Drehwelle ausgerichtet und festgehalten sind.
20. Eine Kombination aus (a) einer Drehwelle einer
Maschine und (b) einem optischen Kodierer mit einer
Lichtquelle, einem Lichtfühler, einem ersten Befestigungs
block, der die Lichtquelle hält und an die Welle ange
kuppelt ist, einem zweiten Befestigungsblock, der den
Lichtfühler hält und der an die Welle angekuppelt ist,
und einer Kodiererscheibe, die zwischen die Lichtquelle
und den Lichtfühler eingefügt ist und die an die Welle
angekuppelt ist, wobei besagte Befestigungsblöcke und
Kodiererscheibe so an die Drehwelle angekuppelt sind, daß
der zwischen der Quelle, der Kodiererscheibe und dem
Fühler gebildete Lichtweg im wesentlichen axial zur Welle
ausgerichtet ist.
21. Kombination nach Anspruch 20, wobei die Befesti
gungsblöcke so zusammengepaßt sind, daß die Quelle, der
Fühler und das Kodiererrad relativ zur Welle im wesent
lichen radial zueinander ausgerichtet sind.
22. Kombination nach Anspruch 20, wobei die Befesti
gungsblöcke und das Kodiererrad an die Welle angekuppelt
sind und die Befestigungsblöcke so aneinander angepaßt
sind, daß der Lichtweg als fortlaufend aufrechterhalten
wird.
23. Kombination nach Anspruch 20, wobei in jedem der
Befestigungsblöcke eine ihn durchlaufende Durchführung
ausgebildet ist, die zur Aufnahme der Drehwelle ausge
führt ist, so daß die Achse der entsprechenden Wellen
durchführung im wesentlichen mit der Achse der Drehwelle
zusammenfallend ausgerichtet ist und aufrechterhalten
wird.
24. Kombination nach Anspruch 20, wobei in jedem der
Befestigungsblöcke eine ihn durchlaufende Durchführung
ausgebildet ist, die zum Festhalten einer Buchse darin
ausgeführt ist, wobei die besagte Buchse zur Aufnahme der
Drehwelle ausgeführt ist, so daß die Achse der ent
sprechenden Wellendurchführung im wesentlichen mit der
Achse der Drehwelle zusammenfallend ausgerichtet ist und
aufrechterhalten wird.
25. Kombination nach Anspruch 20, wobei die Befesti
gungsblöcke die Quelle und den Fühler so an entsprechen
den Stellen an den entsprechenden Blöcken halten, daß die
Quelle und der Fühler relativ zur Achse der Drehwelle
ausgerichtet sind.
26. Verfahren zur Ausrichtung der optischen Erken
nungsbauteile eines optischen Kodierers für eine Dreh
welle mit folgenden Schritten:
- (a) Ankuppeln einer Lichtquelle, eines Licht detektors und eines zwischen diese eingefügten Licht kodierelements an die Drehwelle, so daß die Quelle, das Kodierelement und der Detektor relativ zur Welle im wesentlichen axial ausgerichtet sind;
- (b) Ankuppeln der Quelle, des Detektors und eines zwischen diese eingefügten Kollimators aneinander, so daß die Quelle, der Kollimator, das Kodierelement und der Detektor relativ zur Welle im wesentlichen rotationsmäßig zueinander ausgerichtet sind; und
- (c) Sichern der Zusammenkupplung zwischen der Quelle, dem Detektor und dem Kollimator, so daß die Axial- und Rotationsausrichtungen der Bauteile aufrecht erhalten werden.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Schritt des
Ankuppelns an die Drehwelle a) das Einschieben der
Drehwelle in eine Durchführung eines Befestigungsblocks
für die Quelle, eine Durchführung eines Befestigungs
blocks für den Detektor und eine im Lichtkodierelement
gebildete Durchführung und b) das Ausrichten der Achse
jeder Durchführung als im wesentlichen mit der Achse der
Welle zusammenfallend umfaßt.
28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des
Ausrichtens umfaßt, daß jede der Durchführungen so
ausgeführt ist, daß die Achse jeder Durchführung im
wesentlichen mit der Achse der Welle zusammenfallend
aufrechterhalten wird.
29. Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des
Ausrichtens das Einschieben eines Justierwerkzeuges durch
die Durchführungen vor Sichern der Zusammenkupplung
zwischen der Quelle, dem Detektor und dem Kollimator und
das Herausnehmen des Werkzeuges nach Sichern der Zusam
menkupplung zwischen der Quelle, dem Detektor und dem
Kollimator umfaßt.
30. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Schritt des
Zusammenkuppelns der Quelle, des Detektors und des
Kollimators den Schritt des Zusammenpassens des Kolli
mators und der Befestigungsblöcke für die Quelle und den
Detektor umfaßt, um die Winkellagen der Quelle, des
Detektors, des Kollimators und des Kodierelements auszu
richten und festzulegen.
31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des
Zusammenpassens den Schritt des Zusammenpassens der
entsprechenden an den Befestigungsblöcken der Quelle und
des Detektors ausgebildeten Stifte und Löcher und ent
sprechenden am Kollimator ausgebildeten Löcher umfaßt.
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