DE19640109A1

DE19640109A1 - Blind element for optical rotary meter

Info

Publication number: DE19640109A1
Application number: DE1996140109
Authority: DE
Inventors: Bernhard Kuenstler; Hubert Zepf
Original assignee: Hengstler GmbH
Current assignee: Hengstler GmbH
Priority date: 1996-09-28
Filing date: 1996-09-28
Publication date: 1998-04-02

Abstract

The blind element (6) includes a blind holder and a plate which has at least one transparent section (6a-6f). The element can be made as an integrated unit in which the transparent areas are formed as breaches of the plate and the non-transparent areas (6a'-6f') are formed from the same material throughout. The blind can be injection-moulded in plastic. The blind holder is mounted on a receiver board (9). The element has at least a recession in which a lens is fitted on the lower side of the element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Blendenelement für einen Dreh- oder Lineargeber, wel ches einen Blendenhalter und eine Blendenplatte, die mindestens einen licht durchlässigen und mindestens einen lichtundurchlässigen Bereich besitzt, aufweist.The invention relates to an aperture element for a rotary or linear encoder, wel ches an aperture holder and an aperture plate, which at least one light permeable and has at least one opaque area, having.

Ein derartiges Blendenelement ist bekannt und wird in Dreh- oder Lineargebern mit hoher Auflösung eingesetzt, bei denen eine Maßverkörperung im Durchlicht verfahren abgetastet wird. Bisher wurden die Blendenplatten derartiger Blen denelemente aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff hergestellt, indem in die Blendenplatte durch ein Ätzverfahren unterschiedlich lichtdurchlässige Bereiche aufgebracht werden. Diese derart hergestellten Blendenplatten werden in den Blendenhalter eingesetzt und mit diesem verklebt.Such an aperture element is known and is used in rotary or linear encoders used with high resolution, where a material measure in transmitted light process is scanned. So far, the aperture plates of such balls denelemente made of a translucent material by in the Aperture plate through an etching process differently translucent areas be applied. These aperture plates produced in this way are in the Panel holder inserted and glued to it.

Hierbei tritt das Problem auf, daß vor dem Verkleben der Blendenplatte mit dem Blendenhalter in arbeits- und zeitaufwendiger und daher kostenintensiver Art und Weise diese justiert werden mußte, damit nach dem Einbau des bekannten Blen denelements in den Geber die Hell-Dunkel-Kanten der Maßverkörperung und der Blendenplatte genau fluchten. Das Blendenelement selbst wurde dann im Geber mittels Fixierzapfen in die richtige Position gebracht.Here the problem arises that before gluing the orifice plate with the Aperture holder in a laborious and time-consuming and therefore cost-intensive manner Way this had to be adjusted so that after the installation of the well-known Blen denelements in the encoder the light-dark edges of the material measure and the Align the aperture plate exactly. The aperture element itself was then in the encoder brought into the correct position by means of fixing pins.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Blen denelement der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es kosten günstig herstellbar ist.In order to avoid this disadvantage, the object of the invention is a blowing the element of the type mentioned in such a way that it cost is inexpensive to manufacture.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Blendenplatte und der Blendenhalter des Blendenelements als integrale Bestandteile des Blen denelements ausgebildet sind, daß der mindestens eine lichtdurchlässige Be reich als ein Durchbruch der Blendenplatte ausgebildet ist, und daß der minde stens eine lichtundurchlässige Bereich der Blendenplatte als Materialsteg ausge bildet ist.This object is achieved in that the aperture plate and the panel holder of the panel element as an integral part of the Blen denelements are formed that the at least one translucent Be is richly designed as an aperture of the aperture plate, and that the minde least an opaque area of the panel plate as a material web forms is.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise ein Blendenelement geschaffen, welches sich dadurch auszeichnet, daß es be sonders einfach und daher kostengünstig durch ein übliches Kunststoffspritzgieß- Verfahren herstellbar ist. Die integrierte, einteilige Ausbildung von Blendenplatte und Blendenhalter besitzt weiterhin den Vorteil, daß die Blendenplatte nunmehr von Anfang an fest im Blendenelement integriert ist, so daß die bisher in nachtei liger Art und Weise erforderliche Justage der Blendenplatte vollkommen entfällt.The measures according to the invention are advantageous created an aperture element, which is characterized in that it be particularly simple and therefore inexpensive thanks to a conventional plastic injection molding Process can be produced. The integrated, one-piece design of the cover plate and aperture holder also has the advantage that the aperture plate now from the beginning is firmly integrated in the panel element, so that the previously in nachtei liger manner required adjustment of the aperture plate completely eliminated.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Blendenelement mindestens eine Ausnehmung aufweist, in die ein Linsenelement einsetzbar ist. Diese erfinderische Maßnahme besitzt den Vorteil, daß durch die Integration min destens eines Linsenelementes in das Blendelement nicht nur eine ein fachere und daher kostengünstigere Herstellbarkeit gegeben ist. Vielmehr baut die durch das Blendenelement mit integriertem Linsenelement ausgebildete Ein heit besonders kompakt, so daß in vorteilhafter Art und Weise auch eine kleinere Ausführung der mit dem erfindungsgemäßen Blendenelement ausgerüsteten Dreh- oder Lineargeber ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß es auch möglich ist, bei einer gegenüber dem Stand der Technik unveränderten Baugröße des Blendenelements einen größeren Abstand des Blendenelements zur Empfängerelektronik zu erzielen, wodurch in vorteilhafter Art und Weise Tole ranzen, insbesondere durch thermische Ausdehnung hervorgerufene Toleranzen, unkritischer sind.An advantageous development of the invention provides that the panel element has at least one recess into which a lens element can be inserted. This inventive measure has the advantage that min least one lens element in the aperture element not just one there is more technical and therefore less expensive to manufacture. Rather builds the one formed by the aperture element with an integrated lens element Unit particularly compact, so that even a smaller one in an advantageous manner Execution of the equipped with the panel element according to the invention Rotary or linear encoder is made possible. Another advantage is that it is also possible with an unchanged compared to the prior art Size of the panel element a greater distance from the panel element to achieve receiver electronics, which advantageously Tole satchels, especially tolerances caused by thermal expansion, are less critical.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous developments of the invention are the subject of Subclaims.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird:Further details and advantages of the invention are the embodiment remove, which is described below with reference to the figures:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Drehgebers mit einem Ausführungsbei spiel eines Blendenelements im Schnitt, Fig. 1 shows an embodiment of a rotary encoder with a Ausführungsbei play of a diaphragm element in section,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel entlang der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of the embodiment taken along line AB of FIG. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Fig. 1 entlang der Linie C-D in vergrößer tem Maßstab. Fig. 3 shows a section through FIG. 1 along the line CD in enlarged scale.

In Fig. 1 ist nun eine Ausführungsform eines Drehgebers dargestellt, welcher in an und für sich bekannter Art und Weise aus einer lichtemittierenden Einheit l die vorzugsweise eine die aus ihr austretenden Lichtstrahlen L bündelnden Linse 2 aufweist, eine unter der Linse 2 liegende Codescheibe 5, ein unter der Codescheibe 5 liegendes Blendenelement 6 und eine darunter liegende Empfängerelektronik 7 aufweist. Die von einer Lichtquelle 1′ der Lichteinheit 1 austretenden Lichtstrahlen L treten aus der der Lichtquelle 1′ im Strahlengang nachfolgenden Linse 2 als parallele Strahlen L aus und passieren die lichtdurch lässigen Bereiche 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f der eine Maßverkörperung reprä sentierenden Codescheibe 5 (siehe Fig. 2): Steht nun z. B. der Bereich 4a einer in Fig. 2 äußersten Spur 5a von sechs Spuren 5a bis 5f der Codescheibe 5 über ei nem lichtdurchlässigen Bereich 6a eines Blendenbereichs 6′ des Blendenele ments 6, so gelangt das von der Lichtquelle 1′ der Lichteinheit 1 emittierte Licht L in ein zugeordnetes Detektorelement 7a der Empfängerelektronik 7, welches daraufhin ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, das in der Auswer teelektronik der Empfängerelektronik 7 weiterverarbeitbar ist. Entsprechende Überlegungen gelten auch für die lichtdurchlässigen Bereiche 4b-4f der Spuren 5b-5f der Codescheibe 5, welche mit den lichtdurchlässigen Be reichen 6b-6f des Blendenbereichs 6′ des Blendenelements 6 zusammenwirken. Die durch die lichtdurchlässigen Bereiche 6b-6f des Blendenelements 6 hin durchtretenden Lichtstrahlen L werden von Detektorelementen 7b-7f der Empfängerelektronik 7 registriert.In Fig. 1, an embodiment there is shown a rotary encoder, which in and of itself known manner from a light-emitting unit L which is preferably a has the converging from their emerging light beams L lens 2, a temperature below the lens 2 code disk 5, has an aperture element 6 located under the code disc 5 and receiver electronics 7 located underneath. The light rays L emerging from a light source 1 'of the light unit 1 emerge from the lens 2 following the light source 1 ' in the beam path as parallel rays L and pass through the translucent areas 4 a, 4 b, 4 c, 4 d, 4 e, 4 f of the measuring disc representing a measuring scale 5 (see FIG. 2): is now z. B. the area 4 a of FIG. 2 outermost track 5 a of six tracks 5 a to 5 f of the code disk 5 over egg nem translucent area 6 a of an aperture area 6 'of the aperture element 6 , so that comes from the light source 1 ' the light unit 1 emits light L into an associated detector element 7 a of the receiver electronics 7 , which then generates a corresponding electrical signal that can be further processed in the evaluation electronics of the receiver electronics 7 . Corresponding considerations also apply to the translucent areas 4 b- 4 f of the tracks 5 b- 5 f of the code disk 5 , which range with the translucent Be 6 b- 6 f of the aperture area 6 'of the aperture element 6 cooperate. The light rays L passing through the translucent areas 6 b- 6 f of the diaphragm element 6 are registered by detector elements 7 b- 7 f of the receiver electronics 7 .

Wesentlich ist nun die Ausbildung des Blendenelements 6. Diese besteht nicht, wie es bei bekannten Blendenelementen der Fall ist, aus einem Blendenhalter und einer davon separaten Blendenplatte. Vielmehr ist bei dem beschriebenen Blendenelement 6 in vorteilhafter Art und Weise vorgesehen, daß das Blen denelement 6 einteilig aufgebaut ist, d. h., daß die bisherige Blendenplatte inte graler Bestandteil des Blendenelements 6 ist. Die lichtdurchlässigen Be reiche 6a-6f des Blendenelements 6 werden dann durch Durchbrüche im Blendenbereich 6′ ausgebildet, während die übrigen, lichtundurchlässigen Bereiche 6a′-6f′ des Blendenelements 6 durch Materialstege 6a′-6f′, also durch das Material im Blendenbereich 6′ ausgebildet sind.The design of the panel element 6 is now essential. This does not consist, as is the case with known diaphragm elements, of a diaphragm holder and a diaphragm plate separate from it. Rather, it is provided in the described shutter member 6 in an advantageous manner that the Blen denelement is constructed in one piece 6, which means that the existing diaphragm plate inte gral part is the panel element. 6 The translucent Be rich 6 a- 6 f of the panel element 6 are then 'is formed, while the remaining opaque areas 6 a'- 6 f' through apertures in the diaphragm region 6 of the panel element 6 by material webs 6 a'- 6 f ', that is by the material in the aperture area 6 'are formed.

Vorzugsweise besteht das derart realisierte Blendenelement 6 aus Kunststoff. Dies besitzt den Vorteil, daß das Blendenelement 6 in einfacher und daher ko stengünstiger Art und Weise als Kunststoff-Spritzgußteil herstellbar ist.The panel element 6 realized in this way preferably consists of plastic. This has the advantage that the diaphragm element 6 can be produced in a simple and therefore cost-effective manner as a plastic injection molded part.

Da der Blendenbereich 6′ des Blendenelements 6 infolge seiner integralen Aus bildung nun in einer räumlich definierten Beziehung zum Blendenelement 6 steht, entfällt in vorteilhafter Art und Weise die bis jetzt erforderliche Justierung der Blendenplatte 6′ auf dem bisherigen Blendenhalter.Since the diaphragm portion 6 on the previous screen holder 'of the panel element 6 due to its integral of education now in a defined spatial relationship with the aperture member 6 is that required to now adjustment of the restrictor plate 6 is omitted in an advantageous manner'.

Ein Blendenhalter 12 des Blendenelements 6 seinerseits ist auf einer Empfänger-Platine 9 der Empfängerelektronik 7 einer definierten Position durch Zapfen, Aussparungen, Anschläge oder ähnlichen Haltemitteln positioniert, so daß das Blendenelement 6 und damit der Blendenbereich 6′ mit ihrem durch die lichtdurchlässigen Bereiche 6a-6f und die lichtundurchlässigen Bereiche 6a′-6f′ ausgebildeten Blendenraster in einer exakt definierten Position im Geber einge setzt ist.A screen holder 12 of the shutter member 6 is in turn on a receiver board 9 of the receiver electronics 7 positioned a defined position by pins, recesses, stops or similar holding means, so that the panel element 6 and thus the iris region 6 'with their through the light transmissive areas 6a - 6 f and the opaque areas 6 a'- 6 f 'trained aperture grid is inserted in a precisely defined position in the encoder.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn - wie in Fig. 3 dargestellt - das Blendenelement 6 eine Ausnehmung 11 aufweist, in die den lichtdurchlässigen Bereichen 6a-6f zu geordnete Linsenelemente 8, z. B. Stablinsen 8a, einsetzbar sind. Die Linsen elemente 8 dienen dazu, die durch den lichtdurchlässigen Bereich 6a-6f des Blendenelements 6 hindurchtretenden Lichtstrahlen zu bündeln und auf die op tisch aktiven Bereiche der Detektorelemente 7a-7f der Empfängerelektronik 7 zu fokussieren. Hierdurch wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, daß auf sehr kleinen Empfängerflächen exakt getrennte optische Signale empfangbar sind. Durch die Integration der Linsenelemente in den Blendenbereich 6′ des Blen denelements 6 wird in vorteilhafter Art und Weise desweiteren erreicht, daß das Blendenelement 6 kompakter baut. Dadurch ist es möglich, auch die Dreh- oder Lineargeber, welche das beschriebene Blendenelement 6 verwenden, kompakter zu bauen. Es ist aber auch möglich, bei einer unveränderten Baugröße einen größeren Abstand zwischen den Empfängern 7a-7f und dem Blendenelement 6 herzustellen, so daß mechanische oder thermische Toleranzen bei einem kom pakten Aufbau des Gebers nicht mehr so eine kritische Rolle spielen, wie es bei den bekannten Anordnungen der Fall ist.It is also advantageous if - as illustrated in Fig. 3 - the shutter member 6 has a recess 11 into which the transparent areas 6 a-f 6 to minor lens elements 8, z. B. rod lenses 8 a, can be used. The lens elements 8 serve to bundle the light rays passing through the translucent area 6 a- 6 f of the diaphragm element 6 and to focus on the optically active areas of the detector elements 7 a- 7 f of the receiver electronics 7 . In this way it is advantageously achieved that exactly separate optical signals can be received on very small receiver surfaces. The integration of the lens elements in the aperture region 6 'of the Blen denelements 6 is achieved further in an advantageous manner that the panel element is more compact. 6 This makes it possible to build the rotary or linear encoders, which use the aperture element 6 described, more compact. But it is also possible to produce a larger distance between the receivers 7 a- 7 f and the diaphragm element 6 with an unchanged size, so that mechanical or thermal tolerances no longer play a critical role in a compact design of the encoder is the case with the known arrangements.

Die Ausnehmung 11 für das mindestens eine Linsenelement 8 kann an der Unterseite 13 der Linsenplatte 6′ angeordnet sein. Es wäre auch möglich, daß die Darstellung in den Figuren) an der Oberseite 13′ des Blendenbereichs 6′ ange ordnet ist. Hierbei ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß die lichtdurchlässi gen Bereiche 6a-6f ausbildenden Durchbrüche des Blendenelements 6 im Bo den der Ausnehmung 11 angeordnet sind, und daß die Linsenelemente 8 über den Durchbrüchen des Blendenbereichs 6′ angebracht sind.The recess 11 for the at least one lens element 8 can be arranged on the underside 13 of the lens plate 6 '. It would also be possible that the representation in the figures) is arranged on the top 13 'of the diaphragm area 6 '. It is advantageously provided that the light-permeable areas 6 a- 6 f forming openings of the aperture element 6 in the Bo of the recess 11 are arranged, and that the lens elements 8 are attached over the openings of the aperture area 6 '.

Im Sinne einer kompakteren Ausbildung kann desweiteren vorgesehen sein, daß mindestens eines der Linsenelemente 8 zumindest teilweise in den im zugeord neten Durchbruch 6a-6f des Blendenelements 6 eintaucht.In terms of a more compact configuration can be provided further that at least one of the lens elements 8 at least partly in the Neten in zugeord opening 6 a-f 6 of the panel element 6 is immersed.

Claims

1. Blendenelement für einen Dreh- oder Lineargeber, welches einen Blendenhalter (12) und eine Blendenplatte, die mindestens einen lichtdurch lässigen Bereich (6a-6f) und mindestens einen lichtundurchlässigen Bereich (6a′-6f′) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden platte des Blendelements (6) als integraler Blendenbereich (6′) des Blendenelements (6) ausgebildet ist, daß der mindestens eine lichtdurchlässi ge Bereich (6a-6f) des Blendenbereichs (6′) als ein Durchbruch des Blen denelements (6) ausgebildet ist, und daß der mindestens eine lichtundurch lässige Bereich (6a′-6f′) des Blendenelements (6) als Materialsteg des Blendenbereichs (6′) ausgebildet ist.1. Display element for a rotary or linear encoder, which comprises (f a- 6 6) comprises a screen holder (12) and an aperture plate having at least one transmissive region and at least one opaque area (6 a'- 6 f '), characterized in that the aperture plate of the shutter element (6) 'is constructed of the panel element (6) that the at least one lichtdurchlässi ge region (6 a- 6 f) of the diaphragm region (6 as an integral diaphragm region (6)') as a breakthrough of is formed blen denelements (6), and that the (a '6 6 f') at least one lichtundurch transmissive region is formed of the panel element (6) as the material web of the diaphragm region (6 ').

2. Blendenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blendenelement (6) ein Kunststoff-Spritzgußteil ist.2. Panel element according to claim 1, characterized in that the panel element ( 6 ) is a plastic injection molded part.

3. Blendenelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Blendenhalter (12) des Blendenelements (6) mindestens ein Hal teelement aufweist, durch das er an einer Trägerplatte, insbesondere einer Empfänger-Platine (9), befestigbar ist.3. A diaphragm element according to one of claims 1 or 2, characterized in that the diaphragm holder ( 12 ) of the diaphragm element ( 6 ) has at least one Hal teelement, through which it can be fastened to a carrier plate, in particular a receiver circuit board ( 9 ) .

4. Blendenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blendenelement (6) mindestens eine Ausnehmung (11) aufweist, in die mindestens ein Linsenelement (8) einsetzbar ist.4. A diaphragm element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the diaphragm element ( 6 ) has at least one recess ( 11 ) into which at least one lens element ( 8 ) can be inserted.

5. Blendenelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (11) für das mindestens eine Linsenelement (8) an der Unterseite (13) des Blendenelements (6) angeordnet ist. 5. A diaphragm element according to claim 4, characterized in that the recess ( 11 ) for the at least one lens element ( 8 ) on the underside ( 13 ) of the diaphragm element ( 6 ) is arranged.

6. Blendenelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (11) für das mindestens eine Linsenelement (8) an der Oberseite (13′) des Blendenbereichs (6′) angeordnet ist, daß die die licht durchlässigen Bereiche (6a-6f) ausbildenden Durchbrüche des Blendenbereichs (6′) am Boden der Ausnehmung (11) angeordnet sind, und daß das mindestens eine Linsenelement (8) über den Durchbrüchen des Blendenbereichs (6′) angeordnet ist.6. A diaphragm element according to claim 4, characterized in that the recess ( 11 ) for the at least one lens element ( 8 ) on the top ( 13 ') of the diaphragm area ( 6 ') is arranged so that the translucent areas ( 6 a- 6 f) forming openings of the aperture area ( 6 ') are arranged at the bottom of the recess ( 11 ), and that the at least one lens element ( 8 ) is arranged above the openings of the aperture area ( 6 ').

7. Blendenelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Linsenelemente (8) zumindest teilweise in den ihm zugeordneten Durchbruch (6a-6f) des Blendenbereichs (6′) eintaucht.7. Shutter element according to one of claims 4 to 6, characterized in that at least one of the lens elements (8) at least partly (a- 6 6 f) in its associated aperture penetrates the diaphragm region (6 ').

8. Blendenelement nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Linsenelemente (8) eine Stablinse (8a) ist.8. A diaphragm element according to one of claims 4 to 7, characterized in that at least one of the lens elements ( 8 ) is a rod lens ( 8 a).

9. Blendenoptik, die eine eine Lichtquelle (1′) aufweisende Lichteinheit (1), eine von den von der Lichtquelle (1′) der Lichteinheit (1) emittierten Licht strahlen (L) beaufschlagbare Maßverkörperung (5) und eine zugeordnete Empfängerelektronik (7) aufweist, gekennzeichnet durch ein Blenden element (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.9. aperture optics, which have a light source ( 1 ') having a light unit ( 1 ), one of the light emitted by the light source ( 1 ') of the light unit ( 1 ) emit light (L) actinable material measure ( 5 ) and an associated receiver electronics ( 7 ), characterized by a diaphragm element ( 6 ) according to one of claims 1 to 8.

10. Dreh- oder Lineargeber, gekennzeichnet durch ein Blendenelement (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.10. rotary or linear encoder, characterized by an aperture element ( 6 ) according to one of claims 1 to 8.