DE2346327A1 - Angle of rotation pickup - has a shaft rotatable against the tension of a helical spring - Google Patents

Angle of rotation pickup - has a shaft rotatable against the tension of a helical spring

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DE2346327A1 DE19732346327 DE2346327A DE2346327A1 DE 2346327 A1 DE2346327 A1 DE 2346327A1 DE 19732346327 DE19732346327 DE 19732346327 DE 2346327 A DE2346327 A DE 2346327A DE 2346327 A1 DE2346327 A1 DE 2346327A1
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Abstract

The spring converts the angle of rotation into an electric signal corresponding to the torque. The shaft has a driving lever with a stop which can move between two further stops. The movable stop is provided on a lever swivelling coaxially with the shaft. This lever axis of rotation lies on the bisectrix of the angle between the fixed stops and the shaft, or the movable stop may be mounted on a sliding element. A further intermediate lever, rotatable about the shaft axis is provided between the lever carrying the movable stop, and the driving lever firmly fastened on the shaft. It interacts with the movable stop and with the special stop on the shaft driving lever.

Description

234632?234632?

J. G. Eckardt AG Stuttgart,. den 13. SeptemberJ. G. Eckardt AG Stuttgart ,. September 13th

7000 Stuttgart 50 A-Nr. 3897000 Stuttgart 50 A no. 389

Pragstraße 80-82Pragstrasse 80-82

Betr.: Patent- und GebrauchsmusterhilfsanmeldungRe: Application for patents and utility models

Meßgerät, insbesondere DrehwinkelgeberMeasuring device, in particular rotary encoder

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßgerät mit einer gegen die Wirkung einer Spiralfeder drehbaren Welle, insbesondere auf einen Drehwinkelgeber, bei dem mittels einer Spiralfeder der Drehwinkel in ein ein elektrisches Signal gebendes Drehmoment umgewandelt wird.The invention relates to a measuring device with a shaft rotatable against the action of a spiral spring, in particular to a rotary encoder, in which the rotary angle is converted into a torque that generates an electrical signal by means of a spiral spring is converted.

Bei Meßinstrumenten ο.dgl. gibt es Anwendungsfälle für Drehwinkel von mehr als 360°, während die eingesetzten Teile jedoch eine Beschränkung der Verdrehung voraussetzen. Beispielsweise bei Drehwinkelgebern geht es darum, mit Hilfe einer Spiralfeder den Drehwinkel in ein Drehmoment umzuwandeln, das dann über andere Einrichtungen kompensiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Die bei solchen Meßgeräten eingesetzten Spiralfedern lassen in der gewünschten Genauigkeit nur einen Drehbereich von 0° bis etwa 370° zu. Die Drehbewegung muß daher in der einen Richtung begrenzt werden, damit sich die Spiralfeder nicht abwickelt und zerstört xd.rd. Auch in der anderen Sichtung muß die Drehbewegung begrenzt werden, weil sich sonst die Wicklungen der Spiralfeder zu stark aufeinanderlegen, was eben-For measuring instruments or the like. there are applications for angles of rotation of more than 360 °, while the parts used, however, require a limitation of the rotation. For example With rotary encoders, the aim is to convert the rotary angle into a torque with the help of a spiral spring, which is then compensated by other devices and converted into an electrical signal. The at Coil springs used in such measuring devices allow only a range of rotation from 0 ° to with the desired accuracy about 370 ° to. The rotary movement must therefore be limited in one direction so that the spiral spring does not unwind and destroys xd.rd. Must also in the other sighting the rotational movement can be limited, because otherwise the coils of the spiral spring will lie on top of each other too much, which will also

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falls zu einer Zerstörung der Spiralfeder führt. Da aber auf der anderen Seite der Eingabebereich des Drehwinkels mindestens 360° betragen soll, genügt die Anordnung eines einfachen Anschlages zum Begrenzen der Drehbewegung nicht den Erfordernissen. Außerdem ist bei den meisten Meßgeräten im fertigen Zustand von außen nur die Welle sichtbar und zugänglich, durch die die Drehbewegung eingeleitet werden soll. Würden keine Anschläge vorgesehen werden, so wäre es bei einer Fehlbedienung oder durch andere Einflüsse, beispielsweise bei der Erprobung, ohne weiteres möglich, daß durch eine unzulässige Verdrehung der Welle die Spiralfeder oder andere Teile beschädigt werden.if this leads to the destruction of the spiral spring. But then on on the other side the input range of the angle of rotation should be at least 360 °, the arrangement of a simple stop is sufficient to limit the rotary movement does not meet the requirements. In addition, most of the measuring devices are in the finished state from the outside only the shaft through which the rotary movement is to be initiated is visible and accessible. Wouldn't stop are provided, it would be in the event of incorrect operation or other influences, for example during testing, It is easily possible that the spiral spring or other parts are damaged by impermissible rotation of the shaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Meßgerät der eingangs genannten Art eine Drehwinkelbegrenzung zu finden, die Drehwinkel von wenigstens 360° zuläßt. Die Erfindung besteht darin, daß die Welle mit einem Mitnahmehebel versehen ist, dem ein Anschlag zugeordnet ist, der seinerseits zwischen zwei in Abstand zueinander angeordneten Anschlägen beweglich^gehalten ist.The invention is based on the object of limiting the angle of rotation for a measuring device of the type mentioned at the beginning find that allows angles of rotation of at least 360 °. The invention consists in that the shaft is provided with a driving lever to which a stop is assigned, which in turn is movably held between two stops arranged at a distance from one another.

In der Ausgangslage drückt der mit der Welle drehfeste Mitnahmehebel den mit ihm zusammenwirkenden beweglichen Anschlag gegen einen festen Ausgangsanschlag. Bei einer Drehbewegung löst sich der Mitnahmehebel vom beweglichen Anschlag und trifft kurz vor Vollendung eines Winkelxireges von 360° von der Gegenseite an den beweglichen Anschlag, der mitgenommen wird und je nach Auslegung des Winkelweges für den beweglichen Anschlag nach 360° oder mehr an dem festen Endanschlag anstößt und die Endlage einnimmt. Beim Zurückdrehen nimmt der Mitnahmehebel den beweglichen Anschlag vom festen Endanschlag bis zum festen Ausgangsanschlag mit, so daß auch bei dieser Bewegung der volle Winkelweg erreicht wird.In the starting position, the driving lever, which is non-rotatable with the shaft, presses the movable stop cooperating with it against a fixed output stop. When turning the driving lever detaches itself from the movable stop and hits shortly before completion of an angle xireg of 360 ° from the opposite side to the movable stop, which is taken along and depending on the design of the angular path for the movable stop after 360 ° or more abuts the fixed end stop and the Takes end position. When turning back, the drive lever takes the movable stop from the fixed end stop to the fixed Starting stop with, so that the full angular path is also achieved with this movement.

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'Der "bewegliche Anschlag kann in einfacher Weise an einem schwenkbaren Hebel angeordnet sein, der koaxial zu der Welle schwenkbar angeordnet sein kann, dessen Schwenkachse aber auch auf einer den Winkel zwischen der Welle und den festen Anschlägen Halbierenden liegen kann.'The' movable stop can be easily attached to a be arranged pivotable lever, which can be pivotably arranged coaxially to the shaft, but whose pivot axis can also lie on a bisecting the angle between the shaft and the fixed stops.

Anstatt an einem schwenkbaren Hebel kann der bewegliche Anschlag auch an einem Schiebestück angeordnet sein, das von dem mit der Welle drehfest verbundenen Mitnahmehebel in der einen und anderen Drehrichtung durch Verschieben mitgenommen wird.Instead of a pivotable lever, the movable stop can also be arranged on a sliding piece that of the driving lever connected in a rotationally fixed manner to the shaft in the one and the other direction of rotation is taken by moving.

Sofern die Welle des Meßgerätes und die Spiralfeder Winkelwege von wesentlich mehr als 360° Verdrehwinkel, z.B. 720°, zulassen, kann auch einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen den den beweglichen Anschlag tragenden, um die Drehachse der Welle schwenkbaren Hebel und den drehfest mit der Welle verbundenen Mitnahmehebel mindestens ein weiterer um die Drehachse der Welle schwenkbarer Zwischenhebel eingeschaltet sein, der einerseits mit dem beweglichen Anschlag und andererseits mit einem besonderen Anschlag mit dem drehfest mit der Welle verbundenen Mitnahmehebel zusammenwirkt. Durch diese Maßnahme lassen sich bei einem Zwischenhebel 720° Drehwinkel und bei Anordnung von zwei Zwischenhebeln 1080 Verdrehwinkel erzielen.Provided the shaft of the measuring device and the spiral spring are angular paths allow a twist angle of significantly more than 360 °, e.g. 720 °, can also be a further feature of the invention between the lever carrying the movable stop, pivotable about the axis of rotation of the shaft and the non-rotatably with it the drive lever connected to the shaft switched on at least one further intermediate lever pivotable about the axis of rotation of the shaft be on the one hand with the movable stop and on the other hand with a special stop with the non-rotatable cooperates with the shaft connected drive lever. This measure allows 720 ° with an intermediate lever Angle of rotation and, with the arrangement of two intermediate levers, achieve 1080 angle of rotation.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in Ausführungsbeispielen dargestellt.In the drawing, the subject matter of the invention is shown in exemplary embodiments shown.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Drehwinkelgeber mit einer Spiralfeder und Anschlagmitteln,Fig. 1 shows a longitudinal section through a rotary encoder with a spiral spring and stop means,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Drehwinkelgeber gemäß -Fig. 1 bei weggelassener Spiralfeder,Fig. 2 is a plan view of the rotary encoder according to -Fig. 1 if the spiral spring is omitted,

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Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Drehwinkelgeber mit Spiralfeder und mit Anschlagmitteln die gegenüber denen nach Fig. Λ und 2 unterschiedlich ausgebildet sind,3 a longitudinal section which are compared with those formed Λ of FIG. 2 and FIG different. By a rotary encoder with a spiral spring and with stop means,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Drehwinkelgeber gemäß Fig. 3 bei weggelassener Spiralfeder,Fig. 4 is a plan view of the rotary encoder according to 3 with the spiral spring omitted,

Fig. 5 in einer Draufsicht die Anordnung von Anschlagmittel« nach einem anderen Ausführungcbeispiel undFig. 5 is a plan view of the arrangement of stop means «according to another embodiment and

Fig. 6 ebenfalls in einer Draufsicht die Anordnung von Anschlagmitteln nach einem v/eiteren Ausführungsbeispiel. Ferner zeigt 6, likewise in a top view, the arrangement of stop means according to a further exemplary embodiment. Also shows

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Drehwinkelgeber mit Anschlagmittel^ die mehr als eine volle Umdrellung der Welle zulassen undFig. 7 is a longitudinal section through a rotary encoder with stop means ^ the more than a full Allow the shaft to be twisted and

Fig. 8 eine Draufsicht auf den Drehwinkelgeber nach Fig. 7-Fig. 8 is a plan view of the rotary encoder according to Fig. 7-

!lach Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 eines Drehwinkelgebers eine Welle 2 gelagert, deren Drehwinkel mit Hilfe einer Spiralfeder 3 in ein Drehmoment umge\vandelt wird, das dann über andere Einrichtungen kompensiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Das innere Ende der Spiralfeder 3 ist fest mit der Welle 2 verbunden. Das äußere Ende wird mittels einer festen Haltevorrichtung 4 gehalten. Da die Spiralfeder 3 in der gewünschten Genauigkeit nur einen Drehbereich von O0 bis etwa 370° zuläßt, sind Anschlagmittel vorgesehen, die einerseits einen Ausgangsanschlag und einen Endanschlag bilden, andererseits aber auch einen Drehwinkel von mindestens 360° zulassen. Die Anschlagmittel bestehen aus einem dreh-According to Fig. 1, a shaft 2 is mounted in a housing 1 of a rotary encoder, the rotary angle of which is converted into a torque with the aid of a spiral spring 3, which is then compensated by other devices and converted into an electrical signal. The inner end of the spiral spring 3 is firmly connected to the shaft 2. The outer end is held by means of a fixed holding device 4. Since the spiral spring 3 only allows a range of rotation from 0 0 to about 370 ° with the desired accuracy, stop means are provided which, on the one hand, form an initial stop and an end stop, but on the other hand also allow a rotation angle of at least 360 °. The lifting gear consists of a rotating

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fest mit der Welle 2 verbundenen und in radialer Richtung abragenden Mitnahmehebel 5> aus einem mit den Mitnahmehebel 5 zusammenwirkenden beweglichen Anschlag 6 und aus zwei festen Anschlägen 7» 8. Wie auch aus Fig. 2 hervorgeht, sitzt der bewegliche Anschlag 6 auf einem Hebel 9> der um einen festen Stift 10 schwenkbar ist und dessen Schwenkbewegung durch die festen Anschläge 7i 8 begrenzt wird. Der SbLft 10 sitzt auf einer Halbierenden des durch die festen Anschläge 7» 8 und die Welle 2 gegebenen Winkels, der so groß ist, daß der Drehwinkel der Welle 2 erst dann begrenzt wird, wenn er mindestens 360 betragt.firmly connected to the shaft 2 and in the radial direction protruding drive lever 5> from one with the drive lever 5 cooperating movable stop 6 and of two fixed ones Stop 7 »8. As can also be seen from Fig. 2, the seated movable stop 6 on a lever 9> which is pivotable about a fixed pin 10 and its pivoting movement by the fixed stops 7i 8 is limited. The SbLft 10 sits on a bisector of the through the fixed stops 7 »8 and the shaft 2 given angle which is so large that the angle of rotation of the shaft 2 is only limited when it is at least 360.

In der Ausgangsstellung liegt der Hebel 9 an dem Anschlag 7 an, während der Mitnahmehebel 5 an dem Anschlag 6 des Hebels 9 anliegt. V/ird dann die Welle 2 in Pfeilrichtung 11 gedreht, löst sich dar Mitnahniehebel 5 vom Anschlag 6, lauft über den Anschlag 8 und kurz vor einer vollen Umdrehung über den Anschlag 7 hinweg, stößt an den Anschlag 6 und verschwenkt dabei den Hebel 9 "bis dieser an dem Anschlag 8 anschlägt und die Drehbewegung der Welle 2 damit begrenzt.In the starting position, the lever 9 rests against the stop 7, while the driving lever 5 rests against the stop 6 of the lever 9 is present. If the shaft 2 is then rotated in the direction of the arrow 11, loosens the Mitnahniehebel 5 from the stop 6, overflows the stop 8 and shortly before a full revolution over the stop 7, strikes the stop 6 and pivots while the lever 9 ″ until it strikes the stop 8 and thus limits the rotational movement of the shaft 2.

Abhängig von dem Abstand der Anschläge 7» 8 zueinander und der Bemessung der Hebel 5 und 9 sowie des Anschlages 6 sind Drehwinkel von genau 360° oder mehr erreichbar.Depending on the distance between the stops 7 »8 and the dimensioning of the levers 5 and 9 and the stop 6, angles of rotation of exactly 360 ° or more can be achieved.

Fig. 3 iind 4 zeigen, daß der Anschlag 6 auch an einem Hebel 12 angeordnet sein kann, der koaxial zu "der Welle 2 schwenkbar angeordnet ist. Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht derjenigen nach den Fig. 1 und 2.Fig. 3 and 4 show that the stop 6 is also on a lever 12 can be arranged, which is arranged coaxially to "the shaft 2 pivotable. The mode of operation corresponds to this arrangement those of FIGS. 1 and 2.

Anstelle auf* Hebeln 9 oder 12 kann der Anschlag 6 auch auf einem Schiebestück .13 angeordnet sein, wie aus Fig. 5 hervorgeht. Das Schiebestück 13 umfaßt mit Gabeln 14- die Anschläge 7, 8 und wirkt im übrigen so wie die Hebel 9 bzw. 12. Das istInstead of * levers 9 or 12, the stop 6 can also be arranged on a sliding piece .13, as can be seen from FIG. The sliding piece 13 includes forks 14- the stops 7, 8 and otherwise acts like the levers 9 and 12, respectively

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auch bei dem Schiebestuck 15 nach Pig. 6 der Fall, auf dem der Anschlag 6 für den Iiitnahmeheb el 5 angeordnet ist und das mit einem Schlitz 16 wechselweise Anschläge für einen festen Anschlag 17 bildet.also with the sliding piece 15 according to Pig. 6 the case on which the stop 6 is arranged for the Iiitnahmheb el 5 and that with a slot 16 alternating stops for one fixed stop 17 forms.

Das Ausführungsbeispiel nach den Pig. 7 "und 8 entspricht im wesentlichen dem nach den Pig. 3 und 4. Unterschiedlich ist lediglich, daß zwischen den Hebel 5 und den Hebel 12 mit dem Anschlag 6 zwei weitere Hebel 18, 19 eingeschaltet sind, die je für sich koaxial zur Welle 2 schwenkbar sind. In der Atisgangslage liegt der Hebel 19 an dem Anschlag 6 an und an dem Anschlag 20 des Hebels 19 liegt der Hebel 18 an, an dessen Anschlag 21 wiederum der Mitnahmeheb el 5 anliegt. Dreht sich die Welle 2 in Pfeilrichtung 11, dann schlägt der Hebel 5 kurz vor Vollendung einer vollen Umdrehung an dem Anschlag 21 an und nimmt den Hebel 18 mit. Kurs vor Vollendung einer aweiten Umdrehung schlägt der Hebel 18 an dem Anschlag 20 an und nimmt den Hebel 19 mit. Bei der nächsten Umdrehung schiebt der Hebel 5 die Hebel 18, 19 vor sich her bis der Hebel 19 an dem Anschlag 6 des Hebels 12 anstößt und den Hebel 12 so weit mitnimmt, daß er an den Anschlag 8 anstößt. Je nach Anzahl der Hebel 18, 19 läßt sich die Ansah! der Umdrehungen der Welle 2 variieren.The embodiment according to the Pig. 7 "and 8 corresponds essentially according to the Pig. 3 and 4. Different is only that between the lever 5 and the lever 12 with the stop 6, two further levers 18, 19 are turned on are, each of which can be pivoted coaxially to the shaft 2 by itself. In the starting position, the lever 19 rests against the stop 6 and the lever 18 rests against the stop 20 of the lever 19, and the drive lever 5 rests against the stop 21 thereof. If the shaft 2 rotates in the direction of arrow 11, then it hits Lever 5 just before completing a full turn on the stop 21 and takes the lever 18 with it. Course before completion one full turn, the lever 18 strikes the stop 20 and takes the lever 19 with it. At the next One revolution, the lever 5 pushes the levers 18, 19 in front of it until the lever 19 strikes the stop 6 of the lever 12 and takes the lever 12 with it so far that it hits the stop 8 bumps. Depending on the number of levers 18, 19, the Ansah! the number of revolutions of shaft 2 vary.

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Claims (6)

Patent- und GehutzansprüchePatent and license claims Meßgerät mit einer gegen die Wirkung einer Spiralfeder drehbaren Welle, insbesondere Drehwinkelgeber, bei dem mittels einer Spiralfeder der Drehwinkel in ein ein elektrisches Signal gebendes Drehmoment umgewandelt wird, dadurch gekonnzeichnet, daß die Welle (2) iait einem Hitnahmehebel (5) versehen ist, dem ein Anschlag (6) zugeordnet ist, der seinerseits zwischen zwei in Abstand zueinander angeordneten Anschlägen (7, 8) beweglich gehalten ist.Measuring device with a shaft rotatable against the action of a spiral spring, in particular a rotary encoder, in which by means of a spiral spring the angle of rotation is converted into a torque giving an electrical signal, thereby It is shown that the shaft (2) is generally provided with a take-up lever (5) to which a stop (6) is assigned is, which in turn is movably held between two spaced apart stops (7, 8). 2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Anschlag (6) an einem schwenkbaren Hebel (9» 12) angeordnet ist.2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the movable stop (6) on a pivotable lever (9 »12) is arranged. 3. Heßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den beweglichen Anschlag (6) tragende Hebel (12) koaxial zu der Welle (2) schwenkbar ist.3. Heater according to claim 2, characterized in that the lever (12) carrying the movable stop (6) is coaxial is pivotable to the shaft (2). 4. Heßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß4. Heßgerät according to claim 2, characterized in that die Schwenkachse des den beweglichen Anschlag (6) tragenden Hebels (9) auf einer den Winkel zwischen der Welle (2) und den festen Anschlägen (7, 8) Halbierenden liegt.the pivot axis of the lever (9) carrying the movable stop (6) on an angle between the shaft (2) and bisecting the fixed stops (7, 8). 5. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß5. Measuring device according to claim 1, characterized in that der bewegliche Anschlag (6) an einem Schiebestück (13* 15) angeordnet ist.the movable stop (6) on a sliding piece (13 * 15) is arranged. 6. Meßgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den den beweglichen Anschlag (6) tragenden, um die Drehachse der Welle schwenk-6. Measuring device according to at least one of claims 1 to 5 » characterized in that between the movable stop (6) bearing and pivoting about the axis of rotation of the shaft 509813/0564 "8~509813/0564 " 8 ~ baren Hebel (12) und den drehfest mit der Welle verbundenen Mitnahmehebel (5) mindestens ein weiterer um die Drehachse der Welle (2) schwenkbarer Zwischenhebel (16, 1?) eingeschaltet ist, der einerseits mit dem beweglichen Anschlag
und andererseits mit einem besonderen Anschlag mit dem drehfest mit der Welle verbundenen Mitnahmehebel zusammenwirkt.
Baren lever (12) and the driving lever (5) connected to the shaft in a rotationally fixed manner, at least one further intermediate lever (16, 1?) pivotable about the axis of rotation of the shaft (2) is switched on, which on the one hand is connected to the movable stop
and on the other hand cooperates with a special stop with the driving lever connected non-rotatably to the shaft.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2037302A2 (en) 2007-09-14 2009-03-18 Carl Zeiss Surgical GmbH Device for limiting the turning angle of a rotatable object and optical observation device

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DE102007043845A1 (en) 2007-09-14 2009-04-02 Carl Zeiss Surgical Gmbh Device for limiting the angle of rotation of a rotatably mounted object and optical observation device
EP2037302A3 (en) * 2007-09-14 2010-11-10 Carl Zeiss Surgical GmbH Device for limiting the turning angle of a rotatable object and optical observation device

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