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Mehrfach-Drehimpulsgeber
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Die Erfindung betrifft einen Mehrfach-Drehimpulsgeber, bei welchem
auf einer rotierenden Scheibe in einer Kreisbahn angebrachte, im wesentlichen in
radialer Richtung verlaufende Markierungen Jeweils von Lichtschrankenpaaren abgetastet
werden, die auf einem vorgebbaren und veränderbarenWinkelabstand voneinander ortsfest
angeordnet sind und jeweils zwei Lichtschranken aufweisen, deren Verbindungslinie
gegenüber der Richtung der Markierungen eine Neigung aufweist, welche eine Phasenverschiebung
von etwa 180 Grad zwischen den beiden Ausgangssigrnalen eines Lichtschrankenpaares
gewährleistet.
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Bei einem derartigen Mehrfach-Drehimpulsgeber ist es üblich, die beiden
Lichtschranken eines Paares so anzuordnen und/oder durch eine Schlitzmaske in der
Weise abzudecken, daß die beiden Lichtschranken beim Durchgang einer Markierung
durch das Lichtschrankenpaar nicht gleichzeitig ansprechen. Es wird vielmehr die
Richtung der Schlitze in einer Schlitzmaske gegenüber der Ausdehnung einer Markierung
um einen solchen Winkel geneigt, daß sich im Ausgangssignal der beiden Lichtschranken
eines Lichtschrankenpaares eine Phasenverschiebung von 180 Grad ergibt. Dadurch
entstehen praktisch hinsichtlich der Polarität gegenläufige Ausgangssignale, deren
Verlauf und deren Amplitude im wesentlichen zwar den gleichen Absolutwert aufweisen,
wobei Jedoch die Signale stets entgegengesetzt gepolt sind. Auf diese Weise ist
die Voraussetzung dafür geschaffen, Fehler im Ausgangssignal, die aus der zugehörigen
elektronischen Schaltung stammen können, praktisch vollständig zu kompensieren.
Das Ausgangssignal des Lichtschrankenpaares insgesamt wird auf diese Weise unabhängig
von Änderungen oder Alterungserscheinungen in den elektrischen und/oder elektronischen
Bauteilen der zugehörigen Schaltung.
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Es ist gemäß dem Stand der Technik üblich, die erforderliche Neigung
der Schlitze in der Schlitzmaske gegenüber den Markierungen dadurch fest und unveränderbar
einzustellen, daß eine Verklebung oder eine ähnliche Refestigung verwendet wird.
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Weiterhin ist es grundsätzlich bekannt, wenigstens zwei Paare von
Lichtschranken dazu zu verwenden, um beispielsweise die Drehrichtung eines Drehimpulsgebers
erkennen zu können. Zu diesem Zweck wird eine vorgebbare Phasenverschiebung zwischen
den beiden Ausgangssignalen der Impulsgeberpaare eingestellt.
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Beispielsweise können durch eine entsprechende Impulsformerschaltung
Rechteckimpulse als Ausgangssignale erzeugt werden, und es kann eine Phasenverschiebung
zwischen den beiden Ausgangssignalen der beiden Lichtschrankenpaare von 90 Grad
eingestellt werden. In Abhängigkeit von den jeweiligen gerätetechnischen Erfordernissen
und insbesondere unter Berücksichtigung der Abstände zwischen den einzelnen Markierungen
auf der rotierenden Scheibe müssen in bezug auf die vorgegebene Phasenverschiebung
enge Toleranzen eingehalten werden. Genauigkeiten bei der Einstellung des Abstandes
zwischen zwei benachbarten Impulspaaren bis zu einem Hundertstel Millimeter sind
nicht ungewöhnlich.
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Bei entsprechend hohen Anforderungen an die Fehler-Kompensation zwischen
den beiden Ausgangssignalen eines einzelnen Lichtschrankenpaares ebenso wie an die
Einhaltung einer vorgegebenen Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen benechbarter
Lichtschrankepare erweisen sich die bisher bekannten Einrichtungen nicht für alle
Anwendungsfälle als voll befriedigend..
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Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, einen Mehrfach-Drehimpulsgeber
der eingangs näher genannten Art zu
schaffen, welcher bei besonders
geringen Anforderungen an den gerätetechnischen und/oder arbeitstechnischen Aufwand
bei der Justierung eine außerordentlich hohe Genauigkeit des Ausgangssignals ermöglicht.
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Es soll gemäß der Erfindung insbesondere im Hinblick auf nachträgliche
Änderungen, die sich im Gebrauch ergeben, eine einfache Handhabung gewährleistet
sein, ohne dadurch Meßgenauigkeit zu verlieren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die beiden
Lichtschranken eines Lichtschrankenpaares Jeweils gemeinsam auf einer in bezug auf
die Richtung der Markierungen schwenkbar angeordneten Halterung angebracht sind
und daß wenigstens eine der Halterungen-in einer in der Richtung der Kreisbahn-
verlaufenden Führungseinrichtung verschiebbar gehalten ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Führungseinrichtung schwenkbar
gelagert ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht weiterhin vor,
daß die Führungseinrichtung ein in bezug auf die rotierende Scheibe im wesentlichen
radial verlaufendes Langloch aufweist, durch welches eine mit einer ortsfesten Gewindebohrung
im Eingriff stehende Arretierschraube hindurchgeführt ist.
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Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar,.
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daß nicht nur der Abstand zwischen zwei Lichtschrankenpaaren leicht,
schnell und ohne besonderes manueiles Geschick verändert werden kann, sondern zu
den gleichen Bedingungen auch die Neigung der Wirkungslinie eines einzelnen Lichtschrankenpaares
im Hinblick auf eine optimale Fehlerkompensation bequem eingestellt werden kann.
Dabei ist gemäß der Erfindung
zugleich sichergestellt, daß zunächst
die Einstellung der Neigung der Schlitzmasken vorgenommen und abgeschlossen werden
kann, während anschließend der Abstand. zwischen den beiden Lichtschrankenpaaren
auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann, ohne daß dadurch die zuvor durchgeführte
Einstellung in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird.
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Dadurch ist gewährleistet, daß ohne besonderes manuelles Geschick
in zwei aufeinander folgenden Arbeitsgängen eine optimale Einstellung herbeigeführt
werden kann.
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Da zwischen benachbarten Lichtschrankenpaaren stets nur im Verhältnis
zu der gesamten Kreisbahn ein sehr geringer Ver-' stellweg erforderlich ist, sieht
eine vorteilhafte Weiterbildung. der Erfindung vor, daß die Führungseinrichtung
aus einer geradlinigen Führungsschiene gebildet ist. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen
sein, daß die Führungsschiene einen rechteckigen oder im Hinblick auf eine möglichst
spielfreie Führung einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Der Fehler, welcher
sich rein theoretisch dadurch ergibt, daß die Abstandsänderung zwischen zwei benachbarten
Lichtschrankenpaaren anstatt auf einer Kreisbahn geradlinig vorgenommen wird, Ist
praktisch vernachlässigbar. -Eine besonders vorteilhafte Verstellmöglichkeit ergibt
sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die Halterung ein in Umfangsrichtung verlaufendes
Langloch aufweist, durch welches Jeweils eine Arretierschraube hindurchgeführt ist.
Mit Hilfe des Langloches läßt sich die gewünschte Neigung der Schlitzrichtung in
der Schlitzmaske bequem einstellen.
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Eine bevorzugte Ausfü-hrungsform des Erfindungsgegenstandes sieht
weiterhin vor, daß die nicht in einer Führungseinrichtung gehaltene Halterung einen
Schwenklagerzapfen aufweist, der mit einer ortsfesten Lagerbohrung im Eingriff steht.
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Es genügt grundsätzlich, wenn eine der beiden Halterungen auf einer
Führungseinrichtung angeordnet ist, während die andere lediglich in einem Lagerzapfen
verschwenkbar gehalten ist.
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Wenn Jedoch ein besonders großer Verstellweg zwischen benachbarten
Lichtschrankenpaaren erwünscht ist,.-kann gemäß der Erfindung auch grundsätzlich
die Anordnung derart getroffen sein, daß-beide Halterungen auf einer Führungseinrichtung
angeordnet sind.
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Eine besonders vorteilhafte gerätetechnische Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
ergibt sich dadurch, daß die Halterung als Kunststoffblock ausgebildet ist, in welchen
ein Schwenklagerzapfen aus Metall eingesetzt ist.
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Um die erfindungsgemäße Anordnung gegen Erschütterungen, Wärmedehnungen
und sonstige Umwelteinflüsse besonders gut zu schützen, so daß zwischen den' einzelnen
.Lichtschranken möglichst keinerlei Abstandsänderung auftritt, kann vorzugsweise
vorgesehen sein, daß die Helterungen auf ihrer einen Seite an einer gemeinsamen
ortsfesten Glatte anliegen und daß auf der von der Platte abgewandten Seite eine
zur mechanischen Stabilisierung dienende Brücke vorhanden ist.
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Vorzugsweise sieht die Erfindung dabei vor,.daß die Brücke aus einem
mittels der Arretierschrauben verklemmbaren Bügel gebildet ist.
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Die Erfindung bietet nicht nur den erheblichen Vorteil, eine in ihrer
Handhabung besonders einfache, praktisch universelle Einstellmöglichkeit zur Verfügung
zu haben, es wird vielmehr zugleich auch eine erstaunlich robuste Anordnung geschaffen,
die auch'über längere Betriebszeiten und unter besonders harten Einsatzbedingungen
eine außerordentlich hohe Meß-- und Regelgenauigkeit ermöglicht.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben;.in dieser zeigen: Fig. 1 einen schematischen Teilgrundriß eines erfindungsgemäßen
Drehimpulsgebers, Fig. 2 einen Grundriß einer Halterung für ein Lichtschrankenpaar,
Fig. 3 einen Schnitt durch die in der Fig. 2 dargestellte Halterung, Fig. 4 einen
schematischen Grundriß eines aus der Fig. 1 ersichtlichen Bügels zwischen benachbarten
Halterungen für Lichtschrankenpaare und Fig. 5 einen schematischen Grundriß einer
Führungseinrichtung für eine Halterung eines Lichtschrankenpaares.
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Gemäß der Darstellung in der Fig. 1 sind auf einer Platte 22, die
ortsfest angeordnet ist, Halterungen 12 und 13 angebracht, die jeweils ein Lichtschrankenpaar
aufnehmen. In der Halterung 12 sind innerhalb einer Öffnung 25 zwei schematisch
dargestellte Lichtschranken 10a und 10b angeordnet. Die beiden Lichtschranken bilden
ein Lichtschrankenpaar. Die Lichtsender und die Lichtempfänger sind jeweils beiderseits
eines aus der Fig. 3 ersichtlichen Schlitzes 24 angeordnet, so daß die Lichtschranken
durch Markierungen unterbrochen werden können, welche auf einer (nicht dargestellten)
rotierenden Scheibe angebracht sind, die mit ihrem Umfangsbereich in den Schlitz
24 der Halterung 12 gemäß Fig. 3 hineinragt.
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In der Halterung 13 sind in entsprechender Weise eine Lichtschranke
11a und eine Lichtschranke 11b innerhalb einer Öffnung.
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26 vorhanden. Innerhalb der beiden Öffnungen 25 und 26 sind
übliche
Schlitzmasken durch radiale Striche rein schematisch angedeutet.
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Die beiden Halterungen 12 und 13 weisen in ihrem radial äußeren Bereich
jeweils ein Langloch 18 bzw. 19 auf. Für die Halterung 12 sind das. Langloch' 18
ebenso wie die Offnung 25 in der Fig.
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2 besonders deutlich dargestellt..
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In einer aus der Fig. 3 ersichtlichen Ausnehmung ?7 ist die Führungsschiene
einer Führungseinrichtung 14 angeordnet. Diese Führungseinrichtung 14, die im Grundriß
vollständig in der Fig. 5 vernnchaulLcbt: ist, WCiL't ein im wonentlichen in bezug
auf die rotierende Scheibe und die auf einer Kreisbahn auf der Scheibe angeordneten
Markierungen radiales Lang loch 15 auf.
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Gemäß der Darstellung inder Fig. 3 ist die Halterung 12 mit einem
Lagerzapfen 17 ausgestattet, welcher in eine entsprechende Lagerbohrung der Platte
22 eingreift.
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Eine in der Fig. 4 im. Grundriß schematisch dargestellte Brücke, die
gemäß der Zeichnung als Bügel 23 ausgebildet ist, überbrückt die beiden Halterungen
12 und .13.
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Arretierschrauben 20 und 21 sind Jeweils durch eine entsprechende
Öffnung in dem Bügel 23 und anschließend durch das Langloch 18 bzw. 19 in der Halterung
12 bzw. 13 hindurchgeführt und stehen mit der Platte 22 im Eingriff. In entsprechender
Weise kann die Führungseinrichtung 14 mittels der durch das Langloch 15 hindurchgeführten
Arretierschraube 16, welche mit der Platte 22 im Eingriff steht, festgelegt werden.
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Um eine vorgegebene Einstellung herbeizuführen, ist folgendermaßen
zu verfahren: Nachdem die Arretierschrauben 18 und 21
sowie die
Arretierschraube. 16 gelöst sind, kann zunächst die Halterung 12 um den Schwenkzapfen
17 in eine solche Richtung geschwenkt werden, daß die Wirkungslinie zwischen den
Lichtschranken 10a und 10b w. die Richtung der Schlitze in der Schlitzmaske so eingestellt
sind, daß die angestrebte Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen der beiden
Lichtschranken 10a und 10b von praktisch 180 Grad erreicht ist.
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Die Halterung 12 kann in der gewünschten eingestellten Position durch
Festziehen der Arretierschraube 20 fixiert werden.
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Die Halterung 13, welche keinen Schwenkzapfen aufweist, kann in entsprechender
Weise in die gewünschte Neigungslage gebracht werden, in welcher die angestrebte
Fehlerkompensation herbeigeführt ist. Dabei kann die Führungseinrichtung 14 in dem
Langloch 15 gegenüber der Arretierschraube 16 verschoben werden. Durch Festziehen
der Arretierschraube 16 wird die Halterung 13 insoweit fixiert, daß die eingestellte
Neigung der Schlitzmaske in bezug auf die Markierungen auf der rotierenden Scheibe
unveränderbar festgelegt ist.
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Nachdem für beide Lichtschrankenpaare zunächst getrennt und unabhängig
voneinander die gewünschten Neigungswinkel im Hinblick auf die Fehlerkompensation
eingestellt sind und die Halterungen 12 und 13 arretiert sind, kann die Halterung
13 entlang der Führungsschiene der Führungseinrichtung 14 in der Weise verschoben
werden, daß der Abstand zwischen den beiden Halterungen 12 und 13 auf einen Wert
gebracht wird, welcher der angestrebten Phasenverschiebung zwischen den entsprechenden-
Ausgangssignalen entspricht. Wenn anschließend auch die Arretierschraube 21 festgezogen
wird, ist die gesamte Anordnung gebrauchsfertig eingestellt.
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Natürlich könnte zur Erreichung eines größeren Verstellweges auch
die Halterung 12 anstatt mit einem Lagerzapfen mit
einer entsprechenden
Führungseinrichtung ausgestattet sein.
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Insbesondere bei einer verhältnismäßig groben Teilung der rotierenden
Scheibe kann es vorteilhaft sein, mit zwei Führungseinrichtungen für benachbarte
Lichtschrankenpaare einen besonders großen Verstellweg zu erreichen.
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Es können im Rahmen der Erfindung auch mehr als zwei Lichtschrankenpaare
vorgesehen sein.