DE3441429C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Drehcodierer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Codierer oder Drehmelder, die aus der JP-OS 57-1 30 216 bekannt sind, weisen eine in einem Gehäue drehbar gelagerten Welle, einen Lichtsender und einen Lichtempfänger auf, die in dem Gehäuse einander gegen­ über derart angeordnet sind, daß auf den Lichtempfänger ein Lichtstrahl fällt, der von der Lichtquelle ausgeht und durch Schlitze in einer ortsfesten, zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger angeordnete Platte sowie in einer auf der Welle befestigten Drehscheibe hin­ durchtritt. Diese Codierer werden zur Erfassung des Dreh­ winkels der Welle verwendet, die fest mit einem rotieren­ den Gegenstand verbunden ist, dessen Drehbewegung in ei­ nem Meß- oder Steuersystem erfaßt werden soll.

Zur Erfassung des Drehwinkels eines rotierenden Gegenstan­ des wurden bisher verschiedenartige Vorrichtungen angewen­ det, z. B. optische oder magnetische Detektoren, Kontakt­ detektoren oder elektrostatische Kapazitätsdetektoren. Ein herkömmlicher optischer Drehwinkelmelder geäß der JP-OS 57-1 30 216 ist in Fig. 1 der Zeichnung darge­ stellt. Bei diesem Codierer ist eine Detektorwelle SS über Lager BR 1 und BR 2, die in einen von einem Gehäuse CS umgebenen Block BD eingesetzt sind, drehbar gelagert. Die beiden Lager BR 1 und BR 2 sind im Abstand voneinander an­ geordnet. An dem innenseitigen Ende der Detektorwelle SS ist eine Drehschlitzscheibe RD drehfest angeschlossen, so daß sie im Inneren eines Hohlraumes CV des Blocks BD drehbar ist. Ein Lichtsendeelement EE ist am Boden des Hohlraumes CV angebracht. Eine feststehende Schlitzplatte EP ist gegenüber der Drehschlitzplatte RD angeordnet, ebenso wie ein Lichtempfängerelement RE, welches dem Lichtsendeelement EE gegenüber angeordnet ist, wobei zwischen ihnen die beiden Schlitzplatten RD und FP ange­ ordnet sind. Das Lichtempfängerelement RE und die fest­ stehende Schlitzplatte FP sind auf einer gedruckten Schaltungsplatte PB montiert, die ihrerseits am Block BD befestigt ist, um dessen Hohlraum CV zu verschließen. Eine Lichtsignal-Verarbeitungsschaltung, die auf der gedruckten Schaltungskarte PB aufgebaut ist, erzeugt auf einer Augangsleitung OL Signale, welche die Dreh­ stellung der Detektorwelle SS angeben.

Bei einer solchen Anordnung wird ein von dem Lichtsender­ element EE ausgehender und gegen das Lichtempfängerele­ ment RE gesendeter Lichtstrahl von letzterem jedesmal empfangen, wenn einer der Schlitze am Umfang der Dreh­ schlitzscheibe RD, die mit der Welle mitgedreht wird, mit einem Schlitz der feststehenden Schlitzplatte FP vor dem Lichtempfängerelement RE fluchtet, wodurch dann ein entsprechendes Signal in dem Lichtempfängerelement RE erzeugt wird. Dieses Signal wird von der Signalverarbei­ tungsschaltung so verarbeitet, daß der Drehwinkel der Detektorwelle SS und folglich die Drehstellung eines über­ wachten Gegenstandes gemeldet wird, der an dem anderen Ende der Detektorwelle SS angebracht ist.

Bei einer solchen Anordnung ist die Detektorwelle SS in den beiden Lagern DR 1 und DR 2 gelagert, welche auf der einen bzw. anderen Seite des Blockes BD eingesetzt sind. Ferner liegt das optische System, welches das Lichtsender­ element EE, die Drehschlitzscheibe RD, die feststehende Schlitzplatte FP und das Lichtempfängerelement RE umfaßt, auf einer Linie, die sich über das innenseitige Ende der Welle SS hinaus in den Hohlraum CV des Blockes BD hinein­ erstreckt, der durch die gedruckte Schaltungskarte PB ab­ geschlossen ist. Aufgrund dieser Ausbildung besteht der Mangel, daß die axiale Länge des Codierers relativ groß ist und kaum eine Verkleinerung möglich ist, da sie we­ nigstens gleich der Summe aus dem Abstand zwischen den Lagern BR 1 und BR 2, der erforderlichen Tiefe des Hohlrau­ mes CV für das optische System und den notwendigen Ab­ stand von der Schaltungskarte PB bis zum Ende des Gehäu­ ses CS zur Aufnahme der verschiedenen Teile der Signal­ verarbeitungsschaltung sein muß. Da ferner die gedruckte Schaltungskarte PB, welche die feststehende Schlitzplatte FP trägt, an dem offenen Ende des Blocks BD mittels Schrau­ ben befestigt ist, ist es nach der Befestigung nicht mehr möglich, die Lage des Schlitzes der feststehenden Schlitz­ platte FP in bezug auf das Lichtempfängerelemet RE einzu­ stellen. Damit die feststehende Schlitzplatte FP zwischen dem Element RE und der Drehschlitzplatte RD mit hoher Phasendifferenz-Genauigkeit angeordnet ist, um eine hohe Auflösung zu erzielen, müssen die entsprechenden Teile daher mit hoher Genauigkeit gefertigt werden, was ein Hauptfaktor für hohe Herstellungskosten ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen optischen Drehcodierer zu schaffen, der einen minimalen Raumbedarf besitzt, dessen Bestandteile sehr einfach angeordnet und ausgebildet sind und insbesondere keine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordern, wobei trotz er­ leichterter und wirtschaftlicher Montage eine hohe Auf­ lösung angestrebt wird, die durch einstellbare Schlitz­ positionierung für eine hohe Phasendifferenz-Genauigkeit erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Drehcodierer durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgen­ den Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt des herkömmlichen optischen Drehcodierers;

Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt eines optischen Drehcodierers nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine auseinandergezogene Perpsektivansicht einer Codierergruppe bei dem Drehcodierer nach Fig. 2;

Fig. 3A eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines feststehenden Ring-Schlitzplatte-Trägerblocks bei dem Drehcodierer nach Fig. 2;

Fig. 3B eine Perspektivansicht des Drehcodierers nach Fig. 2 im halb zusammengesetzten Zustand, bei welchem die Einstellung der Lage des feststehen­ den Ring-Schlitzplatten-Blocks der Codierergrup­ pe von der Außenseite her erfolgt,

Fig. 4 Vorderansichten einer Drehschlitzscheibe und einer feststehenden Ring-Schlitzplatte bei dem Drehcodierer nach Fig. 2;

Fig. 5 eine Teil-Perspektivansicht einer anderen Aus­ führungsform einer Verschlußkappe bei dem er­ findungsgemäßen Drehcodierer;

Fig. 6 eine Signalverarbeitungsschaltung mit einem Lichtsenderelement und einem Lichtempfänger­ element bei dem Drehcodierer nach Fig. 2;

Fig. 7 Signalformen eines Ausgangssignals und eines ursprünglichen Signals bei der Schaltungsanord­ nung nach Fig. 6;

Fig. 8 Vorderansichten einer weiteren Ausführungsform der Drehschlitzscheibe und der feststehenden Ring-Schlitzplatte bei dem erfindungsgemäßen Drehcodierer;

Fig. 9 eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 8 ge­ zeigten Drehschlitzscheibe, zur deutlicheren Darstellung der Schlitze;

Fig. 10 Signalformen des Ausgangssignals und des ur­ sprünglichen Signals bei der Schaltungsanord­ nung nach Fig. 6, wenn die Drehschlitzscheibe und die feststehende Ring-Schlitzplatte nach Fig. 8 verwendet werden;

Fig. 11 einen Teilquerschnitt im Bereich der Verschluß­ kappe des Drehcodierers nach Fig. 2 zur Erläu­ terung der Montage eines Wellenlagers; und

Fig. 12 einen Teilquerschnitt im Bereich des festste­ henden Ring-Schlitzplatten-Blocks und einer Verschlußkappe bei dem Drehcodierer nach Fig. 2, zur Erläuterung ihrer Montage.

Der in den Fig. 2 und 3 gezeigte, erfindungsgemäße op­ tische Drehcodierer enthält eine Codierer-Baugruppe 10 und ein darauf aufgesetztes Gehäuse 11. Die Codierer- Baugruppe 10 umfaßt einen Körper 12, der vorzugsweise aus Metall hergestellt ist und allgemein schalenförmig ausgebildet ist, mit einem scheibenförmigen Bodenteil 13 und einem zylindrischen Teil 15, der einen relativ großen Hohlraum 14 begrenzt, worin die später im einzelnen be­ schriebenen Bauelemente aufgenommen sind. Ein erstes Kugellager 17 ist in einer Öffnung 16 in der Mitte des scheibenförmigen Teiles 13 des Körpers 12 montiert und trägt eine Detektorwelle 18 an einem Zwischenbereich der­ selben, so daß die durch die Öffnung 16 in den Hohlraum 14 des zylindrischen Teils 15 eingesetzte Welle um ihre Achse frei drehbar ist. Jegliche Axialverlagerung des Kugellagers 17 wird durch einen E-Ring 20 verhindert, der in eine Umfangsnut der Detektorwelle 18 eingesetzt ist und über einen Abstandshalter 19 am innenseitigen Ende des Lagers 17 zur Anlage kommt.

In den zylindrischen Teil 15 des Gehäuses 12 ist eine Haltescheibe 22 eingesetzt, die in ihrer Mitte eine Öffnung 21 aufweist, durch welche sich die Detektorwelle 18 hindurch erstreckt. Bei der gezeigten Ausführungsform sitzt die Haltescheibe 22 auf der Innenoberfläche des scheibenförigen Teiles 13 mit einem oder mehreren Vor­ sprüngen 23 auf, die sich von der einen Stirnfläche der Haltescheibe 22 aus erstrecken und in entsprechende Aus­ sparungen 24 in der Innenoberfläche des scheibenförmigen Teils 13 eingesetzt sind. Die Haltescheibe 22 ist mit einem Loch 25 versehen, in dem ein Lichtsenderelement 26 aufgenommen ist, insbesondere eine Infrarot-Leuchtdiode (IR-LED), wobei die Lichtaustrittsseite des Lichtsender­ elementes 26 geringfügig gegenüber der anderen Stirnflä­ che der Haltescheibe 22 zurückversetzt ist. Die Detektor­ welle 18 trägt eine Hülse 27, die auf die Detektorwelle 18 an deren Stelle aufgesetzt ist, die sich im Inneren des zylindrischen Teils 15 des Körpers 12 befindet. Die Montage erfolgt durch Einpressen der Detektorwelle 18 in das axiale Loch der Hülse 27. Eine Drehschlitzscheibe 28 ist an der Hülse 27 befestigt und erstreckt sich in einer zur Welle 18 senkrechten Ebene. Sie ist an einem radialen Flansch der Hülse 27 durch ein Befestigungsteil 29 befestigt, so daß sie drehfest mit der Welle verbun­ den ist.

Ein feststehender Ring-Schlitzplatten-Block 30 ist im Inneren des zylindrischen Teils 15 des Körpers 12 ange­ ordnet. Die Detektorwelle 18 erstreckt sich durch eine Axialöffnung in dem Block 30 hindurch, der dem Lichtsen­ derelement 26 unter Zwischenfügung der Drehschlitzscheibe 28 gegenüber angeordnet ist. Dieser Block 30 umfaßt eine feststehende Ring-Schlitzplatte 31, einen Scheibenblock 32 und eine gedruckte Schaltungskarte 33, die jeweils mit einem mittigen Loch zur Bildung der axialen Öffnung des Blocks 30 versehen sind. Die feststehende Ring- Schlitzplatte 31 ist an der einen Oberfläche des Schei­ benblocks 32 auf der dem Element 26 gegenüberliegenden Seite befestigt, vorzugsweise durch Einsetzen von Vorsprüngen an dem Scheibenblock 32 in entsprechende Lö­ cher, die in der Ring-Schlitzplatte 31 angebracht sind. Die gedruckte Schaltungskarte 33 ist auf der anderen Ober­ fläche des Scheibenblocks 32 befestigt und im Abstand von dieser durch Abstandshaltervorsprünge 34 und 34 a des Scheibenblocks 32 gehalten. Vorzugsweise ist die gedruckte Schaltungskarte 33 an dem Scheibenblock 32 ebenfalls befestigt, indem herausragende Stifte an den Abstandshaltervorsprüngen des Scheibenblocks 32 in ent­ sprechende Löcher der gedruckten Schaltungskarte 33 ein­ gesetzt sind, wie im Falle der feststehenden Ring- Schlitzplatte 31 (vgl. Fig. 3A).

Wie besonders deutlich aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist die Drehschlitzscheibe 28 versehen mit mehreren, über ihren gesamten Umfang verteilten Stellungsmelderschlit­ zen 28 a und einem einzigen Loch 28 b zur Meldung einer Ursprungsstellung, wobei dieses Loch 28 b radial innen­ seitig angeordnet ist. Die feststehende Ring-Schlitz­ platte 31 ist mit einer geringeren Anzahl von Stellungs­ melderschlitzen 31 a versehen, die ebenfalls an ihrem Umfang angebracht sind, jedoch sich nur über einen klei­ nen Teil der gesamten Umfangslänge erstrecken; radial innenseitig ist ferner ein Loch 31 b vorgesehen, das eine Ursprungsstellung meldet. Die Schlitze 31 a sind in zwei Gruppen unterteilt, deren Phasenlage in bezug auf die Mitte der Platte 31 verschieden ist. Es wird erneut auf Fig. 3A Bezug genommen. Der Scheibenblock 32 ist mit zwei durch ihn hindurchführenden Stellungsmelder­ löchern 32 a versehen, die an Stellungen angebracht sind, deren radiale Lage den Schlitzen 31 a der Platte 31 ent­ spricht; ferner ist er mit einem durch ihn hindurchfüh­ renden, die Ursprungsstellung signalisierenden Loch 32 b versehen, das in gleicher Weise dem Loch 31 b entspricht. Wenn der Block 30 mit der genannten Anordnung zusammen­ gebaut wird, befinden sich die jeweiligen Stellungsmel­ derschlitze und -löcher 28 a, 31 a und 32 a sowie die Ursprungsstellung-Meldelöcher 28 b, 31 b und 32 b in Gegen­ überstellung zu dem Lichtsenderelement 26 und in radialer Stellungsrelation zur Achse der Detektorwelle 18. Die ge­ druckte Schaltungskarte 33 ist mit zwei Stellungsmelder- Lichtempfängerelementen 33 a versehen, die gegenüber den Löchern 32 a des Scheibenblocks 32 angeordnet sind, sowie mit einem Ursprungsstellung-Melder-Lichtempfängerelement 33 b versehen, welches gegenüber dem Loch 32 b angeordnet ist. Die Lichtempfängerelemente sind beispielsweise Foto­ dioden. Mit der weiter unten beschriebenen Schaltung auf der Schaltungskarte 33 sind, beispielsweise durch Löten, Anschlußdrähte 26 a des Lichtsenderelementes 26 verbunden, die sich aus der Haltescheibe 22 und dem Block 30 heraus­ erstrecken, vorzugsweise im Umfangsbereich.

Eine Verschlußkappe 35 ist am offenen Ende des zylindri­ schen Teils 15 des Körpers 12 befestigt, beispielsweise durch Verstemmen des Endrandes des Teiles 15 mit einem konusförmigen Stemmwerkzeug oder dergleichen. Eine oder mehrere V-förmige Kerben 36 sind in der sich verjüngenden Umfangsrandoberfläche der Verschlußkappe 35 vorgesehen, wie in Fig. 5 gezeigt, so daß der verstemmte Rand des zylindrischen Teils 15 in die Kerben 36 eindringt, damit die Verschlußhaube 35 drehfest gesichert ist. Die Ver­ schlußhaube 35 ist in ihrer Mitte mit einer Öffnung 37 versehen. Ein zweites Kugellager 38 ist in der Öffnung 37 montiert und dient zur drehbaren Lagerung des innen­ seitigen Endes der Detektorwelle 18. Die axial zentrierte Lage der Detektorwelle 18 in dem zylindrischen Teil 15 wird durch die Lagerung mittels des ersten Kugellagers 17 und des zweiten Kugellagers 38 gesichert. Das äußere Ende der Öffnung 37 in der Verschlußkappe 35 ist mit einem Gewinde versehen, und ein Schraubring 39 ist in diesen Teil der Öffnung 37 so eingeschraubt, daß er in einstellbare Anlage am Außenende des Kugellagers 38 kommt. Eine Axialverschiebung des Kugellagers 38 wird durch einen E-Ring 41 verhindert, der in eine Umfangsnut der Welle 18 eingesetzt ist und über einen Abstandshalter 40 am innenseitigen Ende des Kugellagers 38 in Anlage kommt. Wenn der Schraubring 39 fest gegen das zweite Ku­ gellager 38 angepreßt wird, können die Axialverlagerung des Kugellagers 38 und der Detektorwelle 18 sowie gegebe­ nenfalls des ersten Kugellagers 17 leicht verhindert wer­ den.

Wie besonders deutlich aus Fig. 3B hervorgeht, ist der zylindrische Teil 15 an geeigneter Stelle mit einem oder mehreren Einstellschlitzen 43 versehen, durch die hindurch ein Einstellwerkzeug 42 von der Außenseite her in den zylindrischen Teil 15 eingeführt werden kann, um die Winkelstellung des feststehenden Ring-Schlitzplatten- Blocks 30 einzustellen. Zu diesem Zweck ist dieser Block 30 durch Reibung zwischen der Scheibe 22 und der Haube 35 in Stellung gehalten, um eine Axialdrehung unter Reibungs­ wirkung zu erhalten. Das über die Verschlußhaube 35 auf den zylindrischen Teil 15 des Körpers 12 aufgesetzte Ge­ häuse 11 ist mit einer Kabelmuffe 44 versehen, durch die hindurch ein Kabel 45 luftdicht geführt ist. Die Strom­ versorgungs- und Ausgangsleitungen 46 des Kabels 45 sind an die gedruckte Schaltungsplatte 33 angeschlossen.

Es wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 6 die Signalverar­ beitungsschaltung beschrieben, welche das Lichtsender­ element 26 sowie die Lichtempfängerelemente 33 a und 33 b enthält. In der Zeichnung sind das Lichtsenderelement 26 sowie die Lichtempfängerelemente 33 a als einzige derar­ tige Elemente dargestellt, bei anderen Ausführungsformen können mehrere von ihnen vorgesehen sein. Das Lichtsen­ derelement 26 ist an seinem einen Anschluß mit einem Widerstand 47 verbunden, der seinerseits an seinem ande­ ren Anschluß mit Masse verbunden ist, während an den an­ deren Anschluß des Lichtsenderelementes 26 eine Spannungs­ quelle V _cc angeschlossen ist, damit das Element 26 Licht aussendet. Das Lichtempfängerelement 33 a, auf dem ein Lichtstrahl durch die Schlitze der Drehscheibe 28 und der feststehenden Ring-Schlitzplatte 31 hindurchfällt, wird an seinem einen Anschluß mit der Betriebsspannung V _cc versorgt und ist an seinem anderen Anschluß mit einem Widerstand 48 verbunden, der seinerseits an seinem anderen Anschluß mit Masse verbunden ist. Wenn also der Lichtstrahl auf das Lichtempfängerelement 33 a trifft, wird über den Widerstand 48 eine Ausgangsspannung er­ zeugt, die an einen Eingangsanschluß eines Komparators 49 angelegt wird. Da dieser Komparator 49 ferner an sei­ nem anderen Eingangsanschluß eine Referenzspannung emp­ fängt, kann eine Schmitt-Triggerschaltung 50, die den Komparator 49 enthält, ein rechteckförmiges Positions­ signal V _P erzeugen, dessen Tastverhältnis 50% beträgt, wie in Fig. 7 gezeigt ist, wobei dieses Signal von der durch den Referenzpegel gegebenen Basis abhängt.

Es wird nun die Arbeitsweise des oben beschriebenen opti­ schen Drehcodierers kurz beschrieben. Wenn die Detektor­ welle 18 gedreht wird, welche an einen drehbaren Gegen­ stand gekoppelt ist, dessen Drehstellung erfaßt werden soll, beispielsweise in einem Steuermechanismus einer automatischen Produktionsmaschine, wird auch die Dreh­ schlitzscheibe 28 relativ zu der feststehenden Ring- Schlitzplatte 31 verdreht. Unter der Voraussetzung, daß die Drehschlitzscheibe 28 und die Ring-Schlitzscheibe 31 dieselbe Anzahl von Stellungsmeldeschlitzen aufweisen, z. B. 16, fällt das Licht vom Lichtsenderelement 26 nach Durchqueren des Loches 32 a im Scheibenblock 32 auf dem Lichempfängerelement 33 a im wesentlichen in Form von seriellen 4 Bit-Signalen auf. Da ferner die Drehschlitz­ scheibe 28 und die Ring-Schlitzplatte 31 mit dem Ur­ sprungsstellung-Meldeloch 28 b bzw. 31 b versehen sind, empfängt das andere Lichtempfängerelement 33 b einen Lichtstrahl durch das Loch 32 b des Scheibenblocks 32 hindurch, und zwar bei jeder 360°-Drehung der Dreh­ schlitzscheibe 28. Im Ergebnis erzeugt die in Fig. 6 gezeigte Signalverarbeitungsschaltung ein Positionssignal V _P und ein Ursprungssignal V _O , die in Fig. 7 gezeigt sind. Wenn das Positionssignal V _P durch eine bekannte arithme­ tische Schaltung mit dem Ursprungssignal V _O verknüpft wird, können der Drehwinkel der Detektorwelle 18 und folglich die Drehstellung des Gegenstandes erfaßt werden.

Bei einer anderen, in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform sind mehrere Ursprungsstellung-Meldelöcher 128 b und 131 b in einer Drehschlitzscheibe 128 bzw. ortsfesten Ring- Schlitzplatte 131 vorgesehen, wobei diese Löcher im we­ sentlichen in gleicher Weise angeordnet sind, wie in Fig. 9 vergrößert dargestellt. Wie in der Zeichnung er­ sichtlich ist, sind die Ursprungsstellung-Meldelöcher 128 b (bzw. 131 b), von denen hier vier gezeigt sind, in Radialrichtung gestreckt ausgebildet und haben eine Um­ fangsbreite T und variable Umfangsabstände voneinander, die von T auf 2T und 3T zunehmen. Bei der Drehung dieser Löcher 128 b der Scheibe 128 relativ zu diesen Löchern 131 b der feststehenden Ringplatte 131 ergibt sich, daß das Lichtempfängerelement 33 b für die Meldung der Ur­ sprungsstellung ein steil ansteigendes Ausgangssignal V _{O 1} und eine niedrige Ausgangsspannung V _{O 2} erzeugt, wie in Fig. 10 gezeigt, wobei die Ausgangsspannung V _{O 1} wesent­ lich größer ist als die Ausgangsspannung V _{O 2}. Wenn also die Ausgangsspannung V _{O 1} den Pegel P hat, haben die Ausgangsspannungen V _{O 2} nur den Pegel von etwa P/4. Wenn dann der Vergleichs-Rerefenzpegel auf P/2 eingestellt wird, so daß ein Ursprungsstellungs-Signal bei jeder Drehung der Scheibe 128 erhalten werden kann, wird das in Fig. 10 als V _O dargestellte Rechtecksignal erhalten, das durch Signalformung aus dem steilen Ausgangssignal V _{O 1} beim Pegel P/2 entstanden ist. Bei der Ausführungs­ form nach Fig. 4, wo die Umfangsbreite der Löcher 28 b und 31 b groß ist, damit relativ viel Licht empfangen wird, besteht in der Praxis die Gefahr, daß aufgrund von Schwankungen der Umgebungstemperatur, langfristigen Veränderungen der Bestandteile des Codierers und derglei­ chen der Pegel des durch das empfangene Licht erzeugten Ausgangssignals den Pegel der Referenzspannung nicht über­ schreitet. Wenn die die Ursprungsstellung meldenden Lö­ cher in der in Fig. 8 und 9 gezeigten Weise ausgebildet werden, kann hingegen das Ursprungsstellungs-Signal V _O zuverlässig erhalten werden, weil der Pegelanstieg des Ausgangssignals V _O sehr groß gemacht werden kann. Wenn beispielsweise in der Drehschlitzscheibe 128 und in der feststehenden Ring-Schlitzplatte 131 jeweils sechs dieser Löcher 128 b bzw. 131 b vorgesehen sind, so ist leicht er­ sichtlich, daß die Umfangsabstände zwischen den entspre­ chenden Löchern 128 b oder 131 b sequentiell vergrößert werden und T, 2T, 3T, 5T bzw. 7T betragen, wobei die Breite jedes Loches gleich T ist.

Es folgt nun auch eine kurze Erläuterung des Zusammenbaus des erfindungsgemäßen Drehcodierers. Das erste Kugellager 17 wird in die Öffnung 16 der Haltescheibe 22 eingesetzt; dann wird die Haltescheibe 22, in der das Lichtsender­ element 26 bereits montiert ist, fest an der innensei­ tigen Bodenfläche des scheibenförmigen Teils 13 angebaut und erforderlichenfalls durch Befestigungsschrauben gesi­ chert. Dann wird die Detektorwelle 18, auf der die Dreh­ schlitzscheibe 28 über die Hülse 27 und das Sicherungs­ teil 29 bereits befestigt ist, mit ihrem Außenende in das erste Kugellager 17 eingeschoben. Damit die Hülse 27, wenn die Detektorwelle 18 zuvor bereits in diese einge­ schoben wurde, nicht deformiert wird und die Stellung der Drehschlitzscheibe 28 nicht verändert wird, wird das Loch in dieser Hülse 27 zum Einschieben der Welle auf der einen Axialseite mit größerem Durchmesser als der Wellen­ durchmesser ausgebildet. Wenn die Detektorwelle 18 in das erste Kugellager 17 eingeschoben ist, gewährleisten der Abstandshalter 18 und der E-Ring 20 auf der Welle 18, daß das Kugellager 17 richtig in Stellung ist.

Dann wird der feststehende Ring-Schlitzplatten-Block 30 in Anlage an die innenseitige Stirnfläche der Halte­ scheibe 22 gebracht, die Verschlußkappe 35 mit dem zwei­ ten Kugellager 38 in ihrer Öffnung 37 wird über das in­ nenseitige Ende der Detektorwelle 18 und die entsprechen­ de Seite des Blocks 30 aufgesetzt, so daß die Detektor­ welle in das Kugellager 38 eingesetzt ist, und schließ­ lich wird das offene Ende des zylindrischen Teils 15 des Körpers 12 verstemmt, um die Verschlußkappe 35 daran zu befestigen. Die Ringschraube 39 wird in den Gewindeteil des Lochs 37 der Verschlußkappe 35 eingeschraubt, um das zweite Kugellager 38 von der Außenseite der Verschlußkap­ pe 35 her einzuspannen, wie zuvor bereits erwähnt wurde, wobei ein Spiel "g" zwichen dem Lager 38 und einem ge­ stuften Teil der Detektorwelle 18, wie in Fig. 11 gezeigt, beseitigt wird, wodurch jegliche Axialverlagerung zwischen der Welle 18 und den mit ihr zusammenwirkenden Teilen verhindert wird.

Um eine vorbestimmte Phasendifferenz in der Signalform des Ausgangssignals zu erzeugen, muß die Winkelstellung der feststehenden Ring-Schlitzplatte 31 in bezug auf die Drehschlitzplatte 28 und den Lichtstrahl geeignet einge­ stellt werden; die gewünschte Phasendifferenz kann er­ halten werden, indem der Block 30 verdreht wird, während die Phasendifferenz des Ausgangssignals der Lichtempfän­ gerelemente beobachtet wird, während das Lichtsender­ element 26 einen Lichtstrahl abgibt, um so die Winkel- Relativstellung zwischen der feststehenden Ring-Schlitz­ platte 31 und der Drehschlitzplatte 28 einzustellen. Nach dieser Einstellung kann der Block 30 in der betref­ fenden Winkelstellung festgelegt werden, indem ein scharf zugespitztes Ende einer Feststellschraube in den Block 30 eingedreht wird, wobei diese Feststellschraube in der in Fig. 12 gezeigten Weise durch die Verschlußkappe 35 hindurch eingedreht werden kann. Bezüglich des von dem Lichtsenderelement 26 ausgehenden Lichtstrahls kann so die geeignete Ausrichtung der Schlitze 28 a und des Lochs 28 b der Drehschlitzscheibe 28, der Schlitze 31 a und des Lochs 31 b der feststehenden Ring-Schlitzplatte 31, der durchführenden Löcher 32 a und 32 b des Scheibenblocks 32 sowie der Lichtempfängerelemente 33 a und 33 b erhalten werden, um ein Ausgangssignal mit der vorbestimmten ge­ wünschten Phasendifferenz zu erhalten. Da das Lichtsen­ derelement 26 in dem Aufnahmeloch 25 der Haltescheibe 22 derart angeordnet ist, daß sein verjüngtes Ende gegenüber dem Rand des Loches 25 zurückversetzt ist, wird der von diesem Element 26 abgegebene Lichtstrahl, der auch in Radialrichtung gestreut wird, an der inneren Umfangsober­ fläche dieses Loches 25 reflektiert, so daß der aus dem Loch 25 austretende Lichtstrahl konzentriert wird, um die von den Lichtempfängerelementen zu empfangende Licht­ menge zu vergrößern.

Nach der beschriebenen Montage der Codierer-Baugruppe 10 wird das Gehäuse 11, durch welches das Kabel 45 hindurch­ führt, über die Verschlußkappe 35 auf den Körper 12 auf­ geschoben, so daß es den zylindrischen Teil 15 des Kör­ pers 12 umgibt, wobei vorzugsweise am vorderen Ende des Gehäuses 11 ein nach innen vorspringender Teil in eine Rille eindringt, die am Umfang des scheibenförmigen Teils 13 angebracht ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Claims (8)

1. Optischer Drehcodierer, bei dem eine Detektorwelle durch zwei Lager in einem Körper gelagert ist, in dem ein Lichtsenderelement angeordnet ist, mit einer Drehschlitz­ scheibe, die entlang ihrem Umfang mit Stellungsmelder­ schlitzen und wenigstens einem Ursprungsstellung-Melde­ loch versehen ist, gegenüber dem Lichtsenderelement ange­ ordnet und auf der Detektorwelle befestigt ist, mit einer feststehenden Schlitzplatte, die entlang ihrem Umfang mit Stellungsmeldeschlitzen und wenigstens einem Ursprungs­ stellung-Meldeloch versehen ist sowie gegenüber der Licht­ sendereinrichtung angeordnet ist, wobei sich die Dreh­ schlitzscheibe dazwischen befindet, und mit einer Licht­ empfängereinrichtung, die auf einer gedruckten Schaltungs­ karte angeordnet ist und Licht von der Lichtsendereinrich­ tung durch die Stellungsmeldeschlitze und die Ursprungs­ stellung-Meldelöcher wenigstens der Drehschlitzplatte und der feststehenden Schlitzplatte hindurch empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (12) ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Teil (15) umfaßt, worin ein Hohl­ raum (14) gebildet ist, dessen offenes Ende durch eine Verschlußkappe (35) verschlossen ist, die zwei Lager (17, 38) jeweils als Kugellager ausgebildet sind, von de­ nen das eine in der Mitte des Bodens und das andere in der Mitte der Verschlußkappe (35) axial einstellbar angeordnet ist, daß die Lichtsendereinrichtung (26), die Drehschlitz­ platte (28) und die feststehende Schlitzplatte (31) sowie die gedruckte Schaltungskarte mit der Lichtempfängerein­ richtung (33 a, 33 b) zwischen den beiden Lagern (17, 38) innerhalb des Hohlraumes (14) angeordnet sind, daß die feststehende Schlitzplatte (31) mit der gedruckten Schal­ tungskarte (33) einteilig verbunden ist durch einen Schei­ benblock (32), der mit hindurchführenden Löchern (32 a, 32 b) versehen ist, um den Lichtstrahl von der Lichtsender­ einrichtung (26) durch die Stellungsmeldeschlitze und Ur­ sprungsstellung-Meldelöcher in der Drehschlitzscheibe (28) und in der feststehenden Schlitzscheibe (31) zu dem Licht­ empfängerelement (33 a, 33 b) hindurchzulassen, daß der Scheibenblock (32), die feststehende Schlitzplatte (31) und die gedruckte Schaltungskarte (33) als ein Teil um ih­ re Achse verdrehbar sind und daß das zylindrische Teil (15) mit Einrichtungen (42, 43) versehen ist, die eine Verdrehung des Scheibenblocks (32) mit der Schlitzplatte (31) und der gedruckten Schaltungskarte (33) von der Au­ ßenseite her zur Einstellung der relativen Winkelstellung gegenüber der Drehschlitzscheibe (28) ermöglichen, und ferner Mittel (51) zur Feststellung des Scheibenblocks (32) in der eingestellten Winkelstellung aufweist.

2. Drehcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere der Ursprungsstellung-Meldelöcher in der Drehschlitzscheibe (28) und in der feststehenden Plat­ te (31) vorgesehen sind und die Abstände zwischen diesen Löchern sowohl in der Drehschlitzscheibe (28) als auch in der feststehenden Schlitzplatte (31) fortschreitend grö­ ßer werden und jeweils ein Primzahl-Vielfaches der Breite eines Loches betragen.

3. Drehcodierer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehschlitzscheibe (28) auf der Detektorwelle (18) mittels einer Haltehülse (27) montiert ist, die auf der durch ihr axiales Loch hindurch­ gehenden Detektorwelle (18) befestigt ist, und daß dieses axiale Loch in Axialrichtung einen Teil aufweist, der ei­ nen größeren Durchmesser als die Detektorwelle besitzt.

4. Drehcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsendereinrichtung (26) in einem Aufnahmeloch (25) einer Haltescheibe (22) aufgenommen ist, die an der innenseitigen Bodenfläche des zylindrischen Teils (15) befestigt ist und sich innerhalb des zylindrischen Hohl­ raumes (14) des Körpers (12) befindet, wobei das vordere Ende des Lichtsenderelementes (26), aus dem das Licht aus­ tritt, gegenüber dem Mündungsende des Aufnahmeloches (25) zurückversetzt ist.

5. Drehcodierer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtsenderelement (26) mit Verbindungsdrähten versehen ist, die sich durch die Haltescheibe (22) und den Scheibenblock (32) zu der gedruckten Schaltungskarte (33) hin erstrecken und dort elektrisch angeschlossen sind.

6. Drehcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schraubring (39) in der Mitte der Verschlußkappe (35) eingeschraubt und mit dem zweiten Kugellager (38) einstellbar in Eingriff ist.

7. Drehcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (12) an einem Teil, welcher dem Scheiben­ block (32) gegenüberliegt, mit einer Feststellschraube (51) versehen ist, die durch den Körper (12) hindurchge­ schraubt ist und an ihrem Innenende in den Scheibenblock eindringt, um dessen Verdrehung um seine Achse zu verhin­ dern.

8. Drehcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkappe (35) an ihrem Umfang abgeschrägt ist und wenigstens eine Kerbe aufweist und der zylindri­ sche Teil (15) des Körpers (12) an seinem offenen Ende in diese Kerbe hinein verstemmt ist.