DE3442345C2

DE3442345C2 -

Info

Publication number: DE3442345C2
Application number: DE3442345A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Kamakura Kanagawa Jp Ogawa
Original assignee: NIPPON GEAR CO Ltd FUJISAWA KANAGAWA JP
Current assignee: NIPPON GEAR CO Ltd FUJISAWA KANAGAWA JP
Priority date: 1983-11-29
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1993-01-14
Also published as: US4716290A; GB8427901D0; CA1218046A; GB2150776B; IT8423699A0; GB2150776A; DE3442345A1; JPS60115807A; FR2555776A1; IT8423699A1; IT1177293B; NL8403525A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehcodierer mit einem Räderwerk aus ineinandergreifenden Zahnrädern in eine Mehrzahl von Stufen, um der Reihe nach die Drehzahl zu untersetzen, und mit Codierern, die mit Zahnradwellen, um die Zahl der Umdrehungen einer Antriebswelle zu zahlen, mit mindestens einem Antriebsrad und/oder mindestens einem angetriebenen Rad je Stufe versehen sind, wobei das Antriebsrad gegenüber dem angetriebenen Rad einen begrenzten Freilauf hat, so daß das angetriebene Rad intermittierend angetrieben wird, wodurch die Drehung des Antriebsrades untersetzt wird.

Ein derartiger Drehcodierer ist durch die DE 28 17 172 A1 bekanntgeworden. Drehcodierer, auch Winkelkodierer genannt, dienen zum absoluten digitalen Messen von Lageänderungen, beispielsweise als Lage-Istwertgeber in Steuergeräten, Manipulatoren, Robotern oder dergleichen. Durch die bei dem bekannten mehrstufigen Winkelschrittgeber gewählte Zahnekom bination leidet dieser unter dem Nachteil, daß sich das Spiel im Räderwerk aufsummiert und hinsichtlich des Wertes der höheren Stellen einer entsprechenden Anzeige sogar potenziert, was zu erheblichen Ableseungenauigkeiten und Fehlmessungen führen kann.

Die Drehzahl der Codierer, die für die entsprechenden Stufen notwendig sind, variiert im bekannten Fall abhängig von ihren zugehörigen Übersetzungsverhaltnissen in Bezug auf die Zahl der Eingangsumdrehungen.

Angenommen, das Übersetzungsverhältnis jeder Stufe sei 1/10. Wenn das Räderwerk drei Stufen enthält, dann betragen die Drehwinkel entsprechend 36° in der ersten Stufe, 3,6° in der zweiten Stufe und 0,36° in der dritten Stufe. Deshalb haben diese Drehcodierer den Nachteil, daß eine sehr hohe Genauigkeit für die höchsten Stufen erforderlich ist.

Sogar wenn diese hohe Genauigkeit für den höchsten Codierer erreicht werden sollte, kann das Räderwerk, das normale Maschinengenauigkeit besitzt, Fehler nicht vermeiden, die auftreten, wenn die Drehrichtung umgekehrt wird, z. B. durch toten Gang bzw. das Spiel im Räderwerk.

Die nachteilige Wirkung solch eines Spieles wird direkt zur höchsten Stufe übertragen. Das Spiel summiert sich auf, da die Zahnräder in eine höhere Stufe eingreifen, und das so summierte Spiel spiegelt sich in der höchsten Stufe wider. Deshalb ist sogar dann, wenn die Genauigkeit jedes Codierers verbessert wird, die Auflösung, d. h. die kleinste erfaßbare Lageeinheit durch mechanische Ungenauigkeiten, insbesondere das Spiel, begrenzt, solange ein Räderwerk eingesetzt wird.

Die nachteilige Wirkung des Spieles im Räderwerk tritt als Hystereseerscheinung eines jeden Rotationscodierers auf, wenn seine Drehrichtung umgekehrt wird. Fällt die Drehrichtungsumkehr mit einer Stellung zusammen, in der ein Übertrag stattfindet, wird das Spiel noch schwerwiegender in der höchsten Stelle als Fehler in Erscheinung treten.

Ferner erhöht sich durch Abnutzung, Abrieb oder dergleichen des Räderwerkes die mechanische Ungenauigkeit, bzw. das Spiel. Deshalb ist es unmöglich, Stabilität und Betriebssicherheit des Drehcodierers über eine längere Zeitdauer zu erwarten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehdecoder zu schaffen, welcher eine hochgenaue zahlenmäßige Darstellung einer Umdrehungszahl und/oder der Winkelposition einer Eingangswelle ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs bezeichneten Drehcodierer entsprechend dem kennzeichnenden Merkmal des neuen Anspruches 1 dadurch gelöst, daß das Antriebsrad zwei diametral einander gegenüberliegende Paare von Zähnen und das angetriebene Zahnrad acht Zähne aufweist, so daß sich ein Untersetzungsverhältnis von 1:2 ergibt.

Ausgehend von einem Drehcodierer mit einem Räderwerk aus ineinandergreifenden Zahnradern in einer Vielzahl von Stufen, um der Reihe nach die Drehzahl zu untersetzen, und mit Codierern, die in gewünschten Stufen mit den Zahnradwellen versehen sind, um die Zahl der Umdrehungen einer Antriebswelle zu zählen, der ebenfalls durch die eingangs zitierte Schrift bekanntgeworden ist, wird diese Aufgabe in alternativer Weise dadurch gelöst, daß das Antriebsrad und das angetriebene Rad einen maltesischen Zahnradmechanismus darstellen, wobei das Antriebsrad zwei diametral gegenüberliegende Greifstifte aufweist, welche in vier kreuzweise angeordnete Greifschlitze des angetriebenen Rades einführbar sind.

Das speziell gewählte erfindungsgemäße Untersetzungsverhältnis führt mit Vorteil dazu, daß sich die Umdrehungszahl der Wellen von Antriebsrad und angetriebenem Rad von Stufe zu Stufe um den Faktor 2 verringern. Dies ermöglicht in einfacher Weise die Binärdarstellung der Drehzahl, indem die Wellen unmittelbar mit entsprechenden 1-Bit-Decodern kombiniert werden, d. h. der schrittweisen Drehung der betreffenden Welle wird abwechselnd (gegebenenfalls auch Gruppen von Schritten) jeweils eine logische "0" und eine logische "1" zugeordnet. Die Welle des Antriebsrades führt dabei eine Umdrehung in jeweils acht Schritten aus (abgesehen von dem ersten Antriebsrad, welches gegebenenfalls kontinuierlich angetrieben wird), während das angetriebene Rad in jeweils vier Schritten gedreht wird.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Zahnräder Stirnräder sind und das angetriebene Zahnrad mit einem zweiten angetriebenen Zahnrad kämmt, welches 16 Zähne aufweist.

In einer anderen Ausführungsform hat das Antriebsrad einen Umfang entsprechend 16 Zähnen, von denen zweimal sechs Zähne weggeschnitten sind.

Zweckmäßig ist dann ein Steg mit einem Radius, der gleich der Höhe der verbliebenen Zähne des Antriebsrades der schrittweise arbeitenden Vorschubeinrichtung ist, an einer Seite der verbliebenen Zähne des Antriebsrades vorgesehen, wobei die Nuten zwischen den verbliebenen Zähnen des Antriebsrades geblieben sind wie sie sind, und wobei jeder zweite Zahn des angetriebenen Rades teilweise weggeschnitten ist, um die entsprechenden Zähne zu ver schmälern, und wobei die beschnittenen Teile der Zähne mit dem Steg in Eingriff gebracht werden, um dabei das Antriebsrad und das angetriebene Rad miteinander zu verschränken, während das Antriebsrad sich im Leerlauf befindet.

Ein günstiger mechanischer Aufbau des Drehcodierers ergibt sich, wenn das zweite angetriebene Zahnrad mit je einem Antriebsrad für die nächstfolgende Stufe auf einer gemeinsamen Welle befestigt ist.

Durch die DE 20 41 057 A1 und die US 28 81 630 sind Drehcodierer bekannt geworden, die zwar mit dem erfindungsgemäßen Drehcodierer gemeinsam haben, daß sie für eine konkrete Untersetzungsstufe keine kontinuierliche Untersetzung, sondern einen intermittierenden Antrieb vorsehen, indem an einem Antriebsrad lediglich ein Antriebselement angeordnet ist, welches bei seinem Umlauf intermittierend mit dem angetriebenen Rad in Eingriff tritt und dieses jeweils relativ schnell um einen Schritt weiter bewegt, die jedoch einen völlig anderen Lösungsweg als die vorliegende Erfindung beschreiten.

Im Fall der DE-A1 wird mit Hilfe von Detektoren im wesentlichen die genaue Winkelposition der Codierscheiben erfaßt, wobei die Scheiben lediglich durch eine einstufige Untersetzung miteinander verbunden sind. Die eine Scheibe dreht sich dabei kontinuierlich, wobei die unterschiedlichen Bedeckungen der Detektoren die jeweilige Winkelposition definieren, während die andere Scheibe über das Untersetzungsgetriebe in der erwähnten Weise intermittierend angetrieben wird und so schrittweise in acht verschiedene Stellungen gedreht wird, die sich durch die Bedeckung der Detektoren voneinander unterscheiden lassen. Eine Mehrdeutigkeit bzw. Ungenauigkeit der Ablesung kann jedoch noch während des schrittweisen Weiterbewegens auftreten. Der Ablesewert hängt in jedem Fall noch von relativ kleinen Winkelveränderungen der beiden Codierscheiben ab, die Untersetzung liegt bei etwa 20:1. Würde ein solches Getriebe mehrstufig ausgebildet, so würde unvermeidlich das nächstfolgende Antriebsrad relativ langsam umlaufen und beim Weiterschalten der nächstfolgenden Scheibe wiederum über einen analogen Malteserkreuzantrieb die Umschaltung nur sehr langsam ausführen, wodurch dieselben Probleme wie bei dem herkömmlichen Winkelschrittgeber gemäß der eingangs zitierten DE-A1 auftreten würden.

Im Falle der US-Patentschrift ist nur ein einzelnes Zähnepaar am Antriebsrad vorgesehen. Im übrigen beschäftigt sich diese Schrift auch mit einem ganz anderen Problem als die vorliegende Erfindung. Dort geht es nämlich vor allem darum, den Eingriff zwischen Antriebsrad und angetriebenem Rad möglichst spielfrei zu gestalten, wozu ein hoher mechanischer Aufwand betrieben wird. Zwar erhält man im bekannten Fall vom Antriebsrad zum angetriebenen Rad entsprechend der Zähnezahl eine Untersetzung der Drehzahl, im konkret dargestellten Beispiel im Verhältnis 4:1, gleichzeitig wird jedoch während des Eingriffs der beiden Räder die Winkelgeschwindigkeit des angetriebenen Rades gegenüber dem Antriebsrad um einen Faktor gesteigert, der dem Verhältnis des Durchmessers des Antriebsrades zum angetriebenen Rad entspricht. Dies ist bei mehreren Stufen eines mehrstufigen Getriebes mit Untersetzung nicht durchzuhalten.

Anhand von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher beschrieben. Dabei ergeben sich weitere ausgestaltende Merkmale sowie Vorteile. Es zeigen:

Fig. 1 einen zentralen Längsschnitt durch einen Drehcodierer, im folgenden Rotations kodiervorrichtung genannt, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2, in welchem die Abstände zwischen den Zahnradwellen dargelegt sind,

Fig. 4 drei Querschnitte durch die Zahnradanordnung nach Fig. 3, in denen die Zahnräder und Zahnradwellen entlang den Linien X-X, Y-Y und Z-Z geschnitten und auf den Mittellinien ihrer entsprechenden Wellen angeordnet sind,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Aufbaues eines Zahnradaggregates U,

Fig. 6 ein Zeitdiagramm eines Gray-Binärkodes, der sich in Übereinstimmung mit der Erfindung ergibt,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Kodierplatte, mit der der Gray-Binärkode erhalten wird,

Fig. 8 ein Zeitdiagramm eines gewöhnlichen Binärkodes,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Kodierplatte, mit der der Binärkode in Fig. 8 erhalten wird, und

Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Malteser-Zahnrad mechanismus einer stoßweise arbeitenden Antriebs einrichtung einer Rotationskodiervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen zentralen Längsschnitt durch eine Rota tionskodiervorrichtung gemäß dem einen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, in welchem die Zahnräder als Teil schnitte dargestellt sind.

Ziffer 1 bezeichnet eine scheibenförmige Grundplatte mit einer großen Wandstärke in Längsrichtung der Rotationsko diervorrichtung. Mit Ziffer 2 ist eine scheibenförmige Lagerstütze bezeichnet, die parallel zur Rückseite der Grundplatte 1, nämlich zur Innenwand 1a, mit einigem Abstand zu dieser angeordnet ist.

Die Lagerstütze 2 ist an der Grundplatte 1 mit Hilfe dreier Befestigungsschrauben 4 fest angebracht, während ein gleichbleibender Abstand von der Grundplatte 1 durch Einfügen eines Distanzstückes 3 von zylindrischer Gestalt aufrechterhalten wird, dessen Seitenwand teilweise wegge schnitten ist.

Das Distanzstück 3 paßt mit seinen äußeren und inneren Seitenflächen über die nach außen gewölbten Schultern 1b und 2b, die an der inneren Wand 1a der Grundplatte 1 und der äußeren Oberfläche 2a der Lagerstütze 2 entsprechend angeformt sind, wobei die innere Wand 1a und die äußere Oberfläche 2a sich einander gegenüberliegend erstrecken, so daß das Distanzstück 3 konzentrisch mit der Grundplatte 1 und der Lagerstütze 2 verbunden ist.

Das Distanzstück 3 hat in radialer Richtung eine gewisse Ausdehnung. Durch das Distanzstück 3 verlaufen Längslöcher 4a, durch die sich die drei Befestigungsschrauben 4 entsprechend erstrecken.

Eine Antriebswelle S₀ verläuft zentral in Längsrichtung durch die Grundplatte 1 und die Lagerstütze 2. Die Antriebswelle S₀ ist durch Kugellager 5 drehbar gelagert, die zentral in der inneren Wand 1a der Grundplatte 1 und der Lagerstütze 2 eingepaßt sind. Die Antriebswelle S₀ ist zwischen den Kugellagern 5 mit einem Ritzel B₀ mit acht Zähnen versehen.

Der Außendurchmesser des Distanzstückes 3 ist wesentlich kleiner als der Außendurchmesser der Grundplatte 1. Auf diese Weise wird durch ein Gehäuse 14, die innere Wand 1a der Grundplatte 1, die äußere Wand 2a der Lagerstütze 2 und die Umfangsfläche des Distanzstückes 3 ein ringförmi ger Zahnradraum 6 gebildet, in welchem ein Getriebe mit vielen gegenseitig im Eingriff befindlichen Zahnrädern untergebracht ist.

Eine Zahnradwelle S₁ der ersten Stufe, die mit dem Ritzel B₀ auf der Antriebswelle S₀ im Eingriff gehalten wird, ist in einem weggeschnittenen Teil des Distanzstückes 3 unter gebracht. Beide Endstücke der Zahnradwelle S₁ sind durch Kugellager 7 drehbar gelagert, die in der Grundplatte 1 und der Lagerstütze 2 entsprechend eingepaßt sind.

Eine Zahnradwelle S₂ der zweiten Stufe ist außerhalb der radialen Richtung mit einem bestimmten Abstand von der Zahnradwelle S₁ der ersten Stufe angeordnet. Zahnradwellen S₂ bis S₁₃ der zweiten bis dreizehnten Stufe sind inner halb des ringförmigen Zahnradraumes 6 in einem kreisförmi gen Muster mit gleichbleibendem Abstand in Umfangsrichtung vorgesehen. Beide Endstücke jeder der Zahnradwellen S₂ bis S₁₃ sind durch ihre entsprechenden Metallager 8 in der Grundplatte 1 und der Lagerstütze 2 drehbar gelagert.

Jede der Zahnradwellen S₁ bis S₁₃ trägt Zahnräder A, B und C ihres entsprechenden Zahnradaggregates U, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, in einer Weise, wie sie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.

In der nachfolgenden Beschreibung und den zugeordneten Zeichnungen sind die der Reihe nach mit den Zahnradwellen S₁ bis S₁₃ versehenen Zahnradaggregate durch Angabe ihrer jeweiligen Aggregatnummer als Index bezeichnet, nämlich U₁ bis U₆. Auf der anderen Seite sind die zugehörigen Zahnrä der A, B und C in jedem Zahnradaggregat in der gleichen Weise bezeichnet.

Das in Fig. 5 gezeigte Zahnradaggregat U besteht aus einem Antriebsrad A, das für einen sich wiederholenden stoßwei sen Antrieb von Zahnradwellen S_n+1 und S_n+2 der oberen Stufen aufgrund einer jeden Umdrehung der Antriebswelle S_n der unteren Stufe geeignet ist, ferner aus einem ersten angetriebenen Rad B, das durch das Antriebsrad A stoßweise angetrieben wird und geeignet ist, festgehalten und am Drehen gehindert zu werden, während sich das Antriebsrad A im Leerlauf befindet, und aus einem zweiten angetriebenen Rad C, zu welchem jede Umdrehung des ersten angetriebenen Rades B mit einem Untersetzungsverhältnis von 1/2 übertra gen wird.

Das Antriebsrad A ist dadurch hergestellt worden, daß bei einem Stirnrad mit sechzehn Zähnen alle Zähne mit Ausnahme zweier benachbarter Zähne 21 und zweier weiterer benach barter Zähne 21, die den erstgenannten genau gegenüberlie gen, entfernt worden sind. Die Teile, die sich zwischen den gegenüberliegenden Zähnen 21 erstrecken, sind als Bogenteile 22a übrig gelassen worden und haben einen Radius, der gleich dem Radius der Nut 22 ist, die entweder durch die ersten oder durch die weiteren zwei Zähne 21 begrenzt ist. Bogenförmige Rippen 23 hinter den bogenför migen Teilen 22a haben einen Radius, der gleich der Höhe der Zähne 21 ist, die anschließend vorgesehen sind.

Das erste angetriebene Rad B ist dadurch hergestellt worden, daß die Rückseite jedes zweiten Zahnes 24a eines Ritzels mit acht Zähnen bis etwa auf die Hälfte der ur sprünglichen Dicke abgeschnitten worden ist. Das zweite angetriebene Rad C ist ein Stirnrad mit sechzehn Zähnen, ähnlich wie das ursprüngliche Antriebsrad A, bevor seine Zähne entfernt worden sind.

Die acht Zähne des ersten angetriebenen Rades B werden mit den Zähnen 21 in Eingriff gehalten, die paarweise auf der Vorderseite des Antriebsrades A übriggelassen worden sind, während die rückwärtigen Teile der vier dicken Zähne 24 des angetriebenen Rades B in derselben Ebene liegen wie die Rippen 23 des Antriebsrades A. Folglich kann das Antriebsrad A bei jeder Drehung um 180° mit Hilfe der zwei Paare zweier benachbarter Zähne 21 das erste angetriebene Rad B nur um einen Winkel von 45° bewegen. Während des Drehbereichs von 135° wird keine Drehung von dem Antriebs rad A zu dem angetriebenen Rad B übertragen.

Im Verlauf des oben erwähnten Bereiches, in dem die Drehung des Antriebsrades A nicht übertragen wird, führen die rückwärtigen Teile der benachbarten zwei Zähne der vier dicken Zähne 24 des ersten angetriebenen Rades B eine gleitende Bewegung durch, während sie mit der Umfangsflä che einer der Rippen 23 in Berührung gehalten werden, nämlich mit der bogenförmigen Umfangsfläche 23a. Auf diese Weise ist das Antriebsrad A bezüglich des ersten angetrie benen Rades B frei drehbar. Das erste angetriebene Rad B kann sich jedoch weder in der normalen Richtung noch in der entgegengesetzten Richtung bezüglich des Antriebsrades A drehen, weil die Oberfläche der benachbarten Zähne 24 mit der Umfangsfläche 23a der Rippe 23 in Berührung steht.

Die acht Zähne des ersten angetriebenen Rades B stehen mit dem zweiten angetriebenen Rad C im Eingriff. Jedesmal wenn das erste angetriebene Rad B um einen Winkel von 90° schrittweise angetrieben wird, wird das zweite angetrie bene Rad C um einen auf 45° untersetzten Winkel schritt weise gedreht.

Wie oben beschrieben, bewirkt jede volle Umdrehung des Antriebsrades A, daß sich das erste angetriebene Rad B zweimal schrittweise dreht, jedesmal um einen Winkel von 90°, insgesamt also um 180°, d. h. um eine halbe Umdrehung, und daß das zweite angetriebene Rad C sich zweimal schrittweise dreht, jedesmal um einen Winkel von 45°, insgesamt also 90°, d. h. um eine viertel Drehung.

Hier ist der Drehwinkel bei jedem schrittweisen Antrieb des Antriebsrades A 45°. Während dieses Antriebes ergibt sich die Drehung um den Winkel von 45° durch einen geschwindigkeitserhöhenden Antrieb, wobei bewirkt wird, daß das erste angetriebene Rad B sich um einen Winkel von 90° dreht. Da das erste angetriebene Rad B einen geschwin digkeitsverringernden Antrieb bewirkt, da nämlich jede Drehung des ersten angetriebenen Rades B um einen Winkel von 90° das zweite angetriebene Rad C zu einer Drehung um einen Winkel von 45° veranlaßt, entspricht das Überset zungsverhältnis, das erreicht wird, wenn das zweite ange triebene Rad C durch das Antriebsrad A angetrieben wird, einem Synchronantrieb von 1:1.

Wenn die Zahnradaggregate von vielen Stufen der Reihe nach derart verbunden werden, daß die Zahnradwelle des zweiten angetriebenen Rades C mit dem Antriebsrad A eines Zahnrad aggregates U der nachfolgenden Stufe im Eingriff ist, ist das Übersetzungsverhältnis der entsprechenden Zahnräder, und ihrer Wellen der Reihe nach auf die Hälfte reduziert, während die Übersetzungsverhältnisse von Zahnradwellen, die jede mit einem Antriebsrad A und einem zweiten ange triebenen Rad C versehen sind, untereinander gleich sind.

In dem Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, sind sechs Zahnradaggregate U₁ bis U₆ der Reihe nach in mehreren Stufen auf den Zahnradwellen S₁ bis S₁₃ wie oben beschrieben montiert.

Nebenbei bemerkt ist die Zahnradwelle S₁ der ersten Stufe mit einem Stirnrad C₀ versehen, das sechzehn Zähne besitzt, ähnlich wie das zweite angetriebene Rad C des Zahnradaggregates U. Das Ritzel B₀ der Antriebswelle das in das Zahnrad C₀ eingreift, entspricht dem Teil der acht Zähne des zweiten angetriebenen Rades B in dem Zahn radaggregat U.

In Fig. 3 sind die Zahnradwellen S₀ bis S₁₃, die in Fig. 2 kreisförmig angeordnet sind, im Schnitt entlang der Linie III-III und in einer Abwicklung entlang einer geraden Linie dargestellt, so daß die Achsen der Zahnradwellen bis S₁₃ darauf liegen. Fig. 3 zeigt klar die Art des Ineinandergreifens der Zahnradaggregate U₁ bis U₆ und ihre Beziehung zu Ein-Bit-Kodierern, die hinter den Zahnrad aggregaten entsprechend angeordnet sind. Die Ein-Bit-Ko dierer sind in Verbindung mit Kodierplatten E₀ bis E₁₃ und Photokopplern F₀ bis F₁₃ entsprechend zusammengesetzt.

Die Zahnradwellen S₀ bis S₁₃ erstrecken sich rückwärts durch die Lagerstütze 2. Die Kodierplatten E₀ bis E₁₃ sind auf den rückwärtigen Endstücken der Zahnradwellen S₀ bis S₁₃ fest montiert. Sie sind an der Spitze geschlossene Kreiszylinder, deren zylindrische Öffnungen nach hinten gerichtet und deren obere Wände an den rückwärtigen Enden der Zahnradwellen S₀ bis S₁₃ befestigt sind. Die Seiten wände der zylindrischen Kodierplatten E₀ bis E₁₃ sind halbkreisförmig abgeschnitten, um die Tiefen ihrer offenen Enden anzupassen.

Hinter den Kodierplatten E₀ bis E₁₃ sind die Photokoppler F₀ bis F₁₃ entsprechend vorgesehen, die durch Löten ihrer elektrischen Anschlußdrähte auf eine gedruckte Leiterplat te 9 befestigt sind.

Die Photokoppler F₀ bis F₁₃ sind derart angebracht, daß die verbleibenden halben Seitenwände der zylindrischen Teile der Kodierplatten E₀ bis E₁₃ zwischen photoelektri sche Übertrager f₁, F₂ ihrer zugehörigen Photokoppler F₀ bis F₁₃ hindurchpassen, so daß die verbleibenden halben Seitenwände durch die Photoelektrischen Übertrager ermit telt werden.

Die gedruckte Schaltungsplatte 9 ist durch zwei Träger 10 und eine Schraube 11 an der Lagerstütze 2 befestigt, so daß die Vorderfläche der gedruckten Schaltungsplatte 9 mit einem gleichbleibenden Abstand getrennt von der Lagerstüt ze 2 gehalten wird.

Die elektrischen Anschlüsse der Photokoppler F₀ bis F₁₃ auf der gedruckten Schaltungsplatte 9 sind über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes bewegliches Kabel mit Anschlußfahnen 12a eines Verbindungssteckers 12 verbunden, der in der Mitte eines scheibenförmigen Deckels 13 befestigt ist, dessen Umfangsfläche in dem hinteren Ende des zylindrischen Gehäuses 14 eingepaßt ist. Der Deckel 13 ist mit Senkschrauben 15 an dem Gehäuse 14 befestigt. Die Grundplatte 1 ist innen in die Frontseite des Gehäuses 14 eingepaßt und durch Senkschrauben 16 an diesem befestigt.

Dichtungen 17, 18, 19, 20 dienen dem Feuchtigkeits-, Wasser- und Explosionsschutz.

Fig. 4 zeigt die Querschnitte der Zahnräder und Zahnrad wellen entlang der Linien X-X, Y-Y und Z-Z der Fig. 3, in welchen die Zahnräder auf den Achsen ihrer zugehörigen Wellen S₀ bis S₁₃ entsprechend angeordnet sind.

In Fig. 4 sind die Kodierplatten E₀ bis E₁₃ der Einfach heit halber durch Darstellen ihrer zylindrischen Teile erläutert, die ausgeschnittene Teile, wie zweidimensional ausgedehnte Flügelformen, enthalten. Andererseits sind die photoelektrischen Verbindungen der Photokoppler F₀ bis F₁₃ durch Kreise dargestellt.

In den Fig. 2, 3 und 4 sind die Zahnräder in einem Betriebszustand gezeigt, in dem sich alle im Eingriff befinden, so daß auch die Zahnradwelle S₁₃ mit der höch sten Indexzahl angetrieben wird. Die Stellungen der Kodierplatten E₀ bis E₁₃ nach Abschluß ihrer Bewegungen in diesem Betriebszustand sind auf der Linie Z′-Z′ in Fig. 4 dargestellt.

Die Zahnradaggregate U₁ bis U₆ bewirken, daß die ersten angetriebenen Räder B₁ bis B₆ sich zweimal schrittweise drehen, jedesmal um einen Winkel von 90°, also um einen Gesamtwinkel von 180° bei jeder einzelnen vollen Umdrehung der Antriebsräder A₁ bis A₆. Zu derselben Zeit bewirken die Antriebsräder A₁ bis A₆, daß die zweiten angetriebenen Räder C₁ bis C₆ sich zweimal um einen Winkel von 45° drehen, insgesamt also um einen Winkel von 90°.

Die in Fig. 4 dargestellt, sind die Zahnradwellen für den Fall, daß alle Zahnräder in Eingriff gebracht sind und von der Antriebswelle S₀ angetrieben werden, in solch einer Weise verbunden, daß ihre Drehzahlen bezüglich ihrer jeweils vorgeschalteten Wellen der Reihe nach ab Welle S₁ 1/2 untersetzt, zweimal übersetzt, 1/2 untersetzt, usw. sind.

Wie oben beschrieben, drehen sich die wechselweise entsprechenden Zahnräder A₁ bis A₆, B₁ bis B₆ und C₁ bis C₆ in den Zahnradaggregaten U₁ bis U₆ jeweils mit den gleichen Drehzahlen. Das Ritzel B₀ der Antriebswelle S₀ entspricht den Wellen B₁ bis B₆, während das Zahnrad C₀, das mit dem Ritzel B₀ im Eingriff ist, den Zahnrädern C₁ bis C₆ entspricht.

Wie oben erwähnt, sind die Zahnräder A₂ bis A₆₁ die gleichbedeutend mit dem Antriebsrad A des Zahnradaggrega tes U sind, und die Zahnräder C₁ bis C₅, die gleichbedeu tend mit dem zweiten angetriebenen Rad C sind, der Reihe nach auf den gemeinsamen Zahnradwellen S₂, S₃, .., S_n in derartigen Kombinationen fest montiert wie die Zahnräder A₂ und C₁, A₃ und C₂, ...., A₆ und C₅. Deshalb drehen sie sich offensichtlich mit derselben Drehzahl.

Fig. 4 zeigt die Verhältnisse bezüglich der Stellungen zwischen den Kodierplatten E₀ bis E₁₃ und den Photokopp lern F₀ bis F₁₃ in der obigen Antriebsperiode. Die Kodierplatten E₀ bis E₁₃ haben eine derart abgeschnittene Form, daß ein Gray-Binärkode erhalten wird. Bezüglich eines solchen Gray-Binärkodes sind alle Zahnräder mitein ander im Eingriff, wenn die höchste - die dreizehnte - Binärstelle angesteuert wird.

Die Phasen der Kodierplatten E₀ bis E₁₃, die auf der Linie Z′-Z′ der Fig. 4 dargestellt sind, sind sofort in ihrem stabilen Zustand, nachdem der obige Verlauf vollständig ist, der Antrieb der Zahnräder beendet ist und die Bits die höchste Stelle erreicht haben.

Eine unstabile Periode, in der die Kodierplatten E₀ bis E₁₃ sich drehen oder als Kodierer dienen, entspricht immer einem gleichbleibenden Winkel, d. h. 90° in Form eines sich drehenden Winkels der Antriebswelle S₀, gesehen aus der Richtung der Welle irgend einer Binärstelle. Dieser Dreh winkel von 90° ist gleich einem Viertel einer quantisier ten Einheit, wenn eine volle Eingangsumdrehung als eine quantisierte Einheit (1 Binärstelle) ausgedrückt wird.

Ferner kann die Umdrehung jedes der Kodierer, die aus den Kodierplatten E₀ bis E₁₃ und den entsprechenden Photokopp lern F₀ bis F₁₃ bestehen, auf die Umdrehung untersetzt werden, die zu dem ersten angetriebenen Rad 8 des Zahnrad aggregates U gehört, das mit dem zweiten angetriebenen Rad C (oder dem Antriebsrad A) verbunden ist. Da der schritt weise Winkelvorschub des ersten angetriebenen Rades B und des zweiten angetriebenen Rades C 90° bzw. 45° beträgt, ist die Umdrehung des Kodierers durch das angetriebene Rad C im ungünstigsten Fall auf 45° begrenzt.

Diese Umdrehung von 45° ist jedoch immer gleichbleibend völlig unerheblich für die Zahl der Binärstellen und die Plätze der Stellen in der vorliegenden Anwendungsform. Außerdem ist dieser ungünstigste Fall von 45° solch eine kleine Umdrehung, die für herkömmliche Kodierer nicht erlaubt war und die genug Toleranzen zuläßt, um die Herstellung von Kodierern zu erleichtern.

Der Gray-Binärkode hat solch ein Bitmuster, daß jedesmal ein Wechsel in jeder Binärstelle erscheint, wenn in der einzelnen Binärstelle die "2" gezählt wird, wie in dem Zeitdiagramm in Fig. 6 dargestellt ist. Folglich ist jede der Kodierplatten E₀ bis E₁₃ durch Abschneiden einer Hälf te ihrer zylindrischen Seitenwände gebildet, wie in Fig. 7 schematisch gezeichnet ist, so daß sie 90° zweimal zählen kann, indem sie 90° als eine quantisierte Einheit nimmt, und kann so einen Wechsel in dem Ausgangssignal ihres entsprechenden einen der Photokoppler F₀ bis F₁₃ bei jeder 180°-Drehung erzeugen.

Fig. 8 zeigt das Zeitdiagramm eines gewöhnlichen Binär kodes. Um ein solches Bitmuster zu erhalten, ist es notwendig, die Kodierplatten in eine Gestalt umzuformen, wie sie die Kodierplatte E′ aufweist, die in Fig. 9 sche matisch dargestellt ist. Die Kodierplatte E′ hat abge schnittene Teile von jeweils 90°.

Wenn die Kodierplatten E₀ bis E₁₃ in ihrem Anfangszustand unter dem Gray-Binärkode sind, z. B. wenn die "0" gezählt wird, werden die Kodierplatten E₁₂ und E₁₃, die den zwei höchsten Binärstellen entsprechen, mit Phasen registriert, die denen der Kodierplatten E₀ bis E₁₁ ähnlich sind, die andere als die sind, die den zwei höchsten Binärstellen entsprechen. Die Kodierplatten E₀ bis E₁₃ sind auf der Linie Z′-Z′ in Fig. 4 gezeigt.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, befindet sich der Gray-Bi närkode direkt vor dem Fortschreiten zu dem Schritt, der neben einem Schritt liegt, zu welchem die nächstniedrigere Binärstelle in dem Zeitpunkt unmittelbar vor Ausführung des Übertrags, der eine Zustandsänderung in der höheren Binärstelle hervorbringt, übertragen worden ist. Alle niedrigeren Binärstellen als die oben erwähnte Stelle befinden sich in dem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Fort schreiten zum Anfangszustand.

Hinsichtlich der Kodierplatten E₀ bis E₁₃ auf der Linie Z′-Z′, in der die Zahnradwelle S₁₃, die der höchsten Binärstelle entspricht, einen Übertrag ausgeführt hat, sind die Kodierplatten E₀ bis E₁₂, die Binärstellen entsprechen, die niedriger sind als die zwei höchsten, dazu bestimmt, den Anfangszustand anzuzeigen. Die Drehpha sen der Kodierplatten E₀ bis E₁₃ werden in Übereinstimmung mit der Beziehung zwischen ihren abgeschnittenen Teilen und den photoelektrischen Wandlern f₁, f₂ der Photokoppler F₀ bis F₁₃ festgelegt.

Die Beschreibung ist prinzipiell auf der Grundlage der Fig. 3 und 4 erstellt worden. In dem speziellen Ausfüh rungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind die Zahnrad wellen S₀ bis S₁₃ nicht entlang einer geraden Linie ange ordnet, sondern sie sind zu einer kreisförmigen Anordnung gebogen.

Deshalb ist es notwendig, geeignete Versatzwinkel für das Ineinandergreifen der Zahnradaggregate U₁ bis U₆ vorzuse hen. Wenn z. B. die Zahnradwelle S₁₃, die der höchsten Binärstelle entspricht, angetrieben wird, ist es wünschenswert, daß alle Zahnräder gleichzeitig in dersel ben Phase ineinandergreifen, wie in Fig. 4 dargestellt ist.

Die Zahnräder sind jedoch derart angeordnet, daß sie so wenig wie möglich Raum beanspruchen und alle in dem Zahn radraum 6 eingeschlossen sind. Deshalb ist die Anordnung der Zahnradwellen S₀ bis S₁₃ nicht linear, sondern sie ist zu einer Kreisform gebogen.

Beim Montieren der Antriebsräder A und der zweiten ange triebenen Rader C auf ihre zugehörigen Zahnradwellen an der Verbindung der Zahnradaggregate U₁ bis U₆ wird der Versatzwinkel zwischen jedem Antriebsrad A und seinem entsprechenden angetriebenen Rad C gleich dem Winkel fest gelegt, der an einer Welle S_n durch zwei Linien gebildet wird, wobei die eine Linie die Mitte einer Welle S_n mit der Mitte ihrer zugehörigen niedrigeren Welle S_n-1 und die andere Linie die Mitte der Welle S_n mit der Mitte ihrer zugehörigen höheren Welle S_n+1 verbindet.

In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine passende Anzahl von Zähnen von den Stirnrädern entfernt worden, um die Mittel für den schrittweisen Antrieb herzustellen. Ähnliche Funktions effekte können durch Verwendung eines maltesischen Zahn radmechanismus erzielt werden.

Fig. 10 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Erfin dung, das von einem solchen maltesischen Zahnradmechanis mus Gebrauch macht. In dem dargestellten Beispiel sind nur die Zahnradmechanismen für den schrittweisen Antrieb eini ger Stufen gezeigt.

Ein maltesisches Zahnradaggregat U_a ist auf einem Antriebsrad A_a angebracht, das zwei in axialer Richtung sich ausdehnende Greifstifte 31 aufweist, die in zueinan der entgegengesetzte Richtungen zeigen. Ein angetriebenes Rad B_a enthält vier radial verlaufende Greifschlitze 32, die jeweils Winkel von 90° einschließen und die vorgesehen sind, um in Eingriff mit den Greifstiften 31 gebracht zu werden.

Falls der obige maltesische Zahnradmechanismus mit vier Greifstiften mit einem Winkel von 90° zueinander ausge stattet wird, entsteht ein herkömmlicher maltesischer Zahnradmechanismus. In diesem herkömmlichen Mechanismus werden die Umdrehungen der Welle des Antriebsrades A_a schrittweise mit einem Winkel von 90° übertragen. Mit anderen Worten, der Mechanismus bewirkt einen derartigen schrittweisen Antrieb, daß die Drehzahl sich exponentiell ändert. Auf diese Weise ändert sich das Übersetzungsver hältnis nicht.

Wenn zwei gegenüberliegende Greifstifte von den vier Greifstiften entfernt und die verbleibenden zwei Greif stifte als die Greifstifte 31 verwendet werden, fällt der sich ergebende maltesische Zahnradmechanismus in den Bereich der Erfindung. In diesem Fall enthält jede volle Umdrehung des Antriebsrades A_a zwei Leerlaufperioden, jede über einen Winkel von 90°. Das Übersetzungsverhältnis der Umdrehung zu dem angetriebenen Rad B_a ist 1/2.

Wenn viele solcher maltesischen Zahnradaggregate U_a in einer Vielzahl von Stufen verbunden sind, werden die höhe ren Aggregate schrittweise angetrieben, während ihre Dreh zahlen der Reihe nach reduziert werden, und zwar 1/2 mal 1/2 usw. Ferner steigt die Umdrehungs-Übertragungsge schwindigkeit nahe der Mitte aller 90°-Bereiche, in denen die Zahnradaggregate angetrieben werden, steil an.

Die Art der Übertragung der Umdrehungen der Wellen ist sehr ähnlich der Art, die durch die oben beschriebenen Stirnräder mit einigen ihrer entfernten Zähne erreicht wird.

Wenn maltesische Zahnradaggregate U_a ausschließlich in einer Vielzahl von Stufen, wie in Fig. 10 beschrieben, verbunden sind und alle Stufen sich im Eingriff befinden, wird der Effekt der Geschwindigkeitserhöhung übertragen, wobei er in jeder Stufe vergrößert wird.

Um eine solche Vergrößerung zu vermeiden, können andere Zahnradaggregate in derselben Weise, wie im ersten Ausfüh rungsbeispiel gezeigt, eingefügt werden. Die Vergrößerung der Drehzahl kann nämlich durch Einfügen eines anderen Zahnradaggregates zwischen je zwei maltesische Zahnrad aggregate U_a vermindert werden, wobei die Drehzahl und das Übersetzungsverhältnis auf 1/2 herabgesetzt werden können.

Das oben erwähnte Zahnradaggregat, das geeignet ist, das Übersetzungsverhältnis herabzusetzen, entspricht dem zwei ten angetriebenen Rad des Zahnradaggregates U im ersten Ausführungsbeispiel.

Nockenförmige, konvex gebogene Flächen 33, die an der Seite der Greifstifte 31 des Antriebsrades A_a des maltesi schen Zahnradaggregates U angeformt sind, dienen als Widerlager gegen konkav gebogene Flächen 34, die zwischen den Greifschlitzen 32 des angetriebenen Rades B_a angeformt sind, wodurch die freie Drehung des angetriebenen Rades B_a während des Leerlaufs des Antriebsrades A_a verhindert wird. Andererseits dienen konkav gebogene Flächen 35 zwischen den konvex gebogenen Flächen 33 als Entlastungen der spitzen Endstücke des angetriebenen Rades B_a, wobei die spitzen Endstücke die Greifschlitze 32 begrenzen.

Die 1-Bit-Kodierer, die aus den Kodierplatten E₀ bis E₁₃ und den Photokopplern F₀ bis F₁₃ bestehen, wie in Fig. 1 gezeigt, geben einen Gray-Binärkode mit vierzehn Bits ab, die den Speicherplätzen der Binärstellen der Zahnradwellen bis S₁₃ entsprechen.

Wenn jedoch eine quantisierte Einheit einer einzigen vollen Umdrehung der Antriebswelle S₀ gleichgesetzt wird, dann entspricht die Zahnradwelle S₁ der ersten Stufe einem Bit einer einzigen vollen Umdrehung. Deshalb ist es möglich, 2¹³ = 8192 Umdrehungen durch einen 13-Bit-Bi närkode auszumessen. Tatsächlich hat der 13-Bit-Binär kode eine effektiv meßbare Drehzahl von 2¹⁴ = 16 384, eingeschlossen das Bit der niedrigsten halben Umdrehung.

Ein anderer vorteilhafter Effekt der Erfindung ist, daß die Drehung, die im ungünstigsten Fall für den Kodierer benötigt wird, aus einen konstanten Wert gesetzt ist, z. B. auf 45°, wie oben erwähnt. Theoretisch ist es auf diese Weise möglich, einen Kodierer zu erhalten, der eine unbe grenzte Bit-Zahl hat.

Im aktuellen Fall ist es jedoch notwendig, jedes Eingangsdrehmoment so zu erhöhen, wie die Zahl der Stufen ansteigt, weil es Widerstände gibt, die von den Zahnrad wellen hervorgerufen werden, durch Fehlanpassung des Ineinandergreifens der Zahnräder entstehen, usw. Dennoch ist es jedoch möglich, mühelos praktische Kodierer mit bis zu zwanzig Bits mit üblicher Maschinengenauigkeit herzu stellen.

Da die Kodierer, die der Reihe nach mit den Zahnradwellen S₀ bis S₁₃ gekoppelt sind, eine beträchtlich geringe Auflösung haben können, ist es möglich, reflektierende photoelektrische Schalter, elektromagnetische kontaktlose Schalter, hochfrequente kontaktlose Schalter oder Zungen schalter zu verwenden, ferner die photoelektrischen Sperr schalter, bestehend aus den Kodierplatten E₀ bis E₁₃ und den Photokopplern F₀ bis F₁₃ in den obigen Ausführungsbeispielen. Es können gleichfalls auch Mikroschalter oder Kontaktschalter verwendet werden.

Als ein anderes Beispiel von photoelektrischen Sperrschaltern können Zweiwege-Glasfaserleitun gen als Zuführungsleitungen für Daten verwendet werden, und das Zusammenfügen der Zweiwege-Glasfaserleitungen erfolgt an den photoelektrischen Wandlern f₁, f₂ der Photokoppler F in Fig. 1. Das schafft einen explosionsgeschützten Kodierer von hohem Standard, der keine elektrischen Drähte enthält. Es kann vorteilhaft zum Kontrollieren des Öffnens oder Schließens von Ventilen in chemischen Anlagen oder dergleichen verwendet werden.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen speziellen Zähnekombination, werden im folgenden anhand der Fig. 4 erläutert. Diese Figur zeigt in der Draufsicht das auseinandergefal tete und in seine zwei Ebenen getrennte Räderwerk der Fig. 2. Mit S₀, S₁ .. bis S₁₃ sind einzelne Linien bzw. Wellen des Getriebes bezeichnet, welche die beiden Ebenen des Getriebes miteinander verbinden (in Fig. 3 sind in der Draufsicht diese beiden Ebenen mit X und Y gekennzeichnet). Entlang einer bestimmten Linie Si findet also immer exakt die gleiche Drehbewegung statt. Eingangswelle ist die Welle S₀, welche sich beispielsweise mit einer kontinuierlichen Drehzahl dreht. Über den Eingriff des Zahnrades B₀ mit dem Zahnrad C₀ wird das Antriebsrad A₁ angetrieben, welches zusammen mit dem Zahnrad C₀ auf einer gemeinsamen Welle S₁ befestigt ist. Das Antriebsrad A₁ hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit zwei Paaren diametral gegenüberliegender Zähne und greift mit diesen Zähnen intermittierend an dem angetriebenen Rad B₁ an. Mit jedem Eingriff eines Zähnepaares des Antriebsrades A₁ wird das Zahnrad B₁ um eine vierte Drehung, d. h. um 90°, weitergedreht. Bei einer vollen Umdrehung des Antriebsrades A₁ führt die Welle S₂ bzw. das Zahnrad B₁ also eine halbe Umdrehung durch, wodurch das gewünschte Untersetzungsverhältnis von 1:2 erreicht ist. Das Zahnrad B₁ greift an dem Zahnrad C₁ an, welches die doppelte Zähnezahl hat und mit den Antriebsrad A₂ auf einer gemeinsamen Welle S₃ montiert ist. Durch die Zwischenschaltung des Zahnrades C₁ mit doppelter Zähnezahl wird in vorteilhafter Weise nochmals eine Untersetzung um den Faktor 2 von der Welle S₂ zur Welle S₃ erreicht, die jedoch nicht zwingend erforderlich ist.

In der Sprache der vorliegenden Anmeldung bilden die Räder A₁, B₁ und C₁ eine Getriebestufe, wobei jedoch auch die Räder B₁, C₁, A₂ oder C₁, A₂, B₂ jeweils als Getriebestufe betrachtet werden könnten, auch einzelne Paare von Rädern können als Getriebestufe angesehen werden.

Das von der Welle S₃ mitgenommene Antriebsrad A₂ treibt nun seinerseits intermittierend das Zahnrad B₂ an, wobei sukzessive von Welle zu Welle die Drehzahl um den Faktor 2 untersetzt wird.

Ein besonderer Vorteil der speziellen Kombination der Zähnezahl und des intermittierenden Antriebes durch Paare von gegenüber angeordneten Zähnen wird jedoch erst deutlich bei Betrachtung der speziellen Räderstellung, die in Fig. 4 dargestellt ist. Die Antriebsräder A₂ bis A₆ befinden sich im allgemeinen in einer von acht möglichen Winkelpositionen (wobei wegen der symmetrischen Anordnung der Zähnepaare nur vier Winkelstellungen voneinander unterscheidbar sind). In Fig. 4 ist jedoch eine Situation dargestellt, in welcher alle Antriebsräder A₁ bis A₆ in genau der gleichen Winkelposition stehen, in welcher eines ihrer Zähnepaare gerade mit dem nächstfolgenden angetriebenen Rad B₁ bis B₆ in Eingriff steht. Dies entspricht der Situation, daß sich das Bit der höchsten Stelle ändert, also die Welle S₁₃ gedreht wird. Betrachtet man nun die Drehungen der einzelnen Wellen im Detail, so stellt man fest, daß sich die Welle S₁ um 45° drehen muß (da es nominell auf 16 Zähne ausgelegt ist), um das angetriebene Rad B₁ um einen Schritt, d. h. um 90°, weiterzudrehen. Dieses dreht dabei wiederum das Rad C₁ wegen des Zähnezahlverhältnisses 1:2 um 45°, was einer 45°-Drehung auch des Antriebsrades A₂ entspricht, das mit dem Rad C₁ auf einer gemeinsamen Welle liegt. Dieses wiederum dreht das Rad B₂ um 90° und so fort. Die ungeradzahligen Wellen S₁, S₃ etc., drehen sich also jeweils um 45°, die geradzahligen Wellen S₂, S₄, etc. drehen sich jeweils um 90°. Im Ergebnis hat man also von der Welle S₁ bis zur Welle S₃ bis zur Welle S₁₃ in diesem Moment eine 1:1 Übersetzung, obwohl ansonsten das gesamte Getriebe durch die weggeschnittenen Bereiche der Antriebsräder A₁ bis A₆ sowie der Untersetzungen zwischen den angetriebenen Räderpaaren B₁, C₁ etc. um den Faktor 2¹² untersetzt ist.

Auf ein gewisses Spiel zwischen den in Eingriff miteinander stehenden Zahnrädern, kommt es dabei nicht nennenswert an, da das Spiel im Moment des Eingriffes aller Räder miteinander sich lediglich linear aufsummiert, nicht aber durch Untersetzungen potenziert wird.

Die Genauigkeit der Anzeige, bezogen auf die Welle S₀ entspricht daher der Genauigkeit von einem Bit auf eine 13 Bit-Zahl, also in etwa einer Genauigkeit von 1:8000. Das entscheidende Element dieser Getriebeanordnung sind die Antriebsräder mit den diametral gegenüberliegenden Zähnepaaren und dazwischenliegenden weggeschnittenen Bereichen und die ersten angetriebe nen Räder, die die doppelte Zähnezahl (acht Zähne) haben.

Dieses Getriebeelement kann jedoch wahlweise auch ersetzt werden durch die Kombination aus einem Antriebsrad mit zwei Stiften und einem Malteserkreuz mit vier Schlitzen, wie in Fig. 10 angedeutet, wobei die zwei diametral gegenüberliegenden Stifte ebenfalls intermittierend in die Schlitze des Malteserkreuzes eingreifen und die Drehzahl der Welle eines solchen mit Stiften versehenen Antriebsrades gegenüber der Welle des Malteserkreuzrades ebenfalls um 1:2 untersetzt ist.

Claims

1. Drehcodierer mit einem Räderwerk aus ineinandergreifenden Zahnrädern (A, A_a, A₁ .. A₆, B..., C...) in einer Mehrzahl von Stufen, um der Reihe nach die Drehzahl zu untersetzen, und mit Codierern, die mit Zahnradwellen (S₀ bis S₁₃), um die Zahl der Umdrehungen einer Antriebswelle (S₀) zu zählen, mit mindestens einem Antriebsrad (A, A_a, A₁ bis A₆) und/oder mindestens einem angetriebenen Rad (B..., C...) je Stufe versehen sind, wobei das Antriebsrad gegenüber dem angetriebenen Rad einen begrenzten Freilauf hat, so daß das angetriebene Rad intermittierend angetrieben wird, wodurch die Drehung des Antriebsrades untersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (A, A_a, A₁ bis A₆) zwei diametral einander gegen über liegende Paare von Zähnen (21) und das angetriebene Zahnrad acht Zähne aufweist, so daß sich ein Untersetzungsverhältnis von 1:2 ergibt.

2. Drehcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad einen Umfang entsprechend 16 Zähnen hat, von denen zweimal sechs Zähne weggeschnitten sind.

3. Drehcodierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder Stirnräder sind und daß das angetriebene Zahnrad mit einem zweiten angetriebenen Zahnrad kämmt, welches 16 Zähne aufweist.

4. Drehcodierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite angetriebene Zahnrad mit je einem Antriebsrad für die nächstfolgende Stufe auf einer gemeinsamen Welle befestigt ist.

5. Drehcodierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steg (23) mit einem Radius, der gleich der Höhe der verbliebenen Zähne (21) des Antriebsrades (A, A₁ bis A₆) der schrittweise arbeitenden Vorschubeinrichtung ist, an einer Seite der verbliebenen Zähne (21) des Antriebsrades (A, A₁ bis A₆) vorgesehen ist, wobei die Nuten (22) zwischen den verbliebenen Zähnen (21) des Antriebsrades (A, A₁ bis A₆) geblieben sind wie sie sind, daß jeder zweite Zahn (24a) des angetriebenen Rades (B, B₁ bis B₆) teilweise weggeschnitten ist, um die ent sprechenden Zähne (24a) zu verschmälern, und daß die beschnittenen Teile der Zähne mit dem Steg (23) in Eingriff gebracht werden, um dabei das Antriebsrad (A, A₁ bis A₆) und das angetriebene Rad (B, B₁ bis B₆) miteinander zu verschränken, während das Antriebsrad (A, A₁ bis A₆) sich im Leerlauf befindet.

6. Drehcodierer mit einem Räderwerk aus ineinandergreifenden Zahnrädern (A, A_a, A₁ bis A₆, B..., C...) in einer Vielzahl von Stufen, um der Reihe nach die Drehzahl zu untersetzen, und mit Codierern, die in gewünschten Stufen mit den Zahnradwellen (S₀ bis S₁₃) versehen sind, um die Zahl der Umdrehungen einer Antriebswelle (S₀) zu zählen, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (A_a) und das angetriebene Rad (B_a) einen maltesischen Zahnradmechanismus darstellen, wobei das Antriebsrad (A_a) zwei diametral gegenüberliegende Greifstifte (31) aufweist, welche in vier kreuzweise angeordnete Greifschlitze (32) des angetriebenen Rades (B_a) einführbar sind.

7. Drehcodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ein-Bit-Ko dierer an der Zahnradwelle (S₀ bis S₁₃) jeder Stufe des Räderwerkes mehrstufig ineinandergreifender Zahnräder vorgesehen ist.

8. Drehcodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ein-Bit-Ko dierer, passend zu jeder Zahnradwelle (S₀ bis S₁₃), aus einer Kodierplatte (E₀ bis E₁₃) mit einer Ausnehmung und einem Photokoppler (F₀ bis F₁₃) hergestellt ist.

9. Drehcodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ein-Bit-Ko dierer, passend zu jeder Zahnradwelle (S₀ bis S₁₃), aus einer Kodierplatte (E₀ bis E₁₃) mit einer Ausnehmung und einer optischen Glasfaserleitung hergestellt ist, die so angeordnet ist, daß sie an die Kodierplatte (E₀ bis E₁₃) angrenzt, so daß der optische Pfad dorthin geöffnet und gesperrt werden kann.

10. Drehcodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradwellen (S₁ bis S₁₃) des Räderwerkes mehrstufig ineinandergreifender Zähne kreisförmig um die Antriebswelle (S₀) angeordnet sind.