DE4028623A1

DE4028623A1 - Lichtschranke zur verwendung in einem codierten winkelgeber vom lichttransmissionstyp

Info

Publication number: DE4028623A1
Application number: DE4028623A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Yamaguchi; Yoshi Kurosawa; Seiichi Sato; Atsushi Ueda; Masami Matsumura
Original assignee: Optec Dai Ichi Denko Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Optec Dai Ichi Denko Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-09-12
Filing date: 1990-09-08
Publication date: 1991-03-14
Also published as: KR940001683Y1; US5015056A; JPH0344620U; KR910006159U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtschranke zur Verwendung in einem codierten Winkelgeber vom Lichttransmissionstyp, der optische Impulssignale in Abhängigkeit vom Drehwinkel einer Lochscheibe mit einer Vielzahl von darauf angeordneten Code-Mustern empfangen kann. Insbesondere bezieht sich die Erfin dung auf eine Lichtschranke zur Verwendung in einem codierten Winkelgeber vom Lichttransmissionstyp, der zum Beispiel als Sensor zur Bestimmung des Kurbelwel lenwinkels eines Kraftfahrzeugmotors geeignet einge setzt werden kann.

Bekannte Lichtschranken dieser Art schließen solche vom sogenannten Gerätetyp, bei denen eine Lichtquelle und ein Lichtempfänger zusammenhängend in Harz gegossen sind, so daß sie auf den beiden Seiten eines Code-Musters an der Lochscheibe gegenüberliegend ange ordnet sind, und Lichtschranken vom sogenannten Lichtleitertyp ein, bei denen ein lichtemittierender Lichtleiter und ein weiterer, lichtempfangender Licht leiter in Harz gegossen sind, so daß ihre Stirnseiten sich gegenüberliegen.

Wie in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt ist, sind Lichtquellen 31, 31 und Lichtempfänger 32, 32 gegen überliegend auf beiden Seiten von Code-Mustern C₁, C₂ angeordnet, die längs des Umfangs einer Lochscheibe 1 in einer Lichtschranke vom Gerätetyp angebracht sind.

Wenn jedoch eine solche Lichtschranke vom Gerätetyp beispielsweise in einem codierten Winkelgeber vom Lichttransmissionstyp als Sensor zur Feststellung des Kurbelwellenwinkels in einem Kraftfahrzeugmotor ver wendet wird, so können aufgrund der schwierigen Arbeitsbedingungen, wie zum Beispiel hoher Temperatur, starker Vibrationen oder elektromagnetischer Störungen im Motorraum eine Degradation der Lichtquellen 31, 31 und der Lichtempfänger 32, 32, eine Trennung von Energiezuführungsleitungen oder Signalleitungen, ein fehlerhafter Kontakt in den Anschlußbereichen und dergleichen erfolgen. Weiterhin besteht auch die Gefahr eines durch elektromagnetische Störungen be wirkten Fehlbetriebs, so daß eine exakte Winkelfest stellung nicht möglich ist.

Andererseits sind in einer Lichtschranke vom Licht leitertyp, wie sie in Fig. 4 gezeigt wird, licht emittierende Lichtleiter 41, 41 und lichtempfangende Lichtleiter 42, 42 anstelle der Lichtquellen 31, 31 und Lichtempfänger 32, 32 auf beiden Seiten der auf einer Lochscheibe angeordneten Code-Muster C₁, C₂ vorgesehen, so daß die Stirnseiten der Leiter einander gegenüberliegen.

Wenn die Lichtschranke vom Lichtleitertyp für einen codierten Winkelgeber vom Lichttransmissionstyp als Sensor zur Feststellung des Kurbelwellenwinkels eines Kraftfahrzeugmotors verwendet wird, können unerwünsch te Einwirkungen auf die Lichtquelle und den Licht empfänger durch hohe Temperaturen oder durch den Motor bewirkte Vibrationen vermieden werden, da die Licht quelle und der Lichtempfänger an entfernt vom Motor liegenden Stellen angeordnet werden kann.

Da weiterhin der Lichtleiter elektrisch nicht induktiv ist, besteht nicht die Gefahr eines Fehlbetriebs durch elektromagnetische Störungen.

Wenn jedoch bei einer konventionellen Lichtschranke vom Lichtleitertyp eine Vielzahl von Code-Mustern auf der Lochscheibe 1 angeordnet sind, ergibt sich eine große Anzahl von Teilen, wie zum Beispiel Lichtquellen und Lichtleiter, da die an jedem der Code-Muster angeordneten Lichtleiter mit zugeordneten Lichtquellen verbunden sind, so daß die gesamte Vorrichtung teuer wird.

Insbesondere, wenn das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) durch Erhöhung der Intensität des auf den Licht empfänger treffenden Lichtes soweit wie möglich vergrößert wird, ist die Verwendung von teuren Lichtquellen mit hoher Leistung und hoher Direktio nalität notwendig. Wenn eine Vielzahl solcher teuren Lichtquellen verwendet wird, erhöhen sich die Kosten erheblich.

Da sich weiterhln die mit den Lichtquellen bzw. Lichtempfängern zu verbindenden freien Enden der entsprechenden Lichtleiter 41, 42 von dem Hauptteil 43 der Lichtschranke nach außen erstrecken, müssen sie mit großer Sorgfalt behandelt werden, um eine Ver letzung oder Biegung der Lichtleiter 41, 42 zum Beispiel beim Verpacken oder Transportieren der Lichtschranke 43 zu vermeiden. Die Handhabung wird daher umständlich.

Nach dem Einbau des codierten Winkelgebers sind ferner die Verdrahtung zur Verbindung jedes der Lichtleiter 41, 42 mit einer Lichtquelle bzw. einem Lichtempfänger oder auch ihre Bündelung und Befestigung sehr schwie rig. Schließlich besteht auch die Gefahr, daß die Lichtleiter 41, 42 beschädigt oder gebogen werden, wenn der Hauptteil 43 der Lichtschranke in einem engen Raum, zum Beispiel im Motorraum eines Kraftfahrzeugs, installiert wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtschranke zur Verwendung in einem codierten Winkelgeber vom Lichttransmissionstyp zu schaffen, der sich durch eine geringere Anzahl der auf der Licht emissionsseite angeordneten Teile und damit durch geringere Kosten auszeichnet, wobei die Gefahr der Beschädigung der Lichtleiter auf der Lichtemissions- und der Lichtempfängerseite bei Handhabung der Licht schranke vermieden wird und die Verdrahtung zwischen den Lichtleitern und damit die Handhabung oder Instal lation des codierten Winkelgebers vom Lichttransmis sionstyp vereinfacht werden.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtschranke zur Verwendung in einem codierten Winkelgeber vom Lichttransmissionstyp fol gende Teile aufweist:

A) ein Lichtschrankenhauptteil mit einer Vielzahl von Paaren aus einem lichtemittierenden Licht leiter und einem lichtempfangenden Lichtlei ter, die in Harz gegossen sind, wobei jedes Paar der lichtemittierenden und lichtempfan genden Lichtleiter so angeordnet ist, daß die Stirnseiten der Lichtleiter sich an beiden Seiten je eines von einer Vielzahl von Code-Mustern gegenüberliegen, die längs des Umfanges einer Lochscheibe angeordnet sind, wobei die lichtemittierenden Lichtleiter, die durch eine optische Verzweigung zu einem Lichteingangsende verbunden sind, und die lichtempfangenden Lichtleiter sich parallel zueinander durch die Lichtschranke erstrecken, und
B) einem einstückig an das Lichtschrankenhaupt teil angeformten Adapter, durch den sich die Lichteingangsenden der lichtemittierenden Lichtleiter und die lichtaussendenden Enden der lichtempfangenden Lichtleiter erstrecken und so angeordnet sind, daß sie kollektiv mit entsprechenden Kernleitern eines vieladrigen Übertragungs-Lichtleiterkabels mittels eines entsprechenden optischen Verbinders verbunden sind.

Da erfindungsgemäß mehrere lichtemittierende Licht leiter mittels einer optischen Verzweigung im Licht leiterhauptteil zu einem Lichteingangsende verbunden sind, kann der Lichttransmissionskanal von der Licht quelle zur Lichtschranke mit nur einem Lichtweg versehen sein und die Anzahl der für den Lichtweg erforderlichen Lichtquellen ebenfalls auf nur eine verringert werden, so daß die Anzahl der relevanten Teile verringert werden kann, um die Kosten zu reduzieren.

Da weiterhin die freien Enden der betreffenden lichtemittierenden Lichtleiter und der lichtempfangen den Lichtleiter nicht freiliegen, sondern innerhalb des Adapters zum Anschluß an den optischen Verbinder angeordnet sind, um sie kollektiv zu einem vieladrigen Übertragungs-Lichtleiterkabel zu verbinden, besteht keine Gefahr, daß die Lichtleiter bei der Verpackung, dem Transport, dem Zusammensetzen oder der Installa tion beschädigt oder gebogen werden. Dies erlaubt eine einfache und unkomplizierte Handhabung der Licht schranke.

Da außerdem alle Lichtleiter auf einmal kollektiv verbunden werden können, indem lediglich das viel adrige Übertragungs-Lichtleiterkabel durch den Adapter angeschlossen wird, ist ein individueller Anschluß der betreffenden Lichtleiter nicht mehr notwendig, wodurch die Montage oder Installation der Lichtleiter verein facht werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungs beispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Lichtschranke zur Verwendung in einem codierten Winkelgeber vom Lichttransmissionstyp,

Fig. 2 eine perspektivische, äußere Ansicht der Lichtschranke und

Fig. 3 u. 4 Seitenansichten von aus dem Stand der Technik bekannten Lichtschranken zur Verwendung in einem codierten Winkelgeber vom Lichttrans missionstyp.

Fig. 1 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Licht schranke zur Verwendung in einem codierten Winkelgeber vom Lichttransmissionstyp, während Fig. 2 diese Licht schranke in einer perspektivischen Ansicht darstellt.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist die Licht schranke eine Lochscheibe 1 auf, auf der zwei Serien von Code-Mustern C₁ und C₂ angeordnet sind. Eine Welle 2 der Lochscheibe ist mit der (in der Zeichnung nicht dargestellten) Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors verbunden, die Gegenstand der Messung ist.

Ein Paar von lichtemittierenden Lichtleitern 3, 3 und ein Paar von lichtempfangenden Lichtleitern 4, 4 sind zusammen in einem beispielsweise aus Epoxyd-Harz gegossenen Lichtschrankenhauptteil 6 eingeformt, so daß die Stirnseiten der betreffenden Lichtleiter 3 und 4 an beiden Seiten je eines der Code-Muster C₁, C₂ auf der Lochscheibe 1 gegenüberliegend angeordnet sind. Die Lochscheibe 1 und das Lichtschrankenhauptteil 6 bilden einen codierten Winkelgeber vom Lichttransmis sionstyp.

In dem Lichtschrankenhauptteil 6 sind zwei lichtemit tierende Lichtleiter 3, 3 mittels einer optischen Verzweigung 5 zu einem Lichteingangsende 3a verbunden. Das Lichteingangsende 3a und die lichtaussendenden Enden 4a, 4a der lichtempfangenden Lichtleiter 4, 4 erstrecken sich parallel zueinander durch das Licht schrankenhauptteil 6.

Ein Adapter 9 ist einstückig an das Lichtschranken hauptteil 6 an der Seite angeformt, an der die Enden der Lichtleiter 3, 3 und 4, 4 zur kollektiven Verbindung mit einem vieladrigen Übertragungs-Licht leiterkabel 7 herausgeführt sind.

Die lichtemittierenden Lichtleiter 3, 3 und die lichtempfangenden Lichtleiter 4, 4 erstrecken sich in derselben Richtung durch das Lichtschrankenhauptteil 6 zu dem Adapter 9. Die lichtemittierenden Lichtleiter 3, 3 sind durch die optische Verzweigung 5 zu dem Lichteingangsende 3a verbunden, das dann in eine Hülse 10 des Adapters 9 eingesetzt wird, während jedes der lichtaussendenden Enden 4a der lichtempfangenden Lichtleiter 4, 4 in je eine Hülse 10, 10 des Adapters 9 eingesetzt ist.

Die optische Verzweigung 5, die beispielsweise von der Art einer Hohlleiterkopplung ist, wird so verwendet, daß das von einem Lichteingangsende 3a emittierte Licht sich verzweigen und jedem der lichtemittierenden Lichtleiter 3, 3 zugeführt werden kann.

In dem betrachteten Ausführungsbeispiel wird selbst dann, wenn eine Vielzahl von lichtemittierenden Lichtleitern 3, 3 --- verwendet wird, nur ein Übertragungs-Lichtleiter zur Verbindung zwischen der Lichtquelle und der Lichtschranke erforderlich, so daß die Anzahl der Lichtleiter und der Lichtquellen verringert werden kann. Außerdem kann auch die Struktur des vieladrigen Übertragungs-Lichtleiterka bels 7 hinsichtlich der Anzahl der Kernleitungen vereinfacht werden. Weiterhin kann auch die Größe und Struktur des optischen Verbinders 8 und des Adapters 9 aufgrund der Verringerung der Anzahl der Kernleitungen vereinfacht werden.

Im folgenden werden die Funktions- und Betriebsweise des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Nach der Montage des codierten Winkelgebers vom Lichttransmissionstyp wird zunächst das Licht schrankenhauptteil 6 an die vorgesehene Stelle ge bracht und an einer (in der Zeichnung nicht darge stellten) Einfassung befestigt, so daß der lichtemit tierende Lichtleiter und lichtempfangende Lichtleiter jedes Paars an ihren entsprechenden Stirnseiten an beiden Seiten je eines der auf der Lochscheibe 1 angeordneten Code-Muster C₁, C₂ gegenüberliegen.

Die Lichtleiter 3 und 4 erstrecken sich durch das Innere des Lichtschrankenhauptteils 6 und sind mit dem Adapter 9 verbunden, ohne daß ihre freien Enden zur Außenseite des Hauptteils 6 offenliegen. Daher besteht nicht die Gefahr, daß die Lichtleiter zum Beispiel bei ihrer Verpackung, ihrem Transport, ihrer Montage oder Installation beschädigt oder gebogen werden.

In dem Fall, daß der codierte Winkelgeber vom Lichttransmissionstyp als Sensor zur Feststellung des Kurbelwellenwinkels in einem Kraftfahrzeugmotor mon tiert wird, wird die Welle 2 der Lochscheibe 1 mit der Kurbelwelle des Motors verbunden. Dann wird das vieladrige Übertragungs-Lichtleiterkabel 7 an seinem einen Ende kollektiv durch den optischen Verbinder 8 mit dem Adapter 9 und an seinem anderen Ende mit einer Steuereinrichtung verbunden, an der die (in der Zeichnung nicht dargestellte) Lichtquelle, der Licht empfänger, etc. angeordnet sind.

Auf diese Weise ist das während des Anschlusses einer Verletzungsgefahr ausgesetzte vieladrige Übertragungs- Lichtleiterkabel 7 während der Installation des codierten Winkelgebers vom Lichttransmissionstyp isoliert, so daß die Lichtleiter nicht beschädigt oder gebogen werden. Da das vieladrige Übertragungs-Licht leiterkabel 7 nach Installation des codierten Winkel gebers vom Lichttransmissionstyp mittels des optischen Verbinders 8 kollektiv angeschlossen werden kann, kann außerdem das Anschließen sogar in einem beschränkten, engen Raum, wie zum Beispiel im Motorraum eines Kraftfahrzeugs, vereinfacht und beschleunigt werden.

Da weiterhin die lichtemittierenden Lichtleiter 3, 3 in dem Lichtschrankenhauptteil 6 durch die optische Verzweigung 5 zu einem Lichteingangsende 3a verbunden werden, kann die Anzahl der zwischen dem Lichtleiter hauptteil 6 und der Lichtquelle angeordneten Licht leiter auf einen einzigen reduziert werden. Ebenfalls kann die Anzahl der Kernleiter in dem vieladrigen Übertragungs-Lichtleiterkabel 7 verringert werden. Entsprechend kann ebenfalls die Anzahl der Lichtquel len auf eine reduziert werden. Ferner können ebenfalls die Herstellungskosten gesenkt werden, da die Abmes sungen des optischen Verbinders 8 und des Adapters 9 bei Verringerung der Anzahl der Kernleiter reduziert werden können.

Während sich das betrachtete Ausführungsbeispiel auf eine Lichtschranke vom 2-Bit-Typ bezieht, kommen selbstverständlich auch Lichtschranken mit einer größeren Bit-Zahl in Betracht.

Insbesondere in dem Fall, daß die Lichtschranke eine höhere Bit-Zahl hat, kann die Anzahl der Teile, wie zum Beispiel die in dem zur Lichtquelle führenden lichtwegverwendeten Lichtleiter, die Lichtquellen selbst, etc., erheblich reduziert werden, was zu einer Verringerung der Abmessungen und Kosten der Licht schranke erheblich beiträgt.

Die vorliegende Erfindung kann zum Beispiel auch auf eine Lichtschranke vom 8-Bit-Typ angewendet werden, bei der die 8 Bits in zwei Mengen von jeweils 4 Bits geteilt sind, die jeweils zu einem Lichteingangsende miteinander verbunden sind, so daß zwei Lichteingangs enden 3a vorhanden sind.

Bezugszeichenliste

1 Lochscheibe
2 Welle
3 lichtemitttierender Lichtleiter
3a Lichteingangsende
4 lichtempfangender Lichtleiter
4a lichtaussendes Ende
5 optische Verzweigung
6 Lichtschrankenhauptteil
7 Übertragungs-Lichtleiterkabel
8 optischer Verbinder
9 Adapter
10 Hülse
C₁ Code-Muster
C₂ Code-Muster
31 Lichtquelle
32 Lichtempfänger
41 lichtemittierender Lichtleiter
42 lichtempfangender Lichtleiter
43 Lichtschrankenhauptteil

Claims

Lichtschranke zur Verwendung in einem codierten Winkelgeber vom Lichttransmissionstyp, die folgende Teile aufweist:
- A) ein Lichtschrankenhauptteil (6) mit:
  einer Vielzahl von Paaren aus einem lichtemit tierenden Lichtleiter (3) und einem licht empfangenden Lichtleiter (4), die in dem Licht schrankenhauptteil (6) durch Harz gegossen sind, wobei jedes Paar der lichtemittierenden und lichtempfangenden Lichtleiter (3) bzw. (4) so angeordnet ist, daß sich ihre Stirnseiten an beiden Seiten je eines von einer Vielzahl von Code-Mustern (C₁, C₂) gegenüberliegen, die längs des Umfangs auf einer Lochscheibe (1) angeordnet sind, und
  wobei die lichtemittierenden Lichtleiter (3), die mittels einer optischen Verzweigung (5) zu einem Lichteingangsende (3a) verbunden sind, und die lichtempfangenden Lichtleiter (4) sich parallel zueinander durch die Lichtschranke erstrecken, und
- B) einen einstückig an das Lichtschrankenhauptteil (6) angeformten Adapter (9), durch den sich die Lichteingangsenden (3a) der lichtemittierenden Lichtleiter (3) und die lichtaussendenden Enden (4a) der lichtempfangenden Lichtleiter (4) er strecken und so angeordnet sind, daß sie mit entsprechenden Kernleitern eines vieladrigen Über tragungs-Lichtleiterkabels (7) kollektiv mittels eines optischen Verbinders (8) verbunden sind.