DE3609211A1 - Optical angle sensor (transmitter) - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen optischen Winkelgeber mit einer an einer Geberwelle in einem Gehäuse angebrachten Kodierscheibe, die im Strahlengang einer aus wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Lichtempfänger be stehenden gehäusefesten Lichtschranke drehbar angeordnet ist.The invention relates to an optical angle encoder one attached to an encoder shaft in a housing Coding disk, one in the beam path at least a light transmitter and at least one light receiver standing fixed light barrier rotatably arranged is.
Bei derartigen Winkelgebern erreicht das kontinuierlich ausgesandte Licht die Lichtempfänger in Abhängigkeit der in der jeweiligen Winkelstellung angebrachten Kodierung auf der Kodierscheibe. Jeder Kombination von ansprechenden oder nicht ansprechenden Lichtempfängern ist ein bestimmter Meßwinkel zugeordnet. Die Meßgenauigkeit erhöht sich bei einer größeren Zahl von Lichtempfängern, da die aus allen Lichtempfängern abgeleitete digitale Information dann eine größere Anzahl von bits aufweist. Insbesondere bei einer geforderten geringen Baugröße ist es gewöhnlich problematisch, eine wünschenswert große Zahl von Lichtsendern und Licht empfängern unterzubringen. Einer geringen Baugröße ebenfalls abträglich sind die notwendigen Zuleitungen zu den Licht sendern auf einer Seite der Kodierscheibe und zu den Licht empfängern auf der gegenüberliegenden Seite der Kodier scheibe.With angle encoders of this type, this is achieved continuously emitted light the light receiver depending on the coding in the respective angular position on the coding disk. Any combination of appealing or non-responsive light receivers is a particular one Assigned measuring angle. The measuring accuracy increases with a larger number of light receivers, since those from all Digital information derived from light receivers then one has a larger number of bits. Especially with one required small size, it is usually problematic a desirably large number of light transmitters and light to accommodate recipients. A small size also the necessary leads to the light are detrimental transmitters on one side of the encoder disc and to the light receivers on the opposite side of the coding disc.
Es sind zwar bereits Reflexions-Lichtschranken bekannt, bei denen die Lichtsender und Lichtempfänger auf der gleichen Seite der Kodierscheibe angeordnet sind, jedoch sind hierfür hochwertige optische Systeme mit größerem Platzbedarf sowie eine große Oberflächengüte der Kodierscheibe erforderlich, wodurch ein derartiges System weder kostengünstig gefertigt noch in einer geringen Baugröße realisiert werden kann.Although reflection light barriers are already known, where the light transmitter and light receiver are on the same Side of the encoder disk are arranged, however, are for this high quality optical systems with larger space requirements as well a large surface quality of the coding disk is required, whereby such a system is neither manufactured inexpensively can still be realized in a small size.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen op tischen Winkelgeber mit hoher Auflösung zu schaffen, der bei geringer Baugröße einfach und kostengünstig gefertigt werden kann.An object of the invention is therefore to provide an op table angle encoder with high resolution to create the easily and inexpensively manufactured with a small size can be.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Lichtsender und Lichtempfänger auf der gleichen Seite der Kodierscheibe in radialer Richtung nebeneinander angeordnet sind, daß die Kodierscheibe im Lichtsenderbereich eine lichtdurch lässige Spur und im Bereich der Lichtempfänger mehrere digitale Kodierspuren aufweist und daß auf der gegenüber liegenden Seite der Kodierscheibe eine das vom Lichtsender aus durchtretende Licht zu den Kodierspuren umlenkende Umlenkvorrichtung angeordnet ist.This object is achieved in that light transmitters and Light receiver on the same side of the coding disc are arranged side by side in the radial direction that the coding disk in the light transmitter area casual track and several in the area of the light receiver has digital coding tracks and that on the opposite lying side of the coding disk that of the light transmitter from redirecting light to the coding tracks Deflection device is arranged.
Auf diese Weise können die Lichtsender- und Lichtempfänger- Zuleitungen bzw. -Ableitungen in einem gemeinsamen Kabel geführt werden, das auf einer Seite der Kodierscheibe mündet. Dies gestattet einen kostengünstigen Aufbau des Gehäuses aus zwei Teilen, wobei der eine Teil die mechanisch bewegte Vorrichtung aus Geberwelle und Kodierscheibe sowie die Umlenkvorrichtung enthält, während der andere Teil die Lichtsender-Lichtempfänger-Anordnung und die entsprechenden Zuleitungen aufweist. Ein leichtes Auswechseln der Kodier scheibe ist beim Abnehmen eines Gehäuseteils gewährleistet. Die Lichtsender-Lichtempfänger-Anordnung kann als kompakte Einheit hergestellt und zusammen mit den Zuleitungen montiert werden, so daß nicht nur eine kostengünstige Fertigung, sondern auch eine einfache Montage möglich ist.In this way, the light transmitter and light receiver Supply lines or derivations in a common cable be guided, which opens on one side of the encoder disk. This allows the housing to be constructed at low cost of two parts, one part of which moved mechanically Device consisting of encoder shaft and coding disk as well as the Deflecting device contains, while the other part Light transmitter-light receiver arrangement and the corresponding Has supply lines. An easy exchange of the coding disc is guaranteed when removing a housing part. The light transmitter-light receiver arrangement can be as compact Unit manufactured and assembled together with the supply lines be, so that not only an inexpensive production, but also simple assembly is possible.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Winkelgebers möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of Angle encoder specified in claim 1 possible.
Besonders vorteilhaft erweist sich die Ausbildung der Umlenk vorrichtung als Umlenkprisma, da hierdurch für eine Vielzahl von Lichtspuren zur Umlenkung nur ein einziges Bauteil erforderlich ist. Bei einer Ausbildung als dünne Platte und einer Ausrichtung in radialer Richtung ergibt sich eine besonders kostengünstige Fertigung und Montage, da ein solches Prisma aus einer Scheibe herausgeschnitten und auf einfache Weise in einen radialen, in der Ebene der Geberwellenachse gelegenen Schlitz im Gehäuse einge lassen werden kann.The formation of the deflector has proven to be particularly advantageous device as a deflecting prism, because of this for a variety from light trails to redirection just a single component is required. When training as a thin plate and an alignment in the radial direction results a particularly inexpensive manufacture and assembly, because such a prism cut out of a disc and easily in a radial, in the plane the slot located in the encoder shaft axis in the housing can be left.
Besonders geringe Abmessungen und die Möglichkeit der Ver wendung eines einzigen Lichtsenders ergeben sich bei einer konvex ausgebildeten, dem Lichtempfänger zugewandten Stirn seite des Umlenkprismas im Bereich dieser Lichtempfänger und/oder bei einer konkav ausgebildeten, dem Lichtsender zugewandten Stirnseite des Umlenkprismas im Bereich dieses Lichtsenders. Der konkave Bereich kann dabei vorteilhafter weise relativ zum benachbarten Bereich in Richtung des Lichtsenders überstehen, um bei geringen Abmessungen einen möglichst großen Winkelbereich des abgestrahlten Lichts zu erfassen. Die Radien des Lichtsender-Bereichs und des Lichtempfänger-Bereichs am Umlenkprisma sind zweckmäßiger weise so gewählt, daß das Licht als breites Band im wesent lichen paralleler Lichtstrahlen aus dem Umlenkprisma aus tritt. Hierbei kann der Lichteintritts-Bereich zur Verkleine rung der Baugröße klein im Vergleich zum Lichtaustritts- Bereich gewählt werden, wobei eine Spreizung des Lichtbands erreicht wird. Dies ist bei gleichzeitig parallel austreten den Lichtstrahlen insbesondere dann der Fall, wenn der Radius des Lichtsender-Bereichs dessen Abstand zum Licht sender enspricht und der Radius des Lichtempfänger-Bereichs eine Brennweite erzeugt, die der Länge des Strahlengangs zwischen diesem Bereich und dem Lichtsender entspricht.Particularly small dimensions and the possibility of ver using a single light transmitter results in one convex forehead facing the light receiver side of the deflection prism in the area of this light receiver and / or in the case of a concave one, the light transmitter facing end of the deflecting prism in the area of this Light transmitter. The concave area can be more advantageous point relative to the neighboring area in the direction of Light transmitter survive to a small size the largest possible angular range of the emitted light capture. The radii of the light transmitter area and the Light receiver areas on the deflection prism are more appropriate wise chosen so that the light as a broad band essentially parallel light rays from the deflecting prism occurs. Here, the light entry area can be reduced size small compared to the light emission Range can be selected, with a spread of the light band is achieved. This is at the same time emerging in parallel the light rays in particular when the Radius of the light transmitter area, its distance from the light corresponds to and the radius of the light receiver area generates a focal length that is the length of the beam path between this area and the light transmitter.
Um die Lichtverluste bei der Umlenkung möglichst gering zu halten, ist die der Lichtsender-Lichtempfänger-Anordnung abgewandte Stirnseite des Umlenkprismas verspiegelt.In order to minimize the light losses during the redirection to hold is that of the light transmitter-light receiver arrangement mirrored facing end of the deflection prism.
Lichtsender und Lichtempfänger sind vorzugsweise als Halb leiter-Elemente, insbesondere als Leuchtdioden bzw. Foto dioden, ausgebildet. Um eine exakte Zuordnung der Foto dioden zu den einzelnen Kodierspuren zu erreichen, wird zweckmäßigerweise zwischen diesen und der Winkelkodier scheibe ein Lichtverteiler angeordnet, wobei die Zahl der Löcher der Zahl der Kodierspuren auf der Kodierscheibe entspricht. In weiterer Ausgestaltung sind die jeweils zweiten und dritten Löcher als abwechselnd nach beiden Seiten versetzte parallele Langlöcher ausgebildet, deren Kanten in der Ebene des Umlenkprismas und deren hierzu gegenüberliegende Kanten als Umlenkspiegel im Sinne einer Parallelverschiebung des Lichtstrahls ausgebildet sind, wobei die Lichtempfänger an den Lichtaustrittsstellen in drei Reihen angeordnet sind. Auf diese Weise können die Kodierspuren sehr klein ausgebildet sein, oder es können sehr viele Kodierspuren in einem relativ kleinen Winkelgeber angeordnet werden, da die Lichtempfänger bzw. Leuchtdioden nicht in einer Reihe nebeneinander angeordnet sein müssen, sondern versetzt zueinander angebracht sein können.The light transmitter and light receiver are preferably in half conductor elements, in particular as light-emitting diodes or photos diodes, trained. To make an exact assignment of the photo to reach diodes to the individual coding tracks expediently between these and the angular encoder disc arranged a light distributor, the number of Holes of the number of coding tracks on the coding disk corresponds. In a further embodiment, they are each second and third holes as alternating after both Parallel staggered elongated holes are formed, the Edges in the plane of the deflecting prism and their purpose opposite edges as a deflecting mirror in the sense of a Parallel displacement of the light beam are formed, the light receivers at the light exit points in three rows are arranged. That way they can Coding tracks can be made very small, or it can very many coding tracks in a relatively small angle encoder be arranged because the light receiver or light emitting diodes do not have to be arranged in a row next to each other, but can be staggered.
Die als Umlenkspiegel ausgebildeten Kanten sind zweckmäßiger weise unter einem Winkel von 45° abgeschrägt, um eine ein fache Fertigung des mit Umlenkspiegeln versehenen Lichtvertei lers zu erreichen. Damit die gesamte Anordnung, d. h. der mit den Lichtempfängern und gegebenenfalls mit dem Lichtsen der versehene Lichtverteiler an eine ebene Fläche des zugeord neten Gehäuseteils angeschraubt werden kann, sind die Licht empfänger in einer Ausnehmung angeordnet.The edges designed as deflection mirrors are more appropriate beveled at an angle of 45 ° to one Multiple manufacturing of the light distribution provided with deflecting mirrors to reach. So that the entire arrangement, i.e. H. the with the light receivers and if necessary with the light sensor the provided light distributor on a flat surface of the assigned Neten housing part can be screwed on, are the light receiver arranged in a recess.
Als Lichtsender und/oder Lichtempfänger können auch die Stirnseiten von Lichtleitfasern verwendet werden, die an die Stelle der Leucht- und Fotodioden treten können. Wenn die Lichtquelle und/oder die fotosensitiven Halbleiter-Ele mente außerhalb des Gehäuses angeordnet sind, können in diesem Falle auch die Zuleitungen zweckmäßigerweise als Lichtleit fasern ausgebildet werden, die in einem gemeinsamen Kabel zum Winkelgeber geführt sind. Der Winkelgeber selbst arbeitet in diesem Falle rein optisch und benötigt keinerlei elek trische Leitungen. Die Lichtquelle und/oder die fotosensi tiven Halbleiter-Elemente können jedoch auch im Gehäuse am Ende von Lichtleitfasern angeordnet sein, wodurch sie an einem beliebigen Ort im Gehäuse angebracht werden können.As a light transmitter and / or light receiver can also End faces of optical fibers are used to the the place of the light emitting and photodiodes can occur. If the light source and / or the photosensitive semiconductor elements elements are arranged outside the housing can in this If the supply lines are also expediently used as light guides fibers are formed in a common cable are led to the angle encoder. The angle encoder itself works in this case purely optical and does not require any elec trical lines. The light source and / or the fotosensi Tive semiconductor elements can also be used in the housing be located at the end of optical fibers, making them can be placed anywhere in the housing.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described in more detail below. Show it:
Fig. 1 eine zum Teil schematisch ausgeführte Schnitt darstellung eines optischen Winkelgebers als Ausführungsbeispiel, Fig. 1 is a sectional partially schematic view of an optical angle encoder executed as an exemplary embodiment,
Fig. 2 eine Kodierscheibe, Fig. 2 is an encoder disk,
Fig. 3 einen Lichtverteiler zur Anbringung von Licht empfängern in einer Ansicht von oben und Fig. 3 a light distributor for attaching light receivers in a view from above and
Fig. 4-6 drei verschiedene Querschnitte durch den Lichtver teiler mit aufgesetzten Lichtempfängern. Fig. 4-6 three different cross sections through the Lichtver divider with attached light receivers.
Der in Fig. 1 dargestellte optische Winkelgeber weist ein Gehäuse 10 auf, das aus zwei Gehäuseteilen 11, 12 besteht, die miteinander verschraubt oder ineinandergesteckt sein können, wobei ein nicht dargestellter Bajonettverschluß oder sonstiger Rastverschluß eine sichere Verbindung gewähr leistet. The optical angle encoder shown in Fig. 1 has a housing 10 which consists of two housing parts 11 , 12 which can be screwed together or inserted into one another, a bayonet lock or other snap lock, not shown, ensures a secure connection.
Im unteren Gehäuseteil 11 ist eine nach unten aus diesem Gehäuseteil 11 herausragende Geberwelle 13 mit Hilfe von Lagern drehbar gelagert, die als Wälz- oder Gleitlager ausgebildet sein können. In axialer Richtung ist die Geber welle z. B. mittels nicht dargestellter Nuten und Nutringe fixiert. Am oberen Ende im Gehäuse-Inneren weist die Geber welle 13 ein im Durchmesser verbreitertes Halteteil 16 zur Aufnahme einer Kodierscheibe 17 auf, die mittels einer Schraube 18 und eines Halterings 19 auf dem Halteteil 16 zentriert und drehfest fixiert ist. In einem radialen, in der Ebene der Geberwellenachse gelegenen, zur Kodier scheibe 17 hin offenen Schlitz ist ein als dünne Platte ausgebildetes Umlenkprisma 20 aus einem durchsichtigen optischen Material wie Glas, Kunststoff od.dgl. eingesetzt. Die der Kodierscheibe 17 zugewandte Stirnseite des Umlenk prismas 20 weist einen kleineren, innen gelegenen, konkav ausgebildeten Lichtsender-Bereich 21 und nach außen hin anschließend einen größeren, konvex ausgebildeten Licht empfänger-Bereich 22 auf. Der Lichtsender-Bereich 21 steht relativ zum benachbarten Bereich 22 etwas über, das heißt, er reicht weiter an die Kodierscheibe 17 heran. Die der Kodierscheibe 17 abgewandte, prismatisch ausgebildete Stirn seite des Umlenkprismas 20 ist zur Vermeidung von Licht verlusten verspiegelt.In the lower housing part 11 , a downward protruding from this housing part 11 encoder shaft 13 is rotatably supported with the help of bearings which can be designed as roller or slide bearings. In the axial direction, the encoder shaft is z. B. fixed by means of not shown grooves and nut rings. At the upper end in the interior of the housing, the encoder shaft 13 has a holding part 16 widened in diameter for receiving a coding disk 17 , which is centered on the holding part 16 by means of a screw 18 and a holding ring 19 and fixed in a rotationally fixed manner. In a radial, in the plane of the encoder shaft axis, to the encoder disk 17 open slot is a thin plate formed deflection prism 20 made of a transparent optical material such as glass, plastic or the like. used. The end face of the deflecting prism 20 facing the coding disk 17 has a smaller, concave, light-emitting area 21 , which is located on the inside, and then outwards a larger, convex-shaped light receiving area 22 . The light transmitter area 21 protrudes somewhat relative to the adjacent area 22 , that is to say it extends further to the coding disk 17 . The facing away from the encoder disk 17 , prismatic end face of the deflection prism 20 is mirrored to avoid light losses.
Der obere Gehäuseteil 12 weist an einer dem Lichtsender- Bereich 21 gegenüberliegenden Stelle einen als Leuchtdiode 23 ausgebildeten Lichtsender auf, der eine seitliche Ab schirmung 24 aufweist. Diese Leuchtdiode 23 arbeitet vorzugs weise im Infrarot-Bereich, um einen guten Wirkungsgrad zu erreichen. An einer dem Lichtempfänger-Bereich 22 gegen überliegenden Stelle am oberen Gehäuseteil 11 sind acht Fotodioden 25 als Lichtempfänger in einer Reihe angeordnet. Selbstverständlich können anstelle von Fotodioden auch andere fotosensitive Halbleiter, wie z. B. Fotowiderstände, Fototransistoren od. dgl., verwendet werden. Die Leuchtdiode 23 ist in einer Reihe zu den Fotodioden 25 angeordnet, so daß eine kompakte Lichtsender-Lichtempfänger-Anordnung vorliegt.The upper housing part 12 has, at a point opposite the light transmitter region 21 , a light transmitter designed as a light-emitting diode 23 , which has a lateral shield 24 . This light emitting diode 23 works preferentially in the infrared range in order to achieve good efficiency. At a location opposite the light receiver area 22 on the upper housing part 11 , eight photodiodes 25 are arranged in a row as light receivers. Of course, other photosensitive semiconductors, such as. B. photo resistors, photo transistors or the like., Used. The light emitting diode 23 is arranged in a row with the photodiodes 25 , so that there is a compact light transmitter-light receiver arrangement.
Die elektrischen Zuleitungen zu der Leuchtdiode 23 und den Fotodioden 25 sind über ein Kabel 26 durch eine Öffnung 27 an einer 45°-Abschrägung 28 am oberen Gehäuseteil 12 geführt. An dieser Öffnung 27 ist ein Zuleitungsrohr 29 schwenkbar gelagert, das an der Ansatzstelle ebenfalls eine 45°-Abschrägung aufweist. Auf diese Weise kann das Kabel 29 entweder in axialer Richtung (wie in Fig. 1 darge stellt) oder nach einem Schwenkvorgang in radialer Richtung weggeführt werden. In Abhängigkeit des jeweiligen Einbau orts kann somit die Kabelführung optimiert werden.The electrical leads to the light-emitting diode 23 and the photodiodes 25 are guided via a cable 26 through an opening 27 at a 45 ° bevel 28 on the upper housing part 12 . At this opening 27 , a feed pipe 29 is pivotally mounted, which also has a 45 ° bevel at the attachment point. In this way, the cable 29 can either be carried away in the axial direction (as shown in FIG. 1 Darge) or after a pivoting operation in the radial direction. Depending on the installation location, the cable routing can be optimized.
Die in Fig. 2 dargestellte Kodierscheibe 17 weist eine zentrale Führungsbohrung 30 auf, mit Hilfe derer sie auf die Geberwelle 13 aufgesteckt werden kann. Die Kodierscheibe 17 weist acht Kodierspuren 31 und eine lichtdurchlässige Spur 32 auf. Zur Vereinfachung sind die Spuren nur in einem kleinen Winkelbereich detailliert dargestellt, sie erstrecken sich selbstverständlich jeweils über einen Vollkreis. Die Zahl der Kodierspuren 31 hängt von der Zahl der Fotodioden 25 ab und ist selbstverständlich prinzipiell beliebig wähl bar. Je größer diese Zahl ist, desto genauer kann der zu messende Winkel der Geberwelle 13 gemessen werden.The encoder disk 17 shown in FIG. 2 has a central guide bore 30 , by means of which it can be plugged onto the encoder shaft 13 . The coding disk 17 has eight coding tracks 31 and a translucent track 32 . To simplify matters, the traces are only shown in detail in a small angular range, and of course they each extend over a full circle. The number of coding tracks 31 depends on the number of photodiodes 25 and is of course in principle arbitrary bar. The larger this number, the more precisely the angle of the encoder shaft 13 to be measured can be measured.
Die ständig leuchtende Leuchtdiode 23 sendet Licht durch die lichtdurchlässige Spur 32 zum Lichtsender-Bereich 21 des Umlenkprismas 20. In diesem Prisma werden die Licht strahlen zum Lichtempfänger-Bereich 22 hin umgelenkt (durch gestrichelte Linien dargestellt), verlassen diesen als parallele Lichtstrahlen, treten durch die Kodierspuren 31 auf der Kodierscheibe 17 hindurch und werden von den Fotodioden 25 erfaßt. In Abhängigkeit der Kodierung erreicht das abgesandte Licht in jeder Winkelstellung eine bestimmte Zahl und Anordnung von Fotodioden 25, so daß ein bestimmtes bit-Muster erzeugt wird, das über das Kabel 26 einem nicht dargestellten Auswertegerät zugeführt und dort einem bestimm ten Winkel zugeordnet wird.The constantly illuminated light-emitting diode 23 sends light through the translucent track 32 to the light transmitter region 21 of the deflection prism 20 . In this prism, the light rays are deflected towards the light receiver area 22 (shown by dashed lines), leave it as parallel light beams, pass through the coding tracks 31 on the coding disk 17 and are detected by the photodiodes 25 . Depending on the coding, the emitted light reaches a certain number and arrangement of photodiodes 25 in each angular position, so that a certain bit pattern is generated, which is fed via the cable 26 to an evaluation device (not shown) and assigned there to a certain angle.
Eine Maske zur Herstellung einer Kodierscheibe 17 kann fototechnisch erstellt werden. Es können verschiedene Arten von Kodierscheiben 17 erstellt werden, die je nach Anwendungs gebiet auf einfache Weise gegeneinander ausgewechselt werden können, indem die beiden Gehäuseteile 11, 12 voneinander gelöst werden und die Schraube 18 herausgedreht wird.A mask for producing a coding disk 17 can be created using photo technology. Different types of coding disks 17 can be created which, depending on the area of application, can be exchanged for one another in a simple manner by detaching the two housing parts 11 , 12 from one another and unscrewing the screw 18 .
Die Radien des Lichtsender-Bereichs 21 und des Lichtempfänger- Bereichs 22 am Umlenkprisma 20 werden so gewählt, daß das Licht als breites Band paralleler Lichtstrahlen aus dem Umlenkprisma 20 zur Kodierscheibe 17 hin austritt. Die Verbreiterung tritt dadurch ein, daß das Licht in den Licht sender-Bereich 21 nicht parallel, sondern als sich verbrei terndes Lichtbündel eintritt, das sich auf seinem Weg durch das Umlenkprisma 20 hindurch weiter verbreitert. Auf diese Weise wird eine nur schmale Eintrittsstelle benötigt, um ausgangsseitig ein breites Lichtband zu erzeugen. Vorzugs weise entspricht der Radius des Lichtsender-Bereichs 21 dessen Abstand zur Leuchtdiode 23, damit das Licht ohne Ablenkung in das Umlenkprisma 20 eintreten kann. In diesem Falle wird der Radius des Lichtempfänger-Bereichs 22 so gewählt, daß eine Brennweite erzeugt wird, die der Länge des Strahlengangs zwischen diesem Bereich 22 und der Leucht diode 23 entspricht.The radii of the light transmitter region 21 and the light receiver region 22 on the deflection prism 20 are selected so that the light emerges as a broad band of parallel light rays from the deflection prism 20 towards the coding disk 17 . The broadening occurs in that the light in the light transmitter area 21 does not occur in parallel, but rather as a widening beam of light which widens further on its way through the deflection prism 20 . In this way, only a narrow entry point is required in order to generate a wide light band on the output side. Preferably, the radius of the light transmitter region 21 corresponds to its distance from the light-emitting diode 23 , so that the light can enter the deflection prism 20 without being deflected. In this case, the radius of the light receiver area 22 is selected so that a focal length is generated which corresponds to the length of the beam path between this area 22 and the light emitting diode 23 .
Selbstverständlich können die beiden voneinander abhängenden Radien auch abweichend gewählt werden, wobei einer der Bereiche 21, 22 im Grenzfall auch eben ausgebildet sein kann.Of course, the two mutually dependent radii can also be chosen to be different, one of the regions 21 , 22 also being able to be flat in the limit case.
Anstelle der dargestellten und beschriebenen Leuchtdiode 23 und Fotodioden 25 können auch die Stirnseiten von Licht leitfasern als Lichtsender und Lichtempfänger treten. Im Kabel 26 werden diese Lichtleitfasern an die entsprechenden Stellen herangeführt, wobei die als Lichtsender arbeitenden Lichtleitfasern ein kontinuierliches Licht aussenden und die übrigen, nebeneinander als Lichtempfänger angeordneten Lichtleitfasern das empfangene, kodierte Licht zur Auswerte stelle zurückführen. Auf diese Weise sind keinerlei elek trische Zuleitungen erforderlich, und infolge der sehr dünn ausgebildeten Lichtleitfasern kann eine große Anzahl derselben und damit eine große Anzahl von Kodierspuren nebeneinander angeordnet werden. Die Leuchtdiode und/oder die Fotodioden sind in diesem Falle außerhalb des Gehäuses angeordnet. Eine Anordnung im Gehäuse am Ende von Lichtleit fasern sowie eine gemischte Anordnung ist ebenfalls möglich.Instead of the illustrated and described light emitting diode 23 and photodiodes 25 , the end faces of optical fibers can also act as light transmitters and light receivers. In the cable 26 , these optical fibers are brought up to the corresponding points, the optical fibers working as light transmitters emitting a continuous light and the other optical fibers arranged next to one another as the light receiver return the received, coded light for evaluation. In this way, no electrical leads are required, and due to the very thin optical fibers, a large number of the same and thus a large number of coding tracks can be arranged side by side. In this case, the light-emitting diode and / or the photodiodes are arranged outside the housing. An arrangement in the housing at the end of optical fibers and a mixed arrangement is also possible.
Selbstverständlich können auch beispielsweise nur die Licht empfänger als Lichtleitfasern, dagegen der Lichtsender als Leuchtdiode ausgebildet sein.Of course, only the light can, for example receiver than optical fibers, but the light transmitter be designed as a light emitting diode.
Die in den Fig. 3 bis 6 dargestellte Anordnung erlaubt bei engen Platzverhältnissen eine Vergrößerung der Zahl der Kodierspuren bzw. eine Verkleinerung der gesamten Anord nung. Eine plattenförmig ausgebildeter Lichtverteiler 40 weist zwölf rechteckige Löcher auf, die in drei Reihen nebeneinander angeordnet sind. Die Anordnung eignet sich somit zur Erfassung von zwölf Kodierspuren, wobei der gewölb te Rand des Lichtverteilers 40 parallel zum Außenrand der Kodierscheibe anzuordnen ist. Die vier kleinen Löcher 41 in der mittleren Reihe sind derart angeordnet, daß sie die Kodierspuren 1, 4, 7, 10 (von außen nach innen gezählt) erfassen. Die als Langlöcher ausgebildeten Löcher 42 der rechten Reihe sind jeweils um eine Kodierspur radial nach innen versetzt und erfassen entsprechend die Kodierspuren 2, 5, 8, 11, während die ebenfalls als Langlöcher ausgebilde ten Löcher 43 der linken Reihe nochmals um eine Kodierspur nach innen versetzt sind und die Kodierspuren 3, 6, 9, 12 erfassen. An den beiden äußeren Seiten sind zwei Befesti gungslöcher 44 zur Befestigung des Lichtverteilers 40 angeordnet. The arrangement shown in FIGS . 3 to 6 allows for an increase in the number of coding tracks or a reduction in the overall arrangement in tight spaces. A plate-shaped light distributor 40 has twelve rectangular holes which are arranged in three rows next to one another. The arrangement is thus suitable for detecting twelve coding tracks, the curved edge of the light distributor 40 being arranged parallel to the outer edge of the coding disk. The four small holes 41 in the middle row are arranged in such a way that they detect the coding tracks 1 , 4 , 7 , 10 (counted from the outside inwards). The holes 42 in the right row, which are designed as elongated holes, are each offset radially inward by one coding track and accordingly capture the coding tracks 2 , 5 , 8 , 11 , while the holes 43 in the left row, which are also designed as elongated holes, are again offset inwards by one coding track are and capture the coding tracks 3 , 6 , 9 , 12 . On the two outer sides two fastening holes 44 are arranged for fastening the light distributor 40 .
In Fig. 4 ist der Querschnitt A-A durch ein kleines Loch 41 in der mittleren Reihe dargestellt. Das von unten von der Kodierscheibe 17 her kommende Licht gelangt durch dieses Loch 41 direkt zu einer Fotodiode 25. Im mittleren Bereich weist der Lichtverteiler 40 eine Ausnehmung 47 auf, in der die Fotodiode 25 geschützt ruht. Der Lichtverteiler 40 kann dadurch bei aufgesetzten Fotodioden 25 an eine ebene Fläche angeschraubt werden. In eine den Bereich des Loches 41 sowie den der übrigen Löcher 42, 43 umfassende Ausnehmung 48 an der Unterseite des Lichtverteilers 40 ist eine nicht dargestellte Loch- oder Schlitzblende zur schärferen Abgrenzung der Lichtstrahlen ansetzbar.In Fig. 4 the cross section AA is represented by a small hole 41 in the middle row. The light coming from below from the coding disk 17 passes through this hole 41 directly to a photodiode 25 . In the central area, the light distributor 40 has a recess 47 in which the photodiode 25 rests protected. The light distributor 40 can thus be screwed onto a flat surface when the photodiodes 25 are attached. A hole or slit diaphragm (not shown) for sharper delimitation of the light beams can be placed in a recess 48 on the underside of the light distributor 40 which comprises the area of the hole 41 and that of the other holes 42 , 43 .
Der in Fig. 5 dargestellte Schnitt B-B durch ein Loch 43 der linken Reihe zeigt den von unten kommenden Lichtstrahl (gestrichelt) bis zur Fotodiode 25. Die rechte Kante des Loches 43 ist als Umlenkspiegel 45 unter einem Winkel von 45° geneigt ausgebildet, so daß das Licht senkrecht nach links bis zur linken Kante reflektiert wird, die ebenfalls als unter einem Winkel von 45° geneigter Umlenkspiegel 46 ausgebildet ist. Von dort aus wird das Licht nach oben zur Fotodiode 25 gelenkt. Um gute Reflexionseigenschaften zu erreichen, können diese Umlenkspiegel 45, 46 vorzugsweise poliert oder mit einer gut reflektierenden Schicht versehen werden.The section BB shown in FIG. 5 through a hole 43 in the left row shows the light beam (dashed) coming from below to the photodiode 25 . The right edge of the hole 43 is designed as a deflection mirror 45 inclined at an angle of 45 °, so that the light is reflected perpendicularly to the left up to the left edge, which is also designed as a deflection mirror 46 inclined at an angle of 45 °. From there, the light is directed upwards to the photodiode 25 . In order to achieve good reflection properties, these deflecting mirrors 45 , 46 can preferably be polished or provided with a highly reflective layer.
Der in Fig. 6 dargestellte Querschnitt C-C durch ein Loch 42 der rechten Reihe weist einen bezüglich Fig. 5 spiegel verkehrten Aufbau auf und wird daher nicht nochmals beschrie ben. The cross section CC shown in FIG. 6 through a hole 42 in the right row has a mirror-inverted structure with respect to FIG. 5 and is therefore not described again.
Der in den Fig. 3 bis 6 dargestellte Lichtverteiler erweist sich insbesondere dann als nützlich, wenn der Durch messer der Lichtempfänger größer als der Abstand zwischen zwei Kodierspuren auf der Scheibe 17 ist. Der Durchmesser der Lichtempfänger kann dadurch dreimal so groß wie der Zwischenraum zweier Kodierspuren sein. Bei noch engeren Kodierspuren kann in einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform die Zahl der Lochreihen auf dem Lichtver teilers 40 noch weiter erhöht werden, indem noch längere Langlöcher das Licht zu noch weiter außen liegenden Reihen von Lichtempfängern führen.The light distributor shown in FIGS. 3 to 6 is particularly useful when the diameter of the light receiver is greater than the distance between two coding tracks on the disc 17 . The diameter of the light receiver can be three times as large as the space between two coding tracks. In even narrower coding tracks, the number of rows of holes on the Lichtver divider 40 can be increased even further in a further embodiment, not shown, by even longer slots lead the light to even more rows of light receivers.
Selbstverständlich kann auch der Lichtsender auf dem Licht verteiler 40 angeordnet werden, damit die Lichtsender-Licht empfänger-Anordnung als kompakte Einheit vorgefertigt in das obere Gehäuseteil 12 eingebaut werden kann.Of course, the light transmitter can also be arranged on the light distributor 40 so that the light transmitter-light receiver arrangement can be installed prefabricated as a compact unit in the upper housing part 12 .
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