DE102014116827B4

DE102014116827B4 - Doppelwellenencoder

Info

Publication number: DE102014116827B4
Application number: DE102014116827.5A
Authority: DE
Inventors: Roland JÖRDENS; Michael Adenau
Original assignee: MA Lighting Technology GmbH
Current assignee: MA Lighting Technology GmbH
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2034-11-19
Also published as: US20160138943A1; US20160143118A1; US9363868B1; DE102014116827A1; CN205546116U; US9560724B2

Abstract

Doppelwellenencoder (07) mit einer ersten drehbar in einem Gehäuse (16) gelagerten Welle (09), wobei an der ersten Welle (09) ein erstes Rastwerk zur Verrastung unterschiedlicher Drehlagen der ersten Welle (09) und zumindest ein erster Drehsignalgeber (26, 27) zur Erzeugung eines ein Umschalten zwischen zwei Rastlagen anzeigenden Signals vorgesehen sind, und mit einer zweiten, koaxial drehbar in dem Gehäuse (16) gelagerten Welle (10), wobei an der zweiten Welle (10) ein zweites Rastwerk zur Verrastung unterschiedlicher Drehlagen der zweiten Welle (10) und zumindest ein zweiter Drehsignalgeber (28, 29) zur Erzeugung eines ein Umschalten zwischen zwei Rastlagen anzeigenden Signals vorgesehen sind, wobei beide Wellen (09, 10) Betätigungselemente (11, 12) aufweisen, an denen Stellbewegungen von Hand auf die Wellen (09, 10) übertragen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Welle (09) und an der zweiten Welle (10) jeweils ein Rastring (20, 22) aus einem magnetisierbaren Material drehfest angeordnet ist, wobei am Außenumfang der beiden Rastringe (20, 22) jeweils mehrere Radialfortsätze (21, 23) vorgesehen sind, und wobei im Gehäuse (16) den Radialfortsätzen (21, 23) gegenüberliegend zumindest ein Magnet (18) angeordnet ist, und wobei die Breite des Luftspalts (25) zwischen dem Magnet (18) einerseits und den Rastringen (20, 22) anderseits drehlagenabhängig zwischen einer Maximalbreite und einer Minimalbreite variiert, und wobei die von der Breite des Luftspalts (25) abhängige magnetische Haltekraft eine Verrastung unterschiedlicher Drehlagen der beiden Wellen (09, 10) gegenüber dem Gehäuse (16) bewirkt, wobei die beiden Rastringe (20, 22) den gleichen Außenumfang aufweisen und in Richtung der Längsachse (13) der Wellen (09, 10) hintereinander im Gehäuse (16) angeordnet sind, wobei der Magnet (18) dem Spalt (24) zwischen den Rastringen (20, 22) mittig gegenüberliegend im Gehäuse (16) angeordnet ist, und wobei die magnetische Haltekraft des Magneten (18) auf beide Rastringe (20, 22) gleichzeitig einwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppelwellenencoder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Doppelwellenencodern handelt es sich um Eingabevorrichtungen, an denen ein Benutzer durch Verdrehen eines Betätigungselements ein zugeordnetes elektrisches Signal eingeben kann. Doppelwellenencoder sind dabei dadurch charakterisiert, dass diese nicht nur ein Betätigungselement, beispielsweise einen Drehknopf oder eine Drehscheibe, aufweisen, sondern zwei. Beide Betätigungselemente sind dabei mit einer drehbar gelagerten Welle verbunden. Beiden Wellen ist jeweils ein Drehsignalgeber zugeordnet, der das Verdrehen der Welle unmittelbar oder mittelbar detektieren kann. Die beiden Drehsignalgeber erzeugen dann jeweils nach Detektion einer Stellbewegung an der Welle ein elektrisches Signal.
Außerdem sind die beiden Wellen jeweils mit einem Rastwerk ausgestattet, das die Wellen in unterschiedlichen Drehlagen verrasten kann. Die vom Drehsignalgeber erzeugten Signale können auf diese Weise das Umschalten zwischen zwei Rastlagen durch Verdrehen der Welle anzeigen.
Bekannte Doppelwellenencoder können beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, dazu genutzt werden, zwei Stellwerte, beispielsweise den X-Wert und den Y-Wert in einem kartesischen Koordinatensystem mit jeweils diskreten Wertangaben mit kleinsten Stellbewegungen der Hand an einem Gerät einzugeben. Aus der DE 33 36 746 A1 ist ein einfacher Encoder, der in der Art eines Drehschalters ausgebildet ist, bekannt. Dieser Encoder besitzt ein mechanisches Rastwerk, das die Welle in unterschiedlichen Rastlagen fixieren kann. Nachteilig an diesem mechanischen Rastwerk ist es, dass die mechanischen Verbindungen des Rastwerks einem relativ hohen Verschleiß unterworfen sind, durch den das Rastwerk nach einer bestimmten Betriebszeit schwergängig wird oder gänzlich versagt.
Aus der FR 2 908 903 A1 ist ein Eingabeorgan mit magnetischer Verrastung bekannt, wobei dem Eingabeorgan ein Rastmagnet exklusiv zugeordnet ist, was im Bereich der Doppelwellenencoder zu einem komplexen und damit kostenaufwendig herzustellenden Aufbau führt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen Doppelwellenencoder vorzuschlagen, dessen Rastwerke zur Fixierung der drehbaren Wellen in unterschiedlichen Drehlagen weitgehend verschleißfrei arbeiten, wobei zugleich ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Doppelwellenencoders ermöglicht werden soll.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Doppelwellenencoder beruht auf dem Grundgedanken, dass beide Wellen, an denen der Benutzer seine Stellbewegungen per Hand eingibt, mit einem magnetischen Rastwerk ausgestattet sind, so dass aufgrund der berührungslosen Funktionsweise der magnetischen Rastwerke kein wesentlicher Verschleiß an den Rastwerken auftritt. Konkret wird dies konstruktiv dadurch erreicht, dass an beiden Wellen ein Rastring aus einem magnetisierbaren Material drehfest angeordnet ist. Am Außenumfang der beiden Rastringe sind dabei jeweils Radialfortsätze vorgesehen, so dass der Außenumfang zwischen einem Maximalwert am äußeren Ende der Radialfortsätze und einem Minimalwert, nämlich an den Nuten zwischen den Radialfortsätzen, abwechselt. Dieser sich ändernde Außenumfang des Rastrings wird nun zur Bildung eines hermetischen Rastwerks dadurch genutzt, dass ein Magnet im Gehäuse den Radialfortsätzen gegenüberliegend angeordnet ist. Liegt nun ein Radialfortsatz dem Magneten direkt gegenüber, so ist die Breite des Luftspalts zwischen dem entsprechenden Rastring und dem Magneten minimal, so dass die vom magnetischen Fluss des Magneten auf den Rastring ausgeübte Haltekraft ein Maximum einnimmt. Liegt dagegen eine Nut des Rastrings dem Magneten gegenüber, schwächt sich der magnetische Fluss des Magneten durch den Rastring ab, und die auf den Rastring ausgeübte Haltekraft sinkt auf ein Minimum. Dies bedeutet mit anderen Worten, durch die Variation der Breite des Luftspalts zwischen dem Magneten einerseits und den Rastringen andererseits, die durch die Variation des Außenumfangs des Rastrings mit seinen Radialfortsätzen verursacht wird, kann der vom Magneten auf den Rastring ausgeübte magnetische Fluss aufgrund der Änderung der Breite des Luftspalts variiert werden. Durch diese Änderung des magnetischen Flusses und der dadurch ausgeübten magnetischen Haltekraft bewirkt der Magnet eine drehlagenabhängige Verrastung der jeweils zugeordneten Welle im Gehäuse.
Ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Doppelwellenencoders ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, dass die beiden Rastringe mit ihren Radialfortsätzen den gleichen Außenumfang aufweisen und in Richtung der Längsachse der Wellen hintereinander im Gehäuse angeordnet sind. Der Magnet zur Realisation der beiden Rastwerke wird im Gehäuse des Doppelwellenencoders so angeordnet, dass er dem Spalt zwischen den beiden Rastringen mittig gegenüberliegt. Auf diese Weise kann ein Magnet gleichzeitig an beiden Rastringen einen magnetischen Fluss aufbauen. Zur Realisation der beiden Rastwerke an den beiden Rastringen ist deshalb bereits ein einziger Magnet, der zugleich auf beide Rastringe wirkt, ausreichend.
Um eine besonders kompakte Bauweise des Doppelwellenencoders zu ermöglichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die beiden Wellen koaxial zueinander verlaufen. Um dies zu ermöglichen, wird eine der beiden Wellen in der Art einer Hohlwelle ausgebildet, die mit zumindest einem Wälzlager im Gehäuse des Doppelwellenencoders drehbar gelagert ist. In dieser Hohlwelle wird dann wiederum die zweite Welle mit zumindest einem weiteren Wälzlager drehbar gelagert. Auf diese Weise können beide Wellen unabhängig voneinander vom Benutzer verdreht werden, um entsprechende Einstellungen mittels des Doppelwellenencoders vorzunehmen.
Welche Art von Drehsignalgeber zur Detektion der Stellbewegungen an den beiden Wellen eingesetzt wird, ist grundsätzlich beliebig. Im Hinblick auf eine möglichst hohe Verschleißfestigkeit ist es besonders vorteilhaft, wenn ein berührungslos arbeitender Drehsignalgeber, insbesondere eine Reflexlichtschranke oder ein Hallsensor, eingesetzt wird. Dabei wird die Konstruktion des Doppelwellenencoders erheblich vereinfacht, wenn dieser berührungslos arbeitende Drehsignalgeber die Stellbewegungen der Radialfortsätze an den Rastringen zur Erzeugung des Umschaltsignals zwischen zwei Rastlagen detektiert. Dies bedeutet dann mit anderen Worten, dass die Radialfortsätze an den Rastringen nicht nur zur Bildung des magnetischen Rastwerks dienen, sondern zugleich auch zur Detektion der Stellbewegungen an den Wellen des Doppelwellenencoders genutzt werden.
Bei verschiedenen Anwendungen von Doppelwellenencodern ist es neben der Generierung eines Umschaltsignals bei der Verstellung zwischen zwei Rastlagen weiterhin von Bedeutung, auch die Drehrichtung der entsprechenden Welle zu detektieren. Um den Einbau eines spezifischen Drehrichtungssensors zu vermeiden, können jedem der Rastringe zwei Drehsignalgeber zugeordnet werden. Bei der Auswertung der Umschaltsignale der einem Rastring zugeordneten zwei Drehsignalgeber treten dann Phasenverschiebungen zwischen den Umschaltsignalen auf, die die Drehrichtung des zugeordneten Rastrings angeben. Ist der eine Drehsignalgeber beispielsweise etwas im Uhrzeigersinn versetzt gegenüber dem zweiten Drehsignalgeber im Gehäuse angeordnet, kann aus der Phasenverschiebung der beiden Drehsignalgeber problemlos detektiert werden, in welcher Richtung sich der Rastring dreht.
Für bestimmte Funktionen ist es vorteilhaft, dass nach der Einstellung einer der beiden Wellen des Doppelwellenencoders, beispielsweise zur Auswahl eines X- oder Y-Werts, der entsprechende Wert ausgewählt und vom Benutzer bestätigt werden kann. Diese Auswahl und Bestätigung eines an den Wellen eingestellten Werts kann in einfacher Weise dadurch realisiert werden, dass zumindest eine der beiden Wellen zwischen einer Ruhestellung und einer Schaltstellung in Richtung ihrer Längsachse axial verstellbar gelagert ist. Dies bedeutet also, dass die Welle nicht nur drehbar, sondern auch axial verstellbar gelagert ist. Um die Auswahl und Bestätigung eines eingestellten Werts dann zu realisieren, wird im Gehäuse zusätzlich ein Schaltsensor vorgesehen, mit dem die Verstellung der axial verstellbaren Welle zwischen der Ruhestellung und der Schaltstellung detektiert werden kann. Hat nun der Benutzer durch Verdrehen der Welle einen bestimmten Wert eingestellt, was durch Auswertung der Signale des Drehsignalgebers elektronisch auswertbar ist, kann der Benutzer dann die axial verstellbare Welle kurz drücken und dadurch von ihrer Ruhestellung in die Schaltstellung bringen. Diese Verstellung kann dann mit dem Schaltsensor detektiert werden, so dass der an der Welle eingestellte Wert damit vom Benutzer ausgewählt und bestätigt ist und einer weiteren elektronischen Verarbeitung zugeführt werden kann.
Im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit des Doppelwellenencoders ist es wiederum besonders vorteilhaft, wenn auch der Schaltsensor als berührungslos arbeitender Schaltsensor, insbesondere als Reflexlichtschranke oder als Hallsensor, ausgebildet ist.
Im Hinblick auf eine einfache und zuverlässige Signalauswertung des Schaltsensors kann an der axial verstellbaren Welle zusätzlich eine Signalscheibe befestigt werden. Diese Signalscheibe kann dem berührungslos arbeitenden Schaltsensor, beispielsweise einer Reflexlichtschranke, gegenüberliegend angeordnet werden. Durch Verstellung der axial verstellbaren Welle zwischen ihrer Ruhestellung und der Schaltstellung gelangt dann die Signalscheibe in eine Lage, in der der Abstand zwischen Schaltsensor und Signalscheibe signifikant kleiner oder größer wird, um somit durch den berührungslos arbeitenden Schaltsensor, beispielsweise eine Reflexlichtschranke oder einen Hallsensor, problemlos ausgewertet werden zu können.
Um die Funktion des Doppelwellenencoders bei axial verstellbarer Lagerung zumindest einer Welle zu realisieren, ist es notwendig, dass die axial verstellbare Welle im Normalfall ohne Zutun des Benutzers in ihrer Ruhestellung gehalten wird. Im Hinblick auf einen möglichst verschleißfreien Betrieb des Doppelwellenencoders kann diese Rückstellung der axial verstellbaren Welle in ihre Ruhestellung durch einen Rückstellmagneten realisiert werden. Auch dieser Rückstellmagnet wirkt mit seiner Rückstellkraft berührungslos auf die zugeordneten Bauteile der axial verstellbaren Welle.
Im Hinblick auf den Bedienungskomfort und einen möglichst geringen Verschleiß ist es außerdem vorteilhaft, wenn die Stellbewegung der axial verstellbaren Welle zwischen der Ruhestellung und der Schaltstellung bzw. umgekehrt gedampft wird. Dazu kann ein Dämpfungselement, beispielsweise ein Gummiring, verwendet werden, der an einem Bauteil der verstellbar gelagerten Welle dampfend zur Anlage kommen kann.
In welcher Funktion der erfindungsgemäße Doppelwellenencoder eingesetzt wird, ist grundsätzlich beliebig. Besonders große Vorteile bietet der Doppelwellenencoder bei der Verwendung zur Eingabe von Stellbefehlen an einem Lichtstellpult, mit dem Beleuchtungselemente, beispielsweise Bühnenstrahler, gesteuert und programmiert werden können. Denn Lichtstellpulte unterliegen hohen Anforderungen im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit und Zuverlässigkeit. Diese Ziele können durch Verwendung des erfindungsgemäßen Doppelwellenencoders an Lichtstellpulten entsprechend verbessert werden.
Im Hinblick auf eine einfache Bedienung bei der Eingabe von Werten an dem erfindungsgemäßen Doppelwellenencoder bei der Programmierung eines Lichtstellpults ist es besonders vorteilhaft, wenn die Betätigungselemente zur handbetätigten Verstellung der Wellen in der Art von Drehknöpfen oder Drehscheiben ausgebildet sind, die im Bedienfeld des Lichtstellpults angeordnet werden. Die beiden Drehknöpfe bzw. Drehscheiben des Doppelwellenencoders werden dabei in Richtung der Längsachse der Wellen übereinander angeordnet und können koaxial gegeneinander verdreht werden, so dass der Benutzer allein durch Bewegungen der Finger beide Betätigungselemente problemlos einstellen kann.
Das erfindungsgemäße magnetisch wirkende Rastwerk an den beiden Wellen des Doppelwellenencoders arbeitet berührungslos, so dass bei der Verstellung der Wellen im Wesentlichen keinerlei Reibungsverluste auftreten. Um eine Verstellung der Wellen durch einen Drehimpuls des Benutzers an dem jeweils zugeordneten Betätigungselement zu ermöglichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn das entsprechende Betätigungselement mit einem Beschwerungsgewicht ausgestattet ist. Durch das Beschwerungsgewicht ist es möglich, einen höheren Drehimpuls auf das Betätigungselement zu übertragen, so dass die entsprechende Welle des Doppelwellenencoders entsprechend lange nachläuft und eine bequeme Verstellung über weite Stellwege ermöglicht.
Welche Art von Magneten für das Rastwerk des Doppelwellenencoders verwendet wird, ist grundsätzlich beliebig. Besonders einfach, zuverlässig und preisgünstig kann der Aufbau des Rastwerks bei Verwendung von realisiert werden.
Alternativ zu Permanentmagneten können im Rastwerk auch Elektromagnete eingesetzt werden. Durch Veränderung oder Abschaltung der Energieversorgung des Elektromagnets kann die im Rastwerk wirkende magnetische Haltekraft funktionsabhängig verändert werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 ein Lichtstellpult mit zwei Doppelwellenencodern in perspektivischer Ansicht von oben;
2 die Betätigungselemente an einem Doppelwellenencoder des Lichtstellpults gemäß 1 im Querschnitt;
3 den Doppelwellenencoder des Lichtstellpults gemäß 1 in perspektivischer seitlicher Ansicht;
4 den Doppelwellenencoder gemäß 3 unter Fortlassung des Gehäuses in perspektivischer seitlicher Ansicht;
5 die beiden drehbar gelagerten Wellen des Doppelwellenencoders gemäß 3 in einer perspektivischen Explosionszeichnung;
6 den Doppelwellenencoder gemäß 3 in einer ersten seitlichen Ansicht;
7 den Doppelwellenencoder gemäß 6 im Querschnitt entlang der Schnittlinie I-I unter Fortlassung des umgebenden Gehäuses;
8 den Doppelwellenencoder gemäß 3 in einer zweiten seitlichen Ansicht;
9 den Doppelwellenencoder gemäß 8 im Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II.
1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Lichtstellpult 01 zur Programmierung und Steuerung einer Bühnenbeleuchtungsanlage. Das Lichtstellpult 01 ist mit drei Monitoren 02 zur Anzeige von diversen Menüs für den Benutzer ausgestattet. Zur Eingabe von Stellbefehlen ist am Lichtstellpult 01 eine Vielzahl von Druckknöpfen 03, Schiebereglern 04 und Stellrädern 05 vorgesehen. Außerdem sind zur Eingabe von Bedienbefehlen fünf einfache Drehwellenencoder 06 und zwei Doppelwellenencoder 07 in das Bedienfeld 08 des Lichtstellpults 01 eingebaut.
2 zeigt den oberen Teil eines Doppelwellenencoders 07 im Querschnitt. Der in das Bedienfeld 08 des Lichtstellpults 01 eingebaute Doppelwellenencoder weist zwei drehbar gelagerte Wellen, nämlich eine Hohlwelle 09 und eine darin koaxial drehbar gelagerte Zentralwelle 10, auf. In 2 sind nur die oberen Enden der Hohlwelle 09 und der Zentralwelle 10 dargestellt. Die Funktion der Hohlwelle 09 und der Zentralwelle 10 wird weiter unten anhand der anderen Zeichnungen erläutert. An den oberen Enden der Hohlwelle 09 und der Zentralwelle 10 sind zwei Betätigungselemente, nämlich eine Drehscheibe 11, mit der die Hohlwelle 09 verdreht werden kann, und ein Drehknopf 12, mit dem die Zentralwelle 10 verdreht werden kann, befestigt.
Durch Handbetätigung der Drehscheibe 11 bzw. des Drehknopfs 12 können die Hohlwelle 09 und die Zentralwelle 10 rotatorisch um ihre Längsachse 13 unabhängig voneinander verdreht werden, um dadurch Stellbefehle in das Lichtstellpult 01 einzugeben. Die Hohlwelle 09 ist dabei zusätzlich axial in Richtung der Längsachse 13 verstellbar gelagert, so dass der Benutzer durch Druck auf die Oberseite 14 des Drehknopfs 12 einen durch Verdrehen der Hohlwelle 09 eingestellten Wert auswählen und bestätigen kann. Die Drehscheibe 11 ist an ihrer Unterseite mit einem ringförmigen Beschwerungsgewicht 15 ausgestattet, das beispielsweise durch Einspritzen eines Metallrings in die aus Kunststoff bestehende Drehscheibe 11 hergestellt werden kann. Durch das zusätzliche Gewicht des Beschwerungsgewichts 15 kann ein höherer Drehimpuls auf die Drehscheibe 11 übertragen werden. Dadurch hat der Benutzer die Möglichkeit, die Drehscheibe 11 mit den Fingern in Schwung zu versetzen und dadurch eine starke Drehbewegung der Drehscheibe 11 zu realisieren.
3 zeigt den Doppelwellenencoder 07 mit den drehbar gelagerten Wellen 09 und 10 in perspektivischer seitlicher Ansicht. Die Hohlwelle 09 ist im zylindrischen Oberteil 15 des Gehäuses 16 drehbar gelagert. Die Zentralwelle 10 ist in der Hohlwelle 09 drehbar gelagert. An das Oberteil 15 des Gehäuses 16 schließt sich ein rechteckiges Unterteil 17 an, das der Befestigung der Magnete des magnetisch wirkenden Rastwerks, nämlich zweier Permanentmagnete 18, und einer elektronischen Trägerplatine 19, auf deren Innenseite die Sensoren des Doppelwellenencoders 07 angeordnet sind, dient.
4 zeigt den Doppelwellenencoder 07 ohne das Gehäuse 16. An der Hohlwelle 09 ist ein erster Rastring 20 befestigt, an dessen Außenumfang sich jeweils Radialfortsätze 21 nach außen erstrecken. An der Zentralwelle 10 ist ein im Wesentlichen baugleicher Rastring 22 mit Radialfortsätzen 23 befestigt. Die beiden Rastringe 20 und 22 befinden sich in der Einbaulage direkt übereinander und wirken zur Realisation eines magnetischen Rastwerks mit dem Permanentmagneten 18 und einem spiegelsymmetrisch an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 16 angebrachten zweiten Permanentmagneten 18 zusammen. Die spiegelsymmetrische Anordnung der beiden Permanentmagnete 18 ist aus der Schnittdarstellung in 9 ersichtlich. Beide Permanentmagnete 18 sind im Gehäuse 16 so angeordnet, dass sie dem Spalt 24 zwischen den beiden Rastringen 20 und 22 mittig gegenüberliegen. Auf diese Weise können die beiden Permanentmagnete 18 sowohl mit den Radialfortsätzen 21 als auch mit den Radialfortsätzen 23 der beiden Rastringe 20 und 22 zur Realisation des magnetischen Rastwerks zusammenwirken. Aufgrund der Änderung des Außenumfangs der Rastringe 20 und 22 entsprechend der Höhe der Radialfortsätze 21 und 22 ändert sich die Breite des Luftspalts 25 zwischen dem Permanentmagneten 18 einerseits und den Rastringen 20 bzw. 22 andererseits. Bei einem kleinen Luftspalt 25 bewirken die Permanentmagnete 18 einen hohen magnetischen Fluss durch das magnetische Material der Rastringe 20 und 22 und eine entsprechend hohe Rastkraft. Wird dann durch Verdrehen der Welle 09 bzw. 10 der Luftspalt 25 vergrößert, folgt daraus eine Verringerung der magnetischen Rastkraft, so dass im Ergebnis die Rastkraft der Permanentmagnete 18, die auf die Rastringe 20 und 22 ausgeübt wird, zwischen einem Kraftmaximum und einem Kraftminimum abwechselt und dadurch die gewünschte Rastwirkung an den Wellen 09 und 10 des Doppelwellenencoders 07 realisiert.
Auf der Trägerplatine 19 sind innenseitig vier Drehsignalgeber 26, 27, 28 und 29 befestigt und elektronisch kontaktiert. Die Drehsignalgeber 26 bis 29 sind in der Art von Hallsensoren ausgebildet und arbeiten zur Detektion des Umschaltens zwischen zwei Rastlagen mit den Radialfortsätzen 21 bzw. 23 der Rastringe 20 und 22 zusammen. Die Drehsignalgeber 26 und 27 sind dabei dem Rastring 20 und die Drehsignalgeber 28 und 29 dem Rastring 22 zugeordnet. Mittels der Ausgangssignale der Drehsignalgeber 26 bis 29 und durch Analyse der Phasenverschiebung des Drehsignalgebers 27 relativ zum Drehsignalgeber 26 bzw. des Drehsignalgebers 29 relativ zum Drehsignalgeber 28 können die Verstellung der Rastringe 20 und 22 und die Drehrichtung detektiert werden.
Außerdem ist auf der Trägerplatine 19 ein zusätzlicher Schaltsensor 30, der ebenfalls in der Art eines berührungslos arbeitenden Hallsensors ausgebildet ist, befestigt und elektronisch kontaktiert. Der Schaltsensor 30 arbeitet dabei mit einer Signalscheibe 31 zusammen, die unterhalb des Rastrings 22 an der Zentralwelle 10 befestigt ist. Befindet sich die axial verstellbare Zentralwelle 10 in ihrer axialen Ruhestellung, wie in 7 dargestellt, so befindet sich die Signalscheibe 31 oberhalb des Schaltsensors 30. Wird die Zentralwelle 10 dann zur Bestätigung eines zuvor eingestellten Werts vom Benutzer axial nach unten gedrückt, so gelangt die zentrale Welle 10 in ihre Schaltstellung, in der die Signalscheibe 31 dem Schaltsensor 30 direkt gegenüberliegt (strichliniert angedeutet in 7).
5 zeigt die beiden Wellen 09 und 10 mit den jeweils daran befestigten Rastringen 20 und 22 ohne das Gehäuse 16 in einer Explosionsdarstellung. Die Hohlwelle 09 wird mittels eines Wälzlagers 32 im zylindrischen Oberteil 15 des Gehäuses 16 drehbar gehalten. Ein Sprengring 33 dient der Befestigung des Wälzlagers 32 mit der Hohlwelle 09 im Gehäuse 16.
Die Zentralwelle 10 ist mit zwei Wälzlagern 34 und 35 im Inneren der Hohlwelle 09 drehbar und axial verstellbar gelagert. Der Dämpfung der axialen Stellbewegung der Zentralwelle 10 dienen zwei Gummiringe 36 und 37. Außerdem ist an der Oberseite des Rastrings 22 ein ringförmiger Rückstellmagnet 38 befestigt, dessen Magnetkraft die Zentralwelle 10 in ihre in 7 dargestellte Ruhestellung zurückzieht. Bei Druck des Benutzers auf das obere Ende der Welle 10 wird die magnetische Haltekraft des Rückstellmagneten 38 bei einer bestimmten Schwelle überschritten und die Welle 10 mit dem Rastring 22 und der Signalscheibe 31 in ihre strichlinierte Schaltstellung axial verstellt.

Claims

Doppelwellenencoder (07) mit einer ersten drehbar in einem Gehäuse (16) gelagerten Welle (09), wobei an der ersten Welle (09) ein erstes Rastwerk zur Verrastung unterschiedlicher Drehlagen der ersten Welle (09) und zumindest ein erster Drehsignalgeber (26, 27) zur Erzeugung eines ein Umschalten zwischen zwei Rastlagen anzeigenden Signals vorgesehen sind, und mit einer zweiten, koaxial drehbar in dem Gehäuse (16) gelagerten Welle (10), wobei an der zweiten Welle (10) ein zweites Rastwerk zur Verrastung unterschiedlicher Drehlagen der zweiten Welle (10) und zumindest ein zweiter Drehsignalgeber (28, 29) zur Erzeugung eines ein Umschalten zwischen zwei Rastlagen anzeigenden Signals vorgesehen sind, wobei beide Wellen (09, 10) Betätigungselemente (11, 12) aufweisen, an denen Stellbewegungen von Hand auf die Wellen (09, 10) übertragen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Welle (09) und an der zweiten Welle (10) jeweils ein Rastring (20, 22) aus einem magnetisierbaren Material drehfest angeordnet ist, wobei am Außenumfang der beiden Rastringe (20, 22) jeweils mehrere Radialfortsätze (21, 23) vorgesehen sind, und wobei im Gehäuse (16) den Radialfortsätzen (21, 23) gegenüberliegend zumindest ein Magnet (18) angeordnet ist, und wobei die Breite des Luftspalts (25) zwischen dem Magnet (18) einerseits und den Rastringen (20, 22) anderseits drehlagenabhängig zwischen einer Maximalbreite und einer Minimalbreite variiert, und wobei die von der Breite des Luftspalts (25) abhängige magnetische Haltekraft eine Verrastung unterschiedlicher Drehlagen der beiden Wellen (09, 10) gegenüber dem Gehäuse (16) bewirkt, wobei die beiden Rastringe (20, 22) den gleichen Außenumfang aufweisen und in Richtung der Längsachse (13) der Wellen (09, 10) hintereinander im Gehäuse (16) angeordnet sind, wobei der Magnet (18) dem Spalt (24) zwischen den Rastringen (20, 22) mittig gegenüberliegend im Gehäuse (16) angeordnet ist, und wobei die magnetische Haltekraft des Magneten (18) auf beide Rastringe (20, 22) gleichzeitig einwirkt.
Doppelwellenencoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Welle in der Art einer Hohlwelle (09) ausgebildet ist, die mit zumindest einem Wälzlager (32) im Gehäuse (16) drehbar gelagert ist, wobei die zweite Welle (10) mit zumindest einem weiteren Wälzlager (34, 35) in der Hohlwelle (09) koaxial drehbar gelagert ist.
Doppelwellenencoder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Magnete (18) spiegelsymmetrisch zur Längsachse (13) der Wellen (09, 10) im Gehäuse (16) angeordnet sind.
Doppelwellenencoder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehsignalgeber (26, 27, 28, 29) als berührungslos arbeitende Drehsignalgeber, insbesondere als Reflexlichtschranken oder Hallsensoren (26, 27, 28, 29), ausgebildet sind, wobei die Stellbewegungen der Radialfortsätze (21, 23) an den Rastringen (20, 22) zur Erzeugung des Umschaltsignals zwischen zwei Rastlagen mit dem berührungslos arbeitenden Drehsignalgeber (26, 27, 28, 29) detektierbar sind.
Doppelwellenencoder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Rastring (20, 22) jeweils zwei Drehsignalgeber (26, 27/28, 29) zugeordnet sind, wobei aus der Phasenverschiebung des Umschaltsignals der beiden Drehsignalgeber (26, 27/28, 29) die Drehrichtung des zugeordneten Rastrings (20, 22) detektierbar ist.
Doppelwellenencoder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Welle (10) zwischen einer Ruhestellung und einer Schaltstellung in Richtung ihrer Längsachse (13) axial verstellbar im Gehäuse (16) gelagert ist, wobei im Gehäuse (16) ein Schaltsensor (30) vorgesehen ist, mit dem die Ruhestellung und/oder Schaltstellung der axial verstellbaren Welle (10) detektierbar ist.
Doppelwellenencoder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltsensor (30) als berührungslos arbeitender Schaltsensor, insbesondere als Reflexlichtschranke oder Hallsensor, ausgebildet ist, wobei die Stellbewegungen der axial verstellbaren Welle (10) mittelbar oder unmittelbar detektierbar sind.
Doppelwellenencoder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der axial verstellbaren Welle (10) eine Signalscheibe (31) befestigt ist, wobei die Stellbewegungen der Signalscheibe (31) mit dem Schaltsensor (30) berührungslos detektierbar sind.
Doppelwellenencoder nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verstellbare Welle (10) mittels eines Rückstellmagneten (38) in ihrer Ruhestellung gehalten wird.
Doppelwellenencoder nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellbewegungen der axial verstellbaren Welle (10) zwischen der Ruhestellung und der Schaltstellung mit zumindest einem Dämpfungselement, insbesondere mit einem Gummiring (36, 37) gedämpft werden.
Doppelwellenencoder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelwellenencoder (07) in das Bedienfeld (08) eines Lichtstellpults (01) eingebaut ist.
Doppelwellenencoder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselemente zur handbetätigten Verstellung der Wellen (09, 10) in der Art von Drehknöpfen (12) oder Drehscheiben (11) ausgebildet sind, die im Bedienfeld (08) des Lichtstellpults (01) in Richtung der Längsachse (13) der Wellen (09, 10) übereinander angeordnet sind und koaxial gegeneinander verdreht werden können.
Doppelwellenencoder nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Betätigungselement (11) ein Beschwerungsgewicht (15) befestigt ist.
Doppelwellenencoder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (18) des Rastwerks in der Art eine Permanentmagneten (18) ausgebildet ist.
Doppelwellenencoder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet des Rastwerks in der Art eine Elektromagneten ausgebildet ist.