DE1298545B - Elektromechanischer Analog-Digital-Umsetzer mit einem zwischen Codierscheiben angeordneten Planetengetriebe und einer Schleifkontaktsatz-Justiervorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen innen verzahnten Zahnrädern, deren eines gehäuse-Analog-Digital-Umsetzer mit drehbarer Eingangs- fest ist, während das andere mit der zweiten Codierwelle und zwei in einem bestimmten Drehzahlverhält- scheibe verbunden ist, welche entsprechend der Diffenis umlaufenden, mit Schleifkontaktsätzen zusammen- renz der Zähne der beiden Zahnräder langsamer als wirkenden Codierscheiben, bei dem die eine Codier- 5 die Eingangswelle umläuft. Die exzentrische Anordscheibe mit der Eingangswelle umläuft und die andere nung des Ritzels auf der Eingangswelle hat jedoch Codierscheibe auf einer zur Eingangswelle koaxial den Nachteil, daß die Eingangswelle mit dem umangeordneten Ausgangswelle sitzt und über ein Über- laufenden Ritzel nicht ausgewuchtet ist. Diese Unsetzungs-Planetengetriebe mit der Eingangswelle ge- wucht macht sich bei höheren Drehzahlen durch kuppelt ist. io Vibrationen störend bemerkbar, welche bei Ausfüh-

Man hat bereits verschiedene Methoden entwickelt, rungsformen mit einem hohen Digitalauflösungsverum analoge Signale in digitale Form umzuwandeln. mögen leicht zu Dejustierungen der Kontaktsätze Sie lassen sich im wesentlichen in zwei Formen ein- gegenüber den Codierscheiben führen, so daß die teilen, je nachdem ob es sich um ein mechanisches Genauigkeit der Zuordnung des digitalen Ausgangs-Analogsignal, etwa eine Wellendrehung, oder um ein 15 signals zu der Winkelstellung der Eingangswelle leielektrisches Analogsignal, etwa eine Spannung, han- det. Eine Nachjustierung der Bürstensätze zur Wiedelt. Man weiß jedoch, daß ein Analogsignal in Form derherstellung der genauen Zuordnung ist nicht einer Wellendrehung sich mit größerer Geschwindig- möglich.

keit in ein Digitalsignal umformen läßt als ein Ana- Bei einem weiteren bekannten Analog-Digital-Um-

logsignal in Form einer elektrischen Spannung. Wei- 20 setzer, bei welchem die beiden Codierscheiben mit terhin läßt sich beim Umformen einer Wellendrehung Hilfe eines Stirnradgetriebes gekuppelt sind, sind die in ein Digitalsignal eine höhere Genauigkeit erreichen Bürsten jedes Kontaktsatzes einzeln mit Hilfe von als beim Umformen einer elektrischen Spannung in Stellschrauben einstellbar, so daß sich ihr Kontakteine digitale Form. In vielen Anwendungsfällen gibt druck regulieren läßt. Hierzu muß jedoch das Geman daher einer Wellendrehung als analogem Signal 25 häuse des Umsetzers auseinandergenommen werden. den Vorzug gegenüber einer elektrischen Spannung. Eine Einstellung der Winkellage der ganzen Bürsten-Bei einem bekannten elektromechanischen Ana- sätze im Betrieb des Umsetzers, welche eine genaue log-Digital-Umsetzer oder Codierer der eingangs er- dynamische Justierung der Zuordnung von digitalem wähnten Art hat jede der Codierscheiben für jedes Ausgangssignal und der Winkelstellung der Eingangs-Binärdigit der darzustellenden Digitalzahl eine ring- 30 welle erlauben würde, ist dabei nicht möglich. Eine förmige, leitende Spur, die wiederum in einzelne Seg- solche dynamische Einstellbarkeit ist jedoch für ein mente unterteilt ist, deren jedes einem bestimmten genaues Arbeiten bei hoch auflösenden Umsetzern binären Digit entspricht. Der zugehörige Kontaktsatz äußerst wünschenswert.

weist eine Anzahl von Abtastbürsten, welche auf den Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schafringförmigen Spuren schleifen, auf, so daß die Bür- 35 fung eines elektromechanischen Analog-Digital-Umsten einen elektrischen Strom führen, wenn gerade setzers, der sich während seines Betriebes genau ein leitendes Segment unter ihnen durchläuft. Auf justieren läßt und bei dem diese Justierung auch wähdiese Weise läßt sich jeder Winkelstellung der Ein- rend langer Betriebszeiten im gesamten Drehzahlgangswelle eine bestimmte Kontaktstellung zwischen bereich erhalten bleibt, so daß jederzeit ein reprodudem Bürstensatz und dem Kontaktsegmenten und so- 40 zierbarer Zusammenhang zwischen einer vorgegebemit ein ganz bestimmtes digitales Ausgangssignal zu- nen Winkelstellung der Eingangswelle und dem ordnen. Die auf solche Art abgenommene Digitalzahl digitalen Ausgangswert sichergestellt ist.
kann zur weiteren Verarbeitung einem Digitalrechner Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-

oder sonstigem Auswertungsgerät zugeleitet werden. löst, daß das Planetengebtriebe als epizyklisches Ge-Da für jedes binäre Digit der in digitale Form um- 45 triebe und die Ausgangswelle als auf die Eingangswelle zuwandelnden Zahl eine besondere Ringspur vorge- aufgeschobene Hohlwelle ausgebildet ist und daß sehen werden muß, müßte eine Codierscheibe, mit eine Justiervorrichtung zur Einstellung der Winkelder eine große oder sehr genaue Digitalzahl gebildet lage eines Schleifkontaktsatzes gegenüber dem andewerden soll, eine sehr große Anzahl solcher Ringe ren Schleifkontaktsatz einen drehbaren Justierring haben. Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß 50 aufweist, an dem der einstellbare Schleifkontaktsatz es infolge der geringen zulässigen Abmessungstole- befestigt ist und der koaxial zu dessen Codierscheibe ranzen bei der Herstellung einer Codierscheibe außer- angeordnet und gegenüber einem umsetzergehäuseordentlich schwierig ist, eine solche Scheibe, die eine festen Teil feststellbar ist.

große Zahl von Ringspuren hat, in einer vernünftigen Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung läßt

Größe herzustellen. Um diese Herstellungsprobleme 55 sich der Justierring in einfacher Weise auch im Bezu vermeiden, hat man Analog-Digital-Umwandler trieb des Umsetzers aus seiner Fixierung gegenüber mit zwei Codierscheiben gebaut, die sich in Abhän- dem Gehäuse lösen und verdrehen, so daß der an gigkeit von der gleichen Eingangswellenumdrehung ihm befestigte Kontaktsatz sich gegenüber dem andein einem bestimmten Verhältnis um Winkelbeträge ren Kontaktsatz in seiner Winkellage verstellen und drehen und auf diese Weise das Zählergebnis einer 60 somit genau justieren läßt. In dieser dynamisch einScheibe auf die andere übertragen, wenn es einen be- gestellten, genauen Lage wird der Justierring dann stimmten Wert erreicht. festgestellt. Die besondere Ausbildung des Planeten-

Diese Übertragung erfordert jedoch ein Überset- getriebes gestattet im Gegensatz zu einem bekannten zungsgetriebe, das im Interesse einer kompakten Umsetzer mit einem anders aufgebauten Planeten-Bauart als Planetengetriebe ausgeführt wird. Bei 65 getriebe in einfacher Weise ein Auswuchten der umeinem bekannten Codierer mit einem derartigen Pia- laufenden Teile, so daß im Betrieb keine Vibrationen netengetriebe ist das Planetenritzel exzentrisch auf auftreten, welche ein Weglaufen der genauen Justierder Eingangswelle befestigt und kämmt mit zwei lage begünstigen würden.

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In zweckmäßiger Weise läßt sich der Justierring sie zu ihrer Befestigung keine zusätzliche Länge der mit Hilfe von Schrauben gegenüber dem Umsetzer- Welle benötigt. Die schnelle Codierscheibe 26 ist vom gehäuse fixieren, welche durch Schlitze im Justier- Kugellager 24 durch eine Anzahl von Distanzscheiring ragen und in Gewindelöcher des umsetzer- ben 28 getrennt, die einen bestimmten Abstand zwigehäusefesten Teiles geschraubt sind. Nach einem ge- 5 sehen der Codierscheibe 26 und der Kante 10' des ringfügigen Lockern dieser Feststellschrauben läßt Übertragungsgehäuses 10 garantieren; die Scheibe 26 sich der Ring dann für die genaue Einstellung ver- ist mittels einer Büchse 32 und einer Schraube 30 mit drehen und durch Anziehen der Schrauben wieder einer Scheibe 31, wie dargestellt, in ihrer Lage gefestlegen. Im Interesse einer möglichst kompakten sichert.

Ausbildung des Umsetzers kann die Justierform eine io Im Betrieb rotiert die schnelle Codierscheibe 26 sich dem Schleifkontakt anschmiegende Becherform mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Eingangshaben. Der Kontaktsatz läßt sich dabei im Inneren welle 26. Eine langsame Codierscheibe 34, die mit des Bechers befestigen, so daß er bei einer Ver- V32 der Geschwindigkeit der schnellen Codierscheibe drehung des Bechers mitgenommen wird. 26 umläuft, ist auf die Hohlwelle 14 aufgepreßt. Die

Ein zweckmäßiger Aufbau mit einem Minimum an 15 langsame Codierscheibe 34 ist von dem festen Zahn-Einzelteilen ergibt sich, wenn man gegen axiale Be- rad 12 durch eine Druckscheibe 36 getrennt, und sie wegung gesicherte und zwischen den Codierscheiben sichert die Hohlwelle 14 mit der Außenverzahnung angeordnete Elemente vorsieht, gegen welche die gegen eine Bewegung auf das rückwärtige Ende der Codierscheiben gedrückt und gleichzeitig mit den Codierübertragungseinrichtung zu. Wie man sieht, Wellen axial gesichert werden. Diese zweckmäßige ao sichern die beiden Codierscheiben 26 und 34 auf axiale Sicherung verringert das Axialspiel zwischen diese Weise die Eingangs- und Ausgangswelle gegen Eingangs- und Ausgangswelle weitestmöglich, so eine axiale Bewegung.

daß Schwankungen des Kontaktdruckes weitgehend Nach der Erfindung werden die Verringerung der

vermindert werden. __ Abmessungen des Codierers und die Geschwindig-

Im Interesse einer guten Auswuchtbarkeit läßt sich 25 keitsverringerung auf V32 durch Verwendung der in-

das Ritzel des Planetengetriebes in einer Ausneh- einandergeschachtelten, koaxialen, epizyklischen Anmung eines mit der Eingangswelle verbundenen Zy- Ordnung, die in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, erlinderteiles anordnen, in welchem die Ritzelwelle bei- reicht. Die Eingangswelle 16 versetzt das Ritzel 20 derseits des Ritzels gelagert ist. Bei einer genauen (mit 16 Zähnen) in Drehung um das feste Zahnrad Auswuchtung dieses ganzen umlaufenden Teiles be- 30 12 (mit 33 Zähnen), und das Ritzel 20 kämmt außerzüglich der Drehachse des Zylinderteiles ergibt sich dem mit der Verzahnung der Hohlwelle 14 (mit eine besonders gute Laufruhe, welche einer Langzeit- 32 Zähnen). Bei jeder Umdrehung der Eingangswelle konstanz der einmal eingestellten Justierlage zugute 16 wird die Hohlwelle 14 wegen des Unterschiedes

kommt. von einem Zahn zwischen dem festen Zahnrad 12

Weitere Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels 35 und ihrer Verzahnung gegenüber dem festen Zahn-

der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be- rad 12 um einen Zahn weiterbewegt. Demnach be-

schreibung an Hand der Darstellungen. Es zeigt wegt sich bei jeder Umdrehung der Eingangswelle 16

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine bevorzugte die Hohlwelle 14 um V32 Umdrehung; da die lang-

Ausführungsform der Erfindung und same Codierscheibe 34 sich mit dem beweglichen

F i g. 2 eine auseinandergezogene, perspektivische 40 Zahnrad 14 dreht, beträgt das Drehzahlverhältnis

Darstellung des erfindungsgemäßen Codierers. zwischen der schnellen Codierscheibe 26 und der

In den Fig. 1 und 2 ist ein Übertragungsgehäuse langsamen Codierscheibe34 32:1. 10 dargestellt, in das ein festsitzendes Zahnrad 12 Nach den F i g. 1 und 2 ist ein Befestigungsring 38

eingepreßt ist. Durch dieses feste Zahnrad 12 ist eine an dem Übertragungsgehäuse 10 mittels Schrauben Eingangswelle 16 geführt, die ein Zylinderteil 17 hat 45 40 angebracht, die durch Längsschlitze 42 im Befesti- und auf der eine bewegliche Hohlwelle 14 mit Außen- gungsring 38 ragen und in Gewindelöcher 65, 67 des Verzahnung (die als Ausgangswelle dient) angeordnet Gehäuses 10 eingeschraubt sind. Ein Bürstensatz 44 ist. Von dem Zylinderteil 17 ist ein Stück entfernt, für die langsame Scheibe ist an dem Befestigungsring so daß eine Ausnehmung 17 α gebildet ist, in der ein 38 angebracht und befindet sich in einem bestimmten Ritzel 20 und eine Ritzelwelle 18 vorgesehen sind. 50 Abstand von der langsamen Codierscheibe 34, der Das Ritzel 20, die bewegliche Hohlwelle 14 mit der durch die Dicke der Druckscheibe 36 bestimmt ist. Außenverzahnung und das feste Zahnrad 12 kam- In gleicher Weise ist der Bürstensatz 46 für die men miteinander und bilden ein Planetengetriebe. schnelle Scheibe an dem Übertragungsgehäuse 10 Im Gegensatz zu bisher bekannten Codierern gibt angebracht und befindet sich in einem bestimmten die Form des Zylinderteiles 17 die Möglichkeit, daß 55 Abstand von der schnellen Scheibe 26, der durch die die Welle 18 und damit das Ritzel 20 an beiden Anzahl von Distanzscheiben 28 bestimmt ist. Wegen Enden gelagert werden kann, so daß ein exakt aus- der Längsform der Schlitze 42 im Befestigungsring balanciertes Planetengetriebe gebildet ist. 38 kann dieser und damit der langsame Bürstensatz

In dem Übertragungsgehäuse 10 ist eine Lager- gegenüber dem Übertragungsgehäuse 10 und damit scheibe 22 angeordnet, in die ein Kugellager 24 ein- 60 gegenüber dem schnellen Bürstensatz 34 verdrehbar gefügt ist, das der Lagerung des rückwärtigen Endes eingestellt werden. Im Gegensatz zu dem Codierer der Eingangswelle 16 dient. Dann wird eine schnell nach dem eingangs erwähnten Patent, bei dem der umlaufende Codierscheibe 26 auf die Eingangswelle Codierer zur gegenseitigen Einstellung der Bürstenaufgepreßt; sie sichert diese axial gegen jede Be- sätze auseinandergenommen werden muß, kann diese wegung auf die Vorderseite der Übertragungseinrich- 65 Einstellung bei der vorliegenden Erfindung während tung hin. Die Codierscheibe 26 wird auf diese Weise des Betriebes vorgenommen werden, indem man ein integraler Bestandteil der Übertragungseinrich- lediglich die Frontkappe 50 des Übertragungsgehäutung und hat im Codierer eine doppelte Funktion, da ses 10 abnimmt, die Schraube 40 löst und den Be-

festigungsring 38 gegenüber dem Gehäuse verdreht. Auf diese Weise kann die elektrische Phase zwischen den Ausgangssignalen vom schnellen und vom langsamen Bürstensatz 46 bzw. 44 einfach eingestellt werden. Da die Eingangswelle 16 innen von dem Kugellager 24 und dem Kugellager 48, das in den Befestigungsring 38 eingepreßt ist, gelagert ist, kann eine dynamische Phaseneinstellung des Codierers leicht vorgenommen werden, wenn z. B. die Eingangs welle 16 die schnelle Codierscheibe 26 und die langsame Codierscheibe 34 antreibt, ohne daß irgendeine Beschädigung des Codierers zu befürchten wäre, Bekanntermaßen ist die elektrische Phaseneinstellung notwendig, um sicherzustellen, daß die Abschaltzeitpunkte der elektrischen Signale, die vom schnellen Bürstensatz 46 und vom langsamen Bürstensatz 44 stammen, gleichzeitig auftreten. Das vordere Ende der Übertragungseinheit wird durch Aufschrauben der Frontkappe 50 auf den Befestigungsring 38 nach dem Sichern der Eingangswelle 16 durch Scheiben 52 und einen Haltering 54 abgeschlossen.

Im Betrieb werden die Ausgangssignale von dem langsamen Bürstensatz 44 über Drähte 56 einem Diodensatz 60 zugeführt, der im rückwärtigen Abschnitt des Codierers vorgesehen ist. Der Diodensatz 60, der die Ausgangssignale von jeder äußeren Spannung trennt, ist am Übertragungsgehäuse 10 mit Schrauben 61 befestigt und von ihm durch Abstandsstücke 62 entfernt gehalten. In gleicher Weise werden die Ausgangssignale des schnellen Bürstensatzes 46 dem Diodensatz 60 über die Drähte 58 zugeleitet. Der rückwärtige Teil des Codierers ist durch einen Deckel 64 geschützt, der auf den Diodensatz 60 aufgeschraubt ist und gegen die Endkappe 50 drückt; der Deckel 64 hat in seiner Rückwand eine Öffnung 66, durch die die Ausgangsdrähte 68 von dem Diodensatz 60 zu einem äußeren Gerät geführt werden können.

Claims (6)

Patentansprüche: 40

1. Elektromechanischer Analog-Digital-Umsetzer mit drehbarer Eingangswelle und zwei in einem bestimmten Drehzahlverhältnis umlaufenden, mit Schleifkontaktsätzen zusammenwirkenden Codierscheiben, bei dem die eine Codierscheibe mit der Eingangswelle umläuft und die andere Codierscheibe auf einer zur Eingangswelle koaxial angeordneten Ausgangswelle sitzt und über ein Übersetzungs-Planetengetriebe mit der Eingangswelle gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe als epizyklisches Getriebe (12, 14, 17, 18, 20) und die Ausgangswelle als auf die Eingangswelle (16) aufgeschobene Hohlwelle (14) ausgebildet sind und daß eine Justiervorrichtung (38, 40, 42) zur Einstellung der Winkellage eines Schleifkontaktsatzes (44) gegenüber dem anderen Schleifkontaktsatz (46) einen drehbaren Justierring (38) aufweist, an dem der einstellbare Kontaktsatz (44) befestigt ist und der koaxial zu dessen Codierscheibe (39) angeordnet und gegenüber einem umsetzergehäusefesten Teil (10) feststellbar ist.

2. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Justierring (38) mit Hufe von Schrauben (40) fixierbar ist, die durch Schlitze (42) im Justierring ragen und in Gewindelöcher (65, 67) des gehäusefesten Teiles (10) geschraubt sind.

3. Umsetzer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Justierring (38) eine sich dem Schleifkontaktsatz (44) anschmiegende Becherform hat.

4. Umsetzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch gegen axiale Bewegung gesicherte und zwischen den Codierscheiben (26, 39) angeordnete Elemente (24, 28, 36), gegen die die Codierscheiben gedrückt und gleichzeitig mit den Wellen (14, 16) axial gesichert werden.

5. Umsetzer nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (20) des Planetengetriebes in einer Ausnehmung (17 α) eines mit der Eingangswelle (16) verbundenen Zylinderteiles (17) angeordnet ist, in dem die Ritzelwelle (18) beiderseits des Ritzels (20) gelagert ist.

6. Umsetzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderteil (17) mit dem Ritzel (20) bezüglich der Drehachse des Zylinderteiles ausgewuchtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen