DE202008009107U1 - angle meter - Google Patents
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- G01D5/3473—Circular or rotary encoders
Abstract
Winkelmessgerät, das zumindest eine Drehachse (3, 4, 23, 50) eine Teilerscheibe (5, 25, 51) mit einer Umfangsfläche (6, 52) und zwei Stirnflächen (7, 8, 53, 54) aufweist, wobei auf einer der Stirnflächen (7, 8, 53) eine beleuchtbare Codierung (10, 30, 56) zur reflektiven oder transmissiven optischen Erfassung von Drehwinkeln mit einem Sensor (11, 59) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (4, 23, 50) und deren Teilerscheibe (5, 25, 51) einstückig ausgeführt sind.Angle measuring device, the at least one rotation axis (3, 4, 23, 50) has a divider disk (5, 25, 51) having a peripheral surface (6, 52) and two end faces (7, 8, 53, 54), wherein on one of the end faces (7, 8, 53) an illuminable coding (10, 30, 56) for the reflective or transmissive optical detection of angles of rotation with a sensor (11, 59) is provided, characterized in that the axis of rotation (4, 23, 50) and the divider plate (5, 25, 51) in one piece are executed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Winkelmessgerät, das zumindest eine Drehachse eine Teilerscheibe mit einer Umfangsfläche und zwei Stirnflächen aufweist, wobei auf einer der Stirnflächen eine beleuchtbare Codierung zur reflektiven oder transmissiven optischen Erfassung von Drehwinkeln mit einem Sensor vorgesehen ist.The The invention relates to an angle measuring device which has at least one Rotary axis a divider with a peripheral surface and having two end faces, wherein on one of the end faces an illuminable coding for reflective or transmissive optical Detecting rotation angles is provided with a sensor.
Ein
solches Winkelmessgerät geht beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, ein Winkelmessgerät aufzuzeigen, bei dem weniger Spannungen zwischen einer Drehachse und deren Teilerscheibe in Folge von Wärmeausdehnungen auftreten und das sich zudem leichter herstellen lässt.Of the Invention is based on the prior art based on the object to show an angle measuring device with less tension between a rotation axis and its divider disc as a result of thermal expansion occur and that is also easier to produce.
Diese Aufgabe wird durch ein Winkelmessgerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.These Task is by an angle measuring device with the features of claim 1 solved.
Erfindungsgemäß sind die Drehachse und deren Teilerscheibe einstückig ausgeführt.According to the invention the axis of rotation and the divider disc made in one piece.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass zwischen der Teilerscheibe und der Drehachse nur vernachlässigbare Wärmespannungen auftreten, da diese sich auf Grund der Einstückigkeit in gleichem Masse ausdehnen. Mithin tritt kein Verzug zwischen der Drehachse und der Teilerscheibe auf. Es wirkt sich weiterhin vorteilhaft aus, dass Wärmeausdehnungen in radialer Richtung nur einen geringen Einfluss auf das Winkelmessergebnis haben.These Solution has the advantage that between the splitter disc and the axis of rotation only negligible thermal stresses occur because these are due to the one-piece in expand the same mass. Thus there is no delay between the Rotary axis and the splitter disc on. It continues to be beneficial from that thermal expansion in the radial direction only one have little influence on the angle measurement result.
Die Codierung kann hierbei absolut oder inkrementell sein.The Coding can be absolute or incremental.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Winkelmessgeräts gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 18 hervor.advantageous Embodiments of the angle measuring device go out the dependent claims 2 to 18.
Vorzugsweise ist das Winkelmessgerät ein geodätisches Winkelmessgerät, das eine auf ein Zielobjekt ausrichtbare optische Achse aufweist, wobei die optische Achse um zwei Drehachsen, als Kippachse und Stehachse, drehbar ist.Preferably the angle measuring device is a geodetic angle measuring device, having an optical axis alignable with a target object, wherein the optical axis about two axes of rotation, as a tilting axis and standing axis, is rotatable.
Um Drehwinkel bzw. Veränderungen von Drehwinkeln mit dem Sensor erfassen zu können, ist bekannt, dass eine Codierung mit möglichst starken Kontrasten (hell/dunkel, schwarz/weiss) bereitgestellt werden muss. Die Codierung wird in Form einer Strukturierung auf die Oberfläche einer Stirnseite aufgebracht. Um eine besonders hohe Auflösung zu erzeugen, werden Verfahren der Mikrostrukturierung angewandt. Hierzu sollte die Oberfläche vor dem Aufbringen der Codierung optisch glatt sein. Auf der Oberfläche kann eine Codierung in Form von radialen Strichen vorgesehen sein. Zum Aufbringen der Codierung kommen mehrere Verfahren in Betracht, die nachfolgend aufgeführt sind.Around Angle of rotation or changes of angles of rotation with the sensor To be able to capture, it is known that an encoding with strongest possible contrasts (light / dark, black / white) must be provided. The coding is in the form of a structuring applied to the surface of an end face. To one To produce particularly high resolution, methods applied to the microstructuring. This should be the surface be optically smooth before applying the coding. On the surface a coding in the form of radial lines may be provided. To apply the coding, several methods are considered, the listed below.
Bekannt ist es, die Striche mit einer Farbe auf die Oberfläche aufzutragen. Die so erzeugten Kontraste können in Transmission und Reflexion mit dem Sensor erfasst und zur Auswertung gebracht werden.Known It is the strokes with a paint on the surface apply. The contrasts thus generated can be transmitted and reflection detected with the sensor and brought to the evaluation.
In einer Ausführungsform ist die Teilerscheibe mit der Codierung bedampft oder beschichtet, insbesondere durch Sputter-Coating.In One embodiment is the splitter disc with the coding steamed or coated, in particular by sputter coating.
Vorzugsweise ist die Codierung auf die Teilerscheibe mit einem lithographischen Verfahren aufgebracht. Dies ermöglicht eine rationelle Fertigung der Teilerscheibe und eine hohe Auflösung bei der Darstellung von Codierungselementen, so dass Winkel mit einer höheren Genauigkeit abgelesen werden können. Skaleneinteilungen im Winkelsekundenbereich und Sub-Winkelsekundenbereich sind möglich. Die Codierung kann mit einem photolithographischen Verfahren aufgebracht sein. Weitere mögliche lithographische Verfahren sind die Elektronen- oder Ionenstrahllithographie.Preferably is the coding on the splitter disc with a lithographic Applied method. This allows a rational Production of the splitter disc and a high resolution at the representation of coding elements, so that angles with a higher accuracy can be read. graduations in the angular second range and sub-angular second range are possible. The Coding can be applied by a photolithographic process be. Other possible lithographic methods are the Electron or ion beam lithography.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Codierung in die Teilerscheibe eingeritzt sein kann.Farther it is envisaged that the coding is engraved in the divider can be.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Codierung in die Teilerscheibe mit einem Trocken- oder Nassätzverfahren eingeätzt oder durch die Teilerscheibe durchgeätzt ist.According to A further embodiment provides that the Coding in the splitter disc with a dry or wet etching process etched or etched through the splitter disc is.
Die Codierung kann auch durch Pressen oder Spritzen auf die Teilerscheibe aufgebracht sein.The Coding can also be done by pressing or spraying on the splitter disc be upset.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Drehachse und die Teilerscheibe mit der Codierung ein Gussteil.According to one particularly preferred embodiment is the axis of rotation and the splitter disc with the coding of a casting.
Zweckmässig kann die Codierung auf die Teilerscheibe auch durch örtliches Verdampfen oder Einbrennen aufgebracht sein.expedient The coding on the divider disk can also be done by local Vaporizing or baking be applied.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Codierung als Phasengitter, insbesondere als diffraktive Struktur, ausgebildet sein kann. Dieses kann zum Beispiel in einer Polycarbonatschicht, die auf der Teilerscheibe aufgetragen ist, eingebracht sein. Um das Phasengitter herzustellen, können aus der CD/DVD-Herstellung bekannte Prägeverfahren verwendet werden. Zur Herstellung von Phasengittern kann aber auch direkt auf eine Teilerscheibe aus Aluminium mittels eines lithographischen Verfahrens eine Mikrostruktur aus Aluminium aufgedampft oder eingeätzt werden.Furthermore, it is provided that the coding can be designed as a phase grating, in particular as a diffractive structure. This can, for example, in a polycarbonate layer, on the Tei Lerscheibe is applied, be introduced. To make the phase grating, known embossing methods can be used from CD / DVD manufacture. For producing phase gratings, however, a microstructure made of aluminum can also be vapor-deposited or etched directly onto a divider disk made of aluminum by means of a lithographic method.
Die Drehachse und die Teilerscheibe, die einstückig ausgeführt sind, können aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Drehachse und die Teilerscheibe aus einem Leichtmetall, z. B. Aluminium, oder einer Kupferlegierung, z. B. Messing. Auf beiden Werkstoffen lassen sich besonders glatte Oberflächen erzeugen. Aluminium zeichnet sich zudem durch eine geringe Dichte aus. Dadurch wird das Winkelmessgerät leichter.The Rotary axis and the divider disc, which are made in one piece are made of different materials be. In a preferred embodiment, the axis of rotation and the splitter disc made of a light metal, for. As aluminum, or a copper alloy, for. Brass. Leave on both materials create particularly smooth surfaces. Aluminum draws also characterized by a low density. This will be the angle encoder lighter.
Weiterhin können die Drehachse und die Teilerscheibe auch aus korrosionsbeständigem Stahl, insbesondere aus einem Edelstahl, sein.Farther The rotation axis and the splitter disc can also be made of corrosion-resistant Steel, in particular of a stainless steel, his.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der die Drehachse und die Teilerscheibe aus einem Material mit Wärmeausdehnungskoeffizienten α kleiner als 2∙10–6/K bei 20°C, insbesondere aus Invar-Stahl, sind, um den Einfluss von Wärmeausdehnungen nochmals zu reduzieren.Particularly preferred is an embodiment in which the axis of rotation and the divider disc made of a material with thermal expansion coefficients α smaller than 2 ∙ 10 -6 / K at 20 ° C, in particular Invar steel, to reduce the influence of thermal expansions again.
Die Drehachse und die Teilerscheibe können auch aus Keramik, vorzugsweise aus Glaskeramik, sein.The Rotary axis and the divider disc can also be made of ceramic, preferably of glass ceramic.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The Invention is described below with reference to exemplary embodiments illustrated in FIGS explained in more detail. Show it:
In
der
Das
Winkelmessgerät
In
- 11
- Winkelmessgerätangle meter
- 22
- optische Achseoptical axis
- 33
- Drehachse, speziell KippachseAxis of rotation especially tilt axis
- 44
- Drehachse, speziell StehachseAxis of rotation specially standing axle
- 55
- Teilerscheibedivider plate
- 66
- Umfangsflächeperipheral surface
- 77
- Stirnflächeface
- 88th
- Stirnflächeface
- 99
- Beleuchtunglighting
- 1010
- Codierungencoding
- 1111
- Sensorsensor
- 2121
- Winkelmessgerätangle meter
- 2323
- Drehachse, speziell KippachseAxis of rotation especially tilt axis
- 2525
- Teilerscheibedivider plate
- 3030
- Codierungencoding
- 4040
- Teilerscheibedivider plate
- 4141
- Strichteilungline graduation
- 4242
- Abtasteinheitscanning
- 4343
- Nullmarkierungzero mark
- 5050
- Drehachseaxis of rotation
- 5151
- Teilerscheibedivider plate
- 5252
- Umfangsflächeperipheral surface
- 5353
- Stirnflächeface
- 5454
- Stirnflächeface
- 5555
- Kegelflächeconical surface
- 5656
- Codierungencoding
- 5757
- Beleuchtunglighting
- 5858
- optische Strahlungoptical radiation
- 5959
- Empfängerreceiver
- HH
-
Höhe
von
52 Height of52
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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