DE2921103C2 - Inkrementaler Drehwinkelgeber - Google Patents

Description

ίο Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Lagerung eines erfindungsgemäßen inkrementalen Drehgebers auf dem freien Wellenende eines Scheiben-Läufermotors zum Antrieb eines feinmechanischen Gerätes,

Fig.2 im vergrößerter Darstellung Einzelheiten aus derFig. 1.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist mit 1 die Antriebswelle eines feinmechanischen Gerätes bezeichnet, von der auf der Abtriebsseite 2 eine hohe Rundlaufgenauigkeit gefordert ist. Die Welle 1 ist daher in der Lagerglocke 3 durch hochpräzise Kugellager 4, 5 gelagert. Um Fluchtungsfehler zu vermeiden, ist die Bohrung 6 zur Aufnahme der Kugellager 4,5 in einer Aufspannung gefertigt.

Das freie Wellenende der Welle 1 trägt einen Scheibeläufermotor bekannter Bauart. Dazu ist der scheibenförmige Läufer 7 auf einer Lagerhülse 8 befestigt die ihrerseits auf den Wellenstummel 9 aufgeschoben ist.

Dauermagnete 10,11,12,13 auf dem Umfang der Läuferscheibe 7 wirkend, erzeugen bei Stromfluß durch die Läuferscheibe das gewünschte Drehmoment. Das Wellenende 9 setzt sich in einem Absatz 14 und einem Wellenstumpf 15 fort. Auf dem Wellenstumpf 15 sind, vom Absatz 14 beginnend, nacheinander ein Präzisionskugellager 16, eine Distanzhülse 17, ein weiteres Präzisionslager 18, ein Distanzring 19, eine Abstimmscheibe 20, ein Befestigungsflansch 21 aufgeschoben. Der Befestigungsflansch 21 trägt in einer Zentrierung 22 die ringförmige mit der Strichteilung versehene Impulsscheibe 23. Mittels der Druckplatte 24 wird über die Schraube 25 die gesamte beschriebene Anordnung auf dem Wellenstumpf 15 in axialer Richtung zusammengehalten.
Die beiden Präzisionskugellager 16, 18 tragen mit ihren äußeren Laufringen eine Buchse 26 zur Aufnahme des Abtastgitters 27 und der Leiterplatte 28 mit den darauf befestigten Fotoelementen 29,30. Zwei exaktdiametral zur Welle 1 bzw. zum Wellenstumpf 15 angeordnete Beleuchtungseinrichtungen, jeweils bestehend aus einer Linse 31 bzw. 32 und den Lampen 33 bzw. 34 erzeugen parallele Lichtstrahlenbündel zur Beleuchtung der Impulsscheibe 23 und das Abtastgitter 27, worauf das Licht auf die Fotozellen 29 bzw. 30 fällt und dort die Signale ausgewertet werden.

Um die Buchse 26 auf den Außenring der Wälzlager 16,18 spielfrei zu lagern weist die Buchse 26 eine erste Eindrehung zur Aufnahme eines Sprengringes 35 und eine zweite Ausdrehung zur Aufnahme eines zweiten Sprengringes 36 auf. Zwischen dem Außenring des Wälzlagers 18 und dem Sprengring 36 ist, wie aus F i g. 2 ersichtlich, eine Wellringfeder 37 angeordnet, die für die notwendige Vorspannung zwischen den beiden Wälzlageraußenringen sorgt. Über den Umfang der Scheibe

des Teils 21 sind drei Stellschrauben 38 angeordnet die ~o eingestellt werden, daß eine unmittelbare Berührung der beiden dicht aneinander vorbeibewegten Teile 23, 27 sicher vermieden wird.

Zur Unterdrückung unerwünschter Biegeschwingungen der Gesamtkonstruktion bei schneller Drehung der Welle 1, 9, 15 ist die Buchse 26 am Außenumfang in einer entsprechenden Bohrung des Motorlagerschildes 40 durch zwei elastische schwingungsdämpfende E'emente 41, 42 eingespannt. Zur Verdrehsicherung des Abtastgitters 27 ist in die Leiterplatte 28 ein Stift 43 eingelassen, der in einer Bohrung eines elastischen schwingungsdämpfenden Blockes 44 steckt, welcher seinerseits am Lagerschild 40 des Scheibläufermotors befestigt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

20

25

40

45

50

55

60

Claims (2)

Patentansprüche:

1. lnkrementaler Drehwinkelgeber mit einer drehbar gelagerten Impulsscheibe und einem dazu ortsfesten, fliegend auf der Welle der Impulsscheibe gelagerten, Abtastgitter, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Abtastgitters (27) eine Buchse (26) vorgesehen ist, die in schwingungsdämpfenden Elementen (41,42) gelagert ist.

2. lnkrementaler Drehgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abstandselemente (3S) zur Abstandssicherung der Impulsscheibe (23) und des Abtastgitters (27).

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem inkrementalen Drehwinkelgeber nach der Gattung des Hauptanspruchs, wie er aus der britischen Patentschrift 11 37 167 bekannt ist.

Inkremental Drehwinkelgeber dienen vornehmlich zur automatischen Winkelmessung. Eine spezielle Anwendung ist die Drehzahlmessung, -überwachung und -regelung. Drehwinkelgeber der genannten Art setzen eine Winkeldrehung einer Welle in digitale elektrische Signale um. Dazu ist eine Impulsscheibe mit einem am Umfang gleichmäßig verteilten Strichraster mit der Geberwelle fest verbunden. Die Teilung wird fotoelektrisch abgetastet, wobei die Impulsscheibe von einer Seite beleuchtet'wird. Auf der dem Licht abgewandten Seite der Impulsscheibe befindet sich ein feststehendes Abtastgitter mit zugeordneten Fotoelementen, welche die beim Drehen der Impulsscheibe entstehenden Helligkeitsänderungen in elektrische Signale umsetzen. Für die digitale Auflösung einer Winkeländerung ist die Anzahl der Teilstriche auf der Impulsscheibe des Gebers, die sogenannte Strichzahl, bestimmend. Für Zwecke, bei denen eine besonders hohe Auflösung verlangt wird, werden Impulsscheiben mit sehr hoher Strichzahl (bis 20 000) benutzt. Bei einer so hohen Strichzahl sind die Striche und Lücken sehr schmal. Exzentrizitätsfehler der Impulsscheibe im Rahmen üblicher Toleranzen führen hierbei bereits zu Fehlanzeigen. Diese Fehlerquelle ist besonders dann wirksam, wenn die Impulsscheibe auf einem verhältnismäßig dünnen Wellenende gelagert ist, welches zu Biegeschwingungen angeregt werden kann. Es treten dadurch Abstandsabweichungen und differenzielle Winkelfehler gegenüber dem fest angeordneten, im Abstand von Millimeterbruchteilen der Impulsscheibe gegenüberstehenden Abtastgitter auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einem Drehwinkelgeber der eingangs erwähnten Art Biegeschwingungen der Geberwelle zu unterdrücken. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Drehwinkelgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß Biegeschwingungen des freien Wellenendes durch schwingungsdämpfende Elemente zur Lagerung des feststehenden Abtastgitters wirkungsvoll

unterdrückt werden.

Durch die im Unteranspruch aufgeführte Maßnahme ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Hauptanspruch angegebenen Drehwinkelgebers möglich. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß eine direkte Berührung der dicht aneinander vorbeibewegten Bauteile Impulsscheibe und Abtastgitter sicher vermieden wird.