DE3023471A1

DE3023471A1 - ARRANGEMENT FOR TRANSMITTING SIGNALS MOVABLE BETWEEN TOGETHER, PARTICULARLY ROTATING PARTS

Info

Publication number: DE3023471A1
Application number: DE19803023471
Authority: DE
Inventors: Günther Ing.(grad.) 3582 Felsberg Hesse; Karl-Heinz 3513 Staufenberg Kratzenberg
Original assignee: Wegmann and Co GmbH
Current assignee: Wegmann and Co GmbH
Priority date: 1980-06-24
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1982-01-07
Also published as: GB2079558A; FR2485775A1; SG4288G

Description

Akte 80-10/20-03 - 3 Firma Weqmann & Co., Wolfhaqer Str. 77-79, 3500 Kassel File 80-10 / 20-03 - 3 Weqmann & Co., Wolfhaqer Str. 77-79, 3500 Kassel

Anordnung zur Übertragung von
Signalen zwischen gegeneinander
bewegbaren, insbesondere verdrehbaren TeilenArrangement for the transmission of
Signals between each other
movable, in particular rotatable parts

Es ist häufig erforderlich, zwischen "fei 1en einer Maschinenanordnung oder eines Bauwerkes,die gegeneinander bewegbar, insbesondere gegeneinander verdrehbar sind, Signale, die beispielsweise Steuersignale oder Meßwerte sein können, zu übertragen. In solchen Fällen werden in der Regel Schleifringübertrager verwendet, wobei Schleifkontakte sich auf einer Kreisbahn bewegen. Diese Schleifringübertrager haben den Nachteil, daß durch die Reibung zwischen Schleifkontakt und Kontaktbahn ein Verschleiß auftritt und daß die Oberflächen der Schleifkontakte und insbesondere der Kontaktbahn verschmutzen können. Beides hat zur Folge, daß der elektrische Übergangswiderstand zwischen Schleifkontakt und
Kontaktbahn sich in weiten Grenzen verändert, und deshalb mit zunehmender Betriebszeit die Signalübertragung immer schlechter wird und Fehler auftreten können.It is often necessary to transmit signals, which can be, for example, control signals or measured values, between a machine arrangement or a building that can be moved against one another, in particular rotated against one another These slip ring assemblies have the disadvantage that the friction between the sliding contact and the contact path causes wear and that the surfaces of the sliding contacts and especially the contact path can become dirty
Contact path changes within wide limits, and therefore the signal transmission becomes worse and worse as the operating time increases, and errors can occur.

Um dies zu vermeiden, müssen bei Schleifringübertragern
die Schleifringe und die Schleifkontakte ausgewechselt
oder nachgearbeitet werden, wodurch die Anlage zeitweise ausfällt und erhebliche Instandhaltungskosten entstehen. Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile,wie in den
Patentansprüchen angegeben, dadurch vermieden, daß die zu übertragenden elektrischen Signale in einem elektrooptischen übertrager in Lichtsignale umgesetzt_t To avoid this, slip ring assemblies
the slip rings and the sliding contacts replaced
or reworked, causing the system to fail temporarily and incurring considerable maintenance costs. According to the invention, these disadvantages, as in FIGS
Patent claims stated, characterized avoided that the electric signals to be transmitted reacted in an electro-optical transmitter into light signals _t

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Akte 80-10/20-03File 80-10 / 20-03

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diese Lichtsignale zwischen den gegeneinander bewegbaren Teilen übertragen und daraufjhin in einem optoelektronischen Übertrager die Lichtsignale wieder in elektrische Signale umgesetzt werden. Unter einem elektrooptischen Übertrager wird dabei eine an sich bekannte Vorrichtung verstanden, durch die elektrische Signale in Lichtsignale umgesetzt werden, und unter einem optoelektronischen Übertrager wird eine, ebenfalls an sich bekannte Vorrichtung verstanden, durch die Lichtsignale in elektrische Signale umgesetzt werden.these light signals are transmitted between the mutually movable parts and then in an optoelectronic Transmitter the light signals are converted back into electrical signals. Under an electro-optical transmitter is understood to mean a device known per se, by means of which electrical signals are converted into light signals and an optoelectronic transmitter is understood to mean a device that is also known per se, by which light signals are converted into electrical signals.

Dabei können die beiden Übertrager aneinander unmittelbar gegenüberstehen, so daß das aus der Austrittsöffnung des elektrooptischen Übertragers austretende Licht unmittelbar in die Eintrittsöffnung des optoelektronischen Übertragers fällt. Es kann aber auch zwischen der Lichtaustrittsöffnung des elektrooptischen Übertragers und der Lichteintrittsöffnung des optoelektronischen Übertragers ein Lichtleitkabel angeordnet sein. Dabei kann die Trennstelle, an der die Bewegung der beiden Systeme gegeneinander stattfindet, an beliebiger Stelle angeordnet sein, d.h., diese Trennstelle kann innerhalb des Lichtleitkabels angeordnet sein, das in diesem Fall in zwei Teile geteilt ist, oder sie kann zwischen dem Anfang des Lichtleitkabels und der Lichtaustrittsöffnung des elektrooptischen Übertragers oder zwischen dem Ende des Lichtleitkabels und der Lichteintrittsöffnung des elektrooptischen Übertragers angeordnet sein, wobei jeweils an dieser Trennstelle die beiden Systeme gegeneinander verdrehbar sind.The two transducers can be directly opposite one another, so that the out of the outlet opening of the Electro-optical transmitter exiting light directly into the entrance opening of the optoelectronic transmitter falls. But it can also be between the light exit opening of the electro-optical transmitter and the light entry opening of the optoelectronic transmitter a fiber optic cable can be arranged. The separation point at which the Movement of the two systems against each other takes place, be arranged at any point, i.e., this separation point can be arranged inside the fiber optic cable, which in this case is divided into two parts, or it can between the beginning of the fiber optic cable and the light exit opening of the electro-optical transmitter or between the end of the light guide cable and the light inlet opening of the electro-optical transmitter, the two systems against each other at this point of separation are rotatable.

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Akte 80-10/20-03File 80-10 / 20-03

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Es ist ohne weiteres möglich, auf diese Weise auch eine
größere Anzahl elektrische Signale gleichzeitig zu übertragen, insbesondere, wenn die Signale in an sich bekannter Weise codiert sind. Da in diesem Fall als Trägerfrequenz die Lichtfrequenz dient, ist die Anzahl der übertragbaren Frequenzen und damit die Anzahl der Übertragungskanäle sehr hoch, insbesondere höher als bei Übertragung durch Hochfrequenz als Trägerfrequenz. Sollen Signale in beiden
Richtungen übertragen werden, so können zwei voneinander getrennte Anordnungen für die beiden Richtungen vorgesehen sein. Es können aber auch Übertrager verwendet werden, die die -Übertragung in beiden Richtungen zulassen, die also gleichzeitig elektrooptische und optoelektronische Übertrager sind. In diesen Fällen wird es in der Regel zweckmäßig sein, jeweils auf der sendenden Seite.,, die Empfangseinrichtung zu sperren, da diese ja nur die ausgesandten Signale wieder an die Sendestelle zurücksenden würde; es sei denn, dass eine ständige Kontrolle der ausgesandten
Signale erwünscht ist.It is easily possible to do one in this way too
to transmit a larger number of electrical signals simultaneously, especially if the signals are encoded in a manner known per se. Since the light frequency is used as the carrier frequency in this case, the number of frequencies that can be transmitted and thus the number of transmission channels is very high, in particular higher than when transmitting using high frequency as the carrier frequency. Should signals in both
Directions are transmitted, two separate arrangements can be provided for the two directions. However, it is also possible to use transmitters which allow transmission in both directions, which are therefore electro-optical and optoelectronic transmitters at the same time. In these cases, it will generally be useful to block the receiving device on the sending side, since it would only send the transmitted signals back to the sending point; unless there is constant control of the sent
Signals is desired.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in den Figuren schematisch dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically in the figures. Show it:

Fig. 1 eine Anordnung mit zwei Übertragern ohne Lichtleitkabel; 1 shows an arrangement with two transformers without a fiber optic cable;

Fig. 2 eine Anordnung mit zwei Übertragern und einem
Lichtleitkabel;Fig. 2 shows an arrangement with two transformers and one
Fiber optic cable;

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Fig. 3 eine Anordnung mit zwei Übertragern und einem geteilten Lichtleitkabel.Fig. 3 shows an arrangement with two transformers and one split fiber optic cable.

Bei einer Anordnung nach Fig. 1 stehen sich die Übertrager und 2 koaxial so gegenüber, daß das aus der Lichtaustrittsöffnung, beispielsweise der Lichtaustrittsöffnung des elektrooptischen Übertragers 1 austretende Licht in die Lichteintrittsöffnung 4 des Übertragers 2 fällt, der in diesem Fall ein optoelektronischer Übertrager ist. Die beiden Übertrager sind in der gestrichelt gezeichneten Ebene 5 um die Drehachse 6 gegeneinander verdrehbar. In dem vorstehend angenommenen Fall werden die bei 7 eingehenden elektrischen Signale durch den Übertrager 1 in Lichtsignale verwandelt, und die Lichtsignale werden durch den Übertrager 2 wieder in elektrische Signale zurückverwandelt, die bei 8 austreten. Selbstverständlich kann die Anordnung auch umgekehrt vorgesehen sein, d.h., es kann das elektrische Signal bei 7a ankommen, durch den Übertrager 2 in Lichtsignale verwandelt und durch den Übertrager 1 in elektrische Signale zurückverwandelt werden, die dann bei 8a austreten.In an arrangement according to FIG. 1, the transducers and 2 are coaxially opposite one another so that the light emitted from the light exit opening, for example, the light exit opening of the electro-optical transmitter 1 exiting light into the Light inlet opening 4 of the transmitter 2 falls, which in this case is an optoelectronic transmitter. the Both transmitters can be rotated relative to one another about the axis of rotation 6 in the plane 5 shown in dashed lines. In In the case assumed above, the incoming electrical signals at 7 are transmitted by the transmitter 1 in Light signals are converted, and the light signals are converted back into electrical signals by the transmitter 2, which exit at 8. Of course, the arrangement can also be reversed, i.e. it can the electrical signal arrive at 7a, converted into light signals by the transmitter 2 and by the transmitter 1 can be converted back into electrical signals, which then exit at 8a.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist ein. Übertrager 11 in dem einen der beweglichen Teile koaxial zur Drehachse 6 angeordnet, während der Übertrager 12 exzentrisch angeordnet sein kann. Zwischen den beiden Übertragern befindet sich ein Lichtleitkabel 19, das beispielsweise an der Lichteintritts- oder Lichtaustrittsöffnung 14 des Übertragers 12 fest angeordnet ist, während sich zwischen dem anderen Ende des Lichtleitkabels 19 und der Öffnung 13 des Übertragers 11 ein Luftspalt befindet, der wieder in derIn the arrangement of FIG. 2 is a. Transmitter 11 in one of the moving parts coaxial with the axis of rotation 6 arranged, while the transformer 12 can be arranged eccentrically. Located between the two transformers a fiber optic cable 19, which for example at the light inlet or light outlet opening 14 of the transmitter 12 is fixedly arranged, while between the other end of the fiber optic cable 19 and the opening 13 of the Transformer 11 is an air gap that is back in the

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Ebene 15 liegt, in der sich die beiden Bauteile gegeneinander um die Drehachse 6 verdrehen können. Auch hier ist wieder die Übertragungsrichtung der Signale umkehrbar, d.h., das elektrische Signal kann bei 17 ankommen und bei 18 abgenommen werden oder es kann bei 17a ankommen und bei 18 a abgenommen werden.Level 15 lies in which the two components can rotate against each other about the axis of rotation 6. Here too the direction of transmission of the signals can be reversed again, i.e. the electrical signal can arrive at 17 and at 18 can be removed or it can arrive at 17a and can be removed at 18a.

Fig. 3 schließlich zeigt eine Anordnung mit geteiltem Lichtleitkabel, was den Vorteil hat, daß die beiden Übertrager außerhalb der Drehachse 6 angeordnet sein können. Sowohl an der Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsöffnung 23 des Übertragers 21 als auch an der Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsöffnung 24 des Übertragers 22 ist ein Lichtleitkabel 29a bzw. 29b angeschlossen. Die beiden Enden der Lichtleitkabel 29a und 29b stehen sich bei 30 in der Drehachse 6 koaxial gegenüber, so daß das aus dem Ende des einen Lichtleitkabels austretende Licht unmittelbar in den Anfang des anderen Lichtleitkabels fällt. Auch hier ist wieder der Signalübertragungsweg umkehrbar, wie durch die Eingangsteile 27 und 27a und die Ausgangsteile 28 bzw. 28a angedeutet ist.Finally, FIG. 3 shows an arrangement with a split fiber optic cable, which has the advantage that the two transformers can be arranged outside the axis of rotation 6. Both at the light entry and light exit opening 23 of the transmitter 21 as well as on the light exit or light entry opening 24 of the transmitter 22 is a light guide cable 29a or 29b connected. The two ends of the fiber optic cables 29a and 29b are at 30 in the axis of rotation 6 coaxially opposite, so that the light emerging from the end of a fiber optic cable directly into the The beginning of the other fiber optic cable falls. Here, too, the signal transmission path is reversible, as by the Input parts 27 and 27a and the output parts 28 and 28a are indicated.

Die Verluste in einer solchen Anordnung sind außerordentlich gering, da der Luftspalt zwischen der Lichtaustrittsstelle des ersten und der Lichteintrittsstelle des zweiten Übertragers beliebig eng gehalten werden kann, so daß praktisch kein Licht nach außen fällt und verlorengeht.The losses in such an arrangement are extremely low because the air gap between the light exit point the first and the light entry point of the second transmitter can be kept as close as desired, so that practically no light falls outside and is lost.

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Die Achse 6, um die die beiden Anordnungen gegeneinander verdreht werden sollen, muß nicht unbedingt mit der Achse, um die die Bauteile gegeneinander verdrehbar sind, zusammenfallen. In vielen Fällen wird dies zwar ohne weiteres möglich sein. Es können aber auch Fälle eintreten, in denen innerhalb der Drehachse andere Anordnungen angeordnet werden müssen, oder in denen der Raum um die Drehachse freigehalten werden muß, weil er etwa als Einstiegsöffnung oder für Materialtransport benötigt wird. In diesem Fall kann die Drehachse 6 der Übertragungsanordnung exzentrisch zu der Drehachse, um die sich die Bauteile gegeneinander verdrehen, angeordnet sein, wobei nur durch ein Getriebe dafür gesorgt sein muß, daß die Verdrehung an der Lichtübergangsstelle synchron zur Verdrehung der Bauteile erfolgt. Die Übertragung kann auch, insbesondere wenn eine große Anzahl unterschiedlicher Signale übertragen werden soll_$ durch mehrere Lichtleitkabel erfolgen, die zu-einander parallel an die übertrager angeschlossen sind,oder von denen jedes an diesem Lichtleitkabel zugeordnete Übertrager angeschlossen ist.The axis 6 about which the two arrangements are to be rotated against one another does not necessarily have to coincide with the axis about which the components can be rotated against one another. In many cases this will be easily possible. However, cases can also arise in which other arrangements have to be arranged within the axis of rotation, or in which the space around the axis of rotation has to be kept free because it is required, for example, as an access opening or for material transport. In this case, the axis of rotation 6 of the transmission arrangement can be arranged eccentrically to the axis of rotation about which the components rotate relative to each other, whereby only a gear mechanism has to ensure that the rotation at the light transition point takes place synchronously with the rotation of the components. The transmission may also, in particular when a large number of different signals to be transmitted _$ carried by a plurality of fiber optic cables that are connected to each other parallel-to the transformer, or each of which is assigned to this light guide cable transmitter is connected.

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Claims

DR. HEINZ FEDER DR. WOLF-D. FEDER PATENTANWÄLTE j Düsseldorf j File 80-10 / 20-03 23 JUNE 1980 Dr. H.F./Hae. patent claims

1. ^ arrangement for the transmission of signals between mutually movable, in particular rotatable parts, characterized in that the electrical signals are converted into light signals in an electro-optical transmitter, these light signals are transmitted between the mutually movable parts and then the light signals are converted into electrical signals in an optoelectronic transmitter Signals are implemented.

j 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that at least one fiber optic cable is arranged between the electro-optical transmitter and the opto-electronic transmitter.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the electro-optical transmitter and the opto-electronic transmitter are directly opposite each other and when the mutually movable parts move, the two transmitters rotate against each other about the common axis of the light exit and light entry openings.

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4. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the light guide cable is divided and the cable ends are coaxially and mutually rotatable opposite at the division point.

5. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the beginning of the light guide cable of the light exit opening of the electro-optical transmitter, relative to this rotatable, is opposite.

6. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the end of the light guide cable of the light inlet opening of the electro-optical transmitter, rotatable relative to this, is opposite.

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