DE3513774A1

DE3513774A1 - Angle sensor for measuring displacement and rotational angles

Info

Publication number: DE3513774A1
Application number: DE19853513774
Authority: DE
Inventors: Arnold 7312 Kirchheim Müller; Günther Dipl.-Ing. Dr. Vogt
Original assignee: Mueller Arnold Co KG GmbH
Current assignee: Mueller Arnold Co KG GmbH
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1985-04-17
Publication date: 1986-10-23

Abstract

An angle sensor for measuring displacement and rotational angle contains a sensor on the shaft of which a drive wheel is provided. A drive cable is guided in a slip-free fashion over the drive wheel. Said drive cable is connected on the one hand to the load to be monitored and on the other hand to the winding roller of a clamping fixture. The drive cable is held taut over the winding roller by the load, on the one hand, and on the other hand by the clamping fixture by means of an electric motor which can be provided with a holding brake. The pulses generated by the pulse generator serve, in particular, to determine the position of the load.

Description

Winkelgeber zur Weg- und Angle encoder for distance and

Rotationswinkelmessung Die Erfindung betrifft einen Winkelgeber zur Weg- und Rotationswinkelmessung mit einem die Position angebenden rotatorischen Impulsgeber, dessen Achse vom zu überwachenden Teil in Drehung versetzt wird. Rotation angle measurement The invention relates to an angle encoder for Distance and angle of rotation measurement with a rotary indicating the position Pulse generator, the axis of which is set in rotation by the part to be monitored.

Geber, wie Winkelkodierer oder insbesondere Impulsgeber, die auf elektrischem, magnetischem oder optischem Weg Impulse in Abhängigkeit der Rotation und der rotatorischen Winkelstellung des überwachten Teils abgeben, sind allgemein bekannt. Solche Geber dienen z.B. der Feststellung der Rotationsgeschwindigkeit von Antriebswellen. Sie werden auch zur Feststellung der Position eines Teils in Bezug auf einen Referenzpunkt eingesetzt. Die von derartigen Impulsgebern gelieferten Impulse sind je nach Anwendung und Einsatz vielfach auswertbar und zur Steuerung in mannigfacher Hinsicht verwendbar.Encoders, such as angle encoders or, in particular, pulse encoders that are based on electrical, magnetic or optical path impulses depending on the rotation and the rotatory Output angular position of the monitored part are well known. Such donors serve e.g. to determine the speed of rotation of drive shafts. she are also used to determine the position of a part in relation to a reference point used. The pulses supplied by such pulse generators depend on the application and use can be evaluated many times and used for control in many ways.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, den Winkelgeber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszugestalten, daß er sicher und zuverlässig sowohl zur absoluten Wegmessung gegenüber einem Referenzpunkt als auch gegebenenfalls zur Rotationswinkel- und Geschwindigkeitsmessung des überwachten Teils eingesetzt werden kann. Dies soll mit möglichst einfachen Mitteln universell einsetzbar erreicht werden.The object of the present invention is to provide the angle encoder according to the preamble of claim 1 in such a way that it is safe and reliable for both absolute distance measurement with respect to a reference point as well as possibly for rotation angle and speed measurement of the monitored part can be used. This is supposed to can be achieved universally usable with the simplest possible means.

Die vorliegender Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei dem genannten Winkelgeber durch die Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 niedergelegten Merkmale grundsätzlich in sehr vorteilhafter Weise gelöst.The object on which the present invention is based is achieved in the aforementioned Angle encoder through the application of the laid down in the characterizing part of claim 1 Features basically solved in a very advantageous manner.

Gemäß dieser Lösung ist eine einfache Spannvorrichtung vorgesehen, die ein Seil als bevorzugtes Antriebsmittel im Bedarfsfall mechanisch gespannt hält. Das Seil ist einerseits mit der Spannvorrichtung und andererseits mit dem zu überwachenden Teil verbunden. Dazwischen ist es schlupffrei über ein auf der Achse des Gebers vorgesehenes Treibrad geführt. Bei Ortsverschiebung des zu überwachenden Teiles wird somit unmittelbar über das Treibrad der Geber betätigt.According to this solution, a simple clamping device is provided, which keeps a rope mechanically tensioned as the preferred drive means if necessary. The rope is on the one hand with the tensioning device and on the other hand with the one to be monitored Part connected. In between there is no slip on the axis of the encoder provided drive wheel out. When the part to be monitored is moved the encoder is thus actuated directly via the drive wheel.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Die damit erzielbaren Vorteile liegen entweder unmittelbar auf der Hand oder ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung. Von großem Vorteil bei der verwendeten Spannvorrichtung ist ihr besonders einfacher Aufbau und die Tatsache, daß sie nur im Bedarfsfall aktiviert werden muß, um das Antriebsseil zu straffen.Advantageous further developments and refinements of the invention are laid down in the subclaims. The advantages that can be achieved are either immediately obvious or result from the following specific description. A great advantage of the clamping device used is that it is particularly simpler Structure and the fact that it only needs to be activated when necessary to achieve the To tighten the drive rope.

Die Erfindung gestattet in vorteilhafter Weise die Verwendung eines einfachen Motors kleinster Bauart zum Strammhalten des schlupffrei um das Treibrad des Winkelgebers geführten Seils. Nur unmittelbar vor'Inbetriebnahme bzw.The invention advantageously allows the use of a simple motor of the smallest design to keep the slip-free around the drive wheel tight of the angle encoder guided rope. Only immediately before commissioning or

Bewegung des zu überwachenden Teils wird der Motor eingeschaltet. In anderen Situationen wirkt die Haltebremse.Movement of the part to be monitored, the motor is switched on. The holding brake works in other situations.

Der Motor kann ein Widerstandsläufermotor kleinster Bauart sein, dessen Moment mit steigender Drehzahl abnimmt.The motor can be a resistance rotor motor of the smallest type, its Torque decreases with increasing speed.

Die Erfindung ist nachfolgend im Zusammenhang mit einem in der Zeichnung dargestellten besonderen Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen dabei im einzelnen: Fig. 1 schematisch den Aufbau des erfindungsgemäß gestalteten Winkelgebers und Fig. 2 in einem Diagramm schematisch den Verlauf des Moments über der Drehzahl des verwendeten Widerstandsläufermotors.The invention is in the following in connection with one in the drawing illustrated particular embodiment explained in more detail. The figures of the drawing show in detail: Fig. 1 schematically shows the structure of the invention designed angle encoder and Fig. 2 in a diagram schematically the course of the Torque over the speed of the resistance rotor motor used.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der erfindungsgemäß gestaltete Winkelgeber einen Impulsgeber 1, auf dessen Achse 2 ein Treibrad 3 vorgesehen ist. Um das Treibrad 3 ist als Antriebsmittel ein aus Stahl oder Kunststoff bestehendes Seil 4 geschlungen. Der Umschlingungswinkel ist groß und er beträgt vorzugsweise mehr als 360". Dadurch ist die schlupffreie Verbindung zwischen dem Antriebsseil 4 und dem Treibrad 3 sichergestellt. Das Seil 4 wird in Richtung des Doppelpfeiles 5 von dem zu überwachenden Teil F bewegt.According to the embodiment shown in Fig. 1 contains the Angle encoder designed according to the invention has a pulse encoder 1 on its axis 2 Driving wheel 3 is provided. To the drive wheel 3 is a drive means made of steel or plastic existing rope 4 looped. The wrap angle is large and it is preferably more than 360 ". This is the no-slip connection between the drive cable 4 and the drive wheel 3 ensured. The rope 4 is in The direction of the double arrow 5 moves from the part F to be monitored.

Die Antriebsmittel für die Last F, die beispielsweise ein Fahrkorb eines Aufzugs sein kann, ist in der Figur nicht dargestellt.The drive means for the load F, for example a car an elevator is not shown in the figure.

Das mit dem einen Ende an der Last F befestigte Antriebsseil 4 ist mit seinem anderen Ende an einer Spannvorrichtung befestigt. Die Spannvorrichtung besteht vorzugsweise aus einer Wickelrolle 6,die über eine Achse 7 mit einem elektrischen Motor, vorzugsweise einem Widerstandsläufermotor 8,verbunden ist. Der Motor 8 ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung mit einer Haltebremse 9 yersehen, die ihn bei Abschaltung von der elektrischen Stromversorgung festsetzt. Somit wird die einfach gestaltete Spannvorrichtung nur im Bedarfsfall aktiviert, um das Seil 4 zu straffen.The drive rope 4 attached to the load F at one end is attached at its other end to a jig. The jig consists preferably of a winding roll 6, which via an axis 7 with an electrical Motor, preferably a resistance rotor motor 8, is connected. The engine 8 is according to an advantageous development with a holding brake 9 yersehen that him when disconnected from the electrical power supply. So it becomes easy Designed tensioning device activated only when necessary in order to tighten the rope 4.

Bei beispielsweiser Anwendung des erfindungsgemäßen Winkelgebers zur Wegmessung bei einem Aufzugsantrieb, wird eine nicht näher dargestellte Steuereinheit mit den Impulswerten versorgt, die der Position der Unterkante UK des Fahrkorbes F gegenüber einer Skala S innerhalb des Schachtes des Aufzugs entspricht. Die Eingabe der entsprechenden Impulswerte und damit der absoluten Positionen kann einmal zu Beginn der Inbetriebnahme des Aufzugs erfolgen. Weiterhin kann nach jeder notwendigen Inspektion und Revision des Aufzugs sowie nach Reparaturen eine erneute Eingabe der Impulswerte an den einzelnen Positionen, insbesondere den Stockwerkhaltepunkten, erfolgen.When using the angle encoder according to the invention for example Distance measurement in an elevator drive is a control unit not shown in detail supplied with the pulse values corresponding to the position of the lower edge UK of the car F compared to a scale S within the shaft of the elevator. The input of the corresponding pulse values and thus the absolute positions can take place once at the beginning of the commissioning of the elevator. Furthermore, after each necessary inspection and revision of the elevator as well as a new one after repairs Input of the pulse values at the individual positions, in particular the floor stopping points, take place.

Die Anwendung des erfindungsgemäß gestalteten Winkelgebers ist selbstverständlich nicht auf die Anwendung in Hebzeugantrieben für Aufzüge beschränkt. So können auch andere Positionssteueraufgaben vorteilhafterweise gelöst werden.It goes without saying that the angle encoder designed according to the invention can be used not restricted to use in hoist drives for elevators. So can too other position control tasks can be solved advantageously.

Zu denken ist hier beispielsweise an die Anwendung in Palettiersystemen oder Hochregallagern, bei denen eine Verfahrung der Last in horizontaler und vertikaler Richtung erfolgt.One example is the use in palletizing systems or high-bay warehouses where the load can be moved horizontally and vertically Direction takes place.

Die Verwendung eines Widerstandsläufers, mit einer Momentkurve in Abhängigkeit von der Drehzahl, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, d.h. abnehmendes Moment mit zunehmender Drehzahl, ist von besonderem Vorteil. Solche Motoren können in kleinster Bauweise ausgeführt spund verwendet werden Der Motor ist, wenn er mit einer Haltebremse versehen ist, nur dann mit Strom zu versorgen, wenn eine Fahranforderung für die Last vorliegt. D.h. kurz vor einer Anforderung zur Bewegung der Last wird das Versorgungsnetz, üblicher- und vorteilhafterweise das normale Netz, an den Motor 8 angeschaltet. Dies ist besonders energiesparend.The use of a resistance runner, with a moment curve in Dependence on the speed, as shown in Fig. 2, i.e. decreasing Torque with increasing speed is of particular advantage. Such engines can can be used in the smallest construction bung The motor is when it is with a holding brake is only to be supplied with power when a drive request for the load is present. I.e. shortly before a request to move the load becomes the supply network, usually and advantageously the normal network, to the motor 8 switched on. This is particularly energy-saving.

Es ist denkbar, daß für manche Anwendungen und Ausgestaltungen des Winkelgebers auch andere Spannvorrichtungen, wie beispielsweise Federmotoren, einsetzbar sind. Dies hängt von der Länge der zu überwachenden Bewegung und den Einsatzgrenzen einer derartigen Spannvorrichtung ab. Vnrliegende Ausgestaltung hat sich für den Einsatz bei der Uberwachung größerer Wegstrecken als besonders vorteilhaft herausgestellt.It is conceivable that for some applications and configurations of the Angle encoder, other clamping devices, such as spring motors, can also be used are. This depends on the length of the movement to be monitored and the limits of use such a jig from. The present configuration has been chosen for the Use in the monitoring of longer distances turned out to be particularly advantageous.

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Claims

Claims 1. Angle encoder for distance and rotation angle measurement with a rotary encoder indicating the position, the axis of which depends on the one to be monitored Part is set in rotation, so that a Clamping device (6, 7, 8, 9) is provided, which a drive means t4) on a Holds the end under mechanical tension if necessary, the other end of the Drive means (4) is connected to the part to be monitored (F) and the drive means (4) even a slip-free drive wheel mounted on the axis (2) of the encoder t1) (3) drives when the part to be monitored (F) is moved.

2. Angle encoder according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that a cable (4) is provided as the drive means, which preferably consists of Made of steel or plastic.

3. Apparatus according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the rope (4) in a very large angle of wrap, preferably more than 360 °, wraps around the drive wheel (3).

4. Angle encoder according to one of claims 1-3, d a -d u r c h g e it is not indicated that the tensioning device (6 - 9) is an electric motor (8) contains.

5. Angle encoder according to one of claims 2-4, d a -d u r c h g e It is not indicated that the tensioning device (6 - 9) is equipped with a winding roll (6) is provided on which the rope (4) is wound by an electric motor (8) will.

6. Angle encoder according to claim 4 or 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the electric motor (8) with a mechanical brake (9) is provided.

7. Angle encoder according to claim 6, d à d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the electric motor (8) only in each case immediately before displacement of the part to be monitored tF) is switched on.

8. Angle encoder according to one of claims 4-7, d a -d u r c h g e It is not possible to say that the electric motor (8) is a resistance rotor motor is provided.

9. Angle encoder according to claim 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the electric motor (8) can be supplied directly from the normal network is.

10. Angle encoder according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e k e n n n n e i n e t that it is used for the monitoring and position reporting of Lifting gear drives, in particular for elevators, are provided.

11. Angle encoder according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e k e n n n n e i c h n e t that an angle encoder or a pulse encoder is used as an encoder (1) is provided.