DE3613873C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Inkremental­ kodierer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie er aus EP 01 02 241 A2 bekannt ist.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, daß infolge von Fertigungs- und Montagetoleranzen die Auf­ einanderfolge von Umfangsfenstern des Rotors eines Inkrementalkodierers nicht konzentrisch zu dessen Dreh­ achse ist. Je nach dem Prinzip, nach dem anhand der von optischen Detektorvorrichtungen gelieferten Ausgangs­ signale die Drehung bzw. Drehstellung des Rotors ermit­ telt wird, kann eine Exzentrizität des Rotorfenster­ rings die Genauigkeit, mit der die Drehung bzw. der Drehwinkel des Rotors bestimmt werden kann, reduzieren. Dies trifft beispielsweise bei Drehwinkelkodierern zu, bei denen Detektorvorrichtungen eingesetzt werden, die ein lichtempfangendes und ein lichtaussendendes Element mit einer dazwischen angeordneten geschlitzten Abschir­ mung aufweisen. Die Schlitze der Abschirmung, die in bezug auf den Rotor ortsfest angeordnet sind, ent­ sprechen dabei den Fenstern des Rotors. Die Detektor­ vorrichtungen sind relativ zum Rotor derart angeordnet, daß sich die Rotorfenster über die Schlitze bzw. Fenster der Abschirmungen der Detektorvorrichtungen be­ wegen. Die lichtempfangenden Elemente der Detektorvor­ richtungen empfangen von den zugehörigen lichtaussen­ denden Elementen aufgrund des sich periodisch ändernden Überschneidungsgrades der Fenster der Abschirmungen mit denjenigen des Rotors periodisch sich ändernde Licht­ mengen. Sofern der Rotorfensterring exzentrisch und die einzelnen Fenster ungleichmäßig über den Umfang ver­ teilt sind, entstehen allein aufgrund dieser beiden Tatsachen Lichtmengenschwankungen, die die Drehwinkel­ bestimmung negativ beeinflussen.

Ein Inkremental-Drehkodierer ist ein elektrisch­ optisches Instrument, das dazu dient, die Winkeldrehung einer Welle mittels einer Reihe von Impulsen zu messen. Er hat ein weites Anwendungsgebiet und seine Funktions­ weise ist grundsätzlich bekannt. Der Kodierer besteht aus einem Rotor, der peripher mit einer großen Anzahl von radialen langgestreckten Fenstern von kleinen Ab­ messungen versehen ist, einer Abschirmung, die vor einer Diode angeordnet und mit einigen Fenstern gleich jenen des Rotors versehen ist, und einem Fototransis­ tor, der das von der Diode ausgesandt und durch die Fenster der Abschirmung und des Rotors hindurchgehende Licht empfängt, wenn sich die Fenster des Rotors und die der Abschirmung wenigstens teilweise überlappen. Der Fototransistor sendet ein Signal als Funktion des empfangenen Lichtes aus. Wenn die Fenster nicht wenigstens teilweise jenen des Schirmes gegenüberlie­ gen, so findet kein Lichtdurchgang statt und der Foto­ transistor bleibt nichtleitend. Für jede vollständige Umdrehung des Rotors leitet der Fototransistor so oft, wie Rotorfenster vorhanden sind. Der Abstand zwischen den Zentren oder Mittellinien von zwei benachbarten Fenstern und die Teilung und Anzahl der Fenster ist gleich der Anzahl der pro Umdrehung ausgesandten Sig­ nale. Wenn jedes Fenster eine Breite von der halben Teilung besitzt, so hat der Strom des Fototransistors während der Drehung des Rotors einen im wesentlichen sinusförmigen Verlauf bei einer Periodenanzahl in einer Umdrehung, die gleich der Anzahl der Rotorfenster ist.

Bei den Kodierern ist desweiteren eine zweite ebenfalls aus einer Diode, einem Fototransistor und einer Ab­ schirmung bestehenden Gruppe vorgesehen. Die Abschir­ mung dieser zweiten Gruppe ist um ein halbes Fenster (d. h. um 90 elektrische Grad) in bezug auf die Abschir­ mung der ersten Gruppe verschoben, so daß in dieser zweiten Gruppe während der Drehung das Signal des be­ treffenden Fototransistors um 90° in bezug auf das Signal des Fototransistors der ersten Gruppe phasenver­ schoben ist. Die beiden von den zwei Fototransistoren ausgehenden Signale werden in zwei Rechtecksignale um­ gewandelt, wobei man erreicht, daß, wenn sich der Rotor in einer Richtung dreht, der Pegel des ersten Signals ansteigt, während der Pegel des anderen Signals niedrig ist, wogegen, wenn sich der Rotor in der entgegenge­ setzten Richtung dreht, der Pegel des ersten Signals ansteigt, während der Pegel des anderen Signals hoch ist; es ist auf diese Weise möglich, die in einer Dreh­ richtung erzeugten Impulse von denen, die in der ande­ ren Drehrichtung erzeugt werden, zu unterscheiden.

Von allen den die Rechtecksignale bildenden Impulsen werden sodann sowohl die ansteigenden als auch die ab­ fallenden Flanken gezählt, so daß man für jedes Rotor­ fenster vier Impulse erhält.

Die wichtigste Eigenschaft eines Kodierers ist die Präzision der Anzeige des Drehwinkels, der von der dem Rotor zugeordneten Welle durchlaufen wird.

Bekanntlich sind zur äußerst präzisen Angabe einer Größe viele Ziffern und somit viele Rotorfenster er­ forderlich. Im derzeitigen Stand der Technik beträgt die Maximalanzahl an Fenstern eines Ringes mit 50 mm Durchmesser 3000, wenn alle vier Flanken gezählt wer­ den, beträgt die Anzahl der Impulse pro Umdrehung also 12000. Bei einem solchen Kodierer beträgt die Breite eines jeden Fensters 26 µm, die Verschiebung um ein halbes Fenster beträgt somit 13 µm. Ein solcher, schematisch in der Fig. 1 gezeigter Rotor hat zwei Nachteile: Der erste ist die Exzentrizität und der zweite die ungleiche Verteilung der Fenster.

Diese beiden Fehler können nicht vermieden werden: Die Exzentrizität liegt immer bei jedem rotierenden Organ vor. Die uneinheitliche Verteilung der Fenster resul­ tiert zwangsläufig aus der fotografischen und chemi­ schen Methode, die zur Bildung der Fenster angewendet wird. Diese Methode weist Unvollkommenheiten in der Zeichnung, von der ausgegangen wurde, in der Fotografie (wie Parallelität der Zeichnung und der fotografischen Platte) und dem Objektiv auf.

Die Fig. 1 zeigt den Rotor mit zwei Lesegruppen eines bekannten Kodierers. In diesem Rotor R sind die Fenster mit 11, die erste Lesegruppe mit 12, und die zweite Gruppe mit um ein halbes Fenster versetztem Schirm mit 14 bezeichnet. Das theoretische Rotationszentrum ist mit 15 und das tatsächliche, außerhalb des Zentrums liegende mit 13 bezeichnet. Aus der Fig. 1 ist ersicht­ lich, daß, wenn man eine Breite eines jeden Fensters von 26 µm und eine Verschiebung des Schirmes der Gruppe 14 um ein halbes Fenster und demnach um 13 µm annimmt, auch wenn alle Fenster absolut perfekt wären, eine Ex­ zentrizität zwischen den Zentren 15 und 13 von 6,5 µm ausreichen würde, um die Gruppe 14 um ein halbes Fen­ ster zu verschieben und sie somit nutzlos zu machen.

Wenn man dann noch bedenkt, daß die uneinheitliche Ver­ teilung der Fenster 10 bis 20 µm betragen kann, so leuchtet sofort ein, daß der Kodierer nicht korrekt funktionieren kann.

Daher ist versucht worden, diese Nachteile zu beseiti­ gen, indem man die beiden Lesegruppen sehr nahe bei einander angeordnet hat, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Auf diese Weise sollte durch die Exzentrizität und die ungleiche Verteilung der Fenster die Phasenver­ schiebung der beiden Signale nur wenig verändert wer­ den. Die Exzentrizität und die ungleiche Verteilung waren jedoch nach wie vor vorhanden, und veränderten, wenn auch in geringerem Ausmaß, die Anzeige der Winkel­ stellung der Welle, die genau sein sollte.

Der Vollständigkeit halber muß noch hinzugefügt werden, daß bei den Kodierern jede Lesegruppe gegen eine andere um 180 elektrische Grade in bezug auf die erste ver­ setzte Gruppe ausbalanciert ist. Die Verschiebung in elektrischen Winkeln zeigt den Phasenwinkel zwischen den aus den Fototransistoren der beiden Lesegruppen austretenden Signale an. Eine Verschiebung um 180 elek­ trische Grade bedeutet, daß diese Signale entgegenge­ setzt sind. Dies erreicht man, wenn man den Schirm einer Gruppe um eine halbe Teilung versetzt, d. h. um ein Fenster in bezug auf den Schirm der anderen Gruppe. Die Phasenverschiebung um 180° dient bekanntlich dazu, eine bessere Ablesung an einen Spannungskomparator weiterleiten zu können, um das Rechtecksignal zu erhal­ ten. Die beiden um 180° phasenversetzten Lesegruppen bilden eine Leseeinheit.

Der aus EP 01 20 241 A2 bekannte Inkrementalkodierer weist einen Rotor auf, der einen mit einer Welle ver­ bundenen Rotationskörper und an seinem Umfang eine Vielzahl von Rotorfenstern aufweist. Wegen der Ausbil­ dung der Rotorfenster unmittelbar an dem mit der Welle verbundenen Rotationskörper ist es für die Genauigkeit, mit der ein Drehwinkel angezeigt wird, entscheidend, wie exakt und wie exakt gleichmäßig verteilt die Rotor­ fenster angeordnet sind. Damit ergeben sich die bereits oben angesprochenen Probleme.

Aus DE 31 45 098 A1 ist ein optisches System für einen optischen Kodierer mit einer Kodierscheibe bekannt, die mit einer Welle gekoppelt ist. Auch hier ist es für die Genauigkeit der Ermittlung des Drehwinkels der Welle entscheidend, wie exakt bezüglich der Konzentrizität und der Verteilung in Umfangsrichtung, die Kodierung auf die Scheibe aufgebracht ist. Nachträgliche Ein­ stellmöglichkeiten der Kodierscheibe sind auch bei diesem bekannten optischen System nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Drehwinkelkodierer der oben beschriebenen Art trotz Fertigungs- und Montagetoleranzen eine genaue Bestim­ mung der Rotation bzw. des Drehwinkels zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einem Inkrementalkodierer gemäß dem Patentanspruch 1; die Merkmale vorteilhafter Ausgestaltungen dieses Inkrementalkodierers sind jeweils in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehwinkelkodierer ist der Rotorfensterring von dem Rotationskörper, über den der Rotor mit der Welle verbunden ist, getrennt. Die Rotor­ fenster sind in einem Außenringkörper ausgebildet, der den Rotationskörper, bei dem es sich beispielsweise um eine Scheibe o. dgl. rotationssymmetrischen Körper han­ delt, von außen umgibt. Zwischen dem Rotationskörper und dem Außenringkörper wirkt eine Einstellvorrichtung, die eine Verschiebung des Außenringkörpers relativ zum Rotationskörper in mehreren radialen Richtungen er­ laubt. Über die Einstellvorrichtung wird neben einer Verschiebbarkeit des Außenringkörpers relativ zum Rota­ tionskörper auch die erforderliche drehfeste Verbindung zwischen diesen beiden Elementen des Drehwinkelkodie­ rers erzielt. Durch die Einstellbarkeit des Außenring­ körpers in jeder beliebigen radialen Richtung relativ zum Rotationskörper läßt sich jede Exzentrizität des Außenringkörpers bzw. von dessen Fensterring kompensie­ ren sowie Ungleichmäßigkeiten in der Verteilung der Fenster über den Umfang des Außenringkörpers aus­ gleichen. Ohne daß die Fertigungstoleranzen erhöht wer­ den müssen, läßt sich damit eine höhere Genauigkeit bezüglich der Dreh- bzw. Drehwinkelbestimmung erzielen.

Mit der Erfindung ist ein Inkrementalkodierer geschaf­ fen, dessen Rotorfensterring bei zusammengesetztem Drehwinkelkodierer relativ zur Welle einstellbar ge­ staltet ist, so daß (toleranzbedingte) Exzentrizitäten sowie eine ungleichmäßige Verteilung der Fenster des Rotors im nachhinein noch ausgeglichen werden können. Bei gleichbleibenden Fertigungs- und Montagetoleranzen kann durch die im nachhinein erfolgende Feineinstellung eine erhöhte Genauigkeit, was die Bestimmung der Rota­ tion bzw. des Drehwinkels betrifft, erzielt werden; anders ausgedrückt bedarf es zur Erhöhung der Bestim­ mungsgenauigkeit der Rotation bzw. des Drehwinkels keine Erhöhung der Fertigungs- und Montagetoleranzen.

Bei dem erfindungsgemäßen Kodierer kann die Anzahl der Impulse pro Umdrehung bei gleicher Anzahl an Rotor­ fenstern erhöht sein, so daß eine größere Genauigkeit der Anzeige der Winkelstellung erzielt wird.

Mit der Erfindung ist es nicht nur möglich, eine Phasenverschiebung um genau 90 elektrische Grade zwi­ schen den von zwei Lesegruppen (Detektorvorrichtung) ausgesandten Signale zu erzielen, sondern man kann auch andere Detektorvorrichtung anordnen, beispielsweise alle 10° eine, so daß man auf diese Weise verschieden phasenverschobene Signale und somit eine äußerst große Anzahl von Impulsen je Umdrehung erhält. Auf diese Weise wird eine Noniusablesung erzielt. Um dieses Er­ gebnis zu erzielen, ist es ausreichend, jede einzelne Abschirmung derart einzustellen, daß sie in die rich­ tige Phasenstellung in bezug auf die anderen Abschir­ mungen der Detektionsvorrichtungen gebracht wird. Eine solche Einstellung besteht folglich in einem Tarie­ rungsvorgang oder "Abstimmungsvorgang".

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zum Zwecke der Gewinnung exakt phasenverschobener Ausgangssignale und somit zum Zweck der Erhöhung der Anzahl an Impulsen pro Umdrehung bei gleicher Anzahl an Rotorfenstern die Abschirmungen der Detektionsvorrich­ tungen einzeln entlang eines begrenzten Weges, der wenigstens annähernd mit der kreisförmigen Aufeinander­ folge der Rotorfenster zusammenfällt, einstellbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 6 beschrieben.

Nachfolgend wird unter Bezug auf die Figuren ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 schematisch eine Draufsicht auf einen bekannten Kodierer,

Fig. 3 im Diametralschnitt den erfindungsgemäßen Kodierer,

Fig. 4 eine Teilansicht des Kodierers nach Fig. 3, teilweise aufgeschnitten, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Schalt­ kreises für den Kodierer gemäß den Fig. 3 und 4.

Der Kodierer gemäß den Fig. 3 und 4 besteht aus einem starren Gehäusekörper 21, in dem mittels der Kugellager 26 eine Welle 24 gelagert ist. An der Welle 24 ist eine Scheibe 38 mittels einer in die Welle eingeschraubten Schraube 37 angebracht. Entlang der Peripherie der Scheibe sind in gleichem Abstand zueinander axiale Ge­ windelöcher 50 angeordnet, von denen jedes mit einem radialen Durchgangsloch 51 in Verbindung steht. In jedem Gewindeloch 50 ist eine profilierte Einstellschraube 36 an­ geordnet, deren Form kelch- oder kegelartig ist. Der Querschnitt der Einstellschraube 36 vergrößert sich zum äußeren Ende. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Einstellschraube 36 kelchförmig, d. h. weist im mittleren Bereich eine Ein­ schnürung auf und ihr Querschnitt erweitert sich wieder zum inneren Ende hin, welches einen weiteren Gewindeab­ schnitt aufweist. Im radialen Loch 51 ist eine Kugel 35 angeordnet, deren Durchmesser größer ist als die Länge des Loches, so daß Teile der Kugel aus letzterem heraus­ ragen. Wenn man die Einstellschraube 36 betätigt, so ist es folglich möglich, die Lage der Kugel 35 im Inneren des sie aufnehmenden Loches zu verändern.

Die Kugeln dienen dazu, auf die kegelstumpfförmige In­ nenfläche 52 eines zusanmengesetzten Metallringes zu wirken, der aus einem ersten Innenring 34 und einem Außenring 33 besteht. Der Innenring 34 und der Außen­ ring 33 sind in bekannter Weise (z. B. mittels Keilen) miteinander verbunden und klenmen den inneren Umkreis eines Blechringes 31, beispielsweise aus Beryllium­ kupfer, ein, der flanschartig nach außen wegsteht und mit einer kreisförmigen Aufeinanderfolge von radialen Fenstern 11 versehen ist, die entlang des vorspringen­ den Teiles des Blechringes 31 verteilt sind. Der Innen­ ring 34 sitzt auf einer peripheren Abstufung oder einem Flansch 60 der Scheibe 38 aufgrund der Zusammenwirkung der Kugeln 35 mit der konischen Fläche 50 auf.

Durch Drehen der Einstellschrauben 36 ist es möglich, die Lage des geometrischen Zentrums der aus dem Innenring 34, dem Außenring 33 und dem Blechring 31 bestehende Einheit (Außenringkörper) in bezug auf die Rotationsachse der Scheibe 38 zu ver­ ändern und die eventuell vorhandene Exzentrizität zu eliminieren. Darüber hinaus ist es mit solchen Ein­ richtungen möglich, den zusammengesetzten Ring ela­ stisch und selektiv zu verformen, wodurch eine Kompen­ sation der ungleichen Anordnung der Fenster möglich ist.

Entlang der Peripherie des Blechringes 31 ist in der Höhe der Fenster 11 eine Aufeinanderfolge von Lese­ gruppen vorgesehen, die zueinander in gleichem Abstand liegen. Jede Lesegruppe besteht aus einer monochroma­ tisches Licht aussendenden Leuchtdiode 22, einem Foto­ transistor 32, und einem Schirm 23, der zwischen den beiden und dem Blechring 31 und der Diode 22 eingesetzt ist. Die Leuchtdiode 22 und der Fototransistor 32 sind zueinander fluchtend angeordnet.

Die Dioden 22 sind in bekannter Weise in Sitzen 70, die im Gehäusekörper 21 vorgesehen sind, gehaltert, während die Fototransistoren 32 in Sockeln 71 montiert sind, die wegstehen und auf einer Platte 40, beispielsweise aus Glasfaserkunststoff, gehaltert sind. Auf der Platte 40 befindet sich der in Fig. 5 gezeigte elektronische Schaltkreis. Die Platte 40 ist peripher in beliebiger Weise mit dem Körper 21 verbunden und schließt den Raum 73 des letzteren ab, der die Scheibe 38 sowie die die­ ser und den Lesegruppen zugeordneten Organe aufnimmt.

Jeder Schirm 23 ist mit einer Reihe von Fenstern 72 gleich den Rotorfenstern 11 versehen, die dieselbe Teilung aufweisen und im Bereich der Fluchtlinie zwi­ schen Diode 22 und Fototransistor 32 angeordnet sind. Der Schirm besteht beispielsweise aus einem dünnen Blech aus Berylliumkupfer, das vorspringend an einem Blockteil 29 von der Form eines Ringsektors angeklebt oder befestigt ist, der in einer im Gehäusekörper 21 aus­ gebildeten Ringnut 80 untergebracht ist.

Die Blockteile 29 werden in der Ringnut 80 mittels eines mit den Schrauben 27 am Gehäusekörper 21 befestigten Ringes 28 in ihrer Lage gehalten. Jeder Blockteil 29 weist auf seiner Außenseite ein Paar von im Abstand zueinander liegenden konischen Blindlöchern 85 mit radialer Achse auf. Mit den Wänden dieser Löcher wirken Einstellschrauben 30 mit ebenfalls konischen Innenenden zusam­ men, die in Löcher 90 im Gehäusekörper 21 eingeschraubt sind und deren Achse ebenfalls radial verläuft. Der Öff­ nungswinkel "α" zwischen den beiden Radien A, B, die sich mit den Achsen der konischen Löcher 85 decken, ist größer als der Winkel "β" zwischen den beiden Radien C, D, die sich mit den Achsen der Einstellschrauben 30 decken. Daraus folgt, daß, wenn man die Einstellschraubenpaare 30 be­ tätigt, es möglich ist, innerhalb gewisser Grenzen die periphere Lage des betreffenden Blockteiles 29 in der Nut 80 und damit die Lage des relativen Schirmes 23 und seiner Fenster 72 in bezug auf die betreffende Diode 22 und den Fototransistor 32 zu verändern und somit die gewünschte Phasenverschiebung zwischen den von den ver­ schiedenen Lesegruppe austretenden Signalen zu er­ halten.

Der im Beispiel gezeigte Kodierer liefert 36000 Impulse pro Umdrehung und zeigt folglich einen Winkelzuwachs mit einer absoluten Genauigkeit von ± 0,01° in allen Stellungen des Kodierers an. Diese Genauigkeit ist die absolute Genauigkeit, weil die entlang des ganzen Um­ fanges verteilten Ablesepunkte immer alle erfaßt werden und daher ein größerer Fehler als ± 0,01 nicht möglich ist. Wenn ein größerer Fehler vorhanden wäre, wäre er auf Fehlfunktionen der Einheit zurückzuführen.

Um die 36000 Impulse zu erhalten, werden 3000 Fenster 11 und zwölf Lesegruppen mit gleichmäßigem Abstand zu­ einander angeordnet. Zur Ausbalancierung sind die zwölf Gruppen paarweise unterschiedlich, wobei die beiden Gruppen eines jeden Paares untereinander um 180 elek­ trische Grade versetzt sind. Die beiden Gruppen eines jeden Paares bilden einen "Leser", so daß sechs solcher Leser vorhanden sind. Beispielsweise ist in Fig. 4 ein Leser durch die Gruppen X und Y gebildet, die lediglich der einfacheren Darstellung halber um 180 mechanische Grade im Abstand entlang des Rotors des Kodierers an­ geordnet sind. Die beiden Gruppen eines Lesers können auch in anderer Weise entlang des Rotors angeordnet sein. Wichtig ist, daß die betreffenden Schirme 23 um eine halbe Teilung untereinander versetzt sind, d. h. um ein Fenster bzw. um 180 elektrische Grade. Die beiden demselben Leser angehörenden Gruppen sind an einem Kom­ parator angeschlossen, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.

Zum Zwecke der Zählung der Impulse sind die zwölf Lese­ gruppen äquivalent zu sechs Lesern. Die Schirme dieser sechs Leser werden mittels der Schrauben 36 derart ver­ stellt, daß die Ausgänge der betreffenden Fototransi­ storen 32 zueinander um 30° phasenverschoben sind.

In einer Teilung (entsprechend dem Abstand zwischen zwei benachbarten Rotorfenstern 11) des Rotors erzeugt jeder der sechs Leser eine Sinuskurve und diese sind zueinander um 30° phasenverschoben. Wenn man diese Sig­ nale in den Komparatoren 18 (Fig. 5) in Rechtecksignale umwandelt, so ist es möglich, über eine logische Kom­ bination dieser Rechtecksignale und durch Zählen sowohl der aufsteigenden als auch der absteigenden Flanke die­ ses kombinierten Signals eine Zählung gleich 12 für jede Teilung (d. h. für jedes Rotorfenster 11) zu er­ halten. Da die Teilung 3000 beträgt (entsprechend der Anzahl der Fenster 11), entspricht jede volle Umdrehung des Rotors (d. h. der durch die Organe 38, 33, 34, 31 ge­ bildeten Einheit) folglich 12 × 3000 = 36000 Impulsen.

In der Fig. 5 ist das elektrische Schaltschema des Kodierers gemäß den Fig. 3 und 4 gezeigt. In dieser Zeichnungsfigur sind an den wichtigsten Stellen jeweils die Formen der Signale gezeigt. Das Schema zeigt die zwölf Leuchtdioden 22, die zwölf Fototransistoren 32 sowie sechs Spannungskomparatoren 18, die die Sinus­ kurven einer jeden Ablesung in Rechtecksignale um­ wandeln, vier ODER-Gatter 19 zur Summierung der Signale (d. h. um sie miteinander zu kombinieren) und Wider­ stände 20 für die exakte Verteilung der Ströme.

Wie bereits im Zusammenhang mit den um 180 elektrische Grade untereinander versetzten Lesegruppen X und Y er­ wähnt wurde, bilden zwei Lesegruppen von 180 elektri­ schen Graden einen Leser. In der Fig. 5 sind die Leser mit den römischen Ziffern I, II . . . VI bezeichnet. Die vorgenannten beiden Gruppen X und Y gehören dem Leser I an. Die Ausgänge der Fototransistoren eines jeden Lesers sind an einen entsprechenden Komparator 18 an­ geschlossen.

Die Ausgangssignale der Komparatoren 18 sind Rechteck­ signale. Die Ausgangssignale der Komparatoren sind untereinander um 30° phasenverschoben. Die Ausgangs­ signale der den Lesern I, III und IV zugeordneten Kom­ paratoren (wobei die Signale untereinander um 60° phasenverschoben sind,) sind an die ausschließlich ODER-Gatter 19A bzw. 19B angeschlossen. Am Ausgang dieser Gatter erhält man ein Rechtecksignal mit dop­ pelter Eingangsfrequenz und einem Tast-Verhältnis von 1 : 1. Die aus den Gattern 19A und 19B austretenden Signale sind untereinander phasenverschoben. Die Sig­ nale des Gatters 19A sind an das Gatter 19C zusammen mit den Signalen (phasenverschoben) aus dem Komparator 18 des Lesers V angelegt, wobei am Ausgang des Gatters 19C ein Signal doppelter Frequenz in bezug auf die Fre­ quenz des Signals erhalten wird, das vom Gatter 19A kommt. In analoger Weise sind die aus den Gattern 19B und dem Komparator 18 des Lesers II austretenden Signale an das Gatter 19D gelegt, wobei ein Signal mit der doppelten Frequenz des Signals des Gatters 19B erhalten wird.

Die untereinander phasenverschobenen Signale aus den Gattern 19C und 19D werden einem üblichen Auswerter zugeführt, in dem die Anzahl der aufsteigenden und ab­ steigenden Flanken dieser Signale ermittelt wird, die für jede volle Umdrehung des Rotors gleich 36000 ist.

Da 3000 Rotorfenster vorhanden sind, wird erreicht, das bei jeder Umdrehung hinter den Fototransistor 32 eine Sinuswelle mit 3000 Perioden, hinter den Spannungskom­ paratoren 18 sechs phasenverschobene Rechtecksignale mit jeweils 3000 Rechtecken und schließlich nach Kombination in den Ausschließlich- ODER-Gattern 19A, B, C, D zwei (phasenverschobene) Rechtecksignale mit jeweils 9000 Rechtecken anliegt. Der Zähler, der die aufsteigenden und die absteigenden Flanken der 9000 + 9000 = 18000 Rechtecke zählt, zählt 36000 Impulse pro voller Rotor­ umdrehung. Dabei liegen die Phasen der von den Foto­ transistoren erzeugten Sinuswellen in der Reihenfolge: 0° 180° 30° 210° 60° 240° 90° 270° 120° 300° 150° 330°; die Phasen der Rechtecksignale hinter den Spannungskomparatoren sind: 0° 30° 60° 90° 120° 150°; die Phasen der Rechtecksignale hinter den Aus­ schließlich-ODER-Gattern 19C und 19D sind 0° und 90°.

Claims (10)

1. Inkrementalkodierer mit

• - einem Rotor, der einen mit einer Welle (24) verbundenen Rotationskörper (Scheibe 38) und an seinem Umfang eine Vielzahl von Rotorfenstern (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
• - daß mindestens ein Paar von Detektorvorrichtun­ gen zum optischen Erfassen der Fenster (11) des Rotors vorgesehen ist,
• - daß jede Detektorvorrichtung ein lichtaussen­ dendes Element (22), ein zum Empfang des Lich­ tes dieses Elements (22) vorgesehenes licht­ empfangendes Element (32) und eine Abschirmung (23) aufweist, die entsprechend dem Rotor mit Fenstern (72) versehen ist, wobei die Fenster (72) der Abschirmung (23) fluchtend mit denen (11) des Rotors zwischen dem lichtaussendenden und dem lichtempfangenden Element (22, 32) ange­ ordnet sind,
• - daß der Rotor einen mit den Rotorfenstern (11) versehenen Außenringkörper (31, 33, 34) aufweist, der bewegbar und drehfest mit dem Rotationskör­ per (Scheibe 38) verbunden ist, und
• - daß eine Außenringkörper-Einstelleinrichtung (35, 36) vorgesehen ist, über die zur Korrektur einer Exzentrizität zwischen der Anordnung der Rotorfenster (11) und der Welle (24) und einer ungleichmäßigen Anordnung der Rotorfenster (11) der Außenringkörper (31, 33, 34) relativ zum Rotationskörper (Scheibe 38) bewegbar und damit einstellbar ist.

2. Inkrementalkodierer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abschirmungen (23) der Detektorvorrichtungen entlang eines Verschiebungs­ weges bewegbar sind, der im wesentlichen gleich der Aufeinanderfolge der Rotorfenster (11) ist, und daß für jede Detektorvorrichtung eine weitere Einstellvorrichtung (90, 30) vorgesehen ist, über die die Position der Abschirmung (23) entlang von deren Verschiebungsweg einstellbar ist.

3. Inkrementalkodierer nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Außenringkörper (31, 33, 34) von dem Rotationskörper (Scheibe 38) getragen ist und diesen umgibt und daß die Außen­ ringkörper-Einstellvorrichtung (35, 36) am Rota­ tionskörper (Scheibe 38) angeordnet ist.

4. Inkrementalkodierer nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Außenringkörper (31, 33, 34) eine dem Rotationskörper (Scheibe 38) zugewandte umlaufende Innenfläche (52) aufweist, auf die Stellorgane (35) der Außenringkörper-Einstellvor­ richtung (35, 36) zur Bewegung des Außenringkörpers (31, 33, 34) relativ zum Rotationskörper (Scheibe 38) einwirken.

5. Inkrementalkodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenringkör­ per-Einstellvorrichtung (35, 36) relativ zum Rota­ tionskörper (Scheibe 38) radial bewegbare, auf den Außenringkörper (31, 33, 34) wirkende Stellorgane (Kugeln 35) aufweist.

6. Inkrementalkodierer nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stellorgane (Kugeln 35) von parallel zur Welle (24) ausgerichteten Schrauben (36) bewegbar sind, die an den Stellorganen (Kugeln 35) anliegende konische Umfangsabschnitte aufweisen und drehbar in Gewindebohrungen im Rota­ tionskörper (Scheibe 38) angeordnet sind.

7. Inkrementalkodierer nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stellorgane (Kugeln 35) Kugeln sind, die in radialen Durchgangsbohrungen (51) untergebracht sind.

8. Inkrementalkodierer nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungen (23) der Detektorvorrichtung von Halteteilen (29) getragen sind, die entlang eines zur Aufeinander­ folge der Rotorfenster im wesentlichen konzen­ trischen Verschiebungswegs (Ringnut 80) verschieb­ bar an einem den Rotor und die Detektorvorrichtung aufnehmenden stationären Gehäuse (21) geführt sind und daß die weiteren Einstellvorrichtungen (90,30) auf die Halteteile (29) wirken.

9. Inkrementalkodierer nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die weiteren Einstellvorrichtun­ gen (90, 30) pro Detektorvorrichtung zwei radial ausgerichtete, nach außen offene konische Vertie­ fungen (Löcher 85) in dem Halteteil (29) der Ab­ schirmung (23) der Detektorvorrichtung aufweisen, in die die konischen Enden von Einstellschrauben (30) eintauchbar sind, die in radialen Gewindeboh­ rungen (90) des Gehäuses angeordnet sind.

10. Inkrementalkodierer nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen den Achsen (A, B) der Vertiefungen (85) der Halteteile (29) größer ist als der Winkel (β) zwischen den Achsen (C, D) der Gewindebohrung (90) für die je­ weils zugeordneten, konischen Enden aufweisenden Einstellschrauben (30).