DE3735677C2

DE3735677C2 -

Info

Publication number: DE3735677C2
Application number: DE19873735677
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 7200 Tuttlingen De Weber
Original assignee: Hohner Elektrotechnik KG
Current assignee: Hohner Elektrotechnik KG
Priority date: 1987-10-22
Filing date: 1987-10-22
Publication date: 1989-12-07
Also published as: DE3735677A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehsignalgeber zum Erzeugen von Drehzahlen und/oder Drehwinkeln eines drehbaren Teiles ent sprechenden Signalen, mit einem stationär anbringbaren Träger teil, in welchem eine mit dem drehbaren Teil verbindbare Impulsscheibe gelagert ist, die mit Markierungen versehen ist und mittels einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger optisch erfaßbare und weiterverarbeitbare Signale erzeugt, wobei die Lichtquelle und der Lichtempfänger räumlich von der Impuls scheibe getrennt und über faseroptische Lichtwellen über tragende Mittel mit der Impulsscheibe verbunden sind.

Auf dem Markt befindliche bekannte Drehsignalgeber dieser Art werden beispielsweise zur Drehzahlmessung von Motoren einge setzt. Hierzu wird eine drehbar im Drehsignalgeber gelagerte Welle, die als Voll- oder Hohlwelle ausgebildet sein kann, an die Motorwelle angekuppelt. Auf der Welle ist eine Impuls scheibe in einer radialen Ebene befestigt. Die Impulsscheibe ist zwischen einer LED-Diode und einem Fotodetektor angeordnet. Auf der Impulsscheibe sind lichtdurchlässige bzw. lichtundurch lässige Stellen vorgesehen, die nach einer bestimmten Maß teilung angebracht sind. Durch die Drehbewegung der Impuls scheibe wird das durch die LED-Diode ausgesendete Licht unter brochen und von dem Fotodetektor empfangen. Eine nachgeschaltete Elektronik formt und verstärkt die so erzeugten Signale. Die im Innern des Drehsignalgebers angeordneten elektronischen Bau teile sind sehr empfindlich, so daß es durch elektrische Felder unterschiedlicher Art zu Störungen kommen kann.

Aus der DE-OS 31 33 401 ist ein Drehsignalgeber der eingangs genannten Art bekannt, bei dem für die Signalzuleitung und die Signalrückleitung ein gemeinsamer Lichtwellenleiter vorgesehen ist, der die Impulsscheibe mit der Lichtquelle und dem Licht empfänger verbindet. Im Bereich der Impulsscheibe des bekannten Drehsignalgebers sind Lichtwellen reflektierende Mittel vor gesehen, die gegenüber dem Lichtwellenleiter zentriert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Drehsignalgeber so auszubilden, daß keine Fehlmessungen infolge Signalüberlagerung auftreten und daß die Herstellung und Montage des Drehsignalgebers erleichtert ist.

Diese Aufgabe wird mit dem Drehsignalgeber der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß für die Signalzuleitung und für die Signalrückleitung jeweils ein eigenes Lichtwellen leiter-Kabel vorgesehen ist, die einen an der Impulsscheibe angeordneten Halter mit der Lichtquelle und dem Lichtempfänger verbinden, und daß der Halter eine Aussparung besitzt, in die die eine Maßteilung aus lichtdurchlässigen und lichtundurch lässigen Stellen aufweisende Impulsscheibe hineinragt, wobei im Bereich der Aussparung sich in einer Achse gegenüberliegende Bohrungen vorgesehen sind, durch die die Lichtwellenleiter- Kabel in dem Bereich der Aussparung geführt sind.

Durch die getrennte Ausführung der Lichtwellenleiter für die Signalzuleitung und die Signalrückleitung wird eine Signalüber lagerung der der Impulsscheibe zugeführten und von dieser rück geleiteten Signale ausgeschlossen. Fehlmessungen infolge Signalüberlagerung können somit nicht auftreten.

Die Herstellung des Drehsignalgebers wird dadurch erleichtert, daß der Halter eine Aussparung besitzt, in die die Impuls scheibe hineinragt, wobei im Bereich der Aussparung sich in einer Achse gegenüberliegende Bohrungen vorgesehen sind, durch die Lichtwellenleiter-Kabel in den Bereich der Aussparung geführt sind. Hierdurch entfallen die bei den bekannten Dreh signalgebern erforderlichen Zentrierarbeiten für die Mittel zur Reflexion der über den Lichtwellenleiter zugeführten Signale. Bei dem neuen Drehsignalgeber müssen bei der Montage lediglich die Endbereiche der beiden Lichtwellenleiter-Kabel in die sich gegenüberliegende Bohrungen des Halters eingeführt werden. Durch diese Anordnung der Lichtwellenleiter-Kabel wird eine sichere Befestigung und gleichzeitig eine genaue Zentrierung gegenüber der Impulsscheibe gewährleistet.

Da im Bereich des Drehsignalgebers keine störungsempfindlichen elektronischen Bauteile angeordnet sind, ist die Störungsan fälligkeit, insbesondere gegenüber elektrischen Feldern, redu ziert. Weiterhin ermöglicht der Verzicht auf stromführende Teile im Bereich des Drehsignalgebers die Anwendung im Ex- Bereich (explosionsgefährdeter Bereich).

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes aufgeführt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vor gesehen, daß in einem separaten Gehäuse eine LED-Diode, ein Fotodetektor und eine elektronische Auswerteeinheit angeordnet sind. Die mit der LED-Diode und dem Fotodetektor verbundenen Lichtwellenleiter-Kabel führen in eine Kupplung, die an dem Gehäuse angeordnet ist. Durch eine Verbindungsleitung beliebiger Länge kann eine Kupplung am Drehsignalgeber mit der Kupplung am Gehäuse verbunden werden. Hierdurch ist die Positionierung des separaten Gehäuses nach freier Wahl in einem geschützten Bereich möglich. Probleme im Zusammenhang mit dem elektrischen Widerstand stromführender Kabel treten hier nicht auf, da die Verbindungsleitung ebenfalls als Lichtwellenleiter- Kabel ausgeführt ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Dreh signalgeber nach einer Ausführungsform und

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch ein separates Gehäuse für den Drehsignalgeber nach Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehsignalgeber besitzt ein Träger teil (5), in dem die Vollwelle (2) in den Kugellagern (3, 4) gelagert ist. Die Vollwelle (2) kann mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kupplung an ein sich drehendes Teil ange kuppelt werden, dessen Drehzahl und/oder Drehwinkel bestimmt werden soll. An dem im Innern des Drehsignalgebers (1) gelege nen Ende der Welle (2) ist eine Nabe vorgesehen, die als sepa rates Bauteil oder als Teil der Welle (2) ausgeführt sein kann. Auf der Nabe (6) wird die Impulsscheibe (7) befestigt, die ra dial zur Welle (2) angeordnet ist. Hierzu ist eine Bearbeitung der Oberfläche der Nabe (6) notwendig. Die Impulsscheibe (7) wird aus hochwertigem Kunststoff mit hoher Beständigkeit herge stellt. Mit einem bekannten fototechnischen Verfahren wird im Randbereich der Impulsscheibe (7) eine Maßteilung aufgebracht, die aus lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Stellen be steht. Die Impulsscheibe (7) ragt in eine Aussparung (18) hin ein, die in dem Halter (9) vorgesehen ist. Der Halter (9) be sitzt einen U-förmigen Querschnitt und ist auf dem Trägerteil (5) befestigt.

An dem im Bereich des Trägerteils (5) gelegenen Schenkel des Halters (9) ist eine Bohrung (19) vorgesehen, deren Öffnung (21) im Bereich der Aussparung (18) liegt. In der gleichen Achse wie die Bohrung (19) ist am anderen Schenkel des Halters (9) die Bohrung (20) angeordnet, deren Öffnung (22) wiederum in die Aussparung (18) führt.

In die Bohrungen (19, 20) werden Lichtwellenleiter-Kabel (10, 11) von der Außenseite des Halters (9) bis zu den Öffnungen (21, 22) geführt. Die Lichtwellenleiter-Kabel (10, 11) besitzen an ihrer Außenseite eine lichtundurchlässige Isolierung. Eine Kupplung (12), die an dem lichtundurchlässigen Gehäusedeckel (8) befestigt ist, nimmt die Lichtwellenleiter-Kabel (10, 11) auf.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehsignalgeber (1) ist über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verbindungsleitung, die eben falls als Lichtwellenleiter-Kabel ausgeführt ist, mit dem in Fig. 2 dargestellten Gehäuse (16) verbunden. In dem Gehäuse (16) ist eine LED-Diode (13), ein Fotodetektor (14) und eine elektronische Auswerteeinheit (15) untergebracht. An dem Gehäu se (16), das aus lichtundurchlässigem Material hergestellt ist, ist eine Kupplung (17) befestigt, in die die Lichtwellenleiter- Kabel (10, 11) von der LED-Diode (13) bzw. dem Fotodetektor (14) geführt sind. Das von der LED-Diode (13) ausgesendete in frarote Licht wird über das Lichtwellenleiter-Kabel (10) zu dem Drehsignalgeber (1) geführt. Die Drehbewegung der Impulsscheibe (7) unterbricht den an der Öffnung (21) ausgesendeten Licht strahl. Die hierdurch erzeugten Signale werden von dem Licht wellenleiter-Kabel (11) vom Drehsignalgeber (1) bis zum Fotode tektor (14) im Gehäuse (16) übertragen. Der Fotodetektor (14) wandelt die optischen Signale in elektrische Signale um. Eine nachgeschaltete elektrische Auswerteeinheit (15) formt und verstärkt die elektrischen Signale. Mittels einer Zählvorrich tung kann somit beispielsweise die Drehzahl ermittelt werden.

Die separate Anordnung der LED-Diode (13) bzw. des Fotodetek tors (14) und die Verwendung von Lichtwellenleiter-Kabeln redu ziert die Störanfälligkeit des Drehsignalgebers (1) gegenüber elektrischen Feldern. Im Bereich des Drehsignalgebers (1) sind keine stromführenden Kabel und keine elektronischen Bauelemente angeordnet. Insbesondere durch Induktion eingetragene Störung können somit nicht auftreten. Das Gehäuse (16) kann an einem Ort positioniert werden, wo solche Störungen nicht auftreten. Da die Verbindungsleitung zwischen dem Drehsignalgeber (1) und dem Gehäuse (16) ebenfalls als Lichtwellenleiter-Kabel aus geführt ist, treten auch hier keine Störungen durch elektrische Felder auf. Auch Verfälschungen des Meßergebnisses infolge des elektrischen Widerstandes stromführender Kabel sind ausge schlossen.

Weiterhin ermöglicht die stromlose Lichtzuleitung bzw. Signal übertragung mittels Lichtwellenleiter-Kabel (10, 11) des Ein satz des Drehsignalgebers (1) im EX-Bereich. Da im Bereich des Drehsignalgebers (1) keine stromführenden Teile sind, kann auf aufwendige Schutzmaßnahmen verzichtet werden. Hierdurch er schließt sich dem erfindungsgemäßen Drehsignalgeber (1) ein breites Einsatzfeld insbesondere in der chemischen Industrie und im Bergbau.

Claims

1. Drehsignalgeber zum Erzeugen von Drehzahlen und/oder Drehwinkeln eines drehbaren Teiles entsprechenden Signalen, mit einem stationär anbringbaren Trägerteil, in welchem eine mit dem drehbaren Teil verbindbare Impulsscheibe gelagert ist, die mit Markierungen versehen ist und mittels einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger optisch erfaßbare und weiterverarbeitbare Signale erzeugt, wobei die Lichtquelle und der Lichtempfänger räumlich von der Impulsscheibe getrennt und über faseroptische Lichtwellen übertragende Mittel mit der Impulsscheibe verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Signalzuleitung und für die Signalrückleitung jeweils ein eigenes Lichtwellenleiter- Kabel (10, 11) vorgesehen ist, die einen an der Impuls scheibe (7) angeordneten Halter (9) mit der Lichtquelle (13) und dem Lichtempfänger (14) verbinden, und daß der Halter (9) eine Aussparung (18) besitzt, in die die eine Maßeinteilung aus lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Stellen aufweisende Impulsscheibe (7) hineinragt, wobei im Bereich der Aussparung (18) sich in einer Achse gegenüberliegende Bohrungen (19, 20) vorgesehen sind, durch die die Lichtwellenleiter-Kabel (10, 11) in den Bereich der Aussparung (18) geführt sind.

2. Drehsignalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß Lichtwellenleiter-Kabel (10, 11) in eine Kupplung (12) führen, die an einem Gehäusedeckel (8) des Drehsignal gebers befestigt ist.

3. Drehsignalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Gehäusedeckel (8) aus lichtundurchlässigem Material hergestellt ist.

4. Drehsignalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem separaten Gehäuse (16), das aus lichtundurchlässigem Material hergestellt ist, eine LED-Diode (13), ein Fotodetektor (14) und eine elektronische Auswerteeinheit (15) angeordnet sind.

5. Drehsignalgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß an dem separaten Gehäuse (16) eine Kupplung (17) be festigt ist, in die die Lichtwellenleiter-Kabel (10, 11) aus dem Innern des Gehäuses (16) eingeführt sind.

6. Drehsignalgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß eine Verbindungsleitung die Kupplung (12) am Drehsignal geber (1) und die Kupplung (17) am Gehäuse (16) verbindet.