DE4340204A1 - Verschiebungssensor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verschiebungssensoren, und insbesondere auf einen Verschiebungssensor, der geradlinige Verschiebungen, Winkel­ verschiebungen, etc. optisch mit einem Halbleiterlaser als Lichtquelle mißt.

Zum Stande der Technik gehörten bisher Verschiebungssensoren zum optischen Messen geradliniger Verschiebungen. Ein solcher Verschie­ bungssensor weist ein Gehäuse, eine darin zur Verschiebung in axialer Richtung vorgesehene Spindel, eine Sonde am Ende der Spindel, und eine Skala auf, die am anderen Ende derselben vorgesehen ist und ein optisches Gitter besitzt, das sich in Verschiebungsrichtung erstreckt. Das Gehäuse enthält weiter eine Lichtquelle zum Abstrahlen von Licht auf die Skala und einen lichtelektrischen Wandler zum Umwandeln von Licht, das von der Skala ausgeht, in ein elektrisches Signal.

Wenn bei diesem Verschiebungssensor die Skala bei Änderungen der Umgebungstemperatur der thermischen Ausdehnung und Zusammenzie­ hung ausgesetzt ist, verursacht dies Änderungen des Abstandes zwischen der Skala und dem lichtelektrischen Wandler oder die Erzeugung von Wärmespannungen in der Skala. In diesem Falle kann keine Messung hoher Genauigkeit erreicht werden.

Unterdessen ist es bei der lichtelektrischen Verschiebungserfassung er­ wünscht, daß das optische Signal einen starken Kontrast zwischen Hel­ ligkeit und Dunkelheit aufweist. Um dies zu erreichen ist es erwünscht, einen Halbleiterlaser als Lichtquelle zu verwenden. Der Halbleiterlaser erzeugt aber viel Wärme. Daher ist die Skala, die in der Nähe eines Halbleiterlasers angeordnet ist, der thermischen Ausdehnung ausgesetzt, was zu Fehlern bei der Verschiebungserkennung führt und es unmöglich macht, eine hohe Meßgenauigkeit zu erzielen.

Ziel der Erfindung ist die Schaftung eines Verschiebungssensors, der die genannten Probleme lösen kann und den Einsatz eines viel Wärme erzeugenden Halbleiterlasers als Lichtquelle ermöglicht, bei geringeren thermischen Einwirkungen desselben auf die Genauigkeit der Messung.

Ein Merkmal der Erfindung besteht in einem Verschiebungssensor, der aufweist: ein Gehäuse; ein verschiebbares Glied, das zur Verschiebung im Gehäuse angeordnet ist; eine Skala, die an dem verschiebbaren Glied befestigt ist und optische Gitter besitzt; einen - Halbleiterlaser, der im Gehäuse angeordnet ist und einen Laserstrahl auf die Skala wirft; Wand­ lereinrichtungen, die im Gehäuse angeordnet sind, zum Umwandeln von von der Skala ausgehendem Licht in ein elektrisches Signal; und eine Wärmeisolieranordnung, die zwischen dem Halbleiterlaser und der Skala angeordnet ist, wobei die Wärmeisolieranordnung zur Verhinderung der Übertragung von Wärme vom Halbleiterlaser auf die Skala dient.

Bei dieser Struktur wird die Übertragung von Wärme von Seiten des Halbleiterlasers an die Skala durch die Wärmeisolieranordnung verringert, die zwischen dem Laser und der Skala angeordnet ist, wodurch die Wärmewirkungen des Lasers auf die Skala verringert werden.

Die Wärmeisolieranordnung kann eine Struktur besitzen, die ein Wärmei­ solierglied umfaßt, das das Innere des Gehäuses in eine Kammer zur Aufnahme der Skala, und in eine weitere Kammer zur Aufnahme des Halbleiterlasers unterteilt, wobei ein Wärmeisolierzylinder auf dem Wär­ meisolierglied so angeordnet ist, daß sich seine entgegengesetzten Enden auf den beiden Kammern befinden, während sich der Halbleiterlaser am Ende an der Seite der oben erwähnten Kammer befindet, und wobei eine Wärmeisolierkappe auf dem Ende des Wärmeisolierzylinders an der Seite der einen Kammer angebracht ist und ein Loch mit einem Durch­ messer besitzt, das geringfügig größer als der Durchmesser des vom Halbleiterlaser ausgesandten Laserstrahls ist. Mit dieser Anordnung wird die von der Stirnseite und der Peripherie des Halbleiterlasers erzeugte Wärme durch den Wärmeisolierzylinder und die Wärmeisolierkappe gesperrt, während die von der Rückseite des Halbleiterlasers erzeugte Wärme durch das Wärmeisolierglied gesperrt wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in einem Verschiebungs­ sensor, der ein Gehäuse; ein verschiebbares Glied, das zur Verschiebung im Gehäuse angeordnet ist; eine Skala, die an dem verschiebbaren Glied befestigt ist und optische Gitter besitzt; einen Halbleiterlaser, der im Gehäuse angeordnet ist und einen Laserstrahl auf die Skala wirft; Wand­ lereinrichtungen, die im Gehäuse angeordnet sind, zum Umwandeln von von der Skala ausgehendem Licht in ein elektrisches Signal; und eine Wärmeisolieranordnung, die zwischen dem Halbleiterlaser und der Skala angeordnet ist; und eine Wärmeabstrahlanordnung aufweist, die auf dem Gehäuse montiert ist, um die Abstrahlung von Wärme vom Halblei­ terlaser zur Außenseite des Gehäuses herbeizuführen, wobei die Wärmei­ solieranordnung zur Verhinderung der Übertragung von Wärme vom Halbleiterlaser auf die Skala dient, während die Wärmeabstrahlanordnung dazu dient, das Abstrahlen von Wärme vom Halbleiterlaser zur Außen­ seite des Gehäuses herbeizuführen.

Bei dieser Anordnung wird die vom Halbleiterlaser erzeugte Wärme durch die Wärmeisolieranordnung zwischen dem Halbleiterlaser und der Skala gesperrt, so daß sie nur geringfügig zur Skala übertragen und größtenteils durch die auf dem Gehäuse montierte Wärmeabstrahlanord­ nung zur Außenseite des Gehäuses abgestrahlt wird.

Die Wärmeabstrahlanordnung kann eine Struktur besitzen, die einen Halteblock bestehend aus einem elektrisch leitenden Wärmeleiter umfaßt, der in Berührung mit dem Gehäuse des Halbleiterlasers gebracht ist, wobei eine Umkleidung eines Wärmeleiters in dem genannten Gehäuse so montiert ist, daß ein Abschnitt von ihr der äußeren Oberfläche des Gehäuses dargeboten wird und ein elektrisch isolierendes Wärmeleiterfett zwischen der Umkleidung und dem Halteblock eingefügt ist. In diesem Falle ist ein der äußeren Oberfläche des Gehäuses dargebotener Ab­ schnitt der Umkleidung mit Wärmeabstrahlrippen versehen. Weiter können der Halteblock und die Umkleidung aus Aluminium bestehen. Mit dieser Anordnung wird eine wirksame Abstrahlung der vom Halblei­ terlaser abgegebenen Wärme an die Außenseite des Gehäuses erreicht, bei gleichzeitiger Schaffung der elektrischen Isolierung. Das heißt, daß weil das Gehäuse des Halbleiterlasers eine Elektrode bildet, das elek­ trisch isolierende Wärmeleiterfett eine elektrische Isolation bildet, wobei sie gleichzeitig eine wirksame Abstrahlung der vom Halbleiterlaser abge­ gebenen Wärme zur Außenseite des Gehäuses ermöglicht.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist ein Verschiebungssensor, der aufweist: ein Gehäuse; ein verschiebbares Glied; das zur Verschiebung im Gehäuse angeordnet ist; eine Skala, die an dem verschiebbaren Glied befestigt ist und optische Gitter besitzt; einen Halbleiterlaser, der im Gehäuse angeordnet ist und einen Laserstrahl auf die Skala wirft; Wand­ lereinrichtungen, die im Gehäuse angeordnet sind, zum Umwandeln von von der Skala ausgehendem Licht in ein elektrisches Signal; eine Wär­ meisolieranordnung, die zwischen dem Halbleiterlaser und der Skala angeordnet ist; eine Wärmeabstrahlanordnung, die auf dem Gehäuse montiert ist, um die Abstrahlung von Wärme vom Halbleiterlaser zur Außenseite des Gehäuses herbeizuführen; und einen Vorverstärker, der in der Nähe der Wärmeabstrahlanordnung zur Verstärkung eines von den Wandlereinrichtungen gelieferten elektrischen Signals angeordnet ist, wobei die Wärmeisolieranordnung dazu dient, die Übertragung von Wärme vom Halbleiterlaser auf die Skala zu verhindern, während die Wärmeabstrahlanordnung dazu dient, das Abstrahlen von Wärme vom Halbleiterlaser und somit vom Vorverstärker zur Außenseite des Gehäu­ ses herbeizuführen.

Bei dieser Anordnung wird die vom Halbleiterlaser erzeugte Wärme durch die Wärmeisolieranordnung zwischen dem Halbleiterlaser und der Skala gesperrt und weniger auf die Skala übertragen. Darüber hinaus wird durch die auf dem Gehäuse montierte Wärmeabstrahlanordnung der größte Teil der Wärme zur Außenseite des Gehäuses abgestrahlt, was eine Verringerung der thermischen Einwirkungen des Halbleiterlasers ermöglicht. Außerdem kann die vom Vorverstärker abgegebene Wärme wirksam zur Außenseite des Gehäuses abgestrahlt werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen­ den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung einer Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht, die eine Meßeinheit in der Ausführungsform darstellt; und

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht, die einen wesentlichen Teil der in Fig. 2 dargestellten Meßeinheit veranschaulicht.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform des Verschiebungssensors gemäß der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Linearverschiebungssensor als Ausfüh­ rungsform der Erfindung. Der Sensor, der allgemein mit 100 bezeichnet ist, umfaßt eine Meßeinheit 1 und eine Betriebsanzeigeeinheit 3, die über ein Kabel 2 an die Meßeinheit 1 angeschlossen ist und ein von der Meßeinheit 1 geliefertes Ausgangssignal in einer vorbestimmten Weise für die digitale Anzeige verarbeitet. Die Betriebsanzeigeeinheit 3 trägt an der Vorderseite einen Digitalanzeigeabschnitt 4 und einen Bedienungs­ tafelabschnitt 5.

Die Meßeinheit 1 besitzt, wie in Fig. 1 im Detail dargestellt ist, ein Gehäuse 11, das einen Basisrahmen 12, ein winkliges, rohrförmiges Bauteil 13, das ein unteres, auf dem Basisrahmen 12 sitzendes Ende und einen Deckel 14 besitzt, der auf das obere Ende des rohrförmigen Bau­ teils 13 aufgesetzt ist. Der Basisrahmen 12 besitzt eine zentrale Durch­ gangsbohrung 15, die mit einer oberen Aushöhlung bzw. Ausnehmung 16 in Verbindung steht. In die Durchgangsbohrung 15 ist ein Schaft 17 der Spindel 18 als verschiebbares Glied für die geradlinige Bewegung in axialer Richtung eingesetzt. Die Spindel 18 trägt eine kugelige Sonde 19 an ihrem freien Ende und wird nach unten hin durch eine Feder 20 vorgespannt, die in der Durchgangsbohrung 15 untergebracht ist. Eine faltenbalgartige Staubschutzabdeckung 21, die nachgiebig ist, ist zwischen einem Abschnitt der Spindel 18 neben der Sonde 19 und dem Schaft 17 befestigt.

Wie am deutlichsten in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine Verschiebungssenso­ reinheit 31 in der Ausnehmung 16 zur optischen Erkennung der geradli­ nigen Bewegung der Spindel 18 angeordnet. Die Verschiebungssensorein­ heit 31 umfaßt eine Glasskala 32, die am anderen Ende der Spindel 18 befestigt ist und Beugungsgitter als optische Gitter aufweist, die mit einer vorbestimmten Teilung in Richtung der Verschiebung versehen sind. Sie trägt weiter ein erstes und ein zweites Prisma 33 bzw. 34, die einander an entgegengesetzten Seiten der Skala 32 gegenüberstehen; einen Halblei­ terlaser 35 zum Aussenden eines Laserstrahls, der durch das erste Prisma 33 auf die Skala 32 gerichtet werden soll; und einen Wandler 36 als Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln des durch die Skala 32 und das zweite Prisma 34 übertragenen Lichtes in ein elektrisches Signal.

Das erste Prisma 33 ist auf einem Sockel 37 in der Ausnehmung befe­ stigt und besitzt einen Strahlteiler 33a zum Teilen des vom Halbleiterla­ ser 15 ausgesandten Laserstrahls in zwei Teilstrahlen A und B; und es besitzt zwei reflektierende Oberflächen 33B und 33C zum Reflektieren der vom Strahlteiler 33A gelieferten Teilstrahlen A und B, damit sie auf denselben Beugungspunkt auf den Beugungsgittern der Skala 32 auf­ treffen. Das zweite Prisma 34 ist ebenfalls am Sockel 37 in der Aus­ nehmung 16 befestigt. Es besitzt reflektierende Oberflächen 34C und 34B zum Reflektieren primärer Beugungsstrahlen A1 und B1, die am gleichen Beugungspunkt der Skala 32 erzeugt werden; und es besitzt einen Strahlteiler 34A zum Mischen der von den reflektierenden Ober­ flächen 34C und 34B reflektierten primären Beugungsstrahlen A1 und B1, um einen Strahl zu erzeugen, der auf den Wandler 36 einfällt.

Zwischen die Skala 32 und den Halbleiterlaser 35 ist eine Wärmeisola­ tion 41 eingefügt. Die Wärmeisolation 41 umfaßt ein Wärmeisolierglied 40, das das Innere des Gehäuses 11 in eine Kammer, die die Skala 32, die Prismen 33 und 34 und den Wandler 36 aufnimmt, und in eine weitere Kammer unterteilt, die den Halbleiterlaser 35, einen Wärmeiso­ lierzylinder 38, der auf dem Wärmeisolierglied 40 vorgesehen ist und dessen Enden sich an den beiden Kammern befinden, und eine Wärme­ isolierkappe 39, die auf ein Ende des Wärmeisolierzylinders 38 an der Seite einer der Kammern aufgesetzt ist. Vom Wärmeisolierzylinder 38 befindet sich ein Endabschnitt, der von Vorsprüngen 37A des Sockels 37 abgestützt wird, an der Seite einer der Kammern, und ein Endabschnitt auf der Seite der anderen Kammer, die den Halbleiterlaser 35 aufnimmt. Die Wärmeisolierkappe 39 besitzt ein Loch, das einen Durchmesser besitzt, der etwas größer als der Durchmesser des vom Halbleiterlaser 35 ausgesandten Laserstrahls ist. Durch diese Anordnung wird die von der Vorderseite des Halbleiterlasers 35 erzeugte Wärme durch den Wärmei­ solierzylinder 38 und die Wärmeisolierkappe 39 gesperrt, während die von der Peripherie und der Rückseite des Halbleiterlasers 35 erzeugte Wärme durch das Wärmeisolierglied 40 gesperrt wird. Damit wird die Wärme gehindert, auf die Skala 32 übertragen zu werden.

Wie Fig. 2 zeigt, ist zwischen dem zylindrischen Bauteil 13 und dem Deckel 14 eine Wärmeabstrahlanordnung 42 vorgesehen, die aus einem guten Wärmeleiter zum Abstrahlen der vom Halbleiterlaser 35 abgegebe­ nen Wärme zur Außenseite des Gehäuses 11 vorgesehen. Die Wärme­ abstrahlanordnung 42 umfaßt einen Halteblock 43 aus einem elektrisch leitenden Wärmeleiter (hier Aluminium), der auf das Gehäuse des Halbleiterlasers 35 gesetzt ist und mit diesem in Berührung steht; eine Umkleidung 45 bestehend aus einem Wärmeleiter (hier Aluminium), der zwischen das zylindrische Bauteil 13 und den Deckel 14 eingefügt ist und Wärmeabstrahlrippen 44 besitzt, die auf der äußeren Peripherie gebildet sind, welche zur äußeren Oberfläche des Gehäuses 11 zwischen den Bauteilen 13 und 14 gerichtet ist; und ein elektrisch isolierendes Wärme­ leiterfett 46, das zwischen der Umkleidung 45 und dem Halteblock 43 wirksam wird.

Im Innenraum des Deckels 14 ist ein Vorverstärker 52 untergebracht, um das von der Verschiebungssensoreinheit 31 gelieferte Signal zu verstärken. Insbesondere ist der Vorverstärker 52 in einer Position nahe der Wärme­ abstrahlanordnung 42 und in der Kammer an der Seite der Wärme­ abstrahlanordnung gegenüber dem Halbleiterlaser 35 angeordnet. Wärme, die vom Vorverstärker 52 erzeugt wird, wird also durch die Wärme­ abstrahlanordnung 42 zur Außenseite des Gehäuses 11 abgestrahlt. Das Wärmeisolierglied 41 und die Umkleidung 45 haben entsprechende Durchtrittslöcher 53 und 54, die mit einem Raum 51 zwischen der Ausnehmung 16 und dem Deckel 14 in Verbindung stehen.

Bei der obigen Konstruktion wird der vom Halbleiterlaser 35 ausgesandte Laserstrahl durch den Strahlteiler 33A in zwei Teilstrahlen A und B unterteilt, die durch die jeweiligen reflektierenden Oberflächen 33B und 33C reflektiert werden, um auf den gleichen Beugungspunkt auf den Beugungsgittern der Skala 32 aufzutreffen. In den Beugungspunkten werden die primären Beugungsstrahlen A1 und B1 der beiden Teilstrah­ len A und B erzeugt. Diese Beugungsstrahlen A1 und B1 werden von den jeweiligen Beugungsoberflächen 34B und 34C reflektiert, um am Strahlteiler 34A gemischt zu werden. Genauer gesagt werden der reflek­ tierte Strahl des primären Beugungsstrahles A1 und der übermittelte Strahl des anderen primären Beugungsstrahls B1 miteinander gemischt, während der übermittelte Strahl des primären Beugungsstrahls A1, und der reflektierte Strahl des anderen primären Beugungsstrahls B1 mitein­ ander gemischt werden. Diese resultierenden Strahlen werden im Wand­ ler 36 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Der Wandler 36 liefert also ein sinusförmiges Wellensignal entsprechend der Verschiebung der Skala 32.

Wenn ein Gegenstand gemessen wird, wird die Spindel 18 in Fig. 1 gegen die Vorspannkraft der Feder 20 angehoben und dann abgesenkt, um die Sonde 19 in Kontakt mit dem Gegenstand zu bringen. Ent­ sprechend wird die Verschiebung der Spindel 18 durch die Verschie­ bungssensoreinheit 31 erfaßt und digital auf dem Digitalanzeigeabschnitt 4 der Betriebsanzeigeeinheit 3 dargestellt. Somit kann eine Abmessung des Gegenstandes, oder dergleichen, durch Ablesen des dargestellten Wertes auf dem Digitalanzeigeabschnitt 4 bestimmt werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform, die den Halbleiterlaser 35 als Lichtquelle der Verschiebungssensoreinheit 31 benutzt, ist die Wärmeiso­ lieranordnung 41 zwischen dem Halbleiterlaser 35 und der Skala 32 vorgesehen, während das Wärmeabstrahlglied 41 zum Abstrahlen der vom Halbleiterlaser 35 abgegebenen Wärme zur Außenseite des Gehäuses 11 hin im Gehäuse 11 montiert ist. Die vom Halbleiterlaser 35 abgegebene Wärme wird also dank der Wärmeisolieranordnung 41 nur in einem geringeren Maße auf die Skala 32, zum größten Teil aber durch das Wärmeabstrahlglied 42 zur Außenseite des Gehäuses 11 abgestrahlt. Es ist daher möglich, die Wärmewirkungen der vom Halbleiterlaser 35 abgegebenen Wärme auf die Skala 32 extrem zu verringern.

Da weiter die Wärmeisolieranordnung 41 das Wärmeisolierglied 40 zum Unterteilen des Inneren des Gehäuses 11 in die Kammern, die die Skala 32 aufnimmt, und in die andere Kammer, die den Halbleiterlaser 35 auf­ nimmt, umfaßt, wobei der Wärmeisolierzylinder 38 auf dem Wärmeiso­ lierglied 40 derart angebracht ist, daß sich die Enden auf den beiden Kammern befinden und der Halbleiterlaser 35 am Ende an der Seite der anderen Kammer plaziert ist, während die Wärmeisolierkappe 39 an einem Ende der Wärmeisolierkammer 38 an der Seite der einen Kam­ mer angebracht ist und ein Loch mit einem Durchmesser besitzt, der etwas größer als der Durchmesser des vom Halbleiterlaser 35 ausgesand­ ten Laserstrahls ist, kann durch den Wärmeisolierzylinder 38 und die Wärmeisolierkappe 39 Wärme, die von der Vorderseite und der Periphe­ rie des Halbleiterlasers 35 abgegeben wird, gesperrt werden, während die von der Rückseite des Wärmeleiterlasers 35 abgegebene Wärme durch das Wärmeisolierglied 40 gesperrt wird.

Da weiter die Wärmeabstrahlanordnung 42 den auf dem Gehäuse des Halbleiterlasers 35 sitzenden Halteblock aus Aluminium 43; die aus Aluminium bestehende Umkleidung 45 zwischen dem zylindrischen Ele­ ment 13 und dem Deckel 14 mit Wärmeabstrahlrippen 44 auf der äußeren Peripherie zwischen den Bauteilen 13 und 14; und das elektrisch isolierende wärmeleitende Fett 46 aufweist, das zwischen der Umkleidung 45 und dem Halteblock 43 wirksam wird, ist es möglich, eine wirksame Abstrahlung der Wärme des Halbleiterlasers 35 zur Außenseite des Gehäuses 11 zu erzielen, bei gleichzeitiger elektrischer Isolierung. Mit anderen Worten: da das Gehäuse des Halbleiterlasers als Elektrode dient, ermöglicht das eingefügte, elektrisch isolierende Wärmeleiterfett 46 die elektrische Isolierung und gleichzeitig das wirksame Abstrahlen der vom Halbleiterlaser 35 abgegebenen Wärme zur Außenseite des Gehäu­ ses 11.

Da weiter der Vorverstärker 52 zum Verstärken des von der Verschie­ bungssensoreinheit 31 gelieferten Signals im Innenraum 51 des Deckels 14 angeordnet ist, d. h., daß er in der Nähe der Wärmeabstrahlanordnung 42 an der Seite derselben gegenüber dem Halbleiterlaser 35 angeordnet ist, kann die von ihm abgegebene Wärme durch die Wärmeabstrahlanord­ nung 42 zur Außenseite des Gehäuses 11 abgestrahlt werden.

Die obige Struktur der Ausführungsform des Verschiebungssensors ist keineswegs einschränkend gedacht. Obwohl bei der obigen Ausführungs­ form beispielsweise die Verschiebungssensoreinheit 31 eine Skala mit Beugungsgittern benutzt, so daß gebeugtes Licht, das durch Richten eines Laserstrahls auf die Beugungsgitter erhalten wurde, zum Messen der Verschiebung der Spindel 18 benutzt wird, ist es auch möglich, das optische Gitter mit einer abwechselnden Anordnung von lichtübertragen­ den und lichtsperrenden Bändern auf einer Hauptskala und einer Index­ skala zum Umwandeln des von diesen Skalen übertragenen oder reflek­ tierten Lichtes in ein elektrisches Signal gebildet werden.

Wenngleich weiter bei der obigen Ausführungsform die Meßeinheit 1 über das Kabel 2 an die Betriebsanzeigeeinheit 3 mit dem Digitalan­ zeigeabschnitt 4 und dem Bedienungstafelabschnitt 5 angeschlossen ist, ist es auch möglich, die Abschnitte 3 und 4 so anzubringen, daß sie mit der Meßeinheit 1 vereinigt sind.

Obwohl weiter die obige Ausführungsform auf den Verschiebungssensor zur Erfassung der Linearverschiebung der Spindel 18 bezogen ist, ist dies keineswegs einschränkend gemeint. So ist die Erfindung auch auf die Erfassung des Winkels eines verschiebbaren Elementes anwendbar.

Wie oben gezeigt, ermöglicht der Verschiebungssensor gemäß der Erfin­ dung die Verwendung eines Halbleiterlasers als Lichtquelle mit geringe­ ren thermischen Einwirkungen auf die Genauigkeit der Messung.

Claims (20)

1. Verschiebungssensor, der aufweist:
ein Gehäuse,
ein verschiebbares Glied, das zur Verschiebung im Gehäuse angeord­ net ist,
eine Skala, die an dem verschiebbaren Glied befestigt ist und opti­ sche Gitter besitzt,
einen Halbleiterlaser, der im Gehäuse angeordnet ist und einen Laserstrahl auf die Skala wirft,
Wandlereinrichtungen, die im Gehäuse angeordnet sind, zum Um­ wandeln von von der Skala ausgehendem Licht in ein elektrisches Signal, und
eine Wärmeisolieranordnung, die zwischen dem Halbleiterlaser und der Skala angeordnet ist, wobei die Wärmeisolieranordnung zur Verhinderung der Übertragung von Wärme vom Halbleiterlaser auf die Skala dient.

2. Verschiebungssensor nach Anspruch 1, bei dem die Wärmeisolier­ anordnung ein Wärmeisolierglied umfaßt, das das Innere des Gehäu­ ses in eine Kammer zur Aufnahme der Skala, und in eine weitere Kammer zur Aufnahme des Halbleiterlasers unterteilt.

3. Verschiebungssensor nach Anspruch 1, bei dem die Wärmeisolier­ einrichtung ein Wärmeisolierglied umfaßt, das das Innere des Gehäu­ ses in eine Kammer zur Aufnahme der Skala, und in eine weitere Kammer zur Aufnahme des Halbleiterlasers unterteilt, wobei ein Wärmeisolierzylinder auf dem Wärmeisolierglied so angeordnet ist, daß sich seine entgegengesetzten Enden auf den beiden Kammern befinden, während sich der Halbleiterlaser am Ende auf der Seite der anderen Kammer befindet, und wobei eine Wärmeisolierkappe auf dem Ende des Wärmeisolierzylinders an der Seite der einen Kammer angebracht ist und ein Loch mit einem Durchmesser be­ sitzt, das geringfügig größer als der Durchmesser des vom Halblei­ terlaser ausgesandten Laserstrahls ist.

4. Verschiebungssensor nach Anspruch 1, bei dem das verschiebbare Glied eine Spindel ist, die im Gehäuse zur geradlinigen Verschie­ bung in axialer Richtung angeordnet ist.

5. Verschiebungssensor nach Anspruch 1, bei dem die Skala Beugungs­ gitter besitzt, die in Richtung der Verschiebung angeordnet sind.

6. Verschiebungssensor, der ein Gehäuse, ein verschiebbares Glied, das zur Verschiebung im Gehäuse angeordnet ist, eine Skala, die an dem verschiebbaren Glied befestigt ist und optische Gitter besitzt, einen Halbleiterlaser, der im Gehäuse angeordnet ist und einen Laserstrahl auf die Skala wirft, Wandlereinrichtungen, die im Gehäu­ se angeordnet sind, zum Umwandeln von von der Skala ausgehen­ dem Licht in ein elektrisches Signal, eine Wärmeisolieranordnung, die zwischen dem Halbleiterlaser und der Skala angeordnet ist, und eine Wärmeabstrahlanordnung aufweist, die auf dem Gehäuse mon­ tiert ist, um die Abstrahlung von Wärme vom Halbleiterlaser zur Außenseite des Gehäuses zu verursachen, wobei die Wärmeisolier­ anordnung zur Verhinderung der Übertragung von Wärme vom Halbleiterlaser auf die Skala dient, während die Wärmeabstrahl­ anordnung dazu dient, das Abstrahlen von Wärme vom Halbleiterla­ ser zur Außenseite des Gehäuses herbeizuführen.

7. Verschiebungssensor nach Anspruch 6, bei dem die Wärmeabstrahl­ anordnung im Gehäuse so montiert ist, daß sie einen Abschnitt in Berührung mit dem Gehäuse des Halbleiterlasers aufweist, und einen weiteren Abschnitt, der an der äußeren Oberfläche des Gehäuses freigelegt ist.

8. Verschiebungssensor nach Anspruch 6, bei dem die Wärmeabstrahl­ anordnung einen Halteblock, bestehend aus einem elektrisch leiten­ den Wärmeleiter, umfaßt, der in Berührung mit dem Gehäuse des Halbleiterlasers gebracht ist, wobei eine Umkleidung eines Wärmelei­ ters in dem genannten Gehäuse so montiert ist, daß ein Abschnitt von ihr zur äußeren Oberfläche des Gehäuses hin freiliegt und ein elektrisch isolierendes Wärmeleiterfett zwischen der Umkleidung und dem Halteblock eingefügt ist.

9. Verschiebungssensor nach Anspruch 8, bei dem die Umkleidung Wärmeabstrahlrippen besitzt, die auf einem Abschnitt derselben vorgesehen und zur äußeren Oberfläche des Lasergehäuses hin freiliegen.

10. Verschiebungssensor nach Anspruch 9, bei dem der Halteblock und die Umkleidung aus Aluminium bestehen.

11. Verschiebungssensor nach Anspruch 6, bei dem die Wärmeisolier­ einrichtung ein Wärmeisolierglied umfaßt, das das Innere des Gehäu­ ses in eine Kammer zur Aufnahme der Skala, und in eine weitere Kammer zur Aufnahme des Halbleiterlasers unterteilt, wobei ein Wärmeisolierzylinder auf dem Wärmeisolierglied so angeordnet ist, daß sich seine entgegengesetzten Enden auf den beiden Kammern befinden, während sich der Halbleiterlaser am Ende auf der Seite der anderen Kammer befindet, und wobei eine Wärmeisolierkappe auf dem Ende des Wärmeisolierzylinders an der Seite der einen Kammer angebracht ist und ein Loch mit einem Durchmesser be­ sitzt, das geringfügig größer als der Durchmesser des vom Halblei­ terlaser ausgesandten Laserstrahls ist.

12. Verschiebungssensor nach Anspruch 11, bei dem die Wärmeabstrahl­ anordnung einen Halteblock, bestehend aus einem elektrisch leiten­ den Wärmeleiter, umfaßt, der in Berührung mit dem Gehäuse des Halbleiterlasers gebracht ist, wobei eine Umkleidung eines Wärmelei­ ters in dem genannten Gehäuse so montiert ist, daß ein Abschnitt von ihr zur äußeren Oberfläche des Gehäuses hin freiliegt und ein elektrisch isolierendes Wärmeleiterfett zwischen der Umkleidung und dem Halteblock eingefügt ist.

13. Verschiebungssensor nach Anspruch 12, bei dem das verschiebbare Glied eine Spindel ist, die im Gehäuse zur geradlinigen Verschie­ bung in axialer Richtung angeordnet ist.

14. Verschiebungssensor nach Anspruch 12, bei dem die Skala Beugungs­ gitter besitzt, die in Richtung der Verschiebung angeordnet sind.

15. Verschiebungssensor, der aufweist:
ein Gehäuse,
ein verschiebbares Glied, das zur Verschiebung im Gehäuse angeord­ net ist,
eine Skala, die an dem verschiebbaren Glied befestigt ist und opti­ sche Gitter besitzt,
einen Halbleiterlaser, der im Gehäuse angeordnet ist und einen Laserstrahl auf die Skala wirft,
Wandlereinrichtungen, die im Gehäuse angeordnet sind, zum Um­ wandeln von von der Skala ausgehendem Licht in ein elektrisches Signal,
eine Wärmeisolieranordnung, die zwischen dem Halbleiterlaser und der Skala angeordnet ist,
eine Wärmeabstrahlanordnung, die auf dem Gehäuse montiert ist, um die Abstrahlung von Wärme vom Halbleiterlaser zur Außenseite des Gehäuses herbeizuführen, und
einen Vorverstärker, der in der Nähe der Wärmeabstrahlanordnung zur Verstärkung eines von den Wandlereinrichtungen gelieferten elektrischen Signals angeordnet ist, wobei die Wärmeisolieranordnung dazu dient, die Übertragung von Wärme vom Halbleiterlaser auf die Skala zu verhindern, während die Wärmeabstrahlanordnung dazu dient, das Abstrahlen von Wärme vom Halbleiterlaser und somit vom Vorverstärker zur Außenseite des Gehäuses herbeizuführen.

16. Verschiebungssensor nach Anspruch 15, bei dem der Vorverstärker in dem genannten Gehäuse und in einer darin befindlichen Kammer auf der Seite der Wärmeabstrahlanordnung gegenüber dem Halblei­ terlaser angeordnet ist.

17. Verschiebungssensor nach Anspruch 16, bei dem die Wärmeisolier­ einrichtung ein Wärmeisolierglied umfaßt, das das Innere des Gehäu­ ses in eine Kammer zur Aufnahme der Skala, und in eine weitere Kammer zur Aufnahme des Halbleiterlasers unterteilt, wobei ein Wärmeisolierzylinder auf dem Wärmeisolierglied so angeordnet ist, daß sich seine entgegengesetzten Enden auf den beiden Kammern befinden, während sich der Halbleiterlaser am Ende auf der Seite der anderen Kammer befindet, und wobei eine Wärmeisolierkappe auf dem Ende des Wärmeisolierzylinders an der Seite der einen Kammer angebracht ist und ein Loch mit einem Durchmesser be­ sitzt, das geringfügig größer als der Durchmesser des vom Halblei­ terlaser ausgesandten Laserstrahls ist.

18. Verschiebungssensor nach Anspruch 17, bei dem die Wärmeabstrahl­ anordnung einen Halteblock, bestehend aus einem elektrisch leiten­ den Wärmeleiter, umfaßt, der in Berührung mit dem Gehäuse des Halbleiterlasers gebracht ist, wobei eine Umkleidung eines Wärmelei­ ters in dem genannten Gehäuse so montiert ist, daß ein Abschnitt von ihr zur äußeren Oberfläche des Gehäuses hin freiliegt und ein elektrisch isolierendes Wärmeleiterfett zwischen der Umkleidung und dem Halteblock eingefügt ist, wobei ein zur äußeren Oberfläche des Gehäuses freiliegender Abschnitt mit Wärmeabstrahlrippen ausge­ bildet ist.

19. Verschiebungssensor nach Anspruch 18, bei dem das verschiebbare Glied eine Spindel ist, die im Gehäuse zur geradlinigen Verschie­ bung in axialer Richtung angeordnet ist.

20. Verschiebungssensor nach Anspruch 19, bei dem die Skala Beugungs­ gitter besitzt, die in Richtung der Verschiebung angeordnet sind.