DE8213629U1 - Optische Drehverbindung - Google Patents

Description

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München Stuttgart

JEUMONT - SCHNEIDER 10. Mai 1982

31-32/ Quai de Dion Bouton

92811 Puteaux Cedex / Frankreich ]

Unser Zeichen: J 701

Optische Drehverbindung

Die Erfindung betrifft eine optische Drehverbindung, die zur Informationsübertragung auf optischem Wege zwischen wenigstens einem Lichtbündelsender, der radial an einem Kranz befestigt ist, und einem entsprechenden Empfänger bestimmt ist, der in derselben Ebene wie der Sender in einem Zylinder angeordnet ist, dessen Achse mit derjenigen des Kranzes übereinstimmt und der in bezug auf diesen Kranz frei drehbar ist.

Eine derartige Drehverbindung kann z.B. Anwendung finden,-um zwei Informationsübertragungskabel an einer auf der Meeresoberfläche schwimmenden Boje miteinander zu verbinden, wobei das eine Kabel an seinem anderen Ende mit Überwachungs- und Steuervorrichtungen verbunden ist, die sich an Bord von Wartungsschiffen befinden, die an der Boje verankert sind, um die herum sie sich in Abhängigkeit von Winden und Strömungen drehen können müssen, während das andere Kabel an seinem anderen Ende mit Bohrköpfen verbunden ist, die am Meeresgrund in Betrieb sind.

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Das Informationsübertagungskabel muß daher an der Boje über eine Drehverbindung angelenkt sein, die bei allen Relativdrehungen zwischen den beiden Kabelteilen eine gute übertragung gewährleistet.

Derartige Verbindungen werden nach dem Stand der Technik mittels Druckkontakten verwirktlicht, die z.B. mit Bürsten arbeiten, die in einem ölbad auf Kontaktkränzen gleiten. Die bei der Informationsübertragung wirksamen Energien, nämlich einige Milliampere bei einigen Volt, führen jedoch bei den Spannungsabfalien,- die zwangsläufig bei solchen Verbindungen auftreten, zu Schwierigkeiten, wobei diese Verbindungen auch zeitlichen Veränderungen unterliegen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer optischen Drehverbindung, die anstelle der herkömmlichen Drehverbindungen einsetzbar ist. Die erfindungsgemäße optische Drehverbindung ist zur Informationsübertragung auf optischem Wege zwischen wenigstens einem Lichtbündelsender, der radial an einem Kranz befestigt ist, und einem Empfänger bestimmt, der in derselben Ebene wie dieser Sender in einem geraden Zylinder angeordnet ist, dessen Achse mit derjenigen des Kranzes zusammenfällt und der in bezug auf diesen Kranz frei drehbar ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ein reflektierendes Innenteil umfaßt, das durch eine regelmäßige koaxiale Prismenoberflächen begrenzt ist, und ein Teil aus lichtdurchlässigem Material aufweist, das diese Prismenoberfläche umgibt. Für jede Fläche der Prismenoberfläche ist ein auf die Zylinderachse zu orientierter Empfänger zentriert auf einer Geraden, die zu dieser Achse in bezug auf diese Fläche symmetrisch ist, wobei alle Empfänger parallelgeschaltet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform umfaßt die regelmäßige Prismenoberfläche drei Flächen und ist in den

Zylinder eingeschrieben, wobei nur drei Empfänger vorgesehen sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.

In der Zeichnung zeigen:

jQ Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen optischen Drehverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen optischen Drehverbindung gemäß

einer zweiten Ausführungsform; und

Fig. 3 einen schematischen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Drehverbindung für die übertragung von mehreren Informationskanälen.

Es wird zunächst auf die Fig. 1 Bezug genommen. Zwei Lichtbündelsender 5, 6, die radial angeordnet und auf den Mittelpunkt zu gerichtet sind, sind fest mit einem Kranz 1 verbunden. Diese Sender sind z.B. als elektrooptische Wandler ausgebildet, wenn das Kabel, an das sie parallel angeschlossen sind, kein optisches Kabel ist; gemäß anderen Ausführungsformen handelt es sich um Laser, Dioden usw.. Empfänger 7, 8 und 9, deren Empfangsachsen in derselben Ebene wie die Achsen der Sender 5, 6 liegen, sind fest mit einem Zylinder 2 verbunden und z.B. aus fotoelektrischen Zellen gebildet.

Der Zylinder 2, dessen Achse mit der des Kranzes 1 übereinstimmt, ist aus einem Innenteil 14 gebildet, das durch eine regelmäßige koaxiale Prismenoberfläche begrenzt ist, die reflektiert und von einem lichtdurch-

-Α Ι lässigen Material 11, 12, 13 umgeben ist. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl von Flächen der Prismenoberfläche drei, während bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Flächen gleich vier ist. Diese Flächen können von einer dünnen reflektierenden Schicht bedeckt sein, um die Ubertragungseigenschaften zu verbessern.

Die Empfänger 7, 8, 9, 10 sind radial und auf zur Zylinderachse in bezug auf jede dieser Flächen symmetrischen Geraden angeordnet und auf diese Achse zu orientiert. Alle Empfänger sind parallelgeschaltet.

Jedes von einem Sender ausgehende Lichtbündel wird daher an einer Fläche des reflektierenden Innenteils 14 reflektiert, um zu wenigstens einem Empfänger zu gelangen.

Wenn nur ein Sender verwendet wird, z.B. der Sender 5, empfängt jedoch kein Empfänger ein Lichtbündel, wenn der Sender 5 und die Achse 15 mit einem der Empfänger oder mit einer Kante der Prismenoberfläche fluchten. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden daher zwei Sender 5, 6 verwendet, die in der gezeigten Weise parallelgeschaltet sind und voneinander einen Abstand haben, der so bestimmt ist, daß wenigstens ein Lichtstrahl jeweils einen Empfänger erreicht, gleich wie der Kranz 1 und der Zylinder 2 relativ zueinander positioniert sind. Wenn die beiden Sender 5,6 in genau gleichem Abstand von der Achse 15 angeordnet sind, so sind die von den Strahlen aus diesen Sendern durchlaufenen Wegstrecken einander gleich, und es wird keinerlei Phasenverschiebung zwischen den ausgesandten Signalen verursacht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach demselben Prinzip eine optische Drehverbindung für mehrere Übertragungskanäle geschaffen, bei der jeder Zylinder eine minimale Dicke aufweist und mehrere Zylinder axial auf-

einander<jesetzt sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Für jeden Übertragungskanal sind entsprechende Sender vorgesehen.

Die optische Drehverbindung nach der Erfindung kann auch eingesetzt werden, wenn die relative Drehbewegung zufällig erfolgt, wie dies für die Steuerung von Unterwasserbohrköpfen der Fall ist, wenn es sich um regelmäßig arbeitende Schnellbohrköpfe handelt.

Gemäß weiteren Ausführungsformen ist das reflektierende Innenteil von der Gestalt eines regelmäßigen Vielecks mit einer Anzahl von Flächen, die größer als drei oder vier ist, wobei die Anzahl von vorzusehenden Empfängern gleich der Anzahl von Flächen des Vielecks ist.

Claims (3)

^K^ PARTNER . . katerrtanwölfe.."· 'european Patent Attorneys München Stuttgart JEUMONT - SCHNEIDER 10. Mai 1982 31-32,' Quai de Dion Bouton 92811 Puteaux Cedex / Frankreich Unser Zeichen: J 701 -—ft—te Za nsprüche

1. Optische Drehverbindung, die zur Informationsübertragung auf optischem Wege zwischen wenigstens einem Lichtstrahlsender, der radial auf einem Kranz befestigt ist, und einem von mehreren Empfängern bestimmt ist, die in derselben Ebene wie der Sender in einem aufrechten Zylinder angeordnet sind, dessen Achse mit derjenigen des Kranzes übereinstimmt und der in bezug auf diese Achse frai drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) ein inneres reflektierendes Teil (14) aufweist, das durch

eine regelmäßige, koaxiale Prismenoberfläche begrenzt ist, und ein Teil (11, 12, 13) aus lichtdurchlässigem Material aufweist, welches die Prismenoberfläche umgibt, und daß für jede Seite der Prismenoberfläche ein Empfänger (7, 8, 9) vorgesehen ist, der auf die Achse (15) zu orientiert und auf einer Geraden zertriert ist, die in bezug auf diese Fläche zu der Achse symmetrisch ist, wobei alle so angeordneten Empfänger parallelgeschaltet sind.

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2. Optische Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch

f gekennzeichnet., daß die Anzahl von Flächen der

5 Prismenoberfläche drei beträgt und daß nur drei

■ Empfänger vorgesehen sind.

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3. Optische Drehverbindung nach Anspruch 1 oder 2,

t dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sender (5, 6) vor-

f' gesehen sind, die in demselben Abstand von der Achse

*r (15) angeordnet sind, und daß der Abstand zwischen

jQ den beiden Sendern derart gewählt ist, daß ein von

f einem der Sender ausgesandter Lichtstrahl stets

I wenigstens einen Empfänger erreicht, gleich welche

Ρ relative Lage der Kranz (1) und der Zylinder (2)

\ zueinander einnehmen.

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