DE9321318U1 - Division carrier - Google Patents
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Description
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 1. April 1992DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 1 April 1992
TeilungsträgerDivision carrier
Die Erfindung betrifft einen Teilungsträger in Form einer drehbar gelagerten, ringförmigen Glas- oder Kunststoffscheibe in Geräten insbesondere zur Winkelmessung. Diese Geräte sind bevorzugt inkrementa-Ie Drehgeber lichtelektrischer Bauart, die nach dem sogenannten Durchlicht-Prinzip arbeiten, bei dem Lichtbündel den transparenten Gitter-Teilungsträger und die vorgelagerte Gitter-Abtastplatte durchdringen. The invention relates to a graduation carrier in the form of a rotatably mounted, ring-shaped glass or plastic disk in devices, in particular for angle measurement. These devices are preferably incremental rotary encoders of a photoelectric design that work according to the so-called transmitted light principle, in which light beams penetrate the transparent grating graduation carrier and the grating scanning plate in front of it.
Bei derartigen Geräten zur Winkelmessung ist ein Teilungsträger aus transparentem Material wie Glas oder Kunststoff erforderlich. Der Vorteil des Durchlicht-Abtastprinzips liegt insbesondere in der Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen, so daß diese Geräte eine hohe Betriebssicherheit und Meßgenauigkeit aufweisen. Die Anwendung derartiger Geräte (Drehgeber) ist aber begrenzt, weil durchSuch devices for measuring angles require a graduation carrier made of transparent material such as glass or plastic. The advantage of the transmitted light scanning principle lies in its insensitivity to dirt, so that these devices have a high level of operational reliability and measurement accuracy. However, the use of such devices (rotary encoders) is limited because
die Glas- oder Kunststoffscheibe nur eine begrenzte Drehzahl zulässig ist, wenn eine Zerstörung des Teilungsträgers durch Überschreiten der erlaubten Zugbeanspruchung ausgeschlossen werden soll. 5the glass or plastic disk is only permitted to rotate at a limited speed if destruction of the graduation carrier by exceeding the permissible tensile stress is to be excluded. 5
Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln einen transparenten Teilungsträger in Form einer Glas- oder Kunststoffscheibe zu schaffen, der auch hohe Drehzahlen zuläßt, ohne daß die Betriebssicherheit des Gerätes beeinträchtigt wird.The object of the invention is to create, using simple means, a transparent graduation carrier in the form of a glass or plastic disk, which also permits high speeds without impairing the operational reliability of the device.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß am Umfang der mit einer Teilung versehenen Glas- oder Kunststoffscheibe mindestens ein Ring aufgebracht ist.The invention solves the problem by applying at least one ring to the circumference of the glass or plastic disc provided with a division.
Durch das weitere Merkmal der Erfindung, daß der die Glas- oder Kunststoffscheibe umschließende Ring eine Vorspannung bewirkt, erfolgt beim Erreichen einer hohen Drehzahl eine Kompensation der Zug- und Druckbeanspruchungen des Teilungsträgers. Der aufgesetzte Ring (Druckring) verursacht nämlich im Stillstand des Teilungsträgers eine Druckspannung, die bei Rotation durch die auftretenden Fliehkräfte abgebaut wird. Durch die Wahl einer geeigneten Vorspannung mittels des Ringes kann 'erreicht werden, daß sich Zug- oder Druckbeanspruchungen in der Glas- oder Kunststoffscheibe bei Erreichen einer hohen Drehzahl faktisch aufheben.The further feature of the invention, that the ring enclosing the glass or plastic pane causes a pre-tension, compensates for the tensile and compressive stresses on the graduation carrier when a high speed is reached. The ring (pressure ring) attached causes a compressive stress when the graduation carrier is at a standstill, which is reduced by the centrifugal forces that occur when it rotates. By selecting a suitable pre-tension using the ring, it can be achieved that tensile or compressive stresses in the glass or plastic pane are effectively canceled out when a high speed is reached.
Der am Umfang der Glas- oder Kunststoffscheibe aufgesetzte Ring ist bevorzugt aus Metall gefertigt. Er kann aber auch aus Kunststoff bestehen. Der Ring kann im einfachsten Fall durch Schrumpfen am Teilungsträger aufgezogen sein. Eine weitere Möglich-The ring attached to the circumference of the glass or plastic pane is preferably made of metal. However, it can also be made of plastic. In the simplest case, the ring can be fitted to the graduation carrier by shrinking it. Another possibility is
keit besteht darin, daß am Umfang des Teilungsträgers ein Ring mit einem Außenkonus zweckmäßig durch Kitten befestigt wird, auf den ein weiterer Ring mit einem entsprechenden Innenkonus aufgesetzt wird, der den erstgenannten Ring beim Aufschieben vorspannt. Zum Vorspannen des Teilungsträgers kann auch ein Ring aus flexiblen Spannbändern oder steifen Segmenten vorgesehen sein, die mittels Schrauben miteinander verbunden sind, durch welche die Vorspannung variiert werden kann.The advantage is that a ring with an outer cone is attached to the circumference of the graduation carrier, preferably by cementing, onto which another ring with a corresponding inner cone is placed, which pre-tensions the first-mentioned ring when pushed on. A ring made of flexible tensioning bands or rigid segments can also be provided to pre-tension the graduation carrier, which are connected to one another by means of screws, by means of which the pre-tension can be varied.
Der Teilungsträger nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.The graduation carrier according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing.
Es zeigtIt shows
Figur 1 perspektivisch einen lichtelektrischen Drehgeber nach dem Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht,Figure 1 shows a perspective view of a photoelectric rotary encoder according to the prior art, from which the invention is based,
Figur 2 im Schnitt einen Teilungsträger nach der Erfindung mit einem konischen Druckring,Figure 2 shows a section through a graduation carrier according to the invention with a conical pressure ring,
Figur 3 eine Draufsicht auf einen Teilungsträger nach der Erfindung mit einem Druckring in Form von Segmenten,Figure 3 is a plan view of a graduation carrier according to the invention with a pressure ring in the form of segments,
Figur 4 im Schnitt einen Teilungsträger nach 0 der Erfindung mit aufgeschrumpftemFigure 4 shows a section through a graduation carrier according to the invention with shrunk-on
Druckring,pressure ring,
Figur 5 eine Draufsicht auf einen Teilungsträger nach der Erfindung mit einem Druckring in Form von Spannbändern.Figure 5 is a plan view of a graduation carrier according to the invention with a pressure ring in the form of tensioning bands.
Die Figur 1 zeigt einen bekannten inkrementalen Drehgeber. 1 lichtelektrischer Art, von dem die Erfindung
ausgeht. Dieser Drehgeber arbeitet nach dem Durchlicht-Abtastprinzip.
5Figure 1 shows a known incremental rotary encoder 1 of the photoelectric type, from which the invention is based. This rotary encoder works according to the transmitted light scanning principle.
5
Am scheibenförmigen Träger 2 aus Glas ist eine Teilung 3 als Radialgitter vorgesehen. Die lichtundurchlässigen Striche der Teilung 3, die etwa so breit sind wie die lichtdurchlässigen Striche, bestehen zweckmäßig aus einer dünnen Chromschicht, die auf die Glasscheibe 2 aufgedampft sind. Auf einer zweiten Spur ist zusätzlich eine Referenzmarke 4 vorgesehen.A graduation 3 is provided as a radial grating on the disk-shaped carrier 2 made of glass. The opaque lines of the graduation 3, which are approximately as wide as the transparent lines, are expediently made of a thin layer of chrome which is vapor-deposited onto the glass disk 2. A reference mark 4 is also provided on a second track.
Im geringen Abstand gegenüber der drehbaren Glasscheibe 2 ist eine Abtasteinheit 8 angeordnet, die auf vier Feldern jeweils die gleiche Gitterteilung wie die Glasscheibe 2 und ein Abtastfeld für die Referenzmarke 4 trägt. Die vier Strichgitter der Abtasteinheit 8 sind jeweils um ein Viertel -der Teilungsperiode zueinander versetzt. Alle Felder werden von einem parallel ausgerichteten Lichtbündel durchstrahlt, das von einer Lampe 6 mit Kondensor 7 ausgeht. Bei Drehung der Glasscheibe 2 um die Achse 5 wird der Lichtstrom moduliert und seine Intensität von Photoelementen 9 erfaßt. Dabei werden sinusförmige Signale erzeugt, wobei die Anzahl der Signalperioden pro Umdrehung ein Maß für den Drehwinkel ist.A scanning unit 8 is arranged at a short distance from the rotating glass pane 2, which has four fields with the same grating pitch as the glass pane 2 and a scanning field for the reference mark 4. The four line gratings of the scanning unit 8 are each offset from one another by a quarter of the grating period. All fields are illuminated by a parallel beam of light that comes from a lamp 6 with a condenser 7. When the glass pane 2 rotates about the axis 5, the light flux is modulated and its intensity is recorded by photo elements 9. Sinusoidal signals are generated, with the number of signal periods per revolution being a measure of the angle of rotation.
In Figur 2 ist am Umfang der Glasscheibe 2, die in Übereinstimmung mit Figur 1 eine Teilung 3 aufweist, ein Ring 10 durch Kitten aufgebracht, der außen einen Konus aufweist und der mittels eines zweiten Ringes 11, der innen einen Konus besitzt,In Figure 2, on the periphery of the glass pane 2, which has a division 3 in accordance with Figure 1, a ring 10 is applied by cementing, which has a cone on the outside and which is fixed by means of a second ring 11, which has a cone on the inside,
zusammengedrückt wird, so daß die Glasscheibe 2 vorgespannt wird. Die Ringe 10 und 11 sind zweckmäßig aus Metall gefertigt.is pressed together so that the glass pane 2 is prestressed. The rings 10 and 11 are conveniently made of metal.
Die Glasscheibe 2 wird dabei durch den Druckring 10 zweckmäßig so vorgespannt, daß beim Erreichen einer hohen (maximalen) Drehzahl eine Kompensation der Zug- und Druckbeanspruchungen erfolgt. Dabei sind Drehzahlen bis etwa 50.000 Umdrehungen pro Minute erreichbar.The glass pane 2 is prestressed by the pressure ring 10 in such a way that when a high (maximum) speed is reached, the tensile and compressive stresses are compensated. Speeds of up to about 50,000 revolutions per minute can be achieved.
Die Figur 3 zeigt eine Glasscheibe 2 mit einer Teilung gemäß Figur 1, die von starren Segmenten 12 aus Metall umschlossen ist, welche durch Schrauben 13 zu einer als Druckring wirkenden Einheit verbunden sind. Mittels der Schrauben 13 kann dabei die Vorspannung der Glasscheibe 2 variiert und im Hinblick auf die maximale Drehzahl optimal den Erfordernissen angepaßt werden.Figure 3 shows a glass pane 2 with a division according to Figure 1, which is surrounded by rigid metal segments 12, which are connected by screws 13 to form a unit that acts as a pressure ring. The prestressing of the glass pane 2 can be varied by means of the screws 13 and can be optimally adapted to the requirements with regard to the maximum speed.
In Figur 4 wird die mit einer Teilung 3 gemäß Figur 1 versehene Glasscheibe 2 durch einen Ring 14 aus Metall vorgespannt, der aufgeschrumpft ist. Das geschieht so, daß der Innendurchmesser des Ringes 14 bezüglich des Außendurchmessers der Glasscheibe 2 etwas kleiner gefertigt und durch nachfolgendes Erhitzen so vergrößert wird, daß der Ring 14 auf die Glasscheibe 2 aufgeschoben werden kann. Nach dem Abkühlen schrumpft der Ring 14 und bewirkt dabei eine Vorspannung der Glasscheibe 2.In Figure 4, the glass pane 2, which is provided with a division 3 according to Figure 1, is prestressed by a ring 14 made of metal that is shrunk on. This is done by making the inner diameter of the ring 14 slightly smaller than the outer diameter of the glass pane 2 and then heating it to make it larger so that the ring 14 can be pushed onto the glass pane 2. After cooling, the ring 14 shrinks and thereby prestresses the glass pane 2.
In Figur 5 wird die mit einer Teilung gemäß Figur 1 versehene Glasscheibe 2 durch flexible Stahlbänder 15 vorgespannt, die mittels Schrauben 16 miteinander verbunden sind, durch welche die Vorspannung eingestellt werden kann.In Figure 5, the glass pane 2 provided with a division according to Figure 1 is prestressed by flexible steel bands 15 which are connected to one another by means of screws 16, by means of which the prestress can be adjusted.
\&bgr; -\&bgr; -
Die Erfindung ist nicht auf den gezeigten inkrementalen Drehgeber 1 beschränkt, sondern auch bei absoluten Drehgebern mit Codespuren als Teilung anwendbar .The invention is not limited to the incremental encoder 1 shown, but can also be used for absolute encoders with code tracks as divisions.
Claims (9)
55. Graduation carrier according to claims 1 to 4, characterized in that the ring (14) is fitted onto the glass or plastic disc (2) by shrinking.
5
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19920106193 EP0564685B1 (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Support for a measuring scale |
| DE19934310869 DE4310869A1 (en) | 1992-04-10 | 1993-04-02 | Division carrier |
Publications (1)
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| DE9321318U1 true DE9321318U1 (en) | 1997-04-24 |
Family
ID=25924611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE9321318U Expired - Lifetime DE9321318U1 (en) | 1992-04-10 | 1993-04-02 | Division carrier |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9321318U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100365389C (en) * | 2005-10-14 | 2008-01-30 | 清华大学 | Switching digital angle displacement sensor and use thereof |
-
1993
- 1993-04-02 DE DE9321318U patent/DE9321318U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100365389C (en) * | 2005-10-14 | 2008-01-30 | 清华大学 | Switching digital angle displacement sensor and use thereof |
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