ITGE940101A1 - Tachimetro a trasduttore ottico, particolarmente adatto per l'applicazione sui cuscinetti a rotolamento. - Google Patents

Abstract

Tachimetro a trasduttore ottico, particolarmente adatto per l'applicazione sui cuscinetti a rotolamento, comprendente un elemento esterno a magneti solidale con l'anello ruotante del cuscinetto, estendentesi per 360°, ed una scatola toroidale, chiudibile ermeticamente, solidale con l'anello fisso del cuscinetto ed alloggiante al suo interno un elemento ottico - magnetico di forma corrispondente a quella dell'elemento esterno a magneti ed estendentesi parimenti per 360°, che viene mantenuto in sospensione all'interno di detta scatola dal campo magnetico generato dal detto elemento esterno a magneti e recante fotoincise le informazioni, essendosi provvisti dei mezzi per trasferire dette informazioni da detto elemento ottico - magnetico ad un circuito integrato di trasformazione ed elaborazione.

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: "Tachimetro a trasduttore ottico, particolarmente adatto per l'applicazione sui cuscinetti a rotolamento"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto i dispositivi tachimetrici, e più particolarmente i tachimetri associabili direttamente ai cuscinetti a rotolamento .

Dispositivi tachimetrici sono richiesti in tutti i motori nei quali necessita l'informazione della velocità, del numero di giri e/o del posizionamento dell'asse, come ad esempio nei motori aventi un movimento passo a passo, o nei motori brushless nei quali esiste la necessità di avere una informazione precisa che indichi in che punto si trova posizionato l'asse in un determinato istante.

Tale problema può essere risolto mediante impiego di un sistema tachimetrico esterno, ossìa inserendo un tachimetro a trasduttori ottici sulla estremità posteriore dell'albero motore. Una tale soluzione non presenta particolari problemi o difficoltà dovuti alla presenza di polvere, grasso o simili, dato che un tale tachimetro può essere racchiuso in un involucro completamente stagno.

Naturalmente, una tale soluzione comporta dei costi notevoli, dato che si deve procedere all'assemblaggio di più elementi separati sul medesimo motore o macchina.

Si è anche proposto, per ovviare all'assemblaggio di un tachimetro separato, di integrare un tachimetro a trasduttori magnetici sui cuscinetti che reggono l'albero del motore, ottenendo in tal modo un riparmio sia in fase di produzione che in fase di assemblaggio.

Tuttavia il sistema a magneti non consente di avere a disposizione un numero di informazioni sufficienti per una tachimetrica qualificata. Infatti, tenuto presente che il cuscinetto di massimo impiego è un cuscinetto che ha l'albero interno del diametro da 8 a 10 mm, in un tale cuscinetto il sistema magnetico non permette di avere più di 8 tacche magnetiche e quindi 8 impulsi per ogni giro, il che comporta una infomazione del tutto insufficiente ed insoddisfacente, tenuto presente per per una rilevazione tachimetrica del tipo assoluto si richiedono non meno di 90 informazioni della posizione dell'asse per ogni rotazione, con una precisione del grado, mentre per una rilevazione tachimetrica di tipo incrementale la quantità di informazioni richiesta non è inferiore a 360 informazioni per ogni giro, ossia in entrambi i casi si richiede un mumero di informazioni molto maggiore di quello che possono fornire i noti sistemi a trasduttori magnetici.

Costituisce pertanto lo scopo della presente invenzione un tachimetro a trasduttore ottico integrabile con un cuscinetto a rotolamento, in grado di fornire un numero di informazioni in grado di soddisfare a tutte le esigenze tachimetriche per ogni giro dell'albero sul quale è montato.

Conformemente all'invenzione, tale scopo viene ottenuto realizzando un sistema comprendente un elemento esterno a magneti solidale con l'anello ruotante del cuscinetto (anello interno), ed una scatola toroidale, chiudibile ermeticamente, solidale con l'anello fisso del cuscinetto (anelio esterno) ed alloggiante al suo interno un elemento ottico-magnetico di forma corrispondente a quella dell'elemento esterno a magneti, che viene mantenuto in sospensione all'interno di detta scatola dal campo magnetico generato da detto elemento esterno a magneti. Tale elemento ottico-magnetico è di peso e dimensioni molto limitati in modo da rendere quasi nulla la forza di inerzia. Vantaggiosamente esso viene realizzato in policarbonati , e porta fotoincise le informazioni. Sia l'elemento esterno a magneti che l'elemento ottico-magnetico recano una corona di magneti che si alternano a polarità rovesciata.

Nel caso in cui l'elemento magnetico esterno abbia la forma di un disco, anche l'elemento ottico-magnetico avrà la forma di un disco, e nel caso in cui l'elemento magnetico esterno abbia la forma di un anello, anche l'elemento ottico-magnetico averà la forma di un anello.

All'interno della scatola alloggiante l'elemento ottico-magnetico sono previsti dei prismi o degli specchi di lettura dell'elemento ottico, che riflettono e trasferiscono le informazioni all'esterno, tramite dei sistemi a fibre ottiche, alimentandole ad un circuito integrato che trasforma a sua volta le informazioni ottiche in informazioni elettriche, che vengono poi opportunamente elaborate a seconda delle necessità.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo secondo la presente invenzione appariranno meglio dalla seguente descrizione di due forme esecutive preferite della stessa, eseguita con riferimento al disegno allegato nel quale :

La fig. 1A rappresenta schematicamente in sezione longitudinale una metà di un cuscinetto equipaggiato con un sistema tachimetrico ottico a disco, secondo una prima forma di attuazione dell'invenzione, e

la figura 1B rappresenta schematicamente in sezione longitudinale una metà di un cuscinetto equipaggiato con un sistema tachimetrico ottico ad anello, secondo una seconda forma di attuazione dell 'invenzione.

Nel corso della seguente descrizione, a parti uguali o corrispondenti saranno assegnati numeri di riferimento eguali.

Con riferimento alla figura 1A, con 1 si è indicato un cuscinetto a rotolamento, nel caso illustrato un cuscinetto radiale a sfere, comprendente in maniera usuale un anello esterno 101, un anello interno 201 ed una corona di sfere 301 interposte nello spazio tra i due anelli, e tenute distanziate mediante una apposita gabbia (non illustrata). L'anello interno 201 è calettato su un albero ruotante 2, mentre l'anello esterno 101 è sostenuto in maniera usuale da una parte fissa (non illustrata) della macchina sulla quale è montato il cuscinetto 1.

All'anello interno 201 è assicurato un disco 3 sul quale è posizionata una corona di magneti affiancati radialmente che si susseguono a polarità rovesciate, ossia ad un magnete con orientamento N-S si affianca un magnete con orientamento S-N, e così via.

All'anello esterno 101 del cuscinetto 1 è assicurata, al disopra dell'anello 3, ad una breve distanza da questo, una scatola toroidale 4 formata da due due semigusci 104, 204 collegabili fra di loro a chiusura ermetica. All'interno della scatola 4 è alloggiato il disco ottico-magnetico 5. Tale disco ottico-magnetico 5 è di dimensioni molto limitate, ed è realizzato in materiale molto leggero al fine di limitarne al massimo il peso e di rendere quasi nulla la forza di inerzia del disco nel momento di passaggio da uno stato di moto ad uno di riposo o viceversa. Vantaggiosamente esso viene realizzato in policarbonati , e reca fotoincise le informazioni ottiche. Analogamente al disco esterno a magneti 3, anche l'elemento ottico-magnetico 5 porta tutta una corona di magneti che si alternano a polarità rovesciate.

Grazie ad un opportuno posizionamento dei magneti sui due dischi 3 e 5, il disco 5 viene mantenuto magneticamente in sospensione all'interno della scatola 4 dal campo magnetico del disco esterno 3, e viene trascinato in rotazione dalla rotazione del disco 3, dal momento che, grazie alla disposizione dei magneti a polarità rovesciata sui due dischi affacciati 3 e 5, il disco 5 non può muoversi dalla posizione reciproca assunta rispetto al disco 3. La posizionatura dei magneti, e quindi l'equilibratura del disco 5 sono indispensabili per evitare lo slittamento del disco 5 rispetto al disco di trascinamento 3 e quindi all'asse dell albero 2.

Le informazioni fotoincise sul disco 5 possono essere dì due tipi diversi, ossia una informazione di tipo parallelo secondo la quale sul disco ottico ci sono tutte le informazioni relative alla posizione del'asse dell'albero 2, ed una di tipo seriale.

Con 6 si è indicato un elemento di lettura ottica, che può essere un prisma o uno specchio, assicurato alla scatola 4 in posizione tale da leggere le informazioni ottiche del disco 5, e da trasmetterle ad un conduttore a fibre ottiche 7 che le trasmette a sua volta ad un circuito integrato (non illustrato) che trasforma le informazioni ottiche in informazioni elettriche che vengono poi eleborate a seconda delle necessità.

Nella figura 1B si è illustrato un dispositivo del tutto simile a quallo descritto con riferimento alla figura 1A. La sola differenza fra i due dispositivi risiede nel fatto che al posto del disco a magneti 3, l'anello interno 201 del cuscinetto 1 porta un elemento anulare 3' a magneti, che coopera con un analolgo anello ottico-magnetico 5' alloggiato nella scatola 4.

Il funzionamento del dispositivo di figura 1B è del tutto eguale a quanto descritto con riferimento al dispositivo di figura 1A. Le informazioni dall'anello ottico 5' sono trasferito, via prisma 6 e fibra ottica 7, al circuito integrato, indicato con 8, dal quale vengono poi elaborate. Il circuito integrato 8 può essere assemblato al disopra della stessa scatola 4.

Naturalmente la presente invenzione non è limitata alle forme esecutive illustrate e descritte, date a solo titolo di esempio non limitativo dell'invenzione, ma comprende tutte quelle modifiche e varianti rientranti nell'ambito più vasto del concetto inventivo, come a seguito rivendicato.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Tachimetro a trasduttore ottico, particolarmente adatto per l'applicazione sui cuscinetti a rotolamento caratterizzato dal fatto che comprende un elemento esterno a magneti (3,3') estendentesi per 360° solidale con l'anello ruotante (201) del cuscinetto (1), ed una scatola, chiudibile ermeticamente, solidale con l'anello fisso del cuscinetto (1) ed alloggiante al suo interno un elemento ottico-magnetico (5,5') di forma corrispondente a quella dell'elemento esterno a magneti (3,3') ed estendetesi parimenti per 360°, che viene mantenuto in sospensione e trascinato in rotazione all'interno di detta scatola (4) dal campo magnetico generato da detto·elemento esterno (3,3') a magneti, e recante fotoincise le informazioni, essendosi provvisti dei mezzi (6,7) per trasferire dette informazioni da detto elemento ottico-magnetico (5,5') ad un circuito integrato (8) di trasformazione delle informazioni ottiche in informazioni elettriche e di elaborazione di queste ultime.
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui sia l'elemento magnetico esterno (3,3') che l'elemento ottico-magnetico (5,5') recano ciascuno una corona di magneti che si alternano a polarità rovesciate .
3. 3) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 e 2, in cui detti elementi magnetico (3) ed ottico-magnetico (5) sono a forma di disco.
4. 4) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 e 2, in cui detti elementi magnetico (3') ed ottico-magnetico (5') sono a forma anulare.
5. 5) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detta scatola (4) è una scatola di forma toroidale, ed è realizzata in due semi-gusci (104,204) riunibili a chiusura ermetica fra di loro.
6. 6) Dispositivo secondo una qualsivoglia delle rivendicazioni precedenti in cui in detta scatola (4) sono racchiusi dei mezzi (6) atti a trasmettere le informazioni degli elementi ottici (5,5') ad un conduttore a fibre ottiche (7) comunicante con l'esterno della scatola (4) stessa.
7. 7) Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui detti mezzi di trasmissione sono dei prismi o degli specchi (6).
8. 8) Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti, in cui detto conduttore a fibre ottiche (7) fà capo ad un circuito integrato (8) di lettura e trasformazione dei dati ottici in dati elettrici, e di elaborazione dei dati elettrici stessi.
9. 9) Dispositivo secondo la rivendicazione 8, in cui detto circuito integrato (8) è portato dalla detta scatola (4) e/o dall'anello fisso (101) di detto cuscinetto (1).