ITTO950241A1 - Elemento codificato, lineare o a disco. - Google Patents

Abstract

L'elemento codificato lineare o a disco per l'esatto posizionamento e/o la rilevazione della posizione di macchine operatrici, apparecchiature di manipolazione od altri pezzi mobili, consiste di un materiale di sopporto (1), sul quale sono disposte codificazioni per la scansione attraverso sensori ottici e che è di per sé stesso riflettente o è provvisto con uno strato riflettente (8).(Figura 1).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Elemento codificato, lineare o a disco"

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ad un elemento codifi-cato lineare o a disco per l'esatto posizionamento di macchine operatrici, apparecchiature di manipolazione o altri organi di regolazione, consistente di un materiale trasparente, sul quale sono disposte codifi-cazioni per la scansione attraverso sensori ottici, così come ad un procedimento per la sua produzione.

Elementi codificati a disco sono di regola fis-sati su di un asse rotante mediante un mozzo. Un raggio di luce produce impulsi nel procedimento a luce passante durante la rotazione dell'elemento a disco. In questo caso la sorgente luminosa giace parallelamente all'asse di rotazione ed invia un raggio di luce ad angolo retto rispetto all'elemento a disco.

Attraverso la sequenza "trasparente alla luce/non trasparente alla luce" riportata sull'elemento a disco codificato si producono sull'elemento a disco rotante "aperture-finestra" di ampiezza e lunghezza determinate, che vengono utilizzate per la produzione di impulsi. Il raggio di luce uscente dalla sorgente luminosa (emettitore) è convertito in un impulso da un ricevitore (sensore ottico) che giace nell'asse ottico del raggio di luce, in modo tale per cui il genere dell'impulso dipende dalla natura della "finestra" .

Gli impulsi elettrici servono per la realizzazione di un circuito di regolazione per la misurazione del numero di giri, per l'accelerazione e per l'esatto posizionamento di organi di regolazione, come ad esempio di una testa stampante, di un braccio di robot o di una slitta di macchina utensile. Per sistemi lineari vengono impiegati elementi codificati lineari o regoli codificati, che vengono disposti ad angolo retto rispetto ad una sorgente luminosa e che all'impatto di un raggio luminoso su di un sensore ottico disposto dietro all'elemento codificato lineare producono un impulso. Questo viene utilizzato ad esempio in macchine utensili per il controllo del movimento di avanzamento.

Elementi codificati lineari o a disco sono solitamente realizzati di vetro,metallo o plastica.Nella produzione di articoli di massa si sono imposti elementi a disco di metallo o plastica. Essi vengono prodotti da pellicole trasparenti ad esempio in sensori angolari o unità di codificazione, ad esempio per stampanti a getto d'inchiostro.

A questo scopo una pellicola industriale è impressionata con codificazioni attraverso maschere o attraverso un fotoplotter e quindi sviluppata. Il risultato è una pellicola trasparente, in cui le codificazioni sono nere e non riflettenti. Dal materiale della pellicola vengono poi ritagliati i singoli elementi a disco o lineari.

Uno svantaggio nei dispositivi noti di elementi codificati a disco e sensori ottici è dovuto al fatto che emettitore e ricevitore sono disposti su lati rispettivamente contrapposti con riferimento al dispositivo di elemento codificato lineare rispettivamente a disco. Questo determina un elevato dispendio costruttivo e provoca eventualmente anche una elevata predisposizione a danni a seguito di sollecitazione meccanica, come ad esempio un carico oscillante, o dovuti a sporcizie che possono depositarsi su entrambi i lati dell'elemento a disco.

Scopo della presente invenzione è quello di evitare gli svantaggi descritti e di fornire un nuovo dispositivo e rispettivamente una nuova struttura di elemento codificato lineare o a disco, che consenta una realizzazione più semplice ed eventualmente meno fragile di circuiti di regolazione fotosensibili.

Questo scopo viene risolto secondo l'invenzione attraverso le caratteristiche riportate nella riven-dicazione principale. E' stato dimostrato che un rivestimento del lato posteriore di elementi codificati a disco e lineari con materiali riflettenti rende possibile una disposizione di emettitore e ricevitore uno vicino all'altro su di un unico lato. Convenien-temente emettitore e ricevitore - cioè sorgente luminosa e sensore ottico - vengono unificati in un chip e con ciò sono connessi strettamente come unità costruttiva con l'elemento codificato lineare o a disco. In questo modo le distanze diventano minori, il carico oscillante più basso ed un pericolo di impoiveramento è sostanzialmente eliminato.

Per poter muovere elementi codificati a disco o lineari con un'elevata frequenza, è necessario che vengano evitati errori nella riflessione del raggio luminoso e che le perdite di energia vengano mantenute possibilmente basse. Questo è anche importante per una miniaturizzazione dell'elemento lineare a disco o lineare. Attraverso un'appropriata disposizione su di un unico lato del materiale di sopporto possono essere ridotte la dispersione e l'incurvamento del raggio luminoso e si possono evitare fenomeni di indifferenza. Questi accorgimenti migliorano notevolmente il rapporto di risoluzione in confronto ad una disposizione della codificazione e dello strato riflettente su lati rispettivi dell'elemento codificato a disco o lineare. Ulteriormente grazie all'impiego di materiali di sopporto desiderati può essere evitato un invecchiamento del materiale di pellicola solitamente impiegato.

Nel seguito l'invenzione è spiegata più in dettaglio sulla base di un esempio di attuazione e di tavole di disegno, in cui:

la figura 1 è una vista in sezione ed in pianta di un elemento codificato a disco secondo l'invenzione con un'unità emettitore/ricevitore, e

la figura 2 rappresenta un elemento codificato a disco analogo alla figura 1 nella tradizionale for-ma di attuazione.

Nella figura 1 l’elemento codificato a disco è indicato con il numero di riferimento 1. Esso ha un diametro D (diametro ottico) e gira intorno all'asse di rotazione 2. Sulla sua circonferenza esterna sono disposte fessure 3 che presentano una lunghezza di fessura 1 ed una ampiezza di fessura b.

L'elemento codificato a disco consiste di un materiale di sopporto 20, che può essere trasparente oppure no. Su questo sopporto può essere applicato uno strato riflettente 8, un fotostrato 21 o uno strato di gelatina antistatico 22. Per il rivestimento dello stato riflettente 8 è conveniente applicare sul lato esterno dell'elemento codificato a disco 1 uno strato di protezione 23.

Finora era usuale applicare fra di un materiale di sopporto ed il fotostrato 21 rispettivamente lo strato di gelatina 22 un materiale adesivo 24. Secondo nuovi sviluppi è tuttavia anche possibile che i detti strati vengano già applicati durante la produzione dello strato di sopporto, cosicché non sono necessari gli strati adesivi.

Presso il bordo esterno dell'elemento codificato a disco 1 si trovano rispettivamente un emettitore 4 ed un ricevitore 5, che sono disposti in una comune unità strutturale 6. Emettitore e ricevitore sono connessi con un circuito di regolazione (non rappresentato) mediante linee 7.

Come è visibile dalla figura lb, il materiale di sopporto 20 dell'elemento codificato a disco è provvisto vantaggiosamente sul lato anteriore di uno strato riflettente 8. Sullo strato riflettente 8 si trova quindi il fotostrato 21, mediante il quale vengono prodotte le codificazioni. Con ciò i raggi luminosi emessi dall'emettitore 4 sono riflessi solo in corrispondenza delle "fenditure di passaggio" del fotostrato, cioè fra le fessure della maschera nell'asse ottico 7, e vengono registrate dal ricevitore 5, che trasmette un impulso attraverso le linee 7 al circuito di regolazione.

Quando il materiale di sopporto 20 è realizzato trasparente, può trovarsi fra il materiale di sopporto 20 dell'elemento codificato a disco e lo strato riflettente 8 uno strato sensibile alla luce, che è provvisto con codificazioni per la produzione di finestre per sensori ottici. Inoltre lo strato sensibile alla luce 9, come mostrato in figura lb, può essere impressionato attraverso maschere o fotoplotter e sviluppato.

Per una elevata precisione dell'elemento codificato a disco secondo l'invenzione è necessario che il foro sia realizzato esattamente nel centro del disco. Questo si realizza attraverso una cosiddetta "sagomatura con presa", in cui il punto mediano dell'elemento codificato a disco è rilevato otticamente e nello stesso tempo vengono sagomati il foro ed il profilo esterno. Per evitare le più piccole differenze di segnale è necessario che si eviti uno squilibrio dell'elemento codificato a disco o lineare. Questo si ottiene mediante una regolazione fine durante la lavorazione, in cui questo processo viene effettuato vantaggiosamente su di un lato del materiale di sopporto 1. Questo fa risparmiare una duplice regolazione ed evita pertanto errori di lavorazione.

In linea di principio, come è illustrato nella figura le, lo strato sensibile alla luce può essere disposto anche sull'altro lato del materiale trasparente 1, che è rivolto verso il sensore 6. in questo modo tuttavia possono insorgere fenomeni di incurvamento nel passaggio del raggio luminoso emesso dall'emettitore 6 attraverso la maschera. Pertanto è vantaggioso quando è minimizzata la distanza fra gli strati attraversati dal raggio luminoso dopo la riflessione. Questo è il caso nell'alternativa menzionata per prima (figura le).

Analogamente alla figura 1 è rappresentato nella figura 2 un elemento codificato a disco 10 con un asse girevole 2, che presenta ugualmente un diametro ottico D, una lunghezza di fessura 1 ed un'ampiezza di fessura b. Poiché qui tuttavia manca uno strato riflettente, emettitore e ricevitore 4, 5 rispettivamente 14, 15 sono disposti su rispettivi lati dell'elemento codificato a disco.

Si riconosce che il cammino ottico nell'asse Z secondo la figura 2a è più lungo che nella rappresentazione secondo la figura 1b. Ulteriormente è da notare l'elevato numero di linee e di pezzi. Il bisogno di spazio per l'elemento codificato a disco secondo lo stato della tecnica rappresentato nella figura 2 è pertanto maggiore in comparazione con l'elemento codificato a disco secondo l'invenzione.

Per la produzione dell'elemento codificato a di sco secondo l'invenzione una pellicola industriale è impressionata con codificazioni attraverso maschere o fotoplotter e sviluppata. La pellicola standard im-pressionata e sviluppata è trasparente e le codifi-cazioni sono nere e non riflettenti.

Per l'ottenimento di una riflessione sul lato posteriore dell'elemento codificato a disco la pellicola impressionata e sviluppata è vaporizza da un lato nel procedimento ad alto vuoto con uno strato metallico. La pellicola può anche essere provvista durante la sua produzione con uno strato riflettente ed un fotostrato, cosicché in questo modo la precisione dell'immagine è ancora migliorata. Ulteriormente possono essere utilizzati anche altri procedimenti a strato sottile per l'applicazione di strati metallici molto riflettenti (grado di riflessione maggiore del 90%), come ad esempio la tecnica a spruzzo. A seguito di prove è stato stabilito che con una sorgente luminosa, che emette onde luminose con una lunghezza d'onda luminosa di circa 700 nanometri, possono essere utilizzati i seguenti strati metallici: rame, alluminio, cromo ed argento.

Ulteriori strati metallici sono possibili a seconda del campo di lunghezza d'onda della sorgente luminosa ed in considerazione di una ottimale adesione sul materiale di pellicola che viene rispettivamente impiegato.

Inoltre lo strato metallico può essere provvisto con un ulteriore strato di protezione anche contro danneggiamenti meccanici con un procedimento altrimenti analogo. Dopo il rivestimento la pellicola è isolata, cosicché gli elementi codificati a disco e lineari desiderati possono essere ritagliati dalla pellicola industriale.

Il procedimento secondo l'invenzione consente la produzione di articoli di massa con elevata risoluzione. Esso presenta ulteriormente il vantaggio di una elevata sicurezza di processo, nella misura in cui sono utilizzati nella produzione materiali di pellicola con proprietà che rimangono costanti.

Gli elementi codificati lineari e a disco riflettenti prodotti quali articoli di massa vengono impiegati vantaggiosamente in stampanti a getto di inchiostro, di cui si producono parecchi milioni di pezzi all'anno.

Specialmente nella stampa a colori è necessario l'esatto posizionamento della testa stampante attraverso l'apparato fotosensibile integrato in un circuito di regolazione. Con l'aiuto del sensore disposto secondo l'invenzione su di un lato dell'elemento codificato a disco rispettivamente lineare è possibile una struttura semplice e di costi contenuti.

Precedentemente sono state spiegate diverse realizzazioni di elementi codificati a disco, in cui le codificazioni erano rappresentate principalmente come fessure. In linea di principio tuttavia sono possibili anche altre forme geometriche, in particolare sono tecnicamente realizzabili per elementi a disco ed anche lineari uno o più canali. A questo proposito si rimanda alle figure 3 e 4, in cui sono indicati esempi per un dispositivo a più canali.

Così nella figura 3 è rappresentata una struttura a tre canali con le codificazioni di tre anelli simmetrici alla rotazione 11, 12, 13 su di un elemento codificato a disco 1.

La figura 4 illustra una struttura analoga per un elemento codificato lineare 16, in cui la codificazione si trova in più sezioni l'una dopo l'altra. Qui è possibile realizzare una suddivisione uniforme 17 o anche una suddivisione logaritmica (non rappresentata) sullo strato fotosensibile 18.Alle estremità dell'elemento codificato lineare 16 sono riconoscibili aperture di fissaggio 20.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Elemento codificato lineare o a disco per l'e satto posizionamento e/o la rilevazione della posi zione di macchine operatrici, apparecchiature di ma nipolazione od altri pezzi mobili, consistente di un materiale di sopporto, sul quale sono disposte codi ficazioni per la scansione attraverso sensori ottici, caratterizzato dal fatto che il materiale di sop porto (1) è di per sé stesso riflettente o è provvi sto con uno strato riflettente (8).
2. 2. Elemento codificato lineare o a disco secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il ma teriale (1) consiste di una pellicola, trasparente o no, in cui uno strato sensibile alla luce (9) ed uno strato riflettente (8) sono applicati sulla pellico la .
3. 3. Elemento codificato lineare o a disco secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che lo strato fotosensibile {9) è provvisto attraverso maschere o fotoplotter con codificazioni per la produzione di finestre di sensori ottici.
4. 4. Elemento codificato lineare o a disco secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che lo strato riflettente (8) consiste di uno strato metallico.
5. 5. Elemento codificato lineare o a disco secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che lo strato metallico è applicato nel procedimento a strato sottile.
6. 6. Elemento codificato lineare o a disco secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che lo strato metallico consiste di rame, alluminio, cromo o argento.
7. 7. Elemento codificato lineare o a disco secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che sullo strato metallico è applicato un ulteriore strato di protezione contro danneggiamento meccanico .
8. 8. Procedimento per la produzione di un elemento codificato lineare o a disco secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il materiale trasparente,consistente di una pellicola con uno strato fotosensibile (9), è impressionato con codificazioni attraverso maschere o fotoplotter e successivamente sviluppato, che un rivestimento metallico è realizzato sullo strato fotosensibile (9) e che gli elementi codificati a disco e lineari vengono isolati dal materiale di pellicola impresso e rivestito .
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la pellicola impres-sionata e sviluppata è provvista nel procedimento a strato sottile con uno strato riflettente.
10. 10. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che lo strato riflettente consiste di un metallo che presenta una buona adesione sul materiale di pellicola.
11. 11. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che lo strato me-tallico è vaporizzato su di un solo lato sul materiale di pellicola nel procedimento ad alto vuoto.
12. 12. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che lo strato metallico è applicato nel procedimento a strato sottile.