NL8803020A - Halleffect-codeerinrichting. - Google Patents

Description

v

Halleffect-codeerl nrfchting.

De uitvinding heeft betrekking op een codeerinrichting, in het bijzonder op een inrichting voor het afgeven van uitgangssignalen die de positie van een drukwiel voorstellen.

Codeerinrichtingen voor drukwielen zijn bekend uit en beschreven 5 in bijvoorbeeld de Amerikaanse octrooischriften 3.978.457 en 4.313.105 met betrekking tot drukwielen voor frankeermachines. Vanwege de grote behoefte aan beveiliging in inrichtingen, zoals frankeermachines die in feite geld drukken, zijn vele bekende codeerinrichtingen, waarbij armen mechanisch schakelcontacten heffen, gewoonlijk niet voldoende sterk om 10 het aantal cycli te bereiken dat van de machine wordt verwacht. Bovendien is de omgeving van frankeermachines, die papierstof en lijm en water voor enveloppen met zich meebrengt, nadelig voor mechanische inrichtingen vanwege de kosten van de vereiste bescherming tegen cmge-vingsfaktoren.

15 Teneinde dit aspect van omgevingsproblemen te vermijden en een langere levensduur te bereiken, worden optische codeerinrichtingen op diverse wijzen in frankeermachines toegepast. Hoewel optische codeerinrichtingen goed functioneren, zijn er talrijke gevallen waarin voor het coderen een groot volume voor het instelmechanisme van de drukwielen 20 nodig is, om de eenvoudige reden dat extra ruimte nodig is voor het opnemen van de codeerinrichting en een codeerschijf.

Halleffectsensoren zijn ook toegepast in frankeermachines. Magneten zijn op de instel tandheugel gemonteerd en de positie daarvan wordt langs magnetische weg gedetecteerd om de positie van de tandheugel te 25 bepalen, die een drukwiel aandrijft, zoals in het Anerikaanse octrooi-schrift 4.398.458 is beschreven. Magnetostrictieve sensoren zijn bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.224.603. Dit laatstgenoemde oc-trooischrift beschrijft een inrichting, waarbij het vereist is dat de druktrommel en de daarbij behorende tandheugels in beweging zijn, ten-30 einde het instellen van de drukwielen te kunnen bepalen.

Halleffectsensoren zijn eveneens toegepast voor het opwekken van positie-afhankelijke impulsen voor de synchronisatie. Een dergelijke toepassing is beschreven in het Anerikaanse octrooi schrift 3.939.372, waarbij een flux-gel eidende nok nabij de sensor wordt gebracht wanneer 35 een as draait, teneinde een impulsvormig signaal uit de sensor te verkrijgen. Ook in genoemd octrooischrift is een spiraalvormige magneet voorgesteld, die tezamen met de halleffectinrichting kan worden gebruikt voor het afgeven van positie-informatie.

.8203020

A

2 Λ

In vele instel toepassingen en in het bijzonder in instelmechanismen voor het drukwiel van een frankeermachine, is het nodig dat de co-deerinrichting een klein volume inneemt en bij voorkeur met minder kosten gepaard gaat dan de huidige optische codeerinrichtingen.

5 De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een codeerinrichting, waarbij het probleem van het coderen in een betrekkelijk vuile omgeving en in een klein beschikbaar volume wordt opgelost.

De uitvinding heeft ook ten doel te voorzien in een inrichting voor het coderen van de absolute positie, in het bijzonder voor druk-10 wielen.

Voorts heeft de uitvinding ten doel te voorzien in een inrichting voor het coderen van een absolute positie van een drukwiel, die beveiligd is tegen omgevingsstoringen.

Volgens de uitvinding is een halleffectsensor op een orgaan gemon-15 teerd en is een magneet aangrenzend aan de sensor eveneens op het orgaan gemonteerd, zodat de flux van de magneet door de sensor wordt gericht om een uitgangssignaal voort te brengen. De grootte van het uitgangssignaal komt overeen met de sterkte van de magnetische flux door de sensor. Een tweede orgaan waarop een flux-concentrerend materiaal, 20 zoals zacht staal is aangebracht, kan een relatieve verplaatsing ten opzichte van het eerste orgaan uitvoeren en is zodanig aangebracht, dat een spleet tussen de hall effectsensor en het flux-concentrerende materiaal aan de zijde tegenover de magneet tot stand wordt gebracht. Het uitgangssignaal van de hal 1 effectsensor varieert overeenkomstig de af-25 meting van de spleet, zodat bij een verandering van de positie van het tweede orgaan ten opzichte van het eerste orgaan, het uitgangssignaal van de hall effectsensor overeenkomstig daarmee varieert, teneinde een indicatie van de positie van het tweede orgaan ten opzichte van het eerste orgaan te verkrijgen.

30 Bij. een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding is een druk wiel van een frankeermachine op een as gemonteerd, die niet uit ijzer bestaat en is voorzien van een magneet die in een sleuf in de as is bevestigd. Het drukwiel is voorzien van een flux-geleidend materiaal, waarvan de inwendige configuratie een spiraal om de as vormt. Een hal 1-35 effectinrichting is op de as tussen de magneet en het flux-geleidende materiaal gemonteerd. De halleffectinrichting geeft als gevolg van de weg met variabele magnetische weerstand, hetgeen door het spiraal vormige oppervlak van het flux-geleidende materiaal tot stand wordt gebracht, wanneer de afstand tussen de magneet en het flux-geleidende ma-40Ateriaal varieert, een uitgangssignaal af, dat varieert met de hoekposi- .8803020 3 tie van het drukwiel.

Het uitgangssignaal van de halleffectinrichting wordt toegevoerd aan een analoog-digitaalomzetter waarvan het digitale uitgangssignaal daarna wordt afgegeven aan een microcomputer, teneinde daaraan informa-5 tie voor het bepalen van de positie van het drukwiel te leveren. De uitgangssignalen van een aantal codeerinrichtingen kunnen desgewenst volgens het multiplexprincipe worden overgedragen naar de analoog-digi-taalomzetter.

Bij een andere uitvoeringsvorm is een verdere halleffectinrichting 10 op de as aan de tegenoverliggende zijde van de magneet aangebracht on de retourflux te meten. Het uitgangssignaal van deze tweede halleffect-sensor kan worden gebruikt voor de aanvulling aan het uitgangssignaal van de eerste halleffectinrichting, teneinde een grotere nauwkeurigheid te bereiken indien het gewenst is voor de grootste spleetbreedten. De 15 som van de twee waarden levert ook informatie over het totale magnetische veld. Een onaanvaardbare variatie van de totale flux zal een indicatie vormen van pogingen tot knoeien.

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen. In de tekeningen tonen: 20 Fig. 1 een blokschema van een elektronische frankeermachine waarin een codeerinrichting volgens de uitvinding wordt toegepast;

Fig. 2 een blokschema van het codeerstelsel volgens de uitvinding;

Fig. 3 een doorsnede van een drukwiel met een codeerinrichting 25 volgens de uitvinding;

Fig. 4 schematisch de relatie tussen de magneet, de sensor en de concentrator;

Fig. 5 een zijaanzicht van de flux-geleidende ring;

Fig. 6 een tabel van de stralen van het spiraalvormige oppervlak 30 versus de hoek van het drukwiel;

Fig. 7 een grafiek van de uitgangsspanning als functie van de positie van de halleffectcodeerinrichting bij een drukwiel dat in fig. 3 1s geïllustreerd;

Fig. 8 een stroomdiagram dat aangeeft op welke wijze de waarden 35 voor het absoluut coderen van het drukwiel worden bepaald;

Fig. 9 een stroomdiagram van de routine voor het gebruiken van de codeerwaarden bij het instellen van drukwielen van frankeermachines;

Fig. 10 een andere uitvoeringsvorm van een drukwiel en as, waarbij een extra halleffectsensor voor compensatie wordt toegepast; 40 Fig. 11 nog een andere uitvoeringsvorm van een drukwiel met een .8803020 4 codeeri nrfcht1ng;

Fig. 12 een stroomdiagram dat een codeerroutine illustreert voor de uitvoeringsvorm van fig. 11;

Fig. 13 een aanzicht in perspectief van een drukwielinrichting met 5 een codeerinrichting volgens de uitvinding;

Fig. 14 een aanzicht in perspectief met uiteengenomen onderdelen van de drukwielas en de halleffeetinrichtingen volgens fig. 12;

Fig. 15 een doorsnede van de drukwielinrichting;

Fig. 16 een bovenaanzicht van de flexibele bedrading voor het mon-10 teren van de halleffectsensoren in de flexibele sensorinrichting.

Fig. 1 toont een blokschema van een elektronische frankeermachine waarin een codeerinrichting volgens de uitvinding wordt toegepast. Bepaalde frankeermachines waarin een codeerinrichting volgens de uitvinding kan worden toegepast, zijn bijvoorbeeld beschreven in het Ameri-15 kaanse octrooi schrift 3.978.457 en het Amerikaanse octrooi schrift 4.301.507.

In fig. 1 is een elektronische frankeermachine getoond, die bestuurd wordt door een centrale verwerkingseenheid (CPU). De CPU ontvangt invoerdatasignalen met betrekking tot de te drukken frankenng en 20 dergelijke uit een invoertoetsenbord I of uit een randinrichting zoals beschreven is in het Amerikaanse octrooi schrift 4.301.507. Zoals uit fig. 1 blijkt kunnen de invoerdatasignalen worden toegevoerd aan een multiplexer MP die datasignalen afgeeft aan de uitvoerweergeefinrichting 0.

25 De CPU voert berekeningen op de ingevoerde datasignalen uit en bestuurt de werking van de frankeermachine door middel van een computerprogramma dat in het permanente geheugen PM is opgenomen. Datasignalen die betrekking hebben op de verrekening worden overgedragen naar een niet vluchtig geheugen hetzij transactie voor transactie zoals bijvoor-30 beeld beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.484.307, of na berekeningen uitgevoerd in een tijdelijk geheugen TM naar het niet vluchtige geheugen weer op basis van transactie voor transactie of aan het einde van een bepaald aantal bewerkingen of aan het einde van een start na het uitvallen van de netspanning, zoals beschreven is in het Ameri-35 kaanse octrooischrift 3.978.457.

Overeenkomstig de datasignalen toegevoerd aan de CPU en bestuurd door het programma, levert de CPU informatie voor het instellen van drukwielen door middel van een instelmechanisme SP aan de frankeerdruk-ker. De positie van elk stel drukwielen wordt bewaakt door een codeer-40 inrichting, teneinde datasignalen aan de CPU af te geven om te verzeke- .8803020 5 ren dat de drukwielen zijn gepositioneerd 1n de verwachte Instelling, hetgeen volgens de uitvinding wordt uitgevoerd door het instelmechanis-me SP. Codeerinformatie wordt aan de CPU toegevoerd voor een vergelijking met de verwachte instelling.

5 Hoewel de uitvinding wordt toegeiicht aan de hand van drukwielen voor waarden, zal het duidelijk zijn dat een uitvoeringsvorm van de codeeri nrlchtlng die hierin is getoond, kan worden toegepast voor andere drukwielen, zoals drukwielen voor het drukken van data, identificatienummers of dergelijke. Het zal eveneens duidelijk zijn dat de ultvln-10 ding die aan de hand van de betreffende uitvoeringsvormen voor een hoekrotatie is beschreven, even goed kan worden aangepast voor een lineaire relatieve beweging.

Fig. 2 toont een blokschema van de codeerinrichting volgens de uitvinding. Lineaire halleffeetlnrlchtlngen 20 die aangrenzend aan 15 drukwielen (aangegeven met onderbroken lijnen) zijn gemonteerd, leveren zoals hierna wordt beschreven, de daarbij behorende uitgangssignalen die overeenkomen met de positie van elk van de drukwielen, aan een multiplexinrichtlng 22 die Is verbonden met een analoog-digitaal omzetter 24 voor het afgeven van digitale positiesignalen aan de CPU, welke s1g-20 nalen de actuele positie van de drukwielen in de drukinrichting PP van fig. 1 voorstellen.

Een geschikte analoge multiplexer Is verkrijgbaar bij National Semiconductor als Inrichting nr. CD4053. Een geschikte analoog-digi-taalomzetter voor de toepassing volgens de uitvinding is verkrijgbaar 25 bij Analog Devices als Inrichting nr. AD7574.

Fig. 3 toont een doorsnede van een drukwiel dat is voorzien van een codeerinrichting volgens de uitvinding. Het drukwiel 30 bezit een aantal drukelementen, waarvan er een met het verwijzingsnummer 32 is aangegeven (bij voorkeur van rubber), welke elementen op regelmatige 30 onderlinge afstanden zijn aangebracht en zijn bevestigd aan uitsteeksels aan de omtrek daarvan. Bij de geïllustreerde uitvoeringsvorm zijn er elf elementen, echter zal het duidelijk zijn dat naar behoefte er meer of minder aanwezig kunnen zijn tot de grens die bepaald wordt door de aüneting van de drukelementen.

35 Het drukwiel 30 1s draaibaar op een as 34 gemonteerd. De as mag niet uit ijzer bevattend materiaal worden gefabriceerd, voor welk materiaal aluminium, koper, kunststof of een ander niet magnetisch materiaal kan worden gekozen, hetgeen uit de stand van de techniek bekend 1s. De magneet 36 wordt In de sleuf 38 van de as vastgehouden. De li-40 nealre hall effectsensor 40, waarvoor de halleffectlnrichtlng XL3503 .8803020 6 vervaardigd door Sprague, geschikt is, is in de spleet 38 boven de magneet 36 bevestigd. Geschikte magneten zijn verkrijgbaar bij Indiana General.

Binnen de omtrek van het drukwiel 30 is zoals het duidelijkst in 5 fig. 5 zichtbaar is, een ring 42 van flux-geleidend materiaal, bij voorkeur zacht staal aangebracht. In het binnenvlak van de ring is een spiraalvormige uitsparing of spiraalvormige krul 44 aangebracht met een toenemende afstand tot de rand van de as, welke spiraal stapvormig terugkeert tot het dichtste punt 46. Het zal duidelijk zijn dat de uit-10 steeksels rondom de omtrek voor de drukelementen over de ring kunnen worden gegoten zoals in fig. 5 is getoond, of als een geheel met de ring 42 kunnen worden vervaardigd. Een uit kunststof gegoten binnenla-ger 48 vult het drukwiel aan. De drukwielen zijn ook in perspectief geïllustreerd in de in fig. 13 getoonde inrichting.

15 Fig. 4 illustreert schematisch de relatie tussen de magneet 36, de hall effectsensor 40 en de flux-geleidende krul of concentrator 44. Het zal duidelijk zijn dat de afmeting van de spleet 50 tussen het spiraalvormige vlak van het flux-concentrerende materiaal 44 en de hall effect-sensor 40 afhankelijk is van de hoekpositie van het drukwiel ten op-20 zichte van de hall effectsensor. Aangezien het uitgangssignaal van de lineaire hall effectsensor 40 afhankelijk is van de afmeting van de spleet tussen het flux-concentrerende materiaal en de sensor, zal het uitgangssignaal van de sensor 40 overeenkomen met de werkelijke spleet-breedte tussen het flux-concentrerende materiaal dat direct tegenover 25 de sensor ligt en de hall effectsensor. Daarom zal de actuele grootte van het uitgangssignaal ten opzichte van het laagste of hoogste uitgangssignaal bepaalbaar in overeenstemming zijn met de hoekpositie van het drukwiel 30 ten opzichte van de hall effectsensor 40.

Zoals uit fig. 4 blijkt, is de doorsnede van de spiraal vormige 30 krul T-vormig. Voor enkelvoudige wielen is de breedte van de spiraalvormige krul minder van belang dan voor samenstellingen van dicht aangrenzende wielen, waarbij de mogelijkheid bestaat van een kruiskoppe-ling van de magnetische flux tussen de krullen. Het zal echter duidelijk zijn, dat een minimale hoeveelheid materiaal nodig is om een ge-35 schikte fluxconcentratie te bereiken. Gevonden is dat de optimale dikte van het krul deel ongeveer 0,76 mm is voor een in fig. 13 getoonde configuratie. Het zal duidelijk zijn dat wanneer de afstand tussen aangrenzende drukwielen toeneemt, de dikte van het krul deel kan toenemen.

Fig. 5 toont de bij voorkeur toe te passen configuratie voor het 40 vlak 44 van de krul. Hoewel een cirkel vormige spiraal of andere va- .8803020 7 riêrende vlakken kunnen worden toegepast, verdient het de voorkeur dat het vlak de vorm heeft van een hyperbolische spiraal om het uitgangssignaal van de hall effectsensor te lineariseren. Voor de beste resultaten is de stap tussen hoge en lage punten naar binnen afgeschuind, 5 zoals bij 52 is getoond, teneinde een scherpe overgang tussen de laagste en hoogste uitgangssignalen van de hall effectsensor te verkrijgen. In fig. 6 is een tabel weergegeven, waarin de straal tot het spiraal-vormige vlak bij elke hoek van het drukwiel is aangegeven.

Fig. 7 toont een grafiek van de uitgangsspanning als functie van 10 de positie gemeten 1n een testinrichting. Het vereiste oplossend vermogen van de analoog-digitaalomzetter voor het bepalen van de actuele positie van het wiel hangt slechts af van de vereiste nauwkeurigheid.

Voor gevallen van drukwielen waarbij discrete hoekpositie-instellingen moeten worden bepaald, is het slechts vereist dat het drukwiel uit-15 gangssignalen afgeeft, waarvan de waarden liggen binnen een bepaald gebied, terwijl het vereiste oplossend vermogen voor absoluut coderen betrekke! ijk laag is.

Opgeraerkt wordt nog dat de stap tussen het hoogste en laagste uitgangssignaal bij het draaien van het wiel een duidelijke indicatie van 20 de "thuis"-pos1tie levert. Alle waarden kunnen dan worden gemeten ten opzichte van het uitgangssignaal bij dit overgangspunt, teneinde het uitgangssignaal bij elke drukwielinstelling te bepalen.

Fig. 8 toont een routine voor het in een niet-vluchtig geheugen invoeren van gemeten waarden van het uitgangssignaal van de analoog-di-25 gitaalomzetter overeenkomstig de positiestappen van het drukwiel. De overgang van hoog naar laag wordt vastgesteld en de eerste positie daarna wordt gemeten als het uitgangssignaal van positie 1. Het uitgangssignaal wordt uitgelezen en de waarde wordt in het niet-vluchtig geheugen vastgelegd. Het drukwiel wordt een stap verder bewogen en de 30 nieuwe waarde wordt uitgelezen en opgeslagen, totdat alle waarden zijn uitgelezen en opgeslagen.

Het zal duidelijk zijn dat de aldus uitgevoerde metingen en opgeslagen meetwaarden elke behoefte aan nauwkeurigheidstoleranties bij de constructie van het drukwiel en de codeerinrichting overbodig maken. De 35 wielconstruetie wordt vervaardigd en op de as gemonteerd, de beginme-tlngen worden uitgevoerd en de waarden worden opgeslagen, waarna het uitgangssignaal van de halleffectsensor wordt vergeleken met de opgeslagen waarde die de absolute positie van het drukwiel bepaalt.

Fig. 9 toont een routine voor de werking van de codeerinrichting, 40 bijvoorbeeld bij het instellen van drukwielen voor frankeerwaarden. Be- .8803020 » 8 stuurd door de CPU worden de drukwlelen in een nieuwe gewenste positie gebracht. Het uitgangssignaal van de analoog-digitaal omzetter dat overeenkomt met het analoge uitgangssignaal van de hall effectsensor van het drukwiel wordt uitgelezen en vergeleken met de bekende waarden die in 5 het niet-vluchtig geheugen zijn opgeslagen. Wanneer er geen overeenstemming is wordt een fout gesignaleerd. Indien er wel overeenstemming is wordt de bepaalde positie aangegeven en de CPU keert terug om het volgende drukwiel te besturen of keert terug tot het hoofdprogramma.

Van voortdurend belang bij analoge inrichtingen is de variatie van 10 het analoge uitgangssignaal in de tijd of bij configuratieveranderin-gen. Bij deze uitvoeringsvorm is het duidelijk dat de meetwaarde van het uitgangssignaal van de halleffectinrichting als functie van de hoekpositie van het drukwiel, die aan het begin wordt gemeten om het gebied van uitgangssignalen bij elke instelling te bepalen en in het 15 niet-vluchtige geheugen wordt opgeslagen, steeds beschikbaar is voor de vergelijking op vooraf bepaalde tijdstippen of indien gewenst gedurende onderhoudscontroles om vast te stellen of een correctie noodzakelijk is.

Het uitgangssignaal van de halleffectinrichting kan rechtstreeks 20 worden overgedragen naar de analoog-digitaal omzetter indien slechts een enkelvoudig uitgangssignaal gewenst is, echter wordt bij voorkeur wanneer meervoudige drukwielen moeten worden gecodeerd, het uitgangssignaal gemultiplexed uit elke extra sensor door middel van de multiplex-inrichting 22 die in fig. 2 is getoond, zodat het uitgangssignaal van 25 elke hall effectsensor voor elk drukwiel wordt toegevoerd aan de ana-1oog-digitaal omzetter voor het leveren van digitale positie-informatie van elk drukwiel aan de CPU.

Het zal duidelijk zijn dat bij het codeermechanisme volgens de uitvinding het spiraal vormige krulvlak niet behoeft te worden aange-30 bracht zoals is aangegeven, dat wil zeggen het binnenvlak van de ring in het drukwiel. De halleffectinrichting en de magneet zouden buiten de grenzen van het drukwiel kunnen worden aangebracht, zodat de magneet zich aan de buitenzijde bevindt en de krul de buitenomtrek van de ring is die om de as is aangebracht aangrenzend aan de magneet. Het zal ook 35 duidelijk zijn dat de magneet en de hall effectsensor loodrecht op het drukwiel zouden kunnen worden aangebracht en het flux-geleidende materiaal zodanig kan worden aangebracht, dat het spiraal vormige vlak en dus de afmeting van de spleet evenwijdig aan de as toeneemt in plaats van loodrecht op de as zoals bij de getoonde uitvoeringsvorm.

40 Voorts wordt opgemerkt, dat de geïllustreerde uitvoeringsvorm de .8803020 9 meest compacte inrichting is. Deze uitvoeringsvorm heeft voorts het voordeel dat magnetische strooivelden op doelmatige wijze worden afgeschermd door het zacht staalmateriaal van de krul, teneinde te verhinderen dat elk uitwendig magnetisch strooiveld de instel indicator van 5 het drukwiel beïnvloedt, of elke poging om de veiligheid van de meter te breken, te vermijden door het verhinderen van het uitlezen van juiste waarden van de halleffectsensor.

Het zal ook duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de getoonde cirkelvormige inrichting en dat twee organen met relatieve 10 verplaatsingen kunnen worden gecodeerd door het zodanig inrichten van het flux-concentrerende materiaal, dat door de verplaatsing van de organen de spleet tussen de fluxconcentrator en de halleffectsensor groter en kleiner wordt.

In fig. 10 is een andere uitvoeringsvorm van een drukwiel-codeer-15 inrichting volgens de uitvinding getoond. Bij deze uitvoeringsvorm is een andere halleffectinrichting 54 aan de omtrek van de as 34 aangebracht tegenover de halleffectinrichting 40, teneinde de retourflux naar de magneet 36 te meten.

Het uitgangssignaal dat uit deze hall sensor 54 beschikbaar is, zal 20 variëren als functie van de afstand tussen de sensor en de krul, op dezelfde wijze als het variërende uitgangssignaal van de inrichting 40. De stapvormige veranderingen van de flux hebben de neiging af te nemen wanneer de spleet tussen de krul 44 en de halleffectsensor 40 breder wordt. De fluxverandering van de halleffectinrichting 54 zal ook 25 meetbare veranderingen voortbrengen In de terugkerende flux, welke kunnen worden gebruikt om het uit de sensor 40 beschikbare signaal te vergroten. Dit extra signaal kan na vergelijking met opgeslagen waarden worden gebruikt voor het vergroten van de uitleesnauwkeurigheid.

Het zal duidelijk zijn dat de totale flux door de twee sensoren 30 gewoonlijk constant zal blijven. Indien dus cm een of andere reden de waarde van de som van de twee uitgangssignalen afwijken van een vooraf bepaalde som, is dit een Indicatie voor knoeien.

Fig. 11 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van het drukwiel.

De constructie van het drukwiel is gelijk aan die van de hierboven be-35 schreven drukwielen, behalve dat in plaats van de in fig. 3 getoonde continue spiraal, een aantal tanden uit zacht staal respectievelijk is aangebracht bij elke drukwielstap, waarvan er een met 56 is aangegeven, terwijl elke tand, die bij voorkeur een diepte heeft die overeenkomt met het in fig. 3 getoonde spiraalvlak, vanaf de ring 58 in binnen-40 waartse richting uitsteekt. Het zal duidelijk zijn dat wanneer de sleu- .8803020 * 10 ven zich boven de hall effectsensor 40 bevinden, het uitgangssignaal van de sensor 40 daalt. De sleuven tussen de tanden 56 dienen dus voor het verzekeren dat het drukwiel de juiste positiestap heeft bereikt, wanneer de maximale waarde voor de bepaalde positiestap is bereikt, aange-5 zien het uitgangssignaal tussen twee aangrenzende tanden tot een minimum daalt.

Voorts kan door het continu bewaken van het uitgangssignaal van de halleffectinrichting, een redundante positie-informatie worden verkregen door het tellen van het aantal sleuven dat gedurende de beweging 10 van het wiel van de beginpositie naar de nieuwe positie is gepasseerd. Fig. 12 is een routine voor de toepassing van het decoderen van het drukwiel volgens fig. 11.

In de fig. 13 en 14 is een perspectivisch aanzicht van een drukwiel samenstelling getoond, waarbij een codeermethode volgens de uitvin-15 ding wordt toegepast. De as 34 die uit spuitgegoten kunststof kan worden vervaardigd of uit aluminium of koper kan worden bewerkt, zoals hierboven aan de hand van fig. 3 is beschreven, heeft een in lengterichting verlopende sleuf 38 waarin een permanente magneetstrook 36 is gestoken en bevestigd.

20 De flexibele halleffectsensorsamenstelling 60 omvat op onderlinge afstand aangebrachte lineaire halleffectsensoren 40a t/m 40f, zoals de hierboven genoemde inrichtingen vervaardigd door Sprague, welke sensoren door middel van goud-1assen zijn bevestigd aan de leidingen 62 op een zogenaamde flexibele printplaatkabel 64 die in fig. 16 is getoond 25 en die bij voorkeur eindigt in een steker 68. Voor de beste resultaten is de as ingekapseld, teneinde de halleffectsensoren te beschermen en te beveiligen en om een continu draagvlak voor de samengestelde drukwiel en te verkrijgen. Het zal duidelijk zijn dat wanneer spuitgegoten kunststoffen worden toegepast, de sensorsamenstelling 60 en de magneet 30 36 op eenvoudige wijze kunnen worden ingebed in de spuitgegoten as. In het geval van een bewerkte of vooraf gegoten as kan de gehele eenheid worden ingekapseld, waarbij bekende inkapsel verbindingen van het epoxy-type kunnen worden gebruikt.

De afzonderlijke drukwielen van het aan de hand van de fig. 3, 5, 35 10 of 11 beschreven type zijn zodanig gegoten, dat deze zijn voorzien van een draagvlak voor de rotatie om de as. De afzonderlijke drukwielen 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f zijn draaibaar op de as gemonteerd. Bij voorkeur zijn de wielen eenvoudigweg aangrenzend aan elkaar gemonteerd en worden aangrenzend aan de corresponderende halleffectsensoren op hun 40 plaats gehouden door middel van een flens, bijvoorbeeld aan een uitein- .8803020 11 de (niet getoond) en een klemhouder (niet getoond) aan het andere uiteinde.

De afzonderlijke drukwlelen kunnen door middel van een grijpmecha-nisme worden aangedreven, zoals bijvoorbeeld in de Amerikaanse octrooi-5 aanvrage 136.084 1s beschreven, getiteld INSTEUNRICHTING VOOR EEN DRUKWIEL VAN EEN FRANKEERMACHINE. Andere geschikte mechanismen voor het aandrijven van de drukwlelen bevatten tandwielen die aan de drukwlelen zijn bevestigd voor de aandrijving door middel van tandheugels of tandwiel Inrichtingen, welke mechanismen bekend zijn voor deskundigen en 10 daarom niet verder worden beschreven.

Het zal ook duidelijk zijn dat indien gewenst, elk drukwiel afzonderlijk draaibaar om zijn eigen daarbij behorende as kan worden gemonteerd en dat de halleffectsensor afzonderlijk kan worden gemonteerd.

Fig. 15 toont een dwarsdoorsnede van het drukwielsamenstel, vanaf 15 de zijde gezien. Opgemerkt wordt dat de ringen 42a t/m 42f, wanneer deze met een kleine onderlinge afstand zijn aangebracht, nagenoeg een doorlopende flux-geleidende plaat rondom de as vormen. Het voordeel van deze inrichting is dat de halleffectinrichtingen op de as zijn beveiligd tegen uitwendige magnetische velden die door de plaat worden geab-20 sorbeerd en daarom geen bijdrage kunnen leveren aan de flux door de sensor.

Deze octrooiaanvrage bevat bepaalde materie die gemeenschappelijk is voor andere octrooiaanvragen die op dezelfde datum zijn ingediend, zoals de Amerikaanse octrooiaanvragen 135.085 en 136,076.

,8803020

Claims (13)

1. Inrichting voor het coderen van de positie van een orgaan ten opzichte van een tweede orgaan, omvattende een hall effectsensor die op het eerste orgaan is bevestigd en die een uitgangssignaal levert dat 5 evenredig is aan de magnetische flux daardoorheen en een magnetisch middel dat aangrenzend aan de halleffectsensor is gemonteerd voor het leveren van genoemde magnetische flux, gekenmerkt door een flux-gel ei-dend materiaal op het tweede orgaan aangrenzend aan de halleffectsensor, welk materiaal tegenover de magneet is aangebracht om een spleet 10 tussen de halleffectsensor en het flux-geleidende materiaal te vormen, waarbij door de relatieve beweging tussen de eerste en tweede organen een verandering van de afmeting van de spleet wordt voortgebracht en daarbij een signaal wordt opgewekt waarvan de grootte afhankelijk is van de afmeting van de spleet en waarbij een vooraf bepaalde grootte 15 van het signaal overeenkomt met een vooraf bepaalde plaats van het eerste orgaan ten opzichte van het tweede orgaan.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede orgaan een wiel is en het flux-geleidende materiaal een ring is waarvan het binnenvlak de vorm heeft van een spiraal en dat het eerste orgaan 20 een as is waarom het wiel draait.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het binnenvlak de vorm heeft van een hyperbolische spiraal.

4. Inrichting voor het coderen van de positie van een wiel, omvattende een op een as bevestigde halleffectsensor, een magnetisch middel 25 dat op de as aangrenzend aan de halleffectsensor is bevestigd en een wiel dat draaibaar ten opzichte van de sensor, op de as is gemonteerd, met het kenmerk, dat een flux-geleidende ring op het wiel is aangebracht en de as omgeeft, welke ring een vlak van variërende hoogte heeft, teneinde daarbij een spleet tussen de flux-geleidende ring en de 30 halleffectsensor tot stand te brengen, die varieert als functie van de hoekpositie van het wiel, waarbij de halleffectsensor een uitgangssignaal levert dat overeenkomt met de afmeting van de spleet en waarbij het uitgangssignaal behoort bij een vooraf bepaalde hoekpositie van het wiel.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de ring zich in binnenwaartse richting uitstrekt en daarbij een spiraalvormig vlak vormt met een stapvormige overgang van het hoogste naar het laagste punt.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het spi-40 raai vormige vlak de vorm heeft van een hyperbolische spiraal. . 8603 02 0

7. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de stap-vormige overgang in binnenwaartse richting is afgeschuind.

8. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de doorsnede van de ring T-vormig Is.

9. Inrichting volgens conclusie 4, gekenmerkt door een analoog-di- gitaal omzetter, waaraan het uitgangssignaal van de halleffectsensor wordt toegevoerd.

10. Inrichting volgens conclusie 8, gekenmerkt door middelen die met de analoog-digitaal omzetter zijn verbonden voor het opslaan van di- 10 gitale informatie die het uitgangssignaal van de halleffectsensor bij vooraf bepaalde hoekposities van het wiel voorstelt.

11. Drukwielcodeerinrichting omvattende een op een as bevestigde halleffectsensor, een magnetisch middel dat in de as aangrenzend aan de halleffectsensor Is gemonteerd en een drukwiel dat draaibaar ten op- 15 zichte van de sensor op een as is gemonteerd, met het kenmerk, dat een flux-geleidende ring in het drukwiel is aangebracht en de as codeert, welke ring een binnenvlak heeft dat de vorm heeft van een spiraal, waarbij een spleet tussen de ring en de halleffectsensor wordt tot stand gebracht, die als functie van de hoekpositie van het drukwiel va-20 rleert, welk drukwiel is voorzien van drukelementen, dat een middel aanwezig is voor het leveren van digitale informatie overeenkomstig het uitgangssignaal van de halleffectsensor bij elke instelling van het drukwiel en dat middelen zijn aangebracht voor het opslaan van de waarde van het uitgangssignaal die behoort bij elke drukwielinstelling voor 25 het vergelijken daarvan met de vooraf opgeslagen waarden en voor het op een later moment bepalen van een bepaalde drukwielinstelling volgens deze vergelijking.

12. Werkwijze voor het absoluut coderen van de hoekpositie van een wiel, omvattende het monteren van een halleffectsensor op een as aan- 30 grenzend aan een op de as aangebracht magnetisch middel, met het kenmerk, dat een flux-geleidende ring op het wiel en draaibaar met het wiel wordt aangebracht, welke ring een spiraalvormig vlak heeft dat gericht Is naar de sensor en een variërende spleet vormt, waarvan de afmeting afhankelijk is van de hoekpositie van het wiel, dat de waarde 35 van het uitgangssignaal in een aantal vooraf bepaalde hoekposities van het wiel worden gemeten en opgeslagen, dat het wiel daarna in een van de genoemde vooraf bepaalde hoekposities wordt ingesteld, dat het uitgangssignaal van de sensor bij de genoemde ene van de vooraf bepaalde hoekposities wordt gemeten en dat de waarde van het uitgangssignaal van 40 de sensor wordt vergeleken met de vooraf opgeslagen waarden om de be- .8803020 r paalde hoekpositie vast te stellen, waarin het wiel is ingesteld.

13. Inrichting voor het coderen van de positie van een wiel, omvattende een op een as bevestigde eerste hall effectsensor, een magnetisch middel dat aangrenzend aan de hall effectsensor op de as is beves-5 tigd en een wiel dat draaibaar ten opzichte van de sensor op de as is gemonteerd, met het kenmerk, dat een flux-geleidende ring op het wiel is aangebracht en de as omgeeft, welke ring een vlak heeft met een variërende afstand tot de sensor, teneinde daarbij een spleet tussen de flux-geleidende ring en de respectieve halleffectsensoren te vormen, 10 die varieert met de hoekpositie van het wiel, waarbij de halleffectsen-soren een uitgangssignaal leveren overeenkomstig de afmeting van de spleet, waarbij een uitgangssignaal van elke sensor behoort bij een vooraf bepaalde hoekpositie van het wiel en dat een tweede hall effect-sensor diametraal tegenover de eerste hall effectsensor op de genoemde 15 as is bevestigd. +++++++ . 8803020 t