DE1548709C - Mechanischer Winkelkodierer - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen mechanischen Winkel- Hauptmagnet nicht . entgegenwirken, da dessen

kodierer zur digitalen Messung der räumlichen Lage Magnetfeld auch bei Weiterbewegung noch zu stark

bewegter Teile, insbesondere von Winkelstellungen auf den noch geschlossenen Kontakt einwirken

mit kreisförmig angeordneten Schutzgaskontakten, würde. Dieser Umstand macht stärkere Hilfsmagnete

die von mindestens einem an dem im Kreis der Kon- 5 erforderlich, womit nichts gewonnen wäre,

takte drehbaren Teil befestigten Hauptmagneten Ein stärkerer, im Drehsinn voreilender Hilfsmagnet

zwecks Kontaktgabe überstrichen werden. kann außerdem den nächst zu schließenden Kontakt

Im Prinzip arbeitet ein Winkelkodierer wie ein zu unkontrollierbarer, vorzeitiger Kontaktgabe ver-Stufenschalter. Er stellt einen absoluten digitalen anlassen. Die Berücksichtigung des Hauptmagnet-Meßwertgeber dar. Im Gegensatz zum Zähl- oder io feldes bedingt das Einhalten eines bestimmten Min-Inkrementalverfahren, bei dem bei einer Lage- destabstandes der Schutzgaskontakte untereinander, messung ein Abzählen von Weg- oder Winkel- Dadurch kann eine gewisse Baugröße der Anordnung elementen von einem relativen Nullpunkt aus mittels nicht unterschritten werden.

Impulsgebern erfolgt, wird durch den Winkelkodierer Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen eine eindeutige Bezifferung eines jeden Weg- oder 15 mechanischen Winkelkodierer zu schaffen, der einen Winkelelementes erreicht. Jeder digitale Meßwert definierten Vor- und Nachlaufweg für beide Drehunterscheidet sich von allen anderen auf der gesam- richtungen aufweist und dessen Baugröße geringer ten Meßstrecke durch die nur ihm zugeordnete ist als die der bekannten Anordnungen.
Kombination elektrischer Signale. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß

Die Anwendung von Schutzgaskontakten als ao zur Veränderung des Vor- und des Nachlaufweges

Schaltelemente bei Winkelkodierem bedingt die Be- des Hauptmagneten drehrichtungsmäßig vor und

rücksichtigung der kontakteigenen Schalthysterese. hinter diesen sich je ein entgegengesetzt gepolter

Sie ist durch den hohen magnetischen Widerstand Stützmagnet befindet und an einem der feststehenden

der offenen Kontaktzungen und den weit geringeren Halteteile kreisförmig angeordnete, ebenfalls ent-

der geschlossenen Zungen gegeben. Deshalb sprechen as gegengesetzt gepolte Zusatzmagnete angebracht sind,

die Kontakte einerseits bei Annäherung des Schalt- von denen jeder den gleichen Abstand von zwei

magneten erst bei verhältnismäßig geringem Abstand Schutzgaskontakten hat.

an und fallen andererseits erst bei verhältnismäßig Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Magnetgroßem Abstand in die Ruhelage zurück. Die Weg- gruppen zueinander räumlich versetzt angeordnet strecke, die der Schaltmagnet vom Zeitpunkt des 30 sind.

Kontaktschließens bis zur Symmetrielage zurücklegt Die Figuren veranschaulichen ein Ausführungs-

— er steht dann genau vor dem Kontakt — wird mit beispiel, an Hand derer die Erfindung näher be-

Vorlaufweg bezeichnet, während die Wegstrecke, die . schrieben werden soll. . . ..

der Magnet bei Weiterbewegung aus der Symmetrie- F i g. 1 stellt einen Winkelkodierer nach der Erläge bis zum Kontaktöffnen zurücklegt, der Nachlauf- 35 findung im Schnitt dar;
weg genannt wird. F i g. 2 zeigt die Draufsicht des Kodierers gemäß

Entscheidend für die Verwendbarkeit eines der- Fig. 1.

artigen Winkelkodierers zum Zwecke der Signal- In F i g. 1 ist mit 10 der Schalt- oder Hauptmagnet abfrage durch eine Abtastelektronik ist ein bestimm- bezeichnet. Dieser ist versenkt am Umfang des als ter festabgegrenzter Bereich des Vorlauf- und des 40 Scheibe ausgebildeten drehbaren Teiles 11 befestigt, Nachlaufweges. Der natürliche Vorlaufweg muß hier- der aus antimagnetischem Werkstoff besteht. Auf für verlängert, der natürliche Nächlaufweg verkürzt einem Teilkreis sind entsprechend dem Dezimalwerden. Code die Schutzgaskontakte 0 bis 9 (F i g. 2) um die

Durch die deutsche Patentschrift 1171497 ist ein Scheibe 11 angeordnet. Sie haben jeweils den gleimagnetisch betätigter Mehrfachdrehschalter bekannt, 45 chen Abstand voneinander und sind zwischen den bei dem in einem drehbaren Teil ein Dauermagnet beiden nichtmagnetischen Halteplatten 13 und 14 angeordnet ist, der eine Kreisbewegung ausführt. Er festmontiert, die auch die nicht näher dargestellte schaltet dabei die um die Magnetanordnung kreis- Lagerung der Scheibe 11 aufnehmen. Die Platten 13 förmig verteilten Schutzgaskontakte. Auf dem dreh- und 14 sind durch.die Schrauben 15, die Muttern 16 baren Teil sind außerdem noch vor und nach (in 30 und die Abstandsstücke 17 fest miteinander verbun-Drehrichtung gesehen) dem Hauptmagneten weitere den. Mit ihren Stirnseiten sind die Zusatzmagnete 18 permanente, entgegengesetzt gepolte Hilfsmagnete bis 27 auf der Halteplatte 13 befestigt. Sie sind zum befestigt. Diese beeinflussen den Nachlauf weg der Hauptmagnet 10 entgegengesetzt gepolt und ihre AnSchutzgaskontakte. ,.-.... , zahl entspricht, der der Schutzgaskontakte. Die Zu-

Derartige Magnetanordnungen ermöglichen durch 55 satzmagnete 18 bis 27 sind ferner kreisförmig änge-

den im Drehsinn nacheilenden Hilfsmagneten nur ordnet und jeder von ihnen hat den gleichen Abstand

die Kompensation der Kontaktzungenremanenz eines von zwei Schutzgaskontakten. Die Entfernung Schei-

geschlossenen Schutzgaskontaktes. benachse — Zusatzmagnet ist geringer als der Ab-

Der im Drehsinn voreilende und zum Hauptmagne- stand, den die Schutzgaskontakte von der Achse der

ten entgegengepolte Hilfsmagnet jedoch magnetisiert 60 Scheibe 11 haben. Die Stützmagnete 12a und 12 b

den nächst zu schließenden, magnetisch noch neu- sind in einer Entfernung von etwa l,5facher Schutz-

tralen Kontakt entgegen der Wirkungsrichtung des gaskontaktteüung vom Hauptmagnet 10 etwas zur

Hauptmagnuten vor. Dadurch muß der Hauptmagnet Scheibenmitte hin versetzt an der unteren Scheiben-

nicht nur den magnetischen Widerstand der offenen fläche der drehbaren Scheiben 11 angebracht. Sie

Kontaktzungen überwinden, sondern auch noch 65 sind ebenfalls zum Hauptmagneten 10 entgegen-

diese Vormagnetisierung aufheben. Der ohnehin gesetzt gepolt.

schon zu geringe Vorlaufweg wird also noch mehr Wie bereits erwähnt, arbeitet ein Winkelkodierer

verkürzt. Diesem Nachteil kann auch ein stärkerer wie ein Stufenschalter. Seine Signalabfrage soll eine

Abtastelektronik vornehmen. Um die Signale des Winkelkodierers einwandfrei durch eine Abtastelektronik auswerten zu können, muß die Schaltfolge folgendermaßen sein:

Bewegt sich der Hauptmagnet 10 z. B. vom Schutzgaskontakt 9 in Richtung des Schutzgaskontaktes 8 (Rechtsdrehung), so muß Kontakt 8 ansprechen, noch bevor der Magnet 10 die Mitte zwischen den Kontakten erreicht. Der Kontakt 9 muß unbedingt in die Ruhelage zurückkehren, bevor der Magnet 10 unmittelbar vor dem Kontakt 8 steht, d. h. die Symmetrielage einnimmt. Wird der Hauptmagnet 10 wieder zurück zum Kontakt 9 bewegt (Linksdrehung), so muß dieser spätestens kurz vor der Mitte zwischen 8 und 9 wieder ansprechen und Kontakt 8 spätestens dann in die Ruhelage gehen, wenn der Magnet 10 kurz vor der Symmetriestellung zu Kontakt 9 steht. Die Anordnung der Magnete 10, 12 a, 12b und 18 bis 27 ermöglicht diese Schaltfolge, weil dadurch der zu kurze natürliche Vorlaufweg verlängert, der zu lange natürliche Nachlaufweg verkürzt wird. Angenommen, der Hauptmagnet 10 bewegt sich aus seiner Symmetriestellung zu Kontakt 9 in Rechtsdrehung zum Kontakt 8 hin, so bleibt Kontakt 9 vorerst geschlossen, weil er noch im starken Einflußbereich des Kraftfeldes von 10 liegt. Die Lage der Magneten 10 und 26 zueinander ergibt eine Reihenschaltung dieser Magnete. Zwischen ihnen ist danach die Kraftliniendichte so groß, daß der noch entstandene geringe Streufluß keine Wirkung auf Kontakt 8 hat. Dieser Zustand ändert sich, wenn der Hauptmagnet 10 die Stellung kurz vor der Mitte zwischen den Kontakten 9 und 8 erreicht. Die Kraftlinien des Hauptmagneten schließen sich dann in größerer Zahl über Kontakt 8 und addieren sich zu dem bereits vom Magneten 25 ausgehenden Kraftlinienfiuß. Zu diesem Zeitpunkt schließt Kontakt 8. Die weiter fortschreitende Bewegung des Hauptmagneten 10 läßt den Abstand zwischen 10 und 26 größer werden, so daß der Kraftfluß des Hauptmagneten 10 nun über Magnet 25 und auch wieder über Magnet 26 verläuft. Der Kontakt 9, dem Hauptmagnetfeld dadurch nicht mehr ausgesetzt, gelangt nun in das entgegengerichtete Feld der Magnetreihenschaltung Stützmagnet 12 b — Zusatzmagnet 27. Dieses Magnetfeld ist dabei so schwach, daß es einen magnetisch neutralen Schutzgaskontakt nicht selbsttätig schließen kann. Es kompensiert die Remanenz der Kontaktzungen von 8 und veranlaßt deshalb den Kontakte zum öffnen. Dieser Vorgang wiederholt sich bei Linksdrehung mit umgekehrter Ansprechfolge der Schutzgaskontakte. Wenn alle Magnete als Permanentmagnete ausgebildet sind, so hat ein zeitweiliger Ausfall der Netzspannung auf die Meßwerte keinen Einfluß
Selbstverständlich bleibt die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. So können z. B. die Zusatzmagnete auf den Mittellinien zwischen den Schutzgaskontakten auch so angeordnet sein, daß sie den gleichen oder einen größeren Abstand von der Drehachse des beweglichen Teiles

ίο haben als die Schutzgaskontakte. Die Stützmagneten würden dann auch etwas weiter von der Drehachse versetzt angebracht werden.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, bei geringster Baugröße des Winkelkodierers und schneller Schaltfolge, die Schutzgaskontakte zu einem bestimmten Zeitpunkt exakt zu schließen und zu öffnen. Die vorgeschriebene Schaltfolge kann so genau eingehalten werden, daß eine unprogrammmäßige Kontaktgabe von mehr als zwei Kontakten

ao nicht möglich ist. Dadurch erlaubt der erfindungsgemäße Winkelkodierer eine sehr hohe Anzahl von Schaltungen pro Zeiteinheit.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mechanischer Winkelkodierer zur digitalen Messung der räumlichen Lage bewegter Teile, insbesondere von Winkelstellungen, mit kreisförmig angeordneten Schutzgaskontakten, die von mindestens einem an dem im Kreis der Kontakte drehbaren Teil befestigten Hauptmagneten zwecks Kontaktgabe überstrichen werden, d a durch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Vor- und Nachlaufweges des Hauptmagneten (10) drehrichtungsmäßig vor Und hinter diesen sich je ein entgegengesetzt gepolter Stützmagnet (IZa, 12 b) befindet und an einem der feststehenden Halteteile (13) kreisförmig angeordnete, ebenfalls entgegengesetzt gepolte Zusatzmagnete (18 bis 27) angebracht sind, von denen jeder den gleichen Abstand von zwei Schutzgaskontakten hat.

2. Mechanischer Winkelkodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Zusatzmagneten (18 bis 27) und der Achse der drehbaren Scheibe (11) geringer ist als der Abstand der Schutzgaskontakte von dieser Drehachse.

3. Winkelkodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einem Hauptmagneten und seinen Stützmagneten ungefähr 1,5 Teilungen des Schutzgaskontaktteilkreises beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen