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DE2113690A1 - Verfahren und Vorrichtung zur UEbertragung elektrischer Signale zwischen relativ zueinander rotierenden Teilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur UEbertragung elektrischer Signale zwischen relativ zueinander rotierenden Teilen

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DE2113690A1
DE2113690A1 DE19712113690 DE2113690A DE2113690A1 DE 2113690 A1 DE2113690 A1 DE 2113690A1 DE 19712113690 DE19712113690 DE 19712113690 DE 2113690 A DE2113690 A DE 2113690A DE 2113690 A1 DE2113690 A1 DE 2113690A1
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DE
Germany
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radiation
channel
ring
rotation
rotating
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Application number
DE19712113690
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DE2113690C3 (de
DE2113690B2 (de
Inventor
Mathias Dipl-Ing Uhle
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of DE2113690A1 publication Critical patent/DE2113690A1/de
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C23/00Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
    • G08C23/04Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems using light waves, e.g. infrared
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Optical Transform (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Signale z@ischen relativ zueinander rotierenden Teilen Die Erfindung betrifft in erster Linie ein Verfahren zur Übertragung elektrischer Signale z@ischen relativ zueinander rotierenden Teilen.
  • Verfahren dieser Art haben in der Technik vielfältige Bedeutung. @ie dienen z.B. dazu, auf möglichst einfache .eise von feststehenden Steuerständen oder Maschinenteilen aus Steuerungsimpulse auf rotierende oder sich in anderer ?eise bewegende Maschinen bzw. Maschinenteile zu übertragen. In der Meßtechnik besteht dagegen häufig die umgekehrte Aufgabe, Signale aus rotierenden Maschinenteilen auf ruhende Meßgeräte zu übertragen. Dabei kann es sich um die Übertragung der verschiedensten Meßwerte bzwO -daten handeln, z B. um die Lbertragung gemessener Demperaturwerte. Es ist z.B. auch möglich, mittels Dehnungsmeßreifen übertragene Drehmomente zu messen und die auf diese @eise abgenommenen Meß erte in Form elektrischer inle zu übertragen Mit Bezug auf solche Fälle richtet sich die Erfindung insbesondere auf ein Verfahren zur übertragung von Meßsignalen aus rotierenden Maschinenteilen auf ruhende Me@-, Empfangs- oder Meßdaten-Speichergeräte, bei welchem die von dem rotierenden Teil abgenommenen Meßverte in elektrice Signale umgesetzt, diese von dem rotierenden auf den ruhenden rileil übertragen und von diesem an das Meß-, Empfangs- und/oder Speichergerät weitergeleitet w@rden.
  • Fiir die genannten Zwecke ist es bekannt, zwischen der @ Signalquelle und dem Signalempfänger mittels Schleifringen und Bjjrsten einen direkten galvanischen Kontakt herzustellen. Es ist stattdessen auch bekannt, die Informationsübertragung induktiv im ITiederfrequenzbereich unter Anwendung sogenannter "Drehtransformatoren" vorzunehmen Schließlich ist es vielfach üblich, die Signalübertragung mittels Funkstrecken im Ultrakurz^/ellenbereich vorzunehmen.
  • Alle diese bekannten Verfahren haben jedoch spezifische Nachteile und sind daher unbefriedigend.
  • Die Verwendung von Schleifringen fiLhrt zu mechanisch sehr empfindlichen anordnungen, die steter Wartung bediirfen. Zur Übertragung mehrerer Meßsignale sind entsprechend viele Schleifringe erforderlich, deren Unterbringung raumlich schwierig und häufig gar nicht möglich ist.
  • Das induktive Verfahren arbeitet zwar relativ betriebssicher; es gestattet jedoch nur die ubertragung sehr niederfrequenter Leßsignale, durch der Informationsfluß begrenzt und daher sehr eingeengt ist.
  • Die Anwendung des Funkverfahrens stößt demgegenüber wegen des in Maschinenhallen häufig hohen Funkstörpegels auf Schwierigkeiten. Außerdem ist auch bei diesem Verfahren infolge des Mangels an freien Funkkanälen wegen der zu kleinen Bandbreite nur die Lbertragung sehr begrenzter Informationsmengen möglich, obei die Zurverfügungstellung solcher Kanäle zudem im allgemeinen eine entsprechende behördliche Genehmigung voraussetzt0 Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, das es unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile erlaubt, große Informationsmengen störsicher zu übertragen. Sie hat sich weiterhin die Aufgabe gestellt, die Durchführung dieses Verfahrens mittels mechanisch und elektrisch einffacher Vorrichtungen zu ermöglichen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das erfindungsgemaße Verfahren dadurch, daß als Informationsträger für die Signalübertragung z@ischen den relativ zueinander rotierenden Teilen modulierte elektromagnetische Strahlung im optischen Bereich dient, die zwischen mindestens einer dem einen Teil zugeordneten Strahlungsquelle und mindestens einem dem anderen Yeil zugeordneten Strahlungsempfänger auf optischem @ege so gefuhrt wird, daß zwischen ihnen ein ununterbrochener optischer Kontakt besteht. Als Strahlungsquelle können dabei in bekannter eise insbesondere batteriebetriebene Leuchtdioden und als Strahlungsempfänger Photodioden dienen.
  • Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß die Verwendung optischer Strahlung als Informationsträger sehr große Informationsflüsse gestattet, ohne daß benachbarte Anlagen beeinträchtigt werden, daß jede störende Fremdstrahlung leicht abgeschirmt erden kann und mithin ein äußerst hoher Grad an Störsicherheit gewährleistet ist und daß schließlich die IIittel zur Durchführung des Verfahrens weder Yernderun@en an ien be- egten Teilen erfordern und daher leicht nachträglich angebracht @erden können noch irgendeiner Reibung und mithin Verschleiß unterliegen. Die dazu notwendigen mechanischen Teile h@ben außerdem eine ein-@ @@en Aufbau und sind daher leicht und billig herstell-Gel einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich das Verfahren dadurch, daß die Strahlung durch mehrfache Reflektion zwischen den relativ zueinander rotierenden Wandun@s eilen eines die Rotationsachse ringförmig umgebenden Strahlungskanals innerhalb des Strahlungskanals derart um die Rotationsachse geführt ird, dtli%" die durch die Strahlungsquelle an beliebiger Stelle des Kanals in diesen eingebrachte Strahlung ununterbrochen an beliebi@er anderer Stelle des Kanals von dem sich relativ zur Strahlungsquelle bewegenden Strahlungsempfänger empfangen wird.
  • Zur Durchführung dieses Verfahrens dient erf indungsgemäß eine Ubertragungsvorrichtung, die aus einem, die Rotationsachse ringförmig umgebenden Strahlungskanal besteht der in zwei Ringhälften unterteilt ist, von denen die eine Ringhälfte rotiert, während die ihrgegenüberliegende Ringhälfte relativ feststeht, wobei die eine Ringhälfte mindestens eine modulierte elektromagnetische Strahlung im optischen Bereich in den Strahlungskanal hineinstrahlende Strahlungsquelle trägt während die andere Ringhälfte mit einem die reflektierte Strahlung aus dem Strahlungskanal aufnehmenden Strahlungsempfänger versehen ist. Bevorzugt weist der ringförmige Strahlungskanal dabei einen kreisrunden Innenquerschnitt auf. Zweckmäßig ist der Strahlungskanal koaxial ur Rotationsachse geteilt, doch ist es auch möglich, den Strahlungskanal quer zur Rotationsachse oder in anderer Weise sosuteten, daß zwei sich gegenüberliegende Ringhälften entstehen von denen die eine rotiert,während die andere feststeht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Teilungsebene des Strahlungskanals dabei zugleich eine Symmetrieebene des lichten Kanalquerschnitts.
  • Der aus Metall oder anderem werkstoff, z.B. Kunststoff, bestehende Strahlungskanal ist an den Innenwänden zweckmäßig verspiegelt.
  • Zur tbertraglng der Strahlung zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsempfänger kÖnnen gegebenenfalls zusätzlich Umlenkspiegel vorgesehen sein, die entweder der Strahlungsquelle oder dem Strahlungsempfänger zugeordnet sind.
  • Eine bevorzugte Vorrichtung zur Übertragung von Meßsignalen aus rotierenden Maschinenteilen auf ruhende Empfangsgeräte kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß sie aus einem, die Maschinenwelle ringförmig umgebenden Strahlun'-skanal besteht, dessen kreisrunder Innenquerschnitt koaxial zur Welle symmetrisch geteilt ist, wobei der Innenring mit der Welle drehfest verbunden ist, während der Außenring relativ feststeht, und daß der Innenring die in den Strahlungskanal hinein strahlende Strahlungsquelle trägt" wohingegen am feststehenden Außenring der die reflektierte Strahlung gegebenenfalls mittelbar über einen Umlenkspiegel aufnehmende Strahlungsempfänger befestigt ist. In solchen Fällen, in denen dem rotierenden Maschinenteil von außen Steuerungsimpulse übertragen werden sollen, ist die Anordnung selbstverständlich umgekehrt getroffen, indem dann der sich mit der Welle drehende Innenring den Strahlungsempfänger und der feststehende Außenring die Strahlungsquelle trägt Ein anderes für manche Fälle besonders geeignetes Verfahren besteht gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung darin, daß der ununterbrochene optische Kontakt durch mindestens zweifache Reflektion- einer Strahlung zwischen zwei sich im Abstand spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden, einander gleichen, relativ zueinander rotierenden, die Rotationsachse umgebenden, in der Abwicklung mindestens angencihert parabelförmigen, reflektierenden Kanten bewirkt wird, die aus dem Brennpunkt der einen parabelförmigen Kante abestrahlt und im Brennpunkt der dieser gegenüberliegenden parabelförmigen Kante empfangen wird.
  • Die dazu bevorzugt geeignete Ubertragungsvorrichtung kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß sie aus zuei untereinander gleichen, sich mit Abstand spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden, zueinander und zur Rotationsachse koaxialen Zylindermänteln aus einem durchsichtigen Material mit einem Brechungsindex Ds 1 besteht, von denen der eine um die Rotationsachse drehbar ist, während der andere relativ feststeht, wobei die einander zugekehrten Stirnkanten der Zylindermäntel in der Radialebene eben ausgebildet sind, während die einander abgekehrten, nach innen verspiegelten Stirnkanten in der Abwicklung mindestens angenähert. parabelförmig verlaufend ausgebildet sind, und daß im Brennpunkt der parabelförmig verlaufenden Kante des einen Zylindermantels eine modulierte elektromagnetische Strahlung im optischen Bereich aussendende Strahlungsquelle und im Brennpunkt der parabelförmig verlaufenden Kante des gegenLiberliegenden Zylindermantels ein diese Strahlung gebündelt empfangender Strahlungsempfänger angeordnet ist.
  • Bevorzugt ist der Verlauf der reflektierenden Kanten entsprechend einer mathematisch eindeutigen Parabel ausgebildet, doch kann von dieser Idealform um den Preis eines entsprechenden Streu- bzw. irkunsgradverlustes mehr oder weniger abgewichen werden.
  • Eine besonders einfache Ausführungsform besteht darin, daß die beiden Zylindermäntel aus glasklarem Kunststoff mit einem wesentlich größeren Brechungsindex als Luft bestehen.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Zylindermäntel mit Ausnahme der Strahlungseintritts- und Strahlungsaustrittsflächen, d.h. des Bereichs der sich einander gegenüberlie-enden Stirnkanten sowie der im Brennpunkt befindlichen Bohrungen für die Aufnahme der Strahlungsquelle bzw. des Strahlungsempfängers,, auf ihrer übrigen Oberfläche nach innen zu verspiegeln.
  • Eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Ubertragung von Meßsignalen aus rotierenden Maschinenteilen auf ruhende Empfangsgeräte besteht bei dieser Ausführungsform darin, daß der eine der beiden, die Maschinenwelle umgebenden Zylindermäntel mit der elle drehfest verbunden ist, während der diesem gegenüberliegende Z;jlindermantel relativ feststeht und das sich im Brennpunkt des mit der zelle drehfest verbundenen Zylindermantels die Strahlungsquelle, im l,rennpunkt des anderen Zylind-ermantels dagegen der Strahlungsempfänger befindet. Selbstverständlich ist auch bei dieser Ausführungsform die Anordnung umgekehrt, wenn es sich darum handelt, dem rotierenden Maschinenteil Steuerungsimpulse zu übertragen.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und la zwei verschiedene Anwendungsmöglichkeiten des Ubertragungsverfahrens im Schema; Fig. 2 die Übertragungsvorrichtung unter Verwendung eines Strahlungskanals im Querschnitt durch die Maschinenwelle; Fig. 3 einen Iiängsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 2; Fig. 4 eine andere Ausführungrsform der Ubertragungsvorrichtung in einer hnsicht auf die Maschinenwelle; Fig. 5 einen Querschnitt durch die Maschinenwelle nach der Linie V - V der Fig. 4; Fig. 6 die beiden Zylindermäntel gemäß Ausführungsform in Fig.4 in der Abwicklung in die Zeichnungsebene und Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII - VII der Fig. 6.
  • Das Anriendungsschema der Fig. 1 und 1a betrifft eine Anordnung, bei welcher Meßsignale aus einem rotierenden Laschinenteil auf ein ruhendes Meßdaten-Speichergerät übertragen werden. Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel handelt es sich um den Fall von Temperaturmessun en an mehreren Meßstellen 1 des Läufers 2 eines Drehstro-isynchronmotors 3, wobei die auf übliche @eis@ vom Läufer abgenommenen Meß@erte in Form elektrischer Signale unter Vermittlung eines Modulators 4 zunächst an eine batteriebetriebene Leuchtdiode 5 weitergeleitet werden, die an dem mit der Maschinenwelle 6 rotierenden Innenring 7 des erfindungsgemäßen Strahlungskanals 8 befestigt ist. Im feststehenden Außenring 9 des Strahlungskanals 8 befindet sich eine Photodiode 10, die die von der Leuchtdiode ausgesandte, im optischen Bereich liegende modulierte elektromagnetische Strahlung aufnimmt und über einen Demodulator 11 auf ein Bandgerät 12 als Meßdaten-Speicher überträgt.
  • Die im Prinzip übereinstimmende Ausführungsform gemäß Fig. 1a unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 nur dadurch, daß die Ubertragungsvorrichtung aus zwei die Maschinenwelle 6 umgebenden Zylindermänteln 13, 14 besteht, von denen der Zylindermantel 13 mit der M&schinenwelle drehfest verbunden ist und mit dieser rotiert, während der Zylindermantel 14 feststeht. Auch in diesem Falle ist die als Strahlungsquelle dienende Leuchtdiode 5 an dem mit der Maschinenwelle rotierenden Teil 13 befestigt, während der relativ feststehende gegenüberliegende Teil 14 den Strahlungsempfäner 10 trägt.
  • Die in- Fig. 1 benutzte und dort nur schematisch angedeutete bertragungsvorrichtung ist in den Fig. 2 und 3 näher veranschaulicht und nachstehend eingehender beschrieben.
  • GemR Fig. 2 und 3 besteht diese Vorrichtung aus einem mit der Maschinenwelle 6 drehfest verbundenen und daher mit dieser rotierenden Innenring 7 und einem den Innenring 7 außen umgebenden, feststehenden Außenring 9, die gemeinsam einen die elle 6 ringförmig umgebenden Strahlungskanal 8 umschließen. Der Strahlungskanal hat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kreisrunden Innenquerschnitt und ist an seinen Innenwänden verspiegelt. Wie ersichtlich, ist der Strahlungskanal 8 durch die beiden Ringhälften 7, 9 koaxial zur Rotationsachse x symmetrisch geteilt.
  • Außerdem sind die beiden Ringhälften 7, 9 auch radial geteilt, um sie jederzeit leicht nachträglich anbringen zu können. Der Innenring 7 ist aus zwei Halbschalen 7a und 7b zusammengesetzt, die mittels Spannringen 15 auf der elle 6 festgeklemmt sind. Die Halbschale 7a des Innenrings 7 trägt in einem Kalter 16 zwei batteriegespeiste Leuchtdioden 5, 5a, und zwar derart, daß diese unmittelbar in den Strahlungskanal 8 hineinragen.
  • Der Außenring 9 ist gleichfalls radial geteilt und besteht einerseits aus dem Fußteil 9a und andererseits aus dem Deckelteil 9b, die bei 17 und 17a mittels in der Zeichnung nicht dargestellter Schrauben miteinander verbunden sind. Am Deckelteil 9b des feststehenden Außenrines 9 ist - gleichfalls in den juerschnitt des Strahlungskanals 8 hineinragend - ein Umlenkspiegel 18 derart befestigt und dieser zugleich so ausgebildet, daß er die im Strahlungskanal 8 reflektierte Strahlung auf eine mittels Klemmschraube 19 gleichfalls im fest-tehenden Deckelteil 9b befestigte Photodiode 10 als Strahlungsempfänger richtet.
  • Auf Grund dieser Anordnung wird er-eicht, daß die als Informationsträger für die Signalüber@ragung zwischen den relativ zueinander rotierenden Teilen dienende, von der mit der zelle 6 umlaufenden Leuchtdiode im optischen Bereich ausgesandte modulierte elektromagnetische Strahlung unabhängig von der jeweiligen Stellung der xeuchtdiode infolge der mehrfachen Reflektion im Strahlun6skanal jederzeit unter Vermittlung des Umlenkspiegels 18 von der feststehenden Photodiode 10 aufgenommen und gemäß dem Schema nach Fig. 1 über den Demodulator 11 an das Band-Speichergerät 12 weitergeleitet wird.
  • Bei der weiteren Ausführungsform der erfindungsgemaßen Ubertragungsvorrichtung gemäß Fig. 4 bis 7, die dem in Fig. 1a veranschaulichten Schema entspricht, sind auf der Welle 6 zwei untereinander gleiche Zylindermäntel 13 und 14 angeordnet, von denen der Zylindermantel 13 unter Vermittlung einer haftenden Zwischenschicht 20 drehfest mit der Welle 6 verbunden ist, während der diesem mit einem geringen Abstand z spiegelsymmetrisch gegenüberliegende Zylindermantel 14 die Welle 6 mit geringem Radialspiel y umgibt und relativ zu dieser sowie zum gegenüberliegenden Zylindermantel 17 feststeht. Beide Zylindermäntel bestehen aus einem glasklaren Kunststoff mit einem Brechungsindex, der möglichst wesentlich > 1 bzw. dem von Luft ist.
  • Wie die Abwicklung der beiden Zylindermäntel in die Zeichnungsebene gemäß Fig.- 6 zeigt, verlaufen die einander zugekehrten Stirnkanten 13a und 14a der beiden Zylindermäntel zueinander parallel, und zwar längs einer Geraden quer zur Wellenachse. Die einander abgekehrten Stirnkanten oder -flächen 13b und 14b der beiden Zylindermäntel entsprechen dem Verlauf einer mathematisch eindeutigen Parabel. Mindestens diese parabelförmig verlaufenden Kanten 13 b und 14b sind nach innen zu, wie die gessrichelte Linie andeutet, verspiegelt, so daß sie ein entsprechend hohes Reflektionsvermögen besitzen.
  • Beidem darestellten Ausführungsbeispiel befindet sich in einer den Brennpunkt umschließenden Ausnehmung 21 des als Lichtleitkörper dienenden Teils 13 die Beuchtdiode 5, während sich in einer entsprechenden, den Brennpunkt umschließenden Ausnehmung 22 des gegeniberliegenden Teils 14 die Photodiode 10 befindet.
  • Es ist aus Fig. 6 deutlich, daß ein in der Ebene liegender Lichtstrahl, der die Beuchtdiode 5 verläßt, nach der Reflektion an der nach innen verspiegelten Stirnkante 13 b diesen Teil senkrecht zu der Kante 13a verläßt und durch die dazu parallele Kante 14a in den Lichtleitkörper 14 eintritt, um nach erneuter Reflektion an dessen nach innen verspiegelter Außenkante 14b auf die Photodiode 10 zu treffen. Die von der Leuchtdiode 5 ausgehende, im optischen Bereich liegende Strahlung kann beide Körper nur durch die sich gegenüberliegenden Kanten 13a und 14a verlassen oder in sie eintreten, weil die Strahlung durch mehrfache Reflektion an den in der Zeichnungsebene liegenden Grenzflächen an einem Verlassen durch diese Flächen hindurch gehindert wird.
  • Es ist einleuchtend, daß der zuvor beschriebene Strahlengang unverändert bleibt, wenn die Lichtleitkörper gemaß Fig. 6 kreiszylindrische Form erhalten und auf diese Weise die in Fig. 4 veranschaulichten beiden Zylindermäntel 13 und 14 bilden, wobei es im übrigen für die bestimmungsgemaß Punktion belanglos ist, ob diese Zylindermäntel nahtlos hergestellt sind oder aus entsprechenden ebenen Körpern, wie sie in Fig. 6 veranschaulicht sind, bestehen, die anschließend -in die kreiszylindrische Form gebracht und an der Nahtstelle miteinander verbunden sind oder stumpf voreinanderstoßen.
  • Es ist weiterhin einleuchtend, daß an diesem Strahlengang auch durch eine relative Rotation der beiden sich mit Abstand spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden Zylindermantel nichts geändert ird. Daraus ergibt sich, daß der in Fig. 6 veranschaulichte und zuvor beschriebene Strahlengang von der Leuchtdiode 5 zur Photodiode 10 auch bei relativer Rotation beider Zylindermäntel auf optischem niete so gef.hrt wird, daß auch bei dieser t'bertragungsvorrichtung ein ununterbrochener optischer Kontakt aufrechterzielten bleibt. Dieser führt dazu, daß im Spalt z zwischen den beiden als Lichtleitkörper dienenden Zylindermänteln 13 und 14 ein geschlossener, die Informationen übertragender zylindrischer Lichtvorhang entsteht, der ungeachtet der relativen Rotation von Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger einen duernden Informationsfluß ermöglicht.

Claims (17)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ubertragung elektrischer Signale zwischen relativ zueinander rotierenden Teilen, insbesondere zur flbertragung von Meßsignalen aus rotierenden Maschinenteilen aut ruhende -eß-, Empfangs- eder Meßdaten-Speichergeräte, bei welchem die von dem rotierenden Teil abgenommenen Meßwerte in elektrische Signale umgesetzt, dises tot dem rotierenden aut den ruhenden Teil übertragen und ton diesem an das Meß-, mpfangs- und/oder Speichergerät weitergeleitet werden , d a d u r c h g e -k e n n z e i c b n e t , daß als Informationsträger für die Signalübertragung zwischen den relativ zueinander rotierenden Teilen (7, 9; 13, 14) modulierte elektromagnetische Strahlung im optischen Bereich dient, die zwischen mindestens einer dem einen Teil zugeordneten Strahlungsquelle (5) und mindestens einem dem anderen ei zugeordneten Strahlungsempfänger (10) auf optischem Wege so geführt wird, daß zwischen ihnen ein ununterbrochener optischer Kontakt besteht.
So Verfahren nach Anspruch 1 * d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strahlung durch mehrfache Reflektion zwischen den relativ zueinander rotierenden Wandungsteilen eines die Rotationsachse(x) ringförmig umgebenden Strahlungskanals (8) innerhalb des Strahlungskanals (8) derart um-die Rotationsachse geführt wird, daß die durch die Strahlungsquelle (5) an beliebiger Stelle des Kanals (8) in diesen eingebrachte Strahlung ununterbrochen an beliebiger anderer Stelle des Kanals von dem sich relativ zur Strahlungsquelle (5) bewegenden Strahlungsempfänger (10) empfangen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der ununterbrochene optische Kontakt durch mindestens zweifache Reflektion einer Strahlung zwischen zwei sich im Abstand spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden, einander gleichen, relativ zueinander rotierenden, die Rotationsachse (x) umgebenden, in der Abwicklung mindestens angenähert parabelförmigen} reflektierenden Kanten (13b, 14b) bewirkt wird1 die aus dem Brennpunkt (21) der einen parabelförmigen Kante abgestrahlt und im Brennpunkt (22) der dieser gegenüberliegenden parabelförmigen Kante empfangen wird.
4. Übertragungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 , d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß sie aus einem, die Rotationsachse (x) ringförmig umgebenden Strahlungskanal (8) besteht, der in zwei Ringhälften (7 und 9) unterteilt ist, von denen die eine Ringhälfte (7) rotiert, während die ihr gegenüberliegende Ringhälfte (9) relativ feststeht, wobei die eine Ringhälfte mindestens eine modulierte elektromagnetische Strahlung im optischen Bereich in den Strahlungskanal (8) hineinstrahlende Strahlungsquelle trägt, während die andere Ringhälfte mit einem die reflektierte Strahlung aus dem Strahlungskanal (8) aufnehmenden Strahlungsempfänger versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der ringförmige Strahlungskanal (8) einen kreisrunden Innenquerschnitt aufweist.
6. Vorricbtung nach Anspruch 4 oder 5 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Strahlunrnskanal koaxial zur Rotationsachse (x) geteilt ist0
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , da1 der Strahlungskanal fluor zur Rotationsachse geteilt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tellungsebene des Strahlungskanals (8) eine Symmetrieebene des lichten Kanalquerschnittes bildet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden , d a d II r c h g e k e n n z e i c h n e t s daß die Innenwände des in zivei Ringkörper (7, 9) geteilten Strahlungskanals (8) verspiegelt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Ubertragung der Strahlung zwischen der Strahlungsquelle (5) und dem Strahlungsempfänger ç10) mindestens ein Umlenkspiegel (18) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung zur Übertragung von Meßsignalen aus rotierenden Maschinenteilen auf ruhende Empfangsgeräte nach Anspruch 4 oder einem der folgenden , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie aus einem, die MaschinenvJelle (6) ringförmig umgebenden Strahlungskanal (8) besteht, dessen kreisrunder Innenquerschnitt koaxial zur Welle (6) symmetrisch geteilt ist, wobei der Innenring (7) mit der Welle drehfest'verbunden ist, während der Außenring (9) relativ feststeht, und daß der Innenring (7) die in den Strahlungskanal (8) hinein strahlende Strahlungsquelle (5) trägt, wohingegen am reststehenden Außenring (9) der die reflektierte Strahlung gegebenen falls mittelb-r über einen Umlenkspiegel (18) aufnehmende Strahlungsempfänger (10) befestigt ist.
12. Übertragungsvorrichtung zur Durchfiihrung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 3 , d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß sie aus zwei untereinander gleichen, sich mit Abstand spiegelsymmetrisch gegenüberliegenden, zueinander und zur Rotationsachse (x) koaxialen Zylindermänteln (13, 14) aus einem durchsichtigen Material mit einem Brechungsindex > 1 besteht, von denn der eine um die Rotationsachse drehbar ist, während der andere relativ feststeht, wobei die einander zugeFehrten ßtirnkanten (13a, 14a) der Zylindermäntel (13, 14) in der Radialebene eben ausgebildet sind0 während die einander abgekehrten, nach innen verspiegelten Stirnkanten (13b, 14b) in der Abwicklung mindestens angenähert parabelförmig verlaufend ausgebildet sind, und daß im Brennpunkt der parabelförmig verlaufenden Kante des einen Zylindermanteis eine modulierte elektromagnetische Strahlung im optischen Bereich aussendende Strahlungsquelle (5) und im Brennpunkt der parabelförmig verlaufenden Kante des gegenüberliegenden Zylindermantels ein diese Strahlung gebündelt empfangender Strahlungsempfänger (10) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Zylindermäntel (13 14) aus glasklarem Kunststoff mit einem wesentlich größeren Brechungsindex als laift bestehen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zylindermäntel (13, 14) mit Ausnahme der Strahlungsein tritts- und Strahlungsaustrittsflächen (z.B. 13a und 14a) auf ihrer übrigen Oberfläche nach innen verspiegelt sind.
15. Vorrichtung zur Übertragung von meßsignalen aus rotierenden Maschinenteilen auf ruhende Empfangsgeräte nach Anspruch 12 oder einem der folgenden , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der eine der beiden, die Maschinenwelle (6) umgebenden Zylindermäntel (13) mit der Welle (6) drehfest verbunden ist, während der diesem gegenüberliegende Zylindermantel (14) relativ feststeht, und daß sich im Brennpunkt (21) des mit der Welle (6) drehfest verbundenen Zylindermantels (13) die Strahlungsquelle (5) befindet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strahlungsquelle (5) aus mindestens einer Leuchtdiode besteht.
17. Vorricitung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Strahlungsempfänger (10) aus einer Photodiode besteht.
DE2113690A 1971-03-22 1971-03-22 Vorrichtung zur Übertragung von Meßwerten aus oder von Steuerimpulsen in Maschinen bzw. Einrichtungen mit relativ zueinander rotierenden Teilen Expired DE2113690C3 (de)

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DE19712166284 DE2166284C3 (de) 1971-03-22 1971-03-22 Vorrichtung zur Übertragung von Meßwerten aus oder von Steuerimpulsen in Maschinen bzw. Einrichtungen mit relativ zueinander rotierenden Teilen. Ausscheidung aus: 2113690

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