189417. lajstromszámú szabadalom • Szerkezet elektromos jelek álló és forgatható részek közötti átvitelére
1 189 417 2 A találmány tárgya olyan szerkezet, amely alkalmas álló és forgatható részek között elektromos jelek átvitelére. A szerszámgépek numerikus vezérlése nem jelent különösebb problémát, ha kétoldalú kapcsolat létesíthető a vezérlő processzor és a különböző működtetett egységek között. Ilyen kapcsolat létesítésére a gyakorlatban elektromos kábeleket vagy száloptikát használnak. Az ilyen típusú statikus kapcsolat azonban használhatatlan, ha a vezérlő processzor egy rögzített szerkezeti rész, míg a működő egységeket forgatható részek hordozzák, amelyek állandó forgásban lehetnek. Ilyen esetben csúszó érintkezők sem jöhetnek szóba, mivel ezek nem alkalmasak alacsony feszültségű és különlegesen nagysebességű impulzussorozatok átvitelére. A jelek átvitelére rádióhullámok is alkalmazhatók, azonban ez a megoldás is információveszteséggel járhat, és amennyiben a gépet ipari termelésre használják, ennek következtében megengedhetetlen termeléskiesés keletkezik. A találmánnyal célunk ennek a vázolt problémának a megoldása. A találmány értelmében a fenti célt olyan szerkezet létrehozásával értük el, amely alkalmas forgatható és álló részek között elektromos jelek átvitelére, és amelynek lényege, hogy két tartóeleme van, amelyek egymáshoz képest elforgathatóak egy olyan középvonal körül, amely egybeesik a forgatható rész forgástengelyével, továbbá mindkét tartóelem egy-egy optikai sugárforrással van ellátva, amelyek mindegyike egy-egy jelbemenethez csatlakozik. Mindkét tartóelem legalább egy-egy optikai érzékelőelemmel van ellátva, amelyek a hozzájuk tartozó kimenethez csatlakoznak. A tartóelemeken levő sugárforrások a középvonalra eső középpontban vannak elhelyezve és az általuk fogadott jel függvényében sugárkúpot bocsátanak ki. A sugárkúp központos a középvonallal és a másik tartóelem felé irányul. Mindkét tartóelemen a rajta elhelyezett érzékelőelem a másik tartóelemen levő megfelelő sugárforrás felé irányul egy olyan kúp alkotója mentén, amelynek csúcsa és középvonala egybeesik a sugárforrás sugárkúpjának csúcsával és középvonalával, míg kúpszöge kisebb, mint a sugárkúp kúpszöge. Az érzékelőelemek a sugárzást megfelelő kimenőjellé alakítják. A találmány szerinti szerkezetet az alkalmazás során úgy kell szerelni, hogy az egyik tartóelem a forgatható részhez, míg a másik tartóelem az álló részhez legyen erősítve. A jelek optikai úton, kellő biztonsággal jutnak át a szerkezeten, feltéve, ha a környezeti szórt sugárzással szemben egyszerű árnyékolással van ellátva. Az alkalmazott sugárzás sajátosságaiból következően az ellentétes irányba haladó sugarak nem zavarják egymást, nem lép fel közöttük interferencia. A találmányt a továbbiakban a rajzon bemutatott példakénti kiviteli alak kapcsán, ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti szerkezet lényeges elemeit mutatja vázlatos nézetben, a 2. ábra a találmány szerinti szerkezet gyakorlati kiviteli alakjának hosszmetszete, a 3. ábra a 2. ábra szerinti kiviteli alak kinagyított részlete a III. nyíl irányában. Az 1. ábrán látható, hogy a találmány szerinti elektromos jelátvivő szerkezetnek két 10 és 12 tartóeleme, például két tárcsája van, amelyek egymáshoz képest X középvonal körül elforgathatok. Az X középvonal úgy van megválasztva, hogy egybeessen a forgatható rész forgástengelyével. Például a 10 tartóelem rögzített, míg a 12 tartóelem a forgatható részhez van erősítve, oly módon, hogy forgás közben együttforogjon vele. Mindkét tartóelem egy-egy 14 és 16 sugárforrást hordoz, amelyek a hozzájuk tartozó bemenetekhez csatlakoznak. A 14 és 16 sugárforrások optikai jellegűek és célszerűen infravörös fényt emittáló diódák. Ilyen típusú sugárforrások a kereskedelemben kaphatók, és jellemző rájuk, hogy gerjesztés hatására meghatározott szélességű - például 10°-os - sugárkúpot bocsátanak ki. Jellegzetes típusaik P-N gallium-arzenid diódák, amelyeket például a Texas Instruments cég állít elő és TIR 31, TIR 33 és TIR 34 típusjelzés alatt hozza forgalomba. Mindkét 10,12 tartóelem legalább egy-egy 18,20 érzékelőelemmel van ellátva, amelyek a hozzájuk társított kimenetekhez csatlakoznak. Előnyös, ha mindkét, 10,12 tartóelemen három-három 18, illetve 20 érzékelőelem van elrendezve. A 18,20 érzékelőelemek optikai jellegűek és kompatibilisek a 14, 16 sugárforrásokkal. Ha a 14, 16 sugárforrások a fentebb megnevezett típusúak, akkor a 18, 20 érzékelőelemek infravörös sugárzásra érzékeny szilícium érzékelők. A három-három 18, illetve 20 érzékelőelemből képzett két érzékelőcsoport párhuzamosan kapcsolva a hozzájuk társított kimenethez csatlakozik. Az egyes 10, 12 tartóelemeken elhelyezett 14, 16 sugárforrások az X középvonalon vannak elrendezve, és a rájuk kerülő jeltől függően olyan sugárkúpot bocsátanak ki, amely hasonlóképpen az X középvonallal központos és a másik 10,12 tartóelem felé, pontosabban a másik 10, illetve 12 tartóelemen levő 18, illetve 20 érzékelőelem felé irányul. Tehát a 14 sugárforrás a 20 érzékelőelemekre, míg a 16 sugárforrás a 18 érzékelőelemre bocsát sugárkúpot. Ily módon a 18, illetve 20 érzékelőelemek hatékonyan érzékelik a hozzájuk társított 16, illetve 14 sugárforrásokból származó sugárzást, mivel rájuk vannak irányítva egy olyan kúp alkotója mentén, amelynek csúcsa és középvonala egybeesik a 14, 16 sugárforrások sugárkúpjáéval és amelynek kúpszöge kisebb, mint a sugárkúp kúpszöge. Ily módon a 14 sugárforrásra kerülő jel sugárzássá alakul, amely a 20 érzékelőelemekre esik, amely ellentétesen alakítja át, vagyis visszaalakítja elektromos kimenőjellé. Hasonlóképp a 16 sugárforrásra érkező jelek sugárzássá alakulnak, amely a 18 érzékelöelemekre jutva elektromos kimenőjelekké alakulnak. A találmány szerinti szerkezetben előnyösen infravörös sugárzás alkalmazható, mivel ez nagymértékű biztonságot nyújt a környezeti szórt fény által okozott zavarokkal szemben. Ezen túlmenően három, egymástól egyenlő szögosztással háromszögalakban elrendezett 18, illetve 20 érzékelőelemből képzett érzékelőkészlet alkalmazása nagymérték5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 GO 6í 2
