DE8812317U1

DE8812317U1 - Drehgeber

Info

Publication number: DE8812317U1
Application number: DE8812317U
Authority: DE
Original assignee: Max Stegmann Uhren- und Elektroapparatefabrik 7710 Donaueschingen De GmbH
Current assignee: Max Stegmann Uhren- und Elektroapparatefabrik 7710 Donaueschingen De GmbH
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1988-11-17

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehgeber geinäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Drehgeber werden zur Messung der Winkellage zweier relativ zueinander drehbarer Objekte eingesetzt, insbesondere zur Messung der Winkellage einer Maschinenwelle gegenüber der Maschine. Wird die Geberwelle starr mit der Maschinenwelle verbunden und das Gehäuse des Gebers starr an die Maschine angebaut, so treten unvermeidlich Exzentrizitäten und Winkelfluchtungsfehler zwischen der Maschinenwelle und der Geberwelle auf. Es werden deshalb Kupplungen verwendet, die einerseits flexibel genug sind, um diese Exzentrizitäten und Winkelf luchtungsfehler aufzunehmen, die aber andererseits drehsteif sind, um eine exakte Messung der Winkellage zu gewährleisten.

Postgiroamt: Karlsruhe 76979-754 Qan|fKpmp: OJäutsqfTe Bapk Aß Vytingen (BLZ 69470039) 146332

Aus der DE-OS 32 06 875 ist ein Drehgeber der eingangs genannten Gattung bekannt, bei welchem die Geberwelle starr mit dem ersten zu messenden Objekt, z.B. einer Maschinenwelle verbunden wird und das Gehäuse des Drehgebers Starr mit dem zweiten zu messenden Objekt, z.B. einer Anbaufläche der Maschine verbunden wird. Die fest auf der Geberwelle sitzende Impulsscheibe wird durch eine drehbar auf der Geberwelle gelagerte Abtasteinheit abgetastet. Die ÄbtäsLeinheit ist über die flexible, drehsteife Kupplung mit dem Gehäuse verbunden. Die Kupplung besteht aus einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Zwischenring, der einerseits über ein Paar von diametral angeordneten Federn mit der Abtasteinheit und andererseits über ein 90° versetztes Paar von diametralen Federn mit dem Gehäuse verbunden ist. Die in dem Gehäuse angeordnete Kupplung ist in Herstellung und Montage aufwendig.

Aus der DE-OS 33 01 205 ist ein Drehgeber bekannt, der ähnlich aufgebaut ist. Die Kupplung besteht bei diesem Drehgeber jedoch aus einer Federbalgkupplung, die koaxial zur Geberwelle angeordnet ist und die Abtasteinheit mit de~< Gehäuse des Gebers verbindet = Die Federbalgkupplung ist ein verhältnismäßig teures Bauelement.

Aus dem DE-GM 87 13 664 ist ein Drehgeber bekannt, bei welchem die Geberwelle starr mit dem ersten zu messenden Objekt und das Gehäuse starr mit dem zweiten zu messenden Objekt verbunden wird. Die Abtasteinheit ist an dem Gehäuse fest angebracht und die Impulsscheibe ist drehbar in dem Gehäuse gelagert. Eine Federbalgkupplung verbindet die Geberwelle flexibel aber drehfest mit der Impulsscheibe. Auch hier stellt die Federbalgkupplung ein relativ kostspieliges Bauelement dar, welches die axialen Abmessungen des Gebers vergrößert.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehgeber zu schaffen, der in Herstellung und Montage preisgünstig ist und geringe axiale Bauabmessungen aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Drehgeber der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehgeber sitzt die Impulsscheibe fest auf der Geberwelle und die Abtasteinheit und das die Abtasteinheit aufnehmende Gehäuse sind drehbar auf der Geberwelle gelagert. Die Geberwelle wird starr mit dem ersten zu messenden Objekt, z.B. einer Maschinenwelle verbunden. Zur Aufnahme von Exzentrizitäten und Winkelfluchtungsfehlern ist das Gehäuse federnd in einem Stützring gelagert, mittels dessen der Drehgeber an dem zweiten zu messenden Objekt z.B. einer Anbaufläche der Maschine befestigt wird.

Der Drehgeber ist äusserst einfach aufgebaut, da die flexible, drehsteife Kupplung in der bevorzugten einfachsten Ausführungsform durch ein einziges Federstahl-Stanzteil gebildet wird, welches aus einer Ringscheibe mit daran angeformten radialen Federblättern besteht, die an dem Gehäuse befestigt werden. Die Herstellung ist somit preisgünstig und die Montage einfach. Die durch den federnd mit dem Gehäuse verbundenen Stützring gebildete Kupplung vergrößert ausserdem die axiale Baulänge des Drehgebers praktisch nicht.

Die Federstahl-Ringscheibe des Stützringes wird vorzugsweise mit Kunststoff umspritzt. Es kann dadurch ein Federstahlblech geringer Stärke verwendet werden, was eine vorteilhafte weiche Abfederung des Drehgebers durch die radialen Federblätter er-

möglicht. Die Kunststoffumspritzung der Ringscheibe ergibt dennoch eine hohe Stabilität des Stützringes zur Drehmomentabstützung und zur Befestigung an dem zweiten zu messenden
Objekt.

Vorzugsweise ist das Gehäuse mit einem Kunststofflansch versehen, an welchem die Federblätter mit ihren inneren Enden
befestigt werden. Dieser Kunststofflansch bewirkt zusätzlich zu der Kunststoffumspritzung des Stützringes eine thermische Isolierung der Abtasteinheit und ihrer Elektronik gegenüber
dem zweiten zu messenden Objekt (z.B. der Maschine), welches im Betrieb u.U. eine relativ hohe Temperatur annehmen kann.

Zweckmäßigerweise ist die Geberwelle durchgehend ausgebildet und weist an ihrem einen Ende einen Aussenkonus und an ihrem entgegengesetzten anderen Ende einen entsprechenden Innenkonus auf. Dadurch ist es möglich, im Bedarfsfalle zwei oder mehr
identisch aufgebaute Drehgeber axial hintereinander an dieselbe Maschinenwelle anzubauen, indem die Geberwellen konisch ineinander gesetzt werden und die Stützringe jeweils starr miteinander verbunden werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es
zeigen

Figur 1 - eine Zusammenstellung des Drehgebers im Axialschnitt ,

Figur 2 - den zusammengebauten Drehgeber in teilweise
axial geschnittener Seitenansicht und

Figur 3 - eine axiale Stirnansicht des Drehgebers.

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Der Drehgeber weist eine durchgehende hohle Geberwelle 10 auf, die an ihrem an die in ihrer Winkelstellung zu messende Motorwelle anzuschließenden Ende mit einem Aussenkonus 12 ausgebildet ist. Das entgegengesetzte Ende der Geöerwelle ist mit einem Innenkonus 14 gleichen Kegelwinkels ausgebildet. Es können somit zwei oder mehr Drehgeber an die gleiche Welle angeschlossen werden, in dem die Geberwelle 10 des einen Drehgebers jeweils mit ihrem Aussenkonus 12 in den Innenkonus 14 des anderen Drehgebers kraftschlüssig eingesetzt wird.

Auf einer radialen Aussenschulter der Geberwelle 10 ist drehfest eine Impulsscheibe 16 befestigt. Weiter sitzen auf der Geberwelle 10 zwei radiale Rillenkugellager 18, die durch eine Distanzbuchse 20 in ihrem axialen Abstand festgelegt sind. Mittels der Rillenkugellager 18 ist eine Buchse 22 drehbar auf der Geberwelle 10 gelagert. Die Buchse 22 trägt einen Kunststofflansch 24, an welchem mittels Schrauben ein Blendenträger 28 befestigt ist. Der Blendenträger 28 haltert eine Lichtquelle und eine Blende, die das Licht dieser Lichtquelle auf die Impulsscheibe 16 bündelt.

Auf der dem Kunststofflansch 24 entgegengesetzten Seite der Impulsscheibe 16 ist eine Empfängerausgangsplatine 30 angeordnet, die mittels Schrauben 32 an dem Kunststofflansch befestigt ist. Die Geberwelle durchsetzt frei drehbar eine zentrische Bohrung der Empfängerausgangsplatine 30. Die Empfängerausgangsplatine 30 trägt in an sich bekannter Weise fotoelektrische Empfängerelemente für das die Impulsscheibe durchsetzende Licht, sowie eine elektronische Schaltung, durch welche die Impulse der Empfängerelemente verarbeitet und einem Anschlußsteckverbinder 34 zugeführt werden. Die Empfängerausgangsplatine 30 mit ihren elektronischen Elementen wird durch eine liappenformige Abdeckung 36 staubdicht geschützt, die auf den Kunststofflaneeh 24 aufgesetzt ist. Di« Abdeckung 36 Weist: ebenfalls eine zentrinche öffnung auf/

durch welche die Geberwelle 10 mit ihren anschluß seit igen ··. Ende frei drehbar hindurchtritt..

An der von der Impulsscheibe 16 abgewandten Stirnfläche des Kunststofflansches 24 ist ein Stützring 38 befestigt. Der Stützring 38 weist eine Ringscheibe 40 auf, die koaxial zur Geberwelle 10 angeordnet ist und von der drei im Winkel jeweils um 120° gegeneinander versetzte Federblätter 42 radial nach innen ragen. Die Federblätter 42 sind mit ihren inneren Enden jeweils durch Schrauben 44 an dem Kunststofflansch 24 befestigt. Die Ringscheibe 40 und die Federblätter 42 sind einstückig aus einem dünnen Federstahlblech ausgestanzt. Die Federblätter 42 sind in radialer Richtung wellenförmig gebogen, um eine weiche elastische Auslenkung in Axialrichtung zu ermöglichen. Die Breite der Federblätter 42 in Umfangsrichtung ist so groß gewählt, daß eine drehsteife Verbindung zwischen dem Kunststofflansch 24 und dem Stützring 38 gewährleistet ist. Die Ringscheibe 40 ist zusätzlich mit Kunststoff 46 umspritzt, so daß sich eine zusätzliche Steifigkeit des Stützringes 38 in ümfangsrichtung ergibt. Der radial über den Umfang der Abdeckung 36 hinausragende Stützring 38 weist an seiner Kunststoffumspritzung 46 nicht dargestellte Maßnahmen, z.B. Bohrungen auf, die eine starre Befestigung des Stützringes 38 an dem zweiten zu messenden Objekt gewährleisten, z.B. an einer Anbaufläche der Maschine, deren Maschinenwelle in ihrer Winkellage zu messen ist. Eine Wärmebrücke von diesem zweiten zu messenden Objekt übet die Befestigung auf die Elektronik des Drehgebers wird einerseits durch die Kunststoffumspritzung 46 und andererseits durch den Kunststofflansch 24 unterbrochen.

Claims

SCHÜTZANSPRÜCHE

1. Drehgeber zur Messung der Winkellage zweier relativ zu einander drehbarer Objekte, mit einer mit dem ersten der zu messenden Objekte drehfest verbindbaren Geberwelle, mit einer mit der Geberwelle drehfest verbundenen Impulsscheibe, mit einer drehbar auf der Geberwelle gelagerten Abtasteinksit lür die Impulsscheibe, mit einem die Impulsscheibe und die Abtasteinheit umschließenden Gehäuse, das mit dem zweiten zu messenden Objekt drehfest verbindbar ist und die Abtasteinheit drehfest hält, und mit einer flexiblen, aber drehsteifen Kupplung, die Exzentrizitäten und Winkelfluchtungsfehler zwischen dem Drehgeber und den zu messenden Objekten aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß ausserhalb des Gehäuses (Kunststofflansch 24, Abdeckung 36), zu diesem koaxial ein Stützring (38) angeordnet ist, der mit dem zweiten zu messenden Objekt verbindbar ist, und daß der Stützring (38) mit dem Gehäuse (Kunststofflansch 24) durch Biegefedern verbunden ist, die bezüglich der Geberwelle (10) radial angeordnet sind und nur in axialer Richtung auslenkbar sind.

2. Drehgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei jeweils in Winkel um 120° gegeneinander versetzte Biegefedern vorgesehen sind.

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3. Drehgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die Biegefedern Federblätter (42) sind, die im wesentlichen in einer zur Geberwelle (10) senkrechten Ebene angeordnet sind.

4. Drehgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (38) eine aus Feder stahl bestehende Ringscheibe (40) aufweist, an welcher die Federblätter (42) einstückig angeformt sind.

5. Drehgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (40) mit Kunststoff (46) umspritzt ist.

6. Drehgeber nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federblätter (42) in radialer Richtung wellenförmig gebogen sind.

7. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Kunststoffflansch (24), an welchem die Biegefedern (Federblätter 42) befestigt sind, aufweist.

8. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (38) an der den zu messenden Objekten entgegengesetzten Stirnseite des Gehäuses (Kunststofflansch 24, Abdeckung 36) angeordnet ist.

9. Drehgeber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Stützrings (38) größer ist als der Aussendurchmesser des Gehäuses (Kunststofflansch 24, Abdeckung 36).

10. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberwelle (10) axial durchgehend ausgebildet ist und an ihrem einen Ende einen Aussenkonus (12) und an ihrem anderen Ende einen entsprechenden Innenkonus (14)