CN105556239B - 具有驱动侧联接部和从动侧联接部的联接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种联接器，具有驱动侧联接部(1)和从动侧联接部(2)，两者能够被限制性移动并传递力矩地彼此连接。联接部(2)具有与其固定连接的杆形体(10)，该杆形体沿联接器的转动轴线(9)的方向延伸，并且该杆形体被与另一联接部(1)固定连接的中空体(5)包围。设有传感器装置(11，12)，利用该传感器装置能够在联接器转动期间对杆形体(10)和中空体(5)之间的径向距离进行检测。

Description

具有驱动侧联接部和从动侧联接部的联接器

技术领域

本发明涉及一种具有如权利要求1前序部分所述特征的联接器。

背景技术

在具有旋转驱动器的机器中，需要尽可能地使驱动侧的轴与从动侧的轴精确地对准，即，理想状况下它们的转动轴线应该是一致的。但是这点在实践当中实际上从未实现过。由于错位(即，转动轴线虽然平行但不一致)或者是角度错位(即转动轴线彼此成一角度(角度误差))，可能因此产生对准误差。在实践中，大多数情况下这两种误差会一起出现。为了能够使在此条件下的径向力和轴向力尽可能地小，应当使上述误差最小化，以便保护轴承、密封件和联接器。

在实践当中，电机的驱动轴和机器的从动轴之间的对齐是在机器的停止状态下进行的，但是其缺点在于会受到系统的约束。在静止状态下，机器仅处于静态影响下，然而在运行中却是处于动态影响下，这种动态影响可能会高出很多倍。而且，运行状态下的轴承间隙也与静止状态下的不同。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于设计一种联接器，其能够在运行期间检测驱动器和从动器之间的角度误差和/或错位误差。在此，该联接器应当被设计为，其能够以简单的方式构建在驱动器和从动器之间。

根据本发明目的通过具有如权利要求1所述特征的联接器来实现。优选的实施方式由从属权利要求、随后的说明以及附图中给出。在此根据本发明，从属权利要求和说明书中给出的特征可以单独地但是也可以通过合适的组合进一步地扩展如权利要求1所述的根据本发明的技术方案。

根据本发明的联接器具有驱动侧联接部和从动侧联接部，它们可以被限制移动地并且力矩传递地彼此连接。根据本发明，一联接部与一杆形体固定地连接，该杆形体沿联接器的转动轴线的方向延伸，并被与另一联接部固定连接的中空体包围，在此设有传感器装置，通过该传感器装置可以在联接器转动期间对杆形体和中空体之间的径向距离进行检测。

根据本发明的联接器的基本思想在于，配设有两个联接部，它们被可彼此限制移动地设置为，它们可以具有错位误差和角度误差，但是能够在驱动侧和从动侧之间传递转矩。这两个联接部各自具有基本上沿转动轴线的方向或平行于转动轴线的方向延伸的构件，这些构件与各个联接部固定地连接。在此，在这些构件之间设有传感器装置，该传感器装置能够检测彼此之间的距离、特别是径向距离，并且通过这种方式还可以在运行期间检测根据转动角度而变化的错位误差或角度误差。

在本发明意义下，中空体可以被理解为在两个或多个位置上包围杆形体的任意物体。在该意义下，中空体例如也可以是在叉尖之间设有管状体的叉形体。

利用根据本发明的联接器，可以在机器运行期间，即负载状态下，确定驱动器和从动器之间的错位误差和角度误差。根据本发明的联接器可以作为单独的构件用于机器部件之间的相互对齐，或者用于对驱动轴和从动轴在运行中的相对位置变化进行检测，但是该联接器也可以是机器的固定组件，用于在运行期间对角度误差和/或错位进行监控。

在根据本发明的一种扩展方案中，为了能够同时检测角度误差和错位误差，优选在至少两个轴向相对的位置上设置传感器装置，该传感器装置用于检测杆形体和中空体之间的径向距离。

为了特别是能够将角度误差和错位误差彼此区分开，优选传感器装置具有两组间隔开的距离传感器，该距离传感器用于检测中空体和杆形体之间的距离。

根据本发明的一种扩展方案，特别优选一组距离传感器具有至少两个优选关于转动轴线彼此角度偏转90°设置的距离传感器，通过该距离传感器，可以在联接器旋转期间连续地确定中空体和杆形体之间的距离，并由此根据转动角度来确定错位误差和角度误差。当每组距离传感器具有三个或多个优选以相同的角间距围绕转动轴线分布设置的距离传感器时，测量结果可以达到特别高的准确度。

优选使用涡流传感器作为距离传感器，在此，待探测的物体必须是导电的。在此，为了检测中空体或者说传感器和杆形体之间的距离，可以将传感器设置在杆形体上或者优选设置在中空体的内部。这种距离传感器对于测量间隙中的介质(例如灰尘、油、水等)是不敏感的。这种距离传感器无接触式地测量距离，并输出稳定的信号，通过电子技术可以很容易地实现对该信号的分析。

在此，信号处理和分析可以在联接器内部进行，也可以固定不变地在外部进行。根据本发明的一种扩展方案，优选将分析电子器件设置在联接器的内部，优选该分析电子器件是以微处理器为基础，并用于对传感器信号进行检测和分析，以及用于确定联接部之间的可能的径向错位和/或角度错位(角度误差)。需要指出的是，这种错位可以根据转动角度来确定，或者可以设置相应的存储介质，以便还能够对在时间上连续或者间隔进行的检测进行分析并记录。

如果需要放弃该位于联接器内部的分析电子器件，则优选设置用于无线传输由距离传感器所发出信号的装置。在涡流传感器的情况下，这可以优选通过模拟信号传输来实现，由此可以使联接器中所需要的电子器件消耗保持最小化。

如果在联接器内部设有分析电子器件，则优选设置用于从分析电子器件向外无线传输到优选为静止的或移动的接收器的装置。优选这种数据传输是数字技术地实现。在此，该数据传输可以连续地进行，或者以一定的时间间隔通过存储器缓冲地进行。为了供给电能，优选在联接器内设置供电装置，通常为电池或蓄电池。优选将这种供电装置设置在安装有传感器的联接部中。在此，该供电装置可以由蓄能器构成，例如电池或蓄电池，或者也可以根据需要附加地通过发电机或感应供电从外部供应。

附图说明

下面将借助在附图中示出的实施例对本发明做详细说明。其中：

图1以非常简化的示意图示出了根据本发明的、包括两个联接部的联接器的基本结构，

图2以立体图示出了处于安装状态下的联接器，

图3以分解图示出了如图2所示的联接器，

图4以立体图示出了穿过联接器的一部分的纵截面，

图5以立体图示出了处于转矩传递区域中的联接器的横截面，

图6以横截面视图示出了传感器组的配置，和

图7示出了联接部的可能的三种相对设置。

具体实施方式

图1示出了联接器的基本结构。该联接器包括驱动侧联接部1和从动侧联接部2。驱动侧联接部1在其自由端具有用于与例如驱动电机的轴固定连接的接口3。相应地，从动侧联接部在其自由端具有用于与例如离心泵的从动轴相连接的接口4。需要指出的是，接口3和4在此仅是示例性的，原则上也可以使驱动侧联接部1与从动轴连接，从动侧联接部2与驱动轴连接。

联接部1通过管状体5与爪式联接件6的一部分相连接，该爪式联接件的另一部分7形成于从动侧的联接部2上，确切地说在接口4的区域中，但是在背向该接口的一侧。爪式联接件的部分6具有轴向突出的爪8，该爪相对置地与部分7中的间隙相接合，从而一方面能够确保爪式联接件的部分6和部分7之间的转矩传递，另一方面，既可能使得部分6和部分7并由此使得联接部1和2彼此径向错位，也可能分别关于联接器的理想纵轴线9产生角度错位。当联接器的部分6和部分7通过它们的爪8彼此交错接合时，在驱动器和从动器之间，即，在接口3和4或者说联接部1和2之间，会限制性地产生如图7c示意性示出的角度错位和如图7b示出的径向错位。驱动器和从动器之间的这种对齐误差的结合也可以被爪式联接件承受，而不会对转矩传递产生实质的影响。需要指出的是，联接部1和2在此大体上沿轴向一起移动，即彼此交错整合，从而使得爪式联接件的部分6和部分7形状配合地彼此交错接合。

从动侧联接部2在背向接口4的一侧具有圆柱形杆10形式的杆形体，该杆形体在联接器的组装状态下几乎伸展经过联接器的整个长度，并且从驱动侧联接部1的管状体5中伸出直至几乎到达接口3。

在管状体5的内部，在内周上设有彼此轴向间隔开的传感器组11和12，它们的传感器13-16沿周向均匀地分布，并用于确定相对于圆柱形杆10的距离。

如果在联接器的组装状态下，驱动侧联接部1与驱动电机相连接，并且从动侧联接部2与工作机器(例如离心泵)相连接，则通过在空挡位置(Neutralstellung，中间位置)上相对于轴线9以相同的径向间距来设置的传感器组11和12，来确定相对于圆柱形杆10外周的距离。即，如果在运行中由联接部1和2组成的联接器围绕轴线9转动，并且联接部1和2没有如图1和图7a所示出的那样理想地对齐，而是存在如图7b所示的径向错位和/或如图7c所示的角度错位，则传感器13-16相对于圆柱形杆10的距离在转动期间也会发生变化。但是通过传感器组11和12的检测，可以在联接器内部平衡该误差，因为在轴对齐的情况下，圆柱形杆10和管状体5或者说传感器组11和12的设置在那里的传感器之间的相同的间隔将会改变。

图6示出了如何设立传感器组11和12。在所示出的实施方式中，传感器组11和12包括四个相对于轴线9横向设置在一平面的涡流传感器13、14、15和16，它们以90°的间距关于纵轴线9对称地围绕该纵轴线分别设置在管状体5上。如图6所示，通过一组传感器12-15，可以在联接器转动期间确定圆柱形杆10和管状体5之间可能变化的距离，但是根据这些数据不能确定在此是否是径向错位或角度错位。为此，需要在两个轴向彼此间隔开的传感器组11和12中进行测量，该测量可以给出于此相关的信息。原则上，在各个传感器组11、12中，需要有至少两个角度错位设置的传感器12-16。但是如图4所示的以90°的角间距配置四个传感器13-16已经得到证实。

在前述的将四个传感器13-16配置为两组的情况下，即，当两个相对置的传感器13和15或14和16被错接(verschaltet)而使得其信号相加时，可以特别简单并同时准确地实现测量值检测。由于圆柱形杆10和管状体5之间的距离变化在两侧始终是相同的，因此在合适地将相对置的传感器错接的情况下，能够达到较高的测量精度。此外，还能够立即识别出传感器的故障或缺陷。

由于在联接器转动时，即，联接器将转矩从驱动器传递至从动器时，管状体5和圆柱形杆10是彼此抗扭地设置，因此为了检测联接器的转动位置或其转动速度，可以根据需要设置一附加的传感器或转动角度编码器(Drehwinkelgeber)，但是在图中并没有详细地示出。

图1、图6和图7示出并说明了联接器的基本结构。图2至图5示出了这样构成的联接器的结构实施方式。

在所示出的结构实施方式中，驱动侧联接部1具有法兰17，该法兰与中空圆柱形部分18固定地连接，在该中空圆柱形部分的内侧设有纵向凹槽19，并且该中空圆柱形部分与一楔形件构成用于驱动轴的接口3，该楔形件位于轴的外周上的相应凹部中以及位于纵向凹槽19内，以便使构件沿围绕轴线9的转动方向彼此形状配合地连接。需要指出的是，替代所示出的楔-轴连接地，也可以采用齿条或其他合适的轴-彀连接(Wellen-Narben-Verbindung)。

通过法兰17将接口3与管状体5连接起来，该管状体被构造为中空圆柱形的，并用于在接口3和爪式联接件的部分6之间进行转矩传递，该部分被法兰连接在管状体5的另一端部上。爪式联接件6的部分6具有沿相反方向从被设置用于与管状体5连接的法兰17向外突出的爪8，其用于向爪式联接件的部分7进行转矩传递。

图4-图5示出了爪式联接件的结构。从动侧联接部2具有基本上中空圆柱形的形状，并在其内侧同样具有纵向凹槽20，从而以与用于驱动侧轴的接口3同样的方式构成用于从动侧轴的接口4。也就是说，联接器能够以任意的方式设置在驱动轴和从动轴之间。在从动侧联接部2中集成有爪式联接件的部分7。为此，在中空圆柱形部分中设有管状的凹槽，在由该凹槽所限定的壁中分别成对地设有径向突出部21，该突出部用于收纳横截面约为双T形的成型元件22，该成型元件由阻尼材料制成，在此为硬橡胶，并用于突出部21与爪式联接件部分6的接合在相邻的形状配合元件22之间的爪8之间的形状配合。通过这样的设置，可以确保在驱动侧联接部1和从动侧联接部2之间实现转矩传递，但是在爪式联接件的区域中需要存在足够的间隙，以便引导爪式联接件的部分6和部分7之间并由此引导在驱动侧联接部1和从动侧联接部2之间的径向错位和角度错位。

由于构成接口4的、带有凹槽20的孔设计为贯通的，因此该孔不仅被设计用于连接从动轴，而且还被设计用于朝向联接器的内部固定圆柱形杆10，该圆柱形杆在其端部上被相应地构造。

在管状体5的内部固定地设置有中空圆柱形的内壳体23，其轴向间隔开地承载分别由传感器13-16组成的两个传感器组11和12。因此，传感器保护性地位于封闭的合成材料壳体中，而联接器的其他构件由金属构成。在内壳体23的内部还集成有在此未具体示出的分析电子器件以及用于数据传输的发送器。由于联接器被设计用于在运行中进行错位测量，因此电子器件工作所需要的电能是通过联接器自身的旋转而产生的，这在高转速的情况下是特别有利的，因为不再需要安装会产生不平衡的电池。在此，电能可以通过设置磁铁和线圈而感应地产生，或者替代地通过将在旋转时产生的振动传递至压电晶体上并由此使压电晶体产生电能而压电地产生。

附图标记列表

1 驱动侧联接部

2 从动侧联接部

3 用于驱动轴的接口

4 用于从动轴的接口

5 管状体

6 爪式联接件的部分

7 爪式联接件的部分

8 爪

9 纵轴线

10 圆柱形杆

11 传感器组

12 传感器组

13 涡流传感器

14 涡流传感器

15 涡流传感器

16 涡流传感器

17 法兰

18 中空圆柱形构件

19 18中的纵向凹槽

20 纵向凹槽

21 突出部

22 形状配合元件

23 内壳体

Claims (17)

1.一种联接器，具有驱动侧联接部(1)和从动侧联接部(2)，所述驱动侧联接部和从动侧联接部能够被限制性移动并传递力矩地彼此连接，其特征在于，从动侧联接部(2)具有与其固定连接的杆形体(10)，所述杆形体沿所述联接器的转动轴线(9)的方向延伸，并且所述杆形体被与驱动侧联接部(1)固定连接的中空体(5)所包围，其中，设有传感器装置(11，12)，利用所述传感器装置能够在所述联接器转动期间对所述杆形体(10)和所述中空体(5)之间的径向距离进行检测，其中，所述传感器装置(11，12)在至少两个轴向间隔开的位置上对所述杆形体(10)和所述中空体(5)之间的径向距离进行检测。

2.根据权利要求1所述的联接器，其特征在于，所述传感器装置(11，12)具有轴向间隔开的两组距离传感器(13-16)。

3.根据权利要求2所述的联接器，其特征在于，一组的距离传感器(13-16)具有至少两个距离传感器(13-16)。

4.根据权利要求2所述的联接器，其特征在于，一组的距离传感器具有三个或更多个距离传感器。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的联接器，其特征在于，所述距离传感器(13-16)是涡流传感器。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的联接器，其特征在于，所述距离传感器(13-16)被设置在所述中空体(5)上。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的联接器，其特征在于，在所述联接器内部设有分析电子器件，所述分析电子器件检测并分析传感器信号，并确定所述联接部(1，2)之间的可能的径向错位和/或角度错位。

8.根据权利要求2至4中任一项所述的联接器，其特征在于，设有用于无线地传输从所述距离传感器(13-16)输出的信号的装置。

9.根据权利要求7所述的联接器，其特征在于，设有用于传输所述分析电子器件的数据的装置。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的联接器，其特征在于，在所述联接器中设有供电装置。

11.根据权利要求7所述的联接器，其特征在于，在所述联接器内部设有蓄能器，用于为所述传感器装置(11，12)和/或分析电子器件以及传输电子器件供电。

12.根据权利要求3所述的联接器，其特征在于，距离传感器关于所述转动轴线彼此角度偏转90°设置。

13.根据权利要求4所述的联接器，其特征在于，距离传感器以相同的角间距围绕所述转动轴线(9)分布设置。

14.根据权利要求7所述的联接器，其特征在于，分析电子器件以微处理器为基础。

15.根据权利要求8所述的联接器，其特征在于，设有用于模拟地传输从所述距离传感器(13-16)输出的信号的装置。

16.根据权利要求9所述的联接器，其特征在于，设有用于无线地传输所述分析电子器件的数据的装置。

17.根据权利要求11所述的联接器，其特征在于，蓄能器是电池。