DE19729452C2 - Adapterbauteil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Adapterbauteil zur Kopplung zweier Wellenenden in einer definierten winkelmäßigen Ausrichtung. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Adapterbauteil zur Verbindung der Wel­ len einer Antriebseinheit und eines Drehgebers.

Zur Verbindung der Welle einer Antriebseinheit mit der Welle eines Drehge­ bers sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. So kann dies z. B. mit Hilfe geeigneter Kupplungen erfolgen, wie sie etwa auf Seite 41 in "Digitale Län­ gen- und Winkelmeßtechnik", A. Ernst, verlag moderne industrie, 3. Auflage 1993 beschrieben sind. An derartige Kupplungen werden bei extremen Meßanforderungen entsprechend hohe Anforderungen hinsichtlich der Tor­ sionssteifigkeit gestellt. Eine alternative Variante zur Umgehung der dabei auftretenden Probleme besteht in der Verwendung einer sogenannten Sta­ tor-Kupplung, bei der die eigentliche Kupplung nicht rotorseitig, sondern zwischen dem Antriebsgehäuse und der Abtasteinheit des Drehgebers an­ geordnet ist, d. h. statorseitig. Eine derartige Kupplung ist beispielsweise aus der Abb. 24 auf Seite 43 des oben genannten Buches bekannt. Im Fall der letztgenannten Verbindung von Antriebs- und Drehgeberwelle wird die Antriebswelle mit der Drehgeberwelle starr verbunden, was mit Hilfe einer koaxial zu den beiden Wellen angeordneten Zentralschraube erfolgen kann. Unter bestimmten Bedingungen ergeben sich bei dieser Art der Dreh­ geber-Montage jedoch Probleme, wenn z. B. der Ort, an dem die beiden Wellen aufeinanderstoßen nicht unmittelbar zugänglich ist. Wird gleichzeitig eine definierte Winkelorientierung zwischen den beiden Wellen gefordert, etwa wegen der definierten Zuordnung eines Referenzimpulses des Dreh­ gebers zur Antriebswelle, so resultiert eine aufwendige Justage der beiden Systeme zueinander. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß nach der er­ folgten Justage der beiden Wellen zueinander durch Anziehen der Zentral­ schraube sich die beiden Wellen wieder unerwünscht gegeneinander ver­ drehen.

Aus der DE 43 40 064 C1 ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, mit deren Hilfe die bei der formschlüssigen Verbindung einer Drehknopfwelle mit einer Drehpotentiometerwelle aufgebrachten Axialkräfte in ein Positionierdrehmoment umgeformt werden. Zu diesem Zweck müssen beide Wellenenden modifiziert werden.

Ähnlich hierzu ist auch bei der vorgeschlagenen Wellenverbindung in der FR 2 633 349 erforderlich, die Wellenenden geeignet formgebend auszugestalten.

Aus der FR 2 593 864 ist schließlich eine Möglichkeit bekannt, eine Welle in einem Aufnahmebauteil in ein oder mehreren Vorzugswinkelstellungen anzuordnen. Hierzu weist das Aufnahmebauteil mehrere radial angeordnete Ausnehmungen auf, in die entsprechend radial angeordnete Vorsprünge der Welle eingreifen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Adapterbauteil zu schaffen, das eine einfache Möglichkeit zur definierten winkelmäßigen Aus­ richtung zweier Wellen bietet, wenn die Wellenenden beispielsweise nicht unmittelbar zugänglich sind. Die eigentliche Kupplungsfunktion zwischen den beiden Wellen wird dabei nicht durch das Adapterbauteil übernommen; es ist vielmehr eine starre Kopplung der beiden Wellen miteinander vorgesehen, bei der die einmal vorgenommene winkelmäßige Ausrichtung erhal­ ten bleiben soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Adapterbauteil mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Adapterbauteiles ergeben sich aus den Maßnahmen in den abhängigen Ansprüchen.

Eine Antriebseinheit mit montiertem Drehgeber, wobei die zugehörigen Wellen über ein erfindungsgemäß ausgebildetes Adapterbauteil verbunden sind, ist Gegenstand des Anspruches 7.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Adapterbauteil ermöglicht nunmehr eine einfache Montage eines Drehgebers an einer Antriebseinheit, wobei gleich­ zeitig eine definierte winkelmäßige Ausrichtung der beiden Wellen zueinander sichergestellt ist. Ist etwa die Anordnung eines Drehgebers in einer zy­ linderförmigen Aufnahme der Antriebseinheit vorgesehen, so kann bei mon­ tiertem Adapterbauteil auf der Drehgeberwelle der Drehgeber grob ausge­ richtet in die Aufnahme gesteckt werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Adapterbauteiles richten sich die beiden Wellen in der gewünschten winkelmäßigen Ausrichtung zueinander exakt aus, ohne daß die Wellenenden hierzu sichtbar sein müssen. Beim nachfolgenden Anzie­ hen der Zentralschraube zur starren Kopplung der beiden Wellen miteinan­ der ist ferner sichergestellt, daß sich die beiden ausgerichteten Wellen nicht mehr gegeneinander verdrehen können.

Das erfindungsgemäße Adapterbauteil ist vorzugsweise als billig zu fertigen­ des Spritzgußteil ausgebildet, da keine besonderen mechanischen Anforde­ rungen im eigentlichen Meßbetrieb daran gestellt werden.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten des erfindungsgemäßen Adapterbautei­ les ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs­ beispieles anhand der beiliegenden Zeichnungen.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine Ansicht mit den beiden zu verbindenden Wellenenden eines Antriebes sowie eines Drehgebers inklusive des dazwischen ange­ ordneten erfindungsgemäßen Adapterbautei­ les;

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht des erfindungsge­ mäßen Adapterbauteiles aus Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere Schnittansicht des erfindungsge­ mäßen Adapterbauteils in einer Ebene senk­ recht zur Darstellung in Fig. 2;

Fig. 1 zeigt eine seitliche Ansicht der beiden zu verbindenden Wellen 1, 2 einer Antriebseinheit 3 sowie eines Drehgebers 4. Sowohl die Antriebsein­ heit 3 wie auch der Drehgeber 4 sind lediglich teilweise dargestellt. Seitens der Antriebseinheit 3 ist dabei die angetriebene Welle 1 sowie die dem Drehgeber 4 zugewandte zylinderförmige Aufnahme 12 erkennbar. Aufgrund der zumindest teilweisen Anordnung des Drehgebers 4 in dieser Aufnahme 12 sind die beiden Wellenenden im gekoppelten Zustand nicht unmittelbar zugänglich und damit nicht winkelmäßig zueinander ausrichtbar. In der Darstellung der Fig. 1 nicht erkennbar ist eine koaxial zu den beiden Wellen 1, 2 vorgesehene Zentralschraube, über die beiden Wellen 1, 2 starr miteinander gekoppelt werden. Hierzu wird die Zentralschraube von Seiten des Drehgebers 4 her angezogen. Darüber hinaus ist in Fig. 1 auch die eigentliche Kupplung zwischen der Antriebseinheit 3 und dem Drehgeber 4 nicht erkennbar. Als Kupplung ist eine sogenannte Statorkupplung vorgese­ hen, die auf Seiten des Drehgebers 4 statorseitig, d. h. an der Abtasteinheit befestigt ist und auf Seiten des Antriebes 3 mit dessen Gehäuse verbunden wird.

Um die oben angesprochenen Probleme insbesondere bei der Montage des Drehgebers 4 zu lösen, wird nunmehr das zwischen den beiden Wellenen­ den angeordnete, erfindungsgemäße Adapterbauteil 6 vorgesehen. Dieses ist in einer vorteilhaften Ausführungsform als einfaches rotationssymmetri­ sches Spritzgußteil aus glasfaserverstärktem Polycarbonat ausgebildet, wel­ ches an zwei gegenüberliegenden Seiten je eine Aufnahme für die Wellen­ enden der Antriebs- und Drehgeberwelle aufweist. Die Verbindungen zwi­ schen den beiden Wellenenden und dem Adapterbauteil 6 können auf ver­ schiedene Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als lösbare Ver­ bindungen in Form von Steckverbindungen. Daneben kann jedoch auch eine Verbindung dergestalt vorgesehen sein, daß das Adapterbauteil 6 z. B. auf die Drehgeberwelle 1 aufgepreßt wird. Die Verbindung zwischen dem Adapterbauteil 6 und der Drehgeberwelle 1 ist darüber hinaus so ausgebil­ det, daß eine eindeutige winkelmäßige Ausrichtung des Adapterbauteiles 6 zur Längsachse 5 dieser Welle 1 resultiert, d. h. daß kein Verdrehen hierzu möglich ist. Dies kann beispielsweise derart gewährleistet werden, indem das Ende der Drehgeberwelle 1 angeflacht ausgebildet ist und die Aufnahme seitens des Adapterbauteiles 6 einen entsprechenden Querschnitt aufweist, so daß eine formschlüssige Verbindung resultiert.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Adapterbauteiles 6, d. h. auf der der Antriebswelle 1 zugeordneten Seite ist ein umlaufender Flansch vorgese­ hen, der zumindest in einem Teilsegment einen in Richtung der Antriebs­ welle 1 orientierten, abgeflachten Vorsprung mit konisch zueinander orien­ tierten Flächen aufweist. Die Abflachung der konischen Flächen bzw. die Größe des Vorsprunges ist derart dimensioniert, daß im Fall der gewünsch­ ten winkelmäßigen Ausrichtung der beiden Wellen 1, 2 zueinander der Vor­ sprung formschlüssig in eine entsprechend entgegengesetzt ausgebildete Ausnehmung der Antriebswelle 1 paßt. Die erforderliche Ausnehmung auf Seiten der Antriebswelle 1 kann beispielsweise wie im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel als Abflachung des Wellenendes ausgebildet sein, in die der Vorsprung eingreift.

Sind bei der Montage von Antriebseinheit 3 und Drehgeber 4 die beiden Wellen 1, 2 demzufolge lediglich grob zueinander ausgerichtet und greift der Vorsprung auf dem Adapterbauteil 6, das auf der Drehgeberwelle 2 ange­ ordnet ist, bereits teilweise in die Ausnehmung der Antriebswelle 1 ein, so ergibt sich beim Zusammenschieben die gewünschte definierte winkelmä­ ßige Ausrichtung der beiden Wellen 1, 2. Aufgrund der Ausbildung des Vor­ sprunges mit den beiden konisch orientierten Flächen wird die leichtgängi­ gere der beiden Wellen 1, 2 hierbei solange in eine Drehbewegung versetzt, bis der Vorsprung formschlüssig in die gegenüberliegende Ausnehmung paßt, d. h. die gewünschte winkelmäßige Ausrichtung sichergestellt ist. An­ schließend erfolgt die starre Fixierung der beiden Wellen 1, 2 zueinander in dieser Ausrichtung, indem die vorgesehene Zentralschaube angezogen wird. Auch hierbei erweist sich die Ausbildung des erfindungsmäßen Adapter­ bauteiles 6 als vorteilhaft, da beim Anziehen der Schraube kein Verdrehen der beiden Wellen 1, 2 zueinander mehr erfolgen kann, wenn der Vorsprung formschlüssig in der Ausnehmung eingepaßt ist.

Eine seitliche Ansicht lediglich des Adapterbauteiles 6 aus Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Erkennbar sind dabei die beiden Aufnahmen 7, 8 des Adapter­ bauteiles 6 für die zu verbindenden Wellenenden sowie der umlaufende Flansch 10, auf dem in einem Teilsegment der Vorsprung 9 angeordnet ist.

Eine weitere Schnittansicht mit dem Adapterbauteil 6 und der Antriebswelle 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Hieraus wird insbesondere die Ausbildung des vor­ gesehenen Vorsprunges auf dem Adapterbauteil 6 sowie das Zusammen­ wirken mit der entgegengesetzten Ausnehmung 13 der Antriebswelle 1 er­ kennbar. In der Darstellung der Fig. 3 befindet sich die Antriebswelle 1 re­ lativ zum Adapterbauteil 6 noch nicht in der gewünschten winkelmäßigen Ausrichtung, sondern wurde lediglich grob hierzu orientiert. Der Vorsprung bzw. die schräg angeordneten Flächen 11a, 11b des Vorsprunges greifen jedoch bereits teilweise in die Ausnehmung 13 in Form einer Abflachung auf Seiten der Welle 1 ein. Beim weiteren Zusammenschieben von Welle 1 und des Adapterbauteils 6 bzw. mit dem damit verbundenem Drehgeber verdre­ hen sich das Adapterbauteil 6 und die Antriebswelle 1 aufgrund der Ausbil­ dung des Vorsprunges zueinander, bis der Vorsprung formschlüssig in die Ausnehmung 13 paßt und die gewünschte winkelmäßige Ausrichtung her­ gestellt ist. Deutlich erkennbar ist in dieser Darstellung auch die Ausgestal­ tung der Ausnehmung 13 auf Seiten der Welle 1 in Form einer Abflachung des Wellenendes.

Zur beschriebenen Ausführungsform sowie zur Anordnung des erfindungs­ gemäßen Adapterbauteiles sind selbstverständlich auch Alternativen mög­ lich. Beispielsweise kann das Adapterbauteil grundsätzlich auch mit der An­ triebswelle verbunden sein und die Ausrichtung der beiden Wellen erfolgt, indem der Vorsprung in eine entsprechende Ausnehmung der Drehgeber­ welle eingreift. Ebenso sind auch alternative Ausführungsformen hinsichtlich der Ausbildung des Vorsprunges inklusive der entsprechend dimensionierten Ausnehmung auf Seiten der gegenüberliegend angeordneten Welle möglich usw..

Claims (8)

1. Adapterbauteil zur Kopplung zweier Wellenenden in einer definierten winkelmäßigen Ausrichtung zu den Wellen-Längsachsen, wobei minde­ stens ein Wellenende teilweise angeflacht ausgebildet und das Adapter­ bauteil (6) an einer ersten Welle (2) in einer definierten winkelmäßigen Ausrichtung montierbar ist und an der der zweiten Welle (1) zugeord­ neten Seite eine Aufnahme (8) für die zweite Welle (1) aufweist, wobei die Aufnahme (8) von einem Flansch (10) umgeben ist, auf dem in ei­ nem Teilsegment mindestens ein Vorsprung (9) mit derart dimensio­ nierten, angeschrägten Flächen (11a, 11b) angeordnet ist, daß der Vor­ sprung (9) bei der gewünschten winkelmäßigen Ausrichtung der beiden Wellen (1, 2) formschlüssig in den angeflachten Bereich der zweiten Welle (1) paßt.

2. Adapterbauteil nach Anspruch 1, wobei das Adapterbauteil (6) als Spritzgußteil ausgebildet ist.

3. Adapterbauteil nach Anspruch 2, wobei das Adapterbauteil (6) aus glasfaserverstärktem Polycarbonat gefertigt ist.

4. Adapterbauteil nach Anspruch 1, wobei das Adapterbauteil (6) in einer definierten winkelmäßigen Ausrichtung zur Wellenlängsachse (5) lösbar auf der ersten Welle (2) befestigt ist.

5. Adapterbauteil nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung (9) mehrere ko­ nisch verlaufende Flächen (11a, 11b) aufweist.

6. Adapterbauteil nach Anspruch 1, angeordnet auf der Welle (2) eines Drehgebers (4) zur Kopplung mit der Welle (1) eines Antriebes (3).

7. Antriebseinheit mit einem Drehgeber, deren Wellen (1, 2) mit einem Adapterbauteil (6) nach einem der Ansprüche 1-6 gekoppelt sind.

8. Antriebseinheit mit einem Drehgeber nach Anspruch 7, wobei die Dreh­ geberwelle (2) und die Antriebswelle (2) mit einer Zentralschraube ver­ bunden sind und zwischen der Antriebseinheit (3) und dem Drehgeber (4) eine Kupplung angeordnet ist, die auf Seite des Drehgebers (4) sta­ torseitig befestigt ist.