DE3942826A1 - Gehaeuseaufhaengung fuer ein messgeraet fuer drehbewegungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gehäuseaufhängung für ein Meß­ gerät für Drehbewegungen, dessen Gehäuse ortsfest bei­ spielsweise an einem Maschinengehäuse angeordnet ist oder zu diesem gehört und welches eine in dem Maschinengehäuse gelagerte, insbesondere daraus austretende, bezüglich ihrer Drehung zu messende Welle beaufschlagt, z. B. umgreift, wo­ bei die Maschinenwelle das Meßgerät durchsetzt oder mit einer Meßwelle des Meßgerätes drehfest gekuppelt ist.

Derartige Anordnungen sind in unterschiedlicher Form be­ kannt. Als Meßgerät dient dabei beispielsweise ein Drehwin­ kelgeber oder ein Tachometer oder dergleichen, womit die Zahl der Umdrehungen einer Maschinenwelle oder deren Dreh­ zahl pro Zeiteinheit oder der jeweilige Drehwinkel gemessen werden kann.

Die Lagerung dieser zu messenden Welle einerseits und die Lagerung des Meßgerätes andererseits lassen sich jedoch selbst bei präziser und entsprechend teurer Fertigung nicht mit absoluter Sicherheit in eine genaue Flucht bringen. Es ist deshalb bekannt, innerhalb der Wellenverbindungen zwi­ schen der zu messenden Welle und dem Meßgerät biegeelasti­ sche Kupplungen einzubauen, die einerseits einen zusätzli­ chen Kostenaufwand bedeuten, andererseits die Baulänge ver­ größern und vor allem einen erheblichen zusätzlichen Mon­ tageaufwand bedeuten.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Gehäuseaufhängung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher eine biege­ elastische Zwischenkupplung vermieden und dennoch vor allem Winkelfehler zwischen den zu verbindenden Wellen ausgegli­ chen werden können, ohne daß die beiderseitigen Lager durch solche Fehlstellungen belastet werden.

Die überraschende Lösung dieser scheinbar widersinnigen Aufgabe besteht darin, daß die Meßwelle und ihre Lagerung an dem ortsfesten Gehäuseteil des Meßgerätes oder derglei­ chen mittels eines Kreuzgelenkes verschwenkbar befestigt ist.

Dadurch können sich zwischen festem Gehäuseteil und zu mes­ sender Welle Winkel einstellen, die aufgrund einer gewis­ sen Fehlstellung der Maschinenwelle vorgegeben sind, ohne die Lager dieser Maschinenwelle oder Antriebswelle oder die Lager des Meßgerätes und seiner Welle durch solche Winkel­ fehlstellungen zusätzlich zu belasten.

Eine Ausgestaltung der Erfindung von ganz erheblicher Be­ deutung, die einen radialen Versatz der Wellen ausgleichen kann, ohne die beiderseitigen Lager durch solche Fehlstel­ lungen zu belasten, kann darin bestehen, daß die Meßwelle - und vorzugsweise das Meßgerät - gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil in zwei um 90° zueinander versetzten Richtungen radial, also quer zur Längserstreckung der Meßwelle, ver­ schiebbar gelagert ist. Dadurch können radiale Rundlauffeh­ ler der beiden miteinander zu verbindenden Wellen ausge­ glichen werden, ohne daß die jeweiligen Lagerungen durch eine solche Exzentrizität der beiden Wellen zueinander be­ lastet werden. Bei Kombination der vorerwähnten Maßnahmen können sowohl Exzentrizitätten als auch Winkelfehlstel­ lungen gleichzeitig ohne Lagerbelastungen berücksichtigt werden.

Eine besonders vielseitige und einfache Anpaßbarkeit ergibt sich, wenn die Meßwelle und das Meßgerät aus der Mitte je­ weils nach einander entgegengesetzten Richtungen radial ver­ schiebbar sind.

Eine besonders zweckmäßige und konstruktiv einfache, kom­ pakte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß die Schiebeführungen für die radiale Relativbewegung der Meßwelle gegenüber ihrem ortsfesten Gehäuse an dem Kreuz­ gelenk angeordnet sind. Somit kann mit Hilfe dieses Kreuz­ gelenkes nicht nur der Ausgleich von Winkelfehlern, sondern auch von Exzentrizitäten oder Versetzungen der Wellen durchgeführt werden.

Eine einfache Realisierung des kombinierten Ausgleiches von Winkelfehlern und von seitlichem Versatz läßt sich errei­ chen, wenn die Gelenkzapfen des Kreuzgelenkes für eine ra­ diale Verschiebung der Meßwelle in axialer Erstreckungs­ richtung der Gelenkzapfen ein dem größtmöglichen Verschie­ beweg entsprechendes Spiel haben. Da innerhalb des Kreuz­ gelenkes auf diese Weise sowohl Winkelfehler als auch Exzentrizitätsfehler ausgleichbar sind, erlaubt eine solche Gehäuseaufhängung die feste Verbindung zwischen zu messen­ der Welle und Meßgerätewelle, ohne daß irgendwelche Aus­ gleichskupplungen, z. B. elastische Kupplungen erforderlich sind.

Der Ausgleich von Exzentrizitätsfehlern mit Hilfe des Kreuzgelenkes kann ohne wesentlichen zusätzlichen Aufwand realisiert werden, wenn jeweils der aus dem Haltering des Kreuzgelenkes für die Gelenkzapfen überstehende Bereich, beispielsweise ein in seinem Durchmesser vergrößerter Kopf, des Gelenkzapfens in seiner Lagerung in seiner axialen Er­ streckungsrichtung, also radial zu seinem Haltering, ver­ schiebbar ist, wobei der in dem radial inneren Ring des Kreuzgelenkes verankterte Gelenkzapfen mit seinem Überstand in dem radial äußeren Haltering verschiebbar ist und die in dem radial äußeren Haltering verankerten Gelenkzapfen in dem das Kreuzgelenk umschließenden Haltekörper radial zu diesem verschiebbar sind. Die hat den Vorteil, daß unmit­ telbar in dem inneren Haltering ein Wälzlager für die Welle des Meßgerätes, bevorzugt eine Hohlwelle, befestigt, z. B. eingepreßt sein kann, da die radialen Ausgleichsbewegungen erst an den radial weiter außen liegenden Teilen des Kreuz­ gelenkes erfolgen.

An wenigsten einer Stirnseite des Meßgerätes können zwi­ schen dieser und dem ortsfesten Gehäuseteil, insbesondere einer stirnseitigen Gehäusewandung, elastische Pufferele­ mente angeordnet sein. Diese fangen nicht nur die vor allem durch Winkelfehler bedingten - in der Regel geringfügigen - Verschwenkungen des Meßgerätes gegenüber dem Gehäuseteil auf und legen es dennoch gut fest, sondern können auch das Innere des Meßgerätes gleichzeitig abdichten. Dies wird da­ durch ermöglicht, daß die stirnseitigen Pufferelemente, Dichtringe, insbesondere O-Ringe sein können.

Es wurde schon erwähnt, daß die Welle des Meßgerätes eine Hohlwelle sein kann. Dadurch ist es möglich, daß zum Kup­ peln der Meßwelle mit der zu messenden Antriebs- oder Ma­ schinenwelle eine Spannzange vorgesehen ist, die von dem der Maschinenwelle abgewandten Ende der hohlen Meßgerätewelle her bedienbar ist. Solche Spannzangen sind sehr zweckmäßi­ ge und einfach betätigbare Verbindungsmittel zwischen einer Welle und einer Hohlwelle, wobei durch die erfindungsgemäße Gehäuseaufhängung eventuell vorhandene Winkelfehler die Funktion der Spannzange nicht beeinträchtigen können oder eventuell sogar in der Spannzange vorhandene Winkelfehler sich ebenfalls nicht auswirken können. Eine solche Spann­ zange vereinfacht die Montierbarkeit noch mehr und erlaubt die durch das erfindungsgemäße Kreuzgelenk mögliche starre Wellenverbindung auf einfache und preiswerte Weise.

Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vor­ beschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine Ge­ häuseaufhängung für ein Meßgerät, welches trotz Winkel­ fehlern und eventuellen Exzentrizitäten der zu kuppelnden Wellen präzise arbeiten kann, ohne daß biegeelastische Kupplungen mit dem daraus resultierenden Aufwand erforder­ lich sind.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Gehäuse eines Meßgerä­ tes mit der erfindungsgemäßen Gehäuseaufhängung vor der Befestigung an einem Maschinengehäuse und vor der Kupplung mit der zu messenden Maschinenwelle und

Fig. 2 einen Querschnitt der Gehäuseaufhängung im Bereich eines die Lagerung der Meßgeräte-Welle erfassenden Kreuzgelenkes.

Ein im ganzen mit 1 bezeichnetes Meßgerät für Drehbewegun­ gen, beispielsweise ein Drehwinkelgeber mit entsprechenden Codescheiben 2 ist in einem Gehäuse 3 angeordnet, welches ortsfest beispielsweise an einem Maschinengehäuse befestigt werden kann. In Fig. 1 erkennt man an einer Stirnwand 4 des Gehäuses 3 Befestigungslochungen 5, womit eine flanschartige Befestigung an einem Maschinengehäuse möglich ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die an der Stirnwand 4 umlaufende Nut 6 mittels eines Spannringes mit einem ent­ sprechenden Gegenstück zu verbinden.

Dabei kann die als Hohlwelle ausgebildete Meßwelle 7 des Meßgerätes 1 mit der in der Zeichnung nicht dargestellten zu messenden Welle gekuppelt werden, wozu im Ausführungs­ beispiel eine in der Hohlwelle 7 sitzende Spannzange 8 dient. Die Spannzange 8 ist gemäß Fig. 1 von dem der Ma­ schinenwelle abgewandten Ende 7a der hohlen Meßgeräte-Welle 7 her bedienbar.

Daß Meßgerät 1 kann also mit seiner Hohlwelle 7 und der Spannzange 8 auf eine aus einem Maschinengehäuse vorstehen­ de Antriebs- oder Maschinenwelle aufgeschoben und einerseits mit dem Maschinengehäuse und andererseits mit dieser Welle gekuppelt werden. Die Maschinenwelle durchsetzt dann das Meßerät 1 oder greift zumindest teilweise in es ein und ist mit der Meßwelle 7 drehfest verbunden.

Um dabei eventuelle Winkelfehler zwischen den Wellen ohne zusätzlichen Montageaufwand ausgleichen zu können, ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die Meßwelle 7 und ihre über Wälzlager 9 erfolgende Lagerung an dem ortsfesten Ge­ häusteil 3 und 4 des Meßgerätes 1 mittels eines Kreuzge­ lenkes 10 verschwenkbar befestigt ist. Dieses Kreuzgelenk 10 erkennt man besonders gut in Fig. 2.

Falls das Meßgerät in das Maschinengehäuse integriert ist, kann die Meßwelle 7 und ihre Lagerung auch an einem ent­ sprechenden Gehäuseteil des Maschinengehäuses mittels eines solchen Kreuzgelenkes 10 verschwenkbar befestigt sein.

Um dabei auch Exzentrizitäten zwischen den beiden zu kuppelnden Wellen problemlos und ohne Belastung für die Lager 9 der Meßwelle 7 sowie die nicht näher dargestellten Lager der Maschinenwelle ausgleichen zu können, ist im Aus­ führungsbeispiel die Meßwelle 7 gegenüber dem ortsfesten Gehäusteil 3 in zwei um 90° zueinander versetzten Richtungen radial, also quer zu ihrer Längserstreckung, verschiebbar gelagert. Dabei sind die Meßwelle 7 und das Meßgerät 1 aus der Mitte jeweils nach einander entgegengesetzten Richtun­ gen radialverschiebbar, um beliebige Exzentrizitäten mög­ lichst einfach auffangen oder ausgleichen zu können.

Gemäß Fig. 1und 2 sind dabei die Schiebeführungen für die radiale Relativbewegung der Meßwelle 7 gegenüber ihrem ortsfesten Gehäuse 3 an dem Kreuzgelenk 10 angeordnet. Dazu haben die Gelenkzapfen 11 des Kreuzgelenkes 10 in axialer Erstreckungsrichtung der Gelenkzapfen 11 ein dem größstmög­ lichen Verschiebeweg entsprechendes Spiel 12.

Vor allem in Fig. 2 erkennt man, daß jeweils der aus dem Haltering 13 oder 14 des Kreuzgelenkes 10 für die Gelenk­ zapfen 11 überstehende Bereich, im Ausführungsbeispiel ein in seinem Durchmesser vergrößerter Kopf 15 des Gelenkzapfens 11 in seiner Lagerung 16 in seiner axialen Erstreckungs­ richtung, also radial zu seinem Haltering 13 oder 14, ver­ schiebbar ist, wobei der in dem radial inneren Haltering 13 des Kreuzgelenkes 10 verankerte Gelenkzapfen 11 mit seinem Überstand oder Kopf 15 in dem radial äußeren Haltering 14 verschiebbar ist und die in dem radial äußeren Haltering 14 verankerten Gelenkzapfen 11 in dem das Kreuzgelenk 10 um­ schließenden Haltekörper 17 radial zu diesem verschiebbar sind. Der innere Haltering 13 kann also mit dem Außenring 18 des in ihm befindlichen Wälzlager 9 unmittelbar und fest verbunden sein, da die Radial-Ausgleichsbewegungen erst an seiner Außenseite erfolgen.

In Fig. 1 erkennt man, daß an den Stirnseiten des Meßgerä­ tes 1 zwischen dieser Stirnseite und dem ortsfesten Gehäu­ seteil 4, nämlich der stirnseitigen Gehäusewandung sowie auch der an der gegenüberliegenden Stirnseite befindlichen Wandung 19 elastische Pufferelemente 20 angeordnet sind, die bei einer Winkelstellung der Meßwelle 7 gegenüber ihrer genau senkrechten Anordnung zu diesen Wandungen 4 und 19 jeweils einseitig etwas stärker zusammengedrückt werden und somit auch eine gewisse Rückstellkraft bewirken. Da die stirnseitigen Pufferelemente 20 im Ausführungsbeispiel Dichtringe, bevorzugt O-Ringe sind, haben sie auch noch die Zusatzfunktion, das Meßgerät 1 gegen eindringende Ver­ schmutzungen zu schützen.

Durch das Kreuzgelenk 10 mit jeweils für jede Schwenkbewe­ gung und jede Verschiebebewegung 2 fluchtenden Gelenk­ zapfen 11 können unterschiedlichste Abweichungen zwischen der zu messenden Welle und der Meßgeräte-Welle 7 problemlos ausgeglichen werden, ohne daß es einer elastischen Kupplung bedarf und ohne daß durch diesen Ausgleich zusätzliche Be­ lastungen an den Lagern der Maschinenwelle und/oder der Meßgeräte-Welle auftreten. Trotz eventueller Fehler in der Fluchtung der beiden Wellen ist somit eine präzise und langlebige Messung bei vermindertem Montageaufwand möglich.

Dabei wird in vorteilhafter Weise zum Kuppeln zwischen der Maschinenwelle und der Meßgeräte-Welle 7 eine Spannzange 8 ermöglicht, die eine entsprechend feste und dennoch kon­ struktiv und montagemäßig einfache drehfeste Kupplung er­ laubt, weil auf einen eventuellen Winkelversatz oder eine Exzentrizität zwischen den beiden zu kuppelnden Wellen keine Rücksicht genommen werden.

Das Gehäuse 3 eines Meßgerätes 1 für Drehbewegungen ist ortsfest beispielsweise an einem Maschinengehäuse angeordnet oder gehört zu diesem und beaufschlagt eine in dem Maschinengehäuse gelagerte, insbesondere daraus austre­ tende bezüglich ihrer Drehung zu messende Maschinenwelle, wobei es diese z. B. umgreift. Dabei kann die Maschinen­ welle das Meßgerät 1 durchsetzen und ist mit einer Meßwelle 7 des Meßgerätes drehfest kuppelbar. Um dabei Fluchtungsfehler zwischen der Maschinenwelle und der Meß­ welle 7, also z. B. Winkelfehler ausgleichen zu können, ist die Meßwelle 7 und ihre Lagerung an dem ortsfesten Gehäuse 3 des Meßgerätes 1 mittels eines Kreuzgelenkes 10 ver­ schwenkbar befestigt. Um auch einen seitlichen Versatz der beiden Wellen ausgleichen zu können, kann die Meßwelle 7 zusätzlich gegenüber ihrem Gehäuse 3 in gegeneinander ver­ setzten Richtungen radial verschiebbar gelagert sein.

Claims (10)

1. Gehäuseaufhängung für ein Meßgerät (1) für Drehbewegun­ gen, dessen Gehäuse (3) ortsfest, beispielsweise an einem Maschinengehäuse angeordnet ist oder zu diesem gehört und welches eine in dem Maschinengehäuse gela­ gerte, insbesondere daraus austretende, bezüglich ihrer Drehung zu messende Welle beaufschlagt, z. B. umgreift, wobei die Maschinenwelle das Meßgerät (1) durchsetzt oder mit einer Meßwelle 7 des Meßgerätes drehfest kup­ pelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwelle (7) und ihre Lagerung an dem ortstfesten Gehäuseteil (3, 4) des Meßgerätes (1) oder dergleichen mittels eines Kreuzgelenkes (10) verschwenkbar befestigt ist.

2. Gehäuseaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßwelle (7) gegenüber dem ortsfesten Ge­ häusteil (3) in zwei um 90° zueinander versetzten Richtungen radial, also quer zur Längserstreckung der Meßwelle, verschiebbar gelagert ist.

3. Gehäuseaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Meßwelle (7) und das Meßgerät (1) aus der Mitte jeweils nach einander entgegengesetzten Richtungen radial verschiebbar sind.

4. Gehäuseaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schiebeführungen für die radiale Relativbewegung der Meßwelle (7) gegenüber ihrem ortsfesten Gehäuse (3) an dem Kreuzgelenk (10) angeordnet sind.

5. Gehäuseaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkzapfen (11) des Kreuzgelenkes (10) für eine radiale Verschiebung der Meßwelle in axialer Erstreckungs-Richtung der Gelenk­ zapfen (11) ein dem größtmöglichen Verschiebeweg ent­ sprechendes Spiel (12) haben.

6. Gehäuseaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der aus dem Halte­ ring (13, 14) des Kreuzgelenkes (10) für die Gelenk­ zapfen (11) überstehende Bereich, beispielsweise ein in seinem Durchmesser vergrößerter Kopf (15) des Gelenk­ zapfens (11) in seiner Lagerung (16), in seiner axia­ len Erstreckungsrichtung, also radial zu seinem Halte­ ring (13, 14) verschiebbar ist, wobei die in dem radial inneren Ring (13) des Kreuzgelenkes (10) befestigten Gelenkzapfen (11) mit ihrem Überstand in dem radial äußeren Halte­ ring (14) verschiebbar und die in dem radial äuße­ ren Haltering (14) verankerten Gelenkzapfen (11) in dem das Kreuzgelenk (10) umschließenden Haltekörper (17) radial zu diesem verschiebbar sind.

7. Gehäuseaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Stirnsei­ te des Meßgerätes (1) zwischen dieser und dem ortsfes­ ten Gehäuseteil (4), insbesondere einer stirnseitigen Gehäusewandung, elastische Pufferelemente (20) angeord­ net sind.

8. Gehäuseaufhängung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die stirnseitigen Pufferelemente (20) Dicht­ ringe, insbesondere O-Ringe sind.

9. Gehäuseaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Welle (7) des Meßgerätes (1) eine Hohlwelle ist.

10. Gehäuseaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Kuppeln der Meßwelle mit der zu messenden Antriebs- oder Maschinenwelle eine Spannzange (8) vorgesehen ist, die von dem der Maschi­ nenwelle abgewandten Ende (7a) der hohlen Meßgeräte- Welle her bedienbar ist.