DE3942826C3 - Gehäuseaufhängung für ein Meßgerät für 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 bekannt. Als Meßgerät dient dabei beispielsweise ein Drehwinkelgeber, ein Tachometer oder gemäß EP 02 26 828 A2 ein Tachogenerator, womit die Zahl der Umdrehungen einer Maschinenwelle oder deren Drehzahl pro Zeiteinheit oder der jeweilige Drehwinkel gemessen werden können.

Die Lagerung der 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, zwischen 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.

Zwar ist es aus der DE-AS 12 38 680 bereits bekannt, eine Welle mittels eines Kreuzgelenkes verschwenkbar zu befestigen, um Lagerungenauigkeiten auszugleichen, jedoch bedeutet dies einen erheblichen Aufwand, der sich bei den relativ kleinen Winkelfehlern nicht lohnt, vor allem aber einen ganz erheblichen Platzbedarf für eine solche Wellenverbindung nach sich zieht. Darüber hinaus müssen dennoch die beiden Wellenenden sehr präzise zueinander passen, dürfen also keinen gegenseitigen Exzentrizitätsfehler haben.

Solche Exzentrizitätsfehler sind beispielsweise gemäß DE 87 03 155 U1 bei koppelbaren Lichtwellenleitern durch die Möglichkeit radialer Verstellungen der zu koppelnden Lichtwellenleiter beseitigt, wobei jedoch nicht das Problem besteht, daß die zu koppelnden Teile rotieren sollen.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Gehäuseaufhängung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher eine biege­ elastische Zwischenkupplung oder eine Verbindung über ein Kreuzgelenk an den zu verbindenden Wellen vermieden und dennoch Winkelfehler zwischen diesen ausgeglichen werden können, ohne daß die beiderseitigen Lager durch solche Fehlstellungen oder auch Exzentrizitätsfehler der Welle belastet werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.

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.

Ferner kann ein radialer Versatz der Wellen ausgeglichen werden, ohne die beiderseitigen Lager durch solche Fehlstellungen zu belasten, wodurch radiale Rundlauffehler der beiden miteinander zu verbindenden Wellen ausgeglichen werden und die jeweiligen Lagerungen durch eine solche Exzentrizität der beiden Wellen zueinander nicht belastet werden. Es können also sowohl Exzentrizitäten als auch Winkelfehlstellungen gleichzeitig ohne Lagerbelastungen berücksichtigt werden, wobei dieser Ausgleich solcher Fehler jeweils mit Hilfe des Kreuzgelenkes erfolgt.

Der erwähnte Ausgleich von Exzentrizitätsfehlern, der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes ohne wesentlichen zusätzlichen Aufwand durch die besondere Anordnung der Gelenkzapfen realisiert werden kann, hat noch den Vorteil, daß unmittelbar 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 Kreuzgelenkes erfolgen.

Die elastischen Pufferelemente 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.

Eine besonders vielseitige und einfache Anpaßbarkeit ergibt sich, wenn die Meßwelle und das Meßgerät aus der Mitte der jeweils nacheinander entgegengesetzten Richtungen radial verschiebbar sind.

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.

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 Kreuzgelenk mögliche starre Wellenverbindung auf einfache und preiswerte Weise.

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 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 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.

Das 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 Meßgerät 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 vorgesehen, daß die Meßwelle 7 und ihre über Wälzlager 9 erfolgende Lagerung an dem ortsfesten Ge­ häusteil 3, 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 die Meßwelle 7 gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil 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.

Dabei sind 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 einem Haltering 13 oder 14 des Kreuzgelenkes 10 für die Gelenk­ zapfen 11 überstehende Bereich, zum Beispiel 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, 14, ver­ schiebbar ist, wobei der in dem radial inneren Haltering 13 des Kreuzgelenkes 10 verankerte Gelenkzapfen 11 mit seinem 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 Wälzlagers 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 der einen Stirnseite und dem ortsfesten Gehäu­ seteil 4, sowie auch zwischen der gegenüberliegenden Stirnseite und der Wandung 19 elastische Pufferelemente 20 angeordnet sind, die bei einer Winkelstellung der Meßwelle 7 gegenüber ihrer genau senkrechten Anordnung zu diesen Wandungen 4, 19 jeweils einseitig etwas stärker zusammengedrückt werden und somit auch eine gewisse Rückstellkraft bewirken. Da die stirnseitigen Pufferelemente 20 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 zwei 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 wird.

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, ist die Meßwelle 7 zusätzlich gegenüber ihrem Gehäuse 3 in gegeneinander ver­ setzten Richtungen radial verschiebbar gelagert.

Claims (6)

1. Gehäuseaufhängung für ein Meßgerät (1) für Drehbewegungen, dessen Gehäuse (3) ortsfest, beispielsweise an dem Maschinengehäuse gelagerte, insbesondere daraus austretende, bezüglich ihrer Drehung zu messende Welle beaufschlagt, zum Beispiel umgreift, wobei die Maschinenwelle das Meßgerät (1) durchsetzt oder mit einer Meßwelle (7) des Meßgerätes drehfest kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwelle (7) und ihre Lagerung an einem ortstfesten Gehäuseteil (3, 4) des Meßgerätes (1) oder dergleichen mittels eines Kreuzgelenkes (10) verschwenkbar befestigt und gegenüber dem ortsfesten Gehäuseteil (3, 4) in zwei um 90 Grad zueinander versetzten Richtungen radial, also quer zur Längserstreckung der Meßwelle (7), verschiebbar gelagert ist, daß Schiebeführungen für diese radiale Relativbewegung der Meßwelle (7) vorhanden sind, die an dem Kreuzgelenk (10) angeordnet sind, wobei jeweils aus einem Halering (13, 14) des Kreuzgelenkes 10 für die Gelenkzapfen 11 überstehende Bereiche in ihrer Lagerung 16 in ihrer axialen Erstreckungsrichtung, also radial zu ihrem Haltering (13, 14) verschiebbar sind und die in einem radial inneren Ring (13) des Kreuzgelenkes (10) befestigten Gelenkzapfen (11) mit ihrem Überstand in einem radial äußeren Haltering (14) verschiebbar und die in dem radial äußeren Haltering (14) verankerten Gelenkzapfen (11) in einem das Kreuzgelenk (10) umschließenden Haltekörper (17) radial zu diesem verschiebbar sind, daß an wenigstens einer Stirnseite des Meßgerätes (1) zwischen dieser und dem ortsfesten Gehäuseteil (4) oder zwischen der gegenüberliegenden Stirnseite und der Wandung (19) elastische Pufferelemente (20) angeordnet sind und daß die stirnseitigen Pufferelemente (20) Dichtringe, insbesondere O-Ringe sind.

2. Gehäuseaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßwelle (7) und das Meßgerät (1) aus der Mitte jeweils nacheinander entgegengesetzten Richtungen radial verschiebbar sind.

3. Gehäuseaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Gelenkzapfen (11) des Kreuzgelenkes (10) für eine radiale Verschiebung der Meßwelle (7) vorhanden sind, die in axialer Erstreckungsrichtung der Gelenkzapfen (11) ein dem größtmöglichen Verschiebeweg entsprechendes Spiel (12) haben.

4. Gehäuseaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Haltering (13, 14) des Kreuzgelenkes (10) für die Gelenk­ zapfen (11) überstehende Bereiche, jeweils ein in ihrem Durchmesser vergrößerter Kopf (15) der Gelenk­ zapfen (11) sind.

5. Gehäuseaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßwelle (7) des Meßgerätes (1) eine Hohlwelle ist.

6. Gehäuseaufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Kuppeln der Meßwelle (7) mit der zu messenden Antriebs- oder Maschinenwelle eine Spannzange (8) vorgesehen ist, die von dem von der Maschi­ nenwelle abgewandten Ende (7a) der hohlen Meßgeräte- Welle her bedienbar ist.