EP2307857A1 - Winkelmesseinrichtung mit schwingungsdämpfender statorkupplung - Google Patents

Winkelmesseinrichtung mit schwingungsdämpfender statorkupplung

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Publication number
EP2307857A1
EP2307857A1 EP09780501A EP09780501A EP2307857A1 EP 2307857 A1 EP2307857 A1 EP 2307857A1 EP 09780501 A EP09780501 A EP 09780501A EP 09780501 A EP09780501 A EP 09780501A EP 2307857 A1 EP2307857 A1 EP 2307857A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring device
angle measuring
stator
compensating coupling
rotor
Prior art date
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Ceased
Application number
EP09780501A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Kurz
Marc Oliver Tiemann
Ludwig Stopfer
Thomas JÄGER
Hermann Meyer
Josef Thaler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Original Assignee
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Johannes Heidenhain GmbH filed Critical Dr Johannes Heidenhain GmbH
Publication of EP2307857A1 publication Critical patent/EP2307857A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/3473—Circular or rotary encoders
    • G01D5/34738—Axles; Driving or coupling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/38—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers with a sleeve of elastic material between a rigid outer sleeve and a rigid inner sleeve or pin, i.e. bushing-type

Definitions

  • the invention relates to an angle measuring device according to claim 1.
  • Angular measuring devices often also called rotary encoders, are used to measure rotational movements of a rotatably mounted body, in particular a shaft, over one or more revolutions. The rotational movement is detected incrementally or absolutely. In conjunction with gear racks and gears or with threaded spindles, linear movements can also be measured with an angle measuring device.
  • angle measuring devices are used in conjunction with electric motors.
  • compensating couplings are used. These can either be arranged between the shaft of the angle measuring device and the electric motor shaft or be designed as so-called stator clutches.
  • Stator couplings connect the stator of the angle measuring devices elastically with the stator of the electric motor.
  • corresponding compensating couplings are designed to be torsionally rigid in the circumferential direction, so have a high rigidity in torsional loads.
  • stator clutches have better properties than rotor clutches.
  • an angle measuring device with a compensating coupling which is supported by radial spreading against an inner wall of a motor housing, wherein the stator of the angle measuring device is rotatably connected to the motor housing.
  • Such an angle measuring device has the disadvantage that the measurement accuracy can be reduced in certain operating conditions.
  • the invention is therefore based on the object to provide an angle measuring device of the type mentioned, which has an improved measurement behavior, in particular an increased measurement accuracy.
  • the angle measuring device comprises a stator and a rotor, wherein the rotor is rotatably arranged relative to the stator, in particular by means of a bearing.
  • the rotor has a shaft on which a code disk is fastened in a rotationally fixed manner so that it can rotate with the shaft in an angularly accurate manner.
  • the stator has a scanning device for scanning the code disk, a body and a compensating coupling.
  • the compensating coupling is a radially and axially elastic but torsionally rigid connection of the stator with a machine part to produce. Between the compensating coupling and the body is arranged an element which is in contact with both the compensating coupling and the body and has a vibration-damping property.
  • the code disk can be designed so that the angle measuring device outputs incremental and / or absolute angular positions.
  • the element is designed as a casting compound or as a molded part.
  • the element may be configured as an elastomer.
  • the vibration-damping element is made of a polymer material, or the vibration-damping element advantageously comprises a polymer material.
  • Polymer material is to be understood below as meaning plastics or silicones. Furthermore, it is advantageous if the polymer material is a crosslinked, for example crosslinked at room temperature, polymer material.
  • the element or the casting compound may contain fillers.
  • the vibration damping element, in particular the potting compound viscoelastic properties in terms of the theological behavior.
  • the element may, for example, as a filled with liquid or gel cushion, which is an outer skin z. B. from a polymeric material.
  • the use of the vibration-damping element not only improves the mechanical properties of the compensating coupling with regard to improved measuring behavior of the angle-measuring device, but also makes it possible to optimize the temperature conditions in the angle-measuring device.
  • the temperatures in the angle measuring device can be reduced.
  • the element or the potting compound has a thermal conductivity of more than 1, 75 W / (n ⁇ K), in particular more than 2.0 W / (m-K) or more than 4.0 W / (n ⁇ K).
  • the measurement accuracy can be increased.
  • polymer materials which are electrically conductive. The degree of filling can be increased so far that the element or the entire potting compound is thermally and electrically conductive.
  • Suitable polymeric materials for the vibration damping element include silicones or epoxy materials. These can be designed, for example, as gels or pastes. Interfaces between the potting compound and the environment of the angle measuring device can with a foil, for. B. be provided with an adhesive film, so that the potting compound is protected against external influences.
  • the vibration damping element such as the potting compound, is advantageously designed so that it adheres or adheres to the compensating coupling or to the resilient component of the compensating coupling.
  • the compensating coupling can be clamped by radial spreading on the machine part.
  • the compensating coupling can have a resilient component and a comparatively rigid component, wherein the rigid component can be pressed or clamped against the machine part.
  • the rigid component is a comparatively rigid ring, wherein a relatively good thermal contact between the angle measuring device and the machine part can be achieved by the pressing or clamping.
  • a large-area contact between the relevant machine part and the compensating coupling can be produced in this way, which is particularly advantageous for heat dissipation.
  • the angle-measuring device is configured such that the vibration-damping element is both in contact with the body and with the resilient member and the rigid member.
  • the compensating coupling in particular its resilient component, made of a metal material.
  • the element e.g. As the potting compound, may be arranged so that this axially surrounds the resilient member of the compensating coupling, so that both substantially perpendicular to the axis of rotation aligned surfaces of the resilient member are enclosed by the element.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an angle-measuring device according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a view from below of the angle-measuring device with a resilient component of a compensating coupling according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a perspective view of the resilient component of the compensating coupling
  • FIG. 4 shows a view from below of the angle-measuring device with the resilient component of the compensation coupling according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a perspective view of the resilient component of the compensating coupling
  • Figure 6 is a sectional view of the angle measuring device according to the second embodiment.
  • the angle measuring device shown in FIG. 1 comprises a stator 1 and a rotor 2.
  • the rotor 2 has a shaft 2.1 for the non-rotatable connection to a component to be measured, for example on a motor shaft, 5.2.
  • the connection between the shaft 2.1 of the angle measuring device and the motor shaft 5.2 is realized for example with a projecting through the shaft 2.1 connecting means in the form of a fastening screw, for which purpose the end of the shaft 2.1 is conical.
  • Such angle measuring devices are also often referred to as rotary encoder.
  • the shaft 2.1 within a body 1.3, which is assigned to the stator 1, by a bearing, here two rolling bearings 3, rotatably mounted.
  • a bearing here two rolling bearings 3, rotatably mounted.
  • On the shaft 2.1 a arranged inside the angle measuring code disc 2.2 is attached.
  • the code disk 2.2 is scanned photoelectrically by a scanning device in the examples shown.
  • Corresponding photosensitive detectors are located on a printed circuit board 1.3 attached to the body 1.3.
  • the circuit board 1.31 also electrical components for signal shaping - arranged, for example, for amplification and digitization - the scanning signals supplied by the detectors.
  • An electrical connection between the angle measuring device and subsequent electronics is produced via a connecting cable, not shown in the figures, so that electrical signals and electrical energy can be transmitted between the subsequent electronics and the angle measuring device.
  • the stator 1 of the angle measuring device is connected via a compensating coupling 1.2 on a machine part 5.1, z. B. attached to a stationary motor housing.
  • a compensating coupling 1.2 To accommodate the compensating coupling 1.2, a hollow cylindrical recess is machined on the machine part 5.1, into which the motor shaft 5.2 projects centrally.
  • the compensation coupling 1.2 comprises a resilient component 1.21 and a comparatively stiff ring 1.22. and serves to ensure that misalignment between the shaft 2.1 and the motor shaft 5.2 does not lead to unacceptably high loads in the rolling bearings 3.
  • the resilient member 1.21 which is made of steel is shown in perspective.
  • the compensation coupling 1.2 is integrally formed from a steel sheet.
  • first holes 1.211 for fixing the resilient member 1.21 with the ring 1.22
  • second bores are provided 1.212 for the attachment of the resilient member 1.21 on the body 1.3 of the stator 1.
  • the ring 1.22 is radially aufspreitz- bar using a screw mechanism 1.23, so that it can be clamped to the inner wall of the machine part 5.1. In this way, a very good and relatively large area contact between the machine part 5.1 and the stator 1 can be produced.
  • Such a compensation coupling 1.2 allows a radially and axially elastic but torsionally rigid connection of the stator 1 with a machine part ⁇ .l
  • the angle measuring device further comprises on the stator 1 as an element with vibration-damping property according to the first Embodiment, a potting compound 4 made of a polymer material. This is arranged between the compensating coupling 1.2, in particular between the resilient member 1.21 and the body 1.3.
  • potting compound 4 is a silicone gel containing fillers.
  • the potting compound 4 has a so-called inherent tackiness, so that it adheres or adheres both to the body 1.3 of the stator 1 and to the resilient component 1.21 and to the ring 1.22. By this measure, the measurement accuracy of the angle measuring device can be improved.
  • a damping effect is achieved in the region of the natural frequency of the angle measuring device, which surprisingly improves the precision of the angle measurement.
  • an element for. B. in the form of the potting compound 4, which is suitable for damping vibrations and is in contact both with the compensating coupling 1.2 and with the body 1.3.
  • the internal temperature of the angle measuring device in particular the temperatures of the body 1.3 but also of the printed circuit board 1.31 can be reduced when a potting compound 4 is used.
  • the motor shaft 5.2 represents a heat source through which heat is conducted into the angle measuring device via the shaft 2.1.
  • the machine part 5.1 that is, for example, the motor housing, can be understood as a heat sink.
  • the potting compound 4 now reduces the thermal conduction resistance between the machine part 5.1 and the shaft 2.1, which leads to a decrease in temperature in the angle measuring device.
  • the electronic components on the circuit board 1.31 are exposed to less high temperatures, which leads to improved measurement behavior of the angle measuring device and to increase the life.
  • the angle measuring device on the stator 1 as a member having a vibration-damping property of a molded part 4 '.
  • the molded part 4 ' is made of polymer material, here an elastomeric material, and attached to the elastic component 1.21 of the compensating coupling 1.2, in particular adhesively bonded.
  • the molded part 4 ' is attached to the resilient member 1.21 so that it is arranged with an axial projection with respect to the resilient member 1.21.
  • the molded part 4 ' is arranged according to FIGS. 4 and 6 between the compensating coupling 1.2, in particular between the resilient component 1.21 of the compensating coupling 1.2 and the body 1.3, in which case the molded part 4' which is largely concealed in the view of FIG half black is shown.
  • the molded part 4 ' When installed, the molded part 4 'is at least axially biased against the body 1.3. Notwithstanding the embodiment shown in FIG. 5, to reduce the internal stresses, the molded part 4 'can be configured with recesses, for example with radially oriented recesses.
  • the measurement behavior in particular the measurement accuracy of the angle measuring device, can also be improved by the design according to the second exemplary embodiment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Winkelmesseinrichtung umfassend einen Stator (1) und einen Rotor (2), wobei der Rotor (2) relativ zum Stator (1) drehbar angeordnet ist. Der Rotor (2) weist eine Welle (2.1) auf, an der eine Codescheibe (2.2) drehfest befestigt ist. Der Stator (1) weist einen Körper (1.3), eine Abtasteinrichtung (1.31 ) zur Abtastung der Codescheibe (2.2) und eine Ausgleichskupplung (1.2) auf. Durch die Ausgleichskupplung (1.2) ist eine radial und axial elastische aber drehsteife Verbindung des Stators (1) mit einem Maschinenteil (5.1) herstellbar. Erfindungsgemäß ist zwischen der Ausgleichskupplung (1.2) und dem Körper (1.3) ein Element (4; 4') angeordnet, welches sowohl mit der Ausgleichskupplung (1.2) als auch mit dem Körper (1.3) in Kontakt ist und eine schwingungsdämpfende Eigenschaft aufweist.

Description

WINKELMESSEINRICHTUNG MIT SCHWINGUNGSDÄMPFENDER
STATORKUPPLUNG
Die Erfindung betrifft eine Winkelmesseinrichtung gemäß dem Patentanspruch 1.
Winkelmesseinrichtungen, häufig auch Drehgeber genannt, dienen zur Mes- sung von Drehbewegungen eines drehbar gelagerten Körpers, insbesondere einer Welle, über eine oder mehrere Umdrehungen. Die Drehbewegung wird dabei inkremental oder absolut erfasst. In Verbindung mit Zahnstangen und Zahnrädern oder mit Gewindespindeln lassen sich mit einer Winkelmesseinrichtung auch lineare Bewegungen messen.
Häufig werden derartige Winkelmesseinrichtungen in Verbindung mit Elektromotoren verwendet. Um Fluchtungsfehler oder axialen Versatz zwischen der gelagerten Welle der Winkelmesseinrichtung und des betreffenden Elektromotors zu kompensieren, werden häufig Ausgleichskupplungen verwendet. Diese können entweder zwischen der Welle der Winkelmesseinrich- tung und der Elektromotorwelle angeordnet sein oder als so genannte Statorkupplungen ausgebildet sein. Statorkupplungen verbinden den Stator der Winkelmesseinrichtungen elastisch mit dem Stator des Elektromotors. Um die Drehbewegungen exakt erfassen zu können, ist es wichtig, dass entsprechende Ausgleichskupplungen in Umfangsrichtung drehsteif ausgebildet sind, also eine hohe Steifigkeit bei Torsionsbelastungen aufweisen. Im Allgemeinen weisen diesbezüglich Statorkupplungen bessere Eigenschaften auf als Rotorkupplungen.
Aus der DE 196 29 585 C2 der Anmelderin ist beispielsweise eine Winkelmesseinrichtung mit einer Ausgleichskupplung bekannt, welche sich durch radiales Aufspreizen gegen eine Innenwand eines Motorgehäuses abstützt, wobei so der Stator der Winkelmesseinrichtung drehfest mit dem Motorgehäuse verbunden wird.
Eine derartige Winkelmesseinrichtung hat den Nachteil, dass die Messgenauigkeit in bestimmten Betriebszuständen reduziert sein kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Winkelmesseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein verbessertes Messverhalten, insbesondere eine erhöhte Messgenauigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Winkel- messeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demnach umfasst die Winkelmesseinrichtung einen Stator und einen Rotor, wobei der Rotor relativ zum Stator, insbesondere mit Hilfe eines Lagers, drehbar angeordnet ist. Der Rotor weist eine Welle auf, an der eine Codescheibe drehfest befestigt ist, so dass diese mit der Welle winkeltreu rotieren kann. Der Stator weist eine Abtasteinrichtung zur Abtastung der Codescheibe, einen Körper und eine Ausgleichskupplung auf. Durch die Ausgleichskupplung ist eine radial und axial elastische aber drehsteife Verbindung des Stators mit einem Maschinenteil herstellbar. Zwischen der Ausgleichskupplung und dem Körper ist ein Element angeordnet, welches sowohl mit der Ausgleichskupplung als auch mit dem Körper in Kontakt ist und eine schwingungsdämpfende Eigenschaft aufweist.
Die Codescheibe kann so ausgebildet sein, dass die Winkelmesseinrichtung inkrementale und / oder absolute Winkelstellungen ausgibt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Element als eine Ver- gussmasse oder als ein Formteil ausgestaltet. Insbesondere kann das Element als ein Elastomer ausgestaltet sein.
Mit Vorteil ist das schwingungsdämpfende Element aus einem Polymermaterial hergestellt, beziehungsweise umfasst das schwingungsdämpfende Element mit Vorteil ein Polymermaterial.
Unter Polymermaterial sind im Folgenden Kunststoffe oder Silikone zu verstehen. Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Polymermaterial ein vernetztes, z.B. bei Raumtemperatur vernetztes, Polymermaterial ist. Insbesondere kann das Element bzw. die Vergussmasse Füllstoffe enthalten. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das schwingungsdämpfende Element, insbesondere die Vergussmasse, im Hinblick auf das Theologische Verhalten viskoelastische Eigenschaften auf. Dabei kann das Element beispielsweise auch als ein mit Flüssigkeit oder Gel gefülltes Kissen bestehen, welches eine Außenhaut z. B. aus einem Polymermaterial aufweist.
Durch die Verwendung des schwingungsdämpfenden Elements werden nicht nur die mechanischen Eigenschaften der Ausgleichskupplung im Hinblick auf ein verbessertes Messverhalten der Winkelmesseinrichtung verbessert, sondern es kann auch eine Optimierung der Temperaturverhältnis- se in der Winkelmesseinrichtung erwirkt werden. Insbesondere wenn eine Vergussmasse mit vergleichsweise hoher Wärmeleitfähigkeit zum Einsatz gebracht wird, lassen sich die Temperaturen in der Winkelmesseinrichtung reduzieren. So ist es vorteilhaft, wenn das Element bzw. die Vergussmasse eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 ,75 W/(nτK), insbesondere mehr als 2,0 W/(m-K) oder mehr als 4,0 W/(nτK) aufweist. Durch die Reduktion der Temperaturen kann die Messgenauigkeit erhöht werden. In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn Füllstoffe verwendet werden, die eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen. In der vorliegenden Erfindung kann im Übrigen auch auf Polymermaterialien zurückgegriffen werden, die elekt- risch Leitfähig sind. Der Füllgrad kann dabei soweit erhöht werden, dass das Element bzw. die gesamte Vergussmasse thermisch als auch elektrisch leitfähig ist.
Als Polymermaterialien für das schwingungsdämpfende Element kommen etwa Silikone in Betracht oder Epoxid-Materialien. Diese können beispiels- weise als Gele oder Pasten ausgestaltet sein. Grenzflächen zwischen der Vergussmasse und der Umgebung der Winkelmesseinrichtung können mit einer Folie, z. B. mit einer Klebefolie versehen sein, so dass die Vergussmasse gegen äußere Einflüsse geschützt ist.
Das schwingungsdämpfende Element, z.B. die Vergussmasse, ist vorteilhaft so ausgestaltet, dass dieses an der Ausgleichskupplung bzw. an dem federnden Bauteil der Ausgleichskupplung klebt oder haftet. Somit können neben Druckkräften auch Zug- und / oder Scherkräfte von der Ausgleichskupplung bzw. vom Körper des Stators in das Element eingeleitet werden.
Mit Vorteil kann die Ausgleichskupplung durch radiales Aufspreizen am Maschinenteil klemmbar sein.
Weiterhin kann die Ausgleichskupplung ein federndes Bauteil und ein vergleichsweise starres Bauteil aufweisen, wobei das starre Bauteil gegen das Maschinenteil press- bzw. klemmbar ist. Mit Vorteil ist das starre Bauteil ein vergleichsweise starrer Ring, wobei durch die Pressung bzw. Klemmung ein relativ guter thermischer Kontakt zwischen der Winkelmesseinrichtung und dem Maschinenteil erreichbar ist. Zudem kann auf diese Weise auch ein großflächiger Kontakt zwischen dem betreffenden Maschinenteil und der Ausgleichskupplung hergestellt werden, was insbesondere für die Wärmeabfuhr von Vorteil ist.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Winkelmesseinrichtung so konfiguriert, dass das schwingungsdämpfende Element sowohl in Kontakt mit dem Körper als auch mit dem federnden Bauteil und dem starren Bauteil ist.
Mit Vorteil ist die Ausgleichskupplung, insbesondere dessen federndes Bauteil, aus einem Metallwerkstoff hergestellt.
Das Element, z. B. die Vergussmasse, kann so angeordnet sein, dass dieses das federnde Bauteil der Ausgleichskupplung axial umschließt, so dass beide im Wesentlichen senkrecht zu Drehachse ausgerichteten Flächen des federnden Bauteils von dem Element umschlossen sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Figuren deutlich werden.
Es zeigen die: Figur 1 eine Schnittdarstellung einer Winkelmesseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 2 eine Ansicht von unten auf die Winkelmesseinrichtung mit einem federnden Bauteil einer Ausgleichskupplung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht des federnden Bauteils der Ausgleichskupplung,
Figur 4 eine Ansicht von unten auf die Winkelmesseinrichtung mit dem federnden Bauteil der Ausgleichskupplung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 5 eine perspektivische Ansicht des federnden Bauteils der Ausgleichskupplung,
Figur 6 eine Schnittdarstellung der Winkelmesseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die in der Figur 1 dargestellte Winkelmesseinrichtung umfasst einen Stator 1 und einen Rotor 2. Der Rotor 2 weist eine Welle 2.1 zum drehfesten An- schluss an ein zu messendes Bauelement, etwa an einer Motorwelle, 5.2 auf. Die Verbindung zwischen der Welle 2.1 der Winkelmesseinrichtung und der Motorwelle 5.2 wird beispielsweise mit einem durch die Welle 2.1 ragen- den Verbindungsmittel in Form einer Befestigungsschraube realisiert, wobei zu diesem Zweck das Ende der Welle 2.1 konisch ausgestaltet ist. Durch die Winkelmesseinrichtung kann also die relative Winkelstellung zwischen dem Stator 1 und dem Rotor 2 bestimmt werden. Derartige Winkelmesseinrichtungen werden auch häufig als Drehgeber bezeichnet.
In bekannter Weise ist die Welle 2.1 innerhalb eines Körpers 1.3, der dem Stator 1 zuzuordnen ist, durch ein Lager, hier zwei Wälzlager 3, drehbar gelagert. An der Welle 2.1 ist eine im Inneren der Winkelmesseinrichtung angeordnete Codescheibe 2.2 befestigt. Die Codescheibe 2.2 wird in den gezeigten Beispielen lichtelektrisch von einer Abtasteinrichtung abgetastet. Entsprechende lichtempfindliche Detektoren befinden sich auf einer am Körper 1.3 befestigten Leiterplatte 1.31. Unter anderem sind auf der Leiterplatte 1.31 überdies elektrische Bauelemente zur Signalformung - beispielsweise zur Verstärkung und Digitalisierung - der von den Detektoren gelieferten Abtastsignale angeordnet. Über ein in den Figuren nicht gezeigtes Anschlusskabel wird eine elektrische Verbindung zwischen der Winkelmesseinrichtung und einer Folgeelektronik hergestellt, so dass elektrische Signale und elektrische Energie zwischen der Folgeelektronik und der Winkelmesseinrichtung übertragen werden können.
Der Stator 1 der Winkelmesseinrichtung wird über eine Ausgleichskupplung 1.2 an einem Maschinenteil 5.1 , z. B. an einem stationären Motorgehäuse befestigt. Zur Aufnahme der Ausgleichskupplung 1.2 ist am Maschinenteil 5.1 eine hohlzylindrische Ausnehmung eingearbeitet, in die zentral die Motorwelle 5.2 ragt. Die Ausgleichskupplung 1.2 umfasst ein federndes Bauteil 1.21 und einen vergleichsweise steifen Ring 1.22. und dient dazu, dass Fluchtungsfehler zwischen der Welle 2.1 und der Motorwelle 5.2 nicht zu unzulässig hohen Belastungen in den Wälzlagern 3 führen.
In der Figur 3 ist das federnde Bauteil 1.21 , welches aus Stahl gefertigt ist perspektivisch dargestellt. In den vorgestellten Ausführungsbeispielen ist die Ausgleichskupplung 1.2 aus einem Stahlblech einstückig geformt. Dabei dienen erste Bohrungen 1.211 zur Befestigung des federnden Bauteils 1.21 mit dem Ring 1.22, während zweite Bohrungen 1.212 für die Befestigung des federnden Bauteils 1.21 am Körper 1.3 des Stators 1 vorgesehen sind. Der Ring 1.22 ist mit Hilfe einer Schraubenmechanik 1.23 radial aufspreitz- bar, so dass dieser an der Innenwand des Maschinenteils 5.1 geklemmt werden kann. Auf diese Weise kann ein überaus guter und relativ großflächiger Kontakt zwischen dem Maschinenteil 5.1 und dem Stator 1 hergestellt werden. Eine derartige Ausgleichskupplung 1.2 ermöglicht eine radial und axial elastische aber drehsteife Verbindung des Stators 1 mit einem Maschi- nenteil δ.l
Die erfindungsgemäße Winkelmesseinrichtung weist weiterhin am Stator 1 als ein Element mit schwingungsdämpfender Eigenschaft gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Vergussmasse 4 aus einem Polymermaterial auf. Diese ist zwischen der Ausgleichskupplung 1.2, insbesondere zwischen dem federnden Bauteil 1.21 und dem Körper 1.3 angeordnet. Im vorgestellten Ausführungsbeispiel dient als Vergussmasse 4 ein Silikongel, welches Füll- Stoffe enthält. Die Vergussmasse 4 weist eine so genannte Eigenklebrigkeit auf, so dass diese sowohl am Körper 1.3 des Stators 1 als auch am federnden Bauteil 1.21 und am Ring 1.22 klebt bzw. haftet. Durch diese Maßnahme kann die Messgenauigkeit der Winkelmesseinrichtung verbessert werden. Insbesondere wird im Bereich der Eigenfrequenz der Winkelmessein- richtung ein Dämpfungseffekt erreicht, welcher überraschenderweise die Präzision der Winkelmessung verbessert. Somit ist gemäß diesem Aspekt der Erfindung zwischen der Ausgleichskupplung 1.2 und dem Körper 1.3 des Stators 1 ein Element, z. B. in Form der Vergussmasse 4, angeordnet, welches zur Dämpfung von Schwingungen geeignet ist und sowohl mit der Ausgleichskupplung 1.2 als auch mit dem Körper 1.3 in Kontakt ist.
Ferner hat es sich gezeigt, dass die Innentemperatur der Winkelmesseinrichtung, insbesondere die Temperaturen des Körpers 1.3 aber auch der Leiterplatte 1.31 reduziert werden können, wenn eine Vergussmasse 4 verwendet wird. Offenbar stellt die Motorwelle 5.2 eine Wärmequelle dar, durch die über die Welle 2.1 Wärme in die Winkelmesseinrichtung geleitet wird. Dagegen kann das Maschinenteil 5.1 , also etwa das Motorgehäuse, als Wärmesenke verstanden werden. Durch die Vergussmasse 4 wird nun der Wärmeleitungswiderstand zwischen dem Maschinenteil 5.1 und der Welle 2.1 reduziert, was zu einer Temperaturabsenkung in der Winkelmesseinrich- tung führt. Somit sind auch die elektronischen Bauteile auf der Leiterplatte 1.31 weniger hohen Temperaturen ausgesetzt, was zu einem verbesserten Messverhalten der Winkelmesseinrichtung und zur Erhöhung der Lebensdauer führt. Entsprechend ist gemäß diesem Aspekt der Erfindung zwischen der Ausgleichskupplung 1.2 und dem Körper 1.3 des Stators 1 ein Element, z. B. in Form der Vergussmasse 4, angeordnet, welches zur Ableitung von Wärme aus dem Inneren der Winkelmesseinrichtung geeignet ist und sowohl mit der Ausgleichskupplung 1.2 als auch mit dem Körper 1.3 in Kontakt ist. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den Figuren 4, 5 und 6 weist die Winkelmesseinrichtung am Stator 1 als ein Element mit schwingungsdämpfender Eigenschaft ein Formteil 4' auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Formteil 4' aus Polymermaterial, hier einem Elastomermaterial, hergestellt und am federnden Bauteil 1.21 der Ausgleichskupplung 1.2 befestigt, insbesondere verklebt. Dabei ist das Formteil 4' am federnden Bauteil 1.21 so befestigt, dass dieses mit axialem Überstand bezüglich des federnden Bauteils 1.21 angeordnet ist.
Das Formteil 4' ist, gemäß den Figuren 4 und 6 zwischen der Ausgleichs- kupplung 1.2, insbesondere zwischen dem federnden Bauteil 1.21 der Ausgleichskupplung 1.2 und dem Körper 1.3 angeordnet, wobei hier das in der Ansicht der Figur 4 größtenteils verdeckte Formteil 4' der Übersichtlichkeit halber schwarz dargestellt ist. Im eingebauten Zustand ist das Formteil 4' zumindest axial gegen den Körper 1.3 vorgespannt. Abweichend zu der in der Figur 5 dargestellten Ausführungsform kann zur Reduzierung der inneren Spannungen das Formteil 4' mit Ausnehmungen, beispielsweise mit radial orientierten Ausnehmungen ausgestaltet werden.
Somit kann auch durch die Bauart gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel das Messverhalten, insbesondere die Messgenauigkeit der Winkelmessein- richtung verbessert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Winkelmesseinrichtung umfassend einen Stator (1) und einen Rotor (2), wobei der Rotor (2) relativ zum Stator (1) drehbar angeordnet ist, und der Rotor (2)
- eine Welle (2.1) aufweist, an der eine Codescheibe (2.2) drehfest be- festigt ist, der Stator (1)
- einen Körper (1.3),
- eine Abtasteinrichtung (1.31) zur Abtastung der Codescheibe (2.2) und - eine Ausgleichskupplung (1.2) aufweist, wobei durch die Ausgleichskupplung (1.2) eine radial und axial elastische aber drehsteife Verbindung des Stators (1) mit einem Maschinenteil (5.1) herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ausgleichskupplung (1.2) und dem Körper (1.3) ein EIe- ment (4; 4') angeordnet ist, welches sowohl mit der Ausgleichskupplung (1.2) als auch mit dem Körper (1.3) in Kontakt ist und eine schwin- gungsdämpfende Eigenschaft aufweist.
2. Winkelmesseinrichtung gemäß dem Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4) als eine Vergussmasse ausgestaltet ist.
3. Winkelmesseinrichtung gemäß dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4) als ein Formteil (4') ausgestaltet ist.
4. Winkelmesseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4; 4') aus einem Polymermaterial hergestellt ist.
5. Wirikelmesseinrichtung gemäß dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ein Elastomer ist.
6. Winkelmesseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ein vernetztes Polymerma- terial ist.
7. Winkelmesseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4; 4') Füllstoffe enthält.
8. Winkelmesseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4; 4') viskoelastische Eigenschaften aufweist.
9. Winkelmesseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4; 4') eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 ,75 W/(m K), insbesondere mehr als 2,0 W/(m K) aufweist.
10. Winkelmesseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskupplung (1.2) durch radiales Aufspreizen am Maschinenteil (5.1) klemmbar ist.
11. Winkelmesseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskupplung (1.2) aus ei- nem Metallwerkstoff hergestellt ist.
12. Winkelmesseinrichtung gemäß dem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskupplung (1.2) ein federndes Bauteil
(1.21) und ein vergleichsweise starres Bauteil (1.22) aufweist, wobei das starre Bauteil (1.22) gegen das Maschinenteil (5.1) klemmbar ist.
13. Winkelmesseinrichtung gemäß dem Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4; 4') sowohl in Kontakt mit dem Körper (1.3) als auch mit dem federnden Bauteil (1.21) und dem starren Bauteil
(1.22) ist.
14. Winkelmesseinrichtung gemäß dem Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Bauteil (1.21) aus einem Metallwerkstoff hergestellt ist.
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