EP3231045A1 - Rotary coupling arrangement with a rotor arrangement for a slip-ring assembly - Google Patents

Rotary coupling arrangement with a rotor arrangement for a slip-ring assembly

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EP3231045A1
EP3231045A1 EP15807631.5A EP15807631A EP3231045A1 EP 3231045 A1 EP3231045 A1 EP 3231045A1 EP 15807631 A EP15807631 A EP 15807631A EP 3231045 A1 EP3231045 A1 EP 3231045A1
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EP
European Patent Office
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assembly
rotor
rotor assembly
shaft member
central portion
Prior art date
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EP15807631.5A
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German (de)
French (fr)
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EP3231045B1 (en
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Tobias Woletz
Dieter Kaufmann
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Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
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Publication date
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    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/34Connections of conductor to slip-ring
    • HELECTRICITY
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    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
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    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R2201/20Connectors or connections adapted for particular applications for testing or measuring purposes
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    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/10Manufacture of slip-rings

Definitions

  • the present invention relates to a rotor assembly for a slip ring assembly.
  • the present invention relates to a rotary joint assembly having a slip ring assembly.
  • the support structures are known in many forms, for example in the form of portal structures or horizontal arm structures. Frequently, the support structures on axes of rotation, which allow a rotation of an arrangement, for example. The sensor or, for example. Also, an intermediate rotary pivot joint by up to 360 °. Furthermore, completely freely rotatable Rotary axes used in which rotational movements over a multiple of 360 °
  • slip ring assemblies are usually made by injection molding of plastic.
  • the contact rings used and the associated cables are encapsulated in plastic, the plastic then provides the required insulation between the individual contact rings and cables and at the same time provides the shaft body of a rotor element of a slip ring assembly.
  • many electrical contacts are now required. Is the number of cable elements to be provided large in size Compared to the available installation space, the problem may arise that a large part of the available shaft diameter is taken up by the electric cables themselves. There then remains very little space that can be injected with plastic, resulting in a very low torsional stiffness of the rotor shaft of the slip ring assembly. This can lead to twisting and even deformation of the slip ring rotor, which can cause undesirable hysteresis problems.
  • measuring systems for the rotational position are generally self-mounted, they still have a certain moment of resistance on the rotor of a slip ring assembly or on the entire axis of rotation coupled thereto. This also always causes a corresponding torsion of the slip ring rotor with insufficient rigidity of the slip ring rotor, which ultimately leads to the undesirable hysteresis.
  • the document DE 199 35 282 A1 shows a device for measuring a
  • the document DE 20 2009 017 928 U1 and the publication DE 10 2009 057 609 A1 show portable height gauge and scriber device which also proposes a slip ring assembly and the use of slip rings.
  • the document DE 601 08 858 T2 shows a route measuring device or a curve length measuring device in which an electrical coupling means can be formed by one or more slip rings and one or more brushes.
  • the document DE 201 10 415 111 shows an inspection device for the dimensional and / or shape tolerances of a rotationally symmetrical surface of a workpiece, in which a supply and signal transmission device can be formed from a slip ring.
  • the document DE 10 2008 028 403 A1 shows a Ansatzwegauf disturbing for measuring the change in length of a sample in which a friction clutch in the form of an adjustable spring-slip ring system can be performed.
  • the document DE 31 33 477 C2 shows a device for measuring the surface flatness of a plate.
  • the publication DD 249 523 A1 shows a device for error detection and error marking in non-conductive layers on electrically conductive material, which has a slip ring arrangement in the case.
  • the document DE 100 52 360 A1 shows a device for measuring bores of a workpiece, in which a wiring harness is guided in a slip ring body. Furthermore, the document DE 295 19 61 1 U1 shows a rope length sensor, in particular for use in telescopic arms, which may have a slip ring assembly.
  • An object of the present invention is therefore to provide an improved rotor assembly for a slip ring assembly or a rotary coupling arrangement, which allows a hysteresis-free transmission of rotational movement and is particularly suitable for use in small spaces for transmitting rotational movements of more than 360 °.
  • Slip ring assembly proposed with a shaft member and at least one Contact ring, wherein the shaft member at least partially as a hollow shaft with a
  • each contact ring being disposed in the central portion on the shaft member, the central portion having at least one recess through the shell wall in the interior, wherein each contact ring is connected to a cable element, which is guided through one of the at least one recess, into the interior space, and wherein the shaft element has a first end portion with an outer circumference cross-section for the rotationally fixed coupling.
  • Rotor elements of known slip ring assemblies are, for example, produced by the above-mentioned injection molding or several thin sleeves are pressed into each other. However, this does not allow the required torsional stiffness in a free transmission of a rotary motion.
  • Mantle wall allows their interpretation according to the requirements of the number of electrical contacts, the resistance torque to be experienced and the available space.
  • a material with a high shear modulus for example.
  • a steel alloy or a ceramic material may be used.
  • This provides the rotor assembly of a slip ring assembly with a torsionally stiff shaft member.
  • the formation of one end of the shaft member having an outer circumferential cross-section to the non-rotatable coupling, in particular direct non-rotatable coupling, allows the coupling with a driven rotor assembly of a rotary coupling assembly and the direct transmission of the rotational movement to the rotor assembly of the slip ring assembly.
  • the proposed embodiment may, for example, make it possible to provide a maximum hysteresis of less than 10 arc seconds for a maximum outer diameter of the rotor assembly of a maximum of 13 mm and at least 14 contact rings or contacts to be transferred by the slip ring.
  • An outer diameter of the contact rings can be for example 8 mm.
  • An isolation of the contact rings relative to the shaft element is between a
  • This can be formed, for example, as a pressed plastic sleeve.
  • the contact rings can be threaded onto the shaft and come to rest on the plastic sleeve.
  • the contact rings can then be arranged alternately with, for example. Also formed of plastic insulating rings, so that each contact ring is sufficiently insulated both with respect to the shaft member and against adjacent contact rings.
  • electrically isolated means that an electrical conductivity across a corresponding insulation is less than 10 -8 S / m or A / Vm or 1 / Qm Unit Siemens, m the unit meters, A the unit amperes, V the unit volts, ⁇ the unit ohms.
  • a rotary joint interface in particular for a coordinate measuring machine, proposed with a slip ring assembly with a rotor assembly according to the first aspect of the invention or one of its embodiments, comprising a rotatable coupling assembly having a first end and a second end opposite the first end, the first end having a coupling interface and wherein the second end has a slip ring assembly interface for rotationally fixed engagement with the first end portion of the rotor assembly, and a rotational position measurement system for determining a rotational position of the rotor assembly of the slip ring assembly.
  • Central portion opposite the first end portion is offset by a flange, wherein the flange has an outer diameter which is larger than a smallest outer diameter of the first end portion and larger than an outer diameter of the central portion.
  • a smallest diameter of the first end portion is greater than a diameter of the central portion.
  • an introduced via the first end portion in the rotor assembly clutch torque due to the large outer diameter can be large.
  • Outer circumferential cross section of the first end portion is formed as a profile cross-section, in particular wherein the first end portion is formed flattened.
  • a “profile cross section” can be understood to mean any non-circular outer peripheral cross section.
  • the profile cross-section allows to transmit a rotational movement by means of a non-rotatable coupling.
  • the profile cross-section for example, be triangular, square or n-square.
  • elliptical profile cross sections are possible.
  • the torsional rigidity of the shaft member can be improved and a hysteresis-free transmission of a rotary motion can be improved.
  • the shaft member is formed of a material having a shear modulus of more than 75 gigapascals (GPa), in particular wherein the material of the shaft member is a steel alloy.
  • 1 Pascal is 1 N / m 2 or 1 kg / ms 2 . Also in this way can the
  • Torsional stiffness of the shaft member can be increased.
  • steel alloys can have a large shear modulus.
  • unalloyed steels for example unalloyed tool steels, may also already have a suitable torsional rigidity or a sufficiently high shear modulus.
  • Possible alloying elements for steel are, for example, chromium, vanadium, manganese,
  • each contact ring is electrically insulated from the shaft element by means of insulation. Then, the at least one recess may be formed by the insulation and the jacket wall in the interior.
  • Shaft element may be provided, for example, when the shaft member is formed of a metallic material.
  • the shaft element is formed of an electrically insulating material.
  • an additional electrical insulation between the contact rings and the corrugated element is not necessary.
  • a plastic sleeve or an electrically insulating adhesive layer can then be saved.
  • a plastic sleeve or an electrically insulating adhesive layer may nevertheless be provided as additional electrical insulation.
  • the shaft member is formed of a material having a shear modulus of more than 100 GPa, in particular wherein the material of the shaft member is a ceramic material.
  • the material of the shaft element may be a silicon carbide ceramic material.
  • the rotor assembly comprises more than one contact ring, and wherein in each case between two adjacent contact rings, an adjacent insulating rings electrically insulating insulating ring is arranged.
  • the insulating ring can also be formed here from a workpiece having an electrical conductivity of less than 10 "8 amps per voltmeter or AA.sup.-m. In this way, adjacent contact rings can be easily electrically insulated from one another simply be alternately pushed onto the shaft element.
  • Middle section is arranged an electrically insulating isolation ring.
  • the workpiece of the insulating ring have an electrical conductivity of less than 10 "8 A / Vm.
  • the insulation is formed as a sleeve made of an electrically insulating material, which is arranged on the central portion of the shaft member.
  • the contact rings can simply be pushed onto the sleeve.
  • the sleeve can be made of a plastic.
  • the sleeve can then be pressed onto the shaft element or the middle section of the shaft element.
  • the shaft element here alone serves for the torsionally rigid transmission of the rotational movement, so that a hysteresis-free measurement of the rotational position becomes possible.
  • the insulation of the contact rings is then, for example, on the proposed sleeve or else, as will be explained below, by an adhesive layer and by also similarly deferred insulation rings.
  • the insulation is formed as an adhesive layer, wherein the adhesive layer is provided by means of an adhesive of an electrically insulating material.
  • the adhesive layer may have a thickness of at least 0.1 mm.
  • Such an adhesive layer may, for example, also make it possible to fix the contact rings on the shaft element in the longitudinal direction adjacent to one another in such a way that an air gap exists between adjacent contact rings. Then, for example, insulation rings can be omitted.
  • a minimum thickness of at least 0.1 mm may be provided to provide sufficient insulation from the shaft member.
  • a thickness of the adhesive layer of 0.15 mm be provided.
  • the adhesive layer can be applied to the shaft element, in particular be applied with rotating shaft element. After curing, the adhesive can then be turned to the desired thickness. In this way, electrical insulation can be provided in a very thin and space-saving manner in direct connection with the shaft element.
  • the contact rings can then for example likewise be arranged on the adhesive layer and can be fixed on the adhesive layer and thus on the shaft element by means of the adhesive, in particular an additional application of adhesive.
  • the shaft element has a second end portion opposite the first end portion, in which the casing wall is closed over its entire surface.
  • the corrugated element can be designed as a hollow shaft throughout. In this case, however, in particular the jacket wall of the entire end can be closed in the second end portion and have no mismatches.
  • the central portion is thus between the first end portion and the second
  • the second end section is used in particular for coupling with a rotational position measuring system.
  • the second end portion may be hardened. In this way it becomes possible to provide a steel or steel alloy shaft journal as the input interface for the rotational position measuring system.
  • the second end portion may then be disposed in or on the rotational position measuring system.
  • An additional shaft journal is no longer provided between the slip ring assembly and the rotational position measuring system. Further hysteresis influences can thus be avoided.
  • respectively adjacent contact rings are arranged on the central portion such that an air gap remains between them.
  • adjacent contact rings are spaced apart from each other
  • this can be provided with a same number of contact rings a small axial length of the rotor assembly.
  • each contact ring has a radial inner surface, a radial outer surface and two side surfaces, and wherein each contact ring is connected to one of its side surfaces with a cable element.
  • the cables are soldered to the contact rings side.
  • the cables can be soldered prior to assembly to the rings and after the threading of the rings on the shaft member, the cables are individually guided through the corresponding recess in the interior of the shaft member.
  • the rotor arrangement has at least fourteen contact rings.
  • the rotor arrangement has a number of recesses which corresponds to the number of contact rings.
  • the rotor arrangement has at least one first recess and one second recess, wherein the first recess and the second recess are formed offset in the circumferential direction to each other in the central portion.
  • the rotary joint assembly comprises a drive means which is coupled to the clutch assembly to rotate or drive the clutch assembly.
  • Coupling assembly with appropriately designed loop to achieve a high positioning accuracy Coupling assembly with appropriately designed loop to achieve a high positioning accuracy.
  • the rotor assembly is a rotor assembly in which the shaft member has a first end portion opposite the second end portion in which the shell wall is closed over the entire surface, and wherein the second end portion in the Rotary position measuring system is arranged.
  • the second end portion may be disposed on the rotational position measuring system.
  • the second end portion may be arranged in a direction along the rotational axis of the shaft member overlapping with the rotational position measuring system.
  • the rotor assembly may be cantilevered in the rotor assembly.
  • Coupling assembly, slip ring assembly and rotational position measuring system is provided, wherein between the coupling assembly, a direct transmission of the rotational movement via the rotor assembly of the slip ring assembly is provided in the rotational position measuring system.
  • the shaft element of the rotor assembly of the slip ring assembly is continuously provided by the clutch assembly in the rotational position measuring system. With little space in this way a hysteresis-free direct transmission of the rotational movement of the coupling assembly is made possible in the rotational position measuring system.
  • due to the direct coupling of the slip ring assembly or the rotor assembly of the slip ring assembly with coupling assembly and the rotational position measuring system can basically be dispensed with a self-supporting the rotor assembly of the slip ring assembly. This can avoid the introduction of additional torques and / or friction forces and thus additional hysteresis influences.
  • 2a shows an embodiment of a rotor assembly
  • 2b is a schematic cross-sectional view of a contact ring
  • Fig. 3 is a symmetrical view of an embodiment of a shaft member of a rotor assembly
  • Fig. 4 shows an embodiment of a rotor assembly.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a rotary joint assembly 10.
  • Rotary coupling assembly 10 can be used in particular in coordinate measuring machines. It serves, for example, to rotatably couple a sensor to a carrier structure.
  • the rotation can be freely given by a multiple of 360 °, a so-called n x 360 ° rotatability.
  • the dimensioning of the rotary coupling arrangement is freely selectable.
  • other applications are conceivable, for example. For turntables or in other applications, if rotary axes should be free to pivot more than 360 °.
  • the use of the rotary joint assembly 10 in a coordinate measuring machine where it is used for coupling to a sensor will now be described.
  • the rotary coupling arrangement 10 has a sensor interface 12.
  • a sensor can be arranged, which is then freely rotatable about an axis of rotation 14.
  • the rotary coupling arrangement must ensure that a rotational movement at a sensor-side end, which is designated by an arrow 16, is identical to a rotational movement at an opposite end, which is designated by an arrow 18.
  • Rotational movements 16 and 18 would have to be hysteresis-free and identical in order to be able to detect a rotational position of a sensor at the sensor interface 12 without hysteresis by means of a rotational position measuring system 20.
  • a torsionally rigid coupling between a first end 22 of a coupling assembly 24 and the measuring system 20 must be provided.
  • the clutch assembly 24 is supported by two bearings 26, 28 in a housing 30 of the rotary joint assembly.
  • the housing 30 of the rotary coupling arrangement is shown only broken off schematically, it may in principle have any shape.
  • the clutch assembly 24 has a second end 32.
  • a coupling device 33 in particular a recess, is provided, which is provided for the rotationally fixed coupling with a slip ring assembly 36.
  • the coupling assembly 24 is formed with an internal cavity having a
  • the inner cavity is designed along the axis of rotation 14 in order to allow a torsion-free passage of the cable elements from the sensor interface 12 to the recess 33.
  • Drive means 34 may be of any desired design, for example.
  • An electric motor may be provided which drives the clutch assembly by means of a chain or belt drive.
  • the drive device should act as free of lateral force as possible.
  • the drive device is designed in the form of an electric machine, wherein the coupling assembly is a rotor of this electric machine.
  • the slip ring assembly 36 includes a slip ring stator 38 and a rotor assembly 40.
  • the rotor assembly 40 is described in detail below.
  • the rotor assembly 40 is rotatably connected to the coupling assembly 33 with the coupling assembly 24. Rotation of the clutch assembly 24 initiated by the driver 34 is thus transferred directly to the rotor assembly 40 of the slip ring assembly 36.
  • a stator 38 of the slip ring assembly 36 detects the electrical signals at corresponding contacts of the rotor assembly 40 and passes them on via a corresponding cable element 42 on. Only schematically illustrated is a data transmission 44, which can connect the cable element 42 with an evaluation and / or regulating device 46. Also, the measuring system 20 may be connected via this data connection 44 with the evaluation and / or regulating device 46. The illustrated arrangement allows the coupling assembly 24, the
  • FIG. 2 a shows a cross-sectional view of an embodiment of a rotor assembly 40.
  • the rotor assembly 40 includes a shaft member 48.
  • the shaft member 48 is at least partially formed as a hollow shaft.
  • the shaft member 48 is continuously formed as a hollow shaft.
  • the shaft member 48 has a first end 50.
  • the first end 50 has, as shown in the cross section A-A, a profile cross-section 52. This means that the profile cross-section 52 is not circular.
  • it has flattened portions 54 to enable a rotationally fixed coupling with the coupling assembly 24.
  • Adjacent to the flattened portions 54 Adjacent to the flattened portions 54, a flange 56 is formed.
  • the flange 56 has a cross section larger than that of the flattened portion 54.
  • An insulation 58 adjoins the flange 56 on an outer circumference of the shaft element 48. This extends over a part of the outer circumference of a shaft of the shaft element 48.
  • Opposite to the first end 50 is a second end 60.
  • a first end portion 62 At the first end 50 in the region of the flattened portions 54 extends longitudinally along the axis of rotation 14, a first end portion 62. This extends to the flange 56. From the flange 56 to one end of the insulation 58 extends a central portion 64 of Shaft element 48. From the end of the isolation up to the second end 60 extends a second end portion 66 of the shaft member 48. The second end portion 66 may be formed in particular hardened.
  • a shell wall of the shaft member 48 is denoted by 68, a hollow interior of the shaft member 48 is designated by the reference numeral 70.
  • the shaft element 48 may also be formed from an electrically insulating material, for example from a ceramic material. Then the insulation 58 can be saved.
  • this insulation 58 is formed as an adhesive layer 59, which may in particular have a minimum thickness of 0.1 mm. This can in particular be formed in a recessed region of the middle section 64, which, for example, has a reduced cross-section with respect to the second end section 66. In an alternative, however, it can also be provided that the middle section and the second end section have identical diameters, in particular outer diameters, and the insulation 58 is designed as a sleeve, in particular made of a plastic, pressed onto the central section.
  • an insulating ring 74 Adjacent to the flange 56, an insulating ring 74 is arranged. This serves to isolate a first contact ring 76 from the flange. Radially inside, the contact ring 76 is electrically isolated from the shaft member by means of the insulation 58. Its axial position can be fixed by an additional bond on the adhesive layer 59. Another contact ring is designated by the reference numeral 92.
  • FIG. 2 b shows a schematic cross-sectional view of a contact ring 76.
  • the contact ring 76 has a radial inner surface 102, a radial outer surface 100 and two mutually opposite side surfaces 104 and 106.
  • a cable element 72 associated with the contact ring 76 is attached to one of
  • the cable element 72 may be soldered to the side surface 104.
  • the cable element 72 is then guided through a recess 78, which extends through the insulation 58 and the shaft member 48, into the inner space 70. As such, it may exit the first end 50 through the first end portion 62 and, for example, be guided into the clutch assembly 24.
  • a recess 78 is provided for each contact ring 76, 92.
  • a plurality of cable elements 72 are guided through a recess 78.
  • the cable elements 72 may be provided with an insulating layer.
  • Central portion 64 prestschiebende contact ring is pressed to provide sufficient fixation in the axial direction along the axis of rotation 14 of the contact rings 76, 92 and the insulating rings 74.
  • all or more of the contact rings and / or insulation rings can be pressed.
  • the pressing of one or more rings can be carried out when the insulation is formed as an adhesive layer, but also if the insulation 58 is formed as a plastic sleeve.
  • FIG. 3 shows an isometric view of one embodiment of the shaft member 48.
  • a circumferential direction is designated by the reference numeral 1 10.
  • the illustrated shaft element has a total of fourteen recesses. Of which seven recesses are visible.
  • Four recesses 78, 80, 82, 84 are arranged in an axial row.
  • Three further recesses 86, 88, 90 are arranged in a further axial row. Seven are not recognizable from the perspective more recesses.
  • Recess 86 and 80 arranged. Two recesses between the recesses 88 and 82. Two more recesses between the recesses 90 and 84. Another recess is disposed between the recess 78 and the flange. Furthermore, all recesses in the circumferential direction 1 10 are arranged offset from each other. This makes it possible to maintain stability and thus torsional rigidity of the shaft member 48.
  • the shaft element 48 is in particular made of a steel alloy or of a ceramic material. In particular, the shaft member 48 is made in one piece. On the central portion 64, a plastic sleeve member is pushed. The recesses 78 to 90 extend through the sleeve member 91 and the shaft member 48, respectively.
  • the shaft member 48 has four axial rows of recesses.
  • the rows are offset from each other in the circumferential direction 1 10.
  • the recesses are also offset.
  • a recess can thus be provided for fourteen contact rings, can be guided by the corresponding cable element 72.
  • the second end portion 66 has no recesses.
  • the lateral surface is formed completely closed.
  • the second end portion 66 may be hardened. But it can be formed hardened overall, the entire shaft member 48.
  • Fig. 4 shows a fully assembled embodiment of the rotor assembly
  • a total of fourteen contact rings are threaded, three of which are provided with a reference numeral, the contact rings 76, 92, 94.
  • the contact rings are alternately threaded with insulating rings 74, 96, 98 on the central portion 64 , In this way, they are electrically isolated from each other or from the flange 56.
  • By means of the insulation 58 they are insulated radially inwardly with respect to the shaft element 48.
  • fourteen cable elements 72 are guided in the interior of the shaft member 48 and can be led out at the first end 50. In this way, a rotary coupling arrangement 10 can be provided for fourteen contacts.
  • the interior of the corrugated element 48 can with an adhesive - in principle also the
  • Adhesive of the adhesive layer 59 - be filled.
  • the recesses may also be filled with an adhesive. In this way, a fixation of the cable elements and a Strain relief be provided.
  • the contact rings and the insulation rings can also be fixed or fixed axially on the adhesive layer 59 by means of a further bond.
  • the rotor assembly 40 has a particularly high torsional rigidity due to the continuous shaft member 48. In particular, this can also contribute to the one-piece design and the choice of materials as a steel alloy.
  • the mounting by means of the first end portion in the coupling assembly 24 and by means of the second end portion in the measuring system also allow an arrangement of the rotor assembly in the rotary coupling assembly 10 without bearing. In this way, in a compact design, in particular with a small outer diameter, a hysteresis-free transmission of a rotational movement from a sensor interface 12 to the measuring system 20. At the same time a free rotational movement n x 360 ° for all fourteen contacts remains possible.

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

The present invention relates to a rotor arrangement (40) for a slip-ring assembly (36), with a shaft element (48) and at least one contact ring (76, 92, 94), wherein the shaft element (48) is at least partially designed as a hollow shaft with a hollow interior (70) and a casing wall (68), wherein the shaft element (48) has a middle portion (64), wherein each contact ring (76, 92, 94) is arranged in the middle portion (64) on the shaft element (48) and is electrically insulated in relation to the shaft element (48) by means of an insulating means (58), wherein the middle portion (64) has at least one recess (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) through the insulating means (58) and the casing wall (68) into the interior (70), wherein each contact ring (76, 92, 94) is connected to a cable element (72) which is guided through one of the one or more recesses (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) into the interior (70), and wherein the shaft element (48) has a first end portion (62) with an outer circumferential cross section (52) for the rotationally fixed coupling. Furthermore, a rotary coupling arrangement with such a rotor arrangement is proposed.

Description

DREHKUPPLUNGSANORDNUNG MIT EINER ROTORANORDNUNG FÜR EINE  ROTARY CLUTCH ASSEMBLY WITH A ROTOR ARRANGEMENT FOR ONE
SCHLEIFRINGBAUGRUPPE  SCHLEIFRING GROUP
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotoranordnung für eine Schleifringbaugruppe. Des The present invention relates to a rotor assembly for a slip ring assembly. Of
Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Drehkupplungsanordnung mit einer Schleifringbaugruppe.  Further, the present invention relates to a rotary joint assembly having a slip ring assembly.
[0002] Im Stand der Technik, insbesondere im Bereich der Koordinatenmesstechnik ist es üblich, die verwendeten Sensoren an Trägerstrukturen anzubringen, die ein Bewegen der Sensoren frei innerhalb eines Messraums ermöglichen. Die Trägerstrukturen sind in vielfältiger Form bekannt, bspw. in Form von Portalaufbauten oder aber Horizontalarmaufbauten. Häufig weisen die Trägerstrukturen Drehachsen auf, die ein Rotieren einer Anordnung, bspw. des Sensors oder aber bspw. auch eines zwischengeschalteten Dreh- Schwenk-Gelenks um bis zu 360° ermöglichen. Des Weiteren werden völlig frei drehbare Drehachsen verwendet, bei denen Drehbewegungen über ein Vielfaches von 360° In the prior art, in particular in the field of coordinate metrology, it is customary to attach the sensors used to support structures that allow moving the sensors freely within a measuring space. The support structures are known in many forms, for example in the form of portal structures or horizontal arm structures. Frequently, the support structures on axes of rotation, which allow a rotation of an arrangement, for example. The sensor or, for example. Also, an intermediate rotary pivot joint by up to 360 °. Furthermore, completely freely rotatable Rotary axes used in which rotational movements over a multiple of 360 °
durchfahren werden können. Neben relativ großen Messräumen finden derartige Sensoren im Bereich der Koordinatenmesstechnik häufig auch in kleineren Ausführungen Anwendung, bspw. wenn Bohrungen oder schwer zugängliche Werkstückmerkmale vermessen werden sollen. Generell ist man auch um kompakte Bauweisen der Trägerstrukturen und der verwendeten Drehachsen bemüht, um möglichst wenig Messraum durch die Trägerstruktur selbst zu verbauen.  can be passed through. In addition to relatively large measuring spaces, such sensors are frequently also used in smaller designs in the field of coordinate measuring technology, for example when drilling holes or difficult-to-reach workpiece features. In general, efforts are also made to compact construction of the support structures and the axes of rotation used in order to obstruct the smallest possible measuring space through the support structure itself.
[0003] Im Bereich der Koordinatenmesstechnik sind verschiedene Messsysteme, sowohl taktiler In the field of coordinate metrology are different measuring systems, both tactile
Art als auch optischer Art bekannt. Darüber hinaus unterscheidet man zwischen Messsystemen, die eine Einzelpunktantastung vornehmen und solchen Messgeräten, die mit sogenannten "Scanning-Verfahren" arbeiten. Bei derartigen Scanning-Verfahren wird bei - taktiler oder optischer - Antastung eines Werkstücks ein bestimmter Pfad an dem Werkstück durchfahren und entlang des Pfads eine Vielzahl von Messpunkten aufgenommen. Insbesondere bei derartigen Scanning-Verfahren ist es natürlich zwingend, dass die Positionsbestimmung der Drehachsen und damit des Messsystems hochgenau erfolgen kann, um den erfassten Messpunkten die entsprechende exakte Raumkoordinate zuordnen zu können.  Art as well as optical type known. In addition, a distinction is made between measuring systems that perform a Einzelpunktantastung and those measuring devices that work with so-called "scanning method". In such scanning methods, during the tactile or optical probing of a workpiece, a specific path is traversed on the workpiece and a multiplicity of measuring points are recorded along the path. In particular, in such scanning method, it is of course imperative that the position of the axes of rotation and thus of the measuring system can be carried out with high accuracy in order to assign the corresponding exact spatial coordinate to the detected measuring points.
[0004] Insbesondere bei Drehachsen oder Drehgelenken, die Drehbewegungen eines Vielfachen von 360°, sogenannte n x 360°-Bewegungen, übertragen sollen, ist die Verwendung von Schleifringbaugruppen notwendig. Abhängig von dem verfügbaren Bauraum kann es hier auftreten, dass von dem verwendeten Sensor ausgehend hin zu einem Messsystem für die Drehposition eine Drehbewegung über die Schleifringbaugruppe hinweg übertragen werden muss. Dabei können Hysterese-Probleme auftreten. Insbesondere im Bereich der Koordinatenmesstechnik ist jedoch eine hysteresefreie Drehbewegung und Erfassung durch ein Drehpositions-Messsystem zwingend notwendig. Bekannte Schleifringe sind in der Regel im Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt. Hierbei werden die verwendeten Kontaktringe und die zugehörigen Kabel mit Kunststoff umspritzt, wobei der Kunststoff dann die erforderliche Isolierung zwischen den einzelnen Kontaktringen und Kabeln bereitstellt und gleichzeitig den Wellenkörper eines Rotorelements einer Schleifringbaugruppe bereitstellt. Für moderne Sensoren werden jedoch mittlerweile sehr viele elektrische Kontakte benötigt. Ist die Anzahl der bereitzustellenden Kabelelemente groß im Vergleich zu dem zur Verfügung stehenden Bauraum, kann das Problem auftreten, dass ein Großteil des zur Verfügung stehenden Wellendurchmessers durch die elektrischen Kabel selbst eingenommen wird. Es verbleibt dann nur sehr wenig Bauraum, der mit Kunststoff ausgespritzt werden kann, was zu einer sehr geringen Torsionssteifigkeit der Rotorwelle der Schleifringbaugruppe führt. Dies kann zu einer Tordierung und sogar Verformung des Schleifringrotors führen, was unerwünschte Hysterese-Probleme herbeiführen kann. Especially with rotary axes or hinges, the rotational movements of a multiple of 360 °, so-called nx 360 ° movements to transfer, the use of slip ring assemblies is necessary. Depending on the available installation space, it may occur here that, starting from the sensor used, towards a measuring system for the rotational position, a rotational movement has to be transmitted via the slip ring assembly. This can cause hysteresis problems. Especially in the field of coordinate metrology, however, a hysteresis-free rotational movement and detection by a rotational position measuring system is absolutely necessary. Known slip rings are usually made by injection molding of plastic. Here, the contact rings used and the associated cables are encapsulated in plastic, the plastic then provides the required insulation between the individual contact rings and cables and at the same time provides the shaft body of a rotor element of a slip ring assembly. For modern sensors, however, many electrical contacts are now required. Is the number of cable elements to be provided large in size Compared to the available installation space, the problem may arise that a large part of the available shaft diameter is taken up by the electric cables themselves. There then remains very little space that can be injected with plastic, resulting in a very low torsional stiffness of the rotor shaft of the slip ring assembly. This can lead to twisting and even deformation of the slip ring rotor, which can cause undesirable hysteresis problems.
Insbesondere bei hochgenauen scanningfähigen Drehachsen, insbesondere im Bereich der Koordinatenmesstechnik, können diese Probleme auftreten, wenn konstruktiv oder bauraumbedingt eine Übertragung der Drehbewegung über die Schleifringbaugruppe hinweg zu einem Messsystem notwendig ist. Particularly in the case of highly accurate, scanning-capable rotary axes, in particular in the field of coordinate metrology, these problems can occur if a transmission of the rotational movement via the slip ring assembly to a measuring system is necessary due to design or space constraints.
Messsysteme für die Drehposition sind zwar in der Regel eigengelagert, dennoch weisen sie ein gewisses Widerstandsmoment auf den Rotor einer Schleifringbaugruppe bzw. auf die daran gekuppelte gesamte Drehachse auf. Auch dies bewirkt stets bei unzureichender Steifigkeit des Schleifringrotor eine entsprechende Torsion des Schleifringrotors, was letztendlich zu den unerwünschten Hysteresen führt. Although measuring systems for the rotational position are generally self-mounted, they still have a certain moment of resistance on the rotor of a slip ring assembly or on the entire axis of rotation coupled thereto. This also always causes a corresponding torsion of the slip ring rotor with insufficient rigidity of the slip ring rotor, which ultimately leads to the undesirable hysteresis.
Lösungen ohne Schleifringe würden zwar die unerwünschten Hysteresen vermeiden, allerdings in der Regel keine freie Drehbarkeit um Drehwinkel von mehr als 360° ermöglichen. Bei aus dem Markt bekannten Schleifringen, die zwar Drehbewegungen von mehr als 360° erlauben, ist wiederum die notwendige Torsionssteifigkeit nicht gegeben. Although solutions without slip rings would avoid the undesired hysteresis, but as a rule do not allow free rotation by rotation angle of more than 360 °. In the case of slip rings known from the market, which indeed allow rotational movements of more than 360 °, the necessary torsional rigidity is again not given.
Den Koordinatenmessgeräten können entsprechende Problemstellungen auch bspw. bei Drehtischen oder allgemein bei Drehachsen oder Drehgelenken in anderen Anwendungen auftreten, die kompakte Bauformen und/oder ein geringes Gewicht bzw. Trägheitsmoment fordern. Corresponding problems can also occur with the coordinate measuring machines, for example in the case of turntables or generally in the case of rotary axes or rotary joints in other applications which require compact designs and / or a low weight or moment of inertia.
Die Druckschrift DE 199 35 282 A1 zeigt eine Einrichtung zum Messen eines The document DE 199 35 282 A1 shows a device for measuring a
Drehwinkels, in der auch die Verwendung eines Schleifringes angedacht wird. Die Druckschrift DE 20 2009 017 928 U1 sowie die Druckschrift DE 10 2009 057 609 A1 zeigen ein tragbares Höhenmess- und Anreißgerät, das ebenfalls eine Schleifringanordnung und die Verwendung von Schleifringen vorschlägt. Die Druckschrift DE 601 08 858 T2 zeigt einen Streckenmesser bzw. ein Kurvenlängenmessgerät bei dem ein elektrisches Kupplungsmittel durch einen oder mehrere Schleifringe und ein oder mehrere Bürsten ausgebildet sein kann. Angle of rotation, in which the use of a slip ring is also being considered. The document DE 20 2009 017 928 U1 and the publication DE 10 2009 057 609 A1 show portable height gauge and scriber device which also proposes a slip ring assembly and the use of slip rings. The document DE 601 08 858 T2 shows a route measuring device or a curve length measuring device in which an electrical coupling means can be formed by one or more slip rings and one or more brushes.
Die Druckschrift DE 201 10 415 111 zeigt eine Uberprüfungsvorrichtung für die Maß- und/oder Formtoleranzen einer rotationssymmetrischen Fläche eines Werkstücks, bei der eine Speisungs- und Signalübertragungseinrichtung aus einem Schleifring ausgebildet sein kann. Die Druckschrift DE 10 2008 028 403 A1 zeigt einen Ansatzwegaufnehmer zur Messung der Längenänderung einer Probe bei dem eine Reibkupplung in Form eines einstellbaren Feder-Schleifring-Systems ausgeführt sein kann. Die Druckschrift DE 31 33 477 C2 zeigt eine Vorrichtung zum Messen der Oberflächenebenheit einer Platte. Die Druckschrift DD 249 523 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Fehlerermittlung und Fehlermarkierung bei nichtleitenden Schichten auf elektrisch leitendem Material, die im Fall eine Schleifringanordnung aufweist. Des Weiteren zeigt die Druckschrift DE 100 52 360 A1 eine Vorrichtung zum Vermessen von Bohrungen eines Werkstücks, bei der ein Leitungsstrang in einem Schleifringkörper geführt ist. Des Weiteren zeigt die Druckschrift DE 295 19 61 1 U1 einen Seillängengeber, insbesondere zur Verwendung bei Teleskopauslegern, der eine Schleifringanordnung aufweisen kann. The document DE 201 10 415 111 shows an inspection device for the dimensional and / or shape tolerances of a rotationally symmetrical surface of a workpiece, in which a supply and signal transmission device can be formed from a slip ring. The document DE 10 2008 028 403 A1 shows a Ansatzwegaufnehmer for measuring the change in length of a sample in which a friction clutch in the form of an adjustable spring-slip ring system can be performed. The document DE 31 33 477 C2 shows a device for measuring the surface flatness of a plate. The publication DD 249 523 A1 shows a device for error detection and error marking in non-conductive layers on electrically conductive material, which has a slip ring arrangement in the case. Furthermore, the document DE 100 52 360 A1 shows a device for measuring bores of a workpiece, in which a wiring harness is guided in a slip ring body. Furthermore, the document DE 295 19 61 1 U1 shows a rope length sensor, in particular for use in telescopic arms, which may have a slip ring assembly.
[0011] Trotz allem besteht jedoch weiterhin ein Bedarf, die voranstehend geschilderten Probleme zu lösen. Despite all, however, there is still a need to solve the problems described above.
[0012] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Rotoranordnung für eine Schleifringbaugruppe oder eine Drehkupplungsanordnung anzugeben, die eine hysteresefreie Übertragung einer Drehbewegung ermöglicht und sich insbesondere zum Einsatz in kleinen Bauräumen zur Übertragung von Drehbewegungen von mehr als 360° eignet. An object of the present invention is therefore to provide an improved rotor assembly for a slip ring assembly or a rotary coupling arrangement, which allows a hysteresis-free transmission of rotational movement and is particularly suitable for use in small spaces for transmitting rotational movements of more than 360 °.
[0013] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird daher eine Rotoranordnung für eine According to a first aspect of the invention, therefore, a rotor assembly for a
Schleifringbaugruppe vorgeschlagen, mit einem Wellenelement und mindestens einem Kontaktring, wobei das Wellenelement zumindest teilweise als Hohlwelle mit einem Slip ring assembly proposed with a shaft member and at least one Contact ring, wherein the shaft member at least partially as a hollow shaft with a
hohlen Innenraum und einer Mantelwand ausgebildet ist, wobei das Wellenelement einen Mittelabschnitt aufweist, wobei jeder Kontaktring in dem Mittelabschnitt auf dem Wellenelement angeordnet ist, wobei der Mittelabschnitt mindestens eine Aussparung durch die Mantelwand in den Innenraum aufweist, wobei jeder Kontaktring mit einem Kabelelement verbunden ist, das durch eine der mindestens einen Aussparung, in den Innenraum geführt ist, und wobei das Wellenelement einen ersten Endabschnitt mit einem Außenum- fangsquerschnitt zur drehfesten Kupplung aufweist.  hollow interior and a shell wall, the shaft member having a central portion, each contact ring being disposed in the central portion on the shaft member, the central portion having at least one recess through the shell wall in the interior, wherein each contact ring is connected to a cable element, which is guided through one of the at least one recess, into the interior space, and wherein the shaft element has a first end portion with an outer circumference cross-section for the rotationally fixed coupling.
[0014] Es wurde festgestellt, dass bekannte Schleifringbaugruppen nicht mit einer It has been found that known slip ring assemblies not with a
durchgehenden Rotorwelle versehen sind. Rotorelemente von bekannten Schleifringbaugruppen werden bspw. durch die voranstehend benannten Spritzgussverfahren hergestellt oder es werden mehrere dünne Hülsen ineinander gepresst. Dies ermöglicht jedoch nicht die geforderte Torsionssteifigkeit bei einer freien Übertragung einer Drehbewegung.  continuous rotor shaft are provided. Rotor elements of known slip ring assemblies are, for example, produced by the above-mentioned injection molding or several thin sleeves are pressed into each other. However, this does not allow the required torsional stiffness in a free transmission of a rotary motion.
[0015] Die Bereitstellung der Rotoranordnung mit einer Hohlwelle mit hohlem Innenraum und The provision of the rotor assembly with a hollow shaft with a hollow interior and
Mantelwand ermöglicht deren Auslegung entsprechend der Anforderungen an die Anzahl elektrischer Kontakte, des zu erfahrenden Widerstandsmoments und des verfügbaren Bauraums. Für das Material der Hohlwelle, die insbesondere einstückig ausgebildet sein kann, kann ein Werkstoff mit hohem Schubmodul, bspw. eine Stahllegierung oder ein Keramikwerkstoff verwendet werden. Dies stellt die Rotoranordnung einer Schleifringbaugruppe mit einem torsionssteifen Wellenelement bereit. Die Ausbildung eines Endes des Wellenelements mit einem Außenumfangsquerschnitt zur drehfesten Kupplung, insbesondere direkten drehfesten Kupplung, ermöglicht die Kupplung mit einer angetriebenen Rotorbaugruppe einer Drehkupplungsanordnung und die direkte Übertragung der Drehbewegung auf die Rotoranordnung der Schleifringbaugruppe. Insbesondere kann so auch ermöglicht werden, auf eine Eigenlagerung der Rotoranordnung innerhalb eines Stators der Schleifringbaugruppe, bspw. über zusätzliche Kugellager, zu verzichten. Die vorgeschlagene Ausgestaltung kann bspw. ermöglichen, bei einem größten Außendurchmesser der Rotoranordnung von maximal 13 mm und zumindest 14 Kontaktringen bzw. durch den Schleifring zu übertragenden Kontakten eine maximale Hysterese von weniger als 10 Bogensekunden bereitzustellen. Ein Außendurchmesser der Kontaktringe kann dabei beispielsweise 8 mm betragen. Insgesamt wird auf diese Weise eine drehfeste und stabile Kupplung mit einfacher Verlängerung der Rotorbaugruppe zu einem Drehpositions- Messsystem bereitgestellt. Mantle wall allows their interpretation according to the requirements of the number of electrical contacts, the resistance torque to be experienced and the available space. For the material of the hollow shaft, which may be formed in one piece in particular, a material with a high shear modulus, for example. A steel alloy or a ceramic material may be used. This provides the rotor assembly of a slip ring assembly with a torsionally stiff shaft member. The formation of one end of the shaft member having an outer circumferential cross-section to the non-rotatable coupling, in particular direct non-rotatable coupling, allows the coupling with a driven rotor assembly of a rotary coupling assembly and the direct transmission of the rotational movement to the rotor assembly of the slip ring assembly. In particular, it may thus also be possible to dispense with a self-supporting of the rotor arrangement within a stator of the slip ring assembly, for example via additional ball bearings. The proposed embodiment may, for example, make it possible to provide a maximum hysteresis of less than 10 arc seconds for a maximum outer diameter of the rotor assembly of a maximum of 13 mm and at least 14 contact rings or contacts to be transferred by the slip ring. An outer diameter of the contact rings can be for example 8 mm. Overall, a non-rotatable and stable in this way Coupling provided with simple extension of the rotor assembly to a rotational position measuring system.
[0016] Eine Isolation der Kontaktringe gegenüber dem Wellenelement wird zwischen einer An isolation of the contact rings relative to the shaft element is between a
Mantelwand des Wellenelements und den Kontaktringen angeordnet. Diese kann bspw. als gepresste Kunststoffhülse ausgebildet sein. Auf diese Weise können die Kontaktringe auf die Welle aufgefädelt werden und kommen auf der Kunststoffhülse zu liegen. Die Kontaktringe können dann abwechselnd mit bspw. ebenfalls aus Kunststoff ausgebildeten Isolationsringen angeordnet werden, so dass jeder Kontaktring sowohl gegenüber dem Wellenelement als auch gegenüber benachbarten Kontaktringen ausreichend isoliert ist.  Shell wall of the shaft member and the contact rings arranged. This can be formed, for example, as a pressed plastic sleeve. In this way, the contact rings can be threaded onto the shaft and come to rest on the plastic sleeve. The contact rings can then be arranged alternately with, for example. Also formed of plastic insulating rings, so that each contact ring is sufficiently insulated both with respect to the shaft member and against adjacent contact rings.
[0017] Unter "elektrisch isoliert" kann im Rahmen der folgenden Anmeldung verstanden werden, dass eine elektrische Leitfähigkeit über eine entsprechende Isolation hinweg weniger als 10"8 S/m bzw. A/Vm bzw. 1/Qm ist. Hierbei ist S die Einheit Siemens, m die Einheit Meter, A die Einheit Ampere, V die Einheit Volt, Ω die Einheit Ohm. In the context of the following application, "electrically isolated" means that an electrical conductivity across a corresponding insulation is less than 10 -8 S / m or A / Vm or 1 / Qm Unit Siemens, m the unit meters, A the unit amperes, V the unit volts, Ω the unit ohms.
[0018] Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Drehkupplungsanordnung oder According to a second aspect of the invention, a rotary coupling arrangement or
Drehkupplungsschnittstelle, insbesondere für ein Koordinatenmessgerät, mit einer Schleifringbaugruppe mit einer Rotoranordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder einer seiner Ausgestaltungen vorgeschlagen, mit einer drehbar Kupplungsbaugruppe, die ein erstes Ende und ein dem ersten Ende entgegengesetztes zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende eine Kupplungsschnittstelle aufweist, und wobei das zweite Ende eine Schleifringbaugruppenschnittstelle zum drehfesten Kuppeln mit dem ersten Endabschnitt der Rotoranordnung aufweist, und mit einem Drehpositions-Messsystem zum Ermitteln einer Drehposition der Rotoranordnung der Schleifringbaugruppe.  A rotary joint interface, in particular for a coordinate measuring machine, proposed with a slip ring assembly with a rotor assembly according to the first aspect of the invention or one of its embodiments, comprising a rotatable coupling assembly having a first end and a second end opposite the first end, the first end having a coupling interface and wherein the second end has a slip ring assembly interface for rotationally fixed engagement with the first end portion of the rotor assembly, and a rotational position measurement system for determining a rotational position of the rotor assembly of the slip ring assembly.
[0019] Die vorgeschlagene Drehkupplungsanordnung oder Drehkupplungsschnittstelle The proposed rotary joint arrangement or rotary joint interface
ermöglicht die direkte Übertragung der Drehbewegung der drehbaren Kupplungsbaugruppe auf die Rotoranordnung und damit die Schleifringbaugruppe. Auf diese Weise kann ohne Eigenlagerung der Schleifringbaugruppe die Drehbewegung der Kupplungsbaugruppe übertragen werden. Aufgrund der stabilen Kupplung der Rotorbaugruppe und der hohen Eigensteifigkeit der Rotoranordnung kann auch ohne Eigenlagerung einer Lageto- leranz des Rundlaufs von weniger als 0,02 mm an einem der Rotorbaugruppe angewandten Ende der Rotoranordnung eingehalten werden. allows the direct transmission of the rotational movement of the rotatable coupling assembly to the rotor assembly and thus the slip ring assembly. In this way, the rotational movement of the coupling assembly can be transmitted without self-storage of the slip ring assembly. Due to the stable coupling of the rotor assembly and the high inherent rigidity of the rotor assembly, even without bearing leranz the concentricity of less than 0.02 mm at one of the rotor assembly applied end of the rotor assembly can be maintained.
[0020] Die eingangs gestellte Aufgabe wird daher vollkommen gelöst. The object initially posed is therefore completely solved.
[0021] In einer Ausgestaltung der Rotoranordnung kann vorgesehen sein, dass der In one embodiment of the rotor assembly can be provided that the
Mittelabschnitt gegenüber dem ersten Endabschnitt durch einen Flansch abgesetzt ist, wobei der Flansch einen Außendurchmesser aufweist, der größer als ein kleinster Außendurchmesser des ersten Endabschnitts und größer als ein Außendurchmesser des Mittelabschnitts ist.  Central portion opposite the first end portion is offset by a flange, wherein the flange has an outer diameter which is larger than a smallest outer diameter of the first end portion and larger than an outer diameter of the central portion.
[0022] Auf diese Weise kann eine feste Anlage für die Kontaktringe bereitgestellt sein und zudem ein Trägheitsmoment der Rotoranordnung erhöht werden. In this way, a fixed contact for the contact rings can be provided and also an inertial moment of the rotor assembly can be increased.
[0023] Des Weiteren kann an einer Ausgestaltung der Rotoranordnung vorgesehen sein, dass ein kleinster Durchmesser des ersten Endabschnitts größer als ein Durchmesser des Mittelabschnitts ist. Furthermore, it can be provided on an embodiment of the rotor assembly that a smallest diameter of the first end portion is greater than a diameter of the central portion.
[0024] Auf diese Weise kann ebenfalls ein großes Trägheitsmoment der Rotoranordnung In this way, also a large moment of inertia of the rotor assembly
bereitgestellt werden. Zudem kann ein über den ersten Endabschnitt in die Rotoranordnung eingeleitetes Kupplungsmoment aufgrund des großen Außendurchmessers groß sein.  to be provided. In addition, an introduced via the first end portion in the rotor assembly clutch torque due to the large outer diameter can be large.
[0025] In einer weiteren Ausgestaltung der Rotoranordnung kann vorgesehen sein, dass der In a further embodiment of the rotor assembly can be provided that the
Außenumfangsquerschnitt des ersten Endabschnitts als Profilquerschnitt ausgebildet ist, insbesondere wobei der erste Endabschnitt abgeflacht ausgebildet ist.  Outer circumferential cross section of the first end portion is formed as a profile cross-section, in particular wherein the first end portion is formed flattened.
[0026] Unter einem "Profilquerschnitt" kann dabei jeder nicht-kreisförmige Außenumfangsquerschnitt verstanden werden. Der Profilquerschnitt ermöglicht, eine Drehbewegung mittels einer drehfesten Kupplung zu übertragen. So kann der Profilquerschnitt bspw. dreieckig, viereckig oder n-eckig sein. Auch bspw. ellipsenförmige Profilquerschnitte sind möglich. [0027] In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Wellenelement A "profile cross section" can be understood to mean any non-circular outer peripheral cross section. The profile cross-section allows to transmit a rotational movement by means of a non-rotatable coupling. Thus, the profile cross-section, for example, be triangular, square or n-square. Also, for example elliptical profile cross sections are possible. In a further embodiment it can be provided that the shaft element
einstückig ausgebildet ist.  is integrally formed.
[0028] Auf diese Weise kann die Torsionssteifigkeit des Wellenelements verbessert und eine hysteresefreie Übertragung einer Drehbewegung verbessert werden. In this way, the torsional rigidity of the shaft member can be improved and a hysteresis-free transmission of a rotary motion can be improved.
[0029] In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Wellenelement aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der ein Schubmodul von mehr als 75 Gigapascal (GPa) aufweist, insbesondere wobei der Werkstoff des Wellenelements eine Stahllegierung ist. In a further embodiment it can be provided that the shaft member is formed of a material having a shear modulus of more than 75 gigapascals (GPa), in particular wherein the material of the shaft member is a steel alloy.
[0030] 1 Pascal ist dabei 1 N/ m2 bzw. 1 kg/ms2. Auch auf diese Weise kann die 1 Pascal is 1 N / m 2 or 1 kg / ms 2 . Also in this way can the
Torsionssteifigkeit des Wellenelements erhöht werden. Insbesondere Stahllegierungen können ein großes Schubmodul aufweisen. Auch unlegierte Stähle, bspw. unlegierte Werkzeugstähle können jedoch auch bereits eine geeignete Torsionssteifigkeit bzw. ein ausreichend hohes Schubmodul aufweisen.  Torsional stiffness of the shaft member can be increased. In particular, steel alloys can have a large shear modulus. However, unalloyed steels, for example unalloyed tool steels, may also already have a suitable torsional rigidity or a sufficiently high shear modulus.
[0031] Mögliche Legierungselemente für Stahl sind bspw. Chrom, Vanadium, Mangan, Possible alloying elements for steel are, for example, chromium, vanadium, manganese,
Molybdän, Nickel, Wolfram und/oder Kobalt.  Molybdenum, nickel, tungsten and / or cobalt.
[0032] In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass jeder Kontaktring mittels einer Isolation elektrisch gegenüber dem Wellenelement isoliert ist. Dann kann die mindestens eine Aussparung durch die Isolation und die Mantelwand in den Innenraum ausgebildet sein. In a further embodiment it can be provided that each contact ring is electrically insulated from the shaft element by means of insulation. Then, the at least one recess may be formed by the insulation and the jacket wall in the interior.
[0033] Auf diese Weise kann eine elektrische Isolation zwischen den Kontaktringen und dem In this way, an electrical insulation between the contact rings and the
Wellenelement bereitgestellt sein, beispielsweise wenn das Wellenelement aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist.  Shaft element may be provided, for example, when the shaft member is formed of a metallic material.
[0034] In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Wellenelement aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff ausgebildet ist. [0035] Auf diese Weise ist eine zusätzliche elektrische Isolation zwischen den Kontaktringen und dem Wellelement nicht notwendig. Beispielsweise eine Kunststoffhülse oder eine elektrisch isolierende Klebstoffschicht kann dann eingespart werden. Grundsätzlich kann eine Kunststoffhülse oder eine elektrisch isolierende Klebstoffschicht jedoch trotz allem als zusätzliche elektrische Isolation bereitgestellt sein. In a further embodiment it can be provided that the shaft element is formed of an electrically insulating material. In this way, an additional electrical insulation between the contact rings and the corrugated element is not necessary. For example, a plastic sleeve or an electrically insulating adhesive layer can then be saved. In principle, however, a plastic sleeve or an electrically insulating adhesive layer may nevertheless be provided as additional electrical insulation.
[0036] In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Wellenelement aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der ein Schubmodul von mehr als 100 GPa aufweist, insbesondere wobei der Werkstoff des Wellenelements ein Keramikwerkstoff ist. Beispielsweise kann der Werkstoff des Wellenelements ein Siliciumcarbid-Keramikwerkstoff sein. In a further embodiment it can be provided that the shaft member is formed of a material having a shear modulus of more than 100 GPa, in particular wherein the material of the shaft member is a ceramic material. For example, the material of the shaft element may be a silicon carbide ceramic material.
[0037] Auf diese Weise kann ein noch höheres Schubmodul bei gleichzeitiger elektrischer In this way, an even higher shear modulus while electrical
Isolation bereitgestellt werden.  Isolation to be provided.
[0038] In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Rotoranordnung mehr als einen Kontaktring aufweist, und wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Kontaktringen ein die benachbarten Kontaktringe elektrisch voneinander isolierender Isolationsring angeordnet ist. In a further embodiment, it may be provided that the rotor assembly comprises more than one contact ring, and wherein in each case between two adjacent contact rings, an adjacent insulating rings electrically insulating insulating ring is arranged.
[0039] Insbesondere kann der Isolationsring auch hier aus einem Werkstück ausgebildet sein, der eine elektrische Leitfähigkeit von weniger 10"8 Ampere pro Voltmeter bzw. AA m aufweist. Auf diese Weise können benachbarte Kontaktringe einfach voneinander elektrisch isoliert werden. Die Kontaktringe und Isolationsringe können einfach abwechselnd auf das Wellenelement aufgeschoben werden. In particular, the insulating ring can also be formed here from a workpiece having an electrical conductivity of less than 10 "8 amps per voltmeter or AA.sup.-m. In this way, adjacent contact rings can be easily electrically insulated from one another simply be alternately pushed onto the shaft element.
[0040] In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass an dem Flansch auf dem In a further embodiment it can be provided that on the flange on the
Mittelabschnitt ein elektrisch isolierender Isolationsring angeordnet ist.  Middle section is arranged an electrically insulating isolation ring.
[0041] Auf diese Weise wird es ebenso einfach möglich, den Flansch des Wellenelements In this way, it is just as possible, the flange of the shaft member
gegenüber dem am nächsten zu dem Flansch angeordneten Kontaktring zu isolieren. Auch hier kann wiederum der Werkstück des Isolationsrings eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 10"8 A/Vm aufweisen. to isolate against the closest arranged to the flange contact ring. Again, in turn, the workpiece of the insulating ring have an electrical conductivity of less than 10 "8 A / Vm.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Isolation als eine Hülse aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist, die auf dem Mittelabschnitt des Wellenelements angeordnet ist. In a further embodiment it can be provided that the insulation is formed as a sleeve made of an electrically insulating material, which is arranged on the central portion of the shaft member.
Auf diese Weise kann besonders einfach die Isolation zwischen den Kontaktringen und dem Wellenelement in radialer Richtung bereitgestellt werden. Die Kontaktringe können einfach auf die Hülse aufgeschoben werden. Insbesondere kann die Hülse aus einem Kunststoff gefertigt sein. Insbesondere kann die Hülse dann auf das Wellenelement oder den Mittelabschnitt des Wellenelements aufgepresst sein. In this way, it is particularly easy to provide the insulation between the contact rings and the shaft element in the radial direction. The contact rings can simply be pushed onto the sleeve. In particular, the sleeve can be made of a plastic. In particular, the sleeve can then be pressed onto the shaft element or the middle section of the shaft element.
Insbesondere wird der Vorteil deutlich, dass bei der vorgeschlagenen Rotoranordnung die Isolation und die Tragstruktur bzw. das Wellenelement voneinander getrennt sind. Das Wellenelement hier dient alleine der torsionssteifen Übertragung der Drehbewegung, so dass eine hysteresefreie Messung der Drehposition möglich wird. Die Isolation der Kontaktringe erfolgt dann bspw. über die vorgeschlagene Hülse oder aber auch, wie im Folgenden noch erläutert wird, durch eine Kleberschicht sowie durch entsprechend ebenfalls aufgeschobene Isolationsringe. In particular, the advantage becomes clear that in the proposed rotor arrangement, the insulation and the support structure or the shaft element are separated from each other. The shaft element here alone serves for the torsionally rigid transmission of the rotational movement, so that a hysteresis-free measurement of the rotational position becomes possible. The insulation of the contact rings is then, for example, on the proposed sleeve or else, as will be explained below, by an adhesive layer and by also similarly deferred insulation rings.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Isolation als eine Klebstoffschicht ausgebildet ist, wobei die Klebstoffschicht mittels eines Klebstoffs aus einem elektrisch isolierenden Material bereitgestellt ist. Dabei kann die Klebstoffschicht eine Dicke von mindestens 0,1 mm aufweisen. In a further embodiment of the present invention it can be provided that the insulation is formed as an adhesive layer, wherein the adhesive layer is provided by means of an adhesive of an electrically insulating material. In this case, the adhesive layer may have a thickness of at least 0.1 mm.
Eine solche Kleberschicht kann bspw. auch ermöglichen, die Kontaktringe auf dem Wellenelement in Längsrichtung benachbart zueinander derart festzulegen, dass zwischen benachbarten Kontaktringen ein Luftspalt besteht. Dann können bspw. Isolationsringe ausgelassen werden. Für die Klebstoffschicht kann eine Mindestdicke von mindestens 0,1 mm vorgesehen sein, um eine ausreichende Isolation gegenüber dem Wellenelement bereitzustellen. Insbesondere kann eine Dicke der Klebstoffschicht von 0,15 mm vorgesehen sein. Insbesondere kann die Klebstoffschicht auf das Wellenelement aufgetragen werden, insbesondere bei drehendem Wellenelement aufgetragen werden. Nach dem Aushärten kann der Klebstoff dann auf die gewünschte Dicke abgedreht werden. Auf diese Weise kann eine elektrische Isolation sehr dünn und platzsparend in direkter Verbindung mit dem Wellenelement bereitgestellt werden. Die Kontaktringe können dann beispielsweise ebenfalls auf der Klebstoffschicht angeordnet werden und sind mittels des Klebstoffs, insbesondere einem zusätzlichen Klebstoffauftrag, auf der Klebstoffschicht und damit dem Wellenelement fixierbar. Such an adhesive layer may, for example, also make it possible to fix the contact rings on the shaft element in the longitudinal direction adjacent to one another in such a way that an air gap exists between adjacent contact rings. Then, for example, insulation rings can be omitted. For the adhesive layer, a minimum thickness of at least 0.1 mm may be provided to provide sufficient insulation from the shaft member. In particular, a thickness of the adhesive layer of 0.15 mm be provided. In particular, the adhesive layer can be applied to the shaft element, in particular be applied with rotating shaft element. After curing, the adhesive can then be turned to the desired thickness. In this way, electrical insulation can be provided in a very thin and space-saving manner in direct connection with the shaft element. The contact rings can then for example likewise be arranged on the adhesive layer and can be fixed on the adhesive layer and thus on the shaft element by means of the adhesive, in particular an additional application of adhesive.
[0047] In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Wellenelement einen dem ersten Endabschnitt entgegengesetzten zweiten Endabschnitt aufweist, in dem die Mantelwand vollflächig geschlossen ist. Das Wellelement kann durchgängig als Hohlwelle ausgebildet sein. Dabei kann aber insbesondere die Mantelwand des in dem zweiten Endabschnitt vollflächig geschlossen sein und keine Auspaarungen aufweisen. In a further embodiment, it can be provided that the shaft element has a second end portion opposite the first end portion, in which the casing wall is closed over its entire surface. The corrugated element can be designed as a hollow shaft throughout. In this case, however, in particular the jacket wall of the entire end can be closed in the second end portion and have no mismatches.
[0048] Der Mittelabschnitt ist somit zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten The central portion is thus between the first end portion and the second
Endabschnitt angeordnet.  Arranged end portion.
[0049] Der zweite Endabschnitt dient insbesondere zur Kupplung mit einem Drehpositions- Messsystem. Der zweite Endabschnitt kann gehärtet sein. Auf diese Weise wird es möglich, ein Wellenzapfen aus Stahl oder einer Stahllegierung als Eingangsschnittstelle für das Drehpositions-Messsystem bereitzustellen. Der zweite Endabschnitt kann dann in oder an dem Drehpositions-Messsystem angeordnet sein. Ein zusätzlicher Wellenzapfen ist zwischen der Schleifringbaugruppe und dem Drehpositions-Messsystem nicht mehr vorzusehen. Weitere Hysterese-Einflüsse können so vermieden werden. The second end section is used in particular for coupling with a rotational position measuring system. The second end portion may be hardened. In this way it becomes possible to provide a steel or steel alloy shaft journal as the input interface for the rotational position measuring system. The second end portion may then be disposed in or on the rotational position measuring system. An additional shaft journal is no longer provided between the slip ring assembly and the rotational position measuring system. Further hysteresis influences can thus be avoided.
[0050] Insbesondere wird es so möglich, eine Kupplungsbaugruppe, eine Schleifringbaugruppe und ein Drehpositions-Messsystem in Reihe entlang einer gemeinsamen Drehachse anzuordnen und so eine kompakte Anordnung bereitzustellen, die nur wenig Bauraum einnimmt. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass jeder Kontaktring auf den In particular, it is thus possible to arrange a coupling assembly, a slip ring assembly and a rotational position measuring system in series along a common axis of rotation, thus providing a compact arrangement which occupies little space. In one embodiment, it may be provided that each contact ring on the
Mittelabschnitt geklebt ist. Middle section is glued.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass jeweils benachbarte Kontaktringe derart auf den Mittelabschnitt angeordnet sind, dass zwischen ihnen ein Luftspalt verbleibt. In particular, it can be provided that respectively adjacent contact rings are arranged on the central portion such that an air gap remains between them.
Mit anderen Worten sind jeweils benachbarte Kontaktringe beabstandet auf den In other words, adjacent contact rings are spaced apart from each other
Mittelabschnitt angeordnet. Middle section arranged.
Auf diese Weise kann eine ausreichende Isolierung zwischen benachbarten In this way, sufficient isolation between adjacent
Kontaktringen bereitgestellt sein. Beispielsweise kann hierdurch bei einer gleichen Anzahl von Kontaktringen eine geringe axiale Baulänge der Rotoranordnung bereitgestellt werden. Be provided contact rings. For example, this can be provided with a same number of contact rings a small axial length of the rotor assembly.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass jeder Kontaktring eine Radialinnenfläche, eine Radialaußenfläche und zwei Seitenflächen aufweist, und wobei jeder Kontaktring mit einer seiner Seitenflächen mit einem Kabelelement verbunden ist. In a further embodiment it can be provided that each contact ring has a radial inner surface, a radial outer surface and two side surfaces, and wherein each contact ring is connected to one of its side surfaces with a cable element.
Auf diese Weise kann bspw. vorgesehen sein, dass die Kabel an die Kontaktringe seitlich angelötet werden. Auf diese Weise können die Kabel vor der Montage an die Ringe angelötet werden und nach dem Auffädeln der Ringe auf das Wellenelement die Kabel einzeln durch die entsprechende Aussparung in den Innenraum des Wellenelements geführt werden. In this way, for example, be provided that the cables are soldered to the contact rings side. In this way, the cables can be soldered prior to assembly to the rings and after the threading of the rings on the shaft member, the cables are individually guided through the corresponding recess in the interior of the shaft member.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Rotoranordnung mindestens vierzehn Kontaktringe aufweist. In a further embodiment it can be provided that the rotor arrangement has at least fourteen contact rings.
Auf diese Weise können mindestens vierzehn bzw. eine entsprechende Anzahl an elektrischen Kontakten bereitgestellt werden. Insbesondere bei einer derartigen hohen Anzahl von Kontakten, bei der herkömmliche spritzgegossene Rotoranordnungen nicht geeignet sind, kann so trotz der hohen Anzahl von Kontakten eine geeignete Torsionsstei- figkeit bereitgestellt werden. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Rotoranordnung eine Anzahl von Aussparungen aufweist, die der Anzahl von Kontaktringen entspricht. In this way, at least fourteen or a corresponding number of electrical contacts can be provided. In particular, with such a high number of contacts, in which conventional injection-molded rotor assemblies are not suitable, a suitable torsional stiffness can be provided despite the high number of contacts. In one embodiment, it can be provided that the rotor arrangement has a number of recesses which corresponds to the number of contact rings.
Auf diese Weise ist dann für jedes Kabelelement eine eigene Aussparung vorgesehen. In this way, a separate recess is then provided for each cable element.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Rotoranordnung mindestens eine erste Aussparung und eine zweite Aussparung aufweist, wobei die erste Aussparung und die zweite Aussparung in Umfangsrichtung zueinander versetzt in dem Mittelabschnitt ausgebildet sind. In a further embodiment it can be provided that the rotor arrangement has at least one first recess and one second recess, wherein the first recess and the second recess are formed offset in the circumferential direction to each other in the central portion.
Dies ermöglicht es, bspw. für jeden Kontaktring eine eigene Aussparung bereitzustellen, ohne jedoch durch zu eng voneinander beabstandete Aussparungen die Torsionssteifig- keit des Wellenelements herabzusetzen. Durch die Verteilung in Umfangsrichtung wird es ermöglicht, eine Vielzahl von Aussparungen bereitzustellen, insbesondere eine Anzahl von Aussparungen, die der Anzahl von Kontaktringen entspricht. Es ist jedoch auch möglich, dass beispielsweise eine Anzahl von Aussparungen bereitgestellt ist, die der Hälfte der Anzahl von Kontaktringen entspricht. In diesem Fall würden sich zwei Kontaktringe eine Aussparung teilen. Dann würden zwei Kabelelemente durch eine Aussparung geführt. This makes it possible, for example, to provide a separate recess for each contact ring, without, however, reducing the torsional rigidity of the shaft element by means of recesses which are spaced too closely from one another. The distribution in the circumferential direction makes it possible to provide a plurality of recesses, in particular a number of recesses corresponding to the number of contact rings. However, it is also possible that, for example, a number of recesses is provided, which corresponds to half the number of contact rings. In this case, two contact rings would share a recess. Then two cable elements would be passed through a recess.
In einer Ausgestaltung der Drehkupplungsanordnung kann vorgesehen sein, dass die Drehkupplungsanordnung eine Antriebseinrichtung aufweist, die mit der Kupplungsbaugruppe gekuppelt ist, um die Kupplungsbaugruppe zu drehen oder anzutreiben. In one embodiment of the rotary joint assembly may be provided that the rotary joint assembly comprises a drive means which is coupled to the clutch assembly to rotate or drive the clutch assembly.
Auf diese Weise wird es möglich, durch Kraft bzw. Momenteneinleitung in die In this way it is possible by force or torque introduction in the
Kupplungsbaugruppe bei entsprechend ausgestaltetem Regelkreis eine hohe Stellgenauigkeit zu erzielen. Coupling assembly with appropriately designed loop to achieve a high positioning accuracy.
In einer weiteren Ausgestaltung der Drehkupplungsanordnung kann vorgesehen sein, dass die Rotoranordnung eine Rotoranordnung ist, bei der das Wellenelement einen dem ersten Endabschnitt entgegengesetzten zweiten Endabschnitt aufweist, in dem die Mantelwand vollflächig geschlossen ist, und wobei der zweite Endabschnitt in dem Drehpositions-Messsystem angeordnet ist. Des Weiteren kann der zweite Endabschnitt an dem Drehpositions-Messsystem angeordnet sein. Insbesondere kann der zweite Endabschnitt in einer Richtung entlang der Rotationsachse des Wellenelements überlappend mit dem Drehpositions-Messsystem angeordnet sein. Insbesondere kann die Rotoranordnung fliegend in der Rotorbaugruppe gelagert sein. In a further embodiment of the rotary coupling arrangement can be provided that the rotor assembly is a rotor assembly in which the shaft member has a first end portion opposite the second end portion in which the shell wall is closed over the entire surface, and wherein the second end portion in the Rotary position measuring system is arranged. Furthermore, the second end portion may be disposed on the rotational position measuring system. In particular, the second end portion may be arranged in a direction along the rotational axis of the shaft member overlapping with the rotational position measuring system. In particular, the rotor assembly may be cantilevered in the rotor assembly.
[0066] Auf diese Weise wird die Drehkupplungsanordnung mit einer Anordnung "in Reihe" von In this way, the rotary joint arrangement with an arrangement "in series" of
Kupplungsbaugruppe, Schleifringbaugruppe und Drehpositions-Messsystem bereitgestellt, wobei zwischen der Kupplungsbaugruppe eine direkte Übertragung der Drehbewegung über die Rotoranordnung der Schleifringbaugruppe in das Drehpositions- Messsystem bereitgestellt ist. Das Wellenelement der Rotoranordnung der Schleifringbaugruppe ist durchgängig von der Kupplungsbaugruppe in das Drehpositions- Messsystem bereitgestellt. Mit geringem Bauraum wird auf diese Weise eine hysteresefreie direkte Übertragung der Drehbewegung der Kupplungsbaugruppe in das Drehpositions-Messsystem ermöglicht. Des Weiteren kann aufgrund der direkten Kupplung der Schleifringbaugruppe bzw. der Rotoranordnung der Schleifringbaugruppe mit Kupplungsbaugruppe und den Drehpositions-Messsystem grundsätzlich auf eine Eigenlagerung der Rotoranordnung der Schleifringbaugruppe verzichtet werden. Dies kann die Einleitung zusätzlicher Drehmomente und/oder Reibkräfte und damit zusätzliche Hysterese- Einflüsse vermeiden.  Coupling assembly, slip ring assembly and rotational position measuring system is provided, wherein between the coupling assembly, a direct transmission of the rotational movement via the rotor assembly of the slip ring assembly is provided in the rotational position measuring system. The shaft element of the rotor assembly of the slip ring assembly is continuously provided by the clutch assembly in the rotational position measuring system. With little space in this way a hysteresis-free direct transmission of the rotational movement of the coupling assembly is made possible in the rotational position measuring system. Furthermore, due to the direct coupling of the slip ring assembly or the rotor assembly of the slip ring assembly with coupling assembly and the rotational position measuring system can basically be dispensed with a self-supporting the rotor assembly of the slip ring assembly. This can avoid the introduction of additional torques and / or friction forces and thus additional hysteresis influences.
[0067] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu It is understood that the above and the still to follow
erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.  explanatory features are usable not only in the combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
[0068] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer Drehkupplungsanordnung, 1 shows an embodiment of a rotary joint arrangement,
Fig. 2a eine Ausführungsform einer Rotoranordnung, Fig. 2b eine schematische Querschnittsansicht eines Kontaktrings, 2a shows an embodiment of a rotor assembly, 2b is a schematic cross-sectional view of a contact ring,
Fig. 3 eine symmetrische Ansicht einer Ausführungsform eines Wellenelements einer Rotoranordnung, und Fig. 3 is a symmetrical view of an embodiment of a shaft member of a rotor assembly, and
Fig. 4 eine Ausführungsform einer Rotoranordnung. Fig. 4 shows an embodiment of a rotor assembly.
[0069] Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Drehkupplungsanordnung 10. Eine solche Fig. 1 shows an embodiment of a rotary joint assembly 10. Such
Drehkupplungsanordnung 10 kann insbesondere in Koordinatenmessgeräten Einsatz finden. Sie dient dazu, bspw. einen Sensor drehbar mit einer Trägerstruktur zu koppeln. Insbesondere kann die Drehbarkeit frei um ein Vielfaches von 360° gegeben sein, eine sogenannte n x 360°-Drehbarkeit. Die Dimensionierung der Drehkupplungsanordnung ist dabei frei wählbar. Darüber hinaus sind auch andere Anwendungen denkbar, bspw. bei Drehtischen oder in anderen Anwendungsfällen, wenn Drehachsen um mehr als 360° frei schwenkbar sein sollen. Im Folgenden wird der Einsatz der Drehkupplungsanordnung 10 in einem Koordinatenmessgerät beschrieben, wo es zur Kopplung mit einem Sensor dient.  Rotary coupling assembly 10 can be used in particular in coordinate measuring machines. It serves, for example, to rotatably couple a sensor to a carrier structure. In particular, the rotation can be freely given by a multiple of 360 °, a so-called n x 360 ° rotatability. The dimensioning of the rotary coupling arrangement is freely selectable. In addition, other applications are conceivable, for example. For turntables or in other applications, if rotary axes should be free to pivot more than 360 °. The use of the rotary joint assembly 10 in a coordinate measuring machine where it is used for coupling to a sensor will now be described.
[0070] Hierzu weist die Drehkupplungsanordnung 10 eine Sensorschnittstelle 12 auf. An der For this purpose, the rotary coupling arrangement 10 has a sensor interface 12. At the
Sensorschnittstelle 12 kann ein Sensor angeordnet werden, der dann frei um eine Rotationsachse 14 drehbar ist. Die Drehkupplungsanordnung muss in der dargestellten Ausführungsform dabei gewährleisten, dass eine Drehbewegung an einem sensorseitigen Ende, die mit einem Pfeil 16 bezeichnet ist, identisch ist mit einer Drehbewegung an einem entgegengesetzten Ende, das mit einem Pfeil 18 bezeichnet ist. Drehbewegungen 16 und 18 müssten hysteresefrei sein und identisch sein, um mittels eines Drehpositions- Messsystems 20 eine Drehposition eines Sensors an der Sensorschnittstelle 12 hysteresefrei erfassen zu können.  Sensor interface 12, a sensor can be arranged, which is then freely rotatable about an axis of rotation 14. In the illustrated embodiment, the rotary coupling arrangement must ensure that a rotational movement at a sensor-side end, which is designated by an arrow 16, is identical to a rotational movement at an opposite end, which is designated by an arrow 18. Rotational movements 16 and 18 would have to be hysteresis-free and identical in order to be able to detect a rotational position of a sensor at the sensor interface 12 without hysteresis by means of a rotational position measuring system 20.
[0071] Zur Hysteresefreiheit muss eine torsionssteife Kupplung zwischen einem ersten Ende 22 einer Kupplungsbaugruppe 24 und dem Messsystem 20 bereitgestellt sein. Die Kupplungsbaugruppe 24 ist mittels zwei Lager 26, 28 in einem Gehäuse 30 der Drehkupplungsanordnung gelagert. Das Gehäuse 30 der Drehkupplungsanordnung ist lediglich schematisch schon abgebrochen dargestellt, es kann grundsätzlich eine beliebige Formgebung aufweisen. Entgegengesetzt zu dem ersten Ende 22 der Kupplungsbaugruppe weist die Kupplungsbaugruppe 24 ein zweites Ende 32 auf. In diesem zweiten Ende 32 ist eine Kupplungseinrichtung 33, insbesondere eine Ausnehmung, vorgesehen, die zur drehfesten Kupplung mit einer Schleifringbaugruppe 36 vorgesehen ist. To hysteresis freedom, a torsionally rigid coupling between a first end 22 of a coupling assembly 24 and the measuring system 20 must be provided. The clutch assembly 24 is supported by two bearings 26, 28 in a housing 30 of the rotary joint assembly. The housing 30 of the rotary coupling arrangement is shown only broken off schematically, it may in principle have any shape. Opposite to the first end 22 of the clutch assembly, the clutch assembly 24 has a second end 32. In this second end 32, a coupling device 33, in particular a recess, is provided, which is provided for the rotationally fixed coupling with a slip ring assembly 36.
Die Kupplungsbaugruppe 24 ist mit einem Innenhohlraum ausgebildet, der eine The coupling assembly 24 is formed with an internal cavity having a
Durchführung von elektrischen Kabelelementen von der Sensorschnittstelle 12 hin zu der Schleifringbaugruppe 36 ermöglicht. Der Innenhohlraum ist entlang der Rotationsachse 14 ausgeführt, um eine torsionsfreie Durchführung der Kabelelemente von der Sensorschnittstelle 12 hin zu der Ausnehmung 33 zu ermöglichen. Implementation of electrical cable elements from the sensor interface 12 to the slip ring assembly 36 allows. The inner cavity is designed along the axis of rotation 14 in order to allow a torsion-free passage of the cable elements from the sensor interface 12 to the recess 33.
Zum Drehen der Kupplungsbaugruppe 24 dient eine Antriebseinrichtung 34. Die To rotate the clutch assembly 24 is a drive means 34. Die
Antriebseinrichtung 34 kann beliebig ausgebildet sein, bspw. kann ein elektrischer Motor vorgesehen sein, der die Kupplungsbaugruppe mittels eines Ketten- oder Riemenantriebs antreibt. Insbesondere soll die Antriebseinrichtung möglichst querkraftfrei wirken. Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung in Form einer elektrischen Maschine ausgebildet ist, wobei die Kupplungsbaugruppe ein Rotor dieser elektrischen Maschine ist. Drive means 34 may be of any desired design, for example. An electric motor may be provided which drives the clutch assembly by means of a chain or belt drive. In particular, the drive device should act as free of lateral force as possible. In principle, it can also be provided that the drive device is designed in the form of an electric machine, wherein the coupling assembly is a rotor of this electric machine.
Die Schleifringbaugruppe 36 weist einen Schleifringstator 38 und eine Rotoranordnung 40 auf. Die Rotoranordnung 40 ist im Folgenden detailliert beschrieben. Die Rotoranordnung 40 ist mit der Kupplungseinrichtung 33 drehfest mit der Kupplungsbaugruppe 24 verbunden. Eine Drehung der Kupplungsbaugruppe 24, die durch die Antriebseinrichtung 34 initiiert ist, wird somit direkt auf die Rotoranordnung 40 der Schleifringbaugruppe 36 übertragen. Ein Stator 38 der Schleifringbaugruppe 36 greift an entsprechenden Kontakten der Rotoranordnung 40 die elektrischen Signale ab und leitet sie über ein entsprechendes Kabelelement 42 weiter. Lediglich schematisch dargestellt ist eine Datenübertragung 44, die das Kabelelement 42 mit einer Auswertungs- und/oder Regelungseinrichtung 46 verbinden kann. Auch das Messsystem 20 kann über diese Datenverbindung 44 mit der Auswertungs- und/oder Regelungseinrichtung 46 verbunden sein. Die dargestellte Anordnung ermöglicht es, die Kupplungsbaugruppe 24, die The slip ring assembly 36 includes a slip ring stator 38 and a rotor assembly 40. The rotor assembly 40 is described in detail below. The rotor assembly 40 is rotatably connected to the coupling assembly 33 with the coupling assembly 24. Rotation of the clutch assembly 24 initiated by the driver 34 is thus transferred directly to the rotor assembly 40 of the slip ring assembly 36. A stator 38 of the slip ring assembly 36 detects the electrical signals at corresponding contacts of the rotor assembly 40 and passes them on via a corresponding cable element 42 on. Only schematically illustrated is a data transmission 44, which can connect the cable element 42 with an evaluation and / or regulating device 46. Also, the measuring system 20 may be connected via this data connection 44 with the evaluation and / or regulating device 46. The illustrated arrangement allows the coupling assembly 24, the
Schleifringbaugruppe 36 und das Messsystem 20 hintereinander entlang der Rotationsachse 14 anzuordnen. Eine durch die Antriebseinrichtung 34 initiierte Drehbewegung der Kupplungsbaugruppe 24 wird über die Rotoranordnung 40 der Schleifringbaugruppe 36 direkt übertragen. Die Rotoranordnung 40 ist des Weiteren mit dem Messsystem 20 gekuppelt, so dass dieses die Drehposition direkt bestimmen kann. Eine Eigenlagerung der Rotoranordnung 40 der Schleifringbaugruppe 36 kann somit vermieden werden. Des Weiteren wird eine im Durchmesser besonders kompakte Bauform der Drehkupplungsanordnung 10 bereitgestellt. Beispielsweise wird es so möglich, die Drehkupplungsanordnung mit einem Außendurchmesser von weniger als 20 mm, insbesondere weniger als 15 mm, insbesondere weniger als oder gleich 13 mm bereitzustellen. Die Fig. 2a zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Rotoranordnung 40. Slip ring assembly 36 and the measuring system 20 in a row along the rotation axis 14 to be arranged. A rotational movement of the coupling assembly 24 initiated by the drive device 34 is transmitted directly to the slip ring assembly 36 via the rotor assembly 40. The rotor assembly 40 is further coupled to the measuring system 20 so that it can directly determine the rotational position. A self-storage of the rotor assembly 40 of the slip ring assembly 36 can thus be avoided. Furthermore, a particularly compact diameter of the rotary coupling assembly 10 is provided. For example, it becomes possible to provide the rotary joint assembly with an outer diameter of less than 20 mm, in particular less than 15 mm, in particular less than or equal to 13 mm. FIG. 2 a shows a cross-sectional view of an embodiment of a rotor assembly 40.
Die Rotoranordnung 40 weist ein Wellenelement 48 auf. Das Wellenelement 48 ist zumindest teilweise als Hohlwelle ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform ist das Wellenelement 48 durchgängig als Hohlwelle ausgebildet. Das Wellenelement 48 weist ein erstes Ende 50 auf. Das erste Ende 50 weist, wie in dem Querschnitt A-A dargestellt ist, einen Profilquerschnitt 52 auf. Dies bedeutet, der Profilquerschnitt 52 ist nicht kreisrund ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform weist er abgeflachte Abschnitte 54 auf, um eine drehfeste Kupplung mit der Kupplungsbaugruppe 24 zu ermöglichen. An die abgeflachten Abschnitte 54 angrenzend ist ein Flansch 56 ausgebildet. Der Flansch 56 weist einen Querschnitt auf, der größer als derjenige des abgeflachten Abschnitts 54 ist. An den Flansch 56 schließt sich an einem Außenumfang des Wellenelements 48 eine Isolation 58 an. Diese erstreckt sich über einen Teil des Au- ßenumfangs eines Schafts des Wellenelements 48. Entgegengesetzt zu dem ersten Ende 50 liegt ein zweites Ende 60. The rotor assembly 40 includes a shaft member 48. The shaft member 48 is at least partially formed as a hollow shaft. In the illustrated embodiment, the shaft member 48 is continuously formed as a hollow shaft. The shaft member 48 has a first end 50. The first end 50 has, as shown in the cross section A-A, a profile cross-section 52. This means that the profile cross-section 52 is not circular. In the illustrated embodiment, it has flattened portions 54 to enable a rotationally fixed coupling with the coupling assembly 24. Adjacent to the flattened portions 54, a flange 56 is formed. The flange 56 has a cross section larger than that of the flattened portion 54. An insulation 58 adjoins the flange 56 on an outer circumference of the shaft element 48. This extends over a part of the outer circumference of a shaft of the shaft element 48. Opposite to the first end 50 is a second end 60.
An dem ersten Ende 50 in den Bereich der abgeflachten Abschnitte 54 erstreckt sich in Längsrichtung entlang der Rotationsachse 14 ein erster Endabschnitt 62. Dieser erstreckt sich bis an den Flansch 56. Vom Flansch 56 bis zu einem Ende der Isolation 58 erstreckt sich ein Mittelabschnitt 64 des Wellenelements 48. Von dem Ende der Isolation bis zu dem zweiten Ende 60 erstreckt sich ein zweiter Endabschnitt 66 des Wellenelements 48. Der zweite Endabschnitt 66 kann insbesondere gehärtet ausgebildet sein. Eine Mantelwand des Wellenelements 48 ist mit 68 bezeichnet ein hohler Innenraum des Wellenelements 48 ist mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet. At the first end 50 in the region of the flattened portions 54 extends longitudinally along the axis of rotation 14, a first end portion 62. This extends to the flange 56. From the flange 56 to one end of the insulation 58 extends a central portion 64 of Shaft element 48. From the end of the isolation up to the second end 60 extends a second end portion 66 of the shaft member 48. The second end portion 66 may be formed in particular hardened. A shell wall of the shaft member 48 is denoted by 68, a hollow interior of the shaft member 48 is designated by the reference numeral 70.
Grundsätzlich kann das Wellenelement 48 auch aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet, beispielsweise aus einem Keramikwerkstoff. Dann kann die Isolation 58 eingespart werden. In principle, the shaft element 48 may also be formed from an electrically insulating material, for example from a ceramic material. Then the insulation 58 can be saved.
In der dargestellten Ausführungsform ist diese Isolation 58 als eine Klebstoffschicht 59 ausgebildet, die insbesondere eine Mindestdicke von 0,1 mm aufweisen kann. Diese kann insbesondere in einem zurückgesetzten Bereich des Mittelabschnitts 64 ausgebildet sein, der bspw. gegenüber dem zweiten Endabschnitt 66 einen verringerten Querschnitt aufweist. In einer Alternative kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Mittelabschnitt und der zweite Endabschnitt identische Durchmesser, insbesondere Außendurchmesser, aufweisen und die Isolation 58 als eine auf den Mittelabschnitt aufgepresste Hülse, insbesondere aus einem Kunststoff, ausgebildet ist. In the illustrated embodiment, this insulation 58 is formed as an adhesive layer 59, which may in particular have a minimum thickness of 0.1 mm. This can in particular be formed in a recessed region of the middle section 64, which, for example, has a reduced cross-section with respect to the second end section 66. In an alternative, however, it can also be provided that the middle section and the second end section have identical diameters, in particular outer diameters, and the insulation 58 is designed as a sleeve, in particular made of a plastic, pressed onto the central section.
Anliegend an den Flansch 56 ist ein Isolationsring 74 angeordnet. Dieser dient dazu, einen ersten Kontaktring 76 gegenüber dem Flansch zu isolieren. Radial innen ist der Kontaktring 76 mittels der Isolation 58 gegenüber dem Wellenelement elektrisch isoliert. Seine axiale Position kann durch eine zusätzliche Klebung auf der Klebstoffschicht 59 fixiert sein. Ein weiterer Kontaktring ist mit dem Bezugszeichen 92 gekennzeichnet. Adjacent to the flange 56, an insulating ring 74 is arranged. This serves to isolate a first contact ring 76 from the flange. Radially inside, the contact ring 76 is electrically isolated from the shaft member by means of the insulation 58. Its axial position can be fixed by an additional bond on the adhesive layer 59. Another contact ring is designated by the reference numeral 92.
Dieser ist derart auf der Klebstoffschicht 59 fixiert, dass zwischen dem Kontaktring 92 und dem benachbarten Kontaktring 76 ein Luftspalt 77 bzw. Abstand 77 vorhanden ist. Dieser kann eine entsprechende Isolierungswirkung bereitstellen. This is so fixed on the adhesive layer 59, that between the contact ring 92 and the adjacent contact ring 76, an air gap 77 and 77 distance is present. This can provide a corresponding insulation effect.
Ein Blick auf die Fig. 2b zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Kontaktrings 76. Der Kontaktring 76 weist eine Radialinnenfläche 102, eine Radialaußenfläche 100 und zwei einander entgegengesetzte Seitenflächen 104 und 106 auf. [0084] Ein Kabelelement 72, das dem Kontaktring 76 zugeordnet ist, ist an einer der 2 b shows a schematic cross-sectional view of a contact ring 76. The contact ring 76 has a radial inner surface 102, a radial outer surface 100 and two mutually opposite side surfaces 104 and 106. A cable element 72 associated with the contact ring 76 is attached to one of
Seitenflächen 104, 106, in der dargestellten Ausführungsform der Seitenfläche 104 befestigt. Insbesondere kann das Kabelelement 72 an die Seitenfläche 104 gelötet sein. Das Kabelelement 72 ist dann durch eine Aussparung 78, die sich durch die Isolation 58 und das Wellenelement 48 erstreckt, in den Innenraum 70 geführt. Von daher kann es durch den ersten Endabschnitt 62 aus dem ersten Ende 50 heraustreten und bspw. in die Kupplungsbaugruppe 24 geführt sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass für jeden Kontaktring 76, 92 eine Aussparung 78 vorgesehen ist. Grundsätzlich kann jedoch bereitgestellt sein, dass mehrere Kabelelemente 72 durch eine Aussparung 78 geführt sind. Beispielsweise können hierzu die Kabelelemente 72 mit einer Isolierungsschicht versehen sein. Auf diese Weise ist es möglich, von dem zweiten Ende 60 her den Isolationsring 74 und die Kontaktringe 76, 92 auf den Mittelabschnitt 64 aufzufädeln. In einer weiteren Ausführungsform, in der die Isolation 58 durch eine Kunststoffhülse ausgebildet ist, kann vorgesehen sein, dass abwechselnd ein Isolationsring 74 und ein Kontaktring 76, 78 auf den Mittelabschnitt 64 angeordnet sind. Auch auf diese Weise kann zwischen benachbarten Kontaktringen 76, 92 eine entsprechende elektrische Isolierung bereitgestellt sein.  Side surfaces 104, 106, fixed in the illustrated embodiment of the side surface 104. In particular, the cable element 72 may be soldered to the side surface 104. The cable element 72 is then guided through a recess 78, which extends through the insulation 58 and the shaft member 48, into the inner space 70. As such, it may exit the first end 50 through the first end portion 62 and, for example, be guided into the clutch assembly 24. In particular, it can be provided that a recess 78 is provided for each contact ring 76, 92. In principle, however, it can be provided that a plurality of cable elements 72 are guided through a recess 78. For example, for this purpose, the cable elements 72 may be provided with an insulating layer. In this way it is possible, from the second end 60 ago the insulation ring 74 and the contact rings 76, 92 aufzufädeln on the central portion 64. In a further embodiment, in which the insulation 58 is formed by a plastic sleeve, it can be provided that an insulating ring 74 and a contact ring 76, 78 are alternately arranged on the central portion 64. Also in this way may be provided between adjacent contact rings 76, 92, a corresponding electrical insulation.
[0085] Des Weiteren kann bspw. vorgesehen sein, dass zumindest der letzte, auf den Furthermore, it can be provided, for example, that at least the last, on the
Mittelabschnitt 64 aufzuschiebende Kontaktring aufgepresst wird, um eine ausreichende Fixierung in axialer Richtung entlang der Rotationsachse 14 der Kontaktringe 76, 92 und der Isolationsringe 74 bereitzustellen. Grundsätzlich können auch alle oder mehrere der Kontaktringe und/oder Isolationsringe aufgepresst werden. Das Aufpressen eines oder mehrer Ringe kann ausgeführt werden, wenn die Isolation als Klebstoffschicht ausgebildet, aber auch falls die Isolation 58 als Kunststoffhülse ausgebildet ist.  Central portion 64 aufzuschiebende contact ring is pressed to provide sufficient fixation in the axial direction along the axis of rotation 14 of the contact rings 76, 92 and the insulating rings 74. In principle, all or more of the contact rings and / or insulation rings can be pressed. The pressing of one or more rings can be carried out when the insulation is formed as an adhesive layer, but also if the insulation 58 is formed as a plastic sleeve.
[0086] Fig. 3 zeigt eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform des Wellenelements 48. FIG. 3 shows an isometric view of one embodiment of the shaft member 48.
Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden im Folgenden nicht erneut erläutert. Eine Umfangsrichtung ist mit dem Bezugszeichen 1 10 bezeichnet. Das dargestellte Wellenelement weist insgesamt vierzehn Aussparungen auf. Von denen sieben Aussparungen sichtbar sind. Vier Aussparungen 78, 80, 82, 84 sind dabei in einer axialen Reihe angeordnet. Drei weitere Aussparungen 86, 88, 90 sind in einer weiteren axialen Reihe angeordnet. Vor der Perspektive nicht erkennbar sind sieben weitere Aussparungen. Dabei sind in axialer Richtung zwei Aussparungen zwischen Identical elements are identified by the same reference numerals and will not be explained again below. A circumferential direction is designated by the reference numeral 1 10. The illustrated shaft element has a total of fourteen recesses. Of which seven recesses are visible. Four recesses 78, 80, 82, 84 are arranged in an axial row. Three further recesses 86, 88, 90 are arranged in a further axial row. Seven are not recognizable from the perspective more recesses. There are two recesses in the axial direction between
Aussparung 86 und 80 angeordnet. Zwei Aussparungen zwischen den Aussparungen 88 und 82. Zwei weitere Aussparungen zwischen den Aussparungen 90 und 84. Eine weitere Aussparung ist zwischen der Aussparung 78 und dem Flansch angeordnet. Des Weiteren sind alle Aussparungen in Umfangsrichtung 1 10 zueinander versetzt angeordnet. Dies ermöglicht es, eine Stabilität und damit Torsionssteifigkeit des Wellenelements 48 beizubehalten. Das Wellenelement 48 ist insbesondere aus einer Stahllegierung oder aus einem Keramikwerkstoff hergestellt. Insbesondere ist das Wellenelement 48 einstückig hergestellt. Auf den Mittelabschnitt 64 ist ein Kunststoffhülsenelement aufgeschoben. Die Aussparungen 78 bis 90 erstrecken sich jeweils durch das Hülsenelement 91 und das Wellenelement 48 hindurch. Insgesamt weist das Wellenelement 48 vier axiale Reihen von Aussparungen auf. Die Reihen sind zueinander in Umfangsrichtung 1 10 versetzt. In axialer Richtung entlang der Rotationsachse 14 sind die Aussparungen ebenfalls versetzt. Auf diese Weise kann so für vierzehn Kontaktringe jeweils eine Aussparung bereitgestellt sein, durch den entsprechendes Kabelelement 72 geführt werden kann. Der zweite Endabschnitt 66 weist keinerlei Aussparungen auf. Hier ist die Mantelfläche vollumfänglich geschlossen ausgebildet. Der zweite Endabschnitt 66 kann gehärtet ausgebildet sein. Es kann aber insgesamt das gesamte Wellenelement 48 gehärtet ausgebildet sein.  Recess 86 and 80 arranged. Two recesses between the recesses 88 and 82. Two more recesses between the recesses 90 and 84. Another recess is disposed between the recess 78 and the flange. Furthermore, all recesses in the circumferential direction 1 10 are arranged offset from each other. This makes it possible to maintain stability and thus torsional rigidity of the shaft member 48. The shaft element 48 is in particular made of a steel alloy or of a ceramic material. In particular, the shaft member 48 is made in one piece. On the central portion 64, a plastic sleeve member is pushed. The recesses 78 to 90 extend through the sleeve member 91 and the shaft member 48, respectively. Overall, the shaft member 48 has four axial rows of recesses. The rows are offset from each other in the circumferential direction 1 10. In the axial direction along the axis of rotation 14, the recesses are also offset. In this way, a recess can thus be provided for fourteen contact rings, can be guided by the corresponding cable element 72. The second end portion 66 has no recesses. Here, the lateral surface is formed completely closed. The second end portion 66 may be hardened. But it can be formed hardened overall, the entire shaft member 48.
[0087] Die Fig. 4 zeigt eine vollständig zusammengebaute Ausführungsform der Rotoranordnung Fig. 4 shows a fully assembled embodiment of the rotor assembly
40. Auf dem in Fig. 3 dargestellten Wellenelement 48 sind insgesamt vierzehn Kontaktringe aufgefädelt, von denen drei mit einem Bezugszeichen versehen sind, die Kontaktringe 76, 92, 94. Die Kontaktringe sind abwechselnd mit Isolationsringen 74, 96, 98 auf den Mittelabschnitt 64 aufgefädelt. Auf diese Weise sind sie gegeneinander bzw. gegenüber dem Flansch 56 elektrisch isoliert. Mittels der Isolation 58 sind sie radial innen gegenüber dem Wellenelement 48 isoliert. Auf diese Weise sind vierzehn Kabelelemente 72 in den Innenraum des Wellenelements 48 geführt und können an dessen erstem Ende 50 hinausgeführt werden. Auf diese Weise können eine Drehkupplungsanordnung 10 für vierzehn Kontakte bereitgestellt werden.  40. On the shaft element 48 shown in Fig. 3 a total of fourteen contact rings are threaded, three of which are provided with a reference numeral, the contact rings 76, 92, 94. The contact rings are alternately threaded with insulating rings 74, 96, 98 on the central portion 64 , In this way, they are electrically isolated from each other or from the flange 56. By means of the insulation 58, they are insulated radially inwardly with respect to the shaft element 48. In this way, fourteen cable elements 72 are guided in the interior of the shaft member 48 and can be led out at the first end 50. In this way, a rotary coupling arrangement 10 can be provided for fourteen contacts.
[0088] Der Innenraum des Wellelements 48 kann mit einem Klebstoff - grundsätzlich auch dem The interior of the corrugated element 48 can with an adhesive - in principle also the
Klebstoff der Klebstoffschicht 59 - gefüllt sein. Auch die Aussparungen können mit einem Klebstoff gefüllt sein. Auf diese Weise kann eine Fixierung der Kabelelemente und eine Zugentlastung bereitgestellt werden. Wie voranstehend ausgeführt können die Kontaktringe und die Isolationsringe ebenfalls mittels einer weiteren Klebung auf der Klebstoffschicht 59 axial festgelegt bzw. fixiert sein. Adhesive of the adhesive layer 59 - be filled. The recesses may also be filled with an adhesive. In this way, a fixation of the cable elements and a Strain relief be provided. As stated above, the contact rings and the insulation rings can also be fixed or fixed axially on the adhesive layer 59 by means of a further bond.
Die Rotoranordnung 40 weist eine besonders große Torsionssteifigkeit aufgrund des durchgehenden Wellenelements 48 auf. Insbesondere können dazu auch die einstückige Ausbildung und die Materialwahl als Stahllegierung beitragen. Die Lagerung mittels des ersten Endabschnitts in der Kupplungsbaugruppe 24 und mittels des zweiten Endabschnitts in dem Messsystem ermöglichen zudem eine Anordnung der Rotoranordnung in der Drehkupplungsanordnung 10 ohne Eigenlagerung. Auf diese Weist ist bei kompakter Bauform, insbesondere mit geringem Außendurchmesser, eine hysteresefreie Übertragung einer Drehbewegung von einer Sensorschnittstelle 12 bis zu dem Messsystem 20. Dabei bleibt gleichzeitig eine freie Drehbewegung n x 360° für sämtliche vierzehn Kontakte ermöglicht. The rotor assembly 40 has a particularly high torsional rigidity due to the continuous shaft member 48. In particular, this can also contribute to the one-piece design and the choice of materials as a steel alloy. The mounting by means of the first end portion in the coupling assembly 24 and by means of the second end portion in the measuring system also allow an arrangement of the rotor assembly in the rotary coupling assembly 10 without bearing. In this way, in a compact design, in particular with a small outer diameter, a hysteresis-free transmission of a rotational movement from a sensor interface 12 to the measuring system 20. At the same time a free rotational movement n x 360 ° for all fourteen contacts remains possible.

Claims

Patentansprüche claims
Rotoranordnung (40) für eine Schleifringbaugruppe (36), mit einem Wellenelement (48) und mindestens einem Kontaktring (76, 92, 94), wobei das Wellenelement (48) zumindest teilweise als Hohlwelle mit einem hohlen Innenraum (70) und einer Mantelwand (68) ausgebildet ist, wobei das Wellenelement (48) einen Mittelabschnitt (64) aufweist, wobei jeder Kontaktring (76, 92, 94) in dem Mittelabschnitt (64) auf dem Wellenelement (48) angeordnet ist, wobei der Mittelabschnitt (64) mindestens eine Aussparung (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) durch die Mantelwand (68) in den Innenraum (70) aufweist, wobei jeder Kontaktring (76, 92, 94) mit einem Kabelelement (72) verbunden ist, das durch eine der mindestens einen Aussparung (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) in den Innenraum (70) geführt ist, und wobei das Wellenelement (48) einen ersten Endabschnitt (62) mit einem Außenumfangs- querschnitt (52) zur drehfesten Kupplung aufweist. A rotor assembly (40) for a slip ring assembly (36) comprising a shaft member (48) and at least one contact ring (76, 92, 94), said shaft member (48) being at least partially a hollow shaft having a hollow interior (70) and a shell wall (48). 68), said shaft member (48) having a central portion (64), each contact ring (76, 92, 94) being disposed in said central portion (64) on said shaft member (48), said central portion (64) being at least a recess (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) through the shell wall (68) into the interior space (70), each contact ring (76, 92, 94) being connected to a cable element (72), which is guided through one of the at least one recess (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) into the interior space (70), and wherein the shaft element (48) has a first end section (62) with an outer circumferential cross section (FIG. 52) for non-rotatable coupling.
Rotoranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (64) gegenüber dem ersten Endabschnitt (62) durch einen Flansch (56) abgesetzt ist, wobei der Flansch (56) einen Außendurchmesser aufweist, der größer als ein kleinster Außendurchmesser des ersten Endabschnitts (52) und größer als ein Außendurchmesser des Mittelabschnitts (64) ist. A rotor assembly according to claim 1, characterized in that the central portion (64) is offset from the first end portion (62) by a flange (56), the flange (56) having an outer diameter greater than a smallest outer diameter of the first end portion (56). 52) and larger than an outer diameter of the central portion (64).
Rotoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein kleinster Außendurchmesser des ersten Endabschnitts (62) größer als ein Außendurchmesser des Mittelabschnitts (64) ist. Rotor assembly according to claim 1 or 2, characterized in that a smallest outer diameter of the first end portion (62) is greater than an outer diameter of the central portion (64).
Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfangsquerschnitt (52) des ersten Endabschnitts (62) als Profilquerschnitt ausgebildet ist, insbesondere wobei der erste Endabschnitt (62) abgeflacht ausgebildet ist. Rotor arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer peripheral cross section (52) of the first end portion (62) is designed as a profile cross section, in particular wherein the first end portion (62) is formed flattened.
5. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenelement (48) einstückig ausgebildet ist. 5. Rotor arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the shaft element (48) is integrally formed.
6. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Wellenelement (48) aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der ein Schubmodul von mehr als 75 GPa aufweist, insbesondere wobei der Werkstoff des Wellenelements (48) eine Stahllegierung ist. 6. Rotor arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the shaft member (48) is formed of a material having a shear modulus of more than 75 GPa, in particular wherein the material of the shaft member (48) is a steel alloy.
7. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktring mittels einer Isolation (58) elektrisch gegenüber dem Wellenelement (48) isoliert ist, insbesondere wobei die mindestens eine Aussparung (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) durch die Isolation (58) und die Mantelwand (68) in den Innenraum (70) ausgebildet ist. A rotor assembly according to any one of claims 1 to 6, characterized in that each contact ring is electrically isolated from the shaft member (48) by means of insulation (58), in particular wherein the at least one recess (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) is formed by the insulation (58) and the jacket wall (68) in the interior space (70).
8. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Wellenelement (48) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff ausgebildet ist. 8. Rotor arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the shaft element (48) is formed of an electrically insulating material.
9. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Wellenelement (48) aus einem Werkstoff ausgebildet ist, der ein Schubmodul von mehr als 100 GPa aufweist, insbesondere wobei der Werkstoff des Wellenelements (48) ein Keramikwerkstoff ist. 9. Rotor arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the shaft member (48) is formed of a material having a shear modulus of more than 100 GPa, in particular wherein the material of the shaft member (48) is a ceramic material.
10. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoranordnung (40) mehr als einen Kontaktring (76, 92, 94) aufweist, und wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Kontaktringen (76, 92, 94) ein die benachbarten Kontaktringe (76, 92, 94) elektrisch voneinander isolierender Isolationsring (96, 98) angeordnet ist. 10. Rotor assembly according to one of claims 1 to 9, characterized in that the rotor assembly (40) more than one contact ring (76, 92, 94), and wherein in each case between two adjacent contact rings (76, 92, 94) one of the adjacent Contact rings (76, 92, 94) electrically insulating insulation ring (96, 98) is arranged.
1 1 . Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flansch (56) auf dem Mittelabschnitt (64) ein elektrisch isolierender Isolationsring (74) angeordnet ist. 1 1. Rotor arrangement according to one of claims 2 to 10, characterized in that on the flange (56) on the central portion (64) an electrically insulating insulating ring (74) is arranged.
12. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation als eine Hülse aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist, die auf dem Mittelabschnitt (64) des Wellenelements (48) angeordnet ist. 12. Rotor assembly according to one of claims 7 to 1 1, characterized in that the insulation is formed as a sleeve made of an electrically insulating material, which is arranged on the central portion (64) of the shaft member (48).
13. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation (58) als eine Klebstoffschicht (59) ausgebildet ist, wobei die Klebstoffschicht (59) mittels eines Klebstoffs aus einem elektrisch isolierenden Material bereitgestellt ist, insbesondere wobei die Klebstoffschicht eine Dicke von mindestens 0,1 mm aufweist. 13. Rotor arrangement according to one of claims 7 to 12, characterized in that the insulation (58) as an adhesive layer (59) is formed, wherein the adhesive layer (59) is provided by means of an adhesive of an electrically insulating material, in particular wherein the adhesive layer has a thickness of at least 0.1 mm.
14. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenelement (48) einen dem ersten Endabschnitt entgegengesetzten zweiten Endabschnitt (66) aufweist, in dem die Mantelwand (68) vollflächig geschlossen ist. 14. Rotor arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that the shaft member (48) has a first end portion opposite the second end portion (66) in which the jacket wall (68) is closed over the entire surface.
15. Rotoranordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktring (76, 92, 94) auf den Mittelabschnitt (64) geklebt ist. 15. Rotor assembly according to claim 13 or 14, characterized in that each contact ring (76, 92, 94) is glued to the central portion (64).
16. Rotoranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils benachbarte Kontaktringe (76, 92, 94) derart auf dem Mittelabschnitt (64) angeordnet sind, dass zwischen Ihnen ein Luftspalt (77) verbleibt. 16. A rotor assembly according to claim 15, characterized in that each adjacent contact rings (76, 92, 94) are arranged on the central portion (64) that between you an air gap (77) remains.
17. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktring (76, 92, 94) eine Radialinnenfläche (102), eine Radialaußenfläche (100) und zwei Seitenflächen (104, 106) aufweist, und wobei jeder Kontaktring (76, 92, 94) mit einer seiner Seitenflächen mit einem Kabelelement (72) verbunden ist. 17. A rotor assembly according to any one of claims 1 to 16, characterized in that each contact ring (76, 92, 94) has a radially inner surface (102), a radial outer surface (100) and two side surfaces (104, 106), and wherein each contact ring ( 76, 92, 94) is connected to one of its side surfaces with a cable element (72).
18. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoranordnung (40) mindestens vierzehn Kontaktringe (76, 92, 94) aufweist. 18. Rotor arrangement according to one of claims 1 to 17, characterized in that the rotor assembly (40) has at least fourteen contact rings (76, 92, 94).
19. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoranordnung (40) eine Anzahl von Aussparungen (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) aufweist, die der Anzahl von Kontaktringen (76, 92, 94) entspricht. A rotor assembly according to any one of claims 1 to 18, characterized in that the rotor assembly (40) has a number of recesses (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) corresponding to the number of contact rings (76, 92 , 94).
20. Rotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoranordnung (40) mindestens eine erste Aussparung (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) und eine zweite Aussparung (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) aufweist, wobei die erste Aussparung (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) und die zweite Aussparung (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) in Umfangsrichtung (1 10) zueinander versetzt in dem Mittelabschnitt (64) ausgebildet sind. 20. Rotor arrangement according to one of claims 1 to 19, characterized in that the rotor assembly (40) at least a first recess (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) and a second recess (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90), wherein the first recess (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) and the second recess (78, 80, 82, 84, 86, 88, 90) in the circumferential direction (1 10) offset from each other in the central portion (64) are formed.
21 . Drehkupplungsanordnung (10), insbesondere für ein Koordinatenmessgerät, mit einer Schleifringbaugruppe 36) mit einer Rotoranordnung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, mit einer drehbaren Kupplungsbaugruppe (24), die ein erstes Ende (22) und ein dem ersten Ende entgegengesetztes zweites Ende (32) aufweist, wobei das erste Ende (22) eine Kupplungsschnittstelle (12) aufweist, und wobei das zweite Ende (32) eine Schleifringbaugruppenschnittstelle (33) zum drehfesten Kuppeln mit dem ersten Endabschnitt (62) der Rotoranordnung (40) aufweist, und mit einem Drehpositions-Messsystem (20) zum Ermitteln einer Drehposition der Rotoranordnung (40) der Schleifringbaugruppe (36). 21. A rotary joint assembly (10), in particular for a coordinate measuring machine, comprising a slip ring assembly 36 having a rotor assembly (40) according to any of claims 1 to 20, a rotatable coupling assembly (24) having a first end (22) and a first end opposite second end (32), the first end (22) having a coupling interface (12), and the second end (32) having a slip ring assembly interface (33) for rotationally fixed coupling with the first end portion (62) of the rotor assembly (40) , and a rotational position measuring system (20) for determining a rotational position of the rotor assembly (40) of the slip ring assembly (36).
22. Drehkupplungsanordnung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkupplungsanordnung (10) eine Antriebseinrichtung (34) aufweist, die mit der Kupplungsbaugruppe (24) gekuppelt ist, um die Kupplungsbaugruppe (24) zu drehen. The rotary joint assembly according to claim 21, characterized in that the rotary joint assembly (10) includes drive means (34) coupled to the clutch assembly (24) for rotating the clutch assembly (24).
23. Drehkupplungsanordnung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoranordnung (40) eine Rotoranordnung nach Anspruch 14 ist, und wobei der zweite Endabschnitt (66) an oder in dem Drehpositions-Messsystem (20) angeordnet ist. 23. The rotary joint assembly of claim 21 or 22, characterized in that the rotor assembly (40) is a rotor assembly according to claim 14, and wherein the second end portion (66) is arranged on or in the rotational position measuring system (20).
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