Geberbefestigung zur Befestigung einer Geberwelle an einer Antriebswelle sowie Verfahren

Die Erfindung betrifft eine Geberbefestigung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 17. Bei Elektromotoren wird die Geberwelle normalerweise starr mit der Antriebswelle verbunden. Die Geberwelle von Drehgeber für Elektromotoren, insbesondere Servomotoren, wird üblicherweise mit Klemmverbindungen oder kegeligen Sitzen mit den Antriebswellen verbunden. Hierfür werden für gewöhnlich Schrau- ben verwendet.

Die Verbindung beider axial miteinander fluchtender Wellen erfolgt über eine Presspassung, die durch eine zylindrische und hohlzylindrische Passform beider Wellen und durch eine zentrale, beide Wellen in axialer Richtung miteinander verbindende Befestigungsschraube hergestellt wird.

Die Verspannung beider Wellen wird durch Anziehen der Befestigungsschraube herbeigeführt, deren Schaft durch eine zent- rale Bohrung der Geberwelle hindurchgeführt und deren Schrau ^¬ bengewinde in ein Innengewinde der Antriebswelle einge ^¬ schraubt wird. Dabei liegt der Schraubenkopf an der Stirnsei ^¬ te oder am Boden einer stirnseitigen Bohrung der Geberwelle an. Ein Befestigungsschraubengewinde greift in ein Innenge- winde einer Sacklochbohrung der Antriebswelle ein, das mit der zentralen, axial gerichteten Bohrung der Geberwelle fluchtet .

Bei der Verwendung kegeliger Sitze werden beispielsweise Zentralschrauben verwendet. Ist jedoch eine Signalerfassung vorgesehen, so ist dies nicht mehr möglich, da wesentliche Teile der Signalerfassung hier zwingend zentral angeordnet sein müssen. Zudem erfordert die Befestigung mittels einer Schraube zu ^¬ sätzliche Bearbeitungen in der Antriebswelle, nämlich das Ge ^¬ winde, und in der Geberwelle, nämlich die Bohrung, und nicht zuletzt eine Schraube.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Geberbefestigung und ein Verfahren für eine verbesserte Befesti ^¬ gung der Antriebswelle mit der Geberwelle anzugeben, welche die oben genannten Probleme lösen.

Die auf die Geberbefestigung bezogene Aufgabe wird gelöst durch die Angabe einer Geberbefestigung, umfassend eine Antriebswelle und ein Gebersystem mit einer Geberwelle, wobei die Geberwelle zur Verbindung teilweise in die Antriebswelle in einen dafür vorgesehen Einschub einschiebbar ist, wobei zur Befestigung ein radial elastisches Element in dem Einschub angeordnet ist, so dass die Verbindung unter radialer Spannung steht, und die Geberbefestigung dadurch ausgestaltet ist, dass eine Federscheibe zum Einbringen in dem Einschub vorgesehen ist, an der das radial elastische Element angeord ^¬ net ist.

Dabei ist das radial elastische Element als radial ausragen ^¬ de, flügelartige Sperrelemente ausgebildet, wobei die Feder- Scheibe eine Innenumfangsseite mit einem Innendurchmesser aufweist und die Gebersperrelemente an der Innenumfangsseite angeordnet sind, und wobei die Federscheibe an der Außenum- fangsseite einen Außendurchmesser aufweist und wobei die An ^¬ triebssperrelemente an der Außenumfangsseite angeordnet sind und wobei die Gebersperrelemente und die Antriebssperrelemen ^¬ te radial entgegengesetzt ausgerichtet sind. Dabei weisen die Antriebssperrelemente sozusagen radial nach außen, während die Gebersperrelemente radial nach innen weisen. Die inneren Gebersperrelemente dienen der Fixierung der Geberwelle, wäh- rend die äußeren Antriebssperrelemente für die Fixierung in der Antriebswelle sorgen. Die auf das Verfahren bezogene Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Verfahrens zur Geberbefestigung mit einer Antriebswelle und einem Gebersystem mit einer Geberwelle, wobei die Geberwelle zur Verbindung teilweise in die Antriebswelle in einen dafür vorgesehen Einschub eingeschoben wird, wobei die Verbindung unter radialer Spannung steht, indem zur Befestigung ein radial elastisches Element in dem Einschub an ^¬ geordnet wird, und das Verfahren dadurch ausgestaltet wird, dass eine Federscheibe in dem Einschub eingebracht wird, an der das radial elastische Element angeordnet wird.

Das radial elastische Element dient der Fixierung der Geber ^¬ welle als auch der Fixierung in der Antriebswelle. Durch die Elastizität ist sichergestellt, dass in jedem Fall die Ver- bindung unter radialer Spannung steht und somit funktionsfähig bleibt.

Durch die Erfindung wird nunmehr Platz für eine zentrale Positionierung der Signalerfassung zur Verfügung gestellt.

Das Verfahren ist auf der erfindungsgemäßen Geberbefestigung durchführbar .

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön ^¬ nen, um weitere Vorteile zu erzielen.

Bevorzugt ist das radial elastische Element als radial ausra ^¬ gende, flügelartige Sperrelemente ausgebildet. Insbesondere sind die Sperrelemente gebogen und voneinander beanstandet, d.h. sozusagen sägezahnartig angeordnet.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Sperrelemente als Gebersperrelemente und Antriebssperrelemente ausgebildet. Da- bei sind die Gebersperrelemente und die Antriebssperrelemente radial entgegengesetzt ausgerichtet. D.h. die Gebersperrele ^¬ mente und Antriebssperrelemente weisen in jeweils sich gegen ^¬ überliegende Richtungen. Bevorzugt sind die Gebersperrelemente axial entgegengesetzt zu den Antriebssperrelementen gebogen. Durch diese Biegung ist eine leichte Fügbarkeit gewährleistet, während gleichzei ^¬ tig eine Sperrung in entgegengesetzter Richtung stattfindet. Durch diese federnde Charakteristik steht in jedem Fall die durch die Antriebswelle und die Geberwelle ausgebildete Wel ^¬ len-Naben-Verbindung unter radialer Spannung und bleibt somit in jedem Fall funktionsfähig. Dies bewirkt eine verbesserte Betriebssicherheit .

In einem Ausführungsbeispiel weist zumindest die Geberwelle eine Geberumfangsaußenseite auf. Die Antriebsperrelemente sind radial nach außen weisend, zum Fixieren der Geberwelle in der Antriebswelle an dieser Geberumfangsaußenseite ange- ordnet. Dabei können mehrere Ringe von Antriebsperrelementen an der Geberumfangsaußenseite angebracht werden, was für eine erhöhte Betriebssicherheit sorgt. Zudem kann die Antriebswel ^¬ le eine Antriebsumfangsinnenseite aufweisen. Die Gebersperr ^¬ elemente sind hierbei radial nach außen weisend an dieser An- triebsumfangsinnenseite angeordnet.

Dabei können die Antriebssperrelemente mit der Antriebswelle und die Gebersperrelemente mit der Geberwelle lösbar oder un ^¬ lösbar verbunden sein.

Bevorzugt ist zumindest eines der Antriebssperrelemente mit dem korrespondierenden Gebersperrelement durch einen Steg verbunden. Dadurch kann eine leichte Befestigung an der Federscheibe erzielt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Antriebssperrelemente axial entgegengesetzt zu den Gebersperrelementen gebo ^¬ gen. Durch diese Biegung ist eine leichte Fügbarkeit gewähr ^¬ leistet, während gleichzeitig eine Sperrung in entgegenge- setzter Richtung stattfindet. Dabei können die Antriebssperrelemente mit der Geberwelle und die Gebersperrelemente mit der Antriebswelle lösbar oder un ^¬ lösbar verbunden sein.

Bevorzugt weist das radial elastische Element eine federnde Charakteristik auf. Durch die federnde Charakteristik ist sichergestellt, dass in jedem Fall die Wellen-Naben-Verbindung unter radialer Spannung steht und somit in jedem Fall funktionsfähig bleibt.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch :

FIG 1 einen Teillängsschnitt einer elektrischen Maschine im

Bereich des Gebersystems nach dem Stand der Technik,

FIG 2 ein erstes Beispiel einer ersten Geberbefestigung in der Vorderansicht,

FIG 3 die erste Geberbefestigung in der Seitenansicht,

FIG 4 die erste Geberbefestigung im eingebauten Zustand,

FIG 5 ein zweites Beispiel einer zweiten Geberbefestigung in der Seitenansicht.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ^¬ schränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.

FIG 1 zeigt einen Teillängsschnitt einer elektrischen Maschine 1 mit einem stirnseitig angebrachten Gebersystem 13 mit einer Geberleitung 15. Die elektrische Maschine 1 kann dabei einen der bekannten Maschinentypen darstellen, wie Asynchronmaschine oder Synchronmaschine oder einen anderen Typ bei dem Geber eingesetzt werden. Der Stator 12 mit seiner Wicklung 2 und der Rotor 3 mit seiner Antriebswelle 4 bilden im Wesent- liehen die elektrische Maschine 1. An der Stirnseite des Ro ^¬ tors 3 befindet sich das Gebersystem 13 mit einer Drehmoment ^¬ stütze 11 und einer Lagerung 5. Das Gebersystem 13 umfasst dabei eine Geberwelle 10, welche mit der Antriebswelle 4 über eine Befestigungsschraube 9 verbunden ist. Dafür weist die Antriebswelle 4 eine Buchse 8 auf.

Da wesentliche Teile der Signalerfassung zwingend zentral an ^¬ geordnet sein müssen, ist jedoch so eine Konstruktion mit einer Befestigungsschraube 9 nicht zur Signalerfassung geeig- net. Zudem erfordert die Befestigung mittels Befestigungs ^¬ schraube 9 zusätzliche Bearbeitungen in der Antriebswelle 4 (Gewinde) , der Geberwelle 10 (Bohrung) und nicht zuletzt eine Befestigungsschraube 9. Ziel der Erfindung ist auf all diese Dinge verzichten zu können und so Platz für eine zentrale Po- sitionierung der Signalerfassung zur Verfügung stellen zu können .

Erfindungsgemäß wird nun die Geberbefestigung mit einem radi ^¬ al elastischem Element durgeführt. Das radial elastische Ele- ment kann dabei Gebersperrelemente 20a und Antriebssperrele ^¬ mente 20b aufweisen (FIG 2) .

Dabei kann die Geberbefestigung, wie in einem ersten Beispiel, als eine Federscheibe 25 ausgeführt sein, FIG 2. Die Federscheibe 25 weist eine Innenumfangsseite 21 mit einem In ^¬ nendurchmesser auf, wobei die Gebersperrelemente 20a an der Innenumfangsseite 21 angeordnet sind. Die Federscheibe 25 weist zudem eine Außenumfangsseite 22 mit einem Außendurch ^¬ messer auf, wobei die Antriebssperrelemente 20b an der Außen- umfangsseite 22 angeordnet sind. Die Gebersperrelemente 20a und die Antriebssperrelemente 20b sind dabei so angeordnet, dass sie in entgegengesetzte radiale Richtung weisen. Die Antriebssperrelemente 20b und die Gebersperrelemente 20a sind dabei axial entgegengesetzt gebogen. Die inneren Geber ^¬ sperrelemente 20a dienen der Fixierung der Geberwelle 10, während die äußeren Antriebssperrelemente 20b für die Fixie- rung in der Antriebswelle 4 sorgen. Durch die Biegung der Antriebssperrelemente 20b / Gebersperrelemente 20a ist eine leichte Fügbarkeit gewährleistet, während gleichzeitig eine Sperrung in entgegengesetzter Richtung stattfindet. Durch die federnde Charakteristik ist sichergestellt, dass in jedem Fall, die durch die Antriebswelle 4 in die eingeschobene Ge ^¬ berwelle 10 gebildete Wellen-Naben-Verbindung unter radialer Spannung steht und somit funktionsfähig bleibt.

FIG 3 zeigt eine Seitenansicht eines Federrings 25 mit An- triebssperrelementen 20b und Gebersperrelementen 20a in der

Seitenansicht. Dabei können die Antriebssperrelemente 20b und Gebersperrelemente 20a durch einen Steg 23 miteinander ver ^¬ bunden sein. Die Antriebssperrelemente 20b und Gebersperrele ^¬ mente 20a können versetzt zueinander und sägezahnartig um die jeweilige Außenumfangsseite 22 und Innenumfangsseite 21 ange ^¬ ordnet sein. Die Antriebssperrelemente 20b und Gebersperrele ^¬ mente 20a können dabei unlösbar oder lösbar mit der Antriebswelle 4 als auch der Geberwelle 10 verbunden sein. Ebenso können die Antriebssperrelemente 20b und Gebersperrelemente 20a lösbar oder unlösbar mit der Federscheibe 25 verbunden sein. Dabei sind die Gebersperrelemente 20a in Richtung der Einschieberichtung der Geberwelle 10 in einen Einschub 30 der Antriebswelle 4 gebogen; die Antriebssperrelemente 20b sind entgegen der Einschieberichtung der Geberwelle 10 gebogen.

FIG 4 zeigt die Federscheibe 25 mit Antriebssperrelementen 20b (FIG 2) und Gebersperrelementen 20a (FIG 2) im eingebau ^¬ ten Zustand. Dabei ist die Federscheibe 25 in dem Einschub 30 eingebracht. Dabei ist mit 40 ein kegeliger Sitz bezeichnet, der der besseren Zentrierung der Geberwelle 10 dient.

FIG 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier weist die Geberwelle 10 eine Geberumfangsaußenseite 26 mit Antriebssperrelementen 20b auf, wobei die Antriebssperrelemente 20b radial nach außen weisend an der Geberumfangsau ^¬ ßenseite 26 angeordnet sind. Dabei sind hier die Antriebs ^¬ sperrelemente 20b entgegen der Einschieberichtung der Geberwelle 10 in dem Einschub 30 der Antriebswelle 4 gebogen. D.h. die Antriebssperrelemente 20b sorgen für die Fixierung in der Antriebswelle 4. Dabei können auch mehrere solcher Ringe von Antriebssperrelementen 20b an der Geberumfangsaußenseite 26 angebracht sein. Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht da ^¬ rin, die Geberwelle 10 zunächst in eine Art Spreizdübel fest einzustecken, wobei zumindest der Spreizdübel solche An ^¬ triebssperrelemente 20b vorsieht und zum Einschieben mit der Geberwelle 10 in dem Einschub 30 ausgeführt ist.

Auch können selbstverständlich Gebersperrelemente 20a vorhanden sein, welche direkt an der Antriebswelle 4 bzw. an der Antriebsumfangsinnenseite der Antriebswelle 4 radial nach au ^¬ ßen weisend angeordnet sind (nicht gezeigt) .