專利名稱：用于角度測量裝置的組合部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于角度測量裝置的組合部件。
背景技術(shù)：
角度測量裝置經(jīng)常也稱為旋轉(zhuǎn)傳感器，其用于測量可轉(zhuǎn)動地安置的機(jī)械部件、特別是軸的關(guān)于一次或多次旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。在此增量地或絕對地測定轉(zhuǎn)動運(yùn)動。聯(lián)系齒條和齒輪或聯(lián)系螺桿也可以利用角度測量裝置測定直線運(yùn)動。經(jīng)常將角度測量裝置與電動機(jī)共同應(yīng)用，以產(chǎn)生換向信號。通常這樣的角度測量裝置具有一個包括具有整體量具的軸和滾動軸承的組合部件。必須滿足在測量精度方面的相對較高要求的角度測量裝置常常根據(jù)光學(xué)測量原理工作，其中整體量具則例如經(jīng)常設(shè)計為帶有設(shè)置在其上的角度刻度的玻璃環(huán)。在此行情況下， 通過返射或透視方法掃描角度刻度。為了確保高的測量精度，重要的是，保護(hù)整體量具防止污染。特別不利的是，潤滑劑或其中的組成部分從滾動軸承中溢出并且凝結(jié)在整體量具上， 特別是角度刻度的區(qū)域中。這樣的污染物經(jīng)常構(gòu)成小液滴并且發(fā)揮類似透鏡的光學(xué)作用。 相應(yīng)地，光束可能因此偏轉(zhuǎn)，這能導(dǎo)致錯誤測量。由JP 2001-289668 A公開了一種用于角度測量裝置的組合部件，其具有軸，在該軸上裝配了分開的附加體。在附加體上固定了整體量具。為了導(dǎo)出潤滑劑而在附加體和軸之間設(shè)置了通道。這樣的組合部件具有的缺點(diǎn)是，其通常帶來相對較大的測量誤差。因此這里一方面具有的危險是，整體量具并不能足夠精確地相對于轉(zhuǎn)動軸對中并進(jìn)而出現(xiàn)擺動誤差。此外在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的布置中，潤滑劑可以再次從通道中溢出或者液體從空心軸內(nèi)部經(jīng)過通道到達(dá)整體量具上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種用于角度測量裝置的組合部件，通過該組合部件可靠并且持續(xù)地獲得高的測量精度。該目的根據(jù)本發(fā)明通過完成一種具有權(quán)利要求1特征的用于角度測量裝置的組合部件來實(shí)現(xiàn)。因此該組合部件包括具有整體量具的軸和滾動軸承，該整體量具用于測量圍繞軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在此軸作為集成組件具有凸肩，在軸向止擋部中的滾動軸承安裝在該凸肩上。凸肩和軸因此設(shè)計為一體。在凸肩和滾動軸承之間布置有至少一個溝槽，該溝槽以徑向的方向分量定向并且與適合用于容納潤滑劑的空腔連接?？涨辉撛趶较蚍较蛏贤ㄟ^滾動軸承的圓環(huán)和軸來限定，因此空腔的徑向擴(kuò)張也通過圓環(huán)和軸的表面被限定。具有徑向方向分量的至少一個溝槽的方向例如包括嚴(yán)格的徑向方向或者相應(yīng)于螺旋部段的走向。轉(zhuǎn)動運(yùn)動的測量例如包括確定當(dāng)前的轉(zhuǎn)動位置或轉(zhuǎn)動速度。內(nèi)環(huán)可以特別地視為滾動軸承的圓環(huán)。此外接下來可以將在角度測量裝置的運(yùn)行中使用的潤滑劑看作特別是滾動軸承中也或者僅僅組成部件中的潤滑劑，例如油。組合部件優(yōu)選地這樣設(shè)置，即圓環(huán)接觸凸肩的止擋面，其中至少一個溝槽鄰接于止擋面。止擋面由多個環(huán)形區(qū)段組成，在這些環(huán)形區(qū)段之間布置了溝槽。優(yōu)選地，這個或這些止擋面平坦地設(shè)計并且此外可以布置在平面內(nèi)，該平面被軸線垂直地切開?？商鎿Q地，至少一個溝槽可以加入到單獨(dú)的布置在凸肩和滾動軸承的圓環(huán)之間的中間部件、例如中間環(huán)中。考慮到可獲得的測量精度有利的是，滾動軸承和整體量具直接地、無中間部件地固定在一體的軸上。這樣有利地加工止擋面和圓環(huán)，即止擋面和圓環(huán)相接觸的那些部段特別是對于潤滑劑密封地相互作用。以這種方式可以放棄附加的接縫(Fuegespalte)或密封件，這使得組合部件在結(jié)構(gòu)上精確地設(shè)計并且因此使相應(yīng)的角度測量裝置的測量誤差最小化。優(yōu)選地，空腔制造為軸中的凹口。因此滾動軸承的圓環(huán)可以具有平坦的表面，其正好適合與軸的相應(yīng)的、鄰接凹口的配合面結(jié)合。由此措施也得到了高的測量精度，這是因?yàn)槭蛊穆收`差和擺動誤差取決于結(jié)構(gòu)地最小化?？涨挥欣匮刂S的整個圓周或沿著軸的部分圓周延伸。此外空腔可以包括螺旋形的空間，該空間也可以延伸經(jīng)過多于360 °的圓周角。在本發(fā)明的另外的實(shí)施方式中，滾動軸承包括密封件，其中同時具有用于限定空腔的內(nèi)壁的滾動軸承的圓環(huán)可相對于密封件轉(zhuǎn)動。組合部件有利地這樣設(shè)置，即凸肩相關(guān)于軸向方向布置在整體量具和軸承之間。 相應(yīng)地，在那個與滾動軸承的內(nèi)環(huán)連接的部段中的一體的軸具有小于在止擋面區(qū)域中的直徑。此外，在其上固定有整體量具的部段中的軸的直徑大于在止擋面的區(qū)域中的直徑。根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)方案，組合部件具有用于將潤滑劑、特別是在周向方向上導(dǎo)入溝槽的狹縫。通過相互垂直或成銳角、即角度小于或等于90°指向的內(nèi)壁限定狹縫。此外組合部件具有用于將潤滑劑從溝槽導(dǎo)出的另外的狹縫，其中通過相互垂直或成銳角定向的內(nèi)壁限定另外的狹縫。將潤滑劑從溝槽導(dǎo)出可以特別地在周向方向上進(jìn)行，其中在繼續(xù)跟隨潤滑劑時，潤滑劑也開始軸向向內(nèi)指向的運(yùn)動。為了對潤滑劑的輸送進(jìn)行優(yōu)化，第一狹縫的角度可以特別大于等于另外的狹縫的角度，特別是大于另外的狹縫的角度。此外優(yōu)選地，至少一個溝槽鄰接于凸肩的止擋面，并且溝槽的內(nèi)表面和止擋面構(gòu)成小于或等于90°的角。這樣設(shè)計組合部件，即溝槽在徑向方向上向外在圓環(huán)的內(nèi)圓周上延伸。例如在這樣的布置中，通過并非成銳角定向的內(nèi)壁限定用于將潤滑劑導(dǎo)入溝槽的狹縫。本發(fā)明另外有利的實(shí)施方式由從屬權(quán)利要求中推出。


本發(fā)明其它的特征和優(yōu)點(diǎn)在以下參照附圖對實(shí)施例的說明中變得清晰。圖中示出圖1是角度測量裝置的縱剖圖，圖2是縱剖面中具有軸和軸承的組合部件的細(xì)節(jié)圖，圖3a是用于輸送潤滑劑的溝槽的剖面圖，圖北是用于輸送潤滑劑的溝槽的側(cè)視圖，
圖4是組合部件的側(cè)視圖，圖5是組合部件的軸的俯視圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中的縱剖圖中心示出的角度測量裝置包括定子和轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子具有與凸肩 1. 1 一體的軸1，凸肩借助于車削加工由整體的半成品切削加工而成。凸肩1. 1具有垂直于軸線ζ定向的結(jié)合面1. 12 (也參見圖2)。整體量具2通過粘接牢固地并僅僅以較小的公差誤差相對于軸線Z中央地連接在該結(jié)合面上。在其上設(shè)置有角度刻度2. 1的整體量具2由玻璃制成并且設(shè)計為環(huán)形，其中整體量具2具有較高的測量精度和平面性制成。在圖2中可以看出角度刻度2.1，其中該角度刻度可以例如設(shè)計為具有徑向定向刻度線的增量分度或設(shè)計為絕對碼。軸1在應(yīng)對應(yīng)于定子的主體5內(nèi)部通過軸承、這里是兩個滾動軸承3可轉(zhuǎn)動地安置。整體量具2或其角度刻度2. 1在示出的實(shí)施例中由固定在殼體5上的掃描裝置5.1光電地掃描。相應(yīng)的光敏探測器位于設(shè)計為電路板的掃描裝置5.1上。此外，在電路板或掃描裝置5. 1上特別地布置了用于使由探測器提供的采樣信號形成信號(例如用于放大和數(shù)字化)的電元件。經(jīng)過在圖中未示出的連接電纜形成在角度測量裝置和后續(xù)電子裝置之間的電連接，從而可以在后續(xù)電子裝置和角度測量裝置之間傳輸電信號和電能。角度測量裝置確定用于附裝在機(jī)械6上。為了容納角度測量裝置，在定子側(cè)的機(jī)械部件6. 1上設(shè)置有分級的空心圓柱形凹口 6. 11，轉(zhuǎn)子側(cè)的發(fā)動機(jī)軸6. 2在中央伸入該凹口中。此外軸1設(shè)計用于抗扭地連接在需要測量的元件上，近似于連接在發(fā)動機(jī)軸6. 2上。 在角度測量裝置的軸1和發(fā)動機(jī)軸6. 2之間的連接例如利用穿過軸1伸出的緊固螺栓形式的連接裝置來實(shí)現(xiàn)，其中為此目的，軸1的端部設(shè)計為錐形。常規(guī)地，發(fā)動機(jī)軸6. 2因此和角度測量裝置的軸1剛性連接。因此，通過角度測量裝置可以確定定子和轉(zhuǎn)子之間的相對角度位置。這樣的角度測量裝置經(jīng)常稱為旋轉(zhuǎn)傳感器。在圖2中詳細(xì)地示出了角度測量裝置的組合部件，其包括軸1、整體量具2和滾動軸承3其中的一個。滾動軸承3具有內(nèi)環(huán)3.1、外環(huán)3. 2以及滾動體3. 3。為了良好的運(yùn)行需要使?jié)L動軸承3潤滑，因此在內(nèi)環(huán)3. 1和外環(huán)3. 2之間提供潤滑劑或潤滑脂。環(huán)形的密封件3. 4應(yīng)基本上用于使?jié)櫥瑒┗驖櫥Ａ粼跐L動軸承3中并且不在可光學(xué)掃描的整體量具2的方向上移動。密封件3. 4和外環(huán)3. 2牢固地連接，從而在角度測量裝置運(yùn)行時在密封件3. 4和外環(huán)3. 2之間不出現(xiàn)相對運(yùn)動。相反地，當(dāng)滾動軸承3轉(zhuǎn)動運(yùn)動時，密封件3. 4 的密封唇在內(nèi)環(huán)3.1上滑動。軸1、特別是凸肩1. 1根據(jù)圖2, 3a, 3b和5具有止擋面1. 11，該止擋面和內(nèi)環(huán)3. 1 接觸連接。根據(jù)圖5，止擋面1.11由三個溝槽4. 2中斷，這些溝槽沿著圓周以120°錯開地布置，從而因此每個溝槽4. 2鄰接止擋面1.11。止擋面1.11垂直于軸線Z定向。因此在當(dāng)前的實(shí)施例中，止擋面1. 11和凸肩1. 1的結(jié)合面1. 12彼此平行地定向。因?yàn)樵谥圃煺麄€軸的切削過程期間在加工步驟中產(chǎn)生了止擋面1. 11和結(jié)合面1. 12，因此能夠以較高的精度形成該平行性。該構(gòu)造方式最終提供了角度測量裝置的測量精度，這是因?yàn)檎w量具 2的擺動誤差運(yùn)動減小到最小值。例如通過在角度測量裝置的運(yùn)行期間出現(xiàn)的變熱可以導(dǎo)致，潤滑劑或潤滑劑的成分或潤滑脂由滾動軸承3、特別是密封唇的區(qū)域中溢出。為了避免測量誤差，必須確保溢出的潤滑劑并不到達(dá)整體量具2上并且因此干擾角度刻度2. 1的光學(xué)特性。為此目的，在一體的軸1加入形成毛細(xì)通道的凹口。相反地，在當(dāng)前的實(shí)施例中并不以這種方式加工滾動軸承3的內(nèi)環(huán)3. 1，即可能具有用于容納潤滑劑的通道。首先通過毛細(xì)通道在狹縫4. 1中擋住溢出的潤滑劑，通過內(nèi)環(huán)3. 1和凸肩1. 1的內(nèi)壁限定狹縫并且靠近密封件3. 4的密封唇布置。由于凸肩1. 1的在朝向止擋面1. 1的邊界區(qū)域中的圓錐形狀，相關(guān)的內(nèi)壁彼此成銳角α、這里是45°定向。通常溝槽4. 2中的潤滑劑到達(dá)狹縫4. 1中。潤滑劑取決于毛細(xì)力沿著狹縫4. 1中的圓周流動，直到最后潤滑劑進(jìn)入溝槽4. 2，從而將潤滑劑因此借助于特殊設(shè)計的狹縫4. 1引到溝槽4. 2。每個溝槽4. 2 為了改進(jìn)地容納潤滑劑這樣設(shè)計，即其內(nèi)表面和止擋面1. 1在內(nèi)表面和止擋面1. 11相遇的邊棱處形成角Y，該角度在本實(shí)施例中是45°。通過該銳角使毛細(xì)力增加，從而將潤滑劑引入溝槽4. 2中。通過滑動過程磨削過程這樣精確地加工止擋面1. 11，也例如內(nèi)環(huán)3. 1的那個接觸止擋面1. 11的端面部段，即相關(guān)的部段密封地作用，從而使?jié)櫥瑒┰诖瞬荒軓较虻亟?jīng)過止擋面1. 11。在溝槽4. 2的位于徑向內(nèi)的端部上，多余的潤滑劑到達(dá)另外的狹縫4. 3，其通過內(nèi)環(huán)3.1的內(nèi)壁和軸1的內(nèi)壁以推刀槽的形式在包圍另外的銳角β的情況下被限定。角 β在示出的實(shí)施例中是30°。此外確定，角α，β和Υ和涉及的內(nèi)壁之間的內(nèi)裂開角度 (lichten Spaltwinkel)相關(guān)，即和這個考慮到毛細(xì)效果有關(guān)的角度相關(guān)?？紤]到導(dǎo)出潤滑劑證明為有利的是，角α大于或等于角β。特別有利地，這樣設(shè)置組合單元，即適合這些關(guān)系中至少一個α彡β，α彡γ或者α彡γ彡β，特別是90°彡α彡γ彡β。然后，潤滑劑在徑向方向上沿著內(nèi)環(huán)3. 1的端面在狹縫4. 3內(nèi)蠕行至空腔4. 4，該空腔沿著軸1的圓周延伸并且此外為了增大容納體積而包括螺旋形的空間4. 41。因此空腔 4. 4也在徑向方向上通過滾動軸承3的內(nèi)環(huán)3. 1并且通過軸1進(jìn)行限定?？涨?. 4是最終將溢出的潤滑劑保留在其中而不會干擾測量的那個體積。溢出的潤滑劑因此由毛細(xì)力驅(qū)動地流過包括第一狹縫4. 1、溝槽4. 2，另外的狹縫4. 3和空腔4. 4的通道。在此重要的是，潤滑劑不再在整體量具2的方向上蠕行返回。這通過組合單元的特殊結(jié)構(gòu)來避免。因此一方面包括螺旋形的空間4. 41的空腔4. 4徑向地在外部通過內(nèi)環(huán)3. 1或內(nèi)環(huán)3. 1的圓錐形殼層側(cè)面來限定，從而當(dāng)軸1旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)離心力時潤滑劑也并蠕行返回。此外通過度量角α和 β (α ^ β)確保了，毛細(xì)力徑向向內(nèi)作用。此外從溝槽4. 2看，并不存在空腔4. 4到周圍環(huán)境的連接，也不存在于軸1的空心圓柱形內(nèi)腔中，從而不存在這種危險，即液體或潤滑劑根據(jù)另外的路徑到達(dá)空腔4. 4上并且可能不期望地將潤滑器由整體量具2的相關(guān)區(qū)域?qū)С龌蛉菁{。最后這樣設(shè)計上述通道，即毛細(xì)力特別由此從第一狹縫4. 1出發(fā)經(jīng)過溝槽4. 2、另外的狹縫4. 3和空腔4. 4作用經(jīng)過通道的整個長度，有效的狹縫寬度并不減小。因此通過使用根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)單元可以實(shí)現(xiàn)一種角度測量裝置，利用該角度測量裝置可獲得較高的測量精度，這是因?yàn)樵诒苊馕廴菊w量的同時在一方面可獲得較低的偏心誤差和/或擺動誤差。
權(quán)利要求
1.一種用于角度測量裝置的組合部件，包括具有整體量具( 的軸(1)，所述整體量具用于測量圍繞軸線(Z)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其中所述軸⑴作為集成組件具有凸肩(1.1)，軸向止擋部中的滾動軸承C3)安裝在所述凸肩上，其中在所述軸(1)的所述凸肩(1. 1)和所述滾動軸承(3)之間布置有至少一個溝槽(4. 2)，所述溝槽以徑向的方向分量定向并且與用于容納潤滑劑的空腔(4. 4)連接，其中所述空腔(4. 4)在徑向方向上通過所述滾動軸承(3) 的圓環(huán)(3. 1)和所述軸(1)來限定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合部件，其中所述圓環(huán)(3.1)接觸所述凸肩(1. 1)的止擋面(1. 11)，并且至少一個溝槽(4. 2)鄰接于所述止擋面(1. 11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合部件，其中這樣加工所述止擋面(1.11)和所述圓環(huán) (3. 1)，即所述止擋面(1. 11)和所述圓環(huán)(3. 1)相接觸的那些部段密封地相互作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合部件，其中所述空腔(4.4)制造為所述軸(1)中的凹口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合部件，其中所述空腔(4.4)沿著所述軸(1)的圓周延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合部件，其中所述空腔(4.4)包括螺旋形的空間G.41)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合部件，其中所述滾動軸承C3)包括密封件(3.4)，并且所述滾動軸承(3)的所述圓環(huán)(3. 1)可相對于所述密封件(3.4)轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合部件，其中所述組合部件這樣設(shè)置，即所述凸肩(1.1)相關(guān)于軸向方向布置在所述整體量具( 和所述軸承( 之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合部件，其中所述組合部件具有用于將所述潤滑劑導(dǎo)入到至少一個溝槽(4.2)的狹縫(4. 1)，其中通過相互垂直或成銳角(α)定向的內(nèi)壁限定所述狹縫(4. 1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合部件，其中所述組合部件具有用于將所述潤滑劑從至少一個溝槽(4.2)導(dǎo)出的另外的狹縫3)，其中通過相互垂直或成銳角(β)的內(nèi)壁限定所述另外的狹縫(4. 3)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和10所述的組合部件，其中所述狹縫(4.1)的角(α )大于或等于所述另外的狹縫(4.3)的角⑷。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合部件，其中所述至少一個溝槽(4.2)鄰接于所述凸肩 (1. 1)的所述止擋面(1. 11)，并且所述溝槽(4. 2)的內(nèi)表面和所述止擋面(1. 11)構(gòu)成小于或等于90°的角(Y)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于角度測量裝置的組合部件，包括具有整體量具(2)的軸(1)，該整體量具用于測量圍繞軸線(Z)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。軸(1)作為集成組件具有凸肩(1.1)，軸向止擋部中的滾動軸承(3)安裝在該凸肩上。在軸(1)的凸肩(1.1)和滾動軸承(3)之間布置了溝槽(4.2)，該溝槽以徑向的方向分量定向并且與用于容納潤滑劑的空腔(4.4)連接，其中該空腔(4.4)在徑向方向上通過滾動軸承(3)的圓環(huán)(3.1)和軸(1)來限定。
文檔編號G01D5/34GK102235885SQ20111008251
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者赫曼·邁爾 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司