用于监视将第一轴与第二轴联接的联轴器的装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于监视将第一轴与第二轴联接的联轴器的装置。


背景技术：

2.cn 111 982 508a提供了一种联轴器打滑监视系统及方法，涉及联轴器领域。联轴器滑动监视系统包括联轴器、控制器、至少两个信号接收和发送装置以及至少两个信号反馈装置。联轴器包括第一本体和第二本体。第一本体与第二本体相对设置。第一本体与第二本体各具有至少一个信号反馈装置。控制器电连接至少两个信号接收和发送装置。本发明提供的联轴器滑差监视系统及方法具有测量方法简单、滑移角检测简单的优点。
3.联轴器是传动系统中的关键部件，其能够例如在过载的情况下损坏。
4.例如，传感器与马达的联接故障在安全方面尤为重要，因为能够存在用于控制的错误参考信号，无法保证马达的安全运行。此外，由于这种损坏，无法再遵循精确的转速规定。
5.为了避免损坏联轴器，联轴器的单个或所有部件通常过尺寸地设计。然而，这是非常昂贵的。


技术实现要素：

6.本发明的目的是对此进行改进。
7.该目的的解决方案通过权利要求1实现，即一种用于监视联接第一轴和第二轴的联轴器的装置，该装置具有：
[0008]-带有接收元件的光学单元，所述接收元件设计用于接收电磁辐射，特别是光，
[0009]-改变单元，设计用于在第一轴相对于第二轴异步运行的情况下改变照射在接收元件上的辐射能量。
[0010]
其中，改变单元具有全息光学构件，其中，全息光学构件能够布置在第一轴上和/或第一轴内，
[0011]
其中，改变单元具有光阑，其中，光阑能够布置在第二轴上和/或第二轴内，
[0012]
其中，光阑具有以至少基本上规则的顺序沿径向布置的槽和沿径向布置的填充区域，
[0013]
其中，光阑具有至少基本上位于中心的开口，
[0014]
其中，全息光学构件能够由发射元件用电磁辐射，特别是相干辐射照射/照亮，其中，全息光学构件特别地通过辐射的衍射和/或折射和/或反射和/或干涉产生图案，其中，该图案具有以至少基本上规则的顺序沿径向布置的带有第一辐射能量的区域和沿径向布置的带有第二辐射能量的区域。
[0015]
本发明适用于各种联轴器，例如联接机械轴和负载的联轴器，以及联接传感器轴和机械轴的联轴器。
[0016]
特别地，本发明能够应用于伺服马达。伺服马达专为需要高精度的工作任务而设
计。对此，了解联轴器的完整性是特别有利的。
[0017]
光形式的电磁辐射特别良好地适用。光通常被理解为是指在380nm至780nm范围内的电磁光谱的可见部分。不可见范围的电磁辐射也能够用于本发明，特别是红外光或紫外光。
[0018]
一个实施方式是有利的，根据该实施方式，接收元件设计为光电二极管。
[0019]
光电二极管是有利的，因为它便宜且具有鲁棒性。
[0020]
然而，接收元件也能够设计为二极管阵列、相机或普通光电探测器。其他形式也是可行的。
[0021]
一个实施方式是有利的，根据该实施方式，光学单元具有被设计用于发射电磁辐射、特别是光的发射元件。
[0022]
一个实施方式是有利的，根据该实施方式，发射元件被设计用于发射成束的电磁辐射和/或发射具有恒定波前的电磁辐射。
[0023]
一个实施方式是有利的，根据该实施方式，发射元件是激光二极管。
[0024]
激光二极管是有利的，因为它便宜且具有鲁棒性。
[0025]
也能够使用其他类型的相干光源。
[0026]
改变单元具有全息光学构件，其中，全息光学构件能够布置在第一轴上和/或第一轴内。
[0027]
全息光学构件优选是其全息特性用于设备的光学器件的元件。用全息图代替传统的透镜、反射镜和棱镜是可行的。然而，附加的全息特性通常具有特别的优势。
[0028]
全息光学构件具有特殊的特性，例如颜色和光的入射角的选择性。
[0029]
例如，全息光学构件能够针对特定的入射角折射光线，但对其他入射角是透明的。特别取决于轴长，光的不同衍射能够像棱镜一样分裂成光谱颜色。例如，还能够使用反射全息图来构造平面镜、凹面镜或凸面镜，它们反射入射角不同于出射角的光。
[0030]
全息光学构件例如是压花薄膜。其易于组装，对大的加速度不敏感，并且尤其是大批量生产时，价格低廉。
[0031]
具有直接结构化的塑料组件也能够用作全息光学构件。其他形状也是可行的。
[0032]
改变单元具有光阑，其中，光阑能够布置在第二轴上和/或第二轴内。
[0033]
光阑具有以至少基本上规则的顺序沿径向布置的槽和沿径向布置的填充区域。
[0034]
然而，其他类型的形状也是可行的，例如产生连续强度变化的形状(例如循环正弦曲线)。其他形状也是可行的。
[0035]
光阑具有至少基本上位于中心的开口。
[0036]
这是为了照明。
[0037]
全息光学构件能够由发射元件用电磁辐射，特别是相干辐射照射/照亮，其中，全息光学构件特别是通过辐射的衍射和/或折射和/或反射和/或干涉生成图案，其中，图案具有以至少基本上规则的顺序沿径向布置的带有第一辐射能量的区域和沿径向布置的带有第二辐射能量的区域。
[0038]
例如，这能够是具有亮区和暗区的图案。
[0039]
一个实施方式是有利的，根据该实施方式，具有第一辐射能量的区域能够由光阑的填充区域屏蔽和/或遮蔽。
[0040]
一个实施方式是有利的，根据该实施方式，布置全息光学构件和光阑，使得当第一轴相对于第二轴同步运行时，第二辐射能量照射在接收元件上。
[0041]
一个实施方式是有利的，根据该实施方式，布置全息光学构件和光阑，使得当第一轴相对于第二轴异步运行时，第一辐射能量至少部分地照射在接收元件上。
[0042]
异步运行，尤其不仅短时间持续的异步运行，通常是错误情况的指示。因此能够识别联轴器的损坏。
[0043]
本发明提供的优点是，不再需要大成本的过尺寸的特别是传感器联轴器、传感器轴和传感器轴承。
[0044]
例如，本发明能够识别因过载而损坏或毁坏的离合器。
[0045]
本发明特别良好地适用于伺服马达。伺服马达通常具有自支承的传感器。在此，传感器轴经由离合器连接到机器轴。如果传感器轴承的轴承损坏，它会变得迟钝并且传感器联轴器会承受更重的负载。这能够导致破坏。然而，本发明提供了能够认识到这一点的优点。
[0046]
上述目的的解决方案也由权利要求9实现，即具有这种装置的联轴器。
[0047]
上述目的的解决方案通过权利要求10进一步实现，即一种旋转电机，具有：第一轴和第二轴，其中，第一轴和第二轴借助联轴器联接；和这样的装置。
[0048]
一个实施方式是有利的，根据该实施方式，第一轴和/或第二轴设计为空心轴。
附图说明
[0049]
下面参考附图中所示的实施例更详细地描述和解释本发明。图中示出：
[0050]
图1示出了示例性的伺服马达的分解图，
[0051]
图2示出了用于监视联接第一轴和第二轴的联轴器的装置10的可行实施方案，
[0052]
图3示出了光阑的可行实施方案，
[0053]
图4示出了一种方法。
具体实施方式
[0054]
图1示出了示例性的伺服马达100的分解图。伺服马达具有传感器1、制动器2、轴3、连接装置4以及主动部件5。
[0055]
该图还示出了旋转方向6。
[0056]
该图还示出了用于监视联接第一轴和第二轴的联轴器的装置10。在下面的图中更详细地描述了装置10。装置10能够用于对联接传感器轴和机器轴的联轴器(如图所示)进行监视。此外，能够考虑的是，用于监视机器轴的联接的装置10布置有负载。装置10也适用于其他联轴器。
[0057]
图2示出了用于监视联接第一轴和第二轴的联轴器的装置10的可行实施方案。
[0058]
图中第一轴为机器轴3。图中第二轴为传感器轴31。图中还示出了机器轴3和传感器轴31借助离合器7(也称：联轴器)联接。
[0059]
该图还示出了旋转轴a。
[0060]
装置10包括具有接收元件的光学单元12，该接收元件设计用于接收电磁辐射，特别是光。在图中，这是光电二极管14。也能够考虑其他接收元件。
[0061]
该图还示出了，光学单元12具有被设计用于发射电磁辐射、特别是光的发射元件。发射元件有利地设计用于发射成束的电磁辐射和/或用于发射具有恒定波前的电磁辐射。辐射的发射用箭头40标记。
[0062]
这是图中的激光二极管13。其他发射元件也是能够考虑的。
[0063]
光学单元12布置在图中的传感器1中或传感器处。
[0064]
装置10还包括改变单元11，改变单元设计用于在第一轴(图中的机器轴3)相对于第二轴(图中的传感器轴31)的异步运行的情况下改变照射到接收元件上的辐射能量。
[0065]
改变单元11有利地具有全息光学构件111，其中，全息光学构件111能够布置在第一轴上和/或第一轴内。在图中，全息光学构件布置在机器轴3内。为此，机器轴3优选设计为空心轴。
[0066]
全息光学构件111例如是压花薄膜。
[0067]
在图中，改变单元11具有光阑15，其中，光阑能够布置在第二轴上和/或第二轴内。在图中，光阑15布置在传感器轴31的内部。为此，传感器轴31优选设计为空心轴。
[0068]
光阑15的一个可行的实施方案在图3中示出。
[0069]
在图中，光阑15具有以至少基本上规则的顺序沿径向布置的槽20和沿径向布置的填充区域22。
[0070]
居中布置的、至少基本上圆形的开口21是有利的，因为它用于照明。光阑15例如设计为空心圆柱体或设计为具有中心开口的圆盘。
[0071]
全息光学构件能够由发射元件(图中的激光二极管13)用电磁辐射，特别是相干辐射照亮或照射。这以箭头40示出。
[0072]
全息光学构件111有利地产生图案(由箭头41表示)，特别是通过辐射的衍射和/或折射和/或反射。
[0073]
该图案有利地具有以至少基本上规则的顺序沿径向布置的带有第一辐射能量的区域，例如亮区域，以及沿径向布置的带有第二辐射能量的区域，例如暗区域。
[0074]
具有第一辐射能量的区域能够由图3中所示的光阑15的填充区域屏蔽和/或遮蔽。
[0075]
全息光学构件111和光阑15布置在图中，使得当机器轴3相对于传感器轴31同步运行时，第二辐射能量照射到接收元件(光电二极管14)上。
[0076]
全息光学构件111和光阑15布置成，使得当机器轴3相对于传感器轴31异步运行时，第一辐射能量至少部分地照射到光电二极管14上。
[0077]
光电二极管14因此检测辐射能量的变化并且能够将该信息传输到例如伺服马达的控制单元(未示出)。
[0078]
换句话说：光阑15安置在被设计成空心轴的传感器轴31中。该光阑包括例如具有中央开口的径向狭缝以用于照明。反射全息图，例如以压花薄膜的形式，安装在机器轴3的轴端部上。全息图有利地包含径向明暗图案和透镜，使得它在传感器轴31中的光阑15的位置处产生映像。在传感器侧，在图中，机器轴上的全息图通过传感器1的空心轴被照明，优选用相干光照明。映像设计成，使得明亮区域由传感器轴中的光阑遮蔽。
[0079]
如果轴3和轴31两者同步移动，则产生稳定的映像。但是，如果轴3和轴31在错误情况下彼此相对移动，则映像的亮度会发生变化。这种变化是用一个简单的光电二极管14检测到的。
[0080]
机器轴3在负载下的扭转，特别是在转矩突然变化的情况下，导致了有限的亮度变化。如果变化超出此范围，则识别到传感器1的联接的缺陷或联接的传感器轴31的缺陷。
[0081]
通过对全息图映像进行更详细的亮度评估，而不是简单的阈值监视，能够将该原理扩展到转矩测量。
[0082]
在此，定量检测由转矩负载引起的轴扭转时的有限的亮度变化，并将其转换为对应的转矩值。
[0083]
有利地布置在传感器侧的光学单元12与全息光学构件111之间的距离有利地为几厘米，例如1cm至50cm。
[0084]
然而，在非常大的机器的情况下，距离也能够延伸至几米，例如1到10m。
[0085]
图4示出了一种方法。
[0086]
在方法步骤s1中，发射元件发射电磁辐射，尤其是光。
[0087]
全息光学构件因此由发射元件用电磁辐射照射，特别是用光照射。
[0088]
在方法步骤s2中，由全息光学构件生成图案，其中，该图案具有以至少基本上规则的顺序沿径向布置的带有第一辐射能量的区域和沿径向布置的带有第二辐射能量的区域。
[0089]
在方法步骤s3中，当第一轴相对于第二轴同步运行时，第二辐射能量照射到接收元件上，因为具有第一辐射能量的区域由光阑的填充区域屏蔽或遮蔽。
[0090]
在方法步骤s4中，在第一轴相对于第二轴异步运行时，第一辐射能量至少部分地照射到接收元件上。由于异步运行，遮蔽不再发生。

技术特征：
1.一种用于监视将第一轴(3)与第二轴(31)联接的联轴器(7)的装置(10)，所述装置具有：-带有接收元件的光学单元(12)，所述接收元件设计用于接收电磁辐射、特别是光，-改变单元(11)，所述改变单元设计用于在所述第一轴(3)相对于所述第二轴(31)异步运行的情况下改变照射到所述接收元件上的辐射能量(41)，其中，所述改变单元(11)具有全息光学构件(111)，其中，所述全息光学构件(111)能够布置在所述第一轴(3)上和/或所述第一轴内，其中，所述改变单元(11)具有光阑(15)，其中，所述光阑(15)能够布置在所述第二轴(31)上和/或所述第二轴内，其中，所述光阑(15)具有以至少基本上规则的顺序沿径向布置的槽(20)和沿径向布置的填充区域(22)，其中，所述光阑(15)具有至少基本上居中布置的开口(21)，其中，所述全息光学构件(111)能够被发射元件(13)以电磁辐射、特别是相干辐射照明/照射，其中，所述全息光学构件(111)产生图案(41)，尤其通过辐射的衍射和/或折射和/或反射和/或干涉产生图案，其中，所述图案(41)具有以至少基本上规则的顺序沿径向布置的带有第一辐射能量的区域和沿径向布置的带有第二辐射能量的区域。2.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述接收元件设计为光电二极管(14)。3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其中，所述光学单元(12)具有设计用于发射一个或所述电磁辐射、特别是光的发射元件。4.根据权利要求3所述的装置(10)，其中，所述发射元件设计用于发射成束的电磁辐射和/或用于发射具有恒定波前的电磁辐射。5.根据权利要求3或4中任一项所述的装置(10)，其中，所述发射元件是激光二极管(13)。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其中，带有所述第一辐射能量的区域能够被所述光阑(15)的所述填充区域(22)屏蔽和/或遮蔽。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其中，所述全息光学构件(111)和所述光阑(15)布置成，在所述第一轴(3)相对于所述第二轴(31)同步运行的情况下使得所述第二辐射能量照射到所述接收元件(14)上。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其中，所述全息光学构件(111)和所述光阑(15)布置成，在所述第一轴(3)相对于所述第二轴(31)异步运行的情况下使得所述第一辐射能量至少部分地照射到所述接收元件(14)上。9.一种具有根据权利要求1至8中任一项所述的装置(10)的联轴器(7)。10.一种旋转电机(100)，具有：-第一轴(3)，-第二轴(31)，其中，借助联轴器(7)联接所述第一轴(3)和所述第二轴(31)，-根据权利要求1至8中任一项所述的装置(10)。11.根据权利要求10所述的旋转电机(100)，其中，所述第一轴(3)和/或所述第二轴(31)设计为空心轴。

技术总结
本发明涉及一种用于监视将第一轴(3)与第二轴(31)联接的联轴器(7)的装置(10)，该装置具有：带有接收元件(14)的光学单元(12)，接收元件设计用于接收电磁辐射，特别是光；改变单元(11)，设计用于当第一轴(3)相对于第二轴(31)异步运行时，改变照射到接收元件(14)上的辐射能量(41)。本发明还涉及一种联轴器(7)和一种旋转电机(100)。一种旋转电机(100)。一种旋转电机(100)。


技术研发人员：于尔根
受保护的技术使用者：西门子股份公司
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2023/9/16