WO2012136645A1 - Optischer drehübertrager und verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung - Google Patents

Optischer drehübertrager und verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung Download PDF

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WO2012136645A1
WO2012136645A1 PCT/EP2012/056049 EP2012056049W WO2012136645A1 WO 2012136645 A1 WO2012136645 A1 WO 2012136645A1 EP 2012056049 W EP2012056049 W EP 2012056049W WO 2012136645 A1 WO2012136645 A1 WO 2012136645A1
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WO
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axis
optical
bearing
rotor
bore
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PCT/EP2012/056049
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Ott
Robert RAUM
Harry Schilling
Matthias Rank
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Moog GAT GmbH
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GAT Gesellschaft fuer Antriebstechnik mbH
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3604—Rotary joints allowing relative rotational movement between opposing fibre or fibre bundle ends

Definitions

  • the present invention relates to an optical rotary transformer for the direct transmission of an optical signal between a stationary and a rotating machine part, comprising a rotor having a central first bore and a first optical component received therein with a first optical axis and a first bearing seat a first bearing axis defined, and having a stator having a second central bore and an optical component received therein with a second optical axis and a second bearing seat defining a second bearing axis, wherein a sleeve of the component or the sleeve fitting receiving first bore in the rotor defines a first axis that does not coincide with the first optical axis, and wherein the first and second optical axes are aligned with the axis of rotation of the rotor.
  • the present invention also relates to a corresponding method for producing and adjusting a rotary optical transformer of the aforementioned type.
  • Corresponding optical rotary joints are required when optical signals are directly, i. without intermediate conversion into electrical signals, to be transmitted contactlessly from a stationary to a rotating element, wherein both elements can also be rotatable around the common axis in space.
  • this involves contactless optical data transmission from a stationary to a rotating machine part or vice versa.
  • optical components which could also be referred to as (optical) "signal element” or “optical transmission element, and which typically consist of an elongated cylindrical sleeve, in which opens and ends of an optical fiber fixed substantially coaxially with the sleeve, optical signals emerging from the free end of this optical fiber and collimated by an imaging optic provided at the other end of the sleeve, for example a collimator lens, to converge on the opposite end Part in a similar manner and vice versa coupled back into an optical fiber too become.
  • the collimated by the collimator optical signal can also be redirected by a deflection mirror.
  • the bundled light beam emanating from the collimator lens does not coincide exactly with the axis of the sleeve, which in turn typically coincides with the production of the units consisting of an optical fiber, a sleeve and a collimator lens is arranged in a matching bore whose axis is also referred to here as "first axis".
  • the first axis is therefore at the same time the geometric axis of the sleeve or the sleeve receiving this bore.
  • first axis The light beam emerging from the signal or the optical axis defined by the light beam is accordingly opposite the axis of the bore or the outer cylindrical sleeve, here referred to as "first axis", wherein the sleeve and the bore also have a square or other polygonal cross section However, they could in any case define a first axis, more or less offset and tilted.
  • the optical axis thus does not run along the first axis of the bore of the receiving element receiving the component (with random exceptions).
  • a larger bore or a larger cavity for receiving the collimator sleeve is provided, which ensures sufficient clearance for the collimator sleeve, so that it can initially with the aid of a suitable device is adjusted to the cavity so that the axis of rotation of the rotor (which coincides generally with the axis of the sleeve-receiving cavity) coincides with the optical axis of the collimator.
  • the remaining cavity is then filled with a filling material or adhesive and the collimator sleeve is glued and fixed in the cavity of the rotor or rotary bearing.
  • the maximum allowable errors in axial displacement or tilt of the optical axes of respective optical components are 60 ⁇ or less for axial displacement and 0.05 ° or less for tilting, if damping of more than 2.5 dB is avoided want. These error tolerances can not be met with the conventional methods and devices in the rule.
  • adjusting elements and in particular adjusting screws are provided, with the help of which the sleeve female receiving element with respect to the bearing axis in the rotor or stator can be moved and tilted to compensate for the misalignment between the optical axis and the bearing axis, because of the punctual loading of Justier vom
  • By adjusting screws however, such device are not long-term stability and often need to be readjusted. At greater mechanical load, such as at higher speeds, the adjustment of such devices is lost very quickly.
  • the present invention concentrates primarily on the adjustment and fixing of the first optical axis with respect to the rotor , Preferably, however, analogous measures are also to be applied to the adjustment and fixation of the second optical axis with respect to the stator.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an optical rotary transformer with the features mentioned above and a method for its production, which allow, in particular the error tolerances for the alignment of the optical axis relative to the axis of rotation drastically reduce the rotor and make it much more stable over time.
  • the process for the preparation should be as simple and safe. This makes it possible to also use the high-quality optical fibers required for high data rates, which have relatively small core cross-sections and their use is possible only if very close fault tolerances are maintained.
  • the present invention is also applicable when using optical fibers having substantially larger cross-sections and are more tolerant to fault, whereby the use of such optical fibers, the possibly occurring attenuation during transmission is significantly reduced.
  • the object underlying the invention is achieved in that the surfaces of the rotor determining the position and orientation of the optical axis outside the first bore are machined such that the first axis (12) faces the first bearing axis (16). is misaligned while the first optical axis (14) coincides with the first bearing axis (16).
  • the basic principle of the present invention is that all components of the rotary transformer are firmly and uniquely positioned against each other and have no play, in particular no adjustment play and no intermediate adjustment devices, with any contiguous surfaces of parts of the rotor and / or the bearing seat of the rotor so are configured so that the optical axis coincides with the first bearing axis (which is also the axis of rotation of the rotor,), which in turn has the consequence that the first bearing axis and the first axis of the sleeve of the optical component no longer coincide.
  • the unique positioning can be achieved by surface contact of preferably rounded or angled surfaces or by a three-point system non-collinear points, which in turn are not adjustable.
  • At least one receiving element is provided between the optical component or its sleeve and a bearing portion of the rotor having the bearing seat.
  • the contact surfaces between this receiving element and the bearing portion can be edited so that the receiving element on the bearing portion so offset and tilted rests that the optical axis of the component with respect to the bearing seat on the rotor has the desired orientation.
  • the bearing portion in which the bearing portion is integrally connected to the receiving element and thus receives the optical component directly in a central bore of the rotor, the bearing seat itself, d. H. the bearing surfaces of the rotor, designed so that it defines a bearing axis, which coincides with the optical axis.
  • both the contact surfaces between receiving element and rotor and the surfaces of the bearing seat of the rotor to be adjusted accordingly, it being preferable to take only one of these measures, as far as possible.
  • the variant in which the component is arranged directly in a bore of a compact rotor preferred because it manages with fewer components and the production is relatively simple.
  • a rotor having a central bore for receiving the optical component and with respect to this central bore has a centrally symmetrical bearing seat, after inserting and fixing the component in the central bore and determining the corresponding optical axis, at its bearing seating surfaces is post-processed, so that they are now centrally symmetrical with respect to the optical axis.
  • precision bearings are used between the rotor and the stator, so that one can definitely expect a precise concentricity of the corresponding bearing.
  • even certain inaccuracies of a bearing can be compensated by appropriate machining of the bearing seat on the rotor or on the stator.
  • the unique positioning of the optical axis is then ensured by the seat of the bearing on or in the respective bearing seat.
  • centrally symmetric is to be understood here as a generalization of rotationally symmetrical and includes embodiments with contact points or surfaces which each have the same distance from a common center, without this having to be a closed surface.
  • An example would be one of a splined shaft.
  • both the first bearing seat and the second bearing seat are nevertheless formed by first or second rotationally symmetrical bearing surfaces.
  • the rotationally symmetric surfaces may in principle be conical surfaces or surfaces of an ellipsoid of revolution, but in the preferred variant cylindrical surfaces, and especially because for cylindrical surfaces corresponding precision rolling bearings are easier to obtain and are much cheaper than specially manufactured for other surfaces bearing.
  • the stator has the basic shape of a hollow cylinder which is open at one end and substantially closed at the other end, wherein the closed end face, however, has a central bore, which is referred to here as a "second central bore".
  • the rotor or its bearing portion has correspondingly the shape of a cylinder or pin with a cylindrical outer surface and is also provided at its one end with a flange-like extension.
  • tapers or extensions may be provided on the stator or rotor, for example, to accommodate retaining rings for bearings and / or seals therein.
  • Between the bearing seat of the rotor and the bearing seat of the stator is preferably at least one, in particular two, roller bearings arranged, which are preferably precision bearings and have a very low concentricity tolerance.
  • the inner radius of the bearing seat of the stator is therefore larger by the radial thickness of the rolling bearing than the outer radius of the rotor, these dimensions are of course only for the state of the bearing seat surfaces after appropriate adjustment of the optical components and post-processing of the corresponding bearing seat surfaces apply, which were previously made with allowance ..
  • the bearing seat surfaces of the rotor and the stator are preferably made with a certain allowance, that is, it is provided from the outset that of these surfaces still a certain layer must be removed, but not symmetrical about the original axis of the bearing seat surfaces distributed. Rather, the layer thickness to be removed can vary both in the circumferential direction and in the axial direction. In practice, for example, you can proceed as follows:
  • the stator After an optical component is arranged and fixed in the second central bore, the stator is received in an adjusting or measuring device and rotated about the axis of the adjusting or measuring device, which is also the axis of the bearing seat of the stator in the context of receiving tolerances , In this case, a light signal is emitted via the optical component, which is detected by a detector opposite the second bore. If the optical axis is not aligned with respect to the bearing seat surface of the stator, the light beam emanating from the component on the detector surface describes a more or less offset circle or an ellipse.
  • the diameter of the inner diameter of the corresponds to the rolling bearing and which is centrally symmetrical with respect to the optical axis of the first optical component.
  • both the bearing seat of the rotor and the bearing seat of the stator have a sufficient axial length to accommodate two bearings between these two parts with sufficient distance can.
  • the bearings can be axially fixed by corresponding bearing rings both on the rotor and on the stator and moreover at least one or two seals can also be provided axially in front of the roller bearings in order to protect them against contamination.
  • the seals are in particular sliding seals.
  • an additional receiving element is provided for mounting the first optical element on the rotor, which has a central bore for receiving the optical component and moreover has contact surfaces with which it bears against the rotor and fixed is expediently provided that instead of the bearing seat of the rotor (and possibly also of the stator), the corresponding contact surfaces on the receiving element and / or on the rotor are machined in such a way that when the receiving element is fixed to the rotor, the optical axis with the Rotation axis coincides, even if the receiving element in total then with respect to the optical axis is not (more) centrally symmetrical.
  • the contact surfaces after finishing ment preferably axially parallel and perpendicular thereto radial contact surfaces with respect to the optical axis and the axis of rotation.
  • the abutment surfaces may also be rotationally symmetric surfaces having axial and radial components.
  • the contact surfaces themselves are not aligned with respect to the optical axis and the axis of rotation, the optical axis and axis of rotation can still coincide within the achievable tolerances.
  • Axial abutment surfaces are those surfaces which extend axially, ie extend parallel to a corresponding axis, while radial abutment surfaces extend perpendicular to a corresponding axis.
  • the receiving element is therefore in turn mounted on preferably axially and radially bearing surfaces or on only rotationally symmetrical contact surfaces on the bearing portion of the rotor or stator.
  • These contact surfaces are in turn adapted so that the first axis of the receiving element (axis of the receiving bore and the sleeve) and the optical component relative to the axis of rotation of the bearing portion and the associated rotor or stator is offset and tilted in the correct manner, can It can be achieved that the tilting and the offset between the optical axis and the first axis of the receiving element is compensated by the further misalignment between the first axis and the bearing axis or axis of rotation (which is produced by post-processing of the contact surfaces), so that the optical axis and the axis of rotation coincide.
  • the contact surfaces can be machined with sufficient mechanical precision to be able to meet the required narrow error tolerances which can not or can not be achieved permanently with the conventional technique by adjustment in a filling material and / or adhesive layer.
  • the contact surfaces of the receiving element are machined so that they are aligned with respect to the optical axis, while the contact surfaces of the bearing section so machined. tet or remain so that they are aligned with respect to the axis of rotation.
  • the reverse case namely alignment of the contact surfaces of the receiving element with respect to the axis of rotation and alignment of the bearing surfaces of the bearing portion with respect to the optical axis but would lead to the same result.
  • the radial distance of the radial contact surfaces to the corresponding axes with respect to which they are aligned must always be the same, so that finally the optical axis and the axis of rotation coincide.
  • axial abutment surfaces parallel to this axis and radial abutment surfaces with respect to this axis are perpendicular, while rotationally symmetric surfaces are rotationally symmetrical with respect to just this axis. It is understood that axial and radial contact surfaces can also be rotationally symmetrical surfaces at the same time, but need not be rotationally symmetrical.
  • the at least one first optical component should be an optical fiber and at least one collimator lens, for.
  • GRIN lens or a lens combination which are fixed in a common housing and aligned with each other.
  • the collimator lens By the collimator lens, a parallel, possibly also a waisted beam or light beam is generated.
  • a second optical component which is arranged on the respective opposite of the rotor or rotary bearing parts, the same structure as the first optical component.
  • At least one of the two optical components may also be a deflection element, such as a mirror, a prism, or an optical grating, for example, only along the optical axis, i. H. must be arranged in the emanating from the first optical component beam of electromagnetic waves or light, in which case, however, the signal from the deflection element in turn must be directed to a further correspondingly aligned optical component having a collimator lens and a fiber or equivalent means.
  • a deflection element such as a mirror, a prism, or an optical grating
  • the rotor or stator in turn has axial and radial abutment surfaces which are not correctly aligned parallel or perpendicular with respect to the axis of rotation, this error can additionally be achieved by reworking the abutment surfaces of the receiving element or, preferably, the rotor or stator, be compensated.
  • the contact surfaces on the rotor or stator are subsequently processed so that they are correctly aligned with respect to the optical axis.
  • rotationally symmetrical contact surfaces each having axial and radial components, such as conical surfaces may be provided, wherein at least one of these conical contact surfaces, ie either on the bearing section or on the receiving element is machined so that its associated cone axis is misaligned with respect to the axis of rotation and the optical axis in exactly the way that the error between the optical axis and axis of rotation is balanced except for the inevitable tolerance deviations.
  • conical surfaces are also suitable for unambiguously fixing the radial position and the angular orientation of the receiving element relative to the bearing section.
  • the receiving element and rotor may have mutually matching conical bearing surfaces, which are aligned concentrically with respect to the axis of rotation and the geometric axis of the receiving element.
  • the geometric axis and the axis of rotation also coincide in this initial state.
  • the geometric axis of at least one of the parts (receiving element and bearing portion) with respect to the axis of rotation is so offset and tilted in that the optical axis and the axis of rotation coincide again.
  • the conical surface designed as an inner cone can expediently be reworked accordingly, the conical surface of the rotor preferably being designed as an inner cone.
  • the (post-) processing of the contact surfaces can be done for example by machining or grinding.
  • At least the first optical component may comprise an optical fiber, which in one embodiment of the invention is a "singlemode" or “multimode” fiber.
  • single mode fibers may have a fiber core diameter in the range of 3 to 12 ⁇ , preferably in the range of 5 to 1 ⁇ ⁇
  • the corresponding diameter of multimode fibers is more in the range of 50 to 60 ⁇ possibly up to 100 ⁇ or above, requires but also a precise alignment and bundling of the electromagnetic waves on the fiber core. More preferably, a singlemode fiber has a fiber core diameter of about 9 ⁇ m.
  • the alignment of the optical axis with respect to the axis of rotation takes place with a maximum radial offset and / or angular error, which is a damping during the signal transmission from the one optical component to the other optical component of less than or equal to 3 dB, preferably of less or less than 2.5 dB.
  • the optical axis should be tilted relative to the axis of rotation at a relative angle of less than 0.1 °.
  • the imaging figure is detected at two different distances between the optical component and the detector, so that the position and angular orientation of the optical component can be calculated even better (for example using the radiation set).
  • the position of the axis of rotation with respect to the detector system must be known in order to be able to derive displacement and angular tilting of the optical axis from only one imaging figure generated on the detector by the optical component during rotation with the alignment shaft.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a rotary transformer according to the invention
  • FIG. 2 shows the rotor according to the first embodiment
  • Figure 4 shows a variant of an optical rotary transformer with receiving elements before
  • FIG. 5 is a schematic representation of the surfaces to be removed on a receiving element of a rotor
  • Figure 6 shows the final seat of the receiving element in the rotor after machining
  • FIG. 7 shows another variant with conical contact surfaces.
  • a rotary transformer according to the invention which is designated as a whole by 100 and essentially consists of a rotor 10 and a stator 20 as well as a retaining ring 40 and two roller bearings 31, 32.
  • the rotor 10 consists of a bearing portion 15 in the form of a cylindrical pin with a flange 18 at one end and a stepped transition from the bearing portion 15 to the flange 18, which forms an abutment collar 33.
  • An optical component 13 is suitably received in a central bore 1 1.
  • the optical device 13 has an optical axis 14, which is shown in phantom and which deviates recognizably from the first axis 12, which is the geometric axis of the central bore 1 1 and which is also the axis of the cylindrical bearing seat 17 in an initial state, which is still referred to as the first bearing axis 16 to distinguish it from the axis 12 and is not shown separately in Figure 2, since it coincides with the axis 12.
  • FIG. 3 shows a stator 20 in the left partial image.
  • the stator 20 is a substantially hollow-cylindrical component, with an open end side 28 and a closed end side 28, wherein the closed front side 28 has a central bore 21 in which an optical component 23 is fittingly received.
  • the first axis 22 of the central bore 21 (which coincides with the geometrical axis 26 of the cylindrical bearing seat surface 27 before corresponding machining) deviates from the geometrical axis 24 of the optical component 23.
  • the bores 11 and 21 have a diameter matched to the outer diameter of the sleeves of the optical components 13 and 23, so that the components 13, 23 sit essentially free of play in their bores 11 and 21 and in addition to the example by a thin adhesive layer can be fixed, which has no effect on the long-term stability of the position of the optical axis.
  • FIG. 1 shows the assembled state of rotor 10 and stator 20, which, however, can only take place after machining of the bearing seats 17 and 27.
  • both the cylindrical inner surface of the stator 20 and the cylindrical outer surface 17 of the rotor are first made with a certain excess, in order then ablate sufficient material according to the radial offset and the tilting of the optical axes 14 and 24 respectively so that the final surfaces 17, 27 are rotationally symmetric with respect to the axles 14, 24, respectively, and at the same time have the proper diameter for the roller bearings 31, 32.
  • FIG. 4 is an alternative embodiment of the present invention in which separate receiving elements 2, 45 are provided by the bearing section 15 / flange 18 and the stator body 25 '.
  • the optical axis 14 of a component 13 deviates from the geometric axis 12 of the bore of the receiving element 2, as well as the optical axis 24 deviates from the geometric axis 22 of the receiving element 45 and its bore.
  • the axis 16 is located, which is the axis of rotation of a (not shown) pair of rolling bearings between the rotor 10 'and stator 20'. In the illustrated arrangement, the axis of rotation 16 coincides with the axes 12 and 22 of the receiving elements 2 and 45, respectively.
  • Figure 5 shows an image of a partially assembled rotary transformer according to Figure 4, wherein on the receiving element 2 by an additional narrow hatching the areas are indicated, which must be removed from the surfaces 6 and 7 of the flange of the receiving element 2, so that the optical axis 14th the desired orientation along the axis of rotation
  • the offset of the optical axis 14 and its tilt relative to the axis 12 of the receiving element 2 can be determined and the surfaces 6, 7 of the flange of the receiving element are then processed in a corresponding manner, so that the surface 6 perpendicular to optical axis 14 runs and the peripheral surface 7 of the flange concentric and parallel to the axis 14, wherein the outer diameter of the flange on the receiving element 2 then coincides with the inner diameter of the corresponding recess on the flange 18 of the rotor, so that receiving element 2 and rotor 10 'can be assembled in the manner shown in Figure 6.
  • Figure 7 shows yet another embodiment in which instead of the mutually perpendicular surfaces 6 and 7 conical contact surfaces 8 are provided, which allow, as can be seen from the upper part of Figure 7, receiving element 2 'and rotor 10 "first in order to measure the deviations of the axis 14 from the axis 12, and then subsequently to work the conical surfaces 8 so that the receiving element is correspondingly tilted and radially offset so that the axis 14 coincides with the bearing axis.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Drehübertrager für die direkte Übertragung eines optischen Signals zwischen einem stehenden und einem drehenden Maschinenteil, mit einem Rotor (10), der einen Lagerabschnitt (15) mit einem ersten Lagersitz (17) aufweist, der eine erste Lagerachse (16) definiert, wobei ein erstes optisches Bauelement (13), das eine erste optische Achse (14) aufweist, in einer ersten Bohrung in dem Rotor aufgenommen ist, und einem Stator (20), der einen zweiten Lagerabschnitt (25) mit einem zweiten Lagersitz (27) aufweist, der eine zweite Lagerachse (26) definiert, wobei ein optisches Bauelement (23) mit einer zweiten optischen Achse (24) in einer zweiten zentralen Bohrung (21) in dem Stator (20) angeordnet ist wobei eine Hülse des optischen Bauelementes bzw. die die Hülse passend aufnehmende erste Bohrung eine erste Achse (12) definiert, die nicht mit der ersten optischen Achse zusammenfällt und wobei die ersten und zweiten optischen Achsen mit der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet sind. Um einen optischen Drehübertrager mit den eingangs genannten Merkmalen, sowie eine entsprechende Vorrichtung und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, welche es ermöglichen, die Fehlertoleranzen für die Ausrichtung der optischen Achse relativ zur Drehachse des Übertragers drastisch zu verkleinern und deutlich langzeitstabiler zu machen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die die Lage und Orientierung der optischen Achse bestimmenden Anlageflächen des Rotors außerhalb der ersten Bohrung derart bearbeitet sind, dass die erste Achse (12) gegenüber der ersten Lagerachse (16) fehlausgerichtet ist, während die erste optische Achse (14) mit der ersten Lagerachse (16) übereinstimmt.

Description

Optischer Drehübertrager und Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Drehübertrager für die direkte Übertragung eines optischen Signals zwischen einem stehenden und einem drehenden Maschinenteil, mit einem Rotor, der eine zentrale erste Bohrung und ein darin aufgenommenes erstes optisches Bauelement mit einer ersten optischen Achse und einen ersten Lagersitz aufweist, der eine erste Lagerachse definiert, und mit einem Stator, der eine zweite zentrale Bohrung und ein darin aufgenommenes optisches Bauelement mit einer zweiten optischen Achse sowie einen zweiten Lagersitz aufweist, der eine zweite Lagerachse definiert, wobei eine Hülse des Bauelementes bzw. eine die Hülse passend aufnehmende erste Bohrung im Rotor eine erste Achse definiert, die nicht mit der ersten optischen Achse zusammenfällt, und wobei die ersten und zweiten optischen Achsen mit der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet sind.
Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung auch ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen und Justieren eines optischen Drehübertragers der vorstehend genannten Art.
Entsprechende optische Drehübertrager werden benötigt, wenn optische Signale direkt, d.h. ohne zwischenzeitliche Umwandlung in elektrische Signale, berührungslos von einem stehenden auf ein rotierendes Element übertragen werden sollen, wobei auch beide Elemente um die ge- meinsame Achse im Raum drehbar sein können. Dabei geht es insbesondere um berührungslose optische Datenübertragung von einem stehenden in ein drehendes Maschinenteil oder umgekehrt.
Für eine entsprechende berührungslose optische Datenübertragung werden häufig optische Bauelemente verwendet, die auch als (optisches) "Signalelement" oder„optisches Übertragungselement bezeichnet werden könnten, und die typischerweise aus einer länglichen, zylindrischen Hülse bestehen, in welche ein Ende einer optischen Faser einmündet und darin fixiert ist, die im Wesentlichen koaxial zu der Hülse ausgerichtet ist, wobei optische Signale aus dem freien Ende dieser optischen Faser austreten und von einer am anderen Ende der Hülse vorgesehenen ab- bildenden Optik, beispielsweise eine Kollimatorlinse, gebündelt werden, um an dem gegenüber liegenden Teil in ähnlicher Weise und umgekehrt wieder in eine optische Faser eingekoppelt zu werden. Gegebenenfalls kann das von der Kollimatorlinse gebündelte optische Signal auch durch einen Ablenkspiegel umgeleitet werden.
Selbstverständlich versucht man, derartige Bauelemente, d. h . die aus einer optischen Faser, einer Hülse und einer Kollimatorlinse bestehenden Einheiten möglichst genau zu fertigen, in der Praxis stellt sich jedoch heraus, dass der von der Kollimatorlinse ausgehende, gebündelte Lichtstrahl in aller Regel nicht exakt mit der Achse der Hülse zusammenfällt, die wiederum typischerweise in einer passenden Bohrung angeordnet wird, deren Achse hier auch als "erste Achse" bezeichnet wird. Die erste Achse ist also gleichzeitig die geometrische Achse der Hülse bzw. der diese Hülse aufnehmenden Bohrung. Der aus dem Signal austretende Lichtstrahl bzw. die durch den Lichtstrahl definierte optische Achse ist demnach gegenüber der Achse der Bohrung oder der äußeren zylindrischen Hülse, hier als "erste Achse" bezeichnet, wobei die Hülse und die Bohrung auch einen quadratischen oder sonstigen polygonalen Querschnitt haben könnten aber jedenfalls eine erste Achse definieren, mehr oder weniger versetzt und verkippt, Die optische Ach- se verläuft also (von zufälligen Ausnahmen abgesehen) nicht entlang der ersten Achse der Bohrung des das Bauelement aufnehmenden Aufnahmeelementes.
Um dieses auszugleichen, ist bei einigen Rotoren oder Drehlagern nach dem Stand der Technik eine größere Bohrung bzw. ein größerer Hohlraum zur Aufnahme der Kollimatorhülse vorgese- hen, der ein ausreichendes Spiel für die Kollimatorhülse gewährleistet, so dass diese mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung zunächst in dem Hohlraum so justiert wird, dass die Rotationsachse des Rotors (die im Allgemeinen mit der Achse des die Hülse aufnehmenden Hohlraums übereinstimmt) mit der optischen Achse des Kollimators zusammenfällt. In dieser justierten und vorläufig fixierten Stellung wird dann der verbleibende Hohlraum mit einem Füllmaterial oder Kleber ausge- füllt und die Kollimatorhülse in dem Hohlraum des Rotors oder Drehlagers verklebt und fixiert.
Dieses Verfahren ist allerdings für anspruchsvolle Anwendungen zu ungenau, da die dabei notwendigerweise erzeugte, relativ dicke Füllmaterial- oder Klebeschicht nach der entsprechenden Justierung asymmetrisch um die Hülse verteilt ist, sodass aufgrund äußerer Einflüsse, wie bei- spielsweise Feuchtigkeit oder Temperaturwechsel und mechanische Einwirkung (z. B. Fliehkraft) die optische Achse instabil ist und damit Empfänger und Sender der optischen Übertragungseinheiten nicht mehr korrekt miteinander ausgerichtet sind. Dies kann zu erheblichen Dämpfungen und auch zum vollständigen Verlust der optischen Signalübertragung führen. Insbesondere bei Verwendung von„Singlemode"- oder„Multimode"-Fasern mit relativ kleinem Kerndurchmesser (typischerweise in der Größenordnung bis 100 μηη und teilweise bis herab zu <10 μηη) ist eine exakte Ausrichtung der optischen Bauelemente unabdingbar. Die maximal zulässigen Fehler bezüglich eines axialen Versatzes oder einer Verkippung der optischen Achsen entsprechender optischer Bauelemente betragen 60 μηη oder auch weniger für die axiale Verschiebung und 0,05° oder weniger für eine Verkippung, wenn man eine Dämpfung von mehr als 2,5 dB vermeiden will. Diese Fehlertoleranzen können mit den herkömmlichen Verfah- ren und Vorrichtungen in der Regel nicht eingehalten werden.
Gemäß anderen Verfahren sind Justierelemente und insbesondere Justierschrauben vorgesehen, mit deren Hilfe das die Hülse aufnehmende Aufnahmeelement bezüglich der Lagerachse im Rotor oder Stator verschoben und verkippt werden kann, um die Fehlausrichtung zwischen der optischen Achse und der Lagerachse zu kompensieren, Wegen der punktuellen Belastung der Justierflächen durch Justierschrauben sind solche Vorrichtung jedoch nicht langzeitstabil und müssen häufig nachjustiert werden. Bei größerer mechanischer Belastung, wie etwa bei höheren Drehzahlen, geht die Justierung solcher Vorrichtungen sehr schnell verloren. Da der Rotor und das mit ihm drehende erste optische Bauelement im Allgemeinen stärkeren Vibrationen und Kräf- ten ausgesetzt sind als der Stator, der am stehenden Maschinenteil fixiert ist, konzentriert die vorliegende Erfindung sich primär auf die Justierung und Fixierung der ersten optischen Achse bezüglich des Rotors. Vorzugsweise sind jedoch analoge Maßnahmen auch auf die Justierung und Fixierung der zweiten optischen Achse bezüglich des Stators anzuwenden. Gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde, einen optischen Drehübertrager mit den eingangs genannten Merkmalen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, welche es ermöglichen, insbesondere die Fehlertoleranzen für die Ausrichtung der optischen Achse relativ zu der Drehachse des Rotors drastisch zu verkleinern und deutlich langzeitstabiler zu machen. Dabei soll insbesondere das Verfahren zur Herstellung möglichst einfach und sicher sein. Damit wird es möglich, auch die für hohe Datenraten erforderlichen, hochwertigen optische Fasern zu verwenden, die relativ kleine Kernquerschnitte haben und deren Verwendung nur bei Einhaltung sehr enger Fehlertoleranzen möglich ist. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar bei Verwendung von optischen Fasern, die wesentlich größere Querschnitte aufweisen und fehlertoleranter sind, wodurch bei Verwendung auch solcher optischer Fasern die gegebenenfalls auftretende Dämpfung bei der Übertragung deutlich verringert wird.
Hinsichtlich des Drehübertragers selbst wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass die die Lage und Orientierung der optischen Achse bestimmenden Flächen des Rotors außerhalb der ersten Bohrung derart bearbeitet sind, dass die erste Achse (12) gegenüber der ersten Lagerachse (16) fehlausgerichtet ist, während die erste optische Achse (14) mit der ersten Lagerachse (16) übereinstimmt. Mit anderen Worten, es werden am Rotor beim Zusammenbau mit dem Stator keinerlei Justierungen im Lagerbereich vorgenommen und es sind auch keinerlei Justiermittel wie spezielle Schrauben oder dergleichen vorgesehen, sondern die erste optische Achse wird allein durch Bearbeitung der entsprechenden Flächen, welche die Lage der ersten Achse zum Lagersitz defi- nieren, von vornherein, genauer gesagt nach der Fixierung des Bauelementes im Rotor, durch die Geometrie des ersten Lagersitzes definierten ersten Lagerachse zusammenfällt.
Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, dass alle Bauteile des Drehübertragers fest und eindeutig positioniert aneinanderliegen und keinerlei Spiel insbesonde- re auch keinerlei Justierspiel und keinerlei zwischengeschaltete Justiereinrichtungen haben, wobei etwaige aneinanderliegende Flächen von Teilen des Rotors und/oder der Lagersitz des Rotors so ausgestaltet sind, dass die optische Achse mit der ersten Lagerachse (die gleichzeitig die Rotationsachse des Rotors ist,) zusammenfällt, was wiederum zur Konsequenz hat, dass die erste Lagerachse und die erste Achse der Hülse des optischen Bauelementes nicht mehr über- einstimmen. Die eindeutige Positionierung kann erreicht werden durch flächige Anlage von vorzugsweise gerundeten oder zueinander abgewinkelten Flächen oder durch eine Dreipunktanlage nicht kollinearer Punkte, die ihrerseits nicht verstellbar sind.
In einer Ausführungsform ist dabei (mindestens) ein Aufnahmeelement zwischen dem optischen Bauelement bzw. dessen Hülse und einem den Lagersitz aufweisenden Lagerabschnitt des Rotors vorgesehen. In diesem Fall können die Anlageflächen zwischen diesem Aufnahmeelement und dem Lagerabschnitt so bearbeitet werden, dass das Aufnahmeelement an dem Lagerabschnitt so versetzt und verkippt anliegt, dass die optische Achse des Bauelementes bezüglich des Lagersitzes am Rotor die gewünschte Ausrichtung hat.
Bei einer anderen Ausführungsform, bei welcher der Lagerabschnitt mit dem Aufnahmeelement einstückig verbunden ist und somit das optische Bauelement direkt in einer zentralen Bohrung des Rotors aufnimmt, ist der Lagersitz selbst, d. h. die Lagerflächen des Rotors, so ausgestaltet, dass er eine Lagerachse definiert, die mit der optischen Achse zusammenfällt.
Bei der erst genannten Variante mit einem vom Rotor getrennten Aufnahmelement können selbstverständlich sowohl die Anlageflächen zwischen Aufnahmeelement und Rotor als auch die Flächen des Lagersitzes des Rotors entsprechend angepasst sein, wobei es vorzuziehen ist, nur eine dieser Maßnahmen zu treffen, soweit möglich.
Dabei ist die Variante, bei welcher das Bauelement unmittelbar in einer Bohrung eines kompakten Rotors angeordnet ist, bevorzugt, weil man dabei mit weniger Bauteilen auskommt und die Herstellung vergleichsweise einfach ist. Konkret bedeutet dies, dass ein Rotor, der eine zentrale Bohrung zur Aufnahme des optischen Bauelementes hat und bezüglich dieser zentralen Bohrung einen zentralsymmetrischen Lagersitz aufweist, nach dem Einsetzen und Fixieren des Bauelementes in der zentralen Bohrung und dem Bestimmen der entsprechenden optischen Achse, an seinen Lagersitzflächen nachbearbeitet wird, so dass diese nunmehr zentralsymmetrisch bezüglich der optischen Achse sind. Dabei ist vorausgesetzt, dass zwischen Rotor und Stator Präzisionslager verwendet werden, so dass man von einem präzisen Rundlauf des entsprechenden Lagers auf jeden Fall ausgehen kann. Gegebenenfalls können aber selbst gewisse Ungenauigkeiten eines Lagers durch entsprechende Bearbeitung des Lagersitzes am Rotor oder am Stator ausgeglichen werden.
Die eindeutige Positionierung der optischen Achse ist dann durch den Sitz des Lagers auf bzw. in dem jeweiligen Lagersitz gewährleistet.
Der Begriff zentralsymmetrisch ist hier als eine Verallgemeinerung von rotationssymmetrisch zuverstehen und umfasst Ausgestaltungen mit Anlagepunkten oder -flächen, die jeweils den gleichen Abstand von einem gemeisamen Zentrum haben, ohne dass es sich dabei um eine geschlossene Fläche handeln muss. Ein Beispiel wäre eine unter anderem eine Keilwelle.
Zweckmäßigerweise werden dennoch sowohl der erste Lagersitz als auch der zweite Lagersitz durch erste bzw. zweite rotationssymmetrische Lagerflächen gebildet. Die rotationssymmetrischen Flächen können im Prinzip Kegelflächen oder Oberflächen eines Rotationsellipsoids sein, sind jedoch in der bevorzugten Variante zylindrische Flächen, und zwar vor allem deshalb, weil für zylindrische Flächen entsprechende Präzisionswälzlager leichter zu beschaffen und wesentlich preiswerter sind als speziell für andere Flächen herzustellende Lager.
Dabei hat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der Stator die Grundform eines Hohlzylinders, der an einer Stirnseite offen und an der anderen Stirnseite im Wesentlichen geschlossen ist, wobei die geschlossene Stirnseite jedoch eine zentrale Bohrung aufweist, die hier als„zweite zentrale Bohrung" bezeichnet wird.
Der Rotor bzw. dessen Lagerabschnitt hat entsprechend die Form eines Zylinders oder Zapfens mit einer zylindrischen Außenfläche und ist darüber hinaus an seinem einen Ende mit einer flanschartigen Erweiterung versehen. Zusätzlich können axial außerhalb der zylindrischen Lagersitzflächen noch stufenförmige Aussparungen, Verjüngungen oder Erweiterungen am Stator bzw. Rotor vorgesehen sein, um beispielsweise Halteringe für Lager und/oder Dichtungen darin aufnehmen zu können. Zwischen dem Lagersitz des Rotors und dem Lagersitz des Stators ist vorzugsweise mindestens ein, insbesondere zwei, Wälzlager angeordnet, die vorzugsweise Präzisionslager sind und eine sehr geringe Rundlauftoleranz aufweisen.
Der Innenradius des Lagersitzes des Stators ist demzufolge um die radiale Dicke der Wälzlager größer als der Außenradius des Rotors, wobei diese Maßangaben selbstverständlich erst für den Zustand der Lagersitzflächen nach entsprechender Justierung der optischen Bauelemente und Nachbearbeitung der entsprechenden Lagersitzflächen gelten, die zuvor mit Aufmaß hergestellt wurden..
Im Ausgangszustand sind also die Lagersitzflächen des Rotors und auch des Stators vorzugsweise mit einem gewissen Aufmaß hergestellt, das heißt es ist von vornherein vorgesehen, dass von diesen Flächen noch eine gewisse Schicht abgetragen werden muss, die sich allerdings nicht symmetrisch um die ursprüngliche Achse der Lagersitzflächen verteilt. Vielmehr kann die abzutragende Schichtdicke sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung variieren. In der Praxis kann man beispielsweise folgendermaßen vorgehen:
Nachdem ein optisches Bauelement in der zweiten zentralen Bohrung angeordnet und fixiert ist, wird der Stator in einer Justier- bzw. Messvorrichtung aufgenommen und um die Achse der Justier- bzw. Messvorrichtung gedreht, die im Rahmen der Aufnahmetoleranzen auch die Achse des Lagersitzes des Stators ist. Dabei wird über das optische Bauelement ein Lichtssignal abgestrahlt, das von einem der zweiten Bohrung gegenüberliegenden Detektor erfasst wird. Bei nicht exakter Ausrichtung der optischen Achse bezüglich der Lagersitzfläche des Stators beschreibt der von dem Bauelement ausgehende Lichtstrahl auf der Detektorfläche einen mehr oder weniger versetzten Kreis oder eine Ellipse. Führt man dies bei zwei verschiedenen Abständen des Detektors vom Bauelement durch, so kann man aus der Lage und dem Durchmesser des Kreises bzw. der Halbachsen der Ellipse auf der Detektoroberfläche den Neigungswinkel und auch den radialen Versatz der optischen Achse gegenüber der geometrischen Achse des Lagersitzes bestimmen.
Aus der Richtung des Versatzes und dem Neigungswinkel ergibt sich dann, wie viel Material an welchen axialen und Umfangspositionen von der mit Aufmaß hergestellten Lagersitzfläche abzutragen ist, damit die durch asymmetrische Abtragung hergestellte zylindrische Innenfläche des Stators konzentrisch zu der optischen Achse des in den Stator eingebauten optischen Bauelementes liegt. Der gleiche Vorgang wiederholt sich dann mit dem Rotor, das heißt es wird zunächst das optische Bauelement in einer Bohrung des Rotors aufgenommen und fixiert. Anschließend wird der Rotor in einer Justier- bzw. Messeinrichtung aufgenommen. Durch Drehen des Rotors in der Justiervorrichtung wird wiederum auf einem der Bohrung des Rotors gegenüberliegenden Sensor die Abbildung bzw. Spur des Lichtstrahles des optischen Bauelementes unter der Drehung in zwei verschiedenen Abständen erfasst. Aus der Lage und den Radien der Spur des Lichtsignals lässt sich wiederum ermitteln, mit welcher asymmetrischen Verteilung in Umfangsrichtung und axialer Richtung Material von dem Rotor abzutragen ist, so dass auch hier das Ergebnis wieder eine zylindrische Lagersitzfläche ist, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des dann zu ver- wendenden Wälzlagers entspricht und die zentralsymmetrisch bezüglich der optischen Achse des ersten optischen Bauelementes liegt.
Anschließend werden Rotor und Stator unter Anordnung der entsprechenden Wälzlager zwischen den Lagersitzen montiert.
Da die Gefahr einer instabilen Justierung der optischen Achse im Falle eines Stators etwas geringer ist, wäre es auch möglich, die erfindungsgemäßen Maßnahmen auf den Rotor zu beschränken und die optische Achse des Stators in herkömmlicher Weise zu justieren. Zweckmäßigerweise haben sowohl der Lagersitz des Rotors als auch der Lagersitz des Stators eine ausreichende axiale Länge, um zwischen diesen beiden Teilen zwei Wälzlager mit ausreichendem Abstand unterbringen zu können.
Die Lager können durch entsprechende Lagerringe axial sowohl am Rotor als auch am Stator fixiert sein und darüber hinaus kann noch mindestens eine oder es können auch zwei Dichtungen axial vor den Wälzlagern vorgesehen sein, um diese gegenüber Verunreinigungen zu schützen. Die Dichtungen sind insbesondere Gleitdichtungen.
Sofern gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung für die Montage des ersten opti- sehen Elementes an dem Rotor ein zusätzliches Aufnahmeelement vorgesehen ist, das eine zentrale Bohrung zur Aufnahme des optischen Bauelementes aufweist und darüber hinaus Anlageflächen aufweist, mit denen es an dem Rotor anliegt und fixiert wird, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass statt des Lagersitzes des Rotors (und gegebenenfalls auch des Stators) die entsprechenden Anlageflächen am Aufnahmeelement und/oder am Rotor in der Weise bearbeitet sind, dass, wenn das Aufnahmeelement am Rotor fixiert ist, die optische Achse mit der Rotationsachse zusammenfällt, auch wenn das Aufnahmeelement insgesamt bezüglich der optischen Achse dann nicht (mehr) zentralsymmetrisch ist. Dabei sind die Anlageflächen nach Fertigstel- lung vorzugsweise achsparallele und hierzu senkrechte radiale Anlageflächen bezüglich der optischen Achse und der Drehachse.
Die Anlageflächen können auch rotationssymmetrische Flächen sein, die axiale und radiale Komponenten haben. Auch wenn also die Anlageflächen selbst nicht bezüglich der optischen Achse und der Drehachse ausgerichtet sind, können dennoch optische Achse und Drehachse innerhalb der erreichbaren Toleranzen zusammenfallen.
Als axiale Anlageflächen werden solche Flächen bezeichnet, die sich axial erstrecken also paral- lel zu einer entsprechenden Achse verlaufen während radiale Anlageflächen sich senkrecht zu einer entsprechenden Achse erstrecken .
Das Aufnahmeelement ist also seinerseits über vorzugsweise axiale und radiale Anlageflächen oder auch über nur rotationssymmetrische Anlageflächen an dem Lagerabschnitt des Rotors oder Stators gelagert. Dadurch dass nun diese Anlageflächen ihrerseits so angepasst werden, dass die erste Achse des Aufnahmeelementes (Achse der Aufnahmebohrung und der Hülse) und des optischen Bauelementes gegenüber der Drehachse des Lagerabschnittes bzw. des zugehörigen Rotors oder Stators in der richtigen Weise versetzt und verkippt ist, kann man erreichen, dass die Verkippung und der Versatz zwischen optischer Achse und erster Achse des Aufnah- meelementes durch die weitere Fehlausrichtung zwischen erster Achse und Lagerachse bzw. Drehachse (die durch Nachbearbeitung der Anlageflächen erzeugt wird) kompensiert wird, sodass im Ergebnis die optische Achse und die Drehachse zusammenfallen. Dies wird also erreicht durch entsprechende geometrische Anpassung der axialen und radialen bzw. rotationssymmetrischen Anlageflächen zwischen Aufnahmeelement und Lagerabschnitt, die eine eindeutig be- stimmte flächige Anlage gewährleisten. Da auch der Hohlraum für das optische Bauelement dem Gehäuse oder der Hülse des ersten optischen Bauelementes angepasst ist und das optische Bauelement somit kein oder allenfalls geringes Spiel in dem Hohlraum aufweist, wird die Justierung der optischen Achse relativ zur Drehachse allein durch Anlage starrer Flächen und nicht durch Justierelemente oder Klemmelemente beweglicher Flächen ohne Verwendung dickerer Klebeschichten erzielt und ist dementsprechend stabil.
Außerdem lassen sich die Anlageflächen mechanisch hinreichend genau bearbeiten, um die geforderten engen Fehlertoleranzen einhalten zu können, die mit der herkömmlichen Technik durch Justierung in einer Füllmaterial und/oder Klebeschicht nicht bzw. nicht dauerhaft zu erreichen sind.
Bevorzugt sind die Anlageflächen des Aufnahmeelementes so bearbeitet, dass sie bezüglich der optischen Achse ausgerichtet sind, während die Anlageflächen des Lagerabschnittes so bearbei- tet sind bzw. so bleiben, dass sie bezüglich der Drehachse ausgerichtet sind. Auch der umgekehrte Fall, nämlich Ausrichtung der Anlageflächen des Aufnahmeelementes bezüglich der Drehachse und Ausrichtung der Anlageflächen des Lagerabschnittes bezüglich der optischen Achse würde aber zu dem gleichen Ergebnis führen. Zusätzlich muss selbstverständlich auch der radia- le Abstand der radialen Anlageflächen zu den entsprechenden Achsen, bezüglich derer sie ausgerichtet sind, jeweils der Gleiche sein, damit schließlich optische Achse und Drehachse zusammenfallen.
Unter "bezüglich einer Achse ausgerichtet" ist dabei zu verstehen, dass beispielsweise axiale Anlageflächen zu dieser Achse parallel verlaufen und radiale Anlageflächen bezüglich dieser Achse senkrecht verlaufen, während rotationssymmetrische Flächen bezüglich eben dieser Achse rotationssymmetrisch sind. Es versteht sich, dass axiale und radiale Anlageflächen auch gleichzeitig rotationssymmetrische Flächen sein können, aber nicht rotationssymmetrisch sein müssen.
Wie bereits beispielhaft erwähnt wurde, sollte das mindestens eine erste optische Bauelement eine optische Faser und mindestens eine Kollimatorlinse, z. B. eine sog. GRIN-Linse oder eine Linsenkombination, aufweisen, die in einem gemeinsamen Gehäuse fixiert und zueinander ausgerichtet sind. Durch die Kollimatorlinse wird ein paralleles, gegebenenfalls auch ein tailliertes Strahlenbündel bzw. Lichtbündel erzeugt. Zweckmäßigerweise hat auch ein zweites optisches Bauelement, welches an dem jeweils gegenüber liegenden der Teile Rotor oder Drehlager angeordnet ist, den gleichen Aufbau wie das erste optische Bauelement.
Alternativ kann aber mindestens eines der beiden optischen Bauelemente auch ein Ablenkelement, wie zum Beispiel ein Spiegel, ein Prisma oder ein optisches Gitter sein, das lediglich entlang der optischen Achse, d. h. in dem von den ersten optischen Bauelement ausgehenden Strahl elektromagnetischer Wellen bzw. Licht angeordnet sein muss, wobei dann aber das Signal von dem Ablenkelement wiederum auf ein weiteres, entsprechend ausgerichtetes optisches Bauelement gerichtet sein muss, das eine Kollimatorlinse und eine Faser oder äquivalente Mittel aufweist.
Falls nämlich auch der Rotor oder Stator seinerseits axiale und radiale Anlageflächen hat, die bezüglich der Drehachse nicht korrekt parallel bzw. senkrecht ausgerichtet sind, kann auch dieser Fehler zusätzlich durch die Nachbearbeitung der Anlageflächen des Aufnahmeelementes oder, was bevorzugt ist, des Rotors oder Stators, kompensiert werden. Dabei werden zum Beispiel die Anlageflächen am Rotor oder Stator nachträglich so bearbeitet, dass sie bezüglich der optischen Achse korrekt ausgerichtet sind. Letztlich ist es eine Frage der fertigungstechnischen Rationalisierung, ob man nur die Anlageflächen des Aufnahmeelementes, nur die des Rotors oder Stators oder beide bearbeitet, um im Ergebnis die optische Achse mit der Drehachse in Übereinstimmung zu bringen, während geometrische Symmetrieachsen von Lagerabschnitt und/oder Aufnahmeelement im Allgemeinen nicht mit der Drehachse übereinstimmen. Anstelle der axialen und radialen Anlageflächen (die selbstverständlich ihrerseits auch rotationssymmetrisch sein können), können auch nur rotationssymmetrische Anlageflächen, die jeweils axiale und radiale Komponenten aufweisen, wie zum Beispiel Konusflächen, vorgesehen sein, wobei zumindest eine dieser konischen Anlageflächen, d. h. entweder an dem Lagerabschnitt oder an dem Aufnahmeelement, so bearbeitet ist, dass ihre zugehörige Konusachse bezüglich der Drehachse und der optischen Achse in genau der Weise fehlausgerichtet ist, dass der Fehler zwischen optischer Achse und Drehachse bis auf die unvermeidlichen Toleranzabweichungen ausgeglichen ist. Auch solche Konusflächen sind zur eindeutigen Festlegung der radialen Position und der Winkelausrichtung des Aufnahmeelementes relativ zum Lagerabschnitt geeignet. Es versteht sich dass alle Maßnahmen, die vorstehend für die Herstellung und Bearbeitung axialer und radialer Anlageflächen beschrieben wurden, in analoger Weise auf die vorgenannten rotationssymmetrischen Anlageflächen (z. B. Konusflächen) übertragbar sind. Im Falle konischer Anlageflächen kann es allerdings zweckmäßiger sein, die Nachbearbeitung nicht unbedingt so auszuführen, dass die konischen Flächen rotationssymmetrisch bezüglich optischer Achse und Drehachse sind.
Im ursprünglichen Zustand können also das Aufnahmeelement und Rotor (bzw. Stator) zueinander passende konische Anlageflächen aufweisen, die bezüglich der Drehachse und der geometrischen Achse des Aufnahmeelementes konzentrisch ausgerichtet sind. In diesem Ursprungszustand fallen idealerweise auch die geometrische Achse und die Drehachse zusammen. Da aber nach Anordnen des optischen Bauelementes in dem Aufnahmeelement die optische Achse und die geometrische Achse und damit auch die optische Achse und die Drehachse nicht mehr zusammenfallen, wird die geometrische Achse mindestens eines der Teile (Aufnahmeelement und Lagerabschnitt) bezüglich der Drehachse so versetzt und verkippt, dass optische Achse und Drehachse wieder zusammenfallen. Hierzu kann zweckmäßigerweise die als Innenkonus ausge- bildete Konusfläche entsprechend nachbearbeitet werden, wobei vorzugsweise die Konusfläche des Rotors als Innenkonus ausgebildet ist. Dies führt jedoch in der Regel dazu, dass keine der Konusflächen mehr rotationssymmetrisch bezüglich optischer Achse oder Drehachse ist.
Die (Nach-)Bearbeitung der Anlageflächen kann beispielsweise durch spanende Verfahren oder durch Schleifen erfolgen.
Mindestens das erste optische Bauelement kann eine optische Faser aufweisen, die in einer Ausführungsform der Erfindung eine„Singlemode"- oder„Multimode"-Faser ist. Während Single- mode-Fasern einen Faserkerndurchmesser im Bereich von 3 bis 12 μηη, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 1 0 μηι haben können, liegt der entsprechende Durchmesser von Multimode- Fasern eher im Bereich von 50 bis 60 μηη eventuell auch bis 100 μηη oder darüber, erfordert aber auch eine möglichst exakte Ausrichtung und Bündelung der elektromagnetischen Wellen auf den Faserkern. Besonders bevorzugt hat eine Singlemode Faser einen Faserkerndurchmesser von etwa 9 μηη.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Ausrichtung der optischen Achse bezüglich der Drehachse mit einem maximalen radialen Versatz und/oder Wnkelfehler, der eine Dämp- fung bei der Signalübertragung von dem einen optischen Bauelement auf das andere optische Bauelement von weniger oder gleich 3 dB, vorzugsweise von weniger oder kleiner 2,5 dB gewährleistet.
Insbesondere sollte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die optische Achse relativ zur Drehachse unter einem relativen Wnkel von weniger als 0,1 ° verkippt sein.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Erfassung der Abbildungsfigur unter zwei verschiedenen Abständen zwischen optischem Bauelement und Detektor, so dass (zum Beispiel unter Anwendung des Strahlensatzes) die Position und Winkelausrichtung des optischen Bauelementes noch besser berechnet werden kann. Ansonsten muss die Lage der Drehachse bezüglich des Detektorsystems bekannt sein, um aus allein einer auf dem Detektor durch das optische Bauelement während einer Drehung mit der Justierwelle erzeugten Abbildungsfigur Versatz und Winkelverkippung der optischen Achse ableiten zu können. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehübertragers,
Figur 2 den Rotor gemäß der ersten Ausführungsform,
Figur 3 den Stator sowie einen Haltering,
Figur 4 eine Variante eines optischen Drehübertragers mit Aufnahmeelementen vor der
Korrektur der Anlageflächen,
Figur 5 eine schematische Darstellung der abzutragenden Flächen an einem Aufnahme- element eines Rotors,
Figur 6 den endgültigen Sitz des Aufnahmeelementes im Rotor nach Bearbeitung der
Anlagefläche und
Figur 7 eine weitere Variante mit konischen Anlageflächen. Man erkennt in Figur 1 einen erfindungsgemäßen Drehübertrager, der insgesamt mit 100 bezeichnet ist und im Wesentlichen aus einem Rotor 10 und einem Stator 20 sowie einem Haltering 40 und zwei Wälzlagern 31 , 32 besteht.
Zunächst wird der Rotor gemäß Figur 2 beschrieben.
Der Rotor 10 besteht aus einem Lagerabschnitt 15 in Form eines zylindrischen Zapfens mit einem Flansch 18 an einem Ende und einem stufenförmigen Übergang von dem Lagerabschnitt 15 zu dem Flansch 18, der einen Anlagebund 33 bildet. Ein optisches Bauelement 13 ist passend in einer zentralen Bohrung 1 1 aufgenommen. Das optische Bauelement 13 hat eine optische Achse 14, die strichpunktiert dargestellt ist und die erkennbar von der ersten Achse 12 abweicht, die die geometrische Achse der zentralen Bohrung 1 1 ist und die in einem anfänglichen Zustand gleichzeitig auch die Achse des zylindrischen Lagersitzes 17 ist, die dennoch zur Unterscheidung von der Achse 12 als erste Lagerachse 16 bezeichnet wird und in Figur 2 nicht getrennt dargestellt ist, da sie mit der Achse 12 zusammenfällt. Der Rotor besteht im Wesentlichen aus einem einzigen Stück (abgesehen von einem Lagerring 36), so dass hier nicht zwischen einem Aufnahmeelement und dem Lagerabschbitt unterschieden werden kann. Figur 3 zeigt im linken Teilbild einen Stator 20. Der Stator 20 ist ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Bauteil, mit einer offenen und einer geschlossenen Stirnseite 28, wobei die geschlossenen Stirnseite 28 eine zentrale Bohrung 21 aufweist, in der ein optisches Bauelement 23 passend aufgenommen ist. Auch hier weicht die erste Achse 22 der zentralen Bohrung 21 (die vor einer entsprechenden Bearbeitung mit der geometrischen Achse 26 der zylindrischen Lagersitzfläche 27 zusammenfällt), von der geometrischen Achse 24 des optischen Bauelementes 23 ab.
Zweckmäßigerweise haben die Bohrungen 1 1 und 21 einen auf den Außendurchmesser der Hülsen der optischen Bauelemente 13 und 23 abgestimmten Durchmesser, so dass die Bauelemente 13, 23 im Wesentlichen spielfrei in ihren Bohrungen 1 1 bzw. 21 sitzen und zusätzlich zum Bei- spiel durch eine dünne Klebstoffschicht fixiert werden können, die keinen Einfluss auf die Langzeitstabilität der Lage der optischen Achse hat.
Figur 1 zeigt den zusammengebauten Zustand von Rotor 10 und Stator 20, die allerdings erst nach einer Bearbeitung der Lagersitze 17 und 27 erfolgen kann. Sobald die Lagersitze 17 und 27 derart überarbeitet sind, dass ihre Achsen 16 bzw. 26 nunmehr mit den optischen Achsen 14 bzw. 24 zusammenfallen und ihre Durchmesser den Innen- bzw. Außendurchmessern der Wälzlager 31 , 32 entsprechen.
Bevor Rotor und Stator jedoch in dieser Weise zusammengebaut werden können, sind gegenüber der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausgangssituation die Lagersitze 17 und 27 nachbearbeitet worden, so dass ihre Achsen 16 bzw. 26 nunmehr nicht mehr mit der Achse 12 bzw. 22, sondern mit den Achsen 14 bzw. 24 zusammenfallen. Dabei sind auch die Achsen 14 und 24 entsprechend miteinander ausgerichtet.
Es versteht sich, dass zu diesem Zweck sowohl die zylindrische Innenfläche des Stators 20 als auch die zylindrische Außenfläche 17 des Rotors zunächst mit einem gewissen Übermaß hergestellt sind, um anschließend entsprechend dem radialen Versatz und der Verkippung der optischen Achsen 14 bzw. 24 genügend Material abtragen zu können, so dass die endgültigen Flä- chen 17, 27 rotationssymmetrisch bezüglich der Achsen 14 bzw. 24 sind und gleichzeitig auch den passenden Durchmesser für die Wälzlager 31 , 32 haben.
Im Ergebnis erhält man einen Drehübertrager, an dem die Lagen sämtlicher Achsen zueinander eindeutig und unverrückbar fixiert sind und auch im längeren Gebrauch, durch Verschleiß, Vibra- tion etc. praktisch unverändert bleiben, solange nicht die Wälzlager 31 , 32 ausgeschlagen sind. Es sind jedoch weder dicke Klebstoffschichten noch irgendwelche Justierelemente vorhanden, die im Laufe der Zeit und bei Vibrationen oder auftretenden Kräften die optischen Achsen 14, 24 verschieben oder verkippen könnten. Damit ist es möglich, mit sehr hoher Qualität optische Signale direkt von dem Rotor zum Stator oder umgekehrt zu übertragen.
Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher von dem Lagerabscnitt 15/Flansch 18 und dem Statorkörper 25' jeweils getrennte Aufnahmeelemente 2, 45 vorgesehen sind.
Auch hier erkennt man, dass die optische Achse 14 eines Bauelementes 13 von der geometrischen Achse 12 der Bohrung des Aufnahmeelementes 2 abweicht, ebenso wie auch die optische Achse 24 von der geometrischen Achse 22 des Aufnahmeelementes 45 bzw. dessen Bohrung abweicht. Zusätzlich ist hier die Achse 16 eingezeichnet, die die Rotationsachse eines (nicht dargestellten) Paares von Wälzlagern zwischen Rotor 10' und Stator 20' ist. In der dargestellten Anordnung fällt die Rotationsachse 16 mit den Achsen 12 und 22 der Aufnahmeelemente 2 bzw. 45 zusammen. Figur 5 zeigt ein Bild eines teilweise zusammengesetzten Drehübertragers gemäß Figur 4, wobei an dem Aufnahmeelement 2 durch eine zusätzliche enge Schraffur die Bereiche angedeutet sind, die von den Oberflächen 6 bzw. 7 des Flansches des Aufnahmeelementes 2 abgetragen werden müssen, damit die optische Achse 14 die gewünschte Ausrichtung entlang der Rotationsachse
16 erhält.
Es ist jedoch anzumerken, dass der in Figur 5 angedeutete Bauzustand in der bevorzugten Variante tatsächlich nicht existiert, weil auch hier der Flansch des Aufnahmeelementes 2 mit Aufmaß hergestellt ist und mit diesem Aufmaß nicht in die zylindrische Aussparung im Flansch 18 des Rotors 10' hineinpassen würde. In einer Mess- und Justiereinrichtung kann jedoch der Versatz der optischen Achse 14 und ihre Verkippung bezüglich der Achse 12 des Aufnahmeelementes 2 bestimmt werden und die Flächen 6, 7 des Flansches des Aufnahmeelementes werden dann in entsprechender Weise bearbeitet, so dass die Fläche 6 senkrecht zur optischen Achse 14 ver- läuft und die Umfangsfläche 7 des Flansches konzentrisch und parallel zu der Achse 14 verläuft, wobei auch der Außendurchmesser des Flansches am Aufnahmeelement 2 dann mit dem Innendurchmesser der entsprechenden Aussparung am Flansch 18 des Rotors übereinstimmt, so dass Aufnahmeelement 2 und Rotor 10' in der in Figur 6 dargestellten Weise zusammengesetzt werden können. Dabei liegen die Flächen 6, 7 an den entsprechenden Flächen 6', 7' der Aussparung des Rotorflansches 18 an.
Die entsprechenden Anlageflächen 7' und 6' der Aussparung des Flansches 18 (siehe Figur 4) sind wiederum konzentrisch bzw. senkrecht zu der Rotationsachse 18, die durch den Lagersitz
17 des Lagerabschnittes 15 bestimmt wird.
Grundsätzlich wäre es selbstverständlich auch möglich, den Flansch des Aufnahmeelementes 2 von vornherein passend für die Aussparung im Flansch 18 des Rotors 10' herzustellen und statt der Anlageflächen 6, 7 auch bei dieser Ausführungsform den Lagersitz 17 zu bearbeiten, damit die optische Achse 14 mit der Rotations- und Lagerachse 16 zusammenfällt.
Figur 7 zeigt noch eine weitere Ausführungsform, bei welcher anstelle der zueinander rechtwinklig ausgerichteten Flächen 6 bzw. 7 konische Anlageflächen 8 vorgesehen sind, die es erlauben, wie es dem oberen Teilbild der Figur 7 zu entnehmen ist, Aufnahmeelement 2' und Rotor 10" zunächst zusammenzusetzen, um die Abweichungen der Achse 14 von der Achse 12 zu mes- sen, um dann anschließend die konischen Flächen 8 so zu bearbeiten, dass das Aufnahmeelement entsprechend verkippt und radial versetzt ist, so dass die Achse 14 mit der Lagerachse zusammenfällt. Es versteht sich, dass die Abweichungen und Korrekturen, wie sie in den Figuren 5, 6 und 7 angedeutet sind, in der Realität wesentlich schwächer ausfallen, da die Abweichungen der Achsen 14 und 12 voneinander und analog auch der Achsen 24 und 22 voneinander wesentlich geringer sind, als in den Figuren angedeutet und damit auch die an den Anlageflächen 6, 7 und gegebenenfalls auch an den Lagersitzen 17, 27 vorzunehmenden Korrekturen wesentlich schwächer sind als in den Figuren angedeutet.
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den abhängigen Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen und die Betonung der Unabhängigkeit der einzelnen Merkmale voneinander wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Optischer Drehübertrager für die direkte Übertragung eines optischen Signals zwischen einem stehenden und einem drehenden Maschinenteil, mit
einem Rotor (10), der einen Lagerabschnitt (15) mit einem ersten Lagersitz (17) aufweist, der eine erste Lagerachse (16) definiert, wobei ein erstes optisches Bauelement (13), das eine erste optische Achse (14) aufweist, in einer ersten Bohrung in dem Rotor aufgenommen ist, und
einem Stator (20), der einen zweiten Lagerabschnitt (25) mit einem zweiten Lagersitz (27) aufweist, der eine zweite Lagerachse (26) definiert, wobei ein optisches Bauelement (23) mit einer zweiten optischen Achse (24) in einer zweiten zentralen Bohrung (21) in dem Stator (20) angeordnet ist wobei eine Hülse des optischen Bauelementes bzw. die die Hülse passend aufnehmende erste Bohrung eine erste Achse (12) definiert, die nicht mit der ersten optischen Achse zusammenfällt und wobei die ersten und zweiten optischen Achsen mit der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet sind dadurch gekennzeichnet, dass die die Lage und Orientierung der optischen Achse bestimmenden Anlageflächen des Rotors außerhalb der ersten Bohrung derart bearbeitet sind, dass die erste Achse (12) gegenüber der ersten Lagerachse (16) fehlausgerichtet ist, während die erste optische Achse (14) mit der ersten Lagerachse (16) übereinstimmt.
Optischer Drehübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerabschnitt mit dem die erste zentrale Bohrung aufweisenden Teil einstückig ausgebildet ist und der Lagersitz (17) so bearbeitet ist, dass die erste Achse (12) gegenüber der ersten Lagerachse (16) fehlausgerichtet ist, während die erste optische Achse (14) mit der ersten Lagerachse (16) übereinstimmt.
Optischer Drehübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Lagerachsen (16, 26) derart gegenüber den ersten bzw. zweiten Achsen (12, 22) fehlausgerichtet sind, dass die erste optische Achse (14) mit der ersten Lagerachse (16) übereinstimmt und die zweite optische Achse (24) mit der zweiten Lagerachse (26) übereinstimmt, indem die die Lage und Orientierung der optischen Achse bestimmenden Anlageflächen des Rotors und des Lagers außerhalb der ersten und der zweiten Bohrung derart bearbeitet sind, dass bei einem mit dem Stator (10) über die miteinander ausgerichteten ersten und zweiten Lagersitze (17, 27) zusammengebauten Rotor (20) auch die ersten und zweiten optischen Achsen (14, 24) zusammenfallen. Optischer Drehübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Lagersitze (17, 27) durch Nachbearbeitung zuvor mit Übermaß hergestellter Lagersitze hergestellt sind.
Optischer Drehübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor ein von dem Lagerabschnitt getrenntes Aufnahmeelement aufweist, in welchem die erste Bohrung mit dem optischen Bauelement angeordnet ist, wobei Aufnahmeelement und Lagerabschnitt zueinander passende Anlageflächen aufweisen, welche bei Anlage aneinander die Lage der ersten optischen Achse und der ersten Achse festlegen, wobei die Anlageflächen bezüglich der ersten optischen Achse zentralsymmetrisch und bezüglich der Achse der ersten Bohrung fehlausgerichtet sind.
Optischer Drehübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen jeweils eine ebene und eine dazu senkrechte zylindrische Fläche umfassen.
Optischer Drehübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen jeweils eine konische Fläche umfassen.
Optischer Drehübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagersitz (17) und/oder der zweite Lagersitz (25) durch erste bzw. zweite rotationssymmetrische Lagerflächen (17, 27) gebildet werden.
Optischer Drehübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Lagersitz mindestens ein Wälzlager (31 , 32) angeordnet ist.
Optischer Drehübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Stator die Grundform eines an einer Stirnseite offenen Hohlzylinders hat, wobei eine geschlossene Stirnseite die zweite zentrale Bohrung aufweist.
Optischer Drehübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20) die Form eines zylindrischen Zapfens (18) mit einer flanschartigen Erweiterung an einem Ende hat.
Optischer Drehübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass je ein Lagerring (19, 29) am offenen Ende des Statorzylinders und am freien Ende des Rotorzapfens zur axialen Fixierung des mindestens einen Wälzlagers vorgesehen ist.
13. Optischer Drehübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Lagersitz gegenüber der äußeren Umgebung abgedichtet ist.
14. Optischer Drehübertrager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Lagerringe eine Aussparung zur Aufnahme einer Gleitdichtung aufweist. 15. Verfahren zur Herstellung einer optischen Drehdurchführung für die direkte Hindurchleitung eines optischen Signals zwischen einem stehenden und einem drehenden Maschinenteil, mit
einem Rotor (10), der einen Lagerabschnitt (15) mit einem ersten Lagersitz (17) aufweist, der eine erste Lagerachse (16) definiert, wobei ein erstes optisches Bauelement (13), das eine erste optische Achse (14) aufweist, in einer ersten Bohrung in dem Rotor aufgenommen ist, und
einem Stator (20), der einen zweiten Lagerabschnitt (25) mit einem zweiten Lagersitz (27) aufweist, der eine zweite Lagerachse (26) definiert, wobei ein optisches Bauelement (23) mit einer zweiten optischen Achse (24) in einer zweiten zentralen Bohrung (21) in dem Stator (20) angeordnet ist wobei die das Bauelement aufnehmende erste Bohrung eine erste Achse (12) definiert, die nicht mit der ersten optischen Achse zusammenfällt und wobei die ersten und zweiten optischen Achsen mit der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet werden dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausrichtung der ersten und zweiten optischen Achsen die die Lage und Orientierung der ersten optischen Achse bestimmenden Anlageflächen des Rotors außerhalb der ersten Bohrung derart bearbeitet werden, dass die erste Achse (12) gegenüber der ersten Lagerachse (16) fehlausgerichtet ist, während die erste optische Achse (14) mit der ersten Lagerachse (16) übereinstimmt.
16. Verfahren zur Herstellung einer optischen Drehdurchführung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die die Lage und Orientierung der optischen Achse bestimmenden Anlageflächen des Rotors außerhalb der ersten Bohrung zunächst mit einem abzutragen- den Aufmaß hergestellt werden, woraufhin die Fehlausrichtung der ersten und/oder zweiten optischen Achse bezüglich der ersten bzw. zweiten Achse erfasst und gemessen wird und abhängig von dem Ausmaß der Fehlausrichtung die mit Aufmaß hergestellten Anlageflächen derart nachbearbeitet werden, dass die nachbearbeiteten Flächen nach dem Zusammenbau des Drehübertragers bezüglich der ersten bzw. zweiten optischen Ach- se(n) zentralsymmetrisch und bezüglich der ersten bzw. zweiten Achse fehlausgerichtet sind.
Verfahren zur Herstellung einer optischen Drehdurchführung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerabschnitt mit einem die erste Bohrung aufweisenden und das erste optische Bauelement aufnehmenden Aufnahmeelement einstückig ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung einer optischen Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 15 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zuvor mit Übermaß hergestellten Flächen die ersten und/oder zweiten Lagersitze sind.
Verfahren zur Herstellung einer optischen Drehdurchführung nach Anspruch 15 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagersitz und/oder der zweite Lagersitz als erste bzw. zweite rotationssymmetrische Lagerflächen hergestellt werden.
Verfahren zur Herstellung einer optischen Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 15 - 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Lagerabschnitt getrenntes Aufnahmeelement vorgesehen ist, die mit zueinander passenden Anlageflächen zusammengesetzt werden, wobei die Anlageflächen mindestens teilweise als eine ebene und eine hierzu senkrechte zylindrische Fläche hergestellt werden.
Verfahren zur Herstellung einer optischen Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 15 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zusammenbau der Stator und/oder der Rotor jeweils in eine um eine Justierachse drehbare Justiervorrichtung eingespannt und derart ausgerichtet werden, dass die optische Achse (14, 24) mit der Justierachse zusammenfällt woraufhin die die Lage der optischen Achse (14, 24) bestimmenden Flächen am Rotor außerhalb der ersten Bohrung auf Endmaß und auf eine bezüglich der optischen Achse konzentrische Form bearbeitet werden.
22. Verfahren zur Herstellung einer optischen Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 15 - 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Lagersitz mindestens ein Wälzlager angeordnet wird.
23. Verfahren zur Herstellung einer optischen Drehdurchführung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wälzlager durch je einen Lagerring an einem Ende der Rotors und an einem Ende des Stators axial fixiert wird. Verfahren zur Herstellung einer optischen Drehdurchführung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringe sowie Rotor und Stator jeweils Gewinde aufweisen und über diese Gewinde direkt miteinander verschraubt werden
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