CH702710B1 - Befestigungsadapter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Befestigungsadapter (1), insbesondere zur Verwendung bei einer Welle-Nabe-Verbindung in der Robotik, bestehend aus einer Flanschscheibe (2) zum axialen Positionieren eines auf einer Welle angeordneten, um seine Längsachse drehbaren Bauteils. Um einen möglichst klein bauenden Befestigungsadapter (1) zu schaffen, wird vorgesehen, dass die Flanschscheibe (2) einteilig und in Radial- und Axialrichtung schlitzlos ausgebildet und zumindest ein erster Umfangsabschnitt als Stützkörper und zumindest ein zweiter Umfangsabschnitt als Klemmkörper ausgebildet ist. Hierdurch wird eine äusserst flache Welle-Nabe-Verbindung geschaffen, die beispielweise in absolut messenden mikrotechnisch aufgebauten und hochauflösenden GMR-Hohlwellengebern eingesetzt werden kann.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen Befestigungsadapter zum Herstellen einer drehfesten Verbindung, insbesondere bei Verwendung bei einer Welle-Nabe-Verbindung in der Robotik, bestehend aus einer Flanschscheibe zum axialen Positionieren eines auf einer Welle angeordneten, um seine Längsachse drehbaren Bauteils, wobei die Flanschscheibe einteilig ausgebildet ist und wenigstens eine in sich geschlossene, kreisförmige Ausnehmung in Umfangsrichtung aufweist, wobei zumindest ein erster Umfangsabschnitt als Stützkörper und zumindest ein zweiter Umfangsabschnitt als Klemmkörper ausgebildet sind.

[0002] Gattungsgemässe Befestigungsadapter, vorzugsweise Klemmringe, werden dazu verwendet, eine Welle mit einer Nabe zu verbinden, wobei aus dem Stand der Technik Klemmringe bekannt sind, die vorzugsweise eine Nut in radialer und axialer Erstreckung aufweisen. Mit Hilfe einer Befestigungsschraube erfolgt die Verspannung des Klemmringes beispielweise auf einer Welle, in dem der Klemmring auf die Welle aufgeschoben wird und durch Anziehen der Befestigungsschraube die Welle durch die Innenfläche des Klemmrings eingespannt wird.

[0003] Aus der DE 10 159 143 A1 ist beispielweise ein Klemmring bekannt, der aus einem Stützkörper und einem Klemmkörper besteht, wobei der Klemmring durch einen ersten radialen Schlitz von dem Stützkörper getrennt ist und der Klemmkörper an wenigstens einer Umfangsstelle einen durchgehenden, parallel zur Längsachse verlaufenden zweiten axialen Schlitz aufweist. Der zweite axiale Schlitz kann hierbei über eine Befestigungsschraube in seiner Breite in Umfangsrichtung verändert werden, sodass eine Verklemmung auf einer Welle ermöglicht wird. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass nach dem Anziehen das auf der Welle festzulegende Teil beim Verklemmen nicht mit einer zusätzlichen Kraft beaufschlagt wird. Die gezeigte Konstruktion ist jedoch recht aufwendig herzustellen und weist überdies eine Baugrösse auf, die nicht universell einsetzbar ist. Beispielweise ist es erforderlich, für hochauflösende GMR-Hohlwellengeber in der Robotik äusserst flach bauende Welle-Nabe-Verbindungen einzusetzen.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Befestigungsadapter zu schaffen, der wesentlich einfacher herzustellen ist, eine exakte Lageposition gewährleistet und zum Einsatz bei schnell drehenden Wellen geeignet ist.

[0005] Erfindungsgemäss ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass die Flanschscheibe zumindest eine in Radialrichtung angeordnete Aussparung aufweist, welche in den Innenraum mündet und unmittelbar an zumindest einem Ende der kreisförmigen Ausnehmung so angeordnet ist, dass ein Materialsteg verbleibt, an dem ein in einer Gewindebohrung verschraubbarer Gewindestift zum Anliegen kommt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0006] Durch die Ausgestaltung eines Befestigungsadapters mit einer Flanschscheibe kann eine besonders flache Bauweise gewählt werden, wobei die Herstellung der einteiligen Flanschscheibe zudem kostengünstig erfolgen kann, weil eine einteilige Ausführung vorliegt, die ohne durchgehende Schlitze in Radial- und Axialrichtung auskommt. Zum Verklemmen des Befestigungsadapters ist hierbei ein erster Umfangsabschnitt als Stützkörper und zumindest ein zweiter Umfangsabschnitt als Klemmkörper ausgebildet. Der Stützkörper und der Klemmkörper ergänzen sich hierbei insoweit, dass ein in sich geschlossener Kreisring entsteht und Kräfte umfangsverteilt an eine Welle angelegt werden können. Wahlweise besteht hierbei die Möglichkeit, mehrere Umfangsabschnitte als Stützkörper und mehrere Umfangsabschnitte als Klemmkörper vorzusehen. In der Regel reicht ein Umfangsabschnitt als Stützkörper und ein weiterer als Klemmkörper aus.

[0007] Jeder Stützkörper zeichnet sich dadurch aus, dass dieser Teil der Flanschscheibe aus Vollmaterial besteht, während der Umfangsabschnitt des Klemmkörpers zumindest eine in sich geschlossene Ausnehmung aufweist, wodurch ebenfalls kaum Kräfte auf das drehbare Bauteil übertragen werden.

[0008] Vorzugsweise ist die wenigstens eine kreisförmige Ausnehmung in Umfangsrichtung liegend ausgebildet und seitlich durch die Materialstärke eines inneren und äusseren Ringes der Flanschscheibe begrenzt, die gleichzeitig die Innen- und Aussenfläche der Flanschscheibe bilden. Somit liegt eine Flanschscheibe vor, die über ihren Umfang geschlossen ausgebildet ist, während im Bereich der Ausnehmung die dort vorhandenen Ringe mit reduzierter Materialstärke hergestellt werden und der innere Ring mit seiner Innenfläche elastisch ausgebildet ist, so dass mit Hilfe des Gewindestiftes der Innenring gegen die Welle klemmend gedrückt werden kann.

[0009] Vorzugsweise ist der Verlauf der Gewindebohrung parallel zu einem Verlauf von einer Tangente zur Aussenfläche der Flanschscheibe gerichtet und zur Aufnahme des Gewindestiftes ausgebildet. Die Gewindebohrung liegt gegenüber der Aussparung, so dass der verschraubbare Gewindestift gegen den Materialsteg drückt. Insofern unterteilt die mindestens eine Ausnehmung die Flanschscheibe in einen inneren und einen äusseren Ring, welche durch einen aus Vollmaterial bestehenden Teil der Flanschscheibe, welche als Stützkörper ausgebildet ist, miteinander verbunden sind.

[0010] Vorzugsweise erstreckt sich die Ausnehmung über einen Winkelbereich von 90 bis 270 Grad der Flanschscheibe. Es ist ohne weiteres denkbar, dass mehrere Ausnehmungen ausgebildet sind und eine entsprechende Anzahl von Gewindestiften verwendet wird, welche gegen einen Materialsteg drücken und somit das drehbare Bauteil an die Welle festklemmen.

[0011] Damit mit Hilfe des Gewindestiftes Andruckkräfte auf den elastischen Innenring der Ausnehmung übertragen werden können, ist beispielsweise zumindest eine Aussparung in Radialrichtung der Flanschscheibe angeordnet, welche Aussparung in den Innenraum mündet und unmittelbar an zumindest einem Ende der Ausnehmung in der Weise angeordnet ist, dass ein Materialsteg stehen bleibt. Der zum Verspannen vorgesehene Gewindestift liegt unmittelbar an diesem Materialsteg an, sodass die durch das Eindrehen des Gewindestiftes entstehenden Kräfte auf den elastischen Innenring der Flanschscheibe übertragen werden.

[0012] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Flanschscheibe eine Mehrzahl von Bohrungen und darin aufnehmbare Verbindungs- oder Haltestifte enthält, welche dazu ausgelegt sind, eine drehfeste Verbindung zwischen dem drehbaren Bauteil und der Flanschscheibe herzustellen.

[0013] Vorzugsweise ist der innere Ring zur Verspannung mit der Welle ausgelegt. Der besondere Vorteil dieses Befestigungsadapters besteht darin, dass eine Klemmfunktion ohne Schlitze ermöglicht wird und eine extrem flache Bauweise gewählt werden kann, welche bei kleindimensionierten Wellen bevorzugt eingesetzt wird. Durch die Verbindungs- oder Haltestifte wird darüber hinaus eine radialfehlervermeidende Befestigung ermöglicht, sodass von einer hohen Genauigkeit, beispielweise bei einer Signalscheibe, auszugehen ist.

[0014] Vorzugsweise weist die Flanschscheibe Ausgleichsbohrungen auf, welche auf einer der wenigstens einen Ausnehmung diametral gegenüberliegenden Seite angeordnet sind. Da der Befestigungsadapter unter anderem auch bei hochtourigen Antriebswellen eingesetzt werden soll, ist es erforderlich, dass keine Unwucht vorliegt.

[0015] Vorzugsweise weist die Flanschscheibe Einkerbungen, Einbuchtungen oder Aussparungen auf, welche auf der der Ausnehmung diametral gegenüberliegenden Aussenfläche angeordnet sind. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Flanschscheibe auf der der Ausnehmung diametral gegenüberliegenden Seite Ausgleichsbohrungen aufweist, sodass vorhandene Unwuchten ausgeglichen werden und ein Rundlauf der Achse und Hohlwelle auf Dauer gewährleistet ist.

[0016] Beispielsweise wird der Befestigungsadapter bei absolut messenden mikrotechnisch aufgebauten und hochauflösenden GMR-Hohlwellengeber eingesetzt, die vorzugsweise in der Robotik Verwendung finden.

[0017] Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Befestigungsadapters liegt darin, dass unter der Vorgabe der Minimierung des Sensorbauraums eine äusserst flache Wellen-Nabe-Verbindung und zudem ein radialer Zugang zum Befestigungselement vorliegt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Befestigungsadapters besteht darin, dass dieser bei beliebig grossen Durchmessern von Wellen geeignet ist und entsprechend dimensioniert werden kann. Beispielsweise wird diese Art von Befestigungsadapter bei Absolutwertgebern eingesetzt, die eine flache Bauweise erfordern. Hierbei wird der Befestigungsadapter mit Hilfe der Verbindungs- oder Haltestifte auf einer Hohlwelle festlegbar und eine mitrotierende Antriebswelle aufnehmbar und mit Hilfe des Befestigungsadapters und eines Gewindestiftes verspannbar, sodass die mitrotierenden Teile der Hohlwelle zur Auswertung beispielsweise für einen Single-Turn-Geber herangezogen werden können und hierzu über eine Signalscheibe oder Sensorscheibe verfügen.

[0018] Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren näher erläutert.

[0019] Es zeigt <tb>Fig. 1<sep>vier Ansichten eines erfindungsgemässen Befestigungsadapters zur Verwendung bei einer Welle-Nabe-Verbindung, <tb>Fig. 2<sep>in einer perspektivischen Darstellung den Befestigungsadapter gemäss Fig. 1 und <tb>Fig. 3<sep>in einer perspektivischen Ansicht ein Anwendungsbeispiel für den Befestigungsadapter für einen Single-Turn-Geber vor der Montage und <tb>Fig. 4<sep>in einer perspektivischen Ansicht nach der Montage.

[0020] Fig. 1 zeigt in vier Ansichten den erfindungsgemässen Befestigungsadapter 1, welcher aus einer Flanschscheibe 2 besteht, die eine geschlossene Aussenflache 3 aufweist. In die Aussenfläche 3 ist tangential eine Gewindebohrung 4 eingearbeitet, die zur Aufnahme eines Gewindestiftes 5 vorgesehen ist. Die eine Hälfte der Flanschscheibe 2 besteht aus Vollmaterial und bildet einen Stützkörper, während die gegenüberliegende Hälfte eine Ausnehmung 6 aufweist und einen Klemmkörper bildet, wobei die Ausnehmung 6 durch einen inneren Ring 7 und einen äusseren Ring 8 begrenzt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Ausnehmung 6 über einen Winkelbereich von 180 Grad, jedoch besteht selbstverständlich die Möglichkeit, einen anderen Winkelbereich zu wählen oder gegebenenfalls die Ausnehmung 6 zu unterteilen, sodass verschiedene Klemmkörper entstehen. Der aus Vollmaterial bestehende Abschnitt der Flanschscheibe 2 dient hierbei als Stützkörper, während der übrige Abschnitt als Klemmkörper Verwendung findet. Damit der innere Ring 7 zur Verspannung gegen eine einliegende Welle (nicht gezeigt) gedrückt werden kann, befindet sich eine Aussparung 9, welche in den Innenraum der Flanschscheibe 2 mündet, in geringem Abstand zur Ausnehmung 6, sodass ein dünner Materialsteg 10 stehen bleibt, der einenends mit dem inneren Ring 7 und anderenends mit dem vollflächigen Abschnitt der Flanschscheibe 2 verbunden ist. Der zum Verspannen vorgesehene Gewindestift 5 drückt beim Eindrehen mit seinem Kopfende 11 unmittelbar gegen den Materialsteg 10, sodass die erzeugte Spannkraft auf den inneren Ring 7 und damit an die Welle angelegt wird.

[0021] Zwei Bohrungen 12, 13 dienen zur Aufnahme eines Verbindungs- oder Haltestiftes (nicht gezeigt) und liegen im aus Vollmaterial bestehenden Teil der Flanschscheibe 2. Mit Hilfe der Verbindungs- oder Haltestifte kann eine drehfeste Verbindung zu einer Hohlwelle (nicht gezeigt) hergestellt werden, sodass der Befestigungsadapter 1 zur Verbindung der Welle mit der Hohlwelle verwendet werden kann.

[0022] Um eine Unwucht bei der Flanschscheibe zu vermeiden, können auf der Aussenfläche 3 gegenüberliegend zur Ausnehmung 6 Einbuchtungen, Einkerbungen, Aussparungen oder sonstige Freistellungen eingearbeitet werden, sodass der Befestigungsadapter 1 auch für hohe Drehzahlen verwendet werden kann. Alternativ besteht die Möglichkeit, im aus Vollmaterial bestehenden Teil der Flanschscheibe 2 weitere zusätzliche Bohrungen vorzusehen, um einen entsprechenden Massenausgleich zu bewirken.

[0023] Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht den erfindungsgemässen Befestigungsadapter 1 mit den Bohrungen 12, 13 zur Aufnahme der Verbindungs- oder Haltestifte (nicht gezeigt) sowie die Ausnehmung 6, welche durch den inneren Ring 7 und den äusseren Ring 8 begrenzt ist, und den Gewindestift 5, welcher mit seinem Kopfende 11 an dem Materialsteg 10 zu liegen kommt, sodass infolge der Krafteinwirkung eine Verspannung mit einer im Durchbruch 14 einliegenden Welle (nicht gezeigt) ermöglicht wird.

[0024] Fig. 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel für den Befestigungsadapter 1 für einen Absolutwertgeber 20, welcher aus einem Antriebsmotor 21 mit einer rotierenden Welle 22 besteht, auf die der Befestigungsadapter 1 aufgeschoben und mit Hilfe des Gewindestiftes 5 verspannt wird. Der Befestigungsadapter 1 ist hierbei gleichzeitig Bestandteil eines Sensorelementes 23, welches drehfest mit dem Gehäuse des Antriebsmotors 21 verbunden wird, sodass eine Drehbewegung unmittelbar auf den Befestigungsadapter 1, welcher Bestandteil des Sensorelementes 23 ist, übertragen wird und mit Hilfe der Verbindungs- oder Haltestifte (nicht gezeigt) auf eine mitdrehende Sensorscheibe überträgt.

[0025] Fig. 4 zeigt den aus Fig. 3 bekannten Absolutwertgeber 20 nach dem vollständigen Zusammenbau, so wie er als Single-Turn-Geber Verwendung findet.

Claims (10)

1. Befestigungsadapter (1) zum Herstellen einer drehfesten Verbindung, insbesondere bei Verwendung bei einer Welle-Nabe-Verbindung in der Robotik, bestehend aus einer Flanschscheibe (2) zum axialen Positionieren eines auf einer Welle (22) angeordneten, um seine Längsachse drehbaren Bauteils, wobei die Flanschscheibe (2) einteilig ausgebildet ist und wenigstens eine in sich geschlossene, kreisförmige Ausnehmung (6) in Umfangsrichtung aufweist, wobei zumindest ein erster Umfangsabschnitt als Stützkörper und zumindest ein zweiter Umfangsabschnitt als Klemmkörper ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (2) zumindest eine in Radialrichtung angeordnete Aussparung (9) aufweist, welche in den Innenraum mündet und unmittelbar an zumindest einem Ende der kreisförmigen Ausnehmung (6) so angeordnet ist, dass ein Materialsteg (10) verbleibt, an dem ein in einer Gewindebohrung (4) verschraubbarer Gewindestift (5) zum Anliegen kommt.

2. Befestigungsadapter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine kreisförmige Ausnehmung (6) in Umfangsrichtung liegend ausgebildet ist und seitlich durch die Materialstärke eines inneren und äusseren Rings (7, 8) begrenzt ist, die gleichzeitig die Innenfläche (15) und Aussenfläche (3) der Flanschscheibe (2) bilden.

3. Befestigungsadapter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausnehmung (6) sich über einen Winkelbereich von 90 bis 270 Grad der Flanschscheibe (2) erstreckt.

4. Befestigungsadapter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine kreisförmige Ausnehmung (6) die Flanschscheibe (2) in einen inneren und einen äusseren Ring (7, 8) unterteilt, welche durch einen aus Vollmaterial bestehenden Teil der Flanschscheibe (2), welcher als Stützkörper ausgebildet ist, miteinander verbunden sind.

5. Befestigungsadapter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Gewindebohrung (4) parallel zu einem Verlauf von einer Tangente zur Aussenfläche (3) gerichtet ist und zur Aufnahme des Gewindestifts (5) ausgebildet ist.

6. Befestigungsadapter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (2) eine Mehrzahl von Bohrungen (12, 13) und darin aufnehmbare Verbindungs- oder Haltestifte enthält, welche dazu ausgelegt sind, eine drehfeste Verbindung zwischen dem drehbaren Bauteil und der Flanschscheibe (2) herzustellen.

7. Befestigungsadapter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ring (7) zur Verspannung mit der Welle (22) ausgelegt ist.

8. Befestigungsadapter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (2) Ausgleichsbohrungen aufweist, welche auf einer der wenigstens einen Ausnehmung (6) diametral gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.

9. Befestigungsadapter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (2) Einkerbungen, Einbuchtungen oder Aussparungen aufweist, welche auf der der wenigstens einen Ausnehmung (6) diametral gegenüberliegenden Aussenfläche (3) angeordnet sind.

10. Befestigungsadapter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschscheibe (2) eine Dicke von bis zu 4 mm aufweist.