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Winkelbewegliche Kupplung zum Verbinden von Wellen Die Erfindung
bezieht sich auf eine winkelbewegliche Kupplung zum Verbinden von Wellen, insbesondere
für Stellvorrichtungen von Meßgeräten, wie Elektronenmikroskopen oder dgl.,- mit
mindestens einem Kreuzgelenk, das ein die Winkelbewegung ermöglichendes Zwischenglied
enthält, an dem zwei gabelförmige Kupplungsteile über Zapfen mit einander kreuzenden
Gelenkachsen befestigt sind.
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Bei einer bekannten, als Kardangelenk bezeichneten Kupplung dieser
Art ist das die Winkelbewegung ermöglichende Zwischenglied als Ring ausgebildet,
der die beiden zu verbindenden Wellenenden umgibt. Die mit den Wellen starr verbundenen
Kupplungsteile grei-- fen vom Innenraum des Kardanringes ausgehend mit ihren freien
Lagerenden in Drehlager im Kardanring ein. Diese bekannte Aufbauform beansprucht
im Bereich des Kardanringes viel Raum.
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Anstelle des Kardanringes können als Zwischenglieder auch Kreuz-oder
Kugelgelenke Verwendung finden. Im einfachsten Fall kann das Zwischenglied als Würfel
mit vier angedrehten Zylinderzapfen ausgebildet sein, die in Löchern von fest auf
den Wellenenden sitzenden Kupplungsschalen gelagert sind. Bei einer anderen Kreuzgelenkkupplung
ist das Zwischenglied mit Lagerlöchern versehen, in die die Lagerzapfen der Kupplungsschalen
eingreifen.
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Bei winkelbeweglichen Kupplungen in Stellvorrichtungen von Meßgeräten,
wie Elektronenmikroskopen, bei denen es auf eine günstige Ausnutzung des zur Verfügung
gestellten Raumes ankommt, müssen die Kreuzgelenkteile platzsparend ausgeführt sein.
Dabei ergibt sich das Problem, daß die Lagerzapfen vergleichsweise so klein ausgeführt
werden müssen, daß sie weder im Zwischenglied noch an den gabelförmigen Kupplungsteilen
betriebssicher ortsfest verankert werden können.
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Man ist daher dazu übergegangen, anstelle winkelbeweglicher Kupplungen
biegsame Wellen zu verwenden, die jedoch den Nachteil aufweisen, die Verdrehung
der Antriebswelle nicht zwangsweise winkeltreu auf die Abtriebswelle zu übertragen.
Die Winkeltreue wird aber bei der Verstellung von Objekttischen in Elektronenmikroskopen
gefordert, um zu untersuchende Objekte in reproduzierbare Positionen einstellen
zu können.
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Zur Lösung der Aufgabe, eine winkelbewegliche Kupplung mit einem Kreuzgelenk
möglichst raumsparend aufzubauen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Kupplungsteilen
zwei sich kreuzende Zapfen mit unterschiedlichem Durchmesser zuzuordnen, die in
angepaßten Kreuzlöchern des Zwischengliedes geführt und so angeordnet sind, daß
der Zapfen mit geringem Durchmesser den Zapfen mit größerem Durchmesser durchsetzt.
Die erfindungsgemäße Aufbauform zeichnet sich dadurch aus, daß die Zapfen gegenüber
den bekannten Aufbauformen länger ausgebildet werden können und somit wegen der
Möglichkeit einer besseren Verankerung im Zwischenglied größere Scherkräfte aufnehmen
können. Das bedeutet, daß über die Kupplung vergleichsweise große Drehmomente bei
geringen baulichen Abmessungen übertragen werden können.
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Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn der Zapfen mit größerem Durchmesser
den Zapfen mit kleinerem Durchmesser in einer quer verlaufenden Bohrung ortsfest
haltert. Besonders vorteilhaft hat der Zapfen mit kleinerem Durchmesser gegenüber
der Bohrung zur Erzielung einer Preßpassung ein geringes Übermaß. Damit is-t eine
Fixierung beider Zapfen innerhalb des Zwischengliedes mit einer einzigen Preßpassung
erzielt.
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Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung ist das die
Zapfen führende Zwischenglied als Würfel ausgebildet. Es ist jedoch möglich, das
Zwischenglied auch als Kugel mit sich kreuzenden Zapfenlöchern zu fertigen.
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Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer winkelbeweglichen
Kupplung gemäß der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.
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Die Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Zwischenglied
einer winkelbeweglichen Kupplung..
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In Figur 2 ist eine aus zwei winkelbeweglichen Kreuzgelenkkupplungen
gebildete Wellenverbindung schematisch dargestellt.
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Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um
ein Kreuzgelenk mit einem Zwischenglied 1, das die Winkelbewegung der Kupplungsteile
und damit der beiden zu verbindenden Wellen ermöglicht. Das Zwischenglied 1 ist
mit zwei sich kreuzenden Bohrungen 2, 3 versehen, die zur Aufnahme von zwei sich
kreuzenden Gelenkzapfen 4, 5 bestimmt sind. Der Gelenkzapfen 4 weist einen größeren
Durchmesser als der Gelenkzapfen 5 auf und trägt eine quer verlaufende Bohrung 6,
in der der Gelenkzapfen 5 unter Preßpassung gehaltert ist. Der Gelenkzapfen 4 haltert
ein gabelförmiges Kupplungsteil 7, das mit einer Antriebswelle verdrehungssteif
verbunden ist, während der Gelenkzapfen 5 mit einem gabelförmigen Kupplungsteil
8 gelenkig verbunden ist, das mit einer Abtriebswelle verdrehungssteif gekoppelt
ist. Diese erfindungsgemäße Ausführung ermöglicht es, den den Raumbedarf bestimmenden
Durchmesser D der Kupplungsanordnung bis zu 2 mm zu fertigen, ohne daß durch die
kleine Bauform die Betriebssicherheit vermindert ist.
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Die Figur 1 stellt einen Schnitt I-I aus Figur 2 dar, die eine Doppel-Kreuzgelenkanordnung
im Schnitt darstellt. Hierbei sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie ersichtlich, wird der gabelförmige Kupplungsteil 8 von einer Hülse 9 gebildet,
die in ihrer Längsbohrung 10-den Wellenstumpf einer Welle aufnimmt. Das gabelförmige
Kupplungsteil 7 gehört einer Zwischenwelle 11 an, die am freien Ende über ein weiteres
gabelförmiges Kupplungsteil 7 mit einem Zwischenglied 1 und über Gelenkzapfen 4,
5 mit dem gabelförmigen Kupplungsteil 8 einer Hülse 12 verbunden ist. Die Hülse
12 ist ebenfalls mit einer Bohrung 10 zur Aufnahme eines Wellenstumpfes ausgebildet.
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3 Ansprüche 2 Figuren