DE3644634A1

DE3644634A1 - Universal joint which allows eccentric and angular deflections

Info

Publication number: DE3644634A1
Application number: DE19863644634
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Sakai
Original assignee: Sakai Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sakai Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1987-07-09
Also published as: JPS62110630U; JPH0235053Y2

Abstract

The invention relates to a universal joint which allows eccentric and angular deflections, the said joint consisting of bushes which are attached to associated shafts to be coupled together, of a spider by means of which the bushes are coupled to one another, supporting retainers which are attached removably in a cross arrangement on mutually opposite and corresponding surfaces of the bushes, bearings which slide freely and can rotate and by which the spider is held in the bearing retainers, and intermediate spaces between the spider, the bushes and the supporting retainers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Universalverbindung, die Exzenter- und Winkelablenkungen zuläßt, welche zwischen den Achsen von Wellen auftreten, die durch die Verbindungen aneinander gekoppelt sind, (im folgenden zu "Universalverbindung, die Exzenter- und Winkelablenkungen zuläßt" abgekürzt). Diese Universal verbindungen können bevorzugt für Maschinen, wie Werkzeugmaschinen, Roboter und Büroautomatisierungs einrichtungen, die sehr genau gesteuert werden müssen, verwendet werden.The invention relates to a universal connection, the Allows eccentric and angular deflections, which between the axes of waves occurring through the Connections are coupled to one another, (in following to "universal connection, the eccentric and Angle deflections allow "abbreviated). This universal connections can be preferred for machines such as Machine tools, robots and office automation facilities that need to be controlled very precisely, be used.

Üblicherweise gibt es keine Universalverbindungen, z.B. Gelenke, bei denen es nicht zu seitlichen Ver schiebungen der Übertragungsglieder zwischen den Buchsen von Wellen kommt, und die daher nicht gleichzeitig Exzenter- wie auch Winkelablenkungen zwischen den Wellen zulassen. Beim jetzigen Stand der Technik sind Universalverbindungen vielmehr so konstruiert, daß sie entweder Exzenter- oder Winkelablenkungen zwischen den Übertragungsgliedern absorbieren, z.B. durch ein elastisches Glied, wie eine Feder, ein Gummielement o.ä. Im Falle einer Getriebekupplung wird ein Schmier mittel, wie Fett, verwendet, um Reibung und Stöße zu absorbieren.Usually there are no universal connections, e.g. Joints where there is no lateral ver shifts of the transmission links between the sockets comes from waves, and therefore not at the same time Eccentric as well as angular deflections between the Allow waves. At the current state of the art Rather, universal connections are constructed in such a way that they have either eccentric or angular deflections between absorb the transmission links, e.g. through a elastic link, like a spring, a rubber element or similar In the case of a gear coupling, lubrication medium, such as fat, used to add friction and shock absorb.

Aber alle oben beschriebenen Anordnungen des bisherigen Standes der Technik haben die Nachteile, daß der Drehwiderstand ungleichmäßig ist, Bremsvorgänge elastisch sind und zwischen zwei Wellen ein Spalt angeordnet ist. Deshalb sind sie nicht sehr geeignet, als Gelenkver bindungen verwendet zu werden in Maschinen, wie Werk zeugmaschinen und Büroautomatisierungseinrichtungen, die einer sehr genauen Steuerung bedürfen, die z.B. nur eine ganz bestimmte Bewegung und einen Stop aus führen sollen.But all the arrangements of the previous one described above The prior art has the disadvantages that the Rotational resistance is uneven, braking is elastic are and a gap is arranged between two shafts. Therefore, they are not very suitable as articulated joints bindings to be used in machines such as factory machine tools and office automation equipment, that require very precise control, e.g. just a very specific move and a stop should lead.

OBJECT AND SUMMARY OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Universal verbindung zur Verfügung zu stellen, die sowohl Exzenter- wie auch Winkelablenkungen zwischen den Achsen der Wellen, die durch diese aneinander gekoppelt sind, ermöglicht und die derart angepasst ist, daß sie Bewegungen, die durch Exzenter- und Winkelablenkungen hervorgerufen sind, in Gleit- und Dreh-(bzw. Schwing-)bewegungen umwandelt und derart verursachte Bewegungen absorbiert.The invention has for its object a universal to provide connection that both eccentric as well as angular deflections between the axes of the shafts, which are coupled to each other by this and which is adapted in such a way that it moves caused by eccentric and angular deflections are in sliding and rotating (or oscillating) movements converts and absorbs movements caused in this way.

Hierfür stellt die Erfindung eine gelenkige Universal verbindung, die Exzenter- und Winkelablenkungen zuläßt, zur Verfügung, wobei diese Verbindung wie folgt ausgerüstet ist: mit Buchsen, die an den Achsenenden von dazugehörigen Wellen, die aneinander gekoppelt werden sollen, befestigt sind; mit einem Kreuzstück zwischen den Buchsen, das die Buchsen in gegenüberliegender Anordnung hält und sie aneinander koppelt; mit Lagerbefestigungen, die in gekreuzter Anordnung an einander gegenüberliegenden und einander entsprechenden Flächen der Buchsen abmontierbar befestigt sind; mit Lagerungen, die frei gleiten und sich drehen können und von denen das Kreuzstück in den Lager befestigungen derart gehalten wird, daß es in der Lage ist zu gleiten und sich zu drehen; mit Zwischenräumen zwischen dem Kreuzstück und den Buchsen sowie den Lager befestigungen, so daß sich diese Elemente unabhängig voneinander bewegen können, wobei die Verbindung Drehbewegungen überträgt und die Buchsen sich bewegen können, weil das Kreuzstück zwischen den Wellen gleiten und rotieren kann und Exzenter- und Winkelablenkungen ermöglicht.The invention provides an articulated universal for this connection, the eccentric and angular deflections allows available, this connection is equipped as follows: with sockets connected to the Axis ends of associated shafts that are against each other are to be coupled, are attached; with a Cross piece between the sockets, which the sockets in opposite arrangement and holds them together couples; with mounting brackets that cross in Arrangement on opposite and each other corresponding surfaces of the sockets are removably attached are; with bearings that slide and rotate freely can and of which the cross piece in the camp fastenings is held so that it is able is to slide and turn; with gaps between the cross piece and the bushings as well as the bearings attachments so that these elements are independent can move from each other, connecting Transmits rotary movements and the bushings move can because the cross piece slide between the waves and can rotate and eccentric and angular deflections enables.

Mit Hilfe der oben beschriebenen erfindunggemäßen Anordnung wird eine Drehung der Welle (1) durch die Buchse (3), die Lagerbefestigung (6) und das Lager (8) auf das Kreuzstück (5) übertragen, und wird vom Kreuzstückzapfen (5) auf die andere Welle (2) via Lager (9), Lagerbefestigung (7) und Buchse (4) übertragen. Bei dieser Übertragung werden alle Exzenterbewegungen zwischen den Wellen (1) und (2) durch radiale Ver schiebungen des Kreuzstücks (5) via Lager (8) und (9) absorbiert, während alle Winkelablenkungsbewegungen zwischen den Wellen durch eine Dreh- (bzw. Schwing-) bewegung des Kreuzstücks (5) via Lager (8) und (9) aufgefangen werden. Folglich werden Exzentrizitäten und Winkelablenkungen zwischen den Wellen (1) und (2) durch Wiederholungen der Gleit- und Rotationsbewegungen des Kreuzstücks (5) via Lager (8) und (9) absorbiert, wodurch die Rotation der einen Welle durch die Bewegungen der Buchsen (3) und (4) weich auf die andere übertragen wird.With the help of the inventive arrangement described above, a rotation of the shaft ( 1 ) through the bushing ( 3 ), the bearing attachment ( 6 ) and the bearing ( 8 ) is transmitted to the cross piece ( 5 ), and is transferred from the cross piece pin ( 5 ) to the Transfer another shaft ( 2 ) via the bearing ( 9 ), bearing mounting ( 7 ) and bushing ( 4 ). With this transmission, all eccentric movements between the shafts ( 1 ) and ( 2 ) are absorbed by radial displacements of the cross piece ( 5 ) via bearings ( 8 ) and ( 9 ), while all angular deflection movements between the shafts are absorbed by a rotation (or vibration) -) movement of the cross piece ( 5 ) via bearings ( 8 ) and ( 9 ) can be absorbed. Consequently, eccentricities and angular deflections between the shafts ( 1 ) and ( 2 ) are absorbed by repeating the sliding and rotating movements of the cross piece ( 5 ) via bearings ( 8 ) and ( 9 ), whereby the rotation of the one shaft by the movements of the bushings ( 3 ) and ( 4 ) softly transferred to the other.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 ist die Ansicht eines Schnittes entlang der Linie I-I von Fig. 2, die eine Universalverbindung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt; Fig. 1 is a sectional view taken along the line II of Fig. 2, showing a universal connection of an embodiment according to the invention;

Fig. 2 ist eine axiale Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Verbindung; Fig. 2 is an axial view of the joint shown in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. I; Fig. 3 is a cross section along the line III-III in Fig. I;

Fig. 4 ist eine Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Ver bindung; Fig. 4 is a view of the connection shown in Fig. 1;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Kreuzstücks der in Fig. 1 gezeigten Verbindung; und Fig. 5 is a side view of the cross piece of the joint shown in Fig. 1; and

Fig. 6 ist eine Frontansicht des in Fig. 5 gezeigten Kreuzstücks; Fig. 6 is a front view of the cross piece shown in Fig. 5;

DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT

Im folgenden wird eine erfindungsgemäße Universal verbindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. The following is a universal according to the invention connection with reference to the drawings described.

Die Ziffern 1 und 2 der Zeichnung bezeichnen Wellen, die aneinander befestigt werden sollen. Ein Buchsenpaar 3 und 4 wird an den dazugehörigen Wellen 1 und 2 an deren Endstücken jeweils durch die Längskeile 11 und 12 befestigt. Die Buchsen 3 und 4 sind derart angeordnet, daß sie einander in einem bestimmten Abstand gegenüberliegen. Ein Kreuzstück 5 befindet sich zwischen den Buchsen 3 und 4. Das Kreuzstück 5 ist kreuzförmig, es ist mit zwei Paaren von einander kreuzweise gegenüber liegenden Haltezapfen 5 a und 5 b versehen und hat in seinem Zentrum ein Loch 10, in das die Wellen 1 und 2 eingesetzt werden. Zwei Paare von Lagerbefestigungen 6 und 7 sind an einander gegenüberliegenden Flächen der entsprechenden Buchsen derart befestigt, daß sich eine scheinbare Linie zwischen dem einen Lagerbefestigungs paar und eine scheinbare Linie zwischen dem anderen Lagerbefestigungspaar kreuzen. Die Lagerbefestigungen 6 und 7 sind jeweils mit Löchern 13 und 14 versehen, um die Haltezapfen 5 a und 5 b aufzunehmen und zu halten. Die Lagerbefestigungen 6 und 7 sind integral jeweils an den Buchsen 3 und 4 befestigt, wobei das Basisstück der Befestigungen 6 und 7 jeweils fest in gerade Nuten 15 und 16, die in den Endflächen der Buchsen 3 und 4 ausgebildet sind, eingepasst und mit Schrauben 17 und 18 befestigt ist. Die Lagerbefestigungen 6 und 7 sind derart beschaffen, daß sie für Zwischenräume a zwischen dem Kreuzstück 5 und den Lagerbefestigungen 6 und 7, sowie zwischen den Buchsen 3 und 4 und den Lagerbe festigungen 6 und 7 sorgen. Ein Paar Haltezapfen 5 a und 5 a des Kreuzstücks 5 wird in die Löcher 13 der Lagerbefestigungen 6 und 6, die an der entsprechenden Buchse 3 befestigt sind, eingefügt, während das andere Paar Haltezapfen 5 b und 5 b des Kreuzstücks 5 in die Löcher 14 der Lagerbe festigungen 7 und 7, die an der entsprechenden Buchse 4 befestigt sind, eingefügt werden, so daß die sich gegen über liegenden Buchsen 3 und 4 durch ein dazwischen liegendes Kreuzstück aneinander gekoppelt sind. Zwei Paare Lager 8 und 9 befinden sich jeweils zwischen den Löchern 13 der Lagerbefestigung 6 und den Stützzapfen 5 a des Kreuzstücks 5, sowie zwischen den Löchern der Lagerbefestigung 7 und der Stützzapfen 5 b des Kreuz stücks 5. Die Lager 8 und 9 sind öllose Lager aus einem Material, wie z.B. Kunststoff oder eine ölhaltige Legierung, das Schmierstoffeigenschaften hat. Mit Hilfe der Lager 8 und 9 können die Haltezapfen 5 a und 5 b des Kreuzstücks problemlos in die Löcher 13 und 14 der Lagerbefestigungen 6 und 7 eingefügt und von diesen ohne Spiel gehalten werden. Darüber hinaus unterstützen die Lagerbe festigungen 8 und 9 Gleit- und Rotationsbewegungen des Kreuzstücks 5, so daß jegliche Exzentrizität und Winkelablenkung zwischen den Wellen 1 und 2 absorbiert wird.Numbers 1 and 2 of the drawing indicate shafts that are to be attached to one another. A pair of sockets 3 and 4 is attached to the associated shafts 1 and 2 at their end pieces by the longitudinal wedges 11 and 12 , respectively. The bushes 3 and 4 are arranged such that they face each other at a certain distance. A cross piece 5 is located between the sockets 3 and 4 . The cross piece 5 is cross-shaped, it is provided with two pairs of mutually opposite holding pins 5 a and 5 b and has a hole 10 in its center into which the shafts 1 and 2 are inserted. Two pairs of mounting brackets 6 and 7 are attached to opposite surfaces of the corresponding bushings such that an apparent line between the pair of mounting brackets and an apparent line cross between the other pair of mounting brackets. The bearing fasteners 6 and 7 are each provided with holes 13 and 14 to receive and hold the retaining pins 5 a and 5 b . The bearing fasteners 6 and 7 are integrally attached to the bushes 3 and 4 , respectively, with the base of the fasteners 6 and 7 being firmly fitted in straight grooves 15 and 16 formed in the end faces of the bushes 3 and 4 and with bolts 17 and 18 is attached. The bearing mounts 6 and 7 are such that they provide clearances a between the cross-piece 5 and the bearing mounts 6 and 7 and between the bushings 3 and 4 and the fastenings Lagerbe 6 and 7. FIG. A pair of holding pin 5 a and 5 a of the cross-piece 5 is inserted into the holes 13 of the bearing mountings 6 and 6, which are attached to the corresponding connector 3, is inserted, while the other pair of support pins 5 b and 5 b of the crosspiece 5 in the holes 14 the Lagerbe fastenings 7 and 7 , which are attached to the corresponding socket 4 , are inserted so that the opposite sockets 3 and 4 are coupled together by an intermediate cross piece. Two pairs of bearings 8 and 9 are located between the holes 13 of the bearing attachment 6 and the support pin 5 a of the cross piece 5 , and between the holes of the bearing attachment 7 and the support pin 5 b of the cross piece 5 . The bearings 8 and 9 are oil-free bearings made of a material, such as plastic or an oil-containing alloy, which has lubricating properties. With the help of the bearings 8 and 9 , the holding pins 5 a and 5 b of the cross piece can be easily inserted into the holes 13 and 14 of the bearing attachments 6 and 7 and held by them without play. In addition, the Lagerbe fastenings 8 and 9 sliding and rotational movements of the cross piece 5 , so that any eccentricity and angular deflection between the shafts 1 and 2 is absorbed.

Bei der oben beschriebenen Vorrichtung wird die Rotations bewegung der Welle 1 auf die Lagerbefestigungen 6,6 übertragen, die integral an Buchse 3 mit den Schrauben 17 befestigt sind und wobei Buchse 3 integral an Welle 1 mit Längskeil 11 befestigt ist. Die Rotationsbewegung wird auf das Kreuzstück 5 durch ein Paar Haltezapfen 5 a und 5 a des Kreuzstücks 5, die in die Löcher 13 der Lagerbefestigungen 6 und 6 eingesetzt sind, via Lager 8 und 8 übertragen. In the device described above, the rotational movement of the shaft 1 is transmitted to the bearing attachments 6 , 6 , which are integrally attached to the socket 3 with the screws 17 and wherein the socket 3 is integrally attached to the shaft 1 with the longitudinal key 11 . The rotational movement is transmitted to the cross piece 5 by a pair of retaining pins 5 a and 5 a of the cross piece 5 , which are inserted into the holes 13 of the bearing attachments 6 and 6 , via bearings 8 and 8 .

Die Rotationsbewegung wird weitergeleitet zu den Lager befestigungen 7 und 7 durch das zweite Paar Haltezapfen 5 b und 5 b des Kreuzstücks 5, die in die Löcher 14 der Lagerbefestigungen 7 und 7 eingesetzt sind via Lager 9. Schließlich wird die Rotationsbewegung auf Welle 2, an der die Buchse 4 mittels des Längskeils 12 integral befestigt ist, durch Buchse 4 übertragen, an welcher die Lagerbefestigungen 7,7 integral mittels der Schraube 18 befestigt sind. Bei den oben beschriebenen Rotations- und Übertragungsvorgängen werden alle Ex zentrizitäten und Winkelablenkungen zwischen den Wellen 1 und 2 aufgefangen und durch wiederholte Gleit bewegungen in Radialrichtung sowie Rotationsbewegungen in Umfangsrichtung des Kreuzstücks 5 via Lagerbe festigungen 8 und 9 eliminiert. Genauer gesagt werden Exzenterbewegungen absorbiert, indem die Stütz zapfen 5 a und 5 b des Kreuzstücks 5 radial durch die Lager 8 und 9 gleiten, während Winkelablenkungen absorbiert werden, indem die Stützzapfen 5 a und 5 b sich in den Lagern 8 und 9 in Umfangsrichtung bewegen.The rotational movement is forwarded to the bearing fasteners 7 and 7 by the second pair of retaining pins 5 b and 5 b of the cross piece 5 , which are inserted into the holes 14 of the bearing fasteners 7 and 7 via the bearing 9 . Finally the rotational movement of shaft 2, on which the sleeve 4 is fixed integrally by means of the longitudinal wedge 12, is transmitted by sleeve 4, to which the bearing mounts are integrally fixed by the screw 7.7 eighteenth In the rotation and transmission processes described above, all of the excentricities and angular deflections between the shafts 1 and 2 are absorbed and eliminated by repetitive sliding movements in the radial direction and rotational movements in the circumferential direction of the crosspiece 5 via bearings 8 and 9 . More specifically, eccentric movements are absorbed by the support pins 5 a and 5 b of the cross piece 5 radially slide through the bearings 8 and 9 , while angular deflections are absorbed by the support pins 5 a and 5 b move in the bearings 8 and 9 in the circumferential direction .

Die Lagerbefestigungen 6 und 7 sind abmontierbar an die Buchsen 3 und 4 befestigt, wobei ihre Basis fest in die geraden Nuten 15 und 16 jeweils eingefügt ist, wobei die Nuten sich in den gegenüberliegenden Flächen der Buchsen 3 und 4 befinden und Schrauben 17 und 18 verwendet werden. Man kann daher jeweils verschiedenes Material für die Buchsen 4 und 5 und die Lagerbe festigungen 6 und 7 verwenden, sowie auch diese stets und sicher ein- und ausbauen. Das Kreuzstück 5 besitzt ein Loch 10, durch welches die Wellen 1 und 2 sich einander nähern können. Daher verfügt das Kreuzstück 5 über eine sichere Stütze durch die Wellen 1 und 2.The bearing attachments 6 and 7 are detachably attached to the bushes 3 and 4 , with their base firmly inserted in the straight grooves 15 and 16 , the grooves being in the opposite surfaces of the bushes 3 and 4 and using screws 17 and 18 will. You can therefore use different material for the bushings 4 and 5 and the Lagerbe fastenings 6 and 7 , as well as always and safely install and remove. The cross piece 5 has a hole 10 through which the shafts 1 and 2 can approach each other. Therefore, the cross piece 5 is securely supported by the shafts 1 and 2 .

Wie oben beschrieben verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über die Eigenschaft, sowohl Exzenter- als auch Winkelablenkungen gleichzeitig zu ermöglichen. Die durch derartige Exzenter- und Winkelablenkungen verursachten Bewegungen werden in Gleit- und Rotations bewegungen umgewandelt, ohne daß es dadurch zu einem seitlichen Abrutschen der betreffenden Glieder kommt und die Bewegungen durch Wiederholung von Gleit und Rotationsbewegungen des Kreuzstücks 5 via der Lager 8 und 9 aufgefangen werden. So ist es möglich, die Belastung der betroffenen Glieder gering zu halten, sowie auch die Größe des sich dazwischenbefindenden Zwischenraums klein zu halten. Eine Verkleinerung dieses Zwischenraums ist jedoch notwendig, um den Präzisionsgrad bei der Steuerung der Betriebsvorgänge der Maschine, in der die Universalverbindung eingebaut ist, zu erhöhen, z.B. hinsichtlich einer Begrenzung von Bewegung und Endanschlag. Da die Buchsen 3 und 4 sowie die Lagerbefestigungen 6 und 7 voneinander getrennte und ausbaubare Glieder sind, besteht die Möglichkeit, zum Beispiel die Härtegrade dieser Glieder hinsichtlich der beabsichtigten Verwendungsweise auszuwählen sowie eine feste Struktur vorzusehen, die eine leichte Produktion und leichtes Ein- und Ausbauen wie auch eine weiche und vorteilhafte Rotationsübertragung ermöglicht.As described above, the device according to the invention has the property of enabling both eccentric and angular deflections at the same time. The movements caused by such eccentric and angular deflections are converted into sliding and rotating movements without causing the associated members to slide sideways and the movements are absorbed by repeating sliding and rotating movements of the crosspiece 5 via the bearings 8 and 9 . So it is possible to keep the load on the affected limbs low and to keep the size of the space between them small. However, a reduction in this gap is necessary in order to increase the degree of precision in the control of the operations of the machine in which the universal connection is installed, for example with regard to a limitation of movement and end stop. Since the bushes 3 and 4 and the bearing attachments 6 and 7 are separate and removable members, there is the possibility, for example, to select the degrees of hardness of these members with regard to the intended use and to provide a solid structure that is easy to produce and easy to install and remove as well as a smooth and advantageous rotation transmission.

Die erfindungsgemäße Verbindung ist deshalb den Verbindungen des Standes der Technik hinsichtlich ihrer Verwendung für Werkzeugmaschinen, Roboter und Büroautomatisierungseinrichtungen, die einer sehr genauen Steuerung bedürfen, weit überlegen.The compound of the invention is therefore the Prior art compounds regarding their use for machine tools, Robots and office automation equipment, that require very precise control, far superior.

Claims

1. Universal connection with

a) bushings that are attached to associated shafts that are to be coupled together;
b) a cross piece through which the sockets are coupled to each other;
c) bearing fastenings which are fastened in a crossed arrangement on opposite and corresponding surfaces of the bushings;
d) bearings that can slide and rotate freely and from which the cross piece is held in the bearing attachments; and
e) Gaps between the cross piece and the bushings and the bearing attachments, with rotary movements being transmitted and the bushings being able to move because the cross piece can slide and rotate between the shafts and allow eccentric and angular deflections.

2. Universal connection according to claim 1, wherein the Cross piece has a hole in which the waves are used.