EP0845086A1 - Device for fixing a rotor to a drive shaft - Google Patents

Device for fixing a rotor to a drive shaft

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Publication number
EP0845086A1
EP0845086A1 EP97925053A EP97925053A EP0845086A1 EP 0845086 A1 EP0845086 A1 EP 0845086A1 EP 97925053 A EP97925053 A EP 97925053A EP 97925053 A EP97925053 A EP 97925053A EP 0845086 A1 EP0845086 A1 EP 0845086A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
collet
drive shaft
rotor
conical
spring arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97925053A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Frank Eigemeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thermo Electron LED GmbH
Original Assignee
Heraeus Instruments GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Instruments GmbH filed Critical Heraeus Instruments GmbH
Publication of EP0845086A1 publication Critical patent/EP0845086A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/09—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D1/093—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping
    • F16D1/097—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping with clamping effected by ring expansion only, e.g. with an expanded ring located between hub and shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/08—Arrangement or disposition of transmission gearing ; Couplings; Brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/08—Arrangement or disposition of transmission gearing ; Couplings; Brakes
    • B04B2009/085—Locking means between drive shaft and rotor

Definitions

  • the invention relates to a device for fixing a rotor to a drive shaft, which is connected to a motor, the end of the drive shaft facing away from the motor and intended for receiving the rotor being conical, with a collet which is essentially rotationally symmetrical and is arranged around the conical end of the drive shaft and is slotted axially parallel, beginning in each case from one end of the collet, the inside of the collet being conical and the conical shape corresponding to the shape of the cone of the drive shaft and the outside of the collet essentially is cylindrical and has a stop surface formed perpendicular to the axis of rotation of the collet at the end of the collet remote from the motor end for non-positive connection with a clamping screw engaging in an axial bore of the drive shaft
  • Such devices are widely known in technology, for example in machine tool construction or also in centrifuges, such fixation arrangements are used.
  • centrifuges these arrangements serve as rotor receptacles for fastening a centrifuge rotor in order to create a firm but easily detachable connection between the rotor hub and drive unit
  • a device is known, for example, from DE G 75 41 370.
  • a collet is used to fasten the rotor of a laboratory centrifuge.
  • the components to be connected often have high temperature differences during assembly, since the drive shaft may be present has overheated, on the other hand, the rotor has been pre-cooled. After the temperature has been equalized and a temperature equilibrium has been set, so-called changes in fit occur due to changes in length due to the equalization of temperature differences
  • Collets are known from the prior art, for example from JP-62-46021 (A). However, the collet disclosed here does not have a slotted structure, but rather is pressed onto a cone under thermal expansion. Such arrangements are used, inter alia, in machine tools for holding of tools Collets are also known from WO-89/11598.
  • the collets disclosed in this publication are suitable for rotary joints, pistons, piston rods, etc. Similar collets are also known from DE-GM 72 22 304. Collets with slotted structures are from DE 29 44 756 A1 and NO-PS 94 242 known
  • This object is achieved according to the invention in that a spring arrangement which can be compressed in the axial direction is arranged between the stop surface and the screw head of the tensioning screw and in that a friction element which increases the friction is arranged between the axial stop and (replaceable) rotor.
  • a spring arrangement which can be compressed in the axial direction is arranged between the stop surface and the screw head of the tensioning screw and in that a friction element which increases the friction is arranged between the axial stop and (replaceable) rotor.
  • the friction element can be any material that increases the friction between the rotor and the drive educated.
  • the friction element is advantageously arranged in a ring around the rotor axis in order to bring about a uniform distribution of the friction force.
  • the friction element can be fixed in a groove or in another way, for example by gluing.
  • the tensioning screw may have a guide shaft for guiding the spring arrangement and for self-guidance, in particular for the guide shaft to be guided in a fit in a central bore of the drive shaft. Since the clamping system is to be operated at very high speeds, it is important that all parts are guided precisely and without imbalance.
  • the guide shaft of the clamping screw which can be arranged between the screw head and the thread, the clamping screw itself are guided in the central bore of the drive shaft, the spring elements and a thrust washer advantageously arranged between the stop surface and the spring arrangement. Since the collet is slotted, the contact surface for the spring elements on the collet is interrupted. In order to avoid wear at this point during the tensioning movement, a thrust washer or washer can be used as an intermediate layer.
  • the conical end of the drive shaft can have at its end facing the spring arrangement a stop arranged perpendicular to its axis for the spring arrangement or the thrust washer.
  • This stop serves as an overload limitation, so that the collet cannot be damaged, for example, when the clamping screw is tightened without a rotor.
  • the distance between the spring arrangement or the thrust washer and the stop must be dimensioned so that the clamping path is limited. This distance can easily be determined and optimized with just a few tests.
  • the screw head of the clamping screw has a collar which is angled around its outer edge in the direction of the drive shaft, the angled part engaging around the collet at one end.
  • Such speeds can occur, for example, if, for example, a laboratory centrifuge is started without a rotor and the centrifuge has no protective device which prevents such operation.
  • the spring arrangement is designed as a plate spring set formed from at least one plate spring or as a coil spring.
  • the collet has, at its end facing away from the motor, a cylinder sleeve on the abutment surface, in which the screw head is at least partially arranged, the screw head having a collar on its outer circumference and the cylinder sleeve inwards Axis directed edge has, which engages around the collar of the screw head on the side facing away from the spring arrangement and abuts the collar.
  • the clamping screw acts as a puller when it is unscrewed from the drive shaft and releases the collet from the drive shaft even when the fit is very tight.
  • the slots of the collet alternate, i.e. H. alternately starting from the two end faces of the collet. This makes it possible to strongly deform the collet to insert the clamping screw, the spring arrangement and the thrust washer from above until the spring arrangement and the collar are arranged in the annular groove formed by the space between the inwardly directed edge and the stop surface.
  • the alternating (meandering) arrangement of the slots leads to a high flexibility of the collet.
  • the collet can only be slotted from the side facing the motor.
  • the inward edge of the collet designed to bear against the collar of the screw head is detachably arranged on the conical part of the collet.
  • the device can be used for a centrifuge.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of the device
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the collet
  • FIG. 3 shows a half section of the device
  • Figure 4 is a half-sectional view of a second embodiment
  • Figure 5 is a collet for the second embodiment.
  • the drawing shows a section through the device according to the invention with a centrifuge rotor 1 which is placed on a collet 2.
  • the collet 2 in turn is placed on the conical part 3 of the drive shaft 4.
  • the lower end of the rotor 1 rests on an axial stop 5 which delimits the conical part 3 of the drive shaft 4.
  • a rubber ring 15 is arranged as a friction element in a groove of the axial stop 5 which extends circularly around the axis of the drive shaft 4.
  • the collet 2 is formed from a spring steel. It is meandering, i.e. H. alternately slotted from above and below, the slits 6 being only indicated in FIG. 1. They open at their end located within the collet 2 into a bore 7 which, when the collet 2 expands, distributes forces and thus prevent the slots 6 from being torn out (FIG. 2).
  • the collet 2 has in its upper area as a cylindrical sleeve a groove 8 (e.g. an annular groove) which is formed between the stop surface 9 and the inwardly facing edge 10.
  • a thrust washer 16 On the stop surface 9 is a thrust washer 16 and on this the disc spring set 1 1, which braces the clamping screw 12 against the collet 2 self-adjusting.
  • the clamping screw 12 has a collar 13 on its outer circumference.
  • the disc springs 11 rest on the lower side of the collar 13, while the upper side of the collar 13 presses against the edge 10 of the clamping screw 2 when the clamping screw 12 is unscrewed from the drive shaft 4 and thereby pulls it off the conical part of the drive shaft 4 .
  • the clamping screw 12 can be reached through a central bore 14 of the rotor 1 and has a guide shaft 17 which is arranged between the screw head and the thread and which is guided in a fit in a central bore of the drive shaft 4.
  • the guide shaft 17 also serves to guide the plate spring set 11 and the thrust washer 16.
  • the conical end of the drive shaft 4 has, at its end facing the plate spring set 11, a stop 18 arranged perpendicular to its axis, which in the loosened state of the rotor is at a short distance from the plane of the stop surface 9 and when the clamping screw 12 is tightened without a rotor forms an overload limitation by abutment against the thrust washer 16.
  • a further embodiment of the collet 2 is designed such that the slots 6 only extend from the lower edge.
  • Figures 4 and 5 show a further embodiment of the invention.
  • the screw head of the clamping screw 12 ' has a collar 13' which on its outer edge in the direction of the drive shaft 4 has a circumferential, angled part 19 which engages around the collet 2 'at its upper end.
  • the edge 20 of the angled part 19 is cranked inwards and engages in a groove 21 which is formed on the outside of the collet 2 ', all the way round.
  • This arrangement secures the collet 2 'and prevents it from being destroyed by overstretching if the device is operated accidentally (which is possible with centrifuges without rotor detection) without rotor 1

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for fixing a rotor (1) to a drive shaft (4) which is connected to a motor, the drive-shaft (4) end (3) turned away from the motor and provided for holding the rotor (1) being conical. Said device has a spring chuck (2) which is substantially rotationally symmetrical, and is arranged around the conical end (3) of the drive shaft (4), and is slotted parallel to the axis starting in each case from one end surface of the spring chuck (2). The inside of the spring chuck (2) is conical and the conical shape corresponds to the shape of the cone (3) of the drive shaft (4), and the outside of the spring chuck (2) is substantially cylindrical, and has a stop surface (9) perpendicular to the axis of rotation of the spring chuck (2) on the spring chuck (2) end turned away from the motor, for frictional connection with a clamping screw (12) engaging in an axial bore of the drive shaft (4). To ensure, after changes in temperature of the individual components or after temperature compensation of components which have great differences in temperature during assembly, secure fastening of the rotor (1) to the drive shaft (4) a spring arrangement (11) compressible in the axial direction is arranged between the stop surface (9) and the screw top of the clamping screw (12), and a friction element (15) is arranged between the axial stop (5) and the rotor (1).

Description

Vorrichtung zur Fixierung eines Rotors auf einer Antriebswelle Device for fixing a rotor on a drive shaft
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fixierung eines Rotors auf einer Antriebswelle, die mit einem Motor verbunden ist, wobei das dem Motor abgewandte und zur Aufnahme des Ro¬ tors vorgesehene Ende der Antriebswelle konisch ausgebildet ist, mit einer Spannzange, die im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und um das konische Ende der Antriebswelle herum angeordnet ist und die achsparallel, jeweils von einer Stirnseite der Spannzange begin¬ nend geschlitzt ist wobei die Innenseite der Spannzange kegelförmig ausgebildet ist und die Kegelform der Form des Konus der Antriebswelle entspricht und wobei die Außenseite der Spannzange im wesentlichen zylinderformig ausgebildet ist und eine senkrecht zur Rotati¬ onsachse der Spannzange ausgebildete Anschlagflache an dem dem Motorende abgewandten Ende der Spannzange aufweist zur kraftschlussigen Verbindung mit einer in eine axiale Boh¬ rung der Antriebswelle eingreifenden SpannschraubeThe invention relates to a device for fixing a rotor to a drive shaft, which is connected to a motor, the end of the drive shaft facing away from the motor and intended for receiving the rotor being conical, with a collet which is essentially rotationally symmetrical and is arranged around the conical end of the drive shaft and is slotted axially parallel, beginning in each case from one end of the collet, the inside of the collet being conical and the conical shape corresponding to the shape of the cone of the drive shaft and the outside of the collet essentially is cylindrical and has a stop surface formed perpendicular to the axis of rotation of the collet at the end of the collet remote from the motor end for non-positive connection with a clamping screw engaging in an axial bore of the drive shaft
Derartige Vorrichtungen sind in der Technik vielfach bekannt Beispielsweise im Werkzeugma¬ schinenbau oder auch bei Zentrifugen werden derartige Fixierungsanordnungen eingesetzt Bei Zentrifugen dienen diese Anordnungen als Rotoraufnahme zur Befestigung eines Zentrifugen¬ rotors, um eine feste, aber leicht losbare Verbindung zwischen Rotornabe und Antriebseinheit zu schaffen Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus DE G 75 41 370 bekannt Hier wird eine Spannzange zur Befestigung des Rotors einer Laborzentrifuge verwendet In der Labortechnik weisen die miteinander zu verbindenden Komponenten (Antrieb und Rotor) bei der Montage häufig hohe Temperaturunterschiede auf, da die Antriebswelle unter Umstanden heißgelaufen ist, wahrend andererseits der Rotor vorgekuhlt ist Nach erfolgtem Temperatur¬ ausgleich und Einstellung eines Temperaturgleichgewichtes entstehen sogenannte Passungs- spielanderungen durch Längenanderungen aufgrund des Ausgleichs von Temperaturunter¬ schieden Dies kann zum Verlust der Vorspannung und damit zum Losen der Verbindung fuhrenSuch devices are widely known in technology, for example in machine tool construction or also in centrifuges, such fixation arrangements are used. In centrifuges, these arrangements serve as rotor receptacles for fastening a centrifuge rotor in order to create a firm but easily detachable connection between the rotor hub and drive unit Such a device is known, for example, from DE G 75 41 370. A collet is used to fasten the rotor of a laboratory centrifuge. In laboratory technology, the components to be connected (drive and rotor) often have high temperature differences during assembly, since the drive shaft may be present has overheated, on the other hand, the rotor has been pre-cooled. After the temperature has been equalized and a temperature equilibrium has been set, so-called changes in fit occur due to changes in length due to the equalization of temperature differences
Spannzangen sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus JP-62-46021 (A) bekannt Die hier offenbarte Spannzange weist jedoch keine geschlitzte Struktur auf, sondern sie wird unter warmebedingter Ausdehnung auf einen Konus gepreßt Derartige Anordnungen finden Anwendung unter anderem bei Werkzeugmaschinen zur Halterung von Werkzeugen Spannzangen sind auch aus WO-89/11598 bekannt Die in dieser Druckschrift offenbarten Spannzangen sind geeignet für Drehgelenke, Kolben, Kolbenstangen usw Ahnliche Spannzan¬ gen sind auch aus DE-GM 72 22 304 bekannt Spannzangen mit geschlitzten Strukturen sind aus DE 29 44 756 A1 und NO-PS 94 242 bekanntCollets are known from the prior art, for example from JP-62-46021 (A). However, the collet disclosed here does not have a slotted structure, but rather is pressed onto a cone under thermal expansion. Such arrangements are used, inter alia, in machine tools for holding of tools Collets are also known from WO-89/11598. The collets disclosed in this publication are suitable for rotary joints, pistons, piston rods, etc. Similar collets are also known from DE-GM 72 22 304. Collets with slotted structures are from DE 29 44 756 A1 and NO-PS 94 242 known
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von dem bekannten Stand der Technik eine gattungsgemaße Vorrichtung bereitzustellen, die auch nach Temperaturanderung der ein¬ zelnen Komponenten bzw nach Temperaturausgleich von Komponenten, welche bei der Mon¬ tage hohe Temperaturunterschiede aufweisen, eine sichere Befestigung des Rotors auf einer Antriebswelle gewährleistetIt is the object of the present invention to provide, starting from the known prior art, a generic device which, even after the temperature change of the individual components or after temperature compensation of components which have large temperature differences during assembly, has a secure attachment of the rotor a drive shaft guaranteed
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelost, daß zwischen der Anschlagflache und dem Schraubenkopf der Spannschraube eine in Achsrichtung zusammendruckbare Federan¬ ordnung angeordnet ist und daß zwischen Axialanschlag und (auswechselbarem) Rotor ein die Reibung erhöhendes Reibelement angeordnet ist Dadurch wird auch bei temperaturande- rungsbedingter Langenanderung der beteiligten Bauelemente ein festes Anliegen der Spannzange auf dem Konus der Antriebswelle und damit die kraftschlussige Verbindung zwi¬ schen Spannzange und Rotor gewährleistet, da die Federanordnung ein eventuell durch Lan- genausdehnung hervorgerufenes Passungsspiel kompensiert Desweiteren wird eine einfache und sichere Befestigung des Rotors, beispielsweise einer Laborzentπfuge, erleichtert, weil das Reibelement sicherstellt, daß sich der Antrieb mit dem Spannsystem wahrend des Festziehens der Spannschraube nicht unter dem Rotor wegdreht, sondern tatsächlich ein Spreizen der Spannzange erfolgt, ohne daß die Bedienperson die Teile besonders gegeneinander drucken muß Das Reibelement kann ein beliebiges, die Reibung zwischen Rotor und Antrieb erhöhen¬ des Material sein, bevorzugt ist es aus einem elastischen Material, insbesondere aus Gummi gebildet. Vorteilhafterweise ist das Reibelement ringförmig um die Rotorachse herum angeord¬ net, um eine gleichmäßige Verteilung der Reibungskraft zu bewirken. Das Reibelement kann in einer Nut oder auf andere Weise, beispielsweise durch Klebung, fixiert sein.This object is achieved according to the invention in that a spring arrangement which can be compressed in the axial direction is arranged between the stop surface and the screw head of the tensioning screw and in that a friction element which increases the friction is arranged between the axial stop and (replaceable) rotor. This also results in a change in length due to temperature change The components involved ensure that the collet is firmly seated on the cone of the drive shaft and thus the positive connection between the collet and the rotor is ensured, since the spring arrangement compensates for any play of fit that may be caused by elongation of the length. Furthermore, simple and secure fastening of the rotor, for example a laboratory centrifuge , relieved, because the friction element ensures that the drive with the clamping system does not turn away under the rotor during tightening of the clamping screw, but actually spreads the collet without that the operator has to print the parts against each other in particular. The friction element can be any material that increases the friction between the rotor and the drive educated. The friction element is advantageously arranged in a ring around the rotor axis in order to bring about a uniform distribution of the friction force. The friction element can be fixed in a groove or in another way, for example by gluing.
Zweckmäßig kann es sein, daß die Spannschraube einen Führungsschaft zur Führung der Fe¬ deranordnung und zur Selbstführung aufweist, insbesondere, daß der Führungsschaft in einer Passung einer Zentralbohrung der Antriebswelle geführt ist. Da das Spannsystem bei sehr ho¬ hen Drehzahlen betrieben werden soll, ist es wichtig, daß alle Teile exakt und unwuchtfrei ge¬ führt werden. Über den Führungsschaft der Spannschraube, der zwischen Schraubenkopf und Gewinde angeordnet sein kann, sind die Spannschraube selbst in der Zentralbohrung der An¬ triebswelle, die Federelemente und eine vorteilhafterweise zwischen der Anschlagfläche und der Federanordnung angeordnete Druckscheibe geführt. Da die Spannzange geschlitzt ist, ist die Auflagefläche für die Federelemente an der Spannzange unterbrochen. Um während der Spannbewegung Verschleiß an dieser Stelle zu vermeiden, kann als Zwischenlage eine Druck¬ scheibe oder Unterlegscheibe verwendet werden.It may be expedient for the tensioning screw to have a guide shaft for guiding the spring arrangement and for self-guidance, in particular for the guide shaft to be guided in a fit in a central bore of the drive shaft. Since the clamping system is to be operated at very high speeds, it is important that all parts are guided precisely and without imbalance. About the guide shaft of the clamping screw, which can be arranged between the screw head and the thread, the clamping screw itself are guided in the central bore of the drive shaft, the spring elements and a thrust washer advantageously arranged between the stop surface and the spring arrangement. Since the collet is slotted, the contact surface for the spring elements on the collet is interrupted. In order to avoid wear at this point during the tensioning movement, a thrust washer or washer can be used as an intermediate layer.
Das konische Ende der Antriebswelle kann an seinem der Federanordnung zugewandten Ende einen senkrecht zu seiner Achse angeordneten Anschlag für die Federanordnung oder die Druckscheibe aufweisen. Dieser Anschlag dient als Überlastbegrenzung, so daß beispielsweise beim Anziehen der Spannschraube ohne Rotor die Spannzange nicht beschädigt werden kann. Dazu ist der Abstand zwischen der Federanordnung beziehungsweise der Druckscheibe und dem Anschlag so zu bemessen, daß der Spannweg begrenzt wird. Dieser Abstand kann durch wenige Versuche leicht ermittelt und optimiert werden.The conical end of the drive shaft can have at its end facing the spring arrangement a stop arranged perpendicular to its axis for the spring arrangement or the thrust washer. This stop serves as an overload limitation, so that the collet cannot be damaged, for example, when the clamping screw is tightened without a rotor. For this purpose, the distance between the spring arrangement or the thrust washer and the stop must be dimensioned so that the clamping path is limited. This distance can easily be determined and optimized with just a few tests.
Zweckmäßig für eine besondere Ausführungsform ist es, daß der Schraubenkopf der Spann¬ schraube einen Kragen aufweist, der an seinem äußeren Rand in Richtung der Antriebswelle umlaufend abgewinkelt ist, wobei der abgewinkelte Teil die Spannzange an ihrem einen Ende umgreift. Dadurch wird die radiale Dehnung der Spannzange begrenzt, so daß sie beispielswei¬ se beim versehentlichen Betrieb ohne Rotor nicht durch die dabei auftretenden Fliehkräfte überdehnt wird. Derartige Drehzahlen können unter anderem auftreten, wenn beispielsweise ei¬ ne Laborzentrifuge ohne Rotor gestartet wird und die Zentrifuge keine Schutzeinrichtung be¬ sitzt, welche solch einen Betrieb verhindert.It is expedient for a special embodiment that the screw head of the clamping screw has a collar which is angled around its outer edge in the direction of the drive shaft, the angled part engaging around the collet at one end. This limits the radial expansion of the collet, so that it is not overstretched by the centrifugal forces that occur, for example, in the event of inadvertent operation without a rotor. Such speeds can occur, for example, if, for example, a laboratory centrifuge is started without a rotor and the centrifuge has no protective device which prevents such operation.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Federanordnung als aus mindestens einer Teller¬ feder gebildeter Tellerfedersatz oder als Schraubenfeder ausgebildet. Zweckmäßigerweise weist die Spannzange in einer weiteren Ausführungsform an ihrem dem Motor abgewandten Ende an die Anschlagfläche anschließend eine Zylinderhülse auf, in der der Schraubenkopf mindestens teilweise angeordnet ist, wobei der Schraubenkopf an seinem äußeren Umfang ei¬ nen Kragen aufweist und die Zylinderhülse einen nach innen, zur Achse gerichteten Rand auf¬ weist, der den Kragen des Schraubenkopfes an der der Federanordnung abgewandten Seite umgreift und zur Anlage an, den Kragen bestimmt ist. Dadurch wirkt die Spannschraube beim Herausdrehen aus der Antriebswelle als Abzieher und löst die Spannzange von der Antriebs¬ welle selbst bei sehr festem Sitz.In an advantageous embodiment, the spring arrangement is designed as a plate spring set formed from at least one plate spring or as a coil spring. Conveniently In a further embodiment, the collet has, at its end facing away from the motor, a cylinder sleeve on the abutment surface, in which the screw head is at least partially arranged, the screw head having a collar on its outer circumference and the cylinder sleeve inwards Axis directed edge has, which engages around the collar of the screw head on the side facing away from the spring arrangement and abuts the collar. As a result, the clamping screw acts as a puller when it is unscrewed from the drive shaft and releases the collet from the drive shaft even when the fit is very tight.
Zweckmäßig ist es, daß die Schlitze der Spannzange alternierend, d. h. abwechselnd von den beiden Stirnseiten der Spannzange ausgehend, ausgebildet sind. Dadurch ist es u.a. möglich, die Spannzange stark zu verformen, um die Spannschraube, die Federanordnung und die Druckscheibe von oben einzuführen, bis die Federanordnung und der Kragen in der durch den Raum zwischen dem nach innen gerichteten Rand und der Anschlagfläche gebildeten ringför¬ migen Nut angeordnet sind. Allgemein führt die alternierende (mäanderförmige) Anordnung der Schlitze zu einer hohen Flexibilität der Spannzange.It is useful that the slots of the collet alternate, i.e. H. alternately starting from the two end faces of the collet. This makes it possible to strongly deform the collet to insert the clamping screw, the spring arrangement and the thrust washer from above until the spring arrangement and the collar are arranged in the annular groove formed by the space between the inwardly directed edge and the stop surface. In general, the alternating (meandering) arrangement of the slots leads to a high flexibility of the collet.
In einer anderen Ausführungsform kann die Spannzange lediglich von der dem Motor zuge¬ wandten Seite her geschlitzt sein. Um die oben beschriebene ringförmige Nut zur Aufnahme des Kragens des Schraubenkopfes und der Federanordnung zu bilden, ist dabei der zur Anlage an den Kragen des Schraubenkopfes ausgebildete nach innen gerichtete Rand der Spannzan¬ ge an dem konischen Teil der Spannzange lösbar angeordnet. Die Spannschraube wird dabei nach Aufsetzen der Spannzange auf den Konus der Antriebswelle in die Antriebswelle hinein¬ geschraubt und anschließend wird der nach innen gerichtete Rand der Spannzange auf dieser befestigt.In another embodiment, the collet can only be slotted from the side facing the motor. In order to form the above-described annular groove for receiving the collar of the screw head and the spring arrangement, the inward edge of the collet designed to bear against the collar of the screw head is detachably arranged on the conical part of the collet. After the collet has been placed on the cone of the drive shaft, the clamping screw is screwed into the drive shaft and the inward edge of the collet is then fastened to it.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung für eine Zentrifuge verwendet werden.According to the invention, the device can be used for a centrifuge.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing.
In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung, Figur 2 eine schematische Darstellung der Spannzange, Figur 3 einen Halbschnitt der Vorrichtung, Figur 4 eine Halbschnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels und Figur 5 eine Spannzange für das zweite Ausführungsbeispiel.1 shows a schematic sectional illustration of the device, FIG. 2 shows a schematic illustration of the collet, FIG. 3 shows a half section of the device, Figure 4 is a half-sectional view of a second embodiment and Figure 5 is a collet for the second embodiment.
Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Zentrifu¬ genrotor 1 , der auf eine Spannzange 2 aufgesetzt ist. Die Spannzange 2 wiederum ist auf den konischen Teil 3 der Antriebswelle 4 aufgesetzt. Zwischen dem Rotor 1 , der Spannzange 2 und der Antriebswelle 4 besteht eine kraftschlüssige Verbindung (Figuren 1 und 3).The drawing shows a section through the device according to the invention with a centrifuge rotor 1 which is placed on a collet 2. The collet 2 in turn is placed on the conical part 3 of the drive shaft 4. There is a non-positive connection between the rotor 1, the collet 2 and the drive shaft 4 (FIGS. 1 and 3).
Der Rotor 1 liegt mit seinem unteren Ende an einem Axialanschlag 5 auf, der den konischen Teil 3 der Antriebswelle 4 begrenzt. Zwischen dem Axialanschlag 5 und dem Rotor 1 ist in einer kreisförmig die Achse der Antriebswelle 4 umlaufenden Nut des Axialanschlages 5 ein Gummi¬ ring 15 als Reibelement angeordnet. Die Spannzange 2 ist aus einem Federstahl gebildet. Sie ist mäanderförmig, d. h. alternierend von oben und unten geschlitzt, wobei die Schlitze 6 in der Figur 1 lediglich angedeutet sind. Sie münden an ihrem innerhalb der Spannzange 2 befindli¬ chen Ende in eine Bohrung 7, die bei Dehnung der Spannzange 2 eine Kräfteverteilung bewirkt und damit ein Ausreißen der Schlitze 6 verhindern (Figur 2).The lower end of the rotor 1 rests on an axial stop 5 which delimits the conical part 3 of the drive shaft 4. Between the axial stop 5 and the rotor 1, a rubber ring 15 is arranged as a friction element in a groove of the axial stop 5 which extends circularly around the axis of the drive shaft 4. The collet 2 is formed from a spring steel. It is meandering, i.e. H. alternately slotted from above and below, the slits 6 being only indicated in FIG. 1. They open at their end located within the collet 2 into a bore 7 which, when the collet 2 expands, distributes forces and thus prevent the slots 6 from being torn out (FIG. 2).
Die Spannzange 2 weist in ihrem oberen Bereich als Zylinderhülse eine Nut 8 (z.B. eine Ring¬ nut) auf, die zwischen der Anschlagfläche 9 und dem nach innen weisenden Rand 10 gebildet ist. Auf der Anschlagfläche 9 liegt eine Druckscheibe 16 und auf dieser der Tellerfedersatz 1 1 auf, der die Spannschraube 12 selbstnachstellend gegen die Spannzange 2 verspannt. Die Spannschraube 12 weist einen Kragen 13 an ihrem äußeren Umfang auf. An der unteren Seite des Kragens 13 liegen die Tellerfedern 11 an, während die obere Seite des Kragens 13 beim Herausdrehen der Spannschraube 12 aus der Antriebswelle 4 gegen den Rand 10 der Spann¬ schraube 2 drückt und diese dadurch von dem konischen Teil der Antriebswelle 4 abzieht. Die Spannschraube 12 ist durch eine zentrische Bohrung 14 des Rotors 1 erreichbar und weist ei¬ nen Führungsschaft 17 auf, der zwischen dem Schraubenkopf und dem Gewinde angeordnet ist und der in einer Passung einer Zentralbohrung der Antriebswelle 4 geführt ist. Der Füh¬ rungsschaft 17 dient auch der Führung des Tellerfedersatzes 11 und der Druckscheibe 16.The collet 2 has in its upper area as a cylindrical sleeve a groove 8 (e.g. an annular groove) which is formed between the stop surface 9 and the inwardly facing edge 10. On the stop surface 9 is a thrust washer 16 and on this the disc spring set 1 1, which braces the clamping screw 12 against the collet 2 self-adjusting. The clamping screw 12 has a collar 13 on its outer circumference. The disc springs 11 rest on the lower side of the collar 13, while the upper side of the collar 13 presses against the edge 10 of the clamping screw 2 when the clamping screw 12 is unscrewed from the drive shaft 4 and thereby pulls it off the conical part of the drive shaft 4 . The clamping screw 12 can be reached through a central bore 14 of the rotor 1 and has a guide shaft 17 which is arranged between the screw head and the thread and which is guided in a fit in a central bore of the drive shaft 4. The guide shaft 17 also serves to guide the plate spring set 11 and the thrust washer 16.
Das konische Ende der Antriebswelle 4 weist an seinem dem Tellerfedersatz 11 zugewandten Ende einen senkrecht zu seiner Achse angeordneten Anschlag 18 auf, der in gelockertem Zu¬ stand des Rotors einen geringen Abstand zu der Ebene der Anschlagfläche 9 aufweist und beim Festziehen der Spannschraube 12 ohne Rotor durch Anlage an die Druckscheibe 16 eine Überlastbegrenzung bildet. In der Zeichnung nicht dargestellt ist, eine weitere Ausführungsform der Spannzange 2 derge¬ stalt ausgebildet, daß die Schlitze 6 nur vom unteren Rand ausgehen. Sie können sich bis in den Bereich der Nut 8 erstrecken, so daß die Spannzange wie in dem in der Zeichnung darge¬ stellten Ausführungsbeispiel von oben auf die vormontierte Spannschraube 12 aufgesetzt wer¬ den kann, bevor der Rotor 1 auf die Spannzange 2 aufgesetzt wird Dies ist allerdings nur be¬ grenzt möglich, so daß eine weitere Ausführungsform dieser letztgenannten Anordnung der Schlitze 6 darin besteht, daß der obere Teil der Spannzange 2 einschließlich des Randes 10 durch Verschraubung lösbar auf dem unteren Teil der Spannzange 2 aufgesetzt ist. Dadurch kann zunächst der untere Teil der Spannzange 2 auf dem konischen Teil 3 der Antriebswelle 4 angeordnet werden Danach wird die Spannschraube 12 in die Antriebswelle 4 geschraubt und anschließend das obere Teil der Spannzange 2 aufgesetzt und befestigtThe conical end of the drive shaft 4 has, at its end facing the plate spring set 11, a stop 18 arranged perpendicular to its axis, which in the loosened state of the rotor is at a short distance from the plane of the stop surface 9 and when the clamping screw 12 is tightened without a rotor forms an overload limitation by abutment against the thrust washer 16. Not shown in the drawing, a further embodiment of the collet 2 is designed such that the slots 6 only extend from the lower edge. They can extend into the area of the groove 8, so that the collet can be placed on the preassembled clamping screw 12 from above, as in the embodiment shown in the drawing, before the rotor 1 is placed on the collet 2 is, however, only possible to a limited extent, so that a further embodiment of this latter arrangement of the slots 6 consists in that the upper part of the collet 2, including the edge 10, is detachably placed on the lower part of the collet 2 by screwing. As a result, the lower part of the collet 2 can first be arranged on the conical part 3 of the drive shaft 4. Then the clamping screw 12 is screwed into the drive shaft 4 and then the upper part of the collet 2 is placed and fastened
Figuren 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dieser Vorrichtung weist der Schraubenkopf der Spannschraube 12' einen Kragen 13' auf, der an seinem äußeren Rand in Richtung der Antriebswelle 4 einen umlaufenden, abgewinkelten Teil 19 auf, der die Spannzange 2' an ihrem oberen Ende umgreift. Dabei ist der Rand 20 des abgewinkelten Teils 19 nach innen gekröpft und greift in eine Nut 21 ein, die an der Außenseite der Spannzange 2', diese umlaufend, gebildet ist. Diese Anordnung sichert die Spannzange 2' und verhindert deren Zerstörung durch Uberdehnung, falls die Vorrichtung versehentlich (was bei Zentrifugen ohne Rotorerkennung möglich ist) ohne Rotor 1 in Betrieb gesetzt wird Figures 4 and 5 show a further embodiment of the invention. In this device, the screw head of the clamping screw 12 'has a collar 13' which on its outer edge in the direction of the drive shaft 4 has a circumferential, angled part 19 which engages around the collet 2 'at its upper end. The edge 20 of the angled part 19 is cranked inwards and engages in a groove 21 which is formed on the outside of the collet 2 ', all the way round. This arrangement secures the collet 2 'and prevents it from being destroyed by overstretching if the device is operated accidentally (which is possible with centrifuges without rotor detection) without rotor 1

Claims

Patentansprüche claims
Vorrichtung zur Fixierung eines Rotors auf einer Antriebswelle, die mit einem Motor verbunden ist, wobei das dem Motor abgewandte und zur Aufnahme des Rotors vorgesehene Ende der Antriebswelle konisch ausgebildet ist, mit einer Spannzange, die im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und um das konische Ende der Antriebswelle herum angeordnet ist und die achsparallel, jeweils von einer Stirnseite der Spannzange beginnend geschlitzt ist, wobei die Innenseite der Spannzange kegelförmig ausgebildet ist und die Kegelform der Form des Konus der Antriebswelle entspricht und wobei die Außenseite der Spannzange im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und eine senkrecht zur Rotationsachse der Spannzange ausgebildete Anschlagfläche an dem dem Motor abgewandten Ende der Spannzange aufweist zur kraftschlüssigen Verbindung mit einer in eine axiale Bohrung der Antriebswelle eingreifenden Spannschraube, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anschlagflache (9) und dem Schraubenkopf der Spannschraube (12) eine in Achsrichtung zusammendruckbare Federanordnung (11) angeordnet ist und daß zwischen Axialanschlag (5) und Rotor (1) ein Reibelement (15) angeordnet ist Device for fixing a rotor to a drive shaft, which is connected to a motor, the end of the drive shaft facing away from the motor and intended for receiving the rotor being conical, with a collet which is essentially rotationally symmetrical and around the conical end of the drive shaft is arranged around and axially parallel, each slit starting from one end of the collet, the inside of the collet is conical and the conical shape corresponds to the shape of the cone of the drive shaft and the outside of the collet is substantially cylindrical and one perpendicular to The axis of rotation of the collet formed at the end of the collet facing away from the motor has a non-positive connection with a clamping screw engaging in an axial bore of the drive shaft, characterized in that between the stop surface (9) and the screw Head of the clamping screw (12) is arranged in the axial direction compressible spring arrangement (11) and that between the axial stop (5) and the rotor (1), a friction element (15) is arranged
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement (15) aus einem elastischen Material, insbesondere aus Gummi, gebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the friction element (15) is formed from an elastic material, in particular rubber.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement (15) ringförmig um die Rotorachse herum angeordnet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the friction element (15) is arranged annularly around the rotor axis.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement (15) in einer Nut fixiert ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the friction element (15) is fixed in a groove.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschraube (12) einen Führungsschaft (17) zur Führung der Federanordnung (11) und zur Selbstführung aufweist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the clamping screw (12) has a guide shaft (17) for guiding the spring arrangement (11) and for self-guidance.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschaft (17) in einer Passung einer Zentralbohrung der Antriebswelle (4) geführt ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the guide shaft (17) in a fit of a central bore of the drive shaft (4) is guided.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anschlagfläche (9) und der Federanordnung (11) eine Druckscheibe (16) angeordnet ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a thrust washer (16) is arranged between the stop surface (9) and the spring arrangement (11).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das konische Ende der Antriebswelle (4) an seinem der Federanordnung (11) zugewandten Ende einen senkrecht zu seiner Achse angeordneten Anschlag (18) für die Federanordnung (11) oder die Druckscheibe (16) aufweist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the conical end of the drive shaft (4) at its end facing the spring arrangement (11) has a stop arranged perpendicular to its axis (18) for the spring arrangement (11) or Has thrust washer (16).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung (11) als Schraubenfeder oder als aus mindestens einer Tellerfeder gebildeter Tellerfedersatz ausgebildet ist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the spring arrangement (11) is designed as a helical spring or as a plate spring set formed from at least one plate spring.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6) der Spannzange (2) alternierend von den beiden Stirnseiten der Spannzange (2) ausgehend ausgebildet sind.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the slots (6) of the collet (2) are alternately formed starting from the two end faces of the collet (2).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenkopf der Spannschraube (12') einen Kragen (13') aufweist, der an seinem äußeren Rand in Richtung der Antriebswelle umlaufend abgewinkelt ist, wobei der abgewinkelte Teil (19) die Spannzange (2') an ihrem einen Ende umgreift. 11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the screw head of the clamping screw (12 ') has a collar (13') which is angled circumferentially at its outer edge in the direction of the drive shaft, the angled part (19th ) grips the collet (2 ') at one end.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (2) an ihrem dem Motor abgewandten Ende an die Anschlagfläche (9) anschließend eine Zylinderhülse aufweist, in der der Schraubenkopf mindestens teilweise angeordnet ist, wobei der Schraubenkopf an seinem äußeren Umfang einen Kragen (13) aufweist und die Zylinderhülse einen nach innen, zur Achse gerichteten Rand (10) aufweist, der den Kragen (13) des Schraubenkopfes an der der Federanordnung (11 ) abgewandten Seite umgreift und zur Anlage an dem Kragen (13) bestimmt ist.12. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the collet (2) at its end facing away from the engine to the stop surface (9) then has a cylinder sleeve in which the screw head is at least partially arranged, the screw head on has a collar (13) on its outer circumference and the cylinder sleeve has an inward, axially directed edge (10) which engages around the collar (13) of the screw head on the side facing away from the spring arrangement (11) and for bearing against the collar ( 13) is determined.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6) der Spannzange (2) von der dem Motor zugewandten Seite der Spannzange (2) ausgehen und daß der zur Anlage an den Kragen (13) des Schraubenkopfes ausgebildete, nach innen gerichtete Rand (10) der Spannzange (2) an dem konischen Teil der Spannzange (2) lösbar angeordnet ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the slots (6) of the collet (2) from the motor-facing side of the collet (2) and that that designed to rest on the collar (13) of the screw head, inwards directed edge (10) of the collet (2) on the conical part of the collet (2) is detachably arranged.
14. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für eine Zentrifuge. 14. Use of the device according to one of claims 1 to 13 for a centrifuge.
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