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Die
Erfindung betrifft einen Befestigungsadapter, insbesondere zur 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 Teils, wobei die Flanschscheibe einteilig ausgebildet
ist und eine in sich geschlossene Ausnehmung in Umfangsrichtung
aufweist, wobei zumindest ein erster Umfangsabschnitt als Stützkörper und
zumindest ein zweiter Umfangsabschnitt als Klemmkörper ausgebildet
ist.
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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.
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Aus
der
DE 101 59 143
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 Umgangsrichtung verändert werden,
sodass eine Verklemmung auf einer Welle ermöglicht wird. Der Vorteil diese
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 über dies
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.
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Aus
der
DE 101 53 343
A1 ist ein Stoppelement zur Montage an einer Stange bekannt.
Dieses Stoppelement besitzt einen Radialschlitz, der in einen in
Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz übergeht, sodass im mittleren
Bereich des Stoppelementes ein teilweise elastisch ausgebildetes
Segmentteil entsteht, welches mit Hilfe einer von außen eingeschraubten
Schraube gegen eine Stange angedrückt werden kann und somit zu
eine Pressung führt,
die eine Befestigung des Stoppelementes auf der Stange ermöglicht.
Nachteilig bei dieser Ausführung
ist jedoch, dass ein recht hoher Anpressdruck erzielt werden muss,
damit das Stoppelement sicher auf der Stange gehalten wird.
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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.
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Erfindungsgemäß ist zur
Lösung
der Aufgabe vorgesehen, dass die Flanschscheibe zumindest eine Aussparung
aufweist, welche in den Innenraum mündet und unmittelbar an zumindest
einem Ende der Ausnehmung so angeordnet ist, dass ein Materialsteg
stehen bleibt, an dem ein in einer Gewindebohrung einliegender Gewindestift
anliegt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
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Durch
die Ausgestaltung eines Befestigungsadapters in Form einer Flanschscheibe,
kann eine besonders flache Bauweise gewählt werden, wobei die Herstellung
des einteiligen Befestigungsadapters 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 die erforderlichen Kräfte umfangsverteilt auf eine
Welle übertragen
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.
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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 Teil übertragen
werden. Die wenigstens eine Ausnehmung liegt somit in Umfangsrichtung
und wird seitlich durch die Materialstärke eines inneren und äußeren Ringes
der Flanschscheibe begrenzt, die gleichzeitig die Innen mung die dort
vorhandenen Ringe mit reduzierter Materialstärke hergestellt werden und
der innere Ring mit seiner Innenfläche elastisch ausgebildet ist,
sodass mit Hilfe eines Gewindestiftes der Innenring gegen die Achse oder
Welle klemmend gedrückt
werden kann. Zur Aufnahme des Gewindestiftes ist wenigstens eine Gewindebohrung
in Tangentialrichtung zur Flanschscheibe angeordnet und liegt gegenüber der
Aussparung, sodass der eingedrehte Gewindestift gegen einen Materialsteg
drückt.
Insofern unterteilt die mindestens eine Ausnehmung die Flanschscheibe
in einen inneren und einen äußeren Ring,
welcher durch ein aus Vollmaterial bestehenden Teil der Flanschscheibe,
welche als Stützkörper ausgebildet
ist, miteinander verbunden sind. Vorzugsweise erstreckt sich die
Ausnehmung über
einen Winkelbereich von 90 bis 270 Grad, wobei es ohne Weiteres
denkbar ist, dass mehrere Ausnehmungsbereiche ausgebildet sind und
durch eine entsprechende Anzahl von Gewindestiften gegen die Achse
beziehungsweise Welle gedrückt
werden können.
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Damit
mit Hilfe des Gewindestiftes Andruckkräfte auf den elastischen Innenring
der Ausnehmung übertragen
werden können,
ist in Radialrichtung der Flanschscheibe zumindest eine Aussparung in
der Flanschscheibe angeordnet, welche 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.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Flanschscheibe über Verbindungs-
oder Haltestifte mit einem ersten Bauteil, beispielweise einer Hohlwelle,
verbunden ist, während die
Flanschscheibe über
eine klemmende Innenfläche
mit einem zweiten Bauteil, beispielweise einer Achse, verbunden
ist. 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 Achsen und Hohlwellen
bevorzugt eingesetzt wird. Durch die Verbindungs- oder Haltestifte
wird darüber
hinaus eine radialfehler vermeidende Befestigung ermöglicht,
sodass von einer hohen Genauigkeit, beispielweise bei einer Signalscheibe,
auszugehen ist.
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Da
die erfindungsgemäßen Befestigungsadapter
unter anderem auch bei hochtourigen Antriebswellen eingesetzt werden
sollen, ist es erforderlich, das keine Unwucht vorliegt. Aus diesem
Grunde kann die Flanschscheibe auf der der Ausnehmung diametral
gegenüberliegenden
Außenfläche Einkerbungen,
Einbuchtungen oder sonstige Freistellungen aufweisen. 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.
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Vorzugsweise
werden die Befestigungsadapter bei absolut messenden mikrotechnisch
aufgebauten und hochauflösenden
GMR-Hohlwellengeber eingesetzt, die vorzugsweise in der Robotik
Verwendung finden.
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Ein
besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Befestigungsadapter 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 Befestigungsadapter besteht
darin, dass diese Ausführungsvariante
für beliebig
große
Durchmesser von Antriebswellen geeignet ist und entsprechend dimensioniert
werden kann. Vorzugsweise werden diese Art von Befestigungsadaptern
bei Absolutwertgebern eingesetzt, die eine flache Bauweise erfordern.
Hierbei wird der Befestigungsadapter mit Hilfe der Verbindungs-
oder Haltestifte auf einer Hohlwelle festgelegt und eine mit rotierende
Antriebswelle aufgenommen und mit Hilfe des Befestigungsadapters
und eines Gewindestiftes verspannt, sodass die mitrotierenden Teile
der Hohlwelle zur Auswertung beispielweise für einen Single-Turn-Geber herangezogen
werden können
und hierzu über
eine Signalscheibe oder Sensorscheibe verfügen.
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Die
Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren näher erläutert..
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Es zeigt
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1 vier
Ansichten eines erfindungsgemäßen Befestigungsadapters
zur Verwendung bei einer Well-Nabe-Verbindung,
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2 in
einer perspektivischen Darstellung den Befestigungsadapter gemäß 1 und
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3 in
einer perspektivischen Ansicht ein Anwendungsbeispiel für den Befestigungsadapter
für einen
Single-Turn-Geber vor der Montage und
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4 in
einer perspektivischen Ansicht nach der Montage.
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1 zeigt
in vier Ansichten den erfindungsgemäßen Befestigungsadapter 1,
welcher aus einer Flanschscheibe 2 besteht, die eine geschlossene Umfangsfläche 3 aufweist.
In die Umfangsfläche 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 innenliegenden Ring 7 und
einen außenliegenden
Ring 8 begrenzt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ausnehmung 6 über einen
Winkelbereich von 180 Grad angeordnet, jedoch besteht selbstverständlich die
Möglichkeit
einen anderen Winkelbereich zu wählen
oder gegebenenfalls die Ausnehmung 6 zu unterteilen, sodass verschiedene
Klemmabschnitte 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 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 auf die Welle übertragen
wird.
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Zwei
Bohrungen 12, 13 dienen zur Aufnahme eines Verbindungs-
oder Haltestiftes und liegen im aus Vollmaterial bestehenden Teil
der Flanschscheibe 2. Mit Hilfe der Verbindungs- oder Haltestifte kann
eine drehfeste Verbindung zu einer Hohlwelle hergestellt werden,
sodass der Befestigungsadapter 1 zur Verbindung einer Achse
mit einer Hohlwelle verwendet werden kann.
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Um
eine Unwucht bei der Flanschscheibe zu vermeiden, können auf
der Außenfläche 3 gegenüberliegend
zur Ausnehmung 6 Einbuchtungen, Einkerbungen 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.
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2 zeigt
in perspektivischer Ansicht den erfindungsgemäßen Befestigungsadapter 1 mit
den Bohrungen 12, 13 zur Aufnahme der Verbindungs- oder
Haltestifte sowie die Ausnehmung 6, welche durch einen
inneren Ring 7 und einen 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
Achse ermöglicht
wird.
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3 zeigt
ein Anwendungsbeispiel für
den erfindungsgemäßen 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 Sensorelemen tes 23 ist, übertragen wird und mit Hilfe
der Verbindungs- oder Haltestifte auf eine mitdrehende Sensorscheibe überträgt.
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4 zeigt
den aus 3 bekannten Absolutwertgeber 20 nach
dem vollständigen
Zusammenbau, so wie er als Single-Turn-Geber Verwendung findet.
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- 1
- Befestigungsadapter
- 2
- Flanschscheibe
- 3
- Umfangsfläche
- 4
- Gewindebohrung
- 5
- Gewindestift
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Ring
- 8
- Ring
- 9
- Aussparung
- 10
- Materialsteg
- 11
- Kopfende
- 12
- Bohrung
- 13
- Bohrung
- 14
- Durchbruch
- 15
- Außenfläche
- 20
- Absolutwertgeber
- 21
- Antriebsmotor
- 22
- Welle
- 23
- Sensorelement