CH686846A5 - Reibradgetriebe. - Google Patents

Description

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CH 686 846 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Reibradgetriebe mit Ein-triebs- und Abtriebselementen, die kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

Getriebe diverser Art sind bekannt, beispielsweise Schneckengetriebe, Schraubenradgetriebe, Stirnradgetriebe. Weiter sind Kombinationen und Abarten solcher Getriebe bekannt. Neben den positiven Eigenschaften dieser Getriebe weisen diese auch Nachteile auf, Schneckengetriebe beispielsweise einen relativ schlechten Wirkungsgrad und damit gekoppelt geringe Dynamik sowie erhebliche Wärmeentwicklung.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Getriebe anzugeben, das gegenüber den bekannten Getrieben wesentlich verbesserte Eigenschaften aufweist. Insbesondere soll der Wirkungsgrad höher und die Wärmeentwicklung geringer sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gegeben. Die abhängigen Ansprüche geben Ausgestaltungen der Erfindung an.

Das erfindungsgemässe Reibradgetriebe weist gegenüber den bekannten Getrieben, insbesondere gegenüber Schneckengetrieben, ganz wesentliche Vorteile auf. Dies sind unter anderem:

- Wesentlich höherer Wirkungsgrad; dieser liegt bei etwa 0,9 und ist damit doppelt so gut wie bei einem Schneckenradgetriebe.

- Stark erhöhte Dynamik aufgrund des verbesserten Wirkungsgrades.

- Die für gleiche Abtriebsleistung benötigten Antriebsmotoren können wesentlich kleiner sein.

- Das Getriebe ist absolut spielfrei und vorgespannt.

- Viel geringere Wärmeentwicklung.

- Das Getriebe erlaubt höhere Drehzahlen und Drehmomente.

- Das Getriebe ist weitgehend resistent gegen Überbelastung, insbesondere in Bezug auf zu hohes Drehmoment. Weiter kann es im stehenden Zustand tangentiale Überlastungen schadlos überstehen, die z.B. durch einen Crash auf einer nachgeschalteten Werkzeugmaschine ausgelöst werden.

- Das Getriebe arbeitet nahezu verschleissfrei; der minimale Verschleiss wird automatisch kompensiert.

Mit diesen Eigenschaften handelt es sich bei diesem Getriebe um eine revolutionäre Lösung, die es ermöglicht, für Teilapparate, Rundtische und Rundachsen aller Art im Bereich der Werkzeugmaschinen, des Maschinenbaus, des Fahrzeugbaus und anderem mehr neue Möglichkeiten zu öffnen und damit bisher Unmögliches zu realisieren.

Dementsprechend findet dieses Getriebe Anwendung auf Bearbeitungszentren, Karusselldrehmaschinen o.ä., Drehmaschinen, CNC-Fräsmaschinen, Schleifmaschinen, Erosionsmaschinen, Graviermaschinen, Laserbearbeitungsmaschinen wie Schneiden und Gravieren, Messmaschinen usw. Es kommt hauptsächlich da zum Einsatz, wo Drehbewegungen ausgeführt werden müssen im Bereich von 0 bis zu einigen hundert Umdrehungen pro Minute, wo gleichzeitig relativ hohe Drehmomente

übertragen und/oder wo eine mittlere bis hohe Teilgenauigkeit erreicht werden müssen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Figuren beispielsweise eingehender beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 zentrischer Schnitt durch das Reibradgetriebe, und

Fig. 2 geschnittene, perspektivische Ansicht des Reibradgetriebes mit angebautem Teilapparat.

Fig. 1 zeigt einen zentrischen Schnitt durch das rotationssymmetrische Reibradgetriebe 10, Fig. 2 eine geschnittene perspektivische Ansicht. Dieses Getriebe ist auf einem Sockel 11 angeordnet und durch ein Gehäuse 12 und einen Deckel 13 gegen aussen abgeschlossen.

Auf der Eintriebsseite weist das Getriebe 10 ein Pulley bzw. eine Riemenscheibe 15 auf, die über einen Flachriemen 16 antreibbar, d.h. in Rotation versetzbar ist. Die Riemenscheibe 15 besitzt zylinderförmigen Aufbau und trägt in ihrem Inneren zwei Eintriebsringe 19, 20. Diese Ringe sind nebeneinander angeordnet und winkelstarr mit der Riemenscheibe 15 verbunden. Sie sind jedoch in axialer Richtung geringfügig verschieblich. Die Eintriebsringe 19, 20 weisen gegen innen gerichtete Laufnuten 23, 24 auf mit jeweils zwei symmetrischen Flanken, die als Laufflächen für weiter unten näher beschriebene Kugeln 48 dienen.

Auf der Abtriebsseite weist das Getriebe 10 eine Spindel 28 auf. Diese besitzt die Form eines Hohlzylinders mit einer integrierten, flanschförmigen Lagerungsscheibe. Zwei Radialnadelkränze 30, 31 und ein Axialnadelkranz 32 liegen an der Lagerungsscheibe an und dienen zur Lagerung der Spindel 28 zwischen einem starren Frontlagerring 35 und einem ebenfalls starren, am Gehäuse 12 befestigten Lager-Schrittmacherring 37. Auf ihrer einen Aussen-seite weist die Spindel 28 zwei Schraubenlöcher 40, 41 auf, über die ein anzutreibendes Element, z.B. eine Scheibe 43 (Fig. 2) befestigbar ist.

Die Spindel 28 trägt konzentrisch auf ihrem zylindrischen Aussenbereich einen Abtriebsring 45, der über einen Federkeil 46 winkelstarr, jedoch in Axialrichtung geringfügig verschieblich befestigt ist. Dieser Abtriebsring 45 ist auf seiner von der Spindel 28 abgekehrten Seite zur Bildung von zwei Laufflächen keilförmig angeschrägt.

Auf beiden Seiten des Abtriebsringes 45 sind zwei Schrittmacherringe 37, 38 angeordnet. Der vorgehend bereits erwähnte eine Schrittmacherring 37 ist starr am Gehäuse 12 befestigt. Der andere Schrittmacherring 38 ist winkelstarr, jedoch axial verschieblich angeordnet. Beide Schrittmacherringe 37, 38 besitzen Abschrägungen, die ebenfalls Laufflächen bilden. Diese Laufflächen sind den Laufflächen des Abtriebsringes 45 so zugeordnet, dass sie paarweise nach aussen weisende, zweite Laufnuten bilden. Diese zweiten Laufnuten stehen wiederum paarweise und konzentrisch den ersten Laufnuten 23, 24 der Eintriebsringe 19, 20 gegenüber.

In die ersten 23, 24 und zweiten Laufnuten eingefügt sind zwei Kränze von Kugeln 48, die durch einen gemeinsamen Kugelkäfig 49 geführt werden.

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Jede der Kugeln 48 steht in Art einer Vierpunktlagerung mit allen genannten Laufflächen in Rollkontakt.

Im einzelnen ist diese Lagerung so geartet, dass die Kugeln 48 in den ersten, symmetrischen Laufnuten 23, 24 aufgrund von deren Symmetrie auf gleichen Radien im Eingriff sind. Auf den Laufflächen des Abtriebsringes 45 hingegen bestimmen die Eingriffsradien der Laufflächen der Schrittmacherringe 37, 38 die Abrollgeschwindigkeit der Kugeln 48.

Die geringfügige axiale Verschiebbarkeit der Eintriebsringe 19, 20, des Abtriebsringes 45 und des einen Schrittmacherringes 38 wird nun dazu ausgenutzt, mittels Tellerfedern 51 die Laufflächen der ersten 23, 24 und der zweiten Laufnuten und die Kugeln 48 beider Kugelkränze d.h. das System aus den Eintriebsringen 19, 20, dem Abtriebsring 45, dem Schrittmacherring 38 und den Kugeln 48 federnd gegeneinander zu verspannen. Hierdurch wird sichergestellt, dass zwischen allen Auflagepunkten hohe Flächenpressung besteht.

Die Gegenkräfte zu den Tellerfedern 51 liefern zum einen der starre Lager-Schrittmacherring 37 und zum anderen ein Rückenring 52, der mit dem Gehäuse 12 verschraubt ist.

Das beschriebene elastische Verspannen durch die Vorspannung der Tellerfedern 51 bewirkt nicht nur die genannte hohe Flächenpressung der Auflagepunkte, sondern ermöglicht weiter ein automatisches Nachstellen des Systems, wenn sich nach Stunden des Betriebs die Kugeln 48 auf ihren Bahnen eingelaufen haben.

Das Getriebe 10 arbeitet wie folgt: Über die Riemenscheibe 15 werden die Eintriebsringe 19, 20 angetrieben. Hierdurch rollen die Kugeln 48 zwischen den beiden symmetrischen Laufflächen der ersten Laufnuten 23, 24 der Eintriebsringe 19, 20 zum einen und den Laufflächen der starren Schrittmacherringe 37, 38 zum anderen ab. Die hierdurch und durch die Eingriffradien der Schrittmacherringe 37, 38 gegebene Abrollwinkelgeschwindigkeit der Kugeln 48 wird durch diese dem Abtriebsring 45 und der mit diesem verbundenen Spindel 28 schlupffrei übertragen. Da die Eingriffradien der verschiedenen Laufflächen geringfügig unterschiedlich sind, ergibt sich hierdurch eine Abtriebsgeschwindigkeit, die um ein Vielfaches kleiner ist als die Ein-triebsgeschwindigkeit.

Das Getriebe 10 ermöglicht kein festes Übersetzungsverhältnis. Es kann daher für spezielle Anwendungen, z.B. im Bereich der Werkzeugmaschinen, notwendig sein, das Getriebe durch ein direktes Messsystem für eine genaue Positionierung elektronisch zu überwachen. Hierzu kann eine Codierscheibe 55 vorgesehen werden, die zwischen einem Scheibenaufnahmering 56 und einer Wellenmutter 57 auf der Spindel 28 angeordnet ist. Dieser Codierscheibe 55 ist stationär ein Winkelcodierer 58 zugeordnet.

Das beispielsweise anhand der Figuren beschriebene Getriebe 10 erlaubt eine ganze Reihe von Varianten, die im Schutzbereich der Ansprüche liegen. So kann z.B. eintriebsseitig statt der Riemenscheibe 15 für einen Flachriemen 16 auch ein Zahnrad oder ein Kettenrad vorgesehen sein. Weiter lässt sich das Getriebe 10 mit einem, zwei oder mehr Eintriebsringen 19, 20 und entsprechend zugeordneten Laufflächen an Schrittmacherringen 37, 38 und Abtriebsringen 45 aufbauen.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Reibradgetriebe mit Eintriebs- und Abtriebselementen, die kraftschlüssig miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch wenigstens einen Ein-triebsring (19, 20), der drehstarr mit einem Ein-triebs-Pulley (15) verbunden ist, durch eine erste Laufnut (23, 24) mit einer ersten und einer zweiten, zueinander symmetrischen Lauffläche an jedem Eintriebsring (19, 20), durch einen Abtriebsring (45) mit wenigstens einer dritten Lauffläche, welcher Ring (45) mit einer Abtriebsspindel (28) drehstarr verbunden ist, durch wenigstens einen drehstarr angeordneten Schrittmacherring (37, 38) mit einer vierten Lauffläche, wobei paarweise jeweils eine der dritten und eine der vierten Laufflächen zueinander benachbart angeordnet sind und hierbei jeweils eine zweite Laufnut bilden, und wobei paarweise jeweils eine der ersten (23, 24) und eine der zweiten Laufnuten einander konzentrisch gegenüberliegen, und durch wenigstens einen Kranz von Kugeln (48), wobei jede der Kugeln jeweils an der ersten und zweiten Lauffläche einer der ersten Laufnuten (23, 24) und an der dritten und der vierten Lauffläche der dieser (23, 24) jeweils zugeordneten zweiten Laufnut in kraftschlüssigem Kontakt stehen, und wobei die Kontaktpunkte zwischen den Kugeln (48) und der jeweiligen dritten und vierten Lauffläche unterschiedliche Laufradien der Kugeln (48) für den Abtriebsring (45) und für die Schrittmacherringe (37, 38) bestimmen.

2. Reibradgetriebe nach Anspruch 1, durch zwei Eintriebsringe (19, 20), einen Abtriebsring (45) mit zwei dritten Laufflächen, zwei Schrittmacherringe (37, 38) und zwei Kränze von Kugeln (48).

3. Reibradgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintriebsringe (19, 20), der Abtriebsring (45) und einer der Schrittmacherringe (38) axial federnd verschieblich angeordnet und über die Kugeln (48) federnd gegeneinander verspannt sind.

4. Reibradgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tellerfeder (51) vorgesehen ist, die axial zu den Eintriebsringen (19, 20) und dem Abtriebsring (45) angeordnet und vorgespannt ist.

5. Reibradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (48) durch einen Kugelkäfig (49) geführt sind.

6. Reibradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abtriebsspindel (28) koaxial eine Codierscheibe (55) angeordnet ist, die einem stationär mit einem Gehäuse (12) verbundenen Winkelcodierer (58) zugeordnet ist.

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