DE102004020968B4 - Schneckenradgetriebe - Google Patents

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Schneckenradgetriebe mit einer eine Schnecke (1) aufweisenden Schneckenwelle (2), mit einem korrespondierenden Schneckenrad (3) und mit einem die Schneckenwelle (2) und das Schneckenrad (3) zumindest teilweise aufnehmenden Gehäuse (4), wobei die Schneckenwelle (2) über mindestens ein Lager (5) im Gehäuse (4) gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lager (5) als Festlager ausgebildet ist, und
daß zwischen dem Innenring des Lagers (5) und der Schneckenwelle (2) eine durch das Lager (5) axial festgelegte Buchse (7) angeordnet ist,
wobei in einer ersten Position der Buchse (7) die Schneckenwelle (2) reib- und/oder formschlüssig mit der Buchse (7) verbunden ist und in einer zweiten Position der Buchse (7), in der der Innenumfang der Buchse (7) im Vergleich zur ersten Position vergrößert ist, die Schneckenwelle (2) relativ zur Buchse (7) axial verschiebbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schneckenradgetriebe mit einer eine Schnecke aufweisenden Schneckenwelle, mit einem korrespondierenden Schneckenrad und mit einem die Schneckenwelle und das Schneckenrad zumindest teilweise aufnehmenden Gehäuse, wobei die Schneckenwelle über mindestens ein Lager im Gehäuse gelagert ist.
  • Schneckenradgetriebe dienen der Übertragung von Drehbewegungen zwischen Wellen mit sich kreuzenden Achsen. Ein derartiges Schneckenradgetriebe, das häufig auch als Schneckenradsatz bezeichnet wird, besteht aus einer Schnecke und einem Schneckenrad, wobei die Schnecke Teil der Schnekkenwelle ist. Der Grundkörper der Schnecke ist dabei entweder ein Zylinder oder ein Globoid. Der Grundkörper des Schneckenrades ist meist ein Globoid. Je nach Geometrie der Schnecke bzw. des Schneckenrades und je nach Form der Zähne der Schnecke und des Schneckenrades weisen die einzelnen Schneckenradgetriebe unterschiedliche Vor- und Nachteile auf.
  • Da das Wirkprinzip der Übertragung von Drehbewegungen zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad auf Formschluß basiert, ist die Übertragung der Drehbewegung üblicherweise spielbehaftet, da den miteinander in Eingriff (kämmenden) Bauteilen eine Bewegungsmöglichkeit eingeräumt und Fertigungsungenauigkeiten ausgeglichen werden müssen. Dies gilt auch für Schneckenradgetriebe, mit denen häufig große Übersetzungen in einer Getriebestufe realisiert werden. Insbesondere bei hohen Übersetzungen sowie bei Anwendungen, bei denen eine genaue Positionierung erforderlich ist, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, Teiltischen oder Rundschalttischen, ist jedoch ein relativ großes Spiel zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad unerwünscht. Im Stand der Technik sind daher bereits verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen worden, Schneckenradgetriebe spielfrei oder spielarm zu gestalten.
  • Aus der DE 44 19 769 A1 ist beispielsweise ein Schneckenradgetriebe bekannt, bei dem zum Einstellen des Spiels zwischen dem Schneckenrad und der Schnecke die Welle des Schneckenrades in einer Exzenterhülse gelagert ist.
  • Durch Drehen der Exzenterhülse im Gehäuse kann dabei die Lage der Welle relativ zur Schnecke verändert werden. Dadurch kann der Achsabstand zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad verändert werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß durch eine Variation des Achsabstandes Eingriffsprobleme verursacht werden, da der veränderte Achsabstand mit der gegebenen Zahngeometrie nicht mehr harmoniert. Die Folge sind eine Verschiebung der sich berührenden Bereiche der Zähne, so daß beispielsweise aus einer Linienberührung eine Punktberührung wird, was zu einem erhöhten Verschleiß führt. Hierdurch wird eine häufigere Spieleinstellung mit erheblicher Kostenzunahme, auch aufgrund der bedingten Stillstandszeiten, hervorgerufen.
  • Eine andere Möglichkeit, das Flankenspiel zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad zu verringern besteht darin, eine zweigeteilte Schnecke zu verwenden. Eine derartige Schnecke besteht aus einer Schaftschnecke und einer Hohlschnecke, wobei durch Verdrehen oder Verschieben der Hohlschnecke gegenüber der Schaftschnecke das Flankenspiel ein- und nachstellbar ist. Eine derartige zweigeteilte Schnecke ist beispielsweise aus der DE 40 10 162 A1 bekannt. Durch Verschieben der Schaftschnecke gegenüber der Hohlschnecke kann das Flankenspiel so weit reduziert werden, daß zumindest ein Zahn des Schneckenrades eingeklemmt wird und sich die Zähne der Schneckenhälften im elastischen Bereich verformen. Die so erzeugte Vorspannung ermöglicht in einem gewissen Lastbereich eine spielfreie Übertragung der Drehbewegung. Nachteilig bei der Verwendung von geteilten Schnecken sind die aufgrund der erforderlichen hohen Präzision der Zahngeometrien entstehenden sehr hohen Fertigungskosten zur Herstellung der Schneckenhälften. Darüber hinaus ist auch bei geteilten Schnecken aufgrund des sich im Laufe des Betriebs auftretenden Abriebs an den Zahnflanken ein Nachstellen des Flankenspiels erforderlich.
  • Die EP 1 182 379 A2 offenbart einen Teilkopf zur Winkeleinteilung eines Drehtisches, wobei zu dem Teilkopf auch ein Schneckenradgetriebe mit einer einen Schneckenkörper aufweisenden Schneckenwelle und einem korrespondierenden Schneckenrad gehören. Die Schnecke ist dabei als hohler Schneckenkörper ausgebildet, in dem die Schneckenwelle eingesetzt ist, wobei der Schneckenkörper über einen lösbaren Verbinder auf der Schneckenwelle befestigt werden kann. Bei gelöstem Verbinder ergibt sich dadurch die Möglichkeit, den Schneckenkörper relativ zur Schneckenwelle axial zu verschieben, um eine Einstellung des Spiels zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad zu ermöglichen.
  • Eine kostengünstigere Möglichkeit zur Reduzierung des Flankenspiels ergibt sich bei der Verwendung sogenannter Duplex-Schneckenradsätze. Die technische Konzeption der Duplex (Doppelsteigung)-Schneckenradsätze basierte darauf, daß sowohl für die Schnecke als auch für das Schneckenrad für die Rechts- und Linksflanke zwei unterschiedliche Module und damit zwei unterschiedliche Steigungen gewählt werden. Dadurch ändert sich die Dicke des Schneckenzahnes stetig über die Länge der Verzahnung. Es ist dadurch möglich, die Verzahnung durch Axialverschiebung der Schnecke spielfrei oder mit bestimmtem kleinstem Flankenspiel einzustellen; es wird ein immer dicker werdender Zahn der Schnecke in die Zahnlücke des Schneckenrades geschoben. Der Vorteil der Verwendung von Duplex-Schneckenradsätzen besteht darin, daß die Passung der sich berührenden Bereiche nach dem ersten Einlauf perfekt bleibt, da über den gesamten Nachstellbereich eine definierte Eingriffsgeometrie vorliegt. Aus diesem Grund werden Schneckenradgetriebe in Duplex-Ausführung bei Werkzeugmaschinen, Rundschalttischen, Teilapparaten sowie im gesamten Bereich der Automation umfangreich eingesetzt.
  • Durch die Verwendung von Duplex-Schneckenradsätzen sind somit – jedenfalls theoretisch – spielfreie Schneckenradgetriebe erreichbar. In der Praxis besteht jedoch ein Problem in der Realisierung der notwendigen axialen Verschiebung der Schneckenwelle. Die axiale Verschiebung der Schneckenwelle erfolgt in der Regel durch Abschleifen oder Hinzufügen von speziellen Paßscheiben oder Abstimmringen, was jedoch einen relativ aufwendigen Meß- und Schleifvorgang bei jedem Nachstellen erforderlich macht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes Schneckenradgetriebe zur Verfügung zu stellen, bei dem das Flankenspiel zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad einfach und schnell ein- und nachstellbar ist.
  • Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Schneckenradgetriebe dadurch gelöst, daß das Lager als Festlager ausgebildet ist und daß zwischen dem Innenring des Lagers und der Schneckenwelle eine durch das Lager axial festgelegte Buchse angeordnet ist, wobei in einer ersten Position der Buchse die Schneckenwelle reib- und/oder formschlüssig mit der Buchse verbunden ist und in einer zweiten Position der Buchse, in der der Innenumfang der Buchse im Vergleich zur ersten Position vergrößert ist, die Schneckenwelle relativ zur Buchse axial verschiebbar ist.
  • Dadurch, daß erfindungsgemäß eine Buchse auf die Schneckenwelle aufgeschoben ist, kann die durch das Festlager ansonsten vorgesehene – und gewünschte – axiale Festlegung der Schneckenwelle gewollt aufgehoben werden, wodurch die Schneckenwelle axial verschiebbar und damit das Flanken spiel zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad einstellbar bzw. nachstellbar wird. Bei entsprechender Dimensionierung der Buchse ist dabei auch bei Gewährleistung einer axialen Verschiebbarkeit der Schneckenwelle eine steife Lagerung der Schneckenwelle und damit des Schneckenradgetriebes möglich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Buchse durch ein Spannelement auf der Schneckenwelle befestigbar. Durch die Verwendung eines Spannelements ist auf einfache Art und Weise eine feste, reibschlüssige Befestigung der Buchse auf der Schneckenwelle möglich, so daß bei angezogenem Spannelement die Schneckenwelle über die Buchse und das Festlager axial fixiert ist, wodurch die gewünschte steife Lagerung erreicht wird. Darüber hinaus wird durch die Verwendung einer Buchse die Rundlaufgenauigkeit der Schneckenwelle nicht negativ beeinflußt. Auf der anderen Seite kann bei gelöstem Spannelement die Schneckenwelle axial frei verschoben werden, da dann nur noch die Buchse von dem Festlager gehalten wird und die Schneckenwelle "freigibt".
  • Vorzugsweise ist die Schnecke bzw. die Schneckenwelle als Duplex-Schnecke bzw. als Duplex-Schneckenwelle ausgebildet. Wie zuvor bereits ausgeführt, ergibt sich dadurch der Vorteil, daß durch die Zahngeometrie eine Reduzierung des Flankenspiels bei Axialverschiebung der Schnecke möglich ist, ohne daß sich die Eingriffsgeometrie verändert.
  • Die Befestigung der Buchse mit dem Festlager bzw. des Innenrings des Festlagers auf der Buchse kann durch verschiedene Weisen erfolgen. Hierzu können beispielsweise Wellenmuttern oder Klemmflansche eingesetzt werden. Gemäß einer Ausgestaltung weist die Buchse einen umlaufenden Bund auf, an dem sich der Innenring des Lagers auf der einen Seite abstützt. Auf der anderen Seite kann der Innenring dann durch einen Sicherungsring und ggf. zusätzlich durch eine Paßscheibe auf der Buchse befestigt werden.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung weist die Buchse ebenfalls einen umlaufenden Bund auf, wobei der Bund jedoch nicht endseitig an der Buchse angeordnet ist, sondern zwischen zwei Schräglagern, insbesondere zwei Schrägkugellagern, des Festlagers geklemmt wird.
  • Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Schneckenradgetriebe auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die den Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schneckenradgetriebes im Schnitt,
  • 2 eine vergrößerte Darstellung eines Details des in 1 dargestellten Schneckenradgetriebes.
  • Die 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Schneckenradgetriebes mit einer eine Schnecke 1 aufweisenden Schneckenwelle 2 und mit einem Schnekkenrad 3. Die Schneckenwelle 2 und das Schneckenrad 3 sind gemeinsam in einem Gehäuse 4 gelagert, wobei die konkrete Ausgestaltung des Gehäuses 4 für die vorliegende Erfindung unbedeutend ist. Insbesondere kann das Gehäuse 4 auch aus mehreren Gehäuseteilen bestehen, die miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt oder verschweißt sind.
  • Innerhalb des Gehäuses 4 ist die Schneckenwelle 2 mittels zweier Lager 5, 6 gelagert, wobei das erste Lager 5 als Festlager und das zweite Lager 6 als Loslager ausgebildet ist. Für die Lager 5, 6 können dabei je nach Anwendungsfall die unterschiedlichen gängigen Lagertypen, insbesondere Kugellager oder Rollenlager, verwendet werden. Darüber hinaus können sowohl das Festlager als auch das Loslager jeweils durch mehrere Lager realisiert sein. Beispielsweise können als Festlager anstelle des einen, hier nur dargestellten Lagers 5, auch zwei Schrägkugellager verwendet werden.
  • Wie sowohl aus 1 als auch aus der vergrößerten Darstellung gemäß 2 ersichtlich ist, ist zwischen dem Innenring des Lagers 5 und der Schneckenwelle 2 eine Buchse 7 angeordnet, wobei die Buchse 7 durch das Lager 5 axial festgelegt ist. Mit Hilfe eines Spannelements 8 wird bei angezogenem Spannelement 8 eine reibschlüssige Verbindung der Buchse 7 mit der Schneckenwelle 2 hergestellt, wobei durch die Keilwirkung des Spannelements 8 eine hochfeste Verbindung mit einer hohen Rundlaufgenauigkeit erreichbar ist. Dadurch ist bei angezogenen Spannelement 8 eine steife Lagerung der Schneckenwelle 2 und damit der Schnecke 1 gewährleistet. Auf der anderen Seite wird bei gelöstem Spannelement 8 die reibschlüssige Verbindung zwischen der Buchse 7 und der Schneckenwelle 2 aufgehoben, so daß die Schneckenwelle 2 zur Verringerung des Flankenspiels zwischen der Schnecke 1 und dem Schneckenrad 3 axial verschiebbar ist.
  • Der Außenring des Lagers 5 ist durch einen Lagerdeckel 9 sowie durch eine in dem Gehäuse 4 ausgebildete Schulter 10 axial fixiert. Der Innenring des Lagers 5 ist dadurch auf der Buchse 7 axial fixiert, daß die Buchse 7 auf einer Seite einen umlaufenden Bund 11 aufweist, an dem die eine Stirnfläche des Innenrings anliegt, und auf der anderen Seite ein Sicherungsring 13 und zusätzlich eine Paßscheibe 12 vorgesehen sind, die mit der zweiten Stirnseite des Innenrings zur Anlage gebracht werden können.
  • Die Nachstellrichtung des Schneckenradsatzes 1, 3 ist eine Axialverschiebung der Schneckenwelle 2 in die in 1 dargestellte Pfeilrichtung, d. h. bei der Darstellung gemäß 1 nach rechts. Um das Flankenspiel einzustellen, muß zunächst der Deckel 14, der das Spannelement 8 gegen unbeabsichtigte Betätigung abdeckt, entfernt werden. Anschließend wird das Spannelement 8 gelöst, wozu an dem Spannelement 8 zwei Schrauben 15 vorgesehen sind. Wird das Spannelement 8 gelöst, so vergrößert sich der Innenumfang der Buchse 7, so daß die Schneckenwelle 2 relativ zum Gehäuse 4 und damit die Schnecke 1 relativ zum Schneckenrad 3 axial verschoben werden kann. Besonders einfach gestaltet sich der Einstell- bzw. der Nachstellvorgang des Flankenspiels, wenn währenddessen das Schneckenrad 3 durch eine entsprechende Klemmung gegen Verdrehen gesichert ist.
  • Eine besonders einfache, präzise und stufenlose Einstellung des Flankenspiels kann dadurch erreicht werden, daß eine axiale Verschiebung der Schneckenwelle 2 durch ein Verdrehen der Schneckenwelle 2 erreicht wird. Hierzu ist in dem dem Spannelement 8 zugewandten Ende der Schneckenwelle 2 eine Nut 16 ausgebildet, in die ein geeignetes Werkzeug eingesteckt werden kann, so daß bei einem Verdrehen der Schneckenwelle 2 die Verzahnung der Schnecke 1 in die Verzahnung des Schneckenrades 3 hineingedreht werden kann. Durch das Verdrehen der Schneckenwelle 2 ergibt sich neben der Möglichkeit der stufenlosen Einstellung des Flankenspiels darüber hinaus noch der Vorteil, daß über das Drehmoment, das beim Einstellen gemessen werden kann, eine präzise und reproduzierbare Vorspannung der Verzahnung von Schnecke 1 und Schneckenrad 3 erreicht werden kann.
  • Ist das gewünschte Flankenspiel eingestellt, so wird das Spannelement 8 wieder angezogen, wodurch die Schneckenwelle 2 axial fixiert wird. Abschließend wird der Deckel 14 wieder an dem Gehäuse 4 verschraubt, so daß das Spannelement 8 gegen eine ungewollte Betätigung oder gegen Beschädigung geschützt ist.

Claims (10)

  1. Schneckenradgetriebe mit einer eine Schnecke (1) aufweisenden Schneckenwelle (2), mit einem korrespondierenden Schneckenrad (3) und mit einem die Schneckenwelle (2) und das Schneckenrad (3) zumindest teilweise aufnehmenden Gehäuse (4), wobei die Schneckenwelle (2) über mindestens ein Lager (5) im Gehäuse (4) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (5) als Festlager ausgebildet ist, und daß zwischen dem Innenring des Lagers (5) und der Schneckenwelle (2) eine durch das Lager (5) axial festgelegte Buchse (7) angeordnet ist, wobei in einer ersten Position der Buchse (7) die Schneckenwelle (2) reib- und/oder formschlüssig mit der Buchse (7) verbunden ist und in einer zweiten Position der Buchse (7), in der der Innenumfang der Buchse (7) im Vergleich zur ersten Position vergrößert ist, die Schneckenwelle (2) relativ zur Buchse (7) axial verschiebbar ist.
  2. Schneckenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (7) durch ein Spannelement (8) auf der Schneckenwelle (2) befestigbar ist.
  3. Schneckenradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (1) als Duplex-Schnecke (Doppelsteigungsschnecke) ausgebildet ist.
  4. Schneckenradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Lager (6) vorgesehen ist, das als Loslager ausgebildet ist.
  5. Schneckenradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring des Lagers (5) durch einen Lagerdeckel (9) axial festgelegt ist.
  6. Schneckenradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (7) einen umlaufenden Bund (11) aufweist und daß der Innenring des Lagers (5) auf der einen Seite durch den Bund (11) und auf der anderen Seite durch einen Sicherungsring (13) und ggf. zusätzlich durch eine Paßscheibe (12) auf der Buchse (7) axial festgelegt ist.
  7. Schneckenradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager zwei Schrägkugellager aufweist, daß die Buchse (7) einen umlaufenden Bund aufweist und daß die Buchse (7) dadurch axial festgelegt ist, daß der Bund zwischen den beiden Schrägkugellagern befestigt ist.
  8. Schneckenradgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (8) durch einen Deckel (14) gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert ist.
  9. Schneckenradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebung der Schneckenwelle (2) durch ein Verdrehen der Schneckenwelle (2) bei gleichzeitiger Klemmung des Schneckenrades (3) erreicht wird.
  10. Schneckenradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Buchse (7) zugewandten Ende der Schneckenwelle (2) eine Nut (16) ausgebildet ist.
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