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Hintergrund der Erfindung
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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Untersetzungsvorrichtung
mit einem oszillierenden bzw. sich hin- und herbewegenden innen
kämmenden Planetengetriebemechanismus.
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Priorität
wird beansprucht für die
japanische Patentanmeldung
Nr. 2008-335687 , eingereicht am 29.12.2008, derer gesamter
Inhalt hierin durch Bezugnahme enthalten ist.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Patentdokument
1 offenbart eine Untersetzungsvorrichtung mit einem oszillierenden
bzw. sich hin- und herbewegenden innen kämmenden Planetengetriebemechanismus.
Wie in den 5 und 6 gezeigt,
weist eine Untersetzungsvorrichtung 10 eine Eingangswelle 14 auf,
welche einteilig mit exzentrischen Körpern 16A und 16B geformt
ist, um als Kurbelwelle zu dienen, außen verzahnte Zahnräder (Planetenzahnräder) 18A und 18B,
die mit den äußeren Umfängen der exzentrischen
Körper 16A und 16B gepasst sind, und
ein innen verzahntes Zahnrad 20, das innen mit den außen
verzahnten Zahnrädern 18A und 18B kämmt.
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Innere
Stifte 24 sind lose mit den außen verzahnten Zahnrädern 18A und 18B gepasst.
Jeder der inneren Stifte 24 dient als Träger des
innen kämmenden Planetengetriebes, und ist starr befestigt
und mit einem Paar Flanschkörper (Trägerkörper) 25 und 26 verbunden,
die in axialer Richtung auf beiden Seiten der außen verzahnten
Zahnräder 18A und 18B angeordnet sind.
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Wenn
die Eingangswelle (Kurbelwelle) 14 rotiert, rotieren die
außen verzahnten Zahnräder 18A und 18B durch
die exzentrischen Körper 16A und 16B auf
oszillierende Weise. In dem Fall beispielsweise, in dem das innen
verzahnte Zahnrad 20 (eine erste relative Maschine 31)
befestigt ist, verschieben sich (rotieren) die außen verzahnten
Zahnräder 18A und 18B bezüglich
des innen verzahnten Zahnrads 20 aufgrund der oszillierenden
Rotation. Die Rotationskomponenten der außen verzahnten
Zahnräder 18A und 186 werden durch die
inneren Stifte 24 von den Flanschkörpern 25 und 26 abgeleitet,
sodass eine zweite relative Maschine 33, die mit den Flanschkörpern 25 und 26 einteilig
ausgeführt ist, rotiert.
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Die
Untersetzungsvorrichtung 10 mit diesem Aufbau wird weithin
verwendet, beispielsweise für Industrieroboter, Werkzeugmaschinen
und ähnliches. In diesem Fall wirkt, wenn ein Arm eines
Roboters oder ein beweglicher Teil der Werkzeugmaschine aus irgendeinem
Grund mit einem beliebigen Bauteil bzw. Objekt kollidiert, aufgrund
der Kollision ein starker Schock bzw. eine starke stoßartige
Belastung, die eine Torsion oder eine Biegung verursacht, auf die beiden
auf beiden Seiten in axialer Richtung angeordneten Flanschbauteile 25 und 26,
was eine Erscheinung verursacht, bei der die Biegekraft oder die Zugkraft
auf die inneren Stifte 24 wirkt, die das Paar Flanschkörper 25 und 26 starr
verbinden und befestigen.
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Gleichzeitig
ist jeder der inneren Stifte 24 als Verbindungsbauteil
wie beispielsweise ein Stift ausgeführt (oder muss ausgeführt
sein), der einen vergleichsweise geringen Durchmesser besitzt, da
die inneren Stifte 24 derart geformt sind, dass sie die
außen verzahnten Zahnräder 18A und 18B durchdringen.
Aus diesem Grund tritt (extrem selten) das Problem auf, dass der
innere Stift 24 aufgrund der stoßartigen Belastung
bricht.
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Zusätzlich
verliert der Flanschkörper 25 (oder 26),
wenn der innere Stift 24 gebrochen ist, aufgrund des Bruchs
seine stützende Basis und wird von einem Gehäuse 30 „getrennt”.
Im Ergebnis entsteht ein Problem insofern, dass ein sogenannter
Sekundärschaden auftritt, so dass jegliches der ersten
und zweiten Bauteile des Roboters aufgrund der Abtrennung des Flanschkörpers
abgetrennt wird, und die Umgebung des ersten oder zweiten Bauteils
beschädigt wird.
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Als
Anordnung zur Lösung des oben beschriebenen Problems offenbart
das Patentdokument 2 eine ”Anordnung, in der ein vorstehender
Teil bzw. Abschnitt, der sich in radialer Richtung nach innen erstreckt,
in einem axialen Ende eines Gehäuses derart ausgeformt
ist, dass er weder mit eine Welle noch mit einem mit der Welle einteilig
ausgeformten Bauteil in Kontakt kommt, und in der ein gegenüberliegender
Teil bzw. Abschnitt mit einem Außendurchmesser, der größer
als ein Innendurchmesser der vorstehenden Teils ist, in der Welle
oder dem einteilig mit der Welle ausgeformten Bauteil ausgeformt
ist, sodass es dem vorstehenden Teil im Inneren in axialer Richtung
des Gehäuses gegenübersteht”.
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Mit
einer solchen Anordnung ist es aufgrund der Existenz der vorstehenden
Teils und des gegenüberliegenden Teils möglich,
zu verhindern, dass der Flanschkörper (Trägerkörper)
von dem Gehäuse getrennt wird, selbst wenn das Innere der
Untersetzungsvorrichtung gebrochen ist.
- [Patentdokument
1] PCT Offenlegung Nr. WO 2008-075598
A1 (1 und 2)
- [Patentdokument 2] Japanisches
Patent Nr. 4167879 (Anspruch 1 und 1)
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In
der im Patentdokument 2 offenbarten Anordnung entsteht jedoch das
Problem, dass die Struktur kompliziert wird, weil es notwendig wird,
den vorstehenden Teil und den gegenüberliegenden Teil in
jedem der beiden Bauteile zu formen. Zusätzlich entsteht
das Problem, dass sich die Flexibilität und Erleichterung
des Montagevorgangs in starkem Maß verschlechtern, weil
der vorstehende Teil und der gegenüberliegende Teil aufgrund
ihrer Funktion in radialer Richtung miteinander überlappen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde erdacht, um die oben beschriebenen Probleme
zu lösen, und ein Ziel der Erfindung ist es, das Auftreten
von Sekundärschäden im Vorhinein zu verhindern,
indem verhindert wird, dass ein Teil der Untersetzungsvorrichtung
bricht und abgetrennt wird, selbst wenn ein Verbindungsbauteil,
das einen Trägerkörper anbindet, im Fall eines
starken Schocks bzw. einer starken stoßartigen Belastung
bricht, und die Flexibilität und Erleichterung eines Montagevorgangs
zu ermöglichen, ohne die Struktur der Untersetzungsvorrichtung
zu verkomplizieren.
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Das
oben beschriebene Ziel wird durch eine Untersetzungsvorrichtung
mit einem oszillierenden innen kämmenden Planetengetriebemechanismus erreicht,
die eine Kurbelwelle aufweist, um ein Planetenrad auf oszillierende
Weise zu rotieren, wobei Trägerkörper in axialer
Richtung auf beiden Seiten des Planetenrads angeordnet sind, wobei
die Trägerkörper durch Verbindungsbauteile verbunden
sind, wobei die Kurbelwelle durch beide Trägerkörper
mittels Lager abgestützt ist, und wobei ein Paar Lager,
das von 0° verschiedene Berührungswinkel aufweist,
in einer O-Anordnung (back-to-back) vorgesehen ist, um als Lager
für die Abstützung der Kurbelwelle zu dienen.
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In
der Erfindung wird die Kurbelwelle in beiden Trägerkörpern
mittels der Lager abgestützt. Zusätzlich ist ein
Paar Lager, die jeweils einen von 0 verschiedenen Berührungswinkel
aufweisen, in einer O-Anordnung vorgesehen, um als Lager für
die Abstützung der Kurbelwelle zu dienen.
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Aus
diesem Grund werden, selbst wenn die die Trägerkörper
verbindenden und befestigenden Verbindungsbauteile gebrochen sind,
die rollenden bzw. rotierenden Elemente durch die in axialer Richtung
nach außen geneigten Laufflächen der äußeren Ringe
aufgefangen, weil die Lager zur Abstützung der Kurbelwelle
in den Trägerkörpern in der O-Anordnung vorgesehen
sind, und somit wird verhindert, dass die Trägerkörper
(oder diejenigen Bauteile, die mit den Trägerkörpern
einteilig ausgeführt sind) abgetrennt werden (unten beschrieben).
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Da
der Vorteil des Verhinderns der Trennung der Trägerkörper
als Ergebnis der Untersuchung über die Ausrichtung bei
der Anbringung des Lagers und seiner Bauart erzielt wird, ist es
in der Erfindung nicht notwendig zusätzlich den vorstehenden
Bereich, den gegenüberliegenden Bereich und ähnliches
in dem jeweiligen Bauteil der Untersetzungsvorrichtung auszuformen.
Weil der vorstehende Bereich oder der gegenüberliegende
Bereich nicht vorgesehen ist, ist es zudem möglich, ein
Problem wie dasjenige zu verhindern, dass „sich die Flexibilität
oder die Erleichterung der Montagevorgangs der Untersetzungsvorrichtung
aufgrund des Umstandes, dass sich der vorstehende Bereich oder der
gegenüberliegende Bereich-radial überlappen, in
starkem Maße verschlechtern”.
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Gemäß der
Erfindung ist es möglich, das Auftreten von Sekundärschäden
im Vorhinein zu verhindern, indem verhindert wird, dass ein Teil
der Untersetzungsvorrichtung bricht und abgetrennt wird, selbst
wenn die Verbindungsbauteile, die die Trägerkörper
verbinden, im Falle einer starken stoßartigen Belastung
brechen, und die Flexibilität und Erleichterung eines Montagevorgangs
sicherzustellen, ohne die Struktur der Untersetzungsvorrichtung
zu verkomplizieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittdarstellung, die einen Untersetzungsvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Schnittdarstellung, die einen Untersetzungsvorrichtung gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
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3 ist
eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III in 2
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4 ist
eine vergrößerte Darstellung, die einen Hauptteil
der 2 zeigt.
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5 ist
eine Schnittdarstellung, die ein Beispiel einer bekannten Untersetzungsvorrichtung zeigt.
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6 ist
eine Schnittdarstellung entlang der Linie VI-VI in 5.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
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1 ist
eine Schnittdarstellung, die einen Untersetzungsvorrichtung 40 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
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Die
Untersetzungsvorrichtung 40 weist einen oszillierenden
innen kämmenden Planetengetriebemechanismus auf, der eine
Eingangswelle 42 als Kurbelwelle aufweist, um außen
verzahnte Zahnräder (Planetenzahnräder) 46A bis 46C in
oszillierender Weise zu rotieren. Die Eingangswelle 42 wird
von den ersten und zweiten Flanschkörpern (Trägerkörpern) 54 und 56 mittels
einem Paar erster und zweiter Schrägkugellager 50 und 52 gestützt.
Die ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 weisen
Berührungswinkel (von 0 verschiedene Berührungswinkel) θ1
und θ2 von ungefähr 40° auf, und sind
an der Untersetzungsvorrichtung 40 in einer O-Anordnung
angebracht.
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Im
Folgenden wird nun die Anordnung der jeweiligen Hauptbestandteile
genauer beschrieben werden.
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Die
Exzentrizitätsphasen der exzentrischen Körper 48A bis 48C,
die mit der Eingangswelle 42 einteilig ausgeführt
sind, sind in Umfangsrichtung um 120° zueinander verschoben.
Drei außen verzahnte Zahnräder 46A bis 46C sind
jeweils an den Außenumfängen der exzentrischen
Körper 48A bis 48C mittels Rollen bzw.
Walzen 58A bis 58C angebracht, um auf oszillierende
Weise drehbar zu sein. Die außen verzahnten Zahnräder 46A bis 46C kämmen
von innen mit einem innen verzahnten Zahnrad 60.
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Die
innen liegenden Zähne des innen verzahnten Zahnrads 60 sind
in der Form eines Kreisbogenzahnrads geformt, und werden durch zylindrische äußere
Stifte bzw. Nadeln 60B gebildet, die in kreisbogenförmige
Nuten bzw. Vertiefungen 60A eingepasst sind. Die Anzahl
der Zähne des innen verzahnten Zahnrads 60 ist
derart gewählt, dass sie diejenige der außen verzahnten
Zahnräder 46A bis 46C um eins übersteigt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das innen verzahnte Zahnrad 60 mit
einem Gehäuse 62 einteilig ausgeführt.
Das Gehäuse 62 ist mit Schraubendurchgangslöchern
bzw. -bohrungen 62A versehen, die verwendet werden, um
dieses mit einem ersten Bauteil (nicht gezeigt) eines Roboters zu verbinden.
Hauptlager 66 und 68 sind an den Außenumfängen
der ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56 angeordnet.
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Eine
Vielzahl innerer Durchlasslöcher 46A1 bis 46C1 für
Stifte sind jeweils in axialer Richtung durch die außen
verzahnten Zahnräder 46A bis 46C hindurch
ausgeformt. Innere Stifte (Verbindungsbauteile) 72, die
innere Walzen bzw. Nadeln 70 abdecken, sind lose in die
inneren Durchlasslöcher 46A1 bis 46C1 für
Stifte eingepasst (sie weisen dabei einen Spalt auf, der dem Abmaß der
Exzentrizität der exzentrischen Körper 48A bis 48C entspricht).
Die inneren Stifte 72 sind einteilig mit dem ersten Flanschkörper 54 ausgebildet,
indem sie aus diesem hervorstehen, und sind an dem zweiten Flanschkörper 56 mittels
Schraubenbolzen 74 befestigt und damit starr verbunden,
um als Träger für die außen verzahnten Zahnräder 46A bis 46C zu
dienen.
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Zusätzlich
bezeichnet das Bezugszeichen 76 in der Zeichnung ein Schraubenbolzendurchgangsloch,
welches verwendet wird, um ein zweites Bauteil (nicht gezeigt) des
Roboters mit dem ersten Flanschkörper 54 zu verbinden.
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Hier
in diesem Ausführungsbeispiel werden die ersten und zweiten
Schrägkugellager 50 und 52 als Lager
zur Abstützung der Eingangswelle (Kurbelwelle) 42 sowohl
im ersten und zweiten Flanschkörper (Trägerkörper) 54 und 56 übernommen.
Die ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 weisen die
Berührungswinkel θ1 und θ2 (θ1
= θ2) von ungefähr 40° auf, und sind
jeweils zwischen der Eingangswelle 42 und dem ersten und
dem zweiten Flanschkörper 54 und 56 in
einer O-Anordnung angebracht. Die ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 weisen
jeweilige separate Innenringe 50A und 52A auf.
Die Außenringe 50B und 52B sind jedoch
einteilig mit den ersten und zweiten Flanschkörpern 54 und 56 geformt.
Das heißt, ein Teil der ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56 dient
als die Außenringe 50B und 52B der ersten
und zweiten Schrägkugellager 50 und 52.
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Die
Laufflächen 50B1 und 52B1 der Außenringe 50B und 52B weisen
in axialer Richtung nach außen (aufgrund der O-Anordnung
der ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52).
Die Laufflächen 50A1 und 52A1 der Außenringe 50A und 52A weisen
in axialer Richtung nach außen (aufgrund der O-Anordnung
der ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52).
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Da
die Umgebungsbereiche der inneren Umfänge der ersten und
zweiten Flanschkörper 54 und 56 einer
Hochfrequenz-Härtebehandlung unterzogen werden, weisen
die Umgebungsbereiche der inneren Umfänge die für
die Außenringe 50B und 52B notwenigen
Steifigkeiten auf. Außerdem kann anstelle der Hochfrequenz-Härtebehandlung
ein Härteverfahren wie Einsatzhärten oder Vergüten
(tempering) verwendet werden.
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Kugeln 50C und 52C als
Wälzelemente sind zwischen den Innenringen 50A und 52A und
den Außenringen 50B und 52B (die einteilig
mit den ersten und zweiten Flanschkörpern 54 und 56 geformt
sind) angebracht. Wenn die Außenringe 50B und 52B einteilig
mit den ersten und zweiten Flanschkörpern 54 und 56 geformt
sind, ist es zudem möglich, die besonders exzellente Montagesteifigkeit
zu erzielen, verglichen mit dem Montagevorgang, der durchgeführt
wird, indem die Position durch den Sicherungsring bzw. Sprengring
oder die Presspassung gesichert wird. Zudem ist es in diesem Ausführungsbeispiel
möglich, die axiale Reaktionskraft sicherzustellen, die
benötigt wird, um die Abtrennung des Flanschkörpers
zu verhindern, selbst in dem Fall, dass die inneren Stifte 72 aufgrund
einer stoßartigen Belastung verbogen werden (es ist insofern
vorteilhaft, als die Verlässlichkeit hoch ist, dass das
Abfallen des Flanschkörpers verhindert werden kann). Im Fall,
dass der Vorgang des Anbringens der Lager in der O-Anordnung erfolgt,
ist es zudem vorteilhaft, wenn der Außenring mit dem Flanschkörper
einteilig ausgeformt ist, dass die jeweiligen Bestandteile auf einfache
und flexible Weise zusammengesetzt werden können (verglichen
mit dem Fall, dass der Innenring einteilig mit dem Flanschkörper
ausgeformt ist). Aus diesem Grund muss der Außenring einteilig
mit dem Flanschkörper ausgeformt sein, um den Montagevorgang
leichter ausführen zu können.
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Die
ersten und zweiten Nutbereiche 42A und 42B durchdringen
die Eingangswelle 42 nahe ihres Endes. Erste und zweite
Sicherungsringe bzw. Sprengringe 84 und 86 sind
in die ersten und zweiten Nutbereiche 42A und 42B eingepasst.
Eine Abstimmscheibe 90 ist zwischen dem Innenring 50A des
ersten Schrägkugellagers 50 und dem in den ersten
Nutbereich 42A eingepassten ersten Sicherungsring bzw.
Sprengring 84 angeordnet. Der erste und der zweite Flanschkörper 54 und 56 sind
miteinander durch die inneren Stifte 72 verbunden. Weil
der Spalt bzw. der Abstand L0 gleichbleibend (festgelegt bzw. fixiert)
ist, ist der Spalt bzw. der Abstand zwischen den Außenringen 50B und 52B der
ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 gleichbleibend
(festgelegt bzw. fixiert). Weil der Abstand zwischen den Innenringen 50A und 52A der
ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 durch
die Anpassung der axialen Dicke der Abstimmscheibe 90 in
geeigneter Weise reduziert werden kann, ist es dementsprechend möglich,
das Ausmaß (Stärke und Schwache) der Vorspannung
der ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 einzustellen.
Mit anderen Worten ist es möglich, die axialen Spalte (axiale
Lagerluft) der ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 auszufüllen,
weil durch die Abstimmscheibe 90 die geeignete Vorspannung
aufgebracht wird.
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Indessen
werden, weil die Innenumfänge der ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56 einen Teil
der Außenringe der ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 bilden,
die Innenumfänge der Hochfrequenz-Härtebehandlung
unterzogen. Aus diesem Grund sind, als ein zusätzlicher
Vorteil, die axial inneren Oberflächen 54A und 56A in
der Nähe der Innenumfänge der ersten und zweiten
Flanschkörper 54 und 56 sehr steif. Weil
die axial inneren Oberflächen 54A und 56A in
der Nähe der Innenumfänge der ersten und zweiten
Flanschkörper 54 und 56 die Form eines
Außenrings der O-Anordnung aufweisen, erstrecken sich die
axial inneren Oberflächen 54A und 56A in
radialer Richtung nach innen (von der axial äußeren
Umfangsfläche). In diesem Ausführungsbeispiel
beschränken die axial inneren Oberflächen 54A und 56A der
Innenumfänge der ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56 aufgrund dieser
Eigenschaften die axiale Bewegung der Rollen bzw. Walzen 58A bis 58C der
Rollen bzw. Walzen (Wälzelemente) der außen verzahnten
Zahnräder 46A bis 46C (im Detail wird
die axiale Bewegung der Käfige 58A1 bis 58C1 der
Rollen bzw. Walzen 58A bis 58C beschränkt).
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Untersetzungsvorrichtung 40 beschrieben
werden.
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Wenn
die Eingangswelle 42 rotiert, und dadurch die exzentrischen
Körper 48A bis 48C rotiert, rotieren
die an den Außenumfängen der exzentrischen Körpern 48A bis 48C angebrachten
außen verzahnten Zahnrädern 46A bis 46C in
oszillierender Weise. Falls das Gehäuse 62 (das
innen verzahnte Zahnrad 60) fixiert ist verschieben sich
(rotieren) die außen verzahnten Zahnräder 46A bis 46C bezüglich des
innen verzahnten Zahnrads 60 aufgrund der oszillierenden
Rotation. Die rotatorischen Anteile der außen verzahnten
Zahnräder 46A bis 46C werden mittels
der inneren Stifte 72 durch die ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56 nach
außen geführt, sodass ein damit verbundenes Bauteil
(nicht gezeigt), das mit dem ersten Flanschkörper 54 mittels
Schraubenbolzendurchgangslöchern 76 verbunden
ist, rotiert (darin eingeschraubte Schraubenbolzen sind in der Zeichnung
nicht da gestellt).
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Falls
die Rotation der ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56 beschränkt
ist (die Rotation der außen verzahnten Zahnräder 46A bis 46C beschränkt
ist), wird der Ausgang bzw. der Abtrieb zudem derart nach außen
geführt, dass ein damit verbundenes Bauteil (nicht gezeigt),
das mit dem Gehäuse 62 einteilig ausgeführt
ist, rotiert.
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Wenn
in einer solchen Anordnung das mit der Untersetzungsvorrichtung
verbundene Bauteil mit irgendeinem Bauteil aus irgendeinem Grund
kollidiert, wirkt aufgrund der Kollision ein starker Schock bzw.
eine starke stoßartige Be lastung, die eine Torsion oder
Biegung verursacht, au die in axialer Richtung auf beiden Seiten
angeordneten ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56,
und verursacht dabei ein Phänomen bzw. eine Erscheinung,
in der die Biegekraft oder die Zugkraft auf die inneren Stifte 72 wirkt,
die das Paar erster und zweiter Flanschkörper 54 und 56 verbinden
und fixieren.
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Da
die inneren Stifte 24 die außen verzahnten Zahnräder 46A bis 46C nicht
durchdringen müssen, ist jeder Stift 24 derart
gestaltet (muss derart gestaltet sein), dass er einen vergleichsweise
geringen Durchmesser aufweist. Aus diesem Grund kann der innere
Stift 72 (extrem selten) aufgrund der stoßartigen
Belastung brechen.
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Da
in diesem Ausführungsbeispiel die Laufflächen 50B1 und 52B1 der
Außenringe 50B und 52B (der ersten und
zweiten Schrägkugellager 50 und 52) der
ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56 in
der O-Anordnung vorgesehen sind, weisen die Laufflächen 50B1 und 52B1 in
axialer Richtung nach außen. Im Gegensatz dazu weisen die
Laufflächen 50A1 und 50A2 in den Innenringen 50A und 52A der ersten
und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 nach innen
(aufgrund der O-Anordnung). Die Innenringe 50A und 52A der
ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 können
sich aufgrund der Sicherungsringe bzw. Sprengringe 84 und 86 auf
der Eingangs- bzw. Antriebswelle (Kurbelwelle) 42 nicht
in eine Richtung fort voneinander in axialer Richtung bewegen. Aus
diesem Grund können sich die Außenringe 50B und 52B wegen
der Kugeln 50C und 52C nicht in eine Richtung
fort voneinander in axialer Richtung bewegen. Dementsprechend können
sich die ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56,
die mit den Außenringen 50B und 52B einteilig
ausgeführt sind, nicht in eine Richtung fort voneinander
bewegen.
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Das
heißt, selbst wenn die ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56 aufgrund
des Brechens des inneren Stifts 72 ihre tragende Basis
verlieren, werden die ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56 nicht
in axialer Richtung voneinander getrennt oder separiert, da die
Laufflächen 50B1 und 52B1 der Außenringe 50B und 52B durch
die Kugeln 50C und 52C gehalten werden. Im Ergebnis
ist es möglich, die Abtrennung des zweiten Flanschkörpers 56 vom
ersten Flanschkörper 54 zu verhindern, oder die Abtrennung
des ersten Flanschkörpers 54 vom zweiten Flanschkörper 56 zu
verhindern. Auf diese Weise ist es möglich, so genannte
Sekundärschäden durch die Abtrennung zu verhindern.
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Da
in diesem Ausführungsbeispiel der Vorteil des Verhinderns
der Trennung der ersten und zweiten Flanschkörper 54 und 56 als
Ergebnis der Untersuchung über die Ausrichtung bei der
Anbringung des Lagers und seiner Bauart erzielt wird, ist es in
der Erfindung nicht notwendig zusätzlich den vorstehenden
Bereich, den gegenüberliegenden Bereich und ähnliches
auszuformen, das in dem im Patentdokument 2 offenbarten bekannten
Beispiel notwendig ist. Da der vorstehende Bereich oder der gegenüberliegende
Bereich nicht vorgesehen sind, und die Innenringe 50A und 52A nicht
einteilig mit der Antriebswelle 42 ausgeformt sind, ist
es zudem möglich, eine sehr gute Handhabbarkeit beim Montagevorgang
zu erzielen, ohne ein Problem dergestalt zu verursachen, dass sich „die
Flexibilität oder die Erleichterung des Montagevorgangs
der Untersetzungsvorrichtung aufgrund des Umstandes, dass sich der
vorstehende Bereich, der gegenüberliegende Bereich oder
der Innenring radial überlappen, in starkem Maße
verschlechtern”.
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Da
der Montagevorgang der ersten und zweiten Schrägkugellager 50 und 52 als
O-Anordnung durchgeführt wird, ist es zudem möglich,
die Spanne bzw. den Abstand L1 längs der Arbeitsachse sehr
groß zu gestalten, und damit die Antriebswelle (Kurbelwelle) 42 sehr
stabil zu lagern (in einer derartigen Weise, dass die Welle nicht
wackelt bzw. zittert). Im Ergebnis ist es möglich, drei
außen verzahnte Zahnräder 46A bis 46C mit
einem Grad an Genauigkeit exzentrisch zu oszillieren, indem der
Phasenunterschied zwischen diesen exakt aufrecht erhalten wird,
und somit den Betrieb der Untersetzungsvorrichtung in dem Zustand
durchzuführen, in dem die Vibrationen und der Lärm
gering sind und die Effizienz hoch ist. Da das Ausmaß des
Wackelns bzw. Zitterns der Welle gering ist, ist es möglich,
die Kugeln 50C und 52C der ersten und zweiten
Schrägkugellager 50 und 52 kleiner zu
gestalten, falls nötig.
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Weiterhin
ist in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die als
Kurbelwelle dienende Antriebswelle 42 in der Mitte der
Untersetzungsvorrichtung 40 angebracht, aber die Anordnung
der Kurbelwelle der Untersetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
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Da
die Erfindung beispielsweise, wie in einer Untersetzungsvorrichtung 104,
die in den 2 bis 4 gezeigt
ist, auf die Anordnung angewendet werden kann, die mehrere (drei
in diesem Beispiel) Kurbelwellen aufweist, ist es möglich,
den gleichen Vorteil zu erzielen.
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In
der Untersetzungsvorrichtung 104 wird die Leistung eines
Motors (nicht gezeigt) mittels einer Passfeder (nur eine Passfedernut 106A ist
gezeigt) in eine Eingangs- bzw. Antriebswelle 106 eingeleitet. Die
Antriebswelle 106 ist mit einem Leistungsübertragungsritzel 108 versehen.
Das Leistungsübertragungsritzel 108 kämmt
gleichzeitig mit drei Verteilungszahnrädern 130A bis 130C (nur
das Verteilungsritzel 130A ist gezeigt). Die Verteilungszahnräder 130A bis 130C sind
jeweils einteilig mit drei Wellen 144A bis 144C (Kurbelwellen)
mit exzentrischen Körpern ausgeführt.
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Die
Welle 144A mit exzentrischen Körpern weist exzentrische
Körper 160A und 162A auf, die bezüglich
der Achse der Welle 144A mit exzentrischem Körper
exzentrisch sind. Der exzentrische Körper 144B (die
Welle 144B mit exzentrischen Körpern, Anm. d. Übersetzers)
weist exzentrische Körper 160B und 162B auf
(siehe 3, und der exzentrische Körper 160B ist
nicht gezeigt). Der exzentrische Körper 144C (die
Welle 144C mit exzentrischen Körpern, Anm. d. Übersetzers)
weist exzentrische Körper 160C und 162C auf
(der exzentrische Körper 160C ist nicht gezeigt).
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Diejenigen
exzentrischen Körper, die sich an den gleichen axialen
Positionen der Wellen mit exzentrischen Körpern 142A bis 142C befinden,
also beispielsweise der exzentrische Körper 160A der Welle 142A mit
exzentrischen Körpern, der exzentrische Körper 160B der
Welle 142B mit exzentrischen Körpern und der exzentrische
Körper 160C der Welle 142C mit exzentrischen
Körpern sind an den Positionen angebracht, wobei sie die
gleiche Exzentrizitätsphase aufweisen. Zudem sind der exzentrische
Körper 162A der Welle 144A mit exzentrischen
Körpern, der exzentrische Körper 162B der
Welle 144B mit exzentrischen Körpern und der exzentrische
Körper 162C der Welle 144C mit exzentrischen
Körpern an den Positionen angebracht, wobei sie die gleiche
Exzentrizitätsphase aufweisen. Ein außen verzahntes Zahnrad 166 ist
mittels Rollen bzw. Walzen 164A bis 164C (die
Rollen bzw. Walzen 164B und 164C sind nicht gezeigt)
an die exzentrischen Körper 160A bis 160C angepasst.
Weiterhin sind die exzentrischen Körper 162A bis 162C mittels
Rollen bzw. Walzen 170A bis 170C an ein außen
verzahntes Zahnrad 168 angepasst.
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Mit
einer solchen Anordnung können die Wellen 144A bis 144C mit
exzentrischen Körpern zusammen mit den Verteilungszahnrädern 130A bis 130C mit
der gleichen Geschwindigkeit in der gleichen Richtung rotieren.
Zusätzlich rotieren die exzentrischen Körper 160A, 160B und 160C zusammen
in der gleichen Phase entsprechend der Rotation der Wellen 144A bis 144C mit
exzentrischen Körpern. In gleicher Weise rotieren die exzentrischen Körper 162A, 162B und 162C zusammen
mit der gleichen Phase. Zudem ist die exzentrische Phase der exzentrischen
Körper 160A, 160B und 160C zu der
exzentrischen Phase der exzentrischen Körper 162A, 162B und 162C um
180° versetzt, und eine Differenz der exzentrischen Phase
der außen verzahnten Zahnräder 166 und 168 beträgt
180°.
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Zwei
außen verzahnte Zahnräder 166 und 168 kämmen
von innen mit einem innen verzahnten Zahnrad 172. Das innen
verzahnte Zahnrad 172 ist mit einem Gehäuse 120 einteilig
ausgeführt. Das Gehäuse 120 ist an einem
Basisbauteil (nicht gezeigt) des Roboters mittels eines Schraubenbolzens
(nur ein Schraubenbolzendurchgangsloch 122 ist gezeigt) fixiert.
Die inneren Zähne des innen verzahnten Zahnrads 172 werden
durch äußere bzw. hervorstehende Stifte 174 gebildet.
Hier sind jedoch die äußeren Stifte 174,
in Anbetracht der Reduzierung des Gewichts und der Kosten, im Innenumfang
des innen verzahnten Zahnrads 172 mit einem Abstand derart angebracht,
dass zwei äußere Stifte 174 in zwei Nut- bzw.
Vertiefungsbereichen von vier Nut- bzw. Vertiefungsbereichen angeordnet
sind. Verglichen mit der Anordnung, in der die äußeren
Stifte 174 um den gesamten Innenumfang des innen verzahnten
Zahnrads angeordnet sind, ist die Übertragungseffizienz
in dieser Anordnung etwas geringer, aber es wird der selbe Vorteil
in der mechanischen Relativbewegung (dem Prinzip der Untersetzung)
zwischen dem innen verzahnten Zahnrad 172 und den außen
verzahnten Zahnrädern 166 und 168 erzielt.
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Erste
und zweite Flanschkörper (Trägerkörper) 146 und 148 sind
in axialer Richtung auf beiden Seiten der außen verzahnten
Zahnräder 166 und 168 angeordnet, und
sind mittels der Lager 178 und 180 drehbar in
dem Gehäuse 120 gelagert. Der erste Flanschkörper 146 ist
durch Schraubenbolzen 182 starr an Trägerstiften
(Verbindungsbauteilen) 184A bis 184C befestigt
und mit diesen verbunden. Der zweite Flanschkörper 148 ist
durch Schraubenbolzen (nur ein Schraubenbolzendurchgangsloch 186 ist
gezeigt) der entsprechenden Maschine starr an den Trägerstiften 184A bis 184C befestigt
und mit diesen verbunden. Dementsprechend können in diesem Ausführungsbeispiel
die Trägerstifte 184A bis 184C, die verwendet
werden, um die ersten und zweiten Flanschkörper 146 und 148 starr
zu befestigen und zu verbinden, ernsthaft brechen, wenn eine Kollision oder ähnliches
auftritt. Zudem werden die ersten und zweiten Flanschkörper 146 und 148 natürlich
getrennt, falls ein Bruch eintritt.
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Daher
werden in diesem Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten
Schrägrollenlager 188 und 190 als Lager
für die Abstützung bzw. Lagerung der Wellen 144A bis 144C mit
exzentrischen Körpern (Kurbelwellen) in den ersten und
zweiten Flanschkörpern 146 und 148 übernommen.
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Zur
Vereinfachung der Beschreibung wird nur die Welle 144A mit
exzentrischem Körper mit Bezug auf 4 beschrieben
werden. Die ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190 weisen
jeweils Berührungswinkel θ3 und θ4 (θ3
= θ4) von ungefähr 15° auf, und sind
jeweils zwischen der Welle 144A mit exzentrischem Körper
und den ersten und zweiten Flanschkörpern 146 und 148 in
der O-Anordnung angebracht. Die ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190 weisen
jeweils Innenringe 188A und 190A auf. Die Außenringe 188B und 190B sind jedoch
einteilig mit den ersten und zweiten Flanschkörpern 146 und 148 ausgeformt.
Das heißt, dass ein Teil der ersten und zweiten Flanschkörper 146 und 148 in
der Nähe der Welle 144A mit exzentrischem Körper
jeweils als die Außenringe 188B und 190B der
ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190 dient.
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Die
Laufflächen 188B1 und 190B1 der Außenringe 188B und 190B weisen
in axialer Richtung nach außen (aufgrund der O-Anordnung
der ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190).
Die Laufflächen 188A1 und 190A1 der Innenringe 188A und 190A weisen
in axialer Richtung nach innen (aufgrund der O-Anordnung der ersten
und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190).
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Da
die Randbereiche der Innenumfänge der ersten und zweiten
Flanschkörper 146 und 148 einer Hochfrequenz-Härtebehandlung
unterzogen werden, weisen die Randbereiche der Innenumfänge
die für die Außenringe 188B und 190B benötigte
Steifigkeit auf. Aus diesem Grund begrenzt auch in diesem Ausführungsbeispiel
aufgrund der gesteigerten Steifigkeit eine axial innere Oberfläche 146A des
ersten Flanschkörpers 146 die axiale Bewegung
der Rollen (Wälzkörper) 164A des außen
verzahnten Zahnrads 166 (genau genommen wird die axiale
Bewegung eines Käfigs 164A1 der Rolle 164A begrenzt).
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Erste
und zweite Nutbereiche 144A1 und 144A2 durchdringen
die Nähe des Endes der Welle 144A mit exzentrischem
Körper (Kurbelwelle). Erste und zweite Sicherungsringe
bzw. Sprengringe 192 und 194 sind in die ersten
und zweiten Nutbereiche 144A1 und 144A2 eingepasst.
Eine Abstimmscheibe 196 ist zudem zwischen dem Innenring 188A des ersten
Schrägrollenlagers 188 und dem in den ersten Nutbereich 144A1 eingepassten
ersten Sicherungsring bzw. Sprengring 192 angeordnet. Weil
der Spalt bzw. der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Flanschkörper 146 und 148 gleichbleibend (festgelegt
bzw. fixiert) ist, ist der Spalt bzw. der Abstand zwischen den Außenringen 188B und 190B der
ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190 gleichbleibend
(festgelegt bzw. fixiert). Weil der Abstand zwischen den Innenringen 188A und 190A der
ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190 durch
die Anpassung der axialen Dicke der Abstimmscheibe 196 in
geeigneter Weise reduziert wird, ist es dementsprechend möglich,
das Ausmaß (Stärke und Schwäche) der
Vorspannung der ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190 einzustellen.
Das heißt, dass es möglich ist, die axialen Spalte
der ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190 auszufüllen,
weil durch die Abstimmscheibe 196 die geeignete Vorspannung
aufgebracht wird.
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Die
Wellen 144B und 144C mit exzentrischen Körpern
weisen die gleiche Anordnung wie diejenige der Welle 144A mit
exzentrischem Körper auf.
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Wenn
in diesem Ausführungsbeispiel die Eingangswelle 106 rotiert,
rotieren die mit der Eingangswelle 106 kämmenden
Verteilungszahnräder 130A bis 130C, so
dass die Wellen 144A bis 144C mit exzentrischen
Körpern mit der gleichen Geschwindigkeit in der gleichen
Richtung rotieren. Im Ergebnis kämmen die außen
verzahnten Zahnräder 166 und 168, die
eine Phasendifferenz von 180° zueinander aufweisen, von
innen mit dem innen verzahnten Zahnrad 172, um auf eine
oszillierende Art zu rotieren.
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Da
der Unterschied der Zähnezahlen zwischen dem innen verzahnten
Zahnrad 172 und jedem der außen verzahnten Zahnräder 166 und 168 zwei beträgt
(dies stellt einen Unterschied zwischen dem innen verzahnten Zahnrad 172,
das 80 Zähne aufweist, und jedem der außen verzahnten
Zahnräder 166 und 168, die 78 Zähne
aufweisen, dar), rotieren die außen verzahnten Zahnräder 166 und 168,
wenn die außen verzahnten Zahnräder 166 und 168 einmal oszillieren,
um einen Winkel, der dem Unterschied der Zähnezahlen entspricht.
Die rotatorischen Anteile werden durch die Wellen 144A bis 144C mit
exzentrischen Körpern auf die ersten und zweiten Flanschkörper 146 und 148 übertragen.
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Da
der zweite Flanschkörper 148 mit der damit verbundenen
Maschine mittels des Schraubenbolzens 186 einteilig ausgeführt
ist, rotiert die damit verbundene. Maschine (nicht gezeigt) entsprechend der
Rotation des zweiten Flanschkörpers 148.
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Zur
Vereinfachung der Beschreibung wird nur die Welle 144A mit
exzentrischem Körper beschrieben werden. Auch in diesem
Ausführungsbeispiel weisen die Laufflächen 188B1 und 190B1 der Außenringe 188B und 190B (der
ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190)
der ersten und zweiten Flanschkörper 146 und 148 aufgrund
der O-Anordnung in axialer Richtung nach außen. Im Gegensatz
dazu weisen die Laufflächen 188A1 und 190A1 in
den Innenringen 188A und 190A der ersten und zweiten
Schrägrollenlager 188 und 190 (aufgrund
der O-Anordnung) in axialer Richtung nach innen. Die Innenringe 188A und 190A der
ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190 können
sich aufgrund der Sicherungsringe bzw. Sprengringe 192 und 194 auf
der Welle 144A mit exzentrischem Körper (Kurbelwelle)
nicht in eine Richtung fort voneinander in axialer Richtung bewegen.
Aus diesem Grund könne sich die Außenringe 188B und 190B aufgrund
der Rollen 188C und 190C nicht in eine Richtung
fort voneinander bewegen. Dementsprechend können sich die
mit den Außenringen 188B und 190B einteilig
ausgeformten ersten und zweiten Flanschkörper 146 und 148 nicht
in eine Richtung fort voneinander bewegen.
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Auch
bei den Wellen 144B und 144C mit exzentrischen
Körpern zeigt sich derselbe Vorteil.
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Im
Ergebnis werden die ersten und zweiten Flanschkörper 146 und 148 nicht
voneinander getrennt oder separiert, selbst wenn die ersten und zweiten
Flanschkörper (Trägerkörper) 146 und 148 ihre
tragende Basis aufgrund des Brechens der Trägerstifte (Verbindungsbauteile) 184A bis 184C verlieren,
weil die Laufflächen 188B1 und 190B1 der
Außenringe 188B und 190B durch die Rollen 188C und 190C in
axialer Richtung aufgefangen werden. Im Ergebnis ist es möglich,
die Abtrennung des zweiten Flanschkörpers 148 vom
ersten Flanschkörper 146 zu verhindern, oder die
Abtrennung des ersten Flanschkörpers 146 vom zweiten
Flanschkörper 148 zu verhindern. Auf diese Weise
ist es möglich, so genannte Sekundärschäden
durch die Abtrennung zu verhindern.
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Da
der Montagevorgang der ersten und zweiten Schrägrollenlager 188 und 190 als
O-Anordnung durchgeführt wird, ist es im Ergebnis möglich, die
Spanne bzw. den Abstand 12 längs der Arbeitsachse
sehr groß zu gestalten, und damit die Welle 144A mit
exzentrischem Körper (Kurbelwelle) wie in dem oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel sehr stabil zu lagern (in einer derartigen
Weise, dass die Welle nicht wackelt bzw. zittert).
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Auch
bei den Wellen 144B und 144C mit exzentrischen
Körpern ist es möglich, den gleichen Vorteil wie
denjenigen der Welle 144A mit exzentrischem Körper
zu erzielen.
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Weiterhin
wird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das
Schrägkugellager oder das Schrägrollenlager als
Lager für das Abstützen der Kurbelwelle verwendet.
In der Erfindung ist die Art des Lagers jedoch nicht im Besonderen
auf diese beiden Arten von Lagern festgelegt. Das heißt,
dass wenn das Lager einen Berührungswinkel aufweist und
in der O-Anordnung angebracht werden kann, ist es möglich,
denselben Vorteil mit beispielsweise einem Kegelrollenlager zu erzielen.
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Weiterhin
ist in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der
Außenring des Schrägkugellagers oder des Schrägrollenlagers
einteilig mit dem Trägerkörper ausgeformt, aber
die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Das heißt,
die axiale Bewegung des separaten Außenrings kann beispielsweise durch
den Sprengring, den Einpressvorgang in den Trägerkörper
oder ein Kombination davon beschränkt werden. Es ist jedoch
nicht wünschenswert, den Innenring einteilig mit dem Trägerkörper
auszuführen, weil sich dadurch die Handhabbarkeit bei dem
Montagevorgang verschlechtert.
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Weil
der Außenring für die O-Anordnung in den oben
beschriebenen Ausführungsbeispielen mit dem Trägerkörper
einteilig ausgeformt ist, wird die axiale Bewegung des Wälzkörpers
des Lagers, das das außen verzahnte Zahnrad (Planetenrad)
auf der Kurbelwelle abstützt, zudem auf der Grundlage der Tatsache
begrenzt, dass die radiale Position- und Steifigkeit der axial inneren
Oberfläche des Trägerkörpers „Eigenschaften,
die für den Bereich zur Positionierung geeignet sind” aufweist.
In der Erfindung kann die Begrenzung der Position jedoch möglicherweise
auch nicht durch den Trägerkörper ausgeführt werden.
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Beispielsweise
kann die Untersetzungsvorrichtung gemäß der Erfindung
auf eine Untersetzungsvorrichtung angewendet werden, die verwendet
wird, um einen beweglichen Abschnitt einer Werkzeugmaschine oder
einen Arm eines Industrieroboters zu bewegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2008-335687 [0002]
- - WO 2008-075598 A1 [0010]
- - JP 4167879 [0010]