-
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Einfache Planetengetriebe sind 3-Wellengetriebe mit einer Sonne, einem Hohlrad und einem Steg bzw. Planetenträger. Solche einfachen Planetengetriebe haben prinzipiell drei Freiheitsgrade. Bei drehender Sonne und feststehendem innenverzahnten Gehäuse dreht sich der Planetenträger, bei festgesetztem Planetenträger dreht sich das Gehäuse. In Reihe verbundene mehrstufige Planetenträger arbeiten in gleicher Weise. Abhängig von den gewünschten Übersetzungen bzw. der gewünschten Bewegung lassen sich bei mehrstufigen Planetengetrieben ein- und abtriebsseitig die Gehäuse und die Planetenträger unterschiedlich festsetzen. Beispielsweise kann eintriebsseitig das Gehäuse festgesetzt und abtriebsseitig der Planetenträger festgesetzt sein. Eine solche Kombination ist dann sinnvoll, wenn das abtreibende Gehäuse drehen, der eintriebsseitig montierte Motor jedoch wegen des elektrischen Anschlusses ortsfest stehen soll. Eine übliche Lösung besteht darin, in diesem Falle das eintriebsseitige Gehäuse und den abtriebsseitigen Planetenträger unabhängig voneinander maschinenseitig zu befestigen.
-
Es ist auch möglich, das eintriebsseitige Gehäuse und den abtriebsseitigen Planetenträger mechanisch miteinander zu verbinden, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben. Die maschinenseitige Befestigung erfolgt dann über das eintriebsseitige Gehäuse oder den abtriebsseitigen Planetenträger.
-
Solche Ausbildungen der Planetengetriebe sind allerdings aufwändig, groß bauend und teuer. Durch die verschraubten Teile ist auch die Getriebesteifigkeit eingeschränkt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Planetengetriebe so auszubilden, dass bei festgesetztem eintriebsseitigen Gehäuse und festgesetztem abtriebsseitigen Planetenträger das Planetengetriebe einen einfachen, kompakten Aufbau hat und eine hohe Getriebesteifigkeit aufweist.
-
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Planetengetriebe erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
-
Beim erfindungsgemäßen Planetengetriebe sind das eintriebsseitige Gehäuse und der abtriebsseitige Planetenträger einstückig miteinander ausgebildet. Wegen der fehlenden Schraubverbindung zwischen dem Gehäuse und dem Planetenträger ergibt sich eine sehr hohe Torsions- und Biegesteifigkeit des Planetengetriebes. Das Planetengetriebe kann wegen der fehlenden Schraubverbindung kurz gebaut werden, was zu einer Erhöhung der Torsions- und Biegesteifigkeit führt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung werden die Herstellkosten verringert, da Bauteile eingespart werden. Auch die Montage des erfindungsgemäßen Planetengetriebes wird infolge der Einstückigkeit von eintriebsseitigem Gehäuse und abtriebsseitigem Planetenträger erheblich vereinfacht.
-
Vorteilhaft ist das eintriebsseitige Gehäuse mit einem Befestigungsflansch versehen, mit dem das Planetengetriebe am anzutreibenden Aggregat befestigt werden kann.
-
Das eintriebsseitige Gehäuse nimmt bei einem zweistufigen Planetengetriebe einen eintriebsseitigen Planetenträger auf.
-
Vorteilhaft ist der eintriebsseitige Planetenträger drehfest mit einem abtriebsseitigen Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden. Dadurch wird über die erste Getriebestufe und dessen eintriebsseitigen Planetenträger das Sonnenrad der zweiten Getriebestufe angetrieben.
-
Das abtriebsseitige Sonnenrad ist mit den abtriebsseitigen Planetenrädern in Eingriff, die im abtriebsseitigen Planetenträger gelagert sind. Durch Drehen des abtriebsseitigen Sonnenrades werden die abtriebsseitigen Planetenräder gedreht.
-
Die abtriebsseitigen Planetenräder greifen in eine Innenverzahnung einer Hohlwelle ein. Da der abtriebsseitige Planetenträger stillgesetzt ist, drehen die in ihm gelagerten abtriebsseitigen Planetenräder lediglich um ihre Achsen. Dadurch wird die Hohlwelle um ihre Achse drehbar angetrieben.
-
Die Hohlwelle wird vorteilhaft durch zwei mit axialem Abstand voneinander liegenden Lagern drehbar auf dem abtriebsseitigen Planetenträger gelagert. Die beiden Lager, die vorzugsweise Wälzlager, insbesondere Schrägrollenlager sind, gewährleisten eine einwandfreie Drehlagerung der Hohlwelle auf dem abtriebsseitigen Planetenträger.
-
Auf der Hohlwelle ist vorzugsweise wenigstens ein Verbindungselement eines anzutreibenden Aggregates befestigt. Wird die Hohlwelle in der gewünschten Richtung gedreht, wird das Verbindungselement des anzutreibenden Aggregates entsprechend mitgenommen.
-
Die Anbindung des Verbindungselementes an die Hohlwelle ist vorteilhaft im Bereich zwischen den Drehlagern für die Hohlwelle vorgesehen. Aufgrund dieser Lage der Anbindung im Bereich zwischen den beiden Lagern ergibt sich eine optimale Kraftübertragung von der Hohlwelle auf das Verbindungselement. Außerdem kann durch diese Ausgestaltung der Abstand zwischen dem Befestigungsflansch des eintriebsseitigen Gehäuses und dem Anbindungsbereich sehr gering gehalten werden, was zu einer hohen Getriebesteifigkeit beiträgt.
-
Vorteilhaft erstreckt sich die Hohlwelle axial bis nahe an den Befestigungsflansch des eintriebsseitigen Gehäuses. Auch diese Ausbildung trägt zu einer hohen Getriebesteifigkeit bei.
-
Das abtriebsseitige Lager für die Hohlwelle wird vorteilhaft durch einen am abtriebsseitigen Planetenträger befestigten Lagerflansch gehalten. Dies trägt zu einer einfachen konstruktiven Ausbildung des erfindungsgemäßen Planetengetriebes bei.
-
Der Lagerflansch übergreift vorteilhaft die benachbarten Enden der die abtriebsseitigen Planetenräder tragenden Planetenbolzen teilweise. Dadurch ist kein zusätzliches Sicherungselement für die Planetenbolzen erforderlich. Sie werden durch den gleichen Lagerflansch gehalten, mit dem das abtriebsseitige Lager axial gesichert wird.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
-
Die Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
-
1 teilweise in Seitenansicht und teilweise im Axialschnitt ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe, das mit einem Antriebsmotor verbunden ist,
-
2 einen abtriebsseitigen Planetenträger und ein eintriebsseitiges Gehäuse des erfindungsgemäßen Planetengetriebes in perspektivischer Darstellung,
-
3 einen Axialschnitt durch den abtriebsseitigen Planetenträger und das eintriebsseitige Gehäuse des erfindungsgemäßen Planetengetriebes,
-
4 in perspektivischer Darstellung eine zweite Ausführungsform eines abtriebsseitigen Planetenträgers und eines eintriebsseitigen Gehäuses eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes,
-
5 einen Axialschnitt durch den abtriebsseitigen Planetenträger und das eintriebsseitige Gehäuse des Planetengetriebes gemäß 4,
-
6 den abtriebsseitigen Planetenträger und das eintriebsseitige Gehäuse gemäß 4 in anderer perspektivischer Darstellung,
-
7 in schematischer Darstellung einen Δ-Roboter, der mit erfindungsgemäßen Planetengetrieben in einer Ausbildung gemäß den 4 und 5 ausgestattet ist.
-
Das Planetengetriebe ist in den Ausführungsbeispielen zweistufig ausgebildet und hat ein Sonnenrad 1, das drehfest mit einer Antriebswelle 2 eines Antriebsmotors 3 verbunden ist. An der in 1 rechten Stirnseite des Motorgehäuses ist ein Gehäuse 4 des Planetengetriebes befestigt.
-
Das zentrale Sonnenrad 1 ist in Eingriff mit Planetenrädern 5, die über den Umfang des Sonnenrades 1 gleichmäßig verteilt angeordnet sind und drehbar auf Planetenbolzen 6 sitzen. In 1 ist nur ein Planetenrad 5 mit zugehörigem Planetenbolzen 6 erkennbar. Die parallel zur Drehachse des Sonnenrades 1 liegenden Planetenbolzen 6 sind in einem eintreibenden Planetenträger 7 gelagert. Er ist mit wenigstens einem Wälzlager 8, vorzugsweise einem Kugellager, drehbar im Gehäuse 4 gelagert. Im Bereich des Sonnenrades 1 ist der Planetenträger 7 innenseitig mit einer Vertiefung 9 versehen, so dass das Sonnenrad 1 platzsparend im Planetenträger 7 untergebracht werden kann. Die Planetenräder 6 sind in Eingriff mit einer Innenverzahnung 56 des Gehäuses 4. Da das Gehäuse 4 stillgesetzt ist, laufen die Planetenräder 6 um.
-
An seinem dem Antriebsmotor 3 zugewandten Ende ist der Planetenträger 7 mit einem Zentriervorsprung 10 versehen, der als geschlossener Ring oder aus einzelnen Ringabschnitten bestehen kann. Mit dem Zentriervorsprung 10 umgreift der Planetenträger 7 einen Ringvorsprung 11 einer motorseitigen Aufnahmehülse 12 für die Antriebswelle 2. Innenseitig übergreift der Ringvorsprung 11 eine Wellendichtung 13, die vorzugsweise eine Radialwellendichtung ist, deren Dichtlippe 14 dichtend an der Außenseite der Antriebswelle 2 anliegt.
-
Der Planetenträger 7 sitzt mit seinem vom Antriebsmotor 3 abgewandten Ende auf einem Sonnenrad 15, dessen Achse fluchtend zur Achse des Sonnenrades 1 liegt. Die beiden Sonnräder 1, 15 haben geringen axialen Abstand voneinander. Das Sonnenrad 15 kämmt mit Planetenrädern 16, die über den Umfang des Sonnenrades 15 verteilt angeordnet sind und auf zueinander parallelen Planetenbolzen 17 drehbar gelagert sind. Die Planetenräder 16 greifen in eine Innenverzahnung 18 einer als Hohlrad dienenden Hohlwelle 19 ein. Die Hohlwelle 19 ist durch zwei mit axialem Abstand voneinander liegende Wälzlager 20, 21 drehbar auf einem Planetenträger 22 gelagert. Die Wälzlager 20, 21 sind vorteilhaft Schrägrollenlager, mit denen axiale und radiale Kräfte zuverlässig aufgenommen werden können. Das Wälzlager 20 ist zwischen einer radial nach außen gerichteten Ringschulter 23 des Planetenträgers 22 sowie einer radial innen liegenden Schulter 24 der Hohlwelle 19 axial gesichert. Das Wälzlager 21 ist zwischen einer radial innen liegenden Schulter 25 der Hohlwelle 19 sowie einer radial nach außen verlaufenden Schulter 26 eines Lagerflansches 27 gesichert. Mit dem Lagerflansch 27 wird die Lagerung der Hohlwelle 19 axial vorgespannt und gehalten. Zwischen dem Lagerflansch 27 und dem Innenring des Lagers 21 sind abgestimmte Passscheiben 62 zur definierten Axialvorspannung eingebracht.
-
Das Gehäuse 4 ist einstückig mit dem Planetenträger 22 ausgebildet und hat einen radial nach außen vorstehenden Ringflansch 28, der als Befestigungsflansch dient. Die Hohlwelle 19 ragt mit einem ringförmigen Ansatz 29 bis nahe an den Ringflansch 28 und umgreift mit Abstand den Planetenträger 22. Der Ansatz 29 nimmt eine Wellendichtung 30, vorzugsweise eine Radialwellendichtung, auf, deren Dichtlippe 31 auf der Außenseite des Planetenträgers 22 benachbart zum Ringflansch 28 aufliegt.
-
Die Hohlwelle 19 ragt über das Wälzlager 21 und den Lagerflansch 27 vor. In das freie Ende der Hohlwelle 19 ist ein Deckel 32 eingesetzt, der das Planetengetriebe endseitig abdeckt.
-
Die Wellendichtung 30 befindet sich unmittelbar neben dem Wälzlager 20. Die Hohlwelle 19 ist benachbart zum Ringflansch 28 mit einem im Außendurchmesser vergrößerten endseitigen Ringabschnitt 33 versehen, der mit geringem Abstand vom Ringflansch 28 endet und in den axial verlaufende Schrauben 34 zur Befestigung eines Armes 35 eines antreibenden Aggregates 36 (7) geschraubt werden können. Der Arm 35 ist stirnseitig mit einer Vertiefung versehen, deren radial verlaufender Boden 37 an der vom Ringflansch 28 abgewandten radialen Ringfläche 38 des Ringabschnittes 33 der Hohlwelle 19 anliegt.
-
Wie 7 beispielhaft zeigt, hat der Arm 35 einen endseitigen Ring 39, mit dem der Arm 35 auf der Außenseite der Hohlwelle 19 aufliegt. Wird die Hohlwelle 19 um ihre Achse gedreht, wird dementsprechend der Arm 35 in Drehrichtung mitgenommen.
-
Der Ringflansch 28 überragt den Antriebsmotor 3 sowie den Ring 39 des Armes 35 radial. Der Ringflansch 28 ist über seinen Umfang mit verteilt angeordneten Öffnungen 40 (2 und 3) versehen, durch welche Schrauben und dergleichen zur Befestigung des Getriebes gesteckt werden.
-
Der Planetenträger 22 ist, wie der Planetenträger 7, käfigartig ausgebildet und weist Durchtritte 43 für die Planetenräder 16 auf. Die Durchtritte 43 sind durch axial verlaufende Stege 44 voneinander getrennt. Am freien Ende ist der Planetenträger 22 mit einer Ringscheibe 45 versehen. Sie hat einen Innendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Sonnenrades 15. Die Planetenbolzen 17 sind mit einem Ende in Öffnungen 46 der Ringscheibe 45 gelagert. Mit ihrem anderen Ende greifen die Planetenbolzen 17 in Öffnungen 47 des Planetenträgers 22 ein.
-
Wie 1 zeigt, befindet sich der Anbindungsbereich des Arms 35 an die Hohlwelle 19 im Bereich zwischen den beiden Wälzlagern 20, 21 auf der Abtriebsseite des Planetengetriebes. Der Abstand 48 zwischen dem Ringflansch 28 und dem Anbindungsbereich zwischen dem Arm 35 und der Hohlwelle 19 ist verhältnismäßig gering, weil der Planetenträger 22 und das Gehäuse 4 einstückig miteinander ausgebildet sind. Dieser kleine Abstand 48 führt zu einer sehr hohen Getriebesteifigkeit bzw. Biegesteifigkeit. Wegen der fehlenden Schraubverbindung zwischen dem Planetenträger 22 und dem Gehäuse 4 ergibt sich außerdem eine sehr hohe Torsionssteifigkeit des Getriebes. Außerdem kann dadurch das gesamte Planetengetriebe sehr kurz gebaut werden, wodurch die Steifigkeit des Getriebes zusätzlich erhöht wird.
-
Die einstückige Ausbildung von Gehäuse 4 und Planetenträger 22 führt auch zu einer erheblichen Einsparung von Bauteilen und damit zu geringeren Fertigungs- und/oder Montagekosten. Aufgrund dieser Einstückigkeit muss der Planetenträger 22 nicht gesondert am Gehäuse 4 montiert werden.
-
Die 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher der Befestigungsflansch 28 nicht ringförmig ausgebildet ist. Er erstreckt sich radial in Bezug auf das Gehäuse 4 bzw. den Planetenträger 22. Der Befestigungsflansch 28 hat parallel zueinander liegende Außenseiten 57, 58, die an einem Ende durch eine rechtwinklig zu ihnen verlaufende Außenseite 59 miteinander verbunden sind. Die Außenseiten 57 bis 59 sind jeweils eben ausgebildet. Die parallel zueinander liegenden Außenseiten 57, 58 gehen außerdem über eine bogenförmige Außenseite 60 ineinander über.
-
In allen Außenseiten 57 bis 60 oder auch nur in einigen oder auch nur in einer Außenseite können Gewindebohrungen 61 vorgesehen sein, mit denen der Befestigungsflansch 28 je nach Montagesituation an das jeweilige Aggregat angeschraubt werden kann.
-
Im Übrigen ist die Ausführungsform gemäß den 4 bis 6 gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3. Wie sich aus den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen ergibt, kann der Befestigungsflansch 28 in Abhängigkeit vom Anwendungsfall unterschiedlichste Formen und/oder Ausgestaltungen haben.
-
7 zeigt einen solchen Anwendungsfall für die Ausführungsform gemäß den 4 bis 6 beispielhaft. Das anzutreibende Aggregat ist im Ausführungsbeispiel ein sogenannter Δ-Roboter 36.
-
Der Δ-Roboter 36 hat eine Halteplatte 41, an der mehrere Motor/Getriebe-Einheiten befestigt sind. Die Einheiten sind mit ihrem Befestigungsflansch 28 an der Unterseite der Halteplatte 31 befestigt. Die Befestigungsflansche 28 liegen mit ihrer ebenen Außenseite 59 an der Unterseite der Halteplatte 41 an und sind mit (nicht dargestellten) Schrauben, die in die Gewindebohrungen 61 geschraubt sind, an der Halteplatte 41 befestigt.
-
Auf der Hohlwelle 19 jeder Motor/Getriebe-Einheit ist ein Arm 35 mit seinem Ring 39 befestigt. Die Arme 35 stehen quer von der Motor/Getriebe-Einheit ab und sind am freien Ende gelenkig mit einer Querachse 49 verbunden, an deren Enden jeweils ein stangenförmiger Lenker 50 angelenkt ist. Außerdem sind die Arme 35 am freien Ende unmittelbar mit einem weiteren stangenförmigen Lenker 51 gelenkig verbunden. Die anderen Enden der Lenker 50, 51 sind gelenkig mit einem plattenförmigen Träger 52 verbunden, auf dem beispielsweise ein Werkzeug montiert sein kann. Das Werkzeug kann ein Montagewerkzeug oder auch ein Bearbeitungswerkzeug sein. Die unteren Enden der Lenker 50 sind an die freien Enden einer Querachse 53 angelenkt, die im Träger 52 drehbar gelagert ist. Das untere Ende der Lenker 51 ist gelenkig mit dem Träger 52 verbunden.
-
Beim Δ-Roboter 36 sind drei Lenkerpaare 50, 51 vorgesehen, die in Winkelabständen von 120° angeordnet sind.
-
Der Träger 52 ist außerdem über ein Teleskoprohr 54 kugelgelenkig mit der Halteplatte 41 verbunden. Derartige Δ-Roboter 36 sind bekannt und werden darum auch nicht im Einzelnen beschrieben.
-
Mit den Antriebsmotoren 3 können über die Planetengetriebe die Hohlwellen 19 unabhängig voneinander um ihre Achsen gedreht werden. Durch aufeinander abgestimmte Drehbewegungen der Hohlwellen 19 können die Lage und die Orientierung des Trägers 52 im Raum eingestellt werden.
-
1 zeigt den elektrischen Anschluss 55 für den eintriebsseitig montierten Antriebsmotor 3, der bei montierter Motor/Getriebe-Einheit ortsfest steht.
-
Die Motor/Getriebe-Einheiten können als Antriebseinheiten bei allen anzutreibenden Aggregaten eingesetzt werden.
