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Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb für ein Maschinen- oder Anlagen-Teil, welcher gegenüber einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil angeordnet ist oder angeordnet werden kann und um eine axiale Hauptachse rotierbar ist, aufweisend ein Gehäuse sowie ein darin aufgenommenes Schneckengetriebe mit einem innerhalb des Gehäuses mittelbar oder unmittelbar gelagerten Schneckenrad und einer damit kämmenden Schnecke, wobei das Gehäuse mehrteilig ausgeführt ist und eine, zumindest überwiegend, ringförmige Struktur aufweist, vorzugsweise mit wenigstens je einer Öffnung pro Stirnseite, und besonders dadurch charakterisiert ist, dass die Oberseite und Unterseite des Schneckenrades axial befestigbar oder anflanschbar ist, wobei ferner das Schneckenrad mittenfrei ausgebildet ist, insbesondere wobei in wenigstens einer von des Schneckenrads radialer Mantelflächen eine Verzahnung eingearbeitet ist und ober- und/oder unterhalb oder gar seitlich dieser Verzahnung wenigstens eine geneigt oder rechtwinklig angeordnete Laufbahn mit Gleit- oder Wälzlagerung im Inneren des Drehantriebes vorgesehen ist, wobei das Schneckengetriebe innerhalb des Drehantriebes in dessen Schneckenrad wenigstens eine, idealerweise ring-, kranz- oder sternförmige eingearbeitete, Anordnung durchgängiger Bohrungen aufweist, vorzugsweise welche den Drehantrieb axial hälftig oder im Ganzen, wenigstens jedoch an Oberseite und Unterseite des Schneckenrades axial fluchtend, durchdringt und mittels je einem Verbindungsmittel mit dem Gehäuse lösbar, insbesondere austauschbar, und dem sich anschließenden Chassis bzw. Fundament bzw. dem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil form- oder/und kraftschlüssig gefügt werden kann. Weitere Voretile und Merkmale ergeben sich aus beigefügter Beschreibung und aus den Ansprüchen.
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Stand der Technik:
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Eine gattungsgemäße Anordnung ist dem Patentdokument
EP 0 631 068 zu entnehmen. Dieses umfasst ein Gehäuse mit einer U-förmigen Grundfläche sowie einer ebenen Unterseite, welche an beiden Schmalseiten des U übersteht und dadurch einen Flansch bildet, welcher jeweils mehrere Schlitze oder Bohrungen aufweist zum Festschrauben des Gehäuses an einem Chassis od. dgl. Obzwar damit eine zuverlässige Fixierung des Gehäuses möglich ist, so erfordert der überstehende Flansch einen hohen Flächenbedarf an dem betrefenden Chassis od. dgl. Zudem ist einer der beiden Flansche gerade gestreckt, der andere folgt einem gebogenen Verlauf, so dass sich ein sehr komplexes Muster der erforderlichen Befestigungbohrungen an dem betreffenden Chassisteil ergibt, welcher nachträglich keinerlei Flexibilität bei der Ausrichtung der Anordnung gegenüber dem Chassis od. dgl. mehr erlaubt. Außerdem weist ein die Schnecke umschließender Gehäuseabschnitt eine rechteckige Geometrie auf, so dass vergleichsweise viel Platz verschenkt wird. Ferner liegt bei der vorbekannten Anordnung das Hauptaugenmerk auf einem freien Durchgang durch das Schneckenrad für die Durchführung von Kabeln, Leitungen, etc., was eine ebensolche oder größere Ausnehmung in einem die Anordnung tragenden Chassis erfordert. Andererseits liegt die Unterseite des Schneckenrades in einer gemeinsamen Ebene mit der Gehäuseunterseite, so dass bei einem tragenden Chassis od. dgl. ohne entsprechende Durchführungsausnehmung die Gefahr besteht, dass das Schneckenrad auf der betreffenden Montagefläche des Chassis od. dgl. entlang schleift. Dies kann insbesondere dann eintreten, wenn die Tragkraft der das Schneckenrad stützenden Kugellager nachlässt.
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Der größte Nachteil der vorbenannten Anordnung um
EP 0 631 068 ist jedoch die sich im Feld negativ auswirkende Servicebarkeit bzw. Reparierbarkeit der Anordnung. Aus der Praxis ist bekannt, dass bei allen gängigen mechanischen Antrieben insbesondere diejenigen Teile durch Verschleiß, Abrieb bzw. Abnutzung, als auch durch vielgenannte Materialermüdung, im Laufe der Zeit geschädigt werden oder gar ausfallen, welche erhöhter mechanischer Beanspruchung unterliegen. Die Werkstoff- und Materialwissenschaft kennt mannigfaltige Verfahren und Theorien (z. B.: Dauerfestigkeitsschaubilder, Smith-Diagramme, Wähler-Kurven, et cetera) um derartige Lebensdauerkennwerte zu erfassen bzw. im Vorfeld zu berechnen. Im Regelfalle wird durch die ingenieurtechnische Dimensionierung als auch durch moderne Simulationsverfahren (u. B. Finite-Elemente-Methoden od. dgl.) versucht, im Vorfeld der Konstruktionsfertigstellung entsprechend ausreichende Dimensionierungen zu erstellen, sodass die Lebensdauer bzw. Standzeit der maschinenbaulichen Anordnung optimiert ist. In der Praxis entspricht das Schadensbild jedoch nicht immer den theoretischen Vorberechnungen, sodass auch heute noch im Feld Teile getauscht bzw. repariert werden müssen, die vor der errechneten Lebensdauer Schädigung erleiden bzw. ausfallen.
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Die vorgenannte
EP 0 631 068 ist in dieser Hinsicht suboptimal ausgestaltet, vgl.
3, da das mechanisch stark beanspruchte Bauteil, also das Schneckenrad
4, ggfs. teils auch die Schnecke
5, nicht ohne Weiteres im Feld repariert bzw. ersetzt werden kann/können. Vielmehr muss in den Fällen, in denen insbesondere das Schneckenrad
4 geschädigt ist, beispielsweise durch Ausbrüche in der mittig angebrachten Verzahnung
6, der Servicetechniker oder Anwender den kompletten inneren Ring der Gesamtanordnung austauschen, oder sogar eine komplett neue Austauschanordnung entsprechend der Lehre der
EP 0 631 068 verbauen, da das mechanische beanspruchte Schneckenrad
4 mit dem inneren Ring stets einstückig ausgebildet ist.
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Diese suboptimale Service- bzw. Reparierbarkeit der
EP 0 631 068 verursacht in der Praxis Mehrkosten bzw. Mehraufwände und ist daher als nachteilig anzusehen.
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Aufgabe der Erfindung und Erfindungsbeschreibung:
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Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert demnach das die Erfindung initiierende Problem, eine gattungsgemäße Anordnung bzw. en Drehantrieb für ein Maschinen- oder Anlagen-Teil derart weiterzubilden, dass ein möglichst universeller Einsatz möglich ist, insbesondere auch unter beengten Platzverhältnissen und/oder bei besonderen Belastungen. Weitere Kernaufgabe der erfindungsgemäßen Weiterbildung ist die Verbesserung der Service- bzw. Reparierbarkeit der gattungsgemäßen Anordnung, sodass es im Idealfalle im Rahmen von Service- bzw. Reparaturmaßnahmen nicht mehr nötig ist, große Teile oder gar den kompletten Innenring der Anordnung austauschen zu müssen. Vielmehr soll es bei der im Folgenden beschriebene erfindungsgemäße Weiterbildung ermöglicht sein, gezielt nur diejenigen mechanischen Komponenten auszutauschen, welche im Regelbetrieb der Anordnung der höchsten mechanischen Beanspruchung unterliegen. Es handelt sich dabei um die verzahnten Elemente, insbesondere das Schneckenrad, und/oder die damit kämmende Schnecke.
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Die Lösung dieses Problems gelingt dadurch, dass ein Drehantrieb gemäß der nachfolgenden Beschreibung verwendet wird. Dieser Drehantrieb kann eingesetzt werden, um beliebige Teile einer Maschine- oder Anlagen gegenüber einem weiteren Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil zu verdrehen bzw. zu verstellen. Die gegeneinander verdrehbar bzw. verstellbaren Teile sind dabei dabei um eine gemeinsame Hauptachse angeordnet.
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Entsprechend der Erfindung ist die Anschlussfläche des Gehäuses gegenüber der entsprechenden Stirnseite des Schneckenrades in der betreffenden Richtung vorzugsweise erhaben ausgebildet und von einer Mehrzahl von kranzförmig verteilt angeordneten Bohrungen durchsetzt, welche in äquidistanten Abständen über den gesamten Umfang des Gehäuses verteilt sind und jeweils gleiche Abstände zu der Hauptachse aufweisen. Insbesondere oberhalb und unterhalb des verzahnten Bereichs des Schneckenrades sind Wälzlagerungen mit einer oder mehreren Reihen von Wälz- oder Gleitkörpern, beispielsweise beinhaltend rollenförmige Wälzkörper, vorgesehen.
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Damit ist eine universelle Befestigung des Gehäuses an einem Chassis od. dgl. möglich, unabhängig davon, ob die vorgesehene Montagefläche eines Chassis oder einer anderen Stützkonstruktion eine Durchführungsausnehmung aufweist oder nicht. Auch muss die betreffende Montagefläche in dem Chassis od. dgl. keine asymmetrische U-Form aufweisen, und die Ausrichtung der Schnecke kann variiert werden, selbst nachdem die Bohrungen in der Montagefläche des Chassis od. dgl. bereits gebohrt sind. Überdies haben rollenförmige Wälz- oder Gleitkörper gegenüber Kugeln häufig eine erhöhte Tragkraft, so dass das Schneckenrad selbst bei starker Beanspruchung wie auch bei einer erhöhten Laufzeit spielfrei geführt wird und daher nicht an einer Montagefläche des Chassis od. dgl. Stützkonstruktion entlang streifen kann, selbst wenn dieselbe keine Durchführungsausnehmung aufweist. In einer alternativen Ausgestaltungsform kann die Erfindung allerdings auch problemlos mit kugel- oder kugelrollenförmigen Wälzkörpern bestückt sein.
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Es besteht jedoch ein weiterer Vorteil der vorgenannten Rollenlagerung darin, dass bei einer Rollenlagerung im Gegensatz zu einem Kugellager der Tragwinkel durch die Laufbahngeometrie eindeutig vorgegeben ist und sich auch bei einer Belastung des Lagers daher nicht ändert. Denn die Laufbahn ist bei einem Rollenlager entweder eine Zylinderfläche, ein Ausschnitt aus der Mantelfläche eines Kegels oder eine Ebene. Im ersten Fall ist der Tragwinkel α = 0°, im zweiten Fall gilt für den Tragwinkel α: 0° < α < 90°, und im letzteren ist der Tragwinkel α = 90°. Dabei definiert im zweiten Fall der Öffnungswinkel β an der Spitze des Kegels den Tragwinkel α: α = β/2.
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Es hat sich als günstig erwiesen, dass die Bohrungen des Gehäuses für die Festlegung an einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil als mit Innengewinde versehene Sacklochbohrungen ausgebildet sind. Damit ist eine Schraubverbindung nur von einer Seite her zu betätigen, weil keine Kontermutter zu fixieren ist. Eine solche Befestigungsmethode erleichtert gerade bei vergleichsweise großvolumigen Getriebanordnungen deren Montage erheblich, weil dadurch eine Person entbehrt werden kann; es ist nur eine Person zum Einstecken und Festziehen einer Schraube erforderlich.
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Die Erfindung lässt sich dahingehend weiterbilden, dass sich die Bohrungen des Gehäuses für die Festlegung an einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil unterhalb eines oberseitigen Deckels des Gehäuses befinden. Insbesondere bei einer Ausbildung der Bohrungen als mit Innengewinde versehene Sacklochbohrungen können dieselben auch direkt unterhalb eines Gehäusedeckels angeordnet werden, so dass ein Befestigungsflansch völlig entbehrlich ist. Dadurch wird die Größe der benötigten Montagefläche weiter reduziert.
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Weitere Vorzüge ergeben sich dadurch, dass sich der Grund der mit Innengewinde versehenen Sacklochbohrungen auf Höhe der unteren Reihe von Wälz- oder Gleitkörpern befindet, insbesondere auf einer Höhe zwischen den Höhen der Mittelpunkte der beiden Stirnseiten eines rollenförmigen Wälzkörpers der unteren Wälz- oder Gleitkörperreihe. Durch eine solche Bemessung kann die Bauhöhe der erfindungsgemäßen Anordnung minimiert werden.
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Eine weitere Konstruktionsvorschrift sieht vor, dass der Höhenversatz der Mittelpunkte der beiden Stirnseiten eines rollenförmigen Wälzkörpers der unteren Wälz- oder Gleitkörperreihe kleiner ist als die Länge des betreffenden Wälz- oder Gleitkörpers. Dies bedeutet, dass diese Körper einen Tragwinkel α von mehr als 0° haben: α > 0°. Sie bilden also keine reinen Radiallager, sondern haben auch eine axiale Tragkraftkomponente. Demzufolge eignen sie sich besonders für drehbare Anordnungen zur vertikalen Abstützung von Maschinenteilen, beispielsweise von Kränen, drehbaren Bagger-Aufbauten, Karussells, etc. Dabei können sie diese axiale Kraftkomponente über die Flanken des radial erhabenen, bund- oder nasenförmig nach außen vorspringenden Bereichs direkt formschlüssig in das Schneckenrad einleiten.
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Andererseits sollte auch der Höhenversatz der Mittelpunkte der beiden Stirnseiten eines rollenförmigen Wälzkörpers der oberen Wälz- oder Gleitkörperreihe kleiner sein als die Länge des betreffenden Wälzkörpers. Auch diese Wälzkörper sollten demnach einen Tragwinkel α von mehr als 0° haben: α > 0°. Auch sie bilden also keine reinen Radiallager, sondern haben auch eine axiale Tragkraftkomponente. Dadurch sind die zulässigen, axialen Zugkräfte zwischen Schneckenrad und Gehäuse etwa genauso groß wie die zulässigen axialen Druckkräfte. Gerade bei Anwendungen mit einem hohen Kippmoment kann dadurch die mit einem Kippmoment verbundene axiale Druckkraft an einer Umfangsseite genauso aufgefangen werden wie die mit demselben Kippmoment verbundene, axiale Zugkraft an der diametral gegenüber liegenden Umfangsseite.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Tragwinkel der rollenförmigen Wälzkörper einer Wälz- oder Gleitkörperreihe gleich oder größer ist als 15°, vorzugsweise gleich oder größer ist als 30°, insbesondere gleich oder größer ist als 45°. Bei einem Tragwinkel von etwa 45° sind im Fall einer Belastung die damit verbundenen Radial- und Axialkräfte etwa gleich groß. Damit herrschen überschaubare Kräfteverhältnisse.
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Die Verzahnung des bundförmigen Schneckenrad-Abschnittes und/oder die Laufbahnen für die obere und/oder untere Reihe von Wälz- oder Gleitkörpern kann/können gehärtet sein, vorzugsweise oberflächengehärtet, insbesondere schlupflos oberflächengehärtet. Durch diese Maßnahme wird die Tragkraft der Lagerung weiter gesteigert.
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Zwar wäre es im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Verzahnung des bundförmigen Schneckenrad-Abschnittes durch Bearbeitung oder Formgebung desselben Grundkörpers hergestellt ist wie die ebene Anschlussfläche des Schneckenrades; bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, wobei die Verzahnung des bundförmigen Schneckenrad-Abschnittes durch Bearbeitung oder Formgebung eines anderen Grundkörpers hergestellt ist als die ebene Anschlussfläche des Schneckenrades. Dies erleichtert einerseits die Einarbeitung der Schneckenradverzahnung, weil gegebenenfalls mehrere zu verzahnende Ringe gemeinsam auf einem Bearbeitungstisch aufgespannt werden können; andererseits ist damit ein modularer Aufbau geschaffen, wobei ein für ein bestimmtes Nenn-Drehmoment geschaffener Verzahnungsring mit speziell für unterschiedliche axiale Belastungen ausgelegten Bohrungsmustern der Bohrungen kombiniert werden können. Dabei können unterschiedliche Anschlussringe vorgesehen sein, deren Bohrungen sich jeweils hinsichtlich ihrer (azimutalen) Abstände, Durchmesser und (innen-)Gewindeparameter voneinander unterscheiden sowie gegebenenfalls hinsichtlich der radialen Breite ihrer ringförmigen Anschlussfläche, und welche je nach Bedarf mit einem bestimmten Verzahnungsring kombiniert werden können. Die verschiedenen Ringe des Schneckenrades können untereinander verschraubt werden, vorzugsweise mittels zu der Drehachse des Schneckenrades parallelen Schrauben.
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In ähnlicher Form wäre es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Verzahnung des bundförmigen Schneckenrad-Abschnittes durch Bearbeitung oder Formgebung desselben Grundkörpers hergestellt ist wie die Laufbahnen für die obere und/oder untere Reihe von Wälz- oder Gleitkörpern. Die Erfindung empfiehlt jedoch, dass die Verzahnung des bundförmigen Schneckenrad-Abschnittes durch Bearbeitung oder Formgebung eines anderen Grundkörpers hergestellt ist als die Laufbahnen für die obere und/oder untere Reihe von Wälz- oder Gleitkörpern. Solchenfalls wird ein modularer Aufbau geschaffen, wobei je nach Anwendungsfall aus verschiedenen Verzahnungsringen für unterschiedliche Nenn-Drehmomente ein spezieller Verzahnungsring ausgewählt und mit speziell für unterschiedliche Axial- und/oder Radiallasten sowie Kippmomente geschaffenen Lagerungen kombiniert werden kann.
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Im Rahmen der vorgenannten Erfindungsgedanken ist eine Weiterbildung dahingehend möglich, dass die schneckenradseitigen Laufbahnen für die obere oder/und untere Reihe von Wälz- oder Gleitkörpern an einem/je einem ringförmigen Element angeordnet ist/sind, welches/welche mit dem die Verzahnung tragenden Abschnitt des Schneckenrades verschraubt ist/sind, welches/welche insbesondere mehrere, kranzförmig verteilt angeordnete Bohrungen aufweist zur Verschraubung mit dem Verzahnungsring. Derartige Verschraubungen erlauben nachträglich eine Zerlegung eines Schneckenrades, um – je nach Verschleiß – bei Bedarf nur einen oder beide Lagerringe und/oder den Verzahnungsring ersetzen zu müssen. Andererseits sind eine größere Anzahl von kranzförmig verteilten Verschraubungen durchaus in der Lage, alle erdenklichen Kraft- und/oder Momentkomponenten zu einem einzigen Teil zusammenzuführen.
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Es hat sich als des Weiteren vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest das vorgenannte Schneckenrad in einer speziell verschleißgeschützten oder korrosionsbeständigen Weise ausgeführt ist, da dadurch die Standzeit oder Lebensdauer dieser mechanisch besonders beanspruchten Komponente erhöht wird.
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Diese lebensdauererhöhte Ausführung ist beispielsweise dann gegeben, wenn das Schneckenrad, zumindest jedoch dessen mechanisch beanspruchte Verzahnung, carburiert, insbesondere gasnitrocarburiert, ausgeführt ist. Diesbezüglich hat sich auch die Nitrierung oder Nitridierung zwecks Oberflächenhärtung von mechanisch belasteten Teilen der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen. Diese Oberflächenhärtung wird dabei vorzugsweise mittels Stickstoff realisiert, der bei etwa bei 500 +/– 30 Grad Celsius zugeschickt wird (sog. „Aufstickung”) mit dem Ziel der Härtung des Materiales im Sinne der Verbesserung der Beständigkeitseigenschaften, insbesondere Korrosionsbeständigkeit und/oder der Materialhärte bzw. Verschleissbeständigkeit. Dabei ist es im Sinne der Erfindung gleicherdings, ob diese Aufstickung durch Badnitridierung, Gasnitridierung oder sogar Plasmanitridierung erreicht ist.
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Insbesondere ist die erfindungsgemäße Verwendung nitrierter Oxid-Verbindungsschichten vorteilhaft für beschichtete Aussenringe der Drehverbindung dieser vorliegenden Erfindung, während eine sog. Chromatierung, insbesondere die Gelbchromatierung, einen besonders widerstandsfähigen Innenring derselben Drehverbindung (in vorliegender Erfindung) erzeugt.
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Gleichbedeutend wird dieser Erfindungsgedanke der verbesserten Beständigkeitseigenschaften ebenfalls realisiert durch die Applikation einer oder mehrerer verschleissschützenden Beschichtung(en) auf vorbenanntem Schneckenrad, beispielweise in Form einer sogenannten „Doppelt-Hart-Coat”-Oberfläche des Schneckenrades.
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Bezüglich des Gehäuses der vorliegenden Erfindung hat sich hingegen eine korrosionsgeschützte Gehäusevariante als speziell vorteilhaft erwiesen: Diese ist beispielsweise dadurch zu errreichen, dass eine zwei-Komponenten-Lackierung eingesetzt wird, wodurch ein effizienter Schutz gegen die Erfindung schädigende Umwelteinflüsse wie Staub, Sand, Feuchtigkeit, od. dgl. gegeben ist.
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Technische Vorteile im Sinne des verbesserten Korrosionsschutzes werden bei der Erfindung grundsätzlich durch Beschichtete Außen- und/oder Innenringe der jeweiligen Drehverbindung erzielt.
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Die Erfindung erlaubt im Grundsatz eine geometrische – in speziellen Anwendungsfällen zudem sogar eine symmetrische – Ausprägung dahingehend, dass das Schneckenrad aus mehreren, ringförmigen Elementen hergestellt ist, von denen eines die rundum laufende Verzahnung und ein anderes die ebene Anschlussfläche des Schneckenrades trägt, und die miteinander verbunden sind, insbesondere verschraubt. Auch können ober- und/oder unterhalb des Schneckenrades, gegebenenfalls sogar seitlich davon, ein oder mehrere Ringnuten vorgesehen sein, welche eine oder mehrere Laufbahnen für Wälz- oder Gleitkörper aufnehmen.
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Ferner können zwei oder mehrere ringförmige Teile des Schneckenrades aneinander zentriert sein, insbesondere durch eine Führungs-Auskehlung an einem Teil, worin eine Kante eines anderen Teils eingreift. Durch eine derartige Maßnahme kann beim Zusammenbau sichergestellt werden, dass die zu verbindenden, ringförmigen Elemente vollkommen koaxial zueinander ausgerichtet sind und demzufolge keinerlei Unwucht od. dgl. störender Effekt auftritt.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass der Deckel des Gehäuses einen kreisförmigen Umfang aufweist. Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik vorbekannten U-Form ist ein Deckel mit einem kreisförmigen Umfang rotationssymmetrisch und weist demzufolge keine platzraubenden, radialen Vorsprünge auf.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Deckel des Gehäuses über entlang seinem Umfang kranzförmig verteilt angeordnete Verschraubungen mit jeweils gleichen Abständen zueinander und/oder zu der Hauptachse an dem Gehäuse festgelegt ist. Im Idealfall sind diese Verschraubungen völlig gleichwertig, d. h., ein Deckel muss nicht in einer bestimmten Vorzugsrichtung auf dem Gehäuse montiert werden, was den Zusammenbau weiter erleichtert.
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Weitere Vorteile lassen sich dadurch erzielen, dass der Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Schneckenrad im Bereich seiner beiden stirnseitigen Mündungen abgedichtet ist. Damit können Schmutzpartikel an einem Eindringen in den Laerungs- und oder Verzahnungsbereich gehindert werden, was sich förderlich auf die erzielbare Betriebsdauer auswirkt. Es hat sich als zweckdienlich herausgestellt, wenn insgesamt zwei oder mehr elastische Dichtungsanodrnungen, insbesondere in Ausprägung ringumlaufender Dichtringe, gegebenenfalls sogar in Ausprägung starrer Kassettendichtungen od. dgl., eingesetzt werden.
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Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass der Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Schneckenrad im Bereich zwischen seinen beiden stirnseitigen Abdichtungen mit einem Schmiermittel gefüllt ist, insbesondere mit Schmierfett. Ein solches Schmiermittel beeinflusst einerseits die Abrolleigenschaften von Wälz- oder Gleitkörpern entlang ihrer Laufbahnen positiv; andererseits wird auch der Verschleiß an dem Verzahnungseingriff zwischen Schnecke und Schneckenrad reduziert. Alternativ kann der Drehantrieb mit Öl als Schmiermedium gefüllt sein. Dies erweist sich insbesondere als vorteilhaft, wenn der Drehantrieb in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt wird oder eingesetzt werden soll. Im Letzgenannten Fall sind die vorgenannten Dichtungen verstärkt auszuführen, insbesondere mit höher Anpresskraft der Dichtungskomponente(n) zu versehen.
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In einer besonders serienfertigungstauglichen Anwendungsform der Erfindung sind die vorgenannten Wälz- oder Gleitkörper, wie bereits vorbenannt, schlichtweg ausgeführt als rollenförmige Wälzkörper mit konstantem Durchmesser und definierter Erstreckungslänge, d. h. als sog. Zylinderrollen, gegebenenfalls auch mit stetiger oder kreisförmiger Rändung, oder gar als „bombierte” Zylinderrollenwälzkörper mit verdicktem Mittelbereich und sich beidseitig verjüngenden, allenfalls jedoch rotationssymmetrischen, Wälzkörperenden.
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Eien weitere Aternative sieht ebenfalls rotationssymmetrische Wälzkörper vor, welche jedoch keinen konstanten Durchmesser aufweisen, sondern einen sich einseitig verjüngenden Durchmesser in Form von Kegelrollenwälzkörpern aufweisen. Diese Kegelrollenwälzkörper bringen den Vorteil mit sich, dass derartige Kegelrollen beim Abrollen in der Ebene naturgemäße keine gerade Abrollbahn hinter sich lassen – wie etwa die vorgenannten geraden Zylinderrollenwälzkörper – sondern beim Abrollen eine ringförmige oder kurvenartige Abrollbahn beschreiben: Da diese Kegelrollenwälzkörper stets ringförmig um die Rotations- oder Hauptachse des erfindungsgemäßen Drehantriebes angeordnet sind unterstützt diese ringförmige Anordnung die ohnehin ringförmige oder kurvenartige Abrollbahn dieser Kegelrollenwälzkörper. Dabei ist der Grad der Verjüngung, bzw. der Änderungsquotient des Durchmessers eines jeden Kegelrollenwälzkörpers idealerweise so bemessen, dass der Radius der ringförmigen Anordnung der jeweiligen Wälzkörper-Laufbahn so bemessen ist, dass dieser mit dem Abrollradius eines solchen Kegelrollenwälzkörpers auf der geraden Ebene korrelliert.
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Dies bedeutet im Umkehrschluss Folgendes für die geometrische Dimensionierung des vorliegenden Drehantriebes: Je größer der Radius und/oder Durchmesser der jeweiligen Wälzkörper-Laufbahn der Erfindung gewählt ist, desto geringer ist Durchmesseränderung eines jeden dieser Zylinderrollenwälzkörper, die in der jeweiligen Laufbahn abwälzen.
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Entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden sämtliche Wälzkörper aus dem Drehantrieb entfernt und gesamthaft durch einen oder mehrere eingelegte Gleitringe ersetzt:
Diese Gleitringe können entweder aus druck- und schubfesten Kunststoffen bestehen oder gefertigt sein, beispielsweise aus Faser-Verbund-Kunststoffen oder aus Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffen (sog. „CFK”), insbesondere jedoch aus formsteifen Kunststoffen welche schwer entflammbar sind sowie eine hohe Festigkeit aufweisen sowie günstiges Gleit- und Abriebverhalten aufweisen, wie insbesondere Polyetheretherketon-(sog. „PEEK”)Kunststoffe.
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Im Rahmen der Erfindung können diese eingelegten Gleitringe auch aus einer Vielzahl gekrümmter Einzelsegmente bestehen, beispielsweise aus zwei, drei, vier, fünf, sechs oder gar mehr ... gekrümmten Einzelsegmenten mit jeweils einer bogenartigen Erstreckung über jeweils 180°, 120°, 90°, 72°, 60° oder gar weniger ... des Laufbahnringes.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in einem Vertikalschnitt, teilweise abgebrochen; es ist ein Schnitt quer durch den Ring einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 zum Drehantrieb eines ersten Maschinen- oder Anlagenteils gegenüber einem Chassis oder Fundament oder einem zweiten Maschinen- oder Anlagenteil dargestellt.
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2 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einer der 1 entsprechenden Darstellung, wobei 2 mit kegelrollenförmigen Wälzkörpern ausgeführt ist, wobei die Steigung bzw. Verjüngung dieser Kegelform aus ERklärungsgründen übertrieben angedeutet wurde.
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3 eine andere Ausführungsform der Erfindung in einer der 1 entsprechenden Darstellung;
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4 eine wiederum abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einer der 1 entsprechenden Darstellung, wobei 4 analog zu 2 mit kegelrollenförmigen Wälzkörpern ausgeführt ist, wobei auch hier die Steigung bzw. Verjüngung dieser Kegelform aus ERklärungsgründen übertrieben angedeutet wurde.
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5 eine abermals veränderte Ausführungsform der Erfindung in einer der 1 entsprechenden Darstellung;
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6 eine nochmals abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einer der 1 entsprechenden Darstellung;
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Alle Zeichnungen 1 mit 6 zeigen den exemplarisch den Drehantrieb 1 für ein Maschinen- oder Anlagen-Teil, welcher gegenüber einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil angeordnet ist oder angeordnet werden kann und um eine axiale Hauptachse D rotierbar ist. Aus Gründen der Tranpsarenz sind diese benachbarten Chassis, Fundament(e) oder Maschinen- oder Anlagen-Teil(e) in den Zeichnungen nicht dargestellt, wie in den Zeichnungen allerdings erkennbar ist, erfolgt der Anschluss des Drehantriebs 1 an die Anschlusskonstruktion stets über mehrere Bohrungen 10; B.
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Der Drehantrieb 1 weist dabei stets ein (mehrteiliges) Gehäuse G auf, sowie ein darin aufgenommenes Schneckengetriebe S mit einem innerhalb des Gehäuses mittelbar oder unmittelbar gelagerten Schneckenrad R und einer damit kämmenden Schnecke W. Das Gehäuse G selbst ist stets mehrteilig ausgeführt, vgl. 1 mit 6, und weist eine, zumindest überwiegend, ringförmige Struktur auf. Im Bereich der Schnecke W ist das Gehäuse ausladend ausgeführt. Dies ist im Sinne der Erfindung nötig, um zumindest einen Elektro- oder Hydraulikmotor an die Schnecke W anschliessen zu können. Erst durch diesen externen Elektro- oder Hydraulikmotor, der an der Schnecke axial angeschlossen wird kann diese Schnecke W in Drehung versetzt werden um Antriebsmomente auf das Schneckenrad R zu übertragen.
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Damit die Erfindung 1 vorzugsweise mittenfrei ausgeführt sein kann, ist wenigstens eine Öffnung pro Stirnseite 3; 4 vorhanden, vgl. 1 mit 6.
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Die Erfindung wird dadurch charakterisiert, dass die Oberseite O und Unterseite U des Schneckenrades R mit Teilen des Gehäuses G axial befestigbar oder anflanschbar ist, wobei insbesondere ebenfalls das Schneckenrad R mittenfrei ausgebildet ist und wobei in wenigstens einer von des Schneckenrads radialer Mantelflächen 2; 5 eine Verzahnung T eingearbeitet ist. Ober- und/oder unterhalb oder gar seitlich dieser Verzahnung T hat es sich als unabdingbar für due Funktion des Drehantriebs 1 erwiesen, wenigstens eine geneigt oder rechtwinklig angeordnete Laufbahn 6; 7; 8; 9 mit Gleit- oder Wälzlagerkörpern 20; 30 anzubringen. Dabei weist das Schneckengetriebe S innerhalb des Drehantriebes 1 in dessen Schneckenrad R wenigstens eine, idealerweise ring-, kranz- oder sternförmige eingearbeitete, Anordnung durchgängiger Bohrungen B auf. Diese Bohrungen B durchdringen den Drehantrieb 1 vorzugsweise axial hälftig – alternativ sogar oder im Ganzen.
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Diese Durchdringung ist wenigstens jedoch an Oberseite O und Unterseite U des Schneckenrades R axial fluchtend ausgeprägt sodass mittels je eines Verbindungsmittels V, welche in der Regel jeweils eine Schraube ist, das Gehäuse G lösbar, insbesondere jederzeit zwecks Service- bzw. Reparaturmaßnahmen austauschbar, und dem sich anschließenden Chassis bzw. Fundament bzw. dem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil form- oder/und kraftschlüssig schlüssig gefügt werden kann.
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Aus allen Zeichnungen 1 mit 6 ist ebenso ersichtlich, dass weitere Bohrungen 10 für die Festlegung des Drehantriebs 1 an einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil vorhanden sind. Praktischerweise sind diese Bohrungen als mit Innengewinde versehene Sacklochbohrungen ausgebildet. Eine besonders kompakte Bauform der Erfindung wird erzielt, wenn sich die mit Innengewinde versehenen Sacklochbohrungen auf Höhe der unteren Reihe der Wälz- oder Gleitlagerkörper 20; 30 befinden.
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Aus allen Zeichnungen 1 mit 6 ist ersichtlich dass die Anordnung über geneigte Laufbahnflächen verfügen kann, wobei der/die Winkel Δ, welchen/welche die Rotationsachsen der Wälzlager- oder Gleitkörper 20; 30 jeweils durch ihre Orthogonale auf die angrenzende(n) Laufbahn(en) 6; 7; 8; 9 bilden, gleich oder größer ist/sind als 45°, vorzugsweise nahezu 90° beträgt/betragen. Derartige geneigte Laufbahnen bzw. Laufbahnflächen sind besonders vorteilhaft im Sinne eines kombinierten axial/radial-Lastabtragverhaltens.
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In 4 ist lediglich angedeutet, dass die Verzahnung T, das Schneckenrad R und/oder die sogar Laufbahnen 6; 7; 8; 9 in verschleißgeschützter oder korrosionsbeständiger Weise gehärtet ist/sind, vorzugsweise oberflächengehärtet ist/sind, insbesondere carburiert oder gasnitrocarburiert ausgeführt ist/sind. In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung 1 besteht das Schneckenrad R dabei aus Bronze, Aluminiumbronze oder gar aus Messingbronze.
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Es hat sich als ebenfalls vorteilhaft erwiesen und ist in den Zeichnungen 2, 3 und 4 beispielhaft dargestellt im Sinne des veringerten Verschleisses in oder an den Laufbahnflächen zusätzlich eingelegte Ringkörper 13; 14; 15; 16 derartig an den Wälzlager- oder Gleitkörpern 20; 30 anlaufen zu lassen, dass diese Ringkörper den direkten Kontakt zwischen Stirnfläche des jeweiligen Wälzlager- oder Gleitkörpers 20; 30 mit dem Gehäuse G oder mit dem Deckel bzw. Anpressring P unterbinden. Da diese Ringkörper 13; 14; 15; 16 im Sinne der Erfindung idealerweise aus wesentlich weniger hartem Werkstoff/Material bestehen als Gehäuse G oder der Deckel bzw. Anpressring P, ist somit eine Reibung von Stahl-auf-Stahl unterbunden.
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Beispielsweise bestehen diese Ringkörper 13; 14; 15; 16 dabei aus Nichteisenmetall, z. B. Messing, idealerweise aber auch aus Kunststoffen wie etwa den bereits vorbekannten vorbenannten PEEK-Kunststoffen.
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In einer weit verbreiteten Ausführungsform der Erfindung 1 besteht der vorgenannte Deckel bzw. Anpressring P aus 42CrMo4-Werkstoff, während Teile des Gehäuses G entweder aus metallischen Gußwerkstoffen, insbesondere GGG, oder aus C45-Werkstoff, bestehen.
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Aus allen Zeichnungen 1 mit 6 offenbaren ferner beispielhaft, dass das Gehäuse G auf zumindest einer Stirnseite 3; 4, vorzugsweise auf der Oberseite, einen Deckel des Gehäuses mit kreisförmigen Umfang aufweist, vorzugsweise welcher als Anpressring P, im Speziellen unter mechanischem Druck, mit dem Gehäuse koppelbar oder gekoppelt ist. Dieser Anpressring P ist als Deckel insbesondere nach werksseitiger Montage des Innenlebens des Drehantriebs 1 aufbringbar und mittels wenigstens einer Schraubverbindung 17 an dem radial äußeren Teil des Gehäuses 3 befestigbar. Durch die Art und Weise, wie stark d. h. mit welchem Anzugsmoment, diese Schraubverbindung 17 angezogen wird lässt sich einstellen, wie stark die Wälzlager- oder Gleitkörper 20; 30 in ihren Laufbahnen Laufbahnen 6; 7; 8; 9 unter mechanischem Druck in überwiegend axialer Richtung stehen.
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Dieses mechanische sog. „Anpressverfahren” des Deckels P bringt den großen Vorteil, dass dadurch das Lagerspiel des Drehantriebs 1 als Ganzes definiert bzw. eingestellt werden kann. Demnach fungiert die mit dem Deckel bzw. Anpressring P in direktem Schluß stehende Schraubverbindung 17 idealerweise als Mittel zur Lagerspieleinstellung des gesamten Drehantriebs 1. Dabei weist der Deckel des Gehäuses bzw. der Anpressring P über mehrere entlang seinem Umfang kranzförmig verteilt angeordnete Verschraubungen 17, die mit jeweils gleichen Abständen zu der Hauptachse D an dem Gehäuse G festgelegt sind.
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Es folgen, zur Verifikation der vorgenannten Beispiele, die zitierten Zeichungen 1 mit 6.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehantrieb
- P
- Anpressring/Deckel
- D
- Hauptachse
- G
- Gehäuse
- R
- Schneckenrad
- W
- Schnecke
- T
- Verzahnung
- 20
- Gleit- oder Wälzlagerkörper
- 30
- Gleit- oder Wälzlagerkörper
- O
- Oberseite
- U
- Unterseite
- 3
- Stirnseite
- 4
- Stirnseite
- B
- Bohrung
- V
- Verbindungsmittel
- 2
- Mantelfläche
- 5
- Mantelfläche
- 6
- Laufbahn
- 7
- Laufbahn
- 8
- Laufbahn
- 9
- Laufbahn
- 10
- Bohrung
- M
- Mittenachse
- 11
- Dichtung
- 12
- Dichtung
- Z
- Spalt
- Δ
- Winkel
- X
- Schmierbohrung
- 13
- Ringkörper
- 14
- Ringkörper
- 15
- Ringkörper
- 16
- Ringkörper
- 17
- Schraubverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0631068 [0002, 0003, 0004, 0004, 0005]