-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Planetenwälzgewindetriebes und einen Baukasten zur Durchführung des Verfahrens.
-
Aus
EP 1978283 A2 ist ein Planetenwälzgewindetrieb nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein alternatives Verfahren zum Herstellen eines Planetenwälzgewindetriebes und einen Baukasten zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen.
-
Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch den Baukasten gemäß Anspruch 7 gelöst.
-
Ein Planetenwälzgewindetrieb, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, weist folgende Komponenten auf: eine Gewindespindel mit einem Gewindeprofil mit n Gängen - mit „n“ als natürlicher Zahl -, eine auf der Gewindespindel angeordnete Spindelmutter, einen Planetensatz, der aus mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Planeten gebildet ist, wobei ein planetenseitiges Rillenprofil der Planeten des Planetensatzes mit einem mutterseitigen Rillenprofil der Spindelmutter und mit dem Gewindeprofil der Gewindespindel in Wälzeingriff steht.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass mehrere Grundplanetensätze aus voneinander unterschiedlichen Grundplaneten mit unterschiedlichen planetenseitigen Rillenprofilen gebildet werden, wobei aus einem bestimmten Grundplanetensatz sämtliche Planeten eines Planetensatzes für Gewindespindeln mit gleicher Gangzahl entnommen werden, und wobei jeder Gangzahl der Gewindespindeln ein bestimmter Grundplanetensatz zugeordnet wird, dessen Grundplaneten von den Grundplaneten eines anderen bestimmten Grundplanetensatzes verschieden sind.
-
Eine bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, dass aus einem bestimmten Grundplanetensatz sämtliche Planeten eines Planetensatzes für Gewindespindeln mit gleicher Gangzahl unabhängig vom Spindeldurchmesser entnommen werden. Der Vorteil liegt in der einfachen Zuordnung der Planeten zu den Gewindespindeln; lediglich die Anzahl der Gänge der Gewindespindel ist zu beachten, um aus dem zugeordneten Grundplanetensatz einen geeigneten Planetensatz zusammenzustellen.
-
Die Gewindespindeln können eingängig sein, also eine schraubenförmig um die Spindelachse gewundene Schraubenrille aufweisen. Je nach Anwendung können mehrgängige - beispielsweise zweigängige oder dreigängige Gewindespindeln zum Einsatz kommen. Mehrgängige Gewindespindeln weisen mehrere parallel angeordnete schraubenförmige Schraubenrillen auf, so dass eine zu übertragende Last gleichmäßiger verteilt werden kann. In vielen Fällen weisen mehrgängige Gewindespindeln eine größere Steigung auf und ermöglichen eine größere Hubbewegung zwischen Spindelmutter und Gewindespindel.
-
Das planetenseitige Rillenprofil aller Grundplaneten eines gemeinsamen Grundplanetensatzes unterscheidet die Grundplaneten dadurch, dass der mit der Gewindespindel in Wälzkontakt stehende Abschnitt des Rillenprofils axial versetzt zu den entsprechenden Abschnitten der anderen Grundplaneten dieses Grundplanetensatzes angeordnet ist. Diese Unterscheidung ermöglicht ein axial bündiges Anordnen der Planeten um die Gewindespindel herum.
-
„Entnommen“ im Sinn dieser Erfindung bedeutet, dass jeder Planet eines Planetensatzes eine Kopie eines Grundplaneten des zugeordneten Grundplanetensatzes ist, und dass es möglich ist, einen vollständigen Planetensatz aus sämtlichen oder aus nur einigen der Grundplaneten zu entwickeln, und dass es möglich ist, ein Vielfaches eines oder mehrerer der Grundplaneten als Planeten für den Planetensatz vorzusehen.
-
Während gemäß
EP 1978283 A2 die Planeten jedes Planetensatzes für sämtliche Varianten der Planetenwälzgewindetriebe einen gleich großen Wälzkreisdurchmesser aufweisen, also die zugrundeliegenden Grundplaneten für sämtliche Varianten von Planetenwälzgewindetrieben aus einem gemeinsamen Grundplanetensatz abgeleitet werden, sieht die Erfindung einen eigenen Grundplanetenplaneten für jede Gangzahl der Gewindespindeln vor. Die Wälzkreisdurchmesser der Grundplaneten innerhalb des gemeinsamen Grundplanetensatzes sind gleich, unterschiedliche Grundplanetensätze haben jedoch unterschiedliche Wälzkreisdurchmesser an den jeweiligen Grundplaneten. Der Wälzkreisdurchmesser beschreibt die Bahn, entlang der ein Wälzkontakt zwischen Planet und Gewindespindel erfolgt.
-
Einer Gewindespindel mit nur einem Gang - also einem Gewindegang - wird ein bestimmter Grundplanetensatz zugeordnet, und einer Gewindespindel mit beispielsweise zwei Gewindegängen wird ein anderer bestimmter Grundplanetensatz zugeordnet. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass für jeden Gewindespindeltyp - also Gewindespindeln unterschiedlicher Gangzahl - ein optimaler Wälzkontakt der Planeten mit der Gewindespindel eingestellt werden kann. Das Erfordernis, das genau ein Grundplanetensatz jedem Gewindespindeltyp zugeordnet wird, ermöglicht diese Optimierung.
-
Eine Gewindespindel mit zwei Gängen hat eine vorgegebene Teilung und eine vorgegebene Steigung, wobei die Teilung den axialen Abstand einander benachbarter Windungen der beiden Gänge und wobei die Steigung den axialen Abstand eines Anfangpunktes und eines Endpunktes einer vollen Windung eines der Gänge bezeichnet. Wenn die Teilung beispielsweise einer zweigängigen Gewindespindel genauso groß sein soll wie die Teilung einer eingängigen Gewindespindel, muss die Steigung der zweigängigen Gewindespindel größer sein, also steiler. Je mehr Gänge eine Gewindespindel hat, desto größer wird die Steigung bei gleich bleibender Teilung. Die Planeten sind mit einem Rillenprofil versehen, dessen endlose Rillen parallel zu einer Ebene angeordnet sind, die quer zu der Planetenachse angeordnet ist. Je größer die Steigung ist, desto größer ist ein Steigungswinkel des Gewindeprofils bezogen auf diese Ebene. Ein im Wälzeingriff mit Gewindeflanken des Gewindeprofils der Gewindespindel stehender Planet ist mit seiner Planetenachse demzufolge bei einer eingängigen Gewindespindel auf einem kleineren Durchmesser um die Gewindespindel herum angeordnet, und bei einer zweigängigen Gewindespindel mit gleicher Teilung auf einem größeren Durchmesser um die Gewindespindel herum angeordnet. Das bedeutet, der Wälzkontakt zwischen Planet und Gewindespindel wandert bei zunehmender Gangzahl und gleicher Teilung in Richtung auf eine Zahnspitze. Zahnspitze ist so zu verstehen, dass die einander benachbarten Rillen des Planeten von endlos umlaufenden Zähnen begrenzt werden, deren Zahnflanken in der Zahnspitze münden. Die Erfindung hat erkannt, dass ein von seiner Belastbarkeit her optimaler Wälzkontakt eingestellt werden kann, wenn für jede Gangzahl der Gewindespindeln die Planeten aus einem bestimmten Grundplanetensatz entnommen werden, dessen Grundplaneten abgestimmt sind auf die Gewindespindeln mit der vorgesehenen Gangzahl.
-
Die Grundplanetensätze können so gestaltet werden, dass Grundplaneten eines Grundplanetensatzes nicht mit Grundplaneten eines anderen Grundplanetensatzes verwechselt werden können; diese Unterscheidbarkeit der Grundplanetensätze kann durch deutlich unterschiedliche Wälzkreisdurchmesser der Grundplanetensätze ermöglicht werden, aber auch dadurch, dass die Grundplanetensätze besonders markiert werden.
-
Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung weist jeder Grundplanetensatz genau drei voneinander verschiedene Grundplaneten auf. Es hat sich herausgestellt, dass mit lediglich drei Grundplaneten ein sehr großes Durchmesserspektrum bei den Gewindenspindeln abgedeckt werden kann durch Mehrfachanordnung eines Grundplaneten in dem vorgesehenen Planetensatz. Diese Beschränkung auf drei Grundplaneten reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass die entnommenen Planeten in falscher Reihenfolge auf der Gewindespindel oder in der Spindelmutter angeordnet werden. Die Wälzkreisdurchmesser aller Grundplaneten eines gemeinsamen Grundplanetensatzes ist gleich groß, jedoch verschieden von dem Wälzkreisdurchmesser der Grundplaneten eines anderen Grundplanetensatzes. Diese unterschiedliche Stufung der Wälzkreisdurchmesser unterstützt die bessere Unterscheidbarkeit der Grundplanetensätze und kann so ausgeprägt sein, dass eine Falschmontage ausgeschlossen ist. Die Wälzkreisdurchmesser können optimal an die jeweilige Gangzahl - größere Steigung bei zunehmender Gangzahl - angepasst werden. Durch geschickte Anordnung der planetenseitigen Rillenprofile ist ein erfindungsgemäßes Verfahren ermöglicht, bei dem beispielsweise bei einer zweigängigen Gewindespindel mit großem Spindeldurchmesser ein Planetensatz mit12 Planeten zusammengestellt wird, die einem gemeinsamen Grundplanetensatz entnommen sind, der lediglich drei verschiedene Grundplaneten aufweist. Jeder dieser drei Grundplaneten kann dann viermal eingesetzt werden: zweimal mit der einen Orientierung, zweimal mit einer gegenläufigen Orientierung.
-
Es ist jedoch auch möglich einen erfindungsgemäßen Grundplanetensatz vorzusehen, der aus nur zwei oder vier Grundplaneten gebildet sein kann.
-
Sämtliche Planeten eines Planetensatzes sind in vorteilhafter Weise gleich lang und axial bündig zueinander angeordnet. Auf diese Weise ist es problemlos möglich, alle Planeten des Planetensatzes in Bordscheiben zu haltern; diese Bordscheiben sorgen dafür, dass die Planeten in regelmäßigem Abstand über den Umfang verteilt angeordnet bleiben.
-
Die Grundplanetensätze weisen vorzugsweise keinen Grundplaneten mit einer Symmetrieachse auf, die mit einer Mittelsenkrechten zur Rotationsachse des Planeten zusammenfällt. Derartige, hier als unsymmetrisch bezeichnete Planeten haben ein planetenseitiges Rillenprofil, dessen für den Wälzeingriff mit der Gewindespindel vorgesehener Abschnitt in axialer Richtung so positioniert ist, dass die einander benachbarten Planeten axial bündig angeordnet werden können. Diese unsymmetrischen Planeten können ebenso wie in der
EP1978283 in einem gemeinsamen Planetensatz zweimal mit gegenläufiger Orientierung eingesetzt werden. Dagegen kann ein symmetrischer Planet innerhalb eines Planetensatzes nur einfach eingesetzt werden, wenn eine axial fluchtende Anordnung aller Planeten eines Planetensatzes gewünscht ist.
-
Das planetenseitige Rillenprofil sämtlicher Planeten des Planetensatzes kann bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein mittleres Rillenprofil sowie zwei zu beiden axialen Seiten des mittleren Rillenprofils gelegene äußere Rillenprofile aufweisen; die Planeten können mit ihrem mittleren Rillenprofil in das Gewindeprofil der Gewindespindel und mit ihren äußeren Rillenprofilen in das mutterseitige Rillenprofil der Spindelmutter eingreifen. Umfangsseitig einander benachbart angeordnete Planeten weisen entsprechend einer Steigung des Gewindeprofils und entsprechend ihres umfangsseitigen Abstandes axial versetzt zueinander angeordnete mittlere Rillenprofile auf, wobei die Planeten des Planetensatzes mit gleichmäßigem umfangsseitigen Abstand zueinander und axial fluchtend in der Spindelmutter angeordnet werden.
-
Bei diesen zuletzt beschriebenen Planeten können die äußeren Rillenprofile des planetenseitigen Rillenprofils für alle Grundplaneten eines Grundplanetensatzes gleich ausgebildet werden.
-
Die Erfindung sieht ferner einen Baukasten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor. Baukasten bedeutet, dass beispielsweise ein Katalog oder eine Software bereitgestellt wird, wobei Gewindespindeln mit unterschiedlicher Gangzahl und mit unterschiedlichen Spindeldurchmessern zur Auswahl angeboten werden. Dieser Baukasten weist ferner für jede Gangzahl der Gewindespindeln einen nur dieser Gangzahl zugeordneten Grundplanetensatz auf, wobei jeder Gewindespindel mit gleicher Gangzahl unabhängig von ihrem Spindeldurchmesser ein bestimmter - also nur diesem Gewindespindeltyp zugeordneter - Grundplanetensatz zugeordnet werden kann, wobei die Grundplaneten des zugeordneten Grundplanetensatzes zur Bildung des Planetensatzes vorgesehen sind; und wobei der Planetensatz abhängig vom Spindeldurchmesser der Gewindespindel jeden der vorgesehenen Grundplaneten nur einfach oder ein Vielfaches eines oder mehrerer dieser Grundplaneten aufweist. In anderen Worten ausgedrückt: sämtliche Planeten des Planetensatzes werden aus dem diesem Gewindespindeltyp zugeordneten Grundplanetensatz abgeleitet. Das Anordnen der erfindungsgemäß ausgewählten Planeten innerhalb eines Planetensatzes, also ihre Reihenfolge und ihre Orientierung ergibt sich zwingend aus der Geometrie der Gewindespindel. Dieses Anordnen ist beispielsweise in der eingangs genannten
EP1978283 A2 beschrieben.
-
Die Grundplaneten eines Grundplanetensatzes und ihre Kopien können in dem zusammengestellten Planetensatz gekennzeichnet sein, um die Einbaureihenfolge und Einbauorientierung zu erleichtern und zu kontrollieren.
-
Nachstehend wird die Erfindung anhand von fünf Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 in schematischer Darstellung einen aus einem erfindungsgemäßen Baukasten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten eingängigen Planetenwälzgewindetrieb,
- 2 den bei dem Planetenwälzgewindetrieb gemäß 1 eingesetzten Planetensatz,
- 3 in schematischer Darstellung einen aus dem erfindungsgemäßen Baukasten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten weiteren zweigängigen Planetenwälzgewindetrieb,
- 4 einen Ausschnitt einer in die Ebene abgewickelten Windung des zweigängigen erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebes gemäß 3, und
- 5 einen Ausschnitt einer in die Ebene abgewickelten Windung eines weiteren zweigängigen erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebes mit den gleichen Planeten wie in 3.
-
Die 1 und 2 zeigen ein erstes Beispiel eines Planetenwälzgewindetriebes, der aus einem erfindungsgemäßen Baukasten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
-
Eine Spindelmutter 1 ist gemäß 1 auf einer eingängigen Gewindespindel 2 angeordnet. In einem von der Spindelmutter 1 und der Gewindespindel 2 gebildeten Ringspalt 3 ist ein Planetensatz 4 angeordnet, der aus mehreren unterschiedlichen Planeten 5 gebildet ist.
-
Die Planeten 5 sind in 2 abgebildet. Insgesamt sechs Planeten 5 kommen zum Einsatz, von denen drei unterschiedlich zueinander ausgebildet sind; diese unterschiedlichen Typen sind nachstehend mit Typ A, Typ B und Typ C bezeichnet.
-
Alle Planeten 5 sind mit einem planetenseitigen Rillenprofil 6 versehen, das ein mittleres Rillenprofil 6a und zu beiden axialen Seiten des Rillenprofils 6a gelegene äußere Rillenprofile 6b und 6c aufweist. Dieses Rillenprofil 6 besteht aus endlos um die Planeten herum angeordnete Rillen 7, die parallel zu einer Ebene angeordnet sind, die quer zu der Rotationsachse der Planeten 5 angeordnet sind. Diese Rillen 7 sind begrenzt von endlos umlaufenden Zähnen 8, die Zahnflanken aufweisen, wobei diese Zahnflanken in einer Zahnspitze enden.
-
Die hier abgebildeten Planeten 5 weisen je zwei axial beabstandet angeordnete mittlere Rillenprofile 6a auf, die beide zu ihren beiden axialen Seiten mit äußeren Rillenprofilen 6b und 6c versehen sind.
-
Das mittlere Rillenprofil 6a ist für den Eingriff in ein nicht weiter abgebildetes Gewindeprofil der Gewindespindel 2 vorgesehen. Das äußere Rillenprofil 6b, 6c ist für den Eingriff in ein nicht weiter abgebildetes mutterseitiges Rillenprofil der Spindelmutter 1 vorgesehen.
-
Es sind drei verschiedene Typen der Planeten 5 vorgesehen, zwei Planeten 5 eines Typs A, zwei Planeten 5 eines Typs B und zwei Planeten 5 eines Typs C. Die Typen A, B, C unterscheiden sich dadurch, dass die mittleren Rillenprofile 6a axial versetzt zueinander sind um einen Teilungsversatz delta T. Dieser Teilungsversatz ist vorgegeben durch die Steigung des Gewindeprofils der Gewindespindel 2: wenn alle über den Umfang verteilt angeordneten Planeten 5 axial bündig angeordnet sind - wie in 2 abgebildet - müssen umfangsseitig aufeinander folgende Planeten 5 ein axial versetztes mittleres Rillenprofil 6a aufgrund der Steigung aufweisen; dieser Teilungsversatz ist abhängig von dem umfangsseitigen Abstand einander benachbarter Planeten 5.
-
Keiner der drei Typen von Planeten 5 ist spiegelsymmetrisch zu einer Achse, die mit einer Mittelsenkrechten zusammenfällt, die auf der Rotationsachse der Planeten 5 in der axialen Mitte der Planeten errichtet wird. Das bedeutet, die Reihenfolge und die Orientierung der Planeten 5 im Planetenwälzgewindetrieb ist vorgegeben. In 2 sind die Typen A, B, C in der einen Orientierung angeordnet, und die Typen A, B, C mit umgedrehter Orientierung angeordnet. Die abgebildete Reihenfolge ist für den eingängigen Planetenwälzgewindetrieb gemäß 1 vorgesehen.
-
3 zeigt in schematischer Darstellung einen weiteren zweigängigen Planetenwälzgewindetrieb, der sich von dem Planetenwälzgewindetrieb gemäß 1 im Wesentlichen durch eine zweiggängige Gewindespindel 11 und durch einen geänderten Planetensatz 12 unterscheidet, der aus Planeten 9 gebildet ist.
-
4 zeigt einen Ausschnitt einer in die Ebene abgewickelten Windung des zweigängigen erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebes gemäß 3, jedoch mit modifizierten Planeten 9, die nur ein mittleres Rillenprofil 9a und zu dessen axialen Seiten gelegene äußere Rillenprofile 9b, 9c aufweisen.
-
Bei dem zweigängigen Planetenwälzgewindetrieb gemäß den 3 und 4 sind - wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel - drei unterschiedliche Typen A, B, C vorgesehen mit einem Teilungsversatz delta T des mittleren Rillenprofils 9a. Diese Planeten 9 sind in der abgebildeten Reihenfolge über den Umfang verteilt um die Gewindespindel 2 herum angeordnet. Diese Anordnung entspricht der Abbildung in 3. Das in die Ebene abgewickelte Gewindeprofil 10 ist deutlich mit den schematisch angedeuteten zwei Gängen zu entnehmen. In einer durchgezogenen Linie ist der eine Gang des zweigängigen Gewindeprofils 10 abgebildet und in gestrichelter Linie ist der andere Gang abgebildet. Die Steigung P des Gewindeprofils 10 gibt den axialen Abstand zwischen einem Anfang und einem Ende einer vollen Windung des Gewindeprofils 10 an. Die Teilung T gibt den axialen Abstand zwischen den Rillen der einander benachbarten Gänge an.
-
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde der in den 3 und 4 abgebildete Planetensatz 12 aus Grundplaneten eines Grundplanetensatzes abgeleitet, bei dem sämtliche Grundplaneten jeweils zweimal ausgewählt wurden, wobei die Orientierung der Planeten 9 des Typs B entgegen der Orientierung der Planeten 9 der Typen B und C angeordnet wurde.
-
5 zeigt einen Ausschnitt einer in die Ebene abgewickelten Windung eines weiteren zweigängigen erfindungsgemäßen Planetenwälzgewindetriebes mit den gleichen Planeten 9 wie in 4. Der Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 besteht darin, dass der Spindeldurchmesser der Gewindespindel erheblich vergrößert wurde und anstelle von sechs Planeten 9 der Typen A, B, C insgesamt 12 Planeten 9 der Typen A, B, C eingesetzt wurden. Diese 12 Planeten 9 bilden einen vollständigen Planetensatz 13. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind alle Typen in beiden, also gegenläufigen Orientierungen um die Spindelachse herum angeordnet.
-
In diesen drei beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die drei Planetensätze 4, 12, 13 aus zwei Grundplanetensätzen zusammengestellt.
-
Der Planetensatz 4 ist aus einem ersten Grundplanetensatz zusammengestellt, der durch die drei Grundplaneten 5 gebildet ist, einer vom Typ A, einer vom Typ B, einer vom Typ C. Jeder Grundplanet 5 ist in dem Planetensatz 4 zweifach vorgesehen.
-
Der Planetensatz 12 ist aus einem zweiten Grundplanetensatz zusammengestellt, der durch die drei Grundplaneten gebildet ist, einer vom Typ A, einer vom Typ B, einer vom Typ C. Jeder Grundplanet 9-ist in dem Planetensatz 12 zweifach vorgesehen.
-
Der Planetensatz 13 ist ebenso wie der Planetensatz 12 aus dem zweiten Grundplanetenplanetensatz zusammengestellt, der durch die drei Grundplaneten 9 gebildet ist, einer vom Typ A, einer vom Typ B, einer vom Typ C. Jeder Grundplanet 9 ist in dem Planetensatz 13 vierfach vorgesehen.
-
Der erfindungsgemäße Baukasten sieht für Gewindespindeln gleicher Gangzahl und unterschiedlichen Durchmessers einen gemeinsamen Grundplanetensatz vor, aus dem die Planeten des jeweiligen Planetensatzes zusammengestellt werden. Das Auswählen und Zusammenstellen der Planeten aus dem Baukasten ermöglicht das Herstellen von Planetenwälzgewindetrieben, die einen einwandfreien Wälzkontakt zwischen Planet und Gewindespindel ermöglichen.
-
Die Reihenfolge und Orientierung der Planeten innerhalb eines Planetensatzes ergibt sich aus der Geometrie der Gewindespindel.
-
Bei allen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Planeten gleichmäßig über den Umfang der Gewindespindel verteilt angeordnet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Spindelmutter
- 2
- Gewindespindel
- 3
- Ringspalt
- 4
- Planetensatz
- 5
- Planeten
- 6
- planetenseitiges Rillenprofil
- 6a
- mittleres Rillenprofil
- 6b
- äußeres Rillenprofil
- 6c
- äußeres Rillenprofil
- 7
- Rille
- 8
- Zahn
- 9
- Planet
- 9a
- mittleres Rillenprofil
- 9b
- äußeres Rillenprofil
- 9c
- äußeres Rillenprofil
- 10
- Gewindeprofil
- 11
- zweigängige Gewindespindel
- 12
- Planetensatz
- 13
- Planetensatz
