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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Mechanik, insbesondere der Feinmechanik bzw. Feinwerktechnik, und befasst sich mit Getriebeeinrichtungen.
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Derartige Getriebeeinrichtungen dienen zur Übertragung von Kräften und Bewegungen und/oder zur Übersetzung von Bewegungen, wobei sowohl Bewegungen zwischen verschiedenen Freiheitsgraden übertragen als auch Bewegungsamplituden oder Kräfte übersetzt werden können.
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Es ist eine Vielzahl von mechanischen Getriebeeinrichtungen bereits bekannt geworden, wobei jedoch im Getriebebau für verschiedene Anforderungen immer speziellere Konstruktionen und Auslegungen zum Einsatz kommen. Insbesondere ist es für den Einsatz in Manipulationseinrichtungen wichtig, Bewegungen äußerst genau und reproduzierbar zu übertragen. Auch die Verschleißfreiheit bzw. Lebensdauer einer derartigen Konstruktion spielt für den Einsatz eine Rolle, beispielsweise auch für die Reproduzierbarkeit der Bewegung.
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Vor dem Hintergrund des Standes der Technik stellt sich die Aufgabe, eine Getriebeeinrichtung zu schaffen, die eine präzise und genau übersetzte Bewegungsübertragung mit hoher Reproduzierbarkeit, Laufruhe und großer Lebensdauer realisiert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Getriebeeinrichtung für den Antrieb einer Manipulationseinrichtung, in der ein Objekt einerseits und ein Aktor und/oder Sensor andererseits relativ zueinander bewegt werden können, mit einem ersten Sonnenrad, einer um die Achse des Sonnenrades drehbaren Planetenradhalterung mit einem mit dem Sonnenrad in einem ersten Übersetzungsverhältnis gekoppelten Planetenrad, einem zweiten Sonnenrad, das mit dem Planetenrad in einem zweiten Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist, wobei das erste Übersetzungsverhältnis von dem zweiten Übersetzungsverhältnis verschieden ist, vorzugsweise gekennzeichnet durch wenigstens ein zusätzliches Planetenrad, wobei die Planetenräder mit dem ersten und/oder mit dem zweiten Sonnenrad derart gekoppelt sind, dass die radial auf die Rotationsachse der Planetenradhalterung gerichteten Kraftwirkungen der Kopplungen auf die Planetenradhalterung einander wenigstens teilweise kompensieren (die vorstehend mit ”vorzugsweise” gekennzeichneten Merkmale sind nicht zwingend)
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Die Manipulationseinrichtung bzw. Getriebeeinrichtung findet Anwendung beim Vermessen, Beschriften, Detektieren, Digitalisieren und/oder Beschichten von Freiformflächen (3D-Objekten).
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Die Getriebeeinrichtung dient beispielsweise dem Antrieb einer Manipulationseinrichtung, beispielsweise einer Scaneinrichtung, die eine Halterung für ein Objekt, eine Strahlungsquelle und einen Detektor aufweist, wobei im Rahmen der Manipulationseinrichtung unwichtig ist, ob die Strahlungsquelle, die Objekthalterung oder der Sensor bewegt wird, da es nur auf eine veränderliche Relativposition von zwei oder drei der genannten Einheiten ankommt. Die Manipulationseinrichtung kann eine Bewegung bezüglich eines, zweier oder mehrerer Freiheitsgrade vorsehen. Typischerweise ist eine Drehachse, eine hierzu unabhängige Dreh- oder Schwenkachse sowie die Bahn einer translatorischen Bewegung vorgesehen.
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Zur Übersetzung einer Antriebsbewegung, die typischerweise durch einen Motor, beispielsweise einen Elektromotor, konkret einen elektrischen Servomotor, gebildet ist, ist eine Getriebeeinrichtung vorgesehen.
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Innerhalb der Getriebeeinrichtung sind ein erstes Sonnenrad, ein zweites Sonnenrad und wenigstens ein Planetenrad miteinander gekoppelt, und zwar derart, dass die beiden Sonnenräder relativ zueinander drehbar sind und das Planetenrad mit jedem der Sonnenräder gekoppelt ist. Dazu ist das Planetenrad in einer Planetenradhalterung drehbar gelagert, die ihrerseits gegen wenigstens eines der Sonnenräder drehbar ist. Das Übersetzungsverhältnis wird dadurch gebildet, dass die Übersetzungen zwischen dem Planetenrad und dem ersten Sonnenrad und zwischen dem Planetenrad und dem zweiten Sonnenrad unterschiedlich sind.
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Es hat sich herausgestellt, dass bei einer derartigen Anordnung nach einer gewissen Betriebszeit Geräusche auftreten, die beispielsweise durch ein Einlaufen oder eine Abnutzung verursacht sein können, die jedoch auf eine asymmetrische Belastung wenigstens eines der Sonnenräder oder der Planetenradhalterung durch die Kopplung zurückgeführt werden.
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Die Aufgabe, die genannte Anordnung weiter zu verbessern, wird dadurch gelöst, dass vorzugsweise wenigstens ein zusätzliches Planetenrad an der Planetenradhalterung vorgesehen ist, wobei die Planetenräder mit dem ersten und/oder mit dem zweiten Sonnenrad derart gekoppelt sind, dass die Summe der Kräfte, die durch die Kopplungen der Planetenräder an die Sonnenräder auf die Planetenradhalterung wirken, minimiert sind. Dadurch wird die Belastung der Lager der Planetenradhalterung weiter minimiert.
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Im Folgenden wird mit hauptsächlicher Bezugnahme auf die oben dargestellte bevorzugte Ausführung die Erfindung beschrieben, wobei der Schutzbereich nicht hierauf beschränkt sein soll.
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Unabhängig davon, wie die Kopplungen der Planetenräder an jeweils eines der Sonnenräder ausgestaltet sind, beispielsweise durch Treibriemen oder durch direkten Eingriff von Zahnungen, findet eine Kraftwirkung statt, die meistens im Wesentlichen radial auf die Rotationsachse der Planetenradhalterung oder von dieser weg gerichtet ist. Durch eine symmetrisierte Kraftwirkung auf die einzelnen Planetenräder kann diese Kraftwirkung aufgehoben bzw. minimiert werden. Dadurch wird die Lagerbelastung verringert.
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Eine Symmetrisierung der Kraftwirkungen der Planetenräder wird üblicherweise dadurch erreicht, dass Planetenräder symmetrisch um die Rotationsachse der Planetenradhalterung herum angeordnet werden. Es sind jedoch auch andere Wege zur Erreichung der symmetrischen Kraftkopplung denkbar.
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Zur Erreichung der oben genannten Symmetrisierung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zwei, drei, vier oder mehr als vier Planetenräder symmetrisch um die Achse der Planetenradhalterung verteilt und mit den Sonnenrädern gekoppelt sind. Bei der Anordnung von zwei Planetenrädern können diese beispielsweise bezüglich der Rotationsachse diametral einander gegenüberliegend angeordnet sein. Bei drei Planetenrädern können diese symmetrisch bezüglich einer dreizähligen Symmetrieachse angeordnet sein, die mit der Rotationsachse übereinstimmt (Anordnung mit Winkelabständen von jeweils 120°). Bei der Anordnung von vier Planetenrädern können diese jeweils paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sein.
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Die Kopplung eines Sonnenrades an die Planetenräder kann derart vorgesehen sein, dass das erste und/oder zweite Sonnenrad an seinem äußeren Umfang eine Zahnung aufweist. Dann kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Planetenräder durch direkten Eingriff mit dem ersten und/oder zweiten Sonnenrad verzahnt sind. Es kann jedoch die Kopplung auch dadurch realisiert sein, dass die Planetenräder durch einen oder mehrere Zahnriemen mit dem ersten und/oder zweiten Sonnenrad gekoppelt sind.
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Im Falle der direkten Verzahnung drücken die Planetenräder radial auf das Sonnenrad und umgekehrt, während durch die Kopplung mittels Zahnriemen eine Zugkraft auf das Sonnenrad in Richtung des jeweiligen Planetenrades und umgekehrt ausgeübt wird. Die Kraftrichtung kann durch Andrückrollen oder weitere an die Zahnriemen gekoppelte Zahnräder verändert werden. Es kann dabei vorgesehen sein, dass mehrere oder alle Planetenräder mittels eines einzigen Zahnriemens an ein Sonnenrad gekoppelt sind. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass jedes einzelne Planetenrad mittels eines separaten Zahnriemens an ein Sonnenrad gekoppelt ist oder dass die Planetenräder paarweise oder in anderen Gruppen jeweils durch gemeinsame Zahnriemen an ein Sonnenrad gekoppelt sind. Die Kopplung der Planetenräder an die Sonnenräder kann für jedes der beiden Sonnenräder gleich gestaltet sein, sie kann jedoch auch unterschiedlich gestaltet sein. Letztlich kann wenigstens eines der Sonnenräder auch als Hohlrad mit einer Innenverzahnung ausgebildet sein, mit der die Planetenräder in Eingriff stehen.
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Bei der Anordnung ist vorgesehen, dass wenigstens eines der Planetenräder mit beiden Sonnenrädern gekoppelt ist, um die Getriebestufen aneinander zu koppeln. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass ein Planetenrad entlang einer gemeinsamen Symmetrieachse der Sonnenräder axial so lang ausgestaltet ist, dass es mit beiden Sonnenrädern in Eingriff stehen bzw. gekoppelt sein kann. Ein Planetenrad kann auch derart ausgestaltet sein, dass es als Welle ausgebildet ist, die axial beide Sonnenräder überdeckt und die im Bereich des ersten Sonnenrades eine erste Verzahnung und im Bereich des zweiten Sonnenrades eine zweite Verzahnung trägt. Beide Verzahnungen sollen drehfest mit der Welle verbunden sein.
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Wenn es auch ausreicht, dass eines der Planetenräder mit beiden Sonnenrädern gekoppelt ist, so kann es doch vorgesehen sein, dass mehrere oder alle Planetenräder in gleicher Weise wie das erste Planetenrad mit beiden Sonnenrädern gekoppelt sind.
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Bei einer Getriebeeinrichtung der oben beschriebenen Art kann ein Antrieb grundsätzlich direkt mit einem beliebigen der Übertragungselemente/Zahnräder gekoppelt sein. im vorliegenden Fall kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das erste Sonnenrad insbesondere gegenüber einer Antriebseinrichtung fixiert ist.
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Durch einen Motor kann dann die Planetenradhalterung um die Achse des ersten Sonnenrades antreibbar sein, so dass mittels der erzeugten Drehbewegung die Planetenräder in der Planetenradhalterung durch die Relativbewegung zum ersten Sonnenrad in Rotation versetzt werden. Die Planetenräder übertragen ihrerseits die Bewegung mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis an das zweite Sonnenrad, das dann gegen das erste Sonnenrad rotiert.
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Im Rahmen der Manipulationseinrichtung kann weiter vorgesehen sein, dass das zweite Sonnenrad mit einer ersten Welle fest verbunden ist, die eine erste Antriebsbewegung zu einer Halterung für ein Objekt, einen Sensor oder einen Aktor überträgt. Typischerweise kann dadurch die Halterung in genau steuerbarer Weise, also beispielsweise auch schrittweise, gedreht werden.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass konzentrisch zur ersten Welle eine zweite Welle zur Übertragung einer zweiten Antriebsbewegung zu der Halterung vorgesehen ist.
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Die Halterung für das Objekt kann beispielsweise als an einem Arm befestigter Halterungsteller ausgebildet sein, der einerseits durch eine Drehung des Arms um dessen Längsachse drehbar und andererseits um die Symmetrieachse des Tellers selbst drehbar ist. Beide Antriebsbewegungen können durch den Halterungsarm übertragen werden, wobei wenigstens eine der Antriebsbewegungen mittels der oben genannten Getriebeeinrichtung vermittelt werden kann.
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Die Manipulationseinrichtung mit einer Getriebeeinrichtung der oben beschriebenen Art kann somit zur Bewegung eines Objekts, eines Aktors und/oder eines Sensors relativ zueinander vorgesehen sein und einen um seine Längsachse schwenkbaren oder drehbaren Halterungsarm vorsehen, der eine Halterung trägt.
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Dabei kann der Halterungsarm eine Transmissionseinrichtung aufweisen, die eine Bewegung unabhängig von der Bewegung des Halterungsarms zur Halterung überträgt. Diese Transmissionseinrichtung kann beispielsweise einen Transmissionsriemen aufweisen. Der Transmissionsriemen erstreckt sich entlang des Halterungsarms und kann beispielsweise auch in einem Hohlraum des Halterungsarms verlaufen. Wenigstens an einem Ende des Halterungsarms kann der Transmissionsriemen durch gelagerte Rollen umgelenkt sein.
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Zusätzlich zu den oben geschilderten, unabhängig voneinander möglichen Drehbewegungen kann die Manipulationseinrichtung eine Verschiebungseinrichtung aufweisen, die eine translatorische Bewegung zwischen einem Aktor und/oder Sensor einerseits und der Halterung andererseits bewirkt. Damit sind insgesamt wenigstens drei Freiheitsgrade geschaffen, in denen eine Bewegung der Halterung innerhalb der Manipulationseinrichtung möglich ist.
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Im Folgenden wird die oben beschriebene Getriebeeinrichtung sowie die Manipulationseinrichtung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Figuren einer Zeichnung gezeigt und erläutert. Dabei zeigt
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1 eine dreidimensionale Darstellung der Manipulationseinrichtung,
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2 eine Seitenansicht der Manipulationseinrichtung,
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3 eine weitere Seitenansicht der Manipulationseinrichtung,
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4 eine dreidimensionale Ansicht eines Haltearms mit einer Getriebeeinrichtung,
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5 eine weitere dreidimensionale Ansicht der Getriebeeinrichtung,
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6 eine dreidimensionale Ansicht der Getriebeeinrichtung aus einer weiteren Perspektive,
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7 eine Seitenansicht einer Getriebeeinrichtung,
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8 einen Schnitt wie in 7 angedeutet,
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9 eine Frontansicht einer Getriebeeinrichtung,
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10 einen Schnitt wie in 9 angedeutet,
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11 eine weitere Frontansicht der Getriebeeinrichtung,
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12 eine Übersicht über eine Ausgestaltung einer Getriebeeinrichtung,
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13, 14 verschiedene Teilansichten der Gestaltung aus 12,
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15 eine weitere Ausgestaltung einer Getriebeeinrichtung,
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16, 17 zwei Ansichten der Ausgestaltung aus 15,
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18 eine weitere Ausgestaltung einer Getriebeeinrichtung,
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19, 20 zwei Aspekte der Gestaltung aus 18,
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21 eine weitere Ausgestaltung einer Getriebeeinrichtung sowie
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22, 23 einzelne Aspekte der Ausgestaltung aus 21.
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1 zeigt in einer dreidimensionalen Darstellung eine Manipulationseinrichtung 1, in der eine Halterung 2 in Form eines Tellers an einem Halterungsarm 3 befestigt ist. Der Halterungsarm 3 ist um eine Längsachse dreh- bzw. schwenkbar, und der Teller 2 ist um seine Zylinderachse drehbar. Der Halterungsarm 3 ist in einem ersten Gehäuse 4 gelagert, in dem auch eine weiter unten erläuterte Getriebeeinrichtung angeordnet ist.
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Die Manipulationseinrichtung 1 weist zudem eine Aktor-/Sensoranordnung 5, beispielsweise mit einer Strahlungseinrichtung 6 und einem Sensor 7, auf. Mittels der Strahlungseinrichtung 6 kann ein auf der Halterung/dem Teller 2 gelagerter Gegenstand beleuchtet oder bestrahlt werden, und reflektierte Signale können mittels des Sensors 7 aufgenommen und später weiterverarbeitet werden. Die verschiedenen Bewegungsfreiheitsgrade des Halterungsarms 3 und der Halterung 2 erlauben, den in der Halterung befestigten Gegenstand 8, im gezeigten Beispiel ein Mobiltelefon, aus verschiedenen Richtungen zu bestrahlen und abzutasten.
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Die Aktor-/Sensoreinrichtung 5 ist mittels eines Sensorarms 9 an einem zweiten Gehäuse 10 verschiebbar gelagert. Der Sensorarm ist in Richtung des Pfeils 11 verschiebbar und dadurch an das Objekt 8 annäherbar oder von diesem entfernbar.
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In 2 ist eine Seitenansicht der Manipulationseinrichtung 1 gezeigt, wobei das zweite Gehäuse mit 10 bezeichnet ist, der Sensorarm mit 9, der Halterungsarm mit 3 und die Halterung mit 2. Der Halterungsarm 3 weist eine Kröpfung auf, die es erlaubt, den Gegenstand/das Objekt 8 auf der Schwenkachse 12 des Halterungsarms 3 zu befestigen und um diese zu drehen.
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3 zeigt eine Darstellung der Manipulationseinrichtung aus einer weiteren Richtung, wobei die Halterung 2 von der Seite, der Halterungsarm 3 stirnseitig und die Rotationsachse 12 des Halterungsarms 3 ebenfalls stirnseitig gezeigt ist.
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In 4 ist der Halterungsarm 3 mit seiner Rotationsachse 12 gezeigt, wobei der vordere, der Halterung 2 zugewandte Teil des Halterungsarms 3 mit 3a bezeichnet ist. Dieser Teil 3a ist auf einen zylindrischen Teil 3b des Halterungsarms aufgesetzt und weist eine L-Form auf, wobei der kürzere Schenkel 3c der L-Form bezüglich der Achse 12 radial verläuft. Eine Drehung des Halterungsarms 3 um die Achse 12 bewirkt somit eine Schwenkbewegung des längeren Schenkels 3d des L-förmigen Teils 3a des Halterungsarms 3.
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Am freien Ende des Halterungsarms 3 ist eine Aufnahme 13 für die tellerförmige Halterung 2 für das Objekt vorgesehen. Die Aufnahme 13 ist um eine Achse 14 drehbar. Dazu ist die Aufnahme 13 in einem inneren Hohlraum des Halterungsarms 3 mittels eines mehrfach umgelenkten Treibriemens antreibbar. Die Transmission dieser Bewegung findet durch das Innere des Halterungsarms statt, und der Antrieb dieser Bewegung in der Nähe der Getriebeeinrichtung 15.
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5 zeigt in dreidimensionaler Darstellung eine Getriebeeinrichtung 15 sowie einen Motor 16 und einen Teil des drehbaren Halterungsarms 3. Der Motor 16 ist als Elektromotor, insbesondere als Schrittmotor und als bürstenloser Motor, ausgebildet und an einem Gehäuse 4 der Getriebeeinrichtung befestigt, von dem nur eine Wand 4a gezeigt ist. Der Motor weist eine Motorwelle 17 mit einem Motorzahnrad 18 auf. Das Motorzahnrad 18 ist mittels eines Motorzahnriemens 19 mit einem ersten Getriebezahnrad 20 gekoppelt, das um eine Drehachse 21 antreibbar ist. Mit dem ersten Getriebezahnrad 20 ist eine Planetenradhalterung 22 verbunden, die demgemäß mit dem ersten Getriebezahnrad 20 um die Achse 21 drehbar ist. Die Planetenradhalterung 22 ist selbst in wenigstens einem Radiallager gelagert und lagert mehrere Planetenräder jeweils drehbar. Diese bewegen sich bei einer Rotationsbewegung der Planetenradhalterung 22 auf Kreisbahnen. Dadurch, dass jedes der Planetenräder mittels eines Zahnriemens mit einem ersten feststehenden, zu dem ersten Getriebezahnrad 20 koaxialen, in der Figur nicht erkennbaren Sonnenrad gekoppelt sind, rotieren die Planetenräder bei einer Drehbewegung der Planetenradhalterung 22 jeweils um ihre eigene Rotationsachse. Die Planetenräder sind zudem mittels weiterer Zahnriemen mit einem zweiten Sonnenrad gekoppelt, auf die somit die Antriebsbewegung in einem festgelegten Übersetzungsverhältnis übertragen wird. Mit dem zweiten, ebenfalls nicht dargestellten Sonnenrad ist der Halterungsarm 3 verbunden.
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6 zeigt die Getriebeeinrichtung aus 5 aus einer anderen Richtung, aus der die Sonnenräder erkennbar sind. Mittels des Motors 16 ist das erste Getriebezahnrad 20 und damit die Planetenradhalterung 22 antreibbar. An der Planetenradhalterung sind die beiden Planetenräder 23, 24 dargestellt. Diese sind mittels eines ersten Getriebezahnriemens 25 und eines zweiten Getriebezahnriemens 26 jeweils mit dem ersten Sonnenrad 27 gekoppelt. Dadurch, dass die beiden Planetenräder 23, 24 einander bezüglich der Mittelachse 21 an dem ersten Sonnenrad gegenüberliegen, gleichen sich die durch die Zahnriemen 25, 26 ausgeübten Zugkräfte symmetrisch aus, so dass durch diese Kopplungen insgesamt keine Auslenkkraft auf die Planetenradhalterung 22 wirkt.
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Die Planetenräder 23, 24 werden durch die Bewegung des Planetenradhalters 22 jeweils um ihre eigene Rotationsachse angetrieben.
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Es sind zudem Andruckrollen 28 vorgesehen, um den Eingriff der Planetenräder und des Sonnenrades in die Getriebezahnriemen 25, 26 zu verstärken.
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Die Planetenräder 23, 24 sind jeweils in einer ersten Wand 22a der Planetenradhalterung mittels Lagern drehbar gelagert und erstrecken sich zumindest mit einem Wellenteil durch eine zweite Wand 22b der Planetenradhalterung 22, wo sie ebenfalls gelagert sein können. Die Planetenräder erstrecken sich mit einer Zahnung über die zweite Wand 22b hinaus und weisen auf der der ersten Wand 22a gegenüberliegenden Seite der zweiten Wand 22b eine weitere Zahnung auf, wobei das erste Planetenzahnrad 23 dort mit einem dritten Getriebezahnriemen 29 und das zweite Planetenzahnrad 24 mit einem vierten Getriebezahnriemen 30 in Eingriff steht. Der dritte und vierte Getriebezahnriemen 29, 30 sind jeweils mit dem zweiten Sonnenrad 31 gekoppelt. Da das zweite Sonnenrad 31 konzentrisch zum ersten Sonnenrad 27 angeordnet ist, sind die Planetenräder 23, 24 auch bezüglich der Mittelachse des zweiten Sonnenrades 31 einander diametral gegenüberliegend angeordnet, so dass sich auch dort die Zugkräfte, die durch die Getriebezahnriemen 29, 30 wirken, symmetrisch aufheben. Das zweite Sonnenrad 31 ist gegenüber dem ersten Sonnenrad 27 drehbar und seinerseits mit dem Halterungsarm 3 verbunden. Durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenzahnrad 23, 24 und dem ersten Sonnenrad 27 einerseits und den Zahnungen der Planetenräder 23, 24 jenseits der zweiten Wand 22b der Planetenradhalterung sowie der Zahnung des zweiten Sonnenrades 31 andererseits kann ein Übersetzungsverhältnis der Getriebeeinrichtung 15 gewählt werden.
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7 zeigt in einer Seitenansicht die Anordnung aus 6 mit dem Motor 16, einem Teil des Halterungsarms 3, dem Motorzahnriemen 19, dem ersten Planetenzahnrad 23, dem zweiten Planetenzahnrad 24, dem ersten Getriebezahnriemen 25 sowie dem zweiten Getriebezahnriemen 26. Auf der der ersten Wand 22a der Planetenradhalterung 22 gegenüberliegenden Seite der zweiten Wand 22b setzen sich das erste Planetenzahnrad 23 und das zweite Planetenzahnrad 24 fort und weisen dort weitere Zahnungen auf, die mittels des dritten Getriebezahnriemens 29 und des vierten Getriebezahnriemens 30 an das zweite Sonnenrad 31 gekoppelt sind.
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In 8 ist ein Schnitt entsprechend der Linie B-B aus 7 dargestellt. Insbesondere sind das erste und das zweite Planetenzahnrad 23, 24 sowie das erste Sonnenrad 27 und die Andruckrollen 28 ersichtlich. Das erste Sonnenrad 27 ist als Festrad ausgebildet, d. h., es ist mit dem ersten Gehäuse 4 fest verbunden. In 8 ist außer der Getriebeeinrichtung im Querschnitt auch der Motor 16 zu erkennen.
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9 zeigt eine Frontansicht des Motors 16 und der Getriebeeinrichtung 15 von der Seite des Motorzahnriemens 19 aus gesehen. In 9 ist ein Schnitt A-A eingezeichnet, nach dem der Schnitt in 10 ausgeführt ist.
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In 10 ist die drehbare Hohlwelle 3e zu erkennen, die innerhalb der Getriebeeinrichtung 15 die Fortsetzung des Halterungsarms 3 bildet. Die Hohlwelle 3e ist drehbar gelagert. Auf dieser ist fest das zweite Sonnenrad 31 befestigt, das mittels des dritten und des vierten Getriebezahnriemens 29, 30 an die Planetenräder 23, 24 gekoppelt ist. Die Planetenräder 23, 24 bewegen sich mit der Planetenradhalterung 22 in einer Kreisbahn um die Rotationsachse 21 herum. Die Planetenradhalterung 22 ist mit dem ersten Getriebezahnrad 20 fest verbunden, das mittels des Motorzahnriemens 19 mit dem Motor 16 gekoppelt ist.
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Aus 11 sind die oben beschriebenen Elemente teilweise ebenfalls erkennbar. 11 zeigt eine Ansicht ähnlich der 9 aus einer um 180° gedrehten Ansichtsrichtung.
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Die 12, 13, 14 stellen eine erste Ausgestaltung der Getriebeeinrichtung mit einer Planetenradhalterung 22' dar, in der ein erstes Sonnenrad 27' fest angeordnet ist. die Planetenradhalterung 22' kann um die Achse 21 gegenüber dem stehenden ersten Sonnenrad 27' gedreht werden. in der Planetenradhalterung 22' ist ein Planetenrad 23 drehbar gelagert und einerseits mittels eines ersten Getriebezahnriemens 25, andererseits mittels eines dritten Getriebezahnriemens 29 mit dem ersten Sonnenrad 27' und dem zweiten Sonnenrad 31' gekoppelt.
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In 13 ist die Ausgestaltung aus 12 von der dortigen rechten Seite aus gesehen dargestellt, so dass das zweite Sonnenrad 31' im Vordergrund liegt. Dieses ist sichtbar mit dem Planetenrad 23 mittels des Getriebezahnriemens 29 gekoppelt. Es wirkt eine Zugkraft von dem Planetenrad 23 auf das erste Sonnenrad 27' und auf das zweite Sonnenrad 31', so dass dessen Lagerung sowie die Lagerung der Planetenradhalterung 22' durch eine unsymmetrische Gestaltung der Kopplungskräfte des Planetenrades 23 stark beansprucht wird.
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In 14 ist eine Ansicht der Ausgestaltung aus 12 von der dort linken Seite aus gesehen dargestellt, so dass das erste Sonnenrad 27' im Vordergrund liegt. Auch dieses ist mittels eines einzigen Getriebezahnriemens 25 an das Planetenrad 23 einseitig gekoppelt. Dies bewirkt eine einseitige Kraftwirkung auf die Lagerung des Planetenradhalters 22.
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In 15 ist eine Planetenradhalterung 22'' gezeigt, die um die Achse 21 drehbar ist. Es ist zudem ein festes erstes Sonnenrad 27 sowie ein Planetenrad 23' gezeigt. Durch eine Drehung des Planetenradhalters 22'' wird, wie in 17 ersichtlich ist, das Planetenrad 23' mittels des ersten Getriebezahnriemens 25 in Rotation versetzt.
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Wie aus 16 ersichtlich ist, wird die Rotation des Planetenzahnrades 23' mittels eines Getriebezahnriemens 32 auf eine erste Zahnung eines Zwischenzahnrades 33 übertragen, das zwei verschiedene Zahnungen aufweist, wobei auf einer weiteren Zahnung ein weiterer Getriebezahnriemen 34 abläuft, der mit dem zweiten Sonnenrad 31'' gekoppelt ist. Auf diese Weise kann innerhalb der Getriebeeinrichtung eine zusätzliche Getriebestufe durch das Zwischenzahnrad 33 realisiert werden.
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Auch in dem in den 15, 16, 17 dargestellten Fall sind die Kraftwirkungen, die auf die Planetenradhalterung 22'' wirken, nicht symmetrisiert. Es wirkt eine Zugkraft durch das zweite Sonnenrad 31'' auf das Zwischenzahnrad 33 und damit auf die Planetenradhalterung.
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Es könnte in der dortigen Konstruktion ein zusätzliches Planetenrad vorgesehen sein, das mit dem zweiten Sonnenrad 31'' ebenfalls mittels eines Getriebezahnriemens gekoppelt sein könnte, um die auf die Planetenradhalterung wirkenden Kräfte zu symmetrisieren bzw. auszugleichen. Dieses zusätzliche Planetenrad 35 müsste dann in den 16, 17 rechts unterhalb des Sonnenrades 31'' in der gestrichelt angedeuteten Position liegen.
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In 16 ist gestrichelt die Position 35 eines zusätzlichen Planetenrades eingezeichnet, das mit dem zweiten Sonnenrad 31'' gekoppelt werden könnte, um die Kraftwirkung auf die Planetenradhalterung 22 zu symmetrisieren. Da die Planetenradhalterung 22'' üblicherweise schneller rotiert als das zweite Sonnenrad 31'', ist eine Entlastung der Lagerung der Planetenradhalterung 22 vergleichsweise wichtiger als die Entlastung der Lagerung des zweiten Sonnenrades.
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Die 18, 19, 20 zeigen eine weitere Ausgestaltung einer Getriebeeinrichtung mit einer Planetenradhalterung 22''', einem ersten feststehenden Sonnenrad 27 der Getriebeeinrichtung, einem ersten Planetenrad 23 sowie einem zweiten Planetenrad 24. Die Planetenradhalterung 22''' rotiert durch äußeren Antrieb mittels eines Motors, wodurch mittels des ersten Getriebezahnriemens 20 das erste Planetenrad 23 durch die Zahnriemenkopplung an das feste Sonnenrad 27 in Rotation versetzt wird. Dieses überträgt die Rotation mittels eines weiteren Getriebezahnriemens 36 auf das zweite Planetenrad 24, das diese Bewegung mittels eines dritten Getriebezahnriemens 29 auf das zweite Sonnenrad 31''' überträgt. Die Zugrichtungen der Getriebezahnriemen 20 und 29 auf die Planetenradhalterung 22''' sind einander entgegengesetzt, so dass zumindest die Lagerung der Planetenradhalterung mit symmetrisch einander entgegengesetzten Kräften beaufschlagt wird, die sich weitestgehend ausgleichen, wodurch der Verschleiß der Lagerung der Planetenradhalterung minimiert wird.
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Aus der Darstellung der 21, 22, 23 wird eine weitgehend symmetrische Anordnung der Planetenräder und der Sonnenräder deutlich, wodurch weder die Sonnenräder noch die Planetenradhalterung in ihrer Lagerung asymmetrisch belastet wird.
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Aus 21 sind die Planetenradhalterung 22'''' sowie das als Festrad ausgebildete erste Sonnenrad 27 ersichtlich. Das zweite Sonnenrad 31 liegt dem ersten Sonnenrad direkt gegenüber und ist drehbar gelagert. Die Planetenradhalterung 22'''' ist durch nicht näher gezeigte Mittel, die beispielhaft weiter oben geschildert sind, mittels eines Motors um die Achse 21 antreibbar.
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Durch einen ersten Getriebezahnriemen 25 wird das erste Sonnenrad 27 an zwei Planetenräder 23, 24 gekoppelt, die einander bezüglich der Achse 21 diametral gegenüberliegen.
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In 23, die die Anordnung aus 21 von links her betrachtet wiedergibt, wird deutlich, dass die Kraftwirkung durch den Getriebezahnriemen 25 auf die Planetenräder 23, 24 symmetrisch derart ist, dass die auf die Planetenräder wirkenden Kräfte einander aufheben, so dass die Lagerung der Planetenradhalterung 22'''' nicht mit exzentrischen Kräften belastet wird.
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Auch das zweite Sonnenrad 31 ist mit den beiden Planetenrädern 23, 24 gekoppelt, und zwar mittels eines Getriebezahnriemens 29.
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Aus 22, die die Anordnung der 21 von der rechten Seite her betrachtet wiedergibt, wird deutlich, dass auch der Getriebezahnriemen 29 das Sonnenrad, in diesem Fall das zweite Sonnenrad 31, derart mit den Planetenrädern koppelt, dass die Kraftwirkungen auf die Planetenräder 23, 24 auch im Rahmen der durch den Getriebezahnriemen 29 vermittelten Kräfte einander symmetrisch aufheben.
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Die Anordnung aus den 21, 22, 23 erreicht damit eine minimierte exzentrische Kraftwirkung auf die Lagerung der Planetenradhalterung 22'''', so dass deren Verschleiß verringert und Schäden verhindert werden. Auch die Kräfte auf die Lagerung des zweiten Sonnenrades 31 werden symmetrisiert und damit minimal gehalten.
