-
Gegenstand der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Planetengetriebe zur Übertragung einer Drehbewegung, insbesondere Planetenuntersetzungsgetriebe mit Stufengewinderollen.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Rollenuntersetzungsgetriebe bilden ein Teilelement von Planetenuntersetzungsgetrieben und können zum Einstellen eines Drehmoments und als Dreh-/Linearbewegungswandler verwendet werden. Insbesondere können Rollenuntersetzungsgetriebe in Robotern, Manipulatoren und Kraftantrieben, die eine Übertragung eines hohen Drehmoments unter Größenbeschränkungen erfordern, verwendet werden. Derartige Untersetzungsgetriebe weisen die folgenden Vorteile auf: einfacher Aufbau und eine geringe Anzahl von Komponenten; hohe kinematische Genauigkeit aufgrund einer kurzen kinematischen Kette und vielen Kontaktpunkten; reibungsloser und geräuscharmer Betrieb; kleine Abmessungen bei gleichzeitig hohem Übertragungs-Drehmoment; und Betrieb bei hohen Eingangswellen-Drehgeschwindigkeiten.
-
Die Patentanmeldung
SU 1294606 des Erfinders offenbart eine Manipulator-Verbindung, die durch ein Rollenuntersetzungsgetriebe gebildet ist; die Verbindung umfasst eine mit einem Gewinde versehene Welle und mit Gewinden versehene Rollen zur Bildung eines Planetengetriebes und erste und zweite Elemente, die Muttern enthalten, wobei das erste Element eine Gabel bildet, die das zweite Element umschließt. Die ersten Elementmuttern sind in Eingriff mit den Rollengewinden, die wiederum in Eingriff mit den Wellengewinden sind, und die zweiten Elementmuttern sind in Eingriff mit den Außengangsrollengewinden. Gemäß
SU 1294606 wird in allen Gewindeeingriffsverbindungen in der Manipulator-Verbindung ein Spiel verhindert, indem die Untersetzungsgetriebeelemente zusammengepresst werden.
-
Ein Nachteil der
SU 1294606 liegt darin, dass die Rollen dazu neigen, sich bei Übertragung eines hohen Drehmoments im mittleren oder proximalen Abschnitt davon entlang der Welle zu biegen, wodurch es zu einer Verschiebung der Kontaktpunkte in Richtung der Gewindekante und somit zu einem Kantenkontakt kommt, der zu einer Abnahme der Belastbarkeit des Untersetzungsgetriebes, größeren Schlupf und schlechterer Leistung führt.
-
Ferner verhindert die
SU 1294606 nachteiligerweise eine spielfreie Übertragung, da die Muttern jedes der Elemente zusammengepresst werden, um vermeintlich Spiel an den Gewindegrenzflächen zu verhindern, Schlupf der Rollen entstehen kann und Spiel weiterhin bestehen bleibt.
-
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Übertragungseinheit und ein Rollenuntersetzungsgetriebe mit einer geringen Anzahl von Komponenten bereitzustellen, das jedoch stabile Eigenschaften über den gesamten Lastbereich sowie eine Vielzahl von Übersetzungen durch Einstellen von Parametern der Untersetzungsgetriebeelemente aufweist, ohne zusätzliche Elemente hinzuzufügen oder zu entfernen.
-
Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Belastbarkeit und die Effizienz des Untersetzungsgetriebes zu erhöhen und eine Übertragung ohne Spiel bereitzustellen.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren für die fehlerfreie Montage des Untersetzungsgetriebes bei minimalen Arbeitskosten.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
In einer Ausführungsform umfasst eine Übertragungseinheit eine Welle mit Außengewinde mit wenigstens einem linksgängigen Gewindeabschnitt, wenigstens einem rechtsgängigen Gewindeabschnitt und wenigstens einem Wellen-Flanschring, und
eine Vielzahl von Rollen, wobei jede Rolle umfasst::
eine Vielzahl von Gewindeabschnitten, die wenigstens einen linksgängigen Gewindeabschnitt und wenigstens einen rechtsgängigen Gewindeabschnitt aufweisen, wobei jeder Gewindeabschnitt in Eingriff mit den jeweiligen Gewindeabschnitten der Welle angeordnet ist, und
wenigstens einen Rollen-Flanschring, der neben dem wenigstens einen Rollengewindeabschnitt angeordnet ist, um drehend entlang des entsprechenden wenigstens einen Wellen-Flanschrings zu gleiten. Die Durchmesser der Rollen-Flanschringe und der Wellen-Flanschringe sind jeweils gleich den jeweiligen effektiven Gewindedurchmessern der in Eingriff stehenden Rollen- und Wellengewindeabschnitte.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist jede Rolle eine Vielzahl von Rollen-Flanschringen auf, die zwischen jeweils zwei benachbarten Rollengewindeabschnitten angeordnet sind, und die Welle umfasst eine Vielzahl von Wellen-Flanschringen entsprechend den Rollen-Flanschringen.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Welle einen linksgängigen Gewindeabschnitt, einen rechtsgängigen Gewindeabschnitt und wenigstens einen Wellen-Flanschring. Jeder der Gewindeabschnitte ist distal an einem entsprechenden Ende der Welle angeordnet, während der Flanschring proximal zwischen den Gewindeabschnitten im Mittelabschnitt der Welle angeordnet ist.
-
Vorteilhafterweise verhindert der erfindungsgemäße Getriebemechanismus mit den Flanschringen, wenigstens teilweise, ein Biegen der Rollen und der Welle.
-
Weitere Vorteile umfassen:
(1) Eine Verringerung der Verschiebung der Getriebekontaktpunkte in Richtung der Gewindekante, (2) eine Verringerung des Kantenkontakts, der zu einer Abnahme der Belastbarkeit des Untersetzungsgetriebes führt, (3) eine Verringerung von Schlupf, und (4) eine Leistungssteigerung.
-
Da ferner die Durchmesser der Flanschringe gleich den jeweiligen effektiven Gewindedurchmessern der in Eingriff stehenden Rollen- und Wellengewindeabschnitte sind, gleiten die Rollen-Flanschringe entlang der Wellen-Flanschringe im Wesentlichen ohne Spiel, wodurch sich die Effizienz des der Übertragungseinheit erhöht und ein Verschleiß der Einheit verringert, die mit minimalen Reibungsverlusten betrieben wird.
-
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Rollenuntersetzungsgetriebe
ein erstes Untersetzungsgetriebeelement, das wenigstens zwei erste Untersetzungsgetriebeelementmuttern umfasst, die jeweils einen Innengewindeabschnitt aufweisen und fest in Bezug zueinander montiert sind;
ein zweites Untersetzungsgetriebeelement, das wenigstens zwei zweite Untersetzungsgetriebeelementmuttern umfasst, die jeweils einen Innengewindeabschnitt aufweisen und fest in Bezug zueinander montiert sind;
und eine Übertragungseinrichtung, umfassend
eine Welle mit Außengewinde mit wenigstens einem linksgängigen Gewindeabschnitt, wenigstens einem rechtsgängigen Gewindeabschnitt und wenigstens einem Wellen-Flanschring, und
eine Vielzahl von Rollen, wobei jede Rolle umfasst:
eine Vielzahl von Gewindeabschnitten, die wenigstens einen linksgängigen Gewindeabschnitt und wenigstens einen rechtsgängigen Gewindeabschnitt aufweisen, wobei jeder Gewindeabschnitt in Eingriff mit dem jeweiligen Gewindeabschnitt der Welle angeordnet ist, und
wenigstens einen Rollen-Flanschring, der neben dem wenigstens einen Rollengewindeabschnitt angeordnet ist, um drehend entlang des entsprechenden wenigstens einen Wellen-Flanschrings zu gleiten.
-
Die Durchmesser der Rollen-Flanschringe und der Wellen-Flanschringe sind jeweils gleich den jeweiligen effektiven Gewindedurchmessern der in Eingriff stehenden Rollen- und Wellengewindeabschnitte.
-
Die wenigstens zwei Rollengewindeabschnitte, die mit den jeweiligen Wellengewindeabschnitten in Eingriff stehen, sind angeordnet, um in die Innengewindeabschnitte einer der Elementmuttern einzugreifen, und der andere der wenigstens zwei Rollengewindeabschnitte greift in Innenmuttergewinde des anderen der Elemente ein.
-
Bei dem Rollenuntersetzungsgetriebe kann aufgrund der Übertragungseinheit und aufgrund des Ausbildens der Flanschringe zwischen jeweils zwei benachbarten Rollengewindeabschnitten und der entsprechenden Wellen-Flanschringe eine Last innerhalb des Rollenuntersetzungsgetriebes teilweise in Radialrichtung von dem Gewinde zu den Flanschringen umverteilt werden, wodurch eine Verringerung der Last an den Gewindegrenzflächen sowie eine Erhöhung der Leistung des Untersetzungsgetriebes und der Lebensdauer der einzelnen Untersetzungsgetriebeteile und des Untersetzungsgetriebes im Allgemeinen möglich wird.
-
Da im Wesentlichen durch das Vorsehen der Flanschringe und aufgrund der Tatsache, dass die Durchmesser der Flanschringe sowohl der Rollen als auch der Welle gleich den jeweiligen effektiven Gewindedurchmessern der in Eingriff stehenden Rollen- und Wellengewindeabschnitte sind, ein Biegen der Rollen und Welle verhindert wird, kann das vorliegende Rollenuntersetzungsgetriebe effizienter betrieben werden, wodurch sich die Lebensdauer der einzelnen Teile und des Untersetzungsgetriebes im Allgemeinen erhöht. Das vorliegende Untersetzungsgetriebe bildet eine Reihe von Übersetzungen, indem lediglich die Parameter der Untersetzungsgetriebeelemente eingestellt werden, ohne zusätzliche Elemente hinzuzufügen oder zu entfernen. Insbesondere gewährleistet das vorliegende Rollenuntersetzungsgetriebe hohe Übersetzungen von bis zu mehreren Tausend.
-
Gemäß einer Ausführungsform des Untersetzungsgetriebes sind Gewindeabschnitte sowohl der Muttern sowohl als auch der Wellen und der Rollen vorgespannt.
-
In einer noch weiteren Ausführungsform des Untersetzungsgetriebes ist die Welle zerlegbar und umfasst wenigstens zwei Teile, wobei jeder Teil wenigstens einen Gewindeabschnitt umfasst.
-
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für den Zusammenbau des Rollenuntersetzungsgetriebes bereitgestellt, wobei die Welle nicht zerlegbar ist. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Bereitstellen wenigstens einer Positionierungsvorrichtung, die Positionierungselemente für den Eingriff in die Rollen umfasst, wobei die Positionierungselemente ausgebildet sind, um eine Verschiebung der Rollen in Bezug zueinander zu blockieren, wenn die Positionierungselemente in die Rollen eingreifen, wobei jedes der Positionierungselemente einen Aufbau aufweist, der sich von dem Aufbau anderer Positionierungselemente unterscheidet;
- b) Bereitstellen der Rollen, wobei jede der Rollen ein komplementäres Element für den Eingriff in die Positionierungsvorrichtung umfasst, wobei das Element einen Aufbau aufweist, der komplementär zum Aufbau eines der Positionierungselemente in der Positionierungsvorrichtung ist;
- c) Lagern der Welle und der Rollen in der wenigstens einen Positionierungsvorrichtung;
- d) In Eingriff bringen der komplementären Elemente der Rollen mit den Positionierungselementen des entsprechenden Aufbaus, um somit die Rollen zueinander und mit der Welle eindeutig zu positionieren;
- e) Montieren der Muttern an die proximalen Gewindeabschnitte der Rollen, um die Muttergewinde und die entsprechenden Rollengewindeabschnitte in Eingriff zu bringen;
- f) Montieren der Muttern an die distalen Gewindeabschnitte der Rollen, um die Muttergewinde und die entsprechenden Rollengewindeabschnitte in Eingriff zu bringen;
- g) Lösen der komplementären Elemente der Rollen von den Positionierelementen;
- h) festes Anbringen der ersten Elementmuttern in Bezug zueinander, und festes Anbringen der zweiten Elementmuttern in Bezug zueinander.
-
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für den Zusammenbau des Rollenuntersetzungsgetriebes bereitgestellt, wobei die Welle nicht zerlegbar ist. Das Verfahren umfasst:
- a) Bereitstellen wenigstens einer Positionierungsvorrichtung, die Positionierungselemente für den Eingriff in die Rollen umfasst, wobei die Positionierungselemente in einer solchen Weise ausgebildet sind, dass die Rollen darin zueinander in Längsrichtung entlang des Umfangs angebracht werden und ausgebildet sind, um eine Verschiebung jeder Rolle zwischen einer inneren Radialposition und einer äußeren Radialposition zu beschränken, wobei jedes der Positionierungselemente einen Aufbau aufweist, der sich von dem Aufbau jedes anderen der Positionierungselemente unterscheidet;
- b) Bereitstellen der Rollen, wobei jede der Rollen ein komplementäres Element für den Eingriff in die Positionierungsvorrichtung umfasst, wobei das Element einen Aufbau aufweist, der komplementär zum Aufbau eines der Positionierungselemente in der Positionierungsvorrichtung ist;
- c) Lagern der Welle und der Rollen in der wenigstens einen Positionierungsvorrichtung und in Eingriff bringen der komplementären Elemente der Rollen mit den Positionierungselementen des entsprechenden Aufbaus, um somit jede der Rollen an der inneren Radialposition zu positionieren;
- d) Montieren der Muttern und Verschieben der Rollen radial zur äußeren Radialposition, um so die Gewinde der Muttern mit den entsprechenden proximalen Gewindeabschnitten der Rollen in Eingriff zu bringen;
- e) In Eingriff bringen der Wellengewindeabschnitte mit den entsprechenden Rollengewindeabschnitten und Befestigen der Wellengewindeabschnitte in Bezug zueinander;
- f) Montieren der Muttern, um die Muttergewinde und die distalen Gewindeabschnitte der Rollen in Eingriff zu bringen;
- g) Lösen der komplementären Elemente der Rollen von den Positionierungselementen;
- h) festes Anbringen der ersten Elementmuttern in Bezug zueinander, und festes Anbringen der zweiten Elementmuttern in Bezug zueinander.
-
Gemäß den Verfahren werden die Rollen an entsprechenden Winkelpositionen um die Welle herum angeordnet. Ferner halten die Rollen während des Betriebs vorteilhafterweise ihre Positionen, da die Abstände zwischen der Achse jeder Rolle und der Achse der Welle sowie der Winkel zwischen benachbarten Rollen aufrecht erhalten wird.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Im Nachfolgenden erfolgt die detaillierte Beschreibung der bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
-
1 die Übertragungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2 ein zusammengebautes Rollenuntersetzungsgetriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
3 die Positionierungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
4 das Rollenuntersetzungsgetriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während des Zusammenbaus zeigt, wobei die in 3 gezeigte Positionierungsvorrichtung an diesem befestigt ist;
-
5 eine Ausführungsform der Welle des Rollenuntersetzungsgetriebes zeigt, wobei in diesem Fall die Welle zerlegbar ist.
-
Ausführliche Beschreibung
-
Gemäß einer in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die Übertragungseinheit 1 eine Welle mit Außengewinde 2 und vier Rollen 3, die um die Welle 2 angeordnet sind.
-
Die Welle 2 dient als Eingangshochgeschwindigkeitselement der Übertragungseinheit 1. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Welle 2 einen linksgängigen Gewindeabschnitt und einen rechtsgängigen Gewindeabschnitt. Die Abschnitte weisen Gewinde mit dem gleichen Durchmesser auf. Die Gewindeabschnitte sind distal an distalen Abschnitten der Welle angeordnet. In anderen Ausführungsformen können diese Gewindeabschnitte jedoch auch proximal in der Mitte der Welle 2 angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen kann die Welle 2 mehr als zwei Gewindeabschnitte umfassen.
-
In einer in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die Welle 2 einen Flanschring 4, der im Mittelabschnitt von dieser angeordnet ist. In weiteren Ausführungsformen kann die Welle jedoch, wenn beispielsweise die Wellengewindeabschnitte in der Mitte der Welle angeordnet sind, wenigstens zwei Flanschringe umfassen, die in distalen Abschnitten von dieser angeordnet sind. Der Durchmesser des Flanschrings 4 ist gleich dem effektiven Durchmesser des Gewindes in der Welle 2.
-
In der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst jede der Rollen 3 zwei Paare von Gewindeabschnitten, wobei ein Paar von Gewindeabschnitten im Mittelabschnitt der Rollen 3 angeordnet ist und das andere Paar der Gewindeabschnitte in distalen Abschnitten der Rollen 3 angeordnet ist, wobei die Gewinde eines jeden Gewindepaares die gleichen Durchmesser, jedoch gegenseitig unterschiedliche Richtungen aufweisen. In dieser Ausführungsform ist das Gewinde der Rollenabschnitte symmetrisch in Bezug auf die Ebene senkrecht zur Rollenachse angeordnet und verläuft durch deren Mitte. Das Paar distaler Gewindeabschnitte bildet ein Paar von Eingangs- oder Stützabschnitten, die in distalen Abschnitten der Rollen 3 angeordnet sind und in die Gewindeabschnitte der Welle 2 eingreifen, um somit ein Eingangsdrehmoment von der Welle 2 an die Rollen 3 zu übertragen. Das Paar von proximalen Gewindeabschnitten bildet ein Paar von Ausgangsabschnitten und wird zur Übertragung eines Ausgangsdrehmoments verwendet. Es sollte beachtet werden, dass sich in weiteren Ausführungsformen die Gewindeabschnitte eines Paares mit den Gewindeabschnitten des anderen Paares abwechseln können. Ferner sollte beachtet werden, dass in weiteren Ausführungsformen jede der Rollen mehr als vier Gewindeabschnitte umfassen kann.
-
Gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst jede Rolle 3 einen Flanschring 5, der zwischen den proximalen Gewindeabschnitten der Rollen 3 angeordnet ist. Ferner, wie in 1 gezeigt, ist der Flanschring 4 der Welle 2 derart angeordnet, dass dieser an den Flanschringen 5 der Rollen 3 anliegt oder entlang dieser gleitet. Die Durchmesser der Flanschringe 5 sind gleich den effektiven Gewindedurchmessern der Abschnitte der Rollen 3, die in die Gewindeabschnitte der Welle 2 eingreifen.
-
In der in 1 gezeigten Ausführungsform stützen die Flanschringe 4 und 5 die Rolle, um im Wesentlichen bei der Übertragung hoher Lasten ein Biegen der Rollen in dem Rollenuntersetzungsgetriebe zu verhindern. Ferner werden die Durchmesser der Flanschringe 4 und 5 der Welle 2 und der Rollen 3 gleich den effektiven Gewindedurchmessern der entsprechenden Abschnitte der Welle 2 und der Rollen 4 gewählt, um ein drehendes Gleiten der Rollen-Flanschringe entlang der Schaft-Flanschringe ohne Spiel zu gewährleistet, wodurch die Reibungsverluste verringert oder beseitigt werden.
-
Es sollte beachtet werden, dass in weiteren Ausführungsformen die Wellengewindeabschnitte in der Mitte der Welle anordenbar sind und die Rollengewindeabschnitte in Eingriff mit den entsprechenden Wellengewindeabschnitten in der Mitte anordenbar sind, um ein Eingangsdrehmoment von der Welle auf die Rollen zu übertragen, wobei die Rollen wenigstens zwei Flanschringe umfassen, die an distalen Abschnitten der Rollen an der Außenseite in Bezug auf die distalen Gewindeabschnitte angeordnet sind.
-
Um ein Herausrollen der Welle 2 aus der Vielzahl von Rollen 3 zu verhindern, sind in einer Ausführungsform die Voreilwinkel der Wellenabschnitte 2 gleich groß und in entgegengesetzter Richtung bezogen auf die Voreilwinkel der Rollenabschnitte 3, die mit diesen in Eingriff sind, ausgebildet. Die entgegengesetzten Gewinderichtungen an unterschiedlichen Abschnitten der Welle 2 und die entgegengesetzten Gewinderichtungen an unterschiedlichen Abschnitten der Rollen 3 verhindern, dass die Rollen 3 entlang der Gewindewindungen der Welle 2 verrutschen.
-
In weiteren Ausführungsformen können die Rollen-Flanschringe auf den Rollen in den Zwischenräumen zwischen den Gewindeabschnitten sowie an der Außenseite in Bezug auf die distalen Gewindeabschnitte angeordnet werden. Bei dieser Ausführungsform sind die Wellen-Flanschringe an Abschnitten, die den Lagerabschnitten der Rollen-Flanschringe entsprechen, auf der Welle ausgebildet. Diese Ausführungsform gewährleistet die teilweise Lastumverteilung innerhalb des Rollenuntersetzungsgetriebes, wobei die Last in einer radialen Richtung in Richtung der Schneckenachse, von der Welle in Richtung der Flanschringe, gerichtet ist, wodurch die Radialkraft an der Gewindegrenzfläche verringert und die Effizienz des Untersetzungsgetriebes sowie die Lebensdauer der Bestandteile und des Untersetzungsgetriebes im Allgemeinen erhöht wird.
-
2 zeigt das Rollenuntersetzungsgetriebe 6 im Zusammenbau gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Rollenuntersetzungsgetriebe 6 umfasst ein Eingangselement, ein Ausgangselement und die zuvor beschriebene Übertragungseinheit 1.
-
Das Eingangs- oder Stützelement umfasst zwei Muttern 7, die in Linear- und Winkelrichtung mittels Halterung 8 in einem feststehenden Körper 9 fest montiert sind, ohne dass eine Verschiebung und Drehung in Hinblick auf den Körper 9 und in Bezug zueinander möglich wäre. Die Muttern 7 sind in Eingriff mit dem Eingangsgewindeabschnitten der Rollen 3.
-
Das Ausgangselement umfasst zwei Muttern, die in Linear- und Winkelrichtung in Hinblick zueinander mittels Halterungen 11 und 12 fest montiert sind. Die Muttern 10 sind in Eingriff mit den Ausgangsabschnitten der Rollen 3.
-
In der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die Voreilwinkel der Rollen 3 gleich groß und in entgegengesetzter Richtung in Hinblick auf die Voreilwinkel der Gewinde der Muttern 7 und 10, die mit diesen in Eingriff sind, angeordnet, um zu verhindern, dass die Rollen 3 aus den Muttern 7 und 10 rollen. Die entgegengesetzten Gewinderichtungen an unterschiedlichen Abschnitten der Rollen 3 verhindern, dass die Rollen entlang der Gewindewindungen der Muttern 7 und 10 verrutschen.
-
Es sollte beachtet werden, dass in dieser Ausführungsform die Muttergewinde in jedem Element in einer solchen Weise ausgerichtet sein müssen, dass sie sich in Hinblick auf die vertikale Symmetrieebene des Untersetzungsgetriebes genau spiegeln. Mit anderen Worten, muss der Gewindeanfang beider Muttern in jedem Element an derselben Drehposition angeordnet sein.
-
In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist für eine richtige Anordnung der Muttern zueinander und zur Verhinderung eines Verrutschens der Muttern 7 in der Halterung 8 und dem Körper 9 und der Muttern 10 in den Halterungen 11 und 12, das Rollenuntersetzungsgetriebe mit Befestigungs- oder Ausrichtungselementen versehen, die in dieser Ausführungsform durch Keile 17 ausgebildet sind, die in speziell angeordneten Nuten des Körpers 9 und der Halterungen 8, 11 und 12, sowie in den Muttern 7 und 10 einsetzbar sind. Ferner sind zur Verhinderung einer axialen Verschiebung der Muttern 7 in der Halterung 8 und dem Körper 9 und der Muttern 10 in den Halterungen 11 und 12 kreisförmige Nuten im Körper 9 und in den Halterungen 8, 11 und 12 vorgesehen, während Auflagerflansche auf den Muttern 7 und 10 vorgesehen sind. Dem Fachmann sind jedoch weitere Arten der Befestigung der Muttern 7 und 10 bekannt; eine derartige Befestigung kann beispielsweise mittels Stiftung, Keilverbindung etc., zur Verhinderung von Schlupf und mittels Keilverbindung, Stiften etc. zur Verhinderung einer axialen Verschiebung erzielt werden. Es sollte beachtet werden, dass für den Zusammenbau des Rollenuntersetzungsgetriebes die Winkel zwischen dem Gewindeanfang der Welle und dem Ausrichtungselement, das auf der Mutter angeordnet ist, gleich sein müssen.
-
In dieser Ausführungsform wird die Übertragung ohne Spiel zwischen den Rollen 3 und den Muttern 7 und 10 durch Vorspannen der Gewinde von diesen erzielt. Das Vorspannen umfasst das Auswählen des effektiven Durchmessers der Schnecke, der Rollen und der Muttern derart, dass die Summe der effektiven Durchmesser der Schnecke und der zwei Rollen um einen der erforderlichen Vorspannung entsprechenden Wert größer ist als der effektive Durchmesser der entsprechenden Mutter. In der vorliegenden Erfindung kann das Vorspannen unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens aus dem Stand der Technik erzielt werden.
-
In einer Ausführungsform ist das Rollenuntersetzungsgetriebe derart ausgebildet, dass es einen Innendurchmesser D3 (siehe 4) der Gewindespitzen der Muttern 10 des Ausgangselements aufweist, der größer als der Außendurchmesser D4 (siehe 4) der Gewindenuten der Muttern des Eingangselements ist, wobei die Untersetzungsgetriebewelle einstückig ausgebildet ist.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist das Rollenuntersetzungsgetriebe derart ausgebildet, dass es einen Durchmesser D3 aufweist, der kleiner als der Durchmesser D4 ist, wobei in diesem Fall die Welle zerlegbar sein muss, wie im Nachfolgenden ausführlicher beschrieben. In Abhängigkeit von den Verhältnissen zwischen den Durchmessern D3 und D4 ist das Verfahren für den Zusammenbau eines Rollenuntersetzungsgetriebes (das im Nachfolgenden ausführlicher beschrieben ist), unterschiedlich.
-
Wie zuvor erwähnt,
kann in der Ausführungsform, in der der Durchmesser D3 kleiner als der Durchmesser D4 ist, die Welle 2 beispielsweise in zwei Teile 18, 19 zerlegt werden, wobei jedes der Teile einen Gewindeabschnitt umfasst (siehe 5). Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Welle mehr als zwei Komponenten enthalten. Eine solche Anordnung erleichtert den Zusammenbau des Rollenuntersetzungsgetriebes, wie im Nachfolgenden ausführlicher beschrieben, erheblich.
-
In einer Ausführungsform des Rollenuntersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden Ausführungsform, in der die Differenz zwischen den Anfängen der Muttergewinde des Ausgangselements und den Anfängen der Muttergewinde des Eingangs- oder Stützelements aliquant zu der Anzahl der Rollen ist, können die Rolle nicht verwechselt werden. Eine Rolle unterscheidet sich von der anderen durch den Gewindedrehwinkel des Ausgangsabschnitts bezogen auf das Gewinde des Eingangsabschnitts der Rolle. Diese unverwechselbare Eigenschaft einer jeden Rolle bestimmt die einzig mögliche Art des Zusammenbaus des Rollenuntersetzungsgetriebes mit der unverwechselbaren Relativposition der Rollen. Ferner sind beim Zusammenbau des Untersetzungsgetriebes auch der Rotationswinkel der Rolle in Hinblick auf deren Achse (die für jede Rolle unverwechselbar ist) und die Rollenbefestigungsreihenfolge von Bedeutung. Im Falle einer Abweichung von der Relativposition, dem Drehwinkel oder der Rollenbefestigungsreihenfolge, wäre es nicht möglich, dass Rollenuntersetzungsgetriebe zusammenzubauen.
-
Im Nachfolgenden erfolgt die ausführliche Beschreibung des Verfahrens für den Zusammenbau des Rollenuntersetzungsgetriebes gemäß der obigen Ausführungsform, die das Rollenuntersetzungsgetriebe beschreibt, wobei der Innendurchmesser D3 der Gewindespitzen der Muttern 10 des Ausgangselements größer als der Innendurchmesser D4 der Gewindenuten der Muttern 7 des Eingangselements ist.
-
In einer Ausführungsform müssen zur Gewährleistung der erforderlichen Befestigungsreihenfolge und der erforderlichen Winkelposition der Rollen 3 während des Zusammenbaus des Rollenuntersetzungsgetriebes, die Rollen in Bezug zueinander befestigt werden und auch der Drehwinkel festgelegt werden. Die derartige Befestigung kann durch eine spezielle Positionierungsvorrichtung erfolgen. 3 zeigt die Positionierungsvorrichtung 14 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Gemäß dieser Ausführungsform weist die Positionierungsvorrichtung 14 Zentrierungsöffnungen 15 für die Befestigung der Rollen 3 auf. Die Öffnungen 15 sind in einem Abstand gleich dem Zwischenachsenabstand zwischen der Welle 2 und den Rollen 3 von der mittleren Öffnung 16, die für die Befestigung der Schnecke 2 verwendet wird, und gleichmäßig beabstandet angeordnet. Ein Blindsegment ist in jeder Zentrierungsöffnung 15 angeordnet; die Konfiguration des Segments unterscheidet sich von den Ausgestaltungen der Blindsegmente in den anderen Zentrierungsöffnungen 15. Ferner ist ein komplementärer Bereich (engl. patch) am Ende einer jeden Rolle 3 in einer solchen Weise vorgesehen, dass der Abschnitt der Rolle mit dem komplementären Bereich eine Form aufweist, die komplementär zu der entsprechenden Zentrierungsöffnung 15 ist, wodurch bei der Befestigung in der Positionierungsvorrichtung 14 eine präzise Ausrichtung der Rollen 3 in Bezug zueinander gewährleistet wird. Es sollte beachtet werden, dass der Außendurchmesser (D1 in 4) der Positionierungsvorrichtung 14 kleiner als die Innendurchmesser (D3 und D2) der Muttern 7 und 10 sein muss, um eine Befestigung der Muttern 7 und 10 mit Hilfe der Positionierungsvorrichtung 14 zu ermöglichen.
-
Es sollte beachtet werden, dass in weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Positionierungsvorrichtung einen anderen Aufbau aufweisen kann, indem beispielsweise anstelle der Zentrierungsöffnungen Vorsprünge vorgesehen sind und die Rollen in diesem Fall Öffnungen an deren Enden aufweisen, die komplementär zu den Vorsprüngen auf der Positionierungsvorrichtung sind.
-
In der Ausführungsform, in der der Durchmesser D3 größer als der Durchmesser D4 ist, umfasst die Positionierungsvorrichtung Positionierungselemente, die für den Eingriff in die Rollen und zur Blockierung einer Verschiebung der Rollen in Bezug zueinander, wenn die Positionierungselemente in die Rollen eingreifen, ausgebildet sind. Ferner weist jedes Positionierungselement einen Aufbau auf, der sich von den Ausgestaltungen anderer Positionierungselemente unterscheidet. Ferner umfasst jede Rolle ein komplementäres Element für den Eingriff in die Positionierungsvorrichtung, wobei das Element einen Aufbau aufweist, der komplementär zum Aufbau eines der Positionierungselemente der Positionierungsvorrichtung ist.
-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform des Verfahrens, wird die Schnecke 2 in die Zentrierungsöffnung 16 der Positionierungsvorrichtung 14 eingebaut. Dann werden die Rollen 3 nacheinander in die Zentrierungsöffnungen 15 der Positionierungsvorrichtung 14 in einer solchen Weise eingebaut, dass aufgrund des Vorhandenseins der komplementären Bereiche auf den Rollen 3 und den Blindsegmenten in den Zentrierungsöffnungen 15 eine bestimmte Ausrichtung der Rollen 3 in Bezug zueinander und in Bezug auf die Schnecke 2 erreicht wird. Mit anderen Worten, wird die festgelegte Ausrichtung der Rollen 3 in Bezug zueinander und in Bezug auf die Schnecke 2 mittels Positionierungsvorrichtung 14 erreicht.
-
Anschließend werden die Muttern 10 des Ausgangselements an den inneren oder proximalen Gewindeabschnitten der (Ausgangs-)Rollen 3 befestigt. In dieser Ausführungsform können bei niedrigen Untersetzungsgetriebe-Übersetzungen und bei dem Innendurchmesser (D3) der Gewindespitzen der Muttern 10, der größer als der Innendurchmesser (D4) der Gewindenuten der Muttern 7 ist, die Muttern 10 des Ausgangselements ungehindert über die Stützgewindeabschnitte der Rollen 3 geführt und auf den Ausgangsabschnitten der Rollen 3 befestigt werden.
-
Bei der Befestigung der Muttern 10 am Ausgangsabschnitt der Rollen 3 wird ein Abstand L1 (siehe 4) zwischen den Auflagerflanschen der Muttern 10 gebildet, wobei der Abstand gleich dem Abstand zwischen den kreisförmigen Nuten der Halterungen 11 und 12 ist. In diesem Fall werden die Keilnuten der Muttern 10 in einer Ebene angeordnet, um unter Verwendung der Keile eine genaue Anordnung der Muttern in Bezug aufeinander zu gewährleisten, um wenigstens die Anfangssymmetrie der Gewinde zweier Muttern in Bezug auf die Ebene senkrecht zu der Rollenachse und durch deren Mittelpunkt hindurch beizubehalten.
-
Anschließend werden die Muttern 7 auf den äußeren oder distalen Gewindeabschnitten der Rollen 3 befestigt, die Eingangs- oder Stützgewindeabschnitte bilden. Bei der Befestigung der Muttern 7 auf dem Eingangs- oder Stützabschnitt der Rollen 3, wird ein Abstand 12 (siehe 4) zwischen den Auflagerflanschen der Muttern 7 gebildet, wobei der Abstand gleich dem Abstand zwischen den kreisförmigen Nuten der Halterung 8 und dem Körper 9 ist. In diesem Fall werden die Keilnuten der Muttern 7 in einer Ebene zu Gewährleistung einer genauen Anordnung der Muttern in Bezug aufeinander unter Verwendung des Keils angeordnet, um wenigstens die Anfangssymmetrie der Gewinde zweier Muttern in Bezug auf die Ebene senkrecht zu der Rollenachse und durch deren Mittelpunkt hindurch beizubehalten.
-
Nach der Befestigung der Muttern 7 und 10 auf den Rollen 3 wird die Positionierungsvorrichtung 14 von den Rollen 3 abgenommen. In weiteren Ausführungsformen kann die Positionierungsvorrichtung nach der Befestigung wenigstens einer Mutter entfernt werden.
-
Anschließend werden die Keile 17 auf den Muttern 7 und 10 des Eingangs- oder Stützelements und des Ausgangselements des Rollenuntersetzungsgetriebes befestigt. Dann werden die Halterungen 11 und 12 auf den Muttern 10 des Ausgangselements des Untersetzungsgetriebes befestigt und in Bezug zueinander fixiert. Der Keil 17 und die Auflagerflansche der Muttern 10 ermöglichen die genaue Positionierung der Halterungen 11 und 12 auf den Muttern 10 des Ausgangselements in Bezug zueinander. Die Keile 17 verhindern eine Drehung der Muttern 10 in entgegengesetzte Richtungen und eine Drehung derselben mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, und die Auflagerflansche bilden den Abstand L1 (siehe 4).
-
Anschließend werden die Muttern 7 des Eingangs- oder Stützelements in der Halterung 8 und dem Körper 9 befestigt, und anschließend die Halterung 8 und der Körper 9 in Bezug zueinander fixiert. Der Keil 17 und die Auflagerflansche der Muttern 7 ermöglichen die präzise Positionierung der Halterung 8 und des Körpers 9 auf den Muttern 7 des Eingangselements in Bezug zueinander. Die Keile 17 verhindern eine Drehung der Muttern 7 in entgegengesetzte Richtungen und eine Drehung derselben mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, und die Auflagerflansche bilden den Abstand 12 (siehe 4).
-
In der Ausführungsform, in der der Innendurchmesser D3 der Gewindespitzen der Muttern 10 des Ausgangselements kleiner als der Innendurchmesser D4 der Gewindenuten der Muttern 7 des Eingangselements ist und die Welle zerlegbar ist, wird sich das Verfahren für den Zusammenbau von dem beschriebenen Verfahren für den Zusammenbau im Hinblick auf die Ausführungsform, in der der Durchmesser D3 größer als der Durchmesser D4 ist, unterscheiden.
-
In dieser Ausführungsform umfasst die Positionierungsvorrichtung die Positionierungselemente, die für den Eingriff in die Rollen und für die Blockierung einer Rollendrehung um deren Achsen beim Eingreifen der Positionierungselemente in die Rollen ausgebildet sind; diese Elemente können jedoch eine radiale Verschiebung der Rollen nicht blockieren, wodurch der Zwischenachsenabstand von einem Mindestwert auf einen Nominalwert geändert wird. In diesem Fall umfasst die Positionierungsvorrichtung Positionierungselemente für den Eingriff in die Rollen, wobei die Elemente derart ausgebildet sind, dass die Rollen in Bezug zueinander darin in Längsrichtung entlang des Umfangs befestigt werden können, und ausgebildet sind, um eine Verschiebung jeder Rolle auf eine Verschiebung zwischen einer inneren Radialposition und einer äußeren Radialposition zu beschränken, wobei jedes Positionierungselement einen Aufbau aufweist, der sich von den Ausgestaltungen anderer Positionierungselemente unterscheidet. Beispielsweise können die Positionierungselemente so ausgebildet sein, dass sie Zentrierungsöffnungen mit einer länglichen Form aufweisen und eine radiale Verschiebung der Rollen in Bezug auf die Achse der Positionierungsvorrichtung ermöglichen. Ferner können die Zentrierungsöffnungen zudem die Drehung der Rollen um ihre Achse, beispielsweise entsprechend der Positionierungsvorrichtung 14, mit Hilfe der Blindsegmente blockieren.
-
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Rollen 3 zunächst in einer solchen Weise in der Positionierungsvorrichtung befestigt, dass die Rollen an einer inneren Radialposition in den Zentrierungsöffnungen der Positionierungsvorrichtung angeordnet sind. Somit wird aufgrund des Vorhandenseins der komplementären Bereiche auf den Rollen 3 und der Blindsegmente in den Zentrierungsöffnungen eine festgelegte Ausrichtung der Rollen 3 in einer Axialrichtung in Bezug aufeinander erzielt. Anschließend werden die Muttern 10 des Ausgangselements befestigt und die Rollen 3 zur äußeren Radialposition verschoben, wobei die Muttergewinde 10 in die entsprechenden proximalen Gewindeabschnitte der Rollen 3 eingreifen (in dieser Ausführungsform sind die Rollen die Ausgangsrollen).
-
Anschließend werden die zwei Teile 18 und 19 der Welle 2 gleichzeitig an unterschiedlichen Seiten des Untersetzungsgetriebes zwischen den Rollen 2, die im vorigen Schritt eingebaut wurden, derart verschraubt, dass die Gewindeabschnitte der Wellenteile in die Eingangs- oder Stützgewindeabschnitte der Rollen 3 eingreifen; anschließend werden die zwei Teile der Welle, beispielsweise mittels Mutter 20 oder einem anderen Befestigungsmittel, fest in Bezug zueinander montiert.
-
Dann werden die Muttern 7 des Stützelements in einer solchen Weise an den Rollen 3 befestigt, dass die Muttergewinde in die entsprechenden äußeren oder distalen Gewindeabschnitte der Rollen 3 eingreifen (in dieser Ausführungsform sind die Rollen die Eingangs- oder Stützrollen).
-
Die nachfolgenden Schritte werden gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren für den Zusammenbau eines Untersetzungsgetriebes mit niedrigen Übersetzungsverhältnissen durchgeführt.
-
Das Rollenuntersetzungsgetriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist wie folgt betreibbar.
-
Die Drehung wird über die in 2 gezeigte Welle 2 (Hochgeschwindigkeitswelle) an das Untersetzungsgetriebe übertragen. Bei der Drehung überträgt die Welle 2 mittels Gewindeeingriff ein Drehmoment an die Rollen 3. Die Rollen 3 rollen über die feststehende Mutter 7 und übernehmen eine bestimmte Drehgeschwindigkeit um die Achse der Welle 2 und um deren eigene Achse, ähnlich zu dem Verfahren in einem Planetenmechanismus, bei dem das Außenzahnrad feststehend ist und sich das Innenzahnrad dreht.
-
Da sich die Gewinde der Muttern 7 und der Muttern 10 hinsichtlich des Durchmessers und der Anzahl der Gewindeanfänge unterscheiden, unterscheiden sich die auch die Gewindeparameter der distalen Abschnitte und der proximalen Abschnitte der Rollen 3. Bei der Drehung mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit, weisen die Rollen 3 unterschiedliche lineare Geschwindigkeiten an den Punkten, die sich am Durchmesser der proximalen Gewindeabschnitte befinden, und an den Punkten, die sich am Durchmesser der distalen Gewindeabschnitte befinden, auf. Die Differenz dieser Geschwindigkeiten wird auf die Muttern 10 übertragen.
-
Wird das Drehmoment von der Hochgeschwindigkeitswelle (Welle 2) auf die Niedergeschwindigkeitswelle (Muttern 10) übertragen, wird die Kraft über die Gewinderollen 3 übermittelt. Der Kraftvektor am Gewinde kann in eine Axialkomponente und eine Radialkomponente zerlegt werden. Die Axialkomponente der Kraft streckt oder komprimiert die Rollen 3 und die Radialkomponente biegt die Rollen 3. Die Rollen 3 können auch durch eine externe Radialkraft, die auf die Welle 2 oder die Muttern 10 wirkt, gebogen werden.
-
Die Flanschringe verringern das Biegen der Rollen 3 aufgrund des Effektes der Radialkomponente der Kraft.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung hierin anhand ihrer bestimmten Ausführungsformen beschrieben wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung, wie diese in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- SU 1294606 [0003, 0003, 0004, 0005]
