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Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe für ein Robotergetriebe, umfassend zumindest ein Lagerelement mit einem Innenring und einem Außenring, wobei räumlich zwischen dem Innenring und dem Außenring wenigstens ein Lagerkäfig angeordnet ist, in dem Wälzkörper umlaufend geführt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Lagerelement für ein Wellgetriebe.
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Aus der
DE 10 134 191 A1 geht eine Getriebeeinheit hervor, umfassend ein ringförmiges Gehäuse und einen Untersetzungsmechanismus, der in dem Gehäuse aufgenommen ist. Ferner umfasst die Getriebeeinheit ein Wälzlager zur Drehlagerung eines Ausgangselements des Untersetzungsmechanismus an dem Gehäuse, wobei das Wälzlager einen an dem Gehäuse gehalterten Außenring, einen an dem Ausgangselement vorhandenen Innenring und mehrere Wälzkörper aufweist. Der Außenring ist an seiner Außenumfangsfläche mit einem Außengewindeabschnitt versehen, während an der Innenumfangsfläche des Gehäuses ein Innengewindeabschnitt ausgebildet ist, der zu dem Außengewindeabschnitt passt, und der Außenlaufring an dem Gehäuse angeschraubt ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wellgetriebe sowie ein Lagerelement für ein Wellgetriebe dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine hohe Kippsteifigkeit und ein niedriges Reibmoment bei gleichzeitig einfacher Montage erreicht werden. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1 und Patentanspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
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Ein erfindungsgemäßes Wellgetriebe für ein Robotergetriebe umfasst zumindest ein Lagerelement mit einem Innenring und einem Außenring, wobei der Innenring oder der Außenring geteilt ausgebildet sind, und wobei räumlich zwischen dem Innenring und dem Außenring zwei axial benachbarte Axial-Schrägnadelkäfige mit darin geführten Nadelrollen angeordnet sind. Anders gesagt weist das Lagerelement zwei axial benachbarte Axial-Schrägnadellagerreihen auf, wobei jede Axial-Schrägnadellagerreihe aus einem Axial-Schrägnadelkäfig mit den darin umlaufend geführten Nadelrollen besteht. Mittels des derart gestalteten Lagerelements ist es möglich, hohe Kräfte in radialer sowie axialer Richtung zu übertragen, wobei ein niedriges Reibmoment sowie eine vergleichsweise hohe Kippsteifigkeit erreichbar sind. Insbesondere wird die Montage des Wellgetriebes bzw. des Lagerelements vereinfacht.
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Das Lagerelement ist vorzugsweise als Abtriebslager des Wellgetriebes vorgesehen oder ist Teil eines Abtriebslagers. Bevorzugt ist das Lagerelement als zweireihiges, selbsthaltendes Axialschrägnadellager ausgebildet, wobei eine Vielzahl von Nadelrollen räumlich zwischen einer Außenumfangsfläche des Innenrings und einer Innenumfangsfläche des Außenrings durch die Axial-Schrägnadelkäfige beabstandet zueinander angeordnet sind und abrollen. Anders gesagt sind zwei symmetrische Schrägnadelreihen innerhalb des Lagerelements axial benachbart zueinander angeordnet, wobei zweireihige Axialschrägnadellager hohe radiale und beidseitig axiale Belastungen aufnehmen können. Durch das zweireihige Axialschrägnadellager wird eine hohe Steifigkeit des Lagerelements erzielt.
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Unter der Bezeichnung geteilter Innenring bzw. geteilter Außenring ist zu verstehen, dass der Innenring aus mehreren Innenringsegmenten bzw. der Außenring aus mehreren Außenringsegmenten ausgebildet sind.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel besteht der Innenring aus einem ersten und zweiten Innenringsegment, wobei die beiden Axial-Schrägnadelkäfige in O-Anordnung zueinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Innenringsegmente axial benachbart und koaxial zueinander angeordnet. Bei der Montage des Lagerelements werden in diesem Fall die Axial-Schrägnadelkäfige zunächst in den einteiligen Außenring eingelegt, wobei danach die Innenringsegmente, d.h. die Innenringhälften montiert werden. Diese können beispielsweise miteinander verschraubt werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht der Außenring aus einem ersten und zweiten Außenringsegment, wobei die beiden Axial-Schrägnadelkäfige in X-Anordnung zueinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Außenringsegmente axial benachbart und koaxial zueinander angeordnet. Bei der Montage des Lagerelements werden in diesem Fall die Axial-Schrägnadelkäfige zunächst in den einteiligen Innenring eingelegt, wobei danach die Außenringsegmente, d.h. die Außenringhälften montiert werden. Diese können analog zur O-Anordnung durch Verschraubung in ihrer Position gesichert werden.
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Insbesondere wenn das Lagerelement aus einem einteiligen Innenring und aus einem geteilten Außenring ausgebildet ist, muss das Lagerelement aufgrund der im Betrieb auftretenden Fliehkräfte vor einem ungewollten Schmiermittelaustritt geschützt werden.
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Dazu ist zwischen dem ersten und zweiten Außenringsegment ein O-Ring angeordnet. Der O-Ring ist beispielsweise in einer umlaufenden Nut am ersten und/oder zweiten Außenringsegment zumindest teilweise aufgenommen, um die Dichtwirkung zu erzielen.
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Alternativ oder ergänzend ist zwischen dem ersten und zweiten Außenringsegment eine Flüssigdichtung angeordnet. Die Flüssigdichtung bezweckt die gleiche Wirkung wie der O-Ring oder kann die Dichtwirkung zusätzlich unterstützen bzw. verbessern.
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Ferner alternativ oder ergänzend ist am ersten und/oder zweiten Außenringsegment eine Verstemmkontur ausgebildet, die an einer am jeweils gegenüberliegenden ersten oder zweiten Außenringsegment ausgebildeten Gegenkontur zur Anlage kommt. Die Verstemmkontur erstreckt sich im Wesentlichen axial bzw. parallel zur Rotationsachse des Lagerelements und verhindert einen radialen Ölaustritt zwischen den Außenringsegmenten. Wenn die Verstemmkontur am ersten Außenringsegment ausgebildet ist, kommt sie an der am zweiten Außenringsegment ausgeformten Gegenkontur zur Anlage. Umgekehrt dazu kommt die Verstemmkontur, wenn sie am zweiten Außenringsegment ausgebildet ist, an der am ersten Außenringsegment ausgebildeten Gegenkontur zur Anlage.
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Die Verstemmkontur ist insbesondere derart ausgebildet, dass sie während der Montage bzw. während des Verschraubens der beiden Außenringsegmente elastisch und/oder plastisch verformt, um an der Kontaktfläche zwischen der Verstemmkontur und der Gegenkontur eine ausreichende Dichtwirkung zu realisieren. Dazu weist die Verstemmkontur beispielsweise eine spitzwinklig ausgeformte Kontaktspitze auf, die während der Montage elastisch und/oder plastisch verformt. Anders gesagt ist die Verstemmkontur vorzugsweise weicher ausgebildet als die Gegenkontur. Mithin weist die Verstemmkontur einen Werkstoff auf, der gegenüber der Gegenkontur einen geringeren Widerstand gegen elastische und/oder plastische Verformung aufweist.
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Alternativ dazu ist die Gegenkontur weicher ausgebildet als die Verstemmkontur. In diesem Fall verformt die Gegenkontur während der Montage bzw. während des Verschraubens der beiden Außenringsegmente elastisch und/oder plastisch, um an der Kontaktfläche zwischen der Verstemmkontur und der Gegenkontur eine ausreichende Dichtwirkung zu realisieren. Dazu dringt die Verstemmkontur beispielsweise mit ihrer Kontaktspitze in die Oberfläche der Gegenkontur ein, die während der Montage elastisch und/oder plastisch verformt. Zusätzlich kann die Gegenkontur bereits mit einer Kerbe oder Nut zur Aufnahme und Führung der Verstemmkontur ausgestattet sein. In diesem Fall sind die Kontaktflächen zwischen Gegenkontur und Verstemmkontur korrespondierend zueinander ausgebildet.
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Ferner alternativ ist denkbar, dass sowohl die Verstemmkontur als auch die Gegenkontur weich ausgebildet sind, sodass sich durch elastische und/oder plastische Verformung der Verstemmkontur sowie der Gegenkontur eine korrespondierende Dichtfläche zur Abdichtung ergibt.
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Nach einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung ist räumlich zwischen dem Innenring und dem Außenring ein Schmierstoffgemisch angeordnet, das zumindest aus einem Schmierstoff und einem Polymer besteht. Das Schmierstoffgemisch macht es möglich, dass auf zusätzliche Bauteile oder Stoffe zur Erzielung einer Dichtwirkung verzichtet werden kann. Das Schmierstoffgemisch ist bevorzugt im Bereich der Axial-Schrägnadelkäfige, der Laufbahnen der Nadelrollen und/oder, sofern eine Verstemmkontur sowie eine Gegenkontur vorgesehen sind, im Bereich der Dichtflächen angeordnet. Das Schmierstoffgemisch erfüllt insbesondere eine Doppelfunktion. Zum einen wird eine Schmierung während des Schwenkbetriebs des Wellgetriebes verbessert, wobei zum anderen ein radialer Austritt von Schmiermittel wirksam verhindert wird. Schmierstoffgemische werden auch als Schmierstoffcompound bezeichnet, die im Allgemeinen aus einem porösen Polymer und einem Schmierstoff zusammengesetzt sind. Alternativ können anstelle eines solchen Schmierstoffgemischs auch Fett-, Öl- oder Feststoffschmierstoffe eingesetzt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Lagerelement für ein Wellgetriebe umfasst einen Innenring und einen Außenring, wobei der Innenring oder der Außenring geteilt ausgebildet sind, und wobei räumlich zwischen dem Innenring und dem Außenring zwei axial benachbarte Axial-Schrägnadelkäfige mit darin geführten Nadelrollen angeordnet sind.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von drei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der vier Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt
- 1 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Lagerelements für ein Wellgetriebe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Lagerelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine vereinfachte schematische Detailschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Lagerelements gemäß 2, und
- 4 eine stark vereinfachte schematische Detailschnittdarstellung zur Veranschaulichung von zwei aneinander zur Anlage kommenden Außenringsegmenten des erfindungsgemäßen Lagerelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Gemäß den 1 bis 3 umfasst ein erfindungsgemäßes Lagerelement 1 für ein - hier nicht gezeigtes - Wellgetriebe einen Innenring 2 und einen Außenring 3, wobei räumlich zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3 zwei axial benachbarte Axial-Schrägnadelkäfige 4a, 4b mit darin geführten Nadelrollen 5 angeordnet sind. Mit anderen Worten ist das Lagerelement 1 vorliegend als zweireihiges AxialSchrägnadellager ausgebildet und weist vorliegend zwei axial versetzt zueinander angeordnete Wälzkörperreihen 12a, 12b auf, wobei die Nadelrollen 5 der ersten Wälzkörperreihe 12a symmetrisch zu den Nadelrollen 5 der zweiten Wälzkörperreihe 12b angeordnet sind. Ferner weist das Lagerelement 1 ein Dichtelement 10 zur axialen Abdichtung des Lagerelements 1 auf.
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Nach einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Außenring 3 einteilig ausgebildet, wobei der Innenring 2 geteilt, das heißt bestehend aus einem ersten und zweiten Innenringsegment 2a, 2b ausgebildet ist. In diesem Fall sind die beiden Axial-Schrägnadelkäfige 4a, 4b in O-Anordnung zueinander angeordnet, um eine Montage des Lagerelements 1 zu vereinfachen sowie um die Kippsteifigkeit des Lagerelements 1 zu erhöhen. Dazu werden die Axial-Schrägnadelkäfige 4a, 4b zunächst in den einteiligen Außenring eingelegt, wobei nachfolgend die beiden Innenringsegmente 2a, 2b montiert und beispielsweise miteinander verschraubt werden. Vorteilhaft ist bei einer derartigen Ausgestaltung des Lagerelements 1, dass Schmiermittel aufgrund von wirkenden Fliehkräften nicht radial nach außen austreten kann.
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Nach den 2 bis 4 sind der Innenring 2 einteilig und der Außenring 3 geteilt, das heißt bestehend aus einem ersten und zweiten Außenringsegment 3a, 3b, ausgebildet. In diesem Fall sind zur Vereinfachung der Montage die beiden Axial-Schrägnadelkäfige 4a, 4b in X-Anordnung zueinander angeordnet.
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Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den 2 und 3 ist zwischen dem ersten und zweiten Außenringsegment 3a, 3b ein O-Ring 6 angeordnet. Die beiden Außenringsegmente 3a, 3b weisen jeweils einen axialen Führungsabschnitt 11a, 11b die radial überlappend zueinander angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel umschließt der axiale Führungsabschnitt 11a des ersten Außenringsegments 3a den axialen Führungsabschnitt 11b des zweiten Außenringsegments 3b radial. Der O-Ring ist radial zwischen den beiden Führungsabschnitten 11b angeordnet und vorliegend am Führungsabschnitt 11a des ersten Außenringsegments 3 aufgenommen. Alternativ oder ergänzend ist denkbar zwischen dem ersten und zweiten Außenringsegment 3a, 3b eine - hier nicht gezeigte - Flüssigdichtung vorzusehen, um die Dichtwirkung zu ersetzen oder zu verbessern. Des Weiteren ist denkbar, anstelle des O-Rings 6 einen Presssitz zwischen den beiden Führungsabschnitten 11a, 11b der Außenringsegmente 3a, 3b bzw. zwischen den beiden Außenringsegmenten 3a, 3b vorzusehen.
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Vorliegend ist räumlich zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3 ein Schmierstoffgemisch 7 angeordnet, das zumindest aus einem Schmierstoff und einem porösen Polymer besteht. Das Schmierstoffgemisch, auch Schmierstoffcompound genannt, kann sowohl mit anderen Dichtungen wie z.B. O-Ringen, verwendet werden, als auch separat ohne zusätzliche Dichtungen verwendet werden, wodurch Herstellungs- und Wartungskosten reduziert werden. Ein mit einem Schmierstoffgemisch geschmiertes Lagerelement 1 hat im Vergleich zu standard-gefetteten Lagern gleiche Tragzahlen und läuft im Wesentlichen wartungsfrei. Das Schmierstoffgemisch bildet eine zusätzliche Barriere gegen Verunreinigungen des Wälzkontakts zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen. Ferner wird das Schmierstoffgemisch besser im Lagerelement 1 gebunden, wodurch die Gefahr sinkt, dass Schmiermittel austreten kann.
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Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel nach 4 ist am zweiten Führungsabschnitt 11b des zweiten Außenringsegments 3b eine als Kontaktspitze ausgebildete Verstemmkontur 8 ausgebildet, die an einer am gegenüberliegenden ersten Außenringsegment 3a ausgebildeten Gegenkontur 9 zur Anlage kommt. Alternativ kann die Verstemmkontur 8 auch am ersten Führungsabschnitt 11a des ersten Außenringsegments 3a ausgebildet sein, wobei die Gegenkontur 9 entsprechend am zweiten Außenringsegment 3b ausgebildet ist. Vorliegend ist die Gegenkontur 9 weicher ausgebildet als die Verstemmkontur 8. Das bedeutet, dass bei der Montage des Lagerelements 1 die Verstemmkontur 8 axial in die Gegenkontur 9 eindringt, die wiederum plastisch verformt, um die gewünschte Dichtwirkung zu erzielen. Alternativ kann die Verstemmkontur 8 weicher ausgebildet sein als die Gegenkontur 9, sodass die Verstemmkontur 8 gegenüber der Gegenkontur 9 plastisch verformt. Ferner alternativ kann die Gegenkontur 9 komplementär zur Verstemmkontur 8 ausgebildet sein. Mit anderen Worten könnten die Gegenkontur 9 und die Verstemmkontur korrespondierende Anlageflächen aufweisen, die im Wesentlichen ebenflächig oder gekrümmt ausgeformt sein können. Beispielsweise könnte die Gegenkontur 9 eine konvexe Krümmung und die Verstemmkontur 8 eine dazu korrespondierende konkave Krümmung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerelement
- 2
- Innenring
- 2a, 2b
- Innenringsegment
- 3
- Außenring
- 3a, 3b
- Außenringsegment
- 4a, 4b
- Axial-Schrägnadelkäfig
- 5
- Nadelrolle
- 6
- O-Ring
- 7
- Schmierstoffgemisch
- 8
- Verstemmkontur
- 9
- Gegenkontur
- 10
- Dichtelement
- 11a, 11b
- Führungsabschnitt
- 12a, 12b
- Wälzkörperreihe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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