DE19534647A1

DE19534647A1 - Kombiniertes mechanisches Getriebe

Info

Publication number: DE19534647A1
Application number: DE1995134647
Authority: DE
Inventors: Paul Lingen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1997-03-20
Also published as: WO1997011290A2; WO1997011290A3

Description

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes mechanisches Getriebe, wobei die Kraftübertragung vom Getriebe auf die Laufschiene formschlüssig über eine quer zur Bewegungsrichtung des Getriebes verlaufende Berührungslinie erfolgt wobei die Zentrierung des Getriebes auf der Laufschiene durch die Gestaltung von Getriebe und Laufschiene selbst oder durch Führungsrollen sowie die sichere, formschlüssige Verbindung durch Gegenrollen gebildet ist.

Möchte man schwere Lasten horizontal oder vertikal über lange Strecken bewegen sind üblicherweise Zahnradgetriebe mit Zahnstangen im Einsatz Diese Antriebe ermöglichen, daß bei bereits einem angetriebenen Zahnrad hohe Kräfte übertragen werden können, haben jedoch den großen Nachteil, daß bei langen zu verfahrenden Strecken die Zahnstangen über ihren hohen Herstellungspreis sehr teuer sind und die ganzen Getriebe auch als solches entsprechend verteuern.

Des weiteren ist eine Schmierung zwischen Zahnrad und Zahnstange aufgrund der Abrollbewegung des Zahnrades auf der Zahnstange erforderlich. Diese ist im Außenbereich oder über lange Verfahrwege nur sehr aufwendig zu gestalten und sorgt insbesondere im Außenbereich für erhebliche negative Umweltbeeinflussungen.

Nach vergleichbaren Prinzipien arbeiten noch einige andere Getriebe, indem z. B. ein Rad mit auf dem Umfang angebrachten Zapfen in gestanzte oder gebohrte Löcher eingreift, die sich in einem Rohr oder anderen Profil befinden, um auf diese Art die Kraftübertragung zu ermöglichen.

Alle diese bekannten Systeme bieten die Möglichkeit über ihre Zahnform oder ähnliches das getriebene Rad auf der Zahnstange oder Laufschiene zu zentrieren.

Mit dem erfindungsgemäßen kombinierten mechanischen Getriebe für ist es nunmehr möglich bei etwas teurerem und technisch aufwendigerem Antrieb einen insgesamt gesehen doch sehr preiswerten, wartungsärmeren Antrieb zur Verfügung zu stellen.

Dies geschieht in der Art, daß bereits vorhandene Bauteile (Maste, Träger, Rohre, Bleche und/oder deren Kanten, etc.) für die Kraftübertragung des Getriebes auf das Bauteil genutzt werden. Dies erfolgt mit wenig Aufwand durch eine form- oder kraftschlüssige Gestaltung des Bauteils im Bereich der Kraftübertragung vom Getriebe auf das Bauteil. Durch diese gestalterische Maßnahme wird aus dem Bauteil zusätzlich die Laufschiene des Getriebes.

Alle denkbaren Laufschienenprofile, ob z. B. trapezförmig, rund, spitz oder rechteckig können an jeder konstruktiv sinnvollen Stelle angebracht werden. Eine Zuordnung zu einem Mast, Träger, Rohr o. ä. ist zwar sinnvoll, aber nicht zwingend erforderlich. Steht kein Profil oder keine Profilkante zur Anarbeitung des Laufschienenprofils zur Verfügung kann diese z. B. in Form eines einseitig profilgestanzten Bleches auf einfache Art erzeugt werden um diese danach an entsprechender Stelle zu montieren.

Um einen sicheren schlupffreien Antrieb mit hoher Kraftübertragung zu gewährleisten sind vorrangig formschlüssige Übertragung vom Getriebe auf die Laufschiene zu wählen.

Als Laufschiene können alle üblichen im Maschinenbau einzusetzenden Bauteile wie Bleche (gerade, gekantet oder gewalzt), Hohlprofile, Walz- und Pressprofile aus allen Materialien nach entsprechender Profilierung eingesetzt werden.

Z. B. gefräste, geschnittene, gestanzte, gepreßte, geprägte oder angegossene Gestaltungen der Laufschienen sind möglich.

Um vergleichbare Kräfte übertragen zu können wie zwischen Zahnstange und Zahnrad, die ja in der Breite über einen Zahn wirkt, wird im Gegensatz dazu bei dem erfindungsgemäßen Getriebe die Kraft auf viele Einzelprofilteilungen des Laufschienenprofils in der Länge verteilt, so daß auch über dünne Blechkanten, aufgrund der über die Länge verteilten Krafteinwirkung, sehr hohe Kräfte übertragen werden.

Es genügt z. B. für das erfindungsgemäße Getriebe eine dünne Bauteilkante um über eine rechnerisch vorzugebende Länge der Bauteilkante mindestens gleiche wenn nicht höhere Kräfte zu übertragen wie es ein Zahnrad auf einer Zahnstange vermag.

Um dies zu ermöglichen beinhaltet das Getriebe einen segmentierten Antrieb. Dabei können je nach Anwendungsfall ein oder mehrere Segmente mit der Kraftübertragung zur Laufschiene beaufschlagt werden. Die Segmente selbst befinden sich innerhalb des Getriebes im zwangsgeführten Umlauf, der bei lose umlaufenden Segmenten über ein Nutensystem oder auch z. B. durch Verkettung untereinander ausgeführt sein kann, so daß diese nach der Kraftübertragung zur Laufschiene hin nach vollzogenem Umlauf wieder zur Kraftübertragung dienen. Die Segmente übertragen die Kraft entweder nur über eine Profilteilung oder über beliebig viele in einem Segment zusammengefaßte Profilteilungen auf die Laufschiene. Dies ist auch davon abhängig welches Kraftübertragungssystem gewählt wurde. Es stehen unter anderem folgende Möglichkeiten zur Verfügung:

a) Zahnrad auf Segment
(Segment ähnelt einer kurzen Zahnstange mit der zusätzlichen Laufschienenprofilierung an der abgewandten Seite)
b) Zahnrad auf Segmentkette
(Segmentkette ähnelt einer Zahnkette mit der zusätzlichen Laufschienenprofilierung an der abgewandten Seite)
c) Kettenrad auf Segmentrollenkette
(Segmentrollenkette ähnelt einer Rollenkette mit überstehenden Zapfen an denen das Kettenrad angreift. Die Eigentliche Rolle greift in die Laufschiene. Dieses System ist auch umgekehrt möglich mit.)

Die Segmente innerhalb des Getriebes sind dabei so ausgelegt, daß sie über ihre Länge die Laufschiene oder -kante im Bedarfsfall seitlich stützen, um ein ausbeulen der Schiene oder Kante zu verhindern, damit auf der gesamten Segmentlänge eine maximale Kraft, in Abhängigkeit von der form- oder kraftschlüssigen Gestaltung der Kraftübertragung zwischen Segment und Schiene, erzielt wird.

Soll eine gleichmäßige Kraftübertragung zwischen Segment und Schiene erzielt werden, können je nach konstruktiver Vorbedingung ein oder einige der mit dem segmentseitigen Antrieb beschäftigten Bauteile (diese sind vorzugsweise Zahnräder oder Kettenräder) an konstruktiv sinnvoller Stelle federnd gelagert werden.

Dadurch ist gewährleistet, daß insbesondere bei zu hoher Belastung durch Toleranzunterschiede in der Formgebung der Schiene, oder durch Verschmutzungen, o. ä., daß Segment den Belastungsüberschuß über seinen Antrieb an die Federung ableitet und im gleichen Maße oder proportional auf andere Segmente über deren Antriebs- und Federungsorgane verteilt. Diese Vorgehensweise ist jedoch nur dann erforderlich, wenn sich mehrere Segmente gleichzeitig im Laufschieneneingriff befinden.

Auf diese Weise ist eine gleichmäßige Belastung aller Segmente und Antriebselemente innerhalb des Getriebes, auch unter Berücksichtigung einer möglichst kurzen Baulänge, bei maximaler Lastübertragung sichergestellt.

Legt man diese vorbenannten Ausführungsmöglichkeiten zugrunde, wird die teuere, wartungsintensive Zahnstange oder vergleichbare Laufschienen nicht mehr benötigt.

Neben dieser Anwendung sind auch kraftschlüssige Ausgestaltungen der Verbindung zwischen Segment und Laufschiene möglich, z. B. durch ein oder beidseitig angeschrägte Segmente, die wiederum über Druck auf eine ein oder beidseitig angeschrägte Laufschiene aufsetzen und durch den erhöhten Reibschluß zwischen Segment und Laufschiene für eine Kraftübertragung sorgen.

Je nach Formgebung des Getriebes können neben den üblichen linearen Bewegungen auch Kreisbewegungen entlang eines Radius ausgeführt werden.

Um den Antrieb auf einer profilierten Blechkante zu zentrieren, ist es ratsam an beiden Seiten des Segmentes Führungsleisten vorzusehen, die eine Zwangszentrierung in der Profilierung des Bleches sicherstellen. Diese Führungsleisten dienen dabei zusätzlich als Führung des Getriebes auf der Schiene.

Bei breiteren Laufschienen z. B. aus Hohlprofil oder Walz- und Pressprofile können neben den vorab erwähnen Führungskanten auch Führungsrollen eingesetzt werden.

Wird das Getriebe z. B. senkrecht oder über Kopf eingesetzt, kann es erforderlich werden um einen sicheren Formschluß bzw. Kraftschlüssigkeit zu erzielen an der Gegenseite der Segmente Stützrollen als Führungs-, Stütz-, Andruck- oder Gegenrollen zu benutzen.

Des weiteren ist dieser Antrieb weitestgehend wartungsfrei im Gegensatz zum Zahnrad-Zahnstangeantrieb, da dieser aufgrund der auftretenden Reibungen zwischen Zahnrad und Zahnstange sporadisch abgeschmiert werden muß, und damit die Möglichkeit für anhaftende Verschmutzungen und damit einhergehenden Verschleiß bildet.

Die Laufschiene des erfindungsgemäßen Getriebes benötigt aufgrund der Last- und reibungsfreien Einfädelung des Segmentes auf der Laufschiene keinerlei Schmierung und Wartung.

Das komplett verkapselte Getriebe ist durch seine vorhandene Dauerschmierung langjährig wartungsfrei.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Kombiniertes mechanisches Getriebe mit Segmenten ähnlich einer Zahnstange im Vertikal- und Horizontalschnitt.

Fig. 2 Bereich der Kraftübertragung vom Segment zur Laufschiene als Vergrößerung aus Fig. 1 im Horizontalschnitt.

Fig. 3 Kombiniertes mechanisches Getriebe mit Segmenten auf der Basis einer Rollenkette im Vertikal- und Horizontalschnitt.

Fig. 4 Bereich der Kraftübertragung vom Segment zur Laufschiene als Vergrößerung aus Fig. 3 im Horizontalschnitt.

Fig. 5 Getriebe gem. Fig. 1 an einem Gerüstmast als Antrieb für Arbeitsbühnen und Lifte angreifend im Horizontalschnitt.

Fig. 6 Bereich der Kraftübertragung vom Segment zur Laufschiene als Vergrößerung aus Fig. 5 im Horizontalschnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte Getriebe besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse 1, 2 die beidseitig mit Führungsnuten 3, 4 zur Führung der zahnstangenähnlichen Segmente 5 ausgestattet sind. Das Gehäuse 1, 2 ist zur Laufschienenseite hin mit einer durchgehenden schmalen Öffnung 6 versehen, durch welche die Laufschiene 7 zum Getriebe hineinragt. In diesem Bereich befinden sich die in den Führungsnuten 3, 4 umlaufenden Segmente 5 im Eingriff zur Laufschiene 7 um die Kraft zu übertragen. An der von der Laufschiene abgewandten Seite der Segmente 5 befindet sich eine Verzahnung 8 auf welche die Zwischenräder 9, die durch Antriebsräder 10 beaufschlagte Antriebsenergie übertragen. Aufgrund der Vielzahl der Segmente 5 befinden sich am mittleren Antriebsrad 10 noch zwei Zwischenräder 11 zur Unterstützung des Segmentumlaufes. Um eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Segmente 5 zu erzielen sind zwei der Antriebsräder 10 mit dem Antriebsmotor im Bereich der Welle 12 federnd gekuppelt. Die außerhalb des Gehäuses verlaufende Laufschiene 7 besteht aus einem dünnen trapezförmig gestanztem Blech, daß über eine Spannleiste 13 an einem Rohrgerüstmast 14 verschraubt ist. Der Richtungspfeil 15 gibt die Bewegungsrichtung von Gehäuse 1, 2 und den Segmenten 5 in Bezug auf die Drehrichtung der Räder 9, 10, 11 wieder. Selbstverständlich ist auch die Gegenbewegung möglich.

Der in Fig. 2 dargestellte Übergangsbereich zeigt ein Segment 16 mit seitlichen Führungsleisten 17 zur Stabilisierung der Laufschiene 18 und Gleitstiften 19 die in den Nuten 20, 21 des Gehäuses 22, 23 gleiten. Die Gehäuseabdichtung erfolgt über die Fertigungstoleranzen und den Schmierfilm zwischen Gehäuse 22, 23 und den Segmenten 16.

Das in Fig. 3 dargestellte Getriebe besteht aus einem einteiligen Gehäuse 24. Das Gehäuse 24 ist zur Laufschienenseite hin mit einer durchgehenden schmalen Öffnung 25 versehen, durch welche die Laufschiene 26 zum Getriebe hineinragt. In diesem Bereich befinden sich die umlaufenden verketteten Segmente 27 im Eingriff zur Laufschiene 26 um die Kraft zu übertragen. An der von der Laufschiene abgewandten Seite der Segmente 27 befinden sich innerhalb des Gehäuses 24 die Antriebsritzel 28. Um eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Segmente 27 zu erzielen sind vier der Antriebsritzel 28 mit dem Antriebsmotor im Bereich der Antriebswelle 29 federnd gekuppelt. Die außerhalb des Gehäuses verlaufende Laufschiene 26 besteht aus einem dünnen rollenkettenförmig gestanztem Blech, daß über eine Spannleiste 30 an einem Rohrgerüstmast 31 verschraubt ist. Der Richtungspfeil 32 gibt die Bewegungsrichtung von Gehäuse 24 und den Segmenten 27 in Bezug auf die Drehrichtung der Antriebsritzel 28 wieder. Selbstverständlich ist auch die Gegenbewegung möglich.

Der in Fig. 4 dargestellte Übergangsbereich zeigt eine modifizierte Rollenkette als Segment 33 mit den Verbindungsblechen der Rollenkette 34 als seitliche Führungsleisten. An beiden Seiten neben den Verbindungsblechen der Rollenkette 34 greift das doppelseitig arbeitende Antriebsritzel 35 an den verlängerten Gelenkstiften 36 der Rollenkette an um die Kraft über diese auf die Rollenkörpersegmente 37 selbst zu übertragen, die wiederum in die Laufschiene 38 eingreifen.

Fig. 5 zeigt ein praktisches Anwendungsbeispiel als Antriebe für Arbeitsbühnen 39, 40 und Liftantrieb 41, 42 an einem Gerüstmast 43 für den Hochbau mit Stromschienen 44, 45. Dabei greifen zwei Liftantriebe 41, 42 gegenüberliegend in die aus Blech gefertigten Laufschienen 46, 47 des Gerüstmastes 43 ein. Die Arbeitsbühnenantriebe 39, 40 werden über Gegen- 48, 49 bzw. Führungsrollen 50, 51 formschlüssig zu den Laufschienen 52, 53 gehalten.

Fig. 6 zeigt die unterschiedlichen Führungsarten gemäß Fig. 5 noch einmal in der Vergrößerung.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Gehäuse
3 Führungsnut
4 Führungsnut 5 Segment
6 Öffnung
7 Laufschiene
8 Verzahnung
9 Zwischenrad
10 Antriebsrad
11 Zwischenrad
12 Antriebswelle
13 Spannleiste
14 Rohrgerüstmast
15 Richtungspfeil
16 Segment
17 Führungsleiste
18 Laufschiene
19 Gleitstift
20 Führungsnut
21 Führungsnut
22 Gehäuse
23 Gehäuse
24 Gehäuse
25 Öffnung
26 Laufschiene
27 Segment
28 Antriebsritzel
29 Antriebswelle
30 Spannleiste
31 Rohrgerüstmast
32 Richtungspfeil
33 Segment
34 Verbindungsblech
35 Antriebsritzel
36 Gelenkstift
37 Rollenkörpersegment
38 Laufschiene
39 Arbeitsbühnenantrieb
40 Arbeitsbühnenantrieb
41 Liftantrieb
42 Liftantrieb
43 Gerüstmast
44 Stromschiene
45 Stromschiene
46 Laufschiene
47 Laufschiene
48 Gegenrollen
49 Gegenrollen
50 Führungsrollen
51 Führungsrollen
52 Laufschiene
53 Laufschiene
54 Berührungsfläche
55 Berührungslinie
56 Elastische Kupplung

Claims

1. Kombiniertes mechanisches Getriebe, wobei die Kraftübertragung vom Getriebe auf die Laufschiene formschlüssig über eine quer zur Bewegungsrichtung des Getriebes verlaufende Berührungslinie erfolgt, wobei die Zentrierung des Getriebes auf der Laufschiene durch die Gestaltung von Getriebe und Laufschiene selbst oder durch Führungsrollen sowie die sichere, formschlüssige Verbindung durch Gegenrollen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung zwischen Getriebe und Laufschiene durch mindestens ein zur Laufschiene (7) hin formschlüssiges Segment (5) vollzogen wird, daß die zu übertragenden Kräfte zur Laufschiene hin auf eine oder mehrere, quer zur Bewegungsrichtung des Getriebes verlaufende, formschlüssige Berührungsflächen (54) verteilt.

2. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung zwischen Getriebe und Laufschiene durch mindestens ein zur Laufschiene hin formschlüssiges Segment (33) vollzogen wird, daß die zu übertragenden Kräfte zur Laufschiene (38) hin auf eine oder mehrere, quer zur Bewegungsrichtung des Getriebes verlaufende, formschlüssige Berührungslinien (55) verteilt.

3. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (5, 33) seitlich mit Führungsflächen (17, 34) versehen sind.

4. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als einem im Eingriff befindlichem Segment die Segmente oder deren Antriebsteile mit einer Vorrichtung zur gleichmäßigen Kraftverteilung (56) ausgestattet sind.

5. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente im Kreislauf geführt werden.

6. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente untereinander verkettet (27) bzw. verbunden sind.

7. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentverkettung untereinander ähnlich einer Rollenkette (27) ausgeführt ist.

8 Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentverkettung untereinander durch Seil, Seile bzw. Band oder Bänder ausgeführt ist.

9. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine außenseitig segmentartig profilierte Zahnkette die Segmente bildet.

10. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Aufgabe angepaßte Rollenkette die Segmente (27) bildet.

11. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Formgebung der Segmente das Getriebe eine Kreisbewegung ausführt.

12. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschienen aus einem Blech (7, 26, 46, 47, 52, 53), Hohlprofil, Walz-, Guß- oder Pressprofil besteht.

13. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssigen Verbindungsteile der Laufschiene gefräst sind.

14. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssigen Teile der Laufschiene geschnitten sind.

15. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssigen Teile der Laufschiene gestanzt (7, 27) sind.

16. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssigen Teile der Laufschiene eine eingepreßte Kontur (46, 47, 52, 53) aufweisen.

17. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssigen Teile der Laufschiene eine geprägte Kontur aufweisen.

18. Kombiniertes mechanisches Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssigen Teile der Laufschiene angegossen sind.