DE19850889A1 - Verfahren zur Fertigung einer formschlüssigen Verbindung bei einem Planetengetriebe - Google Patents
Verfahren zur Fertigung einer formschlüssigen Verbindung bei einem PlanetengetriebeInfo
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Abstract
Verfahren zur Fertigung einer formschlüssigen Verbindung bei einem Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe Planetenräger, mindestens ein Sonnenrad mit Führungszapfen und mindestens eine Kupplung zum Anschluß oder zum Anmontieren eines Elektromotors, insbesondere dessen Motorwelle, umfaßt und wobei bei der Fertigung des Plantengetriebes das Sonnenrad in die Kupplung derart eingepreßt wird, daß die formschlüssige Verbindung spielfrei ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung einer formschlüssigen Verbindung bei einem
Planetengetriebe und ein Planetengetriebe.
Planetengetriebe werden in verschiedenen Bereichen der Industrie eingesetzt, häufig zusammen
mit Elektromotoren. Das Drehmoment eines Elektromotors ist oft zu klein und die Drehzahl zu
hoch für die jeweilige technische Anforderung. Deshalb wird vom Elektromotor ein
Planetengetriebe angetrieben, das wegen seines hohen Übersetzungsverhältnisses ein genügend
großes Drehmoment und eine niedrigere Drehzahl erzeugt.
Aus der DE 42 41 550 ist ein Planetengetriebe mit Kupplung zum Anbau an einen Elektromotor
bekannt.
Insbesondere bei Robotern finden Planetengetriebe zunehmend Verwendung. In zunehmendem
Maße werden überlastfähige und spielärmere Planetengetriebe gefordert.
Zwischen der das Planetengetriebe antreibenden Motorwelle und dem angetriebenen Sonnenrad
ist eine Kupplung vorhanden.
Es sind Fertigungsverfahren für formschlüssige Verbindungen des Sonnenrades mit der Kupplung
bekannt. Dabei besitzt das Sonnenrad einen Bereich mit einer gerändelten oder verzahnten Form.
Die Kupplung besitzt die entsprechende, also inverse, Hohl-Rändelung oder Hohlverzahnung.
Bei der Fertigung eines solchen Planetengetriebes wird zwischen den gerändelten oder
verzahnten Bereich der Kupplung und des Sonnenrades Klebstoff eingebracht. Auf diese Art und
Weise ist eine kostspielige, fertigungsaufwendige formschlüssige Verbindung von Sonnenrad und
Kupplung zu erreichen.
Jedoch kann bei Lastwechseln und Überlaststößen der Klebstoff die großen mechanischen
Belastungen nicht durchhalten und verliert seine mechanische Stützfunktion. Außerdem ist er je
nach Wahl der chemischen Zusammensetzung elastisch. Eine Spielfreiheit kann auf diese Weise
nicht hergestellt und dauerhaft garantiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fertigung einer formschlüssigen
Verbindung von Sonnenrad und Kupplung für ein Planetengetriebe und ein Planetengetriebe
anzugeben, die spielfrei ist und die vorgenannten Nachteile meidet.
Die Aufgabe wird gelöst bei einem Verfahren zur Fertigung nach den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen und bei einem Planetengetriebe nach den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist bei einem Verfahren zur Fertigung, daß das
Sonnenrad in die Kupplung derart eingepreßt wird, daß die formschlüssige Verbindung spielfrei ist,
und bei einem Planetengetriebe, daß die formschlüssige Verbindung des Sonnenrades mit der
Kupplung spielfrei ist.
Der wesentliche Vorteil ist da bei, daß die Fertigung in einfacher und kostengünstiger Weise erfolgt
und die Spielfreiheit auch bei Lastwechseln und Überlastungen dauerhaft garantiert werden kann.
In einer Weiterbildung weist das Sonnenrad eine Außenverzahnung und die Kupplung eine
Innenverzahnung auf. Bei der Fertigung kann dann das Sonnenrad eingepreßt werden in die
Kupplungsverzahnung. Von Vorteil ist dabei die Formschlüssigkeit der Verbindung, die auch
hohen Überlastungen standhält.
In einer Weiterbildung werden die Verzahnungen als Evolventenverzahnungen ausgeführt. Von
Vorteil ist dabei die Verwendbarkeit von Evolventenverzahnungsmaschinen, die leicht verfügbar
sind.
In einer Weiterbildung sind die Verzahnungen des Sonnenrades und der Kupplung derart
ausgeführt, daß sie die gleichen Kenndaten haben, wie Modul, Zähnezahl und Eingriffswinkel. Von
Vorteil ist dabei, daß die Außenverzahnung und die Hohlverzahnung ineinander passen. Sie sind
sozusagen Negativ-Abdrücke voneinander. Der Zahn der Außenverzahnung des Sonnenrades
paßt in die Lücke der Innenverzahnung der Kupplung. Insbesondere sind sie Geradverzahnungen,
so daß während des Einpressens keine Drehung durchgeführt werden muß.
In einer Weiterbildung besitzen die Zähne der Außenverzahnung ein Zahnweitenaufmaß. D.h., sie
sind etwas dicker ausgeführt als die mathematisch ideal in die Hohlverzahnung passende Form.
Von Vorteil ist dabei, daß nach dem Einpressen eine äußerst dichte, schlüssige und somit auch
spielfreie Verbindung herstellbar ist. Durch die auftretenden Spannungen und Kraftflüsse im
Material ist eine große Standzeit der Verbindung auch im Falle von häufigen Lastwechseln und
Überlastungen garantiert. Außerdem ist eine der Elastizität und Torsion des Materials des
Sonnenrades und der Kupplung entsprechende hohe Verdrehsteifigkeit verfügbar.
In einer Weiterbildung wird das Sonnenrad in die Kupplung mit hoher Preßkraft eingefügt, wobei
die Preßkraft auch vom vorgenannten Zahnweitenaufmaß abhängt. Von Vorteil ist dabei, daß bei
zunehmender aufzuwendender Preßkraft auch eine zunehmende Verkleinerung der Spielfreiheit
gegeben ist. Ohne Preßkraft und ohne Zahnweitenaufmaß gibt es hingegen immer einige kleine
Lücken im Mikrobereich, die ein gewisses Spiel ermöglichen.
In einer Weiterbildung wird das Pressen derart durchgeführt, daß Metallspäne auftreten. Die
Kupplung besitzt zum Auffangen dieser Späne mindestens einen Spanraum. Von Vorteil ist dabei,
daß beim Abraspeln der Metallspäne im Mikrobereich an der Oberfläche der Verzahnungen fast
ideale Flächen sich gegenüberstehen und somit Lücken im Mikrobereich vermindert werden. Dies
verbessert die vorgenannten Eigenschaften, wie Spielfreiheit, Verdrehsteifigkeit und auch die
Wiederholgenauigkeit.
In einer Weiterbildung ist die Arbeitsverzahnung des Sonnenrades verwendbar für die Verbindung
mit der Kupplung. Von Vorteil ist dabei, daß die Zahn breite der Verzahnung des Sonnenrades nur
verlängert werden muß. Dies reduziert den Fertigungsaufwand erheblich. Bei der Fertigung wird
nur der Hub der Verzahnungsmaschine etwas verlängert. Die Arbeitsverzahnung wird bei der
Auslegung des Planetengetriebes, also der Auslegung seiner Planetenräder, seines Hohlrades
und Sonnenrades, zusammen ausgelegt. Somit ist auch die Innenverzahnung der Kupplung
abhängig von der Auslegung des Planetengetriebes.
Die vorgenannten Weiterbildungen betreffen in entsprechender Weise auch die Weiterbildungen
und Ausführungsformen des Planetengetriebes mit den entsprechenden vorgenannten Vorteilen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer weiteren Ausführungsform des Planetengetriebes wird Klebstoff auf den Führungszapfen
aufgebracht. Von Vorteil ist dabei, daß somit die axiale Spielfreiheit bewerkstelligbar ist. Das
Sonnenrad besitzt an seinem motorseitigen Ende den zylindrischen Führungszapfen. Dieser
steckt im Hohlzylinder der Kupplung. Durch den Klebstoff wird der Führungszapfen fixiert und das
axiale Spiel somit verhindert. Ein weiterer Vorteil ist dabei die öldichte Abdichtung der Verbindung
von Sonnenrad und Kupplung.
1
Motorwelle
2
Kupplung
3
Spanraum
4
Verzahnung
5
Sonnenrad
6
Führungszapfen
Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert.
Die Motorwelle 1 treibt das Planetengetriebe an und ist mit der motorseitigen Kupplung 2
verbunden. Die Kupplung besitzt eine Innenverzahnung 3 und einen Spanraum 7. Die
Innenverzahnung 3 der Kupplung greift in die Außenverzahnung 4 des Sonnenrades 5, 6. Das
Sonnenrad 5, 6 ist einem Einsteckritzel ähnlich ausgeführt. Es besitzt an seinem Ende einen
Bereich ohne Verzahnung, der eine glatte zylindrische Form 6 aufweist. Dieser zylindrische
Führungszapfen 6 fixiert die Achse des Sonnenrades und verhindert seitliches Ausschlagen dieser
Achse.
Das Drehmoment wird im wesentlichen im Bereich der Verzahnung 3 von der Kupplung 2 auf das
Sonnenrad 5 übertragen. Die Arbeitsverzahnung 4 gibt das Drehmoment an die Planetenräder
weiter.
Die Arbeitsverzahnung 4 und die Außenverzahnung des Sonnenrades im Bereich 3 sind in der
gleichen Weise ausgeführt. Die Verzahnung 3, 4 ist eine Evolventenverzahnung gemäß DIN 3960
und DIN 3998. Die Balligkeiten, wie Flankenlinienkorrekturen, und Kopfkorrekturen, wie
Kopfrücknahme, und Fußkorrekturen, wie Fußrundungen, sind nur in einer durch die
Evolventenverzahnungsmaschine erreichbaren Genauigkeit fertigbar.
Das Gleiche gilt für die Innenverzahnung oder Hohlverzahnung 3 der Kupplung 2. Diese
Hohlverzahnung 3 ist entsprechend der Außenverzahnung der Arbeitsverzahnung 4 des
Sonnerades 5 ausgelegt. Jedoch ist die Zahnweite mit einem relativen Abmaß, bzw. die
Zahnweite der Außenverzahnung mit einem relativen Aufmaß versehen. D.h., daß der
Grundlückenhalbwinkel der Verzahnung des Sonnenrades relativ zur mathematisch ideal in die
Innenverzahnung passenden Auslegung etwas größer ist. Als Alternative gilt die logische
Umkehrung für die Innenverzahnung.
Ohne dieses Aufmaß oder Abmaß ist das Sonnenrad 5 im Idealfall ohne Kraftaufwand in die
Kupplung 2 einführbar. Dabei liegen die Zahnflächen der Außenverzahnung 3 direkt an den
Zahnflächen der Zähne der Hohlverzahnung 3 an.
Da jedoch dieses Aufmaß oder Abmaß vorhanden ist, muß mit Kraftaufwand das Sonnenrad 5 in
die Kupplung 2 eingeführt werden. Dabei wird Material abgetragen und es treten Späne auf. Diese
können sich im Spanraum 7 sammeln.
Nach dem Einpressen des Sonnenrades 5 in die Kupplung 2 liegt eine spielfrei, überlastfähige,
verdrehsteife und formschlüssige Verbindung zur Drehmomentübertragung von der Kupplung 2
auf das Sonnenrad 5 auch bei großer Schalthäufigkeit vor. Diese Verbindung ermöglicht somit
eine hohe Wiederholgenauigkeit bei Anwendungen des erfindungsgemäßen Planetengetriebes
wie beispielsweise Robotor-Bewegungen.
Erfindungsgemäße Weiterbildungen ergeben sich für den Fachmann in einfacher Weise,
beispielsweise kann die Erfindung auch bei mehrstufigen Planetengetrieben angewendet werden.
Claims (21)
1. Verfahren zur Fertigung einer formschlüssigen Verbindung bei einem Planetengetriebe,
wobei das Planetengetriebe Planetenräder, mindestens ein Sonnenrad mit Führungszapfen und mindestens eine Kupplung zum Anschluß oder zum Anmontieren eines Elektromotors, insbesondere dessen Motorwelle, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Fertigung des Planetengetriebes das Sonnenrad in die Kupplung derart eingepreßt wird, daß die formschlüssige Verbindung spielfrei ist.
wobei das Planetengetriebe Planetenräder, mindestens ein Sonnenrad mit Führungszapfen und mindestens eine Kupplung zum Anschluß oder zum Anmontieren eines Elektromotors, insbesondere dessen Motorwelle, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Fertigung des Planetengetriebes das Sonnenrad in die Kupplung derart eingepreßt wird, daß die formschlüssige Verbindung spielfrei ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Fertigung die Kupplung eine Innenverzahnung erhält und das Sonnenrad eine
entsprechende Außenverzahnung erhält.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verzahnungen Evolventenverzahnungen mit oder ohne Korrekturen, wie
Flankenlinienkorrekturen, Balligkeiten, Kopfkorrekturen, Fußkorrekturen oder dergleichen, sind.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Evolventenverzahnungen des Sonnenrades und der Kupplung im wesentlichen die gleichen
Module, Zähnezahlen und Eingriffswinkel aufweisen und den Schrägungswinkel Null besitzen.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Evolventenverzahnung des Sonnenrades eine größere Zahnweite, also ein größeres
Zahnweitenaufmaß oder einen größeren Grundlückenhalbwinkel der Evolvente, im Gegensatz zur
entsprechenden Hohlverzahnung derart aufweist, daß die Zähne des Sonnenrades dicker sind als
die entsprechenden Lücken der Hohlverzahnung der Kupplung.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenverzahnung der Kupplung und die entsprechende Außenverzahnung des Sonnenrades
derart dimensioniert sind, daß sie nur unter Anwendung einer von Null verschiedenen Preßkraft
ineinander gefügt werden können.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
beim Einpressen des Sonnenrades in die Kupplung Metallspäne auftreten und diese sich in einem
Spanraum der Kupplung ansammeln.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Arbeitsverzahnung des Sonnenrades zum Eingriff von Planetenrädern des Planetengetriebes
und zur formschlüssigen Verbindung mit der Kupplung verwendbar ist.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
beim Fertigen der formschlüssigen Verbindung Klebstoff zur Verbindung der Kupplung mit dem
Führungszapfen verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
beim Fertigen der formschlüssigen Verbindung die Kupplung mit dem Führungszapfen
verschweißt wird.
11. Planetengetriebe, das mindestens ein Sonnenrad und mindestens eine Kupplung zum
Anschluß oder zum Anmontieren eines Elektromotors, insbesondere dessen Motorwelle, umfaßt,
wobei das Planetengetriebe eine formschlüssige Verbindung des Sonnenrades mit der Kupplung
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die formschlüssige Verbindung des Sonnenrades mit der Kupplung spielfrei ist.
12. Planetengetriebe nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kupplung eine Innenverzahnung aufweist und das Sonnenrad eine entsprechende
Außenverzahnung aufweist.
13. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verzahnungen Evolventenverzahnungen mit oder ohne Korrekturen, wie
Flankenlinienkorrekturen, Balligkeiten, Kopfkorrekturen, Fußkorrekturen oder dergleichen, sind.
14. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Evolventenverzahnungen des Sonnenrades und der Kupplung im wesentlichen die gleichen
Module, Zähnezahlen und Eingriffswinkel aufweisen und den Schrägungswinkel Null besitzen.
15. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenverzahnung der Kupplung und die entsprechende Außenverzahnung des Sonnenrades
derart dimensioniert sind, daß sie nur unter Anwendung einer von Null verschiedenen Preßkraft
ineinander gefügt werden können.
16. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Evolventenverzahnung des Sonnenrades eine größere Zahnweite, also ein größeres
Zahnweitenaufmaß oder einen größeren Grundlückenhalbwinkel der Evolvente, im Gegensatz zur
entsprechenden Hohlverzahnung derart aufweist, daß die Zähne des Sonnenrades dicker sind als
die entsprechenden Lücken der Hohlverzahnung der Kupplung.
17. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Arbeitsverzahnung des Sonnenrades zum Eingriff von Planetenrädern des Planetengetriebes
und zur formschlüssigen Verbindung mit der Kupplung verwendbar ist.
18. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kupplung des Planetengetriebes mindestens einen Spanraum aufweist.
19. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
die formschlüssige Verbindung Klebstoff zur Verbindung der Kupplung mit dem Führungszapfen
aufweist.
20. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
die formschlüssige Verbindung mindestens einen Sicherungsring zur Verbindung der Kupplung mit
dem Führungszapfen aufweist.
21. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
die formschlüssige Verbindung eine Schweißverbindung zwischen Kupplung und Führungszapfen
des Sonnenrades aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998150889 DE19850889B4 (de) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | Verfahren zur Fertigung einer formschlüssigen Verbindung bei einem Planetengetriebe und ein Planetengetriebe |
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DE1998150889 DE19850889B4 (de) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | Verfahren zur Fertigung einer formschlüssigen Verbindung bei einem Planetengetriebe und ein Planetengetriebe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19850889A1 true DE19850889A1 (de) | 2000-05-25 |
DE19850889B4 DE19850889B4 (de) | 2005-07-07 |
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ID=7886708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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