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Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe riflß dei Ulsti~-
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begriff des Patentanspruchs 1.
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Bekannte Getriebe dieser Art besitzen ein bestimmtes Spiel, das aus
dem Spiel zwischen den Außenrollen und den Kurvenscheiben, zwischen den Kurvenscheiben
und den Innenrollen, den sogenannten Mitnehmerrollen, und zwischen den Kurvenscheiben
und dem Doppelexzenter besteht. Dieses Sojel ist beispielsweise bei Antrieben für
Industrieroboter unerwünscht, bei denen sehr massearme Scheibenläufermotoren verwendet
werden, die schnell anfahren und schnell wieder zum Stillstand gebracht werden müssen,
da das Spiel zu Schwingungen der elektrischen Regelung führt.
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Das Spiel kann dadurch relativ klein gehalten werden, daß die einzelenen
Getriebeelemente mit sehr geringen Abmessungstoleranzen gefertigt und so bemessen
werden, daß von vornherein nur ein geringes Spiel möglich ist.
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Es liegt auf der Hand, daß dieser Weg der Spielverkleinerung sehr
teuer ist. Darüberhinaus sind dieser Art der Spielverkleinerung Grenzen dadurch
gesetzt, daß mit kleiner werdendem Spiel die innere Reibung des Getriebes und damit
die Wärmeentwicklung zu und der Wirkungsgrad abnimmt. Aus diesem Grunde läßt sich
für viele Anwen-
dungsfälle kein befriedigend kleines Getriebespiel
erreichen.
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Nach dem älteren Patent wird zur Erzielung eines praktisch sDiF?1-losen
Getriebes vorgeschlagen, die Rollen mindestens eines der beiden Rollenklänze in
einer Ebene zwischen den beiden Kurvenscheiben zu teilen, die Rollen mindestens
einer der beiden Rollengruppen mit einer elastischen zylindrischen Zwischenlage
zu versehen und beispielsweise die für den Innenrollenkranz vorgesehenen Bohrungen
der einen Kurvenscheibe bei sonst übereinstimmender Ausbildung beider Kurvenscheiben
relativ zu den Bohrungen der anderen Kurvenscheibe in Umfangsrichtung versetzt anzuordnen.
Auf diese Weise werden die beiden Kurvenscheiben gegeneinander verspannt, so daß
im gesamter Innern des Getriebes ein Spannzustand entsteht der i Verdrehspiel praktisch
aufhebt. Wegen der unvermeidbaren Abmessungstoleranzen der Elemente des Getriebes
sind elastische zylindrische Zwischenlagen vorgeschlagen, damit keine zu starken
Kräfte im Inneren des Getriebes auftreten, die das Getriebe zerstörten bzw. Ursache
großer Reibungswärme werden könnten. Durch das gegenseitige Verspannen der beiden
Kurvenscheiben-in Umfangsrichtung wird zwar in jeder Drehrichtung des Getriebes
jeweils nur eine Kurvenscheibe bei der Kraftübertragung wirksam, während die andere
Scheibe praktisch momentenlos mitläuft. Dieser Umstand stellt jedoch bei solchen
Antrieben, bei denen es auf Spielarmut bzw. geringes Spiel ankommt, in der Regel
keinen Nachteil dar.
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Das gegenseitige Verspannen der Kurvenscheiben und das dadurch notwendige
Einschalten elastischer Zwischenlagen bei geteilter Ausbildung mindestens eines
Rollenkranzes bedeutet natürlich einen herstellungstechnischefl Aufwand der nur
dann gerechtfertigt ist, wenn tatsächlich ein praktisch spiellosen Getriebe erwünscht
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe be gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das bei einfachem konstruktive Aufbau
mit gertngem herstellungstechnologischen Aufwand spielarm gehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird erf ndungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patenta-spruchs
1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Überraschend hat sich nämlich .>erausgestellt, daß es zur Erzielung
eines sehr kleinen Spiels ausreicht, die beiden Kurvenscheiben um einen kleinen
Winkel CA aus ihrer Normallage heraus gegeneinander verdreht anzuornen, ohne daß
elastische Zwischenlagen innerhalb des Getriebes vorgesehen werden müssen. Dies
setzt natürlich voraus, daß der Verdrehwinkel > nur so groß gewählt wird, daß
kein gegenseitiges Verspannen irgendwelcher Getriebeteile auftritt. Auf diese Weise
läßt sich ein spielarmes Getriebe realisieren, das herkömmlichen Getrir ben im Hinblick
auf die erreichbare Spielarmut weit Uberlegen ist, das jedoch nicht als völlig spielfrei
bezeichnet werden kann, wie das Getriebe gemäß dem älteren Vorschlag.
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Der Verdrehwinkel 04 der beiden Kurvenscheiben kann auf verschiedene
Arten entsprechend den drei konstruktiven Zugriffsmöglichkeiten am Antrieb, Abtrieb
und Gestell realisiert werden. Er wird auf einfache Weise gemäß der Lehre des Anspruchs
2 erreicht, indem die Bohrungen der einen Kurvenscheibe relativ zu den Bohrungen
der anderen Kurvenscheibe in Umfangsrichtung um den Winkel OL versetzt angeordnet
werden. Diese Ausbildung bedeutet herstellungstechnisch einen sehr geringen Aufwand.
Sie erlaubt jedoch kein Justieren des Verdrehwinkels ;G bei der Getriebemontage
bzw. bei fertig montiertem Getriebe.
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Die Merkmale des Patentanspruchs 3 kennzeicoln.n eine diesbezUglich
vorteilhaftere AusfUhrungsform, da hier beim Zusammenschrauben der beiden Gehäusehälften
auf den Verdrehwinkel oC Einfluß genommen werden kann, d.h. das Spiel justierbar
wird.
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Eine wesentlich feinere Justierung des Verdrehwinkels ergibt sich
bei der Ausbildung gemäß Anspruch 4, da zum Erreichen des Verdrehwinkels ob ein
Verdrehen der Exzenter des Doppelextenters aus ihrer Normallage heraus um einen
Winkel ß erfolgen muß, der um den Faktor des Ubersetzungsverhältnisses i größer
ist.
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Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5 ist die Lage der beiden
Exzenter zueinander bei der Montage des Getriebes stufenlos einstellbar, wodurch
das Spiel einfach optimiert werden kann.
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Bei allen drei vorstehend angegebenen Arten der Realisierung des
Verdrehens der beiden Kurvenscheiben kann der Verdrehwinkel natürlich so groß gewählt
werden, daß das Getriebespiel praktisch ganz ausgeschaltet wird und es zu einem
inneren Verspannen des Getriebes kommt; dadurch wird entsprechend den Merkmalen
der nteransprche 6 bis 8 die Einschaltung von elastischen Zwischenlagen erforderlich.
Die elastischen Zwischenlagen können entweder auf der Seite des Antriebs (zum Beispiel
in Bereich der Exzenter), auf der Seite des Abtriebs (zum Beispiel im Bereich der
Mitnehmerrollen) oder auf der Seite des Gestells (beispielsweise im Bereich der
Außen-
rollen) eingesetzt werden.
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DiesbezUgliche Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche 9 bis 12.
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Die Weiterbildung gemäß Unteranspruch 10 ermögJlicht eine stufenlose,
äußerst feine Justierung des Verdrehwinkels im fertig montierten Zustand des Getriebes.
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Das Merkmal des Unteranspruchs 12 ist besonders jr der Kombination
mit dem Merkmal des Patentanspruchs 3 Bedeutung, da bei dieser Ausführungsform bereits
geteilte Rollen vorliegen, die nur noch elastisch ausgeSildet werden müssen.
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Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsformen
der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Zykloidengetriebe, Fig.
2 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 einer ersten
Ausf5ihrungsform Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt entleno der Linie III-III
in Fig. 1 einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 4 einen Teil-Längsschnitt
der Antriebswelle im Bereich des Doppelexzenters einer dritten Ausführungsform,
Fig. 5 eine Stirnansicht des Doppelexzenters in Richtung des Pfeils "V" in Fig.
4, Fig. 6 einen vergrößerten Teil-Längsschnitt entlang der Linie VI-VI der Fig.
1 mit einer Verstell-Einrichtungs für den Doppelexzenter, ul Fig. 7 einen vergrößerten
Teilschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 1 einer AusfUhrungsfor mit elastisch
ausgebildeten Mitnehmerrollen.
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Auf einer Antriebswelle 1, die durch Lager 2, 3 in einem zweiteiligen
Gehäuse 4, 5 bzw. einer Abtriebswelle fi zentral gelagert ist, ist ein Doppelexzenter
aus zwei Exzenterlaufbahnen 7 und 8 angeordnet, die jeweils eine gleich große Exzentrizität
e = OM bzw. e = OM' aufweisen und um 180° gegeneinander versetzt angeordnet sind.
tJber Wälzkörper 9 und 10 sind auf den Exzenterlaufbahnen 7 und 8 mit je einem geschlossenen
Zykloidenzug 11 und 12 versehene Kurvenscheiben 13 und 14 gelagert. Jede der beider
Kurvenscheiben 13 und 14 greift mit ihrem geschlossenen Zykloidenzug 11 bzw. 12
wälzend in einen Kranz aus AuBenrollen 15 ein, die auf Außenbolzen 16 drehbar gelagert
sind, die ihrerseits konzentrisch um die Zentralachse O-n des Gehäuses 4, 5 angeordnet
und im Gehäuse befestigt sind. In den Kurvenscheiben 13 und 14 sind konzentrisch
zur Drehachse M-M bzw. M'-M' Bohrungen 17 bzw. 18 angeordnet. In diese Bohrungen
greifen Mitnehmerrollen 20 ein,
die auf Mitnehmerbolzen 19 gelagert
sind. Die MttnehmPrbolzen 19 sitzen in einem Flansch 21 der Abtriebswelle 6 konzentrisch
um deren Drehachse 0-0. Die Abtriebswelle 5 ist über Kugellager 22 und 23 in dem
Gehäuseteil 5 gelagert. Das aus den Teilen 4 und 5 bestehende Gehäuse ist durch
Deckel 24 und 25 abgeschlosser und durch Dichtungselemente 26 und 27 nach außen
abgedichtet. Die Schrauben 28 können der Festlegung der beiden aehauseteile 4 und
5 dienen. Die Bohrungen 29 können der Festlegung des rJetr ebes dienen.
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Je nachdem, welcher Zweck mit dem Getriebe erreicht werden soll,
kann man eines oder zwei der Teile 1, r>, , 5 antreiben. Normalerweise wird das
Gehäuse 4, 5 festzelegt, die Welle 1 angetrieben und die Welle 6 als Ahtriebswelle
verwendet.
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Der beschriebene Getriebeaufbau ist bekannt, so daß die Funktion
des Getriebes im einzelnen nicht erläutert werden muß.
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Fig. 2 zeigt eine erste konstruktive LösungsmUglichkeit zur Realisierung
des Erfindungsprinzips, wobei der konstruktive Eingriff am Abtrieb erfolgt.
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Die Kurvenscheiben 13 und 14 sind dabei so ausgebildet, daß ihre
Bohrungen 17 und 18 fär die Mitnehmerrolle! um einen gewissen Winkel .a; zueinander
auf ihrem Teilkreis versetzt zu liegen kommen, wenn die Kurvenscheiben aufeinander
gelegt und ihre Zykloidenzüge 11, 12 zur Deckung gebracht werden. Im eingebauten
Zustand der Kurvenscheiben zeigt sich diese konstruktive Lösung wie in Fig. 2 dargestellt,
in der Weise, daß die radialen Strih-
len vom Zentrum des Getriebes
O zu den Mittelpunkten M13 bzw. M14 der den Mitnehmerbolzen 19 umgebenden Bohrungen
17 bzw. 18 den Winkel oK einschließen.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Kurvenscheiben 13 und
14 um einen definierten Winkel 2 verdreht anzuordnen. Der konstruktive Zugriff erfolgt
hier am Gestell. Dabei sind die Außenrollen 15 in Außenrollenhälften 151 und 152
in der Ebene zwischen den beiden Kurvenscheiben geteilt und werden von Außenbolzen
161 und 162 im Gestell, d.h. im Gehäuse 4 bzw. 5 gehalten, wobei sie gegeneinander
um eine Bogenversetzung v versetzt sind, die dem Winkel 26 entspricht.
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Eine dritte konstruktive Zugriffsmöglichkeit ist auf der Seite des
Antriebs gegeben. Fig. 4 und 5 zeigen das Prinzip, die beiden Exzenter 7 und 8 nicht
um 180° sondern um einen Winkel n aus dieser Normallage heraus zu versetzen, wobei
die Beziehung: (3 = iOC gilt, wenn i das Ubersetzungsverhältnis des Getriebes ist.
Gemäß der Ausführungsform der Fig. 4 wird die gegenseitige Winkellage der Exzenter
eingestellt, worauf diese mittels einer lösbaren Wellen-Naben-Verbindung, im gezeigten
Beispiel mittels Ring-Federspannelementen 41 fest mit der Welle verbunden werden.
Die Pfeile F in Fie. 4 deuten Einspannkräfte an, die z.B. durch eine mit einer Wellens,chultpr
zusammenwirkende Wellenmutter erzeugt werden.
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Eine weitere Lösungsmöglichkeit fUr die Justierung der beiden Exzenter
auf der Antriebswelle 1 zeigt Fig. 6.
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Der Exzenter 7 ist dabei Uber eine Paßfeder 61 fest mit der Antriebswelle
1 verbunden. Der andere Exzenter 8 ist in seiner Winkellage zum Exzenter 7 silber
einen durch die Antriebswelle 1 reichenden Drehstab 62 einstellbar.
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Dazu besitzt die Antriebswelle eine Bohrung 63 mit einem Klemmkegelabschnitt
64 und einem Gewindeabschnitt 65. Der Drehstab 62 ist an seinem einen Ende über
eine Platte 66 und Paßstifte 67 drehfest mit dem Exzenter 8 verbunden.
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Sein anderes Ende liegt mit einem kegeligen Abschnitt 6q innerhalb
des Klemmkegelabschnitts 64. Im Anschluß an d.e Getriebemontage wird der Drehstab
62 über einen Innensechskant 68 solange verdreht, bis der gewUnschte Verdrehwinkel
P und damit sich das erwünschte Spiel einstellt.
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Dann wird eine Schraube 70 in den Gewindeabschnitt 65 eingedreht und
der kegelige Abschnitt 69 des Drehstabs 62 mit dem Klemmkegelabschnitt 64 verklemmt.
Die Lagerung der Antriebswelle 1 ist gegenüber der Darstellung gemäß Fig. 1 dahingehend
abgeändert, daß die Lager 2 bzw. 3 nicht mehr auf beiden Seiten des Doppelexzenters,
sondern nur noch auf der Seite des Gehäuses 4 vorgesehen sind.
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Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform ermöglicht aufgrund der Elastizität
des Drehstabs einenVerdrehwinkel der der eine innere Verspannung des Getriebes bewirkt,
so daß praktisch kein Spiel mehr verbleibt.
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Ein Verspannen der Getriebeteile kann auch an anderen Stellen entsprechend
den drei Zugriffsmög'ichkeiF.en am Antrieb, am Abtrieb und am Gestell elastisch
aufgefangen werden.
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Fig. 7 zeigt beispielsweise für diesen Zweck elastisch ausgebildete
Mitnehmerrollen. Gemäß Fig. 7 sind die Mitnehmerrollen 20 in der Ebene zwischen
den Kurvenscheiben 13 und 14 in Rollenabschnitte 201 bzw. 202 unterteilt und besitzen
eine elastisch verformbare Zwischenschicht 30. Diese Ausführungsform ist allerdings
nur in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sinnvoll
zu
verwerten, da bei einer Ausgestaltung gemäß Fig. 3 zur Erzielung der praktischen
Spielfreiheit zweckmäßig die Rollen 151 und 152 elastisch ausgebildet werden.
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