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Getriebemotor, sowie Antriebswelle für
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eine Arbeitsmaschine hierfür.
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Die Erfindung betrifft einen Getriebemotor nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1 bzw. des Anspruches 15.
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Getriebemotoren dieser Art werden zum Beispiel in Walzwerken zum Antreiben
der Rollengänge eingesetzt. Diese Rollengänge dienen als Transportstraßen für das
zu bearbeitende Walzgut, insbesondere als Zubringerstraßen zu den einzelnen Walzstationen.
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Getriebemotoren sind zumeist zweistufig aufgebaut, d.h.
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zwischen der Getriebeantriebswelle, an der ein Motor angeflanscht
ist und der Getriebeabtriebswelle, die die Antriebswelle der Arbeitsmaschine bildet,
sind zwei Zahnradpaarungen derart angeordnet, daß die Drehzahl desllMotors in einem
bestimmten Verhältnis, das den jeweiligen Arbeitsbedingungen angepaßt ist, untersetzt
wird. Ein Nachteil derartiger zweistufiger Getriebemotoren ist die relativ hohe
vertikale Bauart, die einerseits bei der Anordnung neben einer Walzstraße insofern
störend ist, da Teile des Getriebemotors über die Ebene der Walzstraße herausragen
können und somit die Gefahr besteht, daß der Getriebemotor von dem Walzgut, das
sich auf der Walzstraße bewegt, beschädigt wird. Desweiteren ist der Einsatz von
zweistufigen Getriebemotoren unzweckmäßig, wenn eine höhe Schalthäufigkeit
gegeben
ist. Aufgrund eines gewissen Schlupfes zwischen den einzelnen Zahnrädern erleidet
der Antriebsmotor bei häufigem Ein- und Ausschalten einen hohen Geschwindigkeitsstoß,
da er für einen kurzen Moment praktisch im Leerlaufbetrieb arbeitet, bis alle Zahnradpaarungen
wieder voll im Eingriff sind und die Bewegungsenergie des Motors auf die Abtriebswelle
des Getriebemotors übertragen.
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Für viele Antriebsbedingungen ist somit ein einstufiger Getriebemotor
besser geeignet, es ergibt sich jedoch das Problem, daß der Abstand zwischen der
Achse der Antriebswelle und der Achse der Abtriebswelle, bedingt durch das Fortfallen
einer Zahnradpaarung erheblich geringer ist als bei einem zweistufigen Getriebemotor.
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Der Abstand zwischen den Wellen muß aber zumindest so groß gewählt
werden, daß die getriebeseitige Stirnseite der Abtriebswelle frei zugänglich ist,
damit eine axiale Fixierung der Abtriebswelle möglich ist. Bei ietriebemotoren des
bisherigen Standes der Technik w die Abtriebswelle des Getriebemotors meist durch
er Hohlwelle gebildet, in die dann die Antriebswelle beitsmaschine axial eingeführt
wird. Die radi icherung der Antriebswelle der Arbeitsmaschine in triebshohlwelle
des Getriebemotores erfolgt z über eine formschlüssige Verbindung, beispiels über
eine Paßfeder oder durch eine gezahnte Aus iung der Antriebswelle der Arbeitsmaschine,
die dann passende Ausnehmungen in der Abtriebshohlwelle des triebemotors eingreift.
Eine axiale Lagesicherung der Antriebswelle der Arbeitsmaschine in der Abtriebshohlwelle
erfolgt dadurch, daß die Antriebswelle so weit in die Abtriebshohlwelle eingeführt
wird, bis die eingeführte Länge im wesentlichen der Länge der Hohlwelle entspricht
und die Antriebswelle mit ihrem eingeführten stirnseitigen Ende an einen sich im
Inneren der Hohlwelle befindlichen, ringförmig umlaufenden und sich ra-
dial
nach innen erstreckenden Flansch zur Anlage kommt.
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Die Sicherung dieser Anlage an dem Flansch erfolgt über eine Spannvorrichtung,
zumeist eine Schraube, die fest an einem Gegenhalter, der an der Hohlwelle ausgebildet
ist, anliegt und mit ihrem Gewindeteil in eine passende Gewindebohrung in der Antriebswelle
eingreift.
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Diese Art der axialen Lagesicherung ist nähe zu nur bei zweistufigen
Getriebemotoren möglich, da meist bei einstufigen Getriebemotoren, bedingt durch
eine geringere Bauhöhe, die getriebeseitige Stirnseite der Antriebswelle der Arbeitsmaschine
nicht mehr frei zugänglich ist.
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Einerseits würde von den Ubersetzungsverhältnissen her bei vielen
Anwendungsfällen ein einstufiger Getriebemotor bevorzugt, andererseits aber wird
wegen der Notwendigkeit die Stirnseite der Antriebswelle für die axiale Lagesicherung
verwenden zu müssen, eine kompakte Bauform verhindert, bei welcher die Stirnseite
der Antriebswelle vom Motor selbst verdeckt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, einen Getriebemotor
der im Oberbegriff des Anspruches 1 umrissenen Gattung zu schaffen, welcher als
einstufiger Getriebemotor eine stark verringerte Baugröße bei gleichzeitig sicherer
axialer Fixierung der Antriebswelle der Arbeitsmaschine in der Abtriebshohlwelle
des Getriebemotors aufweist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches 1 oder 15.
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Dadurch, daß die Antriebswelle der Arbeitsmaschine von der Getriebeseite
her in die Abtriebshohlwelle dest-Getriebemotores axial eingeführt wird,und in dieser
Lage durch eine Spannvorrichtung, wie z.B. eine Schrumpfscheibe, und eine geeignete
Ausbildung sowohl der Hohlwelle als auch der Antriebswelle axial und radial lagegesichert
ist,
ist es nicht mehr notwendig, die Antriebswelle an ihrem eingeführten
stirnseitigen Ende zu verspannen. Der Getriebemotor kann somit in seinem Aufbau
sehr kompakt qehalten werden, da ein Zugang zu der Hohlwelle von der Motorseite
her nicht mehr erforderlich ist.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von einer Ausführungsform
anhand der Zeichnung.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebemotores
resultiert durch den geringeren Achsabstand zwischen der Getriebeantriebswelle und
der Abtriebshohlwelle nicht nur in einer wesentlich kompakteren Bauweise, sondern
auch in einem wesentlich verringertem Materialaufwand zur Herstellung eines Getriebemotores,
wodurch auch die Herstellungskosten verringert werden.
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Mit der kompakten Bauform wird in der Handhabung des Getriebemotors
ein weiterer Vorteil erreicht, da damit freizügigere Möglichkeiten beim Ein- und
Umbau möglich sind.
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Als weiterer Vorteil der kompakteren Bauform und dem geringen Materialaufwand
wird auch das Gewicht des erfindungsgemäßen Getriebemotores verringert und somit
die Belastung der Arbeitsmaschinen und deren Lager ebenfalls verringert.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebemotor ist die Antriebswelle der
Arbeitsmaschine entsprechend den Merkmalen in den Ansprüchen 15 bis 17 angepaßt.
Ein besonderer Vorteil dieser Erfindung besteht nun darin, daß auch zwei- oder mehrstufige
Getriebemotoren in entsprechender Ausführung an die Antriebswelle direkt oder über
ein Übergangs stück aufgesteckt werden können.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in Schnittdarstellung eine Seitenansicht
des Getriebeteiles des erfindungsgemäßen Getriebemotores.
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Ein in der Figur mit 1 bezeichneter Getriebemotor weist eine- Motorseite
2 und eine Abtiebsseite 3 auf. Im Bereich eines antriebsseitigen Motorlagerschildes
4 ist ein in der Zeichnung nicht näher dargestellter Motor 4a angeflanschs Eine
Getriebeantriebswelle 5, die mit einer nicht dargestellten Abtriebswelle des Motors
in Verbindung steht, überträgt das Drehmoment des Motores 4a mittels einer Zahnradpaarung
6 auf eine Abtriebshohlwelle 7 des Getriebemotores 1. Die Zahnradpaarung 6 weist
ein kleines, treibendes Ritzel 9 sowie ein großes, angetriebenes Zahnrad 10 auf.
Das Ritzel 9 steht der Getriebeantriebswelle 5 über einen konischen Einsteckdorn
11, der mit einer passenden Ausnehmung 12 in der Getriebeantriebswelle 5 in reibschlüssiger
Verbindung steht, in Verbindung. Die Lagerung der Getriebeantriebswelle 5 in einem
Gehäuse 13 des Getriebemotores 1 erfolgt mittels eines Lagers 14.
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Das Zahnrad 10 ist in geeigneter Weise auf der Abtriebshohlwelle 7
befestigt, beispielsweise durch eine Paßfeder 15. Die Übertragung des Drehmomentes
von dem Motor 4a auf die Antriebswelle der Arbeitsmaschine erfolgt über eine kraftschlüssige
Verbindung, die zwischen der Abtriebshohlwelle 7 und der Antriebswelle 8 der Arbeitsmaschine
aufgebaut wird. Zum Erzeugen dieser kraftschlüssigen Verbindung ist eine Spannvorrichtung
16 im Bereich der Abtriebsseite 3 des Getriebemotores 1 vorgesehen. Die Spannvorrichtung
16 weist im wesentlichen zwei Schrumpfscheiben 17a und 17b auf. Die Schrumpfscheiben
17a, b sind bezüglich der Längsachse der Antriebswelle 8 der Arbeitsmaschine axial
und parallel hintereinander angeordnet und sitzen auf einem Klemmkonus 18 auf. Der
Klemmkonus 18 liegt mit seiner ebenen Unterseite auf einem Teilbereich 22' der Abtriebshohlwelle
7 auf. Eine Verstellung der Spannvorrichtung
16 ist durch eine
Mehrzahl von Schrauben 19 möglich, die symmetrisch über die abtriebsseitige Stirnwand
17a' der Schrumpfscheibe 17a verteilt sind und mit ihren Gewindeteile in die Schrumpfscheibe
17b eingreifen. Zwischen den einander zugewandten Stirnseiten 17b' und 17a".
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der Schrumpfscheiben 17a, b ist ein O-Ring 20 angeordnet, der aufgrund
seiner Elastizität die beiden Schrumpfscheiben 17a, b axial auseinander zu drängen
sucht. Durch ein Anziehen der Schrauben 19 werden die Schrumpfscheiben 17a, b in
axialer Richtung aufeinander zu bewegt und gleiten dabei auf einer satteldachförmigen
Konusfläche 21 des Klemmkonus 18.
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Die axiale Bewegung der beiden Schrumpfscheiben 17a, b aufeinander
zu wird aufgrund der Konusfläche 21 in eine radiale Druckkraft umgewandelt, die
auf den Bereich 2X' der Abtriebshohlwelle 7 wirkt, auf den der Klemmkonus 18 aufliegt.
Der Bereich am Innenumfang der Abtriebshohlwelle 7, der dem Auflagebereich des Klemmkonus
18 gegenüber liegt, bildet eine erste Stützfläche 22. Im motorseitigen Bereich der
Abtriebshohlwelle 7 ist am Innenumfang der Abtriebshohlwelle 7 eine zweite Stützfläche
23 ausgebildet. Diese zweite Stützfläche 23 weist im wesentlichen konischen Schnitt
auf und korrespondiert in ihrer Formgebung mit einer entsprechend ausgeformten,
ebenfalls konischen Nase 24 der Antriebswelle 8, der Arbeitsmaschine.
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Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, die Nase 24
sowie die zweite Abstützfläche 23 nicht konisch auszubilden, sondern zylindrisch.
In diesem Fall kann eine konische Ausbildung des Abstützbereiches durch einen Konusring
25 erreicht werden.
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Die Abstützung der Abtriebshohlwelle 7 in dem Gehäuse 13 erfolgt mittels
zweier Lager 26 und 27. Dabei ist eines der beiden Lager 26 und 27, im Beispielsfalle
das Lager 26, als Festlager ausgebildet, um eine axiale Lagesicherung
der
Abtriebshohlwelle 7 in dem Gehäuse 13 zu erreichen.
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Im Bereich der Abtriebsseite 3 des Getriebemotores 1 ist des weiteren
ein Deckel 28 vorgesehen, der so ausgeformt ist, daß er die Spannvorrichtung 16
weitestgehend in einer entsprechenden Ausformung aufnimmt. Ebenso ist das Lager
26 in dem Deckel 28 angeordnet.
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Die Ausbildung der Antriebswelle 8 der Arbeitsmaschine ist gestuft
zylindrisch, d.h. der Durchmesser der Antriebswelle 8 der Arbeitsmaschine verjüngt
sich stufenweise von einem maximalen Durchmesser D im Bereich außerhalb des Getriebemotores
1 bis auf einen minimalen Durchmesser d im Endbereich der Antriebwelle 8 der Arbeitsmaschine.
Der stufenweise Übergang vom maximalen zum minimalen Durchmesser erfolgt nicht treppenartiy,
sondern unter Ausbildung von Radien, um die Gefahr der Kerbwirkung bei starken schlagartigen
Belastungen der Antriebswelle 8 der Arbeitsmaschine zu vermindern.
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Im Übergangsbereich vom maximalen Durchmesser D zum minimalen Durchmesser
d weist die Antriebswelle 8 der Arbeitsmaschine einen Durchmesser D1 auf, der im
wesentlichen so bemessen ist, daß er für einen Preßsitz mit der inneren Umfangsoberfläche,
d.h. der Stützfläche 22 der Abtriebshohlwelle 7 geeignet ist.
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Die Montage der Antriebswelle 8 der Arbeitsmaschine an dem Getriebemotor
1 erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Getriebemotor einfach dadurch, daß die Antriebswelle
8 der Arbeitsmaschine in die getriebeseitige Öffnung der Abtriebshohlwelle 7 eingeführt
wird, bis die zweite Stützfläche 23 der Abtriebshohlwelle 7 mit der konusförmigen
Nase 24 der Antriebswelle 8 der Arbeitsmaschine in Anlage gerät. Durch ein Anziehen
der Schrauben 19 und Spannvorrichtung 16 wird der Endbereich der Abtriebshohlwelle
7, der die erste Stützfläche 22 bildet, in seinem Durchmesser elastisch kontrahiert
und legt sich mit Preßsitz an dem Bereich der Antriebswelle 8 der Arbeitsmaschine
an, der
den Durchmesser D1 aufweist. Mit dieser Verbindung können
hohe Drehmomente übertragen werden und es ist nicht mehr nötig, das eingeführte
stirnseitige Ende der Antriebswelle 8 der Arbeitsmaschine von der Motorseite 2 des
Getriebemotores 1 her in der Abtriebshohlwelle 7 zu verspannen. Der Getriebemotor
1 kann nun derart kompakt gebaut werden, daß das antriebsseitige Motorlagerschild
4 über die axiale Erstreckung der Abtriebshohlwelle 7 reicht.
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Für den Fall, daß es die Betriebsbedingungen notwendig machen, kann
im Bereich der Spannvorrichtung 16 noch eine radial nach außen vortretende Schürze
29 vorgesehen werden, um den Bereich der Spannvorrichtung 16 und des Festlagers
26 gegen eventuelle Umwelteinflüsse wie Spritzwasser und Staub zu schützen.
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Zusammenfassend kann daher festgestellt werden, daß der erfindungsgemäße
Getriebemotor den Einsatz von einstufigen Getriebemotoren auch in solchen Fällen
erlaubt, in denen bisher nur der Einsatz der wesentlich teureren zweistufigen Getriebemotoren
notwendig war. Zuletzt sei noch darauf hingewiesen, daß die kompaktere Bauform des
erfindungsgemäßen Getriebemotores ein wesentlicher Vorteil bei der Anwendung in
Walzstraßen ist, da das Getriebeteil nicht über die Oberfläche der Walzstraßen hinausragt
und somit nicht Gefahr läuft, durch Walzgut, das über die Begrenzung der Walzstraßen
hinausragt, beschädigt zu werden.