DE3883893T2

DE3883893T2 - Epizyklisches untersetzungsgetriebe.

Info

Publication number: DE3883893T2
Application number: DE88902215T
Authority: DE
Inventors: Seishiro Ogata; Katsumi Taki
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2008-02-27
Also published as: US4898065A; KR970009478B1; EP0305535A4; KR890700769A; EP0305535B1; WO1988006688A1; DE3883893D1; EP0305535A1

Description

Industrielles Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Piateten(rad)untersetzungsgetriebe mit einem Platenradmechanisinus des einbeschriebenen Typs, umfassend ein ringförmiges innenverzahntes Rad, eine außenverzahnte Radeinheit, die mit dem innenverzahnten Rad in Eingriff steht, mehrere in der außenverzahnten Radeinheit vorgesehene und in Umfangsrichtung beabstandete Bolzenaufnahmebohrungen, lose in die Bolzenaufnahmebohrungen eingesetzte innere Bolzen, einen die inneren Bolzen halternden Flansch und (eine) drehbare Exzentermittel bzw. -einheit zur Herbeiführung einer exzentrischen Drehung der außenverzahnten Radeinheit mit einer Orbitalbewegung.

Hintergrund des Stands der Technik

Allgemein als "harmonische Antriebe" bezeichnete Untersetzungsgetriebe werden verbreitet als Steueruntersetzungsgetriebe in Antriebssystemen von z.B. Arbeitsautomaten (Robotern) eingesetzt. Ein derartiges Untersetzungsgetriebe umfaßt einen flexiblen, dünnwandigen und außenverzahnten Ring sowie zwei einander gegenüberstehende, innenverzahnte Zahnräder, von denen das eine feststehend (ortsfest), das andere drehbar ist. Der Ring wird durch einen Steggenerator (web generator) an die innenverzahnten Zahnräder angepreßt, um das drehbare Zahnrad sich um eine Größe drehen zu lassen, welche der Zähnezahldifferenz zwischen diesen innenverzahnten Zahnrädern entspricht. Ungünstigerweise ist jedoch die Steifheit dieser Untersetzungsgetriebeart nicht sonderlich groß, weil der Drehzahluntersetzungsabschnitt ein flexibles, dünnwandiges Teil aufweist, obgleich dabei Größe und Gewicht in vorteilhafter Weise verringert sind. Aus diesen Gründen können die "harmonischen Antrieb"-Untersetzungsgetriebe nicht zufriedenstellend als Steueruntersetzungsgetriebe in Antriebssystemen, die eine große Antriebsleistung übertragen und eine große Steifheit aufweisen müssen, verwendet werden.
Ein allgemein als "Cyclountersetzungsgetriebe" (eingetragenes Warenzeichen) bezeichnetes und einen Planetenradmechanismus des einbeschriebenen oder innenliegenden Typs (inscribe type) aufweisendes Planeten(rad)untersetzungsgetriebe ist dafür bekannt, daß es einen hohen Steifheitsgrad und ein vergleichsweise großes Untersetzungsverhältnis aufweist. Das Cyclountersetzungsgetriebe umfaßt ein innenverzahntes Zahnrad und mindestens ein außenverzahntes Zahnrad, das mit dem innenverzahnten Zahnrad in Eingriff steht. Das innenverzahnte Zahnrad weist Zähne einer durch Stifte bzw. Bolzen oder eine Kombination von Bolzen und Rollen gebildeten gekrümmten Zahnform auf, während das außenverzahnte Zahnrad eine einer Epitrochoiden-Parallelkurve folgende Epitrochoiden- Zahnform aufweist. Das außenverzahnte Zahnrad ist mit einer Anzahl von Bölzenaufnahmebohrungen versehen, die in der Umfangsrichtung beabstandet oder auf Abstände verteilt sind und die jeweiligen inneren Bolzen lose aufnehmen. Wenn mindestens ein in das außenverzahnte Zahnrad eingepaßtes oder eingreifendes (fitting) Exzenterelement rotiert, wird das außenverzahnte Zahnrad in umlaufender Weise (mit einer Orbitalbewegung) in Drehung versetzt, so daß das Eingangsdrehmoment bei einer reduzierten Drehzahl aus- oder abgegeben wird. Dieses Cyclountersetzungsgetriebe vermag ein großes Drehmoment zu übertragen und gewährleistet zudem ein großes Untersetzungsverhältnis, so daß es demzufolge auf einer Vielfalt von (Anwendungs-)Gebieten eingesetzt wird.
Wenn ein solches Planetenuntersetzungsgetriebe in einen Steuermechanismus, wie er z.B. bei einem Arbeitsautomatensystem verwendet wird, einbezogen wird, kann die Genauigkeit der Steueroperation aufgrund einer Drehungsschwankung oder -fluktuation, die mechanischem Fertigungsfehler, Übertragungsfehler oder Resonanz des Systems zuzuschreiben ist, ungünstig oder fehlerhaft sein. Genauer gesagt: jeder bei der Fertigung des inneren Bolzens oder der Innenbolzen-Aufnahmebohrung auftretende Fehler führt zu einer Variation oder Veränderung der auf den Innenbolzen einwirkenden Last, welche den Innenbolzen in unerwünschter Weise verformt und zu einem Fehler in der Übertragung zwischen Eingang und Ausgang führt. Zur Ausschaltung dieses Problems ist es erforderlich, die (Fertigungs-)Genauigkeit der Teile oder Elemente des Untersetzungsgetriebes sowie dessen Steifheit auf erheblich hohe Pegel zu erhöhen. Die unerwünschte Fluktuation in der Drehung bei einem Planetenuntersetzungsgetriebe kann durch Anordnen von elastischen Dämpfern in verschiedenen Eingreifabschnitten des Untersetzungsgetriebes, um einen etwaigen Fehler aufzunehmen oder zu absorbieren, unterdrückt werden, wie dies z.B. aus der geprüften JP-Gebrauchsmusterveröffentlichung 39-35083 bekannt ist. Eine solche Anordnung vermag jedoch Schwingung nur dann zu absorbieren, wenn die Schwingungscharakteristika bzw. -kennlinien des Dämpfers denen des gesamten Getriebemechanismus angepaßt sind.
Ferner ist ein System bekannt, bei dem, wie im Fall des gewöhnlichen Servosteuersystems, an der Ausgangs- oder Abtriebsseite des Planetenuntersetzungsgetriebes verfügbare Fehlerinformation zur Eingangs- oder Antriebsseite rückgekoppelt wird. Gewöhnliche Servosteuersysteme sind jedoch bei Verwendung in einem Planetengetriebesystem immer noch unzufriedenstellend, weil sie eine etwaige, ggf. in das Planetenuntersetzungsgetriebe eingeführte Störung nicht einwandfrei zu berücksichtigen vermögen.
Die FR-A-2449830 offenbart ein Planetenuntersetzungsgetriebe des einbeschriebenen Typs, welches dem oben besprochenen "Cyclountersetzungsgetriebe" ähnlich ist, sich von letzterem jedoch dadurch unterscheidet, daß die Drehung der Eingangswelle auf eine Anzahl von exzentrischen Kurbelzapfen übertragen wird, durch welche die außenverzahnten Zahnräder mit einer Orbitalbewegung in Drehung versetzt werden. Dennoch entspricht das in der FR-A-2449830 dargestellte Untersetzungsgetriebe grundsätzlich dem "Cyclountersetzungsgetriebe" insofern, als es zur Hervorbringung einer Umlauf- oder Orbitaldrehbewegung der Trochoiden-Zähne aufweisenden außenverzahnten Zahnräder ausgelegt ist.
Ein Ritzel ist an einer Eingangswelle zur Mitdrehung als Einheit mit ihr angebracht. Das Ritzel kämmt mit drei außenverzahnten Vorstufen-Zahnrädern (Zahnräder der vorgeschalteten Stufe), die in der Umfangsrichtung auf gleiche Abstände verteilt und an jeweiligen exzentrischen Kurbelwellen für Mitdrehung (als Einheit) damit montiert sind. Jede exzentrische Kurbelwelle ist durch einen Träger und eine Stopperplatte über jeweilige Lager drehbar gelagert. Jede exzentrische Kurbelwelle weist zwei exzentrische Abschnitte oder Exzenterteile auf, die in der Axialrichtung nebeneinander angeordnet sind. Jedes der außenverzahnten Zahnräder weist eine Anzahl von z.B. 4 in der Umfangsrichtung beabstandeten Bohrungen auf. Die im einen der außenverzahnten Zahnräder ausgebildeten Bohrungen sind axial mit den Bohrungen des anderen außenverzahnten Zahnrads ausgefluchtet. Die mehreren Paare von miteinander fluchtenden Bohrungen nehmen die jeweiligen exzentrischen Kurbelwellen drehbar auf. Die außenverzahnten Zahnräder kämmen mit Außenbolzen, die an der Innenumfangsfläche eines innenverzahnten Zahnrads befestigt sind, das seinerseits an zwei ortsfesten Deckeln befestigt ist. Der Träger durchsetzt zentrale Öffnungen, die in den außenverzahnten Zahnrädern geformt sind. Bei der Drehung des Ritzels wird dessen Drehung über die außenverzahnten Vorstufen-Zahnräder und die exzentrischen Kurbelwellen auf die Exzenterteile übertragen, um die außenverzahnten Zahnräder mit einer Orbitalbeweung umlaufen zu lassen. Demzufolge wird die Drehzahl der mit dem festen außenverzahnten Zahnrad kämmenden außenverzahnten Zahnräder reduziert und über die exzentrischen Kurbelwellen auf den Träger übertragen, wobei die Drehung reduzierter Drehzahl über den Träger abgegeben wird. Bei dieser Untersetzungsgetriebeart ist die Zahl der Zähne eines jeden außenverzahnten Zahnrads um 1 kleiner als die Zahl der an der Innenumfangsfläche des innenverzahnten Zahnrads befestigten Außenbolzen. Infolgedessen werden die außenverzahnten Zahnräder veranlaßt, mit ihrer auf den Kehrwert (inverse) der Zähnezahl des außenverzahnten Zahnrads (1/Zähnezahl der Zahnräder) reduzierten Drehzahl um ihre Achsen zu rotieren, wobei die Drehung über die exzentrischen Kurbelwellen auf den Träger übertragen wird. Bei dem oben besprochenen "Cyclountersetzungsgetriebe" wird die Drehung der Eingangswelle über den Ausgangs- oder Abtriebsflansch auf die Ausgangswelle übertragen, so daß die Ausgangswelle mit (1/Zähnezahl der außenverzahnten Zahnräder) Umdrehung pro Umdrehung der Eingangswelle rotiert.
Die oben angegebenen Planetenuntersetzungsgetriebe des einbeschriebenen Typs besitzen hohe Steifheitsgrade und erfreuen sich reduzierten Spiels und reduzierter Abweichung (Toleranz), so daß sie zweckmäßig in Gelenkmechanismen von Arbeitsautomaten eingesetzt werden können, bei denen insbesondere hohe Antriebsleistung und hohe Steuergenauigkeit erforderlich sind. Ungünstigerweise sind jedoch die Planetenuntersetzungsgetriebe der beschriebenen Art keine "perfekt steifen Bauelemente", so daß die Zahl der tatsächlich mit den Außenbolzen kämmenden Außenzähne, d.h. die effektiv in Eingriff stehende Zähnezahl, kleiner ist als die Gesamtzahl der Zähne, obgleich theoretisch alle Zähne mit den Außenbolzen in Eingriff bringbar sind. Das bekannte Planetenuntersetzungsgetriebe, bei dem die Zähnezahldifferenz beträgt, kann daher nur ein begrenztes Drehmoment übertragen. Zur Erhöhung der Drehmomentübertragungsleistung über diesen Grenzwert hinaus ist es nötig, die Abmessungen des Planetenuntersetzungsgetriebes zu vergrößern. Dies läuft jedoch der Forderung nach reduzierter Größe und reduziertem Gewicht bei den Vorrichtungen, wie Arbeitsautomat-Antriebsmechanismen, ziemlich zuwider.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Planetenuntersetzungsgetriebes mit einem Planetenradmechanismus des einbeschriebenen oder innenliegenden Typs (inscribe type), bei dem der Übertragungsmechanismus selbst eine mechanische Rückmelde- oder Rückkopplungsfunktion zum Absorbieren von Fluktuation in der Drehung aufweist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Planetenuntersetzungsgetriebes, das der Verwendung für Steuerzwecke angepaßt ist und bei dem die Steifheit eines Planetenradmechanismus des einbeschriebenen oder innenliegenden Typs verbessert sein kann, während Größe und Gewicht verringert sind.

Offenbarung der Erfindung

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Planeten(rad)untersetzungsgetriebe mit einem Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs, umfassend ein ringförmiges innenverzahntes Rad, eine außenverzahnte Radeinheit, die mit dem innenverzahnten Rad in Eingriff steht, mehrere in der außenverzahnten Radeinheit vorgesehene und in Umfangsrichtung beabstandete Bolzenaufnahmebohrungen, lose in die Bolzenaufnahmebohrungen eingesetzte innere Bolzen, einen die inneren Bolzen halternden Flansch und (eine) drehbare Exzentermittel bzw. -einheit zur Herbeiführung einer exzentrischen Drehung der außenverzahnten Radeinheit mit einer Orbitalbewegung, das gekennzeichnet ist durch einen mit dem Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs kombinierten Planetenradmechanismus mit einer Eingangswelle, einem außenverzahnten Sonnenrad, das an der Eingangswelle zur Mitdrehung mit ihr befestigt ist, einer Anzahl von um das Sonnenrad herum angeordneten und mit ihm in Eingriff stehenden Planetenrädern, einem innenverzahnten Sonnenrad, mit welchem die Planetenräder in Eingriff stehen, und einem drehbaren Planeten(rad)träger, welcher die Planetenräder drehbar trägt bzw. lagert und mit der Exzentereinheit zum Drehen derselben verbunden ist, wobei das innenverzahnte Rad oder der Flansch als Ausgangs- bzw. Antriebselement und das betreffende andere Bauteil als stationäres Element dient, und wobei das innenverzahnte Sonnenrad mit dem Abtriebselement zur Mitdrehung mit diesem verbunden ist, so daß die Drehung der Eingangswelle über das außenverzahnte Sonnenrad und die Planetenräder auf den Planeten(rad)träger übertragen wird, um den Planeten(rad)träger sich in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung der Eingangswelle drehen zu lassen, und die Drehung des Planeten(rad)trägers über die Exzentereinheit und die außenverzahnte Radeinheit auf das Abtriebselement übertragen wird, um das Abtriebselement sich in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Planeten(rad)trägers drehen zu lassen.
Vorzugsweise ist die Differenz zwischen der Zähnezahl des innenverzahnten Zahnrads und derjenigen des außenverzahnten Zahnrads im Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs nicht kleiner als 2.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 1,
Fig. 4 eine Schnittansicht zur Erläuterung einer mechanischen Rückkopplungsfunktion des Planetenradmechanismus nach Fig. 1,
Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 5,
Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8 eine Seitenansicht eines innenverzahnten Sonnenrads bei der Ausführungsform nach Fig. 7,
Fig. 9 eine Längsschnittansicht einer vierten Ausführungsform des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie XIV-XIV in Fig. 9,
Fig. 11 eine der Fig. 10 ähnliche Darstellung, die jedoch eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 12 eine Längsschnittansicht einer sechsten Ausführungsform des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie XVII-XVII in Fig. 12,
Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie XVIII-XVIII in Fig. 12 und
Fig. 15 eine Längsschnittansicht einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Abwandlung des Planetenuntersetzungsgetriebes nach Fig. 1.

Beste Ausführungsart der Erfindung

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind im folgenden anhand der Fig. 1 bis 15 beschrieben.
Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen eine erste Ausführungsform des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Planetenuntersetzungsgetriebe weist einen allgemein mit 100 bezeichneten Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs auf. Der Planetenradmechanismus 100 enthält eine hohle Zwischen- oder Nebeneingangswelle 101, die zwei in der Axialrichtung nebeneinander angeordnete exzentrische Abschnitte oder Exzenterteile 102a und 102b aufweist. Zwei ringförmige, außenverzahnte Zahnräder 103a und 103b werden über einen Lagerring 104 und Rollen 105 von den Exzenterteilen 102a bzw. 102b drehbar getragen. Jedes der außenverzahnten Zahnräder 103a und 103b weist Außen(zahnrad)zähne einer Trochoiden-Zahnform auf. Ein als ortsfestes bzw. feststehendes Element dienendes, ringförmiges innenverzahntes Zahnrad 108 ist so angeordnet, daß die außenverzahnten Zahnräder mit dem innenverzahnten Zahnrad 108 kämmen. Insbesondere ist das innenverzahnte Zahnrad 108 in seiner Innenumfangsfläche mit einer Vielzahl von Rillen oder Nuten 109 versehen, die in der Umfangsrichtung auf gleiche Abstände verteilt sind. Die Nuten 109 nehmen Außenbolzen 111 drehbar oder feststehend auf. Der Außenbolzen 111 legt eine gekrümmte Zahnform des innenverzahnten Zahnrads 108 für kämmenden Eingriff mit den Außenzähnen 107 der außenverzahnten Zahnräder 103a, 103b fest. Diese Außenbolzen 111 können drehbare Außenrollen tragen. Jedes der außenverzahnten Zahnräder 103a und 103b ist mit einer Anzahl von z.B. 8 Bolzenaufnahmebohrungen 112 versehen, die in Umfangsrichtung auf Abstände verteilt sind. Die Bolzenaufnahmebohrungen 112 im außenverzahnten Zahnrad 103a und diejenigen (112) im außenverzahnten Zahnrad 103b fluchten axial miteinander. Die Paare von axial fluchtenden Bolzenaufnahmebohrungen 112 nehmen mit losem Sitz Innenbolzen 113 auf, die drehbare innere Rollen oder Innenrollen 114 tragen. Die Innenbolzen 113 sind durch einen Abtriebs- oder Ausgangsflansch 115 gehalten, der als Abtriebs- oder Ausgangselement dient. Eine der Ausgangswelle 14 gemäß Fig. 1 ähnliche (nicht dargestellte) Ausgangswelle ist materialeinheitlich mit dem Ausgangsflansch 115 geformt oder mit diesem verbunden. Das innenverzahnte Zahnrad 108 ist an seinen beiden Seiten durch ortsfeste Stirn-Deckel 117 und 118 verspannt und an diesen Deckeln mit Hilfe einer Anzahl von Schraubbolzen- Mutteranordnungen befestigt. Die Nebeneingangswelle 101 ist durch zwei Lager 121 und 122, die axial voneinander beabstandet sind, drehbar gelagert. Das eine (122) der Lager ist zwischen der Nebeneingangswelle 101 und dem Ausgangsflansch 115 angeordnet, während das andere (121) zwischen der Nebeneingangswelle 101 und dem ortsfesten Deckel 117 angeordnet ist. Der oben beschriebene Planetenradmechanismus 100 des einbeschriebenen Typs ist der gleiche wie beim bekannten Trochoiden(typ)-Planetenuntersetzungsgetriebe. Bei der ersten Ausführungsform des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein allgemein mit 130 bezeichneter Planetenradmechanismus mit dem Planetenradmechanismus 100 des einbeschriebenen (oder auch innenliegenden) Typs kombiniert.
Der Planetenradmechanismus 130 weist eine Eingangswelle 131 auf. Die vorher erwähnte Nebeneingangswelle 101 ist über zwei axial beabstandete Lager 132 und 133 konzentrisch zur Eingangswelle 131 drehbar an dieser gelagert. Ein außenverzahntesx Sonnenrad 132 ist am Ende der Eingangswelle 131 zur Mitdrehung (als Einheit) mit dieser angebracht. Mehrere, z.B. drei Planetenräder 133, die in der Umfangsrichtung auf gleiche Abstände verteilt sind, sind um das außenverzahnte Sonnenrad 132 herum in Eingriffbeziehung mit diesem angeordnet. Jedes Planetenrad 133 ist drehbar durch eine Planetenradwelle 135 getragen. Die Planetenradwellen 135 sind an einem Planeten(rad)träger 136 befestigt, der mit der Nebeneingangswelle 101 materialeinheitlich geformt oder zur Mitdrehung mit ihr mit der Nebeneingangswelle 101 verbunden ist. Die Planetenräder 133 stehen in Eingriff mit einem innenverzahnten Sonnenrad 138, das mit dem Ausgangsflansch 115 mitdrehbar ist. Im folgenden ist die Arbeitsweise des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
Gemäß Fig. 2 wird eine Drehung der Nebeneingangswelle 101 in Richtung eines Pfeils P1 zum Ausgangsflansch 115 übertragen, der die Innenbolzen 113 trägt, so daß sich der Ausgangsflansch 115 mit reduzierter Drehzahl in Richtung eines Pfeils P2 dreht. Der Planetenradmechanismus 100 des einbeschriebenen Typs arbeitet somit in der Weise, daß die Drehrichtung P1 des Eingangselements, d.h. der Nebeneingangswelle 101, zur Drehrichtung P2 des Ausgangselements, d.h. des Ausgangsflansches 115, entgegengesetzt ist. Insbesondere wird dabei die Drehung der Nebeneingangswelle 101, an welcher der Planetenträger 136 befestigt ist, über die Exzenterteile 102a, 102b, die außenverzahnten Zahnräder 103a, 103b und die Innenbolzen 115 auf den Ausgangsflansch 115 übertragen, so daß letzterer gegenläufig zur Drehrichtung der Nebenausgangswelle 101 rotiert.
Gemäß Fig. 3 bewirkt die Drehrichtung des außenverzahnten Sonnenrads 132, durch einen Pfeil P3 angedeutet, eine Drehung der Planetenräder 133 in der Richtung eines Pfeils P4, so daß sich der an der Nebeneingangswelle 101 befestigte Planetenträger 136 in der Richtung eines Pfeils P5 dreht. Beim Planetenradmechanismus 130 sind somit die Drehrichtung P3 der Eingangswelle 131 als Eingangselement und die Drehrichtung P5 des Planetenträgers 136 als Ausgangselement jeweils gleich. Insbesondere wird dabei die Drehung der Eingangswelle 131 über das außenverzahnte Sonnenrad 132 und die Planetenräder 133 auf den Planetenträger 136 übertragen, so daß letzterer in der der Drehrichtung der Eingangswelle 131 entsprechenden Richtung rotiert.
Es sei nunmehr angenommen, daß für eine gegebene Größe des Drehungseingangs bzw. der Eingangsdrehung ein Fehler in der Drehungsgröße des Ausgangselements, d.h. des Ausgangsflansches 115, auftritt. Wenn die Drehphase des Ausgangsflansches 115 der korrekten Phase gemäß Fig. 4 um eine Größe +Q vorauseilt, eilt auch die Phase des innenverzahnten Sonnenrads 138, das mit dem Ausgangsflansch 115 verbunden ist, um die gleiche Gräße +Q voraus. Da der Planetenträger 136 in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des innenverzahnten Sonnenrads 138 im Planetenradmechanismus 130 rotiert, wird die mit dem Planetenträger 136 verbundene Nebeneingangswelle 101 um eine Größe +Q in der gleichen Richtung wie die Drehung des Ausgangsflansches 115 vorgeschoben (pushed).
Andererseits rotiert beim Planetenradmechanismus 100 des einbeschriebenen Typs gemäß Fig. 2 das Ausgangselement gegenläufig zu der Drehrichtung des Eingangselements, so daß die Nebeneingangswelle 101 gegenläufig zur Drehrichtung des Ausgangsflansches 115 rotiert, d.h. um eine Größe -Q vorgeschoben bzw. versetzt ist. Die Fluktuation der Drehung des Ausgangsflansches 115 verursacht somit, daß die Drehung der Nebeneingangswelle 101 um eine Größe -Q zurückversetzt ist bzw. nacheilt.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht somit hervor, daß die Übertragung der Drehung vom außenverzahnten Sonnenrad 132 auf die Planetenräder 133 über eine geschlossene Schleife erfolgt. Die Drehung der Planetenräder 133 wird nämlich über den Planetenträger 136, das Zwischen- bzw. Nebeneingangselement 101, die Exzenterteile 102a, 102b, die außenverzahnten Zahnräder 103a, 103b, den Innenbolzen 113, den Ausgangsflansch 115 und das innenverzahnte Sonnenrad 138 zu den Planetenrädern 133 zurück übertragen.
Demzufolge wird Information über das innenverzahnte Sonnenrad 138 zur Eingangsseite des Planetenradmechanismus 100 des einbeschriebenen Typs negativ rückgekoppelt. Dies entspricht einer elektrischen negativen Rückkopplung bzw. Gegenkopplung in einem Servosystem, nämlich insofern, als das Untersetzungsgetriebe eine Funktion zur Aufhebung einer etwaigen Fluktuation +Q im Regelobjekt um -Q aufweist.
Wenn der Drehungsfehler des Ausgangsflansches 115 in der Richtung im Sinne einer Verzögerung der Drehphase des Ausgangsflansches 115 auftritt, wird eine solche Phasenverzögerung in der Weise rückgekoppelt, daß die Eingangsseite nach dem gleichen Prinzip, wie oben beschrieben, vorausversetzt wird.
Bei der ersten Ausführungsform des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Schwankung oder Fluktuation der Drehung des Ausgangsflansches 115 unabhängig von der Ursache einer solchen Fluktuation rückgekoppelt (d.h. rückgemeldet). Durch die Rückkopplungsfunktion wird effektiv nicht nur ein im Untersetzungsgetriebe als System auftretender Übertragungsfehler, sondern auch ein etwaiger Fehler kompensiert, der durch eine auswirkende Fluktuation des Fehlers verursacht sein kann.
Die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet die folgenden Vorteile: Jeder Übertragungsfehler und jede Fluktuation der Drehung kann aufgrund der im Untersetzungsgetriebe inkorporierten mechanischen Rückkopplungsfunktion vollständig absorbiert bzw. aufgefangen werden. Außerdem kann eine Drehungsfluktuation, die einer Resonanz des Mechanismus, mit welchem das Untersetzungsgetriebe verbunden ist, zuzuschreiben ist, durch die Rückkopplungsfunktion des Untersetzungsgetriebes unterdrückt oder beseitigt werden.
Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen eine zweite Ausführungsform des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung. In den Fig. 5 und 6 sind den Teilen oder Bauelementen der ersten, in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsform entsprechende Teile oder Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht mehr im einzelnen beschrieben.
Die zweite Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in folgender Hinsicht: In der Stirnfläche des Ausgangsflansches 115 ist eine Ringausnehmung oder -nut 241 ausgebildet, von welcher das innenverzahnte Sonnenrad 138 aufgenommen ist. Der Ausgangsflansch 115 und das innenverzahnte Sonnenrad 138 sind mit Hilfe von Befestigungsmitteln miteinander verbunden. Insbesondere ist das innenverzahnte Sonnenrad 138 mit einem materialeinheitlich ausgebildeten Ringvorsprung oder -bund 242 versehen, der vom Außenumfangsabschnitt seiner Stirnfläche absteht. Die Befestigungsmittel umfassen eine Anzahl von Stellschrauben 243, die durch den Ringbund 242 des innenverzahnten Sonnenrad 138 in die Umfangswand der Nut 241 eingeschraubt sind, wodurch das innenverzahnte Sonnenrad 138 in der Nut 241 im Ausgangsflansch 115 befestigt ist.
Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche im wesentlichen der zweiten Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 entspricht, jedoch mit Ausnahme der Ausgestaltung der Befestigungsmittel. Den Teilen von Fig. 6 entsprechende Teile sind daher mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr im einzelnen erläutert.
Wie im Fall der zweiten Ausführungsform ist in der Stirnfläche des Ausgangsflansches 115 eine Ringausnehmung oder -nut 241 ausgebildet, von welcher das innenverzahnte Sonnenrad 138 aufgenommen ist. Der Ausgangsflansch und das innenverzahnte Sonnenrad 138 sind mit Hilfe der Befestigungsmittel miteinander verbunden. Die Befestigungsmittel bestehen aus einem gerändelten Abschnitt in bzw. an der Außenumfangsfläche des innenverzahnten Sonnenrads 138. Das innenverzahnte Sonnenrad 138 ist in die Nut 241 mit Preßsitz so eingesetzt, daß der gerändelte Abschnitt 341 in Kraftschlußverbindung mit der Umfangswandfläche der Nut 241 im Ausgangsflansch 115 steht, wodurch das innenverzahnte Sonnenrad 138 in der Nut 241 im Ausgangsflansch 115 befestigt oder festgelegt ist. Bei der dritten Ausführungsform wird die Notwendigkeit für Befestigungsteile, wie Schrauben oder Bolzen, vermieden, während gleichzeitig die Montage und die Verwaltung bzw. Lagerhaltung von Teilen vereinfacht werden.
Die Fig. 9 und 10 veranschaulichen ein Planetenuntersetzungsgetriebe gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesen Figuren sind die den Teilen und Bauelementen der ersten, in Verbindung mit den Fig. 3 bis 6 beschriebenen Ausführungsform ähnlichen Teile und Bauelemente mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht mehr im einzelnen erläutert.
Die vierte Ausführungsform gemäß den Fig. 9 und 10 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in folgender Hinsicht: Der Ausgangsflansch 115 weist eine Ringausnehmung oder -nut 441 auf, von welcher das innenverzahnte Sonnenrad 138 mit Passung aufgenommen ist. Der Ausgangsflansch 115 und das innenverzahnte Sonnenrad 138 sind mit Hilfe von Befestigungsmitteln miteinander verbunden. In der Umfangsfläche der im Flansch 115 ausgebildeten Ausnehmung oder Nut 441 sind in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung mehrere axiale Nuten 442 jeweils eines halbkreisförmigen Querschnitts geformt. Andererseits ist das innenverzahnte Sonnenrad 138 in seiner Außenumfangsfläche in einem vorbestimmten Umfangsteilungsabstand mit einer Anzahl von axialen Nuten 443 jeweils eines halbkreisförmigen Querschnitts versehen. Die in der Umfangsfläche der Ausnehmung oder Nut 441 geformten axialen Nuten 442 und die in der Außenumfangsfläche des innenverzahnten Sonnenrads 138 ausgebildeten axialen Nuten 443 bilden gemeinsam mehrere geteilte kreisförmige Bohrungen. Die Befestigungsmittel bestehen aus einer Anzahl von Schrauben 444, die in diese geteilten Bohrungen eingeschraubt sind. Das innenverzahnte Sonnenrad 138 ist auf diese Weise in der im Ausgangsflansch 115 geformten Nut 441 befestigt.
Fig. 11 veranschaulicht eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die - mit Ausnahme der Ausgestaltung der Befestigungsmittel - im wesentlichen der vierten Ausführungsform entspricht. Den Teilen von Fig. 10 gleiche oder ähnliche Teile sind daher mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr im einzelnen erläutert. Bei der fünften Ausführungsform bestehen die Befestigungsmittel aus einer Anzahl von Kopf-Bolzen 544, die in die geteilten Bohrungen eingetrieben sind. Das innenverzahnte Sonnenrad 138 ist mittels dieser Kopf-Bolzen 544 in der Ausnehmung oder Nut 441 des Ausgangsflansches 115 festgelegt.
Die zweiten bis fünften Ausführungsformen, wie beschrieben, bieten gegenüber der ersten Ausführungsform den folgenden Vorteil: Das Längsmaß des Untersetzungsgetriebes ist unter kompakter Ausbildung des gesamten Untersetzungsgetriebes dadurch verkleinert, daß der Planetenradmechanismus innerhalb der axialen Länge des Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs liegt. Dieses Merkmal ist besonders dann von Vorteil, wenn das Untersetzungsgetriebe in einem Steuersystem für einen Arbeitsautomaten eingesetzt wird.
Die Fig. 12 bis 14 veranschaulichen eine sechste Ausführungsform des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Planetenuntersetzungsgetriebe weist einen allgemein mit der Bezugsziffer 600 bezeichneten einbeschriebenen (innenliegenden) Planetenradmechanismus auf. Der Planetenradmechanismus 600 umfaßt zwei ringförmige, außenverzahnte Zahnräder 601a und 601b, die in der Axialrichtung nebeneinander angeordnet sind. Jedes der Zahnräder 601a und 601b weist eine Trochoiden-Außenverzahnung auf, die ein als Ausgangselement dienendes innenverzahntes Zahnrad 602 innenseitig einschließt (inscribe). Wie im Fall der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist nämlich die Innenumfangsfläche des innenverzahnten Zahnrads 602 mit einer Anzahl von Nuten versehen, die in der Umfangsrichtung auf gleiche Abstände verteilt sind und welche Außenbolzen 603 drehbar oder feststehend aufnehmen. Der (jeder) Außenbolzen 603 bildet eine gekrümmte Zahnform des innenverzahnten Zahnrads 602 für Eingriff mit den Außenzähnen der außenverzahnten Zahnräder 601a, 601b. Auf diesen Außenbolzen 603 können äußere Rollen oder Außenrollen frei (drehbar) gelagert sein. Jedes der außenverzahnten Zahnräder 601a und 601b ist mit einer Anzahl von z.B. sechs Bolzenaufnahmebohrungen 604 versehen, die in der Umfangsrichtung auf gleiche Abstände verteilt sind. Die Bolzenaufnahmebohrungen 604 im außenverzahnten Zahnrad 601a und die Bohrungen 604 im außenverzahnten Zahnrad 601b sind axial miteinander ausgefluchtet, wobei die axial fluchtenden Bolzenaufnahmebohrungen 604 jeweils Innenbolzen 606 aufnehmen. Diese Innenbolzen 606 werden von einem stationären bzw. ortsfesten Flansch 608 getragen, der als ein an einem ortsfesten Rahmen 607 befestigtes ortsfestes Element dient. Die Innenbolzen 606 tragen über zwischengefügte Lager 611 drehbare, exzentrische zylindrische Rollen 610. An jeder der exzentrischen Rollen 610 ist ein zweites außenverzahntes Zahnrad 612 materialeinheitlich angebracht. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das zweite außenverzahnte Zahnrad 612 am rechten Ende der exzentrischen zylindrischen Rolle 610 vorgesehen. Diese Anordnung ist jedoch nicht ausschließlich, vielmehr kann das zweite außenverzahnte Zahnrad 612 zwischen den außenverzahnten Zahnrädern 601a und 601b jedes Paars angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, das zweite außenverzahnte Zahnrad 612 am linken Ende der exzentrischen zylindrischen Rolle 610 zu montieren. Jede exzentrische zylindrische Rolle 610 ist mit zwei exzentrischen Abschnitten bzw. Exzenterteilen 613a und 613b versehen, die in der Axialrichtung nebeneinander liegen. Zwischen den Exzenterteilen 613a und 613b und den Bolzenaufnahmebohrungen 604 in den außenverzahnten Zahnrädern 601a, 601b sind Lager 614 angeordnet. Das innenverzahnte Zahnrad 602 ist an seinen beiden Seiten durch zwei Drehdeckel 616, 617 verspannt, die im Zusammenwirken miteinander als ein Drehgehäuse dienen, und ist an den Drehdeckeln 616, 617 mit Hilfe einer Anzahl von (nicht dargestellten) Schrauben-Mutteranordnungen befestigt. Ersichtlicherweise kann die exzentrische Rolle 610 durch die Nebeneingangswelle mit Exzenterteilen, wie in Fig. 11 dargestellt, ersetzt werden.
Der Planetenradmechanismus 600 des einbeschriebenen Typs arbeitet in der Weise, daß das als Ausgangselement dienende innenverzahnte Zahnrad 602 in der Richtung entsprechend der Drehrichtung der exzentrischen zylindrischen Rolle 610 rotiert.
Der Planetenradmechanismus 600 des einbeschriebenen Typs ist der gleiche, wie er bei bekannten Trochoiden- Planetenuntersetzungsgetrieben verwendet wird. Das Planetenuntersetzungsgetriebe gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet diesen Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs in Kombination mit einem Planetenradmechanismus, wie er allgemein mit der Bezugsziffer 630 bezeichnet ist.
Der Planetenradmechanismus 630 umfaßt eine Eingangswelle 631, die durch ein an einem ortsfesten oder feststehenden Flansch 608 montiertes Lager und ein an einem Drehdeckel 616 montiertes Lager 633 drehbar gelagert ist. Die oben erwähnte exzentrische zylindrische Rolle 610 ist die Eingangswelle 631 konzentrisch umgebend angeordnet. Ein außenverzahntes Sonnenrad 635 ist am einen Ende der Eingangswelle 631 materialeinheitlich angeformt. Weiterhin sind mehrere Planetenräder 636 in gleichen Umfangsabständen um das außenverzahnte Sonnenrad 636 herum, mit diesem kämmend, angeordnet. Jedes Planetenrad 636 wird durch eine Planetenradwelle 637 drehbar getragen. Die Planetenradwellen (oder -achsen) 637 sind an einem außenverzahnten Planetenträgerzahnrad 638 befestigt. Die erwähnten außenverzahnten Zahnräder 612 stehen mit der Außenverzahnung des Planetenträgerzahnrads 638 in Eingriff. Die Planetenräder 636 kämmen mit einem innenverzahnten Sonnenrad 640, das am Drehdeckel 616 so angebracht ist, daß es zusammen mit dem Drehdeckel 616 und dem innenverzahnten Zahnrad 602 rotiert, das mit dem Drehdeckel 616 verbunden ist und als Ausgangs- oder Abtriebselement dient.
Im Planetenradmechanismus 630 sind die Richtung der Eingangsdrehung der Eingangswelle 631 und die Richtung der Ausgangsdrehung des Planetenträgerzahnrads 638 jeweils gleich; dabei wirkt ein Drehmoment auf das innenverzahnte Sonnenrad 640 in der Richtung, welche der Richtung der Ausgangsdrehung des Planetenträgerzahnrads 638 entgegengesetzt ist.
Die Arbeitsweise des Planetenuntersetzungsgetriebes gemäß der sechsten Ausführungsform ist folgende:
Gemäß den Fig. 13 und 14 wird die Drehung des außenverzahnten Sonnenrads 635 in der Richtung eines Pfeils P6 auf die Planetenräder 636 übertragen, um diese in der Richtung eines Pfeils P7 rotieren zu lassen. Die Drehung der Planetenräder 636 in der Richtung des Pfeils P7 verursacht einerseits eine Drehung des innenverzahnten Sonnenrads 640 in der Richtung eines Pfeils P8 und andererseits eine Drehung des Planetenträgerzahnrads 638 in der Richtung eines Pfeils P9. Die Drehung des Planetenträgerzahnrads 638 in der Richtung des Pfeils P9 wird über die zweiten außenverzahnten Zahnräder 612 auf die die Exzenterteile 613a und 613b aufweisende exzentrische zylindrische Rolle 610 übertragen, so daß letztere zu einer Drehung in Richtung eines Pfeils P10 gebracht wird. Das innenverzahnte Zahnrad 602 wird durch die exzentrische zylindrische Rolle 610 in eine Drehung in einer Richtung versetzt, welche der Drehrichtung P8 des innenverzahnten Sonnenrads 640 gleich ist. Der Planetenradmechanismus 600 des einbeschriebenen Typs arbeitet somit in der Weise, daß die Drehrichtung P8 des innenverzahnten Zahnrads 602 als Ausgangselement der Drehrichtung P9 des Eingangselements, das im vorliegenden Fall aus dem Planetenträgerzahnrad 638 besteht, entgegengesetzt ist. Genauer gesagt die Drehung des Planetenträgerzahnrads 638 wird über die zweiten außenverzahnten Zahnräder 612, die exzentrischen Rollen 610 und die außenverzahnten Zahnräder 601a, 601b auf das innenverzahnte Zahnrad 602 übertragen, so daß letzteres in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Planetenträgerzahnrads 638 in Drehung versetzt wird. Andererseits arbeitet der Planetenradmechanismus 630 in der Weise, daß die Drehrichtung P9 des Planetenträgerzahnrads 638 als Ausgangselement der Richtung P6 der Eingangswelle 631 als Eingangselement gleich ist. Insbesondere wird die Drehung der Eingangswelle 631 über das außenverzahnte Sonnenrad 635 und die Planetenräder 636 auf das Planetenträgerzahnrad 638 übertragen, so daß letzteres in der gleichen Richtung wie die Eingangswelle 631 in Drehung versetzt wird.
Es sei vorliegend angenommen, daß ein Fehler in der Drehung des als Abtriebs- oder Ausgangselement dienenden innenverzahnten Zahnrads 602 aufgetreten ist.
Wenn gemäß den Fig. 13 und 14 die Drehphase des innenverzahnten Zahnrads 602 gegenüber der richtigen Phase um eine Größe +Q vorgeeilt ist, eilt auch die Phase des am innenverzahnten Zahnrads 602 befestigten und mit diesem verbundenen innenverzahnten Sonnenrads 640 um die gleiche Größe +Q voraus. Im Planetenradmechanismus 630 rotiert das Planetenträgerzahnrad 638 in der gleichen Richtung wie das außenverzahnte Zahnrad 635, so daß die exzentrische zylindrische Rolle 610 um die Größe +Q in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des innenverzahnten Zahnrads 602 durch oder über die zweiten außenverzahnten Zahnräder 612, die mit dem Planetenträgerzahnrad 638 kämmen, rotationsmäßig vorgeschoben wird. Andererseits sind im Planetenradmechanismus 600 des einbeschriebenen Typs die Richtung der Eingangsdrehüng und die Richtung der Ausgangsdrehung zueinander entgegengesetzt, so daß das Planetenträgerzahnrad 638 um eine Drehgröße -Q verschoben (pushed) wird, und zwar in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des innenverzahnten Zahnrads 602. Infolgedessen verursacht die Fluktuation der Drehung des innenverzahnten Zahnrads 602 einen Effekt, der eine Verzögerung der Drehphase des zweiten außenverzahnten Zahnrads 612, d.h. der exzentrischen Rolle 610 um die durch -Q dargestellte Größe bewirkt.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Übertragung der Drehung vom außenverzahnten Sonnenrad 635 auf die Planetenräder 636 in einer geschlossenen Schleife stattfindet, so daß die Drehung der Planetenräder 636 über das Planetenträgerzahnrad 638, die zweiten außenverzahnten Zahnräder 612, die Exzenterteile 613a, 613b, die außenverzahnten Zahnräder 610a, 610b, das innenverzahnte Zahnrad 602, den Drehdeckel 616 und das innenverzahnte Sonnenrad 640 zum Planetenrad 636 rückgeführt bzw. rückgekoppelt (returned) wird. Infolgedessen wird Information vom innenverzahnten Sonnenrad 640 negativ zur Eingangsseite des Planetenradmechanismus 600 des einbeschriebenen Typs rückgekoppelt (Gegenkopplung). Das Untersetzungsgetriebe selbst besitzt somit eine Funktion zum Aufheben oder Auslöschen des Fehlers +Q um -Q, um damit eine Fluktuation im Regelobjekt, wie im Fall der elektrischen Rückkopplung in einem Servosystem, zu kompensieren. Ersichtlicherweise wird ein etwaiger Fehler, der im Sinne einer Verzögerung der Drehphase des innenverzahnten Zahnrads 602 auftritt, durch die Funktion kompensiert, welche die Eingangsseite nach dem gleichen Prinzip, wie oben beschrieben, vorschiebt bzw. voreilen läßt.
Die oben beschriebene sechste Ausführungsform liefert dieselben Vorteile, wie sie mit der in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 beschriebenen ersten Ausführungsform erzielt werden.
Ein Untersetzungsgetriebe mit Planetenradmechanismen des einbeschriebenen (innenliegenden) Typs erster und zweiter Stufe kann so angeordnet oder ausgelegt werden, daß die Ausgangs- bzw. Abtriebsseite der ersten Stufe die Eingangs- oder Antriebsseite der zweiten Stufe ist. Bei dieser Anordnung ist zumindest der Planetenradmechanismus der Ausgangsseite, d.h. der zweiten Stufe, so ausgebildet, daß die Differenz zwischen der Zähnezahl des innenverzahnten Zahnrads und der Zähnezahl eines jeden außenverzahnten Zahnrads nicht kleiner ist als 2.
Der innenverzahnte Zweistufen-Zahnradmechanismus des einbeschriebenen Typs mit Trochoiden-Zähnen und mit der oben angegebenen Zähnezahldifferenz M in der zweiten Stufe (wobei M eine ganze Zahl nicht kleiner als 2 ist) kann aufgrund der großen Zahl der effektiv miteinander kämmenden Zähne ein großes Drehmoment übertragen, so daß dieser Mechanismus ohne weiteres die Anforderungen bezüglich geringerer Abmessungen und höherer Steifheit zu erfüllen vermag. Ungünstigerweise ist dabei jedoch das Untersetzungsverhältnis im Vergleich zum Mechanismus, bei dem die erwähnte Differenz der Zähnezahl gleich 1 ist, klein. Wenn die Differenz der Zähnezahl gleich 2 ist, liegt das Untersetzungsverhältnis vorzugsweise im Bereich zwischen 1/5 und 1/50. Gleichzeitig werden hohe Steifheit sowie verringerte Größe und verringertes Gewicht in der Stufe erzielt, in welcher die erwähnte Differenz in der Zähnezahl nicht kleiner ist als 2. Außerdem gewährleistet das Untersetzungsgetriebe aufgrund der Kombination der beiden Stufen von Planetenradmechanismen ein großes Untersetzungsverhältnis. Darüber hinaus ist es dabei möglich, ein großes Drehmoment zu übertragen, weil der Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs mit der erwähnten Zähnezahldifferenz nicht kleiner als 2 als letzte Stufe des Untersetzungsgetriebes benutzt wird. Im allgemeinen wird das Gesamtgewicht eines mehrstufigen Untersetzungsgetriebes hauptsächlich durch das Gewicht der letzten Stufe bestimmt, wobei die Untersetzungsmechanismen an der Eingangsseite der letzten Stufe nur ein vergleichsweise kleines Drehmoment zu übertragen brauchen, das nur 1/Untersetzungsverhältnis der letzten Stufe des von der letzten Stufe aufzunehmenden Drehmoments beträgt. Die von der letzten Stufe verschiedenen Untersetzungsmechanismen können daher klein sein und niedriges Gewicht aufweisen, so daß der Vorteil der Gewichtsreduzierung in keinem Fall beeinträchtigt wird.
Fig. 15 veranschaulicht einen Planetenradmechanismus gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die siebte Ausführungsform ist dadurch realisiert, daß bei der ersten Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 die technische Idee bezüglich der oben erläuterten Zähnezahldifferenz übernommen wird.
Dabei ist nämlich der Planetenradmechanismus 100 des einbeschriebenen Typs der zweiten Stufe so ausgelegt, daß die Differenz zwischen der Zahl der Außenbolzen 111 am innenverzahnten Zahnrad 108 und der Zahl der Außenzähne eines jeden der außenverzahnten Zahnräder 103a, 103b nicht kleiner ist als 2. Andere Konstruktionsabschnitte sowie die Arbeitsweise dieser Ausführungsform sind im wesentlichen die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. In Fig. 15 sind daher die gleichen Teile oder Bauelemente wie gemäß Fig. 3 mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und demzufolge nicht mehr im einzelnen erläutert.
Der technische Grundgedanke bezüglich der Differenz in der Zähnezahl kann auch auf Untersetzungsgetriebe angewandt werden, die drei oder mehr Drehzahluntersetzungsstufen aufweisen. In einem solchen Fall kann die Anordnung so getroffen sein, daß mindestens eine dieser Stufen einen Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs aufweist, der so ausgebildet ist, daß die Differenz zwischen der Zahl der Außenbolzen am innenverzahnten Zahnrad und der Zahl der Zähne der außenverzahnten Zahnräder nicht kleiner ist als 2.

Industrielle Anwendbarkeit

Das Planetenuntersetzungsgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei verschiedenen Steuersystemen zum Steuern des Antriebs von bewegbaren Elementen, beispielsweise eines Arms eines Industrie-Arbeitsautomaten, verwendet werden.

Claims

1. Planetenuntersetzungsgetriebe mit einem Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs, umfassend ein ringförmiges innenverzahntes Rad (108; 602), eine außenverzahnte Radeinheit (103a, 103b; 601a, 601b), die mit dem innenverzahnten Rad in Eingriff steht, mehrere in der außenverzahnten Radeinheit vorgesehene und in Umfangsrichtung beabstandete Bolzenaufnahmebohrungen (112; 604), lose in die Bolzenaufnahmebohrungen eingesetzte innere Bolzen (113; 606), einen die inneren Bolzen halternden Flansch (115, 608) und (eine) drehbare Exzentermittel bzw. -einheit (102a, 102b; 613a, 613b) zur Herbeiführung einer exzentrischen Drehung der außenverzahnten Radeinheit mit einer Orbitalbewegung,

gekennzeichnet durch einen mit dem Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs kombinierten Planetenradmechanismus (130; 630) mit einer Eingangswelle (131; 631), einem außenverzahnten Sonnenrad (132; 635), das an der Eingangswelle zur Mitdrehung mit ihr befestigt ist, einer Anzahl von um das Sonnenrad herum angeordneten und mit ihm in Eingriff stehenden Planetenrädern (133; 636), einem innenverzahnten Sonnenrad (138; 640), mit welchem die Planetenräder in Eingriff stehen, und einem drehbaren Planeten(rad)träger (136; 638), welcher die Planetenräder drehbar trägt bzw. lagert und mit der Exzentereinheit zum Drehen derselben verbunden ist,

wobei das innenverzahnte Rad (108; 602) oder der Flansch (115; 608) als Ausgangs- bzw. Abtriebselement und das betreffende andere Bauteil als stationäres Element dient,

und wobei das innenverzahnte Sonnenrad (138; 640) mit dem Abtriebselement zur Mitdrehung mit diesem verbunden ist,

so daß die Drehung der Eingangswelle über das außenverzahnte Sonnenrad und die Planetenräder auf den Planeten(rad)träger übertragen wird, um den Planeten(rad)träger sich in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung der Eingangswelle drehen zu lassen, und

die Drehung des Planeten(rad)trägers über die Exzentereinheit und die außenverzahnte Radeinheit auf das Abtriebselement übertragen wird, um das Abtriebselement sich in der Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Planeten(rad)träges drehen zu lassen.

2. Planetenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, wobei das Abtriebselement einen Flansch (115) aufweist, während das stationäre Element das innenverzahnte Rad (108) aufweist.

3. Planetenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 2, wobei der Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs eine Zwischeneingangswelle (101), an welcher die Exzentermittel (102a, 102) zur Mitdrehung als Einheit (mit ihr) montiert sind, aufweist und der Planeten(rad)träger (136) mit der Zwischeneingangswelle zur Mitdrehung als Einheit (mit ihr) verbunden ist.

4. Planetenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Zwischeneingangswelle (101) hohl und durch die Eingangswelle für Relativdrehung zur Eingangswelle und konzentrisch zur Eingangswelle gelagert ist.

5. Planetenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, wobei das Abtriebselement ein innenverzahntes Rad (602) aufweist, während das stationäre Element den Flansch (608) aufweist, und das innenverzahnte Rad über ein drehbares Gehäuse (616) mit dem innenverzahnten Sonnenrad (640) zur Mitdrehung als Einheit (mit ihm) verbunden ist.

6. Planetenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 5, wobei der Planetenradmechanismus (630) des einbeschriebenen Typs ein zweites außenverzahntes Radmittel (612), das auf den Exzentermitteln (613a, 613b) zur Mitdrehung als Einheit (mit diesen) montiert ist, aufweist und wobei der Planeten(rad)träger ein Planetenträgerzahnrad (638) aufweist, das mit dem zweiten außenverzahnten Radmittel in Eingriff steht.

7. Planetenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 6, wobei die Exzentereinheit eine Anzahl von Exzenterelementen (610) aufweist, die von den inneren Bolzen (606) drehbar getragen sind, und wobei das zweite außenverzahnte Radmittel eine Anzahl von außenverzahnten Rädern (612) aufweist, die materialeinheitlich mit den Exzenterelementen vorgesehen sind.

8. Planetenuntersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, wobei der Flansch (115) eine ringförmige Ausnehmung (241; 441) zur Aufnahme des innenverzahnten Sonnenrads (138) aufweist und wobei der Flansch und das innenverzahnte Sonnenrad durch Befestigungsmittel (243; 342; 444; 544) aneinander befestigt sind.

9. Planetenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 8, wobei das innenverzahnte Sonnenrad (138) mit einem von einem Außenumfangsabschnitt der Stirnfläche desselben abstehenden ringförmigen Ansatz (242) versehen ist und wobei die Befestigungsmittel Schrauben (243) umfassen, welche radial durch den ringförmigen Ansatz des innenverzahnten Sonnenrads hindurchgeführt und in die Umfangswand der Ausnehmung (241) eingeschraubt sind.

10. Planetenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 8, wobei die Befestigungsmittel einen an der Außenumfangsfläche des innenverzahnten Sonnenrads (138) vorgesehenen gerändelten Abschnitt (341) umfassen und das innenverzahnte Sonnenrad derart mit Preßsitz in die Ausnehmung eingesetzt ist, daß der gerändelte Abschnitt in Reibungs- oder Kraftschlußeingriff mit der Umfangsfläche der Ausnehmung steht.

11. Planetenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 8, wobei die Umfangswandfläche der Ausnehmung (441) im Flansch (115) eine Anzahl von einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt besitzenden und in Umfangsrichtung auf gleiche Abstände verteilten axialen Nuten (442) aufweist, während die Außenumfangsfläche des innenverzahnten Sonnenrads (138) eine Anzahl von einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzenden und in Umfangsrichtung auf gleiche Abstände verteilten axialen Nuten (443) aufweist, wobei die in der Umfangsfläche der Ausnehmung geformten axialen Nuten und die in der Außenumfangsfläche des innenverzahnten Sonnenrads geformten axialen Nuten im Zusammenwirken miteinander eine Vielzahl von geteilten Bohrungen festlegen, und wobei die Befestigungsmittel eine Anzahl von in die geteilten Bohrungen eingeschraubten Schrauben (444) umfassen.

12. Planetenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 8, wobei die Umfangswandfläche der Ausnehmung (441) im Flansch (115) eine Anzahl von einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt besitzenden und in Umfangsrichtung auf gleiche Abstände verteilten axialen Nuten (442) aufweist, während die Außenumfangsfläche des innenverzahnten Sonnenrads (138) eine Anzahl von einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzenden und in Umfangsrichtung auf gleiche Abstände verteilten axialen Nuten (443) aufweist, wobei die in der Umfangsfläche der Ausnehmung geformten axialen Nuten und die in der Außenumfangsfläche des innenverzahnten Sonnenrads geformten axialen Nuten im Zusammenwirken miteinander eine Vielzahl von geteilten Bohrungen festlegen, und wobei die Befestigungsmittel eine Anzahl von in die geteilten Bohrungen eingeschraubten Schrauben (444) umfassen.

13. Plantenuntersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Differenz zwischen der Zähnezahl des innenverzahnten Rads (108) und der Zähnezahl jedes außenverzahnten Rads (103a, 103b) im Planetenradmechanismus des einbeschriebenen Typs nicht kleiner ist als 2.