DE4411602A1 - Schneckengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneckengetriebe, be­ stehend aus Schnecke, Schneckenrad und Gehäuse. Derartige Schneckengetriebe finden im Maschinenbau und in der Feingerätetechnik weitverbreitet Anwen­ dung.

Mit Hilfe von Schneckengetrieben können Drehbewe­ gungen äußerst feinfühlig und weitestgehend spiel­ frei untersetzt und in ihrer Drehachse um vorzugs­ weise 90° umgelenkt werden. Üblicherweise sind diese Getriebe in einer Kraftübertragungsrichtung gesperrt.

Insbesondere für den Einsatz im Maschinenbau sind im Stand der Technik mechanische Schneckengetriebe mit direktem Eingriff von Schnecke und Schneckenrad in vielfältigen Ausführungsformen bekannt.

Mit der technischen Weiterentwicklung in Maschinen­ bau und Feingerätetechnik werden jedoch ständig wachsende Anforderungen gestellt, die im wesentli­ chen auf Minimierung der Übertragungsverluste, wei­ tere Verringerung des Getriebespiels, Erreichung minimierter Massenträgheitsmomente und Verringerung des Stik-Slip-Effektes abzielen. Besonders wichtig ist dabei die Realisierung eines niedrigen Anfahr- Losbrechdrehmomentes.

Die bekannten Anordnungen mit gleitender Reibung können diese Forderungen nur in geringem Maße er­ füllen.

Nach DE 41 12 658 ist eine Ausführungsform eines Schneckengetriebes bekannt, die als Kraftübertragungselement zwischen Schnecke und Schneckenrad auf hydraulischen Druckölkissen schwimmende Kugeln verwendet. Dabei treibt eine au­ ßenverzahnte globoidförmige Gewindeschnecke über eine oder mehrere Kugelringe einen innenverzahnten um die Schnecke angeordneten Radkörper an. Die in einzelnen Taschen des Kugelrings gelagerten Kugeln werden dabei mittels Öldruck zum Eingriff zwischen Schnecke und Schneckenrad gebracht.

Allen bekannten Lösungen des Standes der Technik haftet der Mangel an, daß zur Verringerung der Rei­ bung und des Spieles zwischen Schnecke und Schneckenrad mechanisch komplizierte Konstruktionen erforderlich sind, die eines hohen Herstellungsauf­ wandes bedürfen und deren Bauformen und Abmessungen zu bisherigen Getrieben nicht kompatibel sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneckengetriebe anzugeben, daß eine geringe Rei­ bung aufweist und sich einfach fertigen läßt.

Erfindungsgemäß gelingt die Aufgabe dadurch, daß zwischen Schnecke und Schneckenrad eine endlose Kette von Kugeln angeordnet ist, die Kugelkette in einem Kreislauf zwangsgeführt wird, die Kugeln der Kette in einer spiralförmigen Schnecke innerhalb der Schneckenwelle zurückgeführt werden, die Schnecke von einem zylindrischen Gehäuse um­ schlossen ist, die Schnecke beidseitig mit Ablenkvorrichtungen versehen ist und die Schnecken­ welle Ein- und Auslaufbohrungen für die Kugelrück­ führung aufweist.

Ferner ist es möglich, daß das Schneckenrad durch eine Zahnstange ersetzt ist.

Dabei kann erreicht werden, daß beispielsweise mit­ tels Tellerfedern eine Vorspannung erzeugt wird, die gewährleistet, das über die gesamte Lebensdauer der Mechanik ein spiel freier und verschleißarmer Antrieb zur Verfügung steht. Weiterhin ist vorteil­ haft, daß durch das geringe Massenträgheitsmoment hohe Beschleunigungen mit kleinen Antriebsleistun­ gen ermöglicht werden. Der Linearantrieb ermöglicht unbegrenzte Verfahrwege bei gleichzeitig hoher ab­ soluter Positioniergenauigkeit.

Um eine einfache Fertigung der Schnecke zu errei­ chen, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneckengetriebes vor, daß die Gewindeschnecke aus mehreren Teilen besteht. Die Teilung erfolgt dabei zweckmäßigerweise an den Stellen, an denen sich die Ein- bzw. Auslaufbohrun­ gen für die Kugelrückführung befinden.

Das erfindungsgemäße Schneckengetriebes zeichnet sich insbesondere durch den Vorteil aus, daß es mit einem weitaus geringeren technischen Aufwand als bekannte Anordnungen herstellbar ist.

Die Erfindung benutzt den herkömmlichen und bekann­ ten Aufbau eines Schneckengetriebes, setzt aber zur Kraft- und Bewegungsübertragung von der Schnecke zum Schneckenrad eine endlose Kette dicht aneinan­ dergereihter Kugeln ein. Diese Kugelkette wird je­ weils von den im Eingriff zwischen Schnecke und Schneckenrad befindlichen Kugeln angetrieben. Sie bewegt sich innerhalb des Schraubengangprofils bis zum Schneckenende und wird dann über Ein- bzw. Aus­ laufbohrungen sowie eine Nut im Inneren der Schneckenwelle zum Schneckenanfang zurückgeführt. Das Gehäuse und die beidseitig der Schnecke ange­ ordneten Ablenkvorrichtungen übernehmen die Führung der Kugeln.

Die erfindungsgemäße Ausführung des Getriebes re­ alisiert mit geringstmöglichem technischen Aufwand, daß

• - durch die Abrollbewegung der Kugeln zwischen dem Zahnflanken von Schnecke und Schneckenrad Leicht­ gängigkeit, Spielfreiheit und geringer Verschleiß erreicht werden,
• - durch den gleichzeitigen Eingriff mehrerer Kugeln bei größerem Schneckenrad die Übertragungsleistung erhöht werden kann und
• - das Schneckengetriebe in jeder Gebrauchslage ein­ setzbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der zuge­ hörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Schneckengetriebe im Schnitt,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch das Schneckengetriebe mit der Darstellung einer Ausführungsmöglichkeit für den Kugelumlauf,

Fig. 3 einen Radialschnitt durch die Schnecke mit Kugeleinlauf und

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Anordnung mit Zahnstange.

In Fig. 1 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Schneckengetriebes dargestellt. Auf einer in einem Gehäuse (1) mehrfach gelagerten Antriebswelle (2) sitzt eine Schnecke (3), deren Durchmesser an den Radius des Schneckenrades (5) angepaßt ist. Die als Kraftübertragungselement dienende endlose Kette von Kugeln (4) greift in das im Gehäuse (1) ge­ lagerte, speziell verzahnte Schneckenrad (5) ein. Der Schneckengang wird dabei so hergestellt, daß eine geringfügige kontinuierliche Veränderung der Steigung realisiert wird. Dadurch werden geome­ trisch bedingte Fehler zwischen Schneckenrad (5) und Schneckengang kompensiert.

Die in den Schraubengangprofilen (6) von Schnecke (3) und den Schraubengangprofilen (7) des Schneckenrades (5) abrollenden Kugeln (4) voll­ führen einen Kreislauf.

Wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist, trei­ ben die im Eingriff befindlichen Kugeln (4) die Ku­ gelkette über den äußeren Schneckengang (6) und führen sie durch eine in die Welle (2) eingearbei­ tete spiralförmige innere Schnecke (10) zum Anfang des äußeren Schneckengangs (9) zurück. Beidseits der Schnecke (3) sind Ablenkvorrichtungen (11), so­ wie Ein- und Auslaufkanäle (8, 9) an Schnecke (3) und Welle (2) angeordnet, die in Verbindung mit dem besonders geformten Gehäuse (1) den Kugelkreislauf bewirken. Es ist somit ein Antrieb mit Rechts- und Linkslauf möglich.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Antriebswelle
3 Schnecke
4 Kugeln
5 Schneckenrad
6 Schraubengangprofil Schnecke
7 Schraubengangprofil Schneckenrad
8 Einlaufkanal
9 Auslaufkanal
10 innere Schnecke
11 Ablenkvorrichtung

Claims (3)

1. Schneckengetriebe, bestehend aus Schnecke, Schneckenrad und Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zwischen Schnecke und Schneckenrad eine endlose Kette von Kugeln angeordnet ist,
• - die Kugelkette in einem Kreislauf zwangsgeführt wird,
• - die Kugeln der Kette in einer spiralförmigen Schnecke innerhalb der Schneckenwelle zurückgeführt werden,
• - die Schnecke von einem zylindrischen Gehäuse umschlossen ist,
• - die Schnecke beidseitig mit Ablenkvorrichtungen versehen ist und
• - die Schneckenwelle Ein- und Auslaufbohrungen für die Kugelrückführung aufweist.

2. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad durch eine Zahnstange ersetzt ist.

3. Schneckengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gewindeschnecke aus mehreren Teilen besteht, wobei die Teilung an den Stellen angebracht ist, an denen sich die Ein- bzw. Auslaufbohrungen für die Kugelrückführung befinden.