DE9302555U1

DE9302555U1 - Stepper gears, especially epicycloid gears

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Publication number: DE9302555U1
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Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2003-02-24

Description

Stepper gears, especially epicycloidal gears.

Die Erfindung betrifft ein Schrittgetriebe, insbesondere ein Epizykloiden-Getriebe, mit einem von einer AntriebsweIIe aus antreibbaren PlanetBnradträger, mit einem in diesem gelagerten, mit einem ortsfesten Sonnenrad kämmenden Planetenrad, welches eine Kurbel mit einem Kurbelzapfen trägt, mit einem eine AbtriebswElle antreibenden Abtriebsorgan, welches im wesentlichen koaxial zum Planetenradträger drehbar gelagert ist, und mit einer radial zur Drehachse des Abtriebsorgans verlaufenden Kulisse,The invention relates to a stepping gear, in particular an epicycloid gear, with a planetary gear carrier that can be driven from a drive shaft, with a planetary gear mounted therein, meshing with a stationary sun gear, which carries a crank with a crank pin, with an output member that drives an output shaft and is mounted so that it can rotate essentially coaxially with the planetary gear carrier, and with a slotted guide that runs radially to the axis of rotation of the output member,

1G die drehfest mit dem Abtriebsorgan verbunden ist und in die der Kurbelzapfen unter Zwischenschaltung eines Kulissensteines eingrsift.1G which is connected to the output member in a rotationally fixed manner and into which the crank pin engages with the interposition of a sliding block.

SchrittgEtriEbE disser Art werden vorzugsweise als Positionierantriebe in Fertigungsanlagen und dgl. verwendet. Eine an der AntriebswElle wirkende gleichförmige Antriebsbewegung wird in eine ungleichförmige Antriebsbewegung umgewandelt und kann beispielsweise über ein Ritzel auf eine Zahnstange einwirken. Ein solches Schrittgetriebe ermöglicht eine sichere und zuverlässige Bewegung großer Massen mit hoher Geschwindigkeit bei präziser Positionierung, weil trotz gleichförmiger Antriebsbewegung die Abtriebsbewegung langsam von Null auf einen Maximalwert beschleunigt und dann wieder auf Null verzögert wird.Stepper gears of this type are preferably used as positioning drives in production plants and the like. A uniform drive movement acting on the drive shaft is converted into a non-uniform drive movement and can, for example, act on a rack via a pinion. Such a stepper gear enables a safe and reliable movement of large masses at high speed with precise positioning, because despite the uniform drive movement, the output movement is slowly accelerated from zero to a maximum value and then decelerated back to zero.

Bei einem bekannten Schrittgetriebe der eingangs erwähnten Art ist ein einziges Planetenrad vorgesehen, welches über seine Kurbel die Kulisse und das drehfest mit ihr verbundene Abtriebsargan antreibt. Die Leistung des GetriebES ist durch seine Bauabmessungen begrenzt.In a known stepping gear of the type mentioned above, a single planetary gear is provided, which via its crank drives the link and the output gear connected to it in a rotationally fixed manner. The performance of the gear is limited by its dimensions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schrittgetriebe, insbesondere Epizykloiden-Getriebe, der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Leistung bei einfacher Bauweise und annähernd gleicher Baugröße doppelt so hoch ist, wie die des bekannten Schrittgetriebes·The invention is based on the object of creating a stepping gear, in particular an epicycloidal gear, of the type mentioned at the beginning, whose performance is twice as high as that of the known stepping gear with a simple design and almost the same size.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß am Planetenradträger diametral dem (ersten) Planetenrad gegenüberliegend ein zweites, gleichartiges Planetenrad mit einer Kurbel gelagert ist, deren Hurbeizapfen unter Zwischenschaltung eines zweiten Kulissensteines in ein über die Drehachse hinaus verlängertes Teil der Kulisse eingreift, und daß die Kulisse am Abtriebsorgan senkrecht zur Kulissenlängsrichtung radial zur Drehachse des Abtriebsorganes frei beweglich gelagert ist.This is achieved according to the invention in that a second, similar planetary gear with a crank is mounted on the planetary gear carrier diametrically opposite the (first) planetary gear, the crank pin of which engages with a second sliding block in a part of the sliding block that extends beyond the axis of rotation, and that the sliding block is mounted on the output element so that it can move freely, perpendicular to the longitudinal direction of the sliding block and radially to the axis of rotation of the output element.

Durch die Verwendung eines zweiten Planetenrades mit Kurbel wird eine sogenannte Leistungsverzweigung erreicht, die bei annähernd gleichen Baumaßen zu doppelter Leistungsübertragung führt. Eine Verdoppelung der Leistungsübertragung läßt sich jedoch nur erreichen, wenn tatsächlich die Leistung je zur Hälfte von den beiden Planetenrädern über ihre Kurbeln auf die Kulisse übertragen wird. Um dies zu erreichen, ist die Kulisse gegenüber dem Abtriebsorgan quer zu ihrer Längsrichtung frei beweglich gelagert. Vorzugsweise ist hierbei die Kulisse mittels einer zwischen ihr und dem Abtriebsorgan angeordneten Geradführung verschiebbar gelagert. Die Kulisse und die Geradführung bilden zusammen eine Art von Kreuzschieber, durch den Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. Derartige Fertigungstoleranzen können bei der Fertigung der verschiedenen Verzahnungen der Lagerungen der Planetenräder im Planetenradträger geringfügige Unterschiede in den KurbellängenBy using a second planetary gear with a crank, a so-called power split is achieved, which leads to double the power transmission with almost identical dimensions. However, a doubling of the power transmission can only be achieved if half of the power is actually transmitted from the two planetary gears to the guide via their cranks. To achieve this, the guide is mounted so that it can move freely relative to the output element, transverse to its longitudinal direction. The guide is preferably mounted so that it can move using a straight guide arranged between it and the output element. The guide and the straight guide together form a type of cross slide, which compensates for manufacturing tolerances. Such manufacturing tolerances can cause minor differences in the crank lengths when manufacturing the various gears of the bearings of the planetary gears in the planetary gear carrier.

und dgl. auftreten. Infolge der Beweglichkeit der Kulisse quer zu ihrer Längsrichtung kann sich diese in der Größenordnung der Fertigungstoleranzen quer zu ihrer Längsrichtung gegenüber der Drehachse des Abtriebsorganes verschieben. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Leistung je zur Hälfte von jedem Planetenrad mittels einer Kurbel übertragen wird. Gleichzeitig wird aber auch erreicht, daß die Steifigkeit in der Drehmomentübertragung gewährleistet ist, so daß Schwingungen in den Stillstandspositicnen des Getriebes vermieden werden.etc. can occur. Due to the mobility of the linkage transversely to its longitudinal direction, it can move transversely to its longitudinal direction relative to the axis of rotation of the output element in the order of the manufacturing tolerances. This ensures that half of the power is transmitted from each planetary gear by means of a crank. At the same time, however, it also ensures that the rigidity in the torque transmission is guaranteed, so that vibrations in the standstill positions of the gearbox are avoided.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing. The drawing shows:

Figur 1 einen Axialschnitt des Schrittgetriebes, Figur 2 einen Radialschnitt nach der Linie II-II der Figur 1, Figur 3 einen weiteren Radialschnitt nach der Linie III-III der Figur 1·Figure 1 shows an axial section of the indexing gear, Figure 2 shows a radial section along the line II-II of Figure 1, Figure 3 shows another radial section along the line III-III of Figure 1·

In dem Getriebegehäuse 1 ist drehfest ein Achszapfen 2 angeordnet, der ein mit ihm verbundenes, drehfestes Sonnenrad trägt. Auf dem Achszapfen 2 ist der Planetenradträger 4 drehbar gelagert. Der Planetenradträger h ist über ein mit der Antriebswelle 5 verbundenes Antriebsritzel 6 antreibbar.An axle journal 2 is arranged in the gear housing 1 in a rotationally fixed manner and carries a rotationally fixed sun gear connected to it. The planet gear carrier 4 is rotatably mounted on the axle journal 2. The planet gear carrier h can be driven via a drive pinion 6 connected to the drive shaft 5.

Im Planetenradträger k ist ein erstes Planetenrad 7 drehbar gelagert, welches mit dem Sonnenrad 3 kämmt und eine Kurbel 8 trägt, an deren freien Ende ein Kurbelzapfen 9 angeordnet ist. Dieser Kurbelzapfen 9 greift in einenA first planetary gear 7 is rotatably mounted in the planetary gear carrier k , which meshes with the sun gear 3 and carries a crank 8, at the free end of which a crank pin 9 is arranged. This crank pin 9 engages in a

Kulissenstein 1D ein, &ohgr;elche&Ggr; in der Kulisse 11 radial zur Drehachse A des Planetenradtragers U bzui. eines Abtriebsorganes 12 in Richtung R verschiebbar ist.A sliding block 1D is inserted, which is displaceable in the sliding block 11 radially to the axis of rotation A of the planetary gear carrier U and of an output member 12 in the direction R.

Am PlanetenradträgEr k ist diametral dem ersten Planetenrad 7 gegenüberliegend ein zweites, gleichartiges Planetenrad 7' angeordnet, welches die gleiche Zähnezahl aufweist wie das erste Planetenrad 7. Das zweite Planetenrad 7' weist eine Kurbel 8' mit einem Kurbelzapfen 9' auf, der inOn the planetary gear carrier k , diametrically opposite the first planetary gear 7, a second, similar planetary gear 7' is arranged, which has the same number of teeth as the first planetary gear 7. The second planetary gear 7' has a crank 8' with a crank pin 9', which in

1G einen zweiten Kulissenstein 10' eingreift. Dieser zweite Kulissenstein 10' greift in ein über die Drehachse A hinaus verlängertes Teil 11' der Kulisse 11 ein. Die Kulisse 11 und ihre Verlängerung 11' bilden zusammen eine sich zu beiden Seiten der Drehachse erstreckende durchgehende Kulisse.1G engages a second sliding block 10'. This second sliding block 10' engages a part 11' of the sliding block 11 that extends beyond the axis of rotation A. The sliding block 11 and its extension 11' together form a continuous sliding block that extends on both sides of the axis of rotation.

Diese Kulisse 11, 11' ist an einem Kulissenträger 13 angeordnet. Neben dem Kulissenträger 13 befindet sich das Abtriebsorgan 12, dessen Welle ~\k im Getriebegehäuse 1 drehbar gelagert ist. Die WeIIb &Lgr;&EEgr; ist vorzugsweise koaxial zur Achse des Achszapfens 2 angeordnet, so daß die Achse A gleichzeitig auch die Drehachse des Abtriebsorganes 12 ist. Dieses Abtriebsorgan 12 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Zahnrad ausgebildet und kämmt mit dem auf der Abtriebswelle 15 angeordneten Abtriebsritzel 16. Die Abtriebswelle 15 kann beispielsweise über ein nicht dargestelltes weiteres Ritzel eine Zahnstange antreiben. Es wäre jedoch auch denkbar, daß das AbtriebsDrgan 12 über seine Welle 1^ weitere Getriebeteile antreibt.This link 11, 11' is arranged on a link carrier 13. Next to the link carrier 13 is the output member 12, the shaft ~\k of which is rotatably mounted in the gear housing 1. The shaft ΛΙ is preferably arranged coaxially to the axis of the axle journal 2, so that the axis A is simultaneously the axis of rotation of the output member 12. In the embodiment shown, this output member 12 is designed as a gear wheel and meshes with the output pinion 16 arranged on the output shaft 15. The output shaft 15 can, for example, drive a rack via a further pinion (not shown). However, it would also be conceivable for the output drive 12 to drive other gear parts via its shaft 1^.

Die Kulisse 11, 11' bzw. der sie tragende Kulissenträger sdII senkrecht zur Längsrichtung R der Kulisse gegenüber dem Abtriebsorgan 12 radial verschiebbar sein. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Kulissenträger 13 und dem Abtriebsorgan 12 eine Geradführung angeordnet, die vorzugsweise The link 11, 11' or the link carrier supporting it sdII can be radially displaced perpendicular to the longitudinal direction R of the link relative to the output member 12. For this purpose, a straight guide is arranged between the link carrier 13 and the output member 12, which preferably

als Prismenführung ausgebildet ist. Die beiden Führungsleisten 17 sind mit dem Kulissenträger 13 verschraubt. In jede dieser Führungsleisten 17 greift eine Prismenleiste 18 ein. Die beiden Prismenleisten 18 sind ihrerseits mit dem Abtriebsorgan 12 fest verschraubt.is designed as a prism guide. The two guide rails 17 are screwed to the link carrier 13. A prism rail 18 engages in each of these guide rails 17. The two prism rails 18 are in turn firmly screwed to the output element 12.

Bei Betrieb des Schrittgetriebes wird die Antriebswelle 5 gleichförmig angetrieben, wodurch der Planetenradträger k gleichförmig gedreht wird. Hierdurch werden die am ruhenden Sonnenrad 3 abrollenden Planetenräder 7, 7' in Drehung versetzt. Ihre Kurbeln 9, 9' erteilen der Kulisse 11, 11' eine ungleichförmige Bewegung, deren Geschwindigkeit trotz konstanter Geschwindigkeit der Antriebswelle 5 von IMuIl bis zu einer maximalen Geschwindigkeit zunimmt und dann wieder auf IMuIl absinkt. Die ungleichförmige Drehbewegung der Kulisse 11, 11' wird über die Geradführung 17, 18 auf das Abtriebsorgan 12 übertragen.When the indexing gear is in operation, the drive shaft 5 is driven uniformly, whereby the planet gear carrier k is rotated uniformly. This causes the planet gears 7, 7' rolling on the stationary sun gear 3 to rotate. Their cranks 9, 9' impart a non-uniform movement to the link 11, 11', the speed of which increases from IMuIl to a maximum speed despite the constant speed of the drive shaft 5 and then drops back to IMuIl. The non-uniform rotational movement of the link 11, 11' is transmitted to the output member 12 via the straight guide 17, 18.

Die auf dem Planetenradträger k wirkende Leistung wird auf die beiden Planetenräder 7, 7' verzweigt und dank der Beweglichkeit der Kulisse 11, 11' in Richtung B quer zu ihrer Längsrichtung R auch völlig gleichmäßig verteilt. Wenn beispielsweise infolge von Fertigungstoleranzen die beiden Kurbeln 9, 9¹ unterschiedliche Länge aufweisen, dann kann sich die Kulisse 11, 11¹ bzw. der sie tragende Kulissenträger 13 gegenüber der Drehachse A in Richtung B verschieben. Dies ist dann von Bedeutung, wenn die Kurbeln 9, 9' während der Drehung der Planetenräder 7, 7' allmählich eine Stellung erreichen, in denen sie senkrecht zur Längsrichtung R der Kulisse 11, 11' stehen. Da die gleichmäßige Leistungsverzweigung auf beide Planetenräder gewährleistet ist, kann man bei der Berechnung des Getriebes davon ausgehen, daß jedes der beiden Planeten-The power acting on the planetary gear carrier k is split between the two planetary gears 7, 7' and, thanks to the mobility of the link 11, 11' in direction B, is also distributed completely evenly across its longitudinal direction R. If, for example, the two cranks 9, 9 ¹ have different lengths due to manufacturing tolerances, the link 11, 11 ¹ or the link carrier 13 supporting it can move in direction B relative to the axis of rotation A. This is important when the cranks 9, 9' gradually reach a position during the rotation of the planetary gears 7, 7' in which they are perpendicular to the longitudinal direction R of the link 11, 11'. Since the even power split between both planetary gears is guaranteed, one can assume when calculating the transmission that each of the two planetary gears

räder 7, 7¹ und die den Planetenrädern zugeardneten Teile diE HälftE der Leistung überträgt. Auf diesE Weise kann eine V/ErdDppslung der übertragbaren Leistung erreicht werden, ohnE daß Schrittgetriebe in radialer Richtung größer als bisher gebaut werden müßten und auch die Bauabmeasungen in axialer Richtung nehmen, uie aus Figur ersichtlich ist, nur unujesentlich zu, denn die Teile 17, 18 der Längsführung lassen sich weitgehend innerhalb des Abtriebsorganes 12 unterbringen. Die Verdoppelung derwheels 7, 7 ¹ and the parts assigned to the planet wheels transmit half of the power. In this way, a V/E doubling of the transmittable power can be achieved without having to build stepping gears in the radial direction larger than before and also the dimensions in the axial direction only increase insignificantly, as can be seen from the figure, because the parts 17, 18 of the longitudinal guide can be accommodated largely within the output member 12. The doubling of the

1D Leistung ujird mit relativ einfachen Mitteln erreicht, so daß das Schrittgetriebe preiswert herstellbar ist.1D performance is achieved with relatively simple means, so that the stepper gear can be manufactured inexpensively.

Claims

Claim

1. Stepper gear, in particular epicycloidal gear, with a planetary gear carrier drivable from a drive shaft, with a planetary gear mounted therein, meshing with a stationary sun gear, which carries a crank with a crank pin, with an output member driving an output shaft, which is rotatably mounted essentially coaxially to the planetary gear carrier, and with a link running radially to the axis of rotation of the output member, which is connected in a rotationally fixed manner to the output member and into which the crank pin engages with the interposition of a link block, characterized in that on the planetary gear carrier (k) diametrically opposite the (first) planetary gear (7) a second, similar planetary gear (7 ¹ ) with a crank (B ¹ ) is mounted, the crank pin (9 ¹ ) of which extends beyond the axis of rotation (A) with the interposition of a second link block (1G ¹ ) (11') of the link (11), and that the link (11, 11') is freely movable on the output member (12) perpendicular to the link longitudinal direction (R) and radially to the axis of rotation (A) of the output member (12).

2. Stepper gear according to claim 1, characterized in that the link (11, 11') is displaceably mounted by means of a straight guide (17, 1B) arranged between it and the output member (12).

3. Stepper gear according to claim 2, characterized in

3D that the straight guide (17, 18) is a prism guide.