WO2008037562A1 - Mehrstufiges untersetzungsgetriebe - Google Patents

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Jürgen PESCHECK
Horst Schulz
Tino Kirschner
Martin Weiss
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    • F16H37/04—Combinations of toothed gearings only
    • F16H37/041—Combinations of toothed gearings only for conveying rotary motion with constant gear ratio

Definitions

  • the present invention relates to a multi-stage reduction gear according to the preamble of patent claim 1.
  • a two-stage reduction gear in which a first reduction stage is designed as a planetary gear and in which a second Untersefzungslose three pinions, which are in each case at different locations on the circumference in Zah ⁇ eingriff with a large gear and of which a first pinion rotationally fixed is connected to the planet carrier of the planetary gear and the two other pinions are triebiich connected via a spur gear with the ring gear of the Pianetengetriebes.
  • very high torque can be transmitted in a highly translatable with such a transmission.
  • the transmission shown is not suitable for precision applications due to the lack of backlash.
  • the transmission is also suitable due to poor conditions for the installation of supply and Steuerieitungen only limited.
  • a disadvantage is further considered that the system is statically overdetermined, which has the consequence that depending on Toferanzlage the individual components of the individual pinions a more or less large part of the total torque is transmitted. Especially with the very rigid mounting of the individual components in a precision gearbox a uniform torque distribution is very difficult to achieve.
  • the present invention iies the object to provide a multi-stage reduction gear, which is suitable for use as a robot gear. This object is solved by the Merkmaie of claim 1. Further embodiments and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • a multi-stage reduction gear in which a first reduction stage is designed as a planetary gear, with a first sun gear rotatably, with a plurality rotatably mounted in a first planet carrier rotatably mounted first planetary gears, in simultaneous meshing with the first sun gear and a likewise rotatably mounted first Ring gear stand, in which a second reduction stage two scratches! which are both in meshing engagement with a large wheel at different points on the circumference and of which a first crack! rotatably connected to the first planet carrier and a second pinion is connected via a direction of rotation reverse gear stage drivingly connected to the first ring gear.
  • the pinions and the large wheel are conical and there are adjustment means for adjusting the axial position of each pinion relative to the large wheel, so that the toothed rack can be adjusted and minimized. Furthermore, the large wheel on a central passage, which is available for the implementation of supply and control lines.
  • the first reduction stage is preceded by a further trained as a planetary stage reduction stage, a second planetary carrier is rotatably connected to the first sun gear, second planetary gears are rotatably mounted in the second planet carrier and in constant mesh with a rotatably driven second sun gear and with the first ring gear rotatably connected, second ring gear stand.
  • a further trained as a planetary stage reduction stage a second planetary carrier is rotatably connected to the first sun gear
  • second planetary gears are rotatably mounted in the second planet carrier and in constant mesh with a rotatably driven second sun gear and with the first ring gear rotatably connected, second ring gear stand.
  • the first and the second ring gear are formed as a single Hohiradbauteil, wherein the first and the second planetary gears engage with their teeth on different axial regions of Hohlradbauteils, or if even the ring builds! has a continuous toothing, which is inexpensive to produce.
  • two, three or even more reduction gears according to the invention can be combined in such a way that they have a common large wheel.
  • the large gear and the pinion can, to accommodate special installation conditions, be designed as bevel gears with non-parallel axes of rotation.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an embodiment of a transmission according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic plan view of an embodiment of a transmission according to the invention and Fig. 3 is a schematic 3D view of an embodiment of a transmission according to the invention.
  • a first reduction stage is formed by a planetary gear 8, while a second reduction stage comprises two pinions 4, 6, which engage with a large gear 2 at different locations on the circumference of the large gear.
  • the first pinion 4 is rotatably connected to a Pianet tenever 10 of the Pianetengetriebes 8 and the second pinion via a spur gear 12 formed by spur gears 12, 14 in driving connection with a ring gear 16 of the planetary gear 8 above and below the center line in FIG. 1, various cutting planes are shown. From Fig. 2 and 3, the position of the spur gears 12, 14 is visible to each other, which are engaged with each other.
  • the planetary gear 8 thus acts as a differential gear, are coupled to the planet carrier 10 and ring gear 16 via the Stimradlace 12, 14, the pinion 4 and the large gear 2 with each other drivingly.
  • Pfanetenrise 20 are rotatably mounted on planet pins, which are in simultaneous meshing with the ring gear 16 and a sun gear 22.
  • the planetary gear 8 formed from the sun gear 22, planet gears 20 and ring gear 16 is preceded by a further, designed as Pianetendevelopment reduction stage. This includes the mounted on the planet carrier 24 planet gears 26, which are in simultaneous meshing with the driven by an electric motor, not shown sun gear 28 and the ring gear 16.
  • the ring gears of the two planetary stages are rotatably connected to each other.
  • the Combined ring gears in a Hohiradbauteil 16 which even has a continuous toothing.
  • the planet gears 20 and 26 are thus at different axial portions of the same Hohirads 16 with this engaged.
  • Both the crack! 4, 6 and the large wheel are conical.
  • the gear play between crack! and large gear which has the greatest impact on the overall game of the transmission, can be adjusted or eliminated, so that a required for a robot gear precision is achieved.
  • a second bearing 36 is disposed on the other side of the toothing plane, which is arranged axially between the pinion and the toothing plane of the spur gears 12, 14.
  • the large wheel has a central passage 40, which can be used in a robotic gearbox to carry out control and supply lines.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Es wird ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe vorgeschlagen, bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe (8) ausgebildet ist, mit einem antreibbaren ersten Sonnenrad (22), mit mehreren in einem ersten drehbar gelagerten Planetenträger (10) drehbar gelagerten ersten Planetenrädern (20), die in gieichzeitigem Zahneingriff mit dem ersten Sonnenrad (22) und einem ebenfalls drehbar gelagerten ersten Hohlrad (16) stehen, bei dem eine zweite Untersetzungsstυfe zwei Ritzel (4,6) umfasst, die beide an unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahneingriff mit einem Großrad (2) stehen und von denen ein erstes Ritzel (4) drehfest mit dem ersten Planetenträger (10) verbunden ist und ein zweites Ritzel (6) über eine drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe (12, 14) trieblich mit dem ersten Hohlrad (16) verbunden ist. Damit das Getriebe den Anforderungen an die Präzision und eine vorteilhafte Leitungsführung bei einem Robotergetriebe gerecht wird, sind die Ritzel (4,6) und das Großrad (2) konisch ausgebildet. Ferner sind Einstellmittel (30) für die Einstellung der Axialposition jedes Ritzels (4,6) gegenüber dem Großrad (2) vorhanden und das Großrad weist einen Zentraldurchlass (40) auf.

Description

Mehrstufiges Untersetzungsgetriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 2420232 A1 ist ein zweistufiges Untersetzungsgetriebe bekannt, bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgebildet ist und bei dem eine zweite Untersefzungsstufe drei Ritzel umfasst, die an jeweils unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahπeingriff mit einem Großrad stehen und von denen ein erstes Ritzel drehfest mit dem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden ist und die beiden anderen Ritzel über eine Stirnradstufe triebiich mit dem Hohlrad des Pianetengetriebes verbunden sind. Bei relativ kompakter Bauform können mit einem derartigen Getriebe sehr hohe Drehmomente hochübersetzend übertragen werden.
Das gezeigte Getriebe ist jedoch für Präzisionsanwendungen aufgrund der fehlenden Spielfreiheit nicht geeignet. Für eine Verwendung als Robotergetriebe ist das Getriebe auch aufgrund schlechter Voraussetzungen für die Verlegung von Versorgungs- und Steuerieitungen nur bedingt geeignet. Als nachteilig wird ferner erachtet, dass das System statisch überbestimmt ist, was zur Folge hat, dass je nach Toferanzlage der einzelnen Bauteile von den einzelnen Ritzeln ein mehr oder weniger großer Teil des gesamten Drehmoments übertragen wird. Gerade bei der sehr steifen Lagerung der einzelnen Baufeile bei einem Präzisionsgetriebe ist eine gleichmäßige Drehmomenfverteilung nur sehr schwer zu erreichen.
Der vorliegenden Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe anzugeben, welches für eine Anwendung als Robotergetriebe geeignet ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmaie des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe vorgeschlagen, bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgebildet ist, mit einem antreibbaren ersten Sonnenrad, mit mehreren in einem ersten drehbar gelagerten Planetenträger drehbar gelagerten ersten Planetenrädem, die in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem ersten Sonnenrad und einem ebenfalls drehbar gelagerten ersten Hohlrad stehen, bei dem eine zweite Untersetzungsstufe zwei Ritze! umfasst, die beide an unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahneingriff mit einem Großrad stehen und von denen ein erstes Ritze! drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist und ein zweites Ritzel über eine drehrichtungsυmkehrende Zahnradstufe trieblich mit dem ersten Hohlrad verbunden ist.
Erfindungsgemäß sind die Ritzel und das Großrad konisch ausgebildet und es sind Einstellmittel für die Einstellung der Axialposition jedes Ritzels gegenüber dem Großrad vorhanden, so dass das Verzahnungsspiei einsteilbar und minimierbar ist. Ferner weist das Großrad einen Zentraldurchlass auf, der für die Durchführung von Versorgungs- und Steuerleitungen nutzbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der ersten Untersetzungsstufe eine weitere als Planetenstufe ausgebildete Untersetzungsstufe vorgeschaltet, wobei ein zweiter Planetenträger drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist, zweite Planetenräder im zweiten Planetenträger drehbar gelagert sind und in ständigem Zahneingriff mit einem drehantreibbaren zweiten Sonnenrad und einem mit dem ersten Hohirad drehfest verbundenen, zweiten Hohlrad stehen. Auf diese Weise können höhere Übersetzungen dargestellt werden, wobei die Ausführung des Vorschaltgetriebes sehr kompakt und günstig herstellbar ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn gemäß einer wetteren Ausgestaltung das erste und das zweite Hohlrad als ein einziges Hohiradbauteil ausgebildet sind, wobei die ersten und die zweiten Planetenräder mit ihren Verzahnungen an unterschiedlichen axialen Bereichen des Hohlradbauteils eingreifen, oder wenn gar das Hohlrad bautet! eine durchgehende Verzahnung aufweist, die kostengünstig herstellbar ist.
Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich, wenn beide Ritzel die gleiche Zähnezahi aufweisen und wenn die drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe im Verhältnis (u/(u+1 )) ins Langsame untersetzt ist, wobei u dem Verhältnis der Hohlrad- zu Sonnenrad-Zähnezahl beim vorgeschalteten Planetengetriebe entspricht.
Wenn besonders hohe Drehmomente und Leistungen übertragen werden sollen, können zwei, drei oder noch mehr erfindungsgemäße Untersetzungsgetriebe in der Weise kombiniert werden, dass sie ein gemeinsames Großrad aufweisen.
Das Großrad und die Ritzel können, um besonderen Einbauverhältnissen Rechnung zu tragen, auch als Kegelräder mit nichtparalfeien Drehachsen ausgebildet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes und Fig. 3 eine schematische 3D Ansicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes mehrstufiges Untersetzungsgetriebe 1. Eine erste Untersetzungsstufe wird gebildet aus einem Planetengetriebe 8, während eine zweite Untersetzungsstufe zwei Ritzel 4, 6 umfasst, die mit einem Großrad 2 an unterschiedlichen Stellen am Umfang des Großrades in Eingriff sind. Dabei ist das erste Ritzel 4 drehfest verbunden mit einem Piane- tenträger 10 des Pianetengetriebes 8 und das zweite Ritzel ist über eine von Stirnrädern 12, 14 gebildete Stirnradstufe in trieblicher Verbindung mit einem Hohlrad 16 des Planetengetriebes 8 Ober- und unterhalb der Mittellinie in Fig. 1 sind verschiedene Schnittebenen gezeigt. Aus Fig. 2 und 3 ist die Lage der Stirnräder 12, 14 zueinander ersichtlich, die miteinander in Eingriff sind.
Das Planetengetriebe 8 wirkt also als Differentialgetriebe, bei dem Planetenträger 10 und Hohlrad 16 über die Stimradstufe 12, 14, die Ritzel 4 und das Großrad 2 miteinander trieblich gekoppelt sind.
In dem Planetenträger 10 sind auf Planetenbolzen 18 Pfanetenräder 20 drehbar gelagert, welche in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem Hohlrad 16 und einem Sonnenrad 22 stehen.
Dem aus Sonnenrad 22, Planetenrädern 20 und Hohlrad 16 gebildeten Planetengetriebe 8 ist eine weitere, als Pianetenstufe ausgebildete Untersetzungsstufe vorgeschaltet. Diese umfasst die auf dem Planetenträger 24 gelagerten Planetenräder 26, die in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem von einem nicht gezeigten Elektromotor antreibbaren Sonnenrad 28 und dem Hohlrad 16 stehen.
Dabei ist wesentlich, dass die Hohlräder der beiden Planetenstufen drehfest miteinander verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die Hohlräder in einem Hohiradbauteil 16 vereint, welches sogar eine durchgehende Verzahnung aufweist. Die Planetenräder 20 und 26 sind also an unterschiedlichen axialen Bereichen desselben Hohirads 16 mit diesem in Eingriff.
Die Tatsache, dass das Hohlrad während des Betriebes nicht stillsteht, wirkt sich dabei in vorteilhafter Weise auf die Übersetzung der vorgeschalteten Planetenstufe aus.
Sowohl die Ritze! 4, 6 als auch das Großrad sind konisch ausgebildet. Eiπstellscheiben 30, welche zwischen dem Sprengring 32 und dem Lagerinnen- ring des Ritzeiagers 34 angeordnet sind, dienen als Einstell mittel für die Einstellung der Axialposition jedes Ritzels gegenüber dem Großrad. Damit kann das Verzahnungsspiel zwischen Ritze! und Großrad, das sich auf das Gesamtspiel des Getriebes am stärksten auswirkt, eingestellt bzw. eliminiert werden, so dass eine für ein Robotergetriebe notwendige Präzision erreicht wird. Für die Ritzel 4, 6 ist jeweils noch ein zweites Lager 36 auf der anderen Seite der Verzahnungsebene angeordnet, welches axial zwischen dem Ritzel und der Verzahnungsebene der Stirnräder 12, 14 angeordnet ist.
Das Großrad weist einen Zentraldurchlass 40 auf, der bei einem Robo- tergetriebe zur Durchführung von Steuer und Versorgungsleitungen genutzt werden kann.
Zwischen dem Großrad 2 und der relativ zum Großrad verdrehbaren Baueinheit 42, in welcher auch die Ritzel gelagert sind, sind zwei axial angestellte Lager 44, 46 in O-Anordnung vorhanden. Diese Art der Lagerung ist präzise und erlaubt hohe Axial- und Querkräfte abzustützen.
Gleiche Positionen sind in den weiteren Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. Bezugszeichen
1 Untersetzungsgetriebe
2 Großrad
4 Ritzel
6 Ritzel
8 Planetengetriebe
10 Planetenträger
12 Stirnrad
14 Stirnrad
16 Hohlrad
18 Planetenbolzen
20 Planetenrad
22 Sonnenrad
24 Planetenträger
26 PSanetenrad
28 Sonnenrad
30 Einsteüscheibe
32 Sprengring
34 Lager
36 Lager
40 Zentraldurchlass
42 Baueinheit
44 Lager
46 Lager

Claims

Patentansprüche
1. Mehrstufiges Untersetzungsgetriebe (1 ) bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgebildet ist, mit einem antreibbaren ersten Sonnenrad (22), mit mehreren in einem ersten drehbar gelagerten Pfanetenträ- ger (10) drehbar gelagerten ersten Planetenrädern (20), die in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem ersten Sonnenrad (22) und einem ebenfalls drehbar gelagerten ersten Hohlrad (16) stehen, bei dem eine zweite Untersetzungsstufe zwei Ritzel (4,6) umfasst, die beide an unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahneingriff mit einem Großrad (2) stehen und von denen ein erstes Ritzel (4) drehfest mit dem ersten Pianetenträger (10) verbunden ist und ein zweites Ritzel (6) über eine drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe (12,14) trieblich mit dem ersten Hohlrad (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ritzel (4,6) und das Großrad (2) konisch ausgebildet sind und dass Einstellmittel (30) für die Einstellung der Axialposition jedes Ritzels (4,6) gegenüber dem Großrad (2) vorhanden sind und dass das Großrad einen Zent- raldurchlass (40) aufweist.
2. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Untersetzungsstufe eine weitere als Planetenstufe ausgebildete Untersetzungsstufe vorgeschaltet ist, wobei ein zweiter Planetenträger (24) drehfest mit dem ersten Sonnenrad (22) verbunden ist, zweite Planetenräder (26) im zweiten Planetenträger (24) drehbar gelagert sind und in ständigem Zahneingriff mit einem drehantreibbaren zweiten Sonnenrad (28) und einem mit dem ersten Hohirad (16) drehfest verbundenen, zweiten Hohlrad (16) stehen.
3. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Hohlrad als ein einziges Hohlradbauteil (16) ausgebildet sind, wobei die ersten und die zweiten Planetenrä- der mit ihren Verzahnungen an unterschiedlichen axialen Bereichen des Hohl- radbautetis eingreifen.
4. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlradbauteil (16) eine durchgehende Verzahnung aufweist.
5. Untersetzungsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Ritzel (4,6) der Abtriebsstufe die gleiche Zähnezahl aufweisen und dass die umkehrende Stirnrad- bzw. Kegelrad-Stufe (12,14) im Verhältnis (u/(u+1)) ins Langsame untersetzt ist, wobei u dem Verhältnis der Hohlrad- zu Sonnenrad-Zähnezahl beim vorgeschalteten Planetensatz entspricht
6. Untersetzungsgetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres gleichartiges Untersetzungsgetriebe vorhanden ist, wobei die mindestens zwei Untersetzungsgetriebe ein gemeinsames Großrad (2) aufweisen,
7. Untersetzungsgetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Großrad und die Ritzel als Kegelräder mit nichtparalielen Drehachsen ausgebildet sind.
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