WO2015014330A1 - Schwenkantrieb - Google Patents

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WO2015014330A1
WO2015014330A1 PCT/DE2013/000426 DE2013000426W WO2015014330A1 WO 2015014330 A1 WO2015014330 A1 WO 2015014330A1 DE 2013000426 W DE2013000426 W DE 2013000426W WO 2015014330 A1 WO2015014330 A1 WO 2015014330A1
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WO
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worm wheel
housing
swivel drive
rolling
ring
Prior art date
Application number
PCT/DE2013/000426
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubertus Frank
Volker Dietz
Original Assignee
Imo Holding Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imo Holding Gmbh filed Critical Imo Holding Gmbh
Priority to PCT/DE2013/000426 priority Critical patent/WO2015014330A1/de
Priority to DE112013007293.9T priority patent/DE112013007293A5/de
Priority to PCT/IB2014/001457 priority patent/WO2015015290A1/de
Publication of WO2015014330A1 publication Critical patent/WO2015014330A1/de

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/16Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel

Definitions

  • the invention relates to a rotary actuator for a machine or plant part, which is arranged or can be arranged with respect to a chassis, foundation or other machine or equipment part and is rotatable about an axial main axis, comprising a housing and a worm gear received therein an internally or directly mounted within the housing worm wheel and a worm meshing therewith, wherein the housing is made of several parts and one, at least predominantly, annular structure, preferably having at least one opening per end face, and characterized in particular that the top and The underside of the worm wheel is axially fastened or flanged, further wherein the worm wheel is formed mid-free, in particular wherein in at least one of the worm wheel radial lateral surfaces a toothing is incorporated and above and below or even laterally Ver toothing at least one inclined or arranged at right angles career with sliding or rolling bearing is provided in the interior of the pivot drive, wherein the worm gear within the pivot drive in the worm wheel at least one, ideally ring-, k
  • the main focus is on a free passage through the worm wheel for the passage of cables, lines, etc., which requires a similar or larger recess in a chassis carrying the assembly.
  • the underside of the worm wheel is in a common plane with the housing bottom, so that od in a load-bearing chassis.
  • the worm wheel on the relevant mounting surface of the chassis od.
  • Grinds along. This can occur, in particular, when the carrying capacity of the ball bearing supporting the worm wheel is reduced.
  • This rotary actuator can be used to rotate or adjust any parts of a machine or equipment with respect to another chassis, foundation or other machine or equipment part.
  • the mutually rotatable or adjustable parts are arranged around a common main axis.
  • connection surface of the housing relative to the corresponding end face of the worm wheel in the relevant direction is preferably raised and penetrated by a plurality of annularly distributed arranged holes, which are distributed at equidistant intervals over the entire circumference of the housing and each equal distances to the Have major axis.
  • the mounting surface in question in the chassis od. Like. Have no asymmetric U-shape, and the orientation of the screw can be varied, even after the holes in the mounting surface of the chassis od.
  • roller-shaped rolling elements or sliding elements often have an increased bearing force in relation to balls, so that the worm wheel is guided free of play even under heavy stress and also with an increased running time and therefore can not slide along a mounting surface of the chassis the same has no feed-through.
  • the invention may also be easily equipped with ball or ball-roller-shaped rolling elements.
  • the bores of the housing prefferably be formed on a chassis, foundation or another machine or system part as blind-hole bores provided with internal threads. This is a screw only from one side to operate, because no lock nut is to be fixed. Such a method of attachment makes it easier, especially with comparatively large-volume gear arrangements, to assemble them considerably, because this can spare a person; only one person is required to insert and tighten a screw.
  • the invention can be further developed such that the holes of the housing for fixing to a chassis, foundation or other machine or equipment part are below a top cover of the housing.
  • the same in a formation of the holes as provided with internal blind hole bores, the same can also be arranged directly below a housing cover, so that a mounting flange is completely unnecessary. As a result, the size of the required mounting surface is further reduced.
  • the bottom of the blind hole bores provided with internal threads is at the level of the lower row of rolling or sliding bodies, in particular at a height between the heights of the centers of the two end faces of a roller-shaped rolling element of the lower rolling or sliding row.
  • the overall height of the arrangement according to the invention can be minimized.
  • Another design provision provides that the vertical offset of the centers of the two end faces of a roller-shaped rolling elements of the lower rolling or Gleit Economics Herbert is smaller than the length of the respective Wälz- or slider.
  • these bodies have a support angle ⁇ of more than 0 °: ⁇ > 0 °. So they do not form pure radial bearings, but also have an axial load capacity component.
  • the height offset of the centers of the two end faces of a roller-shaped rolling element of the upper rolling or Gleit stresses should be smaller than the length of the respective rolling element.
  • These rolling elements should therefore have a support angle ⁇ of more than 0 °: ⁇ > 0 °. So they do not form pure radial bearings, but also have an axial load capacity component. As a result, the permissible axial tensile forces between the worm wheel and the housing are about the same size as the permissible axial compressive forces.
  • the axial compressive force associated with a tilting moment can be absorbed on a circumferential side as well as the axial tensional force associated with the same tipping moment on the diametrically opposite peripheral side.
  • the support angle of the roller-shaped rolling elements of a rolling or Gleitoasa #2 is equal to or greater than 15 °, preferably equal to or greater than 30 °, in particular equal to or greater than 45 °.
  • the associated radial and axial forces are about the same size.
  • the toothing of the collar-shaped worm wheel section and / or the raceways for the upper and / or lower row of rolling or sliding bodies can be hardened, preferably surface-hardened, in particular non-slip surface hardened. By this measure, the bearing capacity of storage is further increased.
  • the toothing of the collar-shaped worm wheel section is produced by machining or shaping the same body as the flat contact surface of the worm wheel;
  • an embodiment is preferred, wherein the toothing of the collar-shaped worm wheel section is produced by machining or shaping of another base body than the flat connection surface of the worm wheel.
  • this facilitates the incorporation of the worm wheel toothing, because, if necessary, a plurality of rings to be toothed can be clamped together on a machining table;
  • a modular construction is thus created, wherein a toothed ring created for a specific nominal torque can be combined with bore patterns of the bores specially designed for different axial loads.
  • connection rings can be provided, whose bores differ from each other in terms of their (azimuthal) distances, diameter and (internal) thread parameters and optionally with respect to the radial width of their annular connection surface, and which can be combined as required with a particular toothed ring.
  • the various rings of the worm wheel can be screwed together, preferably by means of parallel to the axis of rotation of the worm wheel screws.
  • the toothing of the collar-shaped worm wheel section is produced by machining or shaping the same base body as the raceways for the upper and / or lower row of rolling or sliding bodies.
  • the invention recommends that the toothing of the collar-shaped worm wheel section is made by machining or shaping another body than the raceways for the top and / or bottom row of rolling or sliding bodies.
  • a modular structure is created, depending on the application selected from different toothed rings for different nominal torques a special toothed ring and with specially for different axial and / or Radial loads and tilting moments created bearings can be combined.
  • the worm wheel side raceways for the top and / or bottom row of rolling or sliding bodies is / are arranged on / a respective annular element / which with the the toothing carrying portion of Worm wheel is screwed / are, which / which in particular has a plurality of annularly distributed holes arranged for screwing with the toothed ring.
  • Such glands allow subsequently a disassembly of a worm wheel to - depending on wear - if necessary, only one or both bearing rings and / or replace the toothed ring.
  • a larger number of wrenches distributed in a circle are quite able to combine all conceivable force and / or torque components into a single part.
  • nitriding or nitriding has proven particularly advantageous for surface hardening of mechanically stressed parts of the invention.
  • This surface hardening is preferably realized by means of nitrogen, which is sent at about 500 +/- 30 degrees Celsius (so-called "nitriding") with the aim of curing the material in terms of improving the resistance properties, in particular corrosion resistance and / or
  • nitriding it is equally important whether this nitriding is achieved by bath nitriding, gas nitriding or even plasma nitridation.
  • nitrided oxide interconnecting layers according to the invention is advantageous for coated outer rings of the rotary joint of this present invention, while so-called chromating, in particular yellow chromating, produces a particularly resistant inner ring of the same rotary joint (in the present invention).
  • this invention concept of improved resistance properties is also realized by the application of one or more wear-protective coating (s) on vorwillanntem worm wheel, for example in the form of a so-called “double hard coat” - surface of the worm wheel.
  • a corrosion-protected housing variant has proven to be particularly advantageous: This is errreich for example, that a two-component coating is used, whereby an efficient protection against the invention damaging environmental influences such as dust, sand, moisture, or the like. given is.
  • the invention allows in principle a geometric - in particular cases even a symmetrical - expression in that the worm wheel is made of a plurality of annular elements, one of which carries the all-round toothing and another the flat contact surface of the worm wheel, and with each other are connected, in particular screwed. Also, one or more annular grooves may be provided above and / or below the worm wheel, possibly even laterally thereof, which receive one or more raceways for rolling or sliding bodies.
  • two or more annular parts of the worm wheel may be centered on each other, in particular by a guide groove on a Part in which an edge of another part engages.
  • the invention further provides that the cover of the housing has a circular circumference.
  • the cover of the housing has a circular circumference.
  • U-shape is a lid with a circular circumference rotationally symmetric and therefore has no space-consuming, radial projections.
  • the cover of the housing is arranged distributed along its circumference in a ring-shaped distributed fittings each with equal distances from each other and / or to the main axis of the housing.
  • these fittings are fully equivalent, i.e., a lid does not have to be mounted in a particular preferred direction on the housing, further facilitating assembly.
  • the gap between the housing and the worm wheel is filled in the region between its two end seals with a lubricant, in particular with grease.
  • a lubricant positively influences the rolling properties of rolling or sliding bodies along its raceways;
  • the wear on the meshing engagement between the worm and worm wheel is reduced.
  • the rotary actuator can be filled with oil as a lubricant. This proves to be particularly advantageous if the rotary actuator is used in hazardous areas or should be used. In the latter case, the aforementioned seals are reinforced, especially with higher contact pressure of the seal component (s) to provide.
  • the aforementioned rolling or sliding body simply designed as roller-shaped rolling elements with a constant diameter and a defined extension length, i. as so-called.
  • Cylindrical rollers possibly also with a continuous or circular edge, or even as a "cambered” Zylinderrollenxxlz analyses with thickened central region and tapering on both sides, but possibly rotationally symmetric Wälz stressesenden.
  • Eien another alternative also provides rotationally symmetric rolling elements, which, however, do not have a constant diameter, but have a one-sided tapered diameter in the form of tapered roller elements.
  • This tapered roller rolling bring with it the advantage that such tapered rollers leave when rolling in the plane of nature no straight rolling track behind - such as the aforementioned straight ZylinderrollendoilzSystem - but when rolling describe an annular or curved roller track:
  • this annular arrangement supports the already annular or curved rolling track of this tapered roller rolling element.
  • the degree of taper, or the rate of change of the diameter of each tapered roller is ideally dimensioned so that the radius of the annular arrangement of the respective Wälz stresses- career is dimensioned such that it correlates with the rolling radius of such a tapered roller on the straight plane.
  • all rolling elements are removed from the pivot drive and replaced by one or more inserted slip rings as a whole:
  • slip rings can either consist of or be made of pressure- and impact-resistant plastics, for example of fiber-reinforced plastics or carbon fiber reinforced plastics (so-called “CFRP”), but in particular of dimensionally stable plastics which are flame retardant and have high strength and favorable Have sliding and abrasion behavior, in particular polyetheretherketone (so-called. "PEEK”) plastics.
  • CFRP fiber-reinforced plastics or carbon fiber reinforced plastics
  • PEEK polyetheretherketone
  • these inserted slip rings can also consist of a plurality of curved individual segments, for example, two, three, four, five, six or even more ... curved individual segments, each with an arc-like extension over each 180 °, 120 °, 90 ° , 72 °, 60 ° or even less ... of the track ring.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the invention in a vertical section, partially broken away; It is a section across the ring of an inventive arrangement 1 for the pivot drive of a first machine or equipment part relative to a chassis or foundation or a second machine or equipment part shown.
  • Fig. 2 shows a modified embodiment of the invention in a representation corresponding to FIG. 1, wherein Fig. 2 with tapered roller-shaped
  • FIG. 3 shows another embodiment of the invention in a representation corresponding to Fig. 1;
  • Fig. 4 shows a modified embodiment of the invention again in a representation corresponding to FIG. 1, wherein FIG. 4 is executed analogous to FIG. 2 with tapered rolling elements, wherein here, too, the slope or taper of this conical shape was exaggerated for explanatory reasons.
  • FIG. 5 shows a yet further modified embodiment of the invention in one of FIGS.
  • Fig. 6 shows a further modified embodiment of the invention in one of
  • FIG. 1 corresponding representation
  • FIG. 1 with Fig. 6 show the exemplary the pivot drive 1 for a machine or equipment part, which is arranged opposite a chassis, foundation or other machine or equipment part or can be arranged and about an axial main axis D is rotatable.
  • these adjacent chassis, foundation (s) or machine or equipment part (s) are not shown in the drawings, however, as can be seen in the drawings, the connection of the pivot drive 1 to the adjacent structure is always via a plurality of holes 10; B.
  • the rotary actuator 1 always has a (multi-part) housing G, and a worm gear S received therein with a worm wheel R mounted directly or indirectly within the housing and a worm W meshing therewith.
  • the housing G itself is always designed in several parts, cf. Fig. 1 with 6, and has one, at least predominantly, annular structure. In the area of the worm W, the housing is designed to be bulky. This is necessary in the context of the invention to connect at least one electric or hydraulic motor to the screw W can. Only by this external electric or hydraulic motor, which is connected to the screw axially, this screw W can be rotated to transmit drive torques on the worm wheel R.
  • the invention 1 may preferably be made free of centering, at least one opening per end face 3; 4 present, cf. Fig. 1 with 6.
  • the invention is characterized in that the top O and bottom U of the worm wheel R with parts of the housing G axially fastened or flanged, in particular also the worm wheel R is formed mid-free and wherein in at least one of the worm wheel radial lateral surfaces 2; 5 a toothing T is incorporated. Above and / or below or even laterally of this toothing T, it has proven to be indispensable for the function of the pivoting drive 1, at least one inclined or rectangularly arranged raceway 6; 7; 8th ; 9 with sliding or rolling bearing bodies 20; 30 to install.
  • the worm gear S within the pivot drive 1 in the worm wheel R at least one, ideally ring, wreath or star-shaped incorporated, arrangement of continuous holes B on.
  • These bores B penetrate the pivot drive 1, preferably axially in half - alternatively even or as a whole.
  • this penetration is at least on the top O and bottom U of the worm wheel R axially aligned pronounced so by means of a connecting means V, which is usually a screw, the housing G solvable, especially at any time for service or repair interchangeable, and the can be added positively and / or non-positively conclusive subsequent chassis or foundation or the other machine or equipment part form.
  • Fig. 1 with Fig. 6 is also apparent that more holes 10 for the determination of the pivot drive 1 on a chassis, foundation or other machine or equipment part are available. Conveniently, these holes are formed as internally threaded blind holes. A particularly compact design of the invention is achieved when the internally threaded blind holes at the level of the lower row of rolling or sliding bearing body 20; 30 are located.
  • the arrangement can have inclined raceway surfaces, wherein the / the angle ⁇ , which / which the axes of rotation of the rolling bearing or sliding body 20; 30 each by their orthogonal to the adjacent (s) career (s) 6; 7; 8th ; 9 form, equal or is greater than / are 45 °, preferably nearly 90 ° / amount.
  • Such inclined raceways or raceway surfaces are particularly advantageous in the sense of a combined axial / radial load transfer behavior.
  • the toothing T, the worm wheel R and / or even raceways 6; 7; 8th ; 9 is / are hardened in a wear-resistant or corrosion-resistant manner, preferably surface-hardened, in particular carburized or gas-nitrocarburised.
  • the worm wheel R consists of bronze, aluminum bronze or even brass bronze.
  • these ring body 13; 14; 15; 16 thereby made of non-ferrous metal, e.g. Brass, but ideally also from plastics such as the previously known above-mentioned PEEK plastics.
  • the aforementioned cover or pressure ring P consists of 42CrMo4 material, while parts of the housing G either of metallic cast materials, in particular GGG, or from C45 - material exist.
  • Fig. 1 with Fig. 6 further discloses, by way of example, that the housing G on at least one end face 3; 4, preferably on the top, a lid of the housing having a circular circumference, preferably which as a pressure ring P, in particular under mechanical pressure, can be coupled or coupled to the housing.
  • This pressing ring P can be applied as a cover, in particular after factory assembly of the inner life of the pivot drive 1, and can be fastened to the radially outer part of the housing 3 by means of at least one screw connection 17.
  • this screw 17 By the way, how strong, ie with what tightening torque, this screw 17 is tightened can adjust how strong the Wälzlager- or slider 20; 30 in their careers raceways 6; 7; 8th ; 9 are under mechanical pressure in predominantly axial direction.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb (1) für ein Maschinen- oder Anlagen-Teil, welcher gegenüber einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil angeordnet ist oder angeordnet werden kann und um eine axiale Hauptachse (D) rotierbar ist, aufweisend ein Gehäuse (G) sowie ein darin aufgenommenes Schneckengetriebe (S) mit einem innerhalb des Gehäuses mittelbar oder unmittelbar gelagerten Schneckenrad (R) und einer damit kämmenden Schnecke (W), wobei das Gehäuse (G) mehrteilig ausgeführt ist und eine, zumindest überwiegend, ringförmige Struktur aufweist, vorzugsweise mit wenigstens je einer Öffnung pro Stirnseite (3; 4), und ist besonders dadurch charakterisiert, dass die Oberseite (O) und Unterseite (U) des Schneckenrades (R) axial befestigbar oder anflanschbar ist, wobei ferner das Schneckenrad (R) mittenfrei ausgebildet ist, insbesondere wobei in wenigstens einer von des Schneckenrads radialer Mantelflächen (2; 5) eine Verzahnung (T) eingearbeitet ist und ober- und/oder unterhalb oder gar seitlich dieser Verzahnung (T) wenigstens eine geneigt oder rechtwinklig angeordnete Laufbahn (6; 7; 8; 9) mit Gleit- oder Wälzlagerung (20; 30) im Inneren des Schwenkantriebes (1) vorgesehen ist, wobei das Schneckengetriebe (S) innerhalb des Schwenkantriebes (1) in dessen Schneckenrad (R) wenigstens eine, idealerweise ring-, kränz- oder sternförmige eingearbeitete, Anordnung durchgängiger Bohrungen (B) aufweist, vorzugsweise welche den Schwenkantrieb (1) axial hälftig oder im Ganzen, wenigstens jedoch an Oberseite (O) und Unterseite (U) des Schneckenrades (R) axial fluchtend, durchdringt und mittels je einem Verbindungsmittel (V) mit dem Gehäuse (G) lösbar, insbesondere (jederzeit) austauschbar, und dem sich anschließenden Chassis bzw. Fundament bzw. dem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil form- oder/und kraftschlüssig gefügt werden kann.

Description

Schwenkantrieb
Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb für ein Maschinen- oder Anlagen-Teil, welcher gegenüber einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinenoder Anlagen-Teil angeordnet ist oder angeordnet werden kann und um eine axiale Hauptachse rotierbar ist, aufweisend ein Gehäuse sowie ein darin aufgenommenes Schneckengetriebe mit einem innerhalb des Gehäuses mittelbar oder unmittelbar gelagerten Schneckenrad und einer damit kämmenden Schnecke, wobei das Gehäuse mehrteilig ausgeführt ist und eine, zumindest überwiegend, ringförmige Struktur aufweist, vorzugsweise mit wenigstens je einer Öffnung pro Stirnseite, und besonders dadurch charakterisiert ist, dass die Oberseite und Unterseite des Schneckenrades axial befestigbar oder anflanschbar ist, wobei ferner das Schneckenrad mittenfrei ausgebildet ist, insbesondere wobei in wenigstens einer von des Schneckenrads radialer Mantelflächen eine Verzahnung eingearbeitet ist und ober- und/oder unterhalb oder gar seitlich dieser Verzahnung wenigstens eine geneigt oder rechtwinklig angeordnete Laufbahn mit Gleit- oder Wälzlagerung im Inneren des Schwenkantriebes vorgesehen ist, wobei das Schneckengetriebe innerhalb des Schwenkantriebes in dessen Schneckenrad wenigstens eine, idealerweise ring-, kränz- oder sternförmige eingearbeitete, Anordnung durchgängiger Bohrungen aufweist, vorzugsweise welche den Schwenkantrieb axial hälftig oder im Ganzen, wenigstens jedoch an Oberseite und Unterseite des Schneckenrades axial fluchtend, durchdringt und mittels je einem Verbindungsmittel mit dem Gehäuse lösbar, insbesondere austauschbar, und dem sich anschließenden Chassis bzw. Fundament bzw. dem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil form- oder/und kraftschlüssig gefügt werden kann. Weitere Voretile und Merkmale ergeben sich aus beigefügter Beschreibung und aus den Ansprüchen.
Stand der Technik:
Eine gattungsgemäße Anordnung ist dem Patentdokument EP 0 631 068 zu entnehmen. Dieses umfasst ein Gehäuse mit einer U-förmigen Grundfläche sowie einer ebenen Unterseite, welche an beiden Schmalseiten des U übersteht und dadurch einen Flansch bildet, welcher jeweils mehrere Schlitze oder Bohrungen
BESTÄTIGUNGSKOPIE aufweist zum Festschrauben des Gehäuses an einem Chassis od. dgl. Obzwar damit eine zuverlässige Fixierung des Gehäuses möglich ist, so erfordert der überstehende Flansch einen hohen Flächenbedarf an dem betretenden Chassis od. dgl. Zudem ist einer der beiden Flansche gerade gestreckt, der andere folgt einem gebogenen Verlauf, so dass sich ein sehr komplexes Muster der erforderlichen Befestigungbohrungen an dem betreffenden Chassisteil ergibt, welcher nachträglich keinerlei Flexibilität bei der Ausrichtung der Anordnung gegenüber dem Chassis od. dgl. mehr erlaubt. Außerdem weist ein die Schnecke umschließender Gehäuseabschnitt eine rechteckige Geometrie auf, so dass vergleichsweise viel Platz verschenkt wird. Ferner liegt bei der vorbekannten Anordnung das Hauptaugenmerk auf einem freien Durchgang durch das Schneckenrad für die Durchführung von Kabeln, Leitungen, etc., was eine ebensolche oder größere Ausnehmung in einem die Anordnung tragenden Chassis erfordert. Andererseits liegt die Unterseite des Schneckenrades in einer gemeinsamen Ebene mit der Gehäuseunterseite, so dass bei einem tragenden Chassis od. dgl. ohne entsprechende Durchführungsausnehmung die Gefahr besteht, dass das Schneckenrad auf der betreffenden Montagefläche des Chassis od. dgl. entlang schleift. Dies kann insbesondere dann eintreten, wenn die Tragkraft der das Schneckenrad stützenden Kugellager nachlässt.
Der größte Nachteil der vorbenannten Anordnung um EP 0 631 068 ist jedoch die sich im Feld negativ auswirkende Servicebarkeit bzw. Reparierbarkeit der Anordnung. Aus der Praxis ist bekannt, dass bei allen gängigen mechanischen Antrieben insbesondere diejenigen Teile durch Verschleiß, Abrieb bzw. Abnutzung, als auch durch vielgenannte Materialermüdung, im Laufe der Zeit geschädigt werden oder gar ausfallen, welche erhöhter mechanischer Beanspruchung unterliegen. Die Werkstoff- und Materialwissenschaft kennt mannigfaltige Verfahren und Theorien (z.B.: Dauerfestigkeitsschaubilder, Smith-Diagramme, Wöhler-Kurven, et cetera) um derartige Lebensdauerkennwerte zu erfassen bzw. im Vorfeld zu berechnen. Im Regelfalle wird durch die ingenieurtechnische Dimensionierung als auch durch moderne Simulationsverfahren (u.B. Finite-Elemente-Methoden od. dgl.) versucht, im Vorfeld der Konstruktionsfertigstellung entsprechend ausreichende Dimensionierungen zu erstellen, sodass die Lebensdauer bzw. Standzeit der maschinenbaulichen Anordnung optimiert ist. In der Praxis entspricht das Schadensbild jedoch nicht immer den theoretischen Vorberechnungen, sodass auch heute noch im Feld Teile getauscht bzw. repariert werden müssen, die vor der errechneten Lebensdauer Schädigung erleiden bzw. ausfallen. Die vorgenannte EP 0 631 068 ist in dieser Hinsicht suboptimal ausgestaltet, vgl. Fig. 3, da das mechanisch stark beanspruchte Bauteil, also das Schneckenrad 4, ggfs. teils auch die Schnecke 5, nicht ohne Weiteres im Feld repariert bzw. ersetzt werden kann/können. Vielmehr muss in den Fällen, in denen insbesondere das Schneckenrad 4 geschädigt ist, beispielsweise durch Ausbrüche in der mittig angebrachten Verzahnung 6, der Servicetechniker oder Anwender den kompletten inneren Ring der Gesamtanordnung austauschen, oder sogar eine komplett neue Austauschanordnung entsprechend der Lehre der EP 0 631 068 verbauen, da das mechanische beanspruchte Schneckenrad 4 mit dem inneren Ring stets einstückig ausgebildet ist.
Diese suboptimale Service- bzw. Reparierbarkeit der EP 0 631 068 verursacht in der Praxis Mehrkosten bzw. Mehraufwände und ist daher als nachteilig anzusehen.
Aufgabe der Erfindung und Erfindungsbeschreibung:
Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert demnach das die Erfindung initiierende Problem, eine gattungsgemäße Anordnung bzw. en Schwenkantrieb für ein Maschinen- oder Anlagen-Teil derart weiterzubilden, dass ein möglichst universeller Einsatz möglich ist, insbesondere auch unter beengten Platzverhältnissen und/oder bei besonderen Belastungen. Weitere Kernaufgabe der erfindungsgemäßen Weiterbildung ist die Verbesserung der Service- bzw. Reparierbarkeit der gattungsgemäßen Anordnung, sodass es im Idealfalle im Rahmen von Service- bzw. Reparaturmaßnahmen nicht mehr nötig ist, große Teile oder gar den kompletten Innenring der Anordnung austauschen zu müssen. Vielmehr soll es bei der im Folgenden beschriebene erfindungsgemäße Weiterbildung ermöglicht sein, gezielt nur diejenigen mechanischen Komponenten auszutauschen, welche im Regelbetrieb der Anordnung der höchsten mechanischen Beanspruchung unterliegen. Es handelt sich dabei um die verzahnten Elemente, insbesondere das Schneckenrad, und/oder die damit kämmende Schnecke. Die Lösung dieses Problems gelingt dadurch, dass ein Schwenkantrieb gemäß der nachfolgenden Beschreibung verwendet wird. Dieser Schwenkantrieb kann eingesetzt werden, um beliebige Teile einer Maschine- oder Anlagen gegenüber einem weiteren Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen- Teil zu verdrehen bzw. zu verstellen. Die gegeneinander verdrehbar bzw. verstellbaren Teile sind dabei dabei um eine gemeinsame Hauptachse angeordnet.
Entsprechend der Erfindung ist die Anschlussfläche des Gehäuses gegenüber der entsprechenden Stirnseite des Schneckenrades in der betreffenden Richtung vorzugsweise erhaben ausgebildet und von einer Mehrzahl von kranzförmig verteilt angeordneten Bohrungen durchsetzt, welche in äquidistanten Abständen über den gesamten Umfang des Gehäuses verteilt sind und jeweils gleiche Abstände zu der Hauptachse aufweisen.
Insbesondere oberhalb und unterhalb des verzahnten Bereichs des Schneckenrades sind Wälzlagerungen mit einer oder mehreren Reihen von Wälz- oder Gleitkörpern, beispielsweise beinhaltend rollenförmige Wälzkörper, vorgesehen.
Damit ist eine universelle Befestigung des Gehäuses an einem Chassis od. dgl. möglich, unabhängig davon, ob die vorgesehene Montagefläche eines Chassis oder einer anderen Stützkonstruktion eine Durchführungsausnehmung aufweist oder nicht. Auch muss die betreffende Montagefläche in dem Chassis od. dgl. keine asymmetrische U-Form aufweisen, und die Ausrichtung der Schnecke kann variiert werden, selbst nachdem die Bohrungen in der Montagefläche des Chassis od. dgl. bereits gebohrt sind. Überdies haben rollenförmige Wälz- oder Gleitkörper gegenüber Kugeln häufig eine erhöhte Tragkraft, so dass das Schneckenrad selbst bei starker Beanspruchung wie auch bei einer erhöhten Laufzeit spielfrei geführt wird und daher nicht an einer Montagefläche des Chassis od. dgl. Stützkonstruktion entlang streifen kann, selbst wenn dieselbe keine Durchführungsausnehmung aufweist. In einer alternativen Ausgestaltungsform kann die Erfindung allerdings auch problemlos mit kugel- oder kugelrollenförmigen Wälzkörpern bestückt sein.
Es besteht jedoch ein weiterer Vorteil der vorgenannten Rollenlagerung darin, dass bei einer Rollenlagerung im Gegensatz zu einem Kugellager der Tragwinkel durch die Laufbahngeometrie eindeutig vorgegeben ist und sich auch bei einer Belastung des Lagers daher nicht ändert. Denn die Laufbahn ist bei einem Rollenlager entweder eine Zylinderfläche, ein Ausschnitt aus der Mantelfläche eines Kegels oder eine Ebene. Im ersten Fall ist der Tragwinkel α = 0°, im zweiten Fall gilt für den Tragwinkel et: 0° < α < 90°, und im letzteren ist der Tragwinkel α = 90°. Dabei definiert im zweiten Fall der Öffnungswinkel ß an der Spitze des Kegels den Tragwinkel α: α = ß/2.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass die Bohrungen des Gehäuses für die Festlegung an einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil als mit Innengewinde versehene Sacklochbohrungen ausgebildet sind. Damit ist eine Schraubverbindung nur von einer Seite her zu betätigen, weil keine Kontermutter zu fixieren ist. Eine solche Befestigungsmethode erleichtert gerade bei vergleichsweise großvolumigen Getriebanordnungen deren Montage erheblich, weil dadurch eine Person entbehrt werden kann; es ist nur eine Person zum Einstecken und Festziehen einer Schraube erforderlich.
Die Erfindung lässt sich dahingehend weiterbilden, dass sich die Bohrungen des Gehäuses für die Festlegung an einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil unterhalb eines oberseitigen Deckels des Gehäuses befinden. Insbesondere bei einer Ausbildung der Bohrungen als mit Innengewinde versehene Sacklochbohrungen können dieselben auch direkt unterhalb eines Gehäusedeckels angeordnet werden, so dass ein Befestigungsflansch völlig entbehrlich ist. Dadurch wird die Größe der benötigten Montagefläche weiter reduziert.
Weitere Vorzüge ergeben sich dadurch, dass sich der Grund der mit Innengewinde versehenen Sacklochbohrungen auf Höhe der unteren Reihe von Wälz- oder Gleitkörpern befindet, insbesondere auf einer Höhe zwischen den Höhen der Mittelpunkte der beiden Stirnseiten eines rollenförmigen Wälzkörpers der unteren Wälz- oder Gleitkörperreihe. Durch eine solche Bemessung kann die Bauhöhe der erfindungsgemäßen Anordnung minimiert werden. Eine weitere Konstruktionsvorschrift sieht vor, dass der Höhenversatz der Mittelpunkte der beiden Stirnseiten eines rollenförmigen Wälzkörpers der unteren Wälz- oder Gleitkörperreihe kleiner ist als die Länge des betreffenden Wälz- oder Gleitkörpers. Dies bedeutet, dass diese Körper einen Tragwinkel α von mehr als 0° haben: α > 0°. Sie bilden also keine reinen Radiallager, sondern haben auch eine axiale Tragkraftkomponente. Demzufolge eignen sie sich besonders für drehbare Anordnungen zur vertikalen Abstützung von Maschinenteilen, beispielsweise von Kränen, drehbaren Bagger- Auf bauten, Karussells, etc. Dabei können sie diese axiale Kraftkomponente über die Flanken des radial erhabenen, bund- oder nasenförmig nach außen vorspringenden Bereichs direkt formschlüssig in das Schneckenrad einleiten.
Andererseits sollte auch der Höhenversatz der Mittelpunkte der beiden Stirnseiten eines rollenförmigen Wälzkörpers der oberen Wälz- oder Gleitkörperreihe kleiner sein als die Länge des betreffenden Wälzkörpers. Auch diese Wälzkörper sollten demnach einen Tragwinkel α von mehr als 0° haben: α > 0°. Auch sie bilden also keine reinen Radiallager, sondern haben auch eine axiale Tragkraftkomponente. Dadurch sind die zulässigen, axialen Zugkräfte zwischen Schneckenrad und Gehäuse etwa genauso groß wie die zulässigen axialen Druckkräfte. Gerade bei Anwendungen mit einem hohen Kippmoment kann dadurch die mit einem Kippmoment verbundene axiale Druckkraft an einer Umfangsseite genauso aufgefangen werden wie die mit demselben Kippmoment verbundene, axiale Zugkraft an der diametral gegenüber liegenden Umfangsseite. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Tragwinkel der rollenförmigen Wälzkörper einer Wälz- oder Gleitkörperreihe gleich oder größer ist als 15°, vorzugsweise gleich oder größer ist als 30°, insbesondere gleich oder größer ist als 45°. Bei einem Tragwinkel von etwa 45° sind im Fall einer Belastung die damit verbundenen Radial- und Axialkräfte etwa gleich groß. Damit herrschen überschaubare Kräfteverhältnisse.
Die Verzahnung des bundförmigen Schneckenrad-Abschnittes und/oder die Laufbahnen für die obere und/oder untere Reihe von Wälz- oder Gleitkörpern kann/können gehärtet sein, vorzugsweise oberflächengehärtet, insbesondere schlupflos oberflächengehärtet. Durch diese Maßnahme wird die Tragkraft der Lagerung weiter gesteigert.
Zwar wäre es im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Verzahnung des bundförmigen Schneckenrad-Abschnittes durch Bearbeitung oder Formgebung desselben Grundkörpers hergestellt ist wie die ebene Anschlussfläche des Schneckenrades; bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, wobei die Verzahnung des bundförmigen Schneckenrad-Abschnittes durch Bearbeitung oder Formgebung eines anderen Grundkörpers hergestellt ist als die ebene Anschlussfläche des Schneckenrades. Dies erleichtert einerseits die Einarbeitung der Schneckenradverzahnung, weil gegebenenfalls mehrere zu verzahnende Ringe gemeinsam auf einem Bearbeitungstisch aufgespannt werden können; andererseits ist damit ein modularer Aufbau geschaffen, wobei ein für ein bestimmtes Nenn- Drehmoment geschaffener Verzahnungsring mit speziell für unterschiedliche axiale Belastungen ausgelegten Bohrungsmustern der Bohrungen kombiniert werden können. Dabei können unterschiedliche Anschlussringe vorgesehen sein, deren Bohrungen sich jeweils hinsichtlich ihrer (azimutalen) Abstände, Durchmesser und (Innen-) Gewindeparameter voneinander unterscheiden sowie gegebenenfalls hinsichtlich der radialen Breite ihrer ringförmigen Anschlussfläche, und welche je nach Bedarf mit einem bestimmten Verzahnungsring kombiniert werden können. Die verschiedenen Ringe des Schneckenrades können untereinander verschraubt werden, vorzugsweise mittels zu der Drehachse des Schneckenrades parallelen Schrauben. In ähnlicher Form wäre es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Verzahnung des bundförmigen Schneckenrad-Abschnittes durch Bearbeitung oder Formgebung desselben Grundkörpers hergestellt ist wie die Laufbahnen für die obere und/oder untere Reihe von Wälz- oder Gleitkörpern. Die Erfindung empfiehlt jedoch, dass die Verzahnung des bundförmigen Schneckenrad-Abschnittes durch Bearbeitung oder Formgebung eines anderen Grundkörpers hergestellt ist als die Laufbahnen für die obere und/oder untere Reihe von Wälz- oder Gleitkörpern. Solchenfalls wird ein modularer Aufbau geschaffen, wobei je nach Anwendungsfall aus verschiedenen Verzahnungsringen für unterschiedliche Nenn-Drehmomente ein spezieller Verzahnungsring ausgewählt und mit speziell für unterschiedliche Axial- und/oder Radiallasten sowie Kippmomente geschaffenen Lagerungen kombiniert werden kann.
Im Rahmen der vorgenannten Erfindungsgedanken ist eine Weiterbildung dahingehend möglich, dass die schneckenradseitigen Laufbahnen für die obere oder/und untere Reihe von Wälz- oder Gleitkörpern an einem/je einem ringförmigen Element angeordnet ist/sind, welches/welche mit dem die Verzahnung tragenden Abschnitt des Schneckenrades verschraubt ist/sind, welches/welche insbesondere mehrere, kranzförmig verteilt angeordnete Bohrungen aufweist zur Verschraubung mit dem Verzahnungsring. Derartige Verschraubungen erlauben nachträglich eine Zerlegung eines Schneckenrades, um - je nach Verschleiß - bei Bedarf nur einen oder beide Lagerringe und/oder den Verzahnungsring ersetzen zu müssen. Andererseits sind eine größere Anzahl von kranzförmig verteilten Verschraubungen durchaus in der Lage, alle erdenklichen Kraft- und/oder Momentkomponenten zu einem einzigen Teil zusammenzuführen.
Es hat sich als des Weiteren vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest das vorgenannte Schneckenrad in einer speziell verschleißgeschützten oder korrosionsbeständigen Weise ausgeführt ist, da dadurch die Standzeit oder Lebensdauer dieser mechanisch besonders beanspruchten Komponente erhöht wird.
Diese lebensdauererhöhte Ausführung ist beispielsweise dann gegeben, wenn das Schneckenrad, zumindest jedoch dessen mechanisch beanspruchte Verzahnung, carburiert, insbesondere gasnitrocarburiert, ausgeführt ist. Diesbezüglich hat sich auch die Nitrierung oder Nitridierung zwecks Oberflächenhärtung von mechanisch belasteten Teilen der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen. Diese Oberflächenhärtung wird dabei vorzugsweise mittels Stickstoff realisiert, der bei etwa bei 500 +/- 30 Grad Celsius zugeschickt wird (sog.„Aufstickung") mit dem Ziel der Härtung des Materiales im Sinne der Verbesserung der Beständigkeits- eigenschaften, insbesondere Korrosionsbeständigkeit und/oder der Material härte bzw. Verschleissbeständigkeit. Dabei ist es im Sinne der Erfindung gleicherdings, ob diese Aufstickung durch Badnitridierung, Gasnitridierung oder sogar Plasmanitridierung erreicht ist. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Verwendung nitrierter Oxid- Verbindungsschichten vorteilhaft für beschichtete Aussenringe der Drehverbindung dieser vorliegenden Erfindung, während eine sog. Chromatierung, insbesondere die Gelbchromatierung, einen besonders widerstandsfähigen Innenring derselben Drehverbindung (in vorliegender Erfindung ) erzeugt.
Gleichbedeutend wird dieser Erfindungsgedanke der verbesserten Beständigkeitseigenschaften ebenfalls realisiert durch die Applikation einer oder mehrerer verschleissschützenden Beschichtung(en) auf vorbenanntem Schneckenrad, beispielweise in Form einer sogenannten „Doppelt-Hart-Coat"- Oberfläche des Schneckenrades.
Bezüglich des Gehäuses der vorliegenden Erfindung hat sich hingegen eine korrosionsgeschützte Gehäusevariante als speziell vorteilhaft erwiesen: Diese ist beispielsweise dadurch zu errreichen, dass eine zwei-Komponenten-Lackierung eingesetzt wird, wodurch ein effizienter Schutz gegen die Erfindung schädigende Umwelteinflüsse wie Staub, Sand, Feuchtigkeit, od.dgl. gegeben ist.
Technische Vorteile im Sinne des verbesserten Korrosionsschutzes werden bei der Erfindung grundsätzlich durch Beschichtete Außen- und/oder Innenringe der jeweiligen Drehverbindung erzielt.
Die Erfindung erlaubt im Grundsatz eine geometrische - in speziellen Anwendungsfällen zudem sogar eine symmetrische - Ausprägung dahingehend, dass das Schneckenrad aus mehreren, ringförmigen Elementen hergestellt ist, von denen eines die rundum laufende Verzahnung und ein anderes die ebene Anschlussfläche des Schneckenrades trägt, und die miteinander verbunden sind, insbesondere verschraubt. Auch können ober- und/oder unterhalb des Schneckenrades, gegebenenfalls sogar seitlich davon, ein oder mehrere Ringnuten vorgesehen sein, welche eine oder mehrere Laufbahnen für Wälz- oder Gleitkörper aufnehmen.
Ferner können zwei oder mehrere ringförmige Teile des Schneckenrades aneinander zentriert sein, insbesondere durch eine Führungs-Auskehlung an einem Teil, worin eine Kante eines anderen Teils eingreift. Durch eine derartige Maßnahme kann beim Zusammenbau sichergestellt werden, dass die zu verbindenden, ringförmigen Elemente vollkommen koaxial zueinander ausgerichtet sind und demzufolge keinerlei Unwucht od. dgl. störender Effekt auftritt.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass der Deckel des Gehäuses einen kreisförmigen Umfang aufweist. Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik vorbekannten U-Form ist ein Deckel mit einem kreisförmigen Umfang rotationssymmetrisch und weist demzufolge keine platzraubenden, radialen Vorsprünge auf.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Deckel des Gehäuses über entlang seinem Umfang kranzförmig verteilt angeordnete Verschraubungen mit jeweils gleichen Abständen zueinander und/oder zu der Hauptachse an dem Gehäuse festgelegt ist. Im Idealfall sind diese Verschraubungen völlig gleichwertig, d.h., ein Deckel muss nicht in einer bestimmten Vorzugsrichtung auf dem Gehäuse montiert werden, was den Zusammenbau weiter erleichtert.
Weitere Vorteile lassen sich dadurch erzielen, dass der Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Schneckenrad im Bereich seiner beiden stirnseitigen Mündungen abgedichtet ist. Damit können Schmutzpartikel an einem Eindringen in den Laerungs- und oder Verzahnungsbereich gehindert werden, was sich förderlich auf die erzielbare Betriebsdauer auswirkt. Es hat sich als zweckdienlich herausgestellt, wenn insgesamt zwei oder mehr elastische Dichtungsanodmungen, insbesondere in Ausprägung ringumlaufender Dichtringe, gegebenenfalls sogar in Ausprägung starrer Kassettendichtungen od. dgl., eingesetzt werden.
Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass der Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Schneckenrad im Bereich zwischen seinen beiden stirnseitigen Abdichtungen mit einem Schmiermittel gefüllt ist, insbesondere mit Schmierfett. Ein solches Schmiermittel beeinflusst einerseits die Abrolleigenschaften von Wälz- oder Gleitkörpern entlang ihrer Laufbahnen positiv; andererseits wird auch der Verschleiß an dem Verzahnungseingriff zwischen Schnecke und Schneckenrad reduziert. Alternativ kann der Schwenkantrieb mit Öl als Schmiermedium gefüllt sein. Dies erweist sich insbesondere als vorteilhaft, wenn der Schwenkantrieb in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt wird oder eingesetzt werden soll. Im Letzgenannten Fall sind die vorgenannten Dichtungen verstärkt auszuführen, insbesondere mit höher Anpresskraft der Dichtungskomponente(n) zu versehen.
In einer besonders serienfertigungstauglichen Anwendungsform der Erfindung sind die vorgenannten Wälz- oder Gleitkörper, wie bereits vorbenannt, schlichtweg ausgeführt als rollenförmige Wälzkörper mit konstantem Durchmesser und definierter Erstreckungslänge, d.h. als sog. Zylinderrollen, gegebenenfalls auch mit stetiger oder kreisförmiger Rändung, oder gar als „bombierte" Zylinderrollenwälzkörper mit verdicktem Mittelbereich und sich beidseitig verjüngenden, allenfalls jedoch rotationssymmetrischen, Wälzkörperenden.
Eien weitere Aternative sieht ebenfalls rotationssymmetrische Wälzkörper vor, welche jedoch keinen konstanten Durchmesser aufweisen, sondern einen sich einseitig verjüngenden Durchmesser in Form von Kegelrollenwälzkörpern aufweisen. Diese Kegelrollenwälzkörper bringen den Vorteil mit sich, dass derartige Kegelrollen beim Abrollen in der Ebene naturgemäße keine gerade Abrollbahn hinter sich lassen - wie etwa die vorgenannten geraden Zylinderrollenwälzkörper - sondern beim Abrollen eine ringförmige oder kurvenartige Abrollbahn beschreiben:
Da diese Kegelrollenwälzkörper stets ringförmig um die Rotations- oder Hauptachse des erfindungsgemäßen Schwenkantriebes angeordnet sind unterstützt diese ringförmige Anordnung die ohnehin ringförmige oder kurvenartige Abrollbahn dieser Kegelrollenwälzkörper. Dabei ist der Grad der Verjüngung, bzw. der Änderungsquotient des Durchmessers eines jeden Kegelrollenwälzkörpers idealerweise so bemessen, dass der Radius der ringförmigen Anordnung der jeweiligen Wälzkörper- Laufbahn so bemessen ist, dass dieser mit dem Abrollradius eines solchen Kegelrollenwälzkörpers auf der geraden Ebene korrelliert.
Dies bedeutet im Umkehrschluss Folgendes für die geometrische Dimensionierung des vorliegenden Schwenkantriebes: Je größer der Radius und/oder Durchmesser der jeweiligen Wälzkörper- Laufbahn der Erfindung gewählt ist, desto geringer ist Durchmesseränderung eines jeden dieser Zylinderrollenwälzkörper, die in der jeweiligen Laufbahn abwälzen.
Entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden sämtliche Wälzkörper aus dem Schwenkantrieb entfernt und gesamthaft durch einen oder mehrere eingelegte Gleitringe ersetzt:
Diese Gleitringe können entweder aus druck- und schubfesten Kunststoffen bestehen oder gefertigt sein, beispielsweise aus Faser-Verbund-Kunststoffen oder aus Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffen (sog.„CFK"), insbesondere jedoch aus formsteifen Kunststoffen welche schwer entflammbar sind sowie eine hohe Festigkeit aufweisen sowie günstiges Gleit- und Abriebverhalten aufweisen, wie insbesondere Polyetheretherketon- (sog.„PEEK") Kunststoffe.
Im Rahmen der Erfindung können diese eingelegten Gleitringe auch aus einer Vielzahl gekrümmter Einzelsegmente bestehen, beispielsweise aus zwei, drei, vier, fünf, sechs oder gar mehr ... gekrümmten Einzelsegmenten mit jeweils einer bogenartigen Erstreckung über jeweils 180°, 120°, 90°, 72°, 60° oder gar weniger ... des Laufbahnringes. Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in einem Vertikalschnitt, teilweise abgebrochen; es ist ein Schnitt quer durch den Ring einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 zum Schwenkantrieb eines ersten Maschinen- oder Anlagenteils gegenüber einem Chassis oder Fundament oder einem zweiten Maschinen- oder Anlagenteil dargestellt.
Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung, wobei Fig. 2 mit kegelrollenförmigen
Wälzkörpern ausgeführt ist, wobei die Steigung bzw. Verjüngung dieser Kegelform aus ERklärungsgründen übertrieben angedeutet wurde.
Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Erfindung in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung; Fig. 4 eine wiederum abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung, wobei Fig. 4 analog zu Fig. 2 mit kegelrollenförmigen Wälzkörpern ausgeführt ist, , wobei auch hier die Steigung bzw. Verjüngung dieser Kegelform aus ERklärungsgründen übertrieben angedeutet wurde.
Fig. 5 eine abermals veränderte Ausführungsform der Erfindung in einer der Fig.
1 entsprechenden Darstellung;
Fig. 6 eine nochmals abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einer der
Fig. 1 entsprechenden Darstellung;
Alle Zeichnungen Fig. 1 mit Fig. 6 zeigen den exemplarisch den Schwenkantrieb 1 für ein Maschinen- oder Anlagen-Teil, welcher gegenüber einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil angeordnet ist oder angeordnet werden kann und um eine axiale Hauptachse D rotierbar ist. Aus Gründen der Tranpsarenz sind diese benachbarten Chassis, Fundament(e) oder Maschinen- oder Anlagen-Teil(e) in den Zeichnungen nicht dargestellt, wie in den Zeichnungen allerdings erkennbar ist, erfolgt der Anschluss des Schwenkantriebs 1 an die Anschlusskonstruktion stets über mehrere Bohrungen 10 ; B.
Der Schwenkantrieb 1 weist dabei stets ein (mehrteiliges) Gehäuse G auf, sowie ein darin aufgenommenes Schneckengetriebe S mit einem innerhalb des Gehäuses mittelbar oder unmittelbar gelagerten Schneckenrad R und einer damit kämmenden Schnecke W. Das Gehäuse G selbst ist stets mehrteilig ausgeführt, vgl. Fig. 1 mit 6, und weist eine, zumindest überwiegend, ringförmige Struktur auf. Im Bereich der Schnecke W ist das Gehäuse ausladend ausgeführt. Dies ist im Sinne der Erfindung nötig, um zumindest einen Elektro- oder Hydraulikmotor an die Schnecke W anschliessen zu können. Erst durch diesen externen Elektro- oder Hydraulikmotor, der an der Schnecke axial angeschlossen wird kann diese Schnecke W in Drehung versetzt werden um Antriebsmomente auf das Schneckenrad R zu übertragen.
Damit die Erfindung 1 vorzugsweise mittenfrei ausgeführt sein kann, ist wenigstens eine Öffnung pro Stirnseite 3 ; 4 vorhanden, vgl. Fig. 1 mit 6. Die Erfindung wird dadurch charakterisiert, dass die Oberseite O und Unterseite U des Schneckenrades R mit Teilen des Gehäuses G axial befestigbar oder anflanschbar ist, wobei insbesondere ebenfalls das Schneckenrad R mittenfrei ausgebildet ist und wobei in wenigstens einer von des Schneckenrads radialer Mantelflächen 2 ; 5 eine Verzahnung T eingearbeitet ist. Ober- und/oder unterhalb oder gar seitlich dieser Verzahnung T hat es sich als unabdingbar für due Funktion des Schwenkantriebs 1 erwiesen, wenigstens eine geneigt oder rechtwinklig angeordnete Laufbahn 6 ; 7 ; 8 ; 9 mit Gleit- oder Wälzlagerkörpern 20 ; 30 anzubringen. Dabei weist das Schneckengetriebe S innerhalb des Schwenkantriebes 1 in dessen Schneckenrad R wenigstens eine, idealerweise ring-, kränz- oder sternförmige eingearbeitete, Anordnung durchgängiger Bohrungen B auf. Diese Bohrungen B durchdringen den Schwenkantrieb 1 vorzugsweise axial hälftig - alternativ sogar oder im Ganzen. Diese Durchdringung ist wenigstens jedoch an Oberseite O und Unterseite U des Schneckenrades R axial fluchtend ausgeprägt sodass mittels je eines Verbindungsmittels V, welche in der Regel jeweils eine Schraube ist, das Gehäuse G lösbar, insbesondere jederzeit zwecks Service- bzw. Reparaturmaßnahmen austauschbar, und dem sich anschließenden Chassis bzw. Fundament bzw. dem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil form- oder/und kraftschlüssig schlüssig gefügt werden kann.
Aus allen Zeichnungen Fig. 1 mit Fig. 6 ist ebenso ersichtlich, dass weitere Bohrungen 10 für die Festlegung des Schwenkantriebs 1 an einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil vorhanden sind. Praktischerweise sind diese Bohrungen als mit Innengewinde versehene Sacklochbohrungen ausgebildet. Eine besonders kompakte Bauform der Erfindung wird erzielt, wenn sich die mit Innengewinde versehenen Sacklochbohrungen auf Höhe der unteren Reihe der Wälz- oder Gleitlagerkörper 20 ; 30 befinden.
Aus allen Zeichnungen Fig. 1 mit Fig. 6 ist ersichtlich dass die Anordnung über geneigte Laufbahnflächen verfügen kann, wobei der/die Winkel Δ, welchen/welche die Rotationsachsen der Wälzlager- oder Gleitkörper 20 ; 30 jeweils durch ihre Orthogonale auf die angrenzende(n) Laufbahn(en) 6 ; 7 ; 8 ; 9 bilden, gleich oder größer ist/sind als 45° vorzugsweise nahezu 90° beträgt/betragen. Derartige geneigte Laufbahnen bzw. Laufbahnflächen sind besonders vorteilhaft im Sinne eines kombinierten axial/radial-Lastabtragverhaltens. In Fig. 4 ist lediglich angedeutet, dass die Verzahnung T, das Schneckenrad R und/oder die sogar Laufbahnen 6 ; 7 ; 8 ; 9 in verschleißgeschützter oder korrosionsbeständiger Weise gehärtet ist/sind, vorzugsweise oberflächengehärtet ist/sind, insbesondere carburiert oder gasnitrocarburiert ausgeführt ist/sind. In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung 1 besteht das Schneckenrad R dabei aus Bronze, Aluminiumbronze oder gar aus Messingbronze.
Es hat sich als ebenfalls vorteilhaft erwiesen und ist in den Zeichnungen Fig. 2, Fig. 3 und Fig.4 beispielhaft dargestellt im Sinne des veringerten Verschleisses in oder an den Laufbahnflächen zusätzlich eingelegte Ringkörper 13 ; 14 ; 15 ; 16 derartig an den Wälzlager- oder Gleitkörpern 20 ; 30 anlaufen zu lassen, dass diese Ringkörper den direkten Kontakt zwischen Stirnfläche des jeweiligen Wälzlager- oder Gleitkörpers 20 ; 30 mit dem Gehäuse G oder mit dem Deckel bzw. Anpressring P unterbinden. Da diese Ringkörper 13 ; 14 ; 15 ; 16 im Sinne der Erfindung idealerweise aus wesentlich weniger hartem Werkstoff/Material bestehen als Gehäuse G oder der Deckel bzw. Anpressring P, ist somit eine Reibung von Stahlauf-Stahl unterbunden.
Beispielsweise bestehen diese Ringkörper 13 ; 14 ; 15 ; 16 dabei aus Nichteisenmetall, z.B. Messing, idealerweise aber auch aus Kunststoffen wie etwa den bereits vorbekannten vorbenannten PEEK-Kunststoffen.
In einer weit verbreiteten Ausführungsform der Erfindung 1 besteht der vorgenannte Deckel bzw. Anpressring P aus 42CrMo4-Werkstoff, während Teile des Gehäuses G entweder aus metallischen Gußwerkstoffen, insbesondere GGG, oder aus C45 - Werkstoff, bestehen.
Aus allen Zeichnungen Fig. 1 mit Fig. 6 offenbaren ferner beispielhaft, dass das Gehäuse G auf zumindest einer Stirnseite 3 ; 4, vorzugsweise auf der Oberseite, einen Deckel des Gehäuses mit kreisförmigen Umfang aufweist, vorzugsweise welcher als Anpressring P, im Speziellen unter mechanischem Druck, mit dem Gehäuse koppelbar oder gekoppelt ist. Dieser Anpressring P ist als Deckel insbesondere nach werksseitiger Montage des Innenlebens des Schwenkantriebs 1 aufbringbar und mittels wenigstens einer Schraubverbindung 17 an dem radial äußeren Teil des Gehäuses 3 befestigbar. Durch die Art und Weise, wie stark d.h. mit welchem Anzugsmoment, diese Schraubverbindung 17 angezogen wird lässt sich einstellen, wie stark die Wälzlager- oder Gleitkörper 20 ; 30 in ihren Laufbahnen Laufbahnen 6 ; 7 ; 8 ; 9 unter mechanischem Druck in überwiegend axialer Richtung stehen.
Dieses mechanische sog. „Anpressverfahren" des Deckels P bringt den großen Vorteil, dass dadurch das Lagerspiel des Schwenkantriebs 1 als Ganzes definiert bzw. eingestellt werden kann. Demnach fungiert die mit dem Deckel bzw. Anpressring P in direktem Schluß stehende Schraubverbindung 17 idealerweise als Mittel zur Lagerspieleinstellung des gesamten Schwenkantriebs 1. Dabei weist der Deckel des Gehäuses bzw. der Anpressring P über mehrere entlang seinem Umfang kranzförmig verteilt angeordnete Verschraubungen 17, die mit jeweils gleichen Abständen zu der Hauptachse D an dem Gehäuse G festgelegt sind. Es folgen, zur Verifikation der vorgenannten Beispiele, die zitierten
Zeichungen Fig. 1 mit Fig. 6.
Bezugszeichenliste:
1 Schwenkantrieb Δ Winkel
P Anpressring/Deckel X Schmierbohrung D Hauptachse 13 Ringkörper
G Gehäuse 14 Ringkörper
R Schneckenrad 15 Ringkörper
W Schnecke 16 Ringkörper
T Verzahnung 17 Schraubverbindung 20 Gleit-oder Wälzlagerkörper
30 Gleit-oder Wälzlagerkörper
0 Oberseite
U Unterseite
3 Stirnseite
4 Stirnseite
B Bohrung
V Verbindungsmittel
2 Mantelfläche
5 Mantelfläche
6 Laufbahn
7 Laufbahn
8 Laufbahn
9 Laufbahn
10 Bohrung
M Mittenachse
11 Dichtung
12 Dichtung
Z Spalt

Claims

Patentansprüche:
Schwenkantrieb (1 ) für ein Maschinen- oder Anlagen-Teil, welcher gegenüber einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen- Teil angeordnet ist oder angeordnet werden kann und dessen erstes , beispielsweise innen liegendes, Gehäuseteil (G) um eine axiale Hauptachse (D) rotierbar ist, aufweisend ein radial umschliessendes Gehäuse (G) sowie ein darin aufgenommenes Schneckengetriebe (S) mit einem innerhalb des Gehäuses (G) mittelbar oder unmittelbar gelagerten Schneckenrad (R) und einer damit kämmenden Schnecke (W), wobei das Gehäuse (G) mehrteilig ausgeführt ist und eine, zumindest überwiegend, ringförmige Struktur aufweist, vorzugsweise mit wenigstens je einer Öffnung pro Stirnseite (3 ; 4), dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (O) und Unterseite (U) des Schneckenrades (R) axial befestigbar oder anflanschbar ist, wobei ferner das Schneckenrad (R) mittenfrei ausgebildet ist, insbesondere wobei in wenigstens einer von des Schneckenrads radialer Mantelflächen (2 ; 5) eine Verzahnung (T) eingearbeitet ist und ober- und/oder unterhalb oder gar seitlich dieser Verzahnung (T) wenigstens eine geneigt oder rechtwinklig angeordnete Laufbahn (6 ; 7 ; 8 ; 9) mit Gleit- oder Wälzlagerkörpern (20 ; 30) im Inneren des Schwenkantriebes (1 ) vorgesehen ist, wobei das Schneckengetriebe (S) in dessen Schneckenrad (R) wenigstens eine, idealerweise ring-, kränz- oder sternförmige eingearbeitete, Anordnung durchgängiger Bohrung(en) (B) aufweist, vorzugsweise welche den Schwenkantrieb (1 ) axial hälftig oder im Ganzen, wenigstens jedoch an Oberseite (O) und Unterseite (U) des Schneckenrades (R) axial fluchtend, durchdringt und mittels je einem Verbindungsmittel (V) mit dem Gehäuse (G) lösbar, insbesondere austauschbar, und dem sich anschließenden Chassis bzw. Fundament bzw. dem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil form- oder/und kraftschlüssig gefügt werden kann. Schwenkantrieb (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass weitere Bohrungen (10) für die Festlegung an einem Chassis, Fundament oder einem anderen Maschinen- oder Anlagen-Teil gegeben sind, insbesondere welche als mit Innengewinde versehenen Sacklochbohrungen ausgebildet sind.
Schwenkantrieb (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mit Innengewinde versehenen Sacklochbohrungen hinter einem unterseitigen Deckels des Gehäuses (G) befinden.
Schwenkantrieb (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Grund der mit Innengewinde versehenen Sacklochbohrungen auf Höhe der unteren Reihe der Wälz- oder Gleitkörper (20 ; 30) befindet.
Schwenkantrieb (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Winkel (Δ), welchen/welche die Rotationsachsen der Wälz- oder Gleitkörper (20 ; 30) jeweils durch ihre Orthogonale auf die angrenzende(n) Laufbahn(en) (6 ; 7 ; 8 ; 9) bilden, gleich oder größer ist/sind als 45°, vorzugsweise nahezu 90° beträgt/betragen.
Schwenkantrieb (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (T), das Schneckenrad (R) und/oder sogar mehrere Laufbahnen (6 ; 7 ; 8 ; 9) in verschleißgeschützter oder korrosionsbeständiger Weise gehärtet ist/sind, vorzugsweise oberflächengehärtet ist/sind, insbesondere carburiert oder gasnitrocarburiert ausgeführt ist/sind.
Schwenkantrieb (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (T) des bundförmigen Schneckenrad- Abschnittes durch Bearbeitung eines anderen Grundkörpers hergestellt ist als die Laufbahnen (6 ; 7 ; 8 ; 9).
8. Schwenkantrieb (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schneckenradseitigen Laufbahnen für die obere oder/und untere Reihe von rollenförmigen Wälz- oder Gleitkörpern (20 ; 30) an einem bzw. an je einem ringförmigen Element, insbesondere ausgestaltet als Lagerring oder Laufbahnring, angeordnet ist/sind, welches/welche mit dem die Verzahnung tragenden Abschnitt des Schneckenrades verschraubt ist/sind.
Schwenkantrieb (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenrad (R) aus mehreren ringförmigen Elementen hergestellt ist, idealerweise von denen eines die rundum laufende Verzahnung und ein anderes die ebene Anschlussfläche des Schneckenrades (R) trägt, und die miteinander verbunden sind, insbesondere miteinander verschraubt sind.
Schwenkantrieb (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (G) auf zumindest einer Stirnseite (3 ; 4), vorzugsweise auf der Oberseite (O), einen Deckel des Gehäuses mit kreisförmigen Umfang aufweist, vorzugsweise welcher als Anpressring (P), im speziellen unter mechanischem Druck, mit dem zweiten Teil des Gehäuses (G) koppelbar oder gekoppelt ist.
Schwenkantrieb (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel des Gehäuses (G) bzw. der Anpressring (P) über entlang seinem Umfang kranzförmig verteilt angeordnete Schraubverbindungen (17) mit jeweils gleichen Abständen zu der Hauptachse (D) an dem Gehäuse (G) festgelegt ist.
Schwenkantrieb (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (Z) zwischen inneren und äußeren Teilen des Gehäuses (G) im Bereich seiner beiden stirnseitigen Mündungen abgedichtet ist, vorzugsweise im Bereich zwischen seinen beiden stirnseitigen Dichtungen (1 1 ; 12) mit einem Schmiermittel gefüllt ist, insbesondere mit Schmierfett, alternativ mit Öl, insbesondere welches durch wenigstens eine Schmierbohrung (X) in vom Gehäuse (G) umfassten Inneren des Schwenkantriebs (1 ) einbringbar ist.
Schwenkantrieb (1 ) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Laufbahnen (6 ; 7) (8 ; 9) sowie die zwischen diesen Laufbahnen gleitenden oder wälzenden Körper der Gleitoder Wälzlagerung (20 ; 30) an der Mittenachse (M) gespiegelt zueinander symmetrisch ausgeführt sind.
Schwenkantrieb (1 ) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen den Laufbahnen (6 ; 7 ; 8 ; 9) Gleitringe anstatt von Wälzkörpern eingelegt sind, beispielsweise welche aus zwei, drei, vier, fünf, sechs oder gar mehr gekrümmten Einzelsegmenten welche jeweils einer bogenförmigen Erstreckung über jeweils 180°, 120°, 90°, 72°, 60° oder gar weniger aufweisen.
Schwenkantrieb (1 ) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eingelegte Ringkörper (13 ; 14 ; 15 ; 16) mit Wälzlager- oder Gleitkörpern (20 ; 30) kontaktieren, sodass körperlicher Kontakt zwischen Stirnfläche des jeweiligen Wälzlager- oder Gleitkörpers (20 ; 30) mit dem Gehäuse (G) oder mit dem Deckel bzw. Anpressring (P) unterbleibt.
Schwenkantrieb (1 ) Anordnung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ringkörper (13 ; 14 ; 15 ; 16) und/oder mindestens ein Gleitring überwiegend aus Nichteisenmetall, beispielsweise Messing, alternativ aus Kunststoff, beispielsweise aus PEEK-Kunststoff, besteht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0631068A1 (de) 1993-06-19 1994-12-28 IMO - INDUSTRIE-MOMENTENLAGER STOLL &amp; RUSS GmbH Anordnung zum Drehantrieb eines Maschinen- und Anlagenteiles mit Schneckengetriebe
WO2007134752A1 (de) * 2006-05-24 2007-11-29 Flender Tübingen GmbH Zweiachsantriebsanordnung
WO2012155928A1 (de) * 2011-05-16 2012-11-22 Crb Antriebstechnik Gmbh Vorrichtung zum anschluss zweier koaxial drehbarer anschlussteile
WO2013021075A1 (es) * 2011-08-10 2013-02-14 Tgb Rodamientos, S. L. Módulo de giro cenital para la orientación de paneles solares

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