DD285814A5 - WELL TRANSMISSION - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe, das mit einem hohen UEbersetzungsverhaeltnis Drehmoment und Drehzahl eines Antriebsmotors wandelt und somit Drehbewegungen realisiert, wie sie die Bewegungsablaeufe, die beispielsweise von in technologischen Prozessen eingesetzten Arbeitsmechanismen wie Industrieroboter u. ae. vorgegeben werden, erfordern. Das Wellgetriebe besteht aus einem elastischen und einem starren Rad, wobei das elastische Rad durch einen rotierenden Wellgenerator mit seiner Laufflaeche zonenweise mit der Laufflaeche des starren Rades in Wirkverbindung gebracht wird. Zur Reduzierung des Herstellungsaufwandes sowie zur Verbesserung der Laufeigenschaften des Wellgetriebes besitzt die Laufflaeche des elastischen Rades (2) oder des starren Rades (1) eine zahnaehnliche Profilierung * Auf die jeweils nicht profilierte Laufflaeche ist eine Schicht (3) aus einem elastischen Werkstoff fest aufgebracht. Fig. 2{Wellgetriebe; Drehmoment; Drehzahl; Rad, elastisch; Rad, starr; Wellgenerator; Profilierung, zahnaehnlich; Schicht, elastisch}The invention relates to a wave gear, which converts with a high translation ratio torque and speed of a drive motor and thus realizes rotational movements, such as the Bewegungsablaeufe, for example, used in technological processes working mechanisms such as industrial robots u. ae. be prescribed. The wave gear consists of an elastic and a rigid wheel, wherein the elastic wheel is brought by a rotating wave generator with its tread in zonewise with the tread of the rigid wheel in operative connection. To reduce the production costs and to improve the running properties of the wave gear, the running surface of the elastic wheel (2) or the rigid wheel (1) has a tooth-like profiling * On the respective non-profiled Laufflaeche a layer (3) made of an elastic material is firmly applied. Fig. 2 {wave gear; torque; Number of revolutions; Wheel, elastic; Wheel, rigid; Wave generator; Profiling, tooth-like; Layer, elastic}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe, das mit einem hohen Übersetzungsverhältnis Drehmoment und Drehzahl eines Antriebsmotors wandelt und somit Drehbewegungen realisiert, wie sie die Bewegungsabläufe, die beispielsweise von in technologischen Prozessen abgesetzten Arbeitsmechanismen wie Industrieroboter u.a. vorgegeben werden, erfordern.The invention relates to a wave gear, which converts torque and rotational speed of a drive motor with a high transmission ratio and thus realizes rotational movements, such as the motion sequences, for example, of working processes set down in technological processes, such as industrial robots. be prescribed.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Wellgetriebe bestehen aus einem starren Rad, einem elastischen Rad und einem Wellgenerator, wobei je nach Anwendungsfall eines der Räder als Antriebs- oder Abtriebselement und das andere als festgehaltener Teil angeordnet ist. Die Kraftübertragung für die Rotationsbewegung erfolgt durch eine vom Wellgenerator hervorgerufene umlaufende Verformung des elastischen Rades. Bei bekannten Ausführungen von Wellgetrieben besitzen elastisches und starres Rad entweder eine Verzahnung mit geringem Zähnezahlunterschied oder bei Wellgetrieben auf Reibradbasis einen geringfügig unterschiedlichen Umfang. Durch die vom Wellgenerator erzeugte Verformung des elastischen Rades gelangt dieses mit dem starren Rad in einer oder mehreren Zonen in Eingriff. Auf Grund des Teilkreis- bzw! Reibkreisunterschiedes bewegen sich bei rotierendem Wellgenerator elastisches und starres Rad relativ zueinander. Die Relativbewegung von Punkten des elastischen Rades zum starren Rad erfolgt auf hypozykloidenähnlichen Bahnkurven, die durch die Überlagerung von Dreh- und VerformungsL owegung entstehen. Im praktischen Einsatz der beiden o.g. konstruktiven Ausführungen hat sich gezeigt, daß bereits geringe Maß-, Form- und Lageabweichungen d°r Getriebeelemente Störungen bei der Übertragung des Drehmomentes bzw. der Drehzahl hervorrufen können. Bei verzahnte,.. elastischem bzw. starrem Rad verursachen bereits geringe Fertigungsungenauigkeiten Zahneingriffsstörungen, die über einen erhöhten Zahnverschleiß bis zu Torsionsschwingungen am Antriebselement führen können. Um solche Störungen zu vermeiden, wird zur Einhaltung der erforderlichen engen Toleranzen ein extrem hoher Fertigungsaufwand betrieben. Dadurch sind Wellgetriebe mit verzahnten Getriebeteilen sehr teuer und werden demzufolge nur in eingeschränktem Maße angewendet.Shaft transmissions consist of a rigid wheel, an elastic wheel and a wave generator, wherein, depending on the application, one of the wheels is arranged as a drive or driven element and the other as a detained part. The power transmission for the rotational movement is effected by a wave generator caused by the circumferential deformation of the elastic wheel. In known versions of corrugated gears have elastic and rigid wheel either a tooth with a small difference in tooth number or corrugated gear on Reibradbasis a slightly different extent. As a result of the deformation of the elastic wheel generated by the wave generator, it engages with the rigid wheel in one or more zones. Due to the pitch circle or! Reibkreisunterschiedes move with rotating wave generator elastic and rigid wheel relative to each other. The relative movement of points of the elastic wheel to the rigid wheel takes place on hypocycloid-like trajectories, which arise through the superposition of rotational and deformation L owegung. In practical use of the two o.g. constructive embodiments, it has been shown that even small dimensional, shape and position deviations d ° r gear elements can cause disturbances in the transmission of torque or speed. When toothed, .. elastic or rigid wheel cause even slight manufacturing inaccuracies meshing interference that can lead to increased tooth wear to torsional vibrations on the drive element. In order to avoid such interference, an extremely high production effort is operated to maintain the required tight tolerances. As a result, wave gear with toothed gear parts are very expensive and are therefore applied only to a limited extent.

Deutlich weniger fertigungsaufwendig und damit billiger sind Wellgetriebe, die auf kraftschlüssiger Übertragung basieren. Hier haben sich allerdings einige funktionstechnisch bedingte Nachteile gezeigt. Zunächst ist ein ständiges Nachstellen der Reibkraft erforderlich, um den Schlupf zwischen elastischem und starrem Rad so gering wie möglich zu halten. Nachstelleinrichtungen sind beispielsweise aus der SU-PS 312094 bekannt. Trotz der Nachstellung der Normalkraft zur Gewährleistung der Umfangskräfte ändern sich auf Grund der Laufwärme die Reibwerte und damit das Übersetzungsverhältnis, so daß Schlupf nicht vollständig vermieden werden kann. Das Abtriebsmoment ist demzufolge eine Funktion der Temperatur und muß stets im Vergleich zur Motordrehzahl gemessen und erforderlichenfalls über die Nachstelleinrichtung oder die Änderung der Motordrehzahl korrigiert werden. Das wiederum erfordert ein aufwendiges Steuerungssystem.Significantly less production-intensive and thus cheaper wave gear, based on non-positive transmission. Here, however, some functional disadvantages have been shown. First, a constant adjustment of the friction force is required to keep the slip between the elastic and rigid wheel as low as possible. Adjustment devices are known for example from SU-PS 312094. Despite the adjustment of the normal force to ensure the circumferential forces change due to the heat flow, the friction coefficients and thus the transmission ratio, so that slippage can not be completely avoided. The output torque is consequently a function of the temperature and must always be measured in relation to the engine speed and corrected if necessary via the adjusting device or the change in the engine speed. That in turn requires a complex control system.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist ein Wellgetriebe, dessen Herstellungsaufwand den der auf Kraftschluß basierenden Wellgetriebe nicht wesentlich übersteigt und dabei annähernd die gleiche Funktionstüchtigkeit erreicht wie auf Formschluß basierende Wellgetriebe.The aim of the invention is a harmonic drive, the production cost of which does not significantly exceed that based on adhesion corrugation gear and thereby achieves approximately the same functionality as positive-locking based wave gear.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabs zugrunde, ein Wellgetriebe zu entwickeln, dessen sich relativ zueinander bewegende Räder zur torsionsschwing'ingsfreien Übertragung von Drehzahl und Drehmoment keine engen Toleranzen erfordern. Ferner sollen Leistungsverluste ohne Nachstelleinrichtung und zusätzliche Steuersysteme vermieder, werden.The invention is based on the object to develop a wave gear, whose relatively moving wheels for torsionsschwing'ingsfreien transmission of speed and torque do not require close tolerances. Furthermore, power losses without adjuster and additional control systems should be avoided.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lauffläche eines der beiden sich relativ zueinander bewegenden Räder profiliert ist und auf die andere, nichtprofilierte, mit dem profilierten Rad in Wirkverbindung gelangende Lauffläche eine Schicht aus einem elastischen Werkstoff fest aufgebracht ist.According to the invention the object is achieved in that the running surface of one of the two relatively moving wheels is profiled and on the other, non-profiled, with the profiled wheel in operative connection passing tread a layer of an elastic material is firmly applied.

Wegen der günstigeren Herstellbarkeit wird das elastische Rad an seinem Außenmantel mit der Profilierung versehen werden und da? starre Rad an seinem innenmantel die elastische Schicht tragen.Because of the cheaper manufacturability, the elastic wheel will be provided on its outer surface with the profiling and there? rigid wheel on its inner coat to wear the elastic layer.

Der Wellgenerator erzeugt in bekannter Weise Eingriffszonen zwischen dem elastischen und dem starren Rad. Die radiale Deformation des elastischen Rades durch den Wellgenerator wird so dimensioniert, daß in der elastischen Schicht auf Grund der Bahnkurven von Punkten des Profiles des jeweils profilierten Rades ein reversibles Gegenprofil als Hüllkurve entsteht. Im Gegensatz zu bisher üblichen Zahnpaarungen wird damit in der Kontaktzonc der Räder ein dem Bewegungsablauf optimal angepaßtes, ständig neu entstehendes Profilpaar erzeugt.The wave generator generates in a known manner engaging zones between the elastic and the rigid wheel. The radial deformation of the elastic wheel by the wave generator is dimensioned so that in the elastic layer due to the trajectories of points of the profile of each profiled wheel a reversible counter profile as an envelope arises. In contrast to previously customary tooth pairings is thus in the Kontaktzonc the wheels a movement optimally adapted, constantly created new profile pair.

Durch die Ausbildung des reversiblen Gegenprofils als Hüllkurve erfolgt die Relativbewegung beider Räder ohne Interferenzgefahr bei einem maximalen Flankenkontakt über der gesamten nutzbaren Profilhöhe innerhalb der Eingriffszone. Infolge des reversiblen, umlaufenden Formschlusses, durch den Schlupf weitestgehend vermieden w'rd, steigt das übertragbare Drehmoment gegenüber vergleichbaren Reibradwellgetrieben wesentlich an. Nachstelleinrichtungen entfallen, das Masse-Leistung-Verhältnis verbessert sich.Due to the formation of the reversible counter profile as an envelope, the relative movement of both wheels takes place without risk of interference at a maximum edge contact over the entire usable profile height within the engagement zone. As a result of the reversible, circumferential positive connection, w'rd largely avoided by the slip, the transmittable torque compared to comparable Reibradwellgetrieben increases substantially. Adjustment omitted, the mass-performance ratio improves.

Eine weitere vorteilhafte Wirkung der elastischen Schicht besteht darin, daß Form-, Maß- und Lageabweichungen der Teile sich in der Hüllkurve automatisch abbilden, so daß die bekannten Schwingungserscheinungen auf Grund von Eingriffsstörungen abgebaut werden. Das bedeutet, daß bei der Herstellung der Profilieruno kein besonderer technologischer Aufwand erforderlich ist. Geeignet sind alle bekannten zahnähnlichen Profilierungen, wie Rändelungen, Kordelungen und dergleichen. Das neue Wellgetriebe erfordert somit keinen wesentlich höheren Herstellungsaufwand als Wellgetriebe auf der Basis einer kraftschlüssigen Übertragung und gewährleistet ähnlich gute Laufeigenschaften, wie Wellgetriebe mit verzahnten Getriebeteilen.Another advantageous effect of the elastic layer is that shape, dimensional and positional deviations of the parts are reflected automatically in the envelope, so that the known vibration phenomena are reduced due to interference interference. This means that in the production of Profilieruno no special technological effort is required. Suitable are all known tooth-like profiles, such as knurls, Kordelungen and the like. The new wave gear thus requires no much higher production costs than wave gear on the basis of a non-positive transmission and ensures similar good running characteristics, such as wave gear with toothed gear parts.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show

Fig. 1: einen Teillängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wellgetriebeeinbausatz als Prinzipskizze und Fig. 2: einen Schnitt A-A durch das Wellgetriebe.1 shows a partial longitudinal section through a wave gear assembly according to the invention as a schematic diagram and Fig. 2: a section A-A through the wave gear.

Wie aus den Figuren 1 und 2 erkennbar, besteht im vorliegenden Beispiel der Wellgetriobeeinbausatz aus einem hohlen starren Rad 1, das ein elastisches Rad 2 umfaßt. An der offenon Seite des starren Rades 1 ist an seinem Innenmantel eine kreisringförmige Schicht 3 aus einem Polymerwerkstoff angebracht. Das elastische Rad 2 ist topfförmiog ausgeoildet und besitzt an seiner offenen Seite auf seinem Außenmantel eine zahnartige Profilierung 4. Ein Wellgenerator 5, der das elastische Rad 2 ellipsenförmig verformt, erzeugt so zwei Eingriffszonen 6, wobei innerhalb dieser Eingriffszonen 6 die zahnartige Profilierung 4 des elastischen Rades 2 in die elastische kreisrrngförmige Schicht 3 des starren Rades 1 eingedrückt ist. Der Wellgenerator 5 ist über eine Nabe 7 antreibbar. Das übertragene Drehmoment ist am Flansch 8 des elastischen Rades 2 abnehmbar.As can be seen from Figures 1 and 2, in the present example, the Wellgetriobeeinbausatz of a hollow rigid wheel 1, comprising an elastic wheel 2. At the offenon side of the rigid wheel 1, an annular layer 3 made of a polymer material is attached to its inner shell. The elastic wheel 2 is töpffförmiog ausgeoildet and has on its outer side on its outer surface a tooth-like profiling 4. A wave generator 5, which deforms the elastic wheel 2 elliptical, so generates two engagement zones 6, wherein within these engagement zones 6, the tooth-like profiling 4 of the elastic Rades 2 is pressed into the elastic kreisrrngförmige layer 3 of the rigid wheel 1. The wave generator 5 can be driven via a hub 7. The transmitted torque is removable on the flange 8 of the elastic wheel 2.

Claims (2)

1. Wellgetriebe, bestehend aus einem elastischen und einem starren Rad, wobei das elastische Rad durch einen rotierenden Wellgenerator mit seiner Lauffläche zonenweise mit der Lauffläche des starren Rades in Wit kverbindung gebracht wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Lauffläche des elastischen Rades (2) oder des starren Rades (1) einezahnänliche Profilierung (4) besitzt und auf die jeweils nicht profilierte Lauffläche eine Schicht (3) aus einem elastischen Werkstoff fest aufgebracht ist.1. wave gear, consisting of an elastic and a rigid wheel, wherein the elastic wheel is brought kverbindung by a rotating wave generator with its tread zonenweise with the tread of the rigid wheel in Wit, characterized in that the running surface of the elastic wheel (2) or of the rigid wheel (1) has a tooth-like profiling (4) and on the respective non-profiled running surface a layer (3) made of an elastic material is firmly applied. 2. Wellgetriebe nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß die zahnähnliche Profilierung (4) eine Rändelung oder Kordelung ist.2. wave gear according to claim!, Characterized in that the tooth-like profiling (4) is a knurling or cording.