DE4127051A1 - Praezisionsgetriebe - Google Patents

Description

Die Anmeldung betrifft ein Präzisionsgetriebe mit einem kreisförmigen Bauteil, an dem eine Welle befestigt ist, und einer weiteren Welle.

Derartige Präzisionsgetriebe sind bekannt (vgl. Aufsatz: "Präzisionsgetriebe in der Feinwerktechnik" in Feinwerktechnik & Meßtechnik 98 (1990) H.5, Seiten 196-198). Bei dem bekannten Getriebe handelt es sich um ein sogenanntes Harmonic Drive Getriebe, bei dem die zweite Welle mit einer elliptisch geformten Scheibe verbunden ist. Auf die Scheibe ist ein Kugellager aufgezogen, welches ebenfalls eine elliptische Form aufweist. Über der Scheibe und dem Kugellager befindet sich ein außen verzahnter flexibler Stahlring, welcher ebenfalls eine elliptische Form aufweist. Die aus Scheibe, Kugellager und Stahlring bestehende Einheit ist derart in der Zahnkranzglocke angeordnet, daß die Außenverzahnung des Stahlringes am Ende der großen Ellipsenachse im Eingriff mit der Innenverzahnung der Zahnkranzglocke steht. Wenn sich die Zähnezahl der Zahnkranzglocke und des Stahlringes geringfügig, beispielsweise um zwei Zähne unterscheidet, dann entsteht ein Differenzengetriebe mit einer hohen Übersetzung. Bei diesem Getriebe wird die eine Welle als Antriebswelle und die andere Welle als Abtriebswelle verwendet.

Das bekannte Präzisionsgetriebe weist einige Bauelemente auf, welche in der Herstellung aufwendig und daher teuer sind. Außerdem ist konstruktionsbedingt während des Betriebes Verformungsarbeit zu leisten, welches auf Kosten des Wirkungsgrades geht.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht deshalb darin, ein Präzisionsgetriebe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches aus einfach und daher kostengünstig herstellbaren Einzelteilen, wie Stanz- und Drehteilen, besteht und welches im Betrieb einen guten Wirkungsgrad aufweist.

Dieses technische Problem ist gemäß einer erfindungsgemäßen Lösung durch ein Präzisionsgetriebe mit folgenden Merkmalen gelöst:

• a) Einer in einer innenverzahnten, mit einer zentrisch befestigten Welle versehenen Zahnkranzglocke exzentrisch angeordneten kreisförmigen Zahnradscheibe, welche einen geringeren Durchmesser als die Innenverzahnung der Zahnkranzglocke aufweist und im Zentrum mit einer Bohrung und mit zwei parallel zueinander auf ihrer Oberfläche befestigten Zapfen versehen ist,
• b) ein in die Bohrung der Zahnradscheibe eintauchender, am Stirnende der zweiten Welle angeordneter Exzenter,
• c) einem zwischen der Zahnradscheibe und dem Exzenter angeordneten, aus einer flachen Platte bestehenden Schieber, welcher im Zentrum mit einem, an den Enden in vertikale Schlitze übergehenden Langloch versehen ist,
• d) in dem Schieber angeordneten horizontalen Langlöchern, in welche feststehend angeordnete Zapfen eintauchen.

Dieses erfindungsgemäße Präzisionsgetriebe besteht aus einfach und kostengünstig herstellbaren Einzelteilen. Bei seinem Betrieb ist keine Verformungsarbeit zu leisten.

Weitere, auf dem gleichen Prinzip beruhende erfindungsgemäße Lösungen sind in den Ansprüchen 2 und 3 enthalten.

Die erfindungsgemäßen Lösungen sind nachstehend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel der Lösung gemäß Anspruch 1,

Fig. 2 in Seitenansicht schematisch ein Ausführungsbeispiel der Lösung gemäß Anspruch 2 und

Fig. 3 in Seitenansicht schematisch ein Ausführungsbeispiel der Lösung gemäß Anspruch 3.

Die Präzisionsgetriebe sind in den Figuren derart dargestellt, daß mit ihnen eine hohe Übersetzung, beispielsweise 1 : 50, ins Langsame verwirklicht wird.

Dann erfolgt bei dem Getriebe gemäß Fig. 1 der Antrieb an der Antriebswelle 1, welche leichtgängig, axial und radial spielarm in dem Lager 2 gelagert ist. Mit der Antriebswelle 1 fluchtet die Abtriebswelle 3, welche ebenfalls leichtgängig, axial und radial spielarm in dem ortsfesten Lager 4 gelagert sein soll. An der Abtriebswelle 3 ist die innenverzahnte Zahnkranzglocke 5 befestigt, welche mit der Innenverzahnung 6 versehen ist. Die Stirnseite der Antriebswelle 1 ist mit dem Exzenter 7 versehen. Auf dieses Exzenter 7 ist die Zahnradscheibe 8 aufgesteckt, wozu die im Zentrum der Zahnradscheibe 8 vorgesehene Bohrung 9 dient. Damit ein Teil der Außenverzahnung der Zahnradscheibe 8 stets im Eingriff mit der Innenverzahnung 6 der Zahnkranzglocke 5 steht, beträgt die Exzentrizität e des Exzenters 7 der Hälfte der Wälzdurchmesser - Differenz W zwischen Innenverzahnung 6 der Zahnkranzglocke 5 und der Außenverzahnung der Zahnradscheibe 8. Die Zahnradscheibe 8 liegt dabei in der Vertiefung der Zahnkranzglocke 5.

Zur horizontalen und vertikalen Führung der Zahnradscheibe 8 dient der Schieber 10, welcher in dem gezeigten Ausführungsbeispiel kreuzförmig ausgebildet ist. Er kann eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise rechteckig sein. Er besitzt im Zentrum ein Langloch 11, welches an den Enden in Schlitze 12 übergeht. In die Schlitze 12 tauchen die Zapfen 13 ein, welche parallel zueinander auf der Zahnradscheibe 8 angeordnet sind. In den horizontalen Schenkeln des Schiebers 10 sind die Langlöcher 14 vorgesehen, welche genau im rechten Winkel zu den Schlitzen 12 angeordnet sind. In diese Langlöcher 14 tauchen die Zapfen 15 ein, welche feststehend angeordnet sind, beispielsweise an einem - nicht gezeigten - Gehäusedeckel, in welchem auch das Lager 2 angeordnet ist. Es ist wichtig, daß die Zapfen 13, 15 parallel zueinander angeordnet sind. Außerdem ist es wichtig, daß die Zapfen 13 den Schieber 10 vertikal und die Zapfen 15 ihn horizontal führen.

Wenn die Antriebswelle 1 in der eingezeichneten Drehrichtung angetrieben wird, dann verursacht das Exzenter 7 eine Bewegung der Zahnradscheibe 8 in der Weise, daß jedes Teilchen der Zahnradscheibe 8 pro Umdrehung der Antriebswelle eine kreisförmige Bewegung ausführt. Der Durchmesser des Kreises beträgt 2e. Dabei wird die Zahnradscheibe 8 vertikal durch die Zapfen 13 in den Schlitzen 12 und horizontal durch die Zapfen 15 in den Langlöchern 14 geführt. Wenn die Innenverzahnung 6 einen Zahn mehr besitzt, als die Außenverzahnung der Zahnradscheibe 8, dann wird die Zahnkranzglocke 5 pro Umdrehung der Antriebswelle 1 um eine Zahnteilung in Umfangsrichtung gedreht.

Die in Fig. 2 gezeigte Lösung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Lösung dadurch, daß Zahnkranzglocke und Zahnradscheibe vertauscht sind. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Antriebswelle 16 in dem Gehäuse 17 gelagert. Das innere Ende der Antriebswelle 16 ist mit dem Exzenter 18 versehen, auf dem die Zahnkranzglocke 19 drehbar angeordnet ist. Mit der Zahnkranzglocke 19 in Eingriff steht die Zahnradscheibe 20, an der zentrisch die Abtriebswelle 21 befestigt ist. An der Zahnkranzglocke 19 sind die Zapfen 22 und am Gehäuse 17 sind die Zapfen 23 befestigt, welche mit dem Schieber 24 zusammenwirken, welcher in der gleichen Weise ausgebildet sein kann wie der Schieber 10 in Fig. 1.

Die in Fig. 3 gezeigte Lösung ist eine Abwandlung der Lösung gemäß Fig. 2. Bei dieser Lösung ist die Antriebswelle 25 ebenfalls in dem Gehäuse 26 gelagert. Am Innenumfang des Gehäuses 26 ist ein Innenzahnkranz 27 vorgesehen. Mit diesem kämmt die Zahnradscheibe 28, welche drehbar auf dem Exzenter 29 am Ende der Antriebswelle 25 angeordnet ist. An der Abtriebswelle 30 ist zentrisch die Zahnradscheibe 31 befestigt. An der Zahnradscheibe 31 sind die Zapfen 32 und an der Zahnradscheibe 28 sind die Zapfen 33 befestigt, welche mit dem Schieber 34 zusammenwirken, der in der gleichen Weise ausgebildet sein kann wie der Schieber 10 in Fig. 1.

Claims (3)

1. Präzisionsgetriebe mit einem kreisförmigen Bauteil, an dem eine Welle befestigt ist und einer zweiten Welle, gekennzeichnet durch

• a) eine in einer innenverzahnten, mit einer zentrisch befestigten Welle (3) versehenen Zahnkranzglocke (5) exzentrisch angeordneten kreisförmigen Zahnradscheibe (8), welche einen geringeren Durchmesser als die Innenverzahnung (6) der Zahnkranzglocke (5) aufweist und im Zentrum mit einer Bohrung (9) und mit zwei parallel zueinander auf ihrer Oberfläche befestigten Zapfen (13) versehen ist,
• b) ein in die Bohrung (9) der Zahnradscheibe (8) eintauchender, am Stirnende der zweiten Welle (1) angeordneter Exzenter (7),
• c) einen zwischen der Zahnradscheibe (8) und dem Exzenter (7) angeordneten, aus einer flachen Platte bestehenden Schieber (10), welcher im Zentrum mit einem, an den Enden in vertikale Schlitze (12) übergehenden Langloch (11) versehen ist,
• d) in dem Schieber (10) angeordneten horizontalen Langlöchern (14), in welche feststehend angeordnete Zapfen (15) eintauchen.

2. Präzisionsgetriebe mit einem kreisförmigen Bauteil, an dem eine Welle befestigt ist und einer zweiten Welle, gekennzeichnet durch

• a) eine innenverzahnte Zahnkranzglocke (19), in deren zentrischer Bohrung der Exzenter (18) einer Welle (16) eintaucht,
• b) eine in der Zahnkranzglocke (19) im Eingriff mit deren Innenverzahnung stehenden kreisförmigen Zahnradscheibe (20), welche zentrisch mit einer anderen Welle (21) versehen ist,
• c) einen zwischen einer Gehäusewand und der von der Zahnradscheibe abgewandten Rückseite der Zahnkranzglocke angeordneten, aus einer flachen Platte bestehenden Schieber (24),
• d) sowohl auf der Rückseite der Zahnkranzglocke (19) als auch an der Gehäusewand vorgesehenen je zwei parallel zueinander angeordneten Zapfen (22, 23), von denen zwei in vertikale Schlitze und zwei in horizontale Schlitze des Schiebers (24) eintauchen.

3. Präzisionsgetriebe mit einem kreisförmigen Bauteil, an dem eine Welle befestigt ist und einer zweiten Welle, gekennzeichnet durch

• a) einen am Innenumfang eines Gehäuses (26) angeordneten Innenzahnkranz (27),
• b) einer mit dem Innenzahnkranz (27) in Eingriff stehenden kreisförmigen Zahnradscheibe (28), in deren zentrischer Bohrung der Exzenter (29) einer Welle (25) eintaucht,
• c) eine kreisförmige Zahnradscheibe (31), welche zentrisch mit einer anderen Welle (30) versehen ist,
• d) einem zwischen den Zahnradscheiben (28, 31) angeordneten, aus einer Platte bestehenden Schieber (34),
• e) auf jeder der einander zugewandten Oberflächen der Zahnradscheiben (28, 31) vorgesehenen je zwei parallel zueinandern angeordneten Zapfen (32, 33), von denen zwei in vertikale Schlitze und zwei in horizontale Schlitze des Schiebers (34) eintauchen.