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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elastische Übertragungsbuchse
für Untersetzungsgetriebe.
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Eine
Kupplungseinrichtung zum Aneinanderkuppeln von zwei Wellen ist in
US-1,479,583 (CAREY) beschrieben.
Die in einer solchen Druckschrift beschriebene Kupplungseinrichtung
liegt in einer Bajonett-Bauweise vor.
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Wie
in der Beschreibung erläutert
wird, stehen von gegenüberliegenden
Seiten eines Steckers ein Paar Stifte vor, die im Betrieb in ein
relevantes Paar Schlitze in einer Steckdose eingreifen. In diesem
Fall spielt die Steifigkeit des Steckdosenkörpers eine sehr wichtige Rolle.
Wenn nämlich
der Steckdosenkörper
flexibel wäre
(nämlich
nicht steif), würde jede
Axialkraft mit der Fähigkeit,
eine solche Buchse von dem Stecker zu lösen, eine unerwünschte Lösung der
Stifte aus den Schlitzen herbeiführen.
Daher ist die Kupplungseinrichtung, die in
US-1,479,583 (CAREY) beschrieben ist,
nicht zur Kupplung eines Untersetzungsgetriebes an eine Transmissionswelle geeignet.
Eine weitere Kupplungseinrichtung für Untersetzungsgetriebe ist
aus der Druckschrift
EP 1 167 817 bekannt.
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Darüber hinaus
wird in Untersetzungsgetrieben eine elastische Buchse verwendet,
um das Untersetzungsgetriebe mechanisch mit einer Transmissionswelle
zu verbinden.
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Die
Buchse ist auf der Transmissionswelle durch eine Klemme in Form
eines radial eingeschnittenen Ringes befestigt. Rittlings (und senkrecht
zu) zu dem radialen Schnitt gibt es zwei zueinander ausgerichtete,
mit Schraubgewinde versehene Durchgangslöcher, in welche bei Benutzung
ein Bolzen eingeschraubt ist.
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Zum
Beispiel verwendet eine bekannte Ausführungsform eine Buchse mit
einem T-förmigen Durchgangsschlitz.
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Insbesondere
umfasst der T-förmige
Durchgangsschlitz einen ersten Bereich, parallel zur längs verlaufenden
Symmetrieachse der Buchse, und einen umfänglichen (bogenförmigen)
zweiten Bereich, im Wesentlichen senkrecht zum ersten Bereich.
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Die
Forschung und Versuche haben gezeigt, dass Buchsen dieser Art unzuverlässig sind,
da sie sich in ihrer Unwucht unterscheiden, je nachdem, wie die
Klemme in Bezug zur Buchse befestigt ist.
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Das
heißt,
mit Durchgangslöchern
und einem Bolzen ist die Klemme in sich unausgewogen, und der Grad
an Unwucht des Buchsen/Klemmensystems hängt von der relativen Winkelposition
der zwei Elemente (Buchse und Klemme) zueinander ab.
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Mit
anderen Worten wird durch Drehen der Klemme in Bezug zur Buchse
eine Relativposition zwischen den beiden eingestellt, in welcher
eine minimale Unwucht vorliegt, die sich aber normalerweise zu einer
erhöhten
Vibration und Abnutzung des Systems überträgt.
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Die
oben beschriebene Buchse mit T-Schlitz hat auch den Nachteil, einen
unausgewogenen Widerstandsbereich zu haben, der sich vollständig auf eine
Seite der Buchse konzentriert.
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Die
obigen Nachteile werden in dem Fall eines Präzision-Untersetzungsgetriebes
und insbesondere eines epizyklischen Präzision-Untersetzungsgetriebes
weiter verstärkt.
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Es
besteht daher eine Nachfrage nach Buchsen und ganz allgemein einem
Buchsen/Klemmensystem, welches für
eine minimale, gleichmäßige Unwucht
sorgt, ungeachtet der Winkelposition der Klemme in Bezug zur Buchse.
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Es
ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegende Erfindung, eine elastische
Transmissionsbuchse für
Untersetzungsgetriebe zu schaffen, die so ausgebildet ist, dass
sie die vorerwähnten
Nachtteile beseitigt.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
Buchsen/Klemmensystem zu schaffen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine elastische Transmissionsbuchse für Untersetzungsgetriebe
nach Anspruch 1 bereitgestellt.
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Die
elastische Buchse nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere
vorteilhaft für
Präzisions-Untersetzungsgetriebe,
insbesondere epizyklische Präzisions-Untersetzungsgetriebe,
die auf Gebieten, wie der Robotertechnik, verwendet werden.
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Eine
beschränkende
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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1 einen
Schnitt eines epizyklischen Präzision-Untersetzungsgetriebes
zeigt, welches eine elastische Transmissionsbuchse aufweist, die
Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
isometrische Ansicht einer elastischen Transmissionsbuchse gemäß der Erfindung zeigt;
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3 eine
Seitenansicht der elastischen Buchse aus 2 zeigt.
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Für ein klares
Verständnis
der vorliegenden Erfindung wird eine kurze Beschreibung eines bekannten
epizyklischen Präzision-Untersetzungsgetriebes
mit einer innovativen elastischen Buchse gegeben.
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Nummer 10 in 1 gibt
ein bekanntes epizyklisches Untersetzungsgetriebe mit einer elastischen
Transmissionsbuchse 100 gemäß der vorliegenden Erfindung
an.
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Eine
Bewegung wird auf das epizyklische Untersetzungsgetriebe 10 durch
eine Transmissionswelle 11 übertragen, die mechanisch mit
einem Motor (nicht gezeigt) verbunden ist.
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Die
Transmissionswelle 11 hat eine längs verlaufende Symmetrieachse
(a), welche auch die längs
verlaufende Symmetrieachse des Reduktionsgetriebes 10 ist.
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In
bekannter Weise umfasst das epizyklische Untersetzungsgetriebe 10 ein
im Wesentlichen rohrförmiges,
geflanschtes Außengehäuse 12.
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Das
Außengehäuse 12 umfasst
einen Flansch 12a, welcher durch bekannte Mittel (nicht
gezeigt) an einem Halter (nicht gezeigt) fixiert ist.
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Das
Außengehäuse 12 ist
an einem ersten Ende durch ein im Wesentlichen kreisförmiges Element 13 geschlossen,
das durch einen Flansch 14 im Außengehäuse 12 gehalten wird,
der durch eine Anzahl von Schrauben 15 (nur eine in 1 gezeigt)
an das Gehäuse 12 geschraubt
ist.
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Wie
in 1 gezeigt, hat das Element 13 ein zentrales
Loch 13a zum Aufnehmen eines Lagers 16.
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Der
Außenkäfig 16a des
Lagers 16 ist durch bekannte Mittel an der Wand des Zentralloches 13a fixiert,
während
der Innenkäfig 16b des
Lagers 16 mit der elastischen Transmissionsbuchse 100 (durch
bekannte Mittel) integral hergestellt ist.
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Auf
der der elastischen Buchse 100 zugewandten Seite ist das
Untersetzungsgetriebe 10 durch eine Abdeckung 17 geschlossen,
die durch eine Anzahl von Schrauben 18 an den Flansch 14 und
an das Element 13 geschraubt ist.
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Die
Abdeckung 17 hat eine Anzahl von Gewindelöchern 19 (nur
eines gezeigt in 1), mit welchen der Motor (nicht
gezeigt) angebracht wird.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat die Abdeckung 17 ein
zentrales Loch 17a, das einen Endabschnitt der Transmissionswelle 11 aufnimmt,
eine elastische Buchse 100 und eine Klemme 101,
welche, wie noch zu sehen ist, für
ein Festlegen der elastischen Buchse 100 auf der Transmissionswelle 11 sorgt.
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Auf
der gegenüberliegenden
Seite der Abdeckung 17 ist ein Winkelelement 20 innerhalb
des Außengehäuses 12 fixiert.
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Das
Element 20 hat ein zentrales Loch 20a, das zwei
Lager 21, 22 aufnimmt, die durch Abstandhalter 23 voneinander
getrennt sind.
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Wie
in bekannten Verfahren sind die Außenkäfige 21a, 22a der
Lager 21, 22 an der Wand des Loches 20a fixiert,
während
die Innenkäfige 21b, 22b mit
einer Abtriebswelle 24 einstückig sind, die mechanisch mit
einer Endnutzer-Vorrichtung (nicht gezeigt) verbunden ist.
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Ein
epizyklisches Präzision-Untersetzungsgetriebe 10 zwischen
Elementen 13 und 20 umfasst zwei Untersetzungsstufen
SP1, SP2 (siehe unten).
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Die
elastische Transmissionsbuchse 100 ist (in bekannter Weise)
mit einer Welle 25 einstückig, die ein Sternrad 26 der
ersten Untersetzungsstufe SP1 trägt.
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Das
Sternrad 26 kämmt
mit einer Anzahl von Planetenrädern 27 (nur
eines in 1 gezeigt), welche wiederum
mit einem fixierten Ringrad 28 auf der Innenwand des Gehäuses 12 kämmen.
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Jedes
Planetenrad 27 ist mithilfe eines Relativstiftes 30 mechanisch
mit einem Planetenträger 29 verbunden.
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Kurz
gefasst, umfasst die erste Untersetzungsstufe SP1 das Sternrad 26,
Planetenräder 27, ein
fixiertes Ringrad 28, einen Planetenträger 29 und Stifte 30.
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Der
Planetenträger 29 hat
ein Durchgangsloch 29a mit Zähnen 31, welche mit
einem Schiebekeil 32 auf einer Welle 33 kämmen.
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Die
Wellen 25 und 33 haben die gleiche längs verlaufende
Symmetrieachse (a).
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Die
Welle 33 umfasst auch ein Sternrad 34 der zweiten
Reduktionsstufe SP2.
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Das
Sternrad 34 kämmt
mit einer Anzahl von Planetenrädern 35 (nur
eines in 1 gezeigt), welche gleichzeitig
mit dem fixierten Ringrad 28 kämmen.
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Jedes
Planetenrad 35 ist mithilfe eines Relativstifts 37 mechanisch
mit einem Planetenträger 36 verbunden.
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Kurz
gefasst, umfasst die zweite Untersetzungsstufe SP2 ein Sternrad 34,
Planetenräder 35, ein
fixiertes Ringrad 28, einen Planetenträger 36 und Stifte 37.
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Das
Sternrad 36 ist mithilfe bekannter Mittel mit einer Abtriebswelle 24 einstückig.
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Die
Geschwindigkeit der Transmissionswelle unterzieht sich daher zwei
Untersetzungen an den beiden Untersetzungsstufen SP1, SP2.
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Die
elastische Buchse 100, welche der Hauptgegenstand der vorliegenden
Erfindung ist, ist in größerem Detail
in den 2 und 3 gezeigt.
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Die
Buchse 100 ist im Wesentlichen zylindrisch. Insbesondere
umfasst die Buchse 100 drei zylindrische Abschnitte 100a, 100b, 100c,
die in einem Stück
und in Reihe miteinander ausgebildet sind.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt ist, hat der elastische
Abschnitt 100a zwei Durchgangsschlitze 102, 103,
welche eine Verformung des Abschnitts 100a erlauben, um
die Transmissionswelle 11 bedarfsweise anzufassen (siehe
unten).
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Der
Schlitz 102 umfasst einen geraden ersten Abschnitt 102a,
parallel zur Achse (a) und in Reihe mit einem bogenförmigen zweiten
Abschnitt 102b. Beide Abschnitte 102a, 102b kombinieren
sich zusammen so, dass sie eine im Wesentlichen L-Form bilden.
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Ähnlich umfasst
der Schlitz 103 einen geraden ersten Abschnitt 103a,
parallel zur Achse (a) und in Reihe mit einem bogenförmigen zweiten
Abschnitt 103b. Beide Abschnitte 103a, 103b kombinieren
sich zusammen so, dass sie einen im Wesentlichen L-förmigen Schlitz 103 bilden.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt ist, sind beide Durchgangsschlitze 102, 103 in
Bezug zur Achse (a) ausgewogen und symmetrisch.
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Das
heißt,
während
die Abschnitte 102a, 103a am Abschnitt 100a diametral
einander gegenüberliegen,
sind die Abschnitte 102b, 103b jeweils ideale
Fortsetzungen der Abschnitte 102a, 103a in Richtung
eines Pfeils F im Uhrzeigersinn (3), so dass das
Material des Abschnitts 100a perfekt ausgewogen ist.
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Insbesondere
umfasst der Abschnitt 102b einen Startpunkt P1 und einen
Endpunkt P2 des Abschnitts 102b in Richtung des Pfeils
F im Uhrzeigersinn. Mit anderen Worten ist der Punkt P1 der Endpunkt
vom Abschnitt 102a und der Startpunkt vom Abschnitt 102b.
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Ebenso
umfasst der Abschnitt 103b einen Startpunkt P3 und einen
Endpunkt P4 des Abschnitts 103b in Richtung des Pfeils
F im Uhrzeigersinn.
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Eine
erste Widerstandsregion R1 liegt zwischen dem Punkt P2 des Abschnitts 102b und
dem Punkt P3 des Abschnitts 103b und ebenso liegt eine zweite
Widerstandsregion R2 zwischen dem Punkt P1 und dem Punkt P4.
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Beide
Widerstandsregionen R1 und R2 sind in Bezug zur Achse (a) symmetrisch.
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Der
Abschnitt 100b in den 2 und 3 ist
größer im Durchmesser
als der Abschnitt 100a und die Außenfläche des Abschnitts 100b hat
zwei Nuten 104, 105, jeweils zum Aufnehmen eines
jeweiligen Halterings 38, 39 zum Halten des inneren
Käfigs 16b des
Lagers 16 (siehe auch 1).
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Der
Abschnitt 100c ist eine Fortsetzung der Abschnitte 100a, 100b und
kann Mittel für
den Zusammenbau der Welle 25 (z.B. Zähne, welche an einen Schiebekeil
auf der Außenfläche der
Welle 25 angreifen) aufnehmen.
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Der
Abschnitt 100a ist deshalb der Abschnitt der Buchse 100,
in welcher die Elastizität
des Materials (z.B. Stahl), aus dem sie hergestellt ist, genutzt wird.
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Um
den Abschnitt 100a in der Ausführungsform in 1 zu
nutzen, um die Transmissionswelle 11 anzufassen, wird die
Klemme 101 verwendet.
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Die
Klemme 101 umfasst im Allgemeinen einen radial geschnittenen
Ring 101a (der Schnitt ist in den Zeichnungen nicht gezeigt),
welche rittlings des Schnitts (nicht gezeigt) zwei mit Gewinde versehene Durchgangslöcher 101b umfasst,
wobei eines die ideale Fortsetzung des anderen ist.
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Durch
die Löcher 10lb wird
ein Bolzen hindurchgeführt
(nicht gezeigt), welcher ein- oder ausgeschraubt wird, um den elastischen
Abschnitt 100a um die Transmissionswelle 11 anzuziehen
oder zu lösen.
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Um
den Bolzen ein- oder auszuschrauben, ist ein Loch (nicht gezeigt)
auf der Abdeckung 17 zur Einführung eines Allen-Schlüssels (nicht
gezeigt) durch den Benutzer vorgesehen.
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Kurz
gefasst, befestigt die Befestigungsklemme 101 auch den
Abschnitt 100a der Buchse 100 am Ende der Transmissionswelle 11.
Da die elastische Buchse 100 wiederum an der Welle 25 fixiert
ist, wird eine Bewegung von der Transmissionswelle (Eingangswelle) 11 zur
Abtriebswelle 24 über die
zwei Untersetzungsstufen SP1 und SP2 des epizyklischen Untersetzungsgetriebes 10 übertragen.
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Die
Klemme 101 kann aus leichtem Metall (z.B. Aluminium oder
Aluminiumlegierung) oder Stahl hergestellt sein. Der Bolzen (nicht
gezeigt) zum Befestigen der Klemme 101 an der Buchse 100 kann
in vorteilhafter Weise aus Titan hergestellt sein, um das Gewicht
der Struktur zu verringern und gleichzeitig eine mechanische Festigkeit
zu gewährleisten.
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Obwohl
die elastische Buchse 100 in Verbindung mit einem epizyklischen
Präzisions-Untersetzungsgetriebe 10 gezeigt
ist, wird jedem Fachmann klar sein, dass die elastische Buchse 100 in
jeder Art von Untersetzungsgetriebe verwendet werden kann.
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Die
Vorteile der elastischen Buchse gemäß der vorliegenden Erfindung
sind wie folgt:
- – Schwerpunkt-Drehzentrum der
Buchse (liegt genau in der Achse (a));
- – für eine gegebene
Masse wird die Spannung im Vergleich mit bekannten Buchsen dieser
Bauart reduziert;
- – selbst
nicht perfekt ausgewogene Klemmen, das heißt, ohne Ausgleichslöcher, können verwendet
werden;
- – die
Klemme kann in jeder Position in Bezug zur Buchse angesetzt werden,
ohne die Ausgewogenheit des Buchsen/Klemmen-Systems zu verschlechtern.