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Dokumentenidentifikation DE102006051784A1 31.05.2007
Titel Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung
Anmelder Sumitomo Heavy Industries, Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ishizuka, Masayuki, Aichi, JP
Vertreter WAGNER & GEYER Partnerschaft Patent- und Rechtsanwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 02.11.2006
DE-Aktenzeichen 102006051784
Offenlegungstag 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse F16H 57/08(2006.01)A, F, I, 20070209, B, H, DE
Zusammenfassung Es ist eine Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung vorgesehen, die nicht erfordert, dass ein Flanschglied eine komplizierte Form hat, die kostengünstig ist, die ein hohes Ausmaß an Flexibilität bei Konstruktionsveränderungen mit niedrigen Kosten hat, und die kein Spiel oder Ähnliches bewirken, auch in Abwesenheit eines gewissen Abfalls der Anzugskraft der Schraube auf Grund eines langandauernden Betriebs. Ein Paar von ersten und zweiten Flanschgliedern, die miteinander über ein Kupplungsglied gekoppelt sind, ist an beiden axialen Seiten eines Planetenrades (sich drehende Planetenanordnung) angeordnet, so dass ein Umfangsdrehmoment zwischen mindestens einem der Flanschglieder oder dem ersten Flanschglied und dem Kupplungsglied dazwischen durch Reibungskraft übertragen wird. Das Planetenrad hat ein Paar von ersten und zweiten Tragbolzen, die von beiden axialen Seiten davon vorstehen, und mindestens einer des Paares von Tragbolzen ist an dem ersten Flanschglied in einer Passanordnung mit einem Übermaß gesichert.

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung, beispielsweise für ein Planetenrad oder eine Planetenwalze.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Ein Planetengetriebestrang, der für die präzise Positionierung von Flüssigkristall-Transferrobotern oder ATCs verwendet wird, weist ein Planetenrad auf, dessen Umfangsposition durch einen Träger eingeschränkt oder gehalten wird. Der Träger ist oft als ein käfigartiges Glied (Trägeranordnung) ausgeformt, um die Größe kleiner zu machen und die Steifigkeit zu verbessern.

2 zeigt einen Planetengetriebestrang PG1, der in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1997-303494 offenbart ist.

Der Planetengetriebestrang PG1 weist Planetengetriebemechanismen P1 und P2 in zwei Stufen auf. Von den Mechanismen hat der hintere Planetengetriebemechanismus P2 ein Sonnenrad 2, ein Planetenrad 4 und ein Hohlrad 6. Ein Tragbolzen 10 steht axial vom Planetenrad 4 vor und wird von einem Paar von Flanschteilen 14 und 16 getragen. Jeder des Paares von Flanschteilen 14 und 16 ist aus einem einzigen (dem gleichen) Glied als ein Teil der Trägeranordnung 8 geformt, um eine käfigartige Form zu bilden.

Diese Struktur bewirkt, dass die Trägeranordnung 8 eine ziemlich komplizierte Form hat und dazu tendiert, teuer herzustellen zu sein, und einen niedrigen Grad an Flexibilität bei Konstruktionsveränderungen zu haben, wie beispielsweise für Veränderungen des Reduktionsverhältnisses oder der Übertragungskapazität. In dieser Hinsicht ist auch ein Planetengetriebestrang PG2, der so konfiguriert ist, wie in 3 gezeigt, weithin bekannt. Der Planetengetriebestrang PG2 ist so konfiguriert, dass ein Paar von Flanschgliedern 30 und 32 jeweils aus einem getrennten Glied geformt ist, und dass beide Glieder 30 und 32 in einer Einheit unter Verwendung eines Kupplungsgliedes 34, welches mit dem Flanschglied 32 integriert ist, und unter Verwendung einer Schraube 36 kombiniert sind.

In einer solchen Struktur sind die Schraube 36 und ein Durchgangsloch 33, welches in dem Flanschglied 30 ausgeformt ist, nicht vollständig in Umfangsrichtung miteinander integriert (d. h., es gibt einen kleinen Spalt dazwischen). Daher wird das Umfangsdrehmoment zwischen dem Flanschglied 30 und dem Kupplungsglied 34 schließlich zum ersten Flanschglied 30 durch eine Reibungskraft (eine Kraft zum Zusammenpressen) auf ein Ende 34A des Kupplungsgliedes 34 übertragen. Die Reibungskraft wird dadurch erzeugt, dass die Schraube 36 fest gezogen wird.

In einer solchen Struktur, wie sie in 3 gezeigt ist, musste jedoch das Umfangsdrehmoment zwischen dem Flanschglied 30 und dem Kupplungsglied 34 durch Reibungskraft übertragen werden. Dies ergab ein Problem dahingehend, dass das Drehmoment durch eine "Scherbelastung" der Schraube 36 übertragen werden würde, wenn die Reibungskraft nicht das zu übertragende Drehmoment halten würde, weil die Schraube 36 auf Grund einer langen Betriebszeit gelöst wird, was eine verringerte Anzugskraft zur Folge hat, oder wenn ein größeres Drehmoment als die Reibungskraft als Last auftritt. Wenn das Drehmoment durch die Scherbelastung der Schraube 36 übertragen wird, wird ein Spalt, der zwischen der Schraube 36 und dem Durchgangsloch 32 vorhanden ist, möglicherweise bewirken, dass ein gewisses Spiel auftritt, wenn eine Belastung oder eine Drehrichtungen verändert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um solche herkömmlichen Probleme zu lösen. Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung vorzusehen. Die Tragstruktur erfordert keine Trägeranordnung, die eine komplizierte Form hat, sie ist kostengünstig, hat einen hohen Grad an Flexibilität bei Konstruktionsveränderungen und hat kein Spiel oder ähnliches, auch wenn genug Reibungskraft zur Übertragung des Drehmomentes aufgrund von lang andauernden Betriebszeiten nicht sichergestellt werden kann.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung vor, die so konfiguriert ist, dass ein Paar von Flanschgliedern, welches miteinander über ein Kupplungsglied gekoppelt ist, an beiden axialen Seiten der sich drehenden Planetenanordnung angeordnet ist, und ein Drehmoment zwischen zumindest einem der Flanschglieder und dem Kupplungsglied durch Reibungskraft übertragen wird. Die zuvor erwähnten Probleme werden gelöst durch einen Einsatz einer Struktur, die so konfiguriert ist, dass die sich drehende Planetenanordnung ein Paar von Tragbolzen hat, die von den beiden axialen Enden davon vorsteht, und wobei mindestens einer des Paares von Tragbolzen an dem Flanschglied in einer Passanordnung mit einem Klemmerahmen bzw. Übermaß gesichert ist.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung vor, die so konfiguriert ist, dass das Umfangsdrehmoment zwischen dem Flanschglied und dem Kupplungsglied durch Reibungskraft übertragen wird, wobei ein Planetenbolzen an dem Flanschglied in einer Fassungsanordnung mit einem Klemmerahmen bzw. Übermaß befestigt ist. Hier bezieht sich der Ausdruck "eine Passanordnung mit einem Übermaß" auf eine Passanordnung, die niemals einen Spalt erzeugt (es existiert immer ein Übermaß), und zwar auch wenn ein Herstellungsfehler vorhanden ist.

Bei dieser Anordnung sind das Kupplungsglied und das Flanschglied miteinander in einer Weise gekoppelt, so dass das Drehmoment nicht nur durch Reibungskraft auf dem Kontaktteil zwischen dem Kupplungsglied und dem Flanschglied übertragen werden kann, sondern auch durch die Scherbelastung des Planetenbolzens. Daher kann die integrierte Kupplung immer noch ohne das Auftreten irgend eines Spiels oder von ähnlichem aufrechterhalten werden, auch wenn ein gewisser Abfall der Anzugskraft der Schraube auftritt. Weiterhin kann, da die zwei Flanschglieder miteinander konstant unter stabilen Bedingungen integriert sind, auch ein derartiger Effekt erreicht werden, dass die Schraube selbst weniger wahrscheinlich gelöst wird, wodurch gestattet wird, dass die Reibungskraft auf dem Kupplungsgliedteil für eine lange Zeitdauer aufrechterhalten wird.

Es sei bemerkt, dass, wie er hier verwendet wird, der Ausdruck "Befestigung in einer Passanordnung mit einem Übermaß" eine derartige Technik aufweist, wie beispielsweise Presspassung (Längspresspassung) oder Schrumpfpassung (Querpresspassung). Weiterhin bezieht sich der Ausdruck "ein Paar von Tragbolzen" auf jene, die von beiden Seiten der sich drehenden Planetenanordnung vorstehen. In der Praxis können jedoch die Bolzen beispielsweise aus einem Bolzen geformt sein, der die sich drehende Planetenanordnung durchdringt, obwohl dies nicht notwendigerweise die Gleichen bezüglich des erfindungsgemäßen Konzeptes sind.

Es ist möglich, eine Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung vorzusehen, die nicht erfordert, dass ein Flanschglied eine komplizierte Form hat, die kostengünstig ist, die einen hohen Grad an Flexibilität bei Konstruktionsveränderungen hat und auch in Anwesenheit eines gewissen Abfalls der Anzugskraft der Schraube auf Grund von langen Betriebszeiten kein Spiel oder Ähnliches hat.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Gesamtquerschnittsansicht, die ein Beispiel eines Planetengetriebestrangs veranschaulicht, auf den die vorliegende Erfindung angewandt wird;

2 ist eine Gesamtquerschnittsansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Planetengetriebestrangs veranschaulicht; und

3 ist eine Gesamtquerschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel eines herkömmlichen Planetengetriebestrangs veranschaulicht.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nun wird die vorliegende Erfindung unten genauer gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

1 ist eine Gesamtquerschnittsansicht, die einen Planetengetriebestrang zeigt, auf den eine Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird.

Dieser Planetengetriebestrang PG3 weist eine Verbindungswelle 50 an seiner vorderen Stufe auf. Die Verbindungswelle 50 weist ein Durchgangsloch 52 auf, so dass die (nicht gezeigte) Motorwelle eines Motors in ein Ende des Durchgangsloches 52 eingeführt werden kann. Das Bezugszeichen 54 in 1 bezeichnet eine Klemme (Reibkupplungsteil) zur Koppelung der Verbindungswelle 50 und der Motorwelle, um Leistung dazwischen übertragen zu können. Eine Ritzelwelle bzw. Sonnenradwelle 53, auf der ein Sonnenrad 54 aufgeformt ist, um als eine Eingangswelle eines einfachen Planetengetriebemechanismus P3 zu wirken, ist in das andere Ende des Durchgangsloches 52 der Verbindungswelle 50 pressgepasst. Der einfache Planetengetriebemechanismus P3 weist das Sonnenrad 54, ein Planetenrad (Planetenräder) 56, die in Eingriff sind, um das Sonnenrad 54 zu umlaufen, und ein Hohlrad 58 auf, in welches das Planetenrad 56 innen eingreift. Das Hohlrad 58 ist mit einem Gehäuse 60 integriert.

Das Planetenrad 56 hat erste und zweite Tragbolzen 62 und 64, die von dem Planetenrad 56 axial in jeweiligen Richtungen vorstehen. Es sei bemerkt, dass insbesondere die ersten und zweiten Tragbolzen 62 und 64 aus einem Glied geformt sind, welches das Planetenrad 56 durchdringt. Die ersten und zweiten Tragbolzen 62 und 64 werden von einem Paar von ersten und zweiten Flanschgliedern 66 und 68 getragen, die auf beiden axialen Seiten des Planetenrades 56 angeordnet sind. Die ersten und zweiten Flanschglieder 66 und 68 werden von dem Gehäuse 60 über Lager 71 bzw. 73 getragen.

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Kupplungsglied 70 mit dem zweiten Flanschglied 68 integriert, um davon vorzustehen. Das Kupplungsglied 70 ist mit einem Schraubenloch 72 versehen, während das erste Flanschglied 66 mit einem Durchgangsloch 74 versehen ist. Eine Schraube 76 ist in das Schraubenloch 72 durch das Durchgangsloch 74 geschraubt, wodurch gestattet wird, dass das erste Flanschglied 66 und das zweite Flanschglied 68 miteinander über das Kupplungsglied 70 integriert sind. Die Schraube 76 und das Durchgangsloch 74 des ersten Flanschgliedes 66 sind nicht in perfektem Kontakt miteinander. Aus diesem Grund sind unter normalen Betriebsbedingungen das Kupplungsglied 70 und das erste Flanschglied 66 miteinander nicht durch die Scherbelastung der Schraube 76 sondern durch eine Reibungskraft gekoppelt, die auf einer Kontaktfläche S von beiden Gliedern dadurch erzeugt wird, dass die Schraube 76 fest gezogen wird.

In diesem Ausführungsbeispiel sind der erste Tragbolzen 62 des Planetenrades 56 auf der Seite des ersten Flanschgliedes 66 und der zweite Tragbolzen 64 auf der Seite des zweiten Flanschgliedes 68 an dem ersten Flanschglied 66 bzw. dem zweiten Flanschglied 68 beide durch eine "Presspassung" in einer Passanordnung mit einem Übermaß gesichert. Das zweite Flanschglied 68 ist mit einer Ausgangswelle 80 integriert.

Es sei bemerkt, dass das Planetenrad 56 in einem Teil 57 mit vergrößertem Durchmesser zwischen den ersten und zweiten Tragbolzen 62 und 64 über ein Nadellager 78 angeordnet ist. Auch wenn die ersten und zweiten Tragbolzen 62 und 64 sicher in die ersten und zweiten Flanschglieder 66 bzw. 68 pressgepasst sind, kann sich das Planetenrad 56 sehr sanft um den Umfang des Teils 57 mit gesteigertem Durchmesser drehen.

Nun wird der Betrieb des Planetengetriebestrangs PG3 beschrieben. Wenn die Verbindungswelle 50 durch die (nicht gezeigte) sich drehende Motorwelle gedreht wird, wird die Ritzelwelle 53 gedreht, die in die Verbindungswelle 50 pressgepasst ist, wodurch bewirkt wird, dass das Sonnenrad 54, welches an einem Ende der Ritzelwelle 53 vorgesehen ist, sich dreht. Da das Hohlrad 58 in diesem Ausführungsbeispiel fest integriert mit dem Gehäuse 60 gehalten wird, bewirkt die Drehung des Sonnenrades 54, dass das Planetenrad 56 sich um seine eigene Achse dreht, während es um das Sonnenrad umläuft. Diese Umlaufkomponente wird auf die ersten und zweiten Flanschglieder 66 und 68 über die ersten und zweiten Tragbolzen 62 bzw. 64 übertragen, so dass die ersten und zweiten Flanschglieder 66 und 68 zusammen gedreht werden.

Hier sind in diesem Ausführungsbeispiel sowohl die ersten als auch die zweiten Tragbolzen 62 und 64 an den ersten und zweiten Flanschgliedern 66 und 68 in einer Passanordnung mit einem Übermaß gesichert. Entsprechend sind die ersten und zweiten Flanschglieder 66 und 68 nicht nur durch die Reibungskraft integriert, die von der Schraube 76 erzeugt wird, sondern auch durch die Scherbelastung der ersten und zweiten Tragbolzen 62 und 64. Es ist somit möglich, Drehmoment ohne irgendein Spiel zu übertragen, auch wenn die Schraube 76 eine um ein gewisses Ausmaß verringerte Reibungskraft vorsieht, oder wenn das zu übertragende Drehmoment vergrößert oder verringert oder umgekehrt wird.

Weiterhin wurde herausgefunden, dass die Geschwindigkeit selbst, mit der die Anzugskraft der Schraube 76 verringert wurde, geringer als zuvor war. Dies kommt wahrscheinlich aus dem folgenden Grund. Das heißt, wenn ein gewisses Ausmaß an Spiel auf Grund der großen Stärke einer aufgetretenen Belastung die Anzugskraft der Schraube 76 verringert hat, beschleunigt sich das Spiel üblicherweise, was weiter die Schraube 76 löst. Jedoch wirken gemäß diesem Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten Tragbolzen 62und 64 dahingehend, dass sie das Auftreten des Spiels selbst auch in Anwesenheit einer solchen Verringerung der Anzugskraft der Schraube 76 verhindern.

Die zwei Flanschglieder 66 und 68, die jeweils aus einem getrennten Glied geformt sind, haben eine relativ einfache Form und können auch mit verschiedenen Arten von Konstruktionsveränderungen flexibel umgehen. Die Presspassung mit einem Übermaß selbst würde nahezu keine Steigerung der Kosten bewirken. Entsprechend kann allein eine sehr einfache und kostengünstige Konstruktionsveränderung es möglich machen, eine verbesserte Haltbarkeit für den Planetengetriebestrang PG3 im Vergleich zu vorher vorzusehen.

Es sei bemerkt, dass das zweite Flanschglied 66 und das Kupplungsglied miteinander in dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel integriert waren. Um die erste Priorität auf die Verhinderung des Spiels zu setzen, wurden sowohl die ersten als auch die zweiten Tragbolzen 62 und 64 an den ersten und zweiten Flanschgliedern 66 und 68 in einer Passanordnung jeweils mit einem Übermaß gesichert. Wenn jedoch beispielsweise ein Flanschglied vom Beginn mit dem Kupplungsglied integriert ist, wie in diesem Ausführungsbeispiel, kann für die Koppelung eines integrierten Flanschgliedes eine Presspassung ohne Übermaß ebenfalls eingesetzt werden, weil das integrierte Flanschglied vom Beginn an eine hohe Steiflgkeit hat. Eine solche Anordnung wie für jene, die durch eine "Presspassungsanordnung ohne Übermaß" zu koppeln ist, ist vernünftig bezüglich des Zufriedenstellens von sowohl der "Verhinderung des Spiels" als auch der "Sicherstellung einer einfachen Herstellung" gleichzeitig. Es sei bemerkt, dass das Konzept einer "Passanordnung ohne Übermaß" nicht nur das Konzept einer Passanordnung mit einem negativen Übermaß (mit einem Spalt) oder einem Übermaß von Null aufweist, sondern auch ein Konzept einer Passanordnung mit einem Übermaß abzüglich einen Herstellungsfehler.

Andererseits sei angenommen, dass das Kupplungsglied auch von dem zweiten Flanschglied getrennt ist, so dass sowohl das erste als auch das zweite Flanschglied mit dem Kupplungsglied durch Reibungskraft gekoppelt sind. Auch in diesem Fall kann, wobei man Konstruktionsanforderungen berücksichtigt, nur eines in einer Presspassungsanordnung ausgeformt sein, oder beide können in einer Presspassungsanordnung ausgeformt sein, und zwar wegen der "einfachen Herstellung" und "Verhinderung eines Spiels".

In dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel wurde die vorliegende Erfindung auf die Lagerung eines Planetenrades angewandt, welches als eine sich drehende Planetenanordnung eines einfachen Planetengetriebemechanismus dient. Jedoch kann die vorliegende Erfindung nicht nur auf den einfachen Planetengetriebemechanismus angewandt werden, sondern auch beispielsweise auf die Lagerung eines Planetenrades in einem Planetengetriebemechanismus einer sogenannten Bauart mit schwenkend einlaufendem Eingriff, wobei die Mittelachse des Planetengetriebestrangs innerhalb des Umfangs des Planetenrades liegt. Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Planetenwalze anwendbar, die als eine sich drehende Planetenanordnung in einem Planetenwalzenmechanismus dient, und zwar zusätzlich zu dem Getriebemechanismus.

Die vorliegende Erfindung kann gleichfalls auf Planetengetriebestränge angewandt werden, die eine Struktur haben, die konfiguriert ist, so dass sie ein Paar von Flanschgliedern hat, die als ein Träger auf beiden Seiten einer sich drehenden Planetenanordnung dienen, und die gestatten, dass zumindest eines der Flanschglieder und das Kupplungsglied Drehmoment dazwischen durch Reibungskraft übertragen.


Anspruch[de]
Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung (56), die so konfiguriert ist, dass ein Paar von Flanschgliedern (66, 68), die miteinander über ein Kupplungsglied (70) gekoppelt sind, an beiden axialen Seiten der sich drehenden Planetenanordnung (56) angeordnet ist, und wobei ein Umfangsdrehmoment zwischen mindestens einem der Flanschglieder (66, 68) und dem Kupplungsglied (70) durch Reibungskraft übertragen wird, wobei die Tragstruktur dadurch gekennzeichnet wird, dass die sich drehende Planetenanordnung (56) ein Paar von Tragbolzen (62, 64) hat, die von beiden axialen Seiten davon vorstehen, und dass zumindest einer des Paares von Tragbolzen (62, 64) an dem Flanschglied (66 oder 68) in einer Passanordnung mit einem Übermaß gesichert ist. Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide des Paares von Tragbolzen (62, 64) der sich drehenden Planetenanordnung (56) mit beiden des Paares von Flanschgliedern (66, 68) in einer Passanordnung mit einem Übermaß gekoppelt sind. Tragstruktur für eine sich drehende Planetenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer des Paares von Tragbolzen (62, 64) der sich drehenden Planetenanordnung (56) mit einem entsprechenden Flanschglied (66 oder 68) in einer Passanordnung ohne Übermaß gekoppelt ist.






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