-
Die
Erfindung betrifft ein Schneckenradgetriebe mit einer eine Schnecke
aufweisenden Schneckenwelle, mit einem korrespondierenden Schneckenrad
und mit einem die Schneckenwelle und das Schneckenrad zumindest
teilweise aufnehmenden Gehäuse,
wobei die Schneckenwelle über
mindestens ein Lager im Gehäuse
gelagert ist.
-
Schneckenradgetriebe
dienen der Übertragung
von Drehbewegungen zwischen Wellen mit sich kreuzenden Achsen. Ein
derartiges Schneckenradgetriebe, das häufig auch als Schneckenradsatz
bezeichnet wird, besteht aus einer Schnecke und einem Schneckenrad,
wobei die Schnecke Teil der Schnekkenwelle ist. Der Grundkörper der
Schnecke ist dabei entweder ein Zylinder oder ein Globoid. Der Grundkörper des
Schneckenrades ist meist ein Globoid. Je nach Geometrie der Schnecke
bzw. des Schneckenrades und je nach Form der Zähne der Schnecke und des Schneckenrades
weisen die einzelnen Schneckenradgetriebe unterschiedliche Vor-
und Nachteile auf.
-
Da
das Wirkprinzip der Übertragung
von Drehbewegungen zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad auf
Formschluß basiert,
ist die Übertragung
der Drehbewegung üblicherweise
spielbehaftet, da den miteinander in Eingriff (kämmenden) Bauteilen eine Bewegungsmöglichkeit
eingeräumt und
Fertigungsungenauigkeiten ausgeglichen werden müssen. Dies gilt auch für Schneckenradgetriebe,
mit denen häufig
große Übersetzungen
in einer Getriebestufe realisiert werden. Insbesondere bei hohen Übersetzungen
sowie bei Anwendungen, bei denen eine genaue Positionierung erforderlich
ist, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, Teiltischen oder Rundschalttischen,
ist jedoch ein relativ großes Spiel
zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad unerwünscht. Im Stand der Technik
sind daher bereits verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen worden,
Schneckenradgetriebe spielfrei oder spielarm zu gestalten.
-
Aus
der
DE 44 19 769 A1 ist
beispielsweise ein Schneckenradgetriebe bekannt, bei dem zum Einstellen
des Spiels zwischen dem Schneckenrad und der Schnecke die Welle
des Schneckenrades in einer Exzenterhülse gelagert ist.
-
Durch
Drehen der Exzenterhülse
im Gehäuse
kann dabei die Lage der Welle relativ zur Schnecke verändert werden.
Dadurch kann der Achsabstand zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad
verändert
werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß durch eine Variation des
Achsabstandes Eingriffsprobleme verursacht werden, da der veränderte Achsabstand
mit der gegebenen Zahngeometrie nicht mehr harmoniert. Die Folge
sind eine Verschiebung der sich berührenden Bereiche der Zähne, so
daß beispielsweise
aus einer Linienberührung
eine Punktberührung
wird, was zu einem erhöhten
Verschleiß führt. Hierdurch
wird eine häufigere Spieleinstellung
mit erheblicher Kostenzunahme, auch aufgrund der bedingten Stillstandszeiten,
hervorgerufen.
-
Eine
andere Möglichkeit,
das Flankenspiel zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad zu verringern
besteht darin, eine zweigeteilte Schnecke zu verwenden. Eine derartige
Schnecke besteht aus einer Schaftschnecke und einer Hohlschnecke,
wobei durch Verdrehen oder Verschieben der Hohlschnecke gegenüber der
Schaftschnecke das Flankenspiel ein- und nachstellbar ist. Eine
derartige zweigeteilte Schnecke ist beispielsweise aus der
DE 40 10 162 A1 bekannt.
Durch Verschieben der Schaftschnecke gegenüber der Hohlschnecke kann das
Flankenspiel so weit reduziert werden, daß zumindest ein Zahn des Schneckenrades
eingeklemmt wird und sich die Zähne
der Schneckenhälften
im elastischen Bereich verformen. Die so erzeugte Vorspannung ermöglicht in
einem gewissen Lastbereich eine spielfreie Übertragung der Drehbewegung. Nachteilig
bei der Verwendung von geteilten Schnecken sind die aufgrund der
erforderlichen hohen Präzision
der Zahngeometrien entstehenden sehr hohen Fertigungskosten zur
Herstellung der Schneckenhälften.
Darüber
hinaus ist auch bei geteilten Schnecken aufgrund des sich im Laufe
des Betriebs auftretenden Abriebs an den Zahnflanken ein Nachstellen des
Flankenspiels erforderlich.
-
Die
EP 1 182 379 A2 offenbart
einen Teilkopf zur Winkeleinteilung eines Drehtisches, wobei zu dem
Teilkopf auch ein Schneckenradgetriebe mit einer einen Schneckenkörper aufweisenden
Schneckenwelle und einem korrespondierenden Schneckenrad gehören. Die
Schnecke ist dabei als hohler Schneckenkörper ausgebildet, in dem die
Schneckenwelle eingesetzt ist, wobei der Schneckenkörper über einen
lösbaren
Verbinder auf der Schneckenwelle befestigt werden kann. Bei gelöstem Verbinder ergibt
sich dadurch die Möglichkeit,
den Schneckenkörper
relativ zur Schneckenwelle axial zu verschieben, um eine Einstellung
des Spiels zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad zu ermöglichen.
-
Eine
kostengünstigere
Möglichkeit
zur Reduzierung des Flankenspiels ergibt sich bei der Verwendung
sogenannter Duplex-Schneckenradsätze.
Die technische Konzeption der Duplex (Doppelsteigung)-Schneckenradsätze basierte
darauf, daß sowohl
für die
Schnecke als auch für
das Schneckenrad für
die Rechts- und Linksflanke zwei unterschiedliche Module und damit
zwei unterschiedliche Steigungen gewählt werden. Dadurch ändert sich
die Dicke des Schneckenzahnes stetig über die Länge der Verzahnung. Es ist
dadurch möglich,
die Verzahnung durch Axialverschiebung der Schnecke spielfrei oder
mit bestimmtem kleinstem Flankenspiel einzustellen; es wird ein
immer dicker werdender Zahn der Schnecke in die Zahnlücke des
Schneckenrades geschoben. Der Vorteil der Verwendung von Duplex-Schneckenradsätzen besteht
darin, daß die
Passung der sich berührenden
Bereiche nach dem ersten Einlauf perfekt bleibt, da über den
gesamten Nachstellbereich eine definierte Eingriffsgeometrie vorliegt.
Aus diesem Grund werden Schneckenradgetriebe in Duplex-Ausführung bei
Werkzeugmaschinen, Rundschalttischen, Teilapparaten sowie im gesamten
Bereich der Automation umfangreich eingesetzt.
-
Durch
die Verwendung von Duplex-Schneckenradsätzen sind somit – jedenfalls
theoretisch – spielfreie
Schneckenradgetriebe erreichbar. In der Praxis besteht jedoch ein
Problem in der Realisierung der notwendigen axialen Verschiebung
der Schneckenwelle. Die axiale Verschiebung der Schneckenwelle erfolgt
in der Regel durch Abschleifen oder Hinzufügen von speziellen Paßscheiben oder
Abstimmringen, was jedoch einen relativ aufwendigen Meß- und Schleifvorgang
bei jedem Nachstellen erforderlich macht.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs
beschriebenes Schneckenradgetriebe zur Verfügung zu stellen, bei dem das
Flankenspiel zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad einfach
und schnell ein- und nachstellbar ist.
-
Diese
Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Schneckenradgetriebe
dadurch gelöst, daß das Lager
als Festlager ausgebildet ist und daß zwischen dem Innenring des
Lagers und der Schneckenwelle eine durch das Lager axial festgelegte Buchse
angeordnet ist, wobei in einer ersten Position der Buchse die Schneckenwelle
reib- und/oder formschlüssig
mit der Buchse verbunden ist und in einer zweiten Position der Buchse,
in der der Innenumfang der Buchse im Vergleich zur ersten Position
vergrößert ist,
die Schneckenwelle relativ zur Buchse axial verschiebbar ist.
-
Dadurch,
daß erfindungsgemäß eine Buchse auf
die Schneckenwelle aufgeschoben ist, kann die durch das Festlager
ansonsten vorgesehene – und gewünschte – axiale
Festlegung der Schneckenwelle gewollt aufgehoben werden, wodurch
die Schneckenwelle axial verschiebbar und damit das Flanken spiel
zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad einstellbar bzw. nachstellbar
wird. Bei entsprechender Dimensionierung der Buchse ist dabei auch bei
Gewährleistung
einer axialen Verschiebbarkeit der Schneckenwelle eine steife Lagerung
der Schneckenwelle und damit des Schneckenradgetriebes möglich.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Buchse durch ein
Spannelement auf der Schneckenwelle befestigbar. Durch die Verwendung
eines Spannelements ist auf einfache Art und Weise eine feste, reibschlüssige Befestigung
der Buchse auf der Schneckenwelle möglich, so daß bei angezogenem
Spannelement die Schneckenwelle über
die Buchse und das Festlager axial fixiert ist, wodurch die gewünschte steife
Lagerung erreicht wird. Darüber
hinaus wird durch die Verwendung einer Buchse die Rundlaufgenauigkeit
der Schneckenwelle nicht negativ beeinflußt. Auf der anderen Seite kann
bei gelöstem
Spannelement die Schneckenwelle axial frei verschoben werden, da
dann nur noch die Buchse von dem Festlager gehalten wird und die Schneckenwelle "freigibt".
-
Vorzugsweise
ist die Schnecke bzw. die Schneckenwelle als Duplex-Schnecke bzw. als
Duplex-Schneckenwelle ausgebildet. Wie zuvor bereits ausgeführt, ergibt
sich dadurch der Vorteil, daß durch die
Zahngeometrie eine Reduzierung des Flankenspiels bei Axialverschiebung
der Schnecke möglich ist,
ohne daß sich
die Eingriffsgeometrie verändert.
-
Die
Befestigung der Buchse mit dem Festlager bzw. des Innenrings des
Festlagers auf der Buchse kann durch verschiedene Weisen erfolgen.
Hierzu können
beispielsweise Wellenmuttern oder Klemmflansche eingesetzt werden.
Gemäß einer
Ausgestaltung weist die Buchse einen umlaufenden Bund auf, an dem
sich der Innenring des Lagers auf der einen Seite abstützt. Auf
der anderen Seite kann der Innenring dann durch einen Sicherungsring
und ggf. zusätzlich
durch eine Paßscheibe
auf der Buchse befestigt werden.
-
Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung weist die Buchse ebenfalls einen umlaufenden
Bund auf, wobei der Bund jedoch nicht endseitig an der Buchse angeordnet
ist, sondern zwischen zwei Schräglagern,
insbesondere zwei Schrägkugellagern,
des Festlagers geklemmt wird.
-
Im
einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Schneckenradgetriebe
auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits
auf die den Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits
auf die nachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
-
1 eine
schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schneckenradgetriebes
im Schnitt,
-
2 eine
vergrößerte Darstellung
eines Details des in 1 dargestellten Schneckenradgetriebes.
-
Die 1 zeigt
den prinzipiellen Aufbau eines Schneckenradgetriebes mit einer eine
Schnecke 1 aufweisenden Schneckenwelle 2 und mit
einem Schnekkenrad 3. Die Schneckenwelle 2 und
das Schneckenrad 3 sind gemeinsam in einem Gehäuse 4 gelagert,
wobei die konkrete Ausgestaltung des Gehäuses 4 für die vorliegende
Erfindung unbedeutend ist. Insbesondere kann das Gehäuse 4 auch
aus mehreren Gehäuseteilen
bestehen, die miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt
oder verschweißt
sind.
-
Innerhalb
des Gehäuses 4 ist
die Schneckenwelle 2 mittels zweier Lager 5, 6 gelagert,
wobei das erste Lager 5 als Festlager und das zweite Lager 6 als
Loslager ausgebildet ist. Für
die Lager 5, 6 können dabei je nach Anwendungsfall
die unterschiedlichen gängigen
Lagertypen, insbesondere Kugellager oder Rollenlager, verwendet
werden. Darüber
hinaus können
sowohl das Festlager als auch das Loslager jeweils durch mehrere
Lager realisiert sein. Beispielsweise können als Festlager anstelle
des einen, hier nur dargestellten Lagers 5, auch zwei Schrägkugellager
verwendet werden.
-
Wie
sowohl aus 1 als auch aus der vergrößerten Darstellung
gemäß 2 ersichtlich
ist, ist zwischen dem Innenring des Lagers 5 und der Schneckenwelle 2 eine
Buchse 7 angeordnet, wobei die Buchse 7 durch
das Lager 5 axial festgelegt ist. Mit Hilfe eines Spannelements 8 wird
bei angezogenem Spannelement 8 eine reibschlüssige Verbindung
der Buchse 7 mit der Schneckenwelle 2 hergestellt,
wobei durch die Keilwirkung des Spannelements 8 eine hochfeste
Verbindung mit einer hohen Rundlaufgenauigkeit erreichbar ist. Dadurch
ist bei angezogenen Spannelement 8 eine steife Lagerung der
Schneckenwelle 2 und damit der Schnecke 1 gewährleistet.
Auf der anderen Seite wird bei gelöstem Spannelement 8 die
reibschlüssige
Verbindung zwischen der Buchse 7 und der Schneckenwelle 2 aufgehoben,
so daß die
Schneckenwelle 2 zur Verringerung des Flankenspiels zwischen
der Schnecke 1 und dem Schneckenrad 3 axial verschiebbar
ist.
-
Der
Außenring
des Lagers 5 ist durch einen Lagerdeckel 9 sowie
durch eine in dem Gehäuse 4 ausgebildete
Schulter 10 axial fixiert. Der Innenring des Lagers 5 ist
dadurch auf der Buchse 7 axial fixiert, daß die Buchse 7 auf
einer Seite einen umlaufenden Bund 11 aufweist, an dem
die eine Stirnfläche des
Innenrings anliegt, und auf der anderen Seite ein Sicherungsring 13 und
zusätzlich
eine Paßscheibe 12 vorgesehen
sind, die mit der zweiten Stirnseite des Innenrings zur Anlage gebracht
werden können.
-
Die
Nachstellrichtung des Schneckenradsatzes 1, 3 ist
eine Axialverschiebung der Schneckenwelle 2 in die in 1 dargestellte
Pfeilrichtung, d. h. bei der Darstellung gemäß 1 nach rechts.
Um das Flankenspiel einzustellen, muß zunächst der Deckel 14,
der das Spannelement 8 gegen unbeabsichtigte Betätigung abdeckt,
entfernt werden. Anschließend
wird das Spannelement 8 gelöst, wozu an dem Spannelement 8 zwei
Schrauben 15 vorgesehen sind. Wird das Spannelement 8 gelöst, so vergrößert sich
der Innenumfang der Buchse 7, so daß die Schneckenwelle 2 relativ
zum Gehäuse 4 und
damit die Schnecke 1 relativ zum Schneckenrad 3 axial
verschoben werden kann. Besonders einfach gestaltet sich der Einstell-
bzw. der Nachstellvorgang des Flankenspiels, wenn währenddessen
das Schneckenrad 3 durch eine entsprechende Klemmung gegen
Verdrehen gesichert ist.
-
Eine
besonders einfache, präzise
und stufenlose Einstellung des Flankenspiels kann dadurch erreicht
werden, daß eine
axiale Verschiebung der Schneckenwelle 2 durch ein Verdrehen
der Schneckenwelle 2 erreicht wird. Hierzu ist in dem dem Spannelement 8 zugewandten
Ende der Schneckenwelle 2 eine Nut 16 ausgebildet,
in die ein geeignetes Werkzeug eingesteckt werden kann, so daß bei einem
Verdrehen der Schneckenwelle 2 die Verzahnung der Schnecke 1 in
die Verzahnung des Schneckenrades 3 hineingedreht werden
kann. Durch das Verdrehen der Schneckenwelle 2 ergibt sich
neben der Möglichkeit
der stufenlosen Einstellung des Flankenspiels darüber hinaus
noch der Vorteil, daß über das
Drehmoment, das beim Einstellen gemessen werden kann, eine präzise und
reproduzierbare Vorspannung der Verzahnung von Schnecke 1 und Schneckenrad 3 erreicht
werden kann.
-
Ist
das gewünschte
Flankenspiel eingestellt, so wird das Spannelement 8 wieder
angezogen, wodurch die Schneckenwelle 2 axial fixiert wird.
Abschließend
wird der Deckel 14 wieder an dem Gehäuse 4 verschraubt,
so daß das
Spannelement 8 gegen eine ungewollte Betätigung oder
gegen Beschädigung
geschützt
ist.