Einleitung

Aufbau

Arbeitsweise

Vergleich Hired Getriebe - Wolfrom-Getriebe

Hohlwellen- und Stabwellenantriebe auf HiRed Basis

Abbildung 1:

Explosionsdarstellung der Hauptbestandteile des HiRed Getriebes

PDF-Dokument europäische Patentschrift Verstellvorrichtung (europat_hired.pdf 1.51 MB)

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PDF-Dokument europäische Patentschrift Verstellvorrichtung (englisch) (europat_hired_en.pdf 3.51 MB)

PDF-Dokument europäische Patentschrift Verstellvorrichtung (französisch) (europat_hired_fr.pdf 3.12 MB)

PDF-Dokument europäische Patentschrift Verstellvorrichtung (italienisch) (europat_hired_it.pdf 3.06 MB)

PDF-Dokument europäische Patentschrift Verstellvorrichtung (schwedisch) (europat_hired_sw.pdf 3.05 MB)

HP-GL/2 Plotfile (*.pra) HiRed Getriebe (hired02.zip 909 KB)

Einleitung:

Das HiRed Getriebe (High Reduction Ratio) wurde von uns für den industriellen Einsatz in Bereichen entwickelt, in denen hohe Untersetzungen bei geringen Abmessungen, sowie die Übertragung hoher Drehmomente entscheidende Konstruktionskriterien darstellen. Dies trifft besonders für den Bereich der Robotertechnik zu, in der eine exakte Positionierbarkeit und die drehmomentfeste Bewegung der Gelenkteile von außerordentlicher Bedeutung sind.

Die herausragenden Eigenschaften des HiRed - Getriebes sind:

hohe Untersetzung (z.B. 222 im dargestellten Beispiel) die Möglichkeit der Übertragung hoher Drehmomente genaue und dauerhafte Positionierung durch Selbstblockade der Bauteile in der eingestellten Position Robustheit geringe Reibung Koaxialität von Antrieb und Abtrieb kleine Dimensionierung geringe Masse leichte Montage einfache Handhabung kostengünstige Herstellung

Aufbau des HiRed Getriebes

Das HiRed Getriebe wurde auf der Basis des Wolfrom-Getriebes entwickelt. Das HiRed Getriebe ist geeignet für Anwendungen, bei denen große Abtriebsleistungen bei hoher Untersetzung und hoher Genauigkeit gefordert werden (z.B. Roboterverstellungen).

Die Hauptbestandteile des HiRed Getriebes (s. Abbildung 1) sind:

(die Werte in Klammern entsprechen den Zähnezahen im hier dargestellten Beispiel)

ein erstes Verstellzahnrad mit Innenverzahnung und Zähnezahl Z1 (92); ein zweites Verstellzahnrad mit Innenverzahnung und Zähnezahl Z2 (91), wobei Z1 ungleich Z2 (beide Verstellzahnräder sind gegeneinander gelagert s. Abbildung 2); ein Antriebszahnrad mit Außenverzahnung und Zähnezahl Z3 (64)zur Befestigung auf einer Antriebswelle; z.B. vier gegenüberliegend angeordnete Umlaufzahnräder mit Außenverzahnung, die sich mit dem Antriebszahnrad und den Verstellzahnrädern im Eingriff befinden. Diese Umlaufzahnräder bestehen aus jeweils zwei miteinander verbundenen Einzelrädern (Zähnezahl Z4 (14) bzw. Z5 (14) mit Z4=Z5) mit folgendem Winkelversatz : Rad 1: kein Winkelversatz (Abb. 3.1) Rad 2: Winkelversatz um (+) halbe Zahnlückenweite (Abb. 3.2) Rad 3: Winkelversatz um volle Zahndicke (Abb. 3.3) Rad 4: Winkelversatz um (-) halbe Zahnlückenweite (Abb. 3.4) die Einzelräder Z4 befinden sich im Eingriff mit dem Verstellzahnrad Z1 und dem Antriebsrad Z3; die Einzelräder Z5 hingegen befinden sich nur im Eingriff mit dem Verstellzahnrad Z2 (s. Abbildung 4)

Abbildung 2:

Schnittdarstellung des HiRed Getriebes (schematisch)

Abbildung 3:

Darstellung des Winkelversatzes der Umlaufzahnräder

Abb. 3.1: Winkelversatz Umlaufrad 1

Abb. 3.2: Winkelversatz Umlaufrad 2

Abb. 3.3: Winkelversatz Umlaufrad 3

Abb. 3.4: Winkelversatz Umlaufrad 4:

Abbildung 4:

Ansicht der Zahnradpaarung aus Verstellzahnrad Z2 und den Einzelrädern Z5

Arbeitsweise des HiRed Getriebes:

Das Funktionsprinzip des HiRed Getriebes basiert auf der Relativverdrehung zweier Verstellzahnräder mit Innenverzahnung, die über gemeinsame Umlaufzahnräder und eine gemeinsame Antriebswelle miteinander verbunden sind. Die Umlaufzahnräder weisen hierbei axial voneinander getrennte Bereiche mit entsprechendem Winkelversatz auf, die jeweils mit einem der beiden Verstellzahnräder im Eingriff sind. Aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahlen der Verstellzahnräder und der gleichen Zähnezahlen der Umlaufzahnräder, weisen das aus dem ersten Verstellzahnrad mit Z1 und den Einzelrädern mit Z4 (in Abb.1 gelb dargestellt) gebildete erste Zahnradsystem und das aus dem zweiten Verstellzahnrad mit Z2 und den Einzelrädern mit Z5 (in Abb.1 rot dargestellt) gebildete zweite Zahnradsystem unterschiedliche Übersetzungen auf. Aufgrund der starren Verbindung der Einzelräder des jeweiligen Umlaufzahnrades, werden die Verstellzahnräder zu einer Relativverdrehung gezwungen. Hierbei wirken die Zähne der Außenverzahnungen wie Keile, die sich in Zahnlücken der Innenzähne der Verstellzahnräder drücken. Durch diese Keilwirkung wird die Blockierung der Verstellvorrichtung nach dem Einstellen bewirkt.

A c h t u n g !

Eine weitere Ausführungsform ist das Modulkorrigierte HiRed-Getriebe, bei dem die Korrektur des Zahnes über das Modul erfolgt (s. nachfolgende Abbildungen). Durch den ZAHN-Winkelversatz der Planetenumlaufräder ist dieses neu entwickelte Getriebe nur mit einem Zahn zu korrigieren (im Vergleich dazu ist das Wolfrom-Getriebe mit vier Zähnen zu korrigieren). Nachfolgendes Beispiel: bei Teilkreisdurchmesser =72 mm ist die Übersetzung über die Planetenräder =40 und über das Sonnenrad ist die Übersetzung 160. Diese Verstellvorrichtung ist ein HiRed-BLOCKADE-Verstellgetriebe, mit sehr hoher Drehmoment-Übertragung und sehr niedriegem Zahn-Flankenspiel.

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Wie das Nadelöhr in der Nadelspitze einer Nähmaschine als Patent-Hauptanspruch gewertet wurde, ist in unserem HiRed-Getriebe das "Nadelöhr" der Zahnversatz der Planetenräder. Im Gegensatz zum Wolfrom-Getriebe ist trotz mehrerer Planetenräder höchstens ein Zahn zu korrigieren.

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