DE4021923A1

DE4021923A1 - Intermittent drive with rigid and elastic wheels and drive generator - has one of cooperating surfaces between elastic and rigid wheels with toothed sections and other with plain elastic layer

Info

Publication number: DE4021923A1
Application number: DE19904021923
Authority: DE
Inventors: Viktor Dr Sc Techn Otte; Juergen Dr Sc Techn Baetge; Guenther Prof Dr Sc Tech Kunad
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1991-01-17
Also published as: DD285814A5

Abstract

An intermittent drive consists of an elastic wheel (2), which, in certain zones, is brought into torque-transmitting contact with a rigid wheel (1) by an intermittent drive generator (5). One of the cooperating surfaces between the elastic and rigid wheels has toothed sections (4). The opposing surface (3) is formed from a plain layer of elastic material, the teeth being pressed into the elastic layer to provide the intermittent drive. ADVANTAGE - Reduced torsional vibrations and no need for adjusting devices.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe, das mit einem hohen Übersetzungsverhältnis Drehmoment und Drehzahl eines Antriebs motors wandelt und somit Drehbewegungen realisiert, wie sie die Bewegungsabläufe, die beispielsweise von in technologischen Prozessen eingesetzten Arbeitsmechanismen wie Industrieroboter u. ä. vorgegeben werden, erfordern.The invention relates to a wave gear with a high Gear ratio torque and speed of a drive motors converts and thus realizes rotary movements as they do the motion sequences, for example in technological Processes used in processes such as industrial robots u. Ä. are specified, require.

Wellgetriebe bestehen aus einem starren Rad, einem elastischen Rad und einem Wellgenertor, wobei je nach Anwendungsfall eines der Räder als Antriebs- oder Abtriebselement und das andere als festgehaltener Teil angeordnet ist. Die Kraftübertragung für die Rotationsbewegung erfolgt durch eine vom Wellgenerator hervorgerufene umlaufende Verformung des elastischen Rades. Bei bekannten Ausführungen von Wellgetrieben besitzen elasti sches und starres Rad entweder eine Verzahnung mit geringem Zähnezahlunterschied oder bei Wellgetrieben auf Reibradbasis einen geringfügig unterschiedlichen Umfang. Durch die vom Wellgenerator erzeugte Verformung des elastischen Rades gelangt dieses mit dem starren Rad in ein oder mehreren Zonen in Ein griff. Auf Grund des Teilkreis- bzw. Reibkreisunterschiedes be wegen sich bei rotierendem Wellgenerator elastisches und starres Rad relativ zueinander. Die Relativbewegung von Punkten des elastischen Rades zum starren Rad erfolgt auf hypozykloiden ähnlichen Bahnkurven, die durch die Überlagerung von Dreh- und Verformungsbewegung entstehen.Wave gears consist of a rigid wheel, an elastic one Wheel and a Wellgenertor, depending on the application one the wheels as the drive or output element and the other is arranged as a held part. The power transmission for the rotational movement is done by a from the wave generator induced circumferential deformation of the elastic wheel. In known versions of wave gears have elasti nes and rigid wheel either a toothing with little Difference in the number of teeth or in the case of shaft gears based on friction wheels a slightly different scope. By the of Deformation of the elastic wheel generated by the wave generator this with the rigid wheel in one or more zones in one Handle. Be due to the pitch circle or friction circle difference due to elastic and rigid when rotating shaft generator Wheel relative to each other. The relative movement of points of the elastic wheel to rigid wheel is done on hypocycloid similar trajectories, which are caused by the superposition of turning and Deformation movement arise.

Im praktischen Einsatz der beiden o. g. konstruktiven Ausfüh rungen hat sich gezeigt, daß bereits geringe Maß-, Form- und Lageabweichungen der Getriebeelemente Störungen bei der Über tragung des Drehmomentes bzw. der Drehzahl hervorrufen können. Bei verzahntem elastischen bzw. starren Rad verursachen bereits geringe Fertigungsungenauigkeiten Zahneingriffsstörungen, die über einen erhöhten Zahnverschleiß bis zu Torsionsschwingungen am Antriebselement führen können. Um solche Störungen zu ver meiden, wird zur Einhaltung der erforderlichen engen Toleran zen ein extrem hoher Fertigungsaufwand betrieben. Dadurch sind Wellgetriebe mit verzahnten Getriebeteilen sehr teuer und werden demzufolge nur in eingeschränktem Maße angewendet.In practical use of the two above. constructive execution Rungen has shown that even small dimensions, shape and Positional deviations of the gear elements transmission of torque or speed can cause. With toothed elastic or rigid wheel already cause minor manufacturing inaccuracies increased tooth wear and torsional vibrations can lead on the drive element. To ver such disturbances avoid, is to maintain the required tight tolerance zen operated an extremely high production cost. Thereby wave gearboxes with toothed gear parts are very expensive and are therefore only used to a limited extent.

Deutlich weniger fertigungsaufwendig und damit billiger sind Wellgetriebe, die auf kraftschlüssiger Übertragung basieren. Hier haben sich allerdings einige funktionstechnisch bedingte Nachteile gezeigt. Zunächst ist ein ständiges Nachstellen der Reibkraft erforderlich, um den Schlupf zwischen elastischem und starrem Rad so gering wie möglich zu halten.Are significantly less expensive to manufacture and thus cheaper Wave gears based on non-positive transmission. Here, however, there are some functional reasons Disadvantages shown. First of all, there is a constant readjustment of the Frictional force required to slip between elastic and keep the rigid wheel as low as possible.

Nachstelleinrichtungen sind beispielsweise aus der SU-PS 3 12 094 bekannt. Trotz der Nachstellung der Normalkraft zur Gewährleistung der Umfangskräfte ändern sich auf Grund der Laufwärme die Reibwerte und damit das Übersetzungsverhältnis, so daß Schlupf nicht vollständig vermieden werden kann. Das Abtriebsmoment ist demzufolge eine Funktion der Temperatur und muß stets im Vergleich zur Motordrehzahl gemessen und erfor derlichenfalls über die Nachstelleinrichtung oder die Änderung der Motordrehzahl korrigiert werden. Das wiederum erfordert ein aufwendiges Steuerungssystem.Adjustment devices are, for example, from the SU-PS 3 12 094 known. Despite the adjustment of the normal force to Ensuring the peripheral forces change due to Running heat the friction values and thus the gear ratio, so that slip cannot be completely avoided. The Output torque is therefore a function of temperature and must always be measured and researched in comparison to the engine speed if necessary via the adjustment device or the change the engine speed to be corrected. That in turn requires a complex control system.

Ziel der Erfindung ist ein Wellgetriebe, dessen Herstellungs aufwand den der auf Kraftschluß basierenden Wellgetriebe nicht wesentlich übersteigt und dabei annähernd die gleiche Funktions tüchtigkeit erreicht wie auf Formschluß basierende Wellgetriebe.The aim of the invention is a wave gear, its manufacture did not use the force-based wave gear significantly exceeds and almost the same function Efficiency achieved like wave gears based on positive locking.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellgetriebe zu entwickeln, dessen sich relativ zueinander bewegenden Räder zur torsionsschwingungsfreien Übertragung von Drehzahl und Drehmoment keine engen Toleranzen erfordern. Ferner sollen Leistungsverluste ohne Nachstelleinrichtung und zusätzliche Steuersysteme vermieden werden.The invention has for its object to a wave gear develop its relatively moving wheels for torsional vibration-free transmission of speed and Torque does not require tight tolerances. Furthermore should Loss of performance without adjustment and additional Tax systems can be avoided.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lauf fläche eines der beiden sich relativ zueinander bewegenden Räder profiliert ist und auf die andere, nichtprofilierte, mit dem profilierten Rad in Wirkverbindung gelangende Lauf fläche eine Schicht aus einem elastischen Werkstoff fest aufgebracht ist.According to the invention the object is achieved in that the barrel area of one of the two moving relative to each other Wheels is profiled and on the other, non-profiled, barrel in operative connection with the profiled wheel surface a layer of an elastic material is applied.

Wegen der günstigeren Herstellbarkeit wird das elastische Rad an seinem Außenmantel mit der Profilierung versehen werden und das starre Rad an seinem Innenmantel die elastische Schicht tragen.Because of the cheaper manufacture, the elastic wheel be profiled on its outer jacket and the rigid wheel on its inner jacket the elastic layer wear.

Der Wellgenerator erzeugt in bekannter Weise Eingriffszonen zwischen dem elastischen und dem starren Rad. Die radiale Deformation des elastischen Rades durch den Wellgenerator wird so dimensioniert, daß in der elastischen Schicht auf Grund der Bahnkurven von Punkten des Profiles des jeweils profilierten Rades ein reversibles Gegenprofil als Hüllkurve entsteht. Im Gegensatz zu bisher üblichen Zahnpaarungen wird damit in der Kontaktzone der Räder ein dem Bewegungsablauf optimal angepaßtes, ständig neu entstehendes Profilpaar erzeugt. Durch die Ausbildung des reversiblen Gegenprofils als Hüll kurve erfolgt die Relativbewegung beider Räder ohne Inter ferenzgefahr bei einem maximalen Flankenkontakt über der ge samten nutzbaren Profilhöhe innerhalb der Eingriffszone. Infolge des reversiblen, umlaufenden Formschlusses, durch den Schlupf weitestgehend vermieden wird, steigt das übertragbare Drehmoment gegenüber vergleichbaren Reibradwellgetrieben wesentlich an. Nachstelleinrichtungen entfallen, das Masse- Leistungsverhältnis verbessert sich.The wave generator generates engagement zones in a known manner between the elastic and the rigid wheel. The radial one Deformation of the elastic wheel is caused by the wave generator dimensioned so that in the elastic layer due to the Path curves of points of the profile of each profile Rades a reversible counter profile as an envelope. In contrast to the usual tooth pairings, it is used in the contact zone of the wheels optimally the sequence of movements adapted, constantly emerging profile pair generated. By designing the reversible counter profile as an envelope the relative movement of both wheels without inter There is a risk of interference when the flank contact is at maximum contact over the entire usable profile height within the engagement zone. As a result of the reversible, circumferential form fit through which Slippage is largely avoided, the transferable increases Torque compared to comparable friction gear drives essential. Adjustment devices are omitted, the mass Performance ratio improves.

Eine weitere vorteilhafte Wirkung der elastischen Schicht besteht darin, daß Form-, Maß- und Lageabweichungen der Teile sich in der Hüllkurve automatisch abbilden, so daß die be kannten Schwingungserscheinungen auf Grund von Eingriffsstörungen abgebaut werden. Das bedeutet, daß bei der Herstellung der Pro filierung kein besonderer technologischer Aufwand erforderlich ist. Geeignet sind alle bekannten zahnähnlichen Profilierungen, wie Rändelungen, Kordelungen und dergleichen.Another advantageous effect of the elastic layer is that there are deviations in shape, size and position of the parts automatically map themselves in the envelope so that the be knew vibration symptoms due to interference with the intervention be dismantled. This means that in the production of the Pro no special technological effort required is. All known tooth-like profiles are suitable, such as knurls, cords and the like.

Das neue Wellgetriebe erfordert somit keinen wesentlich höheren Herstellungsaufwand als Wellgetriebe auf der Basis einer kraft schlüssigen Übertragung und gewährleistet ähnlich gute Lauf eigenschaften, wie Wellgetriebe mit verzahnten Getriebeteilen.The new wave gear does not require a much higher one Manufacturing effort as a wave gear based on a force conclusive transmission and ensures similarly good running properties, such as wave gear units with toothed gear parts.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigtIn the following, the invention is to be illustrated using an exemplary embodiment are explained in more detail. In the drawing shows

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen erfindungs gemäßen Wellgetriebeeinbausatz als Prinzipskizze und Fig. 1 shows a partial longitudinal section through an inventive wave gear installation kit as a schematic diagram and

Fig. 2 einen Schnitt A-A durch das Wellgetriebe. Fig. 2 shows a section AA through the wave gear.

Wie aus den Fig. 1 und 2 erkennbar, besteht im vorliegen den Beispiel der Wellgetriebebausatz aus einem hohlen starren Rad 1, das ein elastisches Rad 2 umfaßt. An der offe nen Seite des starren Rades 1 ist an seinem Innenmantel eine kreisringförmige Schicht 3 aus einem Polymerwerkstoff ange bracht. Das elastische Rad 2 ist topfförmig ausgebildet und besitzt an seiner offenen Seite auf seinem Außenmantel eine zahnartige Profilierung 4. Ein Wellgenerator 5, der das elastische Rad 2 ellipsenförmig verformt, erzeugt so zwei Eingriffszonen 6, wobei innerhalb dieser Eingriffszonen 6 die zahnartige Profilierung 4 des elastischen Rades 2 in die elastische kreisringförmige Schicht 3 des starren Rades 1 eingedrückt ist. Der Wellgenerator 5 ist über eine Nabe 7 antreibbar. Das übertragene Drehmoment ist am Flansch 8 des elastischen Rades 2 abnehmbar.As can be seen from FIGS. 1 and 2, in the present example the wave gear kit consists of a hollow rigid wheel 1 , which comprises an elastic wheel 2 . On the open side of the rigid wheel 1 , an annular layer 3 made of a polymer material is placed on its inner casing. The elastic wheel 2 is cup-shaped and has a tooth-like profile 4 on its open side on its outer surface. A wave generator 5, the deformed elastic wheel 2 ellipsoidal, thus generated two engagement zones 6, wherein within these engagement zones 6, the tooth-like profile 4 of the elastic wheel 2 is pressed in the elastic annular layer 3 of the rigid wheel. 1 The wave generator 5 can be driven via a hub 7 . The transmitted torque can be removed from the flange 8 of the elastic wheel 2 .

Claims

1. wave gear, consisting of an elastic and a rigid wheel, the elastic wheel by a rotating shaft generator with its tread is brought into zones with the tread of the rigid wheel in active connection, characterized in that the tread of the elastic wheel ( 2 ) or the rigid wheel ( 1 ) has a tooth-like profile ( 4 ) and a layer ( 3 ) made of an elastic material is firmly attached to the non-profiled tread.

2. Wave gear according to claim 1, characterized in that the tooth-like profile ( 4 ) is a knurling or cord.