模块化高精度齿轮箱配置的制作方法

1.本发明涉及根据权利要求1所述的模块化高精度齿轮箱配置。


背景技术：

2.高精度齿轮箱主要具有同轴定位的马达，使得齿轮箱由居中定位的小齿轮或太阳轮驱动。如果需要偏心定位的马达，例如由于齿轮箱应具有中空轴使得线缆可以被直接引导穿过齿轮箱，则在其技术方案中通常需要改变被居中地驱动的齿轮箱的结构，或者输入级需要较高的复杂性。对于通常具有马达的偏心位置的齿轮箱，所需要的中心位置通常需要输入级的较高复杂性。在这种情况下，较高的复杂性可能导致较多的部件、与仅有一个正齿轮级(spur gear stage)相比有更复杂的齿轮结构、由于额外的齿轮齿接触、轴承和额外的、较长的且效益低的功率流而导致较多的功率损失。


技术实现要素：

3.因此，本发明的目的在于提供一种高精度齿轮箱配置，允许实现具有中心和偏心输入驱动两者的高精度齿轮箱配置。
4.该目的通过根据权利要求1所述的模块化高精度齿轮箱配置来解决。
5.所述模块化高精度齿轮箱配置至少包括第一齿轮箱和第二齿轮箱。所述第一齿轮箱包括可旋转的第一中空轮、固定的第二中空轮和至少一个双行星轮(double planet)，所述至少一个双行星轮具有第一行星轮级(first planet stage)和第二行星轮级，所述第一行星轮级具有至少一个第一行星轮(first planet)，所述第二行星轮级具有至少一个第二行星轮，其中，所述第一行星轮级的一个第一行星轮和所述第二行星轮级的一个第二行星轮配置在行星轮轴(planet shaft)上。所述至少一个第一行星轮与所述第一中空轮啮合，并且所述至少一个第二行星轮与所述第二中空轮啮合。另外，所述第一中空轮与输出承载架联接。
6.所述第二齿轮箱包括为所述第一齿轮箱的第二中空轮的固定的中空轮和配置在所述第一齿轮箱的至少一个双行星轮的第二行星轮级处的至少一个行星轮。配置在所述第二行星轮级处的至少一个行星轮可以是所述第一齿轮箱的至少一个双行星轮的第二行星轮。作为另一种选择，所述第二行星轮级可以包括在一个行星轮轴上的两个第二行星轮，一个用作所述第一齿轮箱的双行星轮的第二行星轮，并且一个用作所述第二齿轮箱的至少一个行星轮。
7.所述第二齿轮箱还包括用于驱动所述行星轮轴的输入部，其中，所述输入部相对于所述齿轮箱配置的中心旋转轴线居中地或偏心地配置。
8.由于这种配置，可以使用第二齿轮箱，第二齿轮箱可以与第一齿轮箱组合地被居中或偏心地驱动，第一齿轮箱对于两种驱动保持相同。由于第二齿轮箱的一部分同时是第一齿轮箱的一部分，因此与现有方案相比，在居中配置的驱动或偏心配置的驱动之间的切换所需的改变较小。这提供了可用性可变(variably usable)的齿轮箱配置。
9.在输入部或驱动部偏心地配置的实施方式中，输入部可以联接到输入小齿轮，其中，所述输入小齿轮与输入齿轮啮合。所述输入齿轮被配置为使得所述输入齿轮驱动与行星轮轴联接的承载架，由此驱动行星轮轴并且因此驱动输出承载架。
10.与此相反，在输入部居中地配置的实施方式中，所述第二齿轮箱可以包括太阳轮和第三行星轮级，所述第三行星轮级具有配置在所述行星轮轴上的至少一个第三行星轮，其中，所述太阳轮与所述至少一个第三行星轮啮合，并且其中，所述输入部居中地配置并且联接到所述太阳轮。
11.在该实施方式中，对于每个行星轮轴，在已经具有两个行星轮级的行星轮轴上实现第三行星轮级。所述第三行星轮级的第三行星轮与由居中定位的马达驱动的居中定位的太阳轮啮合。因此，第二齿轮箱包括双行星轮，其中，该双行星轮的第一行星轮级是第一齿轮箱的第二行星轮级。因此，高精度齿轮箱配置的整体布置由两个双行星轮齿轮箱组成。
12.在这种居中情况下，也可以固定承载架(carrier)并且使第二中空轮旋转。
13.根据另一实施方式，所述第一中空轮与所述第一行星轮的比率(/齿轮比)(ratio)大于所述第二中空轮与所述第二行星轮的比率。例如，所述第一中空轮与所述第一行星轮的比率可以是68/24，并且所述第二中空轮与所述第二行星轮的比率可以是68/26。这种比率可以提高齿轮箱配置的效率。
14.所述齿轮箱配置可以包括一个或多个行星轮轴，特别是两个、三个或四个行星轮轴，每个行星轮轴具有第一行星轮级、第二行星轮级和第三行星轮级。利用多于一个的行星轮轴使载荷分配到多于一个轴，并且由此提供了轴的较长的使用寿命。
15.在这种负载分流(load split)的情况下，即，当使用多于一个行星轮轴并因此每个行星轮级使用多于一个行星轮时，可以驱动仅一个行星轮轴或至少小于全部数量的行星轮轴。这可以在减少部件并因此降低复杂性、减轻重量和减少摩擦方面提供一些优点。这进而可以提高效率。此外，使用多于一个行星轮轴可以提供使用齿隙(backlash)消除的机会，如下面将描述的。
16.在所述齿轮箱配置在所述第三行星轮级中包括至少两个第三行星轮(即，在第三行星轮级中包括各自具有一个第三行星轮的至少两个行星轮轴)的另一实施方式中，该第三行星轮级的第三行星轮可以彼此相对地配置在同一平面中。当第三行星轮不干涉时，它们可以定位在同一平面中。特别地，当使用多于两个第三行星轮，即多于两个行星轮轴时，第三行星轮在它们处于一个平面中时可能干涉(例如，在四个行星轮轴的情况下)，定位在相对侧的两个行星轮可以位于与其余两个行星轮不同的平面中。因此，彼此相邻配置的第三行星轮配置在不同的平面中。
17.为了避免第三行星轮之间的干涉，另一种可能性是使太阳轮从输入侧延伸到输出侧。然后，第三行星轮级的第三行星轮的一部分可以配置在输入侧，并且第三行星轮级的第三行星轮的一部分可以配置在输出侧。特别地，在四行星轮轴的情况下，第三行星轮级的彼此相对的两个行星轮可以位于齿轮箱配置的实际输入级侧，并且彼此相对的其余(/其他)两个行星轮可以位于齿轮箱配置的实际输出级侧。不同的行星轮排列(constellations)也是可能的，例如所有行星轮可以位于输出侧。
18.为了减小齿隙，行星轮可以被预加载。例如，一个行星轮轴的第一行星轮的齿轮(gearing)可以沿顺时针方向被预加载，以与第一中空轮的齿轮接触。此外，一个行星轮轴
的第二行星轮的齿轮可以沿逆时针方向被预加载，以与第二中空轮的齿轮接触。
19.额外地或作为另一种选择，两个相对配置的第三行星轮的齿轮可以在顺时针方向上被预加载，以与太阳轮的齿轮接触。此外，其余(/另外)两个相对配置的第三行星轮的齿轮可以在逆时针方向上被预加载，以与太阳轮的齿轮接触。
20.模块化齿轮箱配置提供了一个双行星轮齿轮结构(第一齿轮箱)与另一个齿轮结构(第二齿轮箱)合并的组合，在一个双行星轮齿轮结构(第一齿轮箱)中，每个第一行星轮和第二行星轮与一个中空齿轮啮合(对于这里描述的齿轮箱，这被认为是主齿轮模块(mgm)，这是不变的，无论其是居中驱动还是偏心驱动)，在另一个齿轮结构(第二齿轮箱)中，一个(虚拟)行星轮与一个内/中空齿轮啮合，并且一个第三行星轮与小齿轮/太阳轮齿轮啮合(对于这里描述的齿轮箱，这被认为是输入齿轮模块(igm))。第二齿轮箱是双行星轮结构(在被居中驱动的齿轮箱配置的情况下)或开放式单行星轮齿轮箱(在被偏心驱动的齿轮箱配置的情况下)。
21.同时，虚拟行星轮是如上所述的第一齿轮箱和第二齿轮箱的一部分。因此，mgm的第二行星轮和igm的虚拟行星轮是相同的部分。对于承载架也是如此，即，mgm的承载架同时是igm的承载架。对于行星轮轴也是如此，即，mgm的行星轮轴同时是igm的行星轮轴。在另一示例性实施方式中，mgm的第二行星轮和igm的虚拟行星轮可以实现为两个单独的行星轮，这两个行星轮都是同一行星轮级(即，第二行星轮级)的一部分。
22.这提供了以下优点：被偏心和居中地驱动的齿轮箱可以以相同的主齿轮模块(即，相同的mgm减速比、相同的尺寸、相同的接口)实现。
23.在从属权利要求以及说明书和附图中限定了另外的优选实施方式。因此，在不脱离保护范围的情况下，与其他元件组合描述或示出的元件可以单独存在或与其他元件组合存在。
24.在下文中，结合附图描述本发明的优选实施方式，其中，附图仅是示例性的，并且不旨在限制保护范围。保护范围仅由所附权利要求限定。
附图说明
25.图1：根据第一实施方式的模块化高精度齿轮箱配置的示意图；
26.图2：根据第二实施方式的模块化高精度齿轮箱配置的示意图；
27.图3(即，包括图3a和图3b)：根据图2的模块化高精度齿轮箱配置的第一替代方案的俯视图和局部截面图；
28.图4(即，包括图4a和图4b)：根据图2的模块化高精度齿轮箱配置的第二替代方案的俯视图和局部截面图；以及
29.图5(即，包括图5a和图5b)：根据图2的模块化高精度齿轮箱配置的第三替代方案的俯视图和局部截面图。
30.在下文中，相同或功能相似的元件用相同的附图标记表示。
具体实施方式
31.图1示出了具有第一齿轮箱2和第二齿轮箱4的模块化高精度齿轮箱配置1。在图1的情况下，第二齿轮箱4是开放式齿轮箱。第一齿轮箱2包括可旋转的第一中空轮6和固定的
第二中空轮8。第一齿轮箱2还包括行星轮轴10，第一行星轮12(代表第一行星轮级)和第二行星轮14(代表第二行星轮级)配置在行星轮轴10上，形成双行星轮。行星轮轴10由行星轮轴轴承16、22支撑。第一行星轮12的齿轮与第一中空轮6的齿轮啮合，第二行星轮14的齿轮与第二中空轮8的齿轮啮合。
32.此外，第一中空轮6与输出部18联接。输出部18经由承载架轴承20支撑。输出部18配置在中心旋转轴线x上。
33.第二齿轮箱4包括固定的中空轮8，中空轮8同时是第一齿轮箱2的一部分。此外，第二齿轮箱4包括配置在行星轮轴10上的行星轮14，行星轮14和行星轮轴10同时是第一齿轮箱2的一部分。
34.行星轮轴10在第二齿轮箱4的一侧处经由行星轮轴轴承22支撑，同时是第一齿轮箱2的一部分。在如图1所示的实施方式中，齿轮箱配置1经由马达m被偏心地驱动。在这种情况下，马达或输入部m与输入小齿轮24联接。输入小齿轮24与输入齿轮26啮合，输入齿轮26与输入承载架28联接。经由承载架轴承30支撑的输入承载架28相应地与行星轮轴轴承22联接。
35.由于第一齿轮箱2的一部分和第二齿轮箱4的一部分是相同的元件，这提供了设置齿轮箱配置1的简单方式，该齿轮箱配置1既可以与如图1所示的偏心配置的输入部一起使用，也可以与如图2所示的偏心配置的输入部一起使用，这将在下面描述。
36.与具有输入小齿轮24和输入齿轮26的图1的实施方式相比，图2的实施方式中的第二齿轮箱4包括第三行星轮32(代表第三行星轮级)，第三行星轮32也配置在行星轮轴10上。第三行星轮32与太阳轮34啮合，太阳轮34与输入部m联接并经由输入部m驱动。
37.太阳轮34与输入部m一起居中地配置在中心旋转轴线x上。在该实施方式中，第一齿轮箱2以及第二齿轮箱4均包括双行星轮，其中，第一齿轮箱2的第二行星轮14(即，第二行星轮级)同时是第二齿轮箱4的第一行星轮14。如可以看到的，相同的基本配置(特别是相同的第一齿轮箱2)可以与居中或偏心配置的输入部m一起使用。
38.尽管在图2中仅示出了仅一个行星轮轴10具有一个第三行星轮32，但是第二齿轮箱4可以包括多于一个的行星轮轴10，并且因此在第三行星轮级中包括多于一个的第三行星轮32。因此，行星轮轴10的数量可以多于一个，例如两个、三个或四个(或甚至更多)，在下面的图3至图5中示出了这些配置的一些示例。可以使用多于一个的行星轮轴10，例如用于在行星轮轴10之间分流载荷，从而增加整个齿轮箱配置1的使用寿命。
39.图3a和图3b示出了具有两个行星轮轴10-1、10-2的示例。如可以看到的，两个行星轮轴10-1和10-2相对于太阳轮34彼此相对地配置。在每个行星轮轴10-1和10-2上，一个第三行星轮32-1和32-2配置在第三行星轮级中。尽管未示出，但行星轮轴10-1、10-2还包括第一行星轮级和第二行星轮级，其中，每个行星轮轴10-1、10-2对于每个行星轮级包括一个行星轮。在示出图3a的截面图的图3b中，可以看出，第三行星轮32-1和32-2可以配置在同一平面中，因为它们不干涉。
40.当使用四个行星轮轴10-1、10-2、10-3、10-4时，第三行星轮级的对应的第三行星轮32-1、32-2、32-3、32-4可能干涉。如在图4a中可以看到的，第三行星轮32-1、32-2、32-3、32-4重叠。为了避免第三行星轮32-1、32-2、32-3、32-4之间的干涉，第三行星轮32-1、32-2、32-3、32-4因此可配置在不同的平面中。如图4b所示，两个相对的第三行星轮32-1和32-3配
置在同一平面中，而另外两个相对配置的行星轮32-2和32-4相对于第三行星轮32-1和32-3配置在不同的平面中。这提供了以下优点：由于相对配置的第三行星轮32-1、32-3与其他第三行星轮32-2、32-4配置在不同的平面中，因此第三行星轮不干涉。
41.另一种可能性可以是将两个第三行星轮32-1和32-3配置在齿轮箱配置1的输入级处，并且将其余第三行星轮32-2和32-4配置在齿轮箱配置1的输出级处，如图5a和图5b所示。在这种情况下，太阳轮34可以从输入侧(即，从输入部m)延伸到输出侧，并且第三行星轮级被分成两部分。此外，未示出的其他布置也是可能的。
42.由于这种齿轮箱配置，总之可以使用第二齿轮箱，第二齿轮箱可以与第一齿轮箱组合地被居中地或偏心地驱动，第一齿轮箱对于两种驱动保持相同。由于在居中配置的驱动或偏心配置的驱动之间切换时第一齿轮箱不需要任何改变，因此与现有方案相比，齿轮箱配置上所需的整体改变较小。这提供了可用性可变的齿轮箱配置。
43.附图标记
[0044]1ꢀꢀꢀꢀ
模块化高精度齿轮箱配置
[0045]2ꢀꢀꢀꢀ
第一齿轮箱
[0046]4ꢀꢀꢀꢀ
第二齿轮箱
[0047]6ꢀꢀꢀꢀ
第一中空轮
[0048]8ꢀꢀꢀꢀ
第二中空轮
[0049]
10
ꢀꢀꢀ
行星轮轴
[0050]
12
ꢀꢀꢀ
第一行星轮
[0051]
14
ꢀꢀꢀ
第二行星轮
[0052]
16
ꢀꢀꢀ
行星轮轴轴承
[0053]
18
ꢀꢀꢀ
输出部
[0054]
20
ꢀꢀꢀ
承载架轴承
[0055]
22
ꢀꢀꢀ
行星轮轴轴承
[0056]
24
ꢀꢀꢀ
输入小齿轮
[0057]
26
ꢀꢀꢀ
输入齿轮
[0058]
28
ꢀꢀꢀ
承载架
[0059]
30
ꢀꢀꢀ
承载架轴承
[0060]
32
ꢀꢀꢀ
第三行星轮
[0061]
34
ꢀꢀꢀ
太阳轮
[0062]mꢀꢀꢀꢀ
马达/输入部
[0063]
x
ꢀꢀꢀꢀ
中心旋转轴线