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Dokumentenidentifikation DE102005047295A1 05.04.2007
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung
Anmelder AB SKF, Göteborg, SE
Erfinder Fucks, Thomas, 97520 Röthlein, DE;
Schagen, Katja van, 97076 Würzburg, DE
Vertreter Gosdin, M., Dipl.-Ing.Univ. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 97422 Schweinfurt
DE-Anmeldedatum 30.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005047295
Offenlegungstag 05.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.04.2007
IPC-Hauptklasse F16H 3/44(2006.01)A, F, I, 20050930, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Vorrichtung beinhaltet folgende Merkmale:
- Ein erster zum Drehen vorgesehener, antreibbarer Körper, eine Kupplung, ein Planetengetriebe, und ein zweiter zum Drehen vorgesehener Körper,
- mit dem zweiten Körper ist drehfest ein Träger für Planetenräder des Planetengetriebes verbunden, und
- die Kupplung ist derart schaltbar ausgebildet, dass der erste Körper entweder direkt mit dem zweiten Körper oder mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes koppelbar ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung.

In einigen Bereichen der Technik gibt es an Linearantriebe die Anforderung, zunächst einen bestimmten Weg schnell mit wenig Last abzufahren, um daran anschließend über einen kurzen Weg eine vergleichsweise große Kraft zu erzeugen. Diese Anforderung wird bisher beispielsweise in aufwendiger Art und Weise durch den Einsatz zweier unterschiedlicher Motoren gelöst, zwischen denen entsprechend umgeschaltet werden kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung, insbesondere für eine Linearbewegung derart zu schaffen, dass die Anforderung, dass zunächst ein bestimmter Weg schnell mit wenig Last abzufahren ist und anschließend über einen bestimmten Weg eine große Kraft zu erzeugen ist, in einfacher Ausbildung und damit kostengünstig gelöst ist.

Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch den Gegenstand des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß Anspruch 1 beinhaltet eine Vorrichtung folgende Merkmale:

  • – Ein erster zum Drehen vorgesehener, antreibbarer Körper, eine Kupplung, ein Planetengetriebe, und ein zweiter zum Drehen vorgesehener Körper,
  • – mit dem zweiten Körper ist drehfest ein Träger für Planetenräder des Planetengetriebes verbunden, und
  • – die Kupplung ist derart schaltbar ausgebildet, dass der erste Körper entweder direkt mit dem zweiten Körper oder mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes koppelbar ist.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass nur eine Kupplung, ein Planetengetriebe und nur ein Motor notwendig ist, um vorgenannte Anforderungen zu erfüllen. Mit Vorteil kann dabei der Umschaltvorgang zwischen den beiden Betriebszuständen ohne ein Stoppen des Motors erfolgen, wodurch bei Einsatz in entsprechenden Maschinen deren Zykluszeiten mit Vorteil entsprechend kurz sind. Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch der Steuerungsaufwand mit Vorteil vergleichsweise gering.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei insbesondere bei Pressenantrieben, Kunststoffspritzmaschinen, Kunststoffblasmaschinen, Maschinen zum Thermoforming u.s.w. mit besonderem Vorteil einsetzbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur.

Die 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen schematischen Längsschnitt durch eine Linearantriebsanordnung. Die Linearantriebsordnung umfasst dabei einen Elektromotor 50, dessen Antriebswelle 52 zum drehenden Antreiben eines ersten Körpers 10 mit diesem in einen entsprechenden Eingriff steht. Dabei sind die Motorwelle 52 und der erste Körper 10 derart miteinander verbunden, dass der erste Körper 10 bezüglich der Motorwelle 52 in Drehachsenrichtung linear beweglich ist. Der erste Körper 10 umfasst weiterhin einen topfförmigen Abschnitt 12, wobei die Öffnung der Topfform durch einen in geometrischer Hinsicht lochscheibenartig ausgebildeten Abschnitt 14 verschlossen ist, der sozusagen als Kupplungsscheibe fungiert.

Durch das Loch des lochscheibenartigen Abschnitts 14 des ersten Körpers 10 hindurch in die Topfform hineinragend ist ein scheibenartiger Abschnitt 22 eines zweiten zum Drehen vorgesehenen Körpers 20 angeordnet. Der scheibenartige Abschnitt 22 des zweiten Körpers 20 ist mit einem wellenartigen Abschnitt 24 des zweiten Körpers 20 verbunden, der durch eine Höhlung des Sonnenrads 36 eines Planetengetriebes verläuft, mittels einer Wälzlagerung 28 gelagert ist und in einem gewindespindelartigen Abschnitt 26 endet, mittels dem eine entsprechende Gewindemutter 60 antreibbar ist. Weiterhin umfasst der zweite Körper 20 einen Träger 32 für Planetenräder 34 des Planetengetriebes, wobei besagter Träger 32 mit dem wellenartigen Abschnitt 24 drehfest verbunden ist bzw. einstückig mit dem zweiten Körper 20 ausgebildet ist. In anderen Ausführungsformen können natürlich die Abschnitte 22, 24 und/oder 26 und/oder der Träger 32 des zweiten Körpers 20 auch als zusammensetzbare Einzelteile ausgebildet sein und/oder selbst aus zusammensetzbaren Einzelteilen bestehen.

Besagtes Planetengetriebe umfasst neben dem bereits erwähnten Sonnenrad 36, das mittels einer Wälzlagerung 39 gelagert ist, ferner die ebenfalls bereits erwähnten Planetenräder 34, die einerseits in das Sonnenrad 36 eingreifen und andererseits in die Verzahnung eines innenmantelseitig verzahnten, nicht zum Drehen vorgesehenen Außenrings 38 des Planetengetriebes eingreifen. Das Sonnenrad 36 ist dabei in einem dem lochscheibenartigen Abschnitt 14 des ersten Körpers 10 gegenüberliegenden Bereichs ebenfalls mit einem lochscheibenartigen Abschnitt ausgebildet.

Weiterhin umfasst die Anordnung ein mit dem ersten Körper 10 gekoppeltes Verstellorgan 42, mit dessen Hilfe der erste Körper 10 in Drehachsenrichtung hin und her bewegbar ist, so dass der lochscheibenartige Bereich 14 des ersten Körpers 10 entweder den scheibenartigen Abschnitt 22 des zweiten Körpers 20 kontaktiert oder den lochscheibenartigen Abschnitt des Sonnenrades 36. Für besagtes Kontaktieren ist der lochscheibenartige Abschnitt 14 des ersten Körpers 10 sowohl in dem Bereich, der dem scheibenartigen Abschnitt 22 des zweiten Körpers 20 unmittelbar gegenüberliegt, als auch in dem Bereich, der dem lochscheibenartigen Abschnitt des Sonnenrads 36 gegenüberliegt, mit entsprechenden Reibbelägen 44 im Sinne einer Reibungskupplung ausgebildet.

Dabei ist die vorausgehend beschriebene Linearantriebsanordnung wie folgt betreibbar: Für ein schnelles Antreiben der Gewindemutter 60 über eine beispielsweise vergleichsweise lange Strecke bei geringer Kraft drückt das Verstellorgan 42 den lochscheibenartigen Abschnitt 14 des ersten Körpers 10 nach oben fest gegen den scheibenartigen Abschnitt 22 des zweiten Körpers 20. Durch den dadurch entstehenden Kraft- bzw. Formschluss treibt die Antriebswelle 52 des Elektromotors 50 über den zweiten Körper 20 die Gewindemutter direkt an. Dabei drehen die Räder 34 und 36 des Planetengetriebes sozusagen leer mit.

Wird beispielsweise anschließend an vorgenannte Strecke für eine vergleichsweise kurze Strecke eine hohe Kraft gefordert, so drückt das Verstellorgan 42 den lochscheibenartigen Abschnitt 14 des ersten Körpers 10 nach unten gegen den lochscheibenartigen Abschnitt des Sonnenrads 36. Dieses Verschieben des ersten Körpers 10 in Drehachsenrichtung wird dabei durch die vorausgehend beschriebene Verbindung zwischen dem ersten Körper 10 und der Antriebswelle 52 des Elektromotors 50 ermöglicht. Dabei muss beim Umschalten mit Vorteil der Elektromotor 50 nicht gestoppt werden. Alsbald der lochscheibenartige Bereich 14 des ersten Körpers 10 kraft- bzw. formschlüssig mit dem lochscheibenartigen Abschnitt des Sonnenrads 36 verbunden ist, treibt jetzt das Sonnenrad 36 die Planetenräder 34 an, die ihrerseits ihren Träger 32 drehend antreiben, so dass aufgrund der drehfesten Verbindung zwischen dem Träger 32 und dem übrigen zweiten Körper 20 der gesamte zweite Körper 20 hierüber drehend angetrieben wird, so dass zwischen dem Elektromotor 50 und der Gewindemutter 60 die wunschgemäße Untersetzung stattfindet.

Daran anschließend kann beispielsweise mit einer entsprechenden Drehrichtungsumkehr der Antriebswelle 52 des Elektromotors 50 vorausgehend beschriebener Vorgang sozusagen rückwärts ablaufen.

In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann insbesondere die Vorrichtung im Bereich der Kupplung zum Erzielen derselben Wirkung in den unterschiedlichst denkbaren Ausführungsformen ausgebildet sein. So können beispielsweise anstelle der lochscheibenartigen Kontaktflächen auch ganz andere geometrische Ausbildungen eingesetzt werden, anstelle eines reinen Kraftschlusses auch ein Formschluss oder Mischformen treten und/oder anstelle einer mechanischen Kupplung auch eine beispielsweise magnetische Kupplung eingesetzt werden. Dabei gibt es natürlich noch eine Vielzahl anderer gleichwirkender Ausführungen insbesondere im Bereich der Kupplungen.

10
erster Körper
12
topfförmiger Abschnitt des ersten Körpers
14
lochscheibenartiger Abschnitt des ersten Körpers
20
zweiter Körper
22
scheibenartiger Abschnitt des zweiten Körpers
24
wellenartiger Abschnitt des zweiten Körpers
26
gewindespindelartiger Abschnitt des zweiten Körpers
28
Wälzlagerung des zweiten Körpers
32
Träger für Planetenräder eines Planetengetriebes
34
Planetenrad des Planetengetriebes
36
Sonnenrad des Planetengetriebes
38
Außenring des Planetengetriebes
39
Wälzlager für Sonnenrad
42
Verstellorgan
44
Reibbelag
50
Elektromotor
52
Antriebswelle des Elektromotors
60
Gewindemutter


Anspruch[de]
Vorrichtung beinhaltend folgende Merkmale:

– Ein erster zum Drehen vorgesehener, antreibbarer Körper, eine Kupplung, ein Planetengetriebe, und ein zweiter zum Drehen vorgesehener Körper,

– mit dem zweiten Körper ist drehfest ein Träger für Planetenräder des Planetengetriebes verbunden, und

– die Kupplung ist derart schaltbar ausgebildet, dass der erste Körper entweder direkt mit dem zweiten Körper oder mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes koppelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Abschnitt des zweiten Körpers derart ausgebildet ist, das zusammenwirkend mit entsprechenden Mitteln eine Dreh- in eine Linearbewegung umsetzbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mittel eine Gewindemutter umfassen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Sonnenrad im Bereich seiner Drehachse mit einer Höhlung zum Hindurchführen eines Abschnitts des zweiten Körpers ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zum Antreiben des ersten Körpers ein Motor vorgesehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der erste Körper drehfest und in Drehachsenrichtung linear beweglich mit einer Antriebswelle des Motors verbunden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kupplung in Drehachsenrichtung schaltbar ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Körper für ein lineares Bewegen in Drehachsenrichtung mit einem entsprechenden Stellorgan gekoppelt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Körper im Bereich der Kupplung in etwa entsprechend einer Topfform ausgebildet ist und die Öffnung der Topfform lochscheibenartig verschlossen ist. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei ein Abschnitt des zweiten Körpers durch das Loch des lochscheibenartigen Abschnitts des ersten Körpers in die Topfform hineinragt und innerhalb der Topfform scheibenartig verbreitert ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die in Drehachsenrichtung sich einander unmittelbar gegenüberliegenden Bereiche des lochscheibenartigen Abschnitts des ersten Körpers und des scheibenartigen Abschnitts des zweiten Körpers durch ein Bewegen eines Teils des ersten und/oder zweiten Körpers in Drehachsenrichtung miteinander in Anlage bringbar sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Sonnenrad außerhalb der Topfform dem lochscheibenartigen Abschnitt des ersten Körpers gegenüberliegend lochscheibenartig ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die in Drehachsenrichtung sich einander unmittelbar gegenüberliegenden Bereiche der beiden lochscheibenartigen Abschnitte des ersten Körpers und des Sonnenrades durch ein Bewegen wenigstens eines Teils des ersten Körpers und/oder des Sonnenrades in Drehachsenrichtung miteinander in Anlage bringbar sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei wenigstens einer der Bereiche mit einem Reibbelag versehen ist. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung, beinhaltend einen ersten zum Drehen vorgesehenen Körper, eine Kupplung, ein Planetengetriebe und einen zweiter zum Drehen vorgesehener Körper, der drehfest mit einem Träger für Planetenräder des Planetengetriebes verbunden ist, wobei der erste Körper angetrieben wird und die Kupplung derart geschaltet wird, dass der erste Körper entweder direkt mit dem zweiten Körper oder mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt ist. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der erste Körper durch einen Motor angetrieben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei die Kupplung durch eine Schaltbewegung in Drehachsenrichtung geschaltet wird.






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