蜗杆传动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明一方面涉及一种蜗杆传动装置，其包括具有直接成型进或引入，尤其是切 削进轴基体中的蜗杆螺纹的蜗杆轴以及与该蜗杆螺纹咬合的蜗轮，该蜗轮环状地构造并且 与两个环状的且彼此同心的联接元件中的一个集成，这些联接元件以能转动运动的方式彼 此支撑并且用作于联接两个能彼此相对旋转的机器或设备部件；并且另一方面本发明还涉 及一种用于运行此类蜗杆传动装置的方法。优选地，在此，在两个联接元件内部的最小的净 孔的直径等于或大于两个联接元件之间的支承部的直径的一半，尤其等于或大于能彼此相 对旋转的联接元件的径向最外的滚动体序列的中心圆直径的一半。
【背景技术】
[0002] 蜗杆传动装置同时形成了转动方向的变化以及作驱动的与被驱动的机器部件之 间的转数的降低；与其相关联的转矩提升使得利用较小功率的驱动器件就可以让重型的 设备转动或摆动。此外，还有可以同时用作停机制动器的自锁定的蜗杆传动装置。由于 这些有利的特性，这种蜗杆传动装置经常在出现很大的力和转矩的重载驱动装置中使用， 例如在工程机器和车辆、起重机、捣碎机械、风力发电设备等等中使用。在这些类车辆、机 械和设备中，当然存在有严重磨损的危险，此外，原因还在于，在这些应用中常常有不完全 能受到控制的自然力量，例如很大的重力、倾斜力、风力等等产生作用。由此会产生具有 对相关的蜗杆传动装置的磨损造成不可忽略的影响的运行状况。导致，绝对的滚过角度 (tlberrollwinkel)也经常会在很宽的范围内波动，由此同样会引起蜗杆传动装置的某些 元件的过早老化。
[0003] 考虑到滚动体-滚道系统，但也在齿部方面，如此这样出现的磨损是特别重要的。 特别是绝对的所经过的滚过角度对于前者来说是重要的，而特别是在蜗杆传动装置的经常 或持续的转矩载荷的情况下使齿部遭到破坏。
[0004] 在现有技术中，特别是通过如下方式来考虑最不同的在实践中遇到的载荷情况， 即，维护间隔选得足够的短，以便因此使多数的蜗杆传动装置得到充分监控。尽管如此，该 措施并不真正令人满意。因为一方面，顺带检查的维护大多需要对蜗杆传动装置连同其轴 承进行拆卸和分解，以便可以查看齿部的，尤其也是在其他情况下不能触及的滚道的状态。 这在有些应用中就要与极大的花费相关联；例如在风力发电设备的情况下，其中，拆出在高 空中的转子轴承和叶片轴承仅以提高的人工和工时花费就可以完成，尤其地，原因还在于， 风力发电设备经常建造在难于触及的位置上，例如在离岸区域中、山峰顶或类似地方上。即 使在拆卸挖掘机或类似装置中的摆动传动机构时，该挖掘机或类似装置也要停工一天或大 多甚至是许多天。
[0005] 另一方面，甚至尽管有紧凑的维护间隔但也会发生的是，由于过度的应变而提高 的磨损在下一个维护日之前就已经需要维修。在这种情况下，所出现的问题大多发现过迟， 亦即在机械过早停止运转的情况下才被发现。同样极为不利的是，可能（较短的）维护间 隔总是与增多的控制相关联，这些控制必须由对设备或装置进行检查或对功能适用性方面 进行测试的人来执行。即使在期望的情况下，在进行这种检修或检查时可以确定在设备或 装置上没有损伤或没有磨损或故障，但也要发生用于维护的成本，至少是形式为维护人员 工时的成本。
【发明内容】
[0006] 从所述的现有技术的缺陷得出，本发明所要解决的问题在于，以如下方式改进该 类属的蜗杆传动装置，即，可以以小的花费以及特别是以比这在前面提及的现有技术中具 有更高的结论准确度就能够实现，可以确定蜗杆传动装置的磨损度。该问题的解决方案通 过如下来完成，即，在本发明的意义下，使用用于持续监控蜗杆传动装置的特殊的传感装置 组件，它们在很大程度上可以废弃掉对这类蜗杆传动装置的设备或装置的迄今为止的轮流 的维护。
[0007] 在此，根据本发明的蜗杆传动装置的带齿的蜗轮联接元件由环状的基体形成，该 基体配设有直接成型进或引入的齿部以及优选配设有至少一个直接成型进或引入基体中 的滚道，其中，滚动体直接沿着该滚道运动，以及配设有至少一个直接成型进或引入基体中 的平坦的联接面，用以贴靠在相关的机器或设备部件的平坦的接触面上，以及配设有多个 圆圈形地绕净孔分布的方式布置的且直接成型进或引入基体中的固定孔，这些固定孔的纵 向轴线垂直地穿过相关的联接面。此外，不带齿的联接元件由环状的基体形成，并且优选配 设有至少一个直接成型进或引入的滚道，滚动体直接沿着其运动，以及配设有至少一个直 接成型进或引入不带齿的联接元件的基体中的平坦的联接面，用以贴靠在相关的机器或设 备部件的平坦的接触面上。此外，根据本发明的蜗杆传动装置具有多个圆圈形地绕净孔分 布的方式布置的且直接成型进或引入不带齿的联接元件的基体中的固定孔，这些固定孔的 纵向轴线垂直地穿过相关的联接面，其中，在蜗杆的区域中设置有至少一个用于持续获取 蜗杆的转动和/或移动位置的传感器，以及优选设置有评估装置，以便形成测量到的转动 或移动位置的绝对值，必要时同样以便对该绝对值积分。
[0008] 这种蜗杆传动装置指的是经常被专业人员称为摆动传动机构的结构组件，该结构 组件如今通常被完全封装，也就是被壳体包围，以便使敏感的构件尽可能避开环境影响，像 例如腐蚀性的海风、灰尘颗粒等等。被视为敏感的构件应当考虑到如下的特别是滚动体、滚 动体的滚道以及环状的蜗轮联接元件的齿部和蜗杆的螺纹。
[0009] 从外部触及到的通常仅是两个环状的且彼此同心的联接元件，这些联接元件具有 相互平行但彼此远离的环状的联接面，用以与两个能彼此相对旋转的设备或机器部件中的 各一个连接；此外，还有用于对两个环状的联接元件彼此相对的转动调节的驱动马达的转 子和定子的每个联接部以及必要时用于制动器、速度计或类似装置的另外的联接部。
[0010] 这种摆动驱动机构将许多应用技术上有利的特性集于一身：集成的支承部负责两 个联接面的平行取向并且进而负责所放置的抵靠元件相对基座、机架或类似物的精确的平 行引导，从而没有必要用另外的引导或支承元件。
[0011] 借助能联接的马达，可以准确地调整两个已联接的设备部件的之间的相对转动角 度甚至是相对转数。马达通常抗相对转动（drehfest)地与蜗杆传动装置的蜗杆联接，蜗 杆传动装置的与蜗杆咬合的环状的齿圈并不环绕地布置在蜗杆轮上，而是在蜗杆圈的圆周 上，亦即在两个环状的联接元件中的一个上，因此，马达可以以转动调节的方式对那个联接 元件产生作用。
[0012] 这种布置在降低转速的同时不仅负责转矩传递，而且同时也负责转矩放大。这又 具有多个决定性的优点：
[0013] 一方面，可以使用具有较高额定转速和相对低的额定转矩的常规的马达，这是因 为通过蜗杆传动机构的降比将这两个变量都变换到对于重载驱动装置有利的区域中。
[0014] 另一方面，此类蜗杆传动装置易于自锁地构造，也即是说，两个环状的联接元件之 间的大的，甚至是非常大的穿过的负载转矩不会使这两个联接元件相对彼此旋转，这是因 为这被与蜗杆的啮合齿部阻止。因此，在许多情况下，可以取消制动器，尤其可以取消停机 制动器，并且还可以取消停机时的马达的驱控，因此，可以节省在结构上的花费和能量。另 一方面，这却也带来如下的危险：
[0015] 因为当理论上无穷大的转矩在两个联接元件之间被阻止，那么就会损坏甚至损毁 仍如此坚固地设计的摆动传动机构，也就是说，尤其会损坏处于啮合状态下的齿部侧面和 螺纹侧面。
[0016] 以类似的方式，由于倾斜力矩或轴向力过大，所以会损坏或者损毁支承部，尤其是 滚动体和/或滚道。
[0017] 然而，由于这些关系，使得摆动传动机构的能实现的运行持续时间要完全决定性 地依赖于其载荷的类型。如果该摆动传动机构不断地仅以适当的转矩和倾斜力矩以及轴向 力受负荷，从而使该摆动传动机构实现了其耐用性，那么该耐用性理论上可以无限制地保 持；在大多数情况下，运行持续时间受到次级的参量，如腐蚀、磨损等等的影响。然而，如果 摆动传动机构经常在其额定数据的区域中或甚至超过该区域地受负荷，那么运行持续时间 就受到限制并且随着载荷甚至过载的强度而减少。由于这点，维护间隔其实必须依赖于相 应的载荷情况来确定，然而这在实践中是无法实现的，这是因为由于缺乏测量数据，所以通 常不能中立地来判断特殊的载荷情况。
[0018] 对此作为替代措施地，根据本发明设置，对具体的应用情况的载荷进行测量，以便 由此获得用于获知最佳的维护间隔的关键数据。用于判断在蜗杆上产生作用的力的传感器 用于该目的。由于特别是环状的联接元件之间的转矩转换成作用在蜗杆上的轴向力，从而 在蜗杆上的轴向移动或力出色地适合作为用于摆动传动机构的转矩载荷的标准。当蜗杆为 了减轻转矩冲击而沿轴向方向有弹性地支承时，在此特别出现了蜗杆的轴向移动。
[0019] 在此，基于胡克定律，蜗杆的偏移与轴向的移动力成比例，因此与转矩成比例，该 转矩加载在两个环状的联接元件之间并且必须由蜗杆来施加或补偿，并且因此充当对于彼 此咬合的齿侧面和/或螺纹侧面的载荷的度量。
[0020] 另一方面，蜗杆转圈的数量直接与两个联接元件的相对的转圈数量成比例，并且 因此表现出对于滚动体和滚道的磨损的度量。
[0021] 通过对能在螺杆上测量到的参量，即所谓的测量变量积分，因此可以获得一方面 关于摆动传动机构的尤其是在齿侧面和螺纹侧面的范围内的和另一方面有关滚动体和滚 道的情况。
[0022] 这些被积分的参量或测量变量例如可以根据预先给定的时间或运行时间间隔经 由表格分类成载荷区域的方案，以便获得关于预期的在轴承中的磨损的确切情况，并且由 此最终确定维护间隔或生成当前的维护需求。在原则上的测量技术专业术语中，这种以测 量到的或感测的测量变量为基础来实现的维护间隔的预先计算被称为"主动式维护"或"状 态监控"或"状态识别"。自从汽车技术中存在所谓的车载电脑起，例如刹车片或空气滤清 器的维护间隔不再必须"固定地预先给定"，而是可以借助智能置入的传感装置按需要并 且分别以个别工况来获知。这种以个别工况的维护的类型在英语中也被称为"Condition Monitoring"或"ConditionBasedMonitoring"。
[0023] 因此，通过本发明，蜗杆传动装置配设有用于主动式维护的机制或配设有用于状 态监控的或用于