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Vorrichtung zur Erzeugung einer Bewegung von Maschinenteilen, die einer Bewegung entsprieht, die durch gleitloses Abwälzen einer Geraden auf einem Kreise entsteht (Evolvente).
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Bewegung von Maschinenteilen, die einer Bewegung entspricht, die durch gleitloses Abwälzen einer Geraden auf einem Kreise entsteht (Evolvente). Die Vorrichtung ist gleich gut geeignet sowohl für Bearbeitungsmaschinen und Prüf- geräte für Zahnräder mit Evolventenverzahnung, als auch für Geräte zum Abrichten von nach Evolventen gekrümmten Arbeitsflächen von Schleifwerkzeugen od. dgl.
Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, dass die Bewegung, die nach einer Evolvente erfolgen soll, von Bewegungen abgeleitet wird, die zwangsläufig auf Teilstrecken sogenannter'Über- evolventen oder Unterevolventen erfolgen, wobei diese Kurven innerhalb gewisser Bereiche mit grosser
Annäherung als Kreisbögen oder Gerade angesehen werden können.
Eine Überevolvente bzw. eine Unterevolvente ist die Bahn, die jeweils ein Punkt beschreibt, der in gewissem Abstand von der Wälzgeraden liegt und mit ihr starr verbunden zu denken ist, wenn sich die Wälzgerade auf einem Kreis abwälzt, wobei bekanntlich ihre einzelnen Punkte Evolventen beschreiben. Liegt der Punkt oberhalb der Wälzgeraden, so wird eine Überevolvente beschrieben, befindet sich dieser Punkt unterhalb der Wälzgeraden, so entsteht eine Unterevolvente. Es kann sich dabei diese Gerade auf dem ortsfesten Kreis abwälzen oder der Wälzkreis auf der ortsfesten Geraden abrollen oder aber es kann sich die Wälzgerade auf dem drehbaren Wälzkreis so abwälzen, dass sie sich dabei in ihrer Längsrichtung verschiebt.
Erfindungsgemäss ist die Einrichtung so getroffen, dass mit einer gedachten Wälzgeraden starr verbundene Punkte zwangsläufig in Führungen gleiten und dabei Über-oder Unterevolventen beschreiben, die sich in bestimmten Bereichen hinreichend genau durch Kreisbogenstücke oder Gerade ersetzen lassen. Es ist dabei vorteilhaft, zur Erzielung einer zwangsläufigen Bewegung mindestens zwei Führungsanordnungen zu verwenden. Man sieht daher Mittel vor zur Führung eines Gliedes entweder an einer Über-und Unterevolvente oder an einer Über- oder Unterevolvente und einem Zylinder, an dem sich eine gerade Bahn bewegt, die parallel zur gedachten Wälzgeraden liegt. Es empfiehlt sich in manchen Fällen, die Führung mit Hilfe von kreisbogenförmigen Führungsbahnen mittels Lenkern zu erzeugen, deren eines Ende einen Kreisbogen beschreibt.
Es sind noch weitere Ausbildungen der erfindungsgemässen Einrichtung möglich, worüber im weiteren Verlauf der Beschreibung noch näher berichtet wird.
Mit der baulichen Verwirklichung der Erfindung wird insofern ein Fortschritt erzielt, als sehr einfache und in sich starre Mittel zur zwangsläufigen und genauen Erzeugung der angestrebten Bewegungen angewendet werden können und deren Herstellung nur geringe Kosten verursacht. Während bei den bisher bekanntgewordenen Abwälzeinriehtungen, bestehend aus Walze und durch Stahlbänder gegen Gleiten gesichertem Lineal die Stahlbänder, die möglichst dünn sein müssen, sehr leicht brechen, zeichnet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung durch zuverlässige Haltbarkeit aus und ihre Gesamtwirkung ist besser. Ein besonderer Vorzug ist die Möglichkeit der Übertragung grosser Kräfte, ohne dass dabei nachteilige Auswirkungen zu befürchten sind.
In den Zeichnungen sind die Fig. 1 bis 4 Skizzen zur Erläuterung der Erfindungsgrundlagen und die Fig. 5 bis 10 zeigen Anwendungsbeispiele der Erfindung.
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der in entsprechendem Abstand von der Geraden liegt, jedoch mit ihr starr verbunden zu denken ist. Auf eine gewisse Strecke, d. h. zwischen den eine Abwälzung der Geraden 1 um den Winkel a entsprechenden Punkten i und B1 deckt sich diese Überevolvente mit ziemlicher Genauigkeit mit einem Kreisbogen mit dem Halbmesser jssi, dessen Mittelpunkt M unterhalb des Wälzkreismittelpunktes W liegt.
Mit der Geraden 1 ist in entsprechendem Abstand ein Punkt A1 gekoppelt, der sich auf dem Kreisbogen befindet.
Gemäss Fig. 2, die in der Hauptsache mit Fig. 1 übereinstimmt, liegt die sieh mit einem Kreisbogen deckende Strecke a-Bz der Überevolvente 24 an einer andern Stelle der Kreisevolvente 23 als nach Fig. 1. In der dem Punkte je 2 entsprechenden Lage berührt die Gerade 21 nicht mehr den Evolventenfusspunkt O2, Die Überevolvente 24 ist auf verschiedenen Strecken ihres Verlaufes für verschiedene Kreisevolventen, deren Fusspunkte auf dem Wälzkreis liegen, massgebend, u. zw. auf der Strecke beginnend in dem Punkt D, der senkrecht über dem Fusspunkt O2 liegt, bis zum Punkt A2 für die Kreisevolvente 23 und auf der Strecke A2-B2 für die Kreisevolvente 23'.
Durch die in Fig. 2 dargestellte Anfangslage der Geraden 21 mit dem Fusspunkt D2 auf dem Wälzkreis kann statt der Evolvente 23 die Evolvente 23'gewählt werden.
Fig. 3 zeigt die Lage und den Verlauf einer Unterevolvente 34, die sieh auf der Strecke ig-Z mit einem Kreisbogen mit dem Halbmesser ssg deckt. Den Wälzkreis 32 tangiert die Wälzgerade 31, die durch Führung des mit ihr starr verbundenen Punktes Aa auf dem Kreisbogen A3-B3 um den Winkel a verschwenkt wird. Der Punkt A3 liegt hiebei unter der Wälzgeraden 31.
Die Lage des Mittelpunktes des mit einem Teil einer Über-oder Unterevolvente übereinstimmenden Kreisbogens lässt sich zeichnerisch mit Hilfe eines Zirkels ermitteln, im übrigen ist aber die Grösse und die Lage des besagten Kreisbogens jeweils so zu wählen, wie es für die günstige Anordnung und Ausbildung der Abwälzvorriehtung wünschenswert ist.
Fig. 4 zeigt eine Überevolvente 44, die auf ein gewisses Stück A4-B4 mit einer Geraden C nahezu
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die durch die Verschiebung des mit der Geraden verbundenen Punktes A4 auf der die fberevolvente 44 ersetzenden Geraden nach B4 und durch das damit verbundene Wälzen der Geraden 41 auf den Wälzkreis 42 um den Winkel a erzeugt wird. Die Anwendung der in Fig. 4 dargestellten Verhältnisse empfiehlt sich in Fällen, bei denen eine nur kurze Evolventenbewegung erzeugt werden soll.
In Anpassung an die verschiedenen Arbeitszwecke gestaltet sich die erfindungsgemässe Abwälzungs- einrichtung gemäss den weiteren Abbildungen.
Fig. 5 und 6 zeigen in Stirnansieht die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einem Abziehgerät für Zahnformsehleifwerkzeuge (Schleifscheiben) bei ortsfest verbleibendem ideellem Wälzkreis, wobei das Abriehtwerkzeug in der ebenfalls ideellen Wälzgeraden liegt. Bei beiden Ausführungsformen trägt ein beispielsweise zwischen die Körnerspitzen einer Schleifmaschine an Stelle des zu schleifenden Zahnrades einzuspannender Spindelkörper alle Glieder der Einrichtung.
Nach Fig. 5 bewegt sich der in der Geraden 51 liegende Abrichtdiamant 50 bzw. dessen Spitze in einer zu erzeugenden Evolvente 53 zwangsläufig mit Hilfe der Führungsvorrichtung 54, 55,56, die sich an den mit dem Gestell der Werkzeugmaschine fest verbundenen, stillstehenden Spindelkörper 57 gelenkig anschliesst. Die Lenker 54 und 56 greifen an Drehbolzen 54'bzw. 56'an und sind an die Bolzen 55' und 59 des Gliedes 55 angeschlossen, das den Werkzeughalter bildet.
Bei Schwenkung des Gelenkviereckes 54', 56', 55', 59 beschreiben die beiden äusseren Gelenkbolzen 55', 59 der Lenker 54 und 56 Kreisbogen, mit denen die Überevolvente bzw. auch die Unterevolvente nahezu zusammenfällt, und es ergibt sich dadurch entsprechend Fig. 2 und 3 die Evolventenbahn 53 für die Werkzeugspitze auf der evolventenförmig gekrümmten Arbeitsfläche der Schleifscheibe 58, deren Achse relativ zum Gestell der Werkzeugmaschine und zum Spindelkörper 57 fix verbleibt. Die Werkzeugaehse fällt in die ideelle Wälzgerade 51.
Gemäss Fig. 6 wird der Diamanthalter 60 vermittels der Lenker 64 und 65 und einer Gleitbahn 65' geführt, die am Diamanthalter vorgesehen ist und eich auf einem Zylinder 69 bewegt. Die Lenker 64 und 65 verbindet ein Drehbolzen 64'. Der Zylinder 69 entspricht einem Wälzkreis. Die Bahn 65'liegt parallel zur ideellen Wälzgeraden 61 und der Zylinder liegt achsgleich mit dem ideellen Wälzkreis 62 und dem relativ zum Maschinengestell und dem Werkstück 68 ruhenden Spindelkörper 67. Das Werkstück 68 ist eine abzurichtende Schleifscheibe, auf deren Arbeitsfläche der Diamant 60 die Evolvente 63 ZU beschreiben hat.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 handelt es sich um einen Antrieb, der die bei der Erzeugung der Kreisevolvente bestehenden Führungs- und Bewegungsverhältnisse benutzt, womit eine geradlinige Bewegung in eine Drehbewegung umgewandelt wird oder umgekehrt. Die Umformung
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verdreht und gleichzeitig der Schlitten 76 um den Betrag A,-B, verschoben, so erfolgt ein ideelles Abwälzen, und damit entsteht eine von einem Punkt des gedachten Wälzkreises 72 ausgehende ideelle Evolventenbahn 73, deren Einzelpunkte beim Abwälzen nacheinander in die ideelle Wälzgerade 71 fallen, zu der die Bahn 78 des Schuhes 76 parallel verläuft. Die Gleitbahn 78 versieht hier die Stelle einer Zwangslauffuhrung an einer Überevolvente.
Wie bei diesem Bewegungsvorgang das erfindungsgemässe Prinzip zur Erzeugung einer Kreisevolvente auf dem Wälzkreis grundlegend und massgebend ist für die besondere Art der Umformung einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung oder umgekehrt, sei an Hand der Fig. 7 a erläutert. Hierin ist, wie in Fig. 7, der Wälzkreismittelpunkt M7 ortsfest angeordnet. Die Kreisevolvente 73 kann man sich hier als Führung denken für einen die Wälzgerade 71 als Basis besitzenden Schlittenkörper 76a, der gleichzeitig den Schuh 76 des Lenkers 74 von Fig. 7 bildet. Die Evolvente 73, der Lenker 74 und der Schlittenkörper 76a sind in der einen Stellung in vollen Linien und in der andern Stellung strichpunktiert dargestellt.
Der Lenker 74 entspricht dem Radius R2 in Fig. 2 des mit der beispielsweise in Fig. 2 dargestellten Überevolvente 24 auf eine gewisse Strecke zusammenfallenden Kreisbogens 5. Durch Anbringung der Geradführung 78 für das eine Ende des starren Lenkers 74 parallel zur Wälzgeraden 71 ergibt sieh für das Glied 77 eine der fortschreitenden geradlinigen Bewegung des Punktes A1 auf gewisse Strecken, beispielsweise auf der Strecke A,-B entsprechende zwangsläufig gleichförmige teilweise Drehbewegung.
Die vorbeschriebene Einrichtung gemäss Fig. 7 ist beispielsweise bei Maschinen zum Schleifen von Zahnrädern mit schräggerichteten Zähnen anwendbar, u. zw. zum Zwecke der Erzeugung der Schraubbewegung des Werkstückes oder eines an Stelle des Werkstückes einzusetzenden Gerätes zum Abrichten der Arbeitsfläche der Schleifscheibe. Die Anwendung der gemäss Fig. 7 gegebenen Verhältnisse ist auch denkbar für ein Gerät zur Schraubensteigungsprüfung.
Fig. 8 zeigt ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemässen Führungseinrichtung für eine Zahnflankenschleifmaschine. Hiebei verbleibt der Wälzkreis nicht ortsfest, sondern wälzt auf einer ortsfest verbleibenden ideellen Geraden 81 ab, indem seine Mittelachse von M nach M'wandert und hiezu mittels eines Schlittens 86 auf einer geraden Bahn 89 geführt wird, die parallel zur Abwä17, geraden 81 liegt. Die Bahn 89 stimmt auf eine gewisse Strecke mit einer Über-oder Unterevolvente überein. An einen gleiehachsig zum Wälzkreis angeordneten Arm 87, mit dem das zu schleifende Rad verbunden wird, schliesst sich ein um den ortsfesten Punkt AB drehbarer Lenker 84 an. Beide Teile, das Zahnrad und der Arm 87 sind auf dem Schlitten 86 gelagert. Der Wälzkreis 82 ist hier z.
B. der Grundkreis des erwähnten Zahnrades mit nach Evolventen gekrümmten Zähnen, die mit Hilfe einer Schleifscheibe 88 abzuschleifen sind. Wird dem Schlitten 86 auf der Bahn 89 eine lineare Bewegung erteilt, so wird dabei der Arm 87, und damit das Zahnrad durch den Lenker 84 verdreht. Dies entspricht der Wanderung des Wälzkreises 82 aus der Stellung M'in die Stellung M oder umgekehrt, wobei ein Punkt P auf dem Wälzkreis eine Evolvente 83 beschreibt. Der Deutlichkeit halber sind für beide Arbeitsstellungen die Evolventen über den Zahnkopf hinaus eingezeichnet.
Ausser für Zahnradschleifmaschinen ist die Einrichtung gemäss Fig. 8 unter anderem auch für Evolventenzahnformprüfgeräte verwendbar.
Weitere Ausbildungen der erfindungsgemässen Abwälzungseinriehtung sind in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Es handelt sich hier um Beispiele für die Senkreehtführung eines Abrichtwerkzeuges (Diamanten) von Geräten zum Abrichten der nach Evolventen gekrümmten Arbeitsfläche von Schleifwerkzeugen, insbesondere Schleifscheiben, wobei das Abriehtwerkzeug (Diamant) während seiner Bewegung stets normal gerichtet zu dem zu erzeugenden Evolventenprofil gehalten wird.
Fig. 9 zeigt eine Ausführung, bei der das Abrichtwerkzeug 90 oder sein Halter 90'durch einen Lenker 94 in einer zur Evolventenbahn des Abrichtwerkzeuges gehörigen, mit einem Kreisbogen zusammenfallenden Unterevolvente 95 und längs einer der Evolvente selbst entsprechenden Schablone 97 geführt ist. Die Evolvente der Schablone 97 beginnt im Wälzkreis 92. Der Lenker 94 ist im Punkt 96 auf dem ortsfesten Schablonenhalter gelagert. Bei der Schwenkung des Lenkers 94 um den Drehpunkt 96 und des Abrichtwerkzeuges wandert der Punkt Ao zwischen C und Bo auf der Unterevolvente 95, und der Werkzeughalter 90'gleitet auf der Schablone 97. Die ausgezogen gezeichnete Stellung der Teile ist eine Zwischenstellung, der die gezeichnete Lage der Wälzgeraden 91 entspricht.
Das Werk- stück ist ebenso wie der Sehablonenhalter ortsfest.
Fig. 10 zeigt wie Fig. 9 eine Einrichtung zur Führung eines Abriehtwerkzeuges (Diamanten), das stets normal zu der erzeugenden Evolvente gerichtet ist. Die Führung erfolgt hier einerseits in einer Überevolvente und längs einer Schablone 107, die der Evolventenbahn des Abrichtwerkzeuges entspricht. Das Abrichtwerkzeug 100 oder sein Halter ist mit dem Punkt AlU durch einen Lenker 104 an den ortsfesten Halter der Schablone 107 im Punkte 106 gelenkig angeschlossen. Der Punkt Alu des Lenkers 104 bewegt sich auf der einem Kreisbogen entsprechenden Überevolvente 105, während der Werkzeughalter dabei auf der Schablone 107 gleitet. 101 ist die zur Evolvente 107 gehörige ideelle Wälzgerade, 102 der ideelle Wälzkreis.
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Die Fig. 10 entspricht im wesentlichen der Fig. 1. Es ist aber auch die Anwendung der Verhältnisse gemäss Fig. 2 oder 4 für den vorliegenden Fall denkbar.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Bewegung von Maschinenteilen, die einer Bewegung entspricht, die durch gleitloses Abwälzen einer Geraden auf einem Kreis entsteht (Evolvente), dadurch gekennzeichnet, dass die Abwälzbewegung von den Bewegungen eines oder mehrerer ausserhalb der Wälzgeraden liegender, mit ihr starr verbundener Punkte auf Teilstrecken von Überevolvente oder Unterevolventen zwangsläufig abgeleitet wird, wobei die genannten Teilstrecken der Über-und Unterevolventen annähernd als Kreisbögen oder Gerade angesehen werden können.