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Stelleinrichtung mit positionsrechnender Spindelskala, insbesondere für Vorschubspindeln für Schlitten od. dgl. an Werkzeugmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung mit positionsrechnender Spindelskala, insbesondere für Vorschubspindeln für Schlitten od. dgl. an Werkzeugmaschinen, die aus einer den Spindelvorschub anzeigenden und mit der Spindel umlaufenden ersten Skala und einer dieser koaxial zugeordneten und die erreichte Spindelposition anzeigenden zweiten Skala (Positionsskala), die mit der Spindel über ein Getriebe gekuppelt ist, sowie einer mit beiden Skalen zusammenwirkenden, festen Markierung besteht, welche zwischen den beiden jeweils auf einem Ring oder einer Scheibe angeordneten Skalen auf einem zu diesen koaxialen Zwischenstück ortsfest angeordnet ist.
Bei Werkzeugmaschinen, wie Drehbänken, Fräsmaschinen u. dgl., werden zur Vorschubsteuerung der Werkzeuge in der Regel Gewindespindeln verwendet, die von Hand und/oder selbsttätig über ein Getriebe antreibbar sind. Diese Spindeln tragen in der Regel eine mit ihnen umlaufende Skala, die auf einer Skalenscheibe oder einem Skalenring angeordnet ist und deren feste Teilung in Abhängigkeit von der Spindelsteigung gewählt wurde. Regelmässig ist diese Skala in Längeneinheiten, beispielsweise Millimeter oder englischem Zoll, des Spindelvorschubes eingeteilt, so dass die Bedienungsperson unter Zuhilfenahme einer der Skala zugeordneten festen Marke auf der Skala ablesen kann, welchem Spindelvorschubweg eine bestimmte Drehung der Spindel entspricht.
Bei grösseren Vorschubwegen war es notwendig, nach dem Anfahren des Werkzeuges an das Werkstück zunächst die Skala auf Null zu stellen und sodann entsprechend der Spindelsteigung mitzurechnen. Sollte z. B. ein Vorschub von 30, 6 mm mit einer Spindelsteigung von 4 mm pro Spindelumdrehung eingestellt, d. h. positioniert werden, so musste die Bedienungsperson, unter entsprechendem Mitzählen, sieben Umdrehungen der Spindel machen und sodann die Spindel von Null bis zu dem Skalenwert 2, 6 mm weiterdrehen. Der gewünschte Vorschubwert von 30, 6 mm konnte somit nur nach einer nicht ganz einfachen Rechenoperation erreicht werden.
Beim Positionieren an Fräsmaschinen lässt es sich, je nachdem wie die Anfahrfläche am Werkstück angeordnet ist, nicht immer einrichten, dass die Drehrichtung der Spindel nach dem Anfahren des Werkzeuges steigende Skalenwerte ergibt. Im vorstehenden Beispiel ergibt beispielsweise die Positionierung in Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn und bei fallenden Skalazahlen, dass nach sieben ganzen Spindelumdrehungen von Null bis zum Skalenwert 1, 4 mm (dem Komplement zu 4 mm) weitergedreht werden muss.
Dieses Verfahren war sehr zeitraubend und führte zu Fehlern, welche durch öfteres Messen vermieden werden mussten. Die bei Fräsmaschinen meist unterschiedlichen Spindelsteigungen für die Tisch-Längs-,-Quer-und-Höhenverstellung verlangen eine erhöhte Aufmerksamkeit. An den Führungen angebrachte Massstäbe werden in der Praxis kaum benutzt, weil der nach dem Anfahren des Werkzeuges abzulesende Wert mitgerechnet werden muss und die Ablesungen von Massstab und
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Spindelskala an zwei verschiedenen Stellen vorgenommen werden müssen.
Beim Drehen des Durchmessers auf Drehmaschinen ist es üblich, mit steigenden Zahlen der
Spindelskala das Werkzeug nach innen zu bewegen, d. h. mit zunehmenden Zustellwerten ergeben sich abnehmende Durchmesser. Dadurch hat der Dreher immer mit der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des Werkstückdurchmessers zu rechnen. Sind verschiedene Durchmesser mit dem gleichen Drehmeissel zu drehen, so wird als Bezugsdurchmesser in der Praxis ein runder leicht merkbarer
Wert gewählt. Würde z. B. bei einem Durchmesser von 20 mm die Skala auf Null gestellt und sind die
Durchmesser 18, 5, 14, 8 und 11, 2 mm zu drehen, so ergibt dies bei einer Spindelsteigung von 3 mm, d. h. 6 mm Durchmesserabnahme pro Spindelumdrehung, die Spindelpositionswerte 1, 5, 5, 2 und 2, 8 + eine ganze Spindelumdrehung.
Bei diesem umständlichen Verfahren war zur Sicherheit ein öfteres
Messen unerlässlich.
Beim Innen- oder Ausdrehen ist noch der bei Fräsmaschinen beschriebene Umstand abnehmender
Zahlen zusätzlich zu berücksichtigen. Die Zahlen bedeuten in der Praxis dann nur noch die Markierung ganzer Millimeter, d. h. nach dem Anfahren des Drehmeissels und der Abnahme eines kleinen Spanes wird gemessen und von dort die Zustellung durch Zählen der Millimeter und der Unterteilungen vorgenommen. Bei diesem Antasten an das gewünschte Mass war ein noch öfteres Messen als beim
Aussendrehen notwendig.
Es ist bekannt, zur Abhilfe der erwähnten Schwierigkeiten der den Spindelvorschub anzeigenden und mit der Spindel umlaufenden ersten Skala in der eingangs erwähnten Weise eine zweite die erreichte Spindelposition anzeigende Skala, die sogenannte Positionsskala, koaxial zuzuordnen, die mit der Spindel über ein Planetengetriebe gekuppelt ist. Während es diese Einrichtung gestattet, die
Bedienungsperson der Werkzeugmaschine von den lästigen Rechenoperationen beim Einstellen der
Spindeln zu entlasten, weist sie doch entscheidende Nachteile auf, die ihre weitere Verbreitung in der
Praxis bisher verhindert haben. Die Anordnung der Skalen für die Spindeln bei Werkzeugmaschinen darf nämlich in der Regel keine grossen Veränderungen an den Maschinen selbst erfordern.
Auch sind die
Platzverhältnisse an den Befestigungsstellen durchwegs ziemlich eng begrenzt vorgesehen, so dass auch der Skalendurchmesser, wenn diese in der üblichen Weise auf Scheiben oder Ringen angeordnet sind, im wesentlichen festliegt. Das bedeutet jedoch, dass auch der Zahnkranz, in den das Planetenrad des
Planetengetriebes eingreift, in seinen Abmessungen in verhältnismässig engen Grenzen vorgegeben ist.
Unter diesen Umständen gestattet es aber ein Planetengetriebe nicht, jede beliebige ganzzahlige übersetzung zu erzielen, wenn man die selbstverständliche Bedingung in Rechnung stellt, dass alle
Zahnräder naturgemäss über ihren ganzen Umfang gleiche Zahnteilungen aufweisen müssen. Eine weitere
Schwierigkeit besteht darin, dass den beiden Skalen eine ortsfeste Marke zugeordnet werden muss, die zweckmässigerweise so anzuordnen ist, dass sie bequem im Blickfeld der Bedienungsperson liegt. Die ortsfeste Anordnung dieser festen Marke wurde schon in der Weise bewerkstelligt. dass ein beispielsweise an der Maschine befestigter Arm vorgesehen wurde, der über beide Skalen ragt und ein Fenster aufweist, in dem die feste Marke vorgesehen ist.
Ein solcher Arm beeinträchtigt die leichte Ablesbarkeit der Skalen ; er ist auch aus Gründen einer einfachen Konstruktion sowie des Platzbedarfes durchaus unerwünscht. Es wurde daher bei einer solchen mit einem Planetengetriebe ausgerüsteten Stelleinrichtung die Anordnung auch schon derart getroffen, dass die feste Markierung auf einem zwischen den beiden jeweils auf einem Ring oder einer Scheibe angeordneten Skalen eingefügten koaxialen Zwischenstück ortsfest angebraht wurde. Wegen der ausserhalb der Spindelachse umlaufenden Planetenräder war es aber hiebei nicht möglich, das Untersetzungsgetriebe im Zwischenstück anzuordnen. Es musste vielmehr vor diesem untergebracht werden, weil die Befestigungsschrauben nur hinter den Planetenrädern angeordnet werden konnten.
Die Verwendung des feststehenden Zwischenstückes war deshalb nur über den Umweg verhältnismässig komplizierter Zwischengetriebestufen möglich, die die Montage der ganzen Einrichtung schwierig machten, weil immerhin Zahnräder vor und hinter dem Zwischenstück anzuordnen waren, wodurch die ganze Stelleinrichtung selbst sehr aufwendig wurde.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen und eine Stelleinrichtung mit positionsrechnender Spindelskala der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die mit geringem Aufwand an herkömmlichen Werkzeugmaschinen, insbesondere an Dreh-, Koordinatenbohr-, Fräsmaschinen u. dgl., angebracht werden kann und es gestattet, den genauen jeweiligen Positionsstand der Spindel an einer Stelle ohne Rechenmanipulationen abzulesen.
Hiezu soll es die erfindungsgemässe Stelleinrichtung gestatten, zur Anpassung an die unterschiedlichen Verhältnisse mit praktisch jeder beliebigen Getriebeübersetzung für die zweite Skala, die Positionsskala, herstellbar zu sein, wobei gleichzeitig durch die vorgegebenen Aussenabmessungen der Skalen, d. h. die vorhandenen Platzverhältnisse an der
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Maschine, keinerlei Beschränkung hinsichtlich der möglichen Getriebeübersetzung gegeben ist. Darüber hinaus soll eine hervorragende Ablesbarkeit der Skalen, insbesondere im Bereiche der zugeordneten festen Marke, gegeben sein, wobei keinerlei Beeinträchtigung durch die Skalen übergreifende Arme,
Ablesefenster u. dgl. vorhanden ist.
Schliesslich sollen auch nichtganzzahlige Untersetzungen vorbestimmter Grösse erreichbar sein, wie es etwa erforderlich ist, wenn die Spindelsteigung in der
Skalenlänge nicht ganzzahlig teilbar ist. Bei einer Skalenlänge von 100 mm, wie sie häufig üblich ist, gilt dies beispielsweise für eine Spindelsteigung von 3 mm.
Die Stelleinrichtung mit positionsrechnender Spindelskala der erwähnten Art ist erfindungsgemäss derart ausgebildet, dass das Getriebe mit raumfesten Zahnradachsen (Standgetriebe) ausgeführt und das
Zwischenstück als Träger für das Getriebe ausgebildet ist.
Mit einem solchen Getriebe lassen sich alle praktisch vorkommenden Untersetzungsverhältnisse ohne weiteres einstellen, wobei eine Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse der zugeordneten
Werkzeugmaschine durch einfaches Auswechseln einzelner Zahnräder und/oder des Zwischenstückes möglich ist.
Unter Verwendung eines auf der Spindel befestigten Antriebszahnrades und eines innenverzahnten Zahnkranzes, der mit dem die Positionsskala tragenden Skalenring verbunden ist, kann in einer Ausführungsform die Anordnung derart getroffen werden, dass das Antriebszahnrad mit einem in dem Zwischenstück drehbar gelagerten zweiten Zahnrad in Eingriff steht, welches mit in einem am
Schlitten od. dgl. befestigten Teil gelagerten Zahnrädern gekuppelt ist, die ihrerseits über in dem
Zwischenstück gelagerte Zahnräder mit dem Zahnkranz in treibender Verbindung stehen.
Zur
Erleichterung der Montage kann diese Stelleinrichtung derart ausgebildet werden, dass die Zahnräder des
Getriebes zumindest teilweise in einem eigenen Lagerstück gelagert sind, das in einer Ausnehmung zwischen dem Zwischenstück und dem am Schlitten od. dgl. befestigten Teil angeordnet und mit dem
Zwischenstück oder dem Teil fest verbunden ist. Zur weiteren Platzersparnis kann dabei das
Zwischenstück mit dem am Schlitten od. dgl. befestigten Teil, an dem es befestigt ist, eine Ausnehmung begrenzen, die nach Art eines Ringraumes ausgebildet und in der das Getriebe untergebracht ist.
Insbesondere bei schwereren Werkzeugmaschinen sind die Platzverhältnisse für die Unterbringung des Getriebes häufig beschränkt, weil der Spindeldurchmesser verhältnismässig gross ist. In solchen Fällen kann mit Vorteil die Anordnung derart getroffen werden, dass das Getriebe aus einem auf der Spindel befestigten Schraubenrad besteht, das mit einem mit rechtwinkelig zur Spindelachse verlaufender Drehachse in einer schlitzartigen Ausnehmung des Zwischenstückes gelagerten Schraubenrad in Eingriff steht, welches auf seiner Umfangsfläche zusätzlich eine die Schraubenverzahnung schneidende Schneckenverzahnung trägt, mit der es in die Innenverzahnung des Zahnkranzes eingreift, der mit dem die Positionsskala tragenden Skalenring verbunden ist.
In ähnlicher Weise kann das Getriebe ein Winkelgetriebe sein, das, angetrieben von einem auf der Spindel befestigten Stirnzahnrad, über ein in dem Zwischenstück mit rechtwinkelig zur Spindelachse verlaufender Drehachse gelagertes und über ein Kegelradgetriebe od. dgl. mit dem Stirnzahnrad gekuppeltes Zwischenzahnrad den innenverzahnten Zahnkranz antreibt, der mit dem die Positionsskala tragenden Skalenring verbunden ist. Hiebei ist es vorteilhaft, wenn das Zwischenzahnrad an seiner Umfangsfläche eine Schneckenverzahnung trägt, mit der es mit der Innenverzahnung des Zahnkranzes in Eingriff steht.
Die zuletzt genannten Lösungen zeichnen sich darüber hinaus noch durch einen sehr geringen Aufwand an einzelnen Bauteilen aus.
Die Erfindung gestattet es, praktisch bei allen Werkzeugmaschinen, die mit Vorschubspindeln arbeiten, die im vorstehenden erläuterten Vorzüge der Positionsskala zu verwirklichen. Hiebei ist eine Anpassung der Skalen an die unterschiedlichsten Betriebsverhältnisse in besonders einfacher Weise und mit grösster Genauigkeit möglich, so dass eine erhebliche Vereinfachung der Bedienung der Maschine gegeben ist. Darüber hinaus ist gewährleistet, dass die Skalenwerte in jedem Fall besonders einfach ablesbar sind und die ganze Einrichtung sich durch einen einfachen, betriebssicheren Aufbau auszeichnet.
Als besonderer Vorteil tritt hinzu, dass auch die Montage der Einrichtung sehr einfach ist, wobei auch ein nachträglicher Einbau an bereits vorhandenen Maschinen ohne weiteres möglich ist, weil praktisch für jeden vorgegebenen Durchmesser der Skalenringe ohne weiteres der mit der Spindel umlaufenden Skala eine Positionsskala in der erfindungsgemässen Weise zuordenbar ist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Stelleinrichtung mit einer positionsrechnenden Spindelskala gemäss der Erfindung in Draufsicht, die Fig. 2 bis 5 die Einzelteile der Einrichtung nach Fig. 1, jeweils in einer Draufsicht, teilsweise im Schnitt, Fig. 6 die Einrichtung nach Fig. 1 in teilweise geschnittener Draufsicht, Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 6, Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel mit kleinerem Untersetzungsverhältnis des dem Positionsskalenring zugeordneten Stirnradgetriebes, Fig. 9 eine andere
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Ausführung des dem Positionsskalenring zugeordneten Getriebes als kombiniertes SchraubenradSchneckengetriebe, geschnitten längs der Linie IV-IV der Fig.
l, Fig. 10 die Einrichtung nach Fig. 9 im axialen Schnitt, Fig. 11 die Getriebeteile der Einrichtung nach Fig. 9 in einer perspektivischen Detaildarstellung, Fig. 12 die Getriebeteile nach Fig. 9 in einer Ansicht entsprechend dem Pfeil A der Fig. 11, Fig. 13 eine Einrichtung entsprechend Fig. 1 mit einer andern Ausführung des demm Positionsskalenring zugeordneten Getriebes als kombiniertes Stirnrad-Kronenrad-Schneckengetriebe, geschnitten längs der Linie IV-IV der Fig. 1, Fig. 14 die Einrichtung nach Fig. 13 im axialen Schnitt, Fig. 15 das Zwischenstück der Einrichtung nach Fig. 14 in einer Draufsicht, Fig. 16 das Zwischenstück der Einrichtung nach Fig. 14 in einer Seitenansicht, Fig. 17 den Zahnkranz der Einrichtung nach Fig. 3 in einer Seitenansicht, Fig.
18 eine Skaleneinteilung der Einrichtung nach Fig. 1 für das Längsdrehen, in der Abwicklung, Fig. 19 eine Skaleneinteilung der Einrichtung nach Fig. 1 für die Durchmesserzustellung bei Drehmaschinen, Fig. 20 eine Skaleneinteilung der Einrichtung nach Fig. 1 für Fräsmaschinen und Fig. 21 eine Skaleneinteilung der Einrichtung nach Fig. 1 für Zollteilung bei 1/8" Spindelsteigung.
An der der Spindel --0-- zugeordneten Stirnseite eines Schlittens-l-der im einzelnen nicht weiter dargestellten Werkzeugmaschine ist zentrisch zur Achse der Spindel --0-- ein zylindrischer Ansatz --2-- mit einer Ausnehmung --3-- befestigt. Auf die zylindrische
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das mit einem Ansatz--7--in die Ausnehmung--3--ragt und dort an der Planfläche mittels Schrauben befestigt ist, deren zugeordnete Schraubenlöcher bei--9, 9a-- veranschaulicht sind.
Die Ausnehmung zentriert das Zwischenstück-6-über den Ansatz-7--. Es wäre auch möglich, die Ausnehmung --3-- wegzulassen und das Zwischenstück --6-- unmittelbar an der (vollen) Stirnfläche des Ansatzes--2--zentriert zu befestigen. Das Zwischenstück -6--, das somit ortsfest angeordnet ist, weist einen Bund--8--auf, der den Positionsskalenring--5--im zusammengebauten Zustand in axialer Richtung fixiert.
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--8a-- für- auf die Spindel --0-- aufgesetzt, der an seinem Aussenumfang eine Spindelskala der aus den Fig. 1 bzw. 18 bis 21 ersichtlichen Art trägt.
Der Spindelskalenring-10-ist mit
Reibungsschluss auf der Spindel --0-- befestigt, so dass er mit der Spindel umlaufen kann. Zur axialen Befestigung bzw. zur spielfreien Einstellung der Spindel-0-dienen zwei Muttern-13-, die auf einen Gewindeansatz der Spindel aufgeschraubt sind. Das Spindelende trägt eine Kurbel - oder ein Handrad. Die beiden Skalenringe-5, 10-- tragen jeweils eine Rändelung die im Bereiche der jeweils nach aussen weisenden Umfangskanten angeordnet ist, derart, dass die Teilungsstriche der auf den Skalenringen --5,10-- angeordneten Skalen in der aus Fig. 1 bzw. den Fig. 18 bis 21 ersichtlichen Weise auf den festen Bezugsstrich-8a-zu weisen.
In den Positionskalenring --5-- ist ein Zahnkranz --14-- mit Innenverzahnung eingefügt, der im zusammengebauten Zustand in dem Bereich vor der Stirnfläche des Ansatzes --2-- oder des Maschinenkörpers--l--zu liegen kommt (vgl. beispielsweise Fig. 6). In einem zwischen der Spindel --0-- und einseitig durch das Zwischenstück --6-- begrenzten Raum ist ein Getriebe untergebracht, das den Positionsskalenring--5--über den Zahnkranz--14--mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis kuppelt und für das im folgenden einige Ausführungsbeispiele beschrieben werden.
Die von dem Getriebe zu erzeugende Untersetzung zwischen der Drehbewegung der Spindel --0-- und jener des Positionskalenringes --5-- hängt von der Spindelsteigung sowie dem Bereich ab, um den der Positionsskalenring die auf ihm angeordnete Positionsskala gegenüber dem festen Bezugsstrich-8a-während einer Spindelumdrehung verschieben soll. Entspricht beispielsweise eine Umdrehung des Skalenringes--5--infolge entsprechender Teilung der Positionsskala einem Vorschub von 100 mm, so ergeben sich bei einer Spindelsteigung von 2 mm pro Umdrehung 50 Spindelumdrehungen, um diesen Vorschub zu erzeugen, d. h. das Getriebe muss eine Untersetzung von 1 : 50 aufweisen.
Bei einer Spindelsteigung von 3 mm pro Umdrehung wäre analog die erforderliche Untersetzung 1 : 331/3 bzw. für das Durchmesserdrehen 1 : 33 1/3/2 = 1 : 16 2/3.
In den Fig. 6 und 7 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem bei einer Spindelsteigung von 4 mm pro Umdrehung das Getriebe mit einer Untersetzung von 1 : 25 ausgelegt ist. Auf der Spindel --0-- ist ein Stirnzahnrad--16--drehfest angeordnet, das mit einem vorzugsweise gleich grossen und in dem innerhalb der Ausnehmung--3--freibleibenden Raum an dem Zwischenstück
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gelagerten Stirnrad --17-- in Eingriff steht. Mit der Achse des Stirnrades-17-ist ein Ritzel --18-- verbunden, das zusammen mit einem weiteren mit ihm in Eingriff stehenden und an der Planfläche der Ausnehmung-3-gelagerten Stirnrad-19-eine erste Untersetzungsstufe von 1 : 2, 5 bildet.
Ein weiteres Ritzel --20-- ist mit dem Stirnrad --19-- fest verbunden, das mit
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--6-- gelagerten Stirnrad --21-- in--21-- steht seinerseits mit der Innenverzahnung des Zahnrades --14-- direkt in Eingriff, dessen
Teilkreisdurchmesser so gewählt ist, dass sich bei der entsprechenden dritten Getriebestufe ein
Untersetzungsverhältnis von 1 : 4 ergibt, so dass die Gesamtuntersetzung der drei Stufen beträgt : 1 : 2,5 # 2,5 # 4 = 1 : 25. Bei grösseren Untersetzungen muss unter Umständen eine weitere Untersetzungsstufe vorgesehen werden, wogegen bei kleineren Untersetzungen gegebenenfalls eine Stufe eingespart werden kann.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, die grundsätzlich jener nach den Fig. 6 und 7 entspricht, aber für eine Spindelsteigung von 5 mm pro Umdrehung mit einer Gesamtuntersetzung von 1 : 20 ausgelegt ist. Im Gegensatz zu der Ausführung nach den Fig. 6 und 7 wurde auf das Stirnrad --21-- verzichtet, so dass das Ritzel --20-- unmittelbar in die Innenverzahnung des Zahnkranzes --14-- eingreift. Bei gleichem Verhältnis der ersten Untersetzungsstufe von 1: 2,5 müssen die Teilkreisdurchmesser des Ritzels --20-- und der Innenverzahnung des Zahnkranzes --14-- in einem Verhältnis von 1 : 8 stehen, um die verlangte Gesamtuntersetzung von 1 : 20 zu erzeugen. Bei noch geringeren
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Die Stirnräder und Ritzel-16 bis 21-des Getriebes können auch in einem besonderen Lagerstück --22-- (Fig. 6) gelagert sein, das an einer der die Ausnehmung --3-- begrenzenden Planflächen beispielsweise mittels Schrauben --22a-- befestigt ist und in seiner Form der Gestalt des zwischen der Spindel --0-- und der Innenwandung der Ausnehmung --3-- befindlichen Raumes angepasst ist. Wie im weiteren noch zu erläutern, kann auch das Zwischenstück --6-- vorzugsweise so gestaltet sein, dass in ihm unmittelbar die Zahnräder aufgenommen sind, wie es in den Fig. 9 bis 16 veranschaulicht ist.
In den Fig. 9 bis 12 und 13 bis 16 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, die sich durch einen besonders günstigen und platzsparenden Aufbau des Getriebes auszeichnen. Die hiebei veranschaulichten Getriebe erfordern nicht nur weniger Bauteile ; es entfallen auch die sehr kleinen Ritzel, die sich aus
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schweren Werkzeugmaschinen, bei denen der Spindeldurchmesser im Verhältnis zu den Skalendurchmessern ziemlich gross ist, kann der zur Verfügung stehende Raum sehr klein werden, so dass die Vorteile dieser platzsparenden Lösungen besonders zur Geltung kommen.
In der Ausführungsform nach den Fig. 9 bis 12 ist auf der Spindel --0-- ein Schraubenrad - befestigt, das mit einem entsprechend verzahnten Schraubenrad --25-- in Eingriff steht, dessen Achse rechtwinklig zur Spindelachse verläuft und das mittels einer Achse--25a-in einer schlitzförmigen Ausnehmung --31-- des Ansatzes --7-- des Zwiscehstückes --6-- drehbar gelagert ist. Das Zahnrad --25-- trägt, wie insbesondere aus den Fig. ll und 12 ersichtlich, ausser der dem Schraubenrad --24-- entsprechenden Verzahnung, deren Gewindegänge in Fig. 12 bei-25b-angedeutet sind, eine zweite gewindeähnliche Schneckenverzahnung, die bei-25c-angedeutet ist.
Zwischen den Gewindegängen --25b,25c-- der beiden Verzahnungen bleiben kleine Zähne --25d-stehen, die eine im wesentlichen rhombische Grundfläche aufweisen. Das Zahnrad --25-- steht in der insbesondere aus Fig. 10 ersichtlichen Weise auch mit der Innenverzahnung des Zahnkranzes --14-- in Eingriff, die entsprechend der Schneckenverzahnung-25c-ausgebildet ist. Das Rad-25-ist somit unmittelbar in dem Zwischenraum zwischen dem zahnkranz --14-- und dem Schraubenrad - angeordnet, wobei seine Achse zwischen den beiden Planflächen des Zahnkranzes-14verläuft.
Um Platz zu sparen und damit einen grösseren Durchmesser der Spindel --0-- zu ermöglichen, kann das Rad --25-- wesentlich kleiner als das auf der Spindel --0-- sitzende Rad --24-- sein. Legt man ein Verhältnis von 1 : 2 zugrunde, so sind bei einer Spindelsteigung von 4 mm für 100 mm Vorschub 25 Spindelumdrehungen notwendig, wobei das Rad-25-- dann 50 Umdrehungen ausführt.
Bei dem in Fig. 9 veranschaulichten Beispiel beträgt der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des Zahnkranzes-14-48 mm, d. h. der Umfang beläuft sich auf 150 mm. Daraus ergibt sich eine Schneckensteigung von 150 : 50 = 3 mm. Um keine zu groben Zähne--25d-zu erhalten, ist es
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zweckmässig, für dieses Ausführungsbeispiel eine zwei- oder dreigängige Schneckenverzahnung--25c- zu wählen. Die Anordnung gestattet es, für praktisch alle vorkommenden Spindelsteigungen die erforderliche Untersetzung zu erreichen.
Eine weitere vorteilhafte Lösung ist in den Fig. 13 bis 16 dargestellt. Auch in diesem Falle handelt es sich um ein Winkelgetriebe, wobei an die Stelle der Schraubenräder --24,25-- der Fig.9 zwei Stirnräder--27, 28- getreten sind, von denen aus Platzgründen das Rad --28-- kleiner ausgebildet ist. Die treibende Verbindung zwischen dem Stirnrad --28-- und dem Zahnkranz --14-- schafft ein kombiniertes Zahnrad-29-, das mit zur Spindelachse rechtwinklig verlaufender Drehachse in dem Zwischenstück-6--, d. h. genauer dessen Ansatz-7--, gelagert ist.
Das Rad-29-trägt auf der Umfangsfläche eine Schneckenverzahnung, mit der es mit der Innenverzahnung des Zahnkranzes --14-- in Eingriff steht, wogegen es im Bereiche einer Planfläche eine Kronenverzahnung trägt, die in die Verzahnung des Zahnrades --28-- eingreift. Die Winkelübersetzung zwischen den beiden Rädern - -28, 29-- könnte naturgemäss ausser mit Hilfe der erwähnten Kronenverzahnung auch über eine Kegelverzahnung gelöst werden, wobei dann zweckmässigerweise die beiden Räder --28, 29-- jeweils mit eigenen kleinen Kegelrädern, die miteinander in Eingriff stehen, zu verbinden wären.
Für die Lagerung der Räder-28, 29- ist der Ansatz --7-- des Zwischenstückes --6--, wie aus den Fig. 15 und 16 ersichtlich, mit einer Ausnehmung --30-- für das Rad --28-- sowie mit einem Lagerstift--32-zur Halterung des Rades --28-- versehen, wogegen dem Rad-29--, das bei --29a-- gelagert ist, ein Schlitz --31-- zugeordnet ist. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass die Lagergenauigkeit der Zahnräder nicht so gross sein muss und leicht herstellbare Bauteile zur Verwendung kommen.
Das Stirnrad --27-- kann auch im Gegensatz zu der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform vor dem Zahnkranz--14--liegen und damit mit dem Rad-29-an dessen vorn liegendem Bereich in Eingriff stehen.
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--5-- nach--5-- abstützen, wie es in Fig. 17 veranschaulicht ist.
In den Fig. 18 bis 21 sind noch einige typische Skaleneinteilungen der dem Positionsskalenring - und dem Spindelskalenring --10-- zugeordneten Positions- bzw. Spindelskalen veranschaulicht :
Fig. 18 zeigt eine Skaleneinteilung, wie sie beispielsweise für die dem Längssupport einer
Drehmaschine zugeordnete Vorschubspindel in Frage kommt. Der eingestellte Wert beträgt 27, 45 mm, was wie ersichtlich unmittelbar ablesbar ist.
In Fig. 19 sind Skalen dargestellt, die für die dem Quersupport einer Drehmaschine zugeordnete
Vorschubspindel geeignet sind, mit deren Hilfe das Werkzeug zur Veränderung des Aussen- oder
Innendurchmessers des zu bearbeitenden Werkstückes vorschiebbar bzw. zurückziehbar ist. Der angezeigte Wert von 62, 5 gibt hiebei unmittelbar den Werkstückdurchmesser an.
Fig. 20 veranschaulicht eine Skalenanordnung, wie sie insbesondere für Fräsmaschinen geeignet ist.
Der eingestellte Skalenwert beträgt 41, 20 und ist einfach abzulesen.
Fig. 21 schliesslich zeigt eine Skaleneinteilung, wie sie für Zollmasssysteme zweckmässig ist. Der eingestellte Wert beträgt 17/32". Bei Verdrehung der Spindelskala (bei 10) von 0 zu 0 bewegt sich die Positionsskala (bei 5) jeweils um 1/32" weiter. Bei der neuerdings häufig verwendeten Dezimalunterteilung im Zollmasssystem kann die Gestaltung der Skalen der Skalenringe --5 und 10-derart geschehen, dass auf dem Positionsskalenring --5-- in einem vorbestimmten Längenbereich, beispielsweise von 10", die ganzen und etwa die Zehntel Zoll erscheinen, wogegen auf der Skala des Spindelskalenringes 10 Hundertstel und Tausendstel Zoll ablesbar sind.
Aus den Fig. 18 bis 21 ist zu ersehen, dass die auf dem Skalenring --5-- jeweils angeordnete Positionsskala eine dem gesamten Vorschubbereich oder einem festen Teil davon entsprechende fortlaufende gleichmässige Unterteilung und Bezifferung aufweist. So entspricht beispielsweise die Positionsskala nach Fig. 18 einem Vorschubbereich von 100 mm, wogegen die Positionsskala nach Fig. 21 einem solchen von 5"entspricht.
Im Gegensatz hiezu ist die Spindelskala auf dem Skalenring --10-- jeweils in gleichlange aneinander anschliessende und gleichbezifferte Abschnitte unterteilt. Diese Abschnitte sind jeweils durch die Bezifferungen 0 bis 0 begrenzt und dazwischen gleichmässig unterteilt. Die Länge dieser Abschnitte entspricht jeweils einem Vorschubweg, wie er durch den Teilstrichabstand der Positionsskala gegeben ist. Dies bedeutet, vgl. beispielsweise Fig. 21, dass wenn die Spindel um die Länge eines der Abschnitte
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(zwischen 0 bis 0) der Spindelskala gedreht wird, die Positionsskala um einen Teilstrich weiterwandert. In Fig. 21 bedeutet dies, dass die Positionsskala beispielsweise von 16/32" auf 17/32" weitergewandert ist.
In den Fig. 18, 20 und 21 ist die Bezifferung derart angeordnet, dass sich bei Rechtsdrehung der Spindel zunehmende Werte auf den Skalen ergeben, wie es zum Längsdrehen und Positionieren beispielsweise bei Fräsmaschinen oder Koordinatenbohrmaschinen erforderlich ist, wogegen bei Fig. 19 die Skalen umgekehrt sind, damit für das Durchmesserdrehen sich bei Rechtsdrehung der Spindel abnehmende Skalenwerte ergeben, die vorzugsweise gleich die Durchmesserwerte des Werkstückes ergeben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stelleinrichtung mit positionsrechnender Spindelskala insbesondere für Vorschubspindeln für Schlitten od. dgl. an Werkzeugmaschinen, bestehend aus einer den Spindelvorschub anzeigenden und mit der Spindel umlaufenden ersten Skala und einer dieser koaxial zugeordneten und die erreichte Spindelposition anzeigenden zweiten Skala (Positionsskala), die mit der Spindel über ein Getriebe gekuppelt ist, sowie einer mit beiden Skalen zusammenwirkenden festen Markierung, welche zwischen den beiden jeweils auf einem Ring oder einer Scheibe angeordneten Skalen auf einem zu diesen
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Getriebe mit raumfesten Zahnradachsen (Standgetriebe) ausgeführt und das Zwischenstück (6) als Träger für das Getriebe ausgebildet ist.