CN105592965B - 用于珩磨齿轮的机器 - Google Patents

Abstract

用于珩磨齿轮的机器（1），包括工件主轴（54）、珩磨环支架（60）和机架（10），工件主轴的主轴轴线垂直取向，其中待加工工件可附接到工件主轴（54）的自由端区域中，用于加工附接到工件主轴（54）的工件的珩磨环可夹紧到珩磨环支架中且能围绕其中心轴线旋转驱动，工件主轴（54）和珩磨环支架（60）安装在机架上。机架（10）围绕珩磨环支架（60）。珩磨环支架安装在机架的关于珩磨环支架大致在直径方向上彼此相对的两个支承位置（21，22）处，以便于能沿延伸穿过支承位置的水平轴线线性移动且能围绕轴线旋转运动。机器具有简单且紧凑的构造。机架用作用于安装机器的单个部件及全部所需轴的结构元件且至少部分用于构成在其中进行加工的工作空间。

Description

用于珩磨齿轮的机器

技术领域

本发明涉及用于珩磨齿轮的机器，其包括工件主轴、珩磨环支架以及机架，所述工件主轴的主轴轴线取向成垂直的，其中待加工的工件能够附接在所述工件主轴的自由端的区域中，用于加工附接到工件主轴上的工件的珩磨环可夹紧至所述珩磨环支架中并且能够围绕其中心轴线旋转驱动，所述工件主轴和所述珩磨环支架安装在所述机架上。

背景技术

此类用于珩磨齿轮的机器是已知的。在生产外部具有齿的齿轮时，在工件的基本仿形之后，珩磨环在轴线偏移的情况下与待加工工件一起滚动。此外，这些类型的珩磨机器尤其用于大量制造用于车辆（例如乘用车辆和货车）的驱动部件的齿轮。与珩磨的齿轮相比，珩磨的齿轮突出之处在于其有利的噪声特征以及较低水平的磨损。在珩磨期间，使用小的切割速度，由此能够保持工件上的热应负载较小。

DE 43 29 822 C2(Honda)示出了一种齿轮精加工设备，其具有框架、磨轮支架单元，所述框架具有水平延伸的引导件，所述磨轮支架单元具有磨轮头，所述磨轮头承载内部齿轮形式的环形磨轮，其中所述支架单元是可固定的且可围绕水平轴线旋转。此外，所述磨轮支架单元可以沿水平延伸的引导件在磨轮头的旋转轴线的方向上借助于驱动器进行移位。所述设备还包括工件支架单元，其具有用于保持外部带齿的齿轮工件的主轴，其中如此引导此支架单元使得其可在工件W的轴线的方向上移位。例如，所述框架是矩形的平行六面体，其中工件支架单元附接至其侧面。此外，其还具有垂直延伸的引导件用于工件支架单元的位移。

已知的机器通常具有复杂的构造。因此其是昂贵的并且需要较大的设置容积。

发明内容

本发明所解决的问题在于创造属于开始技术领域部分所提及的用于珩磨齿轮的机器，所述机器具有简单且节省空间的构造。

对此问题的解决方案通过权利要求1的特征限定。根据本发明，机架围绕所述珩磨环支架，并且珩磨环支架安装在所述机架的两个支承位置处，所述支承位置关于所述珩磨环支架大致在直径方向上彼此相对，以便于能够沿水平轴线线性地移动，并且以便于能够围绕所述轴线旋转运动，其中所述水平轴线延伸穿过所述支承位置。

根据本发明的方案允许珩磨机器的简单且紧凑的结构。与例如DE 43 29 822 C2不同，其能够以较小的尺寸执行珩磨环支架的安装以将其支撑在两侧上。珩磨环支架的根据本发明的布置使得容易封闭工作空间，特别是防止润滑剂以及碎屑的溢出。所述机架并不仅用作用于支撑机器的单独部件以及全部所需轴的结构元件，而且也至少部分地用于形成工作空间，其中加工发生在所述工作空间中

为了珩磨内齿，能够将所述待加工工件夹紧在所述珩磨环支架中，并且能够依次将（外部仿形的）珩磨刀具（有研磨作用的齿轮）夹紧在工件主轴上。

优选地，工件主轴的自由端指向向上，并且所述工件主轴由所述机架围绕。以此方式，所述主轴也容纳在机架内并且由其所围绕。用于主轴安装的需要空间的复杂结构是不必要的。此外，能够容易地从上方更换所述工件，例如通过穿过珩磨环支架从工件主轴移除或者将其夹紧在所述工件主轴上。

基于轴的根据本发明的布置方式，其仅必须实施较小的冲程。因此，能够使用成本较低的、可靠的且紧凑的部件。

有利地，用于所述工件主轴的驱动器布置在所述工件主轴的自由端下方，例如工件主轴的下端处。由此产生简单且稳定的构造。例如使用直接驱动器作为驱动器。可替代地，所述驱动器布置在相对于工件主轴的侧面，并且例如经由齿轮驱动器或带驱动器进行至所述主轴的传递。

在可替代的实施方式中，所述主轴能够布置在顶部，使得工件主轴的自由端指向向下。所述主轴能够布置在支架上，所述支架侧向地安装在围绕珩磨环支架的机架或在额外的元件上。然后，所述驱动器（例如）布置在工件主轴的顶端处。

优选地，所述机架形成封闭工作空间的大致封闭的外壳。特别地，以此方式实现所述外壳，使得可靠地防止润滑剂或碎屑的溢出。与此同时，其防止了身体接触，否则会导致受伤。因此，围绕珩磨环支架的其它防护剂是非常不必要的。所述机架（例如）向下以及在外壳处是闭合的并且包括开口，该开口仅通向顶部处的工作空间。通过该开口可接近珩磨环支架（例如）以便于更换待加工工件和珩磨环，而且还能接近工件主轴。此外，例如为了维护用途，所述机架能够具有其它开口。

特别地，所述机架如此构造，使得所述工作空间能够在顶部处通过平的盖封闭用于进行机器的操作。仅通过应用或插入盖，则能够完全封闭工作空间。由于所述盖不具有静态功能，因此其能够以轻质且成本有效的方式形成。优选地，在所述机架上构造接纳机构，所述盖能够以合适的安装方式插入或引入所述接纳机构。

可替代地，也能够使用具有其它几何形状的密封元件，例如拱形的，或者所述机架包括可移动的元件，其允许接近所述珩磨环支架。

优选地，所述机架构造成直的柱形，特别地构造成圆柱形。直的柱形形状允许紧凑且同时稳定的几何形状。直的柱形的基面的其它形状同样是可能的，例如方形、矩形、具有更大数量的转角的多边形或椭圆形。

优选地，所述支承位置包括滑动轴承或静压轴承。因此，能够以成本有效且维护较少的方式实现根据本发明的机器。此外，所述滑动轴承具有高刚性水平以及高阻尼水平。有利地，所述滑动轴承由滑动衬套形成，所述滑动衬套插入到机架的相对应的开口中并且设有防止变脏的密封件。例如，相应尺寸的支撑元件（例如钢管）能够与（例如）滑动衬套相互作用，所述支撑元件在珩磨环支架两侧上在水平轴线的方向上延伸，因此同时支撑所述珩磨环并且也引导其沿着它的线性运动轴线。优选地，所述滑动轴承允许所述水平运动以及所述珩磨环支架围绕水平轴线的旋转运动两者，由此其用作具有两个自由度的径向轴承，其中一个线性自由度和一个旋转自由度。

特别优选地，将支撑元件附接至所述珩磨环支架，使得它在其延长部分中延伸穿过珩磨环支架的中心点。这允许尤其简单且稳定的结构。

可替代地，例如使用滚动轴承代替滑动轴承。在使用滚动轴承时，所述支架也能够实现成根据先前所说明的几何形状。旋转运动性能够实现成独立于机架上的支承位置，例如通过使支架具有不旋转部分以及相对于支架可围绕其纵向轴线旋转的部分。

另外的可能性是使用球衬套。因此例如在滑动轴承的情况下能够使用相同的支承单元来实现两个方向上的运动。

在优选的实施方式中，所述机器包括支架，所述支架上布置有第一驱动器和第二驱动器，其中所述第一驱动器用于所述珩磨环支架沿延伸穿过所述支承位置的水平轴线的线性运动，以及所述第二驱动器用于所述珩磨环支架围绕所述轴线的旋转运动。所述支架布置在所述机架外部并且能够与所述珩磨环支架一起沿所述水平轴线移位。用于珩磨环支架的相应支撑元件能够有利地在轴向方向上与支架固定，然而可相对于所述支架围绕其纵向轴线在一定的角度范围内旋转。

布置在机架外部的驱动器受到保护防止受到加工过程的影响，并且不会干涉工件主轴或珩磨环支架。由于所述驱动器的共同运行布置，引起力以简单的方式传递至待致动的轴。由于支架的行程较短并且因此一起移动的驱动器（例如伺服马达）的行程也较短，因此其能量供应和控制能够以简单方式借助于通常的柔性导体来进行。

有利地，所述第一驱动器联接到滚珠螺杆，其中所述滚珠螺杆支撑在所述机架上。由此，能够以简单且可靠的线性方法来调节珩磨环支架的支撑元件。所述第一驱动器例如借助于传动机构连接至滚珠螺杆，以及所述滚珠螺杆能够延伸穿过相对应的开口进入机架的内部中。传动机构例如可以为行星齿轮传动机构或谐波齿轮传动机构。

可替代地，例如直接通过齿形带、其它类型的主轴或齿条进行其它传递。最后能够使用线性马达。

优选地，此外，引导元件固定地布置在支架上，其中所述引导元件与机架的另外的支承位置相互作用。所述引导元件提供用于支架的防旋转保护，使得用于使支撑元件进行旋转运动的第二驱动器能够以简单方式支撑在所述支架上。

有利地，所述机架基本由人造石材制成。此类型的框架可以成本有效的方式制造并且形成用于根据本发明的机器的稳定的基底。

在另一优选实施例中，所述机架基本上由钢制成。所述材料选择使得能以尤其紧凑的方式实现所述机器。此外，适合于机架外壳的钢管能够在市场中以相对较低成本获得。

所述机架也能够由例如花岗岩或由所列举材料的组合来制成。

优选地，所述工件主轴能够进行垂直冲程。在夹紧在珩磨环支架中的所述珩磨环不必沿垂直方向移动的情况下，珩磨过程中所需的在珩磨环和工件之间的往复运动能够以此方式实现。相应的幅度较小，一般最多几毫米。所述工件主轴本身能够提供垂直冲程，或者将所述工件主轴布置在滑架上，所述滑架能够在线性引导件上升高或下降。

有利地，所述工件主轴能够在垂直方向上进行调节并且能够固定在期望的垂直位置中。与前述的具有较小冲程的动态轴的往复冲程不同，因此能够对于不同加工操作和工件几何形状以不同方式设定所述工件主轴。相对应的冲程能够是例如几厘米往复和调节轴能够由相同的机构或不同的机构提供。两个轴均能够实现成例如滑块，其可沿线性轴线运动，并且所述工件主轴布置在所述滑块上。滑块的定位通过驱动器进行，所述驱动器能够例如静止地布置在机架上并且通过滚珠螺杆作用在所述滑块上。可替代地，存在多个驱动器，分别用于静态高度调节以及动态往复冲程。

有利地，所述工件主轴以固定的方式布置在水平方向上。必需的定位运动由珩磨环支架的水平运动引起。由此将所述机器的构造保持得尽可能简单。

在优选的实施例中，存在用于与工件主轴相互作用的尾座。所述尾座允许工件主轴的额外的支撑，并且当在加工操作的背景下较强的径向力作用到工件上和/或在工件长度较大时，主要需要其。否则，尾座的使用是不必要的。

有利地，所述尾座以与力相关的方式安装，例如以弹性的方式，并且在机器运行中，尾座与工件主轴之间不发生机械联接。例如在工件和/或刀具更换的背景下，这使得尾座与主轴之间的连接的联接及拆卸较为简单。

特别优选地，安装与力相关，然而不与行程相关。所述尾座因此不必与高度可调节的工件主轴联接。由此能够以非常简单的方式实现所述构造。

在优选的实施例中，所述尾座利用其顶部以可枢转的方式固定至机架。在使用时，尾座倾斜超出珩磨主轴。所述尾座顶部线性地安装并且以限定的力按压抵靠工件主轴上。力能够以气动的、液压的、电的方式产生或借助于弹簧或配重（杠杆、缆线牵引等）来产生。

根据出现的扭矩以及工件主轴的尺寸，尾座的使用可以是不必要的，使得能够将所述机器的构造保持得尽可能简单并且所述珩磨环支架以及工件主轴的可接近性不以任何方式受到影响。

本发明的其它有利的实施例以及特征组合可从下面的详细说明或全部权项中得出。

附图说明

用于解释示例性实施例的附图如下：

图1以斜视图示出了用于制造珩磨环并且使用所制造的珩磨环进行珩磨的机器的第一实施例；

图2以侧视图示出了机器；

图3以平面图示出了机器；

图4示出了穿过机器的垂直剖面图；以及

图5、5B以不同视角的斜视图示出了机器，其中以透明方式示出机架；

原则上，在附图中相同部件具有相同的附图标记。

具体实施方式

根据本发明的用于珩磨齿轮的机器的示例性实施例在图1-5中示出。图1以斜视图、图2以侧视图、图3以平面图、图4以穿过机器的垂直剖面图以及图5A、5B以不同视角的两种斜视图示出了机器，其中以透明的方式示出机架。

机器1包括机架10。机架的外壳11由圆柱形的钢管形成。圆形的底部12由相应成形且水平固定在管中的钢板形成。另外的较薄的钢板13固定在外壳11内在底部12上方。所述较薄的钢板13相对于底部12取向成斜向的并且相应地具有椭圆形形状，使得其填充机架10的外壳11。较薄的钢板13容纳润滑剂和碎屑，此后这些润滑剂和碎屑在重力作用下在钢板13上向下移动并且收集在板的底端处，并且在合适情况下将其移除。

机架10的外壳11在其上端处具有周向的接纳凹槽14，该接纳凹槽14由通向至端侧的内部凹槽形成。能够从上方将平的圆柱形的盖插入接纳凹槽14中以封闭由机架10形成的接纳空间。盖能够由透明材料制成，使得能够一直对加工操作进行视觉监测。

在机架10中构造四个圆形开口15、16、17、18，其轴线分别水平地以及与外壳11的侧向表面垂直地延伸。两个开口15、16在直径方向上彼此相对，并且其轴线重合。它们分别具有接近外壳厚度的一半的台阶，其中开口15、16在台阶处的横截面由外向内变宽。滑动衬套21、22插入到开口15、16中。滑动衬套21、22的外轮廓与具有台阶的开口15、16的内轮廓相配合。滑动衬套21、22及其功能在下面更详细地进行说明。

开口17垂直地布置在开口16下方。它也包括接近外壳厚度的一半的台阶，然而在此情况下，其横截面由外向内减小。滑动衬套23同样插入开口17中。开口17以及滑动衬套23的直径小于开口15、16的直径。

最后一个开口18位于彼此重叠布置的开口16、17的中心之间的连接线上。其直径仍然略小于下方开口17的直径。滚珠螺杆30的螺帽31插入中间开口18中。

工件主轴装置50安装在机架10中。所述工件主轴装置50包括垂直延伸的三个导轨51.1、51.2、51.3，其固定至机架10的外壳11的内部。第一导轨51.1直接布置在单个圆形开口15下方，以及另外两个导轨51.2、51.3在其角位置上相对于另外三个开口16、17、18对称地布置，与开口15、16、17、18的轴线的角度均接近40°。导轨51.1-51.3中的每一个均与滑架52.1、52.2、52.3相互作用，其中滑架51.1-51.3中的每一个均具有两个滚子单元，每个滚子单元本身以已知的方式与轨道51.1-51.3的外部轮廓相互作用。

滑架51.1-51.3固定地附接至主轴支架53。所述主轴支架在平面图中大致呈Y形，其三个腿部延伸到各个滑架51.1-51.3。工件主轴54安装在主轴支架53的中心开口中。所述工件主轴54是本身已知的主轴并且具有直接驱动器。工件主轴54的自由端包括用于直接或间接固定工件的联接机构。

滚珠螺杆55的螺帽56同样安装在主轴支架53中。滚珠螺杆从主轴支架53垂直向下延伸并且延伸穿过取向成斜向的钢板13中的开口，其底端支撑在机架10的底部12上。滚珠螺杆55的驱动借助于齿形带通过马达57来进行，该马达以法兰方式安装在主轴支架53的外侧上并且使用所述主轴支架在垂直方向上向上以及向下移动。

工件主轴54能够借助于滑架52.1-52.3的线性运动相对于导轨51.1-51.3在垂直方向上移动，使得工件主轴54的自由端能够使用联接机构到达珩磨环接纳机构（参见下方）内部的任何期望的平面。在珩磨过程中，工件主轴54以动态方式执行幅度（例如）接近2mm的往复冲程。此外，能够在接近60mm的范围内调节其工作高度（静态地）。两种运动均借助于滚珠螺杆55由马达57引起。

用于珩磨环支架60的支撑装置安装在滑动衬套21、22、23中，这些滑动衬套接纳在机架10的开口15、16、17中。珩磨环支架本身以已知的方式构造成环面形状，其包括珩磨环接纳机构，该接纳机构能够借助于直接驱动器设定成围绕环面轴线进行旋转运动。支撑装置包括两个钢管61、62，其在直径方向上彼此相对地固定定位在珩磨环支架60的外壳外侧上。钢管61、62从珩磨环支架60在两侧上向外延伸穿过机架10中的相对应的开口15、16。选择其外部尺寸，使得其能够以准确配合的方式与相对应的滑动衬套21、22相互作用。与单个开口15相互作用的钢管61在其外端上是自由的，而与其在直径方向上相对的钢管62的外端安装在驱动器支架70上。如此实现安装，使得钢管62能够围绕其纵向轴线相对于驱动器支架70旋转，且使得钢管62在轴向方向上却相对于驱动器支架70固定。

固定在驱动器支架70径向外侧上并且相对于所述驱动器支架得到支撑的伺服马达71的输出轴与钢管62的纵向轴线对齐。输出轴借助于机器人传动机构72作用在钢管62上，并且因此能够使所述钢管相对于驱动器支架70旋转。因此，珩磨环支架60围绕两个钢管61、62的共同的纵向轴线的角位置以相对应的方式发生改变。

另外的伺服马达73同样固定在驱动器支架70的外侧上并且相对于该驱动器支架被支撑。另外的伺服马达73通过离合器与滚珠螺杆30相互作用，该滚珠螺杆30依次与上述的螺帽31相互作用，且该螺帽31插入中间开口18中。由于致动伺服马达73，驱动器支架70能够相对于机架10在水平方向上径向向内或向外移位。珩磨环支架60的位置以相对应的方式发生改变。

最后，另外的钢管74紧固在驱动器支架70上。钢管74水平地且径向向内地延伸穿过下方开口17至机架10的内部中。所述钢管74用于防旋转保护以及支撑，特别地用于（防止）借助于伺服马达71所施加至钢管62上的转矩。

本发明并不于示出的示例性实施例。因此能够以其它方式选择单个组件的几何形状，特别地，例如机架、驱动器支架、珩磨环接纳机构或主轴支架。所述驱动器能够以其它方式构造或以其它方式布置。

例如，主轴支架也能够是相对于引导装置可垂直位移的，该引导装置布置在支撑结构上且该支撑结构固定在机架上且向内延伸，而不借助于固定至机架的轨道。例如，引导装置能够实现为引导管及滑动衬套。用于使主轴进行垂直运动的驱动器也能够（例如）以固定方式布置在支架结构上，即不同于如上所示的示例性实施例。

综上所述，通过本发明可以获得用于珩磨齿轮的机器，所述机器具有简单并且节省空间的构造。

Claims (17)

1.一种用于珩磨齿轮的机器，其包括：

a)工件主轴，所述工件主轴的主轴轴线取向成垂直的，其中待加工的工件能够附接在所述工件主轴的自由端的区域中；

b）珩磨环支架，用于加工附接至所述工件主轴的工件的珩磨环能够夹紧在所述珩磨环支架中，并且能够围绕其中心轴线旋转驱动；

c）机架，所述工件主轴和所述珩磨环支架安装在所述机架上；

其特征在于，

d）所述机架围绕所述珩磨环支架；以及

e）所述珩磨环支架安装在所述机架的两个支承位置处，所述支承位置关于所述珩磨环支架大致在直径方向上彼此相对，以便于能够沿水平轴线线性地移动，并且以便于能够围绕所述轴线旋转运动，其中所述水平轴线延伸穿过所述支承位置。

2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述工件主轴的自由端指向向上，并且所述工件主轴由所述机架围绕。

3.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，用于所述工件主轴的驱动器布置在所述工件主轴自由端下方。

4.根据权利要求1至3中一项所述的机器，其特征在于，所述机架形成围绕工作空间的大致封闭的外壳。

5.根据权利要求4所述的机器，其特征在于，所述机架如此构造，使得所述工作空间能够在顶部处通过平的盖所封闭以进行机器的操作。

6.根据权利要求1至3中一项所述的机器，其特征在于，所述机架构造成直的柱形。

7.根据权利要求1至3中一项所述的机器，其特征在于，所述机架构造成圆柱形。

8.根据权利要求1至3中一项所述的机器，其特征在于，所述支承位置包括滑动轴承或静压轴承。

9.根据权利要求1至3中一项所述的机器，其特征在于支架，所述支架上布置有第一驱动器和第二驱动器，其中所述第一驱动器用于所述珩磨环支架沿延伸穿过所述支承位置的水平轴线的线性运动，以及所述第二驱动器用于所述珩磨环支架围绕所述轴线的旋转运动，其中所述支架布置在所述机架外部并且能够与所述珩磨环支架一起沿所述水平轴线移位。

10.根据权利要求9所述的机器，其特征在于，所述第一驱动器联接至滚珠螺杆，其中所述滚珠螺杆支撑在所述机架上。

11.根据权利要求9所述的机器，其特征在于，引导元件固定布置在所述支架上，其中所述引导元件与所述机架上的另外的支承位置相互作用。

12.根据权利要求1至3中一项所述的机器，其特征在于，所述机架基本上由人造石材制成。

13.根据权利要求1至3中一项所述的机器，其特征在于，所述机架基本上由钢制成。

14.根据权利要求1至3中一项所述的机器，其特征在于，所述工件主轴能够进行垂直冲程。

15.根据权利要求1至3中一项所述的机器，其特征在于，所述工件主轴在垂直方向上能够调节并且能够固定在期望的垂直位置中。

16.根据权利要求1至3中一项所述的机器，其特征在于用于与工件主轴相互作用的尾座。

17.根据权利要求16所述的机器，其特征在于，所述尾座以与力相关的方式进行安装，并且在所述机器的运行期间所述尾座与工件主轴之间不发生机械联接。