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Die
Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung für die Montage von aneinander
angrenzenden Zahnstangen.
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Zahnstangen
sind Normteile, die mit hoher Präzision
hergestellt werden und beim Anwender, beispielsweise einem Hersteller
von Werkzeugmaschinen, am Maschinenbett der Werkzeugmaschine befestigt
werden. Da naturgemäß die Länge der Zahnstangen
begrenzt ist, müssen
häufig
zwei oder mehr Zahnstangen hintereinander angeordnet werden, um
die gewünschte
Gesamtlänge
zu erreichen. Dabei ist ein Stoß zwischen
den aneinander angrenzenden Zahnstangen unvermeidlich.
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Um
zu erreichen, dass die Teilung der Verzahnung der aneinander angrenzenden
Zahnstangen auch im Bereich des Stoßes der Teilung der Verzahnungen
der Zahnstangen selbst entspricht, muss der Abstand zwischen den
Zahnstangen entsprechend eingestellt werden. Hierfür können in
bekannter Weise Montage-Zahnstangen verwendet werden, die ein zu
der Verzahnung der zu montierenden Zahnstangen komplementäres Profil
aufweisen. Dieses Profil wird in die Verzahnung der aneinander angrenzenden
Zahnstangen eingelegt. Es hat sich herausgestellt, dass eine hochgenaue
Einstellung des Abstandes zwischen den zu montierenden Zahnstangen
mit Hilfe der bekannten Montage-Zahnstangen schwierig ist.
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Aus
der
US 4,500,235 A ist
eine Vorrichtung zur Verbindung von zwei aneinander angrenzenden Zahnstangen
bekannt. Diese Vorrichtung umfasst eine mit einer ersten Zahnstange
fest verbundene konische Klemmfläche
und eine mit einer zweiten Zahnstange fest verbundene trichterförmige Klemmfläche. Die
Verbindung der Zahnstangen erfolgt mit Hilfe eines Exzenters, durch
den die Klemmflächen
aufeinander gepresst werden.
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Aus
der
DE 10 361 125
A1 ist eine weitere Vorrichtung zur Verbindung von aneinander
angrenzenden, hohlen Stangen bekannt. Die Stangen liegen an ihren
Enden direkt aneinander an und sind in dieser Lage über eine
innerhalb der Stangen vorgesehene Stecker-Buchsen-Verbindung zueinander
fixiert.
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Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Einstellvorrichtung für
die Montage von aneinander angrenzenden Zahnstangen zu schaffen,
die eine möglichst
einfache und genaue Montage der Zahnstangen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Einstellvorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
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In
Abkehr von den bekannten Montage-Zahnstangen weist die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung
also mehrere Abschnitte auf, die jeweils in Anlage mit einer der
Zahnstangen gebracht werden, wobei die Einstellung des Abstandes
zwischen den Zahnstangen durch Einstellung des Abstandes zwischen
Abschnitten der Einstellvorrichtung erfolgen kann. Auf diese Weise
kann eine Relativlage zwischen den Zahnstangen eingestellt werden,
bevor die Zahnstangen an einem Montageträger, beispielsweise dem Maschinenbett
einer Werkzeugmaschine fixiert werden.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist mindestens ein Abschnitt
eine Geometrie auf, die eine formschlüssige Anlage mit einer der
Zahnstangen ermöglicht.
Der Formschluss dient dazu, dass derjenige Abschnitt, der in Anlage
mit einer der Zahnstangen steht, diese Zahnstange in Richtung auf
die andere Zahnstange zu oder von dieser weg bewegen kann. In diesem
Zusammenhang sei erwähnt,
dass die Anlage eines Abschnitts an eine Zahnstange nicht spielfrei
sein muss. Es ist möglich, auch
bei einer mit Spiel behafteten Einstellvorrichtung den Abstand zwischen
den Zahnstangen einzustellen. Jedoch muss bei einer Umkehr der Einstellrichtung
dieses Spiel überwunden
werden, so dass der Einstellvorgang etwas mehr Zeit in Anspruch nimmt.
Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die formschlüssige Anlage
der Abschnitte mit den Zahnstangen spielfrei ist.
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Die
formschlüssige
Anlage kann über
einen Zapfen herstellbar sein, der in eine komplementär zu dem
Zapfen ausgebildete Aufnahme einführbar ist. Ein solcher Zapfen
erstreckt sich in vorteilhafter Weise senkrecht zu der Richtung,
in der die zu montierenden Zahnstangen aufeinander zu oder voneinander
weg bewegt werden sollen, um den Abstand zwischen ihnen festzulegen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Aufnahme durch eine Bohrung in einer
Zahnstange gebildet ist. Solche Bohrungen können entweder durch spezielle
Montagebohrungen gebildet sein, deren Lagen der Einstellvorrichtung
angepasst werden kann. Es ist jedoch auch möglich, dass die Aufnahmen durch
in den Zahnstangen vorgesehene Befestigungsbohrungen gebildet sind,
die zur Befestigung der Zahnstange an einem Montageträger (beispielsweise
dem Maschinenbett) ohnehin vorgesehen sind.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann mindestens eine formschlüssige
Anlage zwischen einem Abschnitt und einer Zahnstange über eine
Verzahnung hergestellt werden, die zu der Verzahnung mindestens
einer der Zahnstangen komplementär
ist. Auch eine solche Verzahnung ermöglicht die Mitnahme einer Zahnstange
in Richtung auf die andere Zahnstange oder in die entgegengesetzte
Richtung.
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Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
die Einstellvorrichtung zur Unterstützung der Anlage mindestens
eines Abschnitts der Einstellvorrichtung an eine Zahnstange zumindest
teilweise aus einem ferromagnetischen Material besteht. Auf diese
Weise ist es möglich,
die Einstellvorrichtung lageunabhängig zu verwenden, was besonders
bei einer Überkopfmontage
von Zahnstangen vorteilhaft ist.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass der Abstand zwischen dem ersten Abschnitt und
dem zweiten Abschnitt über
ein Verstellgewinde einstellbar ist. Dies hat den Vorteil, dass
bei einer entsprechend niedrigen Steigung des Verstellgewindes eine äußerst einfache
und hoch präzise
Einstellung des Abstandes zwischen den Abschnitten der Einstellvorrichtung
und somit zwischen den Zahnstangen vorgenommen werden kann. Darüber hinaus werden
keine externen Mittel zum Antrieb der Einstellvorrichtung benötigt.
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In
diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass die Einstellvorrichtung
eine Gewindestange aufweist, die einenends drehbar an einem ersten Element
gelagert ist, an dem einer der Abschnitte der Einstellvorrichtung
vorgesehen ist, wobei die Gewindestange anderenends mit einem Gewinde
zusammenwirkt, das an einem zweiten Element ausgebildet ist, an
dem der andere der Abschnitte der Einstellvorrichtung vorgesehen
ist. Somit kann mit nur drei Bauteilen, nämlich der Gewindestange und
den beiden Elementen eine Einstellvorrichtung geschaffen werden,
die vergleichsweise einfach herstellbar ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gewindestange einen
Handhabungsabschnitt aufweist, der das Verdrehen der Gewindestange
erleichtert. Der Handhabungsabschnitt kann beispielsweise eine Aussparung
und/oder eine Kontaktfläche
für einen
Drehhebel aufweisen. Ein solcher Drehhebel kann beispielsweise durch
einen Schraubenschlüssel
oder im einfachsten Fall durch einen Bolzen gebildet sein, mit dem
der Hebel zur Verdrehung der Gewindestange vergrößert wird, so dass entsprechend
niedrige Betätigungskräfte ausreichen.
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Der
Handhabungsabschnitt kann auch zumindest abschnittsweise gerändelt sein.
Auf diese Weise kann die Gewindestange auch ohne Zuhilfenahme weiterer
Werkzeuge manuell verdreht werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass der Abstand zwischen dem ersten Abschnitt
und dem zweiten Abschnitt über
einen Hubzylinder einstellbar ist. Diese Einstellmöglichkeit
kann anstelle oder zusätzlich
zu dem vorstehend beschriebenen Verstellgewinde vorgesehen sein.
Ein Hubzylinder bietet die Möglichkeit,
sehr hohe Bestätigungskräfte aufzubringen,
was bei der Montage von sehr schweren Zahnstangen hilfreich sein
kann. Besonders hohe Montagekräfte
können
aufgebracht werden, wenn der Hubzylinder hydraulisch betätigt ist. Es
ist aber auch möglich,
dass der Hubzylinder pneumatisch betätigt ist, wodurch eine in vielen
Fertigungsstätten
und Werkstätten
ohnehin vorhandene Druckluftversorgung genutzt werden kann.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung gezeigten
sowie in den Ansprüchen
sowie in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Draufsicht einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 eine
Seitenansicht der Einstellvorrichtung gemäß 1;
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3 eine
Unteransicht der Einstellvorrichtung gemäß 1 entsprechend
einer in 2 dargestellten Schnittlinie
III-III;
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4 eine
Draufsicht einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
und
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5 eine
Seitenansicht der Einstellvorrichtung gemäß 5.
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1 bis 3 zeigen
in verschiedenen Ansichten eine erfindungsgemäße Einstellvorrichtung 2, mit
der der Abstand zwischen einer ersten Zahnstange 4 und
einer hieran angrenzenden zweiten Zahnstange 6 eingestellt
werden kann. Die Zahnstangen 4 und 6 weisen schräge Verzahnungen 8 bzw. 10 auf (vergleiche 1).
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Zwischen
den Zahnstangen 4 und 6 entsteht ein mit 12 bezeichneter
Stoß.
Der Stoß 12 muss
so bemessen sein, dass die Teilung der Verzahnungen 8 und 10 auch
im Bereich des Stoßes 12 gegeben
ist.
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Die
Einstellvorrichtung 2 umfasst ein erstes Element 14,
das in den 1 bis 3 in drei
verschiedenen Ansichten gezeigt ist. Dieses Element 14 weist
einen in 3 mit 16 bezeichneten
Abschnitt auf, der zur Anlage der Einstellvorrichtung 2 bzw.
des Elements 14 an der Zahnstange 4 dient. Der
Abschnitt 16 weist einen in 3 mit 18 bezeichneten Zapfen
auf, der in eine komplementär
ausgebildete Aufnahme 20 der Zahnstange 4 eingreift.
Hierdurch wird eine formschlüssige
Anlage des Abschnitts 16 an die Zahnstange 4 ermöglicht.
Vorzugsweise ist der Zapfen 18 spielfrei in der Aufnahme 20 aufgenommen.
Die Aufnahme 20 könnte
auch durch eine Bohrung 22 gebildet sein, die zur Befestigung
der Zahnstange 4 an einem Zahnstangenträger, beispielsweise dem Maschinenbett
einer Werkzeugmaschine, dient.
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Das
Element 14 weist ein Drehlager 24 auf, in dem
eine Gewindestange 26 drehbar gelagert ist. Die Gewindestange 26 ist
in axialer Richtung mit Hilfe eines Sicherungsrings 28 sowie
mit Hilfe eines Handhabungsabschnitts 30 in dem Drehlager 24 gehalten. Der
Handhabungsabschnitt 30 umfasst eine Kontaktfläche 32 sowie
Aussparungen 34. Mit der Kontaktfläche 32 sowie mit Hilfe
der Aussparungen 34 können Werkzeuge
oder Drehhebel angesetzt werden, um das Verdrehen der Gewindestange 26 zu
erleichtern. Alternativ oder zusätzlich
kann der Handhabungsabschnitt 30 an seiner Umfangsfläche auch
gerändelt sein.
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Die
Gewindestange 26 weist an seinem dem Handhabungsabschnitt 30 abgewandten
Ende ein Verstellgewinde 36 auf. Dieses greift in ein Gewinde 38 eines
mit Bezugszeichen 40 bezeichneten zweiten Elements der
Einstellvorrichtung 2. Das zweite Element 40 weist – entsprechend
dem ersten Element 14 – einen
Abschnitt 42 auf, der einen Zapfen 44 umfasst,
der spielfrei in einer Aufnahme 46 der Zahnstange 6 aufgenommen
ist.
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Die
Anlage der Elemente 14 und 40 an den Zahnstangen 4 und 6 ist
mit Hilfe von ferromagnetischen Elementen 48 unterstützt.
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Diese
sind in die Elemente 14 und 40 integriert und
benachbart zu den Abschnitten 16 bzw. 42 angeordnet.
Auf diese Weise kann die Einstellvorrichtung 2 an den zumeist
eisenhaltigen Zahnstangen 4 und 6 festgehalten
werden.
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Durch
Drehen der Gewindestange 24 kann der Abstand zwischen den
Elementen 14 und 40 und somit zwischen den Abschnitten 16 und 42 eingestellt werden.
Hierdurch erfolgt eine entsprechende Einstellung des Abstandes zwischen
den Zahnstangen 4 und 6, so dass der Stoß 12 so
eingestellt werden kann, dass auch in diesem Bereich die Teilung
der Verzahnungen 8 und 10 der Zahnstangen 4 und 6 anliegt.
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Die
in den 4 und 5 dargestellte Einstellvorrichtung 2' weist einen
zu der in den 1 bis 3 dargestellten
Einstellvorrichtung 2 ähnlichen Aufbau
auf. Für
funktionsgleiche Teile wurden die Bezugszeichen aus der vorstehenden
Beschreibung übernommen.
Im Folgenden soll daher lediglich auf die Unterschiede zwischen
den Einstellvorrichtungen 2 und 2' eingegangen werden.
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Die
Einstellvorrichtung 2' umfasst
ein erstes Element 14',
das über
einen Abschnitt 16' mit
der Zahnstange 4 in Anlage steht. Der Abschnitt 16' umfasst im
Unterschied zu der mit Bezug auf 1 bis 3 beschriebenen
Ausführungsform
eine Verzahnung 50, die zu der Verzahnung 8 der
Zahnstange 4 komplementär
ausgebildet ist. In entsprechender Weise umfasst das Element 40' einen Abschnitt 42' mit einer Verzahnung 52,
die komplementär
zu der Verzahnung 10 der Zahnstange 6 ausgebildet
ist. Auch mit der Einstellvorrichtung 2' kann der Abstand zwischen den
Zahnstangen 4 und 6 und somit das Maß des Stoßes 12 eingestellt
werden, indem die Gewindestange 26 verdreht wird, wodurch
der Abstand zwischen den Elementen 14' und 40' eingestellt wird. Durch den zwischen
der Verzahnung 50 und der Verzahnung 8 sowie zwischen
der Verzahnung 52 und der Verzahnung 10 hergestellten
Formschluss wird bei Verdrehen der Gewindestange 26 nicht
nur der Abstand zwischen den Elementen 14' und 40' eingestellt, sondern auch der
Abstand zwischen den Zahnstangen 4 und 6. Somit
kann auch im Bereich des Stoßes 12 die
Teilung der Verzahnung 8 und der Verzahnung 10 angepasst
werden.
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Zur
Prüfung,
ob die im Stoß
12 vorliegende Teilung
gleich der Teilung der Verzahnungen
8 und
10 ist,
kann beispielsweise eine in einer deutschen Anmeldung desselben
Anmelders (Aktenzeichen
DE 10
2006 008 461 , ”Messkörper zum
Vermessen von Verzahnungen”)
beschriebene Messvorrichtung verwendet werden. Diese kann sowohl
zusammen mit der Einstellvorrichtung
2 als auch mit der
Einstellvorrichtung
2' eingesetzt
werden.