DE102014002495B3

DE102014002495B3 - Einrichtung zum Messen und Einstellen des Zahnspiels

Info

Publication number: DE102014002495B3
Application number: DE102014002495.4A
Authority: DE
Inventors: Jens Berthold; Hua Chen
Original assignee: SCHIESS GmbH
Current assignee: SCHIESS GmbH
Priority date: 2014-02-22
Filing date: 2014-02-22
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2034-02-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen und Einstellen des Zahnspiels eines Motor-Ritzel-Zahnstangen-Antriebes am Ständerbettschlitten eines Großbearbeitungszentrums. Für die Einrichtung ist kennzeichnend, dass – in einer rohrförmig abgestuften, drehbar gelagerten Gehäuseschale (9) eine zentrisch nach innen geführte rohrförmige Gehäuseaufnahme (10) mit einem Kugellager (15) angeordnet ist, – am Ende der Gehäuseaufnahme (10) eine ringförmige Messscheibe (12) mit zwei radial angeordneten Messflächen (13) und mit einem exzentrisch angeordneten Kugelgriff (14) aufliegt, – bodenseitig in der Gehäuseschale (9), radial um die Gehäuseaufnahme (10) verteilt, mehrere Sichtöffnungen (11) angeordnet sind und – in der äußersten Abstufung der Gehäuseschale (9) radial verteilt mehrere Bohrungen (16) angeordnet sind, die die Gehäuseschale (9) innenliegend durch Schrauben mit einer Exzenterbuchse (2) verbinden. Vorteilhafterweise ist das Messen und Einstellen des Zahnspiels in kurzer zeit möglich, wobei die Robustheit und der einfache Aufbau der Einrichtung eine sichere Handhabung gewährleisten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen und Einstellen des Zahnspiels eines Ritzel-Zahnstangen-Antriebes am Ständerbettschlitten eines Großbearbeitungszentrums.
Bekannt ist es, dass der Ständerbettschlitten eines Großbearbeitungszentrums durch einen Ritzel-Zahnstangen-Antrieb linear in zwei Richtungen bewegbar ist. Dieser Antrieb beeinflusst durch eine nicht immer drehwinkelgetreue Übertragung der Drehbewegung, bedingt u. a. durch das Zahnspiel zwischen Zahnstange und Ritzel, wesentlich die Schlittenführung, die Leistungsfähigkeit und die Genauigkeit des Großbearbeitungszentrums und damit die Qualität der spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit einem Gewicht von bis zu 500 Tonnen. So können beispielsweise mehrere Motoren oder Motor-Getriebe-Einheiten als Antrieb in kreisförmige Anschlussöffnungen an der Oberseite des Ständerbettschlittens fest angeordnet sein, wobei die Antriebe jeweils am Wellenabgang mit einem Ritzel der Zahnstangenpaarung verbunden sind. Zum Messen und Einstellen des erforderlichen Zahnspiels bzw. Tragbildes zwischen Zahnstange und Ritzel sind hierzu aufwendige Prüf-, Einstell- und Demontagearbeiten durchzuführen. Demgemäß wird nach Installation der Motoren das Ritzel-Zahnstangen-Zahnspiel je Motor zeitaufwendig in einem engen Bauraum zwischen Bett und Schlitten mit einer Fühlerlehre mehrmals bis zum Erreichen des Sollmaßes gemessen und ausgerichtet. Weiterhin ist durch DE 20 2012 100 803 U1 eine Einrichtung zur Zahnspiel-Einstellung sowie ein Linearantrieb bekannt, wobei die Einrichtung ein Halteelement mit einem daran gelagerten Zahnrad und ein Trägerelement mit einer daran gelagerten Zahnstange oder ein weiteres Zahnrad umfasst. Der Linearantrieb weist einen vom Halteelement tragenden Motor auf, der das Zahnrad antreibt, welches mit der Zahnstange oder dem weiteren Zahnrad zusammen wirkt. Die Zahnstange ist an einem Grundkörper als Teil der Werkzeugmaschine befestigt, an dem auch eine Führungsschiene für ein Führungsschlitten befestigt ist. Die Einrichtung ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägerelement oder an dem Halteelement zumindest eine Spielverstelleinrichtung mit einer Spannvorrichtung angeordnet ist, die im ungespannten Zustand zur Einstellung eines Abstandes (A) in radialer Richtung zwischen dem ersten Zahnrad und der Zahnstange oder zwischen dem Zahnrad und dem weiteren Zahnrad überführbar ist und nach dem Einstellen des Abstandes (A) in einen gespannten Zustand zur Fixierung des eingestellten Abstandes (A) überführbar ist. Die Spannvorrichtung hat eine Spannbuchse, die eine Säulenführung aufnimmt und ist weiterhin mittelbar oder unmittelbar mit dem Zahnrad oder der Zahnstange am Halteelement oder dem Zahnrad am Trägerelement verbunden. Im ungespannten Zustand der Spannbuchse ist die Säulenführung durch ein Justierelement zur Einstellung des Zahnspiels darin verschiebbar geführt und im gespannten Zustand der Spannbuchse ist die Säulenführung zum Halteelement oder Trägerelement mittels einer hydraulischen Klemmung fixiert. Hierzu ist vorgesehen, dass die Spannbuchse einen zylindrischen Schaft mit einer darin angeordneten doppelwandigen, gehärteten Stahlhülse als Druckkammer aufweist, die mit einem Druckmedium, insbesondere Öl, gefüllt ist. Die Druckkammer ist über einen Druckkanal mit einer Vordruckkammer, die in einem zwischen dem zylindrischen Schaft und der Spannplatte angeordneten Flansch liegt, verbunden. In der Vordruckkammer ist des Weiteren eine Druckschraube angeordnet, die zur Druckregulierung einen Kolben mit Dichtung in der Druckkammer bewegt. Das Eindrehen der Druckschraube erzeugt einen Druckaufbau in der Druckkammer, der eine radiale Anpresskraft auf den Außenumfang der Säulenführung bewirkt. Beim vollständigen Eindrehen der Druckschraube wird der Druckkanal mit einem Dichtelement, insbesondere einer metallischen Kugel, geschlossen. Die hydraulische Klemmung der Säulenführung ist somit sichergestellt, d. h. die Spannhülse befindet sich in einem gespannten Zustand und ist nicht mehr verschiebbar. Zur Einstellung des Abstandes (A) zwischen dem Zahnrad und der Zahnstange oder zwischen dem Zahnrad und dem weiteren Zahnrad ist die Säulenführung relativ zur Spannbuchse mit einem Justierelement verfahrbar. Das Justierelement ist als Aktuator oder als manuelles Einstellelement, vorzugsweise als Einstellschraube ausgebildet.
Die Einstellung des Zahnkopfspiels erfolgt in der Weise, dass zunächst die Spannbuchse in einen ungespannten Zustand überführt wird, wodurch die Säulenführung in Z-Richtung in der Spannbuchse verschiebbar ist. Über das Justierelement wird dann die Zahnstange im Abstand zum Zahnrad positioniert, bis das Zahnkopfspiel A eingestellt ist. Abschließend wird die Druckschraube der Vordruckkammer so betätigt, dass die Spannbuchse gespannt ist. Da die Verstellung der Justierschraube und die Position der Säulenführung in Z-Richtung während des Spannvorganges nicht verändert werden, kann das eingestellte Zahnkopfspiel A während des Spannvorganges beibehalten und die Säulenführung in eine exakte Einstellposition gespannt werden. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Zahnstange fest am Grundkörper befestigt ist und zur Einstellung des Zahnkopfspiels eine Verfahrbewegung des Zahnspiels in und entgegen der Z-Richtung durchgeführt wird. Ebenfalls ist hierzu erforderlich, dass die Spielverstelleinrichtung nicht am Trägerelement, sondern am Halteelement angeordnet ist. Beide Ausführungsformen sollen eine schnelle und sichere Einstellung des Zahnkopfspiels bei solchen Linearantrieben ermöglichen. Insbesondere soll auch eine einfache Einstellung bei langen Zahnstangen durchführbar sein. Die wesentlichen Nachteile der in DE 20 2012 100 803 U1 dargestellten Einrichtung zur Zahnspiel-Einstellung an Linearantrieben sind im komplizierten Aufbau zur Umsetzung der hydraulischen Klemmung und den hieraus resultierenden hohen Herstellungskosten zu sehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Einrichtung zum Messen und Einstellen des Zahnspiels eines Ritzel-Zahnstangen-Antriebes am Ständerbettschlitten eines Großbearbeitungszentrums vorzuschlagen, die einfach aufgebaut ist und mit einem geringen Aufwand hergestellt werden kann. Die neue Einrichtung hat den Vorteil, dass das Messen und Einstellen des Zahnspiels eines Ritzel-Zahnstangen-Antriebes in kurzer Zeit exakt möglich ist, wobei die Robustheit und der einfache Aufbau der Einrichtung eine sichere Handhabung gewährleisten.
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Hierzu zeigen die zugehörigen Zeichnungen in
1: einen Ständerbettschlitten in der Vorderansicht im Schnitt
2: die Draufsicht einer Einrichtung zum Messen und Einstellen des Zahnspiels und
3: die Einrichtung im Schnitt A-A von 2
In 1 ist ein Ständerbettschlitten in der Vorderansicht im Schnitt dargestellt. Sie zeigt, dass in einer Anschlussöffnung 3 an der Oberseite des Ständerbettschlittens 1 eine mit dem Ständerbettschlitten 1 verschraubte Exzenterbuchse 2 angeordnet ist. Diese nimmt eine als Antrieb 4 ausgeführte Motor-Getriebe-Einheit auf. Der Antrieb 4 ist wiederum direkt mit einem nicht dargestellten Wellenabgang der Welle eines Ritzels 7, das mit einer Zahnstange 8 die Zahnradpaarung bildet, verbunden.
2 zeigt die Draufsicht einer Einrichtung zum Messen und Einstellen des Zahnspiels eines Ritzel-Zahnstangen-Antriebes. Erkennbar ist, dass die Exzenterbuchse 2 innenliegend eine Gehäuseschale 9 aufnimmt. In der Gehäuseschale 9 sind drei radial verteilt liegende Sichtöffnungen 11, die eine direkte Sicht auf die Zahnstange 8 und damit auf die Zahnradpaarung ermöglichen, angeordnet. Mit zwei Messflächen 13 einer zentrisch aufliegenden Messscheibe und einem daran exzentrisch angeordneten Kurbelgriff 14 kann durch Drehung das Zahnspiel zwischen Zahnstange 8 und Ritzel gemessen und eingestellt werden. In der äußersten Abstufung der Gehäuseschale 9 sind weiterhin radial verteilt mehrere Bohrungen 16 angeordnet.
3 zeigt die Einrichtung im Schnitt A-A von 2. Es ist eine Welle 5 eines Ritzels 7 und die Zahnstange 8 sowie die in der Exzenterbuchse 2 montierte Einrichtung, anstelle des Antriebes 4, dargestellt. Die Einrichtung besteht aus einer rohrförmig abgestuften, drehbar gelagerten Gehäuseschale 9 mit einer zentrisch nach innen geführten rohrförmigen Gehäuseaufnahme 10 mit einem Kugellager 15, wobei am Ende der Gehäuseaufnahme 10 innenliegend eine ringförmige Messscheibe 12 mit zwei radial angeordneten Messflächen 13, die genau dem Gleichen oder dem Vielfachen des Teilkreisdurchmessers des Ritzels 7 entsprechen, aufliegt. Diese Messscheibe 12 hat einen exzentrisch angeordneten Kugelgriff 14 zur Drehung und ist mit der Stirnfläche des Wellenabganges 6 der Welle 5 des Ritzels 7 verschraubt und verstiftet. Ebenso ist eine der in der Gehäuseschale 9 bodenseitig angeordneten Sichtöffnungen 11 erkennbar. Um die Funktionsfähigkeit der Einrichtung zu gewährleisten, ist die Gehäuseschale 9 durch die in der äußersten Abstufung der Gehäuseschale 9 liegenden Bohrungen 16 mit der Exzenterbuchse 2 mittels Schrauben befestigt. Von einer nicht dargestellten Messuhr kann das Zahnspiel zwischen Ritzel 7 und Zahnstange 8 direkt bei gleichem Teilkreisdurchmesser gemessen werden. Bei einem Vielfachen des Teilkreisdurchmessers ist der Messwert entsprechend umzurechnen. Die spielfrei gelagerte Welle 5 stellt sicher, dass beim Einstellen des Zahnspiels durch die Exzenterbuchse 2 die Drehbewegung keinen zwanghaften Einfluss auf den Zahneingriff zwischen Ritzel 7 und Zahnstange 8 ausübt. Diese Anordnung von Ritzel 7 und Messscheibe 12 sichert eine stufenlose Einstellung des Zahnspiels sowie dessen permanente messtechnische Erfassung durch eine Drehung mit dem Kurbelgriff 14. Das Zahnspiel ist eindeutig bestimmbar, in dem der noch mögliche Drehungsabstand zwischen Zahn und Zahnlücke am Ritzel 7 bzw. an der Zahnstange 8 erfasst wird.
Bezugszeichenliste

1: Ständerbettschlitten
2: Exzenterbuchse
3: Anschlussöffnung
4: Antrieb
5: Welle
6: Stirnfläche des Wellenabganges
7: Ritzel
8: Zahnstange
9: Gehäuseschale
10: Gehäuseaufnahme
11: Sichtöffnungen
12: Messscheibe
13: Messfläche
14: Kurbelgriff
15: Kugellager
16: Bohrung

Claims

Einrichtung zum Messen und Einstellen des Zahnspiels eines Motor-Ritzel-Zahnstangen-Antriebes (4) am Ständerbettschlitten (1) eines Großbearbeitungszentrums, die auf einem oder mehreren gemeinsamen Trägerkörpern (2), die als Exzenterbuchsen ausgeführt wurden, montiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass – in einer rohrförmig abgestuften, drehbar gelagerten Gehäuseschale (9) eine zentrisch nach innen geführte rohrförmige Gehäuseaufnahme (10) mit einem Kugellager (15) angeordnet ist, – am Ende der Gehäuseaufnahme (10) eine ringförmige Messscheibe (12) mit zwei radial angeordneten Messflächen (13) und mit einem exzentrisch angeordeten Kugelgriff (14) aufliegt, – bodenseitig an der Gehäuseschale (9), radial um die Gehäuseaufnahme (10) verteilt, mehrere Sichtöffnungen (11) angeordnet sind und – in der äußersten Abstufung der Gehäuseschale (9) radial verteilt mehrere Bohrungen (16) angeordnet sind, die die Gehäuseschale (9) innenliegend durch Schrauben mit einer Exzenterbuchse (2) verbinden.
Einrichtung zum Messen und Einstellen des Zahnspiels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Ende der Gehäuseaufnahme (10) aufliegende Messscheibe (12) mit der Stirnseite des Wellenabgangs (6) der Welle (5) eines Ritzels (7) verschraubt oder verstiftet ist.
Einrichtung zum Messen und Einstellen des Zahnspiels nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterbuchse (2) innenliegend in einer Anschlussöffnung (3) an der Oberseite eines Ständerbettschlittens (1) angeordnet ist.