-
Einstellvorrichtung für die Winkellage eines konzentrischen einstellbaren
Ringes gegenüber einer Welle Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung für
die Winkellage eines konzentrischen einstellbaren Ringes gegenüber einer Welle über
ein auf der Welle angeordnetes Umlaufrädergetriebe, ,dessen inneres Zentralrad von
Hand idrehbar ist und seine Drehung über die Umlaufräder auf den innenverzahnten
einstellbaren Ring überträgt.
-
Feineinstellvorrichtungen mit Umlaufrädergetrieben sind an sich bekannt.
Gegenüber den bekannten Vorriohtungen dieser Art liegt bei der Erfindung .die unterschiedliche
Aufgabenstellung vor, störende Relativbewegungen des einstellbaren Ringes gegenüber
der antreibenden Welle infolge von Beschleunigungskräften von dem frei drehbar gelagerten
feineinstellbaren Ring fernzuhalten.
-
Dies wird erfindungsgemäß .dadurch erreicht, daß das innere Zentralrad
mit einer Masse versehen ist, deren Trägheitsmoment zu dem des einstellbaren Ringes
proportional dem Verhältnis der Zähnezahlen des inneren und des äußeren Zentralrades
ist, so daß relative Drehungen -des einzustellenden Ringes infolge von beschleunigten
Drehungen der Welle verhindert werden.
-
Andere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung an Hand der Zeichnungen. In den Zeichnungen ist Fig. 1 eine Vorderansicht
einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung und Fig. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2
der Fig. 1.
-
Die als Beispiel in den Zeichnungen dargestellte Einstellvorrichtung
soll entweder die geradlinige Verschiebung eines verschiebbaren Bauteils (nichtdargestellt)
oder ,die Winkellage eines drehbaren Bauteils (nicht dargestellt) anzeigen oder
messen. Die Vorrichtung weist eine Welle 10 auf, die um Winkel gedreht wird,
die proportional den Drehungen des beweglichen Bauteils sind. Die Welle
10 ist mittels eines Lagers 11 in einem Gehäuse 12 (nur teilweise
dargestellt) der Maschine gelagert, bei der die Anzeige- und Einstellvorrichtung
verwendet werden soll. Zum Antrieb kann die Welle 10 an ihrem Innenende ein Kegelrad
14 tragen, das in Treibeingriff mit einem drehbaren Bauteil steht. Zum Messen oder
Anzeigen von feinen Verschiebungswerten trägt die Welle 10
einen mit einer
Feinskala versehenen, einstellbaren Ring 15, der mit der Welle
10 drehbar ist, jedoch der Welle gegenüber von Hand verstellt werden kann.
Der Ring 15 trägt Teilstriche oder Einteilungen, die an einer Marke 16 abgelesen
werden können, welche sich auf einem ortsfesten Markenring 18 befindet. Zum Anzeigen
der graben Stufenwerte wird eine Grabskala 19 über ein Ausgleichsgetriebe
zusammen mit dem Ring 15 ,und der Welle 10 angetrieben. Die Grobskala
19 trägt ebenfalls Teilstriche, .die an der Einstellmarke 16 abgelesen werden
können. Der Ring 15 wird von der Welle 10 mit größerer Geschwindigkeit getrieben
als die Grobskala 19, so daß :der Ring 15
die Grobskala 19 in der gleichen
Weise überholt, wie der Minutenzeiger einer Uhr den .Stundenzeiger der Uhr überrundet.
-
Einstellvorrichtungen dieser Art werden allgemein bei Werkzeugmaschinen
verwendet, um die Stellung und Verschiebung eines verschiebbaren werkstück-oder
werkzeugtragenden Bauteils anzuzeigen, beispielsweise die Stellung und Verschiebung
des Schlittens einer Karussellrevolverbank. Bei @derartigen Maschinen wird der Schlitten
geradlinig von einer Spindel verschoben, die von einer Antriebsvorrichtung gedreht
wird. Die Vorschubspin-del kann ein Kegelrad (nicht dargestellt) tragen, das in
das auf der Welle 10
befindliche Kegelrad 14 eingreift, so d;aß die
Welle 10
entsprechend der geradlinigen Verschiebung des Schlittens gedreht
wird. Zu Darstellungszwecken ist im vorliegenden Falle die Grobskala 19 in Zoll
eingeteilt, wobei die auf ihrer Fläche vorhandenen größeren Einteilungen einem Zoll
und die kleineren Einteilungen einem Fünftel Zoll entsprechen. Die gesamte Verschiebung
des Schlittens beträgt beispielsweise 39 Zoll. Während einer vollständigen Verschiebung
des Schlittens führt die Skala ungefähr eine vollständige Umdrehung aus. Der Ring
15 kann in
Tausendstelzoll eingeteifteseüä,-wobei zweihundert Teilstriche
auf der Oberfläche des Ringes 15 angeordnet sind, so daß also der nächstliegende
Fünftelzoll an der Grobskala 19 und, Jcr.nächstliegende Tausend-;steIzoll an dem
Ring 15 'abgelesen werden kann. Die dargestellte Einstellvorrichtung ist als Beispiel
zum Messen und Anzeigen der geradlinigen Verschiebung eines Werkzeugmaschinenbauteils
beschrieben, jedoch kann- eine derartige Ein`sfeHvbrrichtung bei abgeänderten Einteilungen
auf tler Grobskala 19 und dem Ring 15 auch die Gesamtd=hung und die Teildrehung
eines drehbaren Teiles- anzeigen. -Bei Einstellvorrichtungen -dieser Art ruß oft
ein Verschieben des . beweglichen Bauteils :auf einen bestimmten Abstand von einer
beliebigen Stellung aus erfolgen. Es ist zwar möglich, die Grobskala 19 und den
-Ring 15 abzulesen und diese Strecke von der Anfangsablesung abzuzieheÜ öder zur
Anfangsablesung zuzufügen, um die endgültige Ablesung zu bestimmen, jedoch wird
vorzugsweise der Ring 15 der Welle 10--gegenüber drehbar angeordnet, so däß der
Ring 15 auf Null eingestellt und die neue Verschiebung unmittelbar abgelesen werden
kann.
-
Bisher war es nach einem derartigen Einstellen notwendig, den Ring
15 auf der Welle 10 auf mechanischem Wege festzuklemmen, um eine Relativdrehung
der beiden Bauteile infolge der auf den Ring wirkenden Trägheitskräfte zu verhüten,
die dann auftreten, wenn die Welle 10 beschleunigt oder verzögert wird. Die
Verwendung derartige- Klemnmvornichtungen ergibt nicht nur einen verwinkelten und
von vornherein teuren Aufbau, sondern erfordert auch die Lösung einer technischen
Aufgabe, eie darin besteht, die gewählte Einstellungen des Rges der Welle gegenüber
festzuhalten, wenn ein Lösen öder Festziehen der Klemmvorrichtungen erfolgt.
-
Ziel .der Erfindung ist ,das-völlige Ausschalten dieser bisher bestehenden
Schwierigkeit. -Erfindungsgemäß ist der. einstellbare Ring 15 so gelagert, daß der
Ring 15 mit der Welle 10 oder relativ zur Welle 10 gedreht
werden kann, wabert das Verschieben des Ringes relgtiv zur Welle 10 unter,der
Einwirkung von Trägheitskräften verhütet, jedoch eine von Hand erfolgende. Einstellung
des Ringes relativ zur Welle ermöglicht wird. In keinem Falle ist eine mechanische
Klemmvorrichtung notwendig.
-
Zur Erreichung dieses Zieles ist ein Gegengewicht 20 der Welle 10
gegenüber- drehbar gelagert, das über ein Getriebe sowohl mit -dem einstellbaren
Ring 15 wie auch mit der Welle 10 verbunden ist. Indem dargestellten Ausführungsbeispiel
hat die Welle 10 einen Stirnflansch 21, gegen den sich in Längsrichtung
ein Ring 22 und eine Stirnscheibe 24 legen. Der Ring 22 und die Stirnscheibe
24 sind mit der Welle 10 über einen Keil 25 verbunden. Der Ring 15
ist eine Ringscheibe, die konzentrisch um den Ring 22 liegt .und deren mit Teilstrichen
versehene Fläche offen zu sehen ist. Die rückliegende Kante :des Ringes 15 weist
ein äußeres Zentralrad 26 auf,- das mit dem Gegengewicht 20 in der nachstehend beschriebenen
Weise zusammenarbeitet.
-
Im Beispiel besteht das Gegengewicht 20 aus einer Masse 28 mit Mittelgriff
29, der an dem Zapfen 30 fest angebracht ist. Der Zapfen 30 ist in einer
koaxialen Ausnehmung 31 des Außenendes der Welle 10 drehbar gelagert. Der
Zapfen 30 wird in axnaler Richtung von einem Keil32 gehalten, der in einen
Radialschlitz 34 der Welle 10. eingesetzt ist. Der Zapfen 30 wird
an den Keil 32 von einer Druckfetter 35 gedrängt, die sich am Innenende der Ausnehmung
31 befindet. Ein inneres Zentralrad 36 besteht aus einem Stück mit .dem Zapfen
30.
-
Ein Zwischenzahnrad 38 läuft auf einem sowohl in der Stirnscheibe
24 als auch in dem Ring 22 gelagerten Zapfen 39 und steht im Eingriff mit dem inneren
Zentralrad 36 sowie dem äußeren Zentralrad 26 des Ringes 15. Zum Einstellen des
Ringes 15 relativ zur Welle 10 ruß der Beldienungsmann daher lediglich den
Griff 29 verdrehen. Der Ring 15 wird dann in der entgegengesetzten Richtung über
das innere Zentralrad 36, das Zwischenrad 38 und das äußere Zentralrad 26 angetrieben.
Infolge der hohen Übersetzung zwischen den Verzahnungen 36 und 26 wird der Ring
15 viel langsamer gedreht als das Gegengewicht 20, so daß es möglich ist,
jeden gewünschten Teilstrich der Ringeinteilung gegenüber der Einstellmarke 16 einzustellen.
. -Um eine Drehung des einstellbaren Ringes 15 bei den Drehbeschleunigungen der
Welle 10 zu verhüten, sind die Schwungmomente des Ringes 15 und des Gegengewichtes
20 so bemessen, @daß sie das gleiche Verhältnis wie die von dem Zwischenradgetriebe
erzielte Übersetzung haben, d. h., die Masse 28 ist so geformt und ist mit den anderen
Teilen des Gegengewichtes 20 so ausgeglichen, daß die Schwungmomente des Gegengewichtes
20, multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis des Zwischenrades, gleich
dem Schwungmoment des Ringes 15 sind. Wenn die Welle 10 einer Beschleunigung
oder Verzögerung unterworfen wird, würde sich der gegen die Welle 10
verstellbare
Ring 15 ohne Vorhandensein ,des Gegengewichtes 20 infolge ider Trägheitskräfte relativ
zur Welle 10 verdrehen. Da jedoch das Zwischenrad den Ring und das Gegengewicht
in ider entgegengesetzten Richtung treiben will, wirken deren Trägheitsmomente einander
entgegen und gleichen sich aus. Ohne irgendwelche Klemmvorrichtungen wird daher
sowohl der Ring 15 als auch .das Gegengewicht 20 der Welle 10
gegenüber festgehalten.
-
Der Markenring 18 ist ringförmig, liegt konzentrisch um den Ring 15
herum und gleitet auf diesem Ring. Die Grobskala 19 ist ebenfalls ringförmig und
gleitet auf dem. Markenring 18, zu dem sie konzentrisch angeordnet ,ist. Der Ring
22, der einstellbare Ring 15, der Markenring 18 und die Grobskala
19
sind also in der dargestellten Weise konzentrisch ineinandergeschaltet.
-Um die Grobskala 19 gleichzeitig mit -dem Ring 15 und der Welle
10 im vorliegenden Falle mit stark herabgesetzter Drehzahl zu treiben; ist
ein Umlaufrädergetriebe zwischen der Welle 10
und der Grobskala 19 eingeschaltet.
Hierbei entsteht jedoch das Problem, wie der Markenring 18 ortsfest zu halten ist.
Erwünscht ist, daß ider Markenring 18
konzentrisch zwischen der Grobskala
19 und dem Ring 15 angeordnet ist, damit die auf diesen Ringen befindlichen Teilstriche
unmittelbar an der Einstellmarke 16 abgelesen werden können. Es besteht jedoch sehr
' wenig Möglichkeit, außer ,mit geräumigen und teuren Anordnungen, den Markenring
18 fest mit dem Gehäuse 12 zu verbinden.
-
Erfindungsgemäß ist in der Einstellvorrichtung ein Umläufrädergetriebe
eingebaut, das nicht nur den Ring 15 und die Grobskala 19 antreibt, sondern das
auch den Markenring 18 fest in seiner Stellung hält.
-
Dieses Umlaufrädergetriebe weist ein Sonnenrad 40 auf, das an der
Welle 10 befestigt ist. Das Sonnenrad 40 ist gegen Drehung relativ zur Welle
mittels des Keiles 25 gesichert. Mehrere schwebend gelagerte Uinlaufräder-41 stehen
mit dem Sonnenrad 40 und mit einer ortsfesten Innenverzahnung 42 im Eingriff,
die
auf dem Gehäuse 12 mit Schrauben 44 befestigt ist. Die
Grobskala 19 weist an ihrer Innenkante eine Innenverzahnung 45 auf, die ebenfalls
mit den schwebend gelagerten Umlaufrädern 41 im Eingriff steht. Die Innenverzahnung
45 befindet sich in Längsrichtung neben der ortsfesten Innenverzahnung 42. Die Zähnezahl
der Innenverzahnung 45 ist mindestens um einen Zahn größer als die Zähnezahl der
ortsfesten Innenverzahnung 42, so daß die Grobskala 19 bei jedem Umlauf des Sonnenzahnrades
40 um einen Winkel gedreht wird, der gleich der Winkelgröße seines zusätzlichen
Zahnes ist. Bei der dargestellten Ausführung ist die Zähnezahl der Innenverzahnung
45 um zwei Zähne größer. als die Zähnezahl der ortsfesten Innenverzahnung 42, wobei
die Winkelstellung dieser beiden zusätzlichen Zähne gleich einer kleinen Einteilung
der Skalenfläche ist. Bei jedem Umlauf des Ringes 15 wird daher die Skala um einen
Teilstrich gedreht, also um einen Fünftelzoll. Es wird auf diese Weise ein sehr
großes Untersetzungsverhältniszwischen der Grobskala 19 und dem Ring 15 erhalten.
-
Der Markenring 18 wirddadurch ortsfest gehalten, daß er an seiner
Innenkante eine Innenverzahnung 46 aufweist, die ebenfalls mit den schwebend gelagerten
Umlaufrädern 41 im Eingriff steht. Die Innenverzahnung 46 liegt in Längsrichtung
neben der Innenverzahnung 45 und hat genau die gleiche Zähnezahl wie die ortsfeste
Innenverzahnung 42. Wenn die Grobskala 19 angetrieben wird, kann sich daher der
Markenring 18 nicht bewegen. Obwohl der Ring 18 mit dem Gehäuse 12 nicht verankert
ist, wird er vollkommen ortsfest gehalten, und zwar lediglich durch seinen Eingriff
mit (den Umlaufrädern 41.
-
In jedes schwebend gelagerte Umlaufrad 41 sind geflanschte Becher
48 eingesetzt, die in Ringform ausgeführt sind. In den Bechern 48 sind Kugeln 49
gelagert, die von Druckfedern 50 gegen die Stirnscheibe 24 gedrückt werden. Die
Stirnscheibe 24 und der Ring 22 werden also in Längsrichtung nach links (Fig. 2)
gegen den Stirnflansch 21 gedrängt. Gleichzeitig legen , sich die Flansche der Becher
48 an den Markenring 18 und drängen diesen Ring 18 sowie -die Grobskala 19 in Längsrichtung
nach links gegen die Fläche der ortsfesten Innenverzahnung 42. Auf diese Weise werden
-die einzelnen Teile der Einstellvorrichtung in ihrer Arbeitslage gehalten.
-
Die Arbeitswaise der Einstellvorrichtung ergibt sich wohl aus der
Beschreibung, wird aber nochmals kurz zusammengefaßt. Bei der Drehung der Welle
10
wird der einstellbare Ring 15 mitgenommen, so daß ; die Stellung
der Welle an .den auf dem Ring 15 befindlichen Teilstrichen laicht abgelesen werden
kann, die sich gegenüber --der Einstellmarke 16 des ortsfesten Markenringes 18 befinden.
Über .das Umlaufrädergetriebe wird die Grobskala 19 mit stark herabgesetzter
Drehzahl relativ zum Ring 15 gedreht, da die Zähnezahl der Innenverzaihnung 45 nur
um einen oder zwei Zähne größer ist als die Zähnezahl der ortsfesten Innenverzahnung
42. Da jedoch :die Innenverzahnung 46 -des Markenringes 18 genau die gleiche Zähnezahl
hat wie die ortsfeste Innenverzahnung 42, bleibt der Markenring 18 gegenüber dem
Gehäuse stehen. Infolgedessen kann ider Markenring 18 konzentrisch zwischen Grobskala
19 und Ring 15 gelagert sein, so daß die auf der Grobskala
19 und dem Ring 15 vorhandenen Teilstriche leicht gegenüber der Einstellmarke
16 abgelesen werden können. Die Anordnung ist außerordentlich gedrängt, da es nicht
notwendig ist, den Markenring 18 unmittelbar am Gehäuse 12 zu verankern und ihn
auf idiese Weise ortsfest zu halten.
-
Zum Verstellen der Winkellage des Ringes 15 relativ zur Welle
10 wird das Gegengewicht 20 am Griff 29 verdreht. Hierdurch
wird der Ring 15 mit stark herabgesetzter Drehzahl relativ zur Welle
10
gedreht. Zu jeder Zeit kann die .Stellung des Ringes 15 relativ
zur Einstellmarke 16 genau eingestellt werden, um einen neuen Bezugspunkt
zu erhalten. Da die Schwungmomente des Gegengewichtes 20 und -des Ringes
15 über das Zwischenrad ausgeglichen werden, sind keine mechanischen Klemmvorrichtungen
erforderlich, die den Ring 15 mit der Welle 10 verklemmen, um ein
Verdrehen des Ringes 15 gegenüber der Welle 10 zu verhindern, wenn die Welle 10
beschleunigt oder verzögert wind.