DE1159237B

DE1159237B - Backlash-free drive, especially for the work spindle of machine tools

Info

Publication number: DE1159237B
Application number: DEW21369A
Authority: DE
Inventors: Johann Hofer; Werner Stolze
Original assignee: Fritz Werner AG
Current assignee: Fritz Werner AG
Priority date: 1957-06-21
Filing date: 1957-06-21
Publication date: 1963-12-12

Description

Spielfreier Antrieb, insbesondere für die Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft einen spielfreien Antrieb, insbesondere für die Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen, beispielsweise Fräsmaschinen, bei dem zwei Zahnradpaare, von denen wenigstens ein Paar Schrägverzahnung hat, drehfest und eines der schrägverzahnten Räder bis zur Spielfreiheit der Zahnräder axial verschiebbar mit ihren Wellen verbunden sind.Backlash-free drive, especially for the work spindle of machine tools The invention relates to a backlash-free drive, in particular for the work spindle of machine tools, for example milling machines, in which two pairs of gears, of which at least one pair has helical teeth, non-rotatable and one of the helical teeth Wheels connected to their shafts in an axially displaceable manner until the gears are free of backlash are.

Bei einem bekannten Antrieb dieser Art stützt sich das axial verschiebbare Zahnrad über Druckfedern gegen das neben ihm liegende, fest mit der Welle verbundene Rad ab. Bei eintretendem Spiel verschiebt sich dann das axial bewegliche schrägverzahnte Zahnrad unter Einwirkung der Federn, bis die Schraubenzähne mit der einen Flanke, die Zähne des anderen Zahnradpaares mit der entgegengesetzten Flanke fest aneinanderhegen.In a known drive of this type, the axially displaceable one is supported Gear via compression springs against the next to it, firmly connected to the shaft Wheel off. When play occurs, the axially movable helical-toothed one moves Gear under the action of the springs until the screw teeth with one flank, the teeth of the other pair of gears tightly together with the opposite flank.

Bei dieser Einrichtung müssen die Federn nach der stärksten auftretenden Belastung bestimmt werden und diese Belastung ändert sich mit der Drehrichtung des Antriebes, da einmal die durch die Schrägverzahnung hervorgerufene Schubkomponente in Richtung der Federkraft und das andere Mal entgegengesetzt zu dieser Federkraft wirkt. Um diesen Bedingungen gerecht zu werden, ist eine Überdimensionierung der Federn erforderlich, die sich ungünstig auf die Reibungsverhältnisse und damit den Wirkungsgrad des Getriebes auswirkt.In this device, the springs must appear after the strongest Load can be determined and this load changes with the direction of rotation of the Drive, as there is the thrust component caused by the helical gearing in the direction of the spring force and the other time opposite to this spring force works. In order to meet these conditions, the Springs required, which adversely affect the friction conditions and thus the Effectiveness of the transmission.

Das zu lösende Problem besteht darin, einen spielfreien Antrieb zu schaffen, der die erwähnten Mängel nicht aufweist.The problem to be solved is to get a backlash-free drive create that does not have the defects mentioned.

Gemäß der Erfindung ist die spielfreie Stellung des axial verschiebbaren Zahnrades in beiden Richtungen festzulegen.According to the invention, the play-free position of the axially displaceable Set the gear in both directions.

Der dadurch erreichte Vorteil ist, daß die durch die Axialverschiebung des schrägverzahnten Rades erzielte Verspannung unabhängig sowohl von der Drehrichtung als auch dem zu übertragenden Drehmoment ist. Die Einstellung kann genau dem Abnutzungszustand der Räder angepaßt werden und führt nicht zu einer übermäßigen Reibung im Getriebe.The advantage achieved in this way is that the axial displacement of the helical gear achieved tension regardless of the direction of rotation as well as the torque to be transmitted. The setting can match the state of wear and tear of the wheels and does not lead to excessive friction in the transmission.

Beim Schlittenantrieb von Werkzeugmaschinen über Schnecke und Hohlzahnstange ist es bekannt, zum Zwecke des Totgangausgleiches eine zweite axial verschiebbare Schnecke vorzusehen und diese durch Federkraft gegen die erstere axial nicht bewegliche Schnecke zu verspannen. Dabei ist eine besondere Einrichtung vorgesehen, die es gestattet, die Federkraft in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Antriebes in verschiedenen Richtungen auf die axial bewegliche Schnecke einwirken zu lassen, um die durch die Antriebsumkehr bedingten Änderungen der Federspannung auszugleichen. Diese Verhältnisse sind jedoch auf den Antrieb der Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen nicht übertragbar.For the slide drive of machine tools via worm and hollow racks it is known to have a second axially displaceable one for the purpose of compensating for lost motion Provide screw and this by spring force against the former axially immovable Bracing the snail. A special facility is provided for it allows the spring force depending on the direction of rotation of the drive in to act on the axially movable screw in different directions, to compensate for the changes in the spring tension caused by the drive reversal. However, these ratios are due to the drive of the work spindle of machine tools not transferable.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. 1 die Grundausführung des spielfreien Antriebes mit aus je zwei Zahnrädern bestehenden Zahnradsätzen, wobei die Axialverschiebung des einen schrägverzahnten Rades durch gegen dasselbe anliegende Muttern erfolgt, Abb.2 den Anschluß einer weiteren Untersetzungsstufe an den nach Abb. 1 ausgebildeten Antrieb, Abb. 3 und 4 die Einstellung der Zahnräder der Abb. 1 zueinander vor und nach der Axialverschiebung des schrägverzahnten Zahnrades.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. Fig. 1 shows the basic version of the backlash-free drive with two gear wheels each existing gear sets, the axial displacement of one helical Wheel is carried out by nuts lying against the same, Fig.2 the connection of a further reduction stage to the drive designed according to Fig. 1, Fig. 3 and 4 the setting of the gears of Fig. 1 to each other before and after the axial displacement of the helical gear.

In Abb. 1 ist mit 1 die Arbeitsspindel der Maschine, in diesem Fall eine Frässpindel, und mit 2 die Antriebswelle bezeichnet. Die Welle 2 ist in ihrem rechten Teil als Keilwelle 2 a ausgebildet. Auf der Spindel 1 sind axial nicht verschiebbar und drehfest die Zahnräder 3 und 4 angeordnet, von denen Zahnrad 3 geradverzahnt und Zahnrad 4 schrägverzahnt ist. Mit diesen Zahnrädern kämmen die Zahnräder 5 und 6 der Antriebswelle 2, die entsprechend gerad-und schrägverzahnt sind. Zahnrad 5 sitzt ebenfalls drehfest und axial nicht verschiebbar auf der Welle 2, während das Rad 6 über den Keilwellenteil2a zwar auch drehfest mit der Welle 2 verbunden ist, jedoch in axialer Richtung verschoben werden kann. Zu diesein Zweck ist die Keilwelle 2 a mit Außengewinde versehen und trägt zwei Muttern 7 und 8, die beidseitig gegen das Zahnrad 6 anliegen. Durch Verschrauben dieser Muttern kann das Zahnrad 6 beliebig auf der Keilwelle 2 a verschoben und in seiner neuen Stellung wieder festgelegt werden. Das Zahnrad 6 ist entsprechend breiter bemessen als Zahnrad 4, damit bei der Axialverschiebung des ersteren der Zahneingriff erhalten bleibt.In Fig. 1, 1 is the work spindle of the machine, in this case a milling spindle, and 2 denotes the drive shaft. Wave 2 is in theirs right part designed as a splined shaft 2 a. On the spindle 1 are not axially displaceable and rotatably arranged the gears 3 and 4, of which gear 3 has straight teeth and gear 4 is helical. The gears 5 and mesh with these gears 6 of the drive shaft 2, which are correspondingly straight and helical teeth. Gear 5 is also non-rotatably and axially non-displaceable on the shaft 2, while the Although wheel 6 is also non-rotatably connected to shaft 2 via splined shaft part 2a, but can be moved in the axial direction. To this one purpose the splined shaft 2 a is provided with an external thread and has two nuts 7 and 8, which rest against the gear 6 on both sides. By screwing these nuts you can the gear 6 moved anywhere on the spline shaft 2a and in its new position to be set again. The gear 6 is correspondingly wider than the gear 4, so that the meshing of the teeth is maintained when the former is axially displaced.

Die Wirkung der Axialverschiebung des Zahnrades 6 geht aus den Abb. 3 und 4 hervor. In diesen Abbildungen sind die an sich hintereinanderliegenden Zahnräder 3 und 4 bzw. 5 und 6 der besseren übersichtl'ichkeit wegen nebeneinander dargestellt. Die Drehrichtung der Räder ist durch Pfeile angedeutet.The effect of the axial displacement of the gear 6 is shown in Fig. 3 and 4. In these figures you can see the gears lying one behind the other 3 and 4 or 5 and 6 are shown side by side for better clarity. The direction of rotation of the wheels is indicated by arrows.

In Abb.3 wurde angenommen, daß die Spielbeseitigung noch nicht erfolgt ist. Dann liegen die in Drehrichtung vorn liegenden Flanken 9 der treibenden Räder 5 und 6 gegen die entsprechenden Flanken der getriebenen Räder 3 und 4 an.In Fig. 3 it was assumed that the clearance has not yet been eliminated is. Then the flanks 9 of the driving wheels which are at the front in the direction of rotation are located 5 and 6 against the corresponding flanks of the driven wheels 3 and 4.

Wird nun das Zahnrad 6 durch Verstellen der Muttern 7 und 8 in Richtung auf Abb. 1 nach rechts verschoben, so wird Zahnrad 4 um ein der Steigung der Schrägverzahnung entsprechendes Stück gedreht. Diese Drehung überträgt sich über Zahnrad 3 auf Zahnrad 5, so d'aß dieses sich in mit den in Drehrichtung hinten liegenden Zahnflanken 10 gegen die Flanken des Rades 3 legt: Dieser Zustand ist in Abb. 4 wiedergegeben.If now the gear 6 by adjusting the nuts 7 and 8 in the direction Shifted to the right in Fig. 1, gear 4 is adjusted by one of the pitch of the helical teeth corresponding piece rotated. This rotation is transmitted via gear 3 to gear 5, so that this is aligned with the tooth flanks 10 lying at the rear in the direction of rotation against the flanks of the wheel 3: This state is shown in Fig. 4.

Bei der in Abb. 4 durch die Pfeile angedeuteten Drehrichtung treibt dann nur Rad 6, während Rad 5 leer mitläuft und nur den Spielabstand zwischen den Flanken überbrückt. Bei Umkehr der Drehrichtung würde Rad 5 treiben und Rad 6 leer mitlaufen. Der Antrieb ist daher in beiden Drehrichtungen kraftschlüssig, so daß kein Spiel auftreten kann. Das in Abb. 2 wiedergegebene Getriebe weist ebenfalls die geradverzahnten Stirnräder 3 und 5 und die schrägverzahnten Räder 4 und 6 auf. In diesem Fall sind _jedoch die Räder 3 und 4 auf besonderen Wellen 12 und 13 gelagert, die an ihren Enden weitere Zahnräder 14 und 15 tragen. Die letzteren Zahnräder stehen dann erst mit zwei auf einer gemeinsamen Welle 19 drehfest und axial nicht verschiebbar angeordneten Zahnrädern 16 und 18 in Eingriff. Die durch die Axialverstellung des schrägverzahnten Zahnrades 6 erzielte zusätzliche Drehbewegung überträgt sich in diesem Fall über die Zahnräder 4, 15, 18, 16, 14., 3 auf das Zahnrad 5. Dies hat zur Folge, daß das an Hand der Abb. 3 und 4 erläuterte Verspannen der Zahnräder gegeneinander für sämtliche Räder des Getriebes auftritt und damit das ganze Getriebe nur durch Verschieben des Zahnrades 4 spielfrei wird.Drives in the direction of rotation indicated by the arrows in Fig. 4 then only wheel 6, while wheel 5 runs idle and only the clearance between the Bridged flanks. If the direction of rotation is reversed, wheel 5 would drive and wheel 6 would be empty run along. The drive is therefore non-positive in both directions of rotation, so that no game can occur. The transmission shown in Fig. 2 also has the straight-toothed spur gears 3 and 5 and the helical gears 4 and 6. In this case, however, the wheels 3 and 4 are mounted on special shafts 12 and 13, which carry further gears 14 and 15 at their ends. The latter gears are standing then only with two on a common shaft 19 in a rotationally fixed and axially non-displaceable manner arranged gears 16 and 18 in engagement. The axial adjustment of the helical gear 6 achieved additional rotational movement is transferred into this case via the gears 4, 15, 18, 16, 14., 3 on the gear 5. This has As a result, the bracing of the gears explained with reference to Figs. 3 and 4 occurs against each other for all wheels of the transmission and thus the entire transmission is only free of play by moving the gear 4.

Claims

PATENT CLAIM; Backlash-free drive, especially for the work spindle of machine tools, for example milling machines, in which two pairs of gears, of which at least one pair has helical teeth, non-rotatable and one of the helical teeth Wheels connected to their shafts in an axially displaceable manner until the gears are free of backlash are, characterized in that the play-free position of the axially displaceable To set the gear (6), for example, by screw and nut in both directions is. Considered publications: German Patent Specifications No. 274 628, 314 037, 397 980, 427 881, 469 804, 507162, 510 652, 724 331, 937 925, 951847.