DE1182494B - Teilschaltvorrichtung, insbesondere zur schrittweisen Drehung der Werkstueckspindel einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F 06 h

Deutsche Kl.: 47h-5

Nummer: 1182 494

Aktenzeichen: G 31577 XII/47 h

Anmeldetag: 10. Februar 1961

Auslegetag: 26. November 1964

Die Erfindung betrifft eine Teilschaltvorrichtung, insbesondere zur schrittweisen Drehung der Werkstückspindel einer Werkzeugmaschine, deren Abtriebswelle mit der Antriebswelle durch ein Zahnradpaar mit Teilverzahnung gekuppelt ist und während der Zeit des Nichteingriffs stoßfrei verzögert, vorübergehend festgehalten und dann wieder beschleunigt wird durch vorübergehendes Einwirken einer mit der Antriebswelle ständig gekuppelten Schubkurve auf ein Folgeglied, das mit dem angetriebenen Zahnrad des Paares ständig gekuppelt ist.

Bei einer bekannten Teilschaltvorrichtung dieser Art ist das Schubkurvenglied eine Nockenscheibe, die in derselben Ebene angeordnet ist, in der die das Folgeglied bildenden Nockenrollen umlaufen. Diese Nockenscheibe muß das stoßfreie Verzögern, das Festhalten und das Beschleunigen der Abtriebswelle bewirken, während die Nockenscheibe sehr kleine Winkel durchläuft. Infolgedessen steht zur Beschleunigung, zum Stillstand und zu der Verzögerung der Abtriebswelle nur eine sehr kurze Zeit zur Verfügung, j Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Zeiten wesentlich zu verlängern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schubkurvenglied eine an sich bekannte, auf ihrem Umfang mit einer Schubkurvennut versehene Nockentrommel ist, die tangential zu derjenigen Ebene angeordnet ist, in der das Folgeglied umläuft. Dieser Ausgestaltung zufolge kann das Schubkurven-Teilschaltvorrichtung, insbesondere zur schrittweisen Drehung der Werkstückspindel einer Werkzeugmaschine .,\. .

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Anmelder:

The Gleason Works, Rochester, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter: '₍

Dipl.-Ing. M. Licht,

München 2, Theresienstr. 33,

und Dr. R. Schmidt, Oppenku (Renchtal), Patentanwälte

Als Erfinder benannt:

Glenn Albert Hider, Penfield, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 15. Februar 1960 (8719)

bei ist es günstig, wenn das treibende Zahnrad teilverzahnt ist. Weiterhin soll das Folgeglied mit dem angetriebenen Zahnrad starr verbunden sein. Schließ^{lich ist es} vorteilhaft, wenn die Umlaufachse des an-

iesr Ausgestaltung zufolge kann das Schubkurven treibenden Zahnrades die Achse der Nockentrommel glied im Gegensatz zu der bekannten Nockenscheibe 3o schneidet und die Nockentrommel mit dem antreibenmehrere Umdrehungen ausführen, während es die ^den Zahnrad durch ein Kegelradgetriebe verbun-Abtriebswelle verzögert, festhält und wieder be- den ist.

schleunigt. Infolgedessen lassen sich die zur Ver- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfin-

zögerung und Beschleunigung erforderlichen Kräfte dung ist in den Zeichnungen veranschaulicht. In dieverringern. Auch ergibt sich der Vorteil, daß man die 35 sen zeigt

Stillstandslage des die Antriebswelle antreibenden F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht der Teilschalt

vorrichtung,

F i g. 2 ein Diagramm zur Darstellung der relativen Winkelgeschwindigkeiten des treibenden Zahnrades und der Abtriebswelle bei einem Teilschaltvorgang, F i g. 3 eine Abwicklung der Nockentrommel mit

Motors nicht genau abzupassen braucht; denn diese Abpassung bietet große Schwierigkeiten, wenn man Motoren verwendet, die sich beim Ausschalten abbremsen.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Folgeglied zwei Rollen hat, deren Achsen parallel zur gemeinsamen Umlaufachse des angetriebenen Zahnrades und des Folgegliedes liegen und die auf einander gegenüberliegenden Flächen des das angetriebene Zahnrad festfesthaltenden Schubkurvenabschnittes laufen. Dabei hat die Nockentrommel auf ihrem Umfang zwei Schubkurven, die je an ihren beiden Enden offen verschiedenen Stellungen des Folgegliedes,

F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Darstellung einer anderen Betriebslage der Teile und

F i g. 5 den Teilschnitt nach der Ebene 5-5 der Fig. 3.

Die Teilschaltvorrichtung hat edn treibendes Zahnrad 10, einen trommelfönnigen Nocken 11 und einen gemeinsamen Antrieb, der sie in einem gleichbleiben

sind. Durch eine Getriebeanordnung wird gewährleistet, daß die Nockentrommel während jedes voll- 50 den Geschwindigkeitsverhältnis in Umlauf versetzt, ständigen Umlaufs des angetriebenen Zahnrades Dieser gemeinsame Antrieb besteht aus einem Elekmehr als eine vollständige Umdrehung ausführt. Da- tromotor 12, aus einer mit der Triebwelle des Elek-

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tromotors durch eine Kupplung 13 verbundenen ken sind in einer die Achse des Nockens 11 aufneh-Schnecke 14 und aus einem mit dieser kämmenden menden radialen Ebene geneigt, und zwar entSchneckenrad 15 sowie aus einem Kegelradantrieb sprechend der kegeligen Gestalt der Nockenrollen 17, 18. Das Schneckenrad 15 ist mit dem trommel- (vgl. F i g. 5). In den F i g. 3 und 4 sind diese Neiförmigen Nocken 11 und dem Kegelritzel 17 auf 5 gung der Flanken der Nuten und die Kegelgestalt der einer gemeinsamen Welle 16 befestigt, wobei sich das Nockenrollen nicht mit dargestellt. Daher erweckt Ritzel im Interesse einer gedrängten Bauart in eine die Darstellung in diesen Figuren den Eindruck, als Aussparung befindet, die in der oberen Stirnfläche ob die Arbeitsflächen des Nockens lotrecht zur des Schneckenrades vorgesehen ist. Das mit dem Rit- Zeichenebene verliefen. Die Gestalt dieser Arbeitszel 17 kämmende Tellerrad 18 ist mit dem treibenden io flächen und ihre Beziehung zum angetriebenen Zahn-Zahnrad 10 zusammen auf einer gemeinsamen Welle rad 23 und dem Folgeglied 24 ergeben sich aus den 19 befestigt. Die Zähnezahlen der Kegelräder 17 und nachfolgenden Erläuterungen eines Teilschaltvorgan-18 stehen in einem solchen Verhältnis, daß der trom- ges, währenddessen der durch den Motor 12 anmelförmige Nocken 11 bei jeder Umdrehung des getriebene Nocken zwei vollständige Umdrehungen treibenden Zahnrades 10 zwei Umdrehungen aus- 15 ausführt. Dieser Teilschaltyorgang beginnt mit der in führt. Die Achse 21 der Zahnräder 10 und 18 und Fig. 1 dargestellten und in Fig. 3 mit ausgezogenen der Welle 19 schneidet rechtwinklig die Achse 22 der Linien wiedergegebenen Stellung.
Welle 16, des Nockens 11, des Schneckenrades 15 In dieser Ausgangsstellung befinden sich die Nok- und des Kegelritzels 17. kenrollen 25, 26 an dem in Fig. 3 oben liegenden

Das umlaufende angetriebene Aggregat der Teil- 20 Ende der gerade verlaufenden Schubkurvenabschnitte schaltvorrichtung besteht aus einem angetriebenen 33 und 34. Während sie über diese Abschnitte hin-Zahnrad 23, das mit einem Folgeglied 24 zu gemein- weglaufen, befindet sich das Folgeglied 24 daher in samem Umlauf auf der Abtriebswelle 27 der Teil- Ruhe. Diese Schubkurvenabschnitte 33 und 34 werschaltvorrichtung befestigt ist. Das Zahnrad 23 kann den demgemäß nachstehend als »Ruheabschnitte« mit dem treibenden Zahnrad 10 kämmen. Das Folge- 25 bezeichnet. Beim weiteren Umlauf des Nockens im glied 24 hat kegelige Nockenrollen 25 und 26, die Gegenuhrzeigersinn mit Bezug auf F i g. 1 und abzur Anlage an einer Schubkurve des trommelförmi- wärts mit Bezug auf F i g. 3 kommt der gekrümmte gen Nockens 11 gelangen können. Bei dem veran- Abschnitt 33^4 und 35 der Schubkurven zur Einwirschaulichten Ausführungsbeispiel ist das treibende kung auf die Nockenrolle 25 und verschwenkt das Zahnrad 10 teilverzahnt. Es stellt einen Zahnsektor 30 Folgeglied 24 samt dem angetriebenen Zahnrad 23 mit 27 Zähnen dar, die sich über die eine Hälfte des stoßfrei im Gegenuhrzeigersinn mit zunehmender Umfanges erstrecken. Wäre das Zahnrad 10 voll- Winkelgeschwindigkeit. Diese Winkelgeschwindigkeit ständig verzahnt, so hätte es also 54 Zähne. Das ge- erreicht ihr Höchstmaß, wenn das Aggregat 23, 24, triebene Zahnrad 23 hat 36 Zähne. Während des 27, von der Ruhestellung ausgehend, einen Winkel Kämmens läuft daher das Zahnrad 23 eineinhalbmal 35 von 45° zurückgelegt hat. In diesem Augenblick hat so schnell wie das treibende Zahnrad 10. Die Ab- das angetriebene Zahnrad 23 an seinem Teilkreis eine triebswelle 27 der Teilschaltvorrichtung, die bei Umfangsgeschwindigkeit erlangt, die derjenigen des jedem Teilschaltvorgang eine volle Umdrehung aus- treibenden Zahnrades 10 entspricht, und der erste führt und dann vorübergehend stehenbleibt, kann mit Zahn 10/1 des treibenden Rades 10 am hinteren der Werkstückspindel einer Werkzeugmaschine durch 40 Ende des Ausschnittes 36 kommt zum Eingriff in die ein Zahnradgetriebe oder sonstwie verbunden sein, Verzahnung des angetriebenen Zahnrades 23. In um diese Spindel schrittweise anzutreiben. Die Um- Fig. 3 ist die Stellung der Zahnräder 10 und 23 in laufachse 28 des angetriebenen Aggregats 23, 24, 27 diesem Augenblick strichpunktiert wiedergegeben. In liegt parallel zur Achse 21 und kreuzt die Achse 22 dieser Stellung hat sich die Nockenrolle 26 von dem in einem gewissen Abstand rechtwinklig. Bei seinem 45 gekrümmten Schubkurvenabschnitt 34Λ abgehoben. Umlauf um die Achse 28 läuft das Folgeglied 24 mit Beim weiteren Verlauf der Bewegung wird nun den Enden seiner beiden Nockenrollen 25,26 in einer das Aggregat 23, 24, 27 durch das Zahnrad 10 ange-Ebene um, die ungefähr tangential zur Umfangs- trieben, während die Nockenrolle 25 von den Schubfläche des trommeiförmigen Nockens 11 verläuft. Die kurvenabschnitten 33 A, 35 abgehoben ist. Dieser Achsen der beiden Nockenrollen stehen lotrecht auf 50 Antriebszustand währt während einer vollständigen dieser Ebene und liegen parallel zur Achse 28. Sie Umdrehung des Nockens 11 und während einer Dreisind je durch ein Nadellager 29 (F i g. 5) auf einem viertelumdrehung des Aggregats 23, 24, 27. Er endet Kopfbolzen 31 gelagert, der am Folgeglied 24 sitzt. erst, wenn der hinterste Zahn 10 B des teil verzahnten Mit Hilfe von Unterlegscheiben 32 sind die Nocken- Zahnrades 10 am vorderen Ende des Ausschnitts 36 rollen 25, 26 in ihrer Achsenrichtung so eingestellt, 55 in das angetriebene Zahnrad 23 eingreift. In diesem daß sie spielraumfrei auf den Schubkurvenflächen des Augenblick nehmen das Folgeglied 24 mit den RoI-Nockens 11 laufen. Das Gehäuse der Teilschaltvor- len 25 und 26 und die beiden Zahnräder 10 und 23 richtung und die daran befestigten Lager, in denen die in F i g. 4 strichpunktiert gezeigte Lage ein. Dabei die Schnecke 14 und die Wellen 16, 19 und 27 in gelangt die Nockenrolle 26 zur Anlage an den Ar-Achsenrichtung unverschiebbar gelagert sind, sind 60 beitsflächen 37 und 34B, die so gestaltet sind, daß sie der Einfachheit halber nicht dargestellt. das angetriebene Aggregat 23,24,27 stoßfrei bis zum

Auf dem Umfang des trommeiförmigen Nockens Stillstand verzögern. Erreicht wird dieser Stillstand, 11 sind zwei Schubkurven vorgesehen, je eine für wenn die Nockenrollen 25 und 26 am unteren Ende jede Nockenrolle 25 bzw. 26. Diese Schubkurven der Ruheabschnitte 33 und 34 der Schubkurven anwerden durch Nuten gebildet, deren jede an ihren 65 langen. Die Verzögerung währt, während das angebeiden Enden offen ist und deren Flanken Lauf- triebene Aggregat einen Winkel von 45° durchläuft bahnen für die Nockenrollen bilden und daher die und gleichzeitig der Nocken 120° zurücklegt. AnArbeitsflächen des Nockens 11 darstellen. Diese Flan- schließend erfolgt dann die Ruhepause des angetrie-

benen Aggregats, während der Nocken 11 weiterläuft und dabei einen Winkel von 120° zurücklegt. Sind diese durchlaufen, dann befinden sich die Teile wieder in der in Fig. 1 gezeigten und in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien wiedergegebenen Stellung. Während der Ruhepause halten die Ruheabschnitte 33,34 der Nockenschubkurve das angetriebene Aggregat

23, 24, 27 fest, so daß es sich nicht drehen kann.

In Fig. 2, welche die Winkelgeschwindigkeit des treibenden Zahnrades 10 im Vergleich mit demjenigen des angetriebenen Aggregats darstellt, ist unterstellt, daß das Zahnrad 10 durch den Motor 12 mit einer unveränderlichen Winkelgeschwindigkeit V angetrieben wird. Während des Zurücklegens der ersten 60° seines Umlaufes — der Nocken 11 legt dabei 120° zurück — wird das angetriebene Aggregat 23,

24, 27 stoßfrei vom Stillstand des auf eine Höchstgeschwindigkeit von 1,5 V beschleunigt. Während das Zahnrad 10 die nächsten 180° zurücklegt (und dadurch in die in Fig. 2 gezeigte 240°-Stellung gelangt), läuft das angetriebene Aggregat mit dieser Höchstgeschwindigkeit. Während das Zahnrad 10 die folgenden 60° zurücklegt (und dadurch in die 300°- Stellung gelangt), wird das angetriebene Aggregat bis zum Stillstand verzögert. Während das Zahnrad 10 die restlichen 60° seines Umlaufes zurücklegt, verbleibt dann das angetriebene Aggregat in Ruhe.

Der Nocken ist vorzugsweise so gestaltet, daß sich die Anfangsperiode des Folgegliedes 24 mit der Periode des Antriebes des Zahnrades 23 durch das teilverzahnte Rad 10 etwas überdeckt. Das bedeutet, daß die wirksame Fläche des Schubkurvenabschnitts 35 eine Gestalt aufweist, derzufolge sie kurz nach Erreichen der in Fig. 3 strichpunktiert wiedergegebenen Stellung, d. h. nach der 60°-Stellung der Fig. 2, das Folgeglied 24 an der Nockenrolle 25 mit derselben Winkelgeschwindigkeit um die Achse 28 dreht, mit der das treibende Zahnrad 10 das Zahnrad 23 antreibt. Die wirksame Fläche des Schubkurvenabschnitts 37 ist so gestaltet, daß sie kurz bevor die Stellung der Fig. 4, d. h. die 240°-Stellung der Fig. 2, erreicht ist, das Folgeglied an der Rolle 26 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit treibt.

Bei der üblichen Verwendung der Teilschaltvorrichtung in einer Verzahnungsmaschine wird der Motor 12 stillgesetzt, während das angetriebene Aggregat durch die Ruheabschnitte 33 und 34 der Schubkurve in seiner Ruhestellung gesperrt ist. Dabei bleibt der Motor 12 so lange ausgeschaltet, wie es zur Bearbeitung der betreffenden Zahnlücke des Werkstücks erforderlich ist. Am besten erfolgt der Stillstand etwa in der Mitte der Ruhepause, damit die Ruhestellung der Welle 27 nicht dadurch beeinflußt wird, wenn die Stillstandslage des Nockens 11 etwas schwanken sollte. Die Welle 27 nimmt nämlich eine unveränderliche Lage ein, während der Nocken 11 einen Weg von 120° zwischen dem Beginn und dem Ende des Ruheabschnitts der Schubkurve zurücklegt.

Das teilverzahnte Rad kann entweder das treibende Rad 10 oder das angetriebene Rad 23 sein. Erforderlich in dieser Hinsicht ist es nur, daß die Zahnräder dann kämmen, wenn das Folgeglied vom Nocken abgehoben ist. Jedoch ist es vorzuziehen, das treibende Rad 10 als teil verzahntes Rad auszubilden. In diesem Falle ist es erforderlich, daß der Teilkreisdurchmesser des treibenden Zahnrades ein Vielfaches des Teilkreisdurchmessers des getriebenen Rades ist. Stellt das getriebene Rad 23 das teilverzahnte Rad dar, während das treibende Zahnrad 10 vollständig verzahnt ist, dann ist dieses Durchmesserverhältnis nicht geboten.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Teilschaltvorrichtung, insbesondere zur schrittweisen Drehung der Werkstückspindel einer Werkzeugmaschine, deren Abtriebswelle mit der Antriebswelle durch ein Zahnradpaar mit Teilverzahnung gekuppelt ist und während der Zeit des Nichteingriffs stoßfrei verzögert, vorübergehend festgehalten und dann wieder beschleunigt wird durch vorübergehendes Einwirken einer mit der Antriebswelle ständig gekuppelten Schubkurve auf ein Folgeglied, das mit dem angetriebenen Zahnrad des Paares ständig gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schubkurvenglied eine an sich bekannte, auf ihrem Umfang mit einer Schubkurvennut versehene Nockentrommel (11) ist, die tangential zu derjenigen Ebene angeordnet ist, in der das Folgeglied (24) umläuft.

2. Teilschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Folgeglied zwei Rollen (25, 26) hat, deren Achsen parallel zur gemeinsamen Umlauf achse (28) des angetriebenen Zahnrades und des Folgegliedes (24) liegen und die auf einander gegenüberliegenden Flächen (33, 34) des das angetriebene Zahnrad (23) festhaltenden Schubkurvenabschnitts laufen.

3. Teilschaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockentrommel auf ihrem Umfang zwei Schubkurven (33, 33 A, 35 und 34, 34 B, 37) hat, die je an ihren beiden Enden offen sind und je von einer der beiden Nockenrollen (25, 26) des Folgegliedes (24) überfahren werden.

4. Teilschaltvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Getriebeanordnung, so daß die Nockentrommel während jedes vollständigen Umlaufs des angetriebenen Zahnrades (23) mehr als eine vollständige Umdrehung ausführt.

5. Teilschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,-dadurch gekennzeichnet, daß das treibende Zahnrad (10) das teilverzahnte Rad ist und daß sein Teilkreisdurchmesser das Vielfache des Teilkreisdurchmessers des angetriebenen Zahnrades (23) beträgt.

6. Teilschaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Folgeglied (24) und das angetriebene Rad (23) starr verbunden sind.

7. Teilschaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlauf achse (21) des antreibenden Rades (10) die Achse (22) der Nockentrommel schneidet und daß diese mit dem antreibenden Rad (10) durch ein Kegelradgetriebe (17,18) gekuppelt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 857 146, 1 056 896; USA.-Patentschrift Nr. 2 898 775.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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