DE1182504B - Einrichtung zur spielfreien Kraftuebertragung beim Hauptantrieb von spanabhebenden Werkzeugmaschinen mit umlaufendem Werkstueck- oder Werkzeugtraeger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 23 b

Deutsche Kl.: 49 a-21/01

Nummer: 1182 504

Aktenzeichen: H 355261 b/49 a

Anmeldetag: 2. Februar 1959

Auslegetag: 26. November 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur spielfreien Kraftübertragung beim Hauptantrieb von spanabhebenden, insbesondere mit Hartmetallen oder keramischen Schneidstoffen arbeitenden Werkzeugmaschinen mit umlaufendem Werkstück- oder Werkzeugträger.

Das Hauptantriebsrad solcher Werkzeugmaschinen läßt sich zwar unschwer in Umfangsrichtung spielfrei auf der Hauptspindel befestigen, aber der Eingriff des treibenden Rades in die Verzahnung des Hauptantriebsrades verursacht wegen des unvermeidlichen Flankenspiels der Verzahnungen Schwierigkeiten. Dieses einige hundertstel Millimeter betragende Spiel rührt, wie allgemein bekannt ist, von den Herstellungstoleranzen der Verzahnungen und ihrer Erwärmung im Betrieb her. Es ist bei Schneckentrieben höher als bei Stirntrieben, weil die Schnecke gewöhnlich aus Stahl, der Schneckenkranz jedoch aus Bronze besteht, diese aber einen wesentlich höheren Ausdehnungsfaktor als Stahl hat.

Man hat versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu beheben, daß zwei Schnecken gemeinsam auf ein Schneckenrad arbeiten und eine von ihnen axial nachstellbar gelagert ist. Ein gewisses Spiel muß jedoch auch hier schon deshalb bleiben, weil bei wechselnder Belastung während des Arbeitens die Temperatur des Schneckenkranzes schwankt.

Eine Möglichkeit, den Schneckentrieb des Hauptantriebsrades spielfrei zu halten, besteht darin, eine der beiden gemeinsam auf den Schneckenkranz arbeitenden Schnecken, beispielsweise über ein Tellerfederpaket, derart axial zu verspannen, daß diese Schnecke in entgegengesetzter Richtung wie die andere Schnecke gegen die Verzahnung des Schneckenkranzes gedrückt wird. Diese Lösung hat aber den Nachteil, daß die Verspannungskraft sehr hoch sein muß, was stärkere Erwärmung und großen Verschleiß des Schneckenantriebes und erheblichen Wirkungsgradverlust zur Folge hat.

Das gleiche gilt für die bekannten Kraftübertragungen beim Hauptantrieb, bei denen in die Stirnverzahnung des Hauptantriebsrades zwei verzahnte gleiche Stirnräder eingreifen, von denen das eine, zur Ausschaltung des Flankenspiels, das zwischen dem anderen und dem Hauptantriebsrad besteht, gegen das Hauptantriebsrad in entgegengesetzter Richtung wie das letztere gedrückt wird. Dieses Rückdrücken wird dadurch erreicht, daß die beiden Stirnritzel über eine in tangentialer Richtung wirkende Federkraft gegeneinander verspannt werden. Diese Ver-Spannkräfte müssen sehr hoch sein, nämlich mindestens so groß, daß sie den höchsten am Haupt-Einrichtung zur spielfreien Kraftübertragung
beim Hauptantrieb von spanabhebenden
Werkzeugmaschinen mit urnlaufendem
Werkstück- oder Werkzeugträger

Anmelder:

Fritz Hürxthal, Maschinenfabrik,
Kommanditgesellschaft,
Remscheid, Kirchhofstr. 3%:

Als Erfinder benannt: _r ;
Dipl.-Ing. Werner Wostbrock,
Aloys Pfeifer, Remscheid «

antriebsrad entstehenden Zahndruck übertreffen. Deshalb sind starke Erwärmung, großer Verschleiß des Hauptantriebes und ein erheblicher Wirkungsgradverlust unvermeidlich. Es kommt hinzu, daß unter ungünstigen Arbeitsbedingungen im Hauptantrieb Schwingungen entstehen können, die sich unter Umständen aufschaukehl und dadurch den angestrebten Zweck der Vermeidung von Schwingungen und Erschütterungen im Hauptantrieb geradezu widerlaufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alle diese Mängel der bekannten Hauptantriebe zu vermeiden. Mit anderen Worten; Die Erfindung will demgegenüber eine spielfreie Kraftübertragung beim Hauptantrieb von spanabhebenden Werkzeugmaschinen schaffen, die ohne hohe Verspannungskräfte in den Verzahnungen mit allen ihren Nachteilen auskommt und die erschütterungsfrei arbeitet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß — in an sich bekannter Weise — das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hauptantriebsrad und dem einen in dieses eingreifenden Rad ein wenig, nämlich in der Größenordnung von z. B. 1 %, verschieden ist von dem entsprechenden Verhältnis zu dem anderen in das Hauptantriebsrad eingreif enden Rad und daß der sich daraus ergebende -Drehzahlunterschied durch eine Schlupfverbindung, beispielsweise eine Lamellenkupplung, ausgeglichen ist.

Zahnräderpaare mit geringfügig abweichenden Umlaufzahlen, d. h. mit nur wenig unterschiedlichen Zähnezahlen der Räder, jedes Paares und Ausgleich des Drehzahlunterschiedes durch eine Reibungskupplung sind zwar zu anderen Zwecken bekannt. So ist es z. B. bei Nockenwellenantrieben von

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Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, dieses Mittel mit der größeren Übersetzung angetrieben wird und

anzuwenden, um das klappernde Geräusch zu ver- daher langsamer umläuft als das Ritzel 5, von dem

meiden, das während des Betriebes dadurch entsteht, Rad 4 gezwungen wird, ebenso schnell zu laufen wie

daß die Ventilfedern der Brennkraftmaschine der das Ritzel 5.

Nockenwelle nach Überschreiten der höchsten Ventil- 5 Das hat zur Folge, daß bei einer Drehung des

lage eine Voreilung gegenüber deren Antriebszahn- Ritzels 5 im Uhrzeigerdrehsinn dessen vorn liegende

rädern erteilen. Flanke 16 (vgl. Fig. 4) an der in der Drehrichtung

Dieses Mittel ist ferner bekanntgeworden, um bei hinten liegenden Flanke 18 des Gegenritzels 6 die vorn

hin- und herbewegten hydraulischen Schlitten oder liegende Flanke 19 des Hauptantriebsrades 4 berührt.

Drehtischen von Werkzeugmaschinen das Klemmen io Wie Fig. 5 zeigt, sind diese Verhältnisse bei ent-

bei der Rückwärtsbewegung zu vermeiden. Schließ- gegengesetztem Drehsinn des treibenden Ritzels 5

lieh hat man sich dieses Mittels auch schon bei umgekehrt. In beiden Fällen ist das Flankenspiel

Kopierschleifmaschinen bedient, um beim Schleifen beseitigt.

unrunder Werkstücke eine Abweichung von der Die Vorspannung der Rutschkupplung 14, 15

theoretischen Kurvenform zu vermeiden. 15 braucht hierbei nur so groß zu sein, daß bei abneh-

AlIe diese Anwendungen haben nicht zur Erfin- mendem Schnittwiderstand oder bei unterbrochenem dung anregen können, weil dort Aufgaben zu lösen Schnitt das Gegenrad 6 nicht von dem Hauptantriebswaren, die zur der Erfindung zugrunde liegenden rad 4 mitgenommen wird, wenn dieses infolge der Aufgabe keine Beziehung haben. Verringerung oder des Wegfalls des Schnittwider-

Die Zeichnung veranschaulicht drei Ausführungs- 20 Standes das Bestreben hat, im Sinne seiner Drehbeispiele des Gegenstandes der Erfindung. Es zeigt richtung vorzueilen und dadurch die Berührung

F i g. 1 einen lotrechten Längsschnitt des ersten seiner Flanke 17 mit der Flanke 16 des treibenden

Ausführungsbeispiels, und zwar nach der Linie I-I Ritzels 5 aufzuheben. Die Rutschkupplung 14, 15 ist

der F i g. 3, zu diesem Zwecke zwischen die Vorgelegewelle 9

F i g. 2 einen anderen lotrechten Längsschnitt die- 25 und dasjenige Räderpaar 13, 10 geschaltet, das das

ses Ausführungsbeispiels, und zwar nach der größere Übersetzungsverhältnis 1,935 hat.

Linie II-II der F i g. 3, Grundsätzlich die gleiche Anordnung zeigt das

Fig. 3 schematisch den waagerechten Schnitt zweite Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 wieder-

nach der Linie HI-III der Fig. 1, gegeben ist. Das auf der Spindel2 undrehbar be-

F i g. 4 und 5 in größerem Maßstab die Eingriffs- 30 festigte Hauptantriebsrad ist hier als Schneckenrad

Verhältnisse der Antriebszahnräder bei verschiedenen 20 ausgebildet, in dessen Kranz eine Schnecke 21

Drehrichtungen, eingreift, die dem Ritzel 5 des ersten Beispiels ent-

F i g. 6 einen waagerechten Schnitt eines zweiten spricht. Dabei ist die Steigung des Schneckengetriebes

Ausführungsbeispiels mit Schneckenantrieb, 20, 21 groß gewählt, und zwar so groß, daß eine

F i g. 7 einen entsprechenden Schnitt eines dritten 35 Gegenschnecke 22, die dem Gegenrad 6 des ersten

Ausführungsbeispiels mit einem anderen Schnecken- Beispiels entspricht, vom Schneckenrad 20 mitgenom-

antrieb und men wird. Die Schnecke 21 sitzt undrehbar auf der

F i g. 8 die zu diesem Beispiel gehörigen Eingriffs- Antriebswelle 12, deren freies Ende fest ein Kegelverhältnisse der Verzahnungen. ritzel 23 trägt, das mit einem Gegenkegelritzel 24 in

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist in dem 40 dauerndem Eingriff steht, das wiederum frei drehbar Maschinenrahmen 1 eine lotrechte Spindel, die auf dem benachbarten Ende der die Gegenschnecke Hauptspindel 2, gelagert, die an ihrem unteren Ende 22 festtragenden Welle 25 gelagert ist. Mit dem das Werkzeug 3, z. B. einen Fräskopf, trägt. Auf dem Gegenritzel 24 ist drehfest die eine Hälfte 14 der oberen, als Keilwelle ausgebildeten Spindelende ist Schlupfkupplung verbunden, deren andere Hälfte 15 das Hauptantriebszahnrad 4 befestigt, in dessen Stirn- 45 fest auf der Schneckenwelle 25 sitzt. Die Teilkreisverzahnung zwei genau gleich große Stirnritzel 5, 6 durchmesser der beiden Ritzel 23, 24 sind ein wenig eingreifen. Am oberen Ende der das Ritzel 5 tragen- voneinander verschieden und mögen beispielsweise den Welle 7 sitzt ein Zahnrad 8, während am unteren 150 mm und 151mm betragen. Das Gegenritzel 24 Ende der das Ritzel 6 tragenden Welle 9 ein Zahn- mit dem Durchmesser von 151 mm läuft infolgedesrad 10 gelagert ist. Das Zahnrad 8 steht wiederum 50 sen etwas langsamer als das Ritzel 23. Daher ist auch mit einem Ritzel 11 im Eingriff, das fest auf einer die mit dem Gegenritzel 24 verbundene Rutschzu den Wellen 7, 9 parallelen Antriebswelle 12 sitzt, schnecke 22 bestrebt, etwas langsamer als die Treibderen unteres Ende gleichfalls drehfest ein Ritzel 13 schnecke 21 umzulaufen. Die Rutschschnecke 22 trägt, das in das Zahnrad 10 eingreift. Dieses sitzt wird aber vom Schneckenrad 20 gezwungen, die undrehbar auf dem nabenförmigen Teil der einen 55 schnellere Drehung der Treibschnecke 21 mit-Hälfte 14 einer Rutschkupplung, deren andere Hälfte zumachen, was durch das Rutschen der Kupplung 15 undrehbar mit der Welle 9 verbunden ist. Das 14, 15 ermöglicht wird. Diese braucht wie beim Übersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 8 ersten Beispiel nur so stark vorgespannt zu sein, daß und 11 ist ein wenig verschieden von demjenigen bei Schnittwiderstandsverringerung oder -unterbrezwischen den Zahnrädern 10 und 13. Beim Beispiel 60 chung das Schneckenrad 20, das dann in Drehrichbeträgt das erstere 240:125 = 1,920, das letztere tung vorauszueilen sucht, außerstande ist, die 238:123 = 1,935. Rutschschnecke 22 mitzunehmen.

Der sich daraus ergebende Drehzahlunterschied Das dritte Ausführungsbeispiel, das in den F i g. 7

wird durch die Rutschkupplung 14, 15 ausgeglichen. und 8 dargestellt ist, unterscheidet sich vom voriier-

Diese Ausbildung und Bemessung bewirken, daß 65 gehenden grundsätzlich dadurch, daß die Steigung

der Antrieb des Hauptantriebsrades 4 über die zwang- des Schneckengetriebes 20', 21', 22^ klein ist, und

läufig mit der Antriebswelle 12 verbundenen Zahn- zwar so klein, daß Selbsthemmung eintritt. In diesem

räder 11, 8 und 5 erfolgt, während das Ritzel 6, das Falle muß wegen der Selbsthemmung die Treib-

schnecke 21' schneller laufen als die Gegenschnecke 22'. Aus diesem Grunde muß die Treibschnecke 21' nunmehr Rutschschnecke werden und die Rutschkupplung 14, 15 zwischen sie und die Antriebswelle 12 geschaltet werden. Die Rutschkupplung 14, 15 gleicht nun das Bestreben der Treibschnecke 21', schneller als die Gegenschnecke 22' zu laufen, aus, muß jedoch so eingerichtet sein, daß sie das gesamte Antriebsdrehmoment übertragen kann. Fig. 8 zeigt wieder, wie auch hier die beiden Schnecken 21', 22' mit entgegengesetzten Flanken an den Flanken des Schneckenkranzes 20' anliegen und dadurch die spielfreie Kraftübertragung gewährleisten. Als Rutschverbindung ist jede Art von Rutschkupplungen geeignet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur spielfreien Kraftübertragung beim Hauptantrieb von spanabhebenden, insbesondere mit Hartmetallen oder keramischen Schneidstoffen arbeitenden Werkzeugmaschinen mit umlaufendem Werkstück- oder Werkzeugträger, bei dem in die Verzahnung des Hauptantriebsrades zwei verzahnte Räder eingreifen, von denen eins zur Ausschaltung des Flankenspiels, das zwischen dem anderen und dem Hauptantriebsrad besteht, gegen dieses in entgegengesetzter Richtung wie das letztere gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das Übersetzungsverhältnis zwischen dem einen Rad (5,21,21') und dem Hauptantriebsrad (4, 20, 20') in der Größenanordnung von z.B. l<Vo verschieden von dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem anderen Rad (6, 22, 22') und dem Hauptantriebsrad ist und daß der sich daraus ergebende Drehzahlunterschied durch eine Schlupfverbindung, z. B. eine Lamellenkupplung (14, 15), ausgeglichen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der der Zahntrieb ohne Selbsthemmung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfverbindung (14, 15) zwischen das Rad (10, 22), das langsamer zu laufen bestrebt ist, und die es treibende Welle (9, 25) geschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der der Zahntrieb mit Selbsthemmung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfverbindung (14,15) zwischen das Rad (21'), das schneller zu laufen bestrebt ist, und die es treibende Welle (12) geschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 274 628, 336 307,
364113.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 729/120 11.64 © Bundesdruckerei Berlin