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Die Erfindung bezieht sich auf einen Abwälzantrieb, insbesondere für
eine Verzahnungsmaschine, mit zwei auf einem Träger beweglich gelagerten, sich aneinander
abrollenden Abwälzkörpern und mit Abwälzbändern, die an den beiden Körpern verankert
sind und die Abwälzbewegung schlupfarm von dem einen auf den anderen Abwälzkörper
übertragen.
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Derartige Abwälzantriebe sind bekannt. Bei diesen bekannten Abwälzantrieben
ist die Belastungsfähigkeit durch die Dehnbarkeit der Abwälzbänder beschränkt. Denn
das durch den Antrieb übertragene Drehmoment setzt die Abwälzbänder unter Zugspannung.
Diese darf nur so gering bemessen werden, daß die Dehnung die Genauigkeit der Bewegungsübertragung
nicht beeinträchtigt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Belastungsfähigkeit
eines solchen Antriebs zu steigern, ohne zu diesem Zweck die Abmessungen der Bänder
zu vergrößern, und unerwünschte Schwingungen im Antrieb ganz oder im wesentlichen
auszuschalten.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe gelöst durch einen zwischen dem
Träger und einem der Abwälzkörper wirkenden Druckerzeuger, der die beiden Abwälzkörper
zur zeitweisen Erhöhung der an den Rollflächen wirksamen Reibung aufeinander drückt.
Das geschieht während der Übertragung eines Drehmoments von dem einen Abwälzkörper
auf den anderen. Diese Übertragung erfolgt daher hauptsächlich durch die an den
Rollflächen wirksame Reibung, wodurch die Dehnung der Abwälzbänder verringert und
die Genauigkeit der Übertragung der Bewegung entsprechend erhöht wird.
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Bekannt ist bereits ein Abwälzantrieb ohne Abwälzbänder in Gestalt
eines Reibradgetriebes mit zwei auf einem Träger beweglich gelagerten, sich aneinander
abrollenden Reibelementen, nämlich Reibrad und Lineal. Auch dabei ist ein zwischen
dem Träger und einem der Reibelemente wirkender Druckerzeuger vorgesehen, der die
beiden Reibelemente aufeinander drückt, um für die zur Drehmomentübertragung erforderliche
Reibung zu sorgen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 ein Getriebeschema einer nach dem Abwälzverfahren
arbeitenden, zum Verzahnen von Kegelrädern bestimmten Maschine mit dem Abwälzantrieb
nach der Erfindung, F i g. 2 den Teilschnitt in der Ebene 2-2 der F i g. 3, F i
g. 3 in größerem Maßstab den in F i g. 1 gezeigten Aufriß -des Abwälzantriebs mit
dem Abwälzsektor, den Bändern und den benachbarten Teilen, F i g. 4 und 5 Teilschnitte
etwa in den Ebenen 4-4 und 5-5 der F i g. 3 und F i g. 6 und 7 eine andere Ausführungsform
des Abwälzantriebs in Seitenansicht und im Aufriß.
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Der in F i g. 1 gezeigte Abwälzantrieb ist auf eine nach dem Abwälzverfahren
arbeitende Maschine zum Verzahnen von Kegelrädern anwendbar. Angetrieben wird die
Maschine durch eine stets in derselben Richtung laufende, mit einem Motor gekuppelte
Welle 1. Der Abwälzantrieb erteilt einer die Werkzeuge tragenden Wiege 2 eine Pendelbewegung
um ihre Achse 3 und dreht im Takt damit eine Werkstückspindel 4 um deren Achse 5
hin und her. Getragen wird die Wiege von einem Träger in Gestalt eines Gestells
6 (F i g. 2 und 5), der gleichzeitig ein Gehäuse trägt, in welchem die Spindel 4
gelagert ist. Ferner trägt das Gestell mittelbar oder unmittelbar die anderen Elemente
des Antriebs einschließlich der Welle 1.
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Auf der Welle 1 sitzt ein Schubkurvenkörper 7, der auf eine Nockenrolle
8 einwirkt. Diese verschwenkt einen Hebel 9 um seinen am Gestell gelegenen Lagerpunkt
11. Dieser Hebel hat einen Kulissenschlitz, in welchem ein Stein 12 von Hand
verschiebbar ist, wodurch sein Abstand vom Lagerpunkt 11 geändert werden
kann. Dieser Stein 12 ist schwenkbar mit einem Stein 13 verbunden, der in
einem Querschlitz 14 eines Schiebers 15 gleitend geführt ist. Der Schieber 15 ist
mit Lagerschalen 16 ausgerüstet, die auf einer zylindrischen Schiene 17 eines vom
Gestell getragenen Führungskörpers 18
gleiten. Ferner sind an dem Schieber
15 durch Schrauben 22 biegsame, aus Stahl bestehende Abwälzbänder 19 und
20 je mit ihrem einen Ende befestigt, während sie mit ihrem anderen Ende
durch Spannvorrichtungen 23 an einem Abwälzkörper in Gestalt eines Sektors
24 befestigt sind. Dieser Sektor ist auf der Wiege 2 derart verstellbar,
daß seine Winkellage geändert werden kann. Zu diesem Zweck ist er an der Wiege 2
durch Schrauben 25 befestigt, die in kreisförmige T-Schlitze 26 auf der Stirnfläche
der Wiege eingreifen. Diese Schlitze 26 verlaufen zur Achse 3 der Wiege konzentrisch.
Derjenige Teil der Fläche, an der die Bänder anliegen, ist auf den Bogen zwischen
den Spanneinrichtungen 23 beschränkt. Wegen dieser bogenförmigen Zylinder-Fläche
wird der Abwälzkörper als »Sektor« bezeichnet. Er kann jedoch auch als eine vollständige
zylindrische Trommel ausgestaltet sein. Die zylindrische Rollfläche 27, an der die
Bänder anliegen, verläuft zur Achse 3 der Wiege gleichachsig. Die Rollfläche 28
des Schiebers 15, an der die Abwälzbänder anliegen, ist eben und verläuft parallel
zur Führungsschiene 17. Der Schieber 15 stellt also ein Lineal dar. Wie F i g. 2
zeigt, sind die seitlichen Abwälzbänder 19, welche die Wiege 2 während der Drehung
im Uhrzeigersinn mit Bezug auf die F i g. 1 und 3 antreiben, ungefähr nur halb so
breit wie das mittlere Abwälzband 21, das die Wiege im Gegenuhrzeigersinn treibt.
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Der Schieber 15, der den anderen Abwälzkörper bildet, hat einen seitlichen
Ansatz 29, in welchem gleitend ein zweiter Schieber 30 geführt ist, und zwar parallel
zum Schieber 15. Die beiden Schieber sind durch einen Hebel 31 verbunden, der am
Gestell bei 32 schwenkbar gelagert ist, und außerdem mittels eines Gelenkzapfens
an einem Stein 33 angreift, der in einem Querschlitz 34 des Schiebers
30 gleitet. Ein ähnlicher Stein 35, der gleitend in einem Querschlitz 36
des Schiebers 15 geführt ist, ist schwenkbar mit einem Stein 37 verbunden, der auf
dem Hebel 31 in einem Längsschlitz verstellbar ist, so daß sein Abstand vom Gelenkzapfen
32 verändert werden kann. An dem Schieber 30 ist eine Spindelmutter 38 befestigt,
die auf einer Schraubspindel39 aufgeschraubt ist und zur Verringerung der Reibung
mittels Kugeln in sie eingreift, die in einem Kreislauf geführt sind. Die Schraubspindel39
bildet einen Abschnitt einer Welle 41, die drehbar, aber unverschiebbar im Gestell
gelagert ist. Geht der Schieber 30 hin und her, so versetzt die an ihm befestigte
Mutter 38 die Welle 41 in eine Hin- und Herdrehung.
Die Welle
41 treibt die Werkstückspindel 4 mittels Wechselräder 42 (die zur Veränderung des
Abwälzverhältnisses auswechselbar sind), Zahnräder 43, Differentialgetriebe 44,
45, 46, Kegelräder 47, 48, 49 und 51, Schnecke 52 und Schneckenrad 53 an. Dieses
Schneckenrad ist auf der Werkstückspindel 4 befestigt. Der Winkel, um den die Wiege
2 bei jeder Drehung des Schubkurvenkörpers 7 pendelt, läßt sich durch Verstellen
des Steins 12 auf dem Hebel 9 verändern, während das Verhältnis des Pendelwinkels
der Wiege zur Winkeldrehung der Werkstückspindel 4 durch Auswechseln der Wechselräder
42 grob einstellbar ist und durch Verstellen des Steins 37 auf dem Hebel 31 sehr
genau eingestellt werden kann.
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Um das Werkstück mit aufeinanderfolgenden Zahnteilungen nacheinander
in die Bearbeitungslage zu bringen, in der jeweils eine Zahnlücke herausgearbeitet
wird, wird die Werkstückspindel schrittweise gedreht. Diesem Zweck dient eine Teilschalteinrichtung
54, deren Ausgangswelle 55 den Träger des Planetenrads 45 des Differentialgetriebes
44 bis 46 trägt. Die Teilschalteinrichtung 54, die hydraulisch angetrieben werden
kann, steht unter der Steuerung durch ein Ventil 56, das durch eine Schubkurve 57
auf der Welle 1 geschaltet wird. Dieser Anordnung zufolge erfolgt die Teilschaltung
für jeden Umlauf der Welle 1 mit dem Schubkurvenkörper 7 einmal. Ob diese Teilschaltung
erfolgt, wenn sich die Wiege am Umkehrpunkt bei ihrer Pendelbewegung befindet, oder
dann, während sich die Wiege in der einen oder der anderen Richtung dreht, hängt
von der Winkellage der Schubkurve 57 auf der Welle 1 ab.
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Beiderseits der Abwälzbänder 19, 21 (F i g. 2) hat der Schieber 15,
der das Abwälzlineal des Abwälzgetriebes bildet, ebene Rollflächen 58, die parallel
zur Führungsschiene 17 verlaufen und sich unter Reibung an zylindrischen Rollflächen
59 des Sektors 24 abwälzen. Die Rollflächen 58 sind vorzugsweise zu
den neutralen Zonen, also den Mittelebenen, der Bandabschnitte ausgerichtet, die
parallel zum Schieber 15 und der Schiene 17 verlaufen. In entsprechender Weise sind
die Zylinderrollflächen 59 zu den neutralen Mittelebenen der Bandabschnitte ausgerichtet,
die auf der zylindrischen Fläche 27 aufliegen. Die Reibung der aufeinander gedrückten
Rollflächen 58 und 59 aneinander wirkt einem Schlupf dieser Flächen entgegen und
sorgt auf diese Weise dafür, daß die Flächen die Bewegung zwischen dem Schieber
und dem Sektor in etwa demselben Geschwindigkeitsverhältnis übertragen, mit dem
die formschlüssige Bewegungsübertragung durch die Bänder erfolgt.
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Der Druck der Rollflächen aufeinander wird durch einen Druckerzeuger
in Gestalt einer Druckfeder 61
(F i g. 5) hervorgerufen, die zwischen einem
Zapfen 62 eines zweiteiligen Halters 63 und einem Kolben 64 eingespannt ist. Der
Halter 63 ist am Maschinengestell 6 befestigt. Der Kolben 64 ist gleitend in einer
Zylinderbohrung des Halters geführt und stützt sich am Führungskörper 18 ab. Auf
diesen wirkt daher der Druckerzeuger. Dieser Führungskörper ist mittels eines Gelenkzapfens
66 (F i g. 3, 4) schwenkbar am Gestell 6 befestigt, so daß er in Richtung auf den
Sektor 25 und von ihm fort schwingen kann. Seitlich ist der Führungskörper 18 dabei
durch Flansche 65 des Halters 63 geführt. Dieser Ausgestaltung zufolge ist hinsichtlich
der Konzentrizität des Sektors 24 und hinsichtlich der Abmessungen des Führungskörpers
18 und der Wiege 2 ,eine gewisse Toleranz zulässig. Der Kolben 64 bildet einen Hilfsantrieb,
durch den der Reibungsschluß zwischen den Flächen 58 und 59
vorübergehend
aufgehoben werden kann. Das geschieht während der Rückwälzung der Wiege 4 und der
Werkstückspindel. Denn dabei unterbricht das von der Wiege getragene Werkzeug den
Schneidvorgang und damit das Ausüben eines starken Drehmoments auf den Abwälzantrieb.
Dieser wird daher zeitweise entlastet. Der von der Feder 61 ausgeübte Druck läßt
sich einstellen. Diesem Zweck dient eine zwischen dem Halter 63 und dem Zapfen 62
vorgesehene Stellschraube 67. Der Reibungsschluß ist so bemessen, daß er den größten
Teil des gesamten Antriebsmoments zwischen dem Schieber und dem Sektor zu übertragen
vermag. Die Bänder brauchen daher in erster Linie nur die gewünschte Phasenbeziehung
zwischen diesen Elementen aufrechtzuerhalten. Man kann aber den Druck auch so weit
verringern, daß der Reibungsschluß nur den kleineren Teil des gesamten Antriebsmoments
überträgt und in erster Linie dazu dient, Schwingungen in dem Bandantrieb zu dämpfen.
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Die Übertragung eines starken, durch das Werkzeug beim Schneidvorgang
ausgeübten Drehmoments von der ebenen Rollfläche 58 des Lineals auf die zylindrische
Rollfläche 59 des vom Sektor 24 gebildeten Abwälzkörpers führt bei der Hin- und
Herbewegung des Lineals in Richtung des in F i g. 1 eingezeichneten Doppelpfeils
unvermeidlich zu einem Schlupf, der zwar durch die Reibung der Rollflächen aneinander
auf ein ganz geringes Maß begrenzt ist, aber bei jeder Abwälzung zu einer geringfügigen
relativen Verschiebung der Rollflächen führt, wobei sich diese Verschiebung bei
den aufeinanderfolgenden Hin- und Herbewegungen des Lineals akkumuliert und daher
ein erhebliches Maß erreichen könnte, wenn dagegen nicht Vorsorge getroffen würde.
Anderenfalls würde beim Abstand zwischen der ersten Zahnlücke und der letzten Zahnlücke
des Werkstücks ein Teilungsfehler entstehen. Um das Akkumulieren .des Schlupfes
zu vermeiden, ist der Hilfsantrieb vorgesehen, der während der Entlastung vom Drehmoment
den Druck zwischen den Flächen 58 und 59 jedesmal vor dem Herausarbeiten jeder Zahnlücke
vorübergehend aufhebt und dazu die auf den Führungskörper 18 wirkende Anpreßkraft
vorübergehend unterdrückt, und zwar mittels einer Zylinderkammer 68, die
zwischen dem Kolben 64
und dem Halter 63 vorgesehen ist und die mittels des
Ventils 56 mit einem hydraulischen Druckmittel beschickt werden kann. Es geschieht
dies jeweils, wenn dieses Ventil die Teilschalteinrichtung 54 in Gang setzt. Der
Hilfsantrieb 64, 68 ist also im Takt mit den Antriebsteilen 7, 57 einschaltbar,
durch die der Abwälzantrieb hin- und herbewegt und die Werkstückspindel 4 schrittweise
weitergeschaltet wird.
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Die Beaufschlagung mit dem hydraulischen Druckmittel kann aber auch
mittels eines Handventils 69 erfolgen, damit man die Anpreßkraft zwischen den Flächen
58 und 59 beim Einstellen der Maschine vorübergehend aufheben kann. Insbesondere
ist das erwünscht, wenn man die Winkellage zwischen der Wiege 2 und dem Sektor 24
einstellen will.
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Der Abstand der Flächen 27 und 28 ist etwas größer als die Dicke der
Abwälzbänder 19, 21 bemessen. Dadurch ist erreicht, daß der Reibungsschluß zwischen
den Rollflächen 58 und 59 durch geringe Schwankungen in der Stärke der Bänder
nicht
beeinträchtigt wird. Gewünschtenfalls kann man die Rollflächen 58, 59 fortlassen,
so daß die vom Druckerzeuger, z. B. der Feder 61, erzeugte Kraft den Reibungsschluß
zwischen den Rollflächen 27 und 28 und den Abwälzbändern erzeugt. In diesem Falle
empfiehlt es sich, das innere Band 21 mit einem geringen Spielraum zwischen den
Flächen 27 und 28 anzuordnen, so daß der Reibungsschluß ausschließlich zwischen
den äußeren Bändern 19 und diesen Flächen besteht.
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Um den Schieber 15 fest abzustützen, befindet sich unter seinem seitlich
vorspringenden Lagerteil 29 eine am Maschinengestell 6 befestigte Führungsschiene
71, die parallel zur Schiene 17 angeordnet ist und Gleitflächen 73 hat, auf denen
der Lagerteil 29 und ein am Lagerteil befestigter Schuh 72 gleiten.
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In den F i g. 6 und 7 ist eine andere Ausführungsform des Abwälzgetriebes
dargestellt. Dort bestehen die beiden Wälzkörper aus zwei pendelnd gelagerten Sektoren
74 und 75, statt aus einem Sektor und einem Wälzlineal. Die beiden Sektoren stellen
in Wirklichkeit zylindrische Trommeln dar, die im Maschinengestell 76 und in einem
Lagerkörper 77 pendelnd gelagert sind. Der Lagerkörper 77 ist am Maschinengestell
bei 78 schwenkbar gelagert. Der Druckerzeuger besteht in diesem Fall aus einem Kolben
79, der auf den Lagerkörper drückt, und aus einem am Maschinengestell befestigten
Zylinder 81. Der Druckerzeuger preßt die Zylinderflächen 82 und 83 der Sektoren
aufeinander, wenn der Zylinder 81 durch eine Leitung 84 mit einer hydraulischen
Druckflüssigkeit beschickt wird. Auf diese Weise wird der Reibungsschluß zwischen
den Flächen 82 und 83 herbeigeführt. Diese bilden also ein Paar mit Reibungsschluß
aneinander anliegender Rollflächen. Die Wälzbänder 85 und 86 aus Stahl sind an den
Sektoren durch Spannvorrichtungen 87 befestigt. Sie übertragen die Pendelbewegung
formschlüssig zwischen den Sektoren, und zwar mit demselben Geschwindigkeitsverhältnis,
in welchem der Reibungsschluß zwischen den Flächen 82 und 83 die Bewegung überträgt.