DE1575006A1

DE1575006A1 - Device for compensating the toothlessness of gear drives

Info

Publication number: DE1575006A1
Application number: DE19661575006
Authority: DE
Inventors: Josef Neubauer
Original assignee: Zuse KG
Current assignee: Zuse KG
Priority date: 1966-05-12
Filing date: 1966-05-12
Publication date: 1969-08-28

Description

'Vorrichtung zum Kompensieren der Zahnlose von Zahnradßetriebeil Die Erfindung bezieht :;ich auf eine Vorrichtung zum Kompensieren ddr Zahnlose von Zshxzradgetrie',beno Bei Zahnradgetrieben, :in denen im Betrieb dauernd mehrere kraftübertragende Zahnräder -in ix@gr -rÜtelnander stehen ergibt sich zwangsläufig ein gewizses Spiel der Abtrieb5-wellz:o Bei Präzisionßgetriehen, zoBe solchen für den Antrieb von Bahnsteuerungen i;i. Werkzeugmaschinen usw o macht sich dies.as Spiee. bei Ces hwindigkeitsänderungen und/oder bei Rich-@ungsumkehr der g:f-"tetierten Vorschubbewegung nachteilig bemerkbar. Es entsteht dadurch besonders in den ohnehin schon kritischen Bewegungsphasen dieser Bahnciteuerungen ein Mind-- stfehler, der sicYl zu dem mittleren Fehler einer Anlage Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung. zu schaffen, die dies: nachteilige Wirkt;ing behebt und dabei einfach in ihrem Aufb; ti .a t , so daß eine gedrängte, platzsparende Bauweise mögt i oh wird -Zur äieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß mit dr-r, l!ni;ziebeab-tri.ebswo' 1e ein elaa i iches Element fest r-x;:@@@nä.en :Ls-t, dc.x diese Abtriebswelle relativ zu einer zwe.1-t.@:ri Welle in einer Drehrichtung mit solcher Kraft vorspannt, daß die Zahnlose innerhalb des Getriebes aufgehoben st, felrraea diese zweite Welle mit Tastelementen zur F.-n:.ä-st 1 aa.ng c?er reI.@.tiven Verdrehung zwischen ihr und einem mit dem elastischen Element verbundenen Übertragerelement versehen ist und daß dise Tastelemente in. Abhängigkeit von der Richtung der relativen Verdrehung einen Antriebsmotor steuern, der über ein selbstsperrendes Getriebe diese zweite Welle in einer solchen Drehrichtung antreibt, daß die relative Vorspannung der Abtriebswelle stets im wesentlichen erhalten bleibt.'Device vo n Zahnradßetriebeil The invention relates to compensate for the edentulous:; I to an apparatus for compensating ddr toothless of Zshxzradgetrie', Beno In gear transmissions, in which: in operation continuously several force-transmitting gears -in ix @ gr -rÜtelnander are inevitably results a certain play of the output 5-wellz: o With precision gears, zoBe those for driving path controls i; i. Machine tools etc. make this a game. hwindigkeitsänderungen at Ces and / or RICH @ ungsumkehr the g: F "tetierten feed movement disadvantageous This generates particularly in the already critical movement phases of this Bahnciteuerungen a Mind-- stfehler which sicYl to the mean error of a system The invention. The aim is to create a device that: detrimental effect; ing remedies and at the same time simple in its Aufb; ti .at, so that a compact, space-saving construction is possible -r, l! ni; ziebeab-tri.ebswo '1e an elaa i iches element fixed rx;: @@@na.en: Ls-t, dc.x this output shaft relative to a two 1-t. @: ri shaft is pretensioned in one direction of rotation with such a force that the toothless within the gear is lifted, felrraea this second shaft with tactile elements for F.-n: .ä-st 1 aa.ng c? er reI. @. tiven rotation between it and a transmitter element connected to the elastic element is provided and that the touch elements in. Depending on the direction of the relative rotation, a drive motor control which drives this second shaft via a self-locking gear in such a direction of rotation that the relative bias of the output shaft is always essentially maintained.

Erfindungsgemäß kann das elastische Element als Stab-Drehfeder ausgebildet seinndie sich über das Übertragerelement auf einer mit der zweiten Welle fest verbundenen Auflauffläche abstützt. Bei dieser Ausbildung bildet das elastische Element zusammen mit dem Übertragerelement eine als Torsionsfederung ausgebildete Kupplung zwischen den beiden Wellen, deren Vorm spanneng im wesentlichen von der Ausbildung der Auflauffläche abhängt.According to the invention, the elastic element can be designed as a rod torsion spring which are firmly connected to the second shaft via the transmission element Supports ramp surface. In this design, the elastic element forms together with the transmission element formed as a torsion suspension coupling between the two waves, whose Vorm spanned essentially from the formation of the run-up surface depends.

Erfindungsgemäß kann jedoch auch das mit dem elastischen Element verbundene Ubertragerelement über ein zweites elastischen Element mit der zweiten Welle verbunden sein, Bei dieser Ausbildung hängt die erzielte Vorspannung im wesentlichen von den Federkonstanten der beiden elastischen Elemente aboZweckmäßig werden diese hierbei als Spiralfedern ausgebildet., Eine besonders ";änstige Anordnung in bauliche:, Hinsicht ermöglicht mann wenn beide Wellen koaxial zueinander angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist dann das beide elastische Elemente verbindende Übertragerelement auf gleichem radi.-,-..l em Abstand von der Wellenachse für eine Umlaufbewegung froi geführt.According to the invention, however, that connected to the elastic element can also be used Transfer element connected to the second shaft via a second elastic element In this training, the preload achieved depends essentially on the The spring constants of the two elastic elements abo designed as spiral springs., A particularly "; änstige arrangement in structural :, This is made possible when both shafts are arranged coaxially to one another. According to the invention is then the transmission element connecting the two elastic elements on the same radi .-, - .. l em distance from the shaft axis for an orbital movement froi.

Di.e Erfindung läßt sich auf unterschiedliche Weise realiE!iereno Sie ist im folgenden für zwei Ausbildungsbeispiele an Fwad der Zeichnungen näher erläutert; und zwar zeigt Figur, 1 eine 1. Ausführungsform unä Figur 2 . eine 2. bG:spiel c@wei.se Ausführungsfoim der . _Lri indung .The invention can be implemented in different ways. It is explained in more detail below for two training examples on Fwad of the drawings; namely, FIG. 1 shows a first embodiment and FIG. 2. a 2. bG: spiel c@wei.se execution form. _Lri indung.

in Figur 1 ist bel. G eiil an. Vl.i;h bekanntes Zahnradg-tri.ei)c: schematisch dargestellt. Dieses weist eine Abtriebswalle : auf, die mit einem beliebigen Abtrieb, z.Bo einem Riementrieb 2 versehen ist. Nahe den Enden dieser Abtriebswelle 1 ist auf ihr eine Spiralfeder 3 befestigt.in Figure 1 is bel. G eil to. Vl.i; h known gear g-tri.ei) c: shown schematically. This has an output ramp: the is provided with any output, e.g. a belt drive 2. Near the ends this output shaft 1 has a spiral spring 3 attached to it.

Eine zweite Welle 13 ist koaxial zu der Abtriebswelle 1 angeordnetöAuf dieser Welle: 13 ist. eine Scheibe 4 frei drehbar gelagert: Auf der Scheibe 4 ist in einem radialen Abstand von der Wellenachse ein stabförmiges Übertrager- bzwa Verbindungselement 5 befestigt, dao das freie Ende der Spiralfeder 3 mit dem freien Ende einer zwditen Spiralfeder '' verbindet, die auf der Welle 13 befestigt istu Die beiden Spiralfedern 3 und 7 besitzen entgegengesetzten Windungssinn. Auf der Welle 13 ist ferner eine weitere Scheibe 6 befestigt, die einen kreisbogenförmigen Auuschnitt 6a aufweist. Das eine freie Ende des Ubertragerelemen%es 5 ragt in diese: Ausnehmung hinein oder durch diese hindurch. Nahe den beiden Enden dieser Ausnehmung sind an sich bekannte:, zoBo als Tastsohalter ausgebildete V3schalter 8 und 9 auf der Scheibe 6 befestigt. Die Fastelemente beider ichalter sind derart angeordnet, daß sie in der Bewegung$baäa dieses freien Endes des Uberträgerelementes 5 liegen und von ihm betäfiigbar sind. Die Welle 13 ist über ein selbstsperrendes Getri,be, z.Ba ein Gl,._meckenradgetriebs 10 und 11 von einem Motor 12 her antriebbare Difbeiden Endschalter 8 und @3 sind Ober Zeitungen; mit einer Sieuereinriehtung 14 verbunden, die den Antrieb dei Motors 12 in der einen oder der anderen Drehrichtung steuert.A second shaft 13 is arranged coaxially with the output shaft 1 this wave: 13 is. a disk 4 is freely rotatable: on the disk 4 is at a radial distance from the shaft axis a rod-shaped transmitter or Connecting element 5 attached, dao the free end of the spiral spring 3 with the free Connects the end of a second spiral spring '' which is fastened on the shaft 13 The two spiral springs 3 and 7 have opposite directions of winding. On the Shaft 13 is also a further disk 6 is attached, which has a circular arc-shaped Has cutout 6a. One free end of the transfer element% es 5 protrudes into this: Recess into or through this. Near the two ends of this recess are known per se :, zoBo V3 switch 8 and 9 designed as a push button holder the disk 6 attached. The fast elements of both ages are arranged in such a way that that they lie in the movement $ baäa of this free end of the transfer element 5 and can be actuated by him. The shaft 13 is via a self-locking gear, be, E.g. a Eq, ._ meckenradgetriebs 10 and 11 from a motor 12 drivable two different Limit switches 8 and @ 3 are upper newspapers; connected to a Sieuereinriehtung 14, which controls the drive of the motor 12 in one or the other direction of rotation.

Die W_ rhungsweisedieser Anordnung ist folgende:.The wording of this arrangement is as follows:

Bpi einer Drehung der Abtriebawtllp 1 des Getriebes G in -der e _nen oder der anderen Richtung des Pfeiles F wird die Spira lfeder 3 weiter gespaiu@-@ oder entspannt. Sie nimmt dabei das diese ' Federlrraft übel tragende Element 5 mit, so daß die -SGneibe 4 ebenfalls in einer Drehbewegung angetrieben wird- D iecer Druhbewegung wirkt die Kraft der zwAten Spiralfeder `t entgeger o Sobald jedoch die Antriebskraft der Ahtriebewe2 le hewiphtp daß die 3 oUrkrf: v der zwe=iten Spiralfeder 7 überwunden wird, wird das: Übertragereiement aus der gezeigten neutralen Stellung in der einen oder der anderen Richtung ausgelenkt, bis es den einen oder den anderen der beiden Endschfjer 8 bzw. 9 betätigt. Hierauf wird der-Motor 12 und damit die// Endschalter tragende Scheibe 6 derart gesteuert, daß die ursprüngliche Spannung der Feder 7 wieder hergestellt wird. Dabei kehrt das Übertragerelement 5 wieder in die dargestellte neutrale Stellung zurück.Bpi a rotation of the output shaft 1 of the gear G in -der or the other direction of the arrow F, the spiral spring 3 is further spaiu @ - @ or relaxed. It takes with it that these 'Federlrraft ill-carrying member 5, so that the -SGneibe wird- 4 likewise driven in a rotational movement D iecer Druhbewegung acts the force of the zwAten spiral spring `t entgeger o However, once the driving force of Ahtriebewe2 le hewiphtp that the 3 oUrkrf: v of the second spiral spring 7 is overcome, the: transmission element is deflected from the shown neutral position in one direction or the other until one or the other of the both Endschfjer 8 and 9 actuated. Then the engine 12 and thus the // limit switch-bearing disk 6 is controlled in such a way that that the original tension of the spring 7 is restored. The transmitter element 5 returns to the neutral position shown.

Vor Inbetriebnahme der gesamten Anordnung wird die Welle 13 relativ zu der Welle 1 in der einen oder der anderen Richtung durch Verdrehen vorgespannt. Hiermit wird zugleich bewix#ht, daß die Abtriebswelle 1 so weit entgegen dieser Vorspann riehtung mitgenommen wird, bis die Zahnlose innerhalb des Zahnradgetriebes G aufgehoben ist und alle Zahnräder imlerm halb des Getriebes mit ihren entsprechenden Zahnflanken unter dieser Vorspannung aneinander gedrückt sind. Ein Zurück drehen der Welle-13 wird einerseits durch das selbstsph,.f,-rende Getriebe (10 und 11) verhindert und andererseits dadurch, daß die beiden Spiralfedern 3 und 7- einander entgegen wirken. Es ist zweckmäßig, die Spiralfedern 3 und 7 derart aufeinander abzustimmen, daß ein Kräftegleichgewieht@entsteht. Eine gleichmäßige Vorspannung der Federn erzielt man, wenn das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor 12 und der Welle 13 no gewählt wird, daß die Welle 13 die gleiche Drehzahl erreichen kann, die auch die Abtriebswelle 1 des Getrieben G maximal zu erreichen vermag.Before the entire arrangement is put into operation, the shaft 13 is prestressed relative to the shaft 1 in one or the other direction by rotating it. This also bewix # ht that the output shaft 1 is taken so far against this preload direction until the toothless within the gear transmission G is canceled and all gears in the middle of the transmission with their corresponding tooth flanks are pressed against each other under this bias. A turning back of the shaft-13 is prevented on the one hand by the self-spherical, .f, -rende gear ( 10 and 11) and on the other hand by the fact that the two spiral springs 3 and 7- counteract each other. It is advisable to coordinate the spiral springs 3 and 7 with one another in such a way that an equilibrium of forces arises. Is achieved a uniform bias of the springs, when the gear ratio between the motor 12 and the shaft 13 is no chosen that the shaft 13 can achieve the same speed, which is able to reach a maximum of the output shaft 1 of the gears G.

Die Figur 2 zeigt eine einfachere Ausführungsform der Erfindung. Mit der Abtriebswelle 21 des Zahnradgetriebes G ist ein Abtriebszahnrad 22 fest verbunden. Koaxial zur Welle 21 ist eine zweite Welle 23 angeordnet, die über ei.n selbstsperrenden Schneckenradgetriebe 24, 25 von einem Motor 26 axtretbbar tot. FIG. 2 shows a simpler embodiment of the invention. An output gear 22 is firmly connected to the output shaft 21 of the gear transmission G. A second shaft 23 is arranged coaxially to the shaft 21 and is axtradable by a motor 26 via a self-locking worm gear 24, 25 .

Die wolle 21 trägt ein elastisches Blement 27, das bei diesen. Ausführungsbeispiel eine Drehetabfeder sein kann. Dieses Element ist mit dem starr ausgebildeten Übertragerelement 28 fest verbunden. Die relative Zage des freien Endes 28a dieses Übertragerelementes wird von Schaltern 29, 30 abgetastete die den Motor 6 steuern. Diese Schalter sind auf einer Scheibe 31 4rigeordnet, die mit der Welle 23 fest verbunden ist. In dem WixÄk-:#l Bereich zwischen den Schaltern ist eine Auflauffläche 32 auf der Scheibe 31 ausgebildet, die konti- nu'.erlich von einem kleineren Radius zu einem größeren Radius V-ergeht. Das Übertragerelement 28 stützt sich nahe seinem freien Ende auf dieser Auflauffläche ab. Die Wahl der Richtung Zunahme des Radius hängt daher von der gewünschten Richtung der :'orspannung der Welle 21 gegenüber der Welle 23 ab. Die Größe der Vorspannung wird in diesem Ausführungsbeispiel durch die Konstanten der Elemente des aus den Teilen 27, 28, 32-,gebildeten Systems bestimmt. Die Arbeitsweise dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist im wesentlichen die gleiche wie die des Beispiele nach Figur 10 Das aus der Peder-27, dem Übertragerelement 28 und der Scheibe 31 mit der Auflauffläche 32 bestehende System wird bei fest- gehaltener Abtriebswelle 21 durch Drehen der Welle 23 zusam- men mit der Scheibe 31 einmal so eingestellt, daß die Welle 21 eine ausreichende Vorapannung gegenüber dem Getriebe- eingang und der Welle 23 erhält Das selbsthemmende Getriebe 24, 25 verhindert ein Rückdrehen der Wolle 230 Während des Arbeitens den Getriebes G und Erzeugen oiner Drehbewegung der Welle 21 wird der Gleichgewichtszustand iwischen den. Vlellen 21 und 23 verändert. Dami 1; wird das freie Ende 28a des die'Pederkraft übertragenden Elementen 28 auf der Auflauffläche 32 auf/oder ablaufen und den einen oder den anderen der Tastschalter 29 bzwa 30 betätigen. Dadurch wird, wie oben für das Beispiel nach Figur 1 er- läutert, der Motor 26 in der einen oder der anderen Dreh- richtang eingeschaltet,-bis der Tasteahalter von dem Steuer- ende 28a freikommt und damit das Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Die Vorspannung wird man zweokmäßigerweine so wählen, daV , die in einer Hauptantriebedrehrichtunj wirkeare Zahnlore abgeglichen wird. Es ist ersichtlich, da# ggfe. auch die von der von der Abtriebewelle angetriebenen Last auf das Zahnradgetriebe zurückwirkenden Kräfte -.so inebeeonderi solche, die der Vorspannungsriohtung entgegenwirken - durch eine er- findungsgemä.ße Vorrichtui* mit aufgefangen werden können und somit keine auf die Zahnlose innerhalb den Getriebes zurückzuführenden Fehler verursachen. Für -die vorstehende Beschreibung wurde an6enomnep,daß .die Abtriebewellen 1 bzw. 21 zwei unterschiedliche 1)reh- riehtunzen aufweisen können. Für den Fall daß nur eine in Frage ' o ntt, c#ie Drehrichtung dieser Abtriebedrehwegegur#g, s e e @; eich groß oder aber unterschiedlich groß ist, &enügt tot wenn nur ein einziGer Taetechalter mit der zweiten welle ver- bunden ist, der das Steuerelement auf nein* relative 1a- geänderung hin abtastet. The wool 21 carries an elastic Blement 27, which in these. Embodiment can be a Drehetabfeder. This element is firmly connected to the rigidly designed transmission element 28. The relative Zage of the free end 28a of this transmitter element is scanned by switches 29, 30 which control the motor 6. These switches are on one Disk 31 4rigeordered, which is firmly connected to the shaft 23 is. In the WixÄk -: # l area between the switches is one Run-up surface 32 formed on the disc 31, the continuous nu'.erlich from a smaller radius to a larger radius V-perish. The transmitter element 28 is based near his free end on this run-up surface. The choice of direction Increase in the radius therefore depends on the desired direction the: 'tension of shaft 21 with respect to shaft 23. the The size of the preload is in this embodiment by the constants of the elements of the parts 27, 28, 32-, educated system determined. The operation of this embodiment of the invention is essentially the same as that of the example below Figure 10 That from the Peder-27, the transmitter element 28 and the disc 31 with the run-up area 32, the existing system is held output shaft 21 by turning shaft 23 together. men with the disc 31 set once so that the shaft 21 sufficient pre-tensioning against the gearbox input and the shaft 23 receives the self-locking gear 24, 25 prevents the wool 230 from turning back While working the gearbox G and generating oiner Rotational movement of the shaft 21 becomes the state of equilibrium i between the. Vlellen 21 and 23 changed. Dami 1; will that free end 28a of the element 28 transmitting the force of the spring run up / or down on the ramp surface 32 and the one or press the other of the pushbutton switches 29 or 30. As a result, as above for the example according to FIG. purifies, the motor 26 in one or the other rotary correctly switched on, -until the key holder from the control- end 28a comes free and with it the equilibrium again is made . The bias voltage will be chosen so that the tooth cart which is effective in a main drive direction of rotation is matched. It can be seen that # if necessary. also that of the of the Output shaft driven load on the gear transmission back acting K f ra te - .so inebeeonderi those counteract the pre-tensioning direction - through a device according to the invention * can also be collected and thus none on the toothless within the gearbox cause the attributable error. For the preceding description, an6enomnep was given that .the output shafts 1 or 21 are two different 1) may show richtunzen. In case only one in question 'o ntt, c # ie Direction of rotation of this output rotary path belt # g, s e e @; calibrate large or different in size, & is sufficient dead if only a single Tae holder with the second shaft is bound, which sets the control to no * relative 1a- change towards scans.

Claims

Patent claims (or protection claims)

1) Device for compensating the toothlessness in the gear wheel _ drove, characterized in that sat with the gearbox. ' output shaft (1, '21) an elastic element (3, e27) is firmly connected that this output shaft is relative . _ to a second shaft (13, 23) in one direction of rotation biased with such force, the toothless sat within the transmission is canceled; sat this wide wave (13, 23) with key elements (8, 9 or 29, 30) to averaging the relative twist between you and one connected to the elastic element element (5, 28) is provided and sat these probe elements irr depending on the direction of the relative rotation control a drive motor (12, 26), which via a self- iperrendes gear (11 or 249 25) this second shaft (23) drives in such a direction of rotation that the Relative preload of the output section (1 or 21) always is essentially preserved. 2) Device according to claim 1, characterized in that nozzle elastic element (27) sls rod torsion spring designed is formed, which is via the transmitter element (28) on one firmly connected to the second shaft (23) Support surface (32) . 3) Device according to claim 1 or 2, dedUoh gekenneeiebnet # sat the over connected with the elaetieohea Blensüt (3) support element (5) via a wide elastic element (7) is connected to the second shaft (13) . _

4) Device according to claim 1 or .3, characterized in that the elastic elements (3s 7) are designed as spiral springs. Device according to one of Claims f to 4, characterized in that the two shafts (21, 23 or approximately 1, 1: 3) are arranged coaxially to one another. 6) Device according to one of claims 3 to 4, characterized in that the two elastic elements (3a 7) connecting the transmission element (5) is freely guided at the same radial distance from the shaft axis for a rotary movement. 7) Device according to one of claims 1 to 6, characterized. characterized in that two key elements (8, 9 or 2, 3, 30) are provided, which are designed as electrical limit switches and are arranged at an angular distance on the Umlavfbahn of the control element (5 or 28) or 8) device according to a of claims 3 to 7g characterized in that. that the effective spring forces of the two elastic elements (3 £ 7) are directed in opposite directions'. 9) Device according to one of claims 3 to 8, @ ddduroh characterized in that the transmitter element (5) a. @ ;: ref arc-shaped section (6a) of a disc. (6) protrudes through which is fastened on the second shaft (13 ) , and that the probe elements (Sfl 9) are fastened near the ends of this circular arc-shaped cutout on this Seheibe. 10) Device according to one of claims 1 to 9, characterized in - that the maximum 7Jrehgeoch Speed of both shafts (1 and 1 @ bzgio 21 and 23) are selected to be the same 11) Device according to one of claims 7 to 10, characterized in, characterized in that the angular distance between the two Tgstelemente (8, 9 or 29, 30) is selected as a function of the minimum required bias of an elastic element (3 or 27).