-
Kraftantrieb,, insbesondere für eine Verzahnungsmasehing Die Erfindung
bezieht sich auf-einen Kraftantrieb mit einem Differentialgetriebe,-dessen'Abtriebsglied
durch Verschiebung des Antriebsgliedes mit Bezug auf das Gehäuse des Kraftantriebes
in Drehung versetzt wird. Insbesondere ist dieser Kraftantrieb für eine Verzahnungsmaschine
geeignet, bei der das Antriebsglied des Differentialgetriebes durch eine Noekentrommel
oder dergleichen hin- und herversehoben wird:, Der-Erfindung ,liegt die Aufgabe
zu Gründe,-daß Abtriebsglied des Differentialgetriebes mit einem:.Drehmomentverstürker
auszurüsten,. dessen Wirkung, auf.Reibung, insbesondere Flüssigkeitsreibung in.
einem Sc'hmiermittelfilm"beruht. Pctentanwälte!Dipl: Ing,Maftln Licht, Dipl: WirtschAng.
Axel Hansmann; Dipt.:Phys. Sebastian Herrmann
8 M 0 N CH E N ZT
H E R E S::t E N S'T RA S S E 33 # Telefoni- 292102 # Telegramm-Adreaae=
Lipatli München Dankverbindungen beutich®Bänk AG, Fillald MGndinn, Dep.@Kbsse,Vihtualienmarkt,
Konto-Nr:. 70/30638 Bayer. Vereinsbank MUnciun, Zweirat. Oskar-von-Millor-Ring,
Kto: Nr. 882495 - Postscherk-Kontoi München Nc-16M97 -Oppenauer-BÖros iATENTANWALT'D'k.-RE1NHO,LD'$CHMIDT
Erfinidungsgemäß
ist diese Aufgabe dadurch gedöst,. '.d:aß. das Abtriebsglied..gegenüber :d=em Gehäuse
nic:ht° nur.-:,drehbar,; ,- _ sondern auch geradlinig versehtebbar gelagert=is;t-
und -eine-.,-auf ihm befestigte, Reibscheibe- trägt,. die -mit, axialem Spielräum
zwischen zwei. im Gehäuse gleichachsig zurrt Abtriebsglied drehbar gelagerten und-gegen
axiale Verschiebung-abgestützten Antriebsrädern angeordnet ist, die durch einen
be-sonderen Antrieb gegenläufig zueinander mit. einer-höheren Drehzahl angetrieben
werden, als es der Rächstdrehzahl des Abtriebsgliedes entspricht, und-einander zugewandte.-Reibfläche,n
haben; durch welche die: zwischen-ihnen-liegende Reibscheibe antreibbar ist.
-
Vorzugsweise befinden *sich zwischen den einander zugewandten Reibflächen
der Reibscheibe und der-Antriebsräder trennende Sehmiermittelfilme, die durch eine
Schmieröl:zuführungseinrichtung-aufreehterhalten werden. Das Differentialgetriebe
besteht vorzugsweise aus zwei von Gewindespindel und Mutter gebildeten Maschinenelementen,
die mittels Wälzkörper aufeinanderlaufen und deren eines das im Gehäuse nicht drehbar,
aber-hin- und herverschiebbar gelagerte Antriebsglied und deren anderes das im Gehäuse
hin- und herdrehbar gelagerte Abtriebsglied bildet, wobei der das Antriebsglied
hin- und herverschiebende Antrieb in solcher Bezehung@zum Antrieb der Antriebsräder
steht, daß deren Drehzahl die ldchatdrehzahl des Abtrieb-sgliedes überschreitet.
_ Die Wirkung des Drehmomentverstärkers beruht darauf, daß sich das Abtriebsglied
unter dem Einfluß des Lastdrehmomentes
in Achserrichtung mit
einer Kraft--zu verschieben-sucht,-dieder Last etwa-verhältnisglecti
ist. Unter-dem Einfluß dieser
Azia:lkraft drückt das- Abtriebsglied
den Schmiermittelflm zusammen, der die auf den `=Abtrlet'sgli-ed befestigte:
Reitisch'eibe von dea'mit höherer Drehzahl in-der gleichen-Drehrichtung
umlaufenden Antriebsrad des Kraftverstärkers trennt. Dieses
Antriebsrad
übt daher -sittel:s-des zähflüssigen =Schm-iermittelfi,losauf@
das Abtriebsglied ein Drehmoment aus, das s;i:ch-unmittelbar
mit der axialen Kraft ändert. Dank dieses auf der
Flüssigkeitsreibung
des Schmiermittels beruhenden Drehmoment=
versiärkers brauchen die
NoekentFommel und.. das von diesem
angetriebene,. Differentialgetriebe
nur einen Bruchteil des ge-
sagten -Drehmoment zu erzeugen.
das zum Antrieb des Abtriebs-
gliedes erforderlich hat.
-
_ Einbevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
den
Zeichnungen veranschaulicht.. In diesen :zeigen " Figi den Getriebeplan:einer
nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Kegölradverzahnungsmasahine,
beiwelcher.der Kraftantrieb nach der-Erfindung dazu
dient, die
Verkatückspindel abwechselnd in. entgegengesetzten Richtungen in Drehung
zu versetzen, Fig:2 den Schnitt-durch das Gehäuse des Kraftantriebs.
in der Sehntttebene2-2 der Fig. 3,
Fig.
3 den Querschnitt in.der Schüttebene- der
Fig. 2 zum *terans-ahauliohen
einer geibfläohe--der auf dem Abtriebsgled des Dfferentiäigetriebes
befestigten Treibsehebe und -`-Fi;g. 4 einen Teilschnitt
in der Sohnittebeüe-4-@4 der . Figuren 2 und 3.
-
Die-. nach dem-.Abwälzvertahren.arbeitende Kegelredverzahnungsmasohine,
deren Antriebeplan in Fig:. i wiedergegeben ist, bildet den Gegenstand
der:älteren Patentanmeldung G 42 904 Ibl49d. Im Gestell
der Maschine ist um eine Achse 10
drqhbar eins Viege-1i gelagert,
die das nicht näher gegeigte Werkzeug trägt, bei dem es. sich um einen
oder mehrere Hobelstähle ,oder auch um Fräser= .oder' Schleifscheiben
handeln kann.-Ferner ist auf dem Kasohineugestell - das -Gehäuse
einer Spindel 12 ange®rdnot, . die das WerketUök G trägt, dae
durch das Werkzeug oder die Werkzeuge :der Wiege
zu verzahnen i0t. -Dus in- Fig. 1. gezeigte Getriebe dient dem Zweck # die
-Wiege um ihre- Achse ß0 und im Takt mit ihr die Vsrketäekopindel
12 um rare Achs hin-und herzudrehen, damit . eich während der Bearbeitung
das WerkstOek ax Werkzeug abwältt. r zu diesem Getriebe gehert
offne Nockentrommel 13,: die , durch einen Motor 14 mittels eines Riementriebes
15 in ein und @@ derselben Riähtung in Umlauf versetzt wird. Ferner gehören
nhzu =eine 'Welle 169 eine Schnecke 17 und ein mit der Nackentrommel umlaufendes
Schneckenrad IS. Die Nockentrommel hat auf ihrem
Umfang eine ununterbrochene
Nut.21, in der eine von einem Schltten'22 getragene Nookenrolle 19 läuft. Dieser
Schlitten st geradlinig verschiebbar auf einer Stange 23 des ortäfes"t:eaf- Gestells
gleitend geführt und mit' einem geraden quer 'zur Stange verlaufenden ,Kulissenschlitz
2_'7 versehen. In diesen Schlitz greift eine Sölle 26 ei.h, de .am unteren Ende
eines.Hebels 2.4-gelagert ist; Dieser ist am Maschinen-.gestell um einen Zapfen
25 schwenkbar gelagert und trägt einen Stein 29, d:er in' der Längsrichtung des
Hebels durch eine Schraubspindel 28 verstellbar ist@und eine Rolle 31 trägt: Diese
greift in einen geraden Querschlitz 32 eines waagerechten Schlittens 33 ein, de-r
auf dem Maschinengestell längs einer Bahnhin- und herbeweglich.ist, die-sich tangential-zu
einem an der Wiege sitzenden Sektor 34 er- -streckt: Dieser Sektor läßt ' sich auf
der Wiege um die Achse i0 drehverstellen und: ist mit dem Schlitten 33 durch= biegsame
Stahlbänder 35 verbunden und kann sich daher aufdem-Schlitten schlupffrei abwälzen,
so daß die Wiege bei: jedem Umlauf der Nockentrommel :13 um ihre. Achse 10 :hin-'und
hergedreht wird. Der Winkel. dieser Drehung lagt sieh.da-. durch änderk,, dagman
den Stein. 29 längs- des Hebels 24 in Richtung auf den Zapfen 25 oder von
.diesem fort verstellt.
-
Am.Maschinengestell-ist noch ein zweter;Hebea.36 um einen Zapfen 37
schwenkbar gelagert und trägt einen Stein 38, der in der Längsrichtung dieses Hebels
durch .eine Sehraubspindel 39 verstellbar ist. Der Stein trägt eine Rolle Q41,
die-n.einen
geraden Kulissenschlitz 42 des Schlittens 33 eingreift. An seinem oberen Ende trägt
der Hebel 36 eine Rolle 45, di.e-n einen quer verlaufenden Kulissenschlitz 44 eines
weiteren Schlittens 43 eingreift, der im Maschinengestell in waagerechter*Richtung
hin- und herbeweglieh und gegen Drehung gesichert gelagert ist: Dieser-Schlitten
ist durch ein Differentialgetriebe mit einer im Maschinengestell. gelagerten Welle
48 verbunden. Dieses Differentialgetriebe ist so ausgestaltet, daß eine Läng.sver-
. schebung des Schlittens 43 zu einer entsprechenden Drehung und/oder Verschiebung
der Welle 48 führt. Beim.dargestellten Ausführungsbeispiel besteht dieses Differentialgetriebe
aus zwei von Gewindespindel und Mutter gebildeten Maschinenelementen, die mittels
Wälzkörper aufeinanderlaufen. Das eine dieser beiden Maschinenelemente bildet das
Antriebsglied 46 und das andere das,-Abtriebsglied 47 des Differentialgetriebes.
-Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt die Mutter des Differentialgetriebes
das Antriebsglied 46 dar und ist mit dem Schlitten .43 starr verbunden. Das Abtriebsglied.47
des Differentialgetriebes wird von der in die Mutter ein-. greifenden Gewindespindel
gebildet und ist starr mit der Welle 48 verbunden. Diese ist im Maschinengestell
nicht nur drehbar gelagert, sondern kann sich auch um eine begrenzte Strecke in
dem Gehäuse 49 des Differentialgetriebes hin- und herverschieben. Dieses Gehäuse
ist mit dem Maschinengestell starr verbunden.
Di,e Eilelle 48
trägt ein-- Wechselrad 514 das mit einem
Wechselrad 52 käut...
Diesen ist durch einen aus Zahnräder und Pellen bestehenden und,
durch eine: str ehpunkterte Linie-53 angedeuteten- Getriebezug
mit einer ächneeke-54 verbunden, die alt eines aufder Spindel 12
-befestigten
,Schne.ckenrad:55-kämmt. Beider-Hin- und Berbewegyng
der
Schlitten 33 und 4;3 unter Antrieb durch die umlaufende
Nockentrommel 15 dreht ,das-sich nicht drehende Antriebe-
-glied
46 den Differentialgetriebes das Abtriebsgled 47 hin-Und ` her. Daher wird
auch die -Spindel 12 i® Takt mit
der Viege 1i hin- und hergedreht._Ene
ßrobverstellüng des Überoetsungsverhgltnissee zwischeq Wiege und Werkotüokspindel
erfolgt .durch Auswechseln der Vechvelräder 31- 52, während
eine-Feinverstellung diesesübersetzungsvorhältnisses durch Verschieben
des Steigs 38 :längs des
Hebes 36 ixr Richtung
auf den Zapfen 3? oder von diese®.
fort erfolgt.
-
Die werkstückipindel i2--auß von Zahn zu-Zahn schrittx,eiabreitarge:-chaltet
werden, ündzwar jedes®al, wenn die
11ockentroamel leine Umdrehung
ausgeführt hat. Zu diesem Zweck ist eine Veilsohaltvorrichtung
56 In den: Getriebezug ,53 eingeschaltet. Es fkann
sieh dabei z: U. um die Tellschnltvorrichtung handeln,,
die den.Gegenstand der Patentanmeldung D 43 710 gb/49b bildet. Insoweit
die naob dem Abwälzverfahren arbeitende-Yerzuhnungeaaschineund ihr Antrieb bis hierher
mit Bezug auf die Zsichnungen beschrieben bind, sind
sie t n dieder-Nunmehr
sei der Drehmbmentverstärker beschrieben, mit dem die Welle- -48 ausgerüstet -ist-,.
um .die .dem Antrieb der Welle 48 dienenden Teile; insbesondere die Nockentrommel
13:p .zu entlasten: Wie Fig.-2 zeigt, ist das Abtriebsglied 47 des Dl-, ferentialgetriebes
mit der Weile 48 durch eine Kupplung ver- . bundet, zu der eine durch einen Keil
58 auf dem Abtriebs-
glied 47 befestigte Kuppelscheibe und ein bei 57 auf
das Abtriebsglied.47 aufgesehraubter Flansch der Welle 48 gehören. Diese
Welle ist. im Gehäuse 49 durch zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Kugelkäfiglager
59 und 61 dreh4ar- und' in Aahsenrichtung verechiebbar gelagert. Auf dieser Welle
48 ist eine Scheibe 65 betes-tgtt'und zwar durch- einen Keil 62.-eine Mutter
63 anal Unterlegseheiben 64. -.:Die Scheibe 65 hat beiderseits: aus einem
Stück mit ihr be-stehende Naben. Auf diesen sind mittelb Kugellager 68
Au-.triebsräder 66 und 67 gelagert, diu je -mit einem Xegel--.
-
z.ahnkranz versehen sind. gegen Verschiebung in Aohsa«richtun,g .
gegenüber dem Gehäuse 49 sind fliese Antriebsräder 66 und 6( durch Rollenspurlager
69 abgestützt, so daß sie nicht augein-e 'ander gespreizt werden können.
Mit den beiden Kegelradzahnkränzen der. Antriebsräder 66 und :67 kämmt ein Kegelritzes
719
dessen Schaft- im Gehäuse auf Kugellagern 72 läuft. .Dieses Kegelritzet
wird durch .'die Welle 16, Fg. I, über einen Riementrieb 73,
`eine
im Maschinengestell gelagerte Welle 74,'# --ein RItze175 und-en Stirnrad 76 angetrieben,
das, auf dem Schaft des Kegelxitzels 71 befestigt ist.: Das Uberse@tzungsverhältnis
dieses Antriebes ist so gewählt, daß die Antriebsräder 66
und 67 mit
-einer höheren Drehzahl umlaufen (der.Größenordnung nach etwa 500 Umläufe je M-inute)-
als es der höchsten Drehzahl des Abtriebsgliedes 't7 entsprieht (der Größenordnung
nach etwa 300: Umläufe je Minute). Die Scheibe 65-wird also von. der NockentrammeL
13 aus über die Hebel, 24 und 36 und das Differentialgetriebe 46, 47 niemals schneller-angetrieben
als die. beiden Antriebsräder 66 und- 67.-Das 'Antriebsrad -rad 67 des Drehmomentverstärkers
dreht sich im Uhrzeigersinn .bei Betrachtung. von rechts her (Kg.- 1, 2).: Das aüf.die
Welle 48. ausgeübte Gesamtlastmoment enthält eine durch Reibung bedingte Komponente,
die durch die Reibung. der Werkstückspindel,12 und diejenige des Getriebezuges
53 entsteht, und eine dynamische Komponente, die durch Massenkräfte bei der Bewegungsumkehr
und bei anderen Geschwindigkeitsänderungen _. entsteht, Schließlich ist noch eine
Komponente vorhanden, die' von den auf das Werkstück G-ausgeübten Schnittkräften
herrührt.
-
Die Scheibe 65 bildet mit beiderseits auf' sie aufgelegten und auf
ihren Naben zentrierten Druckplatten 78 und-79-eine Reibscheibe: Die ebenen Stirnflächen-
der Druc.kplatt.e-#78 und 79-liegen den inneren ebenen-,Flächen der Antriebsräder
66 und 67 gegenüber. Die Druckplatten 78 und 79 sind an der Scheibe 65 zu gemeinsamem
Umlauf verankert und haben zu diesem Zweck auf
ihren. Innenflächen
radial verlaufende Keilnuten 800 In diese
ragen die Enden von Mitnehmerzapfen
81 hinein, die von der Scheibe 65 getragen werden. Die äußeren Reibflächen der Druckplatten
78 und 79 haben radiale Ölnuten 82. Bei 'de:m veranschaulichten Ausführungsbeispiel
beläuft sich der gesamte axiale Spielraum zwischen den Antriebsrädern und den
Druckplatten der Reibscheibe im zusammengebauten Zustand auf' etwa 0,025
mm- im trockenen ungeschmierten Zustand.. Im Betrieb: befinden sich zwischen diesen
Reibflächen Ölfilme. Diese werden dadurch aufrechterhalten, daß das flüssige Schmiermittel,
insbesondere AI., durch eine Pumpe den Ölnuten 82 durch entsprechende Verbindungskanäle
ständig, in ausreichender Menge zugeführt wird. Zu diesen Kanälen gehören eine
Rohranschluß-Bohrung 849 eine Ringnut 85, Kanäle 86 des Gehäuses 49, Löcher 87 der-die
Kugellager inm Abstand haltenden Buchse 88, eine Ringnut 90, Bohrungee89 der Welle
48 und eine Ringnut 91, welche die Welle 48 innerhalb der Scheibe 65 umgibt und
von
der aus das Ö1 durch Bohrungen 92. die,Naben der Reibscheibe 65 durchfließt,und
in Aussparungen 93 an den inneren Enden der Ölnuten 82 gelängt. Es kann, sich dabei
um ein Schmieröl handeln, dessen Viskosität bei der normalen Betriebstemperatur
der Maschine, also bei etwa 370, etwa 300 SSU beträgt.
-
Wird die Wiege mit. Bezug auf Figi im Gegenuhrzeigersinn gedreht,
dann verschiebt sich das Antriebsglied 46 nach recht und sucht das Abtriebsglied
47 bei Betrachtung von rechts her im Uhrzeigersinn zu -dräzen; Je nachdem,- wie
groß die auf die
Welle 48 wirkende Last ist, wird auf das
Abtriebsglied-47 eine mehr oder weniger große in Achsenrichtung-nach
rechts
,gerichtete Kraft ausgeübt, Diese Kraft sucht nun
den Schmier-®ittexfixei zuäämserizüdrüeken, -der "sieh -zwischen der^
Plat e y79 der Reibscheibe und dem Antriebsrad 67 befindet. Daher.
wird
ein entsprechendes Drehmoment auf die :Platte 79 der Reibsohebe
durch den zähen Schmermittelfilm ausgeübt:. Gleich-
zeitig Wird
der Spielraum zwischen der Rebfläche der Druck-
platte 78-und
den Antriebsrad 66 vergrößert und daher das
Antrebsooment verringert,
welches. durch das Antriebsrad 66
auf die Reibscheibe 65 und deren.Druekplatte
7'g ausgeübt-wird. Infolgedessen Obt der Drehmomentverstärker 65-67 ein
Antrieb:sdrehmoment auf' die- Welle 48 aus, das in dergleichen
Richtung
wirkte wie das auf das Abtriebsglied 4? wirkende Drehmoment
und
der von Antriebsglied 46 ausgeübten axialen Kraft ungefähr verhältnisgleich
ist. Nach Bewegungsumkehr der Wiege, also bei der Verschiebung
des Antriebsgliedes 46 nach links:,
wird auch-` das von Dreheomentvers
tärker:g @:b tgr@ianoen vumgekehrt, Deng dann übt .das Antriebsrad 66 auf'
_ die Druckplatte 78 und-die Welle 48 ein Drehmoment
im Gegenuhrzetgersinn au-O. _ . , -.
-
In Übersetzungsgetrieben' .die mit einem hohen Übersetzungsverhältnis
ins Schnelle -übersetzen' treten: leicht. Schwingungserscheinungen
aufs Um diese zu vermeiden, empfiehlt es ,ich, den Drehmonentverstärker
so zu bemessen, däß ein erheblicher Anteil der Last durch
das Differentialgetriebe 46n 7 aufgenomme
wird. Beim
beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem das auf' die Welle 48 wirkende Lastmoment
teils durch Reibung und teils durch Massenträgheit bedingt ist, hat sich eine solche
Bemessung des Drehmomentverstärkers 66, 67, 78 und 79 und der Steigung der das Abtrebsglied
47 bildenden Schraubspindel bewährt, daß etwa 35 /o des auf die Welle 48 wirkenden
Lastmoments durch das Differentialgetriebe 46, 47 aufgenommen werden, .
-
.Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel. ist die Anordnung also so
getroffen,`daß das Antriebsglied 46 und-das _ Abtriebsglied 47'des.Differentialgetrebes
die Verschiebung des Schlittens 43 und der daran sitzenden Mutter in Differentialkomponenten
des Abtriebs umwandeln, nämlich in eine Drehung oder in eine axiale'Versehiebung
des Abtriebsgliedes 47 oder in beides gleichzeitig. Die Drehkomponente wird unmittelbar
zum Antrieb d:er Last 51, 12, G nutzbar gemaehtg während die axiale Verschiebung
den Drehmomentverstärker 65-67 steuert ,"und zwar mittels der axialen. Kraft, welche
die erzeugte Reibung bestimmt. y _ Das beschriebene Ausführungsbeispiel kann in
mannigfacher Hinsicht abgeändert werden. So besteht die Möglichkeit,; das Antriebsglied@des
Differentialgetriebes als-schrägverzahnte Zahnstange und das Abtriebsglied als ein
schräg verzahntes,-mit der Zahnstange Dämmendes Ritze! auszubilden, das` sowohl
drehbar als in Achsenrichtung verschiebbar gelagert ist. Vorzuziehen ist indessen
die wesehtl'ich reibungsärmere in der
Zeichnung veranschaulichte
Ausgestaltung des Differential--getriebes, das aus Mutter und Gewindespinde_1 besteht,
deren Gewindenuten eine endlose. Reihe von Lagerkugeln enthalten.