DE1986313U - Stelleinrichtung mit positionsrechnender spindelskala, insbesondere fuer vorschubspindeln bei werkzeugmaschinen. - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R, Rüger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348 - 26. März 1968 τβΐθίοη

Gm 1 rÜba Stuttgart (0711) 356S3?

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Firma Theodor Groz & Söhne & Ernst Beckert Nadelfabrik Kommandit-Gesellschaft, 7^7 Ebingen (Württ.)

Stelleinrichtung mit positionsrechnender Spindelskala, insbesondere für Vorschubspindeln bei Werkzeugmaschinen

Die Neuerung betrifft eine Stelleinrichtung mit positionsrechnender Spindelskala, insbesondere für Vorschubspindeln bei Werkzeugmaschinen, die aus einer fest unterteilten, den Spindelvorschub anzeigenden und mit der Spindel umlaufenden ersten Skala und einer dieser koaxial zugeordneten fest unterteilten und die erreichte Spindelposition anzeigenden zweiten Skala (Positionsskala) besteht, die mit der Spindel über ein Getriebe gekuppelt ist, sowie einer mit beiden Skalen zusammenwirkenden festen Markierung.

Bei Werkzeugmaschinen, wie Drehbänken, Präsmaschinen und dgl., v/erden zur Vorschubsteuerung der Werkzeuge in der Regel Spindeln verwendet, die von Hand und/oder selbsttätig über ein Getriebe antreibbar sind. Diese Spindeln tragen in der Regel eine mit ihnen umlaufende Skala, die auf einer Skalenscheibe oder einem Skalenring angeordnet ist und deren feste Teilung in Abhängigkeit von der Spindelsteigung gewählt wurde. Regelmäßig ist diese Skala in Längeneinheiten, beispielsweise mm oder eng-

- 2 —

Ii schein- Zoll, des Spindelvorschubes geeicht, so daß die Bedienungsperson unter Zuhilfenahme einer der Skala zugeordneten festen Marke auf der Skala ablesen kann, welchem Spindelvorschubweg eine bestimmte Drehung der Spindel entspricht.

Bei größeren Vorschubwegen t^ar es notwendig, nach dem Anfahren des Werkzeuges an das Werkstück zunächst die Skala auf Null zu stellen und sodann entsprechend der Spindelsteigung mitzurechnen. Sollte z. B. ein Vorschub von 30,6 mm mit einer Spindelsteigung von 4 mm pro Spindelumdrehung eingestellt, d. h. positioniert werden, so mußte die Bedienungsperson -. unter entsprechendem Mitzählen - sieben Umdrehungen der Spindel machen und sodann die Spindel von Null bis zu dem Skalenxvert 2,6 mm weiterdrehen. Der gewünschte Vorschubwert von 30,6 mm konnte somit nur nach einer nicht ganz einfachen Rechenoperation erreicht werden, ,

Beim Positionieren an Fräsmaschinen läßt es sich, je nachdem wie die Anfahrfläche am Werkstück angeordnet ist, nicht immer einrichten, daß die Drehrichtung der Spindel nach dem Anfahren des Werkzeuges steigende Skalenwerte ergibt. Im vorstehenden Beispiel ergibt beispielsweise die Positionierung in Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn und bei fallenden Skalazahlen, daß nach sieben' ganzen Spindelumdrehungen von Null bis zum Skalenwert 1,4 mm (dem Komplement zu 4 mm) weitefgedreht werden muß.

■■ ^: "■■ - ν

Dieses Verfahren war sehr zeitraubend und führte zu Fehlern, welche durch Öfteres Messen vermieden werden mußten. Die bei Präsmaschinen meist unterschiedlichen Spindelsteigungen für die Tisch-Längs-, -Quer- und-Höhenverstellung verlangen eine erhöhte Aufmerksamkeit. An den Führungen angebrachte Maßstäbe werden in derrPraxis kaum benutzt, weil der nach dem Anfahren des Werkzeuges abzulesende Wert mitgerechnet werden muß und die Ablesungen von Maßstab und Spindelskala an zwei verschiedenen Stellen vorgenommen werden müssen.

Beim Drehen des Durchmessers auf Drehmaschinen ist es üblich, mit steigenden Zahlen der Spindelskala das Werkzeug nach innen zu bewegen, d. h, mit zunehmenden Zustellwerten ergeben sich abnehmende Durchmesser. Dadurch hat der Dreher immer mit der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des V/erkstüekdurchmessers zu rechnen. Sind '.verschiedene Durchmesser mit dem gleichen Drehmeißel zu drehen, so wird als Bezugsdurchmesser in der Praxis ein runder leicht merkbarer Wert gewählt. Würde.z. B. bei einem Durchmesser von 20 mm die Skala auf Null gestellt und sind : die Durchmesser 18,5 , 1*1,8 und 11,2 mm zu drehen, so ergibt dies bei einer Spindelsteigung von 3 nun, d. h. 6 mm Durehmesserabnähme pro Spindelumdrehung, die Spindelpositionswerte 1,5 ,5,2 und 2,8+eine ganze Spindelumdrehung. Bei diesem umständlichen Verfahren war zur Sicherheit ein öfteres Messen unerläßlich*

Beim Innen- oder Ausdrehen ist noch der bei Fräsmaschinen beschriebene Umstand abnehmender Zahlen zusätzlich zu berücksichtigen. Die Zahlen bedeuten in der Praxis dann nur noch die Markierung ganzer Millimeter, d. h. nach dem Anfahren des Drehmeißels und der Abnahme eines kleinen Spanes wird gemessen und von dort die Zustellung durch Zählen der Millimeter und der Unterteilungen vorgenommen. Bei diesem Antasten an das gewünschte Maß war ein noch öfteres Messen als beim Außendrehen notwendig.

Es ist bekannt, zur Abhilfe der erwähnten Schwierigkeiten der den Spindelvorschub anzeigenden und mit der Spindel umlaufenden ersten Skala in der eingangs erwähnten V/eise eine zweite die erreichte Spindelposition anzeigende Skala, die sog, Positionsskala, koaxial zuzuordnen, die mit.der Spindel über ein Planetengetriebe gekuppelt ist. . Während es diese Einrichtung gestattet, die Bedienungsperson der Werkzeugmaschine von den lästigen Rechenoperationen beim Einstellen der Spindeln zu entlasten, weist sie doch entscheidende Nachteile auf, die ihre weitere Verbreitung in der Praxis bisher verhindert haben. Die Anordnung der Skalen für die Spindeln bei Werkzeugmaschinen darf nämlich in der Regel keine großen Veränderungen an den Maschinen selbst erfordern. Auch sind die PlatzVerhältnissean' den Befestigungsstellen durchweg ziemlich eng begrenzt vorgesehen, so daß auch der Skalendurchmesser, wenn diese in der üblichen Weise auf Scheiben oder Ringen ange-

ordnet sind, im wesentlichen festliegt. Das bedeutet • jedoch, daß auch der Zahnkranz, in den das Planetenrad des Planetengetriebes eingreift, in seinen Abmessungen in verhältnismäßig engen Grenzen Vorgegeben ist» Unter diesen Umständen gestattet es aber ein Planetengetriebe nicht, jede beliebige ganzzahlige übersetzung zu erzielen, wenn man die selbstverständliche Bedingung in Rechnung stellt, daß alle Zahnräder naturgemäß über ihren ganzen Umfang gleiche Zahnteilüngen aufweisen müssen. Eine v/eitere Schwierigkeit besteht darin, daß den beiden Skalen eine ortsfeste Marke zugeordnet werden muß, die zweckmäßigerweise so anzuordnen ist, daß sie bequem im Blickfeld der Bedienungsperson liegt» Die konstruktiven Gegebenheiten eines Planetengetriebes bringen es mit sich, daß die ortsfeste Anordnung der festen Harke nur in der Weise bewerkstelligt werden kann, daß ein beispielsweise an der Maschine befestigter Arm vorgesehen wird, der über beide Skalen ragt und ein Fenster aufweist, in dem die feste Marke vorgesehen ist.'Ein solcher Arm beeinträchtigt die leichte Ablesbarkeit der Skalen; er ist auch aus Gründen einer einfachen Konstruktion sowie des Platzbedarfes durchaus unerwünscht»

Ziel der Neuerung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen und eine Stelleinrichtung mit positionsrechnender Spindelskala der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die mit ge- · ringem Aufwand an herkömmlichen Werkzeugmaschinen, insbesondere an Dreh-, Koordinatenbohr-, Präsmaschinen Und dgl», angebracht werden kann und es gestattet, den genauen je-

weiligen Positionsstand der Spindel an einer Stelle ohne Rechenmanipulationen abzulesen* Hierzu soll es die neue Stelleinrichtung gestatten, zur Anpassung an die unterschiedlichen Verhältnisse mit praktisch jeder beliebigen Getriebeübersetzung für die zweite Skala, die Positionsskala, herstellbar zu sein,· wobei gleichzeitig durch die vorgegebenen Außenabmessungen der Skalen, d. h, die vorhandenen Plat'zverhältnisse an der Maschine, keinerlei Beschränkung hinsichtlich der möglichen Getriebeübersetzung gegeben ist. Darüber hinaus soll eine hervorragende Ablesbarkeit der Skalen insbesondere im Bereiche der zugeordneten festen Marke gegeben sein, wobei keinerlei Beeinträchtigung durch die Skalen übergreifende Arme, Ablesefenster und dgl. vorhanden ist. Schließlich sollen auch nichtganzzahlige Untersetzungen vorbestimmter Größe erreichbar sein, wie es etwa erforderlich 1st, wenn die Spindelsteigung in der Skalenlänge nicht ganzzahlig teilbar ist. Bei einer Skalenlänge von 100 mm, wie sie häufig Üblich ist, gilt dies beispielsweise für eine Spindelsteigung von 3 mm,

Die Stelleinrichtung mit positionsrechnender Spindelskala der erwähnten Art ist neuerungsgemäß derart ausgebildet, daß zwischen den beiden jeweils auf einem Ring oder einer Scheibe angeordneten Skalen ein zu diesen koaxiales Zwischenstück ortsfest angeordnet ist, das an seinem Äußenumfang die feste Markierung trägt und als Träger für das als Standgetriebe ausgebildete Getriebe oder einzelner Teile davon ausgebildet ist*

Zweckmäßig ist es, wenn das Getriebe ein aus Stirnzahnrädern bestehendes Stufengetriebe ist, dessen Zahnräder zumindest teilweise an dem Zwischenstück gelagert sind und in einen innenverzahnten Zahnkranz eingreifen, der mit dem die Positionsskala tragenden Skalenring verbunden ist. Mit einem solchen Getriebe lassen sich alle praktisch vorkommenden Untersetzungsverhältnisse ohne weiteres einstellen. Insbesondere bei schwereren Werkzeug-'' maschinen sind die Platzverhältnisse für die Unter-, bringung des Getriebes häufig beschränkt, weil der Spindeldurchmesser verhältnismäßig groß ist. In solchen Fällen kann mit Vorteil die Anordnung derart getroffen werden, daß das Getriebe aus einem auf der Spindel drehfest angeordneten spiralverzahnten Schraubenrad besteht, das mit einem eine entsprechende Verzahnung tragenden und mit rechtwinklig zur Spindelachse verlaufender Drehachse in einer schlitzartigen Ausnehmung des Zwischenstückes gelagerten Zahnrad in Eingriff steht, welches auf.seiner Umfangsfläche zusätzlich eine gewindeähnliche Schneckenverzahnung trägt, mit der es mit der entsprechend gestalteten Innenverzahnung des Zahnkranzes zusammenwirkt, der , ■ mit dem die Positionsskala tragenden Skalenring verbunden ist. In ähnlicher Weise kann das Getriebe ein Winkelgetriebe sein, das, angetrieben von einem auf der Spindel drehfest angeordneten Stirnzahnrad, über'ein in dem Zwischenstück mit rechtwinklig zur Spindelachse verlaufender Drehachse gelagertes und über einen Winkeltrieb mit dem Stirnzahnrad gekuppeltes Zwischenzahnrad einen innenverzahnten Zahnkranz

- ¹JJa-'

antreibt» der mit dem die Positionsskala tragenden . Skalenring verbunden ist.

Die zuletzt genannten Lösungen zeichnen sich darüber hinaus noch durch einen sehr geringen Aufwand an einzelnen Bauteilen aus«

Die Neuerung gestattet es, praktisch bei allen Werkzeugmaschinen, die mit Vorschubspindeln arbeiten, die im Vorstehenden erläuterten Vorzüge der Positionsskala zu verwirklichen. Hierbei ist eine Anpassung der Skalen an die unterschiedlichsten Betriebsverhältnisse in besonders einfacher Weise und mit größter Genauigkeit möglich, so daß eine erhebliche Vereinfachung der Bedienung der Maschine gegeben ist. Darüber hinaus ist gewährleistet, daß die . Skalenwerte in jedem Falle besonders einfach ablesbar sind und die ganze Einrichtung sich durch einen einfachen, betriebssicheren Aufbau auszeichnet. Als besonderer Vorteil tritt hinzu, daß auch die Montage der Einrichtung sehr einfach ist, wobei auch ein nachträglicher Einbau an bereits vorhandenen Maschinen ohne weiteres möglich ist, weil praktisch für jeden vorgegebenen Durchmesser der Skalenringe ohne weiteres der mit der Spindel umlaufenden Skala eine Positionsskala in der neuerungsgemäßen Weise züordenbar ist. . .

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen- · stan.des der Neuerung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Stelleinrichtung mit einer positionsrechnenden Spindelskala gemäß der Neuerung in einer Draufsicht,;

Fig. la die Einzelteile der Einrichtung nach Fig. 1, näm- ' bis Id ; ν

lieh den zylindrischen Befestigungsansatz, die

Positionsskala mit zugeordnetem Skalenring und ' Zahnkranz, das Zwischenstück und die Spindelskala,, jeweils in einer Draufsicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 die Einrichtung nach Fig. i teilweise im Querschnitt in einer Draufsicht,

Fig* 2a die Einrichtung nach Fig. 2 geschnitten längs der Linie II/II der Fig* 2 unter Weglassüng' des Zwischenstückes, im Aufriß,

Fig. 3 die Einrichtung nach Fig. 1 in einer Darstellung entsprechend Fig. 2 in einem Ausführungsbeispiel . mit kleinerem Untersetzungsverhältnis des dem Positionsskalenring zugeordneten Stirnradgetriebes,

.Fig. k die Einrichtung nach Fig. 1 mit einer anderen ·. Ausführung des dem Positionsskalenring zugeordneten Getriebes als kombiniertes Schraubenrad-Schneckengetriebe geschnitten längs, der Linie IV/IV der Fig. 1 im Aufriß,

Pig. 4a die Einrichtung nach Pig* 4 im axialen Schnitt,in einer Draufsicht, .

Fig. 5 eine Einrichtung entsprechend Pig* 1 mit einer anderen Ausführung des dem Positionsskalenring zugeordneten Getriebes als kombiniertes Stirnrad-Kronenrad-Schneckengetriebe geschnitten längs der Linie IV/IV der Pig* 1 im Aufriß,

Pig« 5a die Einrichtung nach Fig. 5 im axialen Schnitt in einer Draufsicht,

Fig. 5b das Zwischenstück der Einrichtung nach Fig. 5a in einer Draufsicht,

Fig. 5c das Zwischenstück der Einrichtung nach Fig· 5a in einer Seitenansicht,

Fig. 6 den Zahnkranz der Einrichtung .nach Fig.■Ib in einer Seitenansicht, ■·

-10 -

;: ■ ■ ■ ' - io - . ■■■ ■ "; -J_

Fig. 7 eine Skaleneinteilung der Einrichtung nach Pig. I für das Längsdrehen, in der Abwicklung,

Pig, R eine Skaleneinteilung der Einrichtung nach Fig» i . für die Durchmesserzustellung bei Drehmaschinen,

Figi 9 eine Skaleneinteilung der Einrichtung nach Fig» I für Fräsmaschinen und

Fig. 10 eine Skaleneinteilung der Einrichtung nach Fig. 1 für Zollteilung und 1/8" Spindelsteigung.

An der der Spindel 0 zugeordneten Stirnseite eines Schlittens einer. Schlittenführung oder eines Maschinenteiles 1 der im einzelnen nicht weiter dargestellten Werkzeugmaschine ist , zentrisch zur Achse der Spindel 0 ein■zylindrischer Ansatz mit einer Ausnehmung 3 befestigt. Auf die zylindrische Umfangsfläche 4 des Ansatzes 2 ist ein Positionsskalenring 5 drehbar aufgesetzt, der auf seiner äußeren Umfangsflache beispielsweise eine der in den Fig. 1 oder 7 bis 10 dargestell- ,ten Positionsskalen trägt. Der Positionsskalenring 5 ist durch ein Zwischenstück 6 gehalten, das mit einem Ansatz 7 in die Ausnehmung 3 ragt und dort an der Planflache mittels Schrauben befestigt ist, deren zugeordnete Schraubenlöcher bei 9, 9a veranschaulicht sind. Die Ausnehmung zentriert das Zwischenstück 6 über den Ansatz 7» Es wäre auch möglich, die Ausnehmung 3 wegzulassen und das Zwischenstück 6 unmittelbar an der (vollen) Stirnfläche des Ansatzes 2 zentriert zu befestigen. Das Zwischenstück 6, das somit ortsfest angeordnet ist, weist einen Bund 8 auf, der den Positionsskalenring 5 im zusammengebauten Zustand in axialer Richtung fixiert.

- 11 -

Der Bund 8 trägt die feste Markierung in Gestalt eines Be-■ zugsstriches 8a für die Skalen* Anschließend an das Zwischenstück, β ist ein an sich bekannter Spindelskalenring 10 auf die Spindel 0 aufgesetzt, der an seinem Außenumfang eine Spindelskala der aus Pig* 1 bzw, 7 bis 10 ersichtlichen Art trägt. Der Spindelskalenring 10 ist im Reibschluß auf der Spindel 0 befestigt, so daß er mit der Spindel umlaufen kann. Zur axialen Befestigung bzw. zur spielfreien Einstellung der Spindel 0 dienen zwei Muttern 13» die auf einen Gewindeansatz der Spindel aufgeschraubt sind. Das Spindelende trägt eine Kurbel 12 oder ein Handrad. Die· beiden Skalenringe 5» 10 tragen jeweils eine Rändelung 11, die im Bereiche der jeweils nach außen weisenden Umfangskanten angeordnet 1st, derart, daß die Teilungsstriche der auf den Skalenringen 5* 10 angeordneten Skalen in der aus Fig. 1 bzw« den Fig. 7 bis 10 ersichtlichen Weise auf den festen Bezugsstrich 8a zuweisen.

In den Pos-itionsskalenring 5 ist ein Zahnkranz 1Ά mit ^: Innenverzahnung, eingefügt, der im zusammengebauten Zustand in dem Bereich vor der Stirnfläche des Ansatzes 2 oder des Maschinenkörpers 1 zu liegen kommt (vgl. beispielsweise Fig. 2). In einem zwischen der Spindel 0 und einseitig durch das Zwischenstück 6 begrenzten Raum ist ein Getriebe untergebracht, das den Positionsskalenring 5 über "den Zahnkranz 14 mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis kuppelt und für das im folgenden einige neue Ausführungsbeispiele beschrieben werden»

- 12 -

12 -

Die von dem Getriebe zu erzeugende Untersetzung zviischen ■ der Drehbewegung der Spindel O und jener des Positionsskalenringes 5 hängt von der Spindelsteigung sowie dem Bereich ab, um den der Positionsskalenring die auf ihm angeordnete Positionsskala gegenüber dem festen Bezugsstrich 8a während einer Spindelumdrehung verschieben soll« Entspricht beispielsweise eine Umdrehung des Skalenringes 5 infolge entsprechender Eichung der Positionsskala einem Vorschub von 100 mm, so ergeben sich bei einer Spindelsteigung von 2 mm pro Umdrehung 50 Spindelumdrehungen, um diesen Vorschub zu erzeugen, d. h. das Getriebe muß eine Untersetzung von 1 : 50 aufweisen* Bei einer Spindelsteigung von 3 nun pro Umdrehung wäre analog die erforderliche Untersetzung 1 : 33 1/3 bzw, für das Durchmesserdrehen 1 : 33 1/3/2=1: 16 2/3. .

In den Fig. 2 und 2a ist ein Aüsführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem bei einer Spindelsteigung von M mm pro Umdrehung das Getriebe mit einer Untersetzung von 1 : 25 ausgelegt ist. Auf der Spindel 0 ist ein Stirnzahnrad 16 drehfest angeordnet, das mit einem vorzugsweise gleich großen und in dem innerhalb der Ausnehmung 3 freibleibenden Raum an dem Zwischenstück gelagerten Stirnrad 17 in Eingriff steht. Mit der Achse des Stirnrades 17 ist ein kleines Ritzel 18 verbunden, das zusammen mit einem weiteren mit ihm in Eingriff stehenden ■

- 13 -

und an der Planfläche der Ausnehmung 3 gelagerten Stirnrad 19 eine erste Untersetzungsstufe von 1 : 2,5 bildet. Ein weiteres Ritzel 20 ist mit dem Stirnrad 19 fest ver- ,; bunden, das mit einem an dem Zwischenstück 6 gelagerten Stirnrad 21 in Eingriff steht und die zweite Untersetzungsstufe ergibt, deren Untersetzungsverhältnis ebenfalls 1 : 2,5 beträgt. Das Stirnrad 21 steht seinerseits mit der Innenverzahnung des Zahnrades 14 direkt in Eingriff, dessen Teilkreisdurchmesser so gewählt ist, daß sich bei der entsprechenden dritten Getriebestufe ein Untersetzungsverhältnis von 1 : 4 ergibt, so daß die Gesamtuntersetzung der drei Stufen beträgt: 1 : 2,5 χ 2,5 x 4 = It 25. Bei größeren Untersetzungen muß u. U. eine weitere Untersetzungsstufe vorgesehen werden, während bei kleineren Untersetzungen evtl. eine Stufe eingespart werden kann.'

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die grundsätzlich jener nach den Fig. 2 und 2a entspricht, aber für eine Spindelsteigung von 5 mm pro Umdrehung mit einer Gesamtuntersetzung von 1 : 20 ausgelegt ist. Im Gegensatz zu der Ausführung nach PIg,-2, 2a wurde auf das Stirnrad 21 verziehtet, so daß das Ritzel 20 unmittelbar in die Innenverzahnung des Zahnkranzes 14 eingreift. Bei gleichem Verhältnis der ersten Untersetzungsstufe von 1 ί 2,5 müssen die Teilkreisdurchmesser des Ritzels.20 und der Innenverzahnung des Zahnkranzes 14 in einem Verhältnis von 1 ί 8 stehen, um die verlangte Gesamtuntersetzung von 1 : 20 zu erzeugen«

Bei noch geringeren Untersetzungen könnte die Innen- i

■ verzahnung des Zahnkranzes 1*1 auch direkt mit dem Stirn- j rad 20 oder dem Ritzel 18 in Eingriff stehen. . j

. I ■ · -j

Die Stirnräder und Ritzel 16 bis 21 des Getriebes können ;

auch in einem besonderen Lagerstück 22 (Fig. 2) gelagert ]

sein, das an einer der die Ausnehmung 3 begrenzenden Plan- ^; flächai beispielsweise mittels Schrauben 22a befestigt ist

und in seiner Form der Gestalt des zwischen der Spindel 0 I

und der Innenwandung der Ausnehmung 3 befindlichen Raumes j

angepaßt ist,.Wie im weiteren noch zu erläutern* kann auch f das Zwischenstück 6 vorzugsweise so gestaltet sein, daß in . I

ihm unmittelbar die Zahnräder aufgenommen sind, wie es in f

den Fig. 4 und 5 veranschaulicht ist. j

Raum sehr klein werden, so daß die Vorteile dieser platzsparenden Lösungen besonders zur Geltung kommen«

In den Fig. 4, und 5,-5a bis 5c sind Ausführungs- |

beispiele dargestellt, die sich durch einen besonders ·■ ■ . {.

günstigen und platzsparenden Aufbau des Getriebes auszeich- -J

nen. Die hierbei veranschaulichten Getriebe erfordern nicht |

nur weniger Bauteile j es entfallen auch die sehr kleinen 4

Ritzel, die sich aus dem beschränkten Raum_# welchen die i

Spindel 0 gegenüber dem Innendurchmesser des Zahnkranzes }

l^l\ übrigläßt, und der notwendigen Untersetzung ergeben. f

Insbesondere bei schwereren Werkzeugmaschinen, bei denen |

der Spindeldürchmesser im Verhältnis zu den Skalendurch- ' %

-■■■■■ . : ■ _ ;■'■:'■■'■■■ f.

messern ziemlich groß ist, kann der zur Verfügung stehende |

- 15 -

In der Ausführungsform nach den Fig. 4, 4a ist auf · der Spindel O ein spiralverzahntes Schraubenrad 24 befestigt, das mit einem entsprechend verzahnten Schraubenrad 25 in Eingriff steht, dessen Achse rechtwinklig zur Spindelachse verläuft und das mittels einer Achse 25a" in einer schlitzförmigen Ausnehmung 31 des Ansatzes 7 des Zwischenstückes 6 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 25 trägt, außer der dem Schraubenrad 24 entsprechenden Spiralverzahnung, deren Gewindegänge in Fig» 4 bei 25b angedeutet sind, eine zweite gewindeähnliche Schneckenverzahnung, die bei 25c angedeutet ist* Zwischen den Gewindegängen 25b, 25c der beiden Verzahnungen bleiben kleine Zähne 25d stehen, die eine im wesentlichen rombische Grundfläche aufweisen* Das Zahnrad 25 steht in der insbesondere aus Fig, 4a ersichtlichen Weise auch mit der Innenverzahnung des Zahnkranzes 14 in Eingriff, die entsprechend der Schneckenverzahnung 25c ausgebildet ist. Das Rad 25 ist somit unmittelbar in •dem Zwischenraum zwischen dem Zahnkranz 14 und dem Schraubenrad 24 angeordnet, wobei seine Querachse zwischen den beiden Planflächen des Zahnkranzes 14 und radial zur Spindelachse verläuft. Um Platz zu sparen und damit einen größeren Durchmesser der Spindel 0 zu ermöglichen, kann das Rad 25 wesentlich kleiner als das auf der Spindel 0 sitzende Rad 24 sein* Legt man ein Verhältnis von 1 ί 2 zugrunde, so sind bei einer Spindelsteigung von 4 ram für 100 mm Vorschub 25 Spindelumdrehungen notwendig, wobei das Rad 25 dann 50 Umdrehungen ausführt*

- 16 -

Bel dem in Fig. 4 veranschaulichten Beispiel beträgt ■ der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des Zahn- ^: kranzes lh kB nun, d. h. der Umfang belauft sich auf 150 mm. Daraus ergibt sich eine Schneckensteigung von ISO : 50 = 3 mm. Um keine zu groben Zähne 25d zu erhalten, ist es zweckmäßig, für dieses Ausführungsbeispiel eine zwei- oder dreigängige Schneckenverzahnung •25c zu wählen. Die Anordnung gestattet es, für praktisch alle vorkommenden Spindelsteigungen die erforderliche Untersetzung zu erreichen*

Eine weitere vorteilhafte Lösung 1st in den Fig. 5, 5a bis 5c dargestellt* Auch in diesem Falle handelt es sich um ein Winkelgetriebe, wobei an die Stelle der Schraubenräder 2*1, 25 der Fig. M zwei Stirnräder 27, 28 getreten sind., von denen aus Platzgründen das Rad 28 kleiner ausgebildet ist. Die treibende Verbindung zwischen dem Stirnrad 28 und dem Zahnkranz 14 schafft ein kombiniertes Zahn- rad 29, das mit zur Spindelachse rechtwinklig verlaufender Drehachse in dem Zwischenstück 6, d.h* genauer dessen Ansatz 7, gelagert ist. Das Rad 29 trägt auf der Umfangsflache eine gewindeähnliche Schneckenverzahnung, mit der es mit der Innenverzahnung des Zahnkranzes 1*1 in Eingriff steht, während es im Bereiche einer Planfläche eine Kronenverzahnung trägt,'die in die Verzahnung des Zahn-

28 ·,.,-■.■■ ■
rades/eingreift· Die Winkelübersetzung zwischen den beiden Rädern 28, 29 könnte naturgemäß außer mit Hilfe der erwähnten Kronenverzahnung auch über eine Kegelverzahnung gelöst werden, wobei dann zweckmäßigerweise die beiden

■ .' ■. ■ ■ - ■■■■'..'■■.■■ '-, ■'■■ - 17 -

■ - .■■■:. : - 17 - -: ■■ ■■

Räder 28, 29 jeweils mit eigenen kleinen Kegelrädern, • die miteinander in Eingriff stehen, zu verbinden wären. Für die Lagerung der Räder 28, 29 ist der Ansatz 7 des Zwischenstückes 6, wie aus den Fig. 5b und 5c ersichtlich, mit einer Ausnehmung 30 für das Rad 28 sowie mit einem Lagerstift 32 zur Halterung des Rades 28 versehen, während dem Rad 29, das bei 29a gelagert ist, ein Schlitz 3I zugeordnet ist. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß die Lagergenauigkeit der Zahnräder nicht so groß sein muß un.d leicht herstellbare Bauteile zur Verwendung kommen* Das Stirnrad 27 kann auch im Gegensatz zu der in Fig. 5a dargestellten Ausführungsform vor dem Zahnkranz 1*1 liegen und . damit mit dem Rad 29 an dessen vorn liegendem Bereich in Eingriff stehen.

Damit der Positionsskalenring 5 nach dem Anfahren der Werkzeuge an einer Bezugsfläche des Werkstückes leicht auf Null gestellt werden kann, ist der Zahnkranz Ik in dem Skalenring 5 reibschlüssig gehalten, beispielsweise durch Federn 34, die in eine Nut 33 des Zahnkranzes Ik eingreifen und sich unter Spannung gegen die Innenwandung des Skalenringes 5 abstützen, wie es in Fig. 6 veranschaulicht ist.

In den Fig. 7 bis 10 sind noch einige typische Skaleneinteilungen der dem Positionsskalenring 5 und dem Spindelskalenring 10 zugeordneten Positions- bzw. Spindelskalen· veranschaulicht % ■

- 18 -

: - is - ■■;■■■■ . "^v:

Pig. 7 zeigt eine Skaleneinteilung, wie sie beispielsweise für die dem Längssupport einer Drehmaschine zugeordnete Vorschubspindel in Präge kommt« Der eingestellte Wert beträgt ' 24,^5 mm, was ersichtlich unmittelbar ablesbar ist.

In Fig. 8 sind Skalen dargestellt, die für die dem Quersupport einer Drehmaschine zugeordnete Vorschubspindel geeignet sind, mit deren Hilfe das Werkzeug zur Veränderung des Außen- oder Innendurchmessers des zu bearbeitenden Werkstückes vorschiebbar bzw. zurückziehbar ist. Der angezeigte V/ert von 62,5 gibt hierbei unmittelbar den Werkstückdurchmesser an.

Pig. 9 veranschaulicht eine Skalenanordnung, wie sie insbesondere für Präsmaschinen geeignet ist. Der eingestellte \ Skalenwert beträgt *J1,2O und ist ersichtlich einfach abzulesen. -

Fig. 10 schließlich zeigt eine Skaleneinteilung, wie sie für Zollmaßsysteme zweckmäßig ist. Der eingestellte Wert beträgt 17/32". Bei Verdrehung der Spindelskala (bei 10) von 0 zu 0 bewegt sich die Positionsskala (bei 5) jeweils um I/32" weiter. Bei der neuerdings häufig verwendeten Dezimalunterteilung im Zollmaßsystem kann die Gestaltung der Skalen der Skalenringe 5 und 10 derart geschehen, daß auf dem Positionsskalenring 5 in einem vorbestimmten Längenbereich, beispielsweise von 10", die ganzen und etvra die Zehntel Zoll erscheinen, während auf- der Skala des Spindelskalenringes 10 Hundertstel und Tausendstel Zoll,ablesbar sind.

■.: ■■■-■, ; -19 -

- 19 - ■ ' ■ .■■ ■■■■■,■■ ■■■-;:

Aus den Flg.* 7 bis 10 ist zu ersehen, daß die auf dem
Skalenring 5 jeweils angeordnete Positionsskala eine dem
gesamten Vorschubbereich oder einem festen Teil davon
entsprechende fortlaufende gleichmäßige Unterteilung und
Bezifferung aufweist« So entspricht beispielsweise die
Positionsskala nach Fig· 7 einem Vorschubbereich von
100 mm, während die Positionsskala nach Fig. 10 einem
solchen von 5" entspricht.

Im Gegensatz hierzu ist die Spindelskala auf dem Skalenring 10 jeweils in gleichlange aneinander anschließende
und gleichbezifferte Abschnitte unterteilt. Diese Abschnitte
sind jeweils durch die Bezifferungen 0-0 begrenzt und da- ■
zwischen gleichmäßig unterteilt* Die Länge dieser Abschnitte
entspricht jeweils einem Vorschubweg, vrie er durch den
Teilstrictiabstand der Positionsskala gegeben ist. Dies : . \

. 'S

bedeutet - vgl, beispielsweise Fig. 10 - daß wenn die . j Spindel um die Länge eines der Abschnitte (zwischen "0 - 0) ;

■ ■ ■ ' - i

der Spindelskala gedreht wird, die Positionsskala um einen | Teilstrich weiterwandert. In Fig. 10 bedeutet dies, daß j die Positionsskala beispielsweise von 16/32" auf 17/32" j weitergewandert ist» · · j

In Fig. 7, 9 und 10 ist die Bezifferung derart angeordnet, ,j daß sich bei Rechtsdrehung der Spindel zunehmende Werte j auf den Skalen ergeben, wie es zum Längsdrehen und ■ .:]

Positionieren beispielsweise bei Fräsmaschinen oder Ko- I

ordinatenbohrmaschinen erforderlich ist, während bei Fig. 8 J die Skalen umgekehrt sind, damit für das Durchmesser- j

' ■■-.'-. ■ - 20 -

drehen sich bei Rechtsdrehung der Spindel abnehmende Skalenwerte ergeben, die vorzugsweise gleich die Durchmes'serwerte des Werkstückes ergeben.

Das Getriebe 1st in all den vorstehend beschriebenen Fällen ein sog. Standgetriebe (im Gegensatz zu einem Umlaufgetriebe, d. h. Planetengetriebe)* Dadurch ist es möglich, alle gewünschten Übersetzungen ohne Be- · schränkungen mit verhältnismäßig einfachen Mitteln zu erzeugen und insbesondere die beschränkten räumlichen Verhältnisse in hervorragender Weise auszunutzen, so daß eine Anpassung an vorhandene Spindeldurchmesser wie überhaupt an die vorgegebenen Verhältnisse vorhandener Werkzeugmaschinen ohne weiteres möglich ist* Insbesondere ist keine Änderung baulicher Art an den Werkzeugmaschinen, die mit einer neueiMmgs gemäßen Stelleinrichtung ausgerüstet werden sollen, erforderlich*

-. 21 -

Claims (12)

1. Schutzansprüche

   1* Stelleinrichtung mit positionsrechnender Spindelskala, insbesondere für Vorschubspindeln bei Werkzeugmaschinen, bestehend aus einer fest unterteilten, den Spindelvorschub anzeigenden und mit der Spindel umlaufenden ersten Skala und einer dieser koaxial zugeordneten fest unterteilten und die erreichte Spindelposition anzeigenden zweiten Skala (Positionsskala), die mit der Spindel über ein Getriebe gekuppelt ist, sowie einer mit beiden Skalen zusammenwirkenden festen Markierung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden jeweils auf einem Ring (5, 10) oder einer Scheibe angeordneten Skalen ein zu diesen koaxiales Zwischenstück (6) ortsfest angeordnet ist_t das an seinem Außenumfang die feste Markierung (8a) trägt und als Träger für das als Standgetriebe ausgebildete Getriebe oder einzelner Teile davon ausgebildet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein aus Stirnzahnrädern (16-21) bestehendes Stufengetriebe ist, dessen Zahnräder zumindest teilweise an dem Zwischenstück (16) gelagert sind und in einen innenverzahnten Zahnkranz (14) eingreifen» der mit dem die Positionsskala tragenden Skalenring (5) verbunden ist. . · ■·. ■

   -22 -
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2,- dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spindel (O) ein Antriebszahnrad (16) unverdrehbar angeordnet ist, das mit einem an dem Zwischenstück (6) gelagerten zweiten Zahnrad (17) in Eingriff steht, welches mit an einem feststehenden Teil (2) gelagerten Zahnrädern (18, 19) gekuppelt ist, die ihrerseits über an dem Zwischenstück (6) gelagerte Zahnräder (20, 21) mit dem Zahnkranz (1*0 in treibender Verbindung stehen.
4. ht Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (16 bis 21) des Stufengetriebes zumindest teilweise in einem eigenen Lagerstück (22) gelagert sind, das in einer Ausnehmung (3) zwischen dem Zwischenstück (6) und einem feststehenden Teil (2) angeordnet und unverdrehbar mit dem Zwischenstück (6) oder dem feststehenden Teil'(2) verbunden ist. . '
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (6) mit dem feststehenden Teil (2), an dem es befestigt ist, eine Ausnehmung (3) begrenzt, .■.-'-. die nach Art eines Ringraumes ausgebildet und in der das Stufengetriebe untergebracht ist/
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe aus einem auf der Spindel (0) drehfest angeordneten spiralverzahnten Schraubenrad (2¹O besteht, das mit einem eine entsprechende Verzahnung (25b) tragenden und mit rechtwinklig zur Spindelachse verlaufender Drehachse in einer schiltza^tigen Ausnehmung (31) des

   ■:■■ ■■'..,'■ :■■ ■" - ' > ■■'■: ■'■. ■ ■" - 23 -

   Zwischenstückes (6) gelagerten Zahnrad (25) in Eingriff steht» welches auf seiner Umfangsflache zusätzlich eine gewindeähnliche Schneckenverzahnung (25c) trägt, mit der es mit der entsprechend gestalteten Innenverzahnung des Zahnkranzes (1*1) zusammenwirkt, der mit dem die Positionsskala tragenden Skalenring (5) verbunden ist,
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Winkelgetriebe ist, das, angetrieben von einem auf der Spindel (0) drehfest angeordneten Stirnzahnrad (27)j über ein in dem Zwischenstück (6) mit rechtwinklig zur Spindelachse verlaufender Drehachse gelagertes und über einen Winkeltrieb mit dem Stirnzahnrad (27) gekuppeltes Zwischenzahnrad (29) einen innenverzahnten Zahnkranz (1*4) antreibt, der mit dem die Positionsskala tragenden Skalenring (5) verbunden ist.
8. 8, Einrichtungnach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenzahnrad (29) an seiner Umfangsflache eine Schneckenverzahnung trägt, mit der es mit der entsprechend gestalteten Innenverzahnung des Zahnkranzes (14) in Eingriff steht, .: ; .
9. 9« Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,-daß das Zwischenstück einen Ansatz (7) aufweist, der zentriert an einem ortsfesten Halteteil (2) befestigbar ist und dem ein koaxialer zylindrischer Bund (8) des Zwischenstückes (6) zugeordnet ist, der zwischen die die Skalenrtragenden Skalenringe (5» IQ)

   ^:: ; .-.-■... ■■'■■■■■ - - .■■■■■■ '; λ ;- - 2k - _

   hineinragt und die feste Markierung (8a) trägt.
10. 10. .Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der ortsfeste Halte'teil (2) auf einer zylindrischen Umfangsfläche (H) den der Positionsskala zugeordneten ^: Skalenring (5) trägt, der reibschlüssig mit dem in ihm angeordneten innenverzahnten Antriebszahnkranz (1*1) gekuppelt ist.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Untersetzung des Getriebes auf die Unterteilung der Positionsskala derart abgestimmt ist, daß der Vorschub' der Spindel (0) in einem vorbestimmten Vorschubbereich unmittelbar ablesbar ist.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,. .> daß die Positionsskala auf dem zugeordneten Skalenring (5) eine dem gesamten Vorschubbereich der Spindel (0) oder einem festen Teil dieses Vorschubbereiches entsprechende . fortlaufend gleichmäßig runterteilte und bezifferte Skaleneinteilung aufweist und die Spindelskala auf dem zugeordneten Skalenring (10) in aneinander anschließende, jeweils gleich-lange und gleichbezifferte Skalenabschnitte unterteilt ist, deren Länge jeweils dem durch den Teilstrichabstand der Positionsskala gegebenen Vorschubweg entspricht.