DE19944973A1 - Steuerkurven-Zahnkettentrieb - Google Patents
Steuerkurven-ZahnkettentriebInfo
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Abstract
Zahnkettentrieb, bestehend aus einem antriebsseitigen Zahnkettenrad und mindestens einem führenden oder abtriebsseitigen Zahnkettenrad sowie einer darüber verlaufenden Zahnkette, die aus einzelnen mit den Zahnkettenrädern in Eingriff stehenden metallischen Zahnlaschen mit je zumindest zwei endseitigen Durchbrüchen besteht, welche gelenkbildende Verbindungselemente aufnehmen, wobei die Zahnkette (1) zur Ausführung einer Steuerkurvenfunktion auf der Rückseite (6) verschiedenartige Kurvenelemente (7a, 7b, 7c) trägt, die derartig variabel aneinanderreihbar sind, daß sich bei Drehung des Zahnkettentriebs ein einem Steuerprogramm entsprechender und über eine ortsfeste Tastrolle (8) abgreifbarer Kurvenverlauf ergibt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Zahnkettentrieb, bestehend aus einem antriebsseitigen
Zahnkettenrad und mindestens einem führenden oder abtriebsseitigen Zahnkettenrad
sowie einer darüber verlaufenden Zahnkette gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßer Zahnkettentrieb ist aus dem Prospekt "Wissenswertes über
Zahnkettentriebe" der Firma Mannesmann Rexroth Pneumatik GmbH, Hannover
(Druck-Nr. G 080DA200/0996) bekannt. Zentraler Bestandteil aller Zahnkettentriebe ist
eine Zahnkette. Die Zahnkette besteht aus einzelnen auf zumindest einer Seite mit
einer Verzahnung versehenen Zahnlaschen, die aus Stahlblech gefertigt sind. Jede
Zahnlasche besitzt zwei endseitige Durchbrüche. Die Durchbrüche nehmen
Verbindungselemente - wie Bolzen oder Wiegegelenke - auf, über die die einzelnen
Zahnlaschen aneinanderreihbar sind. Die Breite der Zahnkette wird über die Länge der
Verbindungselemente bestimmt, die endseitig vernietet sind oder anderweitig
zusammengehalten werden.
Bei einem offenbarten Beispiel im oben erwähnen Prospekt ist die Zahnkette über ein
antriebsseitiges Zahnkettenrad sowie über ein abtriebsseitiges Zahnkettenrad zur
Bildung eines Zugmittelgetriebes geführt. Zusätzlich können führende Zahnkettenräder
vorgesehen werden, um beispielsweise die Funktion einer Umlenkung zu erfüllen.
Somit bildet diese Anordnung einen Zahnkettentrieb bei Maschinenantrieben.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit eines gattungsgemäßen Zahnkettentriebes ist
die Ausführung einer Transportfunktion. So werden Zahnkettentriebe zur Bildung von
Förderstrecken, beispielsweise bei der Glasherstellung, eingesetzt. Wegen der hier
herrschenden heißen Umgebungsbedingungen sind Zahnketten als Transportmittel
besonders gut geeignet.
Neben den vorstehend beschriebenen bekannten Einsatzgebieten einer Zahnkette
zum Zweck der Kraftübertragung und des Transportes erschließt die vorliegende
Erfindung dem Zahnkettentrieb das neue Einsatzgebiet der mechanischen Steuerung,
welches jedoch auch in Kombination mit einem vorstehend beschriebenen bekannten
Einsatzgebiet angewendet werden kann.
Aus dem Gebiet der mechanischen Steuerung ist aus Dubbel-Taschenbuch für den
Maschinenbau (16. Auflage 1987, S 137) eine Kurvensteuerung bekannt. Die
Kurvensteuerung leitet die Bewegung eines Maschinenteils mit Hilfe mechanischer
Übertragungselemente von einem anderen ab; auch die zur Bewegung erforderliche
Energie wird über die Steuerung aufgebracht. Der Zusammenhang zwischen der zu
steuernden Bewegung und der Bewegung, von der diese abgeleitet wird, kann bei
Verwendung von Steuerkurven vielfältig gestaltet werden. Beispielsweise wird eine
Kurvensteuerung bei Drehautomaten angewendet. Ausgehend von einer Steuerwelle,
die mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umläuft und während eines Umlaufes die
Fertigung eines Werkstücks bewirkt, erfolgt der Bewegungsablauf der einzelnen
Maschinenteile, beispielsweise des Langdrehsupportes, des Revolversupportes oder
des Stangenvorschubes.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zahnkettentrieb der
gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß dieser zur Ausführung einer
Steuerkurvenfunktion geeignet ist.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Zahnkettentrieb gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die
nachfolgenden Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß eine Zahnkette zur Ausführung
einer Steuerkurvenfunktion auf der Rückseite verschiedenartige Kurvenelemente trägt,
die derartig variabel aneinanderreihbar sind, daß sich bei Drehung des
Zahnkettentriebes ein einem Steuerprogramm entsprechender und über eine ortsfeste
Tastrolle abgreifbarer Kurvenverlauf ergibt.
Der Vorteil der Erfindung ist, daß eine Kurvensteuerung für eine Maschine möglich ist,
bei der eine verschleißfreie Zahnkette über eine extrem lange Betriebszeit die
Genauigkeit der Kurvensteuerung aufrechterhält. Gleichzeitig kann in vorteilhafter
Weise auch die Übertragung einer hohen Kraft über die Zahnkette erfolgen. Durch die
variable Aneinanderreihbarkeit verschiedenartiger Kurvenelemente sind mit der
Zahnkette unterschiedliche Steuerprogramme flexibel darstellbar.
Vorzugsweise ist jedes Kurvenelement mit einer Ausnehmung versehen, über die eine
Befestigung des Kurvenelementes an der Zahnkette mittels einer Clipverbindung
erfolgt. Eine andere denkbare Befestigungsalternative besteht darin, daß jedes
Kurvenelement mit einer Ausnehmung versehen ist, über die eine Befestigung des
Kurvenelementes mit der Zahnkette mittels einer Verriegelung über einen
Trägerbolzen erfolgt. Die Verriegelung gewährleistet hierbei eine besonders stabile
Befestigung zwischen dem Kurvenelement und der Zahnkette. Optimalerweise ist der
Trägerbolzen an der Zahnkette in einer mittig zwischen den endseitigen Durchbrüchen
jeder Zahnlasche gelegenen Trägerbohrung gehalten. Die Ausnehmung ist
vorzugsweise nach Art eines geschlitzten Kreises ausgebildet und der Trägerbolzen
weist zumindest im Bereich der Ausnehmung eine die Breite des Schlitzes
entsprechende Abflachung auf, so daß das Kurvenelement über eine Drehung des
Trägerbolzens montierbar oder demontierbar ist. Von besonderem Vorteil ist es, wenn
die Ausnehmung zur Befestigung mittig auf der Unterseite des Kurvenelementes
angeordnet ist und die beidseitigen Endbereiche der Unterseite des Kurvenelementes
als Auflage dienen, die auf benachbarten gelenkigen Verbindungselementen der
Zahnkette zur Auflage kommen, und daß die Oberseite des Kurvenelementes als
Kurvensegment ausgebildet ist. Diese geometrische Anordnung der Befestigungs- und
Abstützpunkte zwischen Kurvenelement und Zahnkette gewährleistet eine sichere,
spielarme Befestigung und beeinträchtigt nicht die Flexibilität der Zahnkette.
Einen stufenfreien Kurvenverlauf stellt die folgende, die Erfindung verbessernde
Maßnahme sicher, wonach der Kurvenverlauf aus genau drei verschiedenen
Kurvenelementen nachbildbar ist, von denen ein Kurvenelement als Bergelement, ein
weiteres Kurvenelement als Talelement und ein letztes Kurvenelement als
Übergangselement ausgebildet ist. Ebenso ist es auch denkbar, weniger oder mehr
als diese drei verschiedenen Kurvenelemente zu verwenden, um einen dem Einsatzfall
entsprechenden Kurvenverlauf darzustellen.
Als gelenkbildende Verbindungselemente für die Zahnkette kommen im einfachsten
Falle beiseitig genietete Rundbolzen zur Bildung eines Bolzengelenkes zur
Anwendung. Besonders gute Laufeigenschaften sind jedoch mit einem Wiegegelenk
zu erzielen. Das Wiegegelenk besteht aus zwei Profilzapfen, die abhängig vom
Kettentyp auch unterschiedlich profiliert sein können. Beide Profilzapfen sind in den
Zahnlaschen fixiert. Bei einer Gelenkbewegung, d. h. einem Ein- oder Auslauf der
Zahnkette am Zahnkettenrad rollen beide Profilzapfen aufeinander ab. Hierbei findet
keine Gleitreibung im Gelenk statt, so daß das Wiegegelenk hervorragende
Verschleißeigenschaften besitzt.
Um eine Selbstführung der Zahnkette auf den Zahnkettenrädern sicherzustellen, kann
diese zusätzlich zu den mit den Zahnkettenrädern im Eingriff stehenden metallischen
Zahnlaschen mit metallischen Führungslaschen bestückt werden. Diese
Führungslaschen korrespondieren mit entsprechenden nutförmigen Ausnehmungen
am Zahnkettenrad, wobei die Zahnkette während des Betriebes in ihrer Funktionslage
gehalten wird.
Durch Abbildung mehrerer verschiedenartiger Kurvenverläufe auf der Breite der
Zahnkette können gleichzeitig mehrere Steuerprogramme ausgeführt werden oder ein
Steuerprogramm hieraus ausgewählt werden. Ersterenfalls ist eine der gewünschten
Anzahl der Steuerprogramme entsprechende Anzahl an Tastrollen nebeneinander
vorzusehen. Anderenfalls ist die einzige Tastrolle durch Wechsel auf einen anderen
Kurvenverlauf einem neuen Steuerprogramm anpaßbar. Ebenso kann durch
Austausch der Kurvenelemente das Steuerprogramm in jeder Steuerspur verändert
werden.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit
der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der
Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine Frontansicht z. T. Längsschnitt eines Ausschnittes eines
Zahnkettentriebes mit Steuerkurvenfunktion im Bereich eines
Zahnkettenrades,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Zahnkette nach Fig. 1 im Schnitt A-A sowie B-
B,
Fig. 3a eine Seitenansicht eines Kurvenelementes als Bergelement,
Fig. 3b eine Seitenansicht eines Kurvenelementes als Talelement und
Fig. 3c eine Seitenansicht eines Kurvenelementes als Übergangselement.
Der Zahnkettentrieb nach Fig. 1 zeigt ausschnittsweise eine Zahnkette 1, deren nach
Innen gerichtete Verzahnung mit der außenradialen Verzahnung eines
korrespondierenden Zahnkettenrades 2 zusammenwirkt. Dabei besitzt die Zahnkette 1
eine gegenüber des Zahnkettenrades 2 verdoppelte Teilung. Die Zahnkette 1 besteht
zur Kraftübertragung aus einzelnen Zahnlaschen 3. Die Zahnlaschen 3 sind nierenartig
geformt und besitzen am unteren, dem Zahnkettenrad 2 zugewandten Bereich, eine
Verzahnung zur Kraftübertragung. Weiterhin sind zwei endseitige Durchbrüche 4, 4' je
Zahnlasche 3 vorgesehen, die der Verbindung mit den benachbarten Zahnlaschen
dienen. Als Verbindungselemente, die eine Gelenkfunktion besitzen, kommen zwei
Profilzapfen zur Verwendung, die ein Wiegegelenk 5 bilden.
Zum Ausführen einer Steuerkurvenfunktion sind auf der Rückseite 6 der Zahnkette 1
verschiedenartige Kurvenelemente 7a, 7b und 7c angebracht. Dabei läßt sich das
Kurvenelement 7a als Bergelement bezeichnen, da es den Abstand zur Umlauflinie
des Kettentriebes maximiert. Das Kurvenelement 7b ist als Talelement bezeichenbar,
da es den Abstand zur Umlauflinie des Kettentriebes minimiert. Ein je
dazwischenliegendes Kurvenelement 7c gewährleistet als Übergangselement den
allmälichen Übergang zwischen den Kurvenelementen 7a und 7b. Hierdurch entsteht
bei Umlauf der Zahnkette 1 von einem ortfesten Betrachtungspunkt aus gesehen ein
Kurvenverlauf auf der Rückseite 6 der Zahnkette 1. Dieser Kurvenverlauf ist mittels
einer federbelasteten Tastrolle 8 abgreifbar und über ein nicht weiter dargestelltes
Hebelsystem zur Steuerung von Maschinenfunktionen vorgesehen.
Jedes Kurvenelement 7a, 7b und 7c besitzt auf seiner der Zahnkette 1 zugewandten
Seite eine Ausnehmung 9. Hierüber erfolgt die Befestigung des Kurvenelementes 7a,
7b und 7c an der Zahnkette 1. Die Verbindung wird über einen Trägerbolzen 10
hergestellt, der zu diesem Zwecke auch mit einem in der Mitte jeder Zahnlasche 3
gelegenen Aufnahmedurchbruch 11 in Verbindung steht. Der Aufnahmedurchbruch 11
ist derartig angeordnet, daß das ihm umgebende Material der Zahnlasche 3 in die
nicht zur Kraftübertragung genutzten Verzahnungslücken des Zahnkettenrades 2
eintaucht. Das Befestigen oder Lösen des Kurvenelementes 7a, 7b oder 7c an der
Zahnkette 1 erfolgt über eine Verdrehung des Trägerbolzens 10 um 90°, wobei
gegenüberliegende beidseitige Abflachungen einen verengten Schlitzbereich der
Ausnehmung 9 zum Lösen des Kurvenelementes 7a, 7b und 7c freigeben oder zur
Verriegelung sperren.
Die Breite der Zahnkette 1 ist gemäß Fig. 2 mit verschieden langen Profilzapfen des
Gelenks 5 frei variierbar. Damit erfolgt zum einen eine leistungsmäßige
Dimensionierung der Zahnkette 1; zum anderen bietet die Breite der Zahnkette 1 den
Platz, um mehrere verschiedenartige Kurvenverläufe 12a, 12b hierauf darzustellen.
Korrespondierende Tastrollen 8, 8' - gemäß Schnitt B-B - dienen zum Abgreifen dieser
Kurvenverläufe, um gleichzeitig mehrere Steuerprogramme auszuführen. Wie der
Schnitt A-A zeigt, sind benachbarte Kurvenelemente 7a und 7c derart nebeneinander
angeordnet, daß sie bei Einlauf in den rotatorischen Bewegungsabschnitt im Bereich
des Zahnkettenrades 2 und aus diesem heraus in den translatorischen
Bewegungsabschnitt sich gegenseitig nicht durch die dabei auszuführende
Relativbewegung behindern. Der Kurvenverlauf ergibt sich während des rotatorischen
Bewegungsabschnittes durch die spezielle Formgebung der Kurvenelemente 7a, 7b
und 7c.
Das Bergelement ist nach Fig. 3a mit einem den Abstand zur Umlauflinie der
Zahnkette maximierenden Bergbereich 12 versehen. Beidseitig neben der
Ausnehmung 9 besitzen die Kurvenelemente 7a, 7b und 7c im Endbereich eine als
Auflage 15, 15' ausgebildete Unterseite, die je auf den benachbarten
Verbindungselementen der Zahnkette 1 zur Auflage kommt.
Das Kurvenelement 7c ist als Übergangselement nach Fig. 3b im Unterschied zu
dem vorstehend beschriebenen Kurvenelement 7a mit einem Übergangsbereich 13
versehen. Das Kurvenelement 7b besitzt gemäß Fig. 3c einen Talbereich 14.
Aus diesen drei vorstehend beschriebenen Kurvenelementen 7a, 7b und 7c ist der
Kurvenverlauf mit der Zahnkette für eine Kurvensteuerung einer Maschine
nachbildbar.
Claims (11)
1. Zahnkettentrieb, bestehend aus einem antriebsseitigen Zahnkettenrad und
mindestens einem führenden oder abtriebsseitigen Zahnkettenrad sowie einer
darüber verlaufenden Zahnkette, die aus einzelnen mit den Zahnkettenrädern im
Eingriff stehenden metallischen Zahnlaschen mit je zumindest zwei endseitigen
Durchbrüchen besteht, welche gelenkbildende Verbindungselemente
aufnehmen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnkette (1) zur Ausführung einer Steuerkurvenfunktion auf der
Rückseite (6) verschiedenartige Kurvenelemente (7a, 7b, 7c) trägt, die derartig
variabel aneinanderreihbar sind, daß sich bei Drehung des Zahnkettentriebs ein
einem Steuerprogramm entsprechender und über eine ortsfeste Tastrolle (8)
abgreifbarer Kurvenverlauf ergibt.
2. Zahnkettentrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Kurvenelement (7a, 7b, 7c) mit einer Ausnehmung versehen ist, über
die eine lösbare Befestigung des Kurvenelements (7a, 7b, 7c) an der Zahnkette
(1) mittels einer Clipverbindung erfolgt.
3. Zahnkettentrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Kurvenelement (7a, 7b, 7c) mit einer Ausnehmung (9) versehen ist,
über die eine Befestigung des Kurvenelements (7a, 7b, 7c) an der Zahnkette (1)
mittels einer lösbaren Verriegelung über einen Trägerbolzen (10) erfolgt.
4. Zahnkettentrieb nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Trägerbolzen (10) an der Zahnkette (1) in einer mittig zwischen den
endseitigen Durchbrüchen (4, 4') jeder Zahnlasche (3) gelegenen Trägerbohrung
(11) gehalten ist.
5. Zahnkettentrieb nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmung (9) nach Art eines geschlitzten Kreises ausgebildet ist und
der Trägerbolzen (10) im Bereich der Ausnehmung (9) eine die Breite des
Schlitzes entsprechende beidseitige Abflachung aufweist, so daß das
Kurvenelement (7a, 7b, 7c) über eine Drehung des Trägerbolzens (10)
montierbar oder demontierbar ist.
6. Zahnkettentrieb nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmung (9) zur Befestigung mittig auf der Unterseite des
Kurvenelements (7a, 7b, 7c) angeordnet ist und die beidseitigen Endbereiche
der Unterseite des Kurvenelements (7a, 7b, 7c) als Auflage (15, 15') ausgebildet
sind, die auf benachbarten gelenkigen Verbindungselementen der Zahnkette (1)
zur Auflage kommen, und daß die Oberseite des Kurvenelements (7a, 7b, 7c) als
Kurvensegment ausgebildet ist.
7. Zahnkettentrieb nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Kurvenverlauf aus genau drei verschiedenen Kurvenelementen (7a, 7b,
7c) nachbildbar ist, von denen ein Kurvenelement (7a) als Bergelement, ein
Kurvenelement (7b) als Talelement und ein Kurvenelement (7c) als
Übergangselement ausgebildet ist.
8. Zahnkettentrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gelenkbildenden Verbindungselemente zur Bildung eines Bolzengelenks
als beidseitig genietete Rundbolzen ausgestaltet sind.
9. Zahnkettentrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gelenkbildenden Verbindungselemente zur Bildung eines Wiegegelenks
als beidseitig genieteten Profilzapfen ausgestaltet sind.
10. Zahnkettentrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnkette (1) zusätzlich zu den mit den Zahnkettenrädern (2) im Eingriff
stehenden metallischen Zahnlaschen (3) mit metallischen Führungslaschen
bestückt ist.
11. Zahnkettentrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch Bildung mehrerer verschiedenartiger auf der Breite der Zahnkette (1)
nebeneinanderliegender Kurvenverläufe (12a, 12b) gleichzeitig mehrere
Steuerprogramme ausführbar sind oder ein Steuerprogramm hieraus auswählbar
ist.
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1999
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