DE19944973C2 - Steuerkurven-Zahnkettentrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zahnkettentrieb, bestehend aus einem antriebsseitigen Zahn­ kettenrad und mindestens einem abtriebsseitigen Zahnkettenrad sowie einer damit kämmenden 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 LK:
endseitige Durchbrüche. Die Durchbrüche nehmen Verbindungselemente - wie Bolzen oder Wiegegelenke - auf, über welche die einzelnen Zahnlaschen aneinandergereiht sind. Die Breite der Zahnkette bestimmt die Länge der Verbindungselemente, 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 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 und Glasverarbeitung - eingesetzt. Wegen der hier herrschenden heißen Umgebungsbedingungen sind metallische Zahnketten als Transportmittel gegenüber beispielsweise Transportbändern 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 mit unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit.

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 zur Ausführung mindestens einer Steuerkurvenfunktion in die Zahnkette auf der Rückseite zwischen den Zahnlaschen verschiedenartige Kurvenelemente angeordnet sind, die bei Drehung des Zahnkettentriebs einen einem Steuerprogramm entsprechenden und über eine ortsfeste Tastrolle abgreifbaren Kurvenverlauf ergeben.

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 Übertra­ gung einer hohen Kraft über die Zahnkette erfolgen. Durch die variable Aneinanderreihung 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 Schnappverbindung 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 im Bereich der Ausnehmung zumindest 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 einer Anzahl von verschiedenen Kurvenelementen nachbildbar ist, von denen ein erstes Kurvenelement als Bergelement, ein zweites Kurvenelement als Talelement und ein drittes Kurvenelement als beidseitig des Bergelements zum Talelement hin angeordnetes 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 beidseitig 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 verlustarme Reib- und somit Verschleißeigenschaften besitzt.

Um eine Führung zwischen der Zahnkette und 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 Ausbildung 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 schmalen Tastrollen nebeneinander vorzusehen. Anderenfalls ist eine 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 Übergangselement und

Fig. 3c eine Seitenansicht eines Kurvenelementes als Talelement.

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 der des Zahnkettenrades 2 verdoppelte Teilung. Die Zahnkette 1 besteht zur Kraftübertragung aus einzelnen Zahnlaschen 3. Die Zahnlaschen 3 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 wird hier als Talelement bezeichnet, da es den Abstand zur Umlauflinie des Kettentriebes minimiert. Zwei symmetrisch gespiegelte Kurvenelemente 7c gewährleisten als beidseitige Übergangselemente den allmählichen Übergang zwischen je einem Kurvenelement 7a als Bergelement und 7b als Talelement.

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 6 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. Damit erfolgt die Befestigung der Kurvenelemente 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 undrehbarer, verriegelbarer Verbindung steht. Der Aufnahmedurchbruch 11 ist derartig angeordnet, daß das ihn 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 die gegenüberliegenden beidseitigen Abflachungen den Weg durch den Schlitzbereich der Ausnehmung 9 zum Lösen des Kurvenelementes 7a, 7b und 7c freigeben oder zur Verriegelung sperren. Um ein selbsttätiges Lösen zu vermeiden, kann hierfür ein entsprechendes Werkzeug eingesetzt werden.

Die Breite der Zahnkette 1 ist gemäß Fig. 2 mit verschieden langen Profilzapfen des Gelenks 5 frei variierbar. Damit erfolgt zum einen eine Dimensionierung der Zahnkette 1 nach der erforderlichen Leistung; zum anderen bietet die Breite der Zahnkette 1 den Platz, um mehrere verschiedenartige Kurvenverläufe 12a, 12b nebeneinander überlappend hierauf anzuordnen. 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 jeweils 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 kann der Kurvenverlauf auf der Zahnkette für eine Kurvensteuerung einer Maschine realisiert werden.

Claims (11)

1. Zahnkettentrieb, bestehend aus einem antriebsseitigen Zahnkettenrad und mindestens einem abtriebsseitigen Zahnkettenrad sowie einer damit kämmenden Zahnkette, die aus einzelnen mit den Zahnkettenrädern im Eingriff stehenden< metallischen Zahnlaschen mit endseitigen Durchbrüchen besteht, welche gelenkbildende Verbindungselemente aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausführung mindestens einer Steuerkurvenfunktion in die Zahnkette (1) auf der Rückseite (6) zwischen den Zahnlaschen (3) verschiedenartige Kurvenelemente (7a, 7b, 7c) angeordnet sind, die bei Drehung des Zahnkettentriebs einen einem Steuerpro­ gramm entsprechenden und über eine ortsfeste Tastrolle (8) abgreifbaren Kurvenverlauf ergeben.

2. Zahnkettentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kurvenelement (7a, 7b, 7c) mit einer Ausnehmung (9) versehen ist, über die eine lösbare Befestigung des Kurvenelements (7a, 7b, 7c) an der Zahnkette (1) mittels einer Schnappverbindung 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) als geschlitzter Kreis ausgebildet ist und der Trägerbolzen (10) im Bereich der Ausnehmung (9) eine der Breite des Schlitzes entsprechende beidseitige Abflachung aufweist, so daß das Kurvenelement (7a, 7b, 7c) über eine Drehung des Trägerbolzens (10) formschlüssig 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) aufliegen.

7. Zahnkettentrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kurvenverlauf aus einer Anzahl von 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.