DE2206930C3

DE2206930C3 - Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE2206930C3
Application number: DE2206930A
Authority: DE
Inventors: Thomas Don Mount Clemens Mich. Vertin (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-02-16
Filing date: 1972-02-14
Publication date: 1974-09-26
Also published as: FR2125851A5; CA934189A; DE2206930A1; US3720115A; IT950558B; GB1378387A; DE2206930B2

Description

Widerdrucken der Teile der Antriebsvorrichtung auf- lieh jede gewünschte_ Anzahl von!7Mm

jebracht werden müssen. Schnecke und Zahnstange standhaltern 21 zu einer Zahnstange *» J^^de

können gleiche Härte haben, da nur minimale Rei- wünschten Länge ^^anlJ"_t ^e.^?S_een Zahnen 20

bung auftritt. Dies führt zu einem Kleinhalten der an zwischen benachbarten platten°™8^ £J _{m wer}-

Scbnecke und Zahnstange gleichmäßigen Abnutzung. 5 können auf einfache WeisAJ?21 Ie erforder-

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Aus- den, daß von den Abstandha tern *im β

föhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt liehe Werkstoffmenge abgeschUflen wirf. AW

Fig 1 im Grundriß eine Werkzeugmaschine mit Weise ist es möglich, die'™ζ^7ύ<*»

einer Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung ge- Zähnen 20 auf em Omnium

maß der Erfindung, - zwangläuf.ge Steuerung

F i g. 2 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Li- zu bewirken, das mit HilfeJ^.

nie 2-2 in F i e 1 angetrieben wird. F ι g. 3 zeigt, daß

Fig.?fn dnern noch größeren Maßstab in einer gen Zähne 20 gegenüber der }**^

verkürzten Seitennnsicht Teile der Konstruküon nach stange 15 unter einem Schrauben- oder

Fig.l bei Betrachtung von der Linie 3-3 in Fig. 1 15 winkel angeordnet sind D«?* ?™

aus Schrägungswinkel kann z.B. 1°8 22

Fig.4 einen Teilschnitt längs der Linie 4-4 in Durch die Verwendung der ^f^

Fi„f ten plattenförmigen Zähne 20 erhalt man

Fig.5 «inen weiter vergrößerte TeUsclmitt längs stange 15, die ohne toten Gang und ohneJ^^e ™^er

der Linie 5-5 in F i _B. 3, a„ schüssige Bewegung arbeitet. D.e ρla««fojn ge

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 3, Zähne 20 und die Pl"¹^^™^^ ^Α^^S_16n Fig. 7 im Grundriß einen Teil einer abgeänderten können als genormte Bauteile auf ^Ldg' f^na' ,_ Zahnstange, bei der sich die Zähne im rechten Win- werden, so daß sich nach dem Eingang emer Beste fcel zur Längsachse der Zahnstange erstrecken, lung jede gewünschte Zahnstange leicht und

Fig. 8 in einem verkürzten 1 eilschnitt einen Elek- »5 zusammenbauen laßt. _r

tromoV bei dem die Antriebsschnecke auf dem Fi.«.7 zeigt in einem leil ^e'^nes S

Läufer dos Motors angeordnet ist. abgeänderte Zahnstange la a, oe, aer

F i g. 9 in einem Teilschnitt eine Antriehschnecke genzähne 20 α .m rechten Winkel ™)^^Τ_ mit zapfenförmigen Zähnen, die an ihren freien En- Zahnstange angeordnet sind. Die IaU-der aog den halbkugelförmig abgerundet sind, 30 denen Konstruknon nach F ig Λ die an. Hana

Fig. 10 in einem Teilschnitt eine Antrieb- Fig. 3 und 6 beschriebenen ieilen e. ispe -en ^m_ schnecke, deren zapfenförmige Zähne an ihrer freien jeweils mit den gleichen Bezugszahlen unter Beitu Enden eine konische Form haben, gung des Buchstaben α bezeichnet

F i g. 11 in einem Teilschnitt eine Antriebsschnecke Gemäß Fig.! unterstutzt d.e _Saule .13 eim..ar t,

mit zapfenförmigen Zähnen, die mit konischen freien 35 bare Antriebsschnecke 26, die mit der ^Zaiinsta"^ Enden versehen sind. zusammenarbeitet, um d,e Säule bzw.

In Fig. 1 erkennt man eine insgesamt mit 10 be- Maschinenelement 13 gegenüber den o zeichnete Fräsmaschine mit zwei ortsfesten Tischen schinenelementen oder Hschen IJ _uid 11 und 12 einer bewegbaren Säule 13 und einer gen. Gemäß Fig. 2 umfaßt die Antricb Rriicke 14 4° allgemein zwei mit Verzahnungen versehene lei

Gemäß F i g. 1 ist eine insgesamt mit 15 bezeich- und 28. Der Teil 28 der Schnecke ist gegenüber nete Zahnstange vorgesehen und an einem der Ma- Teil 27 winkelverstellbar und Kann J^ schinenelemenfe. nämlich dem ortsfesten Tisch 11, axialer Richtung m.t Hilfe von Be befestigt. Die Zahnstange !5 kann jede beliebige ge- od. dgl. so empcMelh werden, a»» Vu , wünschte Länge erhalten und sich aus mehreren Ab- 45 bzw. keine überschüssige Bew.gu f ; schnitten 16 zusammensetzen. clic Bewcgungsncntung ^¹™*™ U

Gemäß F ig. 6 umfißt die Zahnstange 15 eine gegenüber den ortsfesten Maschinen Uomnten Il langgestreckte Traeplatte 17 die mit dem ortsfesten und 12 umgckel.M wird In E- , R 2 sind d.c FeJc MaSiinenelcment oder Tisch 11 durch zwei Halte- und 28 der Ar,nc-^hnecke d.^^ hnc stücke 18 und mehrere Kopfschrauben 19 verbunden ₅c eine DcMmimte \rx der Verzahnung gezug ^istist GemäC F ig. 3 und 5 umfaßt die Zahnstange 15 Der mit Zahnen versehene κ el 27 der Sd inccK

mehreTals Klötze ausgebildete Zähne 20 in Form bi'.det e.nen Bestar.lte.l eines .ylmdnchen Kor, r_; rechtwinklig profilierter'piatten. Die rechteckig pro- 29. Der Te₁I 28 der Schnecke ist .u f dem zy In filierten plattenförmigen Zahnsta.igen7a.hne 20 wer- dnschen Korj.cr 29 drchba ^!.put unj w,raa den durch piattcnförmigc Abstandhalter 21 in den 55 I laltermge 31. <u) dgl im geλ uns cn . ' ^^_c gewünschten Längsabständen gehalten und sind zw- .stnnd von dem IcI 27 p.h1 Un U·' '^¹* sehen den beiden Haherstückcn 18 festgelegt. Gemäß Korper 29 ,st ,m nncren m.. im r, ^n UtUη FiP.5 sind die rechteckig profilierten Zahn, 20 und versehen, die auf r.ncr Y^k- -f . < "¹^;^L "^ ^ J die Abstandhalter 21 auf'der Tragplatte 17 an ihren wekhen kugc lapcrn 33 ,.cla^r ,1. MH^tr ^c U beiden Enden auf beliebige Weise festgelegt, z.B. 6c 32 »t der z> mdnscho Κοψ,- 29 u ,1 ^g ^ ^

l Π dh dhfest verbunden ν B .

vo

beiden Enden auf beliebige gg, 32 »t der z> ψ

durch Spannteile 22. die mit der Trapplatte Π durch drehfest verbunden, ν B. .1, r-.l

Kopfschrauben 23 verbunden sind. CicmSB F i «. 6 h.itcn 3ft c.nercf.n.K K. ·. Iu

können außerdem I'aBstifte 24 vorgesehen sein, mn Sdnu^c /ι. -α;, .el: η ka.w «π m

die plattenförmigen Ahs-.andha.lcr 21 ,, ihrer Lage ^ runp « .^c^n Make,,· ^-^;^^^^ ^

ZU ΙΊ3.1 ten. ' . .. _f , ι 1 ■ , 11;.;,., υ., /l/ir ^""!'1!^ Π

fli lttföi" ;n^h;,ut o,c auf nend.,^- *^v ^'T"J

Die rechtwinklig profilierten plattenförmig" ,;n^h;,ut. o,c auf nend.,^- *^v ^',T_or"S

0 und die pKM.enfönnigai Abstandhalter 21 ΚΓ,...·,ρΐ μπ,Ι. Mm emcm lr ,

aus gehärteten, Stahl, und m„ , kann nalür- 32 ist cmc R.cmen

5 6

näß F i g. 1 läuft über die Riemenscheibe 37 und F i g. 0 ircigt einen Zapfen 40 / mit einem halbku·

:ine ähnliche Riemenscheibe auf der Kraftabgabc- gclförmig abgerundeten freien Ende zum Eingriff in

welle eines umsteuerbaren Motors, z. B. eines Elek- die plattenförmigen Zähne einer Zahnstange 15 /

tromotors 39, ein Treibriemen 38. Der Motor 39 ist nach der Erfindung. Die Teile der in Fig. 9 gezeigten

auf beliebige Weise an der Säule 13 befestigt. S Schnecken- und 7ahnstangenanord;nung, die in

F i g. 3,4 und 5 zeigen eine erste Ausführungsform F i g. 1 bis 6 dargestellten Teilen entsprochen, sind jc-

einer Antriebsschnecke 26 mit einer sich längs einer weils mit den gleichen Bezugszahlen unter Beifügung

Schraubenlinie erstreckenden Zähnen in Form meh- des Buchstabens/ bezeichnet. Der Zapfen 40/ ist mit

rerer Zapfen 40. Jeder der Zapfen 40 ist in den inne- einem halbkugelförmig abgerundeten freien Ende 69

ren Laufring eines Kugellagers, 41 z.B. mit einem io versehen, das mit Zahnstangenzähnen 20/ zusiim-

Preßsitz eingebaut. Die nach außen abgedichteten menarbeitet. Die Schnecke 26/ arbeitet mit der

Kugellager 41 sind jeweils in sine Bohrung 42 am Zahnstange 15/ in der bezüglich der Ausführumgs-

Umfang des Teils 27 bzw. 28 der Schnecke 26 einge- form nach F i g. 1 bis 6 beschriebenen Weise zusarti-

baut. Wie in Fig.3 schematisch gezeigt, sind meh- men.

rere Zapfen 40 längs Schraubenlinien auf den 15 Fig. 10 zeigt einen an seinem freien Ende mit Schneckenteilen 27 und 28 so verteilt, daß die An- einer konischen Nase versehenen Zapfen 401 zur Ordnung eine Antriebsschnecke bildet, die Zähne in Verwendung bei einer Antriebsschnecke. In Fig. 10 Form von Zapfen aufweist, welche mit den recht- sind Teile, die an Hand von F i g. 1 bis 6 beschriebewinklig profilierten Zähnen 2<9 der Zahnstange 15 nen Teilen entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezusammenarbeiten. »0 zugszahlen unter Beifügung des Buchstabens 1 bc-

Die zapfenförmigen Zähne der Antriebsschnecke zeichnet. Der Zapfen 401 weist an seinem freien Ende

26, die durch die Zapfen 40 gebildet sind, bilden eine konische Nase 70 auf, die mit einer strmseitigen.

praktisch eine Schnecke, die nut der Zahnstange 15 Abrundung versehen ist und eine komische Umfangs-

so zusammenarbeitet, daß kein toter Gang bzw. fläche 71 aufweist, welche letztere mit den Zahnstan-

keine überschüssige Bewegung auftritt, wenn das eine »5 genzähnen "*.91 zusammenarbeitet. Die Schnecke 261

Maschinenelement gegenüber dem anderen Maschi- arbeitet mit der Zahnstange 151 in der bezüglich der

nenelement bewegt wird. Die Toleranzen zwischen Ausführungsform nach F i g. 1 bis 6 beschriebenen

den Zapfen 40 und den rechtwinklig profilierten Weise zusammen.

Zähnen 20 können auf einem minimalen Wert, gehal- Fig. 11 zeigt eine zweite Ausführungsform eines

ten werden. 3° mit einer konischen Nase versehenen Zapfens zur

Fig. 8 zeigt in einem verkürzten Teilschnitt einen Verwendung als Bestandteil einer Antriebsschnecke, umsteuerbaren Elektromotor, auf dessen Läufer eine Die Teile der Anordnung nach Fig. 11, die Teilen Antriebsschnecke 26c angeordnet ist Die Einzelhei- der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 6 entsprechen, ten des Elektromotors sind nur schematisch angedeu- sind jeweils mit den gleichen Bezugszahlen unter Beitet, denn es kann ein beliebiger umsteuerbarer Elek- 35 fügung des Buchstabens η bezeichnet. Der Zapfen tromotor dieser allgemeinen Bauart verwendet wer- 4On weist eine konische bzw. kegelstumpfförmige den. Diejenigen Teile der Antriebsschnecke, welche Nase 72 auf, die mit den Zahnstangenzähnen 2On schon beschriebenen Teilen entsprechen, sind jeweils zusammenarbeitet. Die Schnecke 26 η arbeitet mit mit den gleichen Bezugszahlen unter Beifügung des der Zahnstange 15 η in der an Hand von Fig. 1 bis 6 Buchstabens c bezeichnet. In F i g. 8 erkennt man den 40 beschriebenen Weise zusammen,
insgesamt mit 43 bezeichneten Elektromotor, der Bei den gezeigten Antriebsvorrichtungen ist der einen ortsfesten innenliegenden Stator 44 und einen Teil 28 der Schnecke auf dem zylindrischen Körper drehbaren äußeren Läufer 45 umfaßt. Der Läufer 45 29 winkelverstellbar, so daß es möglich ist, zwischen ist durch ein Gehäuse unterstützt, das mit Hilfe von der Schnecke und der Zahnstange einen Vorspann-Lagern 46 auf einer Motorwelle 47 drehbar gelagert 45 druck zur Wirkung zu bringen, um die beiden Teile ist. Der Teil 27 c der Schnecke hängt mit einer zylin- in festem Eingriff zu halten; zwischen den benachdrischen Läuferbuchse 48 zusammen, und der Teil barten inneren Enden der Schneckenteile 27 und 28 28 c der Schnecke bildet ein gesondertes Bauteil, das können ferner Ausgleichscheiben od. dgl. angeordnet auf der Läuferbuchse 48 drehbar gelagert ist. Die werden, um die Vorspannkraft auf den gewünschten Läuferbuchse 48 ist mit dem erwähnten Gehäuse 50 Wert einzustellen. Gemäß F i g. 5 wird die Vorspanndurch zwei Halteringe 49 und mehrere Kopfschrau- kraft auf die Zahnstangenzähne 20 durch die zapfenben 50 verbunden. Einer der Halteringe 49 dient förmigen Zähne 40 des Schneckenteils 27 aufgeaußerdem dazu, den Teil 28 c der Schnecke in der ge- bracht, die gemäß F i g. 5 eine konstante, in Richtung wählten Winkelstellung gegenüber dem Teil 27 c zu der Längsachse nach 'inks wirkende Druckkraft aul halten. Die Schnecke 26 c kommt in der gleichen 55 die zugehörigen Zahnstangenzähne 20 aufbringen Weise zur Wirkung wie die vorstehend beschriebene während die zapfenförmigen Zähne 40 des Schnek· Schnecke 26. Der Stator 44 und der Läufer 45 des kenteils 28 auf die zugehörigen Zabnstangenzähne 21 Elektromotors 43 können durch Zuleitungen 51 und eine konstante, in Richtung der Längsachse nad 52 mit einer Stromquelle verbunden werden. rechts wirkende Druckkraft ausüben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

stalten, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die

Patentanspruch; Zähne der Zahnstange aus rechtwinklig profilierten

einzc'nen Platten und die Zähne der Schnecke aus

Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer reia- zylindrischen, drehbaren Zapfen besteben. tiVen Bewegung, insbesondere einer Vorschub- 5 Bei der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung bewegung zwischen dem Ständer und dem Werk- sind reproduzierbare Eragriffsverhältmsse mit ständizeughalter einer Werkzeugmaschine, mit einer an ger Linwnberübrung zwischen den zylindrischen einem Bauteil angeordneten Zahnstange und Zapfen der Schnecke und den rechtwinklig profiliereiner damit zusammenwirkenden an einem ande- ten Zahnflanken der Zahnstange gewährleistet So- ren Bauteil drehbar gelagerten Schnecke, wobei io wohl die Zapfen als auoh die Platten sind ohne gromehrere Zahnflanken von Schnecke und Zahn- Ben Aufwand mit größter Genauigkeit herstellbar, stange miteinander zusammenwirken, die Bei Abnutzung einzelner Teile sind diese austausch-Schnecke in einer radialen Ebene geteilt ist und bar, so daß deshalb nicht die gesamte Schnecke bzw. ihre beiden Teile durch Verdrehen axial gegen- Zahnstange erneuert wurden muß. einander einstellbar sind, um eine Votspannkraft 15 Ein Vorteil der zapfenfönnigen Zähne besteht zwischen den Zähnen der Schnecke und der darin, daß sich die Berührungslinien zwischen den Zahnstange zu erzielen, nach Patent 2206 976, Zapfen und den Zahnstangenzähnen ständig verladadurch gekennzeichnet, daß die Zähne gem, da sich die Zapfen in den Lagern drehen. Diese der Zahnstange (15) aus rechtwinklig profilierten Wirkungsweise ist deshalb vorteilhaft, ^!en sich bei einzelnen Platten (20) und die Zähne der 10 dieser Antriebsvorrichtung die Genauigkeit der zuSchnecke aus zylindrischen, drehbaren Zapfen sammenarbeitenden Teile während einer längeren (40) bestehen. Zeit aufrechterhalten läßt als bei den bekannten

Schnecken- und Zahnstangenantrieben. Außerdem

stellt eine solche Antriebsvorrichtung geringere An-

»5 spräche an die Wartung. Die Wartungskosten verringern sich, und es ergibt sich eine Verkürzung der

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung Stillstandszeiten dtr betreffenden Maschine. Die

zum Erzeugen einer relativen Bewegung, insbeson- Schnecke läßt sich leicht instandsetzen, da die Zap-

dere einer Vorschubbewegung zwischen dem Ständer fen erforderlichenfalls leicht und schnell ausgebaut

und dem Werkzeughalter einer Werkzeugmaschine, 3° und erneuert werden können.

mit einer an einem Bauteil angeordneten Zahnstange Infolge der hohen Herstellungsgenauigkeit wird

and einer damit zusammen* irkenc .n an einem ande- den Erfordernissen der Spielfreiheit und der Vermei-

ren Bauteil drehbar gelagertem Schnecke, wobei meh- dung eines Totganges bei Bewegungsumkehr in er-

rere Zahnflanken von Schnecke und Zahnstange mit- höhtem Maße Rechnung getragen.

einander zusammenwirken, die Schnecke in einer ra- 35 Die Zahnstange läßt sich schneller herstellen als

dialen Ebene geteilt ist und ihre beiden Teile durch die bis jetzt bekannten Zahnstangen mit der üblichen

Verdrehen axial gegeneinander einstellbar sind, um Zähnen.

eine Vorspannkraft zwischen den Zähnen der Ein weiterer Vorteil der Zahnstange 15 gegenüber

Schnecke und der Zahnstange zu erzielen, nach Pa- bekannten Zahnstangen besteht darin, daß sie im

tent 2 206 976. 4° Vergleich zu bekannten Zahnstangen geringere An-

Mit dem Hauptpatent ist dadurch eine Antriebs- Sprüche an die Wartung stellt, so daß sich kürzere

Vorrichtung geschaffen, mit der die Freiheit und Stillstandszeiten ergeben und sich der Aufwand für

eine wellbare Vorspannkratt zwischen den Zäh- die Wartung verringert.

nen der Schnecke und der Zarinstange realisierbar Die Erfahrung hat gezeigt, daß eine mit der neuen

ist. Insbesondere bei hochgenau mit großer Oberflä- 45 Antriebsvorrichtung ausgerüstete Werkzeugmaschine

chengüte herzustellenden Werkstücken, wie Formen mit minimalem Leistungsaufwand betrieben werden-

oder Meistermodellen für Teile von Automobilkaros- kann und daß die. mit den beiden Teilen der Λη-

serien od. dgl. müssen d'e Werkzeuge dreidimensio- triebsvorrichtung verbundenen Teile mit minimalem

nal und reversierbar bewegbar sein, um gekrümmte Aufwand abgebremst bzw. zum Stillstand gebracht

bzw. profilierte Flächen zu bearbeiten. Mit bekann- 50 werden können.

ten Antriebsvorrichtungen kann nicht mit der ge- Ferner ist der Axialschub auf ein Minimum verrinwünschten Exaktheit gearbeitet werden, weil bei Um- gert, da er in Bewegungsrichtung der Zahnstange inkehr der Bewegung des Werkzeughalters ein Totgang folge des Zusammenwirkens von Zapfen der auftritt und weil die Antriebsvorrichtung beim Über- Schnecke mit sämtlichen von der Schnecke überstritragen hoher Schnittkräfte nachgibt. 55 chenen Zahnflanken an den Platten gleichmäßig ver-Es ist bei einer Antriebsvorrichtung bekannt, die teilt ist. Die zwischen der Schnecke und der Zahn-Zähne einer Schnecke aus drehbaren Zapfen aufzu- stange wirkende Vorspannung kann bis auf die bauen (USA.-Patentschrift 1 421 580). Dabei sind die Größe der am Werkzeug wirkenden Schnittkraft oder Zapfen konisch profiliert. Die Schnecke arbeitet mit darüber hinaus eingestellt werden. In der Praxis wird einem drahtverzahnten Zahnrad zusammen. Die koni- 60 die Vorspannung entsprechend der größten zu erwarsche Profilierung der Zapfen schließt stets reprodu- (enden Schnittkraft eingestellt. Die Vorspannung läßt zierbarc Eingriffsverhältnissc mit Linienberührung sich auch an die unterschiedlichen Schnittkräfte anzwischen den Zapfen der Schnecke und den Zähnen passen, die in Abhängigkeit von der Art des Schneiddes Zahnrades aus. Werkzeugs und des zu bearbeitenden Werkstoffes va-Es ist auch bereits bekannt, eine Gewindestange 65 riieren. Die Vorspannung gewährleistet, daß ein mit zylindrischer Grundform, aus einzelnen Platten Schneidvorgang bei Bewegungsumkehr des Werkzeugs aufzubauen (deutsche Patentschrift 930 605). nicht unterbrochen wird. Ferner bewirkt die Vor-Um die Eingriffsverhältnisse noch exakter zu ge- spannung, daß keine zusätzlichen Kräfte zum Anein-