DE2402763A1 - Bearbeitungseinrichtung zur bearbeitung trochoidenfoermiger oberflaechen an werkstuecken - Google Patents

Description

• Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung trocholdenförmiger Oberflächen an Werkstücken Zusatz zu Patent .... (Patentanmeldung amtliches Aktenzeichen: P 23 15 856.7) Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinrichtung zum Führen eines Werkzeuges entlang der Bahnkurve einer Trochoide, mit einem das Werkzeug tragenden Werkzeugtrager, der um eine Laycrachse drehbar und mit dieser mittels einer Antriebsvorrichtung auf einer zu einer im Mittelpunkt der Trochoide liegenden Systemachse konzentrischen Kreisbahn bewegbar ist, und der ein kreiszylindrisches und zu seiner Achse koaxiales Wälzteil aufweist, das zum Zwecke des Rotationsantriebes des Werkzeugtragers an einer zylindrischen Umfangs fläche eines koaxial zur Systemachse angeordneten, feststehenden Abwälzkörpers gleitfrei a1>wlzbar ist, insbesondere nach Patent ... (Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen P 23 15 856.7).
• Seit der Entwicklung des nach der Bauart von NSU/Wankel konzipierten Kreiskolbenmotors ist im Maschinenbau die Bearbeitung trochoidenförmiger kolbenräume in Motorengehäusen aktuell geworden. Aus diesem Grunde wurden bereits Werkzeugmaschinen entwickelt, die eine Serienfertigung solcher Motorgehäuse ermöglichen.
• So ist es bereits bekannt, die Mantel- bzw. Kolbenlauf fläche von Wankelmotorgehäusen zu fräsen, wobei das Fräswerkzeug durch eine Kopierschablone gesteuert wird.
• Des weiteren ist es bekannt, diese Fläche zu schleifen, wobei die Führung der Schleifscheibe ebenfalls durch Kopieren oder aber über aufwendige Kurven- und Hebelgetriebe bewerkstelligt wird (System Gleason).
• Schließlich ist es bereits Stand der Technik, die filantellauffläche von Trochoiden durch Ausdrehen von MotorgeIläuseteileri zu erzeugen, indem ein am Umfange drei im Winkelabstand vone inander angeordnete Drehmeissel aufweisender Werkzeugträger einer Bearbeitungseinrichtung um eine Lagerachse antreibbar und mit derselben mittels einer Antriebsvorrichtung auf einer Kreisbahn bewegbar ist, die konzentrisch zu einer im DIittelpunkt der herzustellenden Trochoide liegenden Systemachse verläuft.
• Der Werkzeugträger dieser Bearbeitungseinrichtung ist in Art eines Drehkolbens ausgebildet, wobei die Werkzeuge an den Spitzen des Werkzeugträgers fest eingespannt sind. Aus der starren Halterung der Werkzeuge im Werkzeugträger resultieren beim Einsatz einer solchen Bearbeitungseinrichtung erhebliche Bearbeitungsfehler, da sich an der Werkzeugschneide, bedinqt durch den ungleichmäßigen Kurvenverlauf, die Span- und Freiwinkel der Werkzeugschneiden in bezug auf die Kurven-Normale zur Trochoide ständig ändern.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungseinrichtung zu schaffen, mit deren hilfe sich trochoidenförmige Oberflächen über deren gesamten Bereich mit einer zumindest im wesentlichen gleichbleibenden Dicke beschichten lassen, wobei eine solche Beschichtung insbesondere in einer aufgespritzten iletallegierung bestehen kann.
• Zur Lösung dieser Aufgabe bedient sich die Erfindung einer Bearbeitungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Antriebsvorrichtung zum Antrieb des Werkzeugträgers auf der zur Systemachse konzentrischen Kreisbahn einen um die Systemachse drehbaren Steuerkörper aufweist, daß das Beschichtungswerkzeug in einem Werkzeughalter sitzt, der im Werkzeugträger um eine zur Systemachse parallele Achse frei drehbar angeordnet ist und dar, ein starres Verbindungsglied vorgesehen ist, das einerseits auf dem ersten Exzenter drehbar gelagert und andererseits in einer Führung des Werkzeughalters und gegebenenfalls des Werkzeug trägers in Achsrichtung beweglich gehalten ist.
• Diese konstruktive Ausbildung einer derartigen Bearbeitungseinrichtung gewährleistet, daß in jeder Arbeitsstellung des Werkzeugträgers das Beschichtungswerkzeug bzw. dessen Düse die gleiche relative Lage zur Bahnkurve der zu beschichtenden trochoidenförmigen Oberfläche beibehält, indem sich das Verbindungsglied senkrecht zur Systemachse und in der Ebene einer den Wälzpunkt und den die Bahnkurve erzeugenden, auf der Achse des Werkzeughalters liegenden Punkt miteinander verbindenden Strecke befindet. Diese konstruktive Besonderheit stellt sicher, daß der flittelpunkt des Werkzeughalters während der Arbeitsbewegung des Beschichtungswerkzeuges stets auf der Normalen zur Bahnkurve liegt.
• Dies bedeutet, daß die einmal festgelegte relative Stellung des Beschichtungswerkzeugs zu der zu beschichtenden Oberfläche aufgrund der während der Arbeitsbewegung des Werkzeugträgers durch das Verbindungsglied fortwährend veranlaßten Ausgleichsbewegung des Werkzeughalters in bezug auf die Kurven-Normale der herzustellenden Trochoide, ständig konstant bleibt, und somit in jeder Bewegungsphase hinsichtlich der Stellung des Beschichtungsvorganges zur trochoidenförmigen Oberfläche stets gleiche Bedingungen vorliegen.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich mit ihrer Hilfe trochoidenförmige Oberflächen mit beliebiger Kurvenform beschichten lassen und ihre Anwendung nicht nur auf ein bestimmtes Prinzip der bekannten tnöglichkeiten zur Herstellung von Trochoiden beschränkt ist; vielmehr kann sie bei allen Erzeugungsarten, d.h. sowohl bei Epitrochoiden als auch bei lIypotrochoiden gleich vorteilhaft angewendet werden.
• Die durch die Form der herzustellenden Trochoide bedingte, notwendige Kreisbewegung des um seine Lagerachse rotierenden Werkzeugträgers kann mittels der Antriebsvorrichtung auf verschiedene Weise durchgeführt werden.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet hierbei die Systemachse die Achse einer stillstehenden Welle, der Werkzeugträger ist zum Zwecke seines Rotationsantriebes an der zylindrischen Umfangsfläche des am freien Ende der stillstehenden Welle drehfest angeordneten Abwälzkörpers unmittelbar abwälzbar vorgesehen und die Achse des das Verbindungsglied tragenden, ersten Exzenters fluchtet mit dem zwischen Abwälzkörper und Wälzteil vorhandenen Wälzpunkt.
• Vorteilhaft bildet hierbei der Steuerkörper der Antriebsvorrichtung einen zweiten, auf der stillstehenden Welle drehbar gelagerten Exzenter, an dessen Umfange der Werkzeugträger frei drehbar gelagert ist, und dessen Exzenterachse liegt in einer durch die Systemachse und den Wälzpunkt hindurchgehenden Ebene.
• Damit ist mit Hilfe eines gemeinsamen Bauteils auf besonders einfache Weise die Steuerung des Verbindungsgliedes und die eine der beiden einander zu überlagernden Bewegungen des Werkzeugträgers bewerkstelligt.
• Je nachdem,ob die anzufertigende Trochoide von einem Punkt beschrieben werden soll, der außerhalb oder innerhalb eines Kreises liegt, welcher auf der Außen- oder Innenseite eines anderen Kreises abrollt (Iiypo- bzw. Peri- oder Epi-Trochoide), kann sich die Systemachse zwischen den beiden Exzenterachsen des Steuerkörpers und der Abwälzkörper innerhalb des Wälzteils oder die Achse des ersten Exzenters bzw. der Wälzpunkt zwischen der Achse des zweiten Exzenters und der Systemachse befinden.
• In weiterer günstiger Ausgestaltung der Erfindung ist das Beschichtungswerkzeug für eine erforderlich werdende BbsEndsänderung von der zu beschichtenden Oberfläche bzw. zu Einstellzwecken im Werkzeughalter parallel zur Achse des starren Verbindungsgliedes verstellbar und feststellbar vorgesehen. Außerdem läßt sich das gleitfreie Zusammenwirken von Abwälzkörper und Wälzteil zuverlässig dadurch bewerkstelligen, daß diese Teile an ihren miteinander zusammenwirkenden Umfangsflächen verzahnt sind.
• Eine weitere, in technischer IIins-icht besonders günstige Konstruktionsvariante ergibt sich, wenn die Systemachse die Achse einer drehantreibbaren Welle bildet, wenn außerdem der Steuerkörper auf der Welle drehfest angeordnet und der als Abwälzkörper dienende Zahnkranz am Umfange eines die Welle lagernden Lagergehäuses angeordnet ist, zu dem sich der das Wälzteil bildende Zahnkranz des Werkzeucjträgers im Achsabstand befindet und wenn schließlich mit beiden Zahnkränzen jeweils ein Pitzel kämmt, die auf einer gemeinsamen, am Umfang des Steuerkörpers zu diesem achsparallel gelagerten Welle drehfest angeordnet sind.
• Einen zusätzlichen wesentlichen Vorteil bietet die Erfindung schließlich noch insofern, als sie es gestattet, den Werkzeugträger mit zwei oder mehr Beschichtungswerkzeugen zu bestücken und diese jeweils für sich im Sinne der Erfindung derart zu steuern, daß sich die Winkellage der t3eschichtuW{swerkzeu£je zur Normalen der Bahnkurve nicht ändert. Eine derartige Werkzeugeinstellung läßt sich bei einem eine Vielzahl von Werkzeugen tragenden Werkzeugträger gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch erreichen, daß die den einzelnen, die Werkzeuge aufnehmenden Werkzeughaltern zugeordneten Verbindungsglieder hintereinander und voneinander unabhängig auf dem ersten Exzenter des Steuerkörpers frei drehbar angeordnet sind.
• Wie oben zum Ausdruck gebracht worden ist, besteht ein Ziel der vorliegenden Lrfindung darin, die auf eine trochoidenförmige Oberfläche aufzutragende Schicht mit einer möglichst gleichbleibenden Dicke aufzubringen, wozu die durch die erfindungsgemäße Bearbeitungseinrichtung ermöglichte, gleichbleibende relative Lage von einem oder mehreren Beschichtungswerkzeugen zur Kurven-Normalen während deren Bearbeitungsbewegung eine wesentliche Voraussetzung ist. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion bewegt sich hierzu das mindestens eine Beschichtungswerkzeug unter anderen, wie beschrieben, entlang einer konzentrisch zu einer stationären Systemachse liegenden Kreisbahn und führt dabei eine Eigenbewegung aus. Diese beiden, vom Beschichtungswerkzeug auszuführenden, einander überlagerten Bewegungen haben zur Folge, daß sich während des Einsatzes des Beschichtungswerkzeuges dessen Radialabstand von der Systemachse und damit die Geschwindigkeit, mit der es sich entlang der trochoidenförmigen Oberfläche bewegt, ständig ändert, obgleich der Träger des Beschichtungswerkzeuges kontinuierlich mit gleichbleibender Drehzahl umläuft. Diese Geschwindigkeitsänderungen können je nachdem, wie groß die Geschwindigkeitsdifferenzen sind, zu erheblichen Schwankungen in der Dicke der Beschichtung führen.
• In weiterer Verbesserung der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung zeichnet sich diese deshalb durch ein antreibbares Getriebe aus, das mindestens ein von einem Steuermechanismus gesteuertes Steuerglied aufweist, mit dessen Hilfe eine mit der Antriebsvorrichtung der Bearbeitungsvorrichtung gekuppelte Getriebeabtriebswelle derart antreibbar ist, daß sich das Beschichtungswerkzeug mit gleichbleibender Arbeitsgeschwindigkeit entlang der trochoidenförmigen Oberfläche bewegt. Die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeabtriebswelle dieses Getriebes wird demgemäß im Verlaufe einer vollen Umdrehung in entsprechender Abstimmung mit der Steuervorriclitunq derart verzögert und beschleunigt, daß dadurch die sich normalerweise einstellenden Geschwindigkeitsänderungen der Beschichtungswerkzeuges voll ausgeglichen werden. Vorteilhaft bildet das Steuerglied des Getriebes einen an einem feststehenden kreiszylindrischen Abwilzkörper gleitfrei abwälzbares Wälzteil, dem in einen für die Erzeugung einer der zu beschichtenden trocheidenförmigen Oberfläche entsprechenden Bahnkurve erforderlichen Achsabstand ein mit der Getriebeabtriebswelle in radialer richtung beweglich gekuppelter Mit nehmer zugeordnet ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung dieses Getriebes ist der Abwälzkörper koaxial von einer antreibbaren Getriebewelle durchdrungen und an deren getriebeseitigen Wellenende ist ein Tragkörper angeordnet, an dessen einer Seite das Wälzteil und an dessen anderer Seite der vom Wälzteil gesteuerte Mitnehmer angeordnet ist. sofern sich hierbei das Wälzteil am Außenumfang des Abwälzkörpers abwälzt, ist es günstig, wenn der Tragkörepr auf der antreibbaren Getriebewelle drehfest angeordnet und das Wälzteil mit dem i1itneimer verbunden, im Tragkörper drehbar gelagert ist. Wälzt sich hingegen das Wälzteil mit einer Innenvenzahnung auf dem Abwälzkörper ab, so crgikt sich eine vorteilhafte Konstruktion, wenn der Tragkörper auf einem zu der antreibbaren getriebewelle exzentrisch angeformten Steuerkörper drehbar, das Wälzteil am Tragkörper drehfest und der Mitrehmer am letzteren wiederum drehbar angeordnet sind. Günstigerweise wird man den Abwälzkörper und das Wälzteil durch miteinander kämmende Zahnräder und/oder Zahnkränze bilden.
• Die Antriebsverbindung des Steuergliedes mit der Getriebeabtriebswelle kann auf verschiedene Weise hewerkstelligt sein.
• Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Getriebeabtriebswelle einen von dieser sicji senkrecht wegerstrekkenden Führungskörper trägt, an dem der am Tragkörper gelagerte Mitnehmer auE mindestens einer, vorzugsweise auf zwei zueinander parallel angeordneten Fürhungsstangen verschiebbar geführt ist.
• Um dabei zwischen dem Steuerglied und dem Führungskörper nachteilige Reibungseinflüsse weitgehendst auszuschalten, ist in weiterer Verbesserung dieses Getriebes der Mitnehmer mittels Kugellaufbuchsen auf den EiihruncJsstanyen geführt. Damit die durch die exzentrische Anordnung der Führungsstangen bzw. des Führungskörpers auf der Getriebeabtriebswelle sowie durch die exzentrische Anordnung des Steuergliedes sowei des Mithnehmers am Tragkörper an der Getriebeantriebswelle wirksam werdende Umwucht weitgehend unwirksam wird, ist gemäß einem weiteren Merkmal des Getriebes nach der Erfindung sowohl der Führungskörper als auch der Tragkörper mit einer Gewichtsausgleichsmasse ausgestattet. Schi ießl ich können die die iebekoponenten innerhalb eines separaten, geschlossenen Getriebeghäuses ocler In dem die Getriebekomponenten der Bearbeitungseinrichtung aufnehmenden Gehäuse untergebracht sein. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Figur 1 eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispieles einer Bearbeitungseinrichtung zum Beschichten einer trochoidenförmigen Oberfläche eines Werkstückes mit ETilfe eines einzigen Beschichtungswerkzeuges, Figur 2 eine einen Längsschnitt darstellend@ Prinzipskizze der Einrichtung gemäß Figur 1 Figur 3 eine mögliche konstruktive Lösung einer nach dem Prinzip gemäß FigtIr 1 und 2 aufgebauten Bearbeitungseinrichtung, Figur 4 einen Querschnitt durch die Einrichtung gemäß Figur 3 entlang der Linie 4-4 der Figur 3, Figur 5 eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispieles einer Bearbeitungseinrichtung, ctie mit insgesamt drei Beschichtungswerkzeugen bestückt ist, Figur 6 und 7 eine Darstellung ähnlich Figur 5 zur Veranschautichung verschiedener Arheits steilungen des Werkzeugträgers der @@ arbeitungseinrichtung, Figur 8 einen Längsschnitt durch ein der Bearbeitungseinrichtung vorgeschaltetes Getriebe, Figur 9 einen Teillängsschnitt entlang der Linie 9 - 9 der Figur 8, Figur 10 einen Längsschnitt durch eine Konstruktionsvariante eines Getriebes entsprechend Figur 8.
• Mit Hilfe der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Bearbeitungseinrichtung soll auf eine durch eine strichpunktierte Linie 5 angedeutete trochoidenförmige Oberfläche 12, beispielsweise die Mantellauffläche eines Kreiskolbenmeotors mittels eines einzigen Beschichtungswerkzeuges 13 eine Metalllegierung aufgetragen werden.
• Zu diesem Zweck wei st die I3ear}ei tungseinri chtuny einen einen Werkzeughalter 14 tragenden Werkzeugträger 16 auf, der seinerscits um eine Mittelachse 18 eines als Ganzes mit 20 bezeichneten Steuerkörpers einer Antriebsvorrichtung drehbar gelagert ist. I)cl- steuerkörper selbst ist auf einer 3 in Mittelpunkt der den t3 ochoidenförmigen Verlauf der zu beschichtenden Mantellauffläche bestimmenden Bahnkurve leigenden, stillstehenden Welle 22 exzentrisch gelagert, deren Achse die Systemachse definiert. Der Steuerkörper ist beispielsweise mittels eines in Figur 2 gezeigten Zahnrades 24 antreibbar. Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, dient zum Antrieb des Steuerkörpers 20 bzw. des Zahnrades 24 ein als Ganzes mit 100 bezeichnetes, antreibbares Getriebe, auf dessen Zweck weiter unten ausführlich eingegangen wird. Während der Rotation des Steuerkörpers 20 bewegt sich demgemäß die Mittelachse 18 des Werkzeugträgers entlang einer zur Systemachse konzentrischen Kreisbahn 26, wobei der Werkzeugträger in der Zeichenebene eine erste zur stillstehenden Welle 22 exzentrische Bewegung ausführt.
• Dieser ersten Bewegung des Werkzeugträgers 16 wird eine zweite Bewegung, und zwar eine Drehbewegung desselben um seine Mittelachse 18 überlagert, wodurch der Werkzeughalter 14 bzw. das Beschichtungswerkzeug 13 die Bahnkurve 12 der Trochoide beschreibt Zu diesem Zweck ist der Werkzeugträger 16 mit einem zu seiner Mittelachse 18 koaxial angeordneten Wälzteil 28 ausgestattet, der eine Innenverzahnung 30 aufweist. Diese Innenverzahnung kämmt mit der Außenverzahnung eines am Vorderende der stillstehenden Welle 22 starr befestigten Abwälzkörpers 32. Damit umschließt der Wälzteil 28 den feststehenden AMwälzkörper 32, wobei für das erforderliche Durchmesserverhältnis dieser beiden Teile zur Erzeugung der gewünschten trochoidenförmigen Bewegung des Beschichtungswerkzeugs zwei/drei gewählt ist.
• Wie bereits oben erwähnt, beschreibt der Werkzeughalter 14 bzw. das Beschichtungswerkzeug 13 die Bahnkurve 12. Würde nun der das Beschichtungswerkzeug haltende Werkzeughalter im Werkzeugträger fest eingespannt sein, so würde sich die einmal festgelegte Stellung der Spritzdüse 15 des Beschichtungswerkzeuges zu der zu beschichtenden Oberflache bzw. in bezug auf die Normale zur Bahnkurve während der Arbeitsbewegung des Werkzeuges ständig ändern. Dies hätte zur Folge, daß die trochoidenförmige Oberfläche über ihren Gesamtbereich unterschiedlich dick beschichtet würde. Die Konstruktion der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung ist nun so getroffen, daß in jeder Bewegungsphase während der das Beschichtungswerkzeug die Bahnkurve beschreibt, dessen Spritzdüse 15 eine vorbestimmte Lage relativ zur Tangente der Bahnkurve beibehält. Zu diesem Zweck ist der Werkzeughalter 14 im Werkzeugträger 16 um eine parallel zu den Achsen 18 und 22 angeordnete Achse drehbar gelagert, und außerdem ist dieser von einem senkrecht zu dessen Drehachse liegenden Führungskanal 34 durchdrungen.
• Ferner ist der Steuerkörper 20 mit einem ersten Exzenter 36 ausgestattet, dessen Exzenterachse 37 mit dem zwischen Abwälzkörper 32 und Wälzteil 28 vorhandenen Wälzpunkt fluchtet.
• Schließlich ist eine in sich starre Verbindungsstange 38 vorgesehen, die mit ihrem einen Ende auf dem ersten Exzenter 36 drehbar gelagert und andererseits im Führungskanal 34 des Werkzeughalters 14 axial beweglich angeordnet ist. Diese Konstruktion gewährleistet, daß die relative Lage der Spritzdüse des Beschichtungswerkzeuges während diese die Bahnkurve beschreibt, zur Normalen zur Bahnkurve stets gleich bleibt, d.h.
• während der Arbeitsbewegung des Beschichtungswerkzeugs wird durch die Verbindungsstange 38 fortwährend eine solche Ausgleiöhsbewegung des Werkzeughalters um seine Achse veranlaßt, daß der Austrittswinkel unter dem das aufzutragende Pletall die Spritzdüse 15 verläßt, in bezug auf die Normale zur Bahnkurve ständig konstant bleibt. Der beschriebene Mechanismus bietet damit in Verbindung mit dem Getriebe 100 optimale Voraussetzungen, um- trochoidenförmige Oberflächen entlang ihres Umfanges mit gleichbleibender Dicke zu beschichten.
• In den Figuren 3 und 4 ist eine mögliche technische Lösung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Konstruktionsprinzips gezeigt. In diesen Figuren sind die Teile, die den in den Figuren 1 und 2 erwähnten Einzelheiten entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen wie in Figur 1 und 2 bezeichnet.
• Mit Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ist mit 22 eine stillstehende Welle bzw. eine feststehende Lagerachse bezeichnet, auf deren Endstück der als Ganzes mit 20 bezeichnete Steuerkörper frei drehbar gelagert ist. Der Steuerkörper weist einen ersten Exzenter 36 auf und bildet selbst einen zweiten Exzenter, der um die Systemachse 22 drehbar ist. Beide Exzenter liegen im Achsabstand hintereinander. Auf dem als zweiten Exzenter dienenden Steuerkörper 20 ist mittels Kugellagern 19 der als Ganzes mit 16 bezeichnete Werkzeugträger frei drehbar gelagert. Derselbe bildet an seinem gemäß Figur 3 rechten Ende den Wälzteil 28, der an seinem Innenumfang die Verzahnung 30 aufweist. Mit dieser Verzahnung kämmt der Wälzteil 28 mit dem durch ein Ritzel gebildeten und am freien Ende der feststehenden Lagerachse 22 angeformten Abwälzkörper 32. Der Steuerkörper ist mittels des nur in Figur 2 angedeuteten Zahnrades 24 antreibbar, wodurch sich der Werkzeugträger 16 aufgrund seiner exzentrischen Anordnung auf der Lagerachse 22 entlang der zur Lagerachse konzentrischen Kreisbahn 26 bewegt und zum anderen wird ihm aufgrund des formschlüssigen Eingriffs der Verzahnungen des Ritzels 32 mit der Innenverzahnung 30 des Wälzteils 28 eine Drehbewegung aufgezwungen. Im Werkzeugträger ist der Werkzeughalter 14 um eine Achse frei drehbar gelagert, die in Parallellage zur Lagerachse 22 ist. Auf die Darstellung des Beschichtungswerkzeuges am Werkzeughalter 14 ist verzichtet worden. Auf dem ersten Exzenter 36 ist mit einem Lagerkörper 37 die Verbindungsstange 38-mittels eines Rollenlagers 39 frei drehbar gelagert, die in den Führungskanal 34 des Werkzeughalters 14 axial beweglich eingrift. An den Führungskanal schließt sich im Werkzeugträger eine sich gemäß Figur 4 nach außen verbreiternde Ausnehmung 35 an, in welche die Verbindungsstange 38 eintauchen kann.
• Nachdem die Funktionsweise des Konstruktionsprinzips gemäß den Figuren 1 und 2 ausfnhrlich beschrieben worden ist, wird auf die Beschreibung der Wirkungsweise für den Gegenstand der Figuren 3 und 4 verzichtet.
• Das in Figur 5 bis 7 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel eines ausführbaren Konstruktionsprinzips unterscheidet sich von demjenigen der Figur 1 insofern, als der in diesem Falle, z . B.
• ähnlich dem Drehkolben eines Wankel-Motors ausgebildete Werke zeugträger 40 insgesamt drei, mit jeweils einem Beschichtungs werkzeug bestückte Werkzeughalter 42, 44 und 46 trägt, die jeweils an den Spitzen des Werkzeugträgers vorgesehen sind.
• Jedem Werkzeughalter ist, analog zur I;onstruktion gemäß den Figuren 1 bis 4, eine Verbindungsstange 48 zugeordnet, die in axialem Abstand hintereinander auf der mit dem zwischen dem mit 50 bezeichneten Abwälzkörper und dem mit 52 bezeichneten Wälzteil vorhandenen Wälzpunkt fluchtenden Exzenterachse 54 drehbar gelagert sind.
• Die Figuren 6 und 7 veranschaulichen die Stellung der Verbindungsstangen im Verlaufe einzelner Bewegungsphasen des Werkzeugträgers.
• Im folgenden wird nun das Cetriebe 100 sowie eine Konstruktionsvariante des näheren beschrieben.
• Bei beiden Getrieben bezeichnet 110 als Ganzes ein Getriebegehäuse, das in geeigneter Weise mit seiner Unterseite auf einer Aufnahme zu befestigen ist. Aus dessen Gehäusestirnseiten ragen einander koaxial zugeordnete Wellenstummel einer Getriebeantriebswelle 112 und einer Getriebeabtriebswelle 114 heraus, die jeweils ein Zahnrad 111 bzw. 113 tragen. Das letztere kämmt mit dem Zahnrad 24 des Steuerkörpers. Die Getriebeantriebswelle 112 ist mittels einer Antriebsvorrichtung antreibbar. Die Getriebeantriebswelle 112 durchdringt einen an der Innenseite der gemäß den Figuren 8 und 10 linken Gehäusestirnwand befestigten und als Zahnkranz ausgebildeten und dementsprechend stillstehenden Abwälzkörper 116. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 trägt die Getriebeantriebswelle 112 an ihrem inneren Ende einen als Ganzes mit 118 bezeichneten Tragkörper, der an seinem gemaß Figur 8 oberen Ende, d.h. exzentrisch zur Getriebeantriebswelle 112,ein ein Wälzteil 120 bildendes Ritzel trägt, das mit dem als Zahnkranz ausgebildeten Abwälzteil 116 kämmt. Dieses Ritzel ist drehfest auf einer Achse 122 angeordnet, die achsparallel zur Getriebeantriebswelle 112 im Tragkörper als Welle mit Hilfe von Kugellagern drehbar gelagert ist und die an ihrem, dem Ritzel 120 gegenüberliegenden Endstück, einen als Ganzes mit 124 bezeichneten Mitnehmer trägt, der gleichfalls drehfest mit der Achse t22 verbunden ist. ttit 126 ist ein sich in entgegengesetzter Richtung zum Ritzel t20 bzw. zum Mitnehmer 124 erstreckender Teil des Tragkörpers 118 bezeichnet, der eine Gewichtsausgleichsmasse bildet, um bei der Rotation der Getriebeantriebswelle möglichst Rundlauf zu erzielen Der Mitnehmer 124 ist gebildet durch einen auf der Achse 122 drehfest angeordneten Lagerträger 128. und durch einen Gleitkörper 130, der mit einem angeformten Verbindungszapfen 132 unter Verarendung eines Kugellagers 134 drehbar im flagerkörper 128 gehalten ist.
• Der Gleitkörper seinerseits ist, ie dies Figur 9 zeigt, auf zwei im Parallelabstand voneinander angeordneten und in einem Führungskörper 136 gehaltenen Führungsstangen 138, 140 zur Getriebeabtriebswelle 114 radial beweglich geführt, wobei der Führungskörper mit der letzteren drehfest verbunden ist. Der Führungskörper ist entgegengesetzt zu seinem die Führungsstangen tragenden Teilstück verlängert, und dieses Teilstück 137 bildet ebenfalls eine Gewichtsausgleichsmasse. Der Gleitkörper ist mittels Kugellaufbüchsen 142 auf den Führungsstangen geführt Beim Auführungsbeispiel gemäß Figur 8 ist das Radienverhältnis der Teilkreise von Zahnkranz 116 und Ritzel 120 in einem Verhältnis von 2:1: gewählt. Außerdem Befindet sich die Achse des Verbindungszapfens 132 des Gleitkörpers 130 in einer exzentrischen Lage zur Achse des Ritzels 120, jedoch innerhalb seines Teilkreises. Durch das Abwälzen des Ritzels 120 an der Außenseite des Zahnkranzes t16 sowie durch die exzentrische Lage des Verbindungszapfens 132 zur Ritzelachse, ergibt sich bei der Drehung der Getriebeantriebswelle 112, daß ein in der Achse des Verbindungszapfens 132 liegender Punkt die Kurvenbahn einer Epitrochoide beschreibt. Durch das erwähnte Radienverhältnis sowie durch die Wahl des Radialabstandes der Achse des Verbindungszapfens 132 zur Drehachse des Ritzels 120 läßt sich damit jede Bahnkurve einer gewünschten Trochoide beschreiben. Während der Mitnehmer 124 um die als Systemachse zu betrachtende Achse der Getriebeantriebswelle 112 kreist und während dieser kreisenden Bewegung zusätzlich noch eine Eigenbewegung um die Ritzelachse ausführt, verändert der den Führungskörper bzw. die Getriebeabtriebswelle 114 mitnehmende Gleitkörper 130 ständig seine radiale Stellung zur Systemachse bzw. zur Achse der Getriebeabtriebswelle 114, d'h. der Gleitkörper 130 folgt der gewünschten trochoidenförmigen Bahnkurve exakt. Dies bewirkt zweierlei: Einmal wird der Mitnehmer 124 auf einer Kreisbahn um die Systemacilse 112 mit konstanter Drehzahl bewegt und zum anderen folgt der Verbindungszapfen 132 einer Kreisbahn um die Achse 122. Diese beiden, einander überlagerten Bewegungen bewirken, dass der Führungskörper 136 bzw.
• die Abtriebswelle 114 während ihrer Umdrehung abwechselnd entsprechend beschleunigt und verzögert wird.
• Dieser Effekt wird nun dazu benutzt, die Steuerbewegungen der das Beschichtungswerkzeug 13 zur Beschichtung der trochoidenförmigen Oberfläche 12 erzeugenden Antriebsvorrichtung derart zu beeinflussen, daß die normalerweise aufgrund des sich ständig verändernden Radialabstandes des Beschichtungswerkzeuges von der Systemachse bzw. vom rfittelpunkt der Trochoide sich ergebenden Änderungen in der Arbeitsgeschwindigkeit kompensiert werden können, wenn die Cetriebeabtriebswelle 114 derart an die Steuervorrichtung angekuppelt wird, daß durch sie die Steuervorrichtung mit sich vermindernder lVinkelgeschwindigkeit in Drehung versetzt wird, wenn sich aufgrund der durch den Verlauf der Bahnkurve bedingten Vergrößerung des Radialabstandes des Bearbeitungswerkzeuges vom Mittelpunkt der Trochoide bzw. von der Systemachse der Antriebsvorrichtung dessen Arbeitsgeschwindigkeit vergrößert. Auf diese Weise kommt damit eine gleichförmige Arbeitsgeschwindigkeit zustande, so daß die mit Hilfe des Beschichtungswerkzeuges auf die trochoidenförmige Oberfläche aufgetragene Schicht über den gesamten Trochoidenumfang exakt die gleiche Schichtdicke aufweist.
• Beim Ausführungsbeispiel eines Getriebes gemäß Figur 10 besteht der konstruktive Unterschied zum vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel darin, daß der als Ganzes mit 150 bezeichnete Tragkörper sich zusammen mit demaLs Zahnkranz mit einer Innenverzahnung ausgestattete Wälzteil,-das fest an diesem befestigt ist, auf einer Kreisbahn um die durch die Achse der Cetriebeantriebswelle 112 definierte Systemachse bewegt und dabei zugleich aufgrund dessen, daß sich der Abwalzkörper 116 an der Innenverzahnung des Wälzteiles 152 abwälzt, eine Eigenrotation ausführt. Zu diesem Zweck ist der Tragkörper auf einem an der Getriebeantriebswelle 112 exzentrisch angeformten Steuerkörpers 154 frei drehbar gelagert, wobei der Verbindungszapfen 132 des rlitnehmers 124 im Tragkörper mittels eines Kugellagers 156 drehbar gelagert ist. Bei dieser Konstruktion umschließt damit das Wälzteil des Abwählzkörper, wobei in diesem Falle zur Erzeugung einer trochoidenförmigen Bahnkurve das Radienverhältnis beider Teilkreise 2:3 beträgt. Die Wirkungsweise' dieses Getriebes entspricht der vorbeschriebenen Getriebekonstruktion.

Claims (19)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Bearbeitungseinrichtung zum Führen eines Werkzeuges entlang der Bahnkurve einer Trochoide, mit einem das Werkzeug tragenden Werkzeugträger, der um eine Lagerachse drehbar und mit dieser mittels einer Antriebsvorrichtung auf einer zu einer im Mittelpunkt der Trochoide liegenden Systemachse konzentrischen Kreisbahn bewegbar ist, und der ein kreiszylindrisches und zu seiner Achse koaxiales Wälzteil aufweist, das zum Zwecke des Rotationsantriebes des Werkzeugträgers an einer zylindrischen Umfangsfläche eines koaxial zur Systemachse angeordneten, feststehenden Abwälzkörpers gleitfrei abwälzbar ist, insbesondere nach Patent ... (Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen P 23 15 856.7), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Beschichten trochoidenförmiger Oberflächen, insbesondere durch Aufspritzen einer Metallegierung, die Antriebsvorrichtung zum Antrieb des Werkzeugträgers (16) auf der zur Systemachse (22) konzentrischen Kreisbahn einen um die Systemachse (22) drehbaren Steuerkörper (20, 72) aufweist, der in Achsrichtung einen ersten Exzenter (36,72) aufweist, daß das Beschichtungswerkzeug (13) in einem Werkzeughalter ( 14,68) sitzt, der im Werkzeugträger (16) um eine zur Systemachse (22) parallele Achse frei drehbar angeordnet ist und daß ein starres Verbindungsglied (3'8,48,69) vorgesehen ist, das einerseits auf dem ersten Exzenter (36,70) drehbar gelagert und andererseits in einer Führung (34) des Werkzeughalters (14) und gegebenenfalls des Werkzeugträgers (16) in Achsrichtung beweglich gehalten ist.

2. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Systemachse (22) die Achse einer stille stehenden Welle ist, dass der Werkzeugträger (16) zum Zwecke seines Rotationsantriebes an der zylindrischen Umfangsfläche des am freien Ende der stillstehenden Welle drehfest angeordneten Abwälzkörpers (32,66) unmittelbar abwälzbar ist ûna dass die Achse des das Verbindungsglied (38,48,69) tragenden ersten Exzenters (36,70) mit dem zwischen Abwälzkörper und Wälzteil vorhandenen Wälzpunkt fluchtet

3. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (20,72) der Antriebsvorrichtung einen zweiten, auf der stillstehenden Welle drehbar gelagerten Exzenter bildet, an dessen Umfang der Werkzeugträger (16) frei drehbar gelagert ist und dessen Exzenterachse (18> in einer durch die Systemachse (22) und den Wälzpunkt ( bei 36,70) hindurchgehenden Ebene liegt

4. Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Systemachse (222 zwischen den beiden Exzenterachsen (36,18;7o) des Steuerkörpers (20,72) und der Abwalzkörper (32) innerhalb des Wälzteiles (28> befindet.

5. Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Achse des ersten Exzenters (63) bzw. der Wälzpunkt zwischen der Achse des zweiten Exzenters (65> und der Systemachse (67} befindet.

6. Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzteil (28, 52, 60, 64> und der Abwälzkörper (32, 50, 62, 66) an ihren miteinander gleitfrei zusammenwirkenden Umfangsflächen verzahnt sind

7. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß die Systemachse (22) die Achse einer drehantreibbaren Welle (74) ist, daß der Steuerkörper (2Ql auf der Welle (74) drehfest angeordnet ist, daß der als Abwälzkörper dienende ZaI>nkranz (32) am Umfange eines die Welle (74) lagernden stationären Lagergehäuses (76> angeordnet ist, zu dem sich der das Wälzteil bildende Zahnkranz (30) des Werkzeugträgers (16) im Achsabstand befindet und daß mit beiden Zahnkränzen (30, 32) jeweils ein Ritzel (78, 80) kämmt, die auf einer gemeinsamen, am Umfange des Steuerkörpers (20) zu diesem achsparallel gelagerten Trägerwelle (82) drehfest angeordnet sind.

8. Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungswerkzeug ( im Werkzeughalter (14) relativ zum starren Verbindungsglied (38) verstellbar und feststellbar ist.

9. Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Werkzeugträger im Winkelabstand voneinander zwei oder mehr Werkzeuge trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen, die Werkzeuge aufnehmenden Werkzeughaltrn (42, 44, 46; 68) zugeordneten Verbindungsglieder (48, 69) hintereinander und voneinander unabhängig auf dem ersten Exzenter (54, 70) des Steuerkörpers frei drehbar angeordnet sind.

lo. Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kompensieren von aus den Steuerbewegungen der das Beschichtungswerkzeug (13) entlang der trochoidenförmigen Oberfläche (12) steuernden Antriebsvorrichtung resultierenden Differenzen in der Arbeitsgeschwinidkeit der Antriebsvorrichtung ein antreibbares Getriebe (loo) vorgeschaltet ist, das mindestens ein von einem Steuermechanismus (112,116,118) gesteuertes Steuerglied (120,122,124;152,154) aufweist, mit dessen Hilfe eine mit der Antriebsvorrichtung gekuppelte Getriebeabtriebswelle (114) derart antreibbar ist, dass sich das Beschichtungswerkzeug (13) mit gleichbleibender Arbeitsgeschwindigkeit entlang der trochoidenförmigen Oberfläche (12) bewegt.

11. Bearbeitungseinrichtung nach. Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied einen an einem feststehenden, kreiszylindrischen Abwälzkörper (116,152) gleitfrei abwälzbaren Wälzteil (120,152) aufweist, dem in einem für die Erzeugung einer der zur beschichtenden trochoidenförmigen Oberfläche (12) entsprechenden Bahnkurve erforderlichen Achsabstand ein mit der Getriebeabtriebswelle in radialer Richtung beweglich gekuppelter Mitnehmer (124) zugeordnet ist.

12. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abwälzkörper (116,152) koaxial von einer antreibbaren Getriebewelle (112) durchdrungen und an deren getriebeseitigem Wellenende ein Tragkörper (118,150) angeordnet ist, an dessen einer Seite das Wälzteil (120,152) und an dessen anderer Seite der vom Wälzteil gesteuerte Mitnehmer (124) angeordnet ist.

13. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (118) auf der antreibbaren Getriebewelle (112) drehfest angeordnet und das Wälzteil (120) sich am Aussenumfange des Abwälzkörpers (116) abwälzend, mit dem Mitnehmer (124) verbunden, im Tragkörper (1-18) drehbar gelagert ist.

14, Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (150) auf einem an der antreibbaren Getriebewelle (112) exzentrisch angeformten Steuerkörper (154) drehbar, das sich mit einer Innenverzahnung auf dem Abwälzkörper (116) abwälzende Wälzteil (152) am Tragkörper (150) drehfest und der Mitnehmer ( 124) am letzteren drehbar angeordnet sind.

15. Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Abwälzkörper (116) und Wälzteil (12o,152) miteinander kämmende Zahnräder und/oder Zahnkränze bilden.

16. Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeabtriebswelle (114) einen von dieser sich seitlich wegerstreckenden Führungskörper (136) trägtr an dem der am Tragkörper (118,150) gelagerte Mitnehmer (124) auf mindestens einer, vorzugsweise auf zwei zueinander parallel angeordneten Führungsstangen (138,14c) verschiebbar geführt ist.

17. Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 16t dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (124) mittels Kugellaufbuchsen (142). auf den Führungsstangen (138,140) geführt ist.

18. Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass -sowohl der Führungskörper (136) als' auch gegeb-enenfalls der Tragkörper (118) mit. einer Gewichtsausgleichmasse (126) ausgestattet sind.

19. Bearbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebekomponenten innerhalb eines geschlossenen Getriebegehäuses(llo) untergebracht sind.

L e e r s e i t e