DE2413333C3

DE2413333C3 - Einrichtung zum Erzeugen einer schrittweisen Teilungsbewegung einer Werkzeugmaschinenspindel

Info

Publication number: DE2413333C3
Application number: DE19742413333
Authority: DE
Inventors: Manfred 8031 Puchheim Erhardt
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1974-03-20
Filing date: 1974-03-20
Publication date: 1981-09-10
Also published as: GB1445022A; IT1019402B; FR2264630A1; FR2264630B1; DE2413333B2; DE2413333A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei derartigen, der Anmelderin bekannten Teilvorrichtungen mit einer Freilaufkupplung kommt es häufig zu Schaltfehlern, wenn bei schnellen Teilungsbeweguneen (z. B. bei Maschinen zum Abdachen von Zahnstirnseiten, wo bis zu 200 Teilvorgänge pro Minute ausgeführt werden müssen) oder beim Teilen von Werkstücken mit großer Masse die Massenträgheit zu groß ist Dann kann nänilv:'· die die Teilungsbewegung ausführende Spindel über den betreffenden Rastpunkt hinausgeschleudert werden.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Erzeugen einer schrittweisen Teilungsbewegung einer Werkzeugmaschinenspindel

ίο zu schaffen, die auch für hohe Teilungsfrequenzen oder für Spindeln, die schwere Werkstücke oder Werkzeuge tragen, geeignet ist und dabei ein zuverlässiges und möglichst schlupffreies Einrücken der Kupplung zu Beginn des Teilungsvorganges gewährleistet

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist mit einer Einrichtung gelöst die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist Die zusätzlich zur Freilaufkupplung vorgesehene Reibungskupplung wird erst zu einem späteren Zeitpunkt zugeschaltet um sicher zu verhindem, daß während der Verzögerungsphase des Kurbelgetriebes die zunächst beschleunigte Werkzeugmaschinenspindel aufgrund ihrer eigenen Trägheit (bzw. der des von ihr getragenen Werkstücks oder Werkzeugs) sich schneller weiterdreht als dies von dem Kurbe'getriebe und den mit ihm zusammenhängenden Kurvenscheiben her beabsichtigt ist Oder mit anderen Worten: während der Verzögerungsphcise wird die Freilaufkupplung wirkungslos gemacht damit die verzögerte Geschwindigkeit des Kurbelgetriebes auch der Werkzeugmaschinenspindel und den damit verbundenen Teilen aufgedrückt werden kann.

Die Verwendung von ausschließlich einer Reibungskupplung scheidet als Lösung der Aufgabe aus, da eine Reibungskupplung nicht so exakt schaltet wie ein Freilauf, der durch eine (im später beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht gezeichnete) Feder angestellt ist. Mit der Kombination Freilauf/Reibungskupplung liegt eine Anordnung vor, bei der erheblich weniger Schlupf auftritt als bei einer reinen Reibungskupplung.

Die zusätzlich vorgesehene Kupplung könnte auch eine formschlüssige Kupplung sein, eine weiche und schlagfreie Funktion ergibt sich jedoch mit einer Reibungskupplung. Mit den Merkmalen der Ansprüche 2,3 und 4 werden günstige Ausführungsformen für verschiedene Arten von Reibungskupplungen aufgezeigt.

Aus der DE-PS 6 72 328 ist zwar bereits ein Teilgerät für Zahnradschleifmaschinen bekannt bei dem zusätzlich zu einer Schaltvorrichtung eine Bremse angeordnet ist, mit der ein Weiterschleudern der Werkstückspindel über den jeweiligen Rastpunkt bei großer Masse des zu teilenden Werkstücks verhindert werden soll. Der Anwendung einer solchen Vorrichtung sind jedoch insofern Grenzen gesetzt, als bei höheren Bremsleistungen nur mit großen Reibungsverlusten bzw. entsprechend unerwünscht hoher Wärmebelastung der beteiligten Maschinenelemente gearbeitet werden kann. Aus diesem Grunde hat der Erfinder das Prinzip der Bremsung verlassen und eine Kupplung vorgeschlagen. Es sind auch schon hydraulisch gesteuerte Teileinrichtungen vorgeschlagen worden (DE-OS 15 02 081). Abgesehen von dem nicht unerheblichen Bauaufwand für die ganzen hydraulischen Einrichtungen und der Gefahr von Betriebsstörungen durch Leckstellen o. ä. arbeitet eine solche Einrichtung wesentlich langsamer.

So dauert ein Teilvorgang bei einer Zahnradfräsmaschine (für eine solche ist die genannte Einrichtung bestimmt) etwa 1 bis 2 Sekunden, ist also mit der bestimmungsgemäßen Teilungsfrequenz der Einrich-

tung nach der Erfindung nicht vergleichbar.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand von in F i g. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit einer axial beweglichen Reibungskupplung in einer Stirnansicht

F i g. 2 zeigt den Schnitt H-II aus F i & 1.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit einer Außenbacken-Reibungskupplung.

F i g. 4 zeigt den Teilschnitt IV-IV aus F i g. 3.

F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit einer Innenbacken-Reibungskupplung.

F i g. 6 zeigt den Schnitt VI-VI aus F i g. 5.

F i g. 1 und 2 zeigen eine Teileinrichtung mit einer axial wirkenden Reibungskupplung. Es ist lediglich das mit der Teileinrichtung zusammenwirkende Teil einer Werkzeugmaschinenspindel, im folgenden Spindel 1 genannt, gezeichnet, während der übrige Teil der Spindel 1 und die Werkzeugmaschine bekannt sind und daher nicht gezeigt zu werden brauchen. Auf der Spindel 1 ist ein Träger 2 aufgesetzt, der mit der Spindel

1 mittels einer Paßfeder 3 drehfest verbunden und mit einem Ring 4 und Muttern 5 axial gehalten ist. Der Träger 2 nimmt auswechselbar eine Teilscheibe 6 auf, die mit einer Scheibe 7 und Schrauben 8 auf dem Träger

2 befestigt ist Die Teilscheibe 6 ist mit einer Anzahl Rastvertiefungen 9 versehen, in die eine Klinke 10 einfallen kann. Mit dieser Einrichtung wird in bekannter Weise wahlweise eine bestimmte Winkelposition der Spindel 1 fixiert. Die Spindel 1 wird von einer Kurbel 11 aus über eine Pleuelstange 12 und eine Schw^:nge angetrieben. Die Schwinge ist der Außenring 13 einer von ihm, dem Träger 2 und einer Rolle 14 gebildeten Freilaufkupplung 2,13,14. Die Rolle 14 kann auch noch durch eine nicht gezeichnete Feder angestellt sein, was kürzere Ansprechzeiten gibt. Die Pleuelstange 12 ist an der Kurbel 11 mit bekannten Mitteln, z.B. mit Nut 15 und Nutstein sowie Schraube, so angelenkt, daß der Kurbelradius und damit der Winkelweg der Spindel 1 variiert werden kann.

Synchron mit der Kurbel 11 wird eine Kurvenscheibe 16 angetrieben; im Beispiel sitzt die Kurvenscheibe 16 auf der Welle der Kurbel 11. Mit der Kurvenscheibe 16 wird über einen Hebel 17, der mit der Klinke 10 verbunden und mit ihr auf einem Zapfen 18 gelagert ist, das Einfallen und Ausheben der Klinke 10 gesteuert.

Synchron mit der Kurbel 11 wird ferner eine Kurvenscheibe 19 angetrieben. Im Beispiel sitzt die Kurvenscheibe 19 zu diesem Zweck ebenfalls auf der Welle der Kurbel 11. Die Kurvenscheibe 19 betätigt über eine Rolle 20 und über einen Hebelarm 21 einen Schaltring 22, der mit einem Gewinde in das Gegengewinde einer Gewindehülse 23 eingreift, die die Spindel 1 umgebend koaxial zu dieser am Gehäuse 28 der Spindel 1 befestigt ist. Der Hebelarm 21 bzw. die Rolle 20 werden mittels einer sich am Gehäuse 28 abstützenden Feder 25 über einen weiteren am Schaltring 22 angeordneten Hebelarm 26 stets gegen die Kurvenscheibe 19 gedrückt, so daß sich der Schaltring 22 in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Kurvenscheibe 19 hin- und herdreht. Dabei wird der Schaltring 22 rhythmisch unter Wirkung der Kraft der Feder 25 axial gegen eine Kupplungsscheibe 27 gedruckt bzw. unter Wirkung des erhöhten Abschnittes der Kurvenscheibe 19 von der Kupplungsscheibe 27 abgehoben. Die Kupplung 20 bis 27 könnte auch so konzipiert sein, daß der Schaltring 22 unter der Wirkung der Kurvenscheibe 19 gegen die Kupplungsscheibe 27 gedruckt und durch die Feder abgehoben wird; es ist dann aber problematisch, ein einwandfreies Andrücken des Schaltringes 22 gegen die Kupplungsscheibe 27 gleichzeitig mit der Anlage der Rolle 20 an der Kurvenscheibe 19 zu erreichea Um die Reibung zu vermindern ist zwischen dem Schaltring 22 und der Kupplungsscheibe 27 ein axial wirkendes Wälzlager 24 als Drucklager vorgesehen. Die Kupplungsscheibe 27 ist so bemessen, daß sie sich axial gegen die Schwinge bzw. den Außenring 13 legen kann. Im axialen Bereich des Trägers 2 ist er mit einer Bohrung versehen, durch die ein Stift 29 ragt, der im Träger 2 befestigt ist Wenn also der Schaltring 22 von der Kurvenscheibe 19 aus gegen die Kupplungsscheibe 27 gedruckt wird, dann werden Träger 2 und Schwinge bzw. Außenring 13 miteinander gekuppelt.

Kurbel U, Kurvenscheibe 16 und Kurvenscheibe 19 sind bezüglich ihrer Funktion wie folgt aufeinander abgestimmt.

Die Kurbel 11 veranlaßt eine etwa sinusförmige hin- und hergehende Bewegung der Schwinge bzw. des Außenrings 13, wobei über die Rolle 14 auf dem Hinweg (0° bis 180°) Schwinge 13 und die Spindel 1 miteinander gekuppelt sind. Auf dem Rückweg (180° bis 360°) kuppelt die Rolle 14 aus. Während dieses Rückweges (180° bis 360°) ist die Klinke 10 in eine der Rastvertiefungen 9 eingefallen und fixiert so die Spindel 1 in einer bestimmten Winkelstellung. Spätestens wenn die Geschwindigkeit der Schwinge 13 sich zu verzögern beginnt, also spätestens bei etwa 90° der Sinusbewegung, zweckmäßigerweise vorher, drückt der Schaltring 22 gegen die Kupplungsscheibe 27, wodurch die Schwinge 13 und die Spindel 1, die Freilaufkupplung 2, 13, 14 ausschaltend, miteinander gekuppelt werden. Dadurch wird die Spindel 1 gezwungen, die verzögernde Bewegung der Schwinge 13 mitzumachen. Spätestens bei der Bewegungsumkehr vom Hin- zum Rückweg (180° der Sinusbewegung), zweckmäßigerweise etwas vorher, ist der Schaltring 22 so weit zurückgeschraubt worden, daß die Kupplung 20 bis 27 wieder ausgerückt ist. Durch dieses Zusammenspiel der Funktionselemente wird verhindert, daß die Spindel 1 infolge zu hoher Trägheit oder zu hoher Massenkräfte die Schwinge 13 überholt. Es kann also nicht vorkommen, daß die Klinke 10 nicht einfällt oder durch die Massenkräfte überlastet wird.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen F i g. 3 und 4. Die Spindel ist wie vorher mit 1 bezeichnet, der Träger der Teilscheibe 6 mit 2, die Kurbel mit 11, die Pleuelstange mit 12 und die Schwinge mit 13. Die Teilscheibe 6, die Klinke 10 und die dazugehörige Kurvenscheibe 16 sind nicht gezeichnet, weil lediglich eine andere Ausführungsform der Reibungskupplung gezeigt werden soll. Die Kupplung 30 bis 34 besteht aus einer Backe 30, die mit einem Reibbelag 31 versehen ist. Mit dem Reibbelag 31, der aus jedem aus dem Kupplungs- oder Bremsenbau bekannten und geeigneten Material sein kenn, kann die Backe 30 radial an den Träger 2 zur Anlage gebracht werden. Die Backe 30 ist mit der Schwinge 13 über zwei Lenker 32, 33 verbunden. Die Lenker 32, 33 sind nach Länge und Lage (Angriffspunkt) so bemessen, daß sie von nachfolgend beschriebenen Hebeln 37, 40 mit möglichst kleinem Widerstand (mit günstigem Übertragungswinkel) möglichst schnell zur Anlage gebracht bzw. abgehoben werden. Zum Abheben der Backe 30 ist eine Rückholfeder 34 vorgesehen.

Wie beim vorangegangenen Ausführungsbeispiel

wird synchron mit der Kurbel 11 eine Kurvenscheibe 35 angetrieben, gegen die unter Zwischenschalten einer Rolle 36 ein am Gestell oder Gehäuse 24 gelagerter Hebel 37 gedrückt wird, wozu eine Feder 38 vorgesehen ist. Gleichachsig mit dem Hebel 37 ist beispielsweise mittels eines Bolzens 39 ein zweiter Hebel 40 schwenkbar gelagert, der sich unter der Kraft einer Ausgleichsfeder 41 über eine Rolle 42 gegen die Backe 30 legen kann. Die Feder 41 stützt sich am erstgenannten Hebel 37 ab. Dieser erstgenannte Hebel 37 ist mit einer Knagge 43 versehen, die unter den zweiten Hebel 40 ragt. Wenn der erstgenannte Hebel 37 von dem erhabenen Teil der Kurvenscheibe 35 herabgleitet, so hebt er mit der Knagge 43 den zweiten Hebel 40 von dem Träger 2 ab, so daß die Rückholfeder 34 die Backe 30 ebenfalls vom Träger 2 abheben kann. Die Funktion der Vorrichtung entspricht der des vorher beschriebenen Beispiels.

Bei der Reibungskupplung 48 bis 55 nach dem in F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zum Zwecke des Kuppeins eine Innenbacke 50 vorgesehen, die mit einem Stift 51 an der Schwinge 48 aufgehängt ist. Das Gehäuse 49 der Kupplung 48 bis 55 ist als Trommel ausgebildet, in der die Backe 50 angeordnet ist. Die Backe 50 ist mit einer radial gerichteten keilförmigen Aussparung 54 versehen, in die ein passender Keil 55 eingreift. Der Keil 55 ist mit einer radialen Führung 52 in der Schwinge 48 radial beweglich geführt. Außerdem ist der Keil 55 mit einem Zylindersegment 53, das das Gehäuse 49 teilweise umschließt, versehen. Auf dieses Zylindersegment 53 wirkt die Rolle 42 des zweiten Hebels 40 ein. Wird der zweite Hebel 40 bzw. seine Rolle 42 von der Kurvenscheibe 35 aus über die Ausgleichsfeder 41 gegen das Zylindersegment 53 gedrückt, dann wird auch der Keil 55 nach innen gedrückt und die Innenbacke 50 federnd gespreizt, wie in F i g. 5 schematisch dargestellt ist. Dadurch wird die Schwinge 48 mit dem Gehäuse 49 gekuppelt, wodurch eine Funktion erzielt wird, ähnlich wie sie im Zusammenhang mit F i g. 1 und 2 beschrieben wurde.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Erzeugen einer schrittweisen Teilungsbewegung einer Werkzeugmaschinenspindel, wobei zum Erzeugen der Teilungsbewegung ein Kurbelgetriebe verwendet ist, dessen Pleuelstange an der Werkzeugmaschinenspindel über den Außenring einer Freilaufkupplung angreift, und das Teilen mittels einer Rastvertiefungen aufweisenden Teilscheibe und einer in die Rastvertiefungen einfallenden Klinke od.dgl. erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Freilaufkupplung (2, 13, 14) eine Reibungskupplung (20 bis 27; 30 bis 34; 48 bis 55) vorgesehen ist, die gesteuert von einer mit der Kurbelwelle des Kurbelgetriebes (11, 12) synchron umlaufenden Kurvenscheibe (19; 35) entweder mittels einer ortsfesten Feder (25). die an einem ersten Hebelarm (26) de·· Reibungskupplung (20 bis 27) angreift, oder mittels eines mit einer Ausgleichsfeder (41) versehenen und an der Kurvenscheibe (35) anliegenden Hebelmechanismus (36 bis 43) einrückbar und entweder über einen zweiten, an der Kurvenscheibe (19) anliegenden Hebelarm (21) der Reibungskupplung (20 bis 27) oder durch eine Feder (34) bzw. ein federnd wirkendes Teil (50) der Reibungskupplung (30 bis 34 bzw. 48 bis 55) ausrückbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (20 bis 27) eine Scheibenkupplung ist, an deren Schaltring (22) die beiden Hebelarme (21, 26) angreifen und der Schaltring (22) als Mutter ausgebildet ist, die gegenüber der am Spindelgehäuse (28) befestigten Gewindehülse (23) der Reibungskupplung (20 bis 27) verstellbar ist und über ihr Axialdrucklager (24) die Kupplungsscheibe (27) gegen den Außenring (13) der Freilaufkupplung (2,13,14) drückt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (30 bis 34) eine außenwiricende Backenkupplung ist, an deren Backe (30) die Feder (34) der Reibungskupplung (30 bis 34) etwa tangential angreift, und die an einer mit der Werkzeugmaschinenspindel (1) fest verbundenen Umfangsfläche anliegende Backe (30) mit dem Außenring (13) der Freilaufkupplung (2,13,14) über Lenker (32,33) verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung eine innenwirkende Backenkupplung ist, deren Backe (50) in Form eines geschlitzten und federnden Ringes innerhalb ihres mit der Werkzeugmaschinenspindel (1) verbundenen trommeiförmigen Gehäuses (49) angeordnet und am Außenring (13) der Freilaufkupplung (2, 13, 14) angelenkt ist und zum Schalten von einem von dem Hebelmechanismus (36 bis 43) betätigbaren, selbsthemmungsfreien Keil (55) aufgeweitet und gegen die Innenwand des Gehäuses (49) gedrückt wird.