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VORRICHTUNG FÜR EINE GETEILTE SCHNECKE
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Vorrichtungen gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sind durch
west-deutsche offenkundige Vorbenutzungen des Anmelders bekannt geworden. Teilweise
ist sie in der deutschen Patentschrift 21 17 520 beschrieben und teilweise ist sie
in der japanischen patentamtlichen Veröffentlichung 54 43 der internationalen Klasse
F 16 H 55/24 beschrieben.
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Solche Vorrichtungen werden verwendet, wenn die Präzisionsunforderungen
sehr hoch sind, wie z.B. bei NC-Maschinen oder CNC-Maschinen, bei der Positionierung
optischer Geräte usw.
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Ferner möchte .man sehr häufigSpielfreiheit zwischen dem Schneckenrad
und der Schnecke haben. Dabei ist der Begriff "Spielfreiheit" differenziert zu betrachten.
Z.B, möchte man auch erreichen, dass ein Schmierfilm zwischen den Flanken des Schneckenrads
und der Schnecke erhalten bleibt. Es gibt aber auch Anwendungsfälle, bei denen man
aus einem
ganz bestimmten Grund ein definiertes Spiel zulassen will.
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Die Bedingungen hinsichtlich des Spiels sollen sich während des Betriebs
nicht ändern.
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Läuft das Schneckenrad nun in einer Richtung, dann gestaltet man lediglich
eine Hälfte der Schnecke als Hohischneckè. Die Kraft der Druckfedervorrichtung muss
dann grösser sein als diejenige Kraft, mit der das Schneckenrad versucht, den auf
die Welle axial gleitbar gehaltenen Schneckenteil axial zu verschieben.
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Hat man dagegen wechselnde Hauptdrehrichtungen des Schneckenrads,
wie z.B. bei manchen Froserspinde lantrieben, dann sind beide Schneckentei le als
Hoh Ischnecken ausgebiidet und es sind dann auch zwei in der Wirkung gegeneinander
gerichtete Druckfedervorrichtungen vorhanden. D iese Druc kfedervorri chtungen nehmen
auch kurzzeitig auftretende Stossbelastungen auf, die das Schneckenrad ausübt. Bei
solchen Schnecken weicht der als Hohlwelle ausgebildete Schneckenteil kurzzeitig
axial aus.
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Hinsichtlich des Kraftschlusses ist der häufigste Fall, dass das Schneckenrad
antreibt. Es kann aber auch sein, dass die Kraft von der Schnecke aus eingeleitet
wird und das Schnecken rad - lediglich steuernd angetrieben - angibt, wie weit sich
die Schnecke drehen darf.
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Fur alle diese Funktionen der Vorrichtung ist es entscheidend, dass
die Montage vom Ergebnis her sowohl sicher als auch von den Kosten her billig durchgeführt
werden kann. Es kommt hier darauf an, den gegenseitigen Abstand der Teilschnecken
so einstellbar zu machen, dass eine Teilschnecke oder beide Teilschnecken gegenüber
der Welle ohne relative axiale Verschiebu« verdreht werden kann.
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Hierauf weist das Patent 21 17 520, Spalte 3, letzter Absatz, hin.
Bei der feinfuhligen Einstellung bereitet die hohe Kraft der Druckfedervorrichtung
Schwierigkeiten. Ein erfahrener Monteur verdreht die eine Teilschnecke von Hand
so lange, bis er fühlt, dass das Spiel nunmehr Null ist. Diese Einstellung erfolgt
mit den fertigen und daher gehärteten Schnecken Mit der Einstellung allein ist es
nicht getan, denn zwischen dem Schneckenteil und der Welle muss ja eine drehsteife,
aber axial bewegliche Mitnahmevorrichtung vorhanden sein. Sowohl gemöss der eigenen
offenkundigen Vorbenutzung als auch gemäss der japanischen patentamtlichen Veröffentlichung
arbeitet man hier mit Passfedern nach DIN 6885. In der Welle sieht man die eine
Passfedernut-Hölfte gleich von vornherein vor. Diese muss also nicht nachträglich
gearbeitet werden. Jedoch ist es notwendig, im Innen-Umfangsbereich fluchtend mit
der Wellennut in dem gehärteten Schneckenteil eine hochpräzise Nut herzustellen.
Bislang war es notwendig, auf sehr teuere Fertigungsverfahren zur Herstellung dieser
Federnut-Hälfte zuruckzugreifen, wie z.B. Elektro-Erosionsverfahren oder Nut- Innensch
leifen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, mit der
man bei sämtlichen oben genannten Anwendungsfällen diejenigen Nachteile vermeidet,
die durch das Herstellen einer präzisen Nut in dem Schneckenteil vorhanden sind.
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Erfindungsgemöss wird diese Aufgabe durch die aus dem kennzeichnenden
Teil des Hauptanspruchs ersichtlichen Merkmale gelöst.
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Während des Einstellvorgangs bildet jetzt der Wellenflansch mit dem
Schneckenflansch und damit auch mit der Schnecke eine Einheit und die Wirkung der
Druckfedervorrichtung ist während des Einstellens aufgehoben. Trotzdem kann man
den Schneckenflansch und damit die Schnecke auf der Welle drehen, ohne auf die Winkellage
von \t ellenflansch zu Welle achten zu müssen. Mit der Klemmvorrichtung kann man
dann nach der gewünschten Einstellung der Schneckenteile zueinander und zum Schneckenrad
in jeder beliebigen Winkellage den Wellenflansch und damit den einen Schneckenteil
festlegen.
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Als Spannelemente kämen an sich auch andere Bauelemente, wie z.B.
Zwingen, Seilzüge, Keile oder dergleichen infrage. Verfährt man jedoch gemäss dem
Anspruch 2, dann kann man das Spannelement serienmössig billig kaufen und hat trotzdem
die Möglichkeit, das Spannelement fein einzustellen.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 3 vermindert man die Gefahr des Verkantens,
was durch die Merkmale des Anspruch 4 vollständig vermieden wird.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 5 kommt man an die Schraube von einer
Richtung heran, die für die Montage sehr günstig ist. Zum Beispiel kommt man ohne
weiteres an sie heran, wenn ein Teil der gesamten Vorrichtung, wie z.B. ein Gehäusedeckel
abgenommen worden ist. Dies gilt auch dann, wenn der Kopf der Schraube relativ weit
innen im Gehäuse angeordnet ist.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erreicht man, dass man die Druckfedervorrichtung
nur
bis zu einem bestimmten Grad komprimieren kann.
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Zwar kann man auch bei der Erfindung Schraubenfedern, Tellerfedern
oder dergleichen verwenden, die koaxial in an sich bekannter Weise auf der Welle
angeordnet sind. Gemäss dem Anspruch 7 wird jedoch die Kraft gleichmässiger eingeleitet
und man kann lediglich durch Erhöhung der Anzahl der Druckfedervorrichtungen die
Kraft bestimmen, unabhängig vom Durchmesser der Welle. Die bekannten Druckfedervorrichtungen
mussten danach ausgewählt werden, dass man sie sowohl auf die Welle schieben kann
als auch dass sie die notwendige Kraft aufbringen. Die Merkmale gemäss dem Anspruch
7 vermindern auch die Gefahr des Verkantens des einen Schneckenteils, weil diese
Druckfederelemente weiter achsfern angreifen können. Die Anwendung vorgenannter
Druckfeder-Pakete hat auch den Vorteil, dass bei der Getriebeerprobung eine Druckregulierung
der Federn durch Weglassen der Federn leicht gehandhabt werden kann.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 8 erhält man eine einfache, sichere
Führung der Federn.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 9 verkürzt man die Baulänge.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 10 kann man die Mitnahmevorrichtung
nach aussen verlegen, was kräftemässig, momentmässig, genauigke itsmössig und flöchenbe
lastungsmässig ganz wesentlich besser ist als eine achsnahe Mitnahmevorrichtung.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 1 1 lassen sich die Flansche leicht
aufeinanderschieben und trotzdem exakt und kostengünstig miteinander verbinden.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 12 kann man auf ein bewährtes Bauelement
zurückgreifen,
wie es z.B. von der Firma Stufe aus Hattingen serienmässig
geliefert wird.
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Man kann dann axial z.B. bei abgenommenem Gehäusedeckel die Klemmvorrichtung
anziehen, wenn der Einstellvorgang beendet ist. Gleiches gilt für Merkmal 14.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 1 3 braucht man die Spannschrauben
nicht unnötig weit aussen vorzusehen und kann die Flansche im Aussendurchmesser
so klein halten, wie dies aus konstruktiven Gründen wünschenswert ist. Durch die
Montagemöglichkeit wird also die Gestalt nicht diktiert.
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Durch die Merkmale der Anspruche 15 bis 18 erhält man ebenfalls drehsteife,
aber axial verschiebbare Wellenverbindungen oder Teileverbindungen, wobei der Fachmann
weiss, ob er im einen Fall mehr auf die Kosten oder im andern Fall mehr auf die
Funktion achten muss.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 19 erreicht man ein bestimmtes Flankenspiel,
wo dieses vorhanden sein muss, z.B. bei schnell-laufenden Getrieben.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben.
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Die einzige Figur zeigt maßstäblich einen Längsschnitt durch die erfindungsgemässe
Vorrichtung mit teilweise abgebrochenem Gehäuse und einem Sektor des Schneckenrads.
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Koaxial zu einer geometrischen Längsachse 11 ist eine Hohlwelle 12
vorgesehen Deren Wand wird von Schmiermittel-Kanölen 13 durchquert. Links durchquert
sie einen Gehäusedeckel 14. Innerhalb des Gehäusedeckels 14 ist ein kurzes Aussengewinde
16 aufgeschnitten auf das zwei Konterringe 17, 18 aufgeschraubt sind, die durch
ein zwischengeschaltetes
Sicherungsblech 19 gesichert ist. Sie
klemmen zwischen sich und einer Anschlagschulter 21 die Innenringe 22 eines Kugellagers.
Aussenringe 23 sitzen in einem Lagerblock 24, der im wesentlichen koaxial um die
Längsachse 11 angeordnet ist und mit Schrauben 26 in einer komplementären Öffnung
des teilweise dargestellten Gehäuses 27 geha Iten ist.
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Die bislang erwähnten Teile kann man also en block von links in das
Gehäuse 27 einschieben. Links von einer radialen Mittenebene 28 trägt die Hohlwelle
12 einstückig und damit axial unbeweglich eine Teilschnecke 29. An der wendelförmigen
Flanke 31 der Teilschnecke 29 liegen Flanken 32 eines Schneckenrads 33 an, das senkrecht
zur Zeichnungsebene drehbar ist und in hier nicht interessierender Weise im Gehäuse
27 gelagert ist. Ein Pfeil 34 gibt die Hauptdrehrichtung des Schneckenrads 33 an.
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Links von der radialen Mittenebene 28 hat die Teilschnecke 29 einen
Abstich 36 und rechts davon eine koaxiale kreiszylindrische Aussenflöche 37, die
von Schmiermittelnuten unterbrochen ist. Die Aussenflöche 37 führt die koaxiale
kreiszylindrische Innenfläche 38 der zweiten Teilschnecke 39. Deren wendelförmige
Flanke 41 schaut nach rechts, d.h. entgegen der wendelförmigen Flanke 31. An der
Flanke 41 liegen die Flanken 42 des Schneckenrads 33 an.
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Rechts hat die Teilschnecke 39 einen Schneckenflansch 43, dessen Aussendurchmesser
grösser ist als der Aussendurchmesser der Teilschnecke 39. Der Schneckenflansch
43 trägt aussen einen achsparallelen Zahnkranz 44. Über seine rechte Stirnfläche
46 hinaus springen mehrere umfangsmässig gleichmässig verteilte Anschläge 47 hinaus.
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Von der rechten radialen Flanschfläche 48 aus sind achsparallel auf
einem gemeinsamen Radius von rechts her Gewinde-Sacklochbohrungen 49 eingebracht,
die winkelmössig gleichmässig verteilt sind. Bei 6 Gewinde-Sacklochbohrungen 49
beträgt also der Winkelabstand 600.
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Etwa auf dem gleichen Durchmesser und achsparallel sind von der Flanschfläche
48 aus nach links Sacklöcher 51 gebohrt, die einen wesentlich grösseren Durchmesser
als die Gewinde-Sacklochbohrungen 49 haben. Es ist eine grössere Anzahl von Sacklöchern
51 vorgesehen, z.B. zwischen 20 und 30 Stück. Der Winkelabstand von Sackloch zu
Sackloch 51 ist gleich. In den Sacklöchern 51 sitzen Wendel-Druckfedern 52. Die
Druckfedern können auch aus Messing, Iridium, Gummi oder dergleichen sein. Diese
stützen sich einerseits im Boden des Sacklochs 51 und zum andern an einer Radialfläche
53 eines Wellenflansches 54 ab und versuchen, die zweite Teilschnecke 39 nach links
zu schieben. Sind keine besonderen Vorkehrungen vorgesehen, dann liegt die Flanke
41 an den Flanken 42 an und mittelbar - da hierdurch auf das Schneckenrad 33 eine
Kraft entgegen dem Pfeil 34ausgeübt wird - liegt auch die Flanke 31 an den Flanken
32 an.
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In die Gewinde-Sacklochbohrungen 49 sind Kopfschrauben 54 mit ihrem
Schaft eingeschraubt. Der Schaft durchquert den Zwischenraum zwischen der Flanschfläche
48 und der Radialfläche 53 und durchquert dann in einem Durchgangsloch 56 des Wellenflansches
55 dessen radiale Scheibe 57. Der Kopf 58 liegt an der Stirnfläche 59 der radialen
Scheibe
57 mit Druck an. Die Kopfschrauben 54 wurden soweit eingezogen,
dass der Anschlag 47 an der Radialfläche 53 bzw. deren Bund 61 anschlägt.
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Der Wellenflansch 55 geht nach links in eine Umfangshulse 62 einstückig
über. Es entsteht so ein Glockenflansch. Die Umfangshülse 62 ist auf ihrer dem Zahnkranz
44 gegenüberliegenden Seite mit einem Innen-Zahnkranz 63 versehen. Dieser kämmt
in Umfangsrichtung spielfrei mit dem Zahnkranz 44. Da die Zähne der beiden Zahnkränze
jedoch parallel zur geometrischen Längsachse 11 verlaufen, ist eine axiale Bewegung
möglich.
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Eine Ringfläche 64 am Aussenumfang der Umfangshülse 62 dient als Lauffläche
für Nadeln 66 eines Nadel lagers, dessen Aussenkäfig 67 sich an einer entsprechenden
Fläche des Gehäuses 27 abstützt.
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Der Wel lenflansch 55 geht nach rechts in eine Achsbüchse 68 über,
deren koaxiale krei szylindrische Innenfläche 69 auf der Aussenfläche ist. Aussen
trägt die Achsbüchse 68 eine Schrumpfscheibe 71 an sich bekannter Bauart, die ein
an sich bekanntes Bauelement ist. Die Schrumpfscheibe 71 liegt in ihrem Innenring
72 auf der Aussenfläche 37 auf und hat die dachförmigen Aufgleitflächen. Auf diesen
sitzen zwei Aussenringe 73, 74, die durch Schrauben 76 gegeneinander gezogen werden
können. Dadurch übt der Innenring 72 eine konzentrisch nach innen gerichtete Kraft
aus, die Achsbüchse 68 wird etwas zusammengepresst und dies reicht völlig aus, sie
an diesem Bereich der Hohlwelle 12 drehfest und axial unverschieblich zu fixieren.
Rechts von der Achsbüchse 68 folgt noch eine Anordnung mit Ringen 77, 78, 79, die
in einer Wellennut sitzt und nach rechts als Sicherung dient.
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Die Aussenringe 72, 74 haben fluchtend mit den Köpfen 58 Durchgangslöcher
81, 82, so dass man z.B. von rechts mit einem lnnenmehrkant den Kopf 58 drehen kann.
Nach rechts ist das Gehäuse 27 durch einen Deckel 81 geschlossen.
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Zur Montage und zum Eis tellen nimmt man den Deckel 81 weg. Die Schrumpfscheibe
71 sitzt auf der Achsbüchse 68, übt auf diese jedoch noch keinen Druck aus, weil
die Schrauben 76 noch nicht genügend angezogen sind. Die Kopfschrauben 54 sind so
angezogen, wie dies die Zeichnung zeigt, d.h. die Stirnfläche 46 berührt den Bund
61, und die Wendel-Druckfedern 52 sind über ihre Betriebskraft hinaus kompremiert.
Gegenüber dem Innenzahnkranz 63 ist der Zahnkranz 44 weiter nach rechts verschoben.
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Diese Einheit, im wesentlichen bestehend aus der zweiten Teilschnecke
69 und ihrem Schneckenflansch 43 sowie dem Wellenflansch 55 samt Schrumpfscheibe
71 schiebt man nun von rechts nach links auf die Hohlwelle 12. So bald die Flanke
41 an einer Flanke 42 anstösst, muss man die Einheit dann auch noch drehen, damit
sich die Teilschnecke 39 vollends nach links bewegt. Man dreht nun soweit, wie dies
z.B. zur Erzeugung von Spielfreiheit notwendig ist. Wie weit dies notwendig ist,
hat der erfahrene Monteur im Gefühl. Es liegen nun die Flanke 31 an den Flanken
32 und die Flanke 41 an den Flanken 42 gerade nicht oder mit einem bestimmten Druck
an. Zuvor wurde noch der Ring 79 eingesett Es werden nun die Schrauben 76 angezogen
und damit die Achsbuchse 68 auf der Hohlwelle 12 festgelegt. Dann werden die Kopfschrauben
54 herausgedreht und es können nun die Wendel-Druckfedern 52 wirken.
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Die Erfindung ist zahlreicher Variationen fähig. Statt der Verbindung
durch die Zahnkränze 39, 44 kann man andere Verbindungen gemäss DIN 5480 verwenden,
wie z.B. Quermitnehmer, Mitnehmer-Klauen, Stiftverkupplungen, Balken-Kupplunaen
oder dergleichen.
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Ferner sind Verbindungen gemäss den Ansprüchen 15 bis 18 möglich.
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Statt der metallischen Wendel-Druckfedern 52 zu verwenden, kann man
auch Tellerfedern, gewellte Federringe, Gummifedern oder dergleichen verwenden.
Auch kann man die Achsbuchse 68 auf andere Weise mit der Hohlwelle 12 verbinden.
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ZUSAMMENFASSUN G VORRICHTUNG FÜR EINE GETEILTE SCHNECKE einer Vorrichtung
mit einer geteilten Schnecke, mit einer um eine geometrische Längsachse 11 drehbaren
Welle 12, die axial unbeweglich gelagert ist, mit mindestens einem Schneckenteil
39, der auf der Welle axial gleitbar ist, mit einem Wellenflansch 55, der auf der
Welle im eingriffsfernen Bereich der Schnecke sitzt und mit dieser drehbar ist,
mit einer Druckfedervorrichtung 52, die zwischen den Wellenflansch und einem Schneckenflansch
43 des Schneckenteils geschaltet ist und den Schneckenteil in Richtung Anlage der
Teilschnecken-Wendel an Zähne eines Schneckenrads 33 drängt, und mit einer drehsteifen
aber axial beweglichen Mitnahmevorrichtung im Kraftfluß zwischen der Welle und dem
Schneckenteil, werden folgende Merkmale vorgesehen: a) Am Wellenflansch 55 einerseits
und am Schneckenflansch 43 andererseits greift mindestens ein lösbares, im gespannten
Zustand die Druckfedervorrichtung 52 komprimierendes Spannelement 54 an b) d ie
Mitnahmevorrichtung 44, 63 liegt zwischen dem Wellenflansch 55 und dem Schneckenflansch
43 ; c) am Wellenflansch 55 greift eine lösbare Klemmvorrichtung 72,73,74,76 an,
mit der der Wellenflansch 55 auf der Welle 12 in einem für den Kraftfluß ausreichenden
Maß festklemmbar ist.
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Damit ist die Montage wesentlich vereinfacht und verbilligt und der
gewunschte
Spielausgleich kann sicher eingestellt werden.
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Anwendung bei allen Präzisionsschneckengetrieben, z. B. bei NC-Maschinen.