DE3410686C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Führungseinrichtung für einen Schlitten einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.

Bei verschiedenen Werkzeugmaschinen ist ein einen Werkzeug­ kopf schwenkbar aufnehmender, hin- und herbewegbarer Vor­ schubschlitten od. dgl. schwenkbar an einem anderen Maschinen­ teil aufgenommen, das seinerseits wiederum schwenkbar in einem dritten Teil aufgenommen sein kann, wobei alle genann­ ten Schwenkachsen parallel zueinander gerichtet sind. Dabei hat der Vorschubschlitten keine Beziehung zu einem fest­ stehenden, beispielsweise zu dem besagten dritten Teil.

Vom DE-GM 83 22 510 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der in einem Schlitten zwei parallele Führungsstangen verschieb­ bar aufgenommen sind, die über eine Hülse miteinander ver­ bunden sind, die auf einer senkrecht zu ihnen gerichteten, in einem nicht einstellbaren Teil der Maschine aufgenommenen Stange verschiebbar ist. Die beim Verschieben des Schlittens jeweils zu überwindende Reibung der Ruhe ist relativ groß, so daß insbesondere kleine Bewegungen des Schlittens nicht immer mit der erforderlichen Präzision erfolgen können.

Von der DE-OS 27 14 706 ist es bekannt, je zwei Lenkerhebel am Maschinenständer und rechtwinkelig dazu an einem in gleichbleibender Stellung relativ zum Maschinenständer zu haltenden Schlitten anzulenken und die freien Enden der Lenkerhebel über eine gemeinsame Lenkerplatte zu verbinden. Die kurzen Lagerabstände innerhalb der Lagerstellen ermög­ lichen eine den Erfordernissen der Genauigkeit entsprechende Steifigkeit nur mit extrem hohem Fertigungs- und Montageauf­ wand.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ richtung der vorstehend genannten Art so zu gestalten, daß sie bei einfachem Aufbau auch hohen Anforderungen an Genauig­ keit und Steifigkeit genügt.

Als Lösung der Aufgabe werden die in den Ansprüchen 1 und 2 aufgezeigten Ausführungen vorgeschlagen. Dabei weist die Ausführung nach Anspruch 2 noch weniger Reibungsglieder auf als die nach Anspruch 1.

Eine vorteilhafte Weiterbildung für derartige Einrichtungen ist im Anspruch 3 angegeben. Bei verschiedenen Zahnradfein­ bearbeitungsmaschinen, z. B. Zahnradschabmaschinen, muß zwi­ schen dem zu bearbeitenden Werkstück (Zahnrad) und dem mit ihm im Zahneingriff stehenden Werkzeug, z. B. Schabrad, ein Achskreuzwinkel eingestellt werden, wozu der Werkzeugkopf im Vorschubschlitten verdreht wird. Außerdem muß, wenn z. B. nach dem sog. Diagonalverfahren gearbeitet wird, ein Dia­ gonalwinkel eingestellt werden, der die Vorschubrichtung zwischen Werkzeug und Werkstück bestimmt. Hierzu muß das den Vorschubschlitten aufnehmende Teil relativ zu dem besag­ ten dritten Teil verdreht werden. Da alle Einstellvorgänge an Teilen vorgenommen werden müssen, die mit dem Vorschub­ schlitten in unmittelbarer Verbindung stehen, dieser aber nicht verdreht werden soll, ergeben sich mitunter Schwierig­ keiten beim Einrichten der Maschine, da der zuerst einge­ stellte Winkel beim zweiten Winkel addiert oder subtrahiert werden muß, was leicht zu Einstellfehlern führt. Für Maschi­ nen mit numerisch gesteuerter Einstellung muß jeder Winkel für sich abrufbar sein, Rechenoperationen sind dabei zu vermeiden. Es kommt auch vor, daß beim Einstellen des zwei­ ten Winkels der erste wieder verändert wird. Mit den erfin­ dungsgemäßen Einrichtungen werden diese Nachteile vermieden.

Von der DE-AS 26 19 347 ist eine Geradführung bekannt, bei der zwei den Lenkerhebeln der Erfindung ähnliche Hebel vor­ handen sind. Diese Hebel sind aber nicht vorgesehen, um einen von ihnen bewegten Support an einer Drehung um eine senkrecht zur Bewegungsrichtung gerichtete Achse zu hindern, sondern sie dienen ausschließlich dazu, dem besagten Support eine geradlinige Bewegung zu erteilen. Da auch keine Quer­ bewegung erfolgt, kann die bekannte Geradführung nichts zum Zustandekommen der Erfindung beitragen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine räumliche Darstellung der Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1,

Fig. 2 eine räumliche Darstellung der Vorrichtung nach dem Patentanspruch 2,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Lenkerhebel mit den Kugelgelenken nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Zahnradschabmaschine, bei der die Vorrich­ tung anwendbar ist.

In Fig. 1 ist schematisch ein in einer durch die X - und die senkrecht dazu gerichtete Y-Achse definierten Ebene beweglicher Schlitten 20 einer nicht dargestellten Werk­ zeugmaschine gezeigt. An seiner Oberseite ist er mit ei­ ner um eine zur Z-Achse parallelen Achse 21 dreheinstell­ baren Führung 35 zur Aufnahme in einem nicht dagestell­ ten Maschinenteil versehen. An zwei einander gegenüber­ liegenden Seiten sind parallel zueinander erste Lenker­ hebel 51, 52 angelenkt (Gelenke 53, 54), die über Gelenke 57, 58 mit zweiten Lenkerhebeln 55, 56 verbunden sind. Diese zweiten Lenkerhebel 55, 56 sind drehfest auf einer ge­ meinsamen Führungsstange (59) befestigt, die drehbar (Pfeil 60) und parallel zur Y-Achse verschiebbar in ei­ nem relativ zum Schlitten 20 nicht beweglichen Teil der Maschine aufgenommen ist. Dieses Teil kann der Maschi­ nenständer bzw. ein starr mit ihm verbundenes Teil sein oder ein parallel zur der senkrecht zur X- und zur Y- Achse gerichteten Z-Achse verschiebbarer Zustellschlit­ ten 16, auf den noch eingegangen wird. Die Achse 61 der Gelenke 53, 54 und die Achse 62 der Gelenke 57, 58 liegen parallel zur Y-Achse, ebenso die Achse 63 der Führungs­ stange 59. Die Lenkerhebel 51 und 55 und die Lenkerhebel 52 und 56 liegen somit in durch die Y- und durch die Z- Achse definierten Ebenen und bilden in der Ausgangslage des Schlittens 20 zumindest annähernd rechte Winkel. Wird der Schlitten 20 mit bekannten und deshalb nicht dargestellten Mitteln in der besagten Ebene bewegt, z. B. in der Pfeilrichtung R nach rechts im Sinne der Fig. 1, dann geschieht folgendes. Die Lenkerhebel 51, 52 bleiben parallel zueinander und zur X-Achse. Entsprechend der aus der Bewegung R resultierenden X-Komponente schwenken sie die zweiten Lenkerhebel 55, 56 um die Achse 63 in der Pfeilrichtung 60 entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei die ersten Lenkerhebel um einen entsprechenden Betrag um die Achse 61 in der Pfeilrichtung 64 im Uhrzeiger­ sinn geschwenkt werden. Gleichzeitig drückt der Lenker­ hebel 52 den Lenkerhebel 56 bzw. zieht der Lenkerhebel 51 den Lenkerhebel 55 zusammen mit der Führungsstange 59 entsprechend der aus der Bewegung R resultierenden Y- Komponente nach rechts. Erfolgt die Bewegung in der Pfeilrichtung R umgekehrt, d. h. nach links im Sinne der Fig. 1, dann erfolgen auch alle Schwenk-, Schub- und Zugbewegungen in der entgegengesetzten Richtung. In al­ len Fällen bleiben die Lenkerhebel 51, 52, 55, 56 parallel zueinander in durch die X- und die Z-Achse definierten Ebenen. Ein Drehen des Schlittens 20 um eine zur Z-Achse parallele Achse wird von den Lenkerhebeln und von der Führungsstange 59 verhindert. Der Schlitten 20 kann also seine Lage relativ zum Zustellschlitten 16 oder dem Ma­ schinenständer ändern, nicht aber seine Stellung.

Eine etwas andere Ausführung ist in Fig. 2 gezeigt. Die Anordnung des Schlittens 20, seiner Führungs 35, der Len­ kerhebel 51, 52, 55, 56 und des Maschinenständers bzw. des Zustellschlittens 16 entspricht der Fig. 1. Unterschied­ lich ist die Verbindung dieser Teile miteinander. Zwi­ schen dem Schlitten 20 und den Lenkerhebeln 51, 52 einer­ seits sowie zwischen den Lenkerhebeln 51, 52 und den Lenkerhebeln 55, 56 andererseits sind hier Gelenklager 67, 68 bzw. 69, 70 angeordnet, die ein Schrägstellen der Len­ kerhebel 51, 52 relativ zum Schlitten 20 und zu den Len­ kerhebeln 55, 56 in jeder räumlichen Richtung erlauben. Die beiden Lenkerhebel 55, 56 sind drehfest auf einer ge­ meinsamen Welle 71 befestigt, die um die zur Y-Achse parallel Achse 63 drehbar (Pfeil 60), aber nicht längs­ verschiebbar im Maschinenständer bzw. dem Zustellschlit­ ten 16 gelagert ist.

In der Ausgangslage des Schlittens 20 liegen die Lenker­ hebel 51 und 55 und die Lenkerhebel 52 und 56 wieder in durch die X- und die Z-Achse definierten Ebenen und bil­ den zumindest annähernd rechte Winkel. Dabei ist es nicht erforderlich (auch nicht bei der Ausführung nach Fig. 1), daß die Lenkerhebel 51, 52 horizontal und die Lenkerhebel 55, 56 vertikal angeordnet sind, diese Richtungen können auch vertauscht sein.

Wird nun der Schlitten 20 in der besagten Ebene bewegt, z. B. in der Pfeilrichtung R nach rechts im Sinne der Fig. 2, dann bleiben die Lenkerhebel 51, 52 zwar zueinander parallel, nicht aber zur X-Achse. Entsprechend der aus der Bewegung R resultierenden Y-Komponente schwenken sie in den Gelenklagern 69, 70 aus (Pfeil 72) und stellen sich schräg zur X-Achse. Gleichzeitig schwenken sie die zweiten Lenkerhebel 55, 56 um die Achse 63 in der Pfeil­ richtung 60 entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei die ersten Lenkerhebel 51, 52 um einen entsprechenden Betrag in den Gelenklagern 67, 68 in der Pfeilrichtung 73 im Uhrzeigersinn geschwenkt werden. Während also die Lenker­ hebel 55, 56 nur in den durch die X- und die Z -Achse defi­ nierten Ebenen geschwenkt werden, weil die Welle 71 axial festgelegt ist, ändern die Lenkerhebel 51, 52 im Laufe der Bewegung R ihre Stellung zur X-, Y- und Z-Achse ständig. Erfolgt die Bewegung in der Pfeilrichtung R entgegenge­ setzt, d. h. nach links im Sinne der Fig. 1, dann erfol­ gen auch die Schwenkbewegungen in der entgegengesetzten Richtung. In allen Fällen bleiben die Lenkerhebel 51, 52 in sich ständig ändernden Ebenen parallel zueinander und die Lenkerhebel 55, 56 bleiben in durch die X- und die Z- Achse definierten Ebenen parallel zueinander. Ein Drehen des Schlittens 20 um eine zur Z-Achse parallele Achse ist somit ausgeschlossen, so daß der Schlitten 20 auch bei dieser Ausführung zwar seine Lage relativ zum Zustell­ schlitten 16 oder dem Maschinenständer ändern kann, nicht aber seine Stellung.

Zum besseren Verständnis, wie die Gelenklager angeordnet sind, ist in Fig. 3 der Einbau der Gelenklager 67, 69 in den Lenkerhebel 51 gezeigt. In entsprechenden Ausnehmun­ gen des Lenkerhebels 51 sind die Außenringe 75 der Ge­ lenklager 67, 69 aufgenommen, wo sie mit Haltescheiben 77 festgehalten werden. Auf Bolzen 78, die in einen Ansatz 79 des Schlittens 20 bzw. in den zweiten Lenkerhebel 55 eingeschraubt sind, sind die kugeligen Innenringe 76 auf­ genommen, die mit den Außenringen 75 korrespondieren und mittels Schrauben 80 festgehalten werden. Diese Anord­ nung ist nur ein Ausführungsbeispiel, das beliebig variiert werden kann. Als Beispiel für eine Maschine, bei der die Vorrichtung der Fig. 1 und 2 anwendbar ist, ist in der Fig. 4 eine Zahnradschabmaschine dar­ gestellt, wobei die Anwendung nicht auf diese Ausfüh­ rungsform beschränkt ist. Auf einem Bett 11 ist ein Zahnrad 1 (Werkstück) drehbar zwischen Reitstöcken 12, 13 aufgenommen. An einem Ständer 15 ist ein Zustell­ schlitten 16 angeordnet, der zum Einstellen eines Achs­ abstandes a parallel zur Z-Achse senkrecht verschiebbar und dafür mit einem Motor 17 und einer Spindel 18 an­ treibbar ist. In einer Rundführung 19 ist eine Schwenk­ platte 14 um eine senkrechte Achse 21 dreheinstellbar aufgenommen. An der Unterseite der Schwenkplatte 14 ist ein Vorschubschlitten 20 angebracht, der gegenüber dem Zustellschlitten 16 und der Schwenkplatte 14 horizontal hin- und herverschiebbar ist (Pfeilrichtung R) wofür ein Motor 22 und eine Spindel 23 vorgesehen sind. Über die vorstehend beschriebenen Anordnungen der Lenkerhebel 51, 52, 55, 56 ist der Vorschubschlitten 20 mit dem Zustell­ schlitten 16 so verbunden, daß er nicht um die Achse 21 drehbar ist. Er besitzt deswegen eine um die Achse 21 drehbewegliche Führung 35 in der Schwenkplatte 14.

In einer Bogenführung 24 an der Unterseite des Vorschub­ schlittens 20 ist eine Wiege 25 angeordnet, an der in einer Rundführung 26 ein Werkzeugkopf 27 um eine verti­ kale Achse 28 dreheinstellbar aufgenommen ist. Im Werk­ zeugkopf 27 ist als Werkzeug ein Schabrad 4 von einem Motor 29 drehantreibbar gelagert. Die Achse 21 und in der dargestellten Stellung der Wiege 25 auch die Achse 28 verlaufen parallel zur Z-Achse. Sie fluchten miteinan­ der und liegen in der mittleren Rotationsebene 8 des Schabrades 4.

Die Wiege 25 mit dem Werkzeugkopf 27 und dem Schabrad 4 sind in der Bogenführung 24 um eine Achse 10 schwenkbar. Für diese Schwenkbewegung ϕ zum Erzeugen einer balligen Zahnform ist ein Motor 32 mit einem Schneckentrieb 33 vorgesehen. Durch Verdrehen des Werkzeugkopfes 27 um die Achse 28 wird ein Achskreuzwinkel zwischen der Achse 30 des Schabrades 4 und der Achse 31 des Werkstücks 1 ein­ gestellt. Die Achsen 30 und 31 liegen dabei in zueinander parallelen Ebenen, die durch die X- und die Y-Achse defi­ niert sind. Durch Verdrehen des Vorschubschlittens 20 um die Achse 21 wird der Diagonalwinkel und damit die Vor­ schubrichtung des Schabrades 4 eingestellt, wenn nicht im Parallelverfahren geschabt werden soll (Vorschubrich­ tung R liegt in der Bildebene, d. h. parallel zur X-Achse), sondern im Diagonalverfahren (R liegt geneigt zur Bild­ ebene, d. h. wie in Fig. 1 und 2 gezeigt).

Am Vorschubschlitten 20 sind seitlich die ersten Lenker­ hebel 51, 52 angebracht, von denen in Fig. 4 nur einer (51) zu sehen ist, der mit dem zweiten Lenkerhebel 55 gelenkig verbunden ist. Der Lenkerhebel 55 ist mit dem Zustellschlitten 16 über die Führungsstange 59 oder die Welle 71 verbunden. Wenn nun der Vorschubschlitten 20 eine Vorschubbewegung in einer durch den mit der Schwenk­ platte 14 eingestellten Diagonalwinkel bestimmten Rich­ tung ausführen soll, dann folgt er unter Beibehaltung seiner ursprünglichen Stellung gegenüber der Werkstück­ achse 31 bzw. gegenüber dem Zustellschlitten 16 dank sei­ ner drehbeweglichen Führung 35 der vorgegebenen Richtung (Pfeilrichtung R). Die darauf resultierenden Bewegungen der Lenkerhebel 51, 52, 55, 56 wurden bereits oben beschrie­ ben.

Claims (3)

1. Führungseinrichtung eines in einer durch eine X- und durch eine senkrecht dazu gerichte­ te Y-Achse definierten Ebene verschiebbaren Schlit­ tens einer Werkzeugmaschine relativ zu einem fest­ stehenden Maschinenteil, mit an zwei gegenüberliegen­ den Seiten des Schlittens angelenkten ersten Lenker­ hebeln und mit am feststehenden Maschinenteil ange­ lenkten zweiten Lenkerhebeln und mit einer gelenkigen Verbindung zwischen den freien Enden der ersten und der zweiten Lenkerhebel, wobei die ersten und die zwei­ ten Lenkerhebel in der Ausgangslage zumindest annähernd einen rechten Winkel einschließen, dadurch gekennzeich­ net, daß je ein erster Lenkerhebel (51, 52) unmittel­ bar an je einem zweiten Lenkerhebel (55, 56) angelenkt ist und daß die zweiten Lenkerhebel (55, 56) an ihrem anderen Ende drehfest auf einer gemeinsamen Führungs­ stange (59) befestigt sind, die drehbar und parallel zur Y-Achse verschiebbar im feststehenden Maschinen­ teil (16) gelagert ist, wobei der von den Lenkerhebeln (51, 55; 52, 56) eingeschlossene rechte Winkel in einer von der X-Achse und einer senkrecht zur X- und zur Y- Achse gerichteten Z-Achse definierten Ebene liegt.

2. Führungseinrichtung eines in einer durch eine X- und durch eine senkrecht dazu gerich­ tete Y-Achse definierten Ebene verschiebbaren Schlit­ tens einer Werkzeugmaschine relativ zu einem fest­ stehenden Maschinenteil, mit an zwei gegenüberlie­ genden Seiten des Schlittens ausgelenkten ersten Len­ kerhebeln und mit am feststehenden Maschinenteil angelenkten zweiten Lenkerhebeln und mit einer gelen­ kigen Verbindung zwischen den freien Enden der ersten und der zweiten Lenkerhebel, wobei die ersten und die zweiten Lenkerhebel in der Ausgangslage zumindest an­ nähernd einen rechten Winkel einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß je ein erster Lenkerhebel (51, 52) unmittelbar an je einem zweiten Lenkerhebel (55, 56) angelenkt ist und daß die zweiten Lenkerhebel (55, 56) an ihrem anderen Enden drehfest auf einer gemeinsamen Welle (71) befestigt sind, die um eine parallel zur Y-Achse gerichtete Achse (63) schwenkbar im feststehen­ den Maschinenteil (16) gelagert ist, wobei der von den Lenkerhebeln (51, 55; 52, 56) eingeschlossene rechte Winkel in einer von der X-Achse und einer senkrecht zur X- und zur Y-Achse gerichteten Z-Achse definierten Ebene liegt, und daß außerdem alle Gelenke (67 bis 70) als Kugelgelenke ausgeführt sind.

3. Führungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für eine Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von ver­ zahnten Werkstücken (1) mit einem rotierenden, zahn­ radartigen Werkzeug (4), dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Längsführung in dem ihn aufnehmenden Maschinenteil (Schwenkplatte 14) zusammenwirkenden Führungsteile (35) des Schlittens (20) diesem gegenüber um eine zur Z-Achse parallele Achse (21) verdrehbar sind.