DE3803785A1 - Elementengruppe fuer den antrieb des aufspanntisches einer automatischen verzahnungsmaschine - Google Patents
Elementengruppe fuer den antrieb des aufspanntisches einer automatischen verzahnungsmaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand eine Elementen
gruppe für den Antrieb des Aufspanntisches einer automatischen
Verzahnungsmaschine.
Ein kritischer Punkt im Bereich der Verzahnungsmaschinen ist
die synchronisierte Verbindung zwischen dem Drehwerkzeug oder
Wälzfräser und dem zu bearbeitenden Teil zwecks Herstellung
von Zähnen mit exakter Geometrie und exakten Zwischenräumen um
den Teilkreisdurchmesser des Teiles, egal ob die Zähne gerade
oder schneckenförmig oder mit geringer Konizität, ballig usw.
sind.
Dieses synchronisierte Verhältnis wird heute durch eine kine
matische Kette erhalten, die eine Werkzeugspindel mit einem
Aufspanntisch verbindet.
Diese Werkzeugmaschinen sind üblicherweise mit einem Ständer
ausgestattet, der die Werkzeugspindel trägt und entsprechend
von und zu dem Aufspanntisch hin beweglich ist. Das Werkzeug,
das normalerweise ein zylindrischer (oder konischer) Wälzfrä
ser ist, wird so gehalten, dass es sich um seine eigene Achse
drehen kann, und so, dass es einstellbar in der Höhe und ent
lang seiner eigenen Längsachse beweglich und einstellbar um
eine horizontale Achse positionierbar ist, um Zahnräder mit
schneckenförmigen, geraden, konischen Zahnrädern usw. herstel
len zu können.
Alle diese Bewegungen des Werkzeugs müssen folglich in perfek
tem Synchronismus mit der Bewegung des Teiles ausgeführt wer
den, und zwar zur Herstellung von korrekten Verzahnungen an
den zu bearbeitenden Teilen.
Aus diesem Grund wurden bis heute normalerweise von fast allen
Herstellungsfirmen von Verzahnungsmaschinen am Ende der kine
matischen Kette (ob diese nun von mechanischer Art oder mit
numerischer Steuerung ist) oder jedenfalls an den Antriebsele
menten des Aufspanntisches, an dem gleichzeitig die Notwendig
keit eines grossen Präzision und der Möglichkeit des Umschal
tens der Antriebsrichtung besteht, Untersetzungselemente
verwendet, und zwar vom Typ mit einer oder mehreren Endlos
schrauben - Schneckenrad, wobei letzteres direkt mit dem Auf
spanntisch verbunden ist (s. z.B. US-Patent Nr. 32 32 169 und
Nr. 33 18 193).
Ausser dem übermässigen Verbrauch bei hohen Geschwindigkeiten
bei diesen Lösungen und der nicht übermässigen Qualität der
Zahnkränze, die durch den Wälzfräser fertiggestellt und direkt
auf den Aufspanntisch aufgezogen sind, mit der daraus sich er
gebenden direkten Übertragung des Fehlers, ist ein weiteres
Problem, das an die von den heutigen Verzahnungsmaschinen ver
langte Genauigkeit gebunden ist, das der eventuellen Entwick
lung von Hitze, die vorwiegend auf übermässige Reibungen oder
unzureichende Kühlung zurückzuführen ist. Eine Hitzeentwick
lung über bestimmte Werte hinaus führt in der Tat zu Verfor
mungen der betroffenen Elemente mit folglichem Verlust der
Präzision.
Um diese Probleme zu lösen, ist in der in dem US-Patent Nr.
44 35 110 angewandten Lösung entsprechend an dem Endabschnitt
der kinematischen Kette, die mit dem Aufspanntisch verbunden
ist, die Verwendung eines Schraubenräderpaares vorgesehen. Den
Schraubenrädern sind ferner zwei Stirnräder zugeordnet, die
kinematisch mit dem Aufspanntisch verbunden sind.
Die Schraubenräder haben die Aufgabe, die Richtung der kinema
tischen Kette zu verändern, sowie die Aufgabe, die Geschwin
digkeit des Aufspanntisches zu reduzieren, während die Stirn
räder dafür sorgen, letztere auf den gewünschten Wert herabzu
setzen, und zwar im Verhältnis zu der Umdrehungsgeschwindig
keit des Wälzfräsers.
Mit einer so ausgelegten Lösung hat man ebenfalls beabsich
tigt, die Kosten der Verzahnungsmaschine herabzusetzen, da die
Herstellung von Schraubenrädern wirtschaftlicher ist als die
von Übersetzungen mit Endlosschnecke, welche direkt auf den
Aufspanntisch wirkt, und weil ein grösserer Geschwindigkeits
bereich möglich ist.
Zusammen mit einer so ausgelegten Übersetzung wird in der er
wähnten Lösung die Verwendung einer zweiten kinematischen Ket
te vorgesehen, die noch ein Kegelräderpaar und ein zylindri
sches Ritzel enthält, und die unabhängig angetrieben ist und
mit dem zylindrischen Ritzel auf das mit dem Aufspanntisch
verbundene Stirnrad wirkt.
Diese zweite kinematische Kette wird vorgesehen, um ein even
tuelles Spiel aufzufangen, das sich im Augenblick des Umschal
tens der Verzahnungsrichtung bilden könnte.
Eine so ausgelegte Übersetzung hat sich jedoch als eher kom
pliziert erwiesen und im Endeffekt als teuer und schwer ein
stellbar, was zu Lasten eine Präsizionskontinuität geht.
Noch andere Typen von Verzahnungsmaschinen, besonders wenn die
Umdrehung des Aufspanntisches durch einen von dem Motor des
Wälzfräsers unabhängigen Motor gesteuert wird, auf jeden Fall
aber direkt mit diesem verbunden ist, beispielsweise über eine
numerische Steuerung, sehen die Verwendung von zwei Stirnrä
derpaaren mit zueinander parallelen Achsen, Ritzel und Rad,
vor, so dass eine starke Geschwindigkeitsreduzierung bewirkt
wird, da der Aufspanntisch mit dem letzten Rad verbunden wird.
Insbesondere wird mit einer so ausgelegten Übersetzung eben
falls die Verwendung einer zweiten kinematischen Kette vorge
sehen, die von dem ersten Rad angetrieben wird und von dem Rad
abhängt, das mit dem Aufspanntisch verbunden ist.
Man hat es praktisch geschafft, eine gewisse Genauigkeit und
einen gewissen Geschwindigkeitsbereich zu erhalten, jedoch hat
man auch eine platzraubende Struktur erhalten, da das An
triebsritzel direkt auf die Welle eines Motors aufgezogen ist,
welcher, da der Aufspanntisch vertikal angeordnet ist und die
Zahnräder parallele Achsen haben, vertikal montiert wird, und
zwar mit dem daraus sich ergebenden erheblichen Platzbedarf
und geringer Zugangsmöglichkeit, da er in dem Gussteil einge
schlossen ist und somit unzureichenden Wärmeaustausch und
folglicher Erzeugung von Hitze gerade in den Arbeitsbereichen
hat und die Wartung schwierig ist.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher der, eine einfache
und wirtschaftliche Übersetzung zu schaffen, die ohne die vor
stehend erwähnten Nachteile ist. Die Erfindung, die durch die
Schutzansprüche gekennzeichnet ist, löst das aufgegriffene
Problem mit einer Elementengruppe, bestehend aus einem aus
Endlosschnecke und Schneckenrad gebildeten Paar und aus einem
Paar von Stirnrädern mit unterschiedlichen Durchmessern, von
denen eins von der Art zum Auffangen des Spiels und das mit
dem grösseren Durchmesser koaxial mit dem Aufspanntisch ver
bunden ist.
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht im we
sentlichen in der auf die Dauer gesehenen Sicherheit der Prä
zision und in dem begrenzten Platzbedarf der daraus sich erge
benden Verzahnungsmaschine.
Die Erfindung ist nachstehend detaillierter beschrieben, und
zwar unter Zuhilfenahme der Zeichnungen, die eine rein als
Beispiel und nicht begrenzend aufgezeigte Verwirklichungsform
darstellen.
- - Abb. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht mit einigen im Schnitt dargestellten oder entfernten Teilen, um andere bes ser hervorzuheben, eine Verzahnungsmaschine, die mit der Elementengruppe nach der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
- - Abb. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Variante eines Details der Elementengruppe nach der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die Abb. 1 sieht die automatische
Verzahnungsmaschine im wesentlichen einen Sockel 10 zum Tragen
eines Ständers 11 auf der einen Seite und eines Aufspannti
sches 3 auf der anderen Seite vor.
Der Ständer 11 ist entlang dem Sockel 10 von und zu dem Auf
spanntisch 3 hin beweglich (s. Pfeil f 1) und trägt auf der
letzterem zugewandten Seite eine Spindel 12 für den Werkzeug
halter 13.
Das Werkzeug 13 ist normalerweise ein zylindrischer (oder ko
nischer) Wälzfräser, der sich um seine Längsachse rechtwinklig
zu der Bewegungsrichtung des Ständers 11 dreht, wie in Abb.
1 (s. Pfeil f 2) gezeigt ist.
Die Spindel 12 wird von dem Ständer 11 durch eine Reihe von
Schlitten 14, 15 und 16 getragen, die jeweils die Verschiebung
der Spindel 12 in einer vertikalen Richtung (s. Pfeil f 3), die
Umdrehung derselben um eine horizontale Achse parallel zu der
Bewegungsrichtung des Ständers 11 (s. Pfeil f 4) und deren Ver
schiebung entlang ihrer Längsachse (s. Pfeil f 5) ermöglichen.
Der Aufspanntisch 3 ist in einer festen und von dem Ständer 11
nicht erreichten Position am Ende des Sockels 10 vorgesehen,
und er wird durch mit den Bewegungen des Wälzfräsers 13
synchronisierten Elementen einer Gruppe um seine vertikale
Längsachse (s. Pfeil f 6) in Umdrehung versetzt.
Die der vorliegenden Erfindung entsprechenden Elementengruppe
für den Antrieb des Tisches 3 wird aus folgenden Teilen gebil
det:
- - einem ersten Untersetzungsgetriebe 1 für die Winkelgeschwin digkeit mit rechtwinkligen Achsen und
- - einem zweiten Untersetzungsgetriebe 2 für die Winkelge schwindigkeit mit parallelen Achsen.
Das erste Untersetzungsgetriebe 1 erhält seinen Antrieb direkt
von einem Motor 17 mit horizontaler Achse und vorzugsweise
rechtwinklig zu der Vorschubrichtung des Ständers 11, welcher
mit den hier nicht gezeigten Motoren synchronisiert ist (durch
numerische Steuervorrichtungen), die dem Ständer 11 und der
Spindel 12 die verschiedenen Bewegungen verleihen.
Das erste Untersetzungsgetriebe 1 enthält eine Endlosschnecke
6, welche direkt von dem Motor 17 angetrieben ist, zu dem sie
koaxial liegt, sowie ein Schneckenrad 7, das auf eine von dem
Sockel 10 getragene vertikale Welle 18 aufgezogen ist.
Das zweite Untersetzungsgetriebe 2 besteht dagegen aus einem
Paar von Stirnrädern 4 und 5, von denen das kleinere und mit 4
bezeichnete auf die Welle 18 aufgezogen ist, während das ande
re, mit 5 bezeichnete, unten kinematisch mit dem Tisch 3 ver
bunden ist.
Mit einer so ausgelegten Struktur ergeben sich zwischen dem
Motor 17 und dem Tisch 3 zwei Geschwindigkeitsreduzierungen,
wobei eines der Stirnräder 4 oder 5 von der Art zum Auffangen
des Spiels und in zwei koaxiale Teile 8 und 9 getrennt ist.
Als Zahnrad zum Auffangen des Spiels kann mit der gleichen
Wirksamkeit sei es das Zahnrad 5 wie auch das Ritzel 4 verwen
det werden, wie auch in den Abb. 1 und 2 dargestellt
ist.
Das Ritzel 4 und das Zahnrad 5 können eine gerade oder auch
eine Schräg- oder Schneckenverzahnung haben, wie in den bei
liegenden Abbildungen gezeigt ist, jedoch wird aus Gründen
einer besseren Geräuscharmut und einer grösseren Abstufung im
Betrieb der letzten Ausführung den Vorzug gegeben.
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen kann im Fal
le von Zahnrädern mit Schneckenverzahnung das Auffangen des
Spiels zwischen den Teilen 8 und 9 des Ritzels 4 oder des
Zahnrades 5 erreicht werden, indem vorgesehen wird, dass sich
die beiden Teile 8 und 9 entlang ihrer Drehachse gegeneinander
verschieben können, wie es durch den Pfeil f 7 angezeigt wird.
Sollten die Zahnräder 4 und 5 vom Typ mit gerader oder Schnec
kenverzahnung sein, so kann das Auffangen des Spiels zwischen
den Teilen 8 und 9 erreicht werden, indem das gegenseitige
Drehen derselben um deren Drehachse vorgesehen wird.
Eine noch andere Lösung sieht die Verwendung der beiden Teile
8 und 9 des Ritzels 4 oder des Zahnrades 5 mit einer unter
schiedlichen Zähnezahl vor, zum Beispiel eines der beiden Tei
le mit einem Zahn mehr als das andere, wobei dieselben durch
gegenseitiges Aneinanderdrücken, beispielsweise durch unter
schiedlich einstellbare Tellerfedern, an der Kontaktfläche ge
halten werden. Auf diese Weise bewirkt die unterschiedliche
Drehgeschwindigkeit der beiden Teile ein entsprechendes Schlei
fen mit einer Reibung, in der Lage, die Spiele zwischen Ritzel
4 und Zahnrad 5 zu beseitigen.
Diese letzte Lösung würde, wenn sie an dem Zahnrad 5 mit dem
grösseren Durchmesser angewandt wäre, zu einer sehr begrenzten
Hitzeerzeugung führen, und zwar durch die verhältnismässig
niedrige Schleifgeschwindigkeit, auch wenn feste Vorspannungen
der Tellerfedern angewandt werden. Wenn jedoch umgekehrt die
Lösung an dem Ritzel 4 Anwendung fände, würde die durch das
Schleifen erzeugte Hitze wegen der entsprechenden höheren Ge
schwindigkeit zunehmen, es bestände aber trotzdem die Möglich
keit ihrer Beseitigung durch eine Kühlung, ohne dabei zu er
wähnen, dass die Position des Ritzels selbst die Einstellung
der Druckfedern je nach Anforderungen erlauben würde.
Um die Präzision der Verzahnungsmaschine weiterhin zu verbes
sern, sieht die vorliegende Erfindung die Verwendung einer
Endlosschnecke 6 vor, die ebenfalls von der Art zum Auffangen
des Spiels ist, wie auch von hoher Leistung, wie durch den
Pfeil f 8 angezeigt wird.
Die Zahnräder 4 oder 5 und die Endlosschnecke 6 zum Auffangen
des Spiels werden nicht weiter beschrieben, da sie bereits zu
der bekannten Technik anderer Bereiche des Standes der Technik
gehören.
Mit dieser Lösung ist es möglich, den Impulserfasser oder En
coder (schematisch dargestellt und bezeichnet mit 38) direkt
an die Achse der Welle 18 anzuschliessen, wobei auf diese Wei
se die Fehler vermieden werden, die sich auf die Antriebsüber
tragung von Seiten des ersten Untersetzungspaares beziehen,
das vor dem System angeordnet ist.
Die so konzipierte Erfindung unterliegt zahlreichen Änderungen
und Varianten, die alle in den Bereich des erfinderischen Kon
zepts fallen. Ausserdem können alle Details durch technisch
gleichwertige Elemente ersetzt werden.
Claims (7)
1. Elementengruppe für den Antrieb des Aufspanntisches einer
automatischen Verzahnungsmaschine, dadurch gekennzeichnet,
dass sie ein erstes Untersetzungsgetriebe (1) für die Winkel
geschwindigkeit mit rechtwinkligen Achsen und ein zweites Un
tersetzungsgetriebe (2) für die Winkelgeschwindigkeit mit
parallelen Achsen, welches den Aufspanntisch (3) antreibt,
hat, wobei das genannte erste Untersetzungsgetriebe von einem
Typ ist, der aus einer angetriebenen Endlosschnecke (6) und
einem Schneckenrad (7) gebildet wird, welches das genannte
zweite Untersetzungsgetriebe (2) antreibt, das aus einem Paar
von Stirnrädern (4, 5) mit unterschiedlichen Durchmessern ge
bildet wird, von denen das grössere (5) koaxial mit dem ge
nannten Aufspanntisch (3) verbunden ist, und wobei eines der
genannten Stirnrädern (4, 5) des genannten zweiten Unterset
zungsgetriebes (2) von der Art zum Auffangen des Spiels und in
zwei koaxiale Teile (8, 9) getrennt ist.
2. Elementengruppe nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die genannte Endlosschraube (6), die zu dem ge
nannten ersten Untersetzungsgetriebe (1) gehört, ebenfalls von
der Art zum Auffangen des Spiels und von hoher Leistung sowie
in zwei koaxiale Teile getrennt ist.
3. Elementengruppe nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die genannten Stirnräder (4, 5) des genannten
zweiten Untersetzungsgetriebes (2) vom Typ mit Schneckenver
zahnung sind und eines von ihnen in zwei koaxiale Teile (8, 9)
getrennt ist, die entlang ihrer Drehachse zueinander einstell
bar sind.
4. Elementengruppe nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die genannten Stirnräder (4, 5) des genannten
zweiten Untersetzungsgetriebes (2) vom Typ mit gerader oder
Schneckenverzahnung sind und eines von ihnen in zwei koaxiale
Teile (8, 9) getrennt ist, die um ihre Drehachse zueinander
einstellbar sind.
5. Elementengruppe nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die genannten Stirnräder (4, 5) des genannten
zweiten Untersetzungsgetriebes (2) vom Typ mit gerader oder
Schneckenverzahnung sind und eines von ihnen in zwei koaxiale
Teile (8, 9) getrennt ist, und zwar mit einer unterschiedli
chen Zähnezahl, wobei Federmittel vorgesehen sind, die dazu
dienen, die genannten Teile an der entsprechenden Kontaktflä
che gegeneinander zu drücken.
6. Elementengruppe nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass der mit dem genannten Aufspanntisch (3) verbun
dene Impulserfasser (38) direkt an die Antriebswelle (18) des
genannten ersten Untersetzungspaares angeschlossen ist.
7. Elementengruppe nach den vorstehenden Patentansprüchen
und nach dem was unter Bezugnahme auf die Abbildungen in den
beiliegenden Zeichnungen zu den erwähnten Zwecken beschrieben
und gezeigt wurde.
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Owner name: MIKRON S.P.A. BOLOGNA, VILLANOVA DI CASTENASO, BOL |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: DREISS, U., DIPL.-ING. DR.JUR. HOSENTHIEN, H., DIP |
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8141 | Disposal/no request for examination |