DE3803785A1 - Elementengruppe fuer den antrieb des aufspanntisches einer automatischen verzahnungsmaschine - Google Patents

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.