DE4126290A1

DE4126290A1 - Einrichtung zur erzeugung einer vorspannung im antrieb eines werkstuecktischs

Info

Publication number: DE4126290A1
Application number: DE19914126290
Authority: DE
Inventors: Orkan Okaya
Original assignee: Liebherr Verzahntechnik GmbH
Current assignee: Liebherr Verzahntechnik GmbH
Priority date: 1991-08-08
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 1993-02-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung einer Vorspannung im Antrieb (Schneckengetriebe) eines Werkstücktischs von insbesondere Großmaschinen zur span abhebenden Materialbearbeitung, insbesondere zum Schäl wälzfräsen, wie zum Beispiel Wälzfräsmaschinen zur Bear beitung von Zahnrädern, wobei der Werkstücktisch auf einem Teilschneckenrad angeordnet ist, das mit einer treibenden Teilschnecke zusammenwirkt.

Für das Schälwälzfräsen des gehärteten Zahnrads wird in der Regel eine konventionelle Wälzfräsma schine verwendet. Wie in der Praxis festgestellt wurde, ist die beim Schälwälzfräsen auftretende Hauptschnittkraft aufgrund des geringen Aufmaßes vergleichsweise niedrig. Dagegen steigt die tangen tiale Schnittkraftkomponente (in Achsrichtung des Fräsers) stark an. Der Grund dafür ist die hohe Härte des Werkstückmaterials und die durch ungün stige Anschnittbedingungen verursachten hohen Reib kräfte. Die Zahl der im Eingriff befindlichen Fräserzahnflanken ändert sich während des Fräsens ständig. Damit wechselt auch die resultierende tangentiale Schnittkraft ihre Größe und zum Teil die Richtung. Dies gilt insbesondere für den Aus lauf bei Schrägverzahnungen.

Die resultierende tangentiale Schnittkraftkompo nente muß als Umfangskraft von dem Antrieb des Werkstücktischs der Wälzfräsmaschine aufgenommen werden. Zum Antrieb des Werkstücktischs dient in der Regel ein Schneckengetriebe, wobei der Werk stücktisch auf einem Teilschneckenrad angeordnet ist, welches mit einer treibenden Teilschnecke zu sammenwirkt. Infolge der vom Werkstücktischan trieb aufzunehmenden, tangentialen Schnittkraft komponenten kann ein Antriebswechsel, d. h. ein Durchlaufen des Spiels im Schneckengetriebe auf treten, was zu kraftbedingten, elastischen Verla gerungen im Schneckengetriebe führt. Dies hat na türlich Auswirkungen auf das zu bearbeitende Zahnrad, etwa in Form von Teilungsabweichungen, Zahnrichtungsabweichungen und unruhiger Oberflä che.

Es ist bekannt, durch eine geeignete Vorspan nung im Antrieb des Werkstücktischs die Schwan kungsbreite der vorerwähnten elastischen Verla gerungen im Schneckengetriebe zu reduzieren und hierdurch ein Abheben des Schneckenrads von der treibenden Schneckenflanke zu vermeiden.

Bei einer bereits bekannten Einrichtung zur Erzeu gung einer Vorspannung wird vom Werkstücktisch aus über einen Zahnkranz eine Hydraulikpumpe angetrie ben, welche gegen einen einstellbaren Druck fördert und damit die eigentliche Vorspannung darstellt. Die Rückführung der abgenommenen Vorspannenergie in den Getriebezug erfolgt über einen Hydromotor, der in die Antriebswelle der Teilschnecke treibt. Fördermenge der Hydraulikpumpe und Verbrauchsmenge des Hydromotors sind aufeinander abgestimmt, so daß die Vorspannung von der gewählten Drehzahl des Werk stücktischs unabhängig ist. Mit Hilfe eines Wege ventils können die vorerwähnten Hydraulikkreise so geschaltet werden, daß der Werkstücktisch wahlwei se mit oder ohne Vorspannung (beispielsweise zum Einrichten der Wälzfräsmaschine) angetrieben wird.

Wie sich in der Praxis herausgestellt hat, genügt diese bekannte hydraulische Einrichtung zur Erzeu gung einer Vorspannung im Antrieb eines Werkstück tischs noch nicht allen Anforderungen, wobei es sich insbesondere als nachteilig erwiesen hat, daß die Wirkungsgrade der Hydraulikpumpe und des Hydro motors je nach Drehzahl unterschiedlich gut sind. Außerdem stellen hydraulische Bauelemente in einem derartigen System Störquellen dar, so daß die Funk tionsfähigkeit der bekannten Einrichtung nicht unter allen Umständen gesichert ist.

Ausgehend von einer Einrichtung zur Erzeugung einer Vorspannung der eingangs definierten Art liegt der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine solche Einrichtung in der Weise auszubilden, daß sie praktisch nicht störanfällig ist und hoch effizient arbeitet, wobei darüber hinaus gefordert wird, daß die zu erzeugende Vorspannung an unter schiedliche Betriebsbedingungen beispielsweise einer Wälzfräsmaschine angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der Merk male gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentan spruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltun gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient die nach folgende Beschreibung eines in der beigefügten Zeich nung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Erzeugung einer Vorspannung im Schneckengetriebe eines Werkstücktischs für eine Wälzfräsmaschine.

In der beigefügten Zeichnung ist mit 11 ein Werk stücktisch einer Wälzfräsmaschine bezeichnet, wobei weitere Einzelheiten dieser Wälzfräsmaschine und ins besondere deren Werkzeug zur Bearbeitung von Zahn rädern der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.

Zum Antrieb des Werkstücktischs 11 dient ein Schnecken getriebe, wobei der Werkstücktisch 11 auf einem Teil schneckenrad 6 dieses Getriebes angeordnet ist, und das Teilschneckenrad 6 mit einer treibenden Teil schnecke 7 zusammenwirkt. Eine Welle 14 der Teil schnecke 7 ist mit einem Antriebsverband S gekoppelt, wobei zu diesem Zweck eine Anzahl von hier nicht na her erläuterten Getriebeelementen 8′ vorgesehen sind. Hierdurch wirkt die Teilschnecke 7 als treibende Schnecke im Antrieb für den Werkstücktisch 11.

Zur Erzeugung einer Vorspannung in diesem Antrieb dient insbesondere ein von dem Werkstücktisch 11 über eine weitere Getriebeanordnung (Räderpaare 5, 4 und 10, 9) antreibbarer Torsionsstab 3, der im wesentli chen parallel zu der Welle 14 angeordnet ist.

Insbesondere ist hierbei der Torsionsstab 3 innerhalb eines Rohrs 13 angeordnet, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des Torsionsstabs 3 ist. Im ein zelnen erfolgt der Antrieb des Torsionsstabs 3 über das mit dem Werkstücktisch 11 verbundene Antriebsrad 5, das mit diesem zusammenwirkenden Ritzel 4 sowie über das nachfolgende Kegelräderpaar 10 und 9, wobei der Torsionsstab 3 mit dem zweiten Kegelrad 9 unmittel bar gekoppelt ist, ebenso wie das Rohr 13.

Das mit dem Werkstücktisch 11 verbundene Antriebsrad 5 ist achsgleich zum Teilschneckenrad 6 angeordnet.

Weiterhin ist ein auf der Welle 14 der Teilschnecke 7 angeordnetes Ritzel 1 mit Schrägverzahnung vorgesehen, welches in Axialrichtung der Welle 14 stufenlos oder in eine vorgegebene Anzahl von festen Positionen hin- und herverschiebbar ist, derart, daß die Vorspannrichtung umgeschaltet oder die Vorspannkraft variiert oder die Vorspannung abgeschaltet werden können, wie dies im einzelnen noch weiter unten erläutert wird.

Zur Erzielung der axialen Verschiebungen des Ritzels 1 dient ein auf der Achse des Torsionsstabs 3 angeord netes und mit dem Ritzel 1 zusammenwirkendes Antriebs zahnrad 2.

An dem dem Antriebszahnrad 2 zugewendeten Ende des Rohrs 13 ist eine Kupplung 12 vorgesehen. Mittels dieser Kupplung kann der Torsionsstab 3 gleichsam über das Rohr 13 überbrückt werden, so daß im Bedarfsfall eine starre Verbindung zwischen den Rädern 2 und 9 realisiert werden kann.

Wesentlich ist nunmehr, daß das von dem Torsionsstab 3 beaufschlagbare Ritzel 1 zum Zweck der Erzeugung unterschiedlicher Vorspannungen im Werkstücktisch antrieb in die folgenden Positionen verschoben werden kann:

a) Position P3, in der bei der dargestellten Anordnung die max Vorspannung im Uhrzeigersinn wirksam ist, das Teilschneckenrad 6 wird dann auf die linke Zahn flanke angelegt,
b) Position P4, in der bei der dargestellten Anordnung die max Vorspannung im Gegenuhrzeigersinn wirksam ist, das Teilschneckenrad 6 wird dann auf die rechte Zahnflanke angelegt,
c) Position P1, in der eine Vorspannung <0 und <max im Uhrzeigersinn wirksam ist,
d) Position P2, in der eine Vorspannung <0 und <max im Gegenuhrzeigersinn wirksam ist,
e) Position P0, in welcher der Torsionsstab 3 entspannt ist, und die Vorspannung 0 ist.

Hierdurch ergeben sich somit die vorteilhaften Mög lichkeiten, die Vorspannrichtung umzuschalten oder die Vorspannkraft zu variieren. Außerdem kann aber auch die Vorspannung abgeschaltet werden (Position P0), wobei aber die Teilschnecke 7 noch orientiert am Teilschneckenrad 6 anliegt.

Insbesondere kann in der Position P0 die Kupplung 12 eingerückt und der Torsionsstab 3 über das Rohr 13 überbrückt werden, um den Werkstücktisch 11 über den Antriebsverband 8 und die Räderpaare 1, 2; 9, 10 und 4, 5 anzutreiben (z. B. für Eilgangbewegungen).

Zu erwähnen ist noch ein mit dem Ritzel 1 (unter Zwi schenschaltung eines Radiallagers) verbundene Verschie beeinrichtung 15, welche zur Positionierung des Ritzels 1 auf der definierten Gesamt-Verschiebestrecke dient.

Im übrigen kann die Vorspannung ohne die Position P0 und die Kupplung 12 und das Rohr 13 ausgeführt werden, wenn der Werkstücktisch 11 nicht über das Ritzel 4 antreib bar sein soll.

Bezugszeichenliste:

1 Ritzel
2 Antriebszahnrad
3 Torsionsstab
4 Ritzel
5 Antriebsrad
6 Teilschneckenrad
7 Teilschnecke
8 Antriebsverband
8′ Getriebeelemente
9 Kegelrad
10 Kegelrad
11 Werkstücktisch
12 Kupplung
13 Rohr
14 Welle
15 Verschiebeeinrichtung

Claims

1. Einrichtung zur Erzeugung einer Vorspannung im Antrieb (Schneckengetriebe 6, 7) eines Werkstück tischs (11) von Großmaschinen zur spanabhebenden Materialbearbeitung, insbesondere zum Schälwälzfrä sen, wobei der Werkstücktisch (11) auf einem Teil schneckenrad (6) angeordnet ist, das mit einer trei benden Teilschnecke (7) zusammenwirkt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) ein vom Werkstücktisch (11) über eine Getriebean ordnung antreibbarer Torsionsstab (3);
b) ein auf einer Welle (14) der Teilschnecke (7) angeordnetes Ritzel (1) insbesondere mit Schräg verzahnung, welches in Axialrichtung der Welle (14) in eine vorgegebene Anzahl von festen Posi tionen hin- und herverschiebbar ist, um die Vor spannrichtung umzuschalten oder die Vorspannkraft zu variieren oder die Vorspannung abzuschalten; und
c) ein auf der Achse des Torsionsstabs (3) angeordne tes und mit dem Ritzel (1) zusammenwirkendes An triebszahnrad (2) zur Erzielung der axialen Ver schiebungen des Ritzels (1).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (3) im wesentlichen parallel zu der Welle (14) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Torsionsstabs (3) über ein mit dem Werkstücktisch (11) verbundenes Antriebsrad (5), ein mit diesem zusammenwirkendes Ritzel (4) und ein nachfolgendes Kegelräderpaar (10, 9) erfolgt, wo bei der Torsionsstab mit dem zweiten Kegelrad (9) gekoppelt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (5) achsgleich zum Teilschnecken rads (6) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (3) innerhalb eines Rohrs (13) angeordnet ist, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des Torsionsstabs (3) ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem, dem Antriebszahnrad (2) zugewendeten Ende des Rohrs (13) eine Kupplung (12) vorgesehen ist, mittels derer der Torsionsstab (3) gleichsam über das Rohr (13) überbrückbar ist, d. h. eine Abkopplung des Torsionsstabs (3) von dem Antriebszahnrad (2) er zielbar ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (1) in folgende Positionen verschiebbar ist:

- Position P3, in der bei der dargestellten Anordnung die max Vorspannung im Uhrzeigersinn wirksam ist, das Teil schneckenrad 6 wird dann auf die linke Zahnflanke ange legt;
- Position P4, in der bei der dargestellten Anordnung die max Vorspannung im Gegenuhrzeigersinn wirksam ist, das Teilschneckenrad 6 wird dann auf die rechte Zahnflan ke angelegt;
- Position P1, in der eine Vorspannung <0 und <max im Uhrzeigersinn wirksam ist;
- Position P2, in der eine Vorspannung <0 und <max im Gegenuhrzeigersinn wirksam ist;
- Position P0, in der der Torsionsstab (3) entspannt ist und die Vorspannung 0 ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Position P0 die Kupplung (12) eingerückt und der Torsionsstab (3) über das Rohr (13) überbrückt werden kann, um den Werkstücktisch (11) über einen Antriebsverband (8) und die Räderpaare (1, 2; 9, 10, 4, 5) im Eilgang zu fahren.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, gekennzeichnet durch ein mit dem Ritzel (1) verbundene Verschiebeeinrichtung (15) zur Begrenzung der Gesamt-Verschiebestrecke des Ritzels (1).

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Anlauf die Vorspannung ohne die Position P0 und die Kupplung (12) und das Rohr (13) ausgeführt wird.