DE6936058U

DE6936058U - Getriebe fuer die vorschubbewegung von mechanischen schlitteneinheiten von werkzeugmaschinen

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Publication number: DE6936058U
Application number: DE6936058U
Authority: DE
Original assignee: KARL HUELLER GES MIT BESCHRAEN
Current assignee: KARL HUELLER GES MIT BESCHRAEN
Priority date: 1969-09-12
Filing date: 1969-09-12
Publication date: 1970-02-05
Also published as: US3709059A

Description

Karl Hüller „„

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Getriebe für die Vorschubbewegung von mechanischen Schlitteneinheiten von Werkzeugmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Getriebe» insbesondere für die Vorschubbewegung von mechanischen Schlitteneinheiten von Werkzeugmaschinen oder dgl. mit einer Abtriebswelle, die wahlweise über in einem Getriebegehäuse vorgesehene Getriebes tuf en mit einem Eilantrieb und einem Vorschubantrieb antriebsverbunfen ist.

Der Erfindung liegt dieAufgabe zugrunde, ein Getriebe dieser Art so auszubilden, daß bei einfachem Aufbau und hoher Drehzahlgenauigkeit stark verschiedene Übersetzungsverhältnisse eingestellt werden können.

Dies wird bei einem Getriebe der eitgmgs beschriebenen Art genäse der Erfindung dadurch erreicht, daß eine Getriebestufe einen im Querschnitt von der Kreiβform abweichenden,

wie elliptischen Innenrotor aufweist, der von einem flexiblen, am Umfang mit Formschlußgliedern, wie Zähnen, versehenen Zwischenring entsprechender Form umschlossen ist, dessen Formschlußglieder in entsprechende Gegenformsch&ußglleder gleicher Teilung, jedoch anderer Anzahl an der kreisförmigen Innenseite eines formsteifen Ausaenrotors eingreifen, wobei ein Rotor mit dem Eilantrieb, der andere Rotor mit dem Vorschubantrieb und die Abtriebswelle mit dem Zwischenring antriebeverbunden ist. Je nach dem, welcher der beiden Rotorβ angetrieben wird, ergeben sich verschiedene Drehzahlen an der Abtriebswelle. Diese Drehzahlen der Abtriebswelle können zusätzlich noch dadurch in einem großen Bereich ge= ändert werden, daß beide Rotore gleichzeitig angetrieben und dadurch ihre Bewegungen überlagert werden.

Damit es auf einfache Weise möglich ist, ausschließlich e.nen Rotor anzutreiben, ist mindestens einem, insbesondere dem Aussenrotor, eine vorzugsweise zur Welleftchae des zugehörigen Antriebes achsgleiche Bremse,insbesondere «feine Reibungsbremse augeordnet, so daß dieser Rotor also bei ausschlieselichem Antrieb des anderen Rotors festgesetzt werden kann.

Om eine räumlich kleine Bauweise des erfindungsgemässen Getriebes zu erreichen, ist der Aussenrotor Ober ein Getriebe, vorzugsweise eine Stirnradgetriebestufe mit dem zugehörigen Antrieb verbunden.

Zur elastischen Mitnahme des Aussenrotors durch den zugehörigen Antrieb ist der Aussenrotor Über eine Reibungskupplung mit seinem Antrieb verbunden, wobei die Reibungskupplung vorzugsweise raumsparend auf der Welle des züge-

höeigen Antriebes angeordnet ist. Bei einer einfachen Ausfuhr unys form liegt das auf der Welle des Atrtebes des Aussenrotors angeordnete Stirnrad zwischen zwei Mitnehmeringen der Reibungskupplung, die vorzugsweise mit der Bremse verbunden sind, so daß also die Bremse unmittelbar benachbart zur Reibungskupplung und dem zwischen diesen liegenden Stirnrad angeordnet werden kann.

Die Bremse hat bei kleinen Abmessungen einen hohen Wirkungsgrad, wenn sie als Federdruckbremse ausgebildet ist·

Eine weitere Verringerung der Messungen des erfindungsgemässen Getriebes wird dadurch erreicht, daß der Aussenrotor wenigstens teilweise in dem zugehörigen Zahnrad der Stirnradgetriebestufe angeordnet und an diesem befestigt ist· Zweckmäesig skid der Aussenrotor und/oder das zugehörige Zahnrad der Stirnradgetriebestufe an einer Hülse befestigt, in dein Getriebegehäuse sicher gelagert werden kann.

Der Innenrotor kann beispielsweise dadurch sehr sicher gelagert werden, daß er mit einer Hülse, vorzugsweise innerhalb des Zwischenringes auf der Abtriebswelle drehbar gelagert ist.

Zur Verbindung des Zwiahenringes mit der Abtriebswelle ist der Zwischenring durch eine Hülse gebildet, die mit einen Stirnteil an einem Bund der Abtriebswelle angeflanscht ist. Zweckmässig ist zur Verringerung der Reibung der Zwischenring über ein Wälzlager, wie ein Kugellager am Umfang des Innenrotorβ abgestützt.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform des Erfindungsgegenstandee let der Auesenrotor mit dem EItntrieb und der Innenrotor mit dem Vorschubantri ' verbunden, so daß bei einfachem Aufbau günstige Übersetzungsverhältnisse erzielt werden können. Beispielsweise ist es möglich, sinusförmige Bewegungen durch nacheinander folgendes Ein- und Ausschalten sowie überlagern der Antriebsbewegungen zu erzeuge^ so daß eine rasche Anstellbewegung des Schlittens, dann ein Übergang zur Vorschubbewegung und dann eine schnelle Rückstellbewegung des Schlittens hervorgerufen werden.

Um eine große Anzahl verschiedener Vorschubgeschwindigkeiten zur Verfügung zu haben, ist der Vorschubantrieb stufenlos regelbar ausgebildet.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Antriebe durch getrennte Motoren, vorzugsweise einem Gleichstrommotor für den Vorschubantrieb und einem Drehstrommotor für den Eilantrieb gebildet, wobei der Gleichstrommotor auf einfache Weise eine stufenlose Drehzahlreg dung ermöglicht.

Der Vorschubantriebsmotor kann raumsparend in der Achse der Abtriebswelle vorgesehen sein.

Damit das erfindungsgemässe Getriebe leicht befestigt werden kann und trotzdem die Antriebe gut zugänglich sind, sind diese an einem vorzugsweise durch einen Gehäusedeckel gebildeten Lagerschild auf der veη der Abtriebswelle abgewandten Gehäuseseite vorgesehen.

Die Erfindung wird im folgenden mic weiteren Einzelheiten näher erläutert? ie Zeichnungen geben ein Ausführungsbelspi^l

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mit den für die Erfindung wesentlichen Teilen annähernd maßstabgerecht wieder. Diese Teile werden, soweit sie den Zeichnungen nicht ohne weiteres zu entnehmen sind, anand der Zeichnungen erläutert. Es sind dargestellt in

Fig. 1 ein erfindungsgemässes Getriebe im Axialschnitt,

Fig. 2 ein Querschnitt durch die untere Getriebestufe des Getriebes gemäss Fig. !<.

Wie Fig. 1 zeigt, weist ein erfindungsgerottsis Getriebe ein Gehäuse 1 auf, das an einer Stirnseite mit einem iagerschildartigen ebenen und lösbaren Deckel 2 verschic ssen ist. An der Aussenseite des Deckels 2 sind übereinander zwei AntrAebsmotoren 3, 4 achsparallel angeflanscht, wobei die Abtriebswellen 5, 6 der Motoren 3, 4 in das Gehäuse Vragen.

Auf der Abtriebswelle 5 des oberen, als Drehstrommotor ausgebildeten Antriebsrnotors 3 sind zwei Reibringe 7, 8 einer Reibungskupplung unverdrehbar,jedoch axial verschiebbar angeordnet, wobei die beiden Ringe 7, 8 durch einen Endbund 9 an der Welle 5 gegen zu große Axialverschiebnngen gesichert sind. Die beiden Ringe 7, 8 umgreifen die Nabe 11 eines Zanrades 10 an dessen beiden Stirnseiten, wobei dieses als Stirnrad ausgebildete Zahnrad 10 unmittelbar benachbart zum Gehäusedeckel 2 liegt. Die beiden Ringe 7, 8 sind durch acht gleichmässig über deren Umfang verteilte und zu ihnen achsparallele Schrauben 12 miteinander verbunden, wobei durch die Schrauben 12 axial wirkende Tellerfedern 13 gehalten werden, welche die beiden Ringe l_t 8 federnd gegeneinander bzw. gegen die Stirnseiten der Nabe 11 belasten.

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In der Achse der Welle 5 des Motors 3 1st in dem Gehäuse 1 an dessen dem Deckel 2 gegenüberliegenden Gehäusewand 15 eine Federdruckbremse 14 befestigt, die elektromagnetisch zu betätigen und über ein Kabel 16 mit dem erforderlichen Betriebastrom zu versorgen ist. Der zum Motor 3 hin federbelastete Läufer 17 der Bremse 14 ist über Lamellen 18 mit dem zu ihm benachbarten Ring 8 der Reibungskupplung β, verbunden. Bei gelüfteter Bramse 14 gemäss Flg. 1 kann die Welle 5 durch den Motor 3 frei gedreht werden. Ist die Bremse 14 dagegen angezogen« so setzt der Läufer 17 die Ringe 7, 8 und damit auch das Zahnrad 10 fest, so daß es nicht oder nur in einem dem Bremsmoment entsprechen len Maß grdreht werden kann.

Auf der Welle 6 des unteren, als Gleichstrommotor ausgebildeten

Antriebsmotors 4 ist, wie auch Fig. 2 zeigt, eine Hülse 19

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durc ι eine Paßfeder un^erdrehbar angeordnet. Die Hülse 19

stsht über das Ende der Welle 6 vor und trägt am vorstehenden Ende einen im Durchmesser grösseren Hülsenabschnitt 20, der mit einem Kugellager 21 auf dem inneren Ende der Abtriebswelle 22 des erfindungsgemässen Getriebes drehbar gelagert ist. Die Abtriebswelle 22 ist in der Gehäusewand 15 des Getriebegehäuses 1 drehbar gelagert und nach entfernen eines Deckels 23 lösbar, wobei die Antriebswelle 22 an ihrem ausserhalb des Gehäuses 1 liegenden Ende ein AnschliJglied 24 für die formschlüssige verbindnng mit der anzutreibenden Maschineneinheit oder dgl. aufweist. An der zum Motor 4 hin liegenden Schulter der als Reduzierhülse ausgebildeten Hülse 19 ist ein als Schulterring ausgebildeter Verbindungsring 25 befestigt, dessen zum Motor 4 hin zeigender zylinder- \ Ί mant 'Iförmlger Abschnitt wit oinem Innenrotor 26 verbunden

i i«*·. - welcher die He¹Ie 6 umgibt. Der Innenrotor 26 ist,

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wie Fig. 2 zeigt, elliptisch und aus formsteifem Werkstoff hergestellt. Auf dem Aussenumfang des Innenrotors 26 ist der innere, ebenfalls formsteife Laufring 28 eines Wälzlagers 27 angeordnet» wobei der Znneniaufring 28 ebenfalls entsprechende elliptische Form aufweist und eine Kugellaufrinne für die Kugeln 29 des Wälzlagers 27 hat. Auf dem elliptischen *ind ebenfalls mit einer Kugellaufrinne versehenen Aussenring 30 des Wälzlagerns 27 ist ein Zwischenring 31 angeordnet, der entsprechende elliptische Form aufweist. Sowohl der Lagerausaejfnring 30 als auch der Zwischenring 31 bestehen aus flexiblem bzw. elastischem Werkstoff. Der Zwischenring 31 ist am umfing mit?feiner Zahnradverzahnung

32 versehen. Der Zwiafaenring 31 ist von einem Auesenrotor

33 umgeben, der an seinem Innerumfang mit einer Zahnradverzahnung 34 \ersehen ist, die nicht wie die Verzahnung 32 des Zwischenringes 31 aus* einer Ellipse, sondern auf einem Kreis liegt und deren Teilungsdurchmesser dem Teilungsdurchmesser der Verzahnung 32, gemessen auf der gro3sen Ellipsenachse, entspricht. Die Verzahnung 34 hat genau die gleiche Teilung und Ausbildung wie die Verzahnung 32, wobei jedoch die Verzahnung 34 durch die Kreisform geringfügig mehr Zähne als die Verzahnung 32 aufweist. Beim dargestellten AusfUhrungsbeispiel ist der Aussenrotor 33 als Kreiering ausgebildet.

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Zwischenring 31 als zum Deckel 2 hin liegender Endabschnitt einer Hülse 35 ausgebildet, die an ihrem vo£m Gehäusedeckel 2 abgewandten Ende mit einer ringscheibenförmigen Stirnwand 36 versehen ist, welche das liiere Ende der Abtriebswelle 22 umgibt uänd an einem Bund 37 dieser Welle 22 mit Schrauber. 38 formschlüssig

befestigt ist. Der Abschnitt 20 dar Reduzierhülse 19 liegt mit dem Kugellager 21 somit innerhalb der Hülse 35.

Der Aussenrotor 33 ist in der dem Deckel 2 zugewandten Stirnseite einer Lagerhülse 39 zentriert eingelassen und mit dieser formschlüssig verschraubt, wobei die Lagerhülse 39 die Hülse 35 umgibt und mit Wälzlagern 40 in dem Gehäuse 1 sicher gelagert ist» Der Ausenrotor 33 ist von der Nabe 42 eines &ls Stirnrad ausgebildeten Zahnrades 41 um» geben, welches ebenfalls mit der Stirnseite der Lagerhülse 39 verechraubt ist und mit dem Zahnrad 10 fluchtet, also unmittelbar benachbart zum Deckel 2 liegt. Das Zahnrad 41 ist somit formschlüssig mit der Aussenrotor 33 verbunden.

Die beschriebene» in Fig. 2 im Schnitt senkrecht zur Drehachse dargestellte Getriebestufe 43 arbeitet wie folgtt Der Zwischenring 31 und der Aussenrotor 33 stehen mit ihren Verzahnungen 32, 34 über der großen Elliipsenachse im Eingriff. Wird der Innenrotor 26 durch den Antriebsmotor 4 gedreht und el steht der Aussenrotor 33 still, so ergibt sich ein Über- bzw. Untersetzungsverh&tnis, das der Zähneahl des Zwischenringes 31 dividiert durch ale Differenz zwischen dieser Zähnezahl und der Zähnezahl des Aussenrotor β 33 entspricht. Ergibt sich dabei ein negatives Vorzeichen,so dreht der Zwischenring 31 und damit die Abtriebswelle 23 entgegengesetzt zur Welle 6. Dieses Arbeiteprinzip ergibt sich, wenn die Bremse 14 angezogen und dadurch über das Zahnrad 10 und das Zahnrad 41 der Aussenrotor 33 festgesetzt ist.

Wird/lagegen die Banse 14 gelüftet und der Drehstrommotor 3 in Betrieb gesetzt, so wird das Drehmoment dieses Motors

liber die Welle5 und die Reibungskupplung 7, 8 auf das Zahnrad 10 und damit auf das Zahnrad 41 übertragen, welches den Aussenrotor 33 der Getriebestufe 43 in Drehung versetzt. Der Aussenrotor 33 nimmt über die im Fingriff miteinander stehenden Verzahnungen 34, 32 den Zwischenring 31 und damit die Abtriebswelle 22 mit, so daß die Abtriebswelle 22 in einem dem Über- bzw. Untersetzungsverhältnie der Getriebestufe 10, 41 entsprechenden Verhältnis durch den Motor 3 angetrieben wird. Dieser Antrieb entspricht somit einem

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Eilgang, während der beschriebene Antrieb durch den stufenlos drehzahlregelbaren Motor 4 dem Arbeitsgang entspricht.

Außer dem beschriebenen getrennten Betrieb der beiden Motoren 3, 4 können diese auch gleichzeitig betrieben werden, so daß sich eine Überlagerung der Charakteristiken der beiden beschriebenen Getriebeschaltungen ergibt. Die beiden Wellen 5, 6 können dabei wahlweise in gleicher Richtung oder aber in entgegengesetzter Richtung angetrieben werden.

Die erfindungsgemässe Ausbildung ermöglicht eine raumsparende Bauwelse sowie eine günstige Anordnung der Motoren. Ferner kann eine annähernd sinusförmige Geschwindigkeits-Charakteristik an der Abtriebswelle 22 und damit beispielsweise eines Schlittens einer Werkzeugmahschine erzielt werden. Die Drehzahl der Abtriebswelle 22 kann stufenlos in einem Verhältnis von 1 t 1OO beispielsweise durch einen Drehknopf bequem reguliert werden, wobei kein Austausch von Wechsel-

und rädern/auch kein umlegen von Riemen wie bei bekannten Getrieben erforderlich ist. Mit dem Schlitten kann durch Umschaltung des Gleichstrommotors auf Drehmagnat-Verhalten gegen einen Anschlag gefahren werden. Ferner ergibt sich durch die Bremse 14 eine Vor lauf sicherung, während

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eine Rücklauf-Sicherung durch die Reibungskupplung 8, 7
erzielt wird. Das erfindungsgemässe Getriebe kann in jeder Lage angebaut werden. Anstelle des Gleichetronn&ors 4 kann ein Schrittmotor oder ein Getriebe-Motor verwendet werden.

Claims

Ansprüche

1. Getriebe, insbesondere für die Vorschubbewegung von mechanischen Schlitteneinheiten von Werkzeugmaschinen oder dgl. mit einer Abtriebswelle, die wahlweise über in einem Getriebegehäuse vorgesehene Getriebestufen mit einem Eilantrieb und einem Vorschubantrieb antriebsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Getriebestufe (43) einen im Querschnitt von der Kreis form abweichenden, wie elliptischen Innenrotor (26) aufweist, der von einem flexiblen, am Umfang mit Formschlußgliedern, wie Zähnen (2 32) /ersehenen Zwischenring (31) umschliossen ist, dessen Formschlußglieder (32) in entsprechende Gegenformschlußglieder

(34) gleicher Teilung, jedoch andacer Anzahl an der wenigstens annähernd kreisförmigen Innenseite eines formsteifen Aussenrotora (33) eingreifen und daß ein Rotor (33) mit dem Eilantrieb (3), der andere Rotor (26) mit dem Vorschubantrieb

(4) und die Antriebswelle (22) mit dem Zwischenring (31) antrlebsverbunden ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 mindestens einem, insbesondere dem Aussenrotor (33) eine vorzugsweise zur Wellenachse des zugehörigen Antriebes (3) achsgleiche Bremse (14),insbesondere eine Reibungsbremse zugeordnet ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dar Aussenrotor (33) über ein Getriebe, vorzugsweise eine Stirnradgetriabestufe (10, 41) mit dem zugehörigen eb (3) verbunden ist.

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4. Getriebe nach einem der vorherghenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussenrotor (33) über eine Reibungekupplung (7,8) mit dem zugehörigen Antrieb (3) verbunden ist, die vorzugsweise auf dessen Welle (5) angeordnet ist.

5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Welle (5) des Antriebes (3) des Aus3enrotors

(33) angeordnete Stirnrad (10) zwischen zwei Mitnahmeringen (7, 8) der Reibungskupplung liegt, von der vorzugsweise «in Ring (8) mit der Bremse (14) verbunden ist.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß die Bremse als Federdruckbremse (1*) ausgebildet ist.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussenrotor (33) wenigstens teilweise •fin dem zugehörigen Zahnrad (41) der Stirnradgetriebestufe (10, 41) angeordnet und an diesem befestigt ist.

8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussenrotor (33) und/oder das zugeorige Zahnrad (41) der Stirnradgetriebestufe (10, 41) an einer Hülse (39) befestigt sind, die in dem Getriebegehäuse (1) ^gelagert ist.

9. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrotor (26) mit einer Hülse (19), vorzugsweise innerhalb des Zwischenringes (31, 35) auf der Antriebswelle (22) drehbar gelagert i3t.

10. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet« daß der Zwischenring (31) durch eine Hülse (35) gebildet ist, die mit einen Stirnteil (36) an einem Bund (37) der Abtriebswelle (22) angeflanscht ist.

11. Getriebe nach einem der vorher gehendenAneprüche» dadurch gekennzeichnet» daß der Zwiahenring (31) über eh Wälzlager» wie ein Kugellager (27) am Umfang des Innenrotors (26) abgestützt ist.

12. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet» daß der Aueeenrotor (33) mit dem Eilantrieb (3) und der Innenrotor (26) mit dem Vorschubantrieb (4) verbunden ist.

13. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet» daß der Vorschubantrieb (4) stufenlos regelbar ausgebildet ist.

14. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß dieAntriebe durch getrennte Motoren (3» 4)» vorzugsweise einen Gleichstrommotor (4) für den Vorschubantrieb und einen Drehstrommotor (3) für den Einlantrieb gebildet sind.

15. Getriebe nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet» daß der Vorschubantriebemotor (4) in der Achse der Abtriebswelle (22) vorgesehen ist.

16. Getriebe nach feinem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (3, 4) an einem» vorzugsweise durch einen Gehäusedeckel (2) gebildeten Lagerschild auf der von dar Abtriebewelle (22) abgewandten Gehäuseseite vorgesehen sind.