DE697014C

DE697014C - Maschine zum Hobeln von Zahnraedern nach dem Abwaelzverfahren

Info

Publication number: DE697014C
Application number: DE1937A0084786
Authority: DE
Inventors: Albert Aeppli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1937-11-10
Filing date: 1937-11-10
Publication date: 1940-10-09

Description

DEUTSCHES REICH

Bur. Ind. Eigendom ^B|

2-DEC. 1940

AUSGEGEBEN AM
9. OKTOBER 1940

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 697014 KLASSE 49 d GRUPPE 3os

A 84786 I b/4pd

Albert Aeppli in Zürich, Schweiz,

ist als Erfinder genannt worden.

Albert Aeppli in Zürich, Schweiz

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. November 1937 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 5. September 1940

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Hobeln von Zahnrädern nach dem Abwälzverfahren mit Hilfe eines zahnstangenförmigen Werkzeuges. Hierbei gelangt ein Werkzeug zur Verwendung, dessen Länge dem Teilkreisumfang des Werkstücks entspricht. Das Werkzeug wird dabei in einem Arbeitsgang mit stetiger Wälzbewegung verzahnt. Die bei Maschinen mit kürzeren Zahnstangen erforderlichen Rückstell- und Teilbewegungen nach dem Durchlaufen einer oder mehrerer Zahnteilungen fallen dabei fort.

Zur Erzeugung der Abwälzbewegung kann eine Zahnstange dienen, deren Länge derjenigen des zahnstangenförmigen Werkzeuges entspricht und an der sich ein am Werkstück gleichachsig befestigtes Meisterzahnrad abwälzt.

Die Genauigkeit des verzahnten Rades ao wird nun wesentlich beeinflußt von der Übereinstimmung der Länge der Werkzeugzahnstange und der Länge der Abwälzzahnstange. Wenn sich nämlich das Meisterzahnrad genau um eine volle Umdrehung abgewälzt hat, soll auch das mit ihm verbundene Werkstück am ganzen Umfang verzahnt sein. Das Zahnstangenwerkzeug erwärmt sich aber im Betrieb und kann dadurch, etwas zu lang werden. Wenn das geschieht, wird der Abstand der zuerst geschnittenen Zahnflanke von dem Abstand der zuletzt geschnittenen zu klein. Es entsteht also ein Teilungsfehler.

Erfindungsgemäß wird dieser Fehler dadurch ausgeglichen, daß am Werkzeug und an der Abwälzzahnstange Temperaturmeßeinrichtungen vorgesehen sind, die fortwährend oder in bestimmten Zeitabständen die

Temperaturen beider Teile messen und dadurch Heiz- oder Kühleinrichtungen zum Ausgleich von Längenunterschieden zwischen Werkzeug undAbwälzzahnstartge einschalten. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen.

In den Zeichnungen, in denen das Ausfüh-, rungsbeispiel dargestellt ist, zeigt

Fig. ι eine Seitenansicht der Maschine, «o teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Grundriß, ebenfalls teilweise im Schnitt,

Fig. 3 Schnitte durch die Werkzeugzahnstange und die Abwälzzähnstange nebst einem Schaltschema,

Fig. 4 einen Teil der =Fig. ι zur Darstellung der Verbindungsleitung zwischen dem Meßelement des Werkzeuges und dem Steuergerät für die Beheizung der Abwälzzahnstange.

In dem. Maschinenständer ι ist entweder senkrecht oder für Schrägverzahnungen entsprechend geneigt in einer-lotrechten Ebene ein Werkzeugstößel 2 geradlinig geführt, der durch einen Kurbeltrieb 3 auf und ab bewegt wird. Auf dem Stößel 2 ist eine schwenkbare Klappe 4 gelagert, die das zahnstangenförmige Werkzeug 5 aufnimmt, dessen Länge dem Teilkreisumfang des Werkstückes 9 entspricht. Auf dem Bett der Maschine ist ein Schlitten 6 quer zum Werkzeug 5 geführt und durch das veranschaulichte Handrad und eine Spindel verstellbar. Auf diesem Schlitten gleitet parallel zum Werkzeug 5 ein Schlitten 7, auf welchem um eine senkrechte Achse drehbar ein Aufspanntisch 8 gelagert ist, der das Werkstück 9 trägt. Unten am Aufspanntisch 8 befindet sich fest mit diesem verbunden und gleichachsig zum Werkstück 9 ein Meisterzähnrad 10, das in Eingriff steht mit einer Zahnstange 11. Dieses ist die Abwälzzahnstange, die am unteren Schlitten6 so befestigt ist," daß sie sich parallel zum Werkzeug 5 erstreckt. Die Zahnstangen ist parallel verschiebbar geführt und einstellbar mit Hilfe eines Keiles 12. Auf diese Weise läßt sich der Eingriff der Zahnstange 11 mit dem Meisterradio spielfrei einstellen. Während der Werkzeugstößel 2 auf und ab bewegt wird, erfährt der Schlitten 7 einen Vorschub längs der ganzen Werkzeugzahnstange 5. Hierbei wälzt sich das Meisterzahnradio an der Zahnstange 11 ■ ab und versetzt das Werkstück 9 in Umlauf. Dier hierzu dienenden Mittel brauchen nicht näher beschrieben zu werden.

Es sei s' die Zähnezahl des mit dem Werkstück 9 verbundenen Meisterzahnrades 10, f die Teilung des Meisterzahnrades 10 und der zugehörigen Abwälzzahnstange 11, ζ die Zähnezahl und i_K die richtige Teilung des zu schneidenden Rades und t_w die Teilung des Werkzeuges. Dann muß sein

ζ · tu = ζ · tw ■= z' -1'

oder

Da das Verhältnis der Zähnezahlen -^-=konstant ist, so wird t_w = k · i'.

Wenn jetzt infolge der Hobelarbeit das Zahnstangenwerkzeug 5 wärmer wird als die Abwälzzahnstange 11 und sich ausdehnt, so stimmt diese Gleichung nicht mehr. Nach der vorliegenden Erfindung wird deshalb entweder die zu kurze Zahnstange mittels einer Heizvorrichtung erwärmt oder die wärmere Zahnstange abgekühlt, bis wieder Übereinstimmung herrscht. Es ist dabei unwesentlich, ob die Temperatur der beiden Zahnstangen dieselben sind oder voneinander abweichen, sofern nur die Gleichung t_w = k · t' erfüllt ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Erwärmung der Abwälzzahnstange 11 gewählt.

Das zahnstangenförmige Werkzeug 5 (Fig· 3) besitzt auf der ganzen Länge eine Aussparung 13, in die ein Meßelement 14 eingebettet ist. Dieses könnte aus einem Thermoelement bestehen; im vorliegenden Beispiel soll es ein bandförmiger Leiter sein, dessen Widerstand sich mit der Temperatur ' stark ändert. Die gleiche Einrichtung 13', 14' befindet sich an der Wälzzahnstange n. Über Leitungen 15, 15' sind die beiden Meßelemente mit einer Stromquelle 27 von kons tanter Spannung e verbunden. Ein Meßinstrument 16 zeigt die Differenz der Stromstärken in den Meßelementen 14, 14' an. Da sich deren Widerstand r = r₀ [I -f- txt) proportional mit der Temperatur ί ändert, so sind

e k

die Stromstärken i = — = zugleich

auch ein Maß für die jeweilige Temperatur der Meßelemente.

Die Wälzzahnstange 11 enthält eine Aus- no sparung 21, in die ein elektrischer Heizkörper 22 gebettet ist. Dieser ist über einen Schalter 18 und einen Regulierwiderstaud 20 mit einer Stromquelle 19 verbunden. Der Schalter 18 wird durch einen Ansatz 17' des Zeigers 17 des Meßinstruments 16 selbsttätig gesteuert, das auf Änderungen der Differenz der beiden Ströme anspricht, die in den Leitungen 15 und 15' fließen.

Da die Wälzzahnstange 11 in den ruhenden Schlitten 6 eingebaut ist, bereitet die Stromzuführung keinerlei Schwierigkeit. Anders

verhält es sich mit dem auf und ab bewegten Werkzeug 5. Erfindungsgemäß wird dessen Meßelement 14 (Fig. 4) über eine Feder 23 mit dem Meßinstrument 16 verbunden. Die Feder ist am Werkzeugstößel 2 durch einen Halter 24 und am Ständer 1 mittels eines Armes 25 befestigt. Beide Stützpunkte sind mit Isolierstücken 26 versehen, welche die Feder-• enden aufnehmen, die entsprechend dem Hub des Werkzeugstößels 2 in den Haltern verstellbar sind.

Wirkungsweise: Durch die Schneidarbeit und die Reibung des Stößels 2 in seiner Führungsbahn erwärmt sich das Werkzeug 5 beträchtlich. Infolgedessen nimmt der Widerstand 14 zu, so daß sich der in der Leitung 15 fließende Strom verringert, während der durch die Leitung 15'fließende Strom zunächst gleichbleibt. Infolgedessen schlägt der Zeiger 17 nach rechts aus und schließt den Kontakt 18. Das hat zur Folge, daß der Heizkörper 22 Strom erhält und die Abwälzzahnstange 11 erwärmt, λ'ιιη . nimmt der Widerstand 14' zu, so daß auch der Strom in der Leitung 15' abfällt.

Die Temperaturzunahme der Zahnstange 11 dauert so lange an, bis der Zeiger 17 wieder nach links ausschlägt und den Kontakt 18 unterbricht. Dadurch verlängert sich die Zahnstangen in gleichem Maße Avie das Werkzeug 5. Dieses Spiel wiederholt sich selbsttätig nach erfolgter Abkühlung in den Grenzen einer geringen Temperaturschwankuni,'.

Bei dauernd starker Erwärmung des Werkzeuges kann auch ein ständiger, zusätzlicher Heizstrom über den Regulierwiderstand 20' dem Heizkörper zugeführt werden, so daß durch das Instrument 16 nur der genaue Grenzwert zu regulieren wäre.

Wenn 'aus irgendeinem Grunde die Wälzzahnstange 11 etwas zu lang ist, so darf die Heizung nicht bei der Zeiger stellung o, sondern erst bei dem Pluswert, der einer ebenso großen Wärmedehnung des Werkzeuges entspricht, einsetzen. Im umgekehrten Falle kann mittels der zusätzlichen Heizung 20' die zu kurze Wälzzahnstange 11 dauernd bis zur Erreichung der richtigen Länge vorgewärmt werden, wobei dann die genaue Regulierung durch das Instrument 16 bei einem bestimmten Minuswert der Skala erfolgt. Zu diesem Zwecke ist der -Schalter 18 gegenüber dem Zeiger 17 verstellbar angeordnet. Die erforderlichen Längenmessungen werden am einfachsten durch Prüfung der Zahnteilungen der gehobelten Räder durchgeführt.

Durch das beschriebene Korrekturverfahrcn wird nur die Wälzzahnstange n erwärmt, während das in diese eingreifende Meister-

fio rad 10 etwas kühler bleibt. Infolgedessen entsteht eine allerdings sehr kleine Teilungsdifferenz der beiden Verzahnungen. Diese hat aber keinen Einfluß auf die Güte des zu schneidenden Rades, da das Meisterrad nach dem Abrollen sämtlicher Zähne immer genau eine volle Umdrehung ausgeführt hat, wobei die Wälzstrecke z' ■ t' an der durch Heizung korrigierten Wälzzahnstange 11 auch gleich der Strecke ζ · t_w am Zahnstangenwerkzeug ist.

Die Einstellung des Keiles 12 kann erfolgen, nachdem die Zahnstange 11 etwa auf die sich im Betriebe einstellende durchschnittliche Temperatur mit Hilfe des verstellbaren Widerstandes 20' erwärmt worden ist. -

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Statt der Zahnstange 11 und des Meisterrades 10 können andere Abwälzorgane Verwendung finden. Auch kann die Beheizung durch andere Mittel erfolgen, z. B. durch heißes öl. Statt die Abwälzorgane zu beheizen, kann man auch das Werkzeug abkühlen, z. B. mit kaltem öl.

-

Claims

Patentansprüche:

1. Maschine zum Hobeln von Zahnrädern nach dem Abwälzverfahren mit Hilfe eines zahnstangenförmigen Werkzeuges von mindestens der Länge des Teilkreisumfanges des Werkstückes, und Wälzorganen, bestehend aus Meisterrad und Zahnstange, deren "Länge mindestens gleich dem Umfang des Meisterrades ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkzeug (5) und- an der Abwälzzahnstange (11) Temperaturmeßeinrichtungen (14, 14') vorgesehen sind, die fortwährend oder in bestimmten Zeitabständen die Temperaturen beider Teile messen und dadurch Heiz- oder Kühleinrichtungen zum Ausgleich von Längenunterschieden zwischen Werkzeug (5) und Abwälzzahnstange (11) einschalten.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturmeßeinrichtungen Widerstandsmeßelemente vorgesehen sind,, die mit einer Stromquelle von gleichförmiger Spannung sowie mit einer Schalteinrichtung (16—18) verbunden sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälz-' zahnstange (11) mit Einrichtungen (22) zur elektrischen Beheizung versehen ist, die durch .die Schalteinrichtung (16—18) betätigt werden.

4. Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Heizeinrichtung so erfolgt, daß der Temperaturunterschied zwischen Werk-

zeug und Abwälzzahnstange konstant ist.

5. Maschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite der Wälzzahnstange (11) das Temperaturmeßelement (14') und auf der anderen Seite das Heizorgan (22) angeordnet ist.

6. Maschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturmeßelement (14) des sich bewegenden Werkzeuges (5) über eine Feder (23), die einerseits an dem Werkzeugstößel (2), andererseits an dem ruhenden Maschinenständer (1) befestigt ist, mit der Schalteinrichtung (16—18) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen