DE69821433T2

DE69821433T2 - Leistungsgetriebe für Drehbewegungsübertragung

Info

Publication number: DE69821433T2
Application number: DE69821433T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Toyota-shi Nonaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1998-10-13
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: US6013002A; DE69821433D1; JPH11114758A; EP0909909A1; EP0909909B1; JP3733712B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, das zu einem Übertragen einer Drehkraft zwischen einem Eingangsdrehelement und einem Ausgangsdrehelement in der Lage ist, die zueinander exzentrisch sind und die die Exzentrizität zwischen ihnen ändern.
Zugehöriger Stand der Technik
Bei einem Drehbearbeiten durch eine Fräsmaschine oder dergleichen kann eine Vielzahl an Durchmessern durch ein Werkzeug einer Art bearbeitet werden, indem der Drehradius der Kante des Werkzeugs geändert wird. In diesem Fall kann nicht nur der Bearbeitungsradius mit Leichtigkeit geändert werden, sondern auch ein kompliziertes Bearbeiten wie beispielsweise das Schneiden einer abgeschrägten Fläche kann ausgeführt werden, wenn der Aufbau, bei dem die Kante im Hinblick auf die Position geändert wird, indem sie zu dem oder von dem Werkzeugkörper angebracht oder gelöst wird, durch einen Mechanismus zum Bewegen der Kante in radialer Weise von dem Werkzeugkörper ersetzt wird.
Der Mechanismus, der zu einem Ändern des Drehradius der Werkzeugkante in fortlaufender Weise in der Lage ist, ist in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 51 211/1989 offenbart. Bei dem offenbarten Gerät ist ein zylindrischer Halterkörper, der an der Drehspindel eines Maschinenwerkzeuges montiert ist, an seinem Führungsendabschnitt mit einer radial gerichteten Gleitführung versehen, mit der das Werkzeug beweglich in Eingriff steht. Darüber hinaus ist der Haltekörper in ihm mit einem Motor und einem Zuführschraubmechanismus ausgestattet, der durch den Motor betätigt wird, so dass das Werkzeug entlang der Gleitführung durch den Zuführschraubmechanismus bewegt werden kann. Bei dem offenbarten Gerät wird daher das Werkzeug entlang der Gleitführung bewegt, indem der Motor angetrieben wird, so dass die Kantenposition in der radialen Richtung der Drehspindel kontinuierlich selbst dann verändert werden kann, wenn sich die Drehspindel dreht.
Jedoch ist der vorstehend erwähnte Aufbau des Standes der Technik in Nachteilhafterweise kompliziert, da der Motor und der Zuführschraubmechanismus bei der Drehspindel angeordnet sein müssen. Da die Drehmitte der Drehspindel nicht mit dem Schwerpunkt ausgerichtet ist, nimmt die exzentrische Kraft für die exzentrische Belastung gemäß der Zunahme der Drehzahl so zu, dass die Drehzahl der Drehspindel in Nachteilhafterweise begrenzt ist, um so das Schwingen zu verhindern und die Drehgenauigkeit zu halten. Um die Kantenposition oder den Schneidradius während des Schneidvorgangs zu ändern, muss der Motor bei drehender Drehspindel angetrieben werden. Für dieses Antreiben sind Kontakte wie beispielsweise Gleitringe oder Bürsten an dem Außenumfang der Drehspindel montiert. Wenn diese Drehspindel sich jedoch bei einer hohen Geschwindigkeit dreht, kann ein unzureichender Kontakt oder ein Kontaktverschleiß wahrscheinlich auftreten, um Probleme im Hinblick auf die Zuverlässigkeit und die Haltbarkeit entstehen zu lassen.
Hierbei ist die Oldham-Kupplung, ein Universalgelenk oder ein flexibler Zylinder als der Mechanismus zum Übertragen eines Momentes zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite, die zueinander exzentrisch sind, bekannt. Jedoch können diese Mechanismen des Standes der Technik im Hinblick auf das übertragbare Moment und die Drehzahl begrenzt sein und es kann sein, dass der Raum zwischen dem Eingangsseitenelement und dem Ausgangsseitenelement geändert werden muss, um so die Exzentrizität zu ändern. Wenn diese Exzentrizität während der Drehung sich ändert, ist darüber hinaus der erforderliche Mechanismus in Nachteilhafterweise kompliziert.
Im nächsten Stand der Technik in Dokument DE 41 08 076 C1 ist eine Vorrichtung zum Verfolgen eines Werkzeugs entlang einer Bewegungsbahn offenbart. Der Werkzeugträger ist mit einem Zahnradgetriebe ausgebildet, wobei zwei der Zahnräder axial versetzt sind und mit einem Zwischenzahnrad zusammen arbeiten. Der Abstand zwischen den beiden Zahnrädern ist variabel und arretierbar.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drehkraftübertragungsgerät zu schaffen, das die Exzentrizität eines Abgabedrehelementes gegenüber einem Eingabedrehelement leicht ändern kann und selbiges bei einer hohen Geschwindigkeit drehen kann.
Erfindungsgemäß ist daher ein Drehkraftübertragungsgerät mit der Kombination der Merkmale von Anspruch 1 geschaffen worden.
Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher das erste Zwischendrehelement an seiner Achse drehbar gestaltet, ohne das es umläuft. Wenn das Eingangsdrehelement in diesem Zustand gedreht wird, bilden das Eingangsdrehelement, das erste Zwischendrehelement und das zylindrische Element einen Mechanismus ähnlich dem Planetengetriebemechanismus, so dass das zylindrische Element sich rückwärts zu dem Eingangsdrehelement dreht. Andererseits bilden das zylindrische Element, das zweite Zwischendrehelement und das Ausgangsdrehelement einen Mechanismus ähnlich dem Planetengetriebemechanismus, und das zylindrische Element nimmt das Moment von dem Eingangsdrehelement auf und dreht sich, wie dies vorstehend beschrieben ist, so dass das Ausgangsdrehelement sich von dem zylindrischen Element rückwärts dreht, d. h. in der gleichen Richtung wie das Eingangsdrehelement. Da das zylindrische Element von dem Eingangsdrehelement exzentrisch ist und da das Ausgangsdrehelement von dem zylindrischen Element exzentrisch ist, wird darüber hinaus das Ausgangsdrehelement bei einer exzentrischen Position in Bezug auf das Eingangsdrehelement gehalten, um die einzelnen Exzentrizitätsrichtungen unterschiedlich zu gestalten. Als ein Ergebnis wird das Moment von dem Eingangsdrehelement zu dem Ausgangsdrehelement bei den exzentrischen Zuständen zueinander übertragen. In diesem Fall drehen sich sämtliche Elemente an ihren eigenen Mittelachsen, um weder die exzentrische Belastung noch die Zentrifugalkraft zu erzeugen, die durch die exzentrische Belastung bewirkt werden könnte, so dass die Hochgeschwindigkeitsdrehung erzielt werden kann. Wenn eines der Zwischendrehelemente durch den Relativphasenänderungsmechanismus zum Ändern der Relativphasen der beiden Zwischendrehelemente umläuft, ändert sich die Relativrichtung der Exzentrizität zwischen dem Eingangsdrehelement und dem zylindrischen Element und die Relativrichtung der Exzentrizität zwischen dem Ausgangsdrehelement und dem zylindrischen Element, um dadurch die Relativexzentrizität zwischen dem Eingangsdrehelement und dem Ausgangsdrehelement zu ändern. Genauer gesagt ist es möglich, die Exzentrizität des Ausgangsdrehelementes zu ändern.
Zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann die vorliegende Erfindung mit einem Umlaufmechanismus für ein Umlaufen des ersten und des zweiten Zwischendrehelementes bei der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung ausgestattet sein.
Durch diesen Aufbau dreht sich daher das zylindrische Element an der Achse des Eingangsdrehelementes, wenn das erste Zwischendrehelement um die Achse des Eingangsdrehelementes umläuft. Diese Drehung des zylindrischen Elementes ist exzentrisch in Bezug auf die Achse des Eingangsdrehelementes. Gleichzeitig dazu läuft das zweite Zwischendrehelement in der gleichen Richtung so um, dass das Ausgangsdrehelement, das mit dem zweiten Zwischendrehelement in Eingriff steht, um die Achse des Eingangsdrehelementes umläuft. Als ein Ergebnis kann das Ausgangsdrehelement mit einem Exzentrizitätsradius gegenüber dem Eingangsdrehelement umlaufen, während es an seiner Achse dreht.
Zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann die vorliegende Erfindung einen Aufbau aufgreifen, bei dem Relativphasen in der Drehrichtung zwischen dem ersten Zwischendrehelement und dem zweiten Zwischendrehelement vorhanden ist, während das erste und das zweite Zwischendrehelement in der gleichen Richtung umlaufen.
Durch diesen Aufbau läuft daher das Ausgangsdrehelement mit dem Exzentrizitätsradius gegenüber dem Eingangsdrehelement um, während es an seiner Achse dreht, wie dies bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau der Fall ist. Während dieses Umlaufens werden darüber hinaus die Relativphasen der einzelnen Zwischendrehelemente in der Drehrichtung geändert, um die Exzentrizität des Aungangsdrehelementes gegenüber dem Eingangsdrehelement so zu ändern, dass der Umlaufradius während des Umlaufens geändert wird.
Die vorstehend dargelegten und weitere Aufgaben und neue Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor. Es sollte ausdrücklich verständlich sein, dass jedoch die Zeichnungen lediglich dem Zwecke der Veranschaulichung dienen und den Umfang der Erfindung nicht definieren sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Schnittansicht in schematischer Weise von einem Ausführungsbeispiel eines Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie II-II von 1.
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung von einem Ausführungsbeispiel eines Spindelkopfes einer Schneidmaschine, die ein erfindungsgemäßes Gerät anwendet.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung von einem anderen Ausführungsbeispiel eines Spindelkopfes einer Schneidmaschine, die ein erfindungsgemäßes Gerät anwendet.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Die vorliegende Erfindung ist nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Zunächst ist der grundsätzliche Aufbau der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. In diesen Zeichnungen ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Eingangswelle bezeichnet, die als ein Eingangsdrehelement wirkt. Diese Eingangswelle 1 ist durch eine Basis 2 drehbar gestützt und ist mit einer Antriebswelle wie beispielsweise ein nicht gezeigter Motor verbunden. Eine Vielzahl (beispielsweise drei, wie dies dargestellt ist) Rollen 3 oder Zwischendrehelemente mit Mittelachsen parallel zu der Mittelachse O1 der Eingangswelle 1 und mit unterschiedlichen Außendurchmessern sind so angeordnet, dass sie mit dem Außenumfang der Eingangswelle 1 in einer ein momentübertragfähigen Weise in Kontakt stehen. Von diesen Rollen 3 haben genauer gesagt die beiden Rollen 3 gleiche Außendurchmesser erhalten, während die verbleibende eine Rolle 3 einen kleineren Außendurchmesser erhalten hat, und diese drei Rollen 3 sind unter gleichem Abstand in der Umfangsrichtung an dem Außenumfang der Eingangswelle 1 angeordnet.
Diese Rollen 3 sind einzeln drehbar gestützt durch Stützwellen 4, die durch ein Halteelement 5 gehalten werden. Bei dem dargestellten Beispiel ist das Halteelement 5 ein zylindrisches Element, das an seinem einen Endabschnitt mit einem Seitenwandabschnitt einstückig ist, der radial nach Innen sich erstreckt, um die einzelnen Stützwellen 4 zu montieren. Darüber hinaus ist dieses zylindrische Halteelement 5 so drehbar durch die Basis 2 gehalten, dass es an der Achse dreht, die mit der Mittelachse O1 der Eingangswelle 1 gemeinschaftlich ist.
Um den Außenumfang der Eingangswelle 1 herum und an dem Innenumfang des Halteelementes 5 ist ein zylindrisches Element 6 drehbar angeordnet, das dem Ringelement der Erfindung entspricht. Genauer gesagt ist das zylindrische Element 6 so an den Außenumfängen der drei Rollen 3 angeordnet, das es mit ihnen in einer ein momentübertragfähigen Weise in Kontakt steht. Folglich sind die Eingangswelle 1 und das zylindrische Element 6 zueinander um eine vorbestimmte Größe „x" exzentrisch gestaltet.
Die Eingangswelle, die Rollen 3 und das zylindrische Element 6, die bislang beschrieben sind, bilden einen Mechanismus ähnlich dem Planetengetriebemechanismus oder Planetenradmechanismus, bei dem: die Eingangswelle 1 dem Sonnenrad entspricht; die Rollen 3 den Planetenrädern bzw. Planetenantriebszahnrädern entsprechen; und das zylindrische Element 6 dem Zahnkranz entspricht. Wenn die Eingangswelle 1 sich bei angehaltenem Umlaufen der Rollen 3 dreht, d. h. indem das die einzelnen Stützwellen 4 haltende Halteelement 5 fixiert ist, drehen sich daher die einzelnen Rollen 3 an ihren Achsen, um das Moment zu dem zylindrischen Element 6 so zu übertragen, dass das zylindrische Element 6 gegenüber der Eingangswelle 1 rückwärts dreht. Die Anzahl an Umdrehungen des zylindrischen Elementes 6 in diesem Fall wird durch das Verhältnis des Außendurchmessers der Eingangswelle 1 und dem Innendurchmesser des zylindrischen Elementes 6 bestimmt. Da dieses Verhältnis kleiner als „1" ist, wird das zylindrische Element 6 in Bezug auf die Eingangswelle 1 so verlangsamt, dass es sich gegenüber der Eingangswelle 1 rückwärts dreht.
Das zylindrische Element 6 erstreckt sich zu der Vorderseite (oder zu der rechten Seite von 1) von dem Führungsendabschnitt der Eingangswelle 1 und drei Rollen 7 mit einem Aufbau, der demjenigen der vorstehend erwähnten Rollen 3 identisch ist, sind an dem Innenumfang der Erstreckung des zylindrischen Elementes 6 an der Führungsendseite der Eingangswelle 1 angeordnet. Genauer gesagt sind zwei Rollen 7 mit einem größeren Durchmesser und eine Rolle 7 mit einem kleineren Durchmesser bei einem vorbestimmten Abstand angeordnet. An der Mitte des Raumes, der durch diese drei Rollen 7 umschlossen wird, ist darüber hinaus eine Ausgangswelle 8 angeordnet, die mit den drei Rollen 7 in einer ein momentübertragungsfähigen Weise in Kontakt steht.
Diese Ausgangswelle 8 entspricht dem Ausgangsdrehelement der vorliegenden Erfindung und die drei Rollen 7 an der Seite der Ausgangswelle 8 entsprechen den zweiten Zwischendrehelementen der vorliegenden Erfindung. Diese drei Rollen 7 sind durch Stützwellen drehbar gestützt, die parallel zu der Achse der Eingangswelle 1 gerichtet sind. Folglich hat die Ausgangswelle 8 eine Mittelachse O8 parallel zu der Mittelachse O1 der Eingangswelle 1.
Die die Rollen 7 stützenden Stützwellen 9 werden einzeln durch ein Halteelement 10 gehalten, das sich an einer Achse drehen kann, die zu der Mittelachse O1 des zylindrischen Elementes 6 ausgerichtet ist. Darüber hinaus sitzt dieses Halteelement 10 drehbar an dem Innenumfang des zuerst genannten Halteelementes 5 mit einer zylindrischen Form. Andererseits erstreckt sich die Ausgangswelle 8 drehbar durch das Halteelement 10. Folglich ist das Halteelement 5 an der Seite der Eingangswelle 1 durch die Basis 2 drehbar gehalten, um das Halteelement 10 an der Seite der Ausgangswelle 8 in einer drehbaren Weise zu halten, und die Ausgangswelle 8 wird durch das Halteelement 10 drehbar gehalten.
Die Ausgangswelle 8, die Rollen 7 und das zylindrische Element 6 bilden einen Mechanismus in ähnlicher Weise wie ein Planetenradmechanismus, bei dem: die Ausgangswelle 8 dem Sonnenrad entspricht; die Rollen 7 den Planetenrädern entsprechen; und das zylindrische Element 6 dem Zahnkranz entspricht. Wenn das zylindrische Element 6 bei angehaltenem Umlaufen der Rollen 7 dreht, d. h. indem das die einzelnen Stützwellen 9 haltende Halteelement 10 fixiert ist, drehen sich die einzelnen Rollen 7 an ihren Achsen, um das Moment von den Rollen 7 zu der Ausgangswelle 8 so zu übertragen, dass die Ausgangswelle 8 sich gegenüber dem zylindrischen Element 6 rückwärts dreht. Die Anzahl an Drehungen der Ausgangswelle 8 in diesem Fall wird durch das Verhältnis des Außendurchmessers der Ausgangswelle 8 und dem Innendurchmesser des zylindrischen Elementes 6 bestimmt. Da dieses Verhältnis kleiner als „1" ist, wird die Ausgangswelle 8 in Bezug auf das zylindrische Element 6 so beschleunigt, dass sie sich gegenüber dem zylindrischen Element 6 rückwärts dreht.
Des weiteren sind Dreheinheiten 11 und 12 zum Drehen jeweils dieser Halteelemente 5 bzw. 10 vorgesehen. Diese Dreheinheiten 11 und 12 haben Funktionen zum Drehen der einzelnen Halteelemente 5 und 10 bei der gleichen Geschwindigkeit in der gleichen Richtung und zum Drehen von einem Halteelement 5 in Bezug auf das andere Halteelement 10, um dadurch die Drehphasen der beiden zu ändern, d. h. die Relativphasen in der Umlaufrichtung. Folglich entsprechen diese Dreheinheiten 11 und 12 einem Relativphasenänderungsmechanismus der vorliegenden Erfindung. Diese Dreheinheiten 11 und 12 entsprechen außerdem einem Umlaufmechanismus der vorliegenden Erfindung, da sie die Ausgangswelle 8 umlaufen lassen und die Exzentrizität der Ausgangswelle 8 ändern, was nachstehend beschrieben ist.
Bei dem bislang beschriebenen Aufbau sind die Eingangswelle 1, die Rollen 3, das zylindrische Element 6, die Rollen 7 und die Ausgangswelle 8 so aufgebaut, dass sie miteinander an einer gewölbten oder bogenartigen Ebene in Kontakt stehen, um dadurch das Moment zu übertragen. Folglich ist das übertragbare Moment durch deren Kontaktdruck begrenzt, und es ist erwünscht, das geforderte Moment zu übertragen, um die Kontaktdrücke von jenen Elementen zu erhöhen. Diese Kontaktdrücke zwischen den Elementen werden wunschgemäß durch Presssitz oder Schrumpfen der einzelnen Rollen 3 und 7, der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 8 in dem zylindrischen Element 6 erhöht. Da diese Elemente einen Mechanismus entsprechend dem Planetenradmechanismus bilden, wie es vorstehend beschrieben ist, können sie einzeln durch Zahnräder ersetzt werden. Genauer gesagt kann die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 8 durch Außenzahnräder ersetzt werden; können die einzelnen Rollen 3 und 7 durch Antriebszahnräder ersetzt werden; und kann das zylindrische Element 6 durch ein Innenzahnrad (oder einen Zahnkranz) ersetzt werden. Folglich sollte verständlich sein, dass die Ausdrücke „Außenumfangsabschnitt" oder „Innenumfangsabschnitt" gemäß der Definition in den Ansprüchen sowohl den Außenumfang oder Innenumfang zum Übertragen des Momentes per Reibung als auch eine Außenverzahnung oder Innenverzahnung, die miteinander zum Zwecke der Momentübertragung in Zahneingriff stehen, enthalten.
Nachstehend ist der Betrieb des bislang beschriebenen Mechanismus beschrieben. Zunächst wird die Übertragung des Momentes von der Eingangswelle 1 zu der Ausgangswelle 8 beschrieben. Wenn die nicht gezeigte Antriebswelle wie beispielsweise der Motor gestartet wird, dreht sich die Eingangswelle 1 an ihrer Achse, da sie durch die Basis 2 drehbar gehalten wird. In diesem Fall werden die Rollen 3 an ihren Achsen durch die Drehung der Eingangswelle 1 gedreht, wenn die einzelnen Dreheinheiten 11 und 12 angehalten sind, um die Halteelemente 5 und 10 zu fixieren, wobei dadurch das Umlaufen der einzelnen Rollen 3 und 7 angehalten wird. Gemäß den Drehungen der Rollen 3 dreht sich das dem Ringelement entsprechende zylindrische Element 6 von der Eingangswelle 1 an seiner Mittelachse O6 rückwärts. Das Verhältnis zwischen der Anzahl an Drehungen der Eingangswelle 1 und des zylindrischen Elementes 6 ist in diesem Fall ein Verkleinerungsverhältnis auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen dem Außendurchmesser der Eingangswelle 1 und dem Innendurchmesser des zylindrischen Elementes 6.
An der Seite der Ausgangswelle 8 dreht sich das zylindrische Element 6, wobei das Umlaufen der den zweiten Zwischendrehelementen entsprechenden Rollen 7 angehalten ist. Als ein Ergebnis wird das Moment über die Rollen 7 zu der Ausgangswelle 8 übertragen, so dass die Ausgangswelle 8 sich an ihrer Mittelachse O8 dreht. Das Verhältnis zwischen der Anzahl an Drehungen des zylindrischen Elementes 6 und der Ausgangswelle 8 ist in diesem Fall ein Beschleunigungsverhältnis auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen dem Innendurchmesser des zylindrischen Elementes 6 und dem Außendurchmesser der Ausgangswelle 8. Als ein Ergebnis wird die Verzögerung zwischen der Eingangswelle 1 und dem zylindrischen Element 6 errichtet, wohingegen die Beschleunigung zwischen dem zylindrischen Element 6 und der Ausgangwelle 8 errichtet wird, so dass die Anzahl an Umdrehungen der Eingangswelle 1 und der Ausgangwelle 8 kaum verschieden sind, selbst bei einem Unterschied im Hinblick auf den Innendurchmesser und den Außendurchmesser zwischen der Eingangswelle 1, der Ausgangswelle 8 und dem zylindrischen Element 6. Genauer gesagt drehen sich die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 8 mit der gleichen Drehzahl, wenn sie den gleichen Außendurchmesser haben, jedoch ergibt sich eine Beschleunigung/Verzögerung gemäß dem Verhältnis der Außendurchmesser der Eingangswelle 1 und Ausgangswelle 8, wenn diese Außendurchmesser unterschiedlich sind.
Nachstehend sind die Vorgänge zum Ändern der Exzentrizität zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 8 beschrieben. Die 1 und 2 zeigen den Zustand, bei dem die Exzentrizität den maximalen Wert einnimmt. Bei dem dargestellten Beispiel beträgt die maximale Exzentrizität „2x", da die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 8 den gleichen Außendurchmesser haben. Genauer gesagt ist das zylindrische Element 6 um die vorbestimmte Größe „x" in Bezug auf die Eingangswelle 1 exzentrisch. Die Rollen 7 an der Seite der Ausgangswelle 8 laufen um das zylindrische Element 6 um.
Dieses Umlaufen der Rollen 7 wird ausgeführt, indem das Halteelement, dass die Stützwellen 9 der Rolle 7 hält, dreht. Da die Mittelachse des Halteelementes 10 mit derjenigen des zylindrischen Elementes 6 ausgerichtet ist, laufen jedoch das Halteelement 10 und die durch die Rollen 7 gestützte Ausgangswelle 8 um die Mittelachse O6 des zylindrischen Elementes 6 um. Genauer gesagt bewegt sich die Ausgangswelle 8 an einem Kreis mit dem Radius „x" um die Mittelachse O6 des zylindrischen Elementes 6. Da die Eingangswelle 1 und das zylindrische Element 6 um die vorbestimmte Größe „x" exzentrisch sind, läuft andererseits die Ausgangswelle 8 um 180° von der gezeigten Position so um, dass die Mittelachse O8 der Ausgangswelle 8 mit der Mittelachse O1 der Eingangswelle 1 in Großrichtung gelang. In dem somit ein Halteelement 10 in Bezug auf das andere Haltelement 5 sich dreht das heißt indem die den zweiten Zwischendrehelementen entsprechenden Rollen 7 sich in der Umlaufrichtung in Bezug auf die den ersten Zwischendrehelementen entsprechenden Rollen 3 bewegen, um ihre Relativphasen zu ändern, ändert sie die Beabstandung (oder Exzentrizität) zwischen der Mittelachse O1 der Eingangswelle 1 und der Mittelachse O8 der Ausgangswelle 8 in dem Bereich von 0 bis „2x". Hierbei kann die Änderung der Exzentrizität der Ausgangswelle 8 in Bezug auf die Eingangswelle 1 gestaltet werden, indem eines oder beide der Halteelemente 5 und 10 durch die vorstehend erwähnten Dreheinheiten 11 und 12 gedreht werden, um dadurch deren Drehphasen unterschiedlich zu gestalten.
Nachstehend sind die Vorgänge zum Umlaufen der Ausgangswelle 8 beschreiben. Die einzelnen Haltelemente 5 und 10 werden bei der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung durch die Dreheinheiten 11 und 12 gedreht. Dies ist ähnlich dem Zustand, bei dem die einzelnen Halteelemente 5 und 10 einstückig verbunden sind und miteinander drehen. Somit laufen die Rollen 3 und 7, die durch die Halteelemente 5 bzw. 10 über die Stützwellen 4 und 9 gehalten werden, um, während ihre relativen Positionsbeziehung ohne jegliche Änderung in Bezug auf ihre Relativphasen gehalten werden. Als ein Ergebnis dreht sich das gezeigte Gerät als ganzes an der Mittelachse O1 der Eingangswelle 1, so dass der Drehort der Ausgangswelle 8 ein Kreis ist, der eine Mitte an der Mittelachse O1 der Eingangswelle 1 hat und die relative Exzentrizität als seinen Radius hat. Genauer gesagt läuft die Ausgangswelle 8 entlang des Umfangs eines derartigen Kreises um.
Hierbei kann die Übertragung des Momentes von der Eingangswelle 1 zu der Ausgangswelle 8, die Änderung im Hinblick auf die Exzentrizität der Ausgangswelle 8 in Bezug auf die Eingangswelle 1 und das Umlaufen der Ausgangswelle 8, das vorstehend beschrieben ist, in den einzelnen übereinander gelagerten Weisen ausgeführt werden. Anders ausgedrückt kann die Ausgangswelle 8 gedreht werden, während sie ihre Exzentrizität ändert oder umläuft, oder sie kann gedreht werden oder umlaufen, während sich ihre Exzentrizität ändert. Für diese Vorgänge werden die einzelnen Halteelemente 5 und 10 gedreht oder es wird bewirkt, dass sie relativ Drehungen bewerkstelligen, indem die einzelnen Dreheinheiten 11 und 12 gesteuert werden, während die Eingangswelle 1 angetrieben wird.
3 zeigt in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel des Spindelkopfes einer Schneidmaschine, die das vorstehend geschriebene Gerät anwendet. Hierbei sind die Abschnitte in 3, die jenen von den 1 und 2 identisch sind, mit den in den 1 und 2 angewendeten Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung unterbleibt.
An der Basis 2 ist ein Spindelmotor 15 befestigt, mit dem die Eingangswelle 1 verbunden ist. Hierbei kann der Aufbau derart abgewandelt sein, dass die Abgabe des Spindelmotors 15 als die Eingangswelle verwendet wird. Andererseits erstreckt sich die Ausgangswelle 8 lang in der entgegengesetzten Richtung zu der Eingangswelle 1 und ist mit einer Einspanneinrichtung 16 ausgestattet, um ein (nicht gezeigtes) Schneidwerkzeug wie Beispielsweise einen Fräser einzuspannen. Folglich ist die Ausgangswelle 8 als eine Werkzeugwelle aufgebaut. Darüber hinaus ist das Haltelement 10 an der Seite der Ausgangswelle 8 zu einem relativ langem zylindrischen Element ausgebildet, das sich axial wie die Ausgangswelle 8 erstreckt.
Mit dem Außenumfang des Haltelementes 5 an der Seite der Eingangswelle 1 ist andererseits eine angetriebene Riemenscheibe 17 einstückig, und eine Antriebsriemenscheibe 18 ist außerhalb des Außenumfangs parallel zu der angetriebenen Riemenscheibe 17 angeordnet. Darüber hinaus ist ein Steuerriemen 19 so gestaltet, dass er an dieser angetriebenen Riemenscheibe 17 und dieser Antriebsriemenscheibe 18 läuft.
Diese Antriebsriemenscheibe 18 ist mit Wellen ausgestattet, die in der Axialrichtung zu den beiden Seiten vorragen, und die linke Welle unter Betrachtung von 3 ist mit einem Umlaufwellenmotor 20 verbunden. Hierbei kann diese linke Welle durch die Ausgangswelle des Umlaufwellenmotors 20 ersetzt werden. Andererseits ist die rechte Welle unter Betrachtung von 3 mit einem Sonnenrad 22 bei einem Planetenradmechanismus 21 verbunden. Dieser Planetenradmechanismus 21 ist so aufgebaut, dass er folgendes umfasst: das Sonnenrad 22; eine Vielzahl an Antriebszahnrädern 23, die mit dem Sonnenrad 22 zum Zwecke des Drehens und des Umlaufens in Zahneingriff stehen; einen Träger 24, der diese Antriebszahnräder 23 hält; und einen Zahnkranz 25 der mit den Antriebszahnrädern 23 in Zahneingriff steht. Darüber hinaus ist der Träger 24 mit einem Phasenmotor 26 verbunden. Dieser Phasenmotor 26 ist vorgesehen, um die Exzentrizität Ausgangswelle 8 in Bezug auf die Eingangswelle 1 einzustellen, wie dies nachstehend beschrieben ist, und er kann vorzugsweise durch einen derartigen Motor ausgeführt sein, wie beispielsweise ein Schrittmotor, der zu einem feinen und genauen Einstellen der Drehfase in der Lage ist. Hierbei ist dieser Phasenmotor 26 an einem vorbestimmten ortsfesten Abschnitt der Basis 2 montiert.
Mit dem Abschnitt, der sich an der radial äußeren Seite des Panetenratmechanismus 21 von dem Außenumfang des Halteelementes 10 an der Seite der Ausgangswelle 8 befindet, ist andererseits ein Außenzahnrad 27 einstückig, das mit einem Innenzahnrad 28 in Zahneingriff steht, das an der Mittelachse der Eingangswelle 1 drehbar gestaltet ist. Diese Innenzahnrad 28 sieht eine angetriebene Riemenscheibe vor, wohingegen der vorstehend erwähnte Zahnkranz 25 eine Antriebsriemenscheibe vorsieht. Somit wird ein Steuerriemen 29 so gestaltet, dass er an diesem Innenzahnrad 28 und diesem Zahnkranz 25 läuft.
Wenn die Eingangswelle 1 durch den Spindelmotor 15 in dem Spindelkopf gemäß der Darstellung von 3 gedreht wird, dreht sich die Ausgangswelle 8 an ihrer Achse in der gleichen Richtung wie die Eingangswelle 1. Das Verhältnis der Anzahl der Drehungen in diesem Fall wird durch das Verhältnis zwischen den Außendurchmessern der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 8 bestimmt, wie dies vorstehend beschrieben ist. Wenn das Moment mittels der Zahnräder zu übertragen ist, wird das Verhältnis zwischen der Anzahl an Drehungen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 8 durch das Verhältnis zwischen der Zähnezahl der Eingangswelle 1 und der Zähnezahl der Ausgangswelle 8 bestimmt.
Wenn der Umlaufwellenmotor 20 gestartet wird, wird andrerseits sein Moment übertragen, um das Haltelement 5 an der Seite der Eingangswelle 1 über die Antriebsriemenscheibe 18, den Steuerriemen 19 und die angetriebene Riemenscheibe 17 zu drehen. Das Moment des Umlaufwellenmotors 20 wird andererseits übertragen, um das Sonnenrad 22 des Magnetenradmechanismus 21 zu drehen. Bei diesem Planetenratmechanismus 21 wirkt daher das Sonnenrad 22 als das Eingangselement, wohingegen der Zahnkranz 25 als das Ausgangselement wirkt. Somit wird das Moment von dem Zahnkranz 25 über den Steuerriemen 29 zu dem Außenzahnrad 28 und weiter von diesem Außenzahnrad 28 zu dem Innenzahnrad 27 so übertragen, dass das Halteelement 10 an der Seite der Ausgangswelle 8 sich dreht. Ausgedrückt laufen die Rollen 7 an der Seite der Ausgangswelle 8 um.
In diesem Fall dreht sich das Halteelement 5 an der Seite der Eingangswelle 1, während es gemäß dem Verhältnis zwischen den Außendurchmessern der Antriebsriemenscheibe 18 und der angetriebenen Riemenscheibe 17 (oder gemäß dem Verhältnis zwischen der Anzahl an Zahnrädern, die mit dem Steuerriemen 19 in Zahneingriff stehen) beschleunigt wird/verzögert wird. Bei dem Planetenradmechanismus 21 wird darüber hinaus die Ausgangsdrehung d. h. die Anzahl oder Richtung der Drehung des Zahnkranzes 25 durch die Anzahl und Richtung des Trägers 24 bestimmt. Darüber hinaus wird eine Geschwindigkeitsänderung zwischen dem Zahnkranz 25 und dem Außenzahnrad 28 und zwischen dem Außenzahnrad 28 und dem Innenzahnrad 27 gestaltet. Indem der Träger 24 in einer vorbestimmten Richtung und bei einer vorbestimmten Drehzahl durch den Phasenmotor 26 gedreht wird, wird daher das Übertragungsverhältnis der Momentübertragungsbahn von dem Umlaufwellenmotor 20 zu dem Halteelement 10 an der Seite der Ausgangswelle 8 demjenigen der Momentübertragungsbahn von dem Umlaufwellenmotor 20 zu dem Halteelement 5 an der Seite der Eingangswelle 1 gleich gestaltet. Durch diese Einstellung laufen die Rollen 3 an der Seite der Eingangswelle 1 und die Rollen 7 an der Seite der Ausgangwelle 8 in der gleichen Richtung und bei der gleichen Geschwindigkeit um, so dass die Ausgangswelle 8 um die Mittelachse der Eingangswelle 1 umläuft.
Durch ein Ändern der Relativdrehphasen zwischen den Rollen 3 an der Seite der Eingangswelle 1 und den Rollen 7 an der Seite der Ausgangswelle 8, das vorstehend in Verbindung mit den in 1 und 2 gezeigten grundsätzlichen Aufbau beschrieben ist, wird darüber hinaus die Exzentrizität der Ausgangswelle 8 gegenüber der Eingangswelle 1 verändert. Wenn daher eine Relativdrehung von entweder dem Umlaufwellenmotor 20 oder dem Phasenmotor 26 zu dem anderen bewirkt wird, wobei die einzelnen Halteelemente 5 und 10 in der gleichen Richtung und bei der gleichen Geschwindigkeit durch die Motoren 20 und 26 gedreht werden oder wobei die beiden Motoren 20 und 26 angehalten worden sind, um die Drehungen der Halteelemente 5 und 10 zu unterbrechen, werden Relativdrehungen der Rollen 3 oder 7 gegenüber jenen der anderen Rollen verursacht, um die Drehphasen der beiden so zu ändern, dass die Exzentrizität der Ausgangswelle 8 gegenüber der Eingangswelle 1 zunimmt/abnimmt. Die Änderung im Hinblick auf die Exzentrizität, die somit durchgeführt worden ist, kann in dem Zustand gestaltet werden, bei dem die Ausgangswelle 8 umläuft oder nicht. Somit entspricht der Mechanismus, der den Umlaufwellenmotor 20 und den Phasemotor 26 zum Drehen der einzelnen Halteelemente 5 und 10 und die Steuerriemen 19 und 29 zum Übertragen der Momente der Motoren 22 und 26 hat, dem Umlaufmechanismus der vorliegenden Erfindung.
Bei dem Spindelkopf, der das Gerät der vorliegenden Erfindung gemäß 3 aufgreift, kann daher der Umlaufradius des Schneidwerkzeuges auf Arbeitslöcher mit unterschiedlichen Durchmessern mit einem einzelnen Werkzeug geändert werden, um dadurch die Bearbeitungseffizienz zu verbessern und die Kosten für das Werkzeug zu verringern. Bei dem in 3 gezeigten Spindelkopf kann darüber hinaus der Umlaufradius der Ausgangswelle 8 geändert werden, während sie umläuft, so das der Umlaufradius des Werkzeugs während des Schneidprogramms geändert werden kann. Indem diese Funktion genutzt wird, ist es möglich, eine komplizierte Bearbeitung beispielsweise das Schneiden eines Gewindeloches oder das Senken zum Zwecke des Zunehmens des Innendurchmessers bei einem Zwischenabschnitt eines Loches zu erleichtern.
Genauer gesagt ist der in 3 gezeigte Spindelkopf so aufgebaut, dass die einfachen Drehelemente so kombiniert sind, dass eine Hochgeschwindigkeitsdrehung bei geringfügiger Beschränkung im Hinblick auf die Drehzahl durch die Zentrifugalkraft selbst bei einem Ausmittelvorgang erzielt werden kann, bei dem das Werkzeug umläuft, während es an seiner Achse dreht. Als ein Ergebnis kann ein die vorliegende Erfindung ausführendes Schneidgerät die Arbeitseffizienz für den Ausmittelvorgang besser als beim Stand der Technik verbessern.
4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Spindelkopfes, der das Drehkraftübertragungsgerät der vorliegenden Erfindung verwendet. Das gezeigte Ausführungsbeispiel wendet einen anderen Mechanismus für den Mechanismus zum Ändern des Umlaufradius an. Genauer gesagt ist eine dem vorstehend erwähnten Halteelement entsprechende Umlaufwelle 30 zu einer hohlen Welle ausgebildet und wird in einem Gehäuse 31 durch eine Vielzahl an Lagern drehbar gehalten. In dieser Umlaufwelle 30 ist darüber hinaus durch eine Vielzahl an Lagern die Eingangswelle 1 drehbar gehalten, die mit einem Spindeldrehmotor M1 verbunden ist.
Darüber hinaus ist die Umlaufwelle 30 an ihrem Führungsendabschnitt (der sich an der linken Seite von 4 befindet) radial vergrößert und das Drehkraftübertragungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist an jenem radial großen Abschnitt angeordnet. Genauer gesagt ist das zylindrische Element 6 ausgerichtet mit der Umlaufwelle 30 angeordnet, und die Vielzahl an Rollen 3 mit den unterschiedlichen Außendurchmessern sitzen im Presssitz zwischen dem Innenumfang des zylindrischen Elementes 6 und dem Außenumfang des Führungsendabschnittes der Eingangswelle 1. Anders ausgedrückt werden die Rollen so in einem engen Kontakt mit der Eingangswelle 1 und dem zylindrischen Element 6 gehalten, dass das Moment übertragen wird. Darüber hinaus sind die Stützwellen 4, die die Rollen 3 drehbar stützen, an der Umlaufwelle 30 so montiert, dass die Rollen 3 um die Umlaufwelle 30 umlaufen, wenn diese Umlaufwelle 30 sich dreht.
Darüber hinaus ist die der Ausgangswelle 8 entsprechende Spindel 32 an ihrem nachlaufenden Endabschnitt in das zylindrische Element 6 eingeführt, und die Vielzahl an Rollen 7 mit unterschiedlichen Außendurchmessern sitzen im Presssitz wie die Rollen 3 zwischen dem Außenumfang der Spindel 32 und dem Innenumfang des zylindrischen Elementes 6. Die Stützwellen 9, die die Rollen 7 stützen, sind mit Zahnrädern 33 drehbar verbunden, die drehbar an dem Außenumfang der Spindel 32 über Lager angeordnet sind. An dem Außenumfang der Spindel 32 sind darüber hinaus über Lager Radiusänderungswellen 34 eingesetzt, mit denen die Zahnräder 33 mittels Zapfen verbunden sind.
Als ein Ergebnis wird das Moment der Eingangswelle 1 zu dem zylindrischen Element 6 über die Drehungen der Rollen 3 übertragen, die mit dem Außenumfang der Eingangswelle 1 in Kontakt stehen, und das Moment des zylindrischen Elements 6 wird zu der Spindel 32 über die Drehungen der anderen Rollen 7 übertragen, die mit dem Innenumfang des zylindrischen Elements 6 in engem Kontakt stehen. Darüber hinaus laufen die einzelnen Rollen 3 und 7 relativ zueinander um, um die Exzentrizität der Spindel 32 gegenüber der Eingangswelle 1 zu ändern, das heißt den Umlaufradius der Spindel 32. Wenn die Eingangswelle 1 sich dreht, drehen sich die einzelnen Rollen 3 und 7, das zylindrische Element 6 und die Spindel 32, so dass die Spindel 32 sich an ihrer Achse dreht.
Eine zylindrische Umlaufwelle 35 sitzt drehbar um den Außenumfang der Radiusänderungswelle 34 über Lager. Der nachlaufende Endabschnitt der Umlaufwelle 35 und der Führungsendabschnitt der Umlaufwelle 30 stehen einander gegenüber bei einem Abstand um den Außenumfang der Zahnräder 33, und eine Vielzahl an Zwischenzahnrädern 36, die mit den Zahnrädern 33 in Zahneingriff stehen, ist zwischen den Endabschnitten jener Umlaufwellen 35 und 30 angeordnet. Die Zwischenzahnräder 36 laufen um die Achse der Eingangswelle 1 um und sind durch eine Vielzahl an Zahnrädern ausgeführt, die unterschiedliche Außendurchmesser haben, die mit der Exzentrizität der Spindel 32 gegenüber der Eingangswelle 1 übereinstimmen.
Stützwellen 37, die diese Zwischenzahnräder 36 stützen, sitzen in den einzelnen Umlaufwellen 30 und 35, so dass dies Umlaufwellen 30 und 35 durch die Stützwellen 37 so verbunden sind, dass sie einstückig miteinander umlaufen. Darüber hinaus stehen die einzelnen Zwischenzahnräder 36 mit einem Umlaufradiusänderungszahnrad 38 oder einem internen Zahnrad in Zahneingriff. Dieses Umlaufradiusänderungszahnrad 38 ist dem Innenumfang des Führungsendabschnittes einer zylindrischen Welle 39 ausgebildet. Darüber hinaus ist diese zylindrische Welle 39 um den Außenumfang der Umlaufwelle 30 herum angeordnet und sitzt ausgerichtet mit der Eingangswelle 1 und ist durch ein Lager drehbar gehalten. Andererseits ist die Umlaufwelle 35 an der Führungsendseite durch das Gehäuse 31 über ein Lager drehbar gestützt, das an seinem Außenumfang sitzt.
Ein Umlaufwellenzahnrad 40 ist an dem Außenumfang der Umlaufwelle 30 fixiert, wobei es um den Außenumfang der Eingangswelle 1 herum angeordnet ist, und ein Zwischenwellenzahnrad 41, das benachbart zu dem Umlaufwellenzahnrad 40 angeordnet ist, ist an der zylindrischen Welle 39 fixiert. Das Umlaufwellenzahnrad 40 steht mit einem Eingangszahnrad 43 bei einem Differenzialmechanismus 42 in Zahneingriff, und das Zwischenwellenzahnrad 41 steht mit einem Ausgangszahnrad 44 in dem Differenzialmechanismus 42 in Zahneingriff.
Nachstehend ist der Differentialmechanismus 42 beschrieben. Dieser Differentialmechanismus 42 ist so aufgebaut, dass er folgendes aufweist: ein Paar an kreisartigen Keilen 45 und 46, die an ihrem Innenumfang verkeilt sind; einen flexiblen Keil 47 eines flexiblen Zylinders, der an seinem Außenumfang verkeilt ist, um mit den kreisartigen Keilen 45 und 46 in Zahneingriff zu stehen; und einen Wellengenerator 48 mit einem Kugellager, das an dem Außenumfang eines elliptischen Nockens sitzt und wobei der flexible Keil 47 an seinem Außenumfang sitzt.
Ein kreisartiger Keil 45 und der flexible Keil 47 sind so eingesetzt, dass sie die gleiche Zähnezahl (bspw. 200) haben, und der kreisartige Keil 45 sitzt feststehend an dem Innenumfang des Eingangszahnrades 43. Andererseits ist der andere kreisartige Keil 46 so eingesetzt, dass er eine geringfügig größere Zähnezahl (bspw. 202) als der flexible Keil 47 hat, und er sitzt feststehend an dem Innenumfang des Außenzahnrades 44. Darüber hinaus ist der Wellengenerator 48 feststehend an einer Einstellwelle 49 eingesetzt, die mit einem Radiusänderungsmotor M2 verbunden ist.
Bei diesem Differentialmechanismus 42 dreht sich daher der flexible Keil 47 bei der gleichen Drehzahl wie das Eingangszahnrad 43, wenn dieses Eingangszahnrad 43 gedreht wird, wobei der Wellengenerator 48, d. h. die Einstellwelle 49, fixiert ist, da die Zähnezahl des an dem Eingangszahnrad 43 fixierten kreisartigen Keils 45 gleich dem flexiblen Keil 47 ist. Da die Zähnezahl des an dem Ausgangszahnrad 44 fixierten kreisartigen Keils größer als bei dem flexiblen Keil 47 ist, wird im Gegensatz dazu das Ausgangszahnrad 44 gedreht, während es gemäß seiner Differenz der Zähnezahl verlangsamt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Ausgangszahnrad 44 bei der Verzögerung von 200/202 = 100/101 gedreht, da der flexible Keil 47 die Zähnezahl von „200" hat, wohingegen der kreisartige Keil 46 die Zähnezahl von „202" hat.
Somit werden die Drehzahlen unterschiedlich, jedoch sind das Zähnezahlverhältnis zwischen dem Eingangszahnrad 43 und dem Umlaufwellenzahnrad 40 und das Zähnezahlverhältnis zwischen dem Ausgangszahnrad 44 und dem Zwischenwellenzahnrad 41 so eingestellt, dass der Umlaufradius der Spindel 32 sich nicht ändern kann, selbst wenn es eine Differenz bei der Drehzahl gibt. Im Falle, dass das Eingangszahnrad 43 eine Zähnezahl von „10" hat, wohingegen das Umlaufwellenzahnrad 40 eine Zähnezahl von „200" hat, wird bspw. die Zähnezahl des Ausgangszahnrads 44 auf „101" gesetzt und die Zähnezahl des Zwischenwellenzahnrades 41 wird auf „200" gesetzt. Durch diesen Aufbau dreht sich das Ausgangszahnrad 44 bei 100 Umdrehungen pro Minute und das Umlaufwellenzahnrad 40 dreht sich bei 101/2 pro Minute, wenn das Eingangszahnrad 43 bspw. bei 101 Umdrehungen pro Minute gedreht wird, wobei die Einstellwelle 49, d. h. der Wellengenerator 48, fixiert ist. Da das Ausgangszahnrad 44 sich bei 100 Umdrehungen pro Minute dreht, dreht sich das mit diesem in Zahneingriff stehende Zwischenwellenzahnrad 41 bei 100 × 101/299 = 101/2 Umdrehungen pro Minute. Genauer gesagt drehen sich das Umlaufwellenzahnrad 40 und das Zwischenwellenzahnrad 41 bei der gleichen Drehzahl.
Als ein Ergebnis werden die Drehzahl der Umlaufwelle 30 und die Drehzahl der zylindrischen Welle 39 gleich geschaltet, so dass das Umlaufradiusänderungszahnrad 38, das an der zylindrischen Welle 39 ausgebildet ist, die mit dem Zahnrad 38 in Zahneingriff stehenden Zwischenzahnräder 36 und die mit den Zahnrädern 36 in Zahneingriff stehenden Zahnräder 33 sich alle miteinander drehen. Genauer gesagt werden die Phasen der einzelnen Rollen 3 und 7 in der Umlaufrichtung konstant gehalten.
Aufgrund der Differenz im Hinblick auf die Zähnezahl zwischen dem flexiblen Keil 49 und dem kreisartigen Keil 46 an der Seite der Ausgangswelle 44 wird andererseits der kreisartige Keil 46 in Bezug auf die Drehung des flexiblen Keils 47 bei einer Verzögerungsrate in Übereinstimmung mit der Differenz im Hinblick auf die Zähnezahl verzögert. Indem die Zähnezahldifferenz „2" bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt, wird daher der kreisartige Keil 46 bei einem Verhältnis von 2/200 = 1/100 in Bezug auf die Drehung des flexiblen Keils 47 verlangsamt. Anders ausgedrückt, es dreht sich der kreisartige Keil 46 mit –1 Umdrehung pro Minute, wenn der flexible Keil 47 sich bei 100 Umdrehung pro Minute zusammen mit der Einstellwelle 49 dreht. Hierbei ergibt sich keine Differenz bei der Drehzahl zwischen dem kreisartigen Keil 45 an der Seite des Eingangszahnrades 43 und dem flexiblen Keil 47, da diese Keile die gleiche Zähnezahl haben. Schließlich ergibt sich eine Differenz zwischen den Drehphasen des Eingangszahnrads 43 und dem Ausgangszahnrad 44, wenn der flexible Keil 47 sich zusammen mit der Einstellwelle dreht. Genauer gesagt können Relativdrehungen zwischen dem Eingangszahnrad 43 und dem Ausgangszahnrad 44 bei der Drehgeschwindigkeit von 1/100 von der Drehzahl der Einstellwelle 49 errichtet werden.
Diese Relativdrehungen erscheinen als jene zwischen der Umlaufwelle 30 und den Zahnrädern 33, d. h. die Relativumlaufgeschwindigkeiten zwischen den einzelnen Rollen 3 und 7. Da die Exzentrizität der Spindel 32 gegenüber der Eingangswelle 1, d. h. der Umlaufradius durch die Relativumlaufdrehungen zwischen den einzelnen Rollen 3 und 7 geändert wird, kann der bislang beschriebene Spindelkopf mit Leichtigkeit den Umlaufradius fein einstellen. Hierbei ist mit dem in 4 gezeigten Bezugszeichen 50 ein mit dem Eingangszahnrad 43 in Zahneingriff stehendes Umlaufzahnrad bezeichnet. Dieses Umlaufzahnrad 50 ist mit einem Umlaufmotor M3 verbunden.
Wie dies bei dem Ausführungsbeispiel in 3 gezeigt ist, kann darüber hinaus der in 4 gezeigte Spindelkopf nicht nur die Spindel 32 bei einer hohen Geschwindigkeit drehen, sondern außerdem die Spindel 32 umlaufen lassen, während sie sich an ihrer Achse dreht, und der Radius der Spindel 32 kann während des Umlaufs geändert werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, das Schneiden von Gewindelöchern, das Bearbeiten von einer Vielzahl an Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern und das Senken mit Leichtigkeit auszuführen.
Hierbei sollte die vorliegende Erfindung nicht auf die bislang beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern der Umlaufmechanismus für ein Umlaufen des Zwischendrehelements an der Eingangsseite und des Zwischendrehelements an der Ausgangsseite kann anders als die Übertragungseinrichtung sein, die die Motoren 20 und 26 und den Steuerriemen und den Planetenradmechanismus verwendet, wie dies in 3 gezeigt ist. Andererseits kann das Drehkraftübertragungsgerät der vorliegenden Erfindung nicht nur auf den Spindelkopf der Schneidmaschine, sondern auch auf eine Vielzahl an Maschinen zum Übertragen des Momentes angewendet werden. Darüber hinaus sollte das Zwischendrehelement der vorliegenden Erfindung nicht auf ein einzelnes Element zum Übertragen des Momentes durch einen Eingriff desselben gleichzeitig mit dem Eingangsdrehelement oder dem Ausgangsdrehelement und dem Ringelement begrenzt sein, sondern es kann aus einer Vielzahl an Drehelementen bestehen, die in einer ein Moment übertragfähigen Weise verbunden sind.
Nachstehend sind die durch die vorliegende Erfindung erzielten Vorteile zusammengefasst. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind das Eingangs- und das Ausgangsdrehelement an dem inneren Umfang des Ringelements angeordnet, und die Zwischendrehelemente zur Drehung, die das Moment übertragen, sind einzeln zwischen dem Ringelement und dem Eingangsdrehelement und zwischen dem Ringelement und dem Ausgangselement angeordnet. Als Ergebnis kann das Moment von dem Eingangsdrehelement zu dem Ausgangsdrehelement durch diese Zwischendrehelemente und das Ringelement übertragen werden. Indem zumindest eines der Zwischendrehelemente umläuft, ist es darüber hinaus möglich, die relative Exzentrizität zwischen dem Eingangsdrehelement und dem Ausgangsdrehelement zu ändern. Diese Funktionen zum Übertragen des Moments und zum Ändern der Exzentrizität werden ausgeführt, indem die Drehelemente, wie bspw. die Zwischendrehelemente und das Ringelement, so gedreht werden, dass eine überschüssige Zentrifugalkraft sogar bei einer großen Anzahl von Drehungen für die Momentübertragung erzeugt wird. Gemäß der Erfindung ist es daher möglich, weit höhere Drehzahlen als beim Stand der Technik zu erhalten. Wenn die Relativphasen der einzelnen Zwischendrehelemente in Umdrehungsrichtung geändert werden, kann andererseits die Exzentrizität des Ausgangsdrehelements geändert werden, um die Exzentrizität mit Leichtigkeit zu ändern/einzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung läuft darüber hinaus das Ausgangsdrehelement um, indem beide Zwischendrehelemente so umlaufen, dass die mit der Drehung des Ausgangsdrehelements verbundenen Umdrehungen mit Leichtigkeit ausgeführt werden können, um Hochgeschwindigkeitsdrehungen zu erhalten, da sich keine besondere Drehbehinderungsursache wie bspw. die Zentrifugalkraft ergibt. Erfindungsgemäß kann darüber hinaus, während das Ausgangsdrehelement umläuft, seine Exzentrizität, d. h. sein Umlaufradius geändert werden, um die verschiedenen Bewegungen des Ausgangsdrehelements zu erleichtern. Indem diese Funktionen angewendet werden, wird das Drehschneidwerkzeug an seiner Achse gedreht und läuft um, um die komplizierten Schneidvorgänge zu erleichtern.

Claims

Drehkraftübertragungsgerät zum Übertragen einer Drehkraft von einem Eingangsdrehelement (1) zu einem Ausgangsdrehelement (8; 32), das an einer Achse drehbar gestaltet ist, die zu derjenigen des Eingangsdrehelementes (1) exzentrisch ist, mit: einer ersten Antriebseinrichtung (15, M1) zum Drehen des Eingangsdrehelementes (1) an seiner Mittelachse; einem zylindrischen Element (6), das um die Außenumfänge des Eingangsdrehelementes (1) und des Ausgangsdrehelementes (8; 32) angeordnet ist und an einer Achse drehbar gestaltet ist, die exzentrisch zu denjenigen des Eingangsdrehelementes (1) und des Ausgangsdrehelementes (8; 32) gestaltet ist; einem ersten Zwischendrehelement (3), das an seiner Achse im Eingriff mit dem Außenumfang des Eingangsdrehelementes (1) und dem Innenumfang des zylindrischen Elementes (6) drehbar gestaltet ist, um ein Moment zwischen dem Eingangsdrehelement (1) und dem zylindrischen Element (6) zu übertragen; einem zweiten Zwischendrehelement (7), das an seiner Achse im Eingriff mit dem Außenumfang des Ausgangsdrehelementes (8; 32) und dem Innenumfang des zylindrischen Elementes (6) drehbar gestaltet ist, um das Moment zwischen dem zylindrischen Element (6) und dem Ausgangsdrehelement (8; 32) zu übertragen; wobei die Exzentrizität des Ausgangsdrehelementes (8; 32) in Bezug auf die Eingangsdrehwelle (1) veränderbar ist, indem ein Halteelement (10; 34) gedreht wird, wodurch deren Drehphasen unterschiedlich gestaltet werden, gekennzeichnet durch ein weiteres Halteelement (5; 30, 35), das in Bezug auf das Eingangsdrehelement (1) exzentrisch ist und das zylindrische Element (6) stützt, wobei die Exzentrizität veränderbar ist, indem das Halteelement (10; 34) in Bezug auf das weitere Halteelement (5; 30, 35) gedreht wird.
Drehkraftübertragungsgerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Umlaufmechanismus (4, 5, 9, 10, 11, 12; 17, 18, 19, 20, 21, 26, 28, 29; 36, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 45, 46, 47, 48, 49) für ein Umlaufen sowohl des ersten Zwischendrehelementes (3) als auch des zweiten Zwischendrehelementes (7) bei der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung.
Drehkraftübertragungsgerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch das weitere Halteelement (5; 30, 35), das das erste Zwischendrehelement (3) drehbar an seiner Achse hält und an der gleichen Achse wie die Mittelachse des Eingangsdrehelementes (1) drehbar gestaltet ist; eine zweite Antriebseinrichtung (11; 20; M3) zum Drehen des weiteren Halteelementes (5; 30, 35) an seiner Achse, wobei das Halteelement (10; 34) das zweite Zwischendrehelement (7) drehbar an seiner Achse hält und an seiner Achse drehbar gestaltet ist, die exzentrisch von denjenigen Eingangsdrehelementes (1) und des Ausgangsdrehelementes (8; 32) ist; und eine dritte Antriebseinrichtung (12; 26; M2) zum Drehen des Halteelementes (10; 34) an seiner Achse.
Drehkraftübertragungsgerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch das weitere Halteelement (5; 30, 35), das das erste Zwischendrehelement (3) drehbar an seiner Achse hält und an der gleichen Achse wie die Mittelachse des Eingangsdrehelementes (1) drehbar gestaltet ist; eine zweite Antriebseinrichtung (11; 20; M3) zum Drehen des weiteren Halteelementes (5; 30, 35) an seiner Achse; das Hohlhalteelement (10; 34), das das zweite Zwischendrehelement (7) drehbar an seiner Achse hält und an der Innenumfangsseite des weiteren Halteelementes (5; 30, 35) an seiner Achse exzentrisch von denjenigen des Eingangsdrehelementes (1) und des Ausgangsdrehelementes (8; 32) drehbar gestaltet ist; und eine dritte Antriebseinrichtung (12; 26; M2) zum Drehen des Halteelementes (10; 34) an seiner Achse; und wobei das Ausgangsdrehelement (8; 32) drehbar an seiner Achse bei dem Haltelement (10; 34) angeordnet ist.
Drehkraftübertragungsgerät gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch das weitere Halteelement (5; 30, 35), das das erste Zwischendrehelement (3) drehbar an seiner Achse hält und an der gleichen Achse wie die Mittelachse des Eingangsdrehelementes (1) drehbar gestaltet ist; eine zweite Antriebseinrichtung (11; 20; M3) zum Drehen des weiteren Halteelementes (5; 30, 35) an seiner Achse; einen ersten Übertragungsmechanismus (17, 18, 19; 40, 43,50) zum Übertragen eines Momentes von der zweiten Antriebseinrichtung (11; 20; M3) zu dem weiteren Halteelement (5; 30, 35); einen Differentialmechanismus (21; 42) für Differentialvorgänge durch drei Drehelemente aus einem ersten (22; 43) einem zweiten (25; 41) und einem dritten (24; 44), die mit der zweiten Antriebseinrichtung (11; 20; M3) verbunden sind; wobei das Halteelement (10; 34) das zweite Zwischendrehelement (7) drehbar an seiner Achse hält und an seiner Achse exzentrisch von denjenigen des Eingangsdrehelementes (1) und des Ausgangsdrehelementes (8; 32) drehbar gestaltet ist; einen zweiten Übertragungsmechanismus (27, 28, 29; 38, 39, 41, 44, 46, 47, 48) zum Übertragen des Momentes von dem zweiten Drehelement (25; 41) zu dem Haleelement (10; 34) und eine dritte Antriebseinrichtung (12; 26; M2) zum wahlweisen Drehen des dritten Drehelementes (24; 44).
Drehkraftübertragungsgerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Halteelement (5; 30, 35) eine Hohlwelle hat, die an der gleichen Achse wie die Mittelachse des Eingangsdrehelementes (1) drehbar gestaltet ist; das Halteelement (10; 34) eine Hohlwelle hat, die an ihrer Achse exzentrisch von denjenigen des Eingangsdrehelementes (1) und des Ausgangsdrehelementes (8; 32) drehbar gestaltet ist und in der erstgenannten Hohlwelle drehbar gehalten ist; und das Ausgangsdrehelement (8; 32) in der zweitgenannten Hohlwelle drehbar gehalten ist.
Drehkraftübertragungsgerät gemäß einem der Ansprüche 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren Folgendes aufweist: eine Einspanneinrichtung (16), die an dem Führungsendabschnitt des Ausgangsdrehelementes (8; 32) zum Halten eines Werkzeuges getragen wird.
Drehkraftübertragungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (10; 34) in Bezug auf das weitere Halteelement (5) exzentrisch ist und in dem weiteren Halteelement (5; 30, 35) drehbar gehalten ist.
Drehkraftübertragungsgerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (10; 34) das zweite Zwischenelement (7) drehbar hält.