-
Stoßmaschine zum Hobeln von Zahnrädern Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Maschinen zur Herstellung von Zahnrädern und besonders auf Maschinen mit
hin und her gehenden Hobelstählen zum Hobeln geradzahniger Kegelräder.
-
Seit vielen Jahren ist es allgemein üblich, Spiralkegelräder und Hypoids
so zu verzahnen, daß die miteinander kämmenden Zahnflächen eines Räderpaares Zahnberührung
bzw. Zahntragen auf weniger als die volle Zahnlänge haben. So verzahnte Räder laufen
ruhig miteinander, selbst wenn sie etwas aus ihrer theoretisch richtigen Einbaustellung
verlagert sind. Daher sind solche Räder besonders geeignet zur Anpassung an unterschiedliche
Lauf- und Belastungsverhältnisse, wie sie in der Praxis vorkommen. Bis vor kurzem
haben aber solche zur Verzahnung geradzahniger Kegelräder mit begrenztem (balligem)
Zahntragen entwickelten Verfahren erhebliche mathematische Berechnungen erfordert
und sind daher auch nicht allgemein in Gebrauch gekommen. Neuerdings ist aber eine
neuartige Hobelmaschine durchgebildet worden, auf der geradzahnige Kegelräder mit
ballig tragenden Zähnen nach einem sehr einfachen und praktischen Verfahren verzahnt
werden können. Das darin verkörperte Prinzip erfordert aber eine völlig neue Bauart
und ist auf den Hobelmaschinen bisheriger Konstruktion für Geradzahnkegelräder nicht
anwendbar.
-
Ein hauptsächlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die
Schaffung einer Möglichkeit, geradzahnige Kegelräder mit ballig tragenden Zähnen
auf einer Geradzahnhobelmaschine bekannter Konstruktion mit nur geringen Änderungen
zu verzahnen.
-
Weitere Zwecke der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
und den Patentansprüchen. In den gebräuchlichen Zweistahlhobelmaschinen wandert
die Spitze eines jeden Hobelstahls während des ganzen Schnitthubes in einer Ebene,
gewöhnlich der Fußkreisebene oder einer Ebene parallel zu dieser.
Jeder
Hobelstahl ist - an einer Werkzeugklappe befestigt, die an einem hin und her gehenden
Hobelstahlschlitten drehbar angeordnet ist. Die beiden Hobelstahlschlitten werden
gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen hin und her bewegt, um die Hobelstähle
hin und zurück über die Zahnbreite des Radkörpers zu bringen. An den entgegengesetzten
Hubenden jedes Hobelstahlschlittens werden die Werkzeugklappen in die entgegengesetzten
Richtungen geschwenkt, um den Hobelstahl in die oder aus der Schnittstellung zu
bringen. Jeder Hobelstahl schneidet während der Bewegung seines Schlittens in einer
Richtung und ist außer Schnittstellung auf dem Rücklaufhub seines Schlittens, so
daß die Hobelstähle abwechselnd schneiden. In der hier vorgebrachten Darstellung
der vorliegenden Erfindung wird die schwenkbare Werkzeugklappe zurückgehalten, aber
der Drehzapfen für die Werkzeugklappe bildet einen Exzenter, der sich während des
Schnitthubes des Hobelstahls dreht. Die Drehung des Exzenters veranlaßt den Hobelstahl,
sich in Richtung auf die Zahntiefe zuerst nach auswärts und dann nach einwärts zu
bewegen, während er beim Hub des Hobelstahlschlittens über die Zahnbreite des Radkörpers
gebracht wird. So schneidet der Hobelstahl an den Enden der Zahnlücke tiefer als
in ihrer Mitte und erzeugt einen in Längsrichtung balligen Zahn, das heißt einen
ballig tragenden Zahn.
-
In der vorgebrachten Darstellung der Erfindung umfaßt der Mechanismus
zur Drehung des exzentrischen Zapfens während des Verzahnens einen Satz Wechselräder,
der durch die Bewegung des Hobelstahlschlittens betätigt wird. Um den Hobelstahl
an den entgegengesetzten Hubenden des Hobelstahlschlittens in die und aus der Schnittstellung
zu bringen, wird die Werkzeugklappe in der einen oder anderen Richtung um ihren
exzentrischen Zapfen geschwenkt. Der Mechanismus, der diese Bewegung der Werkzeugklappe
bewirkt, kann von bekannter Form sein, obwohl wir - einen etwas verbesserten Mechanismus
für diesen Zweck dargestellt haben.
-
In den Zeichnungen ist Fig. i eine Draufsicht von vorn auf einen Zweistahlabwälzhobler
normaler Konstruktion, ausgestattet mit einem Hobelstahlmechanismus in Ausführung
nach vorliegender Erfindung zum Verzahnen geradzahniger Kegelräder mit ballig tragenden
Zähnen; Fig. 2 ist eine Seitenansicht des einen der beiden Hobelstahlschlitten der
Maschine mit den zugehörigen Teilen ; Fig. 3 ist die Rückansicht dieses Schlittens;
Fi&. 4 ist ein Schnitt durch den Schlitten und den Hobelarm in der Linie 4-4
nach Fig. 2 ; Fig. 5 ist ein allgemeiner Schnitt in der Linie 5-5 nach Fig. 2 in
Pfeilrichtung gesehen; Fig. 6 ist ein allgemeiner Schnitt in vergrößertem Maßstabe
in der Linie 6-6 nach Fig. 2 in Pfeilrichtung gesehen; Fig. 7 ist eine schematische
- Ansicht von einem Ausschnitt eines @Kegelrades und deutet die Bewegung eines Hobelstahls
beim Hobeln' eines Zahnes dieses Rades nach der vorliegenden Erfindung an; Fig.8
ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines geradzahnigen Kegelrades mit in Längsrichtung
balligen Zähnen, wie sie mit dem Hobelstahlmechanismus nach der vorliegenden Erfindung
verzahnt werden, und Fig. g ist ein der Fig. 2 entsprechender Längsschnitt. Wie
schon weiter oben erwähnt, ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung die Schaffung
eines Hobelstahlmechanismus, der auf Geradzahn-Kegelradabwälzhoblern normaler Konstruktion
angewendet werden kann, zum Verzahnen geradzahniger Kegelräder mit ballig tragenden
Zähnen. In Fig. i ist gezeigt, wie ein Geradzahn-Kegelradabwälzhobler in der Konstruktion
nach dem amerikanischen Patent 1656 633 entsprechend der vorliegenden Erfindung
abgewandelt werden kann, um den Zweck dieser Erfindung zu bewirken. Die Hobelstähle
sind hier bezeichnet mit T und T'. Sie sind hin und her gehende Hobelstähle
bekannter Konstruktion. io bezeichnet die Abwälzwiege der Maschine; ii und ii' sind
die Werkzeugarme, 12 und 12' die Hobelstahlschlitten. Die Hobelstahlschlitten gehen
auf den Werkzeugarmen hin und her, betätigt durch einen Kurbelantrieb, der die oszillierende
Kurbelscheibe 14 einschließt sowie die darin gleitenden Steine 15 und 15' und die
Bolzen 16 und 16', die diese Steine mit den Hobelstahlschlitten verbinden. Die Werkzeugarme
ii und ii' sind im Winkel verstellbar an der Vorderseite der Abwälzwiege angebracht
und bestimmen den Winkel des längsweisen Zusammenlaufs der Hobelstähle. 'Die Hobelstahlschlitten
tragen die Stahlhalter 18 und 18'. Diese Stahlhalter sind mit den T-Bolzen 17 und
17' verstellbar an den Hobelstahlschlitten befestigt. Schwenkbar in den Stahlhaltern
angeordnet sind die Werkzeugklappen 1g und ig'. Die Hobelstähle T und
T'
sind an diesen Werkzeugklappen in der gleichen Weise befestigt wie die
Hobelstähle in den erwähnten Patenten.
-
Die Mechanismen zur Betätigung der beiden Hobelstähle sind identisch,
so daß nur einer im einzelnen beschrieben werden braucht. Die Werkzeugklappe ig
ist in dem Stahlhalter 18 mittels zweier Wellen 24 und 25 (Fig. 2) gelagert. Die
Welle 25 (Fig. 5) sitzt im Stahlhalter 18 in geeigneten Lagern 26 und 27. Diese
Welle ist um eine Achse x drehbar angeordnet, besitzt aber einen mittleren Teil
28, dessen Umfang exzentrisch zur Welle gedreht ist und dessen Achse y zur Achse
x der Welle versetzt ist.
-
Auf diesem exzentrischen Teil der Welle sitzen zwei Rollen
30 und 31, eine über der andern. Die Rolle 31
liegt gegen die hintere
Fläche 33 der Werkzeugklappe ig, während die Rolle 30 gegen die Vorderfläche
35 einer Anschlagplatte 36 (Fig. 2) liegt, die mittels Schrauben 37 an der Rückenfläche
der Werkzeugklappe befestigt ist. Diese Anschlagplatte 36 ist so angeordnet, daß
sie die Rolle 3o an einem Punkt etwa 18o' vom Berührungspunkt der Rolle 31 mit der
Werkzeugklappe berührt, und die Anschlagplatte 36 wird dabei so eingestellt, daß
die Rollen spielfrei in der Werkzeugklappe liegen. Wenn daher die Welle 25 auf ihrer
Achse gedreht wird, wird ihre Bewegung über den Exzenter 28 und die Rollen 3o und
31 unmittelbar auf die Werkzeugklappe ig übertragen.
-
Die Welle 24 (Fig. 4) dreht sich in dem Stahlhalter
18
in den Lagern 34 und 34' um eine Achse a. Sie hat zwei exzentrisch gedrehte Teile
38 und 39 mit einer gemeinsamen, exzentrisch zur Achse a liegenden Achse oder Mitte
b. Diese Teile 38 und 39 sitzen in den Lagern 40 und 41, die in der Werkzeugklappe
i9 angeordnet sind. Zwischen den exzentrischen Teilen 38 und 39 sitzt auf der Welle
ein Stirnradsegment 42. Dieses Segment steht im Eingriff mit einem Zahnstangenteil
44, das mittels einer Mutter 46 (Fig. 3) an einer Schulter befestigt ist, die sich
auf der Stange 45 verschraubt. Die Stange 45 ist in dem Stahlhalter 18 verschiebbar
angeordnet. An ihrem einen Ende ist ein Mitnehmer 47 befestigt. Dieser Mitnehmer
hat einen senkrechten Schlitz bzw. eine Nut 48 (Fig. 6) an seiner Stirnseite. Der
Zapfen 49, der am Hebel 50 befestigt ist oder mit ihm aus einem Stück besteht, greift
in die Nut 48. Der Hebel 50 trägt einen weiteren Zapfen 51, der in eine senkrechte
Nut 52 in einem Bremsgehäuse 53 eingreift. Der Hebel 50 ist in der Mitte
um den Zapfen 55 schwenkbar angeordnet, der mittels der Mutter 56 an dem Arm oder
Ausleger 57 des Hobelstahlhalters 18 befestigt ist.
-
In dem Bremsgehäuse 53 sind zwei Platten 6o und 61 angeordnet, deren
einander gegenüberliegende Flächen mit einem geeigneten Bremsbelag versehen sind,
der an der oberen bzw. unteren Seite einer Zahnstangenleiste 64 anliegt. Die Zahnstangenleiste
64 ist mit dem Werkzeugarm ii der Maschine durch Schrauben 65 verbunden. Sie ist
an ihrer Vorderseite als Zahnstange 66 ausgebildet. Diese Zahnstange steht im Eingriff
mit einem Stirnrad 70 (Fig. 2 und 5), das auf der Welle 71 sitzt. Die Welle 71 sitzt
im Hobelstahlhalter 18 in geeigneten Lagern 72 und 73. An ihrem unteren Ende ist
sie mit einem Stirntrieb verkeilt. Dieser Trieb steht im Eingriff mit einem Stirnrad
76, das mit dem unteren Ende der Welle 25 verkeilt ist. Es ergibt sich dann daß
während der Hinundherbewegung des Hobelstahlschlittens 12 das Rad 70 in der
einen oder andern Richtung auf der relativ feststehenden Zahnstange 64 abrollt.
So wird die Welle 25 durch die Zahnradübersetzung 70, 75 und 76 in einer Richtung
gedreht, während der Hobelstahlschlitten den Schnitthub ausführt, und in der entgegengesetzten
Richtung beim Rückwärtshub.
-
Die Welle 24 dreht sich nicht, ausgenommen an den Enden des Hobelstahlschlittenhubes.
Daher wirkt die Welle 24 als Drehzapfen, um den die Werkzeugklappe i9 während der
Schnitt- und Rücklaufhübe des Hobelstahlschlittens schwingt, so daß der Hobelstahl
sich während des Schnittes nach der Tiefe zu im Bogen am Zahn des Radkörpers entlang
bewegen kann, unter Betätigung des exzentrischen Teils 28 der Welle 25. Dies ist
schematisch in Fig. 7 angedeutet. Hier bezeichnet 8o den zu verzahnenden Radkörper.
81 ist seine Achse und 82 seine normale Fußkreisebene. T1, T2, T3 bezeichnen drei
verschiedene Stellungen eines Hobelstahls während des Hobelns eines Zahnes am Radkörper
8o. Entsprechend der Drehbewegung der Werkzeugklappe während des Schnittes um die
Achse der Welle 24 unter der Betätigung des Exzenters 28 folgt die Spitze des Hobelstahls
einem bogenförmigen Weg während des Schnittes und erzeugt eine Zahnlücke mit konvexem
Grund 84. Da jeder Hobelstahl einen positiven Eingriffswinkel hat und durch die
Betätigung des Exzenters 28 in der Mitte der Zahn-Lücke weniger tief schneidet als
an den Enden, werden an dem Radkörper Zähne erzeugt, deren Flanken 85 und 86 in
Längsrichtung ballig sind, wie in Fig. 8 gezeigt. Ein solches Rad kämmt mit einem
auf gleiche Weise erzeugten oder einem in der üblichen Weise verzahnten Rad mit
begrenztem Zahntragen.
-
Während der Hobelstahlschlitten 12 hin und @ her geht, gleitet das
Bremsgehäuse. an der Zahnstange 64. entlang, und die Tiefeneinsteung des Hobelstahls
wird vollständig gesteuert durch den Exzenter 28. An den Hubenden des Hobelstahlschlittens
aber, während der Schlitten umsteuert, verursacht die von dem Bremsgehäuse ausgeübte
Spannung eine relative Verschiebung zwischen Bremsgehäuse und Hobelstahl-Schlitten.
Dadurch wird an den Hubenden der Hebel 50 um seinen Zapfen 55 verdreht, durch den
Eingriff des Zapfens 51 in die Nut 52. Die Verdrehung des Hebels 50 wird
dann durch Zapfen 49, Nut 48 und Mitnehmer 47 auf die Stange 45 und Zahnstange 44
übertragen. Dies verursacht die Drehung des Segments 42, was wiederum die Exzenter
38 und 39 veranlaßt, die Werkzeugklappe i9 um die Achse der Welle 25 zu drehen,
die nunmehr einen Drehpunkt für die Werkzeugklappe bildet, um den Hobelstahl in
die oder aus der Schnittstellung zu bringen.
-
Diese Bremsung, die auf die Leiste 64 ausgeübt wird, ist elastisch
durch die Spannung der Druckfeder 9o (Fig. 3), die im Bremsgehäuse 53 sitzt und,
gegen die obere Bremsplatte 6o drückt. Die Spannng dieser Feder kann durch Verdrehen
der Schraube 9i am Bremsgehäuse eingestellt werden.
-
Zum Verzahnen verschiedenartiger Räder muß der Exzenter 28 so eingestellt
werden, daß sein größter Hub da auftritt, wo die größte Balligkeit in Längsrichtung
des Zahnes gewünscht wird. Für die Einstellung des Exzenters 28 ist ein Ring 97
auf der Welle 25 vorgesehen. Dieser Ring hat eine Bohrung, in die ein Federstift
95 paßt, der seinerseits an der Werkzeugklappe i9 angeordnet ist. Der Ring 97 ist
auf der Welle 25 so im Winkel angeordnet, daß die Bohrung 96 in Winkelausrichtung
zu dem höchsten Punkt des Exzenters 28 steht. Wenn daher die Welle 25
so weit
gedreht wird, daß der Federstift 95 in die Bohrung 96 des Ringes 97 einschnappt,
so steht der Exzenter 28 in einer solchen Winkelstellung, daß die Werkzeugklappe
i9 in am weitesten zurückliegender Schnittstellung steht. Um die Welle 25 zum Zwecke
dieser Einstellung zu drehen, wird das Wechselrad 75 von der Welle 71 abgenommen
und die Welle 25 von Hand gedreht. Wenn die Welle 25 so weit gedreht worden ist,
daß der Federstift 95 in die Bohrung 96 einschnappt, wird der Hobelstahlschlitten
i2 auf dem Werkzeugarm i1 so eingestellt; daß die Spitze des Hobelstahls T. auf
der Stelle der Zahnbreite an dem zu hobelnden Radkörper steht, wo die größte Balligkeit
gewünscht wird. Wenn zum Beispiel die größte Balligkeit in der Mitte der Zahnbreite
des Radkörpers liegen soll, so wird der Hobelstahl in Längsrichtung auf die Stellung
T, (Fig. 7) gebracht, wenn der Federstift 95 in die Bohrung 96 eingeschnappt ist.
Dann wird das Rad 75 wieder auf die Welle 71 gesteckt zum
Eingriff
mit Rad 76 und dann auf der Welle 71 festgezogen.
-
Der Federstift 95 ist in der Werkzeugklappe i9 verschiebbar angeordnet
- und wird normalerweise durch die Schraubenfeder 98 zurückgehalten. Diese
Feder sitzt zwischen dem Bund 99 an dem Federstift 95 und der Scheibe ioo, die an
der Werkzeugklappe i9 befestigt ist.
-
Die Arbeitsweise des verbesserten Hobelstahlmechanismus wird nach
der vorhergehenden Beschreibung schon leicht verständlich sein, mag aber hier nochmals
kurz zusammengefaßt werden. Während jeder Hobelstahlschlitten 12 oder 12' sich auf
dem Schnitthub befindet, rollt der Trieb 7o auf der Zahnstange 64 und veranlaßt
die Welle 25 mit dem Exzenter 28, sich mittels der Räderübersetzung 75, 76 zu drehen.
Dies veranlaßt die Werkzeugklappe i9, sich um die Welle 24 als Drehzapfen zu drehen,
während der Hobelstahl T oder T' über die Zahnbreite des Radkörpers
wandert. Dabei bewegt sich der Hobelstahl zur Zahntiefe bogenförmig, wie in Fig.
7 gezeigt, wobei der Punkt 'der höchsten Wölbung dieses Weges durch die Stahleinstellung
bestimmt wird. Wenn der Hobelstahlschlitten am Ende des Schnitthubes umkehrt, wirkt
das Bremsgehäuse 53 hemmend auf die Zahnstangenleiste 64. Dadurch tritt eine augenblickliche
Relativverschiebung zwischen dem Bremsgehäuse und dem Schlitten auf, und der Hebel
50
wird auf seinem Drehzapfen 55 verdreht durch den Eingriff des Zapfens 51
in die Nut 52 am Bremsgehäuse. Die Bewegung des Hebels 50 wird durch Zapfen
49, Mitnehmer 47, Stange 45, Zahnstange 44 und Segment 42 auf die Welle 24 übertragen.
Daher wird dieWerkzengklappeig um dieAchsex derWelle 25 verdreht und damit der Hobelstahl
T aus seiner Schnittstellung abgehoben. Während des Rückwärtshubes des Hobelstahlschlittens
bleibt die Werkzeugklappe in zurückgezogener Stellung. Auf dem Rückwärtshub wird
der Hobelstahl daher, während der Trieb 70 auf der Zahnstange 64 abrollt,
nur in einem bogenförmigen Weg frei vom Radkörper vorbeigehen, ohne zu schneiden.
Wenn der Hobelstahlschlitten aber wieder umsteuert, am Ende des Rückwärtshubes,
veranlaßt die Hemmung des Bremsgehäuses 53 an der Zahnstange 64 die Werkzeugklappe
i9, durch Schwingen um die Welle 24 den Hobelstahl in die Schnittstellung zurückzubringen,
so daß auf dem neuen Schnitthub des Hobelstahlschlittens der Stahl wieder schneiden
kann. Die beiden Stähle arbeiten wechselweise; der eine bewegt sich auf seinem Schnitthub,
während der andere in abgehobener Stellung auf dem Rücklaufhub ist.
-
Um die Größe des Zahntragbildes variieren zu können und ferner auch
Räder mit unterschiedlichen Zahnbreiten hobeln zu können, und zwar mit dem passenden
Zahntragbild, können die Wechselräder 75 und 76 gegen solche mit anderen Übersetzungsverhältnissen
ausgewechselt werden. Auf diese Weise kann der Exzenter 28 um einen größeren öder
kleineren Winkel auf dem Schnitthub des Hobelstahlschlittens gedreht werden, und
die Höhe der Wölbung des Hobelstahlweges kann so vergrößert oder verkleinert werden.
Während die Erfindung hauptsächlich in Verbindung mit einer Maschine zum Verzahnen
geradzahniger Kegelräder beschrieben wurde, muß verstanden werden, daß sie auf jede
beliebige Maschine zum Verzahnen von Stirn- oder Kegelrädern angewendet werden kann,
bei der hin und her gehende Werkzeuge benutzt werden können.
-
Diese Erfindung soll jegliche Variationen, Anwendungsmöglichkeiten
und Anpassungsmöglichkeiten decken, die im allgemeinen den Grundzügen der Erfindung
folgen und solche Abweichungen von der vorliegenden Beschreibung einschließen, wie
sie in der bekannten oder üblichen Praxis auf dem Zahnrädergebiete vorkommen mögen
und wie sie auf die hierin beschriebenen Eigenheiten angewendet werden können und
in den Bereich der Erfindung oder die Grenzen der Ansprüche fallen.