DE8402095U1

DE8402095U1 - Precision drive with double-sided tooth chain

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Publication number: DE8402095U1
Application number: DE8402095U
Authority: DE
Original assignee: Hamuel Werkzeugfabrik Th Kirschbaum KG
Current assignee: Hamuel Werkzeugfabrik Th Kirschbaum KG
Publication date: 1984-04-19

Description

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Nürnberg, den 19.01.84 Reg. 28308Nuremberg, January 19th, 1984 Reg. 28308

PRÄZISIONSANTRIEB MIT ZWEISEITIGER ZAHNKETTEPRECISION DRIVE WITH TWO-SIDED TOOTH CHAIN

Beschreibung:Description:

Die Neuerung bezieht sich auf einen Präzisionsantrieb mit zweiseitiger Zahnkette gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The innovation relates to a precision drive with a double-sided tooth chain according to the preamble of the claim 1.

Solche Präzisionsantriebe werden insbesondere zur Steuerung numerischer Werkzeugmaschinen benötigt.Such precision drives are required in particular for controlling numerical machine tools.

Aus dem deutschen Patent 2 910 373 ist ein ebenfalls sehr präzise arbeitender Zahnriemenantrieb bekannt, dessen Einsatzgebiet jedoch im wesentlichen auf kleinere und leichtere Maschinen bzw. Maschinenteile beschränkt ist, wobei die systembedingte Elastizität nicht stört.A toothed belt drive that also works very precisely is known from German Patent 2 910 373, its field of application, however, is essentially limited to smaller and lighter machines or machine parts is, whereby the elasticity inherent in the system does not interfere.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Präzisionsantrieb zu schaffen, der einfach aufgebaut istThe innovation is based on the task of creating a precision drive that has a simple structure

und aufgrund seiner Steifigkeit auch für schwere Maschinen zum Einsatz kommen kann.and due to its rigidity it can also be used for heavy machinery.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.This problem is solved with the aid of the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments result from the subclaims.

Die Neuerung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beispielsweise erläutert. Es zeigen:The innovation is explained below with reference to the drawing figures, for example. It demonstrate:

Fig. 1 einen Zahnkettenantrieb mit einerFig. 1 shows a toothed chain drive with a

federbelasteten Führungskufe,spring-loaded guide runner,

Fig. 2 einen Zahnkettenantrieb mit einer Vielzahl von Zahnrädern, die insgesamt an der Eingriffsstelle zwischen Zahnkette und Zahnstange eine FührungFig. 2 shows a toothed chain drive with a plurality of gear wheels, the total a guide at the point of contact between the toothed chain and the toothed rack

mit großem Krümmungsradius für die Zahnkette bilden.with a large radius of curvature for the inverted tooth chain.

Fig. 3 eine Anordnung gemäß Fig. 2 mit der Führung der Zahnkette im Eingriffebereich dienenden Zahnrädern in mehre3 shows an arrangement according to FIG. 2 with the guidance of the inverted tooth chain in the engagement area serving gears in several

ren Spuren,ren traces,

Fig. U- eine aus Stützkörper, WälzkörpernFig. U- a support body, rolling elements

und Polyamid- bzw. flexiblem Stahl-and polyamide or flexible steel

mantel gebildete Führung für die Zahnkette im Eingriffsbereich,jacket-formed guide for the inverted tooth chain in the engagement area,

Fig. 5 als Führungskörper für die Zahnkette im Eingriffsbereich dienendes Paar von kegel- bzw. kegel5 serving as a guide body for the inverted tooth chain in the area of engagement Pair of cones or cones

stumpf förmigen Stützrädern,butt-shaped support wheels,

Fig. 6 eine Zwillingsanordnung von Stützräderpaaren gemäß Fig. 5»6 shows a twin arrangement of pairs of support wheels according to Fig. 5 »

Fig. 7 eine Portalanordnung mit zwei Zahnkettenantrieben, die über eine ge7 shows a portal arrangement with two tooth chain drives, over a ge

meinsame Welle miteinander verbunden sind undcommon shaft are interconnected and

Fig. 8 eine nach dem Baukastenprinzip aufgebaute Zahnstange für den Eingriff der Zahnkette.8 shows a rack constructed according to the modular principle for the engagement the inverted tooth chain.

In Fig. 1 wird eine Zahnkette 10 über ein Antriebsrad 11 und zwei erste Umlenkelemente in Gestalt von Umlenkzahnrädern (Triebstockverzahnung) geführt. Eine solche Zahnkette 10 setzt sich aus einer Vielzahl von Einzellaschen zusammen, die völlig symmetrisch aufgebaut sind und deren Schwsrkpunkt deunach mittig liegt« Dadurch verändern sich aber die Flankenwinkel der einzelnen Laschen beim Verschwenken. Im Eingriffsbereich der Zahnkette 10 muß daher eine ganz bestimmte Verschwenkung mitIn Fig. 1, a toothed chain 10 is via a drive wheel 11 and two first deflection elements in the form of deflection gears (Rack toothing) out. Such an inverted tooth chain 10 is made up of a large number of individual links together, which are completely symmetrical and whose focal point lies in the middle however, the flank angles of the individual tabs change when they are pivoted. In the meshing area of the inverted tooth chain 10 must therefore have a very specific pivoting

• · · · · t t · t% φ nm 9 9 • · · · · tt · t% φ nm 9 9

zugehörigem Flankenwinkel vorliegen, soll ein guter Eingriff gewährleistet sein. Eine solche Zahnkette 10 ermöglicht eine hohe Kraftübertragung und einen hohen Wirkungsgrad bei geringer Gelenkabnützung, da infolge der Wiegegelenke eine rollende Eeibung gegeben ist. Daraus ergibt sich auch ein ruhiger Lauf, selbst bei hohen Geschwindigkeiten. Ein weiterer Vorteil sind die geringen rotierenden Massen. Im Eingriff sbereich 13 zwischen Zahnkette 10 und Zahnstange 14- wird die Zahnkette mittels einer Führungskufe 15 mit einem Führungsprofil 16 mit großem Krümmungsradius derart in das Profil der Zahnstange 14 hineingedrückt, daß ein großer Überdeckungsgrad und eine spielfreie Führung erreicht werden. Die Führungskufe 15 steht dabei unter der Wirkung einer Feder 17» die die ';{ Führungskufe 15 gegen die Zahnkette 10 und dieseIf the associated flank angle is present, a good engagement should be guaranteed. Such an inverted tooth chain 10 enables high power transmission and a high degree of efficiency with little wear and tear on the joints, since there is rolling friction as a result of the rocker joints. This also results in a smooth run, even at high speeds. Another advantage is the small rotating masses. In the engagement area 13 between the toothed chain 10 and the toothed rack 14- the toothed chain is pressed into the profile of the toothed rack 14 by means of a guide runner 15 with a guide profile 16 with a large radius of curvature so that a large degree of overlap and play-free guidance are achieved. The guide runner 15 is under the action of a spring 17, which the '; { guide runner 15 against the toothed chain 10 and this

I) wiederum gegen das Profil der Zahnstange 14 drückt.I) again presses against the profile of the rack 14.

Durch das Fühlungsprofil 16 mit großem KrümmungsradiusDue to the contact profile 16 with a large radius of curvature

wird der bereits zuvor erwähnte große Überdeckungs-the previously mentioned large coverage

Ck 20 grad im Eingriffsbereich 13 der Zahnkette 10 erreicht. Während ein solcher großer Überdeckungsgrad normalerp weise nur mit sehr großen Umlenkelementen erreichbar Ck 20 degrees in the engagement area 13 of the inverted tooth chain 10 is reached. While such a large degree of overlap can normally only be achieved with very large deflection elements

ist, die dann auch einen entsprechenden Raumbedarf haben, ■* werden im vorliegenden Fall gleichzeitig ein großerwhich then also have a corresponding space requirement, ■ * become a large one at the same time in the present case

Krümmungsradius mit den sich daraus ergebenden Vorteilen und eine relativ kleine Baugröße erzielt. Zwischen dem Führungsprofil 16 der Führungskufe 15 und der Zahnkette 10 wird die Reibung durch an sich bekannte Schmiermittel im ausreichenden Maß herabgesetzt. Die Aufgabe 30der Führungskufe 15 kann ein Stützrad übernehmen, wobei das Stützrad einen elastischen Umfangsbereich auf-Achieved radius of curvature with the resulting advantages and a relatively small size. Between the guide profile 16 of the guide runner 15 and the tooth chain 10 is the friction by known lubricants reduced to a sufficient extent. The task 30 of the guide runner 15 can be performed by a support wheel, with the support wheel has an elastic circumferential area

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weisen kann, der bei Bedarf mit einem flexiblen Etahlbandmantel oder einem faserarmierten Kunststoffmantel umgeben ist, um den Verschleiß herabzusetzen. can have, if necessary with a flexible steel tape jacket or a fiber-reinforced plastic jacket is surrounded to reduce wear.

Anstelle der Führungskufe 15 gemäß Fig. 1 kann Jedoch auch - wie in Fig. 2 dargestellt - eine Vielzahl von Zahnrädern 18 bis 22 mit jeweils kleinem Krümmungsradius so zueinander angeordnet wvrden, daß sie insgesamt eine Hüllkurve 23 mit großem Krümmungsradius bilden. Das jeweils erste Zahnrad 24 bzw. letzte Zahnrad 25 übernimmt daüei die Funktion eines Umlenkrades für die Zahnkette 10. Durch diese Anordnung bildet der Kettenantrieb insgesamt in der Seitenansicht im wesentlichen ein Dreieck, das aus den beiden als Umlenkzahnrädern dienenden Zahnrädern 24 und 25 so-• wie dem Antriebsritzel 11 gebildet wird. Im Eingriffsbereich 13 zwischen Zahnkette 10 und Zahnstange 14 wird dabei die Zahnkette 10 mit einem großen Krümmungsradius mit der Zahnstange 14 in Eingriff gehalten.Instead of the guide runner 15 according to FIG. 1, however - as shown in FIG. 2 - a A large number of gears 18 to 22, each with a small radius of curvature, are arranged in relation to one another in such a way that that they overall form an envelope curve 23 with a large radius of curvature. The first gear wheel 24 or The last gear wheel 25 takes on the function of a deflection wheel for the inverted tooth chain 10. This arrangement the chain drive as a whole in the side view essentially forms a triangle consisting of the two gears 24 and 25 serving as deflection gears how the drive pinion 11 is formed. In the area of engagement 13 between the toothed chain 10 and the toothed rack 14 the inverted tooth chain 10 is held in engagement with the toothed rack 14 with a large radius of curvature.

Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits weiter oben erwähnt.The advantages resulting from this have already been mentioned above.

In Fig. 3 wird eine Anordnung gemäß Fig. 2 dargestellt, bei der die einzelnen Zahnräder 18 bis 22 in mehreren Spuren angeordnet und von Spur zu Spur so gegeneinander versetzt sind, daß die Hüllkurve weitgehend lückenlos von den Zahnrädern 18 bis 22 gebildet wird. Die Führung der Zahnkette 10 wird dadurch weiter verbessert.In Fig. 3, an arrangement according to FIG. 2 is shown, in which the individual gears 18 to 22 in several tracks are arranged and offset from one another from track to track in such a way that the envelope curve largely is formed without gaps by the gears 18 to 22. The guidance of the inverted tooth chain 10 is thereby further improved.

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In Fig. 4 wird die gewünschte Führung der Zahnkette 10 im Eingriffsbereich 13 mit der Zahnstange 14 durch einen Stützkörper 28 mit entsprechender Formgebung erreicht, der zur Verminderung der Reibung mit Wälzkörpern 29 umgeben ist, die unter Zuhilfenahme eines Mantels 30 als Polyamid oder flexiblem Stahl auf dem Stützkörper 28 gehalten werden, wobei der Mantel 30 sich auf dem Stützkörper 28 abwälzen kann. Zu beiden Seiten des Führungskörpers 28 sind Umlenkzahnräder 26 und 27 vorhanden, von denen eines gleichzeitig die Funktion eines Antriebsritzels übernimmt. Um gewisse Honenschwankungen beim Befahren der vorgegebenen Wegstfecke auszugleichen, kann der Führungskörper 28 in der Höhe beweglich gelagert werden. In diesem Fall wird die Spannung der Zahnkette 10 bei etwaigen Höhenschwankungen praktisch nicht beeinflußt, da der Längenänderung des einen Trums der Zahnkette 10 eine entsprechende umgekehrte Längenänderung des anderen Trums zugeordnet ist.In Fig. 4, the desired guidance of the inverted tooth chain 10 in the engagement area 13 with the rack 14 by a support body 28 with a corresponding Shaping achieved, which is surrounded to reduce friction with rolling elements 29, which with the help of a jacket 30 as polyamide or flexible steel are held on the support body 28, wherein the jacket 30 can roll on the support body 28. On both sides of the guide body 28 there are deflection gears 26 and 27, one of which simultaneously takes on the function of a drive pinion. About certain fluctuations in honey To compensate for driving on the predetermined path, the guide body 28 can be mounted movably in height will. In this case, the tension of the inverted tooth chain 10 becomes practical in the event of any height fluctuations not affected, since the change in length of one strand of the inverted tooth chain 10 is correspondingly reversed Change in length of the other run is assigned.

Die Zahnkette 10 kann auch direkt auf dem Stützkörper 28 geführt werden. Die Wälzkörper dienen lediglich einer Verminderung der Reibung. Der Mantel 30 kann auf der der Zahnkette 10 zugewandten Seite ein Zahnprofil aufweisen.The inverted tooth chain 10 can also be guided directly on the support body 28. The rolling elements serve only a reduction in friction. The jacket 30 can be on the side facing the inverted tooth chain 10 have a tooth profile.

Es irann auch gem. Fig. 5 ein Paar von kegel- bzw. kegelstunjfförmigen Stützrädern 31 bzw. 32 vorgesehen werden, die die Zahnkette 10 im Eingriffsbereich 13 mit der Zahnstange 14 mit relativ großemAccording to FIG. 5, there is also a pair of conical or Conical support wheels 31 and 32 are provided be that the tooth chain 10 in the engagement area 13 with the rack 14 with a relatively large

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Krümmungsradius in das Profil der Zahnstange 14 hineindrücken. Ähnlich wie bereits zuvor im Zusammenhang mit anderen Figuren beschrieben, können auch hier mehrere solcher Stützräder 31 bzw. 32 in Bewegungsrichtung der Zahnkette 10 hintereinander angeordnet werden. Die Rotationsachsen 33 und 34 der Stützräder 31 und 32 werden dabei derart unter einem spitzen Winkel zueinander angeordnet, daß die zwei einander nahezu berührenden Mantellinien auf der der Zahnkette 10 zugewandten Seite praktisch eine gemeinsame Gerade bilden. Wie in Fig. 6 dar· gestellt, können die Führungsräder 31 und 32 auch in Bezug auf das obere bzw. untere Trum der Zahnkette 10 als Zwillingsausführung angeordnet werden, so daß zum Führungsrad 31 ein entsprechendes Führungsrad 31 a und zum Führungsrad 32 ein entsprechendes Führungsrad 32 a gehört, deren Rotationsachsen 33 a und 3^ a den gleichen Winkel miteinander bilden wie die Rotationsachsen 33 und 34«Press the radius of curvature into the profile of the rack 14. Similar to the previous context described with other figures, several such support wheels 31 and 32 in FIG Direction of movement of the inverted tooth chain 10 can be arranged one behind the other. The axes of rotation 33 and 34 the support wheels 31 and 32 are so under arranged at an acute angle to one another that the two surface lines almost touching one another practically form a common straight line on the side facing the inverted tooth chain 10. As shown in Fig. 6 placed, the guide wheels 31 and 32 can also be in relation to the upper and lower run of the inverted tooth chain 10 can be arranged as a twin design, so that the guide wheel 31 has a corresponding guide wheel 31 a and the guide wheel 32 a corresponding guide wheel 32 a, whose axes of rotation 33 a and 3 ^ a form the same angle with each other as the rotation axes 33 and 34 "

In Fig. 7 ist eine Portalausführung dargestellt, bei der die Zahnkette 10 über Umlenkrollen 42 bzw. 52 und Antriebsritzeln 41 bzw. 51 geführt wird, wobei die Antriebsritzel 41 und 51 über eine gemeinsame Welle 43 miteinander verbunden sind. Durch eine solche Anordnung wird eine gleichmäßige Bewegung beider Zahnkettenantriebssysteme gewährleistet und damit die Gefahr eines Verkantens des Portals 44 vermieden. In Fig. 7 a portal design is shown at the inverted tooth chain 10 via pulleys 42 and 52, respectively and drive pinions 41 and 51 is guided, wherein the drive pinions 41 and 51 are connected to one another via a common shaft 43. By a Such an arrangement ensures a smooth movement of both inverted tooth chain drive systems and so that the risk of the portal 44 tilting is avoided.

Der Aufbau der Zahnstange 14 ist auch nach dem Baukastenprinzip möglich. Zu diesem Zweck wird der untere Teil 35 der Zahnstange 14 in vorgegebener Teilung mit Aufnahmenuten 36 versehen, die quer zur Längserstreckung der Zahnstange verlaufen und rechteckig, dreieckig oder auch halbrund sein können. In diese Nuten 36 werden feingeschliffene Zylinderbolzen 37 eingelegt, woraufhin die Zylinderbolzen 37 mittels einer Spannpratze 38 mit dem Unterteil 35 der Zahnstange 14 verschraubt werden. In Abwandlung der oben beschriebenen Anordnung könnten die Zylinderbolzen selbstverständlich auch einseitig in Bohrungen mit leichtem Preßsitz aufgenommen werden und lediglich auf der anderen Seite in Quernuten 36 mittels einer Spannpratze 33 gehalten werden.The structure of the rack 14 is also after Modular principle possible. To this end, will the lower part 35 of the rack 14 in predetermined Graduation provided with receiving grooves 36 which are transverse to the longitudinal extension of the rack run and can be rectangular, triangular or semicircular. In these grooves 36 are Finely ground cylinder bolts 37 inserted, whereupon the cylinder bolts 37 by means of a Clamping claw 38 can be screwed to the lower part 35 of the rack 14. In a modification of the one described above The cylinder bolts could of course also be arranged in bores on one side light press fit and only on the other side in transverse grooves 36 by means of a Clamping claw 33 are held.

Eine solche Ausgestaltung der Zahnstange 14 bietet eine große Flexibilität in der Herstellung bed. relativ geringen Kosten und bietet darüber hinaus den Vorteil·, daß etwa verschlissene Abschnitte der Zahnstange 14 mit nur geringem Aufwand erneuert werden können.Such a configuration of the rack 14 offers great flexibility in the production bed. relative low cost and also offers the advantage that approximately worn sections of the rack 14 can be renewed with little effort.

Claims

* ^ r P T

Nuremberg, January 19th, 8 * l Reg. 28308

PRECISION DRIVE WITH TWO-SIDED TOOTH CHAIN

Protection claims:

1. Precision drive with double-sided tooth chain (10), at least one drive gear (11) and the first Deflection element jn (12), characterized that the inverted tooth chain (10) in the engagement area (15) between second deflection elements (16, 18 to 22, 28, 31 »32) runs with a large effective radius of curvature and counter profile (1A-). -

2. Drive according to claim 1, characterized in that it is the second The deflection element is a spring-loaded © guide runner (15 »16) with a large effective radius of curvature«,

3. Drive according to claim 2, characterized in that the guide runner (15) between two first deflection elements (12), in front

preferably two pulleys, is located.

4. Drive according to claim 1, characterized in that a plurality of in the toothed chain engaging gears (18 to 22) each with a small radius of curvature in the area of engagement (13) of the inverted tooth chain (10) forms an envelope curve with a large radius of curvature.

5. Drive according to claim 4-, characterized in that the gears (18 to

22), each with a small radius of curvature, in multiple lanes next to one another and offset from one another from lane to lane are arranged.

6. Drive according to claim 5 »characterized in that the lying in the end region Gears (24, 25) at the same time first deflecting elements represent.

7 · Drive according to claim 1, characterized in that the second deflection element a support body (28) with a large effective radius of curvature in the engagement area (13) of the toothed chain (10) consists, wherein the support body (28) is surrounded by rolling elements (29), which in turn by a Sheath (30) made of polyamide or deformable steel are surrounded.

8 »drive according to claim 7 <characterized that the support body (28)

is arranged between two first deflection elements (26, 27)

9. Drive according to claim 8, characterized in that one of the first deflecting elements (26, 2?) Is a drive gear.

10. Drive according to claim 1, characterized in that the second deflecting element consists of two conical or frustoconical support wheels (31, 32) whose botation axes (33i 34) form an acute angle with one another form, with the support wheels (31, 32) in the middle of the engagement area (13) of the inverted tooth chain (10) almost touch and the circumferential surfaces facing the inverted tooth chain (10) in the area of contact with the Toothed chain (10) form a common straight line.

11. Drive according to claim 10, characterized in that the support wheels (31, 32) rest against an additional support roller on the side facing away from the inverted tooth chain (10).

12. Drive according to claim 1, characterized in that the second deflecting elements consist of a flexible Beif and at least two pressure wheels that run in the direction of rotation of the Beif are arranged one behind the other and in connection with the Beif form a large radius of curvature with the the adjacent tooth chain (1O) engages in the counter profile (14).

13. Drive according to one of claims 10 to 11, characterized in that support roller sets (31, 32 or 31 a, 32 a) each opposite in pairs.

14. Drive according to one of claims 1 to 11 or 13t, characterized in that that two toothed chain drives are connected to a portal drive via a common connecting shaft (43) are.

15 · Drive according to one of claims 1 to 11 or 13 or 14, characterized that the mating profile (14) consists of cylinder bolts (37) held between two guide webs are.

16. Drive according to claim 15, characterized in that the cylinder bolts (37) in a guide web in bores with a press fit and in the other guide web (35) in transverse grooves (36) by means a clamping claw (38) are held.

17 * Drive according to claim 16, characterized that the transverse grooves (36) have a substantially triangular profile.

18. Drive according to claim 16, characterized in that the transverse grooves (36) in the essentially have a rectangular profile.

19. Drive according to claim 16, characterized in that the transverse grooves (36) essentially have a semicircular profile.

20. Drive according to claim 7 or 8, d a -

characterized in that the support body (28) is around a circulating roller shoe acts with a curved running surface.

21. Drive according to claim 1, characterized in that it is when second deflection element is an elastic support wheel.

22. Drive according to claim 21, characterized in that the elastic Jockey wheel has an outer jacket made of steel strip or

fiber-reinforced plastic.

- 6 - Description