EP1675704A1 - Werkzeugmaschienengetriebe - Google Patents

Werkzeugmaschienengetriebe

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EP1675704A1
EP1675704A1 EP04765685A EP04765685A EP1675704A1 EP 1675704 A1 EP1675704 A1 EP 1675704A1 EP 04765685 A EP04765685 A EP 04765685A EP 04765685 A EP04765685 A EP 04765685A EP 1675704 A1 EP1675704 A1 EP 1675704A1
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EP
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spindle
output shaft
gear
machine tool
transmission
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Withdrawn
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EP04765685A
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Harald Eckert
Ulrich Ludwig Kuchelmeister
Eckhard FÖRSTER
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • Y10T409/309464—Cutter spindle or spindle support with cutter holder and draw bar

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool gear, in particular a spindle gear according to the preamble of claim 1.
  • such transmissions which usually comprise a two-stage planetary gear and a corresponding switching device, are arranged axially parallel to the spindle, the force being transmitted to the spindle by means of belts or gear wheels.
  • the high drive torques require high tensile strength and biased "belt and a wide support base for the wide-scale pulleys.
  • cylindrical roller bearings or similar bearings are needed in the transmission output because the belt forces are high.
  • the present invention has for its object to provide a machine tool gear, in particular a spindle gear, in which the disadvantages of the prior art are avoided.
  • the noise level is to be reduced in the transmission according to the invention; furthermore, undesirable vibrations are to be largely avoided.
  • the manufacturing costs are to be reduced and the required installation space optimized.
  • a spindle gear in which the Kraft upon the output shaft of the gearbox to the spindle, the spindle preferably being arranged coaxially with the output shaft.
  • the output shaft of the gearbox is directly connected to the spindle; the torsion-proof connection between the spindle and the output shaft can be positive or non-positive.
  • a connecting part can also be provided between the spindle and the output shaft.
  • an output shaft which is mounted in a short bearing housing and which drives the spindle. This has the advantage that the overall length of the transmission is noticeably reduced.
  • bearings which are almost free of play such as angular contact ball bearings, are suitable for mounting the output shaft; this allows the torque to be transferred to the spindle without vibration.
  • the design according to the invention eliminates the need for a belt or gear drive for the spindle, so that the vibrations and noises caused thereby, the temperature increase due to the flexing work of the belt and the design-related speed limitation are avoided. Furthermore, the elimination of the belt, belt disc or gears achieved significant cost savings; for example, no additional lubrication and cooling of the gears on the output is necessary.
  • a further advantage of the invention is the extensive reduction in oil splash losses between the bearings, since there is a smaller amount of oil in this area.
  • the transmission advantageously requires no maintenance on the output; state-of-the-art gearboxes require retensioning or belt replacement.
  • the direct torque transmission prevents incorrect settings of the belt pretensioning forces, which can damage the spindle bearings on the one hand and cause the belt to slip on the other.
  • the spindle bearing life is increased because no transverse forces due to belt, tooth circumference and axial forces act on the spindle bearings.
  • all parts of the transmission are arranged in a housing, which results in an independence of the operation from external influences.
  • a coolant mist could cause the belt to slip.
  • the arrangement in a housing also increases occupational safety since there are no freely rotating parts.
  • Planetary gears such as those used in machine tool gears, in particular spindle gears, are known to the person skilled in the art. for example from the applicant's EP 1 169582 B1. However, other types of gears can also be used.
  • the figure shows a spindle gear 1, which comprises an input shaft 2, an output shaft 3 and a two-stage planetary gear arranged in the direction of force flow between the input shaft and the input shaft.
  • the planetary gear has a sun gear 4 connected to the drive shaft, a ring gear 5 mounted in a ring gear bearing 6 and a planet carrier 7 with planet 8 which forms the output of the planetary gear.
  • a sliding sleeve 9, a shift fork 10 and a brake disc 11 are provided; the switching unit comprises a solenoid 12, which acts on a shift lever 13 connected to the shift fork 10.
  • the sliding sleeve can assume a neutral position, a first switching position in which the ring gear 5 is coupled to the gear housing 14 and a second switching position in which the ring gear 5 is coupled to the sun gear 4.
  • the output shaft 3 is supported by means of angular contact ball bearings 16, 17 arranged in a bearing housing 15; as a result, the torque can be transmitted from the output shaft 3 to the spindle in a vibration-free manner, which enables a direct connection of the output shaft 3 to the spindle and thus a coaxial and space-saving arrangement.

Abstract

Es wird ein Werkzeugmaschinengetriebe, insbesondere ein Spindelgetriebe vorgeschlagen, bei dem die Kraft- bzw. Momentenübertragung von der Abtriebswelle (3) des Getriebes (1) auf die Spindel direkt erfolgt, wobei die Spindel vorzugsweise koaxial zur Abtriebswelle (3) angeordnet ist.

Description

Werkzeugmaschinengetriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeugmaschinengetriebe, insbesondere ein Spindelgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Nach dem Stand der Technik werden derartige Getriebe, die üblicherweise ein zweistufiges Planetengetriebe und eine entsprechende Schalteinrichtung umfassen, achsparallel zur Spindel angeordnet, wobei die Kraftübertragung auf die Spindel mittels Riemen oder Zahnräder erfolgt. Bei Verwendung von Riemen zur Kraftübertragung erfordern die hohen Antriebsdrehmomente zugfeste und vorgespannte" Riemen sowie eine breite Lagerbasis für die breit dimensionierten Riemenscheiben. Des weiteren werden im Getriebeabtrieb Zylinderrollenlager oder ähnliche Wälzlager benötigt, da die Riemenkräfte hoch sind. In nachteiliger Weise sind jedoch größere Wälzlager bei hohen Drehzahlen nur beschränkt einsetzbar. Zudem weisen Wälzlager naturgemäß ein Radialspiel auf, was in Unwuchten und Schwingungen im Planetenträger des Getriebbs resultiert. Bei einem Zahnradantrieb der Spindel entstehen zudem bei Zahnrädern mit Schrägverzahnung Axialkräfte am Getriebeabtrieb, welche zusätzlich aufgefangen werden müssen. Diese Lösungen weisen den weiteren Nachteil auf, dass aufgrund der Kraftübertragung zwischen Getriebe und Spindel das Geräuschniveau im allgemeinen hoch ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeugmaschinengetriebe, insbesondere ein Spindelgetriebe anzugeben, bei dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere soll bei dem erfindungsgemäßen Getriebe das Geräuschniveau reduziert werden; ferner sollen unerwünschte Schwingungen weitgehend vermieden werden. Zudem sollen die Herstellungskosten reduziert und der erforderliche Bauraum optimiert werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Spindelgetriebe vorgeschlagen, bei dem die Kraftbzw. Momentenübertragung von der Abtriebswelle des Getriebes auf die Spindel direkt erfolgt, wobei die Spindel vorzugsweise koaxial zur Abtriebswelle angeordnet ist.
Hierbei ist die Abtriebswelle des Getriebes mit der Spindel direkt verbunden; die verdrehfeste Verbindung zwischen Spindel und Abtriebswelle kann form- oder kraftschlüssig erfolgen. Es kann auch zwischen Spindel und Abtriebswelle ein Verbindungsteil vorgesehen sein.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine in einem kurzen Lagergehäuse gelagerte Abtriebswelle vorgesehen, welche die Spindel antreibt. Dadurch entsteht der Vorteil, dass die Gesamtlänge des Getriebes merklich verkürzt wird.
Erfindungsgemäß eignen sich für die Lagerung der Abtriebswelle nahezu spielfreie Lager, wie beispielsweise Schrägkugellager; dadurch kann das Drehmoment schwingungsfrei auf die Spindel übertragen werden.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption entfällt die Notwendigkeit eines Riemen- oder Zahnradantrißbs für die Spindel, so dass die dadurch verursachten Schwingungen und Geräusche, die Temperaturerhöhung durch die Walkarbeit des Riemens und die konstruktionsbedingte Drehzahlbegrenzung vermieden werden. Des weiteren wird durch den Wegfall der Riemen, Riemen- scheibe oder Zahnräder eine signifikante Kosteneinsparung erzielt; beispielsweise ist keine zusätzliche Schmierung und Kühlung der Zahnräder am Abtrieb notwendig.
Als weiterer Vorteil der Erfindung ist die weitgehende Reduzierung der Ölpantschverluste zwischen den Lagern zu nennen, da sich in diesem Bereich eine geringere Ölmenge befindet.
Das Getriebe erfordert in vorteilhafter Weise keine Wartung am Abtrieb; bei Getrieben nach dem Stand der Technik ist ein Nachspannen oder ein Austausch des Riemens erforderlich. Außerdem werden durch die direkte Drehmomentübertragung falsche Einstellungen der Riemenvorspannkräfte, die einerseits zur Schädigung der Spindellager und andererseits zum Durchrutschen des Riemens führen können, vermieden. Die Spindellagerlebensdauer wird erhöht, da keine Querkräfte durch Riemen-, Zahnumfangs- und Axialkräfte auf die Spindellager wirken.
Gemäß der Erfindung sind sämtliche Teile des Getriebes in einem Gehäuse angeordnet, was eine Unabhängigkeit des Betriebs von äußeren Einflüssen zur Folge hat. (Beispielsweise konnte bei Riemenantrieben ein Kühlmittelnebel zu einem Durchrutschen des Riemens führen). Durch die Anordnung in einem Gehäuse wird auch die Arbeitssicherheit erhöht, da keine freidrehenden Teile existieren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, beispielhaft näher erläutert. Planetengetriebe, wie sie bei Werkzeugmaschinengetrieben, insbesondere Spindelgetrieben eingesetzt werden, sind dem Fachmann bekannt, bei- spielsweise aus der EP 1 169582 B1 der Anmelderin. Es können aber auch weitere Arten von Getrieben eingesetzt werden.
Die Figur zeigt ein Spindelgetriebe 1 , welches eine Antriebswelle 2, eine Abtriebswelle 3 und ein in Kraftflussrichtung zwischen der Antriebswelle und der Antriebswelle angeordnetes zweistufiges Planetengetriebe umfasst. Das Planetengetriebe weist ein mit der Antriebswelle verbundenes Sonnenrad 4, ein in einer Hohlradlagerung 6 gelagertes Hohlrad 5 und einen Planetenträger 7 mit Planeten 8 auf, der den Abtrieb des Planetengetriebes bildet.
Zum Schalten des Getriebes sind eine Schiebemuffe 9, eine Schaltgabel 10 und eine Bremsscheibe 11 vorgesehen; die Schalteinheit umfasst einen Hubmagneten 12, welcher auf einen mit der Schaltgabel 10 verbundenen Schalthebel 13 wirkt. Hierbei kann die Schiebemuffe eine Neutralstellung, eine erste Schaltstellung, bei der das Hohlrad 5 mit dem Getriebegehäuse 14 gekoppelt wird und eine zweite Schaltstellung, bei der das Hohlrad 5 mit dem Sonnenrad 4 gekoppelt wird, annehmen.
Die Abtriebswelle 3 wird mittels in einem Lagergehäuse 15 angeordneter Schrägkugellager 16, 17 gelagert; dadurch kann das Drehmoment von der Abtriebswelle 3 schwingungsfrei auf die Spindel übertragen werden, was eine direkte Verbindung der Abtriebswelle 3 mit der Spindel und somit eine koaxiale und bauraumsparende Anordnung ermöglicht.
Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Getriebekomponenten, der Schaltung und der Schalteinheit an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche ohne die Funktion des Getriebes, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.
Bezuαszeichen
1 Werkzeugmaschinengetriebe 2 Antriebswelle 3 Abtriebswelle 4 Sonnenrad 5 Hohlrad 6 Hohlradlagerung 7 Planetenträger 8 Planet 9 Schiebemuffe 10 Schaltgabel 11 Bremsscheibe 12 Hubmagnet 13 Schalthebel 14 Getriebegehäuse 15 Lagergehäuse 16 Schrägkugellager 17 Schrägkugellager

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeugmaschinengetriebe, insbesondere Spindelgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft- bzw. Momentenübertragung von der Abtriebswelle (3) des Getriebes auf die Spindel direkt erfolgt, wobei die Spindel vorzugsweise koaxial zur Abtriebswelle (3) angeordnet ist.
2. Werkzeugmaschinengetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (3) des Getriebes (1 ) mit der Spindel verbunden ist, wobei die verdrehfeste Verbindung zwischen Spindel und Abtriebswelle (3) form- oder kraftschlüssig erfolgt.
3. Werkzeugmaschinengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (3) in einem Lagergehäuse (15) gelagert ist, wobei sie kurz dimensioniert ist, sodass die Gesamtlänge des Getriebes (1 ) verkürzt wird.
4. Werkzeugmaschinengetriebe nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lagerung der Abtriebswelle (3) Schrägkugellager (16, 17) vorgesehen sind.
EP04765685A 2003-10-21 2004-09-29 Werkzeugmaschienengetriebe Withdrawn EP1675704A1 (de)

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