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Anordnung für den spielfreien Antrieb des Werkzeuges oder Werkstückes, insbesondere bei Rundfräsmaschinen
Beim Rundfräsen, bei dem das Werkstück in Drehung versetzt und zugleich mit einem rotierenden, meist mit Hartmetallmessem bestückten Messerkopf bearbeitet wird, ist ein ruhiger, schwingungsfreier Lauf der Maschine für die Güte der Arbeit einerseits und für eine genügende Standhaltigkeit der Hartmetallmesser, die keinen Schlagbeanspruchungen ausgesetzt werden dürfen, anderseits erforderlich. Es müssen also Drehschwingungen oder andere Erschütterungen sowohl des Messerkopfes als auch des.
Werkstückes vermieden werden, wobei derartige Drehschwingungen od. dgl. dadurch entstehen, dass der Messerkopf bzw. das Werkstück, wenn jeweils ein Messer ausser Eingriff gelangt, um das Flankenspiel zwischen den Zähnen der Antriebsräder zurückfedern kann. Demnach ist es für einen ruhigen Maschinenlauf und zur Vermeidung einer vorzeitigen MesserabnUtzung vor allem notwendig, den Antrieb des Werkzeuges bzw.
Werkstückes spielfrei auszubilden.
Es ist bereits bekannt, das Flankenspiel durch Verspannung des Antriebsrades auszuschalten und hiefür einen Schneckentrieb zu verwenden. Dabei handelt es sich um ein Schneckenrad mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Schnecken, von denen die eine lediglich als ein sich fortbewegender Anschlag wirkt, während die andere über ein schlupfbewirkendes Zwischenglied ständig im antreibenden Eingriff mit dem Schneckenrad steht. Da zwei Schnecken erforderlich sind, die Antriebsschnecke etwas rascher als die Anschlagschnecke angetrieben werden muss und ein schlupfbewirkendes Zwischenglied, also eine Rutschkupplung, ein hydraulisches Getriebe od. dgl. erforderlich ist, ergibt sich eine verhältnismässig teure und störanfällige Konstruktion.
Eine andere bekannte Ausführung zum spielfreien Antrieb besteht aus einem Schneckentrieb, dessen Schnecke in einer gabelförmigen Schwinge lagert, die federbelastet um eine schneckenparallele Achse schwenkbar ist und die Schnecke radial gegen das Schneckenrad drückt. Hier erfordert der Antrieb der in einer Schwinge gelagerten Schnecke eine besondere nicht überall anwendbare Konstruktion, und es ergeben sich durch das Andrücken der Schnecke an das Schneckenrad in radialer Richtung erhöhte Reibungsverluste.
Es sind ferner Antriebsanordnungen mit zwei von einer gemeinsamen Antriebswelle abgeleiteten und sich an der Abtriebswelle wieder vereinenden, über je einen Schneckentrieb führenden Antriebszweigen bekannt. Obwohl die Anordnung von zwei Schneckentrieben meist nur den Zweck hat, die Antriebsleistung aufzuteilen, um mit einem Gesamtgetriebe kleinerer Abmessung das Auslangen zu finden, wird da- bei doch ein spielfreier Lauf erzielt. Die Verspannung innerhalb der beiden Antilebszweige nützt aber nichts, wenn nicht auch dafür gesorgt wird, dass der Gesamtantrieb an Schwingungen gehindert Ist. Es muss also innerhalb des verspannten Antriebskreises gewissermassen ein Festpunkt vorhanden sein, da sonst zwar innerhalb des Kreises keine Schwingungen auftreten, der ganze Kreis aber in Schwingung geraten kann.
Bei den bekannten Ausführungen, sind nun die Schnecken nicht besonders axial festgelegt oder überhaupt sogar verschiebbar, so dass diese wesentliche Forderung nicht erfüllt ist. Gleiches gilt für weitere bekannte Ausführungen mit zwei Antriebszweigen, bei denen schräg verzahnte Stirnräder an Stelle der beiden Schneckentriebe vorgesehen sind. Bei schräg verzahnten Rädern fehlt die Selbsthemmung, so dass ebenfalls der ganze Antriebskreis in Schwingungen geraten kann.
Durch die Erfindung wird hier Abhilfe geschaffen. Sie geht von einer Anordnung mit zwei von einer gemeinsamen Antriebswelle abgeleiteten und sich an der Abtriebswelle wieder vereinenden, über je einen Schneckentrieb führenden Antriebszweigen aus und besteht im wesentlichen darin, dass die treiben-
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de Schnecke des ersten Antriebszweiges axial festgelegt ist, die Antriebsschnecke des zweiten Antriebszweiges aber in an sich bekannter Weise verschiebbar lagert und unter axialem Druck in dem Drehsinn des zugeordneten Schneckenrades entgegengesetzter Richtung steht. Das Verschieben der Schnecke eines schneckentriebes hat bekanntlich ein Verdrehen des Schneckenrades zur Folge, und es ist daher möglich, das Flankenspiel auf einen kleinstmöglichen Wert zu verringern.
Herrscht der axiale Druck ständig vor, versucht die Schnecke, das Schneckenrad entgegen dem Antriebsdrehsinn zu verdrehen, so dass das Flankenspiel insgesamt beseitigt ist und sich gewissermassen eine Verspannung der Werkzeug- bzw. Werkstückspindel zwischen den beiden Antriebszweigen ergibt. Durch die axiale Festlegung der Schnecke des ersten Antriebszweiges wird ein sicherer Festpunkt erreicht, so dass weder Schwingungen innerhalb des verspannten Kreises auftreten können, noch der Antriebskreis als solcher in seinerGesamtheit schwingenkann. Durch die Selbsthemmung eines Schneckentriebes ergibt sich bei axial festgelegter Schnecke ein derart schlechter Wirkungsgrad, dass alle Schwingungen an dieser Stelle gebremst bzw. bis zur Unwirksamkeit gedämpft werden.
Der axiale Druck auf die verschiebbare Schnecke des zweiten Antriebszweiges soll eine gewisse Nachgiebigkeit aufweisen, weshalb es vorteilhaft ist, hiefür eine Feder vorzusehen. Es wäre aber auch möglich, den notwendigen Druck hydraulisch oder auf anderem Wege herbeizuführen.
Eine besonders zweckentsprechende Ausbildung wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass auf der Werkzeug- bzw. Werkstückspindel das Endstimrad des aus dem Schneckentrieb mit axial festgelegter Schnecke und einem Stirnradtrieb bestehenden ersten Antriebszweiges sowie das Schneckenrad des zweiten Antriebszweiges gelagert sind, wobei die beiden Schnecken in an sich bekannter Weise auf der gemeinsamen Antriebswelle sitzen.
Steht die axial verschiebbare Schnecke unter dauerndem Federdruck, so kann dies bei der Übertragung von grösseren Leistungen zu hohen Reibungsverlusten führen. Um hier Abhilfe zu schaffen, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung zur Begrenzung der Axialverschiebung der Schnecke des zweiten Antriebszweiges entgegen demDrehsinn des Schneckenrades in an sich bekannter Weise ein Anschlag-vorge- sehen, der für sich in Richtung der Schneckenachse verstellbar ist. Durch die Verstellung dieses Anschlages, dem die Schnecke unter der Federwirkung folgt, kann das Spiel zwischen den Flanken der Schnecke und des Schneckenrades auf ein kleinstmögliches Mass verringert werden, ohne dass die Kraft der Feder auf die Flanken wirkt, da die Schnecke am Anschlag abgestützt ist.
Tritt nun während des Arbeitens, beispielsweise durch den Austritt eines Messers aus dem Werkstück, eine plötzliche Entlastungder Werkzeug- bzw. Werkstückspindel ein, so wird durch die Auslösung der federnden Verformung des andern Antriebszweiges die Spindel beschleunigt und möchte unter Lösung der bisher aneinanderliegenden Flanken der Schnecke und des Schneckenrades voreilen. Dabei kann sich das Schneckenrad aber nur um das ganz minimale voreingestellte Flankenspiel bewegen, denn es müsste bei jeder weiteren Bewegung die volle Federkraft überwunden werden. Es wird also dieses Voreilen der Werkzsugspindel elastisch abgefangen, und es werden auf diese Weise Schläge im Getriebe verhindert.
An Stelle der Feder könnte selbstverständlich auch ein Körper aus elastischem Material zum Auffangen der Stösse, allerdings mit härterer Wirkung, verwendet werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 eine Antriebsanordnung bei einer Rundfräsmaschine im Vertikalschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach der Linie lI-TI der Fig. 1 und Fig. 3 die Lagerung der Schnecke bei einer abgeänderten Ausführung in der Fig. 1 entsprechender Darstellungsweise im grösseren Massstab.
Mit 1 ist die Werkzeugspindel bezeichnet, an der der Messerkopf 2 befestigt ist. Auf der Werkzeugspindel 1 sitzen ein Schneckenrad 3 und, in unmittelbarer Verbindung mit dem Messerkopf, ein zusätzli-
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fe einer zugleich als Schwungrad dienendenriemenscheibe 6 angetrieben wird. Die in das Schnecken - rad 3 eingreifende Schnecke 7 weist eine lange, hülsenförmige Nabe 8 auf, mit der sie auf der Welle 5 (bzw. im Getriebegehäuse) drehfest aber axial verschiebbar lagert. Gemäss Fig. 1 wirkt auf die Nabe 8 bzw. die Schnecke 7 eine aus zwei Tellerfedern 9 bestehende Druckfeder ein, die das Bestreben hat, die Schnecke entgegen dem durch Pfeile angedeuteten Drehsinn des Schneckenrades 3 (gemäss Fig. 1 nach rechts) zu verschieben.
Auf der durch entsprechende Wälzlager axial festgelegten Antriebswelle 5 ist eine weitere Schnekke 10 eingeschnitten, die mit einem Schneckenrad 11 auf der Welle 12 kämmt. Die Welle 12 trägt ein Ritzel 13, das über die auf der Welle 14 sitzenden Zwischenräder 15,16 in treibendem Eingriff mit dem Stirnrad 4 auf der Werkzeugspindel l steht. Somit wird diese Spindel von der Antriebswelle 5 her einerseits über den Schneckentrieb 10, 11 und die Stirnräder 13,15, 16 und 4 (erster Antriebszweig) und anderseits über den Schneckentrieb 7,3 (zweiter Antiieszweig) angetrieben.
Da die Schnecke 7 unter dem
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Druck der Feder 9 stets das Bestreben hat, das Schneckenrad 3 und damit die Werkzeugspindel l entgegen dem Antriebsdrehsinn zu verdrehen, liegen alle Zahnflanken dauernd fest aneinander an, es ist jegliches Flankenspiel ausgeschaltet. Da die Schnecke 10 axial festgelegt ist, sind auch Schwingungen des ganzen Antriebskreises ausgeschlossen.
Gemäss Fig. 3 wirkt auf die Nabe 8 der Schnecke 7 eine Druckfeder 17 ein, deren Vorspannung mit Hilfe einer Mutter 18 verändert werden kann. Die Mutter 18 sitzt auf einer Verlängerung der Antriebswelle 5, die am andern Ende durch ein entsprechendes Lager gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Die Nabe 8 der Schnecke 7 besitzt einen Absatz 19, mit dem sie sich unter dem Druck der Feder 17 gegen die Stirnfläche einer Büchse 20 legt. Die Büchse 20 ist vermittels entsprechender Wälzlager 21 in einer weiteren Büchse 22 axial festgehalten. Die Büchse 22 kann im Lagerauge des Gehäuses axial verschoben und in der jeweiligen Stellung durch Muttern 23 fixiert werden.
Durch axiales Verstellen der Büchse 22 kann somit die Lage der als Anschlag für die Nabe 8 der Schnecke 7 dienenden Büchse 20 verändert werden, wobei die Schnecke 7 unter der Wirkung der Feder 17 jede Lageveränderung mitmacht. Auf diese Weise wird das Spiel zwischen den Flanken der Schnecke 7 und des Schneckenrades 3 auf den kleinstmöglichen Wert verringert, ohne dass aber die Kraft der Feder 17 auf die Flanken wirkt, da die Schnecke über den Absatz 19 an der Büchse 20 abgestützt ist. Schläge, die durch das Voreilen der Werkzeugspindel l bei Entlastungen auftreten, werden aber durch die vorgespannte Feder 17 elastisch abgefangen.
Es ist aber auch möglich, auf die Feder 17 ganz zu verzichten und dennoch das Voreilen der Werkzeugspindel zu verhindern. Zu diesem Zweck braucht nur die Büchse 22 so weit gemäss Fig. 3 nach rechts verschoben zu werden, bis die Büchse 20 über einen Zwischenring an der Mutter 25 anliegt. Ein Weiterverschieben der Büchse 22 führt wieder zur Spielverringerung, ohne dass eine reibungserhöhende Spannkraft auftritt. Zwischen der rechten Mutter 23 ist ein Zwischenring 26 vorgesehen. Wenn nun das Schneckenrad 3 bei plötzlicher Entlastung voreilen möchte, versucht es die Schnecke 7 (nach links) mitzunehmen, die sich aber über die Teile 25, 20,21,22, 23 und 26 am Gehäuse abstützt. Wird der Zwischenring 26 aus einem elastischen Werkstoff (z.
B. Gummi) hergestellt, so ergibt sich auch hier ein federndes Abfangen der Stösse, freilich mit etwas härterer Wirkung als bei Verwendung der Feder 17.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung für den spielfreien Antrieb des Werkzeuges oder Werkstückes, insbesondere bei Rundfräsmaschinen, mit zwei von einer gemeinsamen Antriebswelle abgeleiteten und sich an der Abtriebswelle wieder vereinenden, über je einen Schneckentrieb führenden Antriebszweigen, dadurch gekennzeichnet, dass die treibende Schnecke (10) des ersten Antriebszweiges (10-16,4) axial festgelegt ist, die Antriebsschnecke (7) des zweiten Antriebszweiges (7, 3) aber in an sich bekannter Weise verschiebbar lagert und unter axialem Druck in dem Drehsinn des zugeordneten Schneckenrades (3) entgegengesetzter Rich - tung steht.