DE1159237B

DE1159237B - Spielfreier Antrieb, insbesondere fuer die Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE1159237B
Application number: DEW21369A
Authority: DE
Inventors: Johann Hofer; Werner Stolze
Original assignee: Fritz Werner AG
Current assignee: Fritz Werner AG
Priority date: 1957-06-21
Filing date: 1957-06-21
Publication date: 1963-12-12

Description

Spielfreier Antrieb, insbesondere für die Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft einen spielfreien Antrieb, insbesondere für die Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen, beispielsweise Fräsmaschinen, bei dem zwei Zahnradpaare, von denen wenigstens ein Paar Schrägverzahnung hat, drehfest und eines der schrägverzahnten Räder bis zur Spielfreiheit der Zahnräder axial verschiebbar mit ihren Wellen verbunden sind.
Bei einem bekannten Antrieb dieser Art stützt sich das axial verschiebbare Zahnrad über Druckfedern gegen das neben ihm liegende, fest mit der Welle verbundene Rad ab. Bei eintretendem Spiel verschiebt sich dann das axial bewegliche schrägverzahnte Zahnrad unter Einwirkung der Federn, bis die Schraubenzähne mit der einen Flanke, die Zähne des anderen Zahnradpaares mit der entgegengesetzten Flanke fest aneinanderhegen.
Bei dieser Einrichtung müssen die Federn nach der stärksten auftretenden Belastung bestimmt werden und diese Belastung ändert sich mit der Drehrichtung des Antriebes, da einmal die durch die Schrägverzahnung hervorgerufene Schubkomponente in Richtung der Federkraft und das andere Mal entgegengesetzt zu dieser Federkraft wirkt. Um diesen Bedingungen gerecht zu werden, ist eine Überdimensionierung der Federn erforderlich, die sich ungünstig auf die Reibungsverhältnisse und damit den Wirkungsgrad des Getriebes auswirkt.
Das zu lösende Problem besteht darin, einen spielfreien Antrieb zu schaffen, der die erwähnten Mängel nicht aufweist.
Gemäß der Erfindung ist die spielfreie Stellung des axial verschiebbaren Zahnrades in beiden Richtungen festzulegen.
Der dadurch erreichte Vorteil ist, daß die durch die Axialverschiebung des schrägverzahnten Rades erzielte Verspannung unabhängig sowohl von der Drehrichtung als auch dem zu übertragenden Drehmoment ist. Die Einstellung kann genau dem Abnutzungszustand der Räder angepaßt werden und führt nicht zu einer übermäßigen Reibung im Getriebe.
Beim Schlittenantrieb von Werkzeugmaschinen über Schnecke und Hohlzahnstange ist es bekannt, zum Zwecke des Totgangausgleiches eine zweite axial verschiebbare Schnecke vorzusehen und diese durch Federkraft gegen die erstere axial nicht bewegliche Schnecke zu verspannen. Dabei ist eine besondere Einrichtung vorgesehen, die es gestattet, die Federkraft in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Antriebes in verschiedenen Richtungen auf die axial bewegliche Schnecke einwirken zu lassen, um die durch die Antriebsumkehr bedingten Änderungen der Federspannung auszugleichen. Diese Verhältnisse sind jedoch auf den Antrieb der Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen nicht übertragbar.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. 1 die Grundausführung des spielfreien Antriebes mit aus je zwei Zahnrädern bestehenden Zahnradsätzen, wobei die Axialverschiebung des einen schrägverzahnten Rades durch gegen dasselbe anliegende Muttern erfolgt, Abb.2 den Anschluß einer weiteren Untersetzungsstufe an den nach Abb. 1 ausgebildeten Antrieb, Abb. 3 und 4 die Einstellung der Zahnräder der Abb. 1 zueinander vor und nach der Axialverschiebung des schrägverzahnten Zahnrades.
In Abb. 1 ist mit 1 die Arbeitsspindel der Maschine, in diesem Fall eine Frässpindel, und mit 2 die Antriebswelle bezeichnet. Die Welle 2 ist in ihrem rechten Teil als Keilwelle 2 a ausgebildet. Auf der Spindel 1 sind axial nicht verschiebbar und drehfest die Zahnräder 3 und 4 angeordnet, von denen Zahnrad 3 geradverzahnt und Zahnrad 4 schrägverzahnt ist. Mit diesen Zahnrädern kämmen die Zahnräder 5 und 6 der Antriebswelle 2, die entsprechend gerad-und schrägverzahnt sind. Zahnrad 5 sitzt ebenfalls drehfest und axial nicht verschiebbar auf der Welle 2, während das Rad 6 über den Keilwellenteil2a zwar auch drehfest mit der Welle 2 verbunden ist, jedoch in axialer Richtung verschoben werden kann. Zu diesein Zweck ist die Keilwelle 2 a mit Außengewinde versehen und trägt zwei Muttern 7 und 8, die beidseitig gegen das Zahnrad 6 anliegen. Durch Verschrauben dieser Muttern kann das Zahnrad 6 beliebig auf der Keilwelle 2 a verschoben und in seiner neuen Stellung wieder festgelegt werden. Das Zahnrad 6 ist entsprechend breiter bemessen als Zahnrad 4, damit bei der Axialverschiebung des ersteren der Zahneingriff erhalten bleibt.
Die Wirkung der Axialverschiebung des Zahnrades 6 geht aus den Abb. 3 und 4 hervor. In diesen Abbildungen sind die an sich hintereinanderliegenden Zahnräder 3 und 4 bzw. 5 und 6 der besseren übersichtl'ichkeit wegen nebeneinander dargestellt. Die Drehrichtung der Räder ist durch Pfeile angedeutet.
In Abb.3 wurde angenommen, daß die Spielbeseitigung noch nicht erfolgt ist. Dann liegen die in Drehrichtung vorn liegenden Flanken 9 der treibenden Räder 5 und 6 gegen die entsprechenden Flanken der getriebenen Räder 3 und 4 an.
Wird nun das Zahnrad 6 durch Verstellen der Muttern 7 und 8 in Richtung auf Abb. 1 nach rechts verschoben, so wird Zahnrad 4 um ein der Steigung der Schrägverzahnung entsprechendes Stück gedreht. Diese Drehung überträgt sich über Zahnrad 3 auf Zahnrad 5, so d'aß dieses sich in mit den in Drehrichtung hinten liegenden Zahnflanken 10 gegen die Flanken des Rades 3 legt: Dieser Zustand ist in Abb. 4 wiedergegeben.
Bei der in Abb. 4 durch die Pfeile angedeuteten Drehrichtung treibt dann nur Rad 6, während Rad 5 leer mitläuft und nur den Spielabstand zwischen den Flanken überbrückt. Bei Umkehr der Drehrichtung würde Rad 5 treiben und Rad 6 leer mitlaufen. Der Antrieb ist daher in beiden Drehrichtungen kraftschlüssig, so daß kein Spiel auftreten kann. Das in Abb. 2 wiedergegebene Getriebe weist ebenfalls die geradverzahnten Stirnräder 3 und 5 und die schrägverzahnten Räder 4 und 6 auf. In diesem Fall sind _jedoch die Räder 3 und 4 auf besonderen Wellen 12 und 13 gelagert, die an ihren Enden weitere Zahnräder 14 und 15 tragen. Die letzteren Zahnräder stehen dann erst mit zwei auf einer gemeinsamen Welle 19 drehfest und axial nicht verschiebbar angeordneten Zahnrädern 16 und 18 in Eingriff. Die durch die Axialverstellung des schrägverzahnten Zahnrades 6 erzielte zusätzliche Drehbewegung überträgt sich in diesem Fall über die Zahnräder 4, 15, 18, 16, 14., 3 auf das Zahnrad 5. Dies hat zur Folge, daß das an Hand der Abb. 3 und 4 erläuterte Verspannen der Zahnräder gegeneinander für sämtliche Räder des Getriebes auftritt und damit das ganze Getriebe nur durch Verschieben des Zahnrades 4 spielfrei wird.

Claims

PATENTANSPRUCH; Spielfreier Antrieb, insbesondere für die Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen, beispielsweise Fräsmaschinen, bei dem zwei Zahnradpaare, von denen wenigstens ein Paar Schrägverzahnung hat, drehfest und eines der schrägverzahnten Räder bis zur Spielfreiheit der Zahnräder axial verschiebbar mit ihren Wellen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die spielfreie Stellung des axial verschiebbaren Zahnrades (6) beispielsweise durch Schraube und Mutter in beiden Richtungen festzulegen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 274 628, 314 037, 397 980, 427 881, 469 804, 507162, 510 652, 724 331, 937 925, 951847.