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Maschine zum Verzahnen von Zahnrädern mit einer Teileinrichtung, die
mit einem geringen Spiel wirksam ist Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine
zum Verzahnen von Zahnrädern u. dgl., deren in einem gegenüber dem Werkzeug einstellbaren
Spindelkopf gelagerte Werkstückspindel durch einen aus Wellen und Zahnrädern bestehenden
Getriebezug, der die Verstellung des Werkstückspindelkopfes gegenüber dem das Werkzeug
tragenden Gestell ermöglicht, mit einer absatzweise angetriebenen Teilvorrichtung
verbunden ist, die am Gestell angebracht ist und das Werkstück zwischen den aufeinanderfolgenden
Verzahnungsvorgängen schrittweise weiterschaltet, wobei eine Welle des Getriebezuges
im Werkstückspindelkopf gelagert ist und während eines jeden Teilvorganges um einen
bestimmten Winkel gedreht wird und wobei die Maschine mit einer auf die Werkstückspindel
wirkenden Einrichtung zum Sichern der Spindel gegen unbeabsichtigte Drehung versehen
ist. Das Drehen der Werkstückspindel jeweils um einen bestimmten Winkel ist deshalb
schwierig, weil die Werkstückspindel mit der absatzweise angetriebenen Teilvorrichtung
durch den aus Wellen und Zahnrädern bestehenden Getriebezug verbunden ist, der seiner
Vielgliedrigkeit und seiner Länge zufolge elastisch ist und einen gewissen toten
Gang hat. Man könnte daran denken, die Einrichtung zum Sichern der Werkstückspindel
gegen unbeabsichtigte Drehung als eine auf der Werkstückspindel zu befestigende
Teilscheibe auszubilden, in die eine Sperrklinke eingreift. Das würde jedoch einen
Antrieb für die Sperrklinke erfordern, der im Takt mit der eigentlichen Teilvorrichtung
wirkt. Die Sperrklinke müßte also einen Antrieb haben, der zusätzlich zum Antrieb
der Teilvorrichtung vorgesehen ist und eine Getriebeverbindung erfordert, die vom
Bett der Maschine bis zum Werkzeugkopf verläuft. Nun ist aber die Hauptteilvorrichtung
gerade darum auf dem Bett der Maschine statt am Werkzeugkopf angebracht, um eine
sperrige Getriebeverbindung zu vermeiden. Denn diese würde die Maschine sehr verwickelt
gestalten, weil der Werkzeugkopf auf dem Bett in verschiedenen Richtungen einstellbar
sein muß.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, trotz des unvermeidlichen
toten Ganges in dem aus Wellen und Zahnrädern bestehenden Getriebezug eine genaue
Weiterschaltung der Werkstückspindeln auch ohne die Anordnung einer zweiten, mit
antreibbarer Sperrklinke ausgerüsteten Teilvorrichtung zu bewirken.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Werkstückspindelkopf
gelagerte Welle mit einer Kurvenscheibe versehen ist, die eine steil abfallende
Kurvenstrecke und eine das obere Ende dieser Strecke mit ihrem unteren Ende verbindende
sanft ansteigende Kurvenstrecke hat, und eine vom Werkstückspindelkopf getragene
Antriebsklinke für die Schubkurvenscheibe ist durch einen zwischen dem Werkstückspindelkopf
und der Antriebsklinke wirkenden Druckstößel bis in eine durch einen Anschlag bestimmte
Stellung gegenüber dem Werkstückspindelkopf antreibbar, und die Kurvenscheibe ist
durch die gegen ihre steile Kurvenstrecke drückende Antriebsklinke am Ende jedes
Teilschaltvorganges im selben Drehsinne wie durch die Teilvorrichtung um einen Winkel
drehbar, durch den der Getriebezug von Drehspannungen befreit wird, denen er durch
die Teilschaltvorrichtung unterworfen worden war, und die Antriebsklinke ist durch
die sanft ansteigende Kurvenstrecke bei der nächsten Teilschaltdrehung der Kurvenscheibe
entgegen der vom Druckstößel ausgeübten Kraft ausgehend von der erwähnten bestimmten
Stellung anhebbar.
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Infolgedessen wird die Werkstückspindel durch die Antriebsklinke nicht
gesperrt, sondern um ein ganz bestimmtes Winkelmaß weitergedreht. Dadurch wird die
Möglichkeit geschaffen, auf der Maschine Zahnräder mit besonders hoher Teilungsgenauigkeit
herzustellen.
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Vorzugsweise ist die im Werkstückspindelkopf untergebrachte Welle
mit der Werkstückspindel durch Wechselräder verbunden. Sie vermag sich daher bei
jeder
Teilschaltung unabhängig vom Teilwinkel um denselben Winkel zu drehen. Darum braucht
die Kurvenscheibe nicht ausgewechselt zu werden, wenn man den Teilschaltwinkel ändert.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
veranschaulicht. In diesen zeigt F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung der Maschine,
F i g. 2 das Getriebeschema der Maschine, F i g. 3 einen Schnitt durch die Klemme
für die Werkstückspindel, F i g. 4 eine Seitenansicht der den Druck ausübenden,
aus Kurvenscheibe und Antriebsklinke bestehenden Vorrichtung, F i g. 5 einen Schnitt
dieser Vorrichtung zur Darstellung der Belastungsfeder für die Klinke und F i g.
6 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Einstellen der Winkella;e zwischen der
Kurvenscheibe und der Teilschaltvorrichtung.
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Im Gestell 10 der Maschine ist um eine waagerechte Achse drehbar eine
Wiege 11 gelagert, die das Werkzeug, beispielsweise einen Stirnmesserkopf C, zum
Verzahnen eines Werkstückes W trägt, das auf einer waagerechten Werkstückspindel
sitzt. Diese ist in einem Spindelkopf 12 drehbar gelagert, der senkrecht verstellbar
an einem Ständer 13 sitzt, der seinerseits auf dem Gestell 10 sowohl in der
Richtung der Wiegenachse verschiebbar als auch um eine senkrechte, die Wiegenachse
kreuzende Achse schwenkbar ist.
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Die Wiege 11 und die Werkstückspindel 14 sind durch
einen Getriebezug gekuppelt, der die Abwälzbewegung überträgt. Zu diesem Getriebezug
gehören ein auf der Wiege befestigtes Tellerrad 15, ein mit diesem kämmendes Hyperboloidritzel
16, eine Welle 17, Zahnräder 18, eine Welle 19, Wechselräder
20,
21, 22 und 23, von denen die Zahnräder 21 und 22 auf einer Welle 24 aufgekeilt
sind, ferner eine Welle 25, ein Differentialgetriebe bestehend aus Kegelrädern 26,
27 und 28, ein mit dem Kegelrad 28 starr verbundenes Kegelrad 29, ein Kegelrad 31,
eine Welle 32, Kegelräder 33, eine Teleskopwelle 34, Kegelräder 35, eine Teleskopwelle
36, Kegelräder 37, eine Welle 38, Wechselräder 39, 41, 42 und 43 für die Teilschaltung,
ein Hyperboloidritzel44 und ein auf der Welle 14 sitzendes Zahnrad 45. Die Welle
32 verläuft lotrecht und liegt in dem die Wiege aufnehmenden Gehäuseteil des Gestells
10, während die Welle 34 im Gehäuse 34' der F i g. 1 waagerecht verläuft und infolge
ihrer Ausgestaltung als Teleskopwelle die obenerwähnte Verschiebung des Ständers
13 ermöglicht. Die Welle 36 verläuft lotrecht und ist mit ihrem oberen Ende im Ständer
13 und mit ihrem unteren Ende im Werkstückspindelkopf 12 gelagert, der wegen der
Ausgestaltung dieser Welle als Teleskopwelle auf und ab verstellbar ist.
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Der Messerkopf wird von einem Motor 46 über ein Getriebe 47 und eine
Spindel 48 in Umlauf versetzt. über einen weiteren Getriebezug 49 ist vom Motor
der Antrieb einer umsteuerbaren Vorrichtung 51 abgeleitet, die über ein Getriebe
52 die Welle 17 hin und her dreht und dadurch der Wiege 11 und der Werkstückspindel14
die hin und her gehende Abwälzbewegung erteilt. Die schrittweise Teilbewegung des
Werkstückes erfolgt gewöhnlich während des Rückwärtswälzens der Wiege und der Werkstückspindel,
wobei keine spanabhebende Bearbeitung des Werkstückes stattfindet. Auch diese Teilschaltbewegung
wird vom Motor 46 abgeleitet, und zwar über einen Getriebezug 53, 54 und ein Maltesergetriebe.
Dieses Maltesergetriebe enthält eine ständig umlaufende Antriebswelle 55 mit einem
Treibzapfen 56, der eine mit Schlitzen versehene Malteserscheibe 57 schrittweise
in Drehung versetzt. Ferner gehören zum Teilschaltgetriebe Zahnräder 58 und eine
Welle 59, die mit einem Planetenradträger 61 verbunden ist. Dieser trägt Planetenräder
27 eines Differentialgetriebes. Für gewöhnlich ist der Treibzapfen 56 des Maltesergetriebes
ausgerückt, so daß er in die Schlitze der Malteserscheibe 57 nicht eingreifen kann.
Wenn die Teilschaltbewegung erfolgen soll, dann verschwenkt jedoch eine vom Motor
46 über einen Getriebezug 53, 63 angetriebene Nockentrommel 62 einen Hebel 64, der
bei 65 gelagert ist und dann seinerseits den Treibzapfen 55 des Maltesergetriebes
in Achsenrichtung einrückt, so daß er in einen Schlitz der Malteserscheibe 57 eingreift
und diese um einen bestimmten Winkel dreht. Diese Teildrehung wird durch das Differentialgetriebe
in den Abwälzgetriebezug übertragen, wodurch die Werkstückspindel um einen bestimmten
Winkel weitergeschaltet wird. Solange die Malteserscheibe 57 keinen Antrieb durch
den Treibzapfen 56 erfährt, wird sie gegen Drehung mit Bezug auf das Gestell 10
durch eine abgefederte Sperrklinke gesperrt, die nicht veranschaulicht ist. Ausgerückt
wird diese Sperrklinke vor jedesmaliger Teilschaltung durch einen Nocken 66, der
mit der Antriebswelle 55 umläuft.
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Auf die Werkstückspindel 14 wirkt eine Bremse 67, um durch
das Bremsmoment das Spiel in dem Abwälzgetriebezug aufzunehmen, der die Welle 17
mit der Werkstückspindel 14 kuppelt.
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Will man auf der Maschine Zahnräder ohne Abwälzbewegung nach dem Profilfräsverfahren
verzahnen, dann unterbricht man den Getriebezug 49. Die Wiege wird dann im Gestell
festgeklemmt. Der die Wiege 11 mit der Werkstückspindel 14 verbindende
Abwälzgetriebezug wird durch Herausnehmen der Wechselräder 20 bis 23 unterbrochen.
Die Welle 25 wird dann gegen Drehung durch eine später näher erläuterte Einrichtung
gesperrt, zu der ein Joch 82 gehört. Infolgedessen ist die einzige Drehung, die
der Werkstückspindel 14 erteilt wird, die schrittweise Teilschaltdrehung, die von
der Malteserscheibe 57 herrührt. Zeitlich ist sie so abgestimmt, daß sie stattfindet,
wenn sich das Werkstück W jeweils in einer Lücke befindet, die in dem am Messerkopf
C vorgesehenen Kranz von Messern vorhanden ist. In Fällen, in denen das Werkstück
einen Vorschub in Richtung des Messerkopfes durch eine Vorschubbewegung der den
Werkstückspindelkopf tragenden Säule 13 gegenüber dem Gestell erfährt, kann die
Teilschaltvorrichtung erfolgen, wenn das Werkstück vom Messerkopf nach Beendigung
eines jeden Vorschubes wieder zurückgezogen worden ist. Der Vorschub und der Rückzug
wird durch einen nicht näher veranschaulichten Nocken bewirkt, der zeitlich abgestimmt
zum Nocken 62 zur Wirkung kommt.
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Für die Zwecke der Erfindung ist eine Kurvenscheibe 68 auf der Welle
38 befestigt, die im Abwälzgetriebezug der Werkstückspindel am nächsten liegt und
bei jedem Teilschaltvorgang eine oder mehrere vollständige Umdrehungen ausführt
und den Teilschaltwechselrädern 39, 41, 42 und 43 'unmittelbar vorgeschaltet ist.
Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel
führt sie für jede Teilschaltung
zwei Umdrehungen aus, während die Malteserscheibe 57 eine halbe Umdrehung macht
und die Welle 59 eine Umdrehung ausführt. Das Zahnrad und die Wellen 28 bis 38 führen
dabei zwei Umdrehungen aus. Auf die Kurvenscheibe 68 wirkt eine federbelastete Antriebsklinke
69, die bei 71 an einem am Spindelstockgehäuse 12 befestigten Teil 72 gelagert
ist. Um die Klinke an die Nockenscheibe 68 anzudrücken, ist in dem Teil 72 ein Druckstößel
73 gleitend geführt und i durch eine vorgespannte Schraubenfeder 74 belastet. Der
Hub des Stößels ist durch eine Anschlagmutter 75 begrenzt, die nach erfolgter Einstellung
am Stößel verstiftet wird. Die Klinke hat einen Arm 76, auf den eine Stellschraube
77 einwirken kann, die in den Teil 72 eingeschraubt ist und die Klinke von der Kurvenscheibe
abzuheben vermag. Die Klinke dient nun dem Zweck, auf eine steil abfallende Kurvenstrecke
78 der Kurvenscheibe unter der Kraft ihrer Feder 74 zu drücken. Geschieht das, dann
wird dadurch die Kurvenscheibe mit Bezug auf F i g. 4 im Uhrzeigersinn in die veranschaulichte
Lage gedreht. Bestimmt ist diese Lage mit großer Genauigkeit durch die Anschlagmutter
75. Wenn die Klinke 69 unter der Kraft ihrer Feder 74 beim Umlauf der Kurvenscheibe
68 hinter deren Kurvenstrecke einschnappt, dann würde mangels besonderer Vorkehrungen
ein scharfer Stoß entstehen. Um diesen abzufedern, ist ein aus einem Polyamid bestehender
Puffer 79 vorgesehen, der von einer Schraube 81 getragen wird und das Auftreffen
der Klinke 69 auf den Teil 82 der Kurvenscheibe am Fuße der Strecke 78 abfedert.
In ihrer jeweiligen Einstellage ist die Schraube 81 durch eine Klemmschraube 80
gesichert.
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Die Kurvenscheibe 68 läßt sich gegenüber der Malteserscheibe 57 zum
Zwecke genauer Einstellung verdrehen. Diese Einstellung wird so getroffen, daß die
Kurvenscheibe bei Beendigung der Teilschaltung unmittelbar vor der in der Zeichnung
in F i g. 4 veranschaulichten Lage zum Stillstand kommt. Alsdann schnappt die Klinke
69 ein und erteilt dadurch der Kurvenscheibe eine letzte Drehung in eine Grenzstellung,
die von der Einstellung der Anschlagmutter 75 abhängt. Bei jeder durch das Maltesergetriebe
bewirkten Teilschaltung führt das von der Bremse 67 auf die Werkstückspinde114 ausgeübte
Bremsmoment dazu, daß die Wellen 59, 32, 34. 36 und 38 und vielleicht auch in gewissem
Maße die zu diesen Wellen gehörigen Zahnräder elastisch verdreht werden, also gewissermaßen
wie ein Uhrwerk aufgezogen werden. Nachdem die Malteserscheibe 27 ihre Antriebsdrehung
beendet hat und in ihrer neuen Winkellage durch ihre Sperrklinke gesperrt ist, wirkt
die elastische Spannung der verschiedenen Wellen und Zahnräder weiter und sucht
die Welle 38 vorwärts zu drehen. Mangels besonderer Vorkehrungen läßt sich das Maß
dieser Drehung, welcher nur die Bremse 67 entgegenwirkt, nicht genau beherrschen.
Dieser Mangel ist nun durch die Einwirkung der Klinke 69 auf die Kurvenscheibe 68
vermieden. Denn die Klinke dreht die Kurvenscheibe am Ende einer jeden Teilschaltung
bis in eine ganz bestimmte Winkellage. Diese ist zweckmäßig so gewählt, daß der
Getriebezug von seiner elastischen Spannung ganz oder fast ganz entlastet ist. Bei
der nächsten Teilschaltung dreht sich die Kurvenscheibe 68 wieder im Uhrzeigersinn
mit Bezug auf F i g. 4, wobei die Klinke zunächst in Ruhe verbleibt und dann gespannt
wird, wobei sie durch ihre Feder 74 an die Kurvenscheibe angedrückt wird. Da diese
bei jedem Teilschaltvorgang zwei Umdrehungen ausführt, und sich bei Beendigung der
ersten Umdrehung mit hoher Winkelgeschwindigkeit dreht, läßt die Feder 74 dabei
die Klinke abwärts schnappen, wenn die Strecke 78 vorbeiläuft. Der Kunststoffpuffer
79 fängt die Klinke dabei auf und verhindert einen hammerartigen Aufschlag der Klinke
auf dem Boden 82 der Kurvenfläche.
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Der Winkeleinstellung der Kurvenscheibe 68 dient die in F i g. 6 veranschaulichte
Vorrichtung, welche nach Herausnehmen der Wechselräder 20 bis 23 an deren Stelle
eingesetzt wird und dem Zweck dient, die Welle 25 festzuklemmen. Diese Vorrichtung
besteht aus einem Joch 82, das durch eine Mutter 83 auf der Welle 24 befestigt ist
und eine Buchse 84 trägt, in der die Welle 25 gelagert ist. Ferner hat das Joch
82 eine Keilnut 85 zur Aufnahme des Keilstückes einer Kupplungshälfte 86, deren
Kupplungsklauen eine sehr kleine Teilung haben. In dieser Kupplungshälfte 86 ist
die Welle 25 drehbar gelagert. Die andere Kupplungshälfte 87 ist auf der Welle 25
festgekeilt und durch eine Mutter 88 gesichert. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
hat jede Kupplungshälfte hundertzwanzig Kupplungsklauen. Die Muttern 83 und 88 können
nach dem Festziehen durch Klemmschrauben 89 festgeklemmt werden. Will man die Kurvenscheibe
68 zum Zwecke ihrer Einstellung gegenüber der Malteserscheibe 57 verdrehen, so muß
man dazu die Mutter 88 lockern und die Kupplungsklauenhälften 86 und 87 außer Eingriff
bringen. Dann kann man die Welle 25 drehen, wobei sich diese Drehung über das Differentialgetriebe
auf den Getriebezug 29 bis 38 überträgt. Es empfiehlt sich, bei dem Vornehmen dieser
Einstellung beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel wie folgt vorzugehen: Zunächst
stellt man die Anschlagmutter 75 so ein, daß der Stößel 73 die Klinke 69 lediglich
bis in die in F i g. 4 veranschaulichte Winkellage dreht, in welcher die Klinke
69 einen gewissen Abstand von der Fläche 82 unten an der steilen Strecke 78 einhält.
Dann stellt man die Stellschraube 81, die den Kunststoffpuffer 79 trägt,
so ein, daß sich der Puffer fest an die Klinke anlegt. Alsdann wird mit der Maschine
eine Teilschaltung durchgeführt, wobei die Maschine stillgesetzt wird, sobald die
Malteserscheibe durch ihre Sperrklinke gesperrt ist. Dann rückt man die Klauenkupplung
87, 86 aus und dreht die Welle 25, um dadurch die Kurvenscheibe 68 im Gegenuhrzeigersinn
gemäß F i g. 4 so weit zu drehen, bis die Strecke 78 kräftig an der Klinke anliegt,
ohne diese jedoch entgegen der Kraft der Feder 74 anzuheben. Ist das geschehen,
dann wird die Klauenkupplung wieder eingerückt. Dann wird die Schraube 77 so weit
eingeschraubt, daß sie die Klinke 69 bis über die höchste Erhebung der Kurvenscheibe
anhebt. Daraufhin wird die Klauenkupplung 87, 86 wieder ausgerückt, und die Kupplungshälfte
87 wird um einen Zahn gegenüber der Kupplungshälfte 86 in einer solchen Richtung
gedreht, daß die Kurvenscheibe dadurch mit Bezug auf F i g. 4 im Gegenuhrzeigersinn
verdreht wird. Die Schraube 77 wird dann wieder zurückgeschraubt, bis sie den Arm
76 freigibt.
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Die Bremse 67 übt auf die Werkstückspindel ein Bremsmoment aus, das
ausreicht, um jeden Leergang in den Wechselrädern 39, 41, 42 und
43 und in- dem Untersetzungsgetriebe 44 und 45 aufzuheben, so daß durch die
Einwirkung der Klinke auf die Kurvenscheibe
68 am Ende jeder Teilschaltung
auch die Werkstückspindel sehr genau eingestellt wird. Um diese genaue Einstellung
bei der spanabhebenden Bearbeitung des Werkstückes aufrechtzuerhalten, ist eine
Klemme 91 (F i g. 2 und 3) für die Werkstückspindel vorgesehen.
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Diese Klemme besteht aus zwei Klemmplatten 92 und 93, die ungefähr
rechteckig gestaltet und an dem Werkstückspindelstock 12 und 94 angeschraubt sind.
Diese Platten liegen beiderseits an einem ringförmigen Flansch 95 der Werkstückspindel
14 an. Durch Bohrungen der Platten hindurch erstreckt sich gleitend ein Kopfbolzen
96, der an einem Kolben 97 befestigt ist. Dieser Kolben läuft in einem Zylinder
98, der gleitend auf dem Kopfbolzen 96 geführt ist und sich an der Platte
92 und der Zwischenschaltung einer Unterlegscheibe 99 abstützt. Eine Einlaßmündung
100 des Zylinders ist durch eine Rohrleitung 102 (F i g. 2) mit dem Gehäuse 103
eines Steuerschiebers verbunden und kann durch diesen entweder mit einer Druckleitung
104 oder einer Abflußleitung 105 einer hydraulischen Anlage der Maschine verbunden
werden. Der Steuerschieber 106 ist mit dem Hebel 64 der Teilschaltvorrichtung verbunden.
Nimmt der Hebel die in F i g. 2 veranschaulichte Lage ein, in der der Triebteil
55, 56 des Maltesergetriebes ausgerückt ist, dann ist die Druckleitung
104 mit der Kammer 101 des Zylinders 98 verbunden. Befindet sich aber der Hebel
64 in seiner anderen Schaltstellung, in der das Maltesergetriebe eingerückt ist,
dann ist die Zylinderkammer 101 mit der Abflußleitung 105 verbunden. Während
also die Teilschaltvorrichtung stillsteht und das Werkstück spanabhebend bearbeitet
wird, werden der Kolben 97 und der Kopfbolzen 96 nach links gezogen, wodurch die
Klemmplatten 92 und 93 auf dem Flansch 95 festgeklemmt werden und dadurch die Spindel
am Spindelstockgehäuse 12 festhalten. Während des Teilschaltvorganges wird die Kammer
101 auf Abfluß geschaltet, und dadurch werden die Klemmplatten 92 und 93
entlastet, so daß sie den Umlauf der Werkstückspindeln nicht behindern.
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Will man auf der Maschine Zahnräder nach dem Abwälzverfahren verzahnen,
so wird die Klemme 91 abgeschaltet, z. B. durch Abschalten der Leitung
104
von der Druckölquelle, z. B. der Pumpe. Ferner rückt man die Klinke 69
durch Einschrauben der Schraube 77 von der Nockenscheibe 68 ab. Auch werden das
Joch 82 und die Klauenkupplung 86, 87 durch entsprechende Wechselräder 20 bis 23
ersetzt.