DE1447354B2 - Antriebs zahnrad fuer winkelgetriebe in uhrwerken sowie verfah ren und vorrichtung zu seiner herstellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebszahnrad Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfah-

für Winkelgetriebe in Uhrwerken sowie auf ein Ver- rens schließlich kennzeichnet sich gemäß der Erfin-

fahren und auf eine Vorrichtung zu seiner Herstellung. dung dadurch, daß sie einen Werkstückträger und

Im Uhrwerk gibt es verschiedene Winkelgetriebe, zwei ihm gegenüber in wenigstens zwei Richtungen

beispielsweise zwischen dem Kupplungstrieb und dem 5 bewegbare, auf einem Support angeordnete Werk-

Zcigerstellrad und zwischen dem Kupplungsrad und zeugträger für rotierende Werkzeuge enthält, deren

dem Kronrad. Für diese Winkelgetriebe verwendet Werkzeuge nacheinander in Berührung mit dem

man Zahnräder mit Normalverzahnung, mit Zyklo- Werkstück gebracht werden.

idenprofil oder anderen Kreisabwicklungen. Winkel- Die Zeichnung zeigt beispielsweise schematisch

getriebe, in welchen ein Rad eine normale Verzah- io und teilweise im Schnitt zwei bevorzugte Ausfüh-

nung aufweist, sind leichter herzustellen, als solche rungsformen eines erfindungsgemäß gezahnten Zahn-

mit konischen Ritzeln oder Kegelrädern, sie besitzen rades sowie auch zwei bevorzugte Ausführungs-

jedoch keinen genauen Zahneingriff. Im Hinblick auf formen der Vorrichtung zur Herstellung der Ver-

die Fertigungstoleranzen ist es nämlich schwierig, die zahnung. In der Zeichnung zeigt
Tiefe des Zahneingriffs gleichzeitig in horizontaler 15 F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform

und vertikaler Richtung paßrichtig zu machen. Ist die des Zahnrades der Erfindung,
Tiefe zu klein, so besteht die Gefahr, daß die Zähne F i g. 2 eine Seitenansicht des Zahnrades,

plötzlich außer Eingriff kommen, ist die Tiefe zu groß, F i g. 3 eine Seitenansicht des Zahnrades zur Erläu-

so können die Zähne blockieren oder sich festfressen. terung eines Herstellungsvorganges,

Die Zahnflanken der Zähne in den bekannten so F i g. 4 eine Seitenansicht wie F i g. 3 mit Erläute-

Antriebszahnrädern sind nichtkreisförmige Teile von rungen für einen anderen Teil des Herstellungsvor-

Zylinderflächen, deren Erzeugende bei Rädern mit ganges, ·

radialer Verzahnung parallel zur Achse des Rades F i g. 5 ein Aufriß der zweiten Äusführungsform,

liegen oder aber, bei Rädern mit axialer Verzahnung, Fig. 6 eine Seitenansicht der Ausführungsform

lotrecht auf den durch die Achse gehenden Ebenen 25 nach F i g. 5,

stehen. Verwendet man in einem Winkelgetriebe zwei Fig. 7 eine schematische und Teilansicht der

derartige Zahnräder, so kommen die Zähne des Mit- Maschine zur Herstellung der Verzahnung,
nehmerrades mit den Zähnen des mitgenommenen Fig. 8 eine andere Ansicht der Maschine in einer

Rades nur an einer ihrer Kanten in Berührung. anderen Arbeitsstellung,

Es sind schon Winkelgetriebe für Uhrwerke 30 F i g. 9 ein Schnitt nach Linie IX-IX der F i g. 7,

bekanntgeworden, welche als Mitnehmertrieb ein . Fig. 10 ein Schnitt nach Linie X-X der Fig. 8,
konisches Ritzel und als mitgenommenes Rad ein Rad Fig. 11 eine andere schematische und Teilansicht

mit normaler Verzahnung aufweisen. Die Herstellung einer Variante der Maschine nach. F i g. 7 und
solcher Getriebe in den für Uhrwerke üblichen Fig. 12 eine schematische und Teilansicht der

Abmessungen ist jedoch äußerst kompliziert, so daß 35 Maschine der Fig. 11 in einer anderen Arbeitsstel-

diese Ausführungsart sich nicht durchsetzen konnte, lung.

und die größte Zahl der hergestellten Uhrwerke heute Das in F i g. 1 dargestellte mit 1 bezeichnete Zahnnoch Winkelgetriebe, die mit Rädern und Trieben mit rad ist das Kupplungstrieb eines Uhrwerks mit Axialnormaler Verzahnung hergestellt sind, enthalten. verzahnung, das mit dem Zeigerstellrad 2 kämmt. Die Unter normaler Verzahnung ist z. B. eine Zykloiden- 40 Verzahnung des Zeigerstellrades ist die übliche oder Evolventenverzahnung zu verstehen. Zykloide. Das Kupplungstrieb 1 hat einerseits die

Das Ziel der Erfindung ist, ein Zahnrad bzw. Trieb übliche Breguet-Verzahnung 3, andererseits Axialzu schaffen, das bzw. der in einfacher und rationeller zähne 4, deren Flanken zwei Flächen haben. Zur Weise hergestellt und mit welchem ein Winkelgetriebe Herstellung dieser Zähne beginnt man in die Stirnfür ein Uhrwerk, das z. B. aus dem Kupplüngstrieb 45 seite eines im wesentlichen zylindrischen Rohlings und dem Zeigerstellrad oder dem Kupplungsrad und rings um die Achse des Zylinders Einschnitte 5 herdem Kronrad besteht, gebildet werden kann, wobei zustellen. Die Herstellung erfolgt mit einer rotierenden dieses Getriebe mit möglichst wenig Spiel, ruhigem Fräse 6 mit einem Profil 7 (F i g. 3). Der Durchmesser Gang und, verglichen mit bekannten Winkelgetrieben, der Fräse ist sehr viel größer als der des Werkstücks kleinerer Reibung und Abnützung läuft. 50 (Zylinder). Ihre Achse steht senkrecht auf einer

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Antriebszahnrad Ebene, die durch die Zylinderachse und die Mitte des

der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jede Einschnitts geht.

Flanke jedesZahnes zwei aktive Flächenteile aufweist, Der Rand der Fräse 6 beschreibt einen Kreis, des-

wobei der eine ein zylindrischer Flächenteil ist, deren sen Tangente in dem Punkt, wo die Schneidkanten

Erzeugende senkrecht zur Richtung des Zahnes ver- 55 der Fräse 6 die Zähne des Werkstücks 1 berühren,

laufen und der andere ein konvexer Flächenteil, mit mit der Achse des Werkstücks einen Winkel von 90°

zur Richtung des Zahnes schrägen Erzeugenden, einschließt. Deshalb können die inneren Flächen der

wobei die genannten konvexen Flächenteile beider Einschnitte 5 als zylindrische Flächenteile S a, deren

Flanken jedes Zahnes eine gemeinsame Kante bilden, Mantellinien senkrecht zur Richtung der Zähne 4

welche schräg zur Achse des Zahnrades in einer durch 60 verlaufen, und deren Leitlinie (Directrice) Zykloiden

die genannte Achse gelegten Ebene verläuft. oder Kreisevolventen sind, beschrieben werden.

Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Rades Die Zähne 4 werden in einem zweiten Arbeitsgang kennzeichnet sich dadurch, daß der Rohling zuerst auf in ihre definitive Form gebracht mittels einer profilierbekannte Art mit einer Zykloiden- oder Evolventen- ten Frässcheibe 8 (F i g. 4).

verzahnung versehen wird, worauf die beiden Flanken 65 Die Achse der Fräse 8 verläuft nach F i g. 3 parallel

auf wenigstens einer der Fmntllächen jedes Zahnes rur Achse der Fräse 6, ist aber von der Achse des

mit einem sich drehenden Werkzeug zum Bilden der zu bearbeitenden Zahnrades weiter entfernt, so daß

aktiven konvexen Flächenteile bearbeitet werden. der Rand der konkaven Fräse 8 einen Kreis beschreibt,

dessen Tangente in dem Punkte, wo die Schneidkanten der Fräse 8 die Zähne 4 des Werkstücks 1 berühren, mit der Achse des Werkstücks einen Winkel « in der Nähe von — aber kleiner als 90° einschließt. Das Schleifprofil der Fräse 8 ist konkav und arbeitet, wie F i g. 4 zeigt, gleichzeitig auf den beiden Außenflanken zweier benachbarter Zähne 4. Die Fräse 8 schneidet den abgewandten Flanken der beiden benachbarten Zähne Flächenstücke 9 an, welche, da der Durchmesser von 8 viel größer ist als der des Werkstücks 1 als nicht-kreisförmige Zylinderflächen beschrieben werden können, deren Mantellinien in zur Achse der Fräse 8 senkrechte Ebenen liegen und sich in schräger Richtung der Achse des Werkstücks 1 erstrecken. Wenn man nach und nach jeden der Zähne 4 anschneidet, werden auf jeder der beiden Flanken Flächenteile 9 gebildet, die an der Außenseite des Zahns zusammenlaufen und eine schräg verlaufende Schneide 10 bilden. Die Flächenteile 9 sind konvex, und ihre Schnittlinien mit den zur Werkstückachse senkrechten Ebenen konvergieren in radialer Richtung zur Achse. Andererseits konvergieren, wie aus F i g. 2 und 4 ersichtlich, die Schnittlinien der Flächenteile 9 mit den zur Werkstückachse koaxialen Zylindern, z. B. auf dem Werkstückmantel lift, in einer vom Zentrum des Werkstücks! weglaufenden Richtung.

Das Zeigerstellrad 2 kämmt mit dem Kupplungstrieb 1. Es hat, wie Fig. 2 zeigt, eine Radialverzahnun? in üblicher Zykloidenform. Dank dem Spezialprofil der Zähne 4 kann der radiale und axiale Eingriff in Grenzen variieren, ohne daß man Verklemmung oder ein unzeitiges Freiwerden der Verzahnung befürchten müßte. Das Zahnrad 1 ist das treibende Rad des Getriebes. Der Kontakt jedes Zahnes 4 mit einem Zahn des Zeigerstellrades 2 beginnt im Punkte 11 auf der Mantelfläche 11 b. Der angreifende Zahn gleitet dann auf der konvexen Flanke des angegriffenen Zahnes, bis letzterer am Punkt 11 α außer Eingriff kommt. Die Reibungskräfte und die Stöße sind dank der Tatsache, daß gekrümmte Flächenteile der zusammenwirkenden Zähne des Kupplungstriebs 1 und des Zeigerstellrads 2 während des Eingriffs in Berührung kommen, auf ein Minimum verringert.

In F i g. 5 und 6 ist ein Zahnrad mit Stirnverzahnung^ dargestellt, dessen Zähne mit 13 bezeichnet sind. Die Flanken der Zähne 13 haben dieselben zwei Oberflächenabschnitte wie die Zähne 4. Hiervon sind die gekrümmten aktiven Flächenabschnitte, welche sich an der Kante 14 verjüngen, mit 13 a bezeichnet. Der andere Flächenteil jeder Flanke der Zähne 13 wird mit 13 b bezeichnet.

Die Zähne 13 des Rades 12 werden in zwei Arbeitsgängen mit den Fräsen 6 und 8 hergestellt. Im zweiten dieser Arbeitsgänge schneidet die Fräse 8 den Zähnen 13 die Flächen 13 α an, die den Flächenabschnitten 9 entsprechen und sich in den schrägen Schneiden 14 vereinigen.

Wie bei Aufzugsrädern üblich, hat das Rad 12 eine kreisrunde Zentralausnehmungl5 und eine Verzahnung 16, die in die Verzahnung 3 des Kupplungstriebs 1 eingreift.

Zur Herstellung der Zahnräder nach F i g. 1 bis 5 kann man die in F i g. 7 bis 12 dargestellten Maschinen verwenden.

Diese Maschinen bestehen, wie Fig. 7 zeigt, aus einer Werkstückhaltevorrichtung 17, in Gestalt eines Spindelstocks, der horizontal liegt und mit einer Skaleneinteilung versehen ist. Das Werkstück 1 ist in der Zange des Spindelstocks 17 befestigt. Vor dem Spindelstock 17 ist ein Schlitten 18 angeordnet, der seitlich auf Schienen beweglich ist. Dieser Schlitten trägt zwei Kulissen 19 und 20, die lotrecht auf dem Schlitten 18 befestigt sind.

Die Kulisse 19 (F i g. 10) besteht aus einem Bock

21 mit Schienen 22, auf denen ein Werkzeugträger-Schlitten 23 gleitet. In ihm ist eine Spindel 24 gelagert, an deren einem Ende die Scheibe 6 sitzt. Über eine Seilscheibe 25 wird die Spindel 24 getrieben. Mit Verschiebungen des Werkzeugs 23 auf den Schienen

22 gelingt es, den Durchmesser der Fräse 6 der gewünschten Verzahnung anzupassen. Die Kulisse 19

IS und der Schlitten 18 richten die Fräse 6 auf das Werkstück 1 aus. Die richtige Stellung ist in F i g. 3 dargestellt. Die Fräse 8 sitzt auf einer Spindel 26, die mit einer Seilscheibe 27 ausgerüstet ist und in einem Bock 28 gelagert ist. Der Bock 28 gleitet auf Schienen 29,

ao die auf der Kulisse 20 angeordnet sind, so daß also der Bock 28 auf der Kulisse 20 verschoben werden kann. Diese Bewegung erlaubt eine Höheneinstellung der Fräse 8. Die Arbeitsbewegungen der Fräse werden lediglich durch Verschiebungen der Kulisse 20

»5 erreicht, wodurch sich die Achse der Fräse 8 horizontal verschiebt.

Die in Fig. 11 dargestellte Maschine enthält dieselben Elemente wie die in Fi g. 7 und 10 dargestellten Maschinen. Der einzige Unterschied besteht in der Konstruktion der Werkstückhaltevorrichtung 17. Sie besteht hier aus Spindel- und Reitstock 17 und 17 σ, zwischen denen sich eine starre Achse 30 erstreckt, welche das Werkstück 12 trägt. Diese Ausführungsform erlaubt die Herstellung radialer Verzahnungen, während die Maschine nach Fig. 7 für axiale Verzahnungen eingerichtet ist.

Die beschriebenen Maschinen gestatten es in einfacher Weise in zwei Arbeitsgängen, d. h. in nicht mehr Arbeitsgängen als üblich, Antriebszahnräder für Winkelgetriebe der beschriebenen Art herzustellen.

Die mit Zahnrädern dieser Art ausgestatteten Winkelgetriebe können auf der einen Seite ein Zahnrad üblicher Ausbildung haben, das dementsprechend mit einem dritten Zahnrad in Eingriff stehen kann. Die Flankenausbildung des erfindungsgemäßen Zahnrades ist andererseits so, daß sich beim Eingriff in Normalzahnräder ein Minimum an Reibung und Stoßen ergibt.

Das Zusammensetzen der Winkelgetriebe bietet keine Schwierigkeiten, denn die Toleranzen der Justierung sind groß, und die Gefahr des Außereingriffkommens der Verzahnungen ist vollständig ausgeschaltet.

Die beschriebenen Zahnräder bzw. Triebe können selbstverständlich nicht nur in Uhrwerken Verwendung finden, sondern ebenso auch ganz allgemein in der Feinmechanik, z. B. in Zähl-, Regel- und Meßwerken, kurz überall da, wo Winkelgetriebe dieser Art Verwendung finden.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Antriebszahnrad mit Axial- oder Stirnverzahnung für Winkelgetriebe in Uhrwerken, dadurch gekennzeichnet, daß jede Flanke jedes Zahnes zwei aktive Flächenteile (5 a, 9; 13 b, 13 a) aufweist, wobei der eine

(5 a. ί5) ein zylindrischer Flächenteil ist, dessen Erzeugende senkrecht zur Richtung des Zahnes verlaufen, und der andere ein konvexer Flächenteil (9. 13«) mit zur Richtung des Zahnes schrägen Erzeugenden, wobei die genannten konvexen Flächenteile beider Flanken jedes Zahnes eine gemeinsame Kante (10. 14) bilden, welche schräg zur Achse des Zahnrades in einer durch die genannte Achse gelegte Ebene verläuft.

2. Antriebszahnrad nach Anspruch 1 mit Axialverzahnung, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Kanten so angeordnet sind, daß ihre Tangenten die Achse des Zahnrades in einem Punkt treffen, welcher sich auf der gleichen Seite des Zahnrades befindet wie die Zähne selber.

3. Antriebszahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zylindrischen Flächenteile (5 a, 13 b) nichtkreisförmige Zylinderflächen sind, deren Leitlinie (Directrice) eine Kreisevolvente oder eine Zykloide ist. ao

4. Antriebszahnrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexen Flächenteile (9, 13«) allgemein zylindrische, jedoch keine kreiszylindrischen Flächenteile sind und daß deren Mantellinien schräg zur Radachse stehen.

5. Verfahren zur Herstellung eines Antriebszahnrads nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohling zuerst auf bekannte Art mit einer Zykloiden- oder Evolventenverzahnung versehen wird, worauf die beiden Flanken und wenigstcns eine der Frontflächen (11/>) jedes Zahnes mit einem sich drehenden Werkzeug zum Bilden der genannten anderen Flächenteile (9) bearbeitet werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie die äußeren Flanken und eine der Frontflächen von zwei benachbarten Zähnen mit einem ein konkaves Profil aufweisenden Fräser (8) gleichzeitig bearbeitet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Fräsers (8) senkrecht zu einer durch die Achse des Zahnrades und dem Mittelpunkt zwischen zwei benachbarten Zähnen gebildeten Ebene steht und ihr Abstand von der Zahnradachse größer ist als der Radius des Rades.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Werkstückträger (17) und zwei ihm gegenüber in wenigstens zwei Richtungen bewegbare, auf einem Support (18) angeordnete Werkzeugträger (23,28) für rotierende Werkzeuge enthält, deren Werkzeuge nacheinander in Berührung mit dem Werkstück gebracht werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkzeugträger (23, 28) in einem quer zum Werkstückträger (17) beweglichen Schlitten (18) gelagert sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch, gekennzeichnet, daß einer der Werkzeugträger (23) durch zwei Kulissen (19, 22) geführt wird, von denen die erste auf dem Schlitten (18) in Richtung der Werkstückträgerachse und die zweite auf der ersten senkrecht zur Bewegungsrichtung der ersten und zur Bewegungsrichtung des Schlittens verstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Werkzeugträger (28) auf einer Kulisse (29) verschiebbar ist, die gegenüber dem Werkzeugträgerschlitten (18) um eine Achse drehbar ist, die parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens liegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträger an den beiden Längsenden des Schlittens angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen