DE3410686A1

DE3410686A1 - Vorrichtung zum erhalten der stellung eines werkzeugmaschinenschlittens relativ zu einem feststehenden maschinenteil

Info

Publication number: DE3410686A1
Application number: DE19843410686
Authority: DE
Inventors: Johann 8011 Poing Spensberger
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1985-10-03
Also published as: FR2561559A1; DE3410686C2

Description

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Patentansprüche

ι l)j Vorrichtung zum Erhalten der Stellung eines in einer durch eine X- und durch eine senkrecht dazu gerichtete Y-Achse definierten Ebene verschiebbaren Schlittens einer Werkzeugmaschine relativ zu einem feststehenden Maschinenteil, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei gegenüberliegenden Seiten des Schlittens (20) erste Lenkerhebel (51*52) angelenkt sind, an deren freien Enden je ein zweiter Lenkerhebel (55*56) angelenkt ist, und daß die zweiten Lenkerhebel (55*56) an ihrem anderen Ende drehfest auf einer gemeinsamen Führungsstange (59) befestigt sind, die drehbar und parallel zur Y-Achse verschiebbar im feststehenden Maschinenteil (l6) gelagert ist, wobei die ersten (5l<52) und die zweiten (55*56) Lenkerhebel in der Auegangslage des Schlittens (20) einen zumindest annähernd rechten Winkel einschließen, der in einer von der X-Achse und einer senkrecht zur X- und zur Y-Achse gerichteten Z-Achse definierten Ebene liegt.

2) Vorrichtung zum Erhalten der Stellung eines in einer durch eine X- und durch eine senkrecht dazu gerichtete Y-Achse definierten Ebene verschiebbaren Schlittens einer Werkzeugmaschine relativ zu einem feststehenden Maschinenteil, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei gegenüberliegenden Seiten des Schlittens (20) erste Lenkerhebel (51*52) angelenkt sind, an deren freien Enden je ein zweiter Lenkerhebel (55,56) angelenkt ist, wobei alle Gelenke (67 bis 70) als Kugelgelenke ausgeführt sind, und daß die zweiten Lenkerhebel (55,

56) an ihrem anderen Ende drehfest auf einer gemeinsamen Welle (7l) befestigt sind, die um eine parallel zur Y-Achse gerichtete Achse (63) schwenkbar im feststehenden Maschinenteil (l6) gelagert ist, wobei die ersten (51,52) und die zweiten Lenkerhebel (55,56) in der Ausgangslage des Schlittens (20) einen zumindest annähernd rechten Winkel einschließen, der in einer von der X-Achse und einer senkrecht zur X- und zur Y-Achse gerichteten Z-Achse definierten Ebene liegt.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ihre Anwendung in einer Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken (l) mit einem rotierenden, zahnradartigen Werkzeug (4), wobei die mit einer Längsführung in dem ihn aufnehmen den Maschinenteil (Schwenkplatte l4) zusammenwirkenden Führungsteile (35) des Schlittens (20) diesem gegenüber um eine zur Z-Achse parallele Achse (19) verdrehbar sind.

Vorrichtung zum Erhalten der Stellung eines Werkzeugmaschinenschlittens relativ zu einem feststehenden Mas chinent eil

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhalten der Stellung eines in einer durch eine X- und durch eine senkrecht dazu gerichtete Y-Achse definierten Ebene verschiebbaren Schlittens einer Werkzeugmaschine relativ zu einem feststehenden Maschinenteil.

Bei verschiedenen Werkzeugmaschinen ist ein einen Werkzeugkopf schwenkbar aufnehmender, hin- und herbewegbarer Vorschubschlitten od. dgl. schwenkbar an einem anderen Maschinenteil aufgenommen, das seinerseits wiederum schwenkbar in einem dritten Teil aufgenommen sein kann, wobei alle genannten Schwenkachsen parallel zueinander gerichtet sind. Dabei hat der Vorschubschlitten keine Beziehung zu einem feststehenden, beispielsweise zu dem besagten dritten Teil.

Von der DE-OS ... (Patentanmeldung P 33 28 177-7) ist eine Vorrichtung bekannt, bei der in einem Schlitten zwei parallele Führungsstangen verschiebbar aufgenommen sind, die über eine Hülse miteinander verbunden sind, die auf einer senkrecht zu ihnen gerichteten, in einem nicht einstellbaren Teil der Maschine aufgenommenen Stange verschiebbar ist. Die beim Verschieben des Schlittens jeweils zu überwindende Reibung der Ruhe ist relativ groß, so daß insbesondere kleine Bewegungen des Schlittens nicht immer mit der erforderlichen Präzision erfolgen können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die beim Bewegen des Schlittens zu überwindende Reibung möglichst gering ist.

Als Lösung der Aufgabe werden die in den Ansprüchen 1 und 2 aufgezeigten Ausführungen vorgeschlagen. Dabei weist die Ausführung nach Anspruch 2 noch weniger Reibungsglieder auf als die nach Anspruch 1.

Eine bevorzugte Verwendung für derartige Vorrichtungen ist im Anspruch 3 angegeben. Bei verschiedenen Zahnradfeinbearbeitungsmaschinen, z.B. Zahnradschabmaschinen, muß zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück (Zahnrad) und dem mit ihm im Zahneingriff stehenden Werkzeug, z.B. Schabrad, ein Achskreuzwinkel eingestellt werden, wozu der Werkzeugkopf im Vorschubschlitten verdreht wird.

Außerdem muß, wenn z.B. nach dem sog. Diagonalverfahren gearbeitet wird, ein Diagonalwinkel eingestellt werden, der die Vorschubrichtung zwischen Werkzeug und Werkstück bestimmt. Hierzu muß das den Vorschubschlitten aufnehmende Teil relativ zu dem besagten dritten Teil verdreht werden. Da alle Einstellvorgänge an Teilen vorgenommen werden müssen, die mit dem Vorschubschlitten in unmittelbarer Verbindung stehen, dieser aber nicht verdreht werden soll, ergeben sich mitunter Schwierigkeiten beim Einrichten der Maschine, da der zuerst eingestellte Winkel beim zweiten Winkel addiert oder subtrahiert werden muß, was leicht zu Einstellfehlern führt. Für Maschinen mit numerisch gesteuerter Einstellung muß jeder Winkel für sich abrufbar sein, Rechenoperationen sind dabei zu vermeiden. Es kommt auch vor, daß beim Einstellen des zweiten Winkels der erste wieder verändert wird. Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden diese Nachteile vermieden.

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Es ist auch schon vorgeschlagen worden (DE-OS 271^706), je zwei Lenkerhebel an Maschinenständer und rechtwinkelig dazu an einem in gleichbleibender Stellung relativ zum Maschinenständer zu haltenden Schlitten anzulenken und die freien Enden der Lenkerhebel über eine gemeinsame Lenkerplatte zu verbinden. Die kurzen Lagerabstände innerhalb der Lagerstellen ermöglichen eine den Erfordernissen der Genauigkeit entsprechende Steifigkeit nur mit extrem hohem Fertigungs- und Montageaufwand.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigen

Figur 1 eine räumliche Darstellung der Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1,

Figur 2 eine räumliche Darstellung der Vorrichtung nach dem Patentanspruch 2,

Figur 3 einen Teilschnitt durch die Lenkerhebel mit den Kugelgelenken nach Figur 2,

Figur 4 eine Zahnradschabmaschine, bei der die Vorrichtung anwendbar ist.

In Figur 1 ist schematisch ein in einer durch die X- und die senkrecht dazu gerichtete Y-Achse definierten Ebene beweglicher Schlitten 20 einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine gezeigt. An seiner Oberseite ist er mit einer um eine zur. Z-Achse parallelen Achse 21 dreheinstellbaren Führung 35 zur Aufnahme in einem nicht dargestellten Maschinenteil versehen. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten sind parallel zueinander erste Lenkerhebel 51»52 angelenkt (Gelenke 53,5*0, die über Gelenke 57,

58 mit zweiten Lenkerhebeln 55156 verbunden sind. Diese zweiten Lenkerhebel 55»56 sind drehfest auf einer gemeinsamen Führungsstange (59) befestigt, die drehbar (Pfeil 6o) und parallel zur Y-Achse verschiebbar in ei-ηem relativ zum Schlitten 20 nicht beweglichen Teil der Maschine aufgenommen ist. Dieses Teil kann der Maschinenständer bzw. ein starr mit ihm verbundenes Teil sein oder ein parallel zu der senkrecht zur X- und zur Y-Achse gerichteten Z-Achse verschiebbarer Zustellschlitten l6, auf den noch eingegangen wird. Die Achse 6l der Gelenke 53,54 und die Achse 62 der Gelenke 57,50 liegen parallel zur Y-Achse, ebenso die Achse 63 der Führungsstange 59· Die Lenkerhebel 51 und 55 und die Lenkerhebel 52 und 56 liegen somit in durch die X- und durch die Z-Achse definierten Ebenen und bilden in der Ausgangslage des Schlittens 20 zumindest annähernd rechte Winkel. Wird nun der Schlitten 20 mit bekannten und deshalb nicht dargestellten Mitteln in der besagten Ebene bewegt, z.B. in der Pfeilrichtung R nach rechts im Sinne der Figur 1, dann geschieht folgendes. Die Lenkerhebel 51,52 bleiben parallel zueinander und zur X-Achse. Entsprechend der aus der Bewegung R resultierenden X-Komponente schwenken sie die zweiten Lenkerhebel 55 »56 um die Achse 63 in der Pfeilrichtung 60 entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei die ersten Lenkerhebel um einen entsprechenden Betrag um die Achse 61 in der Pfeilrichtung 64 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt werden. Gleichzeitig drückt der Lenkerhebel 51 den Lenkerhebel 55 bzw. zieht der Lenkerhebel 52 den Lenkerhebel 56 zusammen mit der Führungsstange 59 entsprechend der aus der Bewegung R resultierenden Y-Komponente nach rechts. Erfolgt die Bewegung in der Pfeilrichtung R umgekehrt, d.h. nach links im Sinne der Figur 1, dann erfolgen auch alle Schwenk-, Schub- und Zugbewegungen in der entgegengesetzten Richtung. In allen Fällen bleiben die Lenkerhebel 51,52,55,56 parallel

zueinander in durch die X- und die Z-Achse definierten Ebenen. Ein Drehen des Schlittens 20 um eine zur Z-Achse parallele Achse wird von den Lenkerhebeln und von der Führung?stange 59 verhindert. Der Schlitten 20 kann also seine Lage relativ zum Zustellschlitten l6 oder dem Maschinenständer ändern, nicht aber seine Stellung.

Eine etwas andere Ausführung ist in Figur 2 gezeigt. Die Anordnung des Schlittens 20, seiner Führung 35, der Lenkerhebel 51»52,55»56 und des Maschinenständers bzw. des Zustellschlittens l6 entspricht der Figur 1. Unterschiedlich ist die Verbindung dieser Teile miteinander. Zwischen dem Schlitten 20 und den Lenkerhebeln 51»52 einerseits sowie zwischen den Lenkerhebeln 51» 52 und den Lenkerhebeln 55t5^ andererseits sind hier Gelenklager 67, 68 bzw. 69*70 angeordnet, die ein Schrägstellen der Lenkerhebel 51»52 relativ zum Schlitten 20 und zu den Lenkerhebeln 55»56 in jeder räumlichen Richtung erlauben. Die beiden Lenkerhebel 55»56 sind drehfest auf einer gemeinsamen Welle 71 befestigt, die um die zur Y-Achse parallele Achse 63 drehbar (Pfeil 60), aber nicht längsverschiebbar im Maschinenständer bzw. dem Zustellschlitten 16 gelagert ist.

In der Ausgangslage des Schlittens 20 liegen die Lenkerhebel 51 und 55 und die Lenkerhebel 52 und 56 wieder in durch die X- und die Z-Achse definierten Ebenen und bilden zumindest annähernd rechte Winkel. Dabei ist es nicht erforderlich (auch nicht bei der Ausführung nach Figur l), daß die Lenkerhebel 51»52 horizontal und die Lenkerhebel 55,56 vertikal angeordnet sind, diese Richtungen können auch vertauscht sein.

Wird nun der Schlitten 20 in der besagten Ebene bewegt, z.B. in der Pfeilrichtung R nach rechts im Sinne der Figur 2, dann bleiben die Lenkerhebel 51,52 zwar zueinander

parallel, nicht aber zur X-Achse. Entsprechend der aus der Bewegung R resultierenden Y-Komponente schwenken sie in den Gelenklagern 69,70 aus (Pfeil 72) und stellen sich schräg zur X-Achse. Gleichzeitig schwenken sie die zweiten Lenkerhebel 55156 um die Achse 63 in der Pfeilrichtung 60 entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei die ersten Lenkerhebel 51,52 um einen entsprechenden Betrag in den Gelenklagern 67,68 in der Pfeilrichtung 73 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt werden. Während also die Lenkerhebel 55»56 nur in den durch die X- und die Z-Achse definierten Ebenen geschwenkt werden, weil die Welle 71 axial festgelegt ist, ändern die Lenkerhebel 51*52 im Laufe der Bewegung R ihre Stellung zur X-, Y- und Z-Achse ständig. Erfolgt die Bewegung in der Pfeilrichtung R entgegengesetzt, d.h. nach links im Sinne der Figur 1, dann erfolgen auch die Schwenkbewegungen in der entgegengesetzten Richtung. In allen Fällen bleiben die Lenkerhebel 51.52 in sich ständig ändernden Ebenen parallel zueinander und die Lenkerhebel 55»56 bleiben in durch die X- und die Z-Achse definierten Ebenen parallel zueinander. Ein Drehen des Schlittens 20 um eine zur Z-Achse parallele Achse ist somit ausgeschlossen, so daß der Schlitten 20 auch bei dieser Ausführung zwar seine Lage relativ zum Zustellschlitten 16 oder dem Maschinenständer ändern kann, nicht aber seine Stellung.

Zum besseren Verständnis, wie die Gelenklager angeordnet sind, ist in Figur 3 der Einbau der Gelenklager 67»69 in den Lenkerhebel 51 gezeigt. In entsprechenden Ausnehmungen des Lenkerhebels 51 sind die Außenringe 75 der Gelenklager 67,69 aufgenommen, wo sie mit Haltescheiben 77 festgehalten werden. Auf Bolzen 78, die in einen Ansatz 79 des Schlittens 20 bzw. in den zweiten Lenkerhebel 55 eingeschraubt sind, sind die kugeligen Innenringe 76 aufgenommen, die mit den Außenringen 75 korrespondieren und

mittels Schrauben 8O festgehalten werden. Diese Anordnung ist nur ein Ausführungsbeispiel, das beliebig variiert werden kann. Als Beispiel für eine Maschine, bei der die Vorrichtung der Figuren 1 und 2 anwendbar ist, ist in der Figur k eine Zahnradschabmaschine dargestellt, wobei die Anwendung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Auf einem Bett 11 ist ein Zahnrad 1 (Werkstück) drehbar zwischen Reitstocken 12, 13 aufgenommen. An einem Ständer 15 ist ein Zustellschlitten l6 angeordnet, der zum Einstellen eines Achsabstandes a parallel zur Z-Achse senkrecht verschiebbar und dafür mit einem Motor 17 und einer Spindel l8 antreibbar ist. In einer Rundführung 19 ist eine Schwenkplatte lk um eine senkrechte Achse 21 dreheinstellbar aufgenommen. An der Unterseite der Schwenkplatte l4 ist ein Vorschubschlitten 20 angebracht, der gegenüber dem Zustellschlitten l6 und der Schwenkplatte I^ horizontal hin- und herverschiebbar ist (Pfeilrichtung R) wofür ein Motor 22 und eine Spindel 23 vorgesehen sind. Über die vorstehend beschriebenen Anordnungen der Lenkerhebel 51,52,55,56 ist der Vorschubschlitten 20 mit dem Zustellschlitten 16 so verbunden, daß er nicht um die Achse drehbar ist. Er besitzt deswegen eine um die Achse 21 drehbewegliche Führung 35 in der Schwenkplatte lk.

In einer Bogenführung 2k an der Unterseite des Vorschubschlittens 20 ist eine Wiege 25 angeordnet, an der in einer Rundführung 26 ein Werkzeugkopf 27 um eine vertikale Achse 28 dreheinstellbar aufgenommen ist. Im Werkzeugkopf 27 ist als Werkzeug ein Schabrad k von einem Motor 29 drehantreibbar gelagert. Die Achse 21 und in der dargestellten Stellung der Wiege 25 auch die Achse 28 verlaufen parallel zur Z-Achse. Sie fluchten miteinander und liegen in der mittleren Rotationsebene 8 des Schabrades k.

Die Wiege 25 mit dem Werkzeugkopf 27 und dem Schabrad k sind in der Bogenführung 2k um eine Achse 10 schwenkbar. Für diese Schwenkbewegung Kf zum Erzeugen einer balligen Zahnform ist ein Motor 32 mit einem Schneckentrieb 33 vorgesehen. Durch Verdrehen des Werkzeugkopfes 27 um die Achse 28 wird ein Achskreuzwinkel zwischen der Achse 30 des Schabrades k und der Achse 31 des Werkstücks 1 eingestellt. Die Achsen 30 und 31 liegen dabei in zueinander parallelen Ebenen, die durch die X- und die Y-Achse defi niert sind. Durch Verdrehen des VorschubSchlittens 20 um die Achse 21 wird der Diagonalwinkel und damit die Vorschubrichtung des Schabrades 4 eingestellt, wenn nicht im Parallelverfahren geschabt werden soll (Vorschubrichtung R liegt in der Bildebene, d.h. parallel zur X-Achse), sondern im Diagonalverfahren (R liegt geneigt zur Bildebene, d.h. wie in Figur 1 und 2 gezeigt).

Am Vorschubschlitten 20 sind seitlich die ersten Lenkerhebel 51,52 angebracht, von denen in Figur k nur einer (51) zu sehen ist, der mit dem zweiten Lenkerhebel 55 gelenkig verbunden ist. Der Lenkerhebel 55 ist mit dem Zustellschlitten l6 über die Führungsstange 59 oder die Welle 71 verbunden. Wenn nun der Vorschubschlitten 20 eine Vorschubbewegung in einer durch den mit der Schwenkplatte Ik eingestellten Diagonalwinkel bestimmten Rich- tung ausführen soll, dann folgt er unter Beibehaltung seiner ursprünglichen Stellung gegenüber der Werkstückachse 31 bzw. gegenüber dem Zustellschlitten 16 dank seiner drehbeweglichen Führung 35 der vorgegebenen Richtung (Pfeilrichtung R). Die daraus resultierenden Bewegungen der Lenkerhebel 5l»52,55»56 wurden bereits oben beschrieben.

Begriffsliste

1	Zahnrad	57 58>	Gelenke
10	Schwenkachse	59	Führung s s t ang e
11	Bett	6o	Drehrichtung
12 13»	Reitstock	6i 62	Achse von 53, $k Achse von 57, 58
Ik	Schwenkplatte	63	Achse von 59, 71
15	Ständer	6k	Schwenkbewegung
i6	Zustellschlitten	65
17	Motor	66
i8 19	Spindel Rundführung	67 68>	Gelenklager
20 21	Vorschubschlitten Achse von 19	69 70>	Gelenklager
22	Motor	71	Welle
23	Spindel	72	Schwenkbewegung
2k	Bog enführung	73	Schwenkbewegung
25	Wiege	7k
26	Rundführung	75	Außenring
27	W erkzeugkop f	76	Innenring
28	Achse von 26	77	Halteseheibe
29	Motor	78	Bolzen
30	Achse von k	79	Ansatz von 20
31	Achse von 1	80	Schraube
32	Motor
33	Schneckentrieb
34		a	* Achsabstand
35	Führung	X	■ horizontale Achse
		Y	» horizontale Achse
		R	» Bewegungsrichtung
51		Z	» vertikale Achse
	erste Lenkerhebel	Y	» Schwenkbewegung

) Gelenke

) zweite Lenkerhebel

/Il

Leerseite -

Claims

DEUTSCHLAND

(Β) Bundesrepublik © Offeiileguiigsschrift

(20 Aktenzeichen: P 3410 686.3

Anmeldetag: 23. 3.84

Offenlegungstag: 3.10.

DEUTSCHES PATENTAMT

(§) Int. Cl.⁴:

B23Q1/26

B 23 F 23/00

CD OO CO

Anmelder:

Carl Hurth Maschinen- und Zahnradfabrik GmbH &
Co, 8000 München, DE

Erfinder:

Spensberger, Johann, 8011 Poing, DE

Prüfungsantrag gem. § 44 PatG ist gestellt

@ Vorrichtung zum Erhalten der Stellung eines Werkzeugmaschinenschlittens relativ zu einem feststehenden Maschinenteil

Bei einer Vorrichtung zum Erhalten der Stellung eines in einer durch eine X- und durch eine Y-Achse definierten Ebene verschiebbaren Werkzeugmaschinenschlittens relativ zu einem feststehenden Maschinenteil sind zwei symmetrisch zum Schlitten angeordnete Lenkerhebel-Paare vorgesehen, wobei jedes Paar aus zwei gelenkig miteinander verbundenen, einen rechten Winkel einschließenden Lenkerhebeln besteht, von dessen jeweils einer am Schlitten, der andere am feststehenden Maschinenteil angelenkt ist. Für die Ausführung der Gelenke werden zwei Varianten beschrieben. Die Anwendung der Vorrichtung kann u. a. bei Maschinen zur Zahnradfeinbearbeitung erfolgen.

BUNDESDRUCKEREI 08.85 508 040/187

8/60