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1. (WO2019048348) DEVICE FOR MACHINING WORKPIECES
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Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere zum Wälzschälen, m it einer Abtriebseinheit und einer Antriebseinheit und einer zwischen den Einheiten angeordneten Getriebeei nrichtung, die ein Abtriebsdrehmoment der Abtriebseinheit der Antriebsei n-heit zum Antreiben eines Bearbeitungswerkzeuges zur Verfügung stel lt.

Als Alternative zum Räumen und Wälzstoßen ist das Verfahren des Wälzschälens m it Vorteil für die Herstel l ung von Verzahnungen einsetzbar. Durch den kontinu ierl ichen Bearbeitungsablauf und wei l hohe Schnittge-schwind igkeiten gefahren werden können, ist das Verfahren des Wälzschälens bei der Bearbeitung von I nnen- und Außenverzahnungen hochproduktiv. Für das Erzielen höchster Oberflächengüte und Präzision der Geometrie bearbeiteter Zahnflanken sind d ie Anforderungen an d ie Getriebeeinrichtung äußerst hoch, d ie zur Drehmomentübertragung zwischen Bearbei-tungswerkzeug und Antriebsquel le d ient. Hauptvoraussetzung ist, dass die Drehmomentübertragung über d ie Getriebeeinrichtung spielfrei oder zum indest spielarm erfolgt.

I n H inbl ick auf d iese Problematik stel lt sich d ie Erfindung d ie Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stel len, deren Getriebeeinrichtung ein hochpräzises Durchführen des Verfahrens des Wälzschälens ermögl icht.

Erfindungsgemäß ist d iese Aufgabe durch eine Vorrichtung m it den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß dem kennzeichnenden Tei l des Anspruchs 1 sieht d ie Erfindung zur Lösung d ieser Aufgabe eine Vorspanneinrichtung vor, mittels deren eine zumindest spielarme Drehmomentübertragung zwischen der Getriebeeinrichtung und zum indest einer der abtriebsseitigen und antriebsseitigen Einheiten erreicht ist. Das Vorhandensein einer spielfreien oder zum indest spielarmen Getriebeeinrichtung ermögl icht in vortei l hafter Weise die Durchführung des Wälzschälens mittels eines Werkzeugrevolvers in der Weise, dass das Bearbeitungswerkzeug mit ihrer Antriebseinheit, d ie Getriebeeinrichtung und die Abtriebseinheit zu einer Bearbeitungseinheit zu-sammengefasst sind, d ie an einer der Aufnahmen der Werkzeugscheibe eines Werkzeugrevolvers anbringbar ist, wobei in der bei Werkzeugrevol-vern übl ichen Weise d ie Abtriebseinheit m it dem inneren Antrieb der Werkzeugscheibe in Kuppl ungsverbindung gelangt.

Mit besonderem Vortei l ist d ie Anordnung derart getroffen, dass mittels der Vorspanneinrichtung gleichzeitig eine zum indest spielarme Drehmoment-Übertragung zwischen der Getriebeeinrichtung und beiden Einheiten erreicht ist, d ie m it der Getriebeeinrichtung eingangsseitig und ausgangsseitig in Eingriff sind. Dadurch ist Spielfreiheit über den gesamten Getriebestrang erreichbar.

Bei besonders vortei l haften Ausführungsbeispielen weist d ie Getriebeeinrichtung mindestens ein erstes und ein zweites Zahnrad auf, d ie relativ zueinander verdrehbar sind und d ie mit ihren Zähnen in Eingriff sind mit Übertragungszahnrädern der einen oder der anderen Einheit.

Um mittels der Vorspanneinrichtung eine das Flankenspiel verhindernde Vorspannkraft zur Wirkung zu bringen, sind im Rahmen einer Voreinstel-

lung die Zahnflanken des ersten Zahnrades an die einen Zahnflanken des zuordenbaren Übertragungszahnrades angelegt, und die Zahnflanken des zweiten Zahnrades sind an die zu den einen Zahnflanken benachbarten Gegenflanken dieses Übertragungszahnrades angelegt. Durch Erzeugen eines Verdrehmoments zwischen erstem und zweitem Zahnrad liegen deren Zahnflanken unter einer vom Verdrehmoment bestimmten Vorspannung an beiden Zahnflanken der Zähne des zugehörigen Übertragungszahnrades an, so dass die Drehmomentübertragung zwischen Übertragungszahnrad und erstem und zweitem Zahnrad völlig spielfrei erfolgt.

Mittels einer Reibschlussverbindung zwischen dem ersten Zahnrad und dem jeweils anderen Zahnrad lässt sich die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung beibehalten, wobei die erreichbare Vorspannkraft umso größer ist, je größer die mittels der Reibschlussverbindung erzielte Reibkraft ist.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist für die Abtriebs- und die Antriebseinheit je ein Übertragungszahnrad vorgesehen, deren eines mit dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad in Eingriff ist und deren zweites Übertragungszahnrad mit dem ersten Zahnrad und einem dritten Zahnrad in Eingriff ist. Dadurch ist die Spielfreiheit über den gesamten Getriebestrang erreichbar.

Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass das erste Zahnrad zwischen zweitem Zahnrad und drittem Zahnrad koaxial zu diesen angeordnet ist.

Bei solcher Anordnung von erstem bis drittem Zahnrad ist durch gegenseitiges Verdrehen von zweitem und drittem Zahnrad gegenüber dem mittleren ersten Zahnrad die Vorspannung der gesamten Verzahnung erreicht.

Die Reibsch l ussverbindung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad sowie dem dritten Zahnrad kann h ierbei durch jewei ls einen An lagekonus am zweiten und am dritten Zahnrad in Zusammenwirkung mit An lagekonen am mittleren ersten Zahnrad gebildet sein, die in reibsch lüssi-ger An lage m iteinander eine Drehmomentübertragung zwischen d iesen Zahnrädern ermögl ichen.

Je größer die relative Verdrehlage der Kegelverbindung zwischen den einander benachbarten Anlagekonen ist, desto größer ist d ie Vorspannkraft, d ie über eine Feststel leinrichtung definiert festlegbar ist, d ie insbesondere in Form einer Feststel lschraube ausgebi ldet sein kann.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestel lten Ausführungsbeispiels im Einzel nen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung;

Fig. 2 einen Zentralschnitt des Ausführungsbeispieles;

Fig. 3 eine schematisch vereinfacht gezeichnete perspektivische

Schrägansicht, in der ledigl ich Komponenten der Getriebeeinrichtung des Ausführungsbeispieles gezeigt sind;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer gesondert dargestel lten Ritzel

des Ausführungsbeispieles und

Fig. 5 eine Schnittdarstel l ung der Ritzeleinheit entsprechend der in

Fig. 4 m it B-B angegebenen Schn ittl inie.

U nter Bezug auf d ie beigefügte Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung am Beispiel einer Bearbeitungsvorrichtung in Form einer Bearbeitungseinheit 2 erläutert, d ie an einer Arbeitsstation der Werkzeugscheibe eines in der Zeichnung n icht dargestel lten Werkzeugrevolvers anbringbar ist. Die Bearbeitungseinheit 2 weist auf einem G rundkörper 4, der an der Werkzeugscheibe festlegbar ist, ein Getriebegehäuse 6 auf, an dem sich ein Werkzeughalter 8 übl icher Bauweise befindet, in den ein betreffendes, n icht gezeigtes Bearbeitungswerkzeug einsetzbar ist. Eine seitl ich von der Werkzeugaufnahme 8 angeordnete Rohrleitung 1 0 dient der Zufuhr von Schneideöl oder Kühlschm iermittel zum Bearbeitungsbereich.

Wie Fig. 2 und 3 zeigen, befindet sich im Getriebegehäuse 6 eine Getriebeeinrichtung für die Drehmomentübertragung von einer Abtriebseinheit in Form einer Eingangswel le 1 2 zu einer Antriebseinheit in Form einer Aus-gangswel le 14, deren letztere m it dem in Fig. 2 und 3 l inks gelegenen Wellenende das Aufnahmetei l des Werkzeughalters 8 m it einem I nnenkonus 1 6 bildet und m it einem Wälzlager 1 8 im Getriebegehäuse 6 gelagert ist. Das andere Ende der Ausgangswel le 14, das ebenfal ls mit einem Wälzlager 20 gelagert ist, ist mit einem ein Teil der Getriebeeinrichtung bi ldenden Kron-rad 22 fest verbunden. Die Eingangswel le 1 2 der Abtriebseinheit weist an dem in d ie Aufnahme der n icht gezeigten Werkzeugscheibe einsetzbaren Ende ein Kuppl ungstei l 24 auf, das bei der eingesetzten Position m it dem inneren Antrieb der Werkzeugscheibe in Kuppl ungseingriff kommt. Am anderen inneren Ende der Eingangswel le 1 2 befindet sich als Tei l der Ge-triebeeinrichtung ein Stirnrad 26, das, wie das Kronenrad 22 der Ausgangswel le 14 ein Übertragungszahnrad der Getriebeeinrichtung bi ldet. I n dem an das Stirnrad 26 ansch l ießenden Bereich ist d ie Eingangswel le 1 2 m ittels einer Wälzlagereinheit 28 gelagert.

Für d ie Drehmomentübertragung zwischen dem Stirnrad 26 der Abtriebseinheit, das das erste Übertragungszahnrad der Getriebeeinrichtung bi ldet, zum Kronrad 22, das das zweite Übertragungszahnrad der Getriebeeinrichtung bildet, ist eine als Ganzes mit 30 bezeichnete Ritzeleinheit vorgesehen, die mittels Wälzlagern 32 und 34 mit zur Eingangswelle 12 parallel und zur Ausgangswelle 14 senkrecht verlaufender Drehachse drehbar gela-gert ist. Die Ritzeleinheit 30 ist aus drei Zahnrädern in Form von Stirnrädern gebildet, deren erstes Zahnrad 36 sich als mittleres Zahnrad zwischen einem zweiten Zahnrad 38 und einem dritten Zahnrad 40 befindet. Die Zahnräder 36, 38 und 40 sind zur Drehachse 42 (Fig. 5) konzentrisch durch Stirnräder gebildet, die, was die Verzahnung betrifft, gleich ausgebildet sind, die gleiche Zähnezahl besitzen und den gleichen Außendurchmesser der Verzahnung bilden. Zweites Zahnrad 38 und drittes Zahnrad 40 weisen jeweils einen Wellenzapfen 44 bzw. 46 als Sitz für die Wälzlager 34 bzw. 32 auf.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, befindet sich die Ritzeleinheit 30 relativ zu dem das erste Übertragungszahnrad bildenden Stirnrad 26 und zu dem das zweite Übertragungszahnrad bildenden Kronrad 22 in einer solchen axialen Position, dass das Stirnrad 26 mit seinen Zähnen 48 (lediglich einige in Fig. 3 beziffert) nur mit der Verzahnung des ersten Zahnrades 36 und mit der Verzahnung des zweiten Zahnrades 38 in Eingriff ist. Das Kronrad 22 ist mit seinen Zähnen 50 (von denen nur einige in Fig. 3 beziffert sind) nur mit der Verzahnung des ersten Zahnrades 36 und des dritten Zahnrades 40 in Eingriff. Die Zahnräder 36, 38 und 40 sind relativ zueinander verdrehbar, sind jedoch durch eine zwischen ihnen herstellbare Reibschlussverbindung ge-gen ein gegenseitiges Verdrehen sicherbar.

Die Einzelheiten der Reibschlussverbindung sind der Fig. 5 am deutlichsten entnehmbar. Wie gezeigt, befindet sich in den Wellenzapfen 44, 46 vom zweiten Zahnrad 38 und drittem Zahnrad 40 jeweils ein Innenrohr 52, die an ihrem inneren Ende jeweils in einen Anlagekonus 54 übergehen, die mit ihrer äußeren Kegelfläche an Anlagekonen 56 im Inneren des mittleren,

ersten Zahnrades 36 anliegen, wobei zwischen den Anlagekonen 54 ein Abstand in Form eines Spalts 58 gebildet ist, siehe Fig. 5. Die Innenrohre 52 sind mittels einer Schrumpfklebeverbindung 60 mit dem zugehörigen Wellenzapfen 44, 46 fest verbunden. Bei Herstellen eines Reibschlusses zwischen den Anlagekonen 54 und den Anlagekonen 56 am mittleren, ersten Zahnrad 36 ist daher ein Drehmoment zwischen den Zahnrädern 36, 38 und 40 übertragbar. Zum Herstellen dieses Reibschlusses ist eine Feststellschraube 62 vorgesehen, mittels deren die Anlagekonen 54 gegeneinander spannbar sind und dadurch den Reibschluss an den Anlagekonen 56 des ersten Zahnrades 36 bilden.

Bei dieser Anordnung bildet die Ritzeleinheit 30 eine Vorspanneinrichtung, mittels deren die Getriebeeinrichtung derart vorspannbar ist, dass die Drehmomentübertragung von Abtriebseinheit 12 zu Antriebseinheit 14, d.h. vom Stirnrad 26, dass das erste Übertragungszahnrad bildet, zum Kronrad 22, das das zweite Übertragungszahnrad bildet, spielfrei erfolgt. Hierfür wird so vorgegangen, dass das zweite Zahnrad 38 relativ zum mittleren, ersten Zahnrad 36 derart verdreht wird, dass die Verzahnung des ersten Zahnrades 36 an der einen Flanke der Zähne 48 des Stirnrades 26 anliegt, während die Verzahnung des zweiten Zahnrades 38 an der jeweils benachbarten Gegenflanke der Zähne 48 des Stirnrades 26 anliegt. Seitens des Kronrades 22 wird durch entgegengesetztes Verdrehen des dritten Zahnrades 40 zum ersten Zahnrad 36 in einer analogen Weise vorgegangen, so dass die Zähne des Zahnrades 36 an der einen Flanke der Zähne 50 und die Zähne des dritten Zahnrades 40 an den Gegenflanken der Zähne 50 des Kronrades 22 anliegen.

Um eine Vorspannung für diese Anlage zu erzeugen, werden nunmehr zweites Zahnrades 38 und drittes Zahnrad 40 weiter gegensinnig verdreht, wobei in den die Innenrohre 52 mit dem jeweiligen Anlagekonus 54 verbindenden Bereich 64, siehe Fig. 5, eine Torsionspannung erzeugt wird, die die Vorspannkraft der Flankenanlage bildet. Durch Festziehen der Feststellschraube 62, die die Anlagekonen 54 unter Verringerung der Weite des Spaltes 58 gegeneinander spannt, verstärkt sich die Reibkraft zwischen den den Zahnrädern 38 und 40 zugehörigen Anlagekonen 54 und den Anlage-konen 56 des mittleren, ersten Zahnrades 36, so dass die durch das Ver-drehmoment generierte Vorspannkraft beibehalten ist. Da gleichzeitig an dem das erste Übertragungszahnrad bildenden Stirnrad 26 die Flanken der Zähne 48 einseitig sowohl mit der Verzahnung des ersten Zahnrades 36 als auch der Verzahnung 38 unter der Vorspannung anliegen und beide Flan-ken der Zähne 50 des Kronrades 22 als dem zweiten Übertragungszahnrad gleichzeitig an beiden Zahnflanken der Zähne von erstem Zahnrad 36 und drittem Zahnrad 40 unter Vorspannung in Eingriff sind, ist der gesamte Getriebestrang der Getriebeeinrichtung zwischen Eingangswelle 12 und Ausgangswelle 14 spielfrei. Für den Erhalt der dahingehenden Vorspannung wird vorzugsweise in Blickrichtung auf die Fig. 4 gesehen das mittlere

Zahnrad 36 nach links gedreht und die beiden äußeren Zahnräder 38 und 40 in die andere, insoweit gegenläufige rechte Richtung.