DE2758174C3 - Einrichtung zum Erzeugen von Zähnen unterschiedlicher Dicke auf Zahnradhobelmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen ⁶" von Zähnen unterschiedlicher Dicke beim Herstellen von Lenksegmenten oder ähnlichen Werkstücken auf einer Zahnradhobelmaschine, bei der zwischen dem Werkstück und einem Hobelkamm eine aus einer Wälzdrehung um die WerkslUckachse und einer Wälzverschiebung quer zur Werkstückachse zusammengesetzte Teilwälzbewegung sowie eine längs der Werkstückachse hin· und hergehende Hobelbewegung stattfindet, und eine von einer Schablone gesteuerte, quer zur Werkstückachse gerichtete Zusatzbewegung stattfindet und wobei der Hobelkamm um eine zur Richtung der Hobelbewegung normale Schwenkachse in eine Ruhestellung schwenkbar ist.

Bei einer bekannten Zahnradhobelmaschine dieser Gattung (DE-PS 19 50 959) ist die von der Schablone gesteuerte Zusatzbewegung eine in oder entgegengesetzt zu der Richtung der Wälzverschiebung stattfindende geradlinige Bewegung, die der Wälzverschiebung überlagert ist und ebenso wie diese von einem Wälzschlitten samt darauf um die Werkstückachse drehbar gelagertem Werkstücktisch ausgeführt wird. Die träge Masse des Wälzschlittens samt Werkstücklisch und Werkstück ist erheblich und deshalb ist es schwierig, die Zusatzbewegung, die für eine gewünschte Veränderung des Verlaufs der Wälzkurve des Werkstücks erforderlich ist, mit einer Genauigkeit auszuführen, die den heutigen Anforderungen an Verzahnungen, beispielsweise bei Lenkgetrieben für Kraftfahrzeuge, entspricht. Diese Schwierigkeit hat zur Folge, daß die Arbeitsgeschwindigkeit der bekannten Zahnradhobelmaschine begrenzt werden muß, damit der ungünstige Einfluß der genannten tragen Massen auf die Arbeitsgenauigkeit im Rahmen der zulässigen Toleranzen bleibt. Die Begrenzung der Arbeitsgeschwindigkeit bleibt indessen eine Notlösursg, vor allem beim Bearbeiten von Werkstücken, die wie Lenksegmente für Kraftfahrzeuge in großen Stückzahlen hergestellt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradhobelrnaschine der eingangs beschriebenen Gattung derart zu gestalten, daß mit ihr auch bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten erwünschte Veränderungen des Verlaufs der Wälzkurve des Werkstücks mit großer Genauigkeit durchgeführt werden können. Eine solche Veränderung ist vor allem die bei Lenkgetrieben übliche Profilverschiebung eines oder mehrerer mittlerer Zähne.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die von der Schablone gesteuerte Zusatzbewegung eine Schwenkung des Hobelkamms um die Schwenkachse in Richtung auf die Ruhestellung ist.

Die Massenträgheit des Hobelkamms wird bei üblichen Zahnradhobelmaschinen schon deshalb gering gehalten, weil es üblich ist, den Hobelkamm am Ende jedes Arbeitshubes vom Werkstück weg in eine Ruhestellung zu schwenken, damit er während des Rückhubes das Werkstück nicht berührt. Deshalb treten auch keine erheblichen Massenträgheitskräfte auf, wenn die Arbeitsstellung des Hobelkamms erfindungsgemäß verändert wird.

Es ist zwar auch schon eine Kopierfräsmaschine bekannt (US·PS 28 56 823), auf der beispielsweise elliptische Zahnräder durch Abtasten einer elliptischen Schablone gefräst werden können. Dabei handelt es sich jedoch nicht um eine nach dem Teilwälzverfahren arbeitende Maschine, sondern das Werkstück ist ortsfest gelagert und dreht sich ständig um seine eigene Achse, während es von einem schneckenförmigen Wälzfräser bearbeitet wird, der parallel zur Werkstückachse auf- und abbewegbar sowie durch die Schablone gesteuert entsprechend der Ellipsenform im rechten Winkel zur Werkstückachse zustellbar ist, Eine Wälzverschiebung, wie sie für Teilwälzverfahren typisch ist, findet nicht statt.

Für die Ausführung der erfindungsgemäßen Maschine ist es nicht entscheidend, ob die Komponenten der Teilwälzbewegung, nämlich die Wälzdrehung und die

Wälzverschiebung, beide vom Werkstück ausgeführt werden oder ob es der Hobelkamm ist, der eine dieser Bewegungen oder sogar beide ausführt. Desgleichen ist es nicht entscheidend, ob die hin- und hergehende Hobelbewegung vom Hobelkamm oder vom Werkstück ausgeführt wird. Bei all diesen Bewegungen handelt es sich um Relativbewegungen, die in verschiedener Weise auf den Hobelkamm und das Werkstück verteilt werden können.

Zweckmäßigerweise baut die Erfindung jedoch auf '° den Merkmalen der bekannten gattungsgemäßen Zahnracihobelmaschine (DE-PS 19 50 959) auf, daß das Werkstück und die Schablone an einem Werkstücktisch befestigt sind, der für die Wälzdrehung um die Werkstückachse drehbar auf einem die Wälzverschiebung ausführenden. Wälzschlitten gelagert ist, auf dem ein ebenfalls quer zur Werkstückachse bewegbarer, die Schablone abtastender Taster gelagert ist, und daß der Hobelkamm an einem Hobelschlitten gelagert ist, der an einer Führung eines Ständers parallel oder — beim Hobeln .schrägverzahnter Werkstücke — im spitzen Winkel zur Werkstückachse verschiebbar gefühn ist.

Diese bekannte Konstruktion ist erfindungsgemäß vorzugsweise dadurch weitergebildet, daß der Taster mit einer sich in Richtung der Wälzverschiebung erstreckenden und quer dazu verstellbar am Wälzschlitten gelagerten ersten Leitschiene verbunden ist, die durch einen an der Führung des Ständers gelagerten zweiten Taster abtastbar ist, welcher durch einen Winkeltrieb mit einer sich in Richtung der Hobelbewegung erstreckenden und quer dazu an der Führung des Ständers geführten zweiten Leitschiene verbunden ist, die ihrerseits durch einen am Hobelschlitten gelagerten dritten Taster abtastbar ist, der durch einen weiteren Winkeltrieb mit dem Hobelkamm verbunden ist.

Die im Vorstehenden beschriebene Konstruktion läßt sich an vorhandene Zahnradhobelmaschinen der eingangs beschriebenen Gattung vor allem dann leicht anbauen, wenn der unmittelbar mit der Schablone zusammenwirkende erste Taster mit der ersten *<> Leitschiene ebenfalls durch einen die Tasterbewegungen in die Richtung der Werkstückachse umlenkenden Winkeltrieb verbunden ist.

Es ist ferner zweckmäßig, wenn der weitere Winkeltrieb, der den dritten Taster mit dem Hobelkamm verbindet, einen schrägen Führungskörper aufweist. Dieser Führungskörper kann eine sehr kleine Steigung haben. Aus dem gemäß Anspruch 2 von der bekannten gattungsgemäßen Einrichtung übernommenen Merkmal, daß die Schablone an einem Werkstücktisch befestigt ist, der die Wälzdrehung ausführt, ergibt sich nämlich die — ebenfalls bekannte — Möglichkeit, die erforderliche Zusatzbewegung auf die Schablone stark vergrößert darzustellen. Dies aber hat bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Folge, daß der schräge Führungskörper eine entsprechende Wegverkleinerung bewirken muß, damit der Hobelkamm nur die erforderlichen, sehr kleinen Zusatzbewegungen ausführt. Entsprechend der notwendigen Verkleinerung der Bewegung, die der schräge Führungskörper auf den Hobelkamm überträgt, werden Reaktionskräfte nur verkleinert vom Hobelkamm auf den dritten Taster übertragen, wenn nicht eine im Bereich der Selbsthemmung liegende Steigung des schrägen Führungskörpers die Übertragung solcher Kräfte überhaupt ausschließt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen erläutert.

Fig. I ist eine Schrägansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer ernndungsgemäßen Zahnradhobelmaschine und

Fig,2 ist eine stark vereinfachte Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Die in zwei Ausführungsbeispielen dargestellte Zahnradhobelmaschine hat die Aufgabe, an einem Werkstück 10, beispielsweise einem Lenksegment, eine Verzahnung mit einem mittleren Zahn 10' und vier (Fig, 1) bzw. zwei (Fig,2) weiteren Zähnen 10" herzustellen. Der mittlere Zahn 10' weist im Vergleich mit den übrigen Zähnen 10" eine von der Werkstückachse 12 weg gerichtete Profilverschiebung auf, die in F i g. 2 deutlich erkennbar ist und zur Folge hat, daß der mittlere Zahn 10' dicker ist als die übrigen Zähne 10". Solche Verzahnungen sind bei Lenkgetrieben üblich, die bei Geradeausfahrt ein direkteres Übersetzungsverhältnis haben als bei stark eingeschlagenen Rädern.

Das Werkstück 10 ist auf einem Werkstücktisch 14 befestigt, der um die in beiden Beispielen senkrechte Werkstückachse 12 drehbar auf einem Wälzschlitten 16 gelagert ist. Der Wälzschlitten 16 iu. längs in beiden Beispielen waagerechter Führungen 13 auf einem Unterschlitten 20 verschiebbar geführt. Eine Drehung des Werkstücktisches 14 im Sinne Jes Doppelpfeils 22 wird im folgenden als Wälzdrehung bezeichnet, während eine geradlinige Verschiebung des Wälzschlittens 16 im Sinne des Doppelpfeils 24 im folgenden als Wälzverschiebung bezeichnet wird.

Der in F i g. 1 nur andeutungsweise und in F i g. 2 nicht dargestellte Unterschlitten 20 ist derart geführt, daß er im rechten Winkel zur Richtung der Wälzverschiebung 24 verlaufende Zustellbewegungen 26 in bezug auf einen Ständer 28 ausführen kann. Der Ständer 28 weist eine Führung 30 auf, an der ein Hobelschlitten 32 verschiebbar geführt ist. Bewegungen des Hobelschlittens 32 längs der Führung 30 werden im folgenden als Hobelbewegung 34 bezeichnet. Die Führung 30 — und dementsprechend die Hobelbewegung 34 ist im dargestellten Beispiel senkrecht; zum Hobeln schrägverzahnter Werkstücke läßt sich die Führung 30 schrägsteilen.

Am Hobelschlitten 32 ist ein Kammträger 36 um eine normal zur Richtung der Hobelbewegung 34 verlaufende, im dargestellten Beispiel also waagerecht?, und zur Richtung der Wälzverschiebung 24 para'lele Schwenkachse 38 schwenkbar gelagert.

Am Kammträger 36 ist ein Hobelkamm 40 befestigt. Die Bewegungen, die der Hobelkamm 40 beim Schwenken des Kammträgers 36 um die Schwenkachse 38 ausführt, werden im folgenden als Zusatzbewegung 42 bezeichnet; der Schwenkbereich des Kammträgers 36 ist so begrenzt, daß die Zusatzbewegung 42 im wesentlichen rechtwinklig zur Werkstückachse 12 verläuix.

Am Werkstücktisch 14 ist eine Schablone 44 befestigt, die in ihrem mittleren Bereich einen Vorsprung 46 aufweist. Auf der Schablone 44 läuft eine Rolle 48, die an einem ersten Taster 50 gelagert ist. Der erste Taster 50 ist parallel zur Richtung der Wälzverschiebung 24 in einem am Wälzschlitten 16 befestigten ersten Gehäuse 52 verschiebbar geführt und mit einem im rechten Winkel dazu im selben Gehäuse 52 verschiebbar geführten Stößel 54 durch einen ersten Winkeltrieb 56 verbunden.

Der Stößel 54 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 in der Senkrechten, ateo parallel zur Werkstück · achse 12 und zur Hobelbewegung 34 verschiebbar; beim Ausführungabeispiel gemäß Fig.2 dagegen waage-

recht, also im rechten Winkel· nicht nur zur Wälzverschiebung 24, sondern auch zur Werkstückachse 12 und Hobelbewegung 34.

Bei beiden Ausführungsbeispielen besteht der erste Winkeltrieb 56 aus einer am ersten Taster 50 ausgebildeten Zahnstangenverzahnung 58. einem damit kämmenden ersten Ritzel 60 sowie einem zweiten Ritzel 62, das mit dem ersteh gleichachsig und starr verbunden ist und mit einer Zahnstangenverzahnung 64 am Stößel 54 kämmt. Der Stößel 54 ist durch eine nur irr F i g. I dargestellte Feder 66 derart vorgespannt, daß er stets bestrebt ist, den ersten Taster 50 an der Schablone 44 anliegend zu halten.

Beiden dargestellten Ausführungsbeispielen ist ferner gemeinsam, daß an dem vom Winkeltrieb 56 entfernten Ende des Stößels 54 eine erste Leitschiene 68 auswechselbar befestigt ist. auf der eine Rolle 70 läuft.

ινιι; IXUItU / U I.M «If I Cf If CHI /.WC UC11 I ilMCI / L· ge I il gCl I. UCI parallel zum Stößel 54, also gemäß F i g. I senkrecht, gemäß Fig. 2 aber waagerecht verschiebbar in einem an der Führung 30 befestigten zweiten Gehäuse 74 geführt ist. Im zweiten Gehäuse 74 ist bei beiden Ausführungsbeispielen ein zweiter Stößel 76 parallel zur Richtung der Wälzverschiebung 24 verschiebbar geführt. Der zweite Taster 72 ist mit dem zweiten Stößel 76 durch einen Winkeltrieb 78 verbunden, der in beiden dargestellten Ausführungsbeispielen von einem am zweiten Taster 72 befestigten schrägen Führungskörper 80 und einer darauf laufenden, am zweiten Stößel 76 gelagerten Rolle 82 gebildet ist.

Am vom Winkeltrieb 78 abgewandten Ende des zweiten Stößels 76 ist eine zweite Leitschiene 84 befestigt, die sich parallel zur Hobelbewegung 34 erstreckt. Auf der zweiten Leitschiene 84 läuft -eine Rolle 86. die an einem dritten Taster 88 gelagert ist. Der dritte Taster ist in beiden dargestellten Ausführungsbeispielen ein zweiarmiger Hebel, der etwa in der Mitte zwischen seinen beiden Enden auf einer am Hobelschlitten 32 befestigten Kippachse 90 gelagert ist. Die Kippachse 90 erstreckt sich gemäß Fig. I und 2 im rprh'pn WinWpl 7iir WprWctii^lijohc» ti >'rui 711Γ

Richtung der Wälzverschiebung 24.

Das von der Rolle 86 abgew andte Ende des kippbaren dritten Tasters 88 ist gelenkig mit einer Stange 92 verbunden, die normal zur Richtung der Hobelbewegung 34 verschiebbar im Hobelschlitten 32 geführt ist und einen schrägen Führungskörper 94 trägt, auf dem eine Rolle 96 läuft. Die Rolle % ist auf einem im wesentlichen senkrechten Achszapfen 98 drehbar am Kammträger 36 gelagert und bildet zusammen mit dem Fiihrungskörper 94 einen dritten Winkelbetrieb 97. Der Führungskörper 94 ist durch eine Feder 99 belastet, die bestrebt ist. die Rolle 86 an der zweiten Leitschiene 84 anliegend zu halten.

Gemäß F i g. 1 läßt sich die Kippbewegung des dritten Tasters 88 mit einem laschenartigen Anschlag 100 begrenzen, der mittels eines Exzenters 102 einstellbar s am Hobelschlitfen 32 gelagert ist.

Die Arbeitsweise der Zahnradhobelmaschine ist bei beiden dargestellten Ausführungsbeispielen die folgende:

Die Wälzdrehung 22 und die Wälzverschiebung 24 sind durch ein nicht dargestelltes bekanntes Wälzgetriebe, beispielsweise ein in der DL-PS 19 50 959 dargestelltes Wechselrädergetriebe oder ein in ebenfalls bekannter Weise mit Rollbogen und Rollbändern arbeitendes Wälzgetriebe, aufeinander abgestimmt und beide von einem gemeinsamen Antrieb abgeleitet. Gleichzeitig mit der Wäl/drehung 22 und der Wälzverschiebung 24 findet die Hobelbewegung 34 statt, durch die der rluueisCfiniirM 32 i'tiSCi'i tüii- üi'iu ciuucwOgi Wii'u, VVOuCi der Kammträger 36 samt Hobelkamm 40 während jeder Abwärtsbewegung eine Arbeitsstellung und während jeder Aufwärtsbewegung eine Ruhestellung einnimmt. Die Ruhestellung wird mittels eines nicht dargestellten, ebenfalls bekannten, beispielsweise elektromagnetischen oder hydraulischen Antriebs dadurch hergestellt, daß der Kammträger 36 um die Schwenkachse 38 von der Werkstückachse 12 weggeschwenkt wird.

Wenn im Verlauf der Wälzdrehung die Rolle 48 des ersten Tasters 50 auf den Vorsprung 46 der Schablone 44 aufläuft, wird der erste Taster 50 in Richtung von der

jo Werkstückachse 12 weg verschoben, wodurch eine Verschiebung des ersten Stößels Ü4 in F i g. 1 nach oben bzw. in Fig. 2 nach links hervorgerufen wird. Die erste Leitschiene 68 ist lang genug, um diese Verschiebung unabhängig von der Stellung des Wälzschlittens 16 auf den zweiten Taster 72 zu übertragen, so daß der zweite Winkeltrieb 78 eine entsprechende, zur Richtung der Wälzverschiebung 24 parallele Verschiebung des zweiten Stößels 76 hervorruft. Die zweite Leitschiene 84 ist lang genug, um diese letztgenannte Verschiebung unabhängig von der Stellung des Hobelschlittens 32 in pine KinnhpwpcJurKT dp«; dritten Tasters 88 um die Kippachse 90 umzusetzen. Diese Kippbewegung hat eine Verschiebung des Führungskörpers 94 zur Folge, die ihrerseits über die Rolle 96 eine Schwenkung des Kammträgers 36 um die Schwenkachse 38 hervorruft: diese Schwenkung bedeutet, daß der Hobelkamm 40 eine von der Werkstückachse 12 weg gerichtete Zusatzbewegung 42 ausführt. Bei den auf diese Zusatzbewegung folgenden, abwärtsgerichteten Arbeitshüben des Hobelschlittens 32 entsteht der m.itlerc Zahn 10' mit einer von der Werkstückachse 12 weg gerichteten, positiven Profilverschiebung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Einrichtung zum Erzeugen von Zähnen unterschiedlicher Dicke beim Herstellen von Lenksegmenten oder ähnlichen Werkstücken auf einer Zahnradhobelmaschine, bei der zwischen dem Werkstück und einem Hobelkamm eine aus einer Wälzdrehung um die Werkstückachse und einer Wälzverschiebung quer zur Werkstückachse zusammengesetzte Teil wälzbewegung sowie eine längs '° der Werkstückacbse hin- und hergehende Hobelbewegung stattfindet, und eine von einer Schablone gesteuerte, quer zur Werkstückachse gerichtete Zusatzbewegung stattfindet und wobei der Hobelkamm um eine zur Richtung der Hobelbewegung normale Schwenkachse in eine Ruhestellung schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Schablone (44) gesteuerte Zusatzbewegung (42) eine Schwenkung des Hobelkamms (40) y/n die Schwenkachse (38) in Richtung auf die Ruhestellung ist

2. Einrichtung nach Anspruch I für eine Zahnradhobelmaschine, bei der das Werkstück und die Schablone an einem Werkstücktisch befestigt sind, der für die Wälzdrehung um die Werkstückachse drehbar auf einem die Wälzverschiebung ausführenden Wälzschlitten gelagert ist, atrf dem ein ebenfalls quer zur Werkstückachse bewegbarer, die Schablone abtastender Taster gelagert ist, und der Hobelkamm an einem Hobelschlitten gelagert ist, der an einer Führung eines Ständers parallel oder im spitzen Winket zur Werkstückachse verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (50) mit einer sich in Richtung der Wälzverschiebung (24) erstreckenden und quer da; j verstellbar am Wälzschlitten (16) gelagerten ersten Leitschiene (68) verbunden ist, die durch einen an der Führung (30) des Ständers (28) gelagerten zweiten Taster (72) abtastbar ist, welcher durch einen Winkeltrieb (78) mit einer sich quer in Richtung der Hobelbewegung (34) erstreckenden und quer dazu am Ständer (28) geführten zweiten Leitschiene (84) verbunden ist, die ihrerseits durch einen am Hobelschlitten (32) gelagerten dritten Taster (88) abtastbar ist, der durch einen weiteren Winkeltrieb (97) mit dem Hobelkamm (40) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unmittelbar mit der Schablone (44) zusammenwirkende erste Taster (50) mit der ersten Leitschiene (68) durch einen die Tasterbewegung in der Richtung der Werkslückachse (12) umlenkenden Winkeltrieb (56) verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Winkeltrieb (97) einen schrägen Führungskörper (94) aufweist.