Die Erfindung betrifft Kegelradverzahnmaschinen zum Bearbeiten von Kegelrädern und Spannvorrichtungen für solche Kegelradverzahnmaschinen.

Es gibt verschiedene Vorrichtungen, die verwendet werden, um ein Kegelrad an der Spindel einer Verzahnungsmaschine zu befestigen. Typischerweise werden Spannvorrichtungen in der Form von Zangenspannsystemen eingesetzt. Ein solches Zangenspannsystem umfasst verschiedene Zangen- und Greifelemente, die umgebaut werden müssen, wenn Kegelräder einer anderen Teilefamilie bearbeitet werden sollen. Dazu sind diverse Schraubverbindungen zu betätigen. Bei diesem sogenannten Umrüsten muss die Vorrichtung gesäubert werden.

Es ist ein Nachteil dieser Spannvorrichtungen, dass der Umrüstaufwand beim Umrüsten auf ein anderes Werkstück relativ hoch ist. Ausserdem muss im Anschluss daran der Rundlauf der neu montierten Vorrichtung geprüft werden, was ein relativ langwieriger Vorgang ist.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wechselvorrichtung bereit zu stellen, die es ermöglicht die Umrüstzeit merklich zu reduzieren, die erforderlich ist, wenn ein Verzahnungsmaschinen auf ein anderes Kegelrad umgerüstet wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Verzahnungsmaschine mit einer solchen Umrüstvorrichtung bereitzustellen, die eine kürzere Rüstzeit hat als Verzahnungsmaschinen, die mit konventionellen Zangenspannsystemen ausgestattet sind.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäss durch eine Verzahnungsmaschine gemäss Schutzanspruch 1 und eine Spannvorrichtung gemäss Schutzanspruch 13 gelöst.

Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine neuartige Verzahnungsmaschine zum Bearbeiten eines Kegelrads bereit gestellt wird, die eine Werkstückspindel mit einer Spannvorrichtung zum Einspannen des Kegelrads aufweist, wobei die Spannvorrichtung an einem Anschlussbereich der Werkstückspindel befestigt ist. Die Spannvorrichtung weist einen Wechseladapter auf, der mit Zangen- und/oder Klemmvorrichtungen und/oder Adapterhülsen und/oder einer Anschlussbuchse ausgestattet ist, um ein bestimmtes Kegelrad koaxial aufnehmen und befestigen zu können. Weiterhin umfasst die Spannvorrichtung eine Grundaufnahmevorrichtung, die an dem Anschlussbereich der Werkstückspindel befestigt und zur Aufnahme des Wechseladapters ausgelegt ist. Um ein schnelles und problemloses Umrüsten zu ermöglichen, ist eine Bajonett-Verbindung vorgesehen, die es ermöglicht durch eine Steck-Dreh-Bewegung den Wechseladapter mit der Grundaufnahmevorrichtung lösbar zu verbinden. Dann kommt eine Spannmutter zum Einsatz, um den Wechseladapter an der Grundaufnahmevorrichtung zu befestigen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Verzahnungsmaschine sind den abhängigen Schutzansprüchen 2 bis 12 zu entnehmen.

Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine neuartige Spannvorrichtung zum Einspannen eines Kegelrads bereitgestellt wird, die speziell zur Verwendung in einer Verzahnungsmaschine zum Bearbeiten von Kegelrädern ausgelegt ist. Die Spannvorrichtung ist an einer Werkstückspindel der Verzahnungsmaschine befestigbar. Sie umfasst einen Wechseladapter, der mit Zangen- und/oder Klemmvorrichtungen und/oder Adapterhülsen und/oder einer Anschlagbüchse ausgestattet ist, um ein bestimmtes Kegelrad koaxial aufnehmen und befestigen zu können. Weiterhin umfasst die Spannvorrichtung eine Grundaufnahmevorrichtung, die an einem Anschlussbereich der Werkstückspindel befestigbar und zur Aufnahme des Wechseladapters ausgelegt ist. Die Spannvorrichtung weist eine Bajonett-Verbindung auf, die es ermöglicht durch eine Steck-Dreh-Bewegung den Wechseladapter mit der Grundaufnahmevorrichtung lösbar zu verbinden. Dann kommt eine Spannmutter zum Einsatz, um den Wechseladapter an der Grundaufnahmevorrichtung zu befestigen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Spannvorrichtung sind den abhängigen Schutzansprüchen 14 bis 21 zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht der Werkstückspindel einer Verzahnmaschine samt einer ersten erfindungsgemässen Spannvorrichtung;

2A eine schematische Schnittansicht eines Wechseladapters einer zweiten erfindungsgemässen Spannvorrichtung;

2B eine schematische Schnittansicht einer Grundaufnahmevorrichtung und einer Werkstückspindel der zweiten erfindungsgemässen Spannvorrichtung;

3 eine schematische Draufsicht einer weiteren erfindungsgemässen Spannvorrichtung.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung werden Begriffe verwendet, die auch in einschlägigen Publikationen und Patenten Verwendung finden. Es sei jedoch angemerkt, dass die Verwendung dieser Begriffe lediglich dem besseren Verständnis dienen soll. Der erfinderische Gedanke und der Schutzumfang der Schutzansprüche soll durch die spezifische Wahl der Begriffe nicht in der Auslegung eingeschränkt werden. Die Erfindung lässt sich ohne weiteres auf andere Begriffssysteme und/oder Fachgebiete übertragen. In anderen Fachgebieten sind die Begriffe sinngemäss anzuwenden.

Um die Umrüstzeiten zu reduzieren, die in konventionellen Kegelrad-Verzahnungsmaschinen jedes Mal auftreten, wenn ein anderer Kegelradtyp eingespannt werden muss, wird gemäss der vorliegenden Erfindung eine Schnellwechsel-Spannvorrichtung bereit gestellt, die einerseits ein schnelles Wechseln ermöglicht und die andererseits in der Lage ist die beim Verzahnen oder anderweitigen Bearbeiten eines Kegelrads auftretenden Kräfte aufzunehmen.

Zielsetzung bei der Erfindung ist es, die zu wechselnden Vorrichtungskomponenten einer Verzahnungsmaschine in eine möglichst kleine und leichte Funktionseinheit zusammenzufassen und diese so auszulegen, dass sie mit wenigen Handgriffen umgerüstet werden kann. Dabei gilt aber zu beachten, dass die auftretenden Kräfte und Vibrationen sehr viel grösser sind als bei Handbohrmaschinen und anderen einfachen Handwerkzeugen, die üblicherweise mit Schnellspannvorrichtungen (Schnellspannfuttern) ausgestattet sind.

Das Ersetzen einer konventionellen Spannvorrichtung durch eine Schnellspannvorrichtung bringt jedoch erst merkliche Einsparungen, wenn die Grundfunktion einer neu umgerüsteten Schnellspannvorrichtung mit oder ohne dem eingespannten Kegelrad bereits außerhalb der Verzahnungsmaschine geprüft wird (zum Beispiel mittels einer Rundlaufprüfung) und zwar bevor diese dann auf der Verzahnungsmaschine eingespannt werden. Diese Maßnahmen reduzieren den Rüstaufwand deutlich.

Mit konventionellen Ansätzen waren Umrüstzeiten zwischen 10 und 40 Minuten üblich wenn von einem Kegelrad eines ersten Typs auf einen anderen Kegelradtyp gewechselt wird. Mit der vorliegenden Erfindung wird die Umrüstzeit zum Umrüsten einer Spannvorrichtung mindestens um einen Faktor 10 reduziert. Das Sparpotential ist besonders in der Serienproduktion enorm.

Gelöst wurde die Aufgabenstellung durch die Trennung der Spannvorrichtung in einen Wechseladapter und eine Grundaufnahmen, die an der Werkstückspindel der Verzahnungsmaschine verbleibt. Dies wird ermöglicht durch die Einführung einer überlagerten, mit Bajonettbefestigung ausgeführten Fugestelle, wie in 1 erkennbar.

Es wird eine neuartige Verzahnungsmaschine zum Bearbeiten eines Kegelrads 11 bereitgestellt wird, die eine Werkstückspindel 14 mit einer zweiteiligen Spannvorrichtung 12, 13 zum Einspannen des Kegelrads 11 aufweist. Die Spannvorrichtung 12, 13 ist an einem Anschlussbereich 15 der Werkstückspindel 14 befestigt, wie in 1 gezeigt. Die Spannvorrichtung weist einen Wechseladapter 12 auf, der mit Zangen- und/oder Klemmvorrichtungen und/oder Adapterhülsen und/oder einer Anschlagbüchse 30 (siehe 2A) ausgestattet ist, um ein bestimmtes Kegelrad 11 koaxial aufnehmen und befestigen zu können. Weiterhin umfasst die Spannvorrichtung eine Grundaufnahmevorrichtung 13, die an dem Anschlussbereich 15 der Werkstückspindel 14 befestigt und zur Aufnahme des Wechseladapters 12 ausgelegt ist.

Um ein schnelles und problemloses Wechseln zu ermöglichen ist mindestens eine Bajonett-Verbindung 16 vorgesehen, die es ermöglicht durch eine Steck-Dreh-Bewegung den Wechseladapter 12 mit der Grundaufnahmevorrichtung 13 lösbar zu verbinden. Bevorzugt ist eine Ausführungsform bei der eine zweite Bajonett-Verbindung vorgesehen ist, die bei der gleichen Steck-Dreh-Bewegung zum Einsatz kommt.

Es kommt gemäss Erfindung eine Spannmutter 31 zum Einsatz, um den Wechseladapter an der Grundaufnahmevorrichtung zu befestigen. Vorzugsweise handelt es sich um eine Kugelgewindemutter, die von Hand gedreht werden kann, um den Wechseladapter an der Grundaufnahmevorrichtung zu befestigen. In 1 und 2B sind im Bereich zwischen der Spannmutter 31 und dem Sicherungsstift 17 Kugelbahnen der Kugelgewindemutter angedeutet. Da eine solche Kugelgewindemutter nahezu reibungsfrei arbeitet, ist es empfehlenswert einen sogenannten Sicherungsstift (z.B. in Form des Stifts 17) einzusetzen, um nach dem erfolgten Drehen der Mutter 31 den Wechseladapter 12 in Bezug auf die Grundaufnahmevorrichtung 13 zu verriegeln. (Der Sicherungsstift sichert die Mutter gegen Lösen, kann man das als verriegeln von 12 in Bezug auf 13 ansehen?

Es gibt gemäss Erfindung verschiedene Arten von Bajonett-Verschlüssen, die verwendet werden können. Ein Bajonett-Verschluss verbindet zwei Teile durch eine Drehung meistens um 90 Grad (1/4 Umdrehung) und rastet dann dort zur Arretierung ein. Es ist aber auch denkbar mit weniger als 90 Grad Drehung einer Verbindung zwischen dem Wechseladapter und der Grundaufnahme sicherzustellen.

Gemäss Erfindung bezeichnet man eine Vorrichtung als Bajonett-Verschluss, die zum leicht lösbaren Verbinden zweier Teile in der Richtung ihrer Längsachsen ausgelegt ist.

In einer ersten Ausführungsform besitzt der Wechseladapter 12, der über die Grundaufnahme 13 geschoben wird, eine Bajonett-Verbindung (in 1 mit 16 angedeutet) mit einem Bajonettkragen 19 an der Grundaufnahmevorrichtung 13, der Laschen 20 und Ausschnitte 21 aufweist und einem komplementären Bajonettkragen 22 an dem Wechseladapter 12, wobei der komplementäre Bajonettkragen 22 Laschen 23 und Ausschnitte 24 aufweist. Details hierzu sind der 3 zu entnehmen.

Beim Befestigen des Wechseladapters 12 an der Grundaufnahmevorrichtung 13 wird der Wechseladapter 12 so auf die Grundaufnahme 13 aufgesetzt, dass die Laschen 23 des Wechseladapters 12 in die Ausschnitte 21 der Grundaufnahmevorrichtung 13 eintauchen und durch das Ausführen einer Drehbewegung des Wechseladapters 12 in Bezug auf die Grundaufnahmevorrichtung 13 unter die Laschen 20 der Grundaufnahmevorrichtung 13 gedreht und dadurch vorläufig befestigt werden. In 3 ist ein Zustand gezeigt, bei dem die Laschen 23 des Wechseladapters 12 genau deckungsgleich unter den Laschen 20 der Grundaufnahmevorrichtung 13 liegen. Der Wechseladapter 12 weist in der gezeigten Ausführungsform insgesamt n=6 Laschen 23 auf. Der komplementäre Bajonettkragen 22 an dem Wechseladapter 12 erstreckt sich entlang eines Kreises, der in 3 mit U2 bezeichnet ist und einen Aussenradius r2 hat. Der komplementäre Bajonettkragen 22 an dem Wechseladapter 12 kann auch als Aussenkragen bezeichnet werden, da seine Laschen 23 radial nach aussen weisen. Der Bajonettkragen 19 der Grundaufnahme 13 erstreckt sich entlang eines Kreises, der in 3 mit U3 bezeichnet ist und einen Radius r3 hat. Der Bajonettkragen 19 an der Grundaufnahme 13 kann auch als Innenkragen bezeichnet werden, da seine Laschen 20 radial nach innen weisen.

Durch das (Fest-)Drehen der Spannmutter 31 wird dann der Wechseladapter 12 mit der Grundaufnahme 13 fest verbunden.

In der 3 ist eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung gezeigt. Es ist der Sicherungsstift 17 zu erkennen. Der Stift 17 ist auf einem Kreis mit dem Radius r1 angeordnet. 3 zeigt einen Zustand bei dem der Wechseladapter 12 mit der Grundaufnahme 13 verbunden aber noch nicht verriegelt ist. Diese Verbindung wurde hergestellt in dem der Wechseladapter 12 auf die Grundaufnahme 13 aufgesetzt und etwas gedreht wurde. Durch ein Betätigen (Drücken, Ziehen oder Drehen) des Stifts 17 kann die Verriegelung gelöst, der Wechseladapter 12 durch Drehen der Spannmutter 31 gelöst und dann zurück gedreht (zum Lösen der Bajonett-Verbindung) und entnommen werden.

Die entsprechenden Elemente sind auch in den 1, 2A und 2B mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.

Die Verbindung erfolgt also gemäss Erfindung über eine Steck-Dreh-Bewegung gefolgt vom (Fest-)Drehen der Spannmutter 31. Die beiden zu verbindenden Teile 12, 13 werden ineinander gesetzt, Dann wird eine Dreh- und Drückbewegung ausgeführt. Der Bajonettverschluss arbeitet also ähnlich wie ein Gewinde, wobei eine feste Verbindung typischerweise mit einer Drehung zwischen 30 und 90 Grad hergestellt wird. Je nach Ausführungsform, sind die beiden Elemente 12, 13 vorläufig durch den Bajonettverschluss 16 miteinander verkoppelt.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann statt einer Kombination eines Sicherungsstiftes und zweier Bajonettkrägen (wie in den Figuren gezeigt) auch eine andere Bajonett-Verbindung mit Verriegelung eingesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stift 17, oder ein Teil des Stiftes, an der Grundaufnahmevorrichtung 13 befestigt und lässt sich, oder das Teil, parallel zu der Rotationsachse R1 bewegen. Durch geeignet Anordnung und Ausführung der Elemente lässt sich durch das Drehen der Spannmutter 31 der Wechseladapter 12 an der Grundaufnahme 13 befestigen und durch den Sicherungsstift 17 verriegeln.

Vorzugsweise ist der Stift 17 oder der Teil des Stifts so parallel zu einer Rotationsachse R2 beweglich gelagert, dass er in eine Richtung mit einer Rückstellkraft beaufschlagt ist, wobei vorzugsweise eine Feder die Rückstellkraft bereitstellt.

Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen bei denen n ≥ 3 Bajonett-Verbindungen vorgesehen sind, wobei bei der Steck-Dreh-Bewegung eine Winkeldrehung um die Rotationsachse R1 von ungefähr 360 Grad / 2n ausgeführt werden muss und wobei n eine ganze Zahl ist.

Der erfindungsgemässe Wechseladapter 12 kann Spannzangen 25 (siehe 1) umfassen, die radial in Richtung einer Adapterrotationsachse R3 zustellbar sind, um ein Kegelradtyp 11 befestigen zu können. Alternativ oder ergänzend kann der Wechseladapter 12 Adapterhülsen aufweisen, die in den Wechseladapter 12 eingesetzt werden, um ein Kegelrad 11 befestigen zu können. Der Wechseladapter 12 kann zusätzlich oder alternativ Klemmvorrichtungen umfassen, um ein Kegelrad 11 in dem Wechseladapter 12 zu befestigen. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform bei der nicht nur eine Spannzange 25 sondern auch eine Zugbüchse 26 vorhanden ist, die im Rahmen der beschriebenen Steck-Dreh-Bewegung mittels einer weiteren Bajonett-Verbindung eine zusätzliche Verbindung herstellt. Diese zusätzliche Verbindung ist im unteren Teil der 1 zu erkennen. Dabei ist vorzugsweise an einem unteren Ende der Spannzange 25 ein Bajonettkragen vorgesehen, der in einen komplementären Bajonettkragen der Zugbüchse 26 gesteckt wird und durch das Drehen darunter greift.

Zum richtigen Ansetzen des Wechseladapters 12 auf der Grundaufnahme 13 kann zum Beispiel eine Markierung vorgesehen sein.

Es kann optional ein Knopf am Stift 17 oder in seinem Umfeld vorgesehen sein, der gedrückt oder gezogen werden muss, um die Verriegelung des Wechseladapters 12 wieder lösen zu können.

Die erfindungsgemässe Schnellwechsel-Spannvorrichtung ist sowohl für den Einsatz in Nassverzahnungsmaschinen und in Trockenverzahnungsmaschinen geeignet. Die Erfindung kann auch bei der Verzahnung mit Minimalschmierung eingesetzt werden. Da bei der Trockenverzahnung typischerweise grössere Geschwindigkeiten gefahren werden und die am Kegelrad auftretenden Kräfte grösser sein können, sollte die Spannvorrichtung entsprechend stärker dimensioniert sein.