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Sebaltgetriebe zum Ableiten einer gleichgerichteten Bewegung mit veränderlichem Hub von einer hin-und hergehenden Bewegung mit gleichbleibendem Ausschlag, insbesondere ft1r den Vorschub- antrieb von hydraulisch getriebenen Werkzeugmaschinen.
Die Erfindung betrifft ein aus einer treibenden Sperrklinke und einem getriebenen Sperrrad bestehendes Schaltgetriebe zum Ableiten einer gleichgerichteten Bewegung mit veränderlichem Hub von einer hin-und hergehenden Bewegung mit gleichbleibendem Ausschlag, insbesondere für den Vorschubantrieb von hydraulisch getriebenen Werkzeugmaschinen mit hin-und hergehendem Werkzeug oder Werkstück, bei dem die Sperrklinke an einer Kulisse'befestigt ist, die um einen in dem Schlitz der Kulisse verschiebbar geführten Zapfen hin- und herverschwenkbar ist.
Derartige Schaltgetriebe weisen den Vorteil auf, dass auch in dem Falle, wenn die Sperrklinke mittels der Kulisse auf einen kleinen Hub eingestellt worden ist, der gesamte Zeitraum zur Verfügung steht, währenddessen der antreibende Teil sich von seinem einen Totpunkt zu seinem ändern Totpunkt bewegt. Dieser Vorteil ist für den Vorschubantrieb von hydraulisch angetriebenen Werkzeugmaschinen besonders wichtig, da sich die Kolben, von denen aus die Vorschubsteuerung angetrieben wird, nur während des eigentlichen Umsteuerns, also nur während eines sehr geringen Zeitraumes bewegen.
Bei den bekannten Schaltgetrieben dieser Art wird mit Hilfe einer Feder die Sperrklinke in die Zahnlücken der Sperrverzahnung hineingedrückt. Diese Vorrichtung neigt jedoch insbesondere bei schnellaufenden Maschinen und geringen Hüben zu schweren Missständen. Die Vorschubbewegung muss während des Umsteuerns der Maschine, also in einem äusserst geringen Zeitraum, ausgeführt werden. Die Sperrklinke bewegt sich dann häufig gegenüber der Sperrverzahnung mit derart grosser Geschwindigkeit, dass der Sperrklinkenfinger trotz der Federbelastung nicht sofort in die zunächstliegende Zahnlücke der Sperrverzahnung hineingedrückt wird. Wenn dann der Sperrklinkenfinger zu der darauffolgenden Zahnlücke gelangt, ist seine Geschwindigkeit schon so gross, dass die Wahrscheinlichkeit des Vorbeigleitens noch erhöht ist.
Bei den bekannten Vorrichtungen besteht also die Gefahr, dass die Sperrverzahnung von der Sperrklinke überhaupt nicht oder nicht in dem gewünschten Masse mitgenommen wird, so dass der mit Hilfe eines derartigen Gesperres bewegte selbsttätige Vorschubantrieb ungenau arbeitet.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass dadurch, dass die Sperrklinke über die Zahnspitzen hinweggleitet, anstatt in eine Zahnlücke einzugreifen, der Sperrklinkenfinger und die Zähne der Sperrverzahnung stark leiden.
Der gleiche Nachteil tritt bei der Bewegungsrichtung in Erscheinung, bei der die Sperrverzahnung nicht von der treibenden Sperrklinke mitgenommen wird. Der Sperrklinkenfinger wird hiebei dauernd durch die Feder auf die Spitzen der Zähne der Sperrverzahnung gedrückt, so dass sich bei dieser Bewegungsrichtung ein unangenehmes Geräusch ergibt und darüber hinaus sowohl der Sperrklinkenfinger als auch die Zähne der Sperrverzahnung stark abgenutzt werden.
Erfindungsgemäss werden die beschriebenen Mängel dadurch beseitigt, dass die Sperrklinke um zwei parallel zueinander liegende Zapfen drehbar angeordnet ist, von denen der eine (abtriebs- zapfen) in einem Gleitstein der Kulisse und der andere (Schwenkzapfen) in einer um die Drehachse des Sperrades frei drehbaren trägen Masse befestigt ist.
Auf diese Weise wird der erste Teil der Hinund Herbewegung der die Sperrklinke treibenden Kulisse nur dazu benutzt, um die Sperrklinke um den Schwenkzapfen herum in'die zunächstliegende Zahnlücke der Sperrverzahiung hinein-'bzw. aus
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ihr herauszuschwenken, indem während dieses kurzen Zeitraumes der Schwenkzapfen infolge des Massen-oder des Reibungswiderstandes der trägen Masse als unbeweglich angesehen werden kann.
Bei der einen Bewegungsrichtung der Kulisse wird also die Sperrverzahnung über den Antriebszapfen und die Sperrklinke erst dann angetrieben, wenn der Finger der Sperrklinke sicher in einer Lücke der Sperrverzahnung ruht ; die träge Masse nimmt, nachdem die Sperrklinke die Schwenkbewegung ausgeführt hat, an der Bewegung der Sperrverzahnung teil. Bei der andern Bewegungsrichtung der Kulisse wird in ähnlicher Weise die Sperrklinke zuerst aus der Sperrverzahnung herausgeschwenkt, bevor der Sperrklinkenfinger über ihre Zähne hinweg zurückgeführt wird. Während dieses Rückganges der Sperrklinke berührt also ihr Finger die Spitzen der Sperrverzahnung überhaupt nicht.
Die beschriebenen Mängel der bekannten Vorrichtungen sind also vollständig beseitigt.
Es ist bereits bekannt, die Sperrklinke bei der Bewegungsumkehr zwangsläufig dadurch in die Verzahnung des Sperrades zu bewegen, dass die Sperrklinke in Reibungsverbindung mit dem Sperrrade selbst steht. Der Trägheitswiderstand der Sperrklinke ist jedoch so gross, dass es völlig unbestimmt ist, wann sie tatsächlich durch die Reibung von dem Sperrade herumgeschwenkt wird. Die Reibung zwischen dem Sperrade und der Sperrklinke ist praktisch zu gering, um diesen nachteiligen Einfluss des Trägheitswiderstandes der Sperrklinke wettzumachen.
Die erfindungsgemäss vorgesehene träge Masse mit dem Schwenkzapfen muss ein verhältnismässig grosses Beharrungsvermögen aufweisen, damit mit Sicherheit erreicht wird, dass der Schwenkzapfen am Anfange jeder Hin-und Herbewegung der Kulisse als fester Drehpunkt für die Sperrklinke dienen kann. Zu diesem Zweeke wird erfindungsgèmäss vorgesehlagen, dass die Bremswirkung der trägen Masse durch einen oder mehrere mittels einer Feder an diese angedrückten Bolzen erhöht wird.
Wie schon beschrieben, nimmt die träge Masse an der. Bewegung der Sperrverzahnung teil, sobald die Sperrklinke in eine Zahnlücke der Sperrverzahnung hineingeschwenkt worden ist. Ein gewisser Mangel der beschriebenen Ausführungsform'besteht darin, dass die träge Masse umständlich unter Zwischenschaltung der Sperrklinke und des Schwenkzapfens von der die Sperrklinke treibenden Kulisse mitgenommen und hiebei die Spitze des Klinkenfingers bis auf den Grund der Zahnlücke niedergedrückt wird, so dass die Gefahr einer Beschädigung des Zahnlückengrundes oder eines Verklemmens des Sperrklinkenfingers gegeben ist. Zur Behebung dieses Mangels wird vorgeschlagen, dass der Antriebszapfen mit einem derartigen Spiel in eine Aussparung der trägen Masse eingreift, dass er diese mitnimmt, sobald der Klinkenfinger in eine Zahnlücke des Sperrades hineingedreht ist.
Es genügt vollauf, dass die träge Masse schon dann mitgenommen wird, wenn der Sperrklinkenfinger nur so weit in eine Zahnlücke der Sperrverzahnung hineingeschwenkt worden ist, dass ein Wiederherausspringen unmöglich ist. Sobald sieh der Antriebszapfen an die Seitenfläche der Aussparung angelegt hat, drehen sich dieser Zapfen, die Sperrklinke, das Sperrad und die träge Masse als starres Ganzes mit der Abtriebswelle, so dass sich die relative Lage des Klinkenfingers zur Zahnlücke, in die er eingefallen ist, nicht mehr ändern kann.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, u. zw. ist Fig. 1 ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäss ausgebildetes Schaltgetriebe, Fig. 2 ein Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht bei abgenommenem Deckel, in Pfeilrichtung a-b der Fig. 1 gesehen, wobei der grösstmögliche Hub eingestellt ist, Fig. 4 ein Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 1, Fig. 5 dieselbe Ansicht wie in Fig. 1, wobei jedoch der kleinstmögliche Hub eingestellt ist, Fig. 6 ein Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 1, Fig. 7 die Ansicht eines Einzelteils.
Der Erfindungsgegenstand ist für die Anwendung in einer Shapingmasehine beispielmässig dargestellt. In einer in dem Gehäuse 20 befestigten Büchse 1 ist längsverschiebbar eine Zahnstange 2 j gelagert, in deren Zähne 3 ein Ritzel 4 eingreift. Die Zahnstange 2 wird auf irgendeine Weise während der Umsteuerung des Stössels der Shapingmaschine mit um ein gleichbleibendes Stück in der einen oder andern Richtung verschoben. Es empfiehlt sieh, die Bewegung der Zahnstange von der Vorrichtung abzuleiten, durch die der hydraulisch bewegte Stössel umgesteuert wird. Beispielsweise kann die Zahnstange 2 unmittelbar oder mittelbar mit dem Steuerschieber dieser Hauptsteuervorrichtung ) verbunden werden. Das Ritzel 4 ist ein Teil einer Kurbelwelle 5, die drehbar mit Hilfe der Zapfen 6 und 7 und der Buchse 8 in dem Gehäuse 20 gelagert ist.
In dem Kurbelarm 9 der Welle J ist drehbar ein Zapfen 10 gelagert, der unter Zwischenschaltung einer Distanzbuchse 11 auf einer Kulisse 12 befestigt ist. Diese Kulisse ist mit einem rechteckigen Längsschlitz 13 versehen, in dem zwei Steine 14, 15 längsverschiebbar geführt sind. In dem Stein 14 ist drehbar ein Zapfen 44 gelagert, der im allgemeinen ) unbeweglich steht, jedoch auf unten näher beschriebene Weise verstellt werden kann. In dem Stein 1/5 ist ein Zapfen 76 drehbar gelagert, auf dem ebenfalls drehbar auf unten näher beschriebene Weise die Sperrklinke 17 angeordnet ist. In dem Deckel 45 des Gehäuses 20 ist drehbar eine Welle 18 gelagert, die unter Zwischenschaltung der Buchse 19 mit der Getriebewelle des Vorschubes verbunden ist.
Innerhalb des Gehäuses 20 ist auf der Welle 18 das Sperrad 21 befestigt, während mit Hilfe einer Buchse 22
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finger 24 ist um zwei Zapfen drehbar angeordnet, deren Verbindungslinie etwa senkrecht zu der Bewegungsrichtung dieser beiden Zapfen liegt. Während der eine Drehzapfen 16 der Sperrklinke, wie besehrieben, mit. Hilfe des Steines, 15 in dem Schlitz 13 der Kulisse geführt ist, ist der andere Dreh-
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zapfen 25 der Sperrklinke auf der trägen Masse 23 befestigt. Die träge Masse 23 ist ausserdem am Umfange mit einer Aussparung 26 versehen, in die eine Verlängerung des Bolzens 16 unter Zwischenschaltung einer Buchse 27 eingreift. Die Buchse 27 weist gegenüber der Aussparung 26 ein gewisses Spiel auf, dessen Grösse sich aus den weiter unten gegebenen Darlegungen ergibt.
Durch die Hin-und Herbewegung der Zahnstange 2 wird die Kurbelwelle 5 um einen entsprechenden Betrag hin-und herversehwenkt. Die Übersetzung ist so gewählt, dass die Kurbelwelle stets nur um einen Winkel verschwenkt wird, der etwas kleiner als 180 ist. Da die Kulisse 12 mittels des Zapfens 10 an der Kurbel 9 der Welle 5 angreift, wird die Kulisse während der Schwenkbewegung der Welle 5 um einen entsprechenden Betrag um den Zapfen 44 hin-und hergeschwenkt. Das Sperrrad M und die Sperrklinke 17 sind bei der beschriebenen Ausführungsform so eingerichtet, dass das Sperrad von der Sperrklinke nur mitgenommen wird, wenn die Kulisse entgegen dem Uhrzeigersinne (in Fig. 3 und 5 gesehen) verschwenkt wird. Bevor die Kulisse mit dieser Bewegung beginnt, befindet sich der Finger 24 der Sperrklinke in einer Stellung, in der er aus den Zähnen des Sperrades 21 herausgehoben ist.
Sobald sich jedoch die Kulisse entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen beginnt, schwenkt sie zuerst die Sperrklinke 17 mit Hilfe des Zapfens 16 entgegen dem Uhrzeigersinne ein geringes Stück um den Zapfen 25 herum. Durch diese Schwenkbewegung wird der Finger der Sperrklinke sicher in die zunilehstliegende Zahnlücke des Sperrades 21 hineingedreht. Sobald die Kulisse sich in der entgegengesetzten Richtung zu drehen beginnt, wird zuerst der Finger 24 der Sperrklinke aus den Zähnen des Sperrades 21 herausgehoben, indem die Kulisse mittels des Zapfens 16 die Sperrklinke 17 im Uhrzeigersinn ein geringes Stück um den Zapfen 25 herumsehwenkt. Erst danach wird der Finger 24 der Sperrklinke über die Zähne des Sperrades hinweggeführt, ohne ihre Spitzen zu berühren.
Zur Erhöhung des Reibungswiderstandes der Führungsseheibe 23 werden gegen ihren Aussenumfang Bolzen 29 gedrückt, die in Buchsen 30 verschiebbar gelagert sind, welche in das Gehäuse 20 hineingeschraubt sind. Die Druckkraft liefert je eine Feder 31, die sich einerends gegen den Bolzen 29 und anderends gegen eine Schraube 32 stützt, die in die Führungsbuchse 30 eingeschraubt ist.
Um die Mitnahme der trägen Masse 23 durch den Antriebsbolzen 16 zu erleichtern, nachdem der Finger 24 der Sperrklinke in eine Zahnlücke des Sperrades 21 hineingeschwenkt worden ist, und um eine Beschädigung des Zahnlückengrundes oder ein Verklemmen des Sperrklinkenfingers zu vermeiden, greift eine Verlängerung des Antriebsbolzen 16 über eine Buchse 27 mit Spiel in einen Ausschnitt 26 der trägen Masse 23 ein. Das Spiel ist so zu bestimmen, dass der Finger 24 der Sperrklinke schon sicher in einer Zahnlücke des Sperrades 21 ruht, wenn die Führungsscheibe 23 unmittelbar von der Verlängerung des Bolzens 16 mitgenommen wird.
Um eine Verstellung der Grösse des Vorschubes zu ermöglichen, ist der Zapfen 44 in der Symmetrielinie der Sehwenkbewegung der Kulisse 12 verschiebbar. Zu diesem Zweck ist dieser Zapfen auf einem Gleitstück 28 befestigt, das auf irgendeine Weise in dem Gehäuse 20 verschiebbar gelagert ist. Zu diesem Zwecke sind im Ausführungsbeispiel zwei Schuhe 33 vorgesehen, die das Gleitstück 28 in seinen Führungslager halten. Das Gleitstück 28 trägt-zweckmässigerweise auf der der Kulisse abgekehrten Seite-eine Zahnstange 34, in die ein Ritzel 35 eingreift, das einen Teil einer Welle 36 bildet. Diese Welle ist mit Hilfe eines auf ihr vorgesehenen Bundes 39 und Lagerbuchsen 37, 38, 40 drehbar und nicht längsversehiebbar in dem Gehäuse gelagert. Mittels eines Knebels 41 kann die Welle 36 und damit das Zahnrad 35 in : der einen oder andern Richtung gedreht werden.
Ein Knebel 42 mit einer Gewindespindel 43 dient dazu, die Welle 36 nach der Verstellung in ihrer Lage festzuhalten.
Wenn auf diese Weise der Zapfen 44 entsprechend Fig. 3 ganz in die Nähe des Kurbelzapfens 10 gestellt worden ist, ergibt sich der grösstmögliche Vorschub, da die Winkel, um die die Kulisse 12 und das Sperrad 21 verschwenkt werden, hiebei ihre Höchstwerte erreichen. Wenn jedoch in Übereinstimmung mit Fig. 5 der Zapfen 44 in entgegengesetzter Richtung verstellt worden ist, so dass er möglichst weit von dem Kurbelzapfen 10 entfernt ist, ergibt sich der kleinstmögliche Vorschub, da hiebei der Winkel, um den die Kulisse um den Zapfen 44 verschwenkt wird, und der Winkel, um den das Sperrrad 21 verschwenkt wird, ihre Mindestwerte erreichen.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Aus einer treibenden Sperrklinke und einem getriebenen Sperrad bestehendes Schaltgetriebe zum Ableiten einer gleichgerichteten Bewegung mit veränderlichem Hub von einer hin-und hergehenden Bewegung mit gleichbleibendem Ausschlag, insbesondere für den Vorschubantrieb von hydraulisch getriebenen Werkzeugmaschinen mit hin-und hergehendem Werkzeug oder Werkstück, bei dem die Sperrklinke an einer Kulisse befestigt ist, die um einen in dem Schlitze der Kulisse verschiebbar , geführten Zapfen hin-und herschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrklinke (17) um zwei parallel zueinander liegende Zapfen (16, 25) drehbar angeordnet ist, von denen der eine (16) (Antriebszapfen) in einem Gleitstein der Kulisse (12) und der andere (25) (Schwenkzapfen) in einer um die Drehachse des Sperrades (21) frei drehbaren trägen Masse (23) befestigt ist.