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Umlaufräder-Wechselgetriebe, insbesondere für Werkzeugmaschinen
Die Getriebe der Standard-Werkzeugmaschinen bilden einen festen Bestandteil dieser Maschinen, in denen sie infolge ihres allgemein anzutreffenden Aufbaues als Mehrwellen-Getriebe einen ziemlich gro- ssen Raum einnehmen. Ausserdem beeinflusst das Getriebe die Arbeitsgenauigkeit der Werkzeugmaschine
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weiligen Verwendungszweck anzupassen, ohne hiedurch die Möglichkeit einer kurzfristig durchführbaren
Umstellung aufzugeben.
Bei der Ausrüstung von Sondermaschinen, insbesondere für Grossserien, spielt die Getriebeausrüstung der einzelnen Einheiten eine noch grössere Rolle. Bei diesen Maschinen wird oft mit Rücksicht auf zukünftig erforderliche Umstellungen die Möglichkeit universaler Verwendung gefordert. Diese Gesichtspunkte sind bei der Erstellung neuer Anlagen im Hinblick auf die aufzuwendenden Investitionsmittel von Bedeu- tung, u. zw. sowohl bei Gross- als auch bei Kleinserien. Ausserdem ist es bei Fertigungsstrassen wichtig, eine reparaturbedürftige Einheit schnell auswechseln zu können.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Antrieb der Werkzeugmaschinen einschliesslich
Sondermaschinen zu vereinheitlichen, und dadurch eine kurzfristig durchführbare Anpassung an die ge- stellten Aufgaben getriebeseitig zu ermöglichen. Demgemäss bildet das Getriebe nach der vorliegenden
Erfindung nicht einen festen Bestandteil der Werkzeugmaschine, sondern eine für sich geschlossene Ein- heit, die getrennt vom Werkzeugmaschinenständer angeordnet werden kann. Das Getriebe besteht aus ein- zelnen Getriebegruppen, die in beliebiger Anzahl aneinandergereiht werden können, wobei die An- und
Abtriebswelle gleichachsig liegen.
Jede Getriebegruppe setzt sich aus einem Umlaufrädergetriebe und dieses umschliessenden Reibkupplungen zusammen, die wahlweise mit dem Getriebegehäuse fest oder mit einem Teil des Umlaufrädergetriebes trieblich verbunden sind. Die Betätigung der Kupplung kann me- chanisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung elektromagneti- scher Lamellenkupplungen, sowohl mit als auch ohne Schleifring, insbesondere bei programmgesteuerten
Werkzeug- und Sondermaschinen. Bei dieser Ausführung ist die Zuordnung von zwei Kupplungen zu jeder
Getriebegruppe zweckmässig, von denen die eine fest mit dem Gehäuse verbunden ist, während die zwei- te mit einem Teil des Umlaufrädergetriebes in unmittelbarer Verbindung steht.
In diesem Falle kann durch Einschalten der feststehenden Kupplung (Bremskupplung) das Sonnen- oder Hohlrad oder der Plane- tenträger festgehalten und somit die Übersetzung der Getriebegruppe geändert werden. Beim Einschalten der mit dem Getriebe verbundenen Kupplung (Mitnahmekupplung) wird ein Umlaufen der Getriebegruppe im Block erreicht, d. h. die Übersetzung ist l : l. Bei Einschaltung beider Kupplungen einer Gruppe wird das Getriebe blockiert und damit der Abtrieb festgehalten. Im Rahmen der Erfindung kann auch eine an- dere geeignete Zusammenstellung der Getriebegruppen und ihre Verbindung mit den Kupplungen gewählt werden.
Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht nun darin, dass das Umlaufräderwechselgetriebe an einen
Elektromotor anflanschbar und mit Kühlrippen versehen ist, deren Anordnung der des anzuflanschenden
Elektromotors gleicht.
Hiedurch wird erreicht, dass das Getriebe mit dem Motor eine organische Einheit bildet, die als komplettes Antriebsaggregat für Werkzeugmaschinen verwendet werden kann. Das Getriebegehäuse wird
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aussen unmittelbar vom Kühlstrom des Motors bestrichen, so dass die bei hoher Schaltfolge entwickelte
Wärme wirkungsvoll abgeführt wird. Zweckmässig wird die kühlende Oberfläche des Getriebegehäuses in gleicher Weise ausgebildet wie die des Motorgehäuses.
Je nach Grösse des erforderlichen Getriebes wird der Antriebsmotor an das Getriebe angeflanscht oder umgekehrt. Beide Teile bilden zusammen eine Einheit, die getrennt von der Werkzeugmaschine aufge- stellt werden kann.
Erfindungsgemäss erhält das Getriebegehäuse seitlich einen Kasten der dem Anschlusskasten des Elek- tromotors ähnlich ausgebildet ist und der zur Zuführung des Kraftübertragungsmittels für die Schaltkupp- lungen dient. Zur Vervollständigung der Kühlung enthält das Getriebegehäuse einen Ölsumpf. aus dem eine
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inZwischen- und Abtriebswellen fördert, von denen aus das Öl durch radiale Bohrungen zu den Lagern und sonstigen Getriebeteilen gelangt. Bei Anordnung von Lamellenkupplungen werden die Lamellen durch das von den einzelnen Getrieben abgeschleuderte Öl geschmiert.
Es ist an sich bekannt, Vorgelegegetriebe mit dem Antriebsmotor zu einer Einheit, dem sogenannten Getriebemotor zu verbinden. Demgegenüber ist es fortschrittlich, nach der Erfindung Umlaufrädergetrie- be mit einem Antriebsmotor direkt zu verbinden, denn wegen der konzentrischen Bauweise des Umlauf- rädergetriebes können dessen Aussenabmessungen denen des Motors angepasst werden. Diese Motor-Getrie- be-Einheit kann raumsparender gebaut werden als die bekannten Getriebemotoren, deren Stimradvorgele- ge aussermittig liegt.
Es ist auch ein Getriebe aus mehreren Umlaufrädergruppen bekannt, die in einem gemeinsamen Ge- häuse untergebracht sind. Das Gehäuse ist aussen mit Kühlrippen versehen, die vielfach durch Sonderein- bauten unterbrochen und an beiden Enden des Gehäuses durch Flansche von gleichem Aussendurchmesser wie die Kühlrippen abgeschlossen sind. Das bekannte Getriebe ist nicht zum Zusammenbau mit einem
Elektromotor geeignet und seine Kühlung ist wegen der zahlreichen Hindernisse im Kühlluftstrom wenig wirksam.
Das Getriebe nach der Erfindung hat möglichst gleichen Aussendurchmesser wie der Motor, baut sehr raumsparend und kann durch den vom Lüfter des Motors erzeugten Luftstrom wirksam gekühlt werden.
Durch Hinzufügen, Auswechseln und Weglassen von einer oder mehreren Gruppen können Gangzahl und Übersetzung beliebig angepasst werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen enthalten, die mehrere Ausführungsformen zeigen, u. zw. Fig. 1-3 Beispiele von aneinanderreihbaren (Getriebegruppen mit verschiedenen Umlaufrädergetriebeformen ; Fig. 4 den Gesamtaufbau eines aus meh- reren Getriebegruppen zusammengesetzten Getriebes ; Fig. 5 die äussere Ansicht eines Getriebes mit an- geflanschtem Elektromotor.
In Fig. l ist l die Antriebswelle, 2 eine Zwischenwelle und 3 die Abtriebswelle oder eine Zwischen- welle, sofern noch weitere Getriebegruppen der gleichen oder einer andern Form angeschlossen sind. Je- de Getriebegruppe besteht aus einem Sonnenrad Si, das fest mit der Eingangswelle 1 verbunden ist und einem Sonnenrad 8,, dans auf der Zwischenwelle 2 drehbar gelagert ist. Das Sonnenrad S kämmt mit dem
Planetenrad P 1" das drehfest mit dem Planetenrad P2 verbunden ist. Dieses Planetenrad P, läuft zwischen dem Sonnenrad S, und dem Hohlrad 5. Der zur Lagerung der Planetenräder pu 1 und P 2 vorhandene Steg T. ist mit der Zwischenwelle 2 fest verbunden.
Jeder Getriebegruppe sind zwei sie umschliessende Kupp- lungen K B bzw. Kjj, B zugeordnet. Während die Kupplungen Kl'K2 mit der Antriebswelle l bzw.
Zwischenwelle 2 umlaufen, sind die beiden Kupplungen B., B,, wie angedeutet, fest mit dem Getriebe- gehäuse 4 verbunden. Die Anker k k bzw. b, b stehen mit den Hohlrädern 5 bzw. 6 in trieblicher
Verbindung. Durch Einschalten der Kupplung Kl bzw. K kann ein Teil der Übersetzung der einen oder andern Getriebegruppe ausgeschaltet werden bzw. in beiden Getriebegruppen. Durch Einschalten der
Kupplung B. oder B, wird das Hohlrad 5 oder 6 festgehalten und ebenfalls eine Übersetzungsänderung er- reicht. Werden beide Kupplungen einer Gruppe, also Kl und B, oder K, und B. eingeschaltet, wird die
Gruppe blockiert, d. h. die Abtriebswelle 3 festgehalten.
In Fig. 2 ist die gleiche Anordnung wie in Fig. 1 gezeigt, jedoch mit anderer Umlaufrädergetriebeform. Das Sonnenrad Sl ist hier ebenfalls fest mit der
Eingangswelle 1 verbunden, während das Sonnenrad 5z fest mit der Ausgangswelle 2 verbunden ist. Von den beiden drehfest miteinander verbundenen Planetenrädern kämmt Pl mit Sl und P, mit S. Ein Hohlrad ist hier nicht vorhanden. Der Steg T ist mit dem für die beiden Kupplungen KundB gemeinsamen An- ker verbunden. Der gemeinsame Anker schliesst den Vorteil geringeren Raumbedarfs einer Getriebegrup- pe ein ; anderseits gibt diese Anordnung nicht die Möglichkeit der Blockierung der Abtriebswelle.
In Fig. 3 ist ein drittes Beispiel aneinanderreihbarer Getriebegruppen gemäss der Erfindung gezeigt,
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bei der wiederum eine andere Form des Umlaufgetriebe gewählt wurde. Im Gegensatz zu den zweiebenigen Getrieben nach Fig. 1 und 2 ist das Getriebe nach Fig. 3 einebenig. Das Sonnenrad S ist mit der Antriebswelle 1 fest verbunden, das zugehörige Hohlrad H mit dem Anker kl. Der Steg T zu dem Planetenrad P zwischen Sonnen- und Hohlrad ist fest mit der Zwischenwelle 2 verbunden. Gegenüber der Ausführung nach Fig. 2 wurde jedoch hier die abtriebsseitig liegende Getriebegruppe mit zwei Ankern k,b zwischen den Kupplungen K,B ausgerüstet, um ein Blockieren der Abtriebswelle 3 zu ermöglichen.
Erfindungsgemäss können die verschiedenen Getriebegruppenformen nach Fig. 1-3 und andere beliebige zusammengebaut werden, je nachdem die Forderung nach Grösse der Übersetzung und ihrer Änderung bzw. einer bestimmten Drehzahlreihe lautet.
In Fig. 4 ist beispielsweise der Gesamtaufbau eines aus mehreren Getriebegruppen zusammengesetzten Getriebes nach vorliegender Erfindung gezeigt. Es ist 1 der Wellenstummel des Antriebsmotors, der mit der Welle 2 drehfest verbunden ist. Mit 3 ist die Abtriebswelle bezeichnet. Auf der Welle 2 sind drei aneinandergereihte Getriebegruppen I, II, III angeordnet. Die Einleitung des Antriebsmoments erfolgt über den Steg 4 der Getriebegruppe I, der mit der Welle 2 drehfest verbunden ist, während die übrigen Teile der drei Getriebegruppen drehbar auf der Welle 2 gelagert sind.
Jede der drei Getriebegruppen ist von zwei Reibungskupplungen, beispielsweise elektromagnetischen Lamellenkupplungen, umschlossen, von denen jeweils eine Kl, K, K, in trieblicher Verbindung mit einem Element der zugeordneten Getriebegruppe steht, während die Kupplungen B., B,, Ba fest mit dem Getriebegehäuse 5 verbunden sind. Zwischen den Kupplungen der Getriebegruppen I und II ist jeweils ein Anker Al bzw. A vorgesehen, während in der Getriebegruppe III jede der beiden Kupplungen Ka'Ba einen Anker A, A besitzt. Durch die Anordnung der beiden Anker As und A4 ist die Möglichkeit gegeben, die Abtriebswelle 3 durch Einschalten der beiden" Kupplungen Ka'Ba zu blockieren. Im unteren Teil des Getriebegehäuses 5 ist ein Ölsumpf 6 vorgesehen, aus dem eine in beiden Drehrichtungen wirksame Ölpumpe 7 Schmieröl in die Zentralbohrung 8 der Welle 2 fördert.
Von dieser Zentralbohrung wird das Schmieröl durch radiale Bohrungen 9 den Lagerstellen und Getriebeteilen zugeleitet. Von den Getriebeteilen abgeschleudert gelangt das Öl zu den Kupplungen. Hiedurch erhalten insbesondere die Lamellen etwa angeordneter elektromagnetischer Lamellenkupplungen die notwendige Kühlung und Schmierung. Schliesslich fliesst das Öl an den Innenwänden des Getriebegehäuses wieder dem Ölsumpf zu. Ist nun an das Getriebe ein Elektromotor angeflanscht und wird das Getriebegehäuse in gleicher Weise wie der Motor mit Kühlrippen versehen, zwischen denen die Kühlluft des Elektromotors entlangstreicht (Fig. 5), wird auch die Wärme abgeleitet, die das an den Gehäuseinnenwänden zurückfliessende Öl mit sich führt.
In Fig. 5 weist das Getriebegehäuse einen seitlich angeordneten Kasten 10 auf, der durch den Deckel 11 dicht verschlossen ist. Dieser Kasten dient zur Aufnahme der Stromzuführungen für elektromagnetische Lamellenkupplungen oder zur Aufnahme entsprechender Teile bei mechanischer bzw. hydraulischer Steuerung der Kupplungen.
In den Ausführungsbeispielen zu vorliegender Erfindung wurden jeweils mehrere Getriebegruppen aneinandergereiht, wobei die Anzahl beliebig sein kann. Dies schliesst nicht aus, dass im gegebenen Bedarfsfall nur eine Getriebegruppe angeordnet ist. Ebenso gehört es zum Umfang der vorliegenden Erfindung, die durch die Getriebegruppen sich ergebenden Drehzahlstufen in der Weise zu überbrücken, dass als Antriebsmotor ein regelbarer Motor angeordnet wird, wodurch praktisch eine stufenlose Drehzahlregelung der Abtriebswelle erreicht wird.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Umlaufwechselgetriebe insbesondere für Werkzeugmaschinen, bestehend aus mehreren aneinandergereihten Umlaufrädereinzeltrieben mit je einer Brems-und Mitnahmekupplung und gleichachsig liegender An- und Abtriebswellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufräder-Wechselgetriebe an einen Elektromotor anflanschbar und mit Kühlrippen versehen ist, deren Anordnung der des anzuflanschenden Elektromotors gleicht.