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Vorrichtung zur Lösung der drehfesten Verbindung zwischen einem Zahnrad und dessen Welle bei Überlast
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lösung der drehfesten Verbindung zwischen einem Zahnrad und dessen Welle bei überlast, insbesondere Rir das Getriebe einer Ziehbank mit auf Zug und/oder Druck beanspruchter Ziehkette, bei der sich einer der gekuppelten und als Nabenteil ausgebildeten Teile bei überlast unter Lösung des Verzahnungseingriffes gegen die Wirkung eines eine Gegenkraft bewirkenden Mittels bewegt, wodurch die Verbindung beider Kupplungsteile aufgehoben wird.
Die Erfindung betrifft die besondere Ausbildung der Vorrichtung mit dem Ziel, dass sowohl eine einwandfreie Kraftübertragung vom Zahnrad zur Welle möglich ist als auch bei Überlast die drehfeste Verbindung zwischen Welle und Zahnrad mit Sicherheit aufgehoben wird.
Der Arbeitsablauf bei modernen Ziehbänken wird bekanntlich durch eine Folgeschaltung automatisch gesteuert. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass beim Versagen der Folgeschaltung der mit erhöhter Geschwindigkeit in die Ausgangslage vor den Matrizenbock anzufahrende Ziehwagen nicht rechtzeitig abgebremst wird und gegen den Matrizenbock prallt, wobei die den Wagen vorschiebende Kette bzw. Ketten die Führung für die Ketten beschädigen können, wenn für den Antrieb des Ziehwagens eine auf Zug und Druck beanspruchte endliche Kette Verwendung findet.
In diesem Fall ist die Kette bzw. sind die Ketten zwischen dem Kettenrad und dem Wagen in Führungen gegen Ausknicken gesichert und nur so lang, dass ihr eines Ende in der Ausgangslage des Ziehwagens, d. h. zu Beginn des Ziehvorganges, nur ein kurzes Stück in eine Führung hineinragt, die parallel zu der Führung verläuft, die den auf Zug und Druck beanspruchten Teil der Kette aufnimmt. Die Führung der Kette kann aber beispielsweise auch dann beschädigt werden, wenn eine Angel reisst, weil dann die in der Kette und dem Ziehwagen gespeicherte Energie plötzlich frei wird.
Vor allem im ersten Fall, d. h. wenn der Ziehwagen beim Versagen der Folgeschaltung mit erhöhter Geschwindigkeit gegen den Matrizenbock prallt, treten erhebliche Druckkräfte auf, durch die die einzelnen Gelenkpunkte der Kette etwa senkrecht zur Bewegungsbahn der Kette bewegt werden und die Führungen der Kette beschädigen.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man nach dem Vorschlag der deutschen Patentschrift Nr. 1147187 einen Teil der Führungen für die Ketten scharnierartig ausgebildet und unter dem Einfluss der mit zunehmender Druckbelastung wachsenden Ausknicktendenz der Ketten entgegen der Kraft eines elastischen Elementes aufklappbar angeordnet.
Durch diese Ausbildung der Führung für den auf Zug und Druck beanspruchten Teil der Kette werden Beschädigungen an der Führung oder dem Getriebe in der Regel vermieden, weil bei auftretender Überlast die Führung ausklappt, wobei die freiwerdende Energie durch die Federn aufgenommen wird.
Betriebserfahrungen haben jedoch gezeigt, dass diese Sicherheitseinrichtung nicht in allen Fällen rechtzeitig anspricht, so dass die Kettenführung immer noch beschädigt werden kann. Der Grund dafür kann beispielsweise darin liegen, dass bei einem unterschiedlichen Verschleiss der Führungsbahn für die
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Ketten die auf Druck beanspruchte Kette an einer Stelle ausserhalb des Bereiches des eigentlichen Knickträgers ausknickt, wenn an dieser Stelle das Spiel zwischen Kette und Führungsbahn ein gewisses Mass überschreitet. Ist die Führungsbahn so, dass die auf Druck beanspruchte Kette auch bei überlast in ihrer Strecklage bleibt, so spricht der Knickträger an.
Knickt hingegen die Kette infolge eines zu grossen Spiels zwischen Kette und Führungsbahn an einer Stelle aus, die nicht im Bereich des Knickträgers liegt, so wird dieses Kettengelenk kniehebelartig ausgelenkt und die Führungsbahn beschädigt, sofern die Vorspannung des den Knickträger in seiner Arbeitslage haltenden elastischen Elementes (Feder) grösser ist als die Kraft, die notwendig ist, um die Kette bei einem zu grossen Spiel zwischen Kette und Führungsbahn an beliebiger Stelle der Führungsbahn auszuknicken.
Setzt man hingegen für die Hin-und Herbewegung des Ziehwagens eine endlose Kette ein, so besteht die Gefahr, dass beim Auflaufen des Ziehwagens auf den Matrizenbock die Kette reisst.
Auch bei einer Ziehbank, bei der der Ziehwagen durch eine Zahnstange hin-und herbewegt wird, können Beschädigungen am Antrieb für die Zahnstange bzw. am Matrizenbock oder Ziehwagen auftreten, wenn die Folgeschaltung versagt.
Um insbesondere bei einer Ziehbank mit auf Zug und/oder Druck beanspruchter Ziehkette Beschädigungen von Führungsbahn, Kette oder Getriebeteilen zu vermeiden, wird bei einer einleitend beschriebenen Vorrichtung nach der Erfindung vorgeschlagen, die Welle, die die Kettenräder trägt und über ein drehfest mit ihr verbundenes Zahnrad des Zwischengetriebes angetrieben wird, mit einer Verzahnung zu versehen, die mit einer Verzahnung der Nabe des Zahnrades im Eingriff steht, wobei die Verzahnung der Nabe Teil eines in der Nabe angeordneten Zylinders ist, der auf einem Hohlkolben geführt und bei auftretender überlast, wie an sich bekannt, entgegen einer einstellbaren Kraft (Druckmittel oder Feder) axial beweglich ist.
Tritt bei dieser getrieblichen Verbindung des Getriebezahnrades mit der Kettenradwelle und bei der Verwendung eines Druckmittels für die Beaufschlagung des Zylinders eine überlast auf, so wird der eingestellte Druck des in dem Zylinder befindlichen Druckmittels überschritten. Bei Verwendung eines Druckmittels für die Beaufschlagung des Zylinders ist an dessen Druckmittelleitung ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen, über das bei auftretender überlast das aus dem Zylinder verdrängte Druckmittel abfliessen kann. Dadurch kann sich der Zylinder axial bewegen, so dass die an dem Zylinder vorgesehene Verzahnung ausser Eingriff mit der Verzahnung auf der Kettenradwe1le kommt. Das auf der Kettenradwelle angeordnete Getriebezahnrad kann dann lose umlaufen.
Grundsätzlich ist es natürlich möglich, den Zylinder nicht durch ein Druckmittel, sondern durch eine Feder zu belasten. Das hätte aber den Nachteil, dass der Zylinder jedesmal unmittelbar nach Fortfall der überlast schlagartig wieder in die Arbeitslage gebracht wird, was unter Umständen zu einer Beschädigung der Verzahnung an der Kettenradwelle und dem Zylinder führen kann.
Will man eine Überlastsicherung für beide Drehrichtungen der Kettenradwelle erreichen, so kann man, wie es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, den Zylinder mit zwei koaxial angeordneten Druckmittelräumen zur Aufnahme von Hohlkolben versehen, an deren Druckmittelleitungen je ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist, über das bei auftretender überlast das aus dem einen oder andern Zylinderraum verdrängte Druckmittel über das zugeordnete Druckbegrenzungsventil abfliessen kann, wodurch die getriebliche Verbindung zwischen Kettenradwelle und Zahnrad aufgehoben wird.
Es ist an sich bei einer nachgiebigen Kupplung bekannt, insbesondere für Walzwerkantriebe, bei welcher der treibende Kupplungskörper die Drehkraft als Umfangskraft über durch diese zusammendrückbare und zur Aufnahme der Stösse dienende Federn auf den angetriebenen Kupplungskörper überträgt, das ausser diesen reibungslosen Stossfedern noch eine auf hin und hergehende Bewegung ansprechende Dämpfungseinrichtung zur Verhütung von Schwingungen in der Übertragungseinrichtung der Umfangskraft vorgesehen ist. Vorzugsweise ist als Schwingungsdämpfer ein mit öl beaufschlagter Kolben vorgesehen, an dem über die reibungslose Stossfeder der Kraftangriff erfolgt.
Um den Einbau des die Verzahnung tragenden Zylinders in die Nabe des Zahnrades für das Getriebe der Ziehbank zu erleichtern, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der den Zylinder aufnehmende Nabenteil als Einsatzstück ausgebildet und lösbar mit den andern Nabenteilen verbunden.
An Hand der Zeichnungen, die in den Fig. l bis 8 in zwei Ausführungsbeispielen die Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung bei einer Ziehbank mit auf Zug und Druck beanspruchten Ziehketten zeigen, ist der Aufbau und die Wirkungsweise dieser Vorrichtung nachstehend näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Ziehbank mit auf Zug und Druck beanspruchten Ketten in einer Seitenansicht. In Fig. 2 ist in einem senkrechten Schnitt die Kettenradwelle sowie das auf ihr
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angeordnete Zahnrad des Ziehbankgetriebes dargestellt. Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie A-B von Fig. 2 und lässt die Anordnung des Zylinders innerhalb des Nabenteiles des Zahnrades erkennen.
Fig. 4 und 5 zeigen teilweise einen Schnitt nach der Linie A-B von Fig. 2 und lassen erkennen, wie bei auftretender überlast und stillstehender Kettenradwelle die getriebliche Verbindung zwischen Kettenradwelle und Zahnrad aufgehoben wird. Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie C-D von Fig. 2 und zeigt das Zahnrad in einer Seitenansicht. In Fig. 7 ist ein Teil des Hydraulikplanes der Ziehbank wiedergegeben. Fig. 8 zeigt einen Teil des Hydraulikplanes der Ziehbank, wenn eine Sicherung gegen Überlast in beiden Drehrichtungen der Kettenradwelle erreicht werden soll.
Bei der Ziehbank nach Fig. l wird der Ziehwagen--l--durch die endlichen Ketten --2-zwischen Matrizenbock--3--und Getriebegehäuse--4--hin-und herbewegt. Die Ketten laufen in Führungen --5,5a--, die den Matrizenbock und das Getriebegehäuse --4-- miteinander verbinden. Sie umschlingen teilweise die Räder-6- (vgl. auch Fig. 2), die drehfest auf der Welle - angeordnet sind. Die Welle --7-- wird über das Zahnrad --8-- eines Getriebes angetrieben, das im Gehäuse --4-- angeordnet ist. Mit-9-ist der Antriebsmotor für das Getriebe bezeichnet.
Um das Zahnrad --8-- drehfest mit der Kettenradwelle-7-zu verbinden, ist die Welle --7-- etwa in ihrer Längsmitte mit einer Verzahnung --7a-- verschen (vgl. Fig.3 bis 5), die mit einer Verzahnung--10a--eines Zylinders--10--im Eingriff steht, der durch ein
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--10-- gleitet- lla-mit den seitlich angesetzten Nabenteilen --11b,11c-- drehfest verbunden, so dass sich das Zahnrad --8--, wenn die Verzahnungen --7a10a-- ausser Eingriff sind, lose auf der Welle-7- drehen kann (vgl. Fig.
5). Die Zuführung des Druckmittels zum Hohlkolben--10b-bzw. Zylinder --10-- erfolgt über einen bekannten Apeisekopf --12a--, der mit einem Zapfen --12b-- drehbar in einem Deckel --13-- eingesetzt ist, der durch Schrauben --14-- mit der Welle --7-- drehfest verbunden ist. Das Druckmittel kann dadurch durch die in der Welle --7-- vorgesehenen Bohrungen - 15 und 16-sowie durch die in dem Nabenteil-llc-vorgesehene Bohrung-17-in die Leitung --18-- flissen (vgl. Fig. 6), durch die es über die weiteren Leitungen--19 und 20--in die Bohrung --21-- geführt wird. Diese Bohrung mündet in den Hohlkolben--lob--.
In Fig. 7 ist teilweise der Hydraulikplan einer Ziehbank nach Fig. l dargestellt. Wie daraus zu erkennen ist, erfolgt die Zuführung des Druckmittels zu dem Zylinder --10-- durch eine Pumpe --22--, die durch den Motor--23--angetrieben wird, u. zw. über das Rückschlagventil--24--, das elektromagnetisch betätigbare Vierwegeventil--25--, die Leitung--26--, das Rückschlagventil - -27--, die Leitung --28-- und anschliessend über den Speisekopf-12-auf dem bereits beschriebenen Weg. An die Leitung --28-- ist ein Durckbegrenzungsventilo --29-- angeschlossen. Die Pumpe-22-fördert ausserdem das erforderliche Druckmittel für die Spannbackenschliessung und für die Ziehkupplung-30--.
Das Druckmittel für die Spannbackenschliessung fliesst über die Leitung--31--, das Druckmittel für die Ziehkupplung--30--fliesst zunächst über ein Vorspannventil-32-und anschliessend über ein Druckminderventil --33-- und die Leitung - zur Ziehkupplung-30--. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, für die Beaufschlagung des Kolbens --10-- einen eigenen Druckmittelkreis vorzusehen.
Die Funktionsweise der Einrichtung ist wie folgt :
Beim normalen Funktionsablauf der Ziehbank besteht zwischen der Kettenradwelle --7-- und dem Zahnrad --8-- eine drehfeste Verbindung, weil die Verzahnungen --7a und 10a-im Eingriff sind (vgl. Fig. 3), solange sich ein Druckmittel in dem Durckmittelraum --10c-- des Zylinders --10-- befindet. Der Druck dieses Druckmittels ist bei normalen Betriebsverhältnissen so bemessen, dass eine geringe überlast aufgenommen werden kann, ohne dass das Druckbegrenzungsventil-29anspricht.
Wenn die Folgeschaltung versagt und der Ziehwagen beim Rücklauf beispielsweise mit erhöhter Geschwindigkeit gegen den Matrizenbock prallt, so dreht sich das Zahnrad im Sinne des Pfeiles
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Zylinders-10- (vgL Fig. 4 undZylinderraum--10c--befindlichen Druckmittels überschritten ist und das Druckmittel über das Druckbegrenzungsventil abfliesst.
Soll die Überlastsicherung für beide Drehrichtungen der Kettenradwelle--7--ausgelegt werden,
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8)- -28, 28a-- je ein Druckbegrenzungsventil--29, 29a- angeschlossen ist, über das bei auftretender überlast das aus dem jeweiligen Zylinder verdrängte Druckmittel abfliessen kann.
Wenngleich in den Zeichnungen die Vorrichtung nach der Erfindung für die getriebliche Verbindung zwischen dem Getrieberad --8-- und der Kettenradwelle --7 -- vorgesehen ist, so kann sie auch, wenn es aus räumlichen oder sonstigen Gründen zweckmässig erscheint, für die getriebliche Verbindung der Kettenräder --6-- mit der Kettenradwelle--7--eingesetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Lösung der drehfesten Verbindung zwischen einem Zahnrad und dessen Welle bei überlast, insbesondere für das Getriebe einer Ziehbank mit auf Zug und/oder Druck beanspruchter Ziehkette, bei der sich einer der gekuppelten und als Nebenteil ausgebildeten Teile bei Überlast unter
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(11) des Zahnrades (8) im Eingriff steht, wobei die Verzahnung der Nabe Teil eines in der Nabe angeordneten Zylinders (10) ist, der auf einem Hohlkolben (lOb) geführt und bei auftretender überlast, wie an sich bekannt, entgegen einer einstellbaren Kraft (Druckmittel, Feder) axial beweglich ist.
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