CH392190A - Unter Last schaltbares Wechselgetriebe - Google Patents

Description

  Unter Last schaltbares Wechselgetriebe    Die vorliegende Erfindung betrifft ein unter Last  schaltbares     Zahnrad-Stufen-Wechselgetriebe,    insbe  sondere für eine Werkzeugmaschine.  



  Zum wirtschaftlichen Einsatz der Schneidwerk  zeuge, wie z. B. von Drehwerkzeugen, ist es heute un  erlässlich, dass in jedem Zeitpunkt mit den für den zu  bearbeitenden Werkstoff und den zur Verwendung  gelangenden     Schneidwerkstoff    günstigsten Arbeits  bedingungen gearbeitet werden     kann.    Ein Mittel dazu  bilden einerseits stufenlos regelbare Getriebe und  anderseits unter Last schaltbare     Stufen-Wechsel-          getriebe.     



  Bekannte, unter Last schaltbare     Stufen-Wechsel-          getriebe    weisen den Nachteil auf, dass beim Um  steuern von einer Drehzahl auf eine nächstfolgende  infolge des nicht absoluten zeitlichen     übereinstim-          mens    des Kupplungsvorganges durch die Wirkung des  Schnittdruckes ein ruckweises Schalten eintritt, das  unter ungünstigen Umständen bis zum Stillstand der  Arbeitswelle führen kann. Es sind aus diesem Grunde  Steuerungen und     Mittel    dazu entwickelt worden, die  auch bei sehr ungleich grossen     Drehmomentunter-          schieden    ein genaues gegenseitiges Abstimmen der  einzelnen Kupplungen gestatten.

   Derartige Organe,  die sowohl bei Verwendung von elektrischen wie  auch hydraulischen Kupplungen vorzusehen sind,  komplizieren indessen die ganze Getriebekonstruk  tion, und sie verlangen einen grossen Aufwand für das  Einstellen und gegenseitige Zusammenspielen der ein  zelnen Organe.  



  Das erfindungsgemässe Getriebe weist diese Nach  teile nicht auf und es ist dadurch     gekennzeichnet,    dass  mindestens eine der Getriebewellen mit zwei Kupp  lungsorganen versehen und mit konstanter Drehzahl  angetrieben ist und eine weitere Getriebewelle mit  einer Kupplung und einer Bremse versehen ist, wobei  zwischen den Getriebewellen und deren Antriebs-         organen    je eine     Freilauf-Überholkupplung    vorgesehen  ist.  



  In den     Fig.    1 bis 6 sind zwei Ausführungsbei  spiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:       Fig.    1 ein Wechselgetriebe im Teillängsschnitt,       Fig.    2 das Wechselgetriebe nach     Fig.    1 in einem  weiteren     Teillängsschnitt,          Fig.3    einen Querschnitt durch das Wechsel  getriebe nach     Fig.    1,       Fig.4    ein Aufbaunetz für das Wechselgetriebe  nach     Fig.    1,

         Fig.    5 ein Wechselgetriebe gemäss     einer    weiteren  Ausführungsform im Längsschnitt und       Fig.6    ein Aufbaunetz für das Getriebe nach       Fig.    5.  



  Das in den     Fig.    1 bis 4 schematisch dargestellte,  unter Last schaltbare Wechselgetriebe stellt ein Bei  spiel mit zwei Zwischenwellen dar, wobei sowohl der  Antrieb wie der Abtrieb immer im gleichen Drehsinn  erfolgt.  



  Ein Motor 1 mit einer Zahnriemenscheibe 2  arbeitet beispielsweise mit einer Nenndrehzahl  n - 3000     U./min.    Er treibt mittels eines gemein  samen Zahnriemens 3 zwei Zahnriemenscheiben 5  bzw. 13 unterschiedlichen Durchmessers auf Wellen  4 bzw. 12. Vorzugsweise wird der Durchmesserunter  schied derart gewählt, dass der Drehzahlunterschied  der beiden gemeinsam angetriebenen Wellen 4  und<I>12</I>     (p   <I>-</I> 1,41 beträgt, wie z. B.

   Welle 4 mit  <I>n -</I> 1400     U./min    und Welle 12 mit     h   <I>-</I> 2000     U./min.     Auf den Wellen 4 und 12 bzw. in den Naben der       Riemenscheiben    5 und 13 ist jeweils eine     Freilauf-          oder        Überholkupplung    34 bzw. 33 an sich bekannter  Bauart vorgesehen.  



  Soll indessen das Getriebe     abwechslungs-    und  wahlweise bald im einen und dann im entgegengesetz  ten Drehsinn     verwendet    werden, dann müssen beson-           ders    dazu geeignete, an sich jedoch ebenfalls be  kannte, nicht dargestellte Freilauf- oder     überholkupp-          lungsvorrichtungen    verwendet werden.  



  Auf der in Lagerstellen 46 und 47     gelagerten     Welle 4 ist ein Getrieberad 7 mit einem Kupplungs  teil 6 frei drehbar,     während    der dazu gehörende  Kupplungsteil 6a drehfest auf der Welle 4 sitzt. Durch  nicht näher beschriebene, an sich bekannte und nur  schematisch angedeutete Schaltorgane 8 kann der  Kupplungsteil 6a unter Last in Richtung des Pfeiles 8       betätigt    werden. Auf der Welle 4 ist ebenfalls ein  Getrieberad 9 mit einem Kupplungsteil 10 frei dreh  bar, während der dazu gehörende Kupplungsteil 10a  drehfest auf der Welle 4 sitzt. Das Schaltorgan ist mit  11, 11b bezeichnet.  



  Auf der in Lagerstellen 48 und 49 gelagerten  Welle 12, die im wesentlichen gleich wie die Welle 4  ausgebildet ist, ist ein mit der Riemenscheibe 13 fest  verbundenes Zahnrad 20 angeordnet. Ferner sind,  analog zur Welle 4, ein Zahnrad 15 mit einem Kupp  lungsteil 14 frei drehbar und ein Kupplungsteil 14a  drehfest angeordnet. Ebenso sind ein Zahnrad 17 mit  einem Kupplungsteil 18 frei drehbar und ein Kupp  lungsteil 18a drehfest angeordnet. Die zu den Kupp  lungen 14, 14a und 18, 18a gehörenden Schaltorgane  sind mit 16, 16b und 19, 19b bezeichnet.  



  Auf einer weiteren, in Lagerstellen 51, 25 und  32     gelagerten    Welle 21 ist ein Zahnrad 23 fest und  ein Bremsteil 22 drehfest angeordnet und durch  Schaltorgane 24, 24b     betätigbar.    Der zweite Brems  teil 22a ist in dem schematisch durch 54 bezeich  neten Maschinenständer gehalten. Auf einer in 50 und  32     gelagerten    Welle 30 sind ein Zahnrad 31 und ein  Kupplungsteil     27a    drehfest angeordnet.  



  Das Zahnrad 23 ist dauernd im Eingriff mit dem  Zahnrad 9 auf der Welle 4,     mit    dem Zahnrad 17 auf  Welle 12 und mit dem Zahnrad 38 auf einer Vor  legewelle 35. Auf der Welle 30 ist ebenfalls eine  Hohlwelle 25 mit zwei Zahnrädern 26 und 55 sowie  einem Kupplungsteil 27 mit einem Schaltorgan 29,  29b drehbar. Dabei steht das Zahnrad -26 ständig  im     Eingriff    mit dem Zahnrad 7 auf Welle 4 und dem  Zahnrad 15 auf der Welle 12; das Zahnrad 55 kämmt  mit einem Zahnrad 36, das auf der     Vorgelegewelle     35 frei drehbar ist.  



  Die Schaltorgane für die Kupplung 27, 27a bzw.  die Bremse 22,<I>22a</I> sind mit 24,<I>24b</I> bzw.<I>29, 29b</I>  bezeichnet.  



  Als Kupplungen 6, 10, 14, 18, 27 können bei  spielsweise während des Betriebes, d. h. unter Last  schaltbare,     Lamellenkupplungen    vorgesehen sein.  Ebenso könnte die Bremse 22 als     Lamellenbremse     ausgebildet sein.  



  Als Schaltorgane 8, 11, 16, 19, 24, 29 für die  Kupplungen und für die Bremse können an sich be  kannte, geeignete, hier nicht näher beschriebene, hy  draulische, pneumatische, elektrische oder Kombina  tionen von solchen Mitteln verwendet werden.  



  Die Schaltorgane 8, 8b und 11,     llb    sind auf  der Welle 4, die Schaltorgane 29, 29b und 24, 24b    auf der Welle 21 und die Schaltorgane 16,<I>16b</I> und  19, 19b auf der Welle 12 fest angeordnet, und sie  rotieren mit denselben. Beim Betätigen der Schalt  organe 8, 11 usw. führen die aus den betreffenden  Schaltorganen herausragenden Stangen 8b, 11b usw.  axiale Bewegungen in Richtung der eingezeichneten  Pfeile aus, und sie verschieben dabei die teilweise  axial verschiebbaren, jedoch drehfesten, auf den be  treffenden Wellen angeordneten Kupplungsteile der       Kupplungs-    bzw. Bremsorgane.  



  Auf der weiteren, in den Lagerstellen 52 und 53  gelagerten     Vorgelegewelle    35 ist das mit einem Kupp  lungsteil 37 verbundene Zahnrad 36 frei drehbar.  Der Kupplungsteil 37a sitzt fest auf der Welle 35.  Das mit einem Kupplungsteil 39 versehene Zahnrad  38 ist auf der Welle 35 frei drehbar, und der Kupp  lungsteil 39a ist fest auf der Welle 35.  



  Auf der Vorlegewelle 35 ist ein mit einem Kupp  lungsteil 56 versehenes Zahnrad 40, das mit einem  fest auf einer Arbeitsspindel 43 sitzenden Zahnrad  44 kämmt, frei drehbar.  



  In gleicher Weise ist ein mit einem Kupplungs  teil 57 versehenes Zahnrad 41, das mit einem Zahn  rad 45 der Arbeitsspindel 43 kämmt, frei drehbar  angeordnet.  



  Die dazugehörenden Kupplungsteile 56a und 57a  sind an einem fest mit der Welle 35 verbundenen  Kupplungsstück 42 angeordnet.  



  Die Arbeitsspindel 43 könnte beispielsweise die  Hauptspindel einer Drehbank sein; deren Lagerung  ist in der Zeichnung nicht dargestellt.  



  Die Kupplungen 37, 39, 56 und 57 können als,  während des Betriebes nicht schaltbare, an sich be  kannte     Klauenkupplungen    ausgebildet sein.  



  Die     Fig.    3 zeigt, schematisch dargestellt, die An  ordnung der verschiedenen Wellen, wobei ersichtlich  ist, dass die beiden Wellen 4 und 12 sowie die Vor  gelegewelle 35 in angenähert gleichem radialen Ab  stand von der Welle 21 angeordnet sind. Diese An  ordnung gestattet die Verwendung von an sich prak  tisch gleichartigen Zahnrädern bzw.     Zahnradkränzen.     



  Der Drehsinn des     Antriebmotors    1 ist durch einen  Pfeil 58 und derjenige der Arbeitsspindel 43 mit  einem Pfeil 59 bezeichnet.  



  Die     Fig.    4 zeigt das Aufbaunetz für das in den       Fig.    1 bis 3 dargestellte, unter Last schaltbare Wech  selgetriebe. Die ausgezogenen Netzlinien zeigen den  möglichen Drehzahlbereich und die senkrechten  Linien<I>A, B, C, D</I> den Schaltbereich von je fünf  Drehzahlen bei Verwendung eines     Antriebmotors    1  mit einer Nenndrehzahl von n - 3000     U./min;

      die       strichpunktierten    Netzlinien zeigen den möglichen  Drehzahlbereich und den unter Last schaltbaren  Drehzahlbereich von sieben Drehzahlen bei Verwen  dung eines Umschaltmotors, der wahlweise mit Nenn  drehzahlen von     n1        "-    3000 und     n.        -,    1500     U./min     arbeiten kann.  



  Soll beispielsweise unter Verwendung eines Nor  malmotors mit<I>n -</I> 3000 im Bereich<I>A,</I> d. h.     n-710     bis 2800     (Fig.    4) gearbeitet werden, dann werden vor-      erst die nicht unter Last schaltbaren Kupplungen 39,  39a und 57, 57a von Hand eingeschaltet     (Fig.    2), d. h.  es wird der Bereich eingestellt. Dann werden durch  geeignete, nicht dargestellte Mittel, die von einem  Steuerprogramm aus betätigt sein könnten, die der  gewünschten     Arbeitsspindeldrehzahl    entsprechenden  Kupplungen betätigt.

   Beim Schalten von unten nach  oben, d. h. von einer niedrigen auf die nächsthöhere  Drehzahl wird durch die nicht dargestellten Steuer  organe zuerst die entsprechende Schaltkupplung, für  die höhere Drehzahl betätigt, wobei     infolge    der vor  gesehenen     Freilaufkupplungen    33 bzw. 34 die Ge  triebeteile der niedrigen Drehzahl frei     mitlaufen    kön  nen, bis deren Schaltorgane betätigt, d. h. bis sie  geöffnet werden. Es entsteht somit durch die Ver  wendung sehr einfacher Mittel beim Umschalten der  Drehzahlen kein vorübergehender Drehzahlabfall, was  sich wesentlich auf das Schnittbild auswirkt.  



  Durch Verwendung eines     Polumschaltmotors    kann  mit dem gleichen, in den     Fig.    1 bis 3 dargestellten  Getriebe ein unter Last schaltbarer Drehzahlbereich  von sieben Drehzahlen erreicht werden, wie dies aus  der     Fig.    4, dargestellt durch strichpunktierte Linien,  hervorgeht. Der Bereich der vier Stufen<I>A', B', C', D'</I>  erhöht sich dann auf sieben Drehzahlen.  



  Die     Fig.5    zeigt, schematisch dargestellt, einen  Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des  erfindungsgemässen unter Last schaltbaren Getriebes,  wobei, in Abweichung von den Darstellungen in den       Fig.    1 bis 4, nur eine Zwischenwelle verwendet wird.  



  Die mit den     Fig.    1 bis 4 identischen Teile sind mit  den gleichen Bezugszeichen versehen.  



  Der Antriebsmotor 1 mit einer Zahnriemen  scheibe 2 treibt über einen Zahnriemen 3 eine Zahn  riemenscheibe 61, die mit einem Zahnrad 62 fest ver  bunden ist, das seinerseits in Lagerstellen 63 abge  stützt. ist. Auf einer Welle 64, die in 48 und 49  gelagert ist, sitzt eine in der Zahnriemenscheibe 61  angeordnete Freilauf- oder Überholkupplung 65. Fer  ner sind, wie bereits bei     Fig.    1 und 2 beschrieben,  der Welle 64 die Kupplungsteile 14a und 18a fest  zugeordnet, während die Kupplungsteile 14 mit dem  Zahnrad 15 und 18 mit dem Zahnrad 17 frei drehbar  sind. Die Kupplungsorgane sind     ebenfalls    mit 16 und  19 bezeichnet.  



  Die Welle 21 ist teilweise identisch mit der Aus  führung gemäss     Fig.    1 und 2. Eine Welle 66, die in  32 und 50 gelagert ist, trägt, unter Zwischenschaltung  einer     Freilaufkupplung    67, einen Kupplungsteil 27a  und ein Zahnrad 68, das mit dem     Zahnrad    62 auf  der Welle 64 bzw. in der Lagerstelle 63, kämmt. Die  Wellen 35 und 43 könnten identisch sein mit den in  der     Fig.    2 dargestellten Wellen.  



  Aus dem Aufbaunetz     Fig.    6 sind die unter Last  schaltbaren Drehzahlbereiche E, F, G und H von je  drei aufeinanderfolgenden Drehzahlen ersichtlich. Die  mit ausgezogenen Linien gezeichneten Drehzahlen  und Bereiche gelten für den Fall, dass ein Normal  motor mit einer Nebendrehzahl von n - 3000 ver-    wendet wird.

   Aus diesem dreistufigen Lastschalt  getriebe kann durch     Verwendung    eines     Polumschalt-          motors    ein fünfstufiges Lastschaltgetriebe entstehen,  wie aus dem zusätzlichen Netz in     strichpunktierten     Linien hervorgeht, wobei die vier Stufenbereiche     E,     <I>F', G'</I> und<I>H'</I> von je fünf aufeinanderfolgenden Dreh  zahlen zustande     kommen.     



  Natürlich wäre es ohne weiteres möglich, durch  Verwendung von Riemenscheiben anderer Abmessun  gen jede praktisch ausführbare Verschiebung der un  ter Last schaltbaren Drehzahlbereiche nach oben oder  nach unten zu erhalten.    Die auf der Welle 21 angeordneten Bremsorgane  22, 22a, 54, 24, 24b dienen zum Abbremsen, d. h.       Stillsetzen    des Getriebes.    Das in der     Fig.    1 bis 4 dargestellte Getriebe  könnte in nicht dargestellter Weise erweitert werden,  dass vom Motor aus nicht zwei, sondern drei Wellen  gleichzeitig und mit unterschiedlichen Drehzahlen an  getrieben werden. Dadurch entsteht ein siebenstufiges  bzw. bei Verwendung eines     Polumschaltmotors    ein  neunstufiges Lastschaltgetriebe.

   Dies mag insbeson  dere erwünscht sein, wenn aus     betrieblichen    Gründen  ein verhältnismässig kleiner Stufensprung gewählt wer  den muss.  



  Durch nicht dargestellte Mittel müssen beim Be  tätigen der Schaltorgane 24, 24b für die Bremse 22,  22a, 54 alle anderen Schaltorgane 8, 11, 16, 19 und  29 in die in den     Fig.    1, 2 und 5 dargestellten, aus  geschalteten Stellungen gebracht werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Unter Last schaltbares Zahnrad-Stufen-Wechsel- getriebe, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, mit mindestens zwei parallelen, dauernd miteinander im Eingriff stehenden und wahlweise miteinander kuppelbaren Getriebewellen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Getriebewellen (4 und 12 bzw. 64) mit zwei Kupplungsorganen (6, 10 bzw. 14, 18) versehen und mit konstanter Drehzahl angetrie ben ist und eine weitere Getriebewelle (21) mit einer Kupplung (27) und einer Bremse (22) versehen ist, wobei zwischen den Getriebewellen (4, 12 bzw.

   64, 66) und deren Antriebsorganen (5, 13 bzw. 61, 68) je eine Freilaufüberholkupplung (33, 34 bzw. 65, 67) vorgesehen ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Getriebe nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Getriebewellen (4, 12) im glei chen Abstand um die Antriebwelle (21) herum an geordnet sind, und dass die einander entsprechenden Zahnräder (7, 15) sowie (9, 17) auf den einzelnen Getriebewellen gleich sind und schliesslich die Ge triebewellen über Überholkupplungen (34, 33) mit Antriebsrädern (5, 13) unterschiedlichen Durchmes sers in Verbindung stehen, die sämtliche mit einem Antriebsorgan (1, 2) gekuppelt sind. 2.

   Getriebe nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Antriebsräder (5, 13) über einen Riementrieb (3) mit dem Antriebsorgan (1, 2) verbunden sind. 3. Getriebe nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Getriebewellen (4, 12) sowie die Antriebswelle (21) mehr als zwei Getrieberäder (15, 17, 20) aufweisen. 4. Getriebe nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass mehr als zwei Getriebewellen vor gesehen sind.