DE102011082828A1 - Schalteinheit mit Spindeltrieb für ein Werkzeugmaschinengetriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schalteinheit für ein Werkzeugmaschinengetriebe (23), welches ein Schiebeelement (28) aufweist, welches zum Schalten des Werkzeugmaschinengetriebes (23) in verschiedene Schaltpositionen in einer vorgesehenen Verschieberichtung (VR) verschiebbar ist, wobei die Schalteinheit (1) einen Elektromotor (2) mit einer Welle (3) umfasst, welche eine mit einem Gewinde (12) versehene Spindel (11) rotatorisch antreibt, wobei die Spindel (11) durch eine Rotation ein mit dem Gewinde (12) in Eingriff stehendes Mitnahmeelement (13) translatorisch bewegt, wobei das Mitnahmeelement (13) mit einem Schaltelement (16; 24) zum Verschieben des Schiebeelementes (28) verbunden ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Werkzeugmaschinengetriebe mit einer Schalteinheit.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinheit mit Spindeltrieb für ein Werkzeugmaschinengetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
• Aus der DE 199 17 673 A1 ist eine Schalteinrichtung eines Getriebes bekannt, bei dem eine Schiebemuffe mittels eines Hubmagneten in verschiedene Schaltpositionen verschiebbar ist.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
• Demnach wird eine Schalteinheit für ein Werkzeugmaschinengetriebe vorgeschlagen, welches ein Schiebeelement aufweist, welches zum Schalten des Werkzeugmaschinengetriebes in verschiedene Schaltpositionen in einer vorgesehenen Verschieberichtung verschiebbar ist, wobei die Schalteinheit einen Elektromotor mit einer Welle umfasst, welche eine mit einem Gewinde versehene Spindel rotatorisch antreibt, wobei die Spindel durch eine Rotation ein mit dem Gewinde in Eingriff stehendes Mitnahmeelement translatorisch bewegt, wobei das Mitnahmeelement mit einem Schaltelement zum Verschieben des Schiebeelementes verbunden ist.
• Werkzeugmaschinengetriebe werden bei Drehbänken, Fräsmaschinen aber auch bei anderen Werkzeugmaschinen eingesetzt. Sie dienen insbesondere dazu, die Flexibilität der jeweiligen Werkzeugmaschine bei der Bearbeitung von unterschiedlichen Werkstoffen und/oder unterschiedlichen Bearbeitungsgängen durch Variation der Drehzahl und/oder des Drehmomentes zu vergrößern. Hierzu weist das Werkzeugmaschinengetriebe wenigstens zwei Übersetzungen auf, welche durch Verschieben eines Schiebeelementes in eine der jeweiligen Übersetzung zugeordneten Schaltposition auswählbar sind. Zusätzlich kann eine weitere Schaltposition vorgesehen sein, in der eine Übertragung von Drehmomenten unterbrochen ist. Eine solche Schaltposition wir auch als Neutralposition bezeichnet.
• „Verschiebbar“ bedeutet hierbei, dass das Schiebeelement längs einer Geraden translatorisch vor- und zurückbewegt werden kann. Die Orientierung dieser Geraden im Raum wird dabei als „Verschieberichtung“ bezeichnet. Der Begriff „Verschieberichtung“ betrifft somit sowohl eine Verschiebung des Schiebeelementes in einer ersten Richtung als auch eine Verschiebung des Schiebeelementes in einer dazu entgegengesetzten zweiten Richtung.
• Bei dem Schiebeelement kann es sich insbesondere um eine Schiebemuffe handeln, welche beispielsweise koaxial zu einer Welle, insbesondere zu einer Antriebswelle und/oder einer Abtriebswelle, des Werkzeugmaschinengetriebes verschiebbar ist.
• Die erfindungsgemäße Schalteinheit dient nun dazu, ein derartiges Schiebeelement eines Werkzeugmaschinengetriebes zwischen den vorgesehenen Schaltpositionen zu verschieben, um so das Werkzeugmaschinengetriebe zu schalten. Die Schalteinheit umfasst hierzu einen Elektromotor, der eine Welle aufweist, welche durch elektromagnetische Kräfte in Rotation versetzt werden kann. Bei dem Elektromotor kann es sich insbesondere um einen Gleichstrommotor handeln. Andere Elektromotorkonzepte, wie Wechselstrommotoren, Drehstrommotoren, sind aber ebenfalls denkbar.
• Der Elektromotor ist triebmäßig mit einer mit einem Gewinde versehenen Spindel verbunden, so dass diese durch den Elektromotor antreibbar ist. Dabei ist ein Mitnahmeelement vorgesehen, welches mit dem Gewinde der Spindel in Eingriff steht. Das Mitnahmeelement ist so ausgebildet und gelagert, dass eine Rotation der Spindel zu einer translatorischen Bewegung des Mitnahmeelementes führt. Beispielsweise kann das einstückig oder mehrstückig ausgebildete Mitnahmeelement als Mitnahmeplatte ausgeführt sein. Das Mitnahmeelement ist dabei mit einem Schaltelement verbunden, welches zum Verschieben des Schiebeelementes ausgebildet ist, indem es die translatorische Bewegung des Mitnahmeelements auf die des Schiebeelements übertragen kann. Insgesamt ist es so möglich, durch eine entsprechende Steuerung des Elektromotors der Schalteinheit das Schiebeelement zwischen den Schaltpositionen zu verschieben, um so das Werkzeugmaschinengetriebe zu schalten.
• Die vorgeschlagene Schalteinheit kann insgesamt sehr kompakt ausgeführt werden. Sie kann dabei das Schiebeelement längs seiner gesamten möglichen Bewegung mit einer im Wesentlichen gleich großen Kraft beaufschlagen, was ein sicheres Schalten des Werkzeugmaschinengetriebes ermöglicht. Dabei können die auf das Schiebeelement übertragbaren Kräfte um ein vielfaches höher sein, als dies bei vergleichbarem Bauraum und vergleichbarer Stromaufnahme mit einem Hubmagneten möglich wäre. Bei entsprechender Wahl der Gesamtuntersetzung der Schalteinheit von beispielsweise wenigstens 15 zu 1 können so ohne weiteres Schaltwege von beispielsweise mindestens 15 mm und Schaltkräfte von beispielsweise mehr als 450 N erreicht werden. Zudem ist die Schalteinheit selbsthemmend, da die Spindel nicht durch an dem Mitnahmeelement angreifende Kräfte in Rotation versetzt werden kann. Damit sind weitere Maßnahmen zur Verriegelung des Schiebeelementes in einer der Schaltpositionen entbehrlich. Weiterhin ist die Schalteinheit in einfacher Weise an verschiedene Werkzeugmaschinengetriebe anpassbar. Hierzu ist es in aller Regel ausreichend, dass das Schaltelement an die Form und an die Anordnung des Schaltelementes angepasst wird. Gegebenenfalls können auch Montageadapter zum Festlegen der Schalteinheit an einem Befestigungsabschnitt des Werkzeugmaschinengetriebes vorgesehen werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Welle des Elektromotors und die Spindel parallel zueinander angeordnet. Hierdurch sind zwischen dem Elektromotor und der Spindel keine aufwändigen Getriebeelemente zur Übertragung von Drehmomenten unter einem Winkel, wie beispielsweise Kegelräder, Kardangetriebe oder Schneckengetriebe, notwendig. Zudem kann so ein hoher Wirkungsgrad durch geringe Reibungsverluste realisiert werden. Weiterhin kann die Schalteinheit so besonders kompakt ausgeführt werden.
• Vorteilhafterweise ist die Spindel parallel zu der vorgesehenen Verschieberichtung ausgerichtet. Hierdurch können die Kräfte von der Spindel zum Schiebeelement in besonders einfacher Weise übertragen werden. Insbesondere können so das Mitnahmeelement und/oder das Schaltelement einfach ausgeführt werden, was auch einer platzsparenden Ausführung zu Gute kommt. Zudem ist dies einem hohen Wirkungsgrad durch geringe Reibungsverluste zuträglich.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen dem Elektromotor und der Spindel ein Stirnradgetriebe vorgesehen. Ein derartiges Stirnradgetriebe ermöglicht einen Versatz der Welle des Elektromotors und der Spindel. Hierdurch können der Elektromotor und die Spindel quer zur axialen Richtung nebeneinander angeordnet werden, was eine kompakte Bauform durch eine verringerte axiale Erstreckung der Schalteinheit ermöglicht. Zudem kann das Stirnradgetriebe in einfacher Weise mit gutem Wirkungsgrad einen Beitrag zur gewünschten Gesamtuntersetzung liefern.
• Vorteilhafterweise ist zwischen dem Elektromotor und der Spindel ein Planetengetriebe vorgesehen. Auf diese Weise kann die gewünschte Gesamtuntersetzung in einfacher, platzsparender Weise bei gutem Wirkungsgrad erzielt werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung sind eine Antriebswelle des Planetengetriebes und/oder eine Abtriebswelle des Planetengetriebes koaxial zu einer Welle des Elektromotors angeordnet. Hierdurch kann ein besonders kompakter Aufbau der Schalteinheit bei besonders gutem Wirkungsgrad realisiert werden.
• Vorteilhafterweise ist zwischen dem Elektromotor und der Spindel eine Rutschkupplung vorgesehen. Eine Rutschkupplung ist eine selbsttätig drehmomentschaltende Sicherheitskupplung, welche beim Überschreiten eines vorgesehenen Maximaldrehmoments zumindest teilweise öffnet, um so das abgegebene Drehmoment zu begrenzen. Auf diese Weise wird letztlich die Kraft am Schaltelement begrenzt, was insbesondere der Vermeidung von Schäden an dem Werkzeugmaschinengetriebe dient.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Rutschkupplung koaxial zur Spindel angeordnet. Hierdurch kann ein besonders kompakter Aufbau der Schalteinheit bei besonders gutem Wirkungsgrad realisiert werden.
• Vorteilhafterweise sind ortsfeste Endanschläge, insbesondere axial oder radial zur Spindelachse zur Begrenzung einer Bewegung des Mitnahmeelements vorgesehen. Auf diese Weise ergeben sich für die Endlagen des Mitnahmeelementes geringe Positionstoleranzen. Wenn die Endlagen Schaltpositionen des Schiebeelementes entsprechen, so können diese besonders präzise eingenommen werden, was ein exaktes Schalten ermöglicht. Die Endlagen können dabei beispielsweise durch einen Austausch des Mitnahmeelementes oder durch Einstellmittel, wie gekonterte Stellschrauben, am Mitnahmeelement eingestellt werden, was eine Anpassung der Schalteinheit an verschiedene Werkzeugmaschinengetriebe erleichtern kann.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung ist wenigstens ein Endlagenschalter zur Detektion einer Einnahme einer Endlage durch das Mitnahmeelement vorgesehen. Die Endlagenschalter können zur Steuerung des Elektromotors verwendet werden. Insbesondere kann so der Elektromotor bei Erreichen einer der Endlagen abgeschaltet werden, ohne dass hierzu eine aufwändige Elektronik erforderlich wäre. Entsprechen die Endlagen Schaltpositionen, so können diese auf einfache Weise exakt eingenommen und gehalten werden.
• Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Zwischenlagenschalter zur Detektion einer Einnahme einer Zwischenlage durch das Mitnahmeelement vorgesehen. Auch ein derartiger Zwischenlagenschalter kann zur Steuerung des Elektromotors verwendet werden. Insbesondere kann so der Elektromotor bei Erreichen einer definierten Zwischenlage abgeschaltet werden, ohne dass hierzu eine aufwändige Elektronik erforderlich wäre. Entspricht die Zwischenlage einer Schaltposition, so kann auch diese auf einfache Weise exakt eingenommen und gehalten werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Schalteinheit eine Getriebeentlüftung auf. Eine Getriebeentlüftung dient dazu, einen Überdruck im Getriebe zu vermeiden, wenn sich beispielsweise das Getriebe erwärmt. Hierbei soll aber vermieden werden, dass durch die Getriebeentlüftung Schmierstoffe, wie Öl oder Fett, austreten. Wenn nun, was üblich ist, die Schalteinheit in einem oberen Bereich des Werkzeugmaschinengetriebes angeordnet ist, so kann eben dieses Ziel in einfacher Weise erreicht werden, wenn die Getriebeentlüftung an der Schalteinheit ausgebildet ist, da sich Schmierstoffe tendenziell in einem unteren Bereich des Werkzeugmaschinengetriebes sammeln. Zudem kann die Getriebeentlüftung platzsparend angeordnet werden.
• Vorteilhafterweise ist das Schaltelement ein Schaltfinger, welcher starr mit dem Mitnahmeelement verbunden ist. Hierdurch wird die translatorische Bewegung des Mitnahmeelementes unmittelbar und ohne weitere Verluste durch eine Umlenkung auf das Schiebeelement übertragen. Durch eine entsprechende Gestaltung des Schaltfingers kann die Schalteinheit an verschiedene Werkzeugmaschinengetriebe adaptiert werden.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Schaltelement ein Schalthebel, der einen ersten Arm, einen zweiten Arm und eine dazwischen angeordnete Drehachse aufweist, wobei der erste Arm mit dem Mitnahmeelement verbunden ist, und wobei der zweite Arm zum Verschieben des Schiebeelementes vorgesehen ist. Ein derartiger Schalthebel kann einen Beitrag zum Erreichen der gewünschten Gesamtuntersetzung der Schalteinheit leisten. Durch entsprechende Auswahl der Hebelgeometrie kann die Schalteinheit besonders flexibel an verschiedene Werkzeugmaschinengetriebe angepasst werden.
• In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Werkzeugmaschinengetriebe mit einem Schiebeelement, welches zum Schalten des Werkzeugmaschinengetriebes in verschiedene Schaltpositionen translatorisch verschiebbar ist, und mit einer Schalteinheit zum Verschieben des Schiebeelementes, wobei die Schalteinheit nach einer oder mehreren der vorstehenden Ausführungsformen ausgebildet ist.
• Vorteile und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinengetriebes ergeben sich aus den Erläuterungen zur erfindungsgemäßen Schalteinheit.
• Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische seitliche Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schalteinheit,
• 2 eine vergrößerte Detaildarstellung der 1,
• 3 eine schematische stirnseitige Ansicht der Schalteinheit der 1 ohne Darstellung eines stirnseitigen Gehäuseteils,
• 4 eine schematische Unteransicht der Schalteinheit der 1 und
• 5 eine schematische seitlich geschnittene Teilansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinengetriebes mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schalteinheit.
• Die 1 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schalteinheit 1. Diese weist einen Elektromotor 2 mit einer schematisch dargestellten Welle 3 auf. Bei dem Elektromotor 2 kann es sich insbesondere um einen Gleichstrommotor 2 handeln. Andere Elektromotorkonzepte, wie Wechselstrommotoren, Drehstrommotoren, sind aber ebenfalls denkbar. Dem Elektromotor 2 nachgeschaltet ist dabei ein ebenfalls nur schematisch dargestelltes Planetengetriebe 4, welches insbesondere die übertragene Drehzahl verringern und das übertragene Drehmoment erhöhen kann. Auf diese Weise kann die gewünschte Gesamtuntersetzung der Schalteinheit in einfacher, platzsparender Weise bei gutem Wirkungsgrad erzielt werden. Eine Antriebswelle 5 des Planetengetriebes 4 ist ebenso wie eine Abtriebswelle 6 des Planetengetriebes 4 koaxial zur Welle 3 des Elektromotors 2 angeordnet. Dabei kann die Antriebswelle 5 des Planetengetriebes 4 durch geeignete Mittel drehfest mit der Welle 3 des Elektromotors 2 verbunden sein. Ebenso ist es möglich, dass die Antriebswelle 5 des Planetengetriebes 4 und die Welle 3 des Elektromotors 2 einstückig ausgebildet sind.
• Auf der Abtriebswelle 6 des Planetengetriebes 4 ist ein erstes Stirnrad 7 drehfest angeordnet, welches mit einem zweiten Stirnrad 8 kämmt. Das zweite Stirnrad 8 steht seinerseits mit einem dritten Stirnrad 9 in Eingriff. Die Stirnräder 7, 8, 9 bilden ein Stirnradgetriebe 7, 8, 9, welches in einfacher Weise mit gutem Wirkungsgrad einen Beitrag zur gewünschten Gesamtuntersetzung liefert und insbesondere die übertragene Drehzahl verringern und das übertragene Drehmoment erhöhen kann. Das dritte Stirnrad 9 ist dabei über eine Rutschkupplung 10 mit einer Spindel 11 verbunden. Die Spindel 11 ist dabei parallel zur Welle 3 des Elektromotors 2 ausgerichtet. Hierdurch sind zwischen dem Elektromotor 2 und der Spindel 11 keine aufwändigen Getriebeelemente zur Übertragung von Drehmomenten unter einem Winkel, wie beispielsweise Kegelräder, Kardangetriebe oder Schneckengetriebe, notwendig. Zudem kann so ein hoher Wirkungsgrad durch geringe Reibungsverluste realisiert werden. Weiterhin kann die Schalteinheit so besonders kompakt ausgeführt werden.
• Das Stirnradgetriebe 7, 8, 9 ermöglicht dabei in einfacher Weise eine Drehmomentübertragung über den Parallelversatz zwischen der Spindel 11 und der Welle 3 des Elektromotors 2 hinweg. Hierdurch können, wie in 1 gezeigt, der Elektromotor 2 und die Spindel 11 quer zur axialen Richtung nebeneinander angeordnet werden, was eine kompakte Bauform durch eine verringerte axiale Erstreckung der Schalteinheit 1 ermöglicht. Zudem kann das Stirnradgetriebe 7, 8, 9 in einfacher Weise mit gutem Wirkungsgrad einen Beitrag zur gewünschten Gesamtuntersetzung liefern.
• Die Spindel 11 weist ein Gewinde 12 auf, mit welchem ein Mitnahmeelement 13 in Eingriff steht. Das Mitnahmeelement 13 ist so ausgebildet und gelagert, dass eine Rotation der Spindel 11 zu einer translatorischen Bewegung des Mitnahmeelementes 13 führt. Wie im Ausführungsbeispiel der 1 kann das einstückig oder mehrstückig ausgebildete Mitnahmeelement 13 als Mitnahmeplatte 13 ausgeführt sein.
• Dabei sind ortsfeste Endanschläge 14, 15 zur Begrenzung einer Bewegung des Mitnahmeelements 13 vorgesehen. Auf diese Weise ergeben sich für die beiden Endlagen des Mitnahmeelementes 13 geringe Positionstoleranzen. Wenn die Endlagen Schaltpositionen entsprechen, so können diese besonders präzise eingenommen werden, was ein exaktes Schalten ermöglicht. Die Endlagen können dabei beispielsweise durch einen Austausch des Mitnahmeelementes 13 oder durch nicht gezeigte Einstellmittel, wie gekonterte Stellschrauben, am Mitnahmeelement 13 eingestellt werden, was eine Anpassung der Schalteinheit 1 an verschiedene Werkzeugmaschinengetriebe erleichtern kann.
• Das Mitnahmeelement 13 ist dabei mit einem Schaltelement 16 verbunden, welches zum Verschieben eines Schiebeelementes des jeweiligen Werkzeugmaschinengetriebes ausgebildet ist, indem es die translatorische Bewegung des Mitnahmeelements 13 auf das Schiebeelement übertragen kann. In 1 ist das Schaltelement 16 ein Schaltfinger 16, welcher starr mit dem Mitnahmeelement 13 verbunden ist. Hierdurch wird die translatorische Bewegung des Mitnahmeelementes 13 unmittelbar und ohne weitere umlenkungsbedingte Verluste auf das Schiebeelement übertragen. Durch eine entsprechende Gestaltung des Schaltfingers 16 kann die Schalteinheit 1 an verschiedene Werkzeugmaschinengetriebe adaptiert werden. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist hierzu ein freies Ende 17 des Schaltfingers 16 gabelförmig ausgebildet. Eine gabelförmige Ausbildung des freien Endes des Schaltfingers ist aber auch bei anderen Ausführungsbeispielen möglich.
• Insgesamt ist es so möglich, durch eine entsprechende Steuerung des Elektromotors 2 der Schalteinheit 1 das Schiebeelement zwischen den Schaltpositionen in einer Verschieberichtung VR zu verschieben, um so das Werkzeugmaschinengetriebe zu schalten. Bei dem Schiebeelement kann es sich insbesondere um eine Schiebemuffe handeln, welche beispielsweise koaxial zu einer Welle, insbesondere zu einer Antriebswelle und/oder einer Abtriebswelle, des Werkzeugmaschinengetriebes verschiebbar ist. Dabei ist die Spindel 11 parallel zu der vorgesehenen Verschieberichtung VR ausgerichtet. Hierdurch können die Kräfte von der Spindel 11 zum Schiebeelement in besonders einfacher Weise übertragen werden. Insbesondere können so das Mitnahmeelement 13 und/oder das Schaltelement 16 einfach ausgeführt werden, was auch einer platzsparenden Ausführung zu Gute kommt. Zudem ist dies einem hohen Wirkungsgrad durch geringe Reibungsverluste zuträglich.
• Die vorgeschlagene Schalteinheit 1 kann insgesamt sehr kompakt ausgeführt werden. Sie kann dabei das Schiebeelement längs seiner gesamten möglichen Bewegung mit einer im Wesentlichen gleich großen Kraft beaufschlagen, was ein sicheres Schalten des Werkzeugmaschinengetriebes ermöglicht. Dabei können die auf das Schiebeelement übertragbaren Kräfte um ein vielfaches höher sein, als dies bei vergleichbarem Bauraum und vergleichbarer Stromaufnahme mit einem Hubmagneten möglich wäre. Zudem ist die Schalteinheit 1 selbsthemmend, da die Spindel 11 nicht durch an dem Mitnahmeelement 13 angreifende Kräfte in Rotation versetzt werden kann. Damit sind weitere Maßnahmen zur Verriegelung des Schiebeelementes in einer der Schaltpositionen entbehrlich. Weiterhin ist die Schalteinheit 1 in einfacher Weise an verschiedene Werkzeugmaschinengetriebe anpassbar. Hierzu ist es in aller Regel ausreichend, dass das Schaltelement 16 an die Form und an die Anordnung des Schaltelementes angepasst wird. Gegebenenfalls können auch Montageadapter zum Festlegen der Schalteinheit 1 an einem Befestigungsabschnitt des Werkzeugmaschinengetriebes vorgesehen werden.
• 2 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung der 1, wobei insbesondere die Rutschkupplung 10 dargestellt ist. Die Rutschkupplung 10 ist eine selbsttätig drehmomentschaltende Sicherheitskupplung, welche beim Überschreiten eines vorgesehenen Maximaldrehmoments zumindest teilweise öffnet, um so das abgegebene Drehmoment zu begrenzen. Auf diese Weise wird letztlich die Kraft am Schaltelement 16 begrenzt, was insbesondere der Vermeidung von Schäden an dem Werkzeugmaschinengetriebe dient. Die Rutschkupplung 10 ist dabei koaxial zur Spindel 11 angeordnet. Hierdurch kann ein besonders kompakter Aufbau der Schalteinheit bei besonders gutem Wirkungsgrad realisiert werden.
• Die Rutschkupplung 10 umfasst beispielhaft zwei koaxial zur Spindel angeordnete Reibscheiben 18, von denen wenigstens eine drehfest mit der Spindel 11 verbunden ist. Weiterhin ist wenigstens eine der Reibscheiben 18 belastet, so dass ein Abschnitt des dritten Stirnrades 9 zwischen den beiden Reibscheiben 18 geklemmt ist. Sofern das zu übertragende Drehmoment den Maximalwert nicht überschreitet, wird das Drehmoment durch Haftreibung vom dritten Stirnrad 9 auf die drehfesten Reibscheiben 18 und von dort auf die Spindel 11 übertragen. Wird hingegen das maximale Drehmoment überschritten, so reicht die Haftreibung zwischen dem dritten Stirnrad 9 und den drehfesten Reibscheiben 18 nicht mehr zur Übertragung des Drehmomentes aus, so dass die Kupplung „durchrutscht“, was eine Reduzierung des übertragenen Drehmoments bewirkt.
• 3 zeigt eine schematische stirnseitige Ansicht der Schalteinheit 1 der 1 ohne Darstellung eines stirnseitigen Gehäuseteils. Neben dem Stirnradgetriebe 7, 8, 9 ist in der 3 insbesondere der Schaltfinger 16 dargestellt. Darüber hinaus zeigt 3 eine Getriebeentlüftung 19, welche dazu dient, einen Überdruck im Getriebe zu vermeiden, wenn sich beispielsweise das Getriebe erwärmt. Hierbei soll aber vermieden werden, dass durch die Getriebeentlüftung 19 Schmierstoffe, wie Öl oder Fett, austreten. Wenn nun, was üblich ist, die Schalteinheit in einem oberen Bereich des Werkzeugmaschinengetriebes angeordnet ist, so kann eben dieses Ziel in einfacher Weise erreicht werden, wenn die Getriebeentlüftung 19 an der Schalteinheit 1 ausgebildet ist, da sich Schmierstoffe tendenziell in einem unteren Bereich des Werkzeugmaschinengetriebes sammeln. Zudem kann die Getriebeentlüftung 19 platzsparend angeordnet werden.
• 4 zeigt eine schematische Unteransicht der Schalteinheit 1 der 1. Dargestellt sind insbesondere ein erster Endlagenschalter 20, welcher bei Einnahme einer ersten Endlage des Mitnahmeelements 13 unmittelbar durch dieses betätigt wird. Ebenso ist ein zweiter Endlagenschalter 21 dargestellt, der durch das Mitnahmeelement 13 unmittelbar betätigt wird, wenn dieses eine zweite Endlage einnimmt. Die Endlagenschalter 20, 21 können zur Steuerung des Elektromotors 2 verwendet werden. Insbesondere kann so der Elektromotor 2 bei Erreichen einer der Endlagen abgeschaltet werden, ohne dass hierzu eine aufwändige Elektronik erforderlich wäre. Entsprechen die Endlagen Schaltpositionen, so können diese auf einfache Weise exakt eingenommen und gehalten werden.
• Weiterhin zeigt die 4 einen Zwischenlagenschalter 22, der unmittelbar durch das Mitnahmeelement 13 betätigt wird, wenn dieses eine entsprechende Zwischenlage eingenommen hat. Auch ein derartiger Zwischenlagenschalter 22 kann zur Steuerung des Elektromotors 2 verwendet werden. Insbesondere kann so der Elektromotor 2 bei Erreichen einer definierten Zwischenlage abgeschaltet werden, ohne dass hierzu eine aufwändige Elektronik erforderlich wäre. Entspricht die Zwischenlage einer Schaltposition, so kann auch diese auf einfache Weise exakt eingenommen und gehalten werden
• 5 zeigt eine schematische seitliche geschnittene Teilansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinengetriebes 23 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schalteinheit 1.
• Der prinzipielle Aufbau der Schalteinheit 1 der 5 entspricht der Schalteinheit der 1 bis 4. Der wesentliche Unterschied besteht nun darin, dass kein Schaltfinger 16 sondern ein Schalthebel 24 vorgesehen ist.
• Der Schalthebel 24 weist einen ersten Arm 25, einen zweiten Arm 26 und eine dazwischen angeordnete Drehachse 27 auf. Dabei ist der erste Arm 25 mit dem Mitnahmeelement 13 verbunden, und der zweite Arm 26 mit dem Schiebeelement 28. Ein derartiger Schalthebel 24 kann einen Beitrag zum Erreichen der gewünschten Gesamtuntersetzung der Schalteinheit 1 leisten. Durch entsprechende Auswahl der Hebelgeometrie kann die Schalteinheit 1 besonders flexibel an verschiedene Werkzeugmaschinengetriebe 23 angepasst werden.
• Derartige Werkzeugmaschinengetriebe 23 werden bei Drehbänken, Fräsmaschinen aber auch bei anderen Werkzeugmaschinen eingesetzt. Sie dienen insbesondere dazu, die Flexibilität der jeweiligen Werkzeugmaschine bei der Bearbeitung von unterschiedlichen Werkstoffen und/oder unterschiedlichen Bearbeitungsgängen durch Variation der Drehzahl und/oder des Drehmomentes zu vergrößern. Hierzu weist das Werkzeugmaschinengetriebe 23 wenigstens zwei Übersetzungen auf, welche durch Verschieben des Schiebeelementes 28 in eine der jeweiligen Übersetzung zugeordneten Schaltposition auswählbar sind. Zusätzlich kann eine weitere Schaltposition vorgesehen sein, in der eine Übertragung von Drehmomenten unterbrochen ist. Eine solche Schaltposition wird auch als Neutralposition bezeichnet.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn sie in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
• Bezugszeichenliste

1

Schalteinheit

2

Elektromotor

3

Welle des Elektromotors

4

Planetengetriebe

5

Antriebswelle des Planetengetriebes

6

Abtriebswelle des Planetengetriebes

7

erstes Stirnrad

8

zweites Stirnrad

9

drittes Stirnrad

10

Rutschkupplung

11

Spindel

12

Gewinde

13

Mitnahmeelement

14

erster ortsfester Endanschlag

15

zweiter ortsfester Endanschlag

16

Schaltfinger

17

freies Ende des Schaltfingers

18

Reibscheiben der Rutschkupplung

19

Getriebeentlüftung

20

erster Endlagenschalter

21

zweiter Endlagenschalter

22

Zwischenlagenschalter

23

Werkzeugmaschinengetriebe

24

Schalthebel

25

erster Arm

26

zweiter Arm

27

Drehachse

28

Schiebeelement

VR

Verschieberichtung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 19917673 A1 [0002]

Claims (15)

1. Schalteinheit für ein Werkzeugmaschinengetriebe (23), welches ein Schiebeelement (28) aufweist, welches zum Schalten des Werkzeugmaschinengetriebes (23) in verschiedene Schaltpositionen in einer vorgesehenen Verschieberichtung (VR) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (1) einen Elektromotor (2) mit einer Welle (3) umfasst, welche eine mit einem Gewinde (12) versehene Spindel (11) rotatorisch antreibt, wobei die Spindel (11) durch eine Rotation ein mit dem Gewinde (12) in Eingriff stehendes Mitnahmeelement (13) translatorisch bewegt, wobei das Mitnahmeelement (13) mit einem Schaltelement (16; 24) zum Verschieben des Schiebeelementes (28) verbunden ist.
2. Schalteinheit nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) des Elektromotors (2) und die Spindel (11) parallel zueinander angeordnet sind.
3. Schalteinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (11) parallel zu der vorgesehenen Verschieberichtung (VR) ausgerichtet ist.
4. Schalteinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Elektromotor (2) und der Spindel (11) ein Stirnradgetriebe (7, 8, 9) vorgesehen ist.
5. Schalteinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Elektromotor (2) und der Spindel (11) ein Planetengetriebe (4) vorgesehen ist.
6. Schalteinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (5) des Planetengetriebes (4) und/oder eine Abtriebswelle (6) des Planetengetriebes (4) koaxial zu der Welle (3) des Elektromotors (2) angeordnet sind.
7. Schalteinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Elektromotor (3) und der Spindel (11) eine Rutschkupplung (10) vorgesehen ist.
8. Schalteinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplung (10) koaxial zur Spindel (11) angeordnet ist.
9. Schalteinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ortsfeste Endanschläge (14, 15) zur Begrenzung einer Bewegung des Mitnahmeelements (13) vorgesehen sind.
10. Schalteinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Endlagenschalter (21, 22) zur Detektion einer Einnahme einer Endlage durch das Mitnahmeelement (13) vorgesehen ist.
11. Schalteinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zwischenlagenschalter (22) zur Detektion einer Einnahme einer Zwischenlage durch das Mitnahmeelement (13) vorgesehen ist.
12. Schalteinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Getriebeentlüftung (19) aufweist
13. Schalteinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16; 24) ein Schaltfinger (16) ist, welcher starr mit dem Mitnahmeelement (13) verbunden ist.
14. Schalteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16; 24) ein Schalthebel (24) ist, der einen ersten Arm (25), einen zweiten Arm (26) und eine dazwischen angeordnete Drehachse (27) aufweist, wobei der erste Arm (25) mit dem Mitnahmeelement (13) verbunden ist, und wobei der zweite Arm (26) zum Verschieben des Schiebeelementes (28) vorgesehen ist.
15. Werkzeugmaschinengetriebe mit einem Schiebeelement (28), welches zum Schalten des Werkzeugmaschinengetriebes (23) in verschiedene Schaltpositionen translatorisch verschiebbar ist und mit einer Schalteinheit (1) zum Verschieben des Schiebeelementes (28), dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.

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