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Antriebseinrichtung für Werkstückspindeln von Schwerlast-Bearbeitungs-,
insbesondere Walzenschleifmaschinen und -drehbänken Die Erfindung bezieht sich auf
eine Antriebseinrichtung für Werkstückspindeln von Schwerlast-Bearbeitungs-, insbesondere
Walzenschleifmaschinen und -drehbänken, mit einer durch Ketten oder Riemenantrieb
von einer Eingangswelle in Umlauf versetzbaren Spindel.
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Antriebseinrichtungen, die einen Riemen- und einen Zahntrieb in Parallelschaltung
aufweisen, um einen Anlauf der Spindel unter Überlast zu bewerkstelligen, sind bereits
bekannt. Dabei ist sowohl für den Riementrieb als auch für das Zahnradgetriebe ein
gesonderter Antriebsmotor vorgesehen; der dem Zahnradgetriebe zugeordnete Motor
kann über eine Kupplung in und außer Antriebseingriff mit dem Zahnradgetriebe gebracht
werden. Durch die Verwendung zweier Antriebsmotoren hat die bekannte Antriebseinrichtung
einen komplizierten Aufbau und benötigt zudem für das Ein- und Ausrücken der Kupplung
zwischen dem Zahnradgetriebe und dessen Antriebsmotor sowie für das Ein- und Ausschalten
des Motors selbst besondere Schaltvorrichtungen, die für den Anlauf der Spindel
unter Überlast regelmäßig von Hand ausgelöst werden müssen. Ferner ist es bereits
für den Spindelantrieb bei Schleifmaschinen bekannt, einen Riementrieb und ein Zahnradgetriebe
in Parallelschaltung anzuordnen und durch einen gemeinsamen Motor zu betreiben.
Durch eine handbetätigte Schalteinrichtung kann dabei wahlweise entweder der Riementrieb
oder das Zahnradgetriebe mit der Spindel in Eingriff gebracht werden. Das Zahnradgetriebe
wird dabei für den Schrupparbeitsgang eingerückt, während für das Schlichten der
Riementrieb wirksam wird.
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Es ist das Ziel der Erfindung, eine Antriebseinrichtung für Werkstückspindeln
von Schwerlast-Bearbeitungsmaschinen, insbesondere Walzenschleifmaschinen und -drehbänken,
zu schaffen, die mit einem geringeren Aufwand als die bekannten Einrichtungen erstellt
werden kann und die außerdem selbsttätig bei auftretender Überlast wirksam wird.
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Gemäß der Erfindung wird dies in erster Linie durch ein Zahnradgetriebe
erreicht, das dem Antrieb parallel geschaltet ist, d. h. Eingangswelle und Spindel
gleichfalls dauernd verbindet, wobei dieses Getriebe derart ausgebildet ist, daß
es bis zur Normalbelastung des Antriebs leer mitläuft, sich jedoch auf Grund einer
bei größerer Last eintretenden Änderung der Phasenlage der beiden Kettenräder bzw.
Riemenscheiben des Antriebs selbsttätig in die Drehmomentübertragung mit einschaltet.
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Für den Nockenwellenantrieb von Verbrennungsmotoren ist bereits die
Verwendung eines Zahnradgetriebes und eines Riementriebes in Parallelschaltung vorgeschlagen
worden. Den Hauptantrieb bildet dabei das Zahnradgetriebe, während der Riementrieb
das sich ständig vollziehende Wechseln der Flankenanlage im Zahnradgetriebe, das
sich unter dem Federdruck der Ventile vollzieht, vermeiden soll. Demgegenüber dient
gemäß der Erfindung der Riemen- oder Kettentrieb als Hauptantrieb, während das parallel
geschaltete Zahnradgetriebe bei Überlastung der Werkstückspindel ein übermäßiges
Rutschen des Riemens bzw. ein Überspringen der Kette wirksam verhindert.
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In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens können bei einer Antriebseinrichtung
mit einem Kettentrieb zwischen Eingangswelle und Spindel der Kettentrieb und das
Zahnradgetriebe das gleiche Übersetzungsverhältnis haben, und das Zahnradgetriebe
kann an zwei seiner kämmenden Zahnräder ein solches Flankenspiel aufweisen, daß
die Zahnräder bis zur Normalbelastung der Kette berührungsfrei ineinandergreifen
und erst bei der Änderung der Phasenlage der beiden Kettenräder, die auf Grund der
mit zunehmender Belastung eintretenden radialen Kettenverlagerung erfolgt, zum Tragen
kommen. Dabei kann der Erfindung zufolge mindestens eines der mit Flankenspiel ineinandergreifenden
Zahnräder auf seiner Welle mittels einer Einstellvorrichtung, beispielsweise einer
Zahnkupplung, tangential verstellbar vorgesehen werden.
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Schließlich besteht bei einer Antriebseinrichtung mit einem Riementrieb
zwischen Eingangswelle und Spindel ein wesentliches Erfindungsmerkmal darin, daß
das Zahnradgetriebe ein etwas größeres übersetzungsverhältnis als der Riementrieb
hat und mindestens eines der Zahnräder mit einer Überholkupplung an seiner Zwischenwelle
angeschlossen ist. So
läuft bei mit zunehmender Belastung eintretender
Senkung der Spindeldrehzahl das Drehmoment in zunehmendem Maße über das Zahnradgetriebe.
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Bei der Verwendung zweier in Parallelschaltung zueinander angeordneter
Riementriebe mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis ist bereits die Verwendung
einer Überholkupplung vorgeschlagen worden. Diese bekannte Anordnung eignet sich
aber nicht zum Antrieb der Werkstückspindel von Schwerlast-Bearbeitungsmaschinen,
da sie keinen formschlüssig arbeitenden Überlastantrieb aufweist.
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Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnungen ausführlicher beschrieben werden; es zeigt Fig. 1 in schaubildlicher
Darstellung eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung, Fig.2 in vergrößertem Maßstab und teilweise im Schnitt eine
Seitenansicht der Antriebseinrichtung gemäß Fig. 1 in einer Arbeitsstellung, bei
der Formschluß zwischen Eingangswelle und Werkstückspindel allein über einen Kettentrieb
vorhanden ist, Fig. 3 das dem Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung gemäß
den Fig. 1 und 2 zugeordnete Zahnradgetriebe in einer Arbeitsstellung, in der zusätzlich
Formschluß zwischen Eingangswelle und Werkstückspindel durch das Zahnradgetriebe
erzeugt ist, Fig. 4 eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsheispiel einer erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung vereinfachter schaubildlicher Darstellung, Fig.5 das Ausführungsbeispiel
einer Antriebseinrichtung gemäß Fig.4 in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt.
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Die in der Zeichnung dargestellte, als Spindelstockantrieb für beispielsweise
Walzenschleifmaschinen ausgebildete Antriebseinrichtung i setzt sich im wesentlichen
aus einem Hauptantrieb 2 und einem parallel zu diesem geschalteten Zusatzantrieb
3 zusammen.
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Beim Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung 1 gemäß Fig. 1 bis
3 ist der Hauptantrieb durch einen Kettentrieb gebildet, der sich aus einem auf
der Eingangswelle 4 der Antriebseinrichtung 1 sitzenden Kettenrad 5, einem auf der
Werkstückspindel 6 od. dgl. angeordneten Kettenrad 7 und einer die beiden Kettenräder
5 und 7 dauernd in Antriebsverbindung haltenden Kette 8 zusammensetzt. Besonders
zweckmäßig ist es dabei, wenn die Kette 8 als Zahnkette ausgebildet ist. Der dem
Hauptantrieb 2 parallel geschaltete Zusatzantrieb 3 ist durch ein Zahnradgetriebe
gebildet, welches das gleiche Übersetzungsverhältnis wie der Hauptantrieb 2 hat
und das beispielsweise aus einem auf der Eingangswelle 4 angeordneten Antriebszahnrad
9, einem auf der Werkstückspindel 6 befestigten Zahnrad 10 und zwei auf einer gemeinsamen
Zwischenwelle 11 sitzenden Zahnrädern 12, 13 besteht. Dabei sind die Zahnräder 9
und 10 über die auf der Zwischenwelle sitzenden Zahnräder 12 und 13 so in Antriebsverbindung
gehalten, daß ihre Drehrichtung jeweils gleichsinnig zur Drehrichtung der Kettenräder
5 bzw. 7 des Hauptantriebs 2 ist.
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Wie besonders deutlich den Fig. 2 und 3 der Zeichnung entnommen werden
kann, weisen beispielsweise das auf der Eingangswelle 4 angeordnete Zahnrad 9 des
Zusatzgetriebes 3 und das mit diesem kämmende und auf der Zwischenwelle 11 befestigte
Zahnrad 12 ein Flankenspiel zwischen den ineinandergreifenden Zähnen 9a, 12a auf.
Dadurch wird bei Normalbetrieb der Antriebseinrichtung 1, d. h. wenn der Kraftschluß
zwischen Eingangswelle 4 und Werkstückspindel 6 od. dgl. durch den Hauptantrieb
2 - hier also durch ' den Kettentrieb - hergestellt wird, erreicht, daß die Zahnräder
9, 12 vollkommen berührungsfrei ineinandergreifen und kein Kraftfluß von der Eingangswelle
4 zur Werkstückspindel 6 über das Zusatzgetriebe 3 besteht; dies ist in Fig. 2 deutlich
gezeigt. Bei Maschinen- bzw. Lastanlauf und/oder Überlast der Werkstückspindel 6
od. dgl. neigt die Kette 8 des Hauptantriebs 3 zum Klettern auf den Zähnen der Kettenräder
5 und 7, da diese ihre Phasenlage zueinander zu ändern versuchen. Dieses wirkt sich
auf das parallel geschaltete Zusatzgetriebe 3 in solcher Weise aus, daß die Zahnflanken
9' bzw. 9" und 12' bzw. 12" der Zähne 9 a, 12 a der ineinandergreifenden Zahnräder
9 und 12 aus der in Fig. 2 gezeigten Relativlage in die in Fig. 3 durch dünn ausgezogene
oder gestrichelte Linien angedeutete Relativlage verdreht werden, so daß diese Zahnflanken
zum Tragen kommen und einen Formschluß von der Eingangswelle 4 zur Werkstückspindel
6 über das Zusatzgetriebe 3 herstellen. Nachdem die Zahnflanken 9', 12' bzw. 9",
12" der Zahnräder 9 und 12 zum Tragen gekommen sind, wird eine weitere Änderung
der Phasenlage der Kettenräder 5 und 7 des Hauptantriebs 2 und somit ein weiteres
Klettern 8 der Kette auf den Zähnen vermieden, wodurch ein Überspringen der Kette
8 verhindert wird. Nachdem der Maschinen- bzw. Lastanlauf erfolgt oder die Überlastung
der Maschinenspindel beseitigt ist, bewegt sich die Kette - da die Kettenräder 5
und 7 in ihre Normallage zurückkehren - wieder in ihre Normallage relativ zu den
Zähnen der Kettenräder 5 und 7, so daß auch die Zahnräder 9 und 12 des Zusatzgetriebes
3 aus der in Fig. 3 gezeigten Stellung wieder in die in Fig. 2 gezeigte gebracht
werden, womit der Formschluß zwischen Eingangswelle 4 und Werkstückspindel 6 od.
dgl. wieder allein über den Hauptantrieb 2 hergestellt ist.
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Wenn die Kette 8 des Hauptantriebs 2 auf den zugehörigen Kettenrädern
5 und 7 infolge Maschinen-bzw. Lastanlaufs und/oder Überlastung der Maschinenspindel
6 klettert, kommen die Flanken der mit Flankenspiel ineinandergreifenden Zahnräder
9 und 12 sanft und ruckfrei zum Tragen, so daß ohne merkliche Geschwindigkeitsänderung
innerhalb des Antriebs die Kette 8 entlastet wird, bis der Normalbetrieb erreicht
wird. Sodann bewegt sich die Kette 8 wieder selbsttätig in die Normallage zurück
und übernimmt, während die Flanken der mit Flankenspiel ineinandergreifenden Zahnräder
sanft und ruckfrei außer Wirkverbindung gebracht werden, wieder allein den Antrieb.
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Damit die beiden mit Flankenspiel ineinandergreifenden Zahnräder 9
und 12 des Zusatzgetriebes 3 in ihrer Relativlage zueinander verdreht werden können,
um die jeweils günstigste Arbeitsstellung einzunehmen, ist beispielsweise das Zahnrad
9 über eine in Fig. 1 angedeutete Einstellvorrichtung 14, die z. B. durch eine feinverzahnte
Kupplung gebildet ist, mit der Antriebswelle 4 verbunden. Durch Verdrehen des am
Zahnrad 9 angeordneten Kupplungsteiles 14b relativ zu dem auf der Antriebswelle
angeordneten Kupplungsteil 14a der Einstellvorrichtung 14 kann eine Feineinstellung
des Zahnrades 9 relativ zum Zahnrad 12 vorgenommen werden.
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Das in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung
1 weist als Hauptantrieb 2 einen Keilriementrieb auf, welcher die von der Eingangswelle
4 erzeugte Antriebsbewegung auf die Werkstückspindel 6 od. dgl. überträgt. Zu diesem
Zweck sind auf der Eingangswelle 4 Keilriemenscheiben 15 angeordnet, während die
Werkstückspindel
6 Keilriemenscheiben 16 aufweist. Die Keilriemenscheiben
15 und 16 sind dabei über Keilriemen 17 unmittelbar in Antriebsverbindung
gehalten.
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Parallel zum Keilriementrieb 2 ist ein als Zahnradgetriebe ausgebildeter
Zusatzantrieb 3 geschaltet, der sich aus einem auf der Eingangswelle 4 sitzenden
Zahnrad 9, einem auf der Werkstückspindel 6 angeordneten Zahnrad 10 sowie zwei auf
einer Zwischenwelle 11 vorgesehenen Zahnrädern 12 und 13 zusammensetzt. Das Zahnrad
9 auf der Welle 4 steht dabei unmittelbar mit dem auf der Zwischenwelle 11 angeordneten
Zahnrad 12 im Eingriff, während das Zahnrad 10 der Werkstückspindel 6 mit dem auf
der Zwischenwelle 11 angeordneten Zahnrad 13 kämmt.
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Das dem als Keilriementrieb ausgebildeten Hauptantrieb 2 als Zusatzantrieb
3 parallel geschaltete Zahnradgetriebe weist zweckmäßig ein etwas größeres Übersetzungsverhältnis
als der Hauptantrieb 2 auf, so daß der Zusatzantrieb 3 etwas - d. h. nur wenig -langsamer
als der Hauptantrieb 2 läuft. Um zu verhindern, daß sich der Hauptantrieb 2 und
Zusatzantrieb 3 während des Normalbetriebes der Antriebseinrichtung 1 gegenseitig
behindern, ist in den Zusatzantrieb 3 eine Überholkupplung 18 eingebaut, die bei
dem in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem auf der Zwischenwelle
11 sitzenden Zahnrad 12 zusammenwirkt. Diese Überholkupplung 18 ist so eingerichtet,
daß sie bei Normalbetrieb der Antriebseinrichtung 1 eine relative Drehung der Zwischenwelle
11 ztt dem auf ihr angeordneten Zahnrad 12 ermöglicht, das mit dem Zahnrad 9 auf
der Eingangswelle 4 kämmt. Da nämlich der Hauptantrieb 2 ein wenig schneller läuft
als der ein größeres Übersetzungsverhältnis aufweisende Zusatzantrieb 3 wird das
auf der Werkstückspindel 6 angeordnete Zahnrad 10 schneller angetrieben, als es
der Fall sein würde. wenn es seinen Antrieb vom Zahnrad 9 übermittelt erhielte.
Daher dreht sich auch das auf der Zwischenwelle 11 starr befestigte Zahnrad 13 schneller,
so daß die Möglichkeit einer relativen Drehung innerhalb des Zusatzgetriebes 3 während
des durch den Hauptantrieb erzeugten Kraftschlusses vorhanden sein muß.
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Bei Maschinen- bzw. Lastanlauf und/oder Überlast der Werkstückspindel
6 tritt erhöhter Schlupf zwischen den Keilriemen 17 und den Riemenscheiben 16, 15
des Hauptantriebs auf, so daß die Drehgeschwindigkeit der Werkstückspindel 6 eine
geringfügig andere als bei Normalbetrieb ist. Die Veränderung der Drehgeschwindigkeit
unter einen vorbestimmten Wert wird durch den Zusatzantrieb 3 vermieden. Wenn nämlich
die über den Keilriementrieb 15, 16, 17 von den Zahnrädern 10 und 13 angetriebene
Zwischenwelle 11 Gleichlauf mit dem von der Eingangswelle 4 durch das Zahnrad 9
angetriebenen Zahnrad 12 erreicht, wird die Freilaufeigenschaft der Überholkupplung
18 aufgehoben, so daß über diese eine Kupplung zwischen Zahnrad 12 und Zwischenwelle
11 erreicht wird, und der Zusatzantrieb 3 den Kraftfluß zwischen Eingangswelle 4
und Werkstückspindel 6 sanft und ruckfrei herstellt. Nach Maschinen- bzw. Lastanlauf
und/oder Überwindung der Überlast der Werkstückspindel hört der übermäßige Schlupf
innerhalb des Hauptantriebs 2 auf, so daß wieder eine unterschiedliche Drehzahl
zwischen Zahnrad 12 und Zwischenwelle 11 auftritt, bei der sich der Freilauf 18
wieder einschaltet und den Kraftfluß innerhalb des Zusatzantriebs 3 aufhebt.