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Überlastungssicherung für das Vorschubgetriebe von Werkzeugmaschinen
oder Baueinheiten solcher Maschinen Die Vorschubgetriebe für Werkzeugmaschinen oder
Baueinheiten solcher Maschinen bestehen im allgemeinen aus Stirnrädern, die fest
oder verschiebbar auf parallelen Wellen gelagert sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Getriebe unter
Beibehaltung ihres grundsätzlichen Aufbaues und ohne wesentliche Vergrößerung ihres
Platzbedarfes so auszubilden, daß bei Überschreitung eines bestimmten Drehmomentes
der Antrieb selbsttätig abgeschaltet wird. Diese Eigenschaft dient zum Fahren gegen
Festanschläge oder auch allgemein als Sicherung gegen Überlastung.
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Eine derartige Überlastungssicherung ist verhältnismäßig leicht bei
Umlaufrädergetrieben zu erreichen, indem z. B. das Gehäuse oder ein Sonnenrad dieses
Getriebes durch Federn elastisch abgestützt ist und bei Überschreitung des Federdruckes
direkt oder indirekt einen Endschalter zum Abschalten des Antriebes betätigt. Auch
kann man ein Umlaufrädergetriebe durch Feststellen des Planetenträgers als festes
Vorgelege und durch Freigabe des federnd gehaltenen Planetenträgers als Überlastungsschutz
verwenden. Solche Umlaufrädergetriebe werden aber im allgemeinen für den Vorschub
von Werkzeugmaschinen nicht angewendet, da sie für sich nicht die Möglichkeit bieten,
eine größere Anzahl unterschiedlicher Geschwindigkeiten zu erhalten.
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Bei Vorschubgetrieben für Werkzeugmaschinen hat man daher bisher vorwiegend
eine Verschiebeschnecke als Überlastungsschutz angewendet, die bei Überschreitung
des zulässigen Drehmoments gegen Federdruck auswandert und über Endschalter die
gewünschte Antriebsunterbrechung bewirkt. Schneckenantriebe besitzen jedoch einen
ungünstigen Wirkungsgrad und weisen außerdem den Nachteil auf, daß die Reibungsverhältnisse
mit den beim Anfahren gegen den Festanschlag auftretenden hohen Drücken sehr ungünstig
werden und zu einer schnellen Abnutzung der Schnecke sowie des Schneckenrades führen.
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Bei Drehbänken ist es auch bekannt, durch die z. B. durch Anfahren
gegen einen Festanschlag auftretende Überlastung eine vollständige Unterbrechung
im Zahnradantrieb durch Ausrücken eines Zahnrades herbeizuführen. Zu diesem Zweck
ist ein Doppelzahnrad des Getriebes in einer in der Längsrichtung verschiebbaren
Schwinge gelagert, die sich an einer Klinke abstützt und durch eine Feder in ihrer
Lage gehalten wird. übersteigt das von dem Getriebe zu übertragende Drehmoment den
durch die Feder eingestellten Wert, so verschiebt sich die Schwinge in ihrer Längsrichtung
und fällt von der Stützklinke ab. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht darin,
daß sie nicht für automatisch geschaltete Vorschubgetriebe brauchbar ist, weil die
Schwinge von Hand wieder eingerastet werden muß.
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Zur Lösung der eingangs erwähnten Aufgabe besteht die Erfindung in
der Kombination der folgenden an sich bekannten Maßnahmen: a) Eine Vorgelegewefie
des Vorschubgetriebes ist in einem nach Art einer Schwinge ausgebildeten schwenkbaren
Steg gelagert, b) die Schwinge überträgt ihre Schwenkbewegung auf ein beiderseits
federnd abgestütztes axialbewegliches Schaltglied, c) zwischen der Schwinge und
dem federnd abgestützten Schaltglied ist eine Übersetzung angeordnet, welche den
Weg des Schaltgliedes gegenüber dem Ausschlag der Schwinge verkleinert, d) das federnd
abgestützte Schaltglied betätigt Endschalter, welche den Antrieb in der betreffenden
Vorschubrichtung abschalten.
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Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Schwinge an Stelle einer
Verschiebeschnecke werden nicht nur der Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Getriebes
wesentlich gesteigert, sondern es wird auch an Platz gespart, da die Bewegung der
Schwinge innerhalb des für das Getriebe sowieso benötigten Raumes liegt. Ferner
kann der Ausschlag der Schwinge und damit der Auslaufweg des abzuschaltenden Getriebes
verhältnismäßig groß gewählt werden, so daß nicht wie bei der Verschiebeschnecke
die Gefahr einer Überbeanspruchung der Teile durch vorzeitiges Erreichen der Bewegungsgrenze
besteht.
Andererseits ist infolge der Kopplung der Schwinge mit
dem axialbeweglichen Schaltglied und der Einschaltung einer übersetzung zwischen
beiden trotz des großen Schwingenausschlages nur ein kleiner Weg des die Endschalter
betätigenden axialbeweglichen Schaltgliedes erforderlich. Man erhält dadurch die
Möglichkeit. die zur beiderseitigen Abstützung dieses Schaltgliedes dienenden Federn
verhältnismäßig klein auszubilden und außerdem die Federcharakteristik so zu wählen,
daß der Abschaltweg in einem günstigen Teil des Federweges liegt.
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Das die Endschalter betätigende Schaltglied besteht zweckmäßig aus
einer längsbeweglichen beidseitig federnd abgestützten Hülse, die auf zwei Endschalter
einwirkt. Die Endschalter sind einer vorzugsweise als Elektromagnetkupplung ausgebildeten
Antriebskupplung zugeordnet, die dann im gegebenen Augenblick den Antriebskraftfluß
unterbricht.
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Um das zum Abschalten des Antriebs führende Drehmoment den jeweiligen
Arbeitsbedingungen anpassen zu können, sind die die längsbewegliche Hülse abstützenden
Federn zweckmäßig in ihrer Spannung veränderbar, z. B. durch eine in der Länge verstellbare,
als Widerlager für die Federn dienende Schraubbuchse. Auch empfiehlt es sich, die
längsbewegliche Hülse bzw. die Endschalter so auszubilden, daß die Hülse nach Betätigung
des betreffenden Schalters noch einen zusätzlichen Weg unter Überwindung des Federdruckes
zurücklegen kann, damit die Grenzlast nur durch die Federkraft bedingt ist und nicht
durch eine feste Wegbegrenzung der Hülse.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt A b b. 1 einen Schnitt durch das Getriebe einer Vorschubeinheit nach der
Linie 1-I in A b b. 2, A b b. 2 die gleiche Einheit in Seitenansicht in Richtung
des Pfeiles A.
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Das in A b b. 1 dargestellte Zahnräderwechselgetriebe wird von einem
nicht gezeichneten Motor , über die Kegelräder 1 und 2 angetrieben.
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Mit der Welle 3 des Kegelrades 2 ist ein Zahnrad 4 drehfest verbunden,
das mit Zahnrädern 5 und 6 kämmt, so daß der Antrieb sich an dieser Stelle verzweigt.
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Das Zahnrad 6 kann über eine Elektromagnetkupplung 7, deren äußerer
Kupplungsteil 7 a fest mit diesem Zahnrad und der innere Kupplungsteil 7 b drehfest
mit der Abtriebswelle 8 verbunden ist, mit dieser Welle gekuppelt werden. Dieser
Antriebszweig entspricht dem Eilgang.
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Der Vorschubantrieb verläuft vom Zahnrad 4 zum Zahnrad 5 und von dort
über weitere Getriebebauteile: Das Zahnrad 5 ist drehfest mit der Welle 9 verbunden
und treibt über umsteckbare Wechselräder 10 und 11 die Zwischenwelle 12. Diese trägt,
drehfest verbunden, ein Zahnrad 13, welches mit dem größeren Zahnrad eines lose
drehbar auf der Abtriebswelle 8 gelagerten doppelten Zahnrades 14 kämmt. Das kleinere
Zahnrad dieses Doppelrades steht mit dem größeren Zahnrad eines Doppelzahnrades
15 und dieses wiederum über sein kleineres Zahnrad mit einem ebenfalls lose auf
der Abtriebswelle 8 gelagerten Zahnrad 16 im Eingriff. Dieses Zahnrad ist mit dem
Gehäuseteil 17a einer Flektromagnetkupplung 17 verbunden, deren innerer Kupplungsteil
mit dem Teil 7 b der obenerwähnten Eilgangkupplung 7 übereinstimmt, und kann mittels
dieser Kupplung mit der Abtriebswelle 8 gekuppelt werden.
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Das Doppelzahnrad 15 ist lose drehbar auf einer beweglichen Vorgelegewell_e
18 gelagert. Diese Welle ist in einem Ringkörper 19 gelagert, der frei drehbar auf
der Nabe des Zahnrades 16 sitzt. Die Welle 18 ist außerdem in einem nach Art eines
Planetenradträgers ausgebildeten Körper 20 befestigt, der fest mit einer auf der
Abtriebswelle 8 frei drehbaren Hülse 21 verbunden ist. Der Ring 19 und der Körper
20 sind über nicht dargestellte axiale Stege miteinander verbunden. Das Ende der
Hülse 21 ist als Ritzel 22 ausgebildet und kämmt mit der Längsverzahnung einer Hülse
23 wie mit einer Zahnstange.
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Die Hülse 23 stützt sich (s. A b b. 2) über Federn 24, 25 an einem
Bolzen 34 ab. Wird die Hülse von dem Ritzel 22 nach rechts verschoben, so werden
über den Sicherungsring 35 und die Scheibe 36 die Federn 24, 25 gegen die Scheibe
37 und das Rohrstück 38 gedrückt. Die Federn stützen sich also am Flansch 39 ab.
Die Gewindebuchsen 26, 27 sind auf dem Bolzen 34 längsverschieblich. Bei einer Bewegung
der Schalthülse 23 nach links stützen sich die Federn entsprechend an dem Bund 40
des Bolzens 34 ab.
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Durch Schraubbewegungen an den Gewindebuchsen 26, 27 kann man die
Federkraft ändern und damit das übertragbare Drehmoment des Vorschubgetriebes einstellen.
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Die Hülse 23 besitzt ferner zwei Anschläge 28, 29, die über Klinken
30, 31 auf elektrische Endschalter 32, 33 einwirken. Die Endschalter liegen im Stromkreis
der Vorschubkupplung 1.7 und schalten, wenn sie betätigt werden, diese Kupplung
ab.
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Der Vorschubantrieb verläuft über die Zahnräder 1, 2, 4, 5,10,11,
13, 14, 15,16 und die Kupplung 17 zur Abtriebswelle B. Wenn der von der Vorschubeinheit
angetriebene Maschinenschlitten (nicht dargestellt) gegen einen festen Anschlag
fährt, läuft der Vorschubantrieb zunächst weiter, d. h., die Vorschubkupplung 17
bleibt eingeschaltet. Erst wenn das Drehmoment die Kraft der Federn 24, 25 übersteigt,
rollt das über sein größeres Zahnrad angetriebene Doppelzahnrad 15 mit seinem kleineren
Zahnrad auf dem dann stillstehenden Zahnrad 16 ab. Der Träger 20 führt dabei eine
Schwenkbewegung gegenüber der Welle 8 aus und bewirkt eine Drehung der Hülse 21
um diese Welle. Diese Drehbewegung wird über das Ritzel 22 und die Zahnstange an
der Hülse 23 in eine Längsbewegung dieser Hülse umgewandelt. Die Hülse 23 verschiebt
sich daher je nach der Drehrichtung des Antriebes gegen den Widerstand der Federn
24, 25 in der einen oder anderen Richtung. Dabei hebt sie mit ihrem Anschlag 28
bzw. 29 die betreffende Klinke 30 bzw. 31 an und betätigt dadurch einen der Endschalter
32. 33. Die Betätigung jedes der beiden Endschalter 32. 33 führt zum Abschalten
der Kupplung 17, so daß der Schlittenantrieb nun unterbrochen ist.
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Da der Abschaltvorgang eine gewisse Zeit z. B. Sekunde, benötigt.
ist Vorsorge getroffen, daß sich nach Auslösung des Abschaltimpulses die Hülse 23
gegen den Widerstand der Federn 24, 25 noch ein Stück weiterbewegen kann. Es tritt
hierbei entsprechend der Federkennlinie ein geringer Anstieg des im Getriebe wirksamen
Drehmoments ein. Der Nachlaufweg der Hülse 23 muß der Drehzahl der Welle 8,
dem
übersetzungsverhältnis der Zahnräder und der Lösezeit der Kupplung angepaßt sein.