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Getriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende
Bewegung Die Erfindung bezieht sich auf Getriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung
in eine hin- und hergehende Bewegung mit mindestens einem Kurvenscheibentrieb und
einem Kurbeltrieb und insbesondere auf Getriebe für den Antrieb hin- und herbewegter
Elemente mit intermittierend auftretendem großem Bewegungswiderstand.
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Es sind bereits Messerschlittengetriebe für Pressen bekannt, bei denen
für die Bewegungsübertragung zwei Kurvenscheiben verwendet werden, von denen die
eine Kurvenscheibe den Vorwärts- und die andere den Rückwärtshub bewirkt.
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Solche Kurvenscheibengetriebe gestatten sowohl in der hinteren Endlage
des Messerschlittens zum Einführen des Rohmaterials als auch in der vorderen Endlage
des Messerschlittens zur Übergabe des Scherlings an weitere Preßoperationen je einen
Stillstand, wobei jeder Stillstand hinsichtlich seiner Dauer den gegebenen Erfordernissen
angepaßt werden kann.
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Die Belastbarkeit eines Kurventriebes ist jedoch infolge der linienförmigen
Anlagefläche zwischen Kurvenscheibe und Kurvenlaufrolle relativ gering.
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Dagegen ist ein Kurbelgetriebe mit ungefähr gleichen Abmessungen in
der Lage, bedeutend größere Kräfte zu übertragen, wobei allerdings ein nach Belieben
wählbarer Stillstand des hin- und herbewegten Elementes beim vorderen und hinteren
Umkehrpunkt der Bewegung mit dem normalen Kurbeltrieb nicht möglich ist.
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Weiterhin sind Getriebe bekannt, die mindestens einen Kurvenscheibentrieb
und eine Ezenteranordnung aufweisen, wobei die Exzenteranordnung nur als reine Steuervorrichtung
bzw. als Umschalter wirkt, ohne daß die Exzenteranordnung in der Lage ist, eine
Kraft auf die Abtriebswelle zu übertragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zu schaffen,
das in geeigneter Weise die Vorteile von Kurvenscheibengetrieben wie auch die von
Kurbelgetrieben in sich vereinigt, so daß in der vorderen und hinteren Endlage des
angetriebenen Elementes ein nach Wahl länger oder kürzer dauernder Stillstand des
Elementes möglich ist und in Zeitintervallen, in denen die Übertragung starker Kräfte
notwendig ist, eine Kraftübertragung durch einen Kurbeltrieb Anwendung findet.
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Das erfindungsgemäße Getriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in
eine hin- und hergehende Bewegung, das mindestens einen Kurventrieb und einen Kurbeltrieb
aufweist, ist zu diesem Zweck dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenscheibentrieb
und der Kurbeltrieb parallel nebeneinander angeordnet sind und sowohl nacheinander
als auch zur übertragung größerer Kräfte in bestimmten Zeitabschnitten einander
überlagernd wirken, wobei der Kurvenscheiben-Schwenkhebel während eines bestimmten
Arbeitsintervalls des Kurbeltriebes von der Kurvenscheibe frei wird. Durch diese
Maßnahmen werden mit einfachen Mitteln zwangläufig Schaltvorgänge erzielt, die allein
mit Kurventrieben oder allein mit Kurbeltrieben in der gewünschten Einfachheit und
Genauigkeit nicht erhalten werden können. Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein Gelenkteil
mit dem einen Ende am Pleuelende der Antriebswelle und mit dem anderen Ende am Schwenkhebelende
der getriebenen Welle angelenkt und wenn eine zweite Kurvenscheibe mit einem zugeordneten
Schwenkhebel vorgesehen ist, die eine zwangläufige Führung des Schwenkhebels an
oder in der Nähe der ersten Kurvenscheibe bewirkt.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
veranschaulicht und wird nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 perspektivisch eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel des Kombinationsgetriebes
nach dieser Erfindung, F i g. 2 schematisch einen Schnitt durch das Kombinationsgetriebe,
in F i g. 1 in der Ebene 11-II-II von links gesehen, mit dem hin- und herbewegten
angetriebenen Element in der einen Endstellung, wobei der Kurbeltrieb weggedacht
ist, F i g. 3 schematisch einen Schnitt des Kombinationsgetriebes in der Schnittebene
HI-III-III-III in F i g. 1 zur Veranschaulichung des Kurbeltriebes und Fig.4 ein
Bewegungsdiagramm mit Angabe der Schwingbewegung des Antriebsendes des Pleuels und
des Kontaktpunktes zwischen Kurvenlaufrolle
und einer Antrie_ bskurvenscheibe
oder des Messerschlittens. -@- _ .
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Die Draufsicht der F i g. 1 auf das hier zu beschreibende Kombinationsgetriebe
1 für den hin- und herzubewegenden Messerschlitten 2 einer nicht gezeigten Presse
veranschaulicht übersichtlich den Aufbau des Getriebes. Dieses setzt sich zusammen
aus dem Antriebsteil 3, dem Abtriebsteil4 und den Verbindungselementen zwischen
Antriebsteil und Abtriebsteil.
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Der Antriebsteil 3 weist die folgenden fest miteinander verbundenen
Bauelemente auf: eine Antriebswelle 5, zwei fest auf der Antriebswelle 5 sitzende
Kurvenscheiben 6 und 7, einen fest auf der Antriebswelle 5 angeordneten Exzenter
B. Um den Exzenter 8 ist ein Pleuel 9 frei verschwenkbar.
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Der Abtriebsteil 4 weist eine getriebene Welle 10 und einen -fest
mit ihr verbundenen Abtriebshebelarm 11 auf, der den Messerschlitten 2 antreibt,
sowie die Schwenkhebel 12 bis 14 zum Drehen auf der getriebenen Welle 10, wobei
die Schwenkhebel 12 und 14 Teile von Kurvenscheibentrieben sind und den Antrieb
der Welle 10 von den Kurvenscheiben 6 und 7 her vermitteln und der Schwenkhebel
13 an der Welle 1.0 Teil eines Kurbeltriebes ist.
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Der Kurbeltrieb umfaßt die Antriebswelle 5, den Exzenter 8, den Pleuel
9, den Schwenkhebel 13 und einen Gelenkteil -15, der zwischen Pleuel und Schwenkhebel
13 angeordnet ist. Der Gelenkteil ist mit seinem einen Ende drehbar mittels eines
Stiftes 16 an dem von der Antriebswelle 5 entfernten freien Ende 9 a des Pleuels
9 und mit seinem anderen Ende mittels eines Stiftes 17 an einem von der Welle 10
entfernt liegenden Stück 13 a des Schwenkhebels 13 befestigt. Der Gelenkteil
15 dient dazu, das Pleuelende 9a relativ zum Hebelarm 13 zu führen, und ist
so angeordnet, daß er sich mit einem entsprechend ausgebildeten Teil beim Antrieb
der Welle 10 über den Kurbeltrieb zwischen Schwenkhebel und Pleuel befindet, so
daß die Übertragung der Druckkraft vom Pleuel9 auf den Schwenkhebel 13 über
diesen Gelenkteil geht. Dadurch entsteht zwischen Pleuel und Schwenkhebel keine
direkte Berührung und keine Reibungsabnutzung.
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In dem Kombinationsgetriebe der F i,g. 1 sind zwei parallelarbeitende
Kurvenscheibentriebe vorhanden. Zu dem einen gehören die Kurvenscheibe 6, der Schwenkhebel
12 und eine Kurvenlaufrolle 18; die zwischen Kurvenscheibe 6 und Schwenkhebel 12
gehalten und mittels einer Achse 19 an dem Schwenkhebel 12 gelagert ist.
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Zu dem anderen Kurvenscheibentrieb gehören die Kurvenscheibe 7, der
Schwenkhebel 14 und" eine Kurvenlaufrolle 20, die zwischen Kurvenscheibe 7 und -Schwenkhebel
14 gehalten und mittels einer Achse 21 -an dem. Schwenkhebel 14 gelagert ist. Die
Kurvenscheiben 6 und 7 sind, wie F i g. 1 und 2 zeigen, so -ausgebildet, daß sie
je einen Kurvenabschnitt 6a, 7 a in Form eines Kreisbogens mit kleinem Radius und
je- einen Abschnitt in Form eines Kreisbogens 6c, 7c mit großem Radius und zwischen
den beiden Kreisbögen zwei Übergangsstücke 6b,
6 d bzw. 7b, 7 d aufweisen.
Die Kurvenscheiben 6, 7 sind auf der Welle 5 mit solcher Verdrehung gegeneinander
befestigt, daß die auf der getriebenen Welle 10 gegeneinander versetzt befestigten
Schwenkhebel 12, 14 gegen die zugehörigen Kurvenscheiben anliegen. Des weiteren
sind die Kurvenscheiben 6, 7 und Schwenkhebel 12, 14 so aufeinander abgestimmt,
daß beim Übergang der Laufrolle 18 (z. B. gemäß F i g. 1) vom Kurvenstück 6 c der
Kurvenscheibe 6 auf das Kurvenstück 6 d die Laufrolle 20 vom Kurvenstück
7a der Kurvenscheibe .7 auf das Kurvenstück 7b übergeht. Dadurch bleibt die getriebene
Welle 10 fortlaufend zwangläufig geführt, befindet sich jeweils für eine bestimmte
Stellung der Welle 5 in einer ganz bestimmten Drehstellung und wird nur gedreht,
wenn die Laufrollen 18, 20 über die Übergangskurvenstücke 6 b, 6 d, 7 b, 7 d
laufen, während sie in Stillstand ist, wenn die Laufrollen sich auf den Kreisbogenstücken
6 a, 7 c bzw. 6 c, 7 a befinden.
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Wie aus F i g. 1 noch zu ersehen ist; liegt der stangenförmige Messerschlitten
2 in zwei Ringlagern 22 und 23 und hat in einem ringförmigen Abschnitt 24 eine Öffnung,
in der drehbar das freie Ende des an der Welle 10 angebrachten Schwenkhebels 11
gelagert ist.
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Das Kombinationsgetriebe 1 soll so arbeiten, daß bei einer vollen
Umdrehung der Antriebswelle 5 um 360 Winkelgrade mit der in F i g. 1 auf der Kurvenscheibe
7 durch den Pfeil 25 angezeigten Drehrichtung die Abtriebswelle 10 sich um einen
bestimmten Winkel hin und her dreht, und zwar so, daß der Messerschlitten in seiner
durch den Pfeil 26 angegebenen Längsrichtung hin- und dann wieder zurückbewegt wird.
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Der Antrieb der getriebenen Welle 10 erfolgt von der Antriebswelle
5 her über die Kurvenscheibentriebe in folgender Weise: Bei der in F i g. 1 gezeigten
Stellung der Kurvenscheiben 6 und 7 und der Schwenkhebel 12 und 14 und bei der durch
den Pfeil 25 angegebenen Drehrichtung der Antriebswelle 5 befindet sich die
Laufrolle 18 auf dem Kurvenscheibenstück 6c und die Laufrolle 20 auf dem Kurvenscheibenstück
7a.
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Es werde zunächst angenommen, daß beim Weiterdrehen der Welle 5 das
Kurvenstück, auf dem die Laufrolle 20 vom Kurvenstück 7 a zum Kurvenstück 7 c läuft,
nicht die entsprechend 7 b in F i g. 1 gezeigte Form hat, sondern ähnlich dem Kurvenstück
6 d ausgebildet ist, d. h. die Form 7 b' aufweist. Dann wird beim Weiterdrehen der
Kurvenscheiben 6,_ 7 aus der in F i g. 1 gezeigten Stellung die getriebne Welle
10 in Richtung des Pfeiles 27 verschwenkt und damit der Messerschlitten 2 aus seiner
hinteren Endstellung in Richtung des Pfeiles 26 nach vorn bewegt.
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Dieser Vorgang geht so lange, bis die Laufrolle 18 auf der Kurvenscheibe
6 das Kurvenstück 6a und die Laufrolle 20 auf der Kurvenscheibe 7 das Kurvenstück
7 c erreicht hat. Dann bleibt die Welle 10 stehen während die Laufrolle 18 sich
über das Kurvenstück 6a und die Laufrolle 20 sich über das Kurvenstück 7 c bewegt.
In dieser Zeit steht der Messerschlitten in seiner vorderen Endstellung still. Der
Zeitintervall des Stillstandes ist je nach Größe der Kreisbögen der einander zugeordneten
Kurvenstücke 6a und 7c mehr oder minder lang.
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Beim Weiterdrehen der Welle 5 und sobald die Laufrolle 18 über das
Übergangsstück 6 b und die Laufrolle 20 über das Übergangsstück 7d läuft, bewegt
sich die Abtriebswelle 10 in umgekehrter Richtung zur Richtung des Pfeiles 27, und
der Messerschlitten 2 wird aus seiner vordersten Totpunktlage in seinen hinteren
Totpunkt zurückverschoben.
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Im Augenblick, da die Laufrolle 18 das Kurvenstück 6c auf der Kurvenscheibe
6 und die Laufrolle
20 das Kurvenstück 7a erreicht, ist diese Bewegung
der Abtriebswelle beendigt, und der Messerschlitten hat seine hintere, in F i g.
1 gezeigte Stellung erreicht.
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Die Welle 10 bleibt nun stehen, bis die Laufrollen 18, 20 und die
Kurvenscheiben 6, 7 die in F i g. 1 gezeigten Stellungen erreicht haben, wobei wie
oben für den vorderen Totpunkt der Zeitintervall des Stillstandes durch die Größe
der einander zugeordneten Kurvenstücke 6 c und 7 a bestimmt ist.
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Mit dem beschriebenen Ablauf haben sich eine volle Drehung der Antriebswelle
5 und ein voller Bewegungszyklus der getriebenen Welle 10 sowie des Messerschlittens
2 vollzogen.
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Der bisher beschriebene Ablauf eines Arbeitszyklus entspricht einem
Kurvenscheibenantrieb nach Art der F i g. 2, bei der der Kurbelantrieb weggelassen
ist. Bei dem hier zu beschreibenden Kombinationsantrieb ist jedoch auch ein Kurbelantrieb
vorhanden, und die Kurvenscheibe 7 ist, statt wie angenommen, mit dem Kurvenstück
7b' mit dem übergangskurvenstück 7 b ausgebildet.
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Nunmehr sollen das Kurvenstück 7 b und der Kurbeltrieb bei Beschreibung
des Arbeitszyklus des Kombinationsantriebes berücksichtigt werden.
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Wenn die Kurvenscheibe 7 aus der in F i g. 1 gejetzigen. Stellung
von der Welle 5 weitergedreht wird, dann ist die getriebene Welle 10, die bisher
von den Laufrollen 18, 20 über die Schwenkhebel 12, 14 zwangläufig geführt war,
im Bereich des gegen die dar-überlaufende Laufrolle 20 konkaven Kurvenstückes 7b
der Kurvenscheibe 7 nicht mehr zwangläufig geführt, sondern in gewissen Grenzen
frei. In diesem Bereich wird die Welle 10 über den Kurbeltrieb, und zwar über diesen
allein, angetrieben.
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Aus der Stellung des Exzenters 8 in F i g. 1 wird der Pleuel 9 beim
Weiterdrehen der Antriebswelle 5 aus der in F i g.1 gezeigten Stellung gegen den
Schwenkhebel 13 gedrückt, mit dem er über den Gelenkteil 15 verbunden ist. Dieses
Andrücken des Pleuels 9 a gegen den Schwenkhebel 13 ist in F i g. 3 veranschaulicht
und erfolgt beim Eintreten der Rolle 20 in den Bereich des konkaven Kurvenscheibenstückes
7 b.
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Der Antrieb der Welle 10 erfolgt nur kurzzeitig über den Kurbeltrieb,
und zwar während der kurzen Zeitspanne, innerhalb der der vom Messerschlitten bewirkte
Schnitt, der einen großen Kraftaufwand erfordert, erfolgen soll, und ist bereits
vollendet, wenn die Laufrolle den Punkt erreicht, wo das Kurvenstück 7 b
mit dem gedachten Kurvenstück 7b'
(s. F i g. 1) wieder zusammenläuft. An diesem
Punkt legt sich die Kurvenscheibe 7 wiederum gegen die Laufrolle 20, und die Welle
10 wird wieder zwangläufig von den beiden Kurvenscheiben 6 und 7 geführt.
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Der zeitliche Ablauf der angegebenen Bewegungen wird an dem Bewegungsdiagramm
der F i g. 4 verständlich.
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In diesem Bewegungsdiagramm veranschaulicht die Abszissenachse die
Zeit bzw. die 360 Winkelgrade einer Umdrehung der Antriebswelle 5. Auf der Ordinatenachse
sind die Werte h für den Hub aufgetragen, der als h1 an dem Messerschlitten bewirkt
wird bzw. als h2 am Abtriebsende des Pleuels 9 auftritt.
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Die Kurve 28 der F i g. 4 kennzeichnet den Verlauf der Bewegung des
Messerschlittens aus seiner in F i g. 1 gezeigten hinteren Totpunktstellung während
einer Umdrehung der Welle 5. Die Kurve 28 zeigt folgende Abschnitte mit folgender
Bedeutung- für den Messerschlitten:
| Abschnitt Bedeutung |
| 0 bis a Stillstand des Messerschlittens im hinte- |
| ren Totpunkt |
| a bis b Vorwärtshub des Messerschlittens |
| b bis c Stillstand des Messerschlittens im vorde- |
| ren Totpunkt |
| c bis d Rückwärtshub des Messerschlittens |
| d bis 0 Stillstand des Messerschlittens im hinte- |
| ren Totpunkt |
Die Kurve 29 zeigt den Bewegungsverlauf des Pleuelendes 9a, das entsprechend dem
Exzenter um eine Mittellage eine schwingendeBewegung ausführt.
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In der Zeit, in der der Kurbeltrieb den Antrieb der Welle 10 und damit
des Messerschlittens 2 bewirkt, fallen die Kurven 28 und 29 zusammen. Das Zeitintervall
ist durch die Winkelstellungen bestimmt, die die Welle 5 zwischen den Punkten a
und e der beiden Kurven durchläuft.
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Vor dem Punkt a steht die Welle 10 still, und der Pleuel nähert sich
dem Schwenkhebel 13. Hinter dem Punkte bewegt sich das Pleuelende 9 a immer noch
in Antriebsrichtung, aber der Schwenkhebel 13 ist bereits vom Pleuelende 9 a durch
die Kurvenscheibe 7 abgehoben, und die getriebene Welle 10 wird von dieser Kurvenscheibe
weiterverschwenkt.
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Wenn entsprechend dem Kurvenstück c-d der Kurve 28 der Messerschlitten
im Rückwärtshub sich dem Bereich nähert, in dem er von dem Kurbeltrieb angetrieben
wurde, ist das Pleuelende 9a in seiner schwingenden Bewegung so weit zurückgezogen,
daß ein gegenseitiger Kontakt zwischen Pleuelende und Schwenkhebel 13 der
Abtriebswelle erst wieder eintritt, wenn in einem neuen Arbeitszyklus das Pleuelende
wieder eine Stellung entsprechend dem Punkt a der Kurven 28 und 29 erreicht.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Antrieb der
Abtriebswelle 10 abwechselnd durch den einen und den anderen Kurvenscheibentrieb.
Statt zwei Kurvenscheibentriebe kann auch ein einziger Kurvenscheibentrieb mit zwei
entsprechenden Steuerkurven, auf denen die Laufrollen der Kurvenscheiben-Schwenkhebel
oder eines entsprechend ausgebildeten Schwenkhebels laufen, vorgesehen werden, wobei
durch besondere Anlegemittel dafür gesorgt werden muß, daß die Laufrolle in Kontakt
mit der Kurvenscheibe gehalten wird. Das kann beispielsweise durch Federmittel erfolgen,
die den Messerschlitten in einer seiner Totpunktlagen zu halten suchen, wenn die
Kurvenscheibe die Welle so antreibt, daß dadurch der Messerschlitten in die andere
Totpunktlage bewegt wird. Die Federmittel können auch auf die Welle 10 oder auf
den Schwenkhebel, der die Laufrolle trägt, direkt wirken, um die Welle oder den
Schwenkhebel in einer der Endlagen ihrer Schwingung zu halten. Bei dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel wird die Aufgabe dieser Federmittel durch den anderen, gerade
nicht antreibenden Kurvenscheibentrieb übernommen.
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In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 sind die Schwenkhebel 12 bis
14 als Einzelelemente dargestellt,
die. auf der Welle
10 beispielsweise mittels Keil befestigt sein können. Diese Schwenkhebel
können unter sieh oder auch mit der Abtriebswelle zusammen aus einem Stück bestehen.
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Der nach dem Ausführungsbeispiel benutzte Schwenkhebel 11 für
den Antrieb des Messerschlittens kann, statt getrennt ausgebildet zu sein, mit dem
Kurbeltrieb-Schwenkhebel und/oder Kurventrieb-Schwenkhebel aus einem Stück bestehen.