DE2703796A1

DE2703796A1 - Schalteinrichtung mit hoher aufloesung

Info

Publication number: DE2703796A1
Application number: DE19772703796
Authority: DE
Inventors: Stanley Arthur Pfister
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1977-01-29
Publication date: 1977-08-25
Also published as: US4015487A; GB1571041A; JPS52103084A

Description

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CINCINNATI MILACRON INC., 4701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 1»5 209 - USA

Schalteinrichtung mit hoher Auflösung

Bei Werkzeugmaschinen ist es häufig nötig, ein Präzisionsschalten eines Werkzeugmaschinenteils vorzusehen. Bei Drehbänken ist es häufig nötig, einen Werkzeugrevolverkopf in gesonderte WinkelStellungen zu schalten, um einem Werkstück ein neues Werkzeug anzubieten, In ähnlicher Weise ist us häufig nötig, einem Maschinentisch, etwa dem Drehtisch einer Fräsmaschine, eine Schaltbewegung zu erteilen, an. der Werkzeugmaschinenspindel zusätzliche Flächen anzubieten, wenn ein spanabhebendes Bearbeiten dieser Oberfläche gev;'inscht ist.

Line übliche Konstruktion einer Schalteinrichtung für eine >.eri,7G jqmaschine verwendet einfach zwei Zahnkupplungshälften, ο ie im wesentlichen aus zwei Ringgliedern mit stirnsejtigHn Zahnen t; -Lehen, die so zueinander gerichtet sind, ci./f die beider i<i eingriff gebracht werden können, um das

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schaltbare Werkzeuginaschinenteil gegenüber einem feststehenden Werkzeugnaschinenteil zu bewegen. Eine sehr übliche solch* Zahnkupplungsanordnung wird an Maschinen hergestellt, die die allgemein bekannte Bogenzahnform herstellen, es können auch viele anriere Zahnformen verwendet werden, um den beim Kuppeln erforderlichen Grad der Eingriffsgenauigkeit zu erhalten .

Bei der Verwenduna zweier Vielzahnkupplungsha'lften besteht ein allgemeines rrobltm darin, daß die Kupplung nur in Schritten aeschaltet werden kann, die ein Vielfaches des Zahnabstands sind. Kenn beispielsweise eine Kupplung Hut 72 Zähnen bei einem ZahnaLstanu von 5 verwendet wird, so besteht eine Beschränkung auf gesonderte Schalt schritte von 5 oder ein Vielfaches hiervon. Bt i Verwendung der oben angegebenen zweiteiligen Kupplungsanordnung besteht ein Problem darin, daß zum Trennen der Kupplung vor dem Schalten einer Kupplungshälfte eine· axiale Bewegung erteilt werden muß. Dieses Lrfordernis von trennbaren KupplungshäIften kann von Nachteil sein, wenn eine Kupplungshälfte ein schweres Maschinenteil tragt und somit eine größere Lüftungsenergie benötigt. Ferner ist es bei beweglichen Werkzeugmaschinenteilen manclunal möglich, daß sich Späne zwischen die gegenseitig beweglichen Teile setzen.

Line Verbesserung auf dem Gebiet der vorzahnten

Schaltkupplungseinrichtungen ist in der US-PS 3 61P 426 gezeigt, wo in der Schalteinrichtung drei Festlege- und Verriegelungselemente verwendet werden.Bei dieser Patentschrift ist eine erste Kupplungshälfte mit stirnseitigen Zähnen an einem Maschir.enschlltton befestigt, während eine /weite demgegenüber bewegliche Kupplunqshälfte mit stirnseitiger /ahnen konzentrisch zur feststehenden Kupplungshälfte <ing<?- ordnet und gegenüber dieser drehbar ist. Die im Winkel bewegliche Kupplungshälfte bewegt beim Schalten ein schalfrbares eiKj] ied in gesonderte Winkel schritte . Eine dritte

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! .j ι 1 an ι sh.' ι ct.«, ',ie J^ aeri ft ^;i'.--i. ^w .'tit . :'.;_: i <----· •jiioaorn yvi ι ciJ ·..'..· -t i tr sei t iqe , ii.i. ■ suiv.t'üi , .>.·.· . in unc. außer Linyr if :~ ;n i. t. con fest s; t-j,-.,-:; ier. und 'irehL.ir^r. Kupplungselementen bewegt, wenn ei.i Schalten <ι.·^·ϋ:,;ν·Μ ι ;--t . Uurch diese Kot.·:;), rukticrsart muß das schaltbare Wti'ki'.o.igmaschinentoil keinerlei axiale Bewogunq gegenüber der feststehenden Kupplunqshälfte ausführen, da das dritte Kupp 1 unit;-eleiiicnt als Verke i lungseinrichtunq wirkt und es al loin axia^ uegenüber den fest .stehenden und drehbaren Kupplungsliä Lf ten bewegt wird.

Wie bei den zweiteiligen Schaltkupplungen besteht bei der Hinrichtung nach der obigen Patentschrift ein ähnliches Hindernis darin, daß das schaltbare Maschinenelement ur.d seine zugehörige Kupplung nur in gesonderte Winkelschritte bewegt werden können, die einem ganzen Zahnabstand air feststehenden Kupplungselement entsprechen.

Die Erfindung vermeidet die den bekannten Einrichtungen eigenen Schwierigkeiten durch ihre neuartige Konstruktion, die Kupplungselemente verwendet, die ein eine hohe Auflösung aufweisendes Schalten eines Werkzeugmaschinenteils in gesonderte Winkelschritte ermöglicht, die einem Unterschied im Zahnabstand der relativ feststehenden und beweglichen Kupplungselemente entsprechen.

Ein Ziel der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Schalteinrichtung, die in der Lage ist, ein Werkzeugmaschinenteil ohne dessen axiale Bewegung mit hoher Auflösung zu schalten.

Die Erfindung umfaßt eine Schalteinrichtung mit einem ersten Verriegelungs- und Festlegeelement, das ein an einem Maschinenständerteil befestigter Ring mit einer stirnseitigen Anordnung von Zähnen ist. Ein zweites demgegenüber drehbares Kupplungselement mit einer ähnlichen jedoch ungleichen Anzahl

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. a.

von stirnseitiqen /.ahnen ist konzentrisch zuir. ersten Kupplungselement angeordnet und trägt nin schal t-.ba r-?s Wcrk/t- ;■ maschinenteil. Ein drittes Kupplungselement mit ersten und zweiten Zahnteilen, deren Anzahl den ersten bzw. zweiten Kupplungselementen entspricht, ist so angeordnet, daß dessen Zähne zu den stirnseitigen Zähnen des ersten und zweiten , Kupplungseleir.ents gerichtet sind und daß es koaxial zum ersten und zweiten Kupplungselement ist.

Ls ist eine Einrichtung vorgesehen zum Schalten des zweiten Kupplungselements und dessen schaltbaren Werkzeugmaschinenteils mit minimalen Winkelversetzungen, die einem Winkelunterschied im Zahnabstand der ersten und zweiten Kupplungselemente entsprechen. Es ist auch eine Einrichtung vorgesehen zum Drehen des ersten Kupplungselements mit. einem gegebenen Verhältnis gegenüber der Bewegung des schaltbaren Werkzeugmaschinenteils, so daß, wenn das zweite Kupplungselement schrittweise in Drehrichtuny gegenüber dem feststehenden ersten Kupplungselement vorwärtsbewegt wird, das dritte verriegelnde und festlegende Kupplungselement in einer Bewegung vorwärtsbewegt wird, bei der die ersten und zweiten Zahnabschnitte wieder mit den ersten und zweiten Kupplungselementen in Eingriff kommen können.

Es kann eine Einrichtung vorgesehen sein zum Bewegen des dritten Kupplungselements in und außer Eingriff mit den ersten unci zweiten Kupplungselementen.

Die Erfindung betrifft zusammengefaßt eine. Schalteinrichtung zum Positionieren eines schaltbaren Werkzeugmaschinenteils, wobei eine erste Zahnkupplung an einem Werkzeugmaschinenstänrierteil befestigt ist, während eine ·

zweite demgegenüber bewegbare Zahnkupplung konzentrisch zur ersten Kupplung am Werkzeugmaschinenständer angeordnet ist, , wobei diese Zahnkupplung eine Anzahl von gleichmäßig ver- ' teilten Zähnen aufweist, die ungleich der Anzahl der ersten

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gleichmäßig verteilten Kupplungezähne ist. Ein schaltbares Werkzeugmaschinenteil wird von der zweiten bewegbaren Kupplung getragen, während eine dritte Zahnkupplung mit zu den ersten und zweiten Zahnkupplungen gerichteten Zähnen so drehbar an der Werkzeugmaschine angebracht ist, daß die dritte Kupplung in und außer Eingriff mit den ersten und zweiten Kupplungen gebracht werden kann.

Die das schaltbare Kerkzeugmaschinenteil tragende zweite Kupplung kann in gesonderten Winkelschritten geschaltet werden, die den Winkelunterschied des Zahnabstands der jeweiligen ersten und zweiten Kupplungen ist. Es ist eine Einrichtung vorgesehen zum Schalten der zweiten Kupplung und eine Einrichtung zur Antreiben der dritten Kupplung mit einem gegebenen Drehzahlverhältnis gegenüber der zv/eiten Kupplung, so daß die dritte Kupplung zur Wiedereinnahme des Eingriffs in eine richtige Winkelstellung weitergedreht werden kann.

Die Lrfindun-7 wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Scnragansicht einer Werkzeugmaschine r:it einor Spindel, einem Maschinenstänaerteil und einem schaltbaren Werkzeugmaschinenteil;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 durch das schaltbare Kerkzeugmaschinenteil;

Fig. J einen Schnitt entlang dor Linie 3-3 von Fig. 2 durch die Kraftantriebselemente von Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Schrägansicht einer Schalteinrichtung;

Fig.5a einen Schnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 4 durch Kupplungselernente;

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ί iq. ti a einen t-.^lii) ί t. ♦ urtljng den Μηΐ··:ι f■■ G ν^π Fi'j. ' durch zueinander feststehende und bewoqLi-.'he Καρί-lunqselemente;

Fig. 6b eine Ansicht der Elemente von Fiq. 6a unmittelbar nach einem Schaltschritt.

Insbesondere Fig. 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 10 mit einer Werkzeuqmaschinenspindel 11 und einem zugehörigen Werkzeugmaschinenständerteil 12. Auf dem Ständerteil 12 ist ein schaltbares Werkzeu jn.₍is( hinenteil 13 befestigt, das in diesem Fall einen Drehtisch enthält. Eine schaltende Antriebsmaschine, etwa ein Motor 14, ist auf einem Motorhalter befestigt, der an ein eine Schalteinrichtung 17 enthaltendes Gehäuse 16 angrenzt.

Fig. 2 ist ein Schnitt durch das schaltbare Werkzeuamaschinen teil 13 mit einer Darstellung der zugehörigen Trag- und Schalteinrichtung 17. Das drehbare Element 13 ist in diesem Fall ein Drehtisch, der sich um eine Mittelachse 18 drehen kann, wobei auf einem einen einen Gleitsitz zulassenden Durchmesser 20 des Drehtische 13 eine Abdeckung 19 getragen wird, die eine Umschließung oder ein Gehäuse 16 für die Schalteinrichtung 17 vorsieht. Die Abdeckung 19 weist einen einen ersten Durchmesser aufweisenden Abschnitt 21 auf, der sich vom Durchmesser 20 des Drehtischs 13 abwärts erstreckt und in einem Flanschabschnitt 22 endet, der die radiale Abmessung der Abdeckung 19 bis zu einer Stelle verlängert, wo ein zylindrischer Abschnitt 23 um die Schalteinrichtung 17 abwärts gezogen wird. Auf diese Weise hindert die Abdeckung Verunreinigungen, etwa Staub und Späne, am Eintreten in die Schalteinrichtung 17. Das Werkzeugiraschinen-

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..; t aiuiurte i 1 12 trägt, das Gehäuse 24 eier Echa 1 te iiiri ■vht-.jn'','. üas Geliäuse 24 ist uurch Schrauben 2t an eine Γ leicht 1^T: ies Stänuerteils 12 geschraubt. Das Gehäuse 24 der Schalteinrichtung 17 weist eine mittige bohrung 27 auf, ,Ue koaxial zur Achse 18 des Drehtischs 1.3 ist. Die Bohrung 27 erstreckt sich vom Boden 28 des Gehäuses 24 aufwärts durch einen zylindrischen Abschnitt 29 des Gehäuses 24, wobei der zylindrische Abschnitt 29 einen glatten Führungscurchmesser JO aufweist, der um dessen Umfang gedreht ist, und wo eine Lagerhülse 31 angeordnet ist, die glatt auf dem Führunqruiurchmesser 30 des Gehäuses 24 läuft. Die Lagerhülse 31 paßt ebenfalls eng in eine konzentrische Bohrung 32 im Drehtisch 13. Die Lagerhülse 31 weist an ihrem oberen Ende einen Flansch 33 auf, eier auf dem Boden 34 einer versenkten öffnung 35 sitzt, die sich abwärts in die oberste Fläche 36 des Drehtischs 13 erstreckt. Der Deckel 37, der auf der obersten Stirn seite 38 des zylind: chen Gehäuseabschnitts 30 aufliegt und einen Fdhrungsdurchmesser 39 aufweist, der sich in die Bohrung 27 des Gehäuses 24 erstreckt, wird durch Schrauben 40 so hiermit in seiner Lage gehalten, daß die Lagerhülse 3L una der Drehtisch 13 an einer axialen Aufwärtsbewegung gegenüber uem Gehäuse 24 gehindert werden. Der Deckel 37 ermöglicht jedoch eine gegenseitige Drehung zwischen den Gehäuse 24 und dem Drehtisch 13.

Die liodenfläche 28 des Gehäuses 24 ist mit einer versenkten öffnung 41 versehen, in der ein durch Schrauben 43 gehaltener Zylinderdeckel 42 befestigt ist, während sich ein Führungsdurchmesser 44 des Zylinderdeckels 42 in die mittige Bohrung 27 des Gehäuses 24 erstreckt und eng in diese bohrung paßt. Line Druckmitteldichtung wird durch einen 0-Ring 45 gebildet, der sich in einer Nut 46 um den Führurujsdurchinesser 4 4 befinüet. Am innersten Lnae des Deckels 42 bildet ein Abschnitt irit kleineren· Durchmesser eine kurze Anschlagschulter 4 7 für uie aufliegende Fläche eines Kcibens 48.

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Der Kolben 48 kann sich mit Sohiebesiti frei in der Bohrung 2 7 bewegen und besteht aus einem kurzen zylindrischen Segment mit einer Kolbenstange 49 an seinem obersten Ende. Diese Kolbenstange erstreckt sich durch eine Anschlagschulter 50, die durch Sicherheitsringe 51 in einer Zwischenstellung in der Bohrung 27 gehalten wird. Die Kolbenstange 49 erstreckt sich durch eine Dichtung 52 in der einen Gleitsitz zulassenden Bohrung 53 der Anschlagschulter 50 aufwärts bis zu einem druckmittelfreien Bereich 54. Ein Jochring 55 wird auf einem kleinen Zapfen 56 des obersten Endes der Kolbenstange 49 aufgenommen und ist an der Kolbenstange 49 durch eine Mutter 57 befestigt, die auf Gewinde 58 am Ende der Kolbenstange 49 aufgeschraubt ist. Wenn der Kolben 48 in seinem Druckmittelraum 59 auf und ab bewegt wird, wird der Jochring 55 ebenfalls auf und ab bewegt.

Das Schalteinrichtungsgehäuse 24 weist ein erstes Kupplungselement 60 auf, das zur Mittelachse 18 konzentrisch ist. Auf dem ersten Kupplungselement 60 ist eine erste ringförmige Anordnung von Zähnen 61 vorgesehen und ergibt ein aufwärtsgerichtetee Kupplungselement 60 mit stirnseitigen Zähnen 61. Am Gehäuse 24 ist ein zylindrischer Abschnitt 62 eingearbeitet, der eine glatte Innenbohrung 63 des ersten Kupplungselements 60 festlegt, während ein Schulterabschnitt 64 vorgesehen ist, auf dem eine Bodenfläche 65 des Kupplungselements 60 ruht, das durch Schrauben 66 gegen eine gegenseitige Drehung mit dem Gehäuse 24 befestigt ist.

Ein zweites Kupplungselement 67 mit einer zweiten ringförmigen Anordnung von Zähnen 68 ist konzentrisch um das erste Kupplungselement 60 herum angeordnet. Das zweite Kupplungselement 67 weist eine Anordnung von aufwärtsgerichteten stirnseitigen Zähnen 68 auf, die gleichmäßig verteilt sind, deren Anzahl jedoch von der Anzahl der ersten Anordnung von Zähnen 61 abweicht. Das zweite Kupplungselement 67 wird auf

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seiner unteren Stirnseite 69 auf einer Lagerunterlage 70 getragen, die am Schaltgehäuse 24 befestigt ist. Ein Flanschabschnitt 71 des zweiten Kupplungselements 67 trägt auf seiner obersten Stirnseite 72 den Drehtisch 13 und befestigt diesen mit Schrauben 73 so, daß sich das zweite Kupplungselement 67 und der Drehtisch 13 gemeinsam drehen. Angrenzend an die obere Flanschseite 72 des Kupplungselements 67 ist ein Führungsdurchmesser 74 vorgesehen, der den Drehtisch 13 an seiner entsprechenden Führungsbohrung 75 zentriert. Auf dem Außenumfang des zweiten Kupplungseleinents 67 ist eih Außenzahnradgetriebe 76 eingearbeitet.

In einer ringförmigen Ausnehmung 78 um das Schaltgehäuse 24 wird eine Vielzahl von Kugeln 77 getragen, die unterhalb des ersten Kupplungselements 60 eingefangen sind. Es ist eine durch das zweite Kupplungselement 67 hindurch verlaufende Bohrung 79 vorgesehen, wobei zwischen dieser Bohrung 79 Und dem Außendurchmesser 81 des ersten Kupplungselements 60 ein Spiel 80 aufrechterhalten wird, während die Kugeln 77 mit einer solchen Größe ausgesucht sind, daß sie auf der diametralen Schaltgehäuseausnehmung 78 und der Bohrung 79 des zweiten Kupplungselements 67 aufliegen.

Ein am Schaltgehäuse 24 axial bewegbarer Klemmring 8 2 wird auf einem Haltedurchmesser 8 3 getragen, der am Schaltgehäuse 24 bearbeitet ist und mit Gleitsitz in der Durchgangsbohrung 64 des Klemmrings 62 liegt. Der Klemmring 82 weist an seinem oberen Lnüe angrenzend an den Hauptkörper 86 einen Flanschabscluiitt 85 auf. In der Bohrung 84 des Klemmrings 8 2 ist eine Ringnut 87 vorgesehen, in der das äußere Ende 68 eines Klemmhebels 69 angeordnet ist. Der Klemmhebel 89 ist um einen Schwenkzapfen 90 schwenkbar, der gegenüber dem Schaltgehäuse 24 feststeht. Der Schwenkzapfen 90 erstreckt sich durch eine bohrung ¹Jl im Kjuiuv.hebel 69. Der Klemmhebel 89 erstreckt sich von eier Ringnut H7 des Klemmring t; 82 durch eine Ausnehmung 92 im Gehäuse und durch eine öffnung 93 in der Wand

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des zylindrischen Absclinitts 29 des Schaltgehäußes 24, wo sich das innere Lnde 94 des Klemmhebels 89 in spielfreier Berührung mit der Umfangsnut 95 des Jochrings 55 befindet. Somit wird, wenn der Jochring 55 vom Kolben 48 nach oben bewegt wird, der Klemmring 8 2 abwärtsbewegt und umgekehrt. Der Klemmring 82 weist in einer Nut 97 um seinen Hauptkörper 86 gehaltene Kugeln 96 auf, die ihrerseits in Verbindung mit einer Rampenflache 98 einer Ringnut 99 stehen, die um eine Innenbohrung lOO eines dritten Kupplungselements 101 herum gedreht ist. Das dritte Kupplungselement 101 ist ein ringarti- j ges Glied mit einem zylindrischen Außendurchmesser 102 und i einem ersten Zahnabschnitt 103, der der Anordnung von Zähnen 101 des ersten Kupplungselements 60 entspricht und dieser Anordnung gleicht, und weist auch einen zweiten Zahnabschnitt 104 auf, der der zweiten Anordnung von Zähnen 68 entspricht und dieser gleicht. Die ersten und zweiten Abschnitte 103, ; 104 der Zähne sind 1. izentrisch und so zu den zusammenarbeitenden Anordnungen von Zähnen 61, 68 hin gewandt, daß das dritte Kupplungselement 101 in und außer Eingriff mit dem ersten Kupplungselement 60 und dem zweiten Kupplungselement 67 gebracht werden kann. In der Bohrung 100 des dritten Kupplungselements 101 ist an dessen unterem Ende eine Innenverzahnung 105 eingearbeitet. Die am oberen Ende der axialen Bohrung 100 des Kupplungselements 101 vorgesehene Ringnut 99 weist einen ein Spiel frei lassenden Durchmesser 1Ο6 in der Weise auf, daß, wenn der Klemmring 82 das Kupplungselement 101 über die auf die Rampe 98 der Ringnut 99 drückenden Kugeln anhebt, das Kupplungselement 101 sich reibungsfrei auf den reibungsfrei arbeitenden Kugeln 96 drehen kann, wenn das Kupplungselement 101 gedreht wird. Wenn jedoch der Klemmring 82 für einen Eingriff mit den Kupplungen 60, 67, ' 101 abwärtsgedrückt wird, fallen die Kugeln 96 in den ein Spiel frei lassenden Durchmesser 106 der Ringnut 99 und halten die radiale Lage des dritten Kupplungselemente 101 nicht mehr aufrecht und ermöglichen diesem somit ein "Aufzentrieren'' auf den ersten und zweiten Anordnungen der Zähne 61» 68. Der Flansch 65 des Klemmrings 82 ist mit einer unteren

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I Fläche 107 versehen, die am Abschnitt 108 so ausgenommen ist, j daß die abwärts gerichtete Klemmkraft auf einen gewünschten Bereich am dritten Kupplungselement 101 gedrückt wird.

Die hier einen Motor 14 enthaltende Antriebsmaschine ist an einem Motorhaltegehäuse 15 befestigt und durch ihren Führungsdurchmesser 109 in einer entsprechenden Bohrung 110 im Gehäuse 15 angeordnet. Die Welle 111 des Motors 14 trägt ein Antriebszahnrad 112, das mittels eines Bolzens 113 an der Welle 111 befestigt ist. Das Antriebszahnrad 112 ist antriebsmäßig mit einer Leistungsübertragungseinrichtung, ' etwa einem Riemen 114, verbunden, so daß die Drehung der j Motorwelle 111 eine Drehbewegung einem angetriebenen Zahnrad 115 erteilt, das in einem Satz von Lagern 116 im Ständerteil 112 drehbar gelagert ist. Die Lager 116 sind durch einen ' Haltedeckel 117 in einer geeigneten Bohrung 118 in den ^: Ständerteil 112 geklemmt, während die Bohrung 119 des getriebenen Zahnrads 115 eine Keilnut 120 enthält und die Welle 121 einer Schnecke 122 trägt. Ein Keil 123 ist so in die Welle 121 eingepaßt, daß die Drehung des angetriebenen Zahnrads 115 der Schnecke 112 erteilt wird. Es ist eine durch das Ständerglied 112 hindurchgehende erste Bohrung 124 so vorgesehen, daß die Innenseitige Zahnradwelle 125 ■ der Schnecke 122 in einer Lagerung 126 gehalten ist, die \ verschiebbar in der Bohrung 124 gehalten ist. ^:

Die Zahnradwelle 125 weist an ihrem inneren Ende ein erstes Kegelzahnrad 127 auf, wobei sich, wie oben angegeben, die Schnecke 122 an ihrem mittleren Abschnitt und die Welle \ der Schnecke 122 durch die Bohrung 119 des angetriebenen '. Zahnrads 115 hinaus erstrecken. Am äußeren Ende der Schnecken- Ϊ welle 121 ist ein Gewindeabschnitt 128 vorgesehen, während eine an eine Ausnehmung 130 im getriebenen Zahnrad 115 anliegende Mutter 129 vorgesehen ist, die die Schnecke 122

gegen einen Schulterring 131 und den Satz von Lagern 116

so zieht, daß die Schnecke 122 gegen eine axiale Bewegung ,

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gegenüber dem Ständerteil 12 festgelegt 1st. Die innere Lage-

rung 126 ermöglicht dem Kegelzahnrad 127 lediglich eine > radiale Stabilität und eine reibungsfreie Lastaufnahme.

; Quer zur ersten Bohrung 124 und zum Ständerteil 12 ist eine

' senkrechte zweite Bohrung 132 vorgesehen, die konzentrisch zu einer ähnlichen Bohrung 133 im Schaltgehäuse 24 ist und ! an diese Bohrung angrenzt. Die Schaltgehäusebohrung 133 ist

mit einem ein Spiel frei lassenden Durchmesser 134 und an ihren oberen und unteren Enden mit Lagerbohrungen 135 für ■ einen Schiebesitz versehen. Die Lager 136 sind in diesen Bohrungen 135 gehalten, während ein Stutzring 137 fUr den En dan ' schlag des untersten Lagers 136 in seiner Bohrung 135 vorgesehen ist. Es ist ein zweites Kegelzahnrad 138 vorgesehen, dessen Welle 139 von den Lagern 136 im Schaltgehäuse 24 gelagert ist. Das Kegelzahnrad 138 erstreckt sich abwärts in antreibenden Eingriff mit dem ersten Kegelzahnrad 127. Das untere Ende der l ugelzahnradwelle 139 ist mit einem inneren Antriebszahnrad 140 versehen, wobei eine Nutter 141 an einem Gewindeabschnitt 142 an der Welle 139 vorgesehen ist und die Welle 139 sowie das Zahnrad 130 gegen die Lager 136 zieht und deren gegenseitige axiale Bewegung verhindert. Das Zahnrad 140 steht in dauerndem Eingriff mit dem Innenzahnrad 1O5 des dritten Kupplungselements 101, um diesem eine Drehbewegung zu erteilen, während das Innenzahnrad 105 axial über das Zahnrad 140 gleiten kann. Somit wird bei Betätigung der Motorwelle 111 eine Bewegung übertragen auf das getriebene Zahnrad 115, die Schnecke 122, das erste Kegelzahnrad 127 und schließlich das Zahnrad 14Ο sowie das Innenzahnrad 105. Ein äußeres Antriebszahnrad 143 steht in Eingriff mit dem Außenζahnrad 76 des zweiten Kupplungeelements 67, wobei die Mittellinie des Zahnrads 143 sich etwa auf der mittleren Länge der Schnecke 122 befindet. Die Beziehung der Schnecke 122 und des Zahnrads 143 wird bei Betrachtung des Schnitts entlang der Linie 3-3 erläutert.

Gemäß Fig. 3 wird das Zahnrad 143 von einer einstückig an- '

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geformten Welle 145 getragen, die radial von einem Rollenlager 146 gehalten wird, das in einem Ubergangsring 147 mit Schiebesitz angeordnet ist. Dieser Ubergangsring ist in einer Bohrung 146 im Schaltgehäuse 24 vorgesehen. Der Ubergangsring 147 erstreckt sich unter die untere Fläche 28 des Schaltgehäuses 24 und bildet eine Führung für eine Festlegungsbohrung 149 im Ständerteil 12. Unterhalb des Rollenlagers 146 ist um die Welle 145 herum ein Abstandsring 150 vorgesehen« während ein Schneckenrad 151 auf der Welle 145 durch eine Gleitsitzbohrung 152 gehalten ist, die an der Welle 145 anliegt, während ein in der Welle 145 gehaltener Keil 153 spielfrei in eine Keilnut 154 eingepaßt ist, die sich axial durch die Bohrung 152 des Schneckenrads 151 erstceckt. Das Schneckenrad 151 wird durch einen Abstandsring 155 abgestützt, der am unteren Ende der Welle 145 an einem Lagereatz 156 an- ' stößt. Am unteren Ende der Welle 145 ist ein Gewinde 157 vor- . gesehen, das eine Mutter 158 aufnimmt zum Verspannen der Well· 145 (über die von ihr getragenen Elemente) an den Lagersätzen. Der Lagersatz 156 ermöglicht eine Drehung der Welle 145 gegenüber dem Ständerteil 12, während die Außenringe 156 ■ der Lager in einem Lagerhalter 159 aufgenommen sind, in dem eine Bohrung 160 und eine Schulter 161 ausgebildet sind. Ein Haltering 162 dient zum Festklemmen der Außenringe 156a im ' Lagerhalter 159. Der Haltering 162 ist durch Schrauben 163 am Lagerhalter 159 befestigt, der durch Schrauben 165 in einer geeigneten Bohrung 164 im Ständerteil 12 gehalten wird. . Die Schnecke 122 steht im Eingriff mit dem Schneckenrad 151, so daß bei Drehung der Schnecke 122 das Schneckenrad 151, j die entsprechende Welle 145 und das Zahnrad 143 gedreht werden.

ί Die schematische Schrägansicht von Fig. 4 zeigt, daß bei Ver- \ wendung der Schnecke 122 mit einer rechtsgängigen Verzahnung und gemeinsam mit der Anordnung des Schneckenrads 151 auf der gezeigten Seite eine Drehbewegung, die von der Motorwelle , 111 und dem treibenden Zahnrad 112 dem getriebenen Zahnrad ' 115 und dessen Welle 121 usw. erteilt wird, die Zahrlder 140,

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143 veranlaßt, das zweite Kupplungselement 67 und das dritte Kupplungselement 101 in derselben Drehrichtung jedoch mit unterschiedlichen Drehzahlen entsprechend den gewählten Zahnradübersetzungsverhältnissen anzutreiben.

Fig. 5a ist ein waagerechter Schnitt durch den ersten Zahnabschnitt 103 und den zweiten Zahnabschnitt 104 des dritten Kupplungselements 101 von Fig. 4. Zur Vereinfachung der Darstellung sind der erste Zahnabschnitt 103 und der zweite Zahnabschnitt 104 miteinander verbunden und als eine feste Verzahnung gezeigt, die sich über die Stirnseite des dritten Kupplungselements 101 erstreckt. Wie oben angegeben, weicht die Zähnezahl an den ersten und zweiten Zahnabschnitten voneinander ab, wodurch sich ein Unterschied im gleichmäßigen Zahnabstand ergibt. Zur Erläuterung sind je ein Zahn des •rsten und zweiten Abschnitts kolinear zueinander und auf einer Bezugslinie X- : liegend dargestellt. Von der Bezugslinie j X-X aus ist ersichtlich, daß, wenn die Zahl der Zähne am zweiten Abschnitt 104 die Zahl der Zähne am ersten Abschnitt 103 wie dargestellt übersteigt, der Winkelzahnabstand des zweiten Zahnabschnitts 104 kleiner als der Winkelzahnabstand j

des ersten Zahnabschnitts 103 ist. ;

In diesem Fall ist der Winkelzahnabstand des ersten Abschnitte 103 durch den Winkel β und der Winkelzahnabschnitt des zwei- ; ten Abschnitts 104 durch den Winkel OC gegeben, während j der sich ergebende Unterschied des Winkelzahnabstands durch θ gegeben ist, das ß-cc entspricht. Zur Erleichterung des , Verständnisses sind die kolinearen Zähne auf der Bezugslinie X-X mit der einheitlichen Zahnbezeichnung N versehen. Das j Zahnrad 140 steht in Eingriff mit der Innenverzahnung 105 | des dritten Kupplungselements 101. Ausgehend von der Bezugs- ' linie X-X beträgt der Abstand zu den nächsten beiden aufeinan- _: derfolgenden Zähnen 2oc bzw. 2ß mit einem sich ergebenden Zahnunterschiedswinkel 2Θ usw.

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Gemäß Flg. 6a 1st das erste Kupplungselement 60 am Schaltgehäuse 24 befestigt, während das bewegliche zweite Kupplungselement 67 sich in einer solchen Stellung befindet, daß eine Bezugszahnlücke A am ersten Kupplungselement 60 kolinear mit einer Bezugszahnlücke a längs der Bezugslinie X-X von Fig. 5a ist. Wie bei Fig. 5a weist das erste Kupplungselement 60 eine Anordnung von Zähnen 61 auf, die gleich dem ersten Zahn abschnitt 103 des dritten Kupplungselements 101 ist, während die Anordnung der Zähne 68 am zweiten Kupplungselement 67 gleich dem zweiten Zahnabschnitt 1O4 des dritten Kupplungselements 101 ist. Daher folgt, daß der Winkelzahnabstand ausgehend von der Bezugslinie X-X und dessen dargestellte _t kolineare Zahnlücken a, A einen Winkelzahnabstand <x am zweiten Kupplungselement 67 und einen Winkelzahnabstand β am ersten j Kupplungselement 60 ergibt. Daher ist der Winkelunterschied | zwischen den beiden nächstfolgenden Zahnlücken b, B gleich ' Θ, entsprechend B-(X . Der Unterschied des Winkelabstands < zwischen den dritten Zahnlücken c und C entspricht daher · 26-201 ■ 2Θ usw. bezüglich der Bezugslinie X-X. Das Zahnrad 143 steht in Eingriff mit der Außenverzahnung 76 des zweiten j Kupplungselements 67. <

Fig. 6b zeigt die Elemente von Fig. 6a unmittelbar nachdem

das bewegliche zweite Kupplungselement 67 um einen den j

Winkel θ entsprechenden Winkelschritt geschaltet wurde.

Bei dieser neuen Stellung des zweiten Kupplungselements 67 ' sind die Zahnlücken b, B nun kolinear, während die Zahnlücke

a um einen Betrag versetzt ist, der gleich dem Winkel θ ist, i

ausgehend von dessen vorhergehender kolinearer Stellung mit i

der Zahnlücke A. Entsprechend wurde die Zahnlücke c in ahn- j

lieber Weise um einen dem Winkel θ entsprechenden Betrag ( weiterbewegt unter Verminderung des Unterschieds zwischen

den Zahnlücken c und C auf einen Betrag, der gleich 2Θ-Θ ■

oder θ ist. >

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Gemäß Fig. 5a entspricht nach dem Schalten das geometrische ,

Muster der am dritten Kupplungselement 101 dargestellten j

eine Einheit bildenden Zähne nicht mehr dem in Fig. 6b ge- !

zeigten Muster. Es ist daher erforderlich, die gesamte An- ,

Ordnung der eine Einheit bildenden Zähne von Fig. 5a in ;

eine neue Stellung bezüglich der Bezugslinie X-X zu verschie- t

ben, in der die Zähne des dritten Kupplungselements 101 wieder !

mit den Zahnlücken der ersten und zweiten Kupplungselemente '

60, 67 in Eingriff kommen können. · i

Fig. 5b zeigt die Stellung, in die das dritte Kupplungs- : element 101 bewegt werden muß, um dem WinkelZuwachs θ zu ^! entsprechen, um den das zweite Kupplungselement 67 in Fig. 6b
geschaltet wurde. Wie in Fig. 6b reihen sich nun die Zahnlücken b und B längs der kolinearen Bezugslinie Y-Y auf, ' die unter dem Winkel β gegenüber der Bezugslinie X-X durch ; die Kupplungen 60, t, gezogen wurde. Daher muß der Einheitszahn M des dritten Verriegelungs- und Festlegungselements
um einen Winkel ß geschaltet werden, so daß er auch
_zur bezugslinie Y-Y kolinear sein kann.

j Daher bewegt sich das dritte Kupplungselement 1Ol gegenüber '

dem zweiten Kupplungselement 67 gemäß dem Verhältnis von i β zu θ und ergeben daher die Schaltbewegungen des zweiten
Kupplungselements 67,die gemäß einem ganzen Vielfachen des

Winkels θ ausgeführt werden, eine gleichzeitige Winkel- j

bewegung des dritten Kupplungselements 101 um ein ganzes '

Vielfaches des Winkels Θ. j

i Ein Beispiel für das durch die Erfindung erzielbare Schalten j

mit hoher Auflösung ist gegeben, wenn die Zähnezahl am ersten ,

Kupplungselement 60 mit 144 gewählt wird bei einem Winkel- ,

zahnabstand entsprechend 360 :144 = 2,5° und wenn eine i

Zähnezahl am zweiten Kupplungselement 67 gleich 150 ist. ; entsprechend einem Winkelzahnabstand von 36O°:15O -2,4 ,

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womit der Winkelzahnabstand zwischen den beiden Kupplungen 0,1° beträgt. Durch die angegebene Gleichung muß bei gesonderten Schaltschritten von 0,1° für die Bewegung des zweiten Kupplungselementβ 67 gegenüber dem feststehenden ersten Kupplungselement 60 das dritte Kupplungselement 101 um einen 2,5° entsprechenden Winkel geschaltet werden (das ist der gleichmäßige Zahnabstand am ersten Kupplungselement 6O). Das Drehzahlverhältnis zwischen den ersten und dritten Kupplungselementen 67, 101 beträgt daher 2,5°:0,1° oder 25x1. Das Drehzahlverhältnie von 25:1 kann durch Auswahl der Verzahnungselemente in der folgenden Weise erzielt werden:

(a) Schnecke 122: 2 Gänge

(b) Schneckenrad 151: 20 Zähne

(c) äußeres Antriebszahnrad 143: 17 Zähne

(d) äußeres Zahnrad 76: 153 Zähne

(e) Kegelzahnräder 127, 128: jeweils 24 Zähne

^{(f) inneree} Antriebszahnrad 140: M Zähne

(g) Innenverzahnung 105: 324 Zähne

Aus den obigen Parametern ist daher ersichtlich, daß ein« einzige Umdrehung der Schneckenwelle 122 1/3,6 Umdrehungen der Innenverzahnung 105 entspricht, d.h. eine Umdrehung (Welle) »24/24 · 90/324 * 1/3,6. In ähnlicher Weis« entspricht eine Umdrehung der Schneckenwelle 122 1/90 Umdrehungen der Außenverzahnung 76, d.h. eine Umdrehung (Welle) •2/20-17/153 = 1/90. Somit dreht sich die Innenverzahnung 105 mit der 25-fachen Drehzahl der Außenverzahnung 76, und muß sich mit den gezeigten Parametern daher die Innenverzahnung 105 um einen gleichzeitigen Schritt von 2,5° bewegen, wenn die Außenverzahnung 76 um einen Schaltschritt von 0,1° bewegt wird.

Es ist ersichtlich, daß zur Erzielung der gewünschten Schaltechritte viele weitere Kombinationen von Verzahnungsverhält-

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* id-

nissen innerhalb der Lehre der Lrfinaang verwendet werden können. Ls ist beabsichtigt, die Erfindung nicht auf die hier angegebenen Beispiele zu beschränken, sondern auch alle ähnlichen Ausführungsformen zu unifassen.

Sämtliche in der Beschreibung erwähnten oder aus den Zeich nungen erkennbaren technischen Linzelheiten sind für die Lrfindung von Dedeutung.

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Claims

1' j t &n t a η s ρ r Uche

1.}Schalteinrichtung mit hoher Auflösung für uine Einrichtung zum Positionieren und befestigen eines 9chaltbaren Maschinenteils gegen Drehung gegenüber einem Ständerteil, wobei die Einrichtung enthält: ein erstes mit dem Ständerteil verbundenes Kupplungselement, das eine erste ringförmige Anordnung von Zähnen enthält, ein mit dem schaltbaren Maschinenteil verbundenes zweites Kupplungselement, das eine zweite ringförmige Anordnung von Zähnen enthält, die konzentrisch zur Drehachse des schaltbaren Maschinenglieds uno zur ersten ιingfcrmxyen Anordnung von Zähnen angeordnet ist, ein cirittes Kupplungselement, das konzentrisch zur Drehachse des Maschinenglieds und zu der ersten und zweiten ιing!ürn.iger, Anordnunq von Zähnen angeorunet ist, wrb Λ das dritte Kupplungselement eine Zahnanordnung aufv.-t-.st für einen Eingriff mit wenigstens einem Abschnitt der ersten und zweiten Anordnung von Zähnen zum Positionieren und Befestigen des Maschinenteils in einer wählbaren gegebenen Stellung zuir Ständerteil, eine Einrichtung zum Erzeugen einer axialen Bewegung zwischen dem dritten Kupplungselement und wenigstens einer ringförmigen Anordnung von Zähnen zur Bewequng der Zahnanordnung in und außer Eingriff mit wenigstens einer ringförmigen Anordnung· von Zähnen, und eine Einrichtung zum Schalten des schaltbarcn Maschinenteils, gekennzeichnet durch eine ungleiche Zähnezahl für die gleichmäßig verteilten Zähne an der. ersten unu zweiten Anordnung von Zähnen (Cl, 68), durch erste und zweite Zahnabschriitte (103, 104; air dritten Kupplungselenent (IOD, wobei der erste Zahnabschnitt (103) der erston Anordnung von Zähnen (61) gleicht, während der zweite ZahnabKchnitt (104) der zweiten Anordnung von Zähnen (o8) gleicht, und curch eine tinrichtung (48, 82, 89) zuii. Antreiben des uritten Kupplunqseiements (101) um die

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Aelian '18) --nit eii.c-.T, «je^eLenen Uzehzahlvfiihäitniü gegenüber uer.i schaltbaren Maschinenteil (13), wenn car Maschinenteil (13) geschaltet wird, wobei das Maschinenteil (13) und das zweite Kupplungselement (67) mit aufeinanaerfolgenden Winkelschritten geschaltet werden können entsprechend dem Winkelunte rsehie*.; (Θ) entsprechend der Zahnlücken (λ, a) der eisten und zweiten Anordnungen von Zahnen (61, 68) .

2. Einrichtung nach Anspruch 1, cadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Schalten des schaltbaren Maschinenteils (13) und die Einrichtung zum Antreiben des diitten Kupplungselen.ents (101) von einer gemeinsamen Antriebsmaschine (14) angetriebene miteinander verbundene Getriebe (112-115, 127, 138, MO, 105; 112; 115, 122, 151, 143, 76)

aufweisen.

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