DE3800596A1 - Getriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe zum Verbinden wenigstens einer Antriebswelle mit wenigstens einer Abtriebswelle.

Stand der Technik

In einer Ebene angeordnete Wellen werden üblicherweise mit­ tels ineinandergreifender Zahnräder von einer Antriebswelle angetrieben. Andere bekannte Antriebsmittel sind Ketten mit entsprechenden Kettenrädern, Flachriemen mit entsprechenden Scheiben, Zahnriemen mit entsprechenden Scheiben usw.

Sind die Wellen beliebig im Raum verteilt, so kommen Gelenk­ wellen, biegsame Wellen usw. zusätzlich zum Einsatz.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Getriebes können die Wellen mit beliebigen Achsabständen in beliebigen Positionen in der Ebene oder im Raum angeordnet werden, ohne daß zu de­ ren Antrieb besonderen Aufwand notwendig wird. Dies ist z. B. bei Zahnradantrieben, bei denen Modul- und Zähnezahl den Achsabstand bestimmt, nur mit erhöhtem Aufwand (z. B. Zwischen­ räder und Zwischenwellen) möglich. Bei dem erfindungsge­ mäßen Getriebe drehen die Abtriebswellen alle in gleicher Drehrichtung; z. B. bei einem Mehrwellenantrieb mit Zahnrädern drehen benachbarte Wellen entgegengesetzt, was bei manchen Anwendungsfällen nicht erwünscht ist oder nicht gebraucht werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe wird für alle Abtriebs­ wellen ein absolut winkelgetreuer Lauf und damit auch ein synchroner Anlauf und synchroner Stop der Wellen erreicht, was häufig eine Forderung an einen Antrieb ist. Durch den Wegfall der Zahnräder wird der Aufwand geringer und ist der Antrieb geräuschärmer. Insbesondere wenn die Zapfen der Ex­ zenter einseitig in Kugellagern gelagert werden, wird eine wesentliche Reduzierung der Verlustleistung und damit eine Erhöhung des Wirkungsgrads des Antriebs gegenüber Zahnrad­ getrieben erreicht. Bei dieser Ausbildung ist im gesamten Getriebebereich praktisch nur der Rollwiderstand vorhanden. Gleitende Elemente sind hier nur noch der Dichtring und der Ring des Kugellagers. Die Reduzierung der Verlustleistung des Getriebes bedeutet gleichzeitig eine wesentliche Reduzierung der Erwärmung des Getriebes. Damit dehnt sich der Träger der Wellen weniger aus, und der Wellenabstand ändert sich ent­ sprechend weniger. Treiben die Wellen z. B. Werkzeuge an, so wird durch die Reduzierung der Erwärmung die Bearbeitungs­ genauigkeit erhöht. Dieser Effekt kann noch dadurch vergrößert werden, daß man das Getriebegehäuse offen ausbildet, und da­ mit die Abstrahlung der Wärme erhöht. Diese offene Gehäuse­ ausbildung wird möglich, weil keine aufeinander gleitenden Teile verwendet sind, die geschmiert werden müssen.

Durch Verwendung eines kleinen Lüfterrads kann man diesen Effekt weiter erhöhen.

Der Antriebskörper des erfindungsgemäßen Getriebes kann eine Antriebsleiste, eine Antriebsplatte oder ein dreidimensio­ naler Körper beliebiger Gestaltung sein. Dieser Körper be­ nötigt wenigstens drei Exzenterlagerungen. Ist nur eine An­ triebswelle und eine Abtriebswelle vorhanden, die über Ex­ zenter mit dem Antriebskörper verbunden sind, so wird eine exzentrische Hilfslagerung benötigt. Die verwendeten Wellen müssen parallel zueinander liegen, und alle verwendeten Ex­ zenter müssen gleiche Exzentrizität aufweisen. Da der An­ triebskörper jede beliebige Form annehmen darf, ist es mög­ lich auch Wellen miteinander zu verbinden, die durch "Hin­ dernisse" voneinander getrennt sind. Der Antriebskörper kann gleichsam um beliebige Ecken herum gebaut werden.

Eine vorzugte Anwendung des Getriebes wird bei einem Mehr­ spindelbohrkopf oder allgemein bei einem Mehrspindelwerk­ zeugkopf gesehen, bei dem z. B. ein Elektromotor die Antriebs­ welle antreibt und durch das erfindungsgemäße Getriebe die Bohrspindeln angetrieben werden. Das Hauptanwendungsgebiet liegt bei der Holz-, Kuntstoff- und Leichtmetallverar­ beitung.

Figurenbeschreibung

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Er­ findung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit dem Einsatz der Erfindung bei einem Mehrspindelbohr­ kopf.

Fig. 2 die mögliche Ausführung des Antriebskör­ pers als Antriebsplatte,

Fig. 3 die mögliche Ausbildung des Antriebskör­ pers als dreidimensionaler Körper.

Fig. 4 die Ausbildung einer Bremse für das er­ findungsgemäße Getriebe.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 handelt es sich um einen Mehrspindelbohrkopf der z. b. 19 Spindeln 9 umfaßt, die im festen Achsabstand von z. B. 32 mm angeordnet sind. Fig. 1 zeigt nur einen Teil der Gesamtanordnung und nur für zwei Spindeln 9 a und 9 b einen Teilschnitt.

Auf einer Welle 2 eines Elektromotors 1 ist eine Exzenter­ scheibe 3 befestigt. Die Exzenterscheibe 3 ist im Abstand e von der Achse (Exzentrizität e) mit einer Bohrung 4 versehen, in die ein zweiseitig abgedichtetes Rillenkugellager 5 a ein­ gebracht ist. In die Öffnung des Innenrings des Kugellagers 5 a greift ein Zapfen 6 ein, der auch ein weiteres Kugellager 5 b durchsetzt, das in einer starren Antriebsleiste 7 gelagert ist. In einer weiteren Exzenterscheibe 8 ist der Zapfen 6 mit der Exzentrizität e fest verankert. Die Exzenterscheibe 8 ist mit einer Bohrspindel 9 a verbunden oder Teil der Bohr­ spindel 9 a, die ein Bohrfutter trägt. Die benachbarte Bohr­ spindel 9 b trägt ebenfalls eine Exzenterscheibe 8, in der mit der Exzentrizität e ein Zapfen 10 befestigt ist. Der Zapfen 10 greift in den Innenring eines Kugellagers 5 c ein, das ebenfalls in der Antriebsleiste 7 gelagert ist. Die übrigen Bohrspindeln 9 sind in gleicher Weise mit der Antriebsleiste 7 verbunden. Bei der dargestellten Anordnung kann man entweder die Spindel 9 a über Antriebswelle 2, Exzenter 3, 5 a, 6 Exzenter 6, 8 direkt angetrieben ansehen, wobei die übrigen Spindeln 9 b, 9 dann von der Spindel 9 a über den Exzenter 8, 6, die Antriebs­ leiste 7 und die Exzenter 8, 10 angetrieben werden, oder man kann unterstellen, daß der Elektromotor 1 über den Exzenter 3, 5 a, 6 die Antriebsleiste 7 antreibt, und diese über die Exzenter 8, 6 bzw. 8, 10 alle Spindeln 9 antreibt.

Man kann auch eine (oder mehrere) Antriebsspindel(n) zentrisch mittels einer (oder mehrerer) Kupplung(en) mit einem (oder mehreren) Antriebsmotor(en) verbinden, und die so angetrie­ bene(n) Spindel (oder Spindeln) die anderen Spindeln in der beschriebenen Weise antreiben lassen.

Auf der Exzenterscheibe 3 ist mittels eines Zylinderstifts 12 und einer Zylinderschraube 14 ein Segment 11 befestigt, dessen Abstand von der Drehachse durch einen Gewindestift 13 ein­ stellbar ist. Durch dieses Segment 11 wird das System ausge­ wuchtet. Das Segment ist diagonal gegenüber dem Zapfen 6 an­ geordnet, so daß die Richtung der Beschleunigung des Systems bei jedem Drehwinkel entgegengesetzt zur Richtung der Be­ schleunigung des Segments 11 ist.

In Fig. 2 ist lediglich der zur Platte gewordene Antriebs­ körper 7′ gezeigt, der an den Öffnungen 15 mit, den Kugel­ lagern 5 b und 5 c entsprechenden Kugellagern versehen wird.

In Fig. 3 weist der Antriebskörper 7′′ dreidimensionalen Auf­ bau auf. Der Zapfen des Antriebsexzenters ist angedeutet und mit 6′ bezeichnet, der Zapfen des Abtriebsexzenters mit 10′. Sind nur zwei Exzenterlagerungen aufgrund der benötig­ ten Wellenzahl vorhanden, so wird eine exzentrische Hilfs­ lagerung benötigt, mit der der Körper über einen dritten Exzenter an einer Hilfsachse oder -welle gelagert ist. Der entsprechende Zapfen ist hier mit 16 bezeichnet.

In Fig. 4 ist eine Antriebsplatte 7′ gezeigt, die über drei Exzenter gelagert ist. Mit 17 sind hier die Zapfen bezeich­ net, die in dem Körper 7′ gelagert sind. Diese beschreiben im Verlauf einer Umdrehung die angedeuteten Kreise 18 und be­ wegen die Platte 7′ entsprechend. Neben der Platte 7′ ist eine Bremseinrichtung gezeigt. Wird der Bremshebel 19 in Pfeilrichtung betätigt, so wird über eine Feder 20 ein Brems­ rad 21 in Anlage an die Platte 7′ gebracht. Der Kreisbewe­ gung 22 der Platte im Bereich der Anlage der Rolle 21 kann die Feder 20 solange ausweichen, bis die Andruckkraft der Rolle 21 die, die Kreisbewegung bewirkende Kraft übersteigt. Danach steht der Antrieb still. Die Bremseinrichtung stellt praktisch eine Stotterbremse dar. Günstigerweise weist der Antriebskörper 7′, wie in der Fig. 4 gezeigt, eine Ausspa­ rung 23 auf, in die sich die Federkraft, ab einer bestimmten Stellung des Antriebskörpers 7′ um einen vorgegebenen Hub entspannen kann. Hierdurch wird erreicht, daß die Federkraft das System bremst, aber anschließend nicht wieder beschleu­ nigt.

Dieses Bremsprinzip ohne Bremsbacken kann nicht nur in Zu­ sammenhang mit dem oben beschriebenen Getriebe Verwendung finden, sondern ganz allgemein zur Bremsung eines sich dre­ henden Teils verwendet werden, wozu z. B. eine Antriebsplatte 7′ entsprechend der in Fig. 4 mit dem zu bremsenden Teil über einen Exzenter verbunden wird. Es werden dann noch zwei exzentrische Hilfslagerungen benötigt.

Claims (13)

1. Getriebe zum Verbinden wenigstens einer Antriebswelle mit wenigstens einer Abtriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Antriebswelle (2) über einen Exzenter (3, 6) mit einem Antriebskörper (7) derart verbunden ist, daß bei Drehung der wenigstens einen Antriebswelle (2) jeder Punkt des Antriebskörpers (7) eine kreisförmige Bewegung ausführt, und daß die wenigstens eine Antriebswelle (9) über einen weiteren Exzenter (8, 10) gleicher Exzentrizität mit dem Antriebskörper (7) verbunden ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung nur einer Antriebswelle (2) und nur einer Abtriebs­ welle (9) der Antriebskörper (7) über einen weiteren Exzenter an einer Hilfswelle oder -achse zusätzlich gelagert ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei, in einer Reihe angeordneten Abtriebswellen (9) der Antriebs­ körper als Antriebsleiste (7) ausgebildet ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei, in einer Ebene beliebig angeordneten Abtriebswellen der Antriebskörper als Antriebsplatte ausgebildet ist (Fig. 2).

5. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei beliebiger Position der Abtriebswelle(n) im Raum der Antriebskörper eine entsprechende räumliche Gestaltung auf­ weist (Fig. 3).

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Exzenterzapfen (6, 10) einseitig kugelge­ lagert sind (Kugellager 5).

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei gemeinsamer Drehachse der Antriebswelle (2) und einer der Abtriebswellen (9) die Exzenterscheiben dieser Wellen (3, 8) durch einen Zapfen (6) verbunden sind, und daß dieser Zapfen (6) auch mit dem Antriebskörper (7) verbunden ist.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der Antriebswelle (2), insbesondere auf der Exzenterscheibe (3) der Antriebswelle (2) diagonal gegenüber der Lagerung des Exzenterzapfens (6) ein Auswuchtgewicht (11) be­ festigt ist.

9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgewicht (11) im Abstand zur Drehachse verstellbar ist (Gewindestift 11).

10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein offenes Getriebegehäuse vorgesehen ist.

11. Getriebe nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Abbremsung des Getriebes eine Federkraft auf den Antriebskörper entgegen einer Komponente der Kreis­ bewegung aufgebracht wird (Fig. 4).

12. Getriebe nach einem der Ansprüche 3-11, gekennzeichnet durch seine Anwendung in einem Mehrspindelwerkzeugkopf, insbesondere Mehrspindelbohrkopf, wobei die Antriebswel­ le(n) (2) von Motor(en) (1) angetrieben wird, und die Ab­ triebswellen als Spindeln ausgebildet sind.

13. Anwendung der Bremsenausbildung gemäß Anspruch 11 zur Ab­ bremsung eines beliebigen sich drehenden Teils derart, daß das abzubremsende Teil über eine exzentrische Verbindung mit dem bremsbaren Antriebsteil verbunden ist, das in wenigstens zwei weiteren exzentrischen Hilfslagern gelagert ist (Fig. 4).