DE404320C - Schaltvorrichtung fuer Zahnraederwechselgetriebe, z. B. fuer die Arbeitsspindel von Fraesmaschinen, Drehbaenken, Bohrwerken u. dgl. - Google Patents

Description

ft DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 17. OKTOBER 1924

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 404320
KLASSE 49 a GRUPPE 45

(K 66#j3 Il49 a-)

Richard A. Kempin in Rorschaeh, Schweiz.

Schaltvorrichtung für Zahnräderwechselgetriebe, z. B. für die Arbeitsspindel von Fräsmaschinen, Drehbänken, Bohrwerken u. dgl.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. August 1918 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Uni ons vertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in der Schweiz vom 26. Juni 1918 beansprucht.

Der Antrieb einer Arbeitsspindel von Fräs- denen Umdrehungszahlen durch entsprechende maschinen, Drehbänken, Bohrwerken u. dgl. \ Einstellung oder Schaltung der Wechselräder muß mit vielen verschiedenen Umdrehungs- : herbeigeführt werden.

zahlen je nach der zu leistenden Schneidarbeit ^! Das Wesen der neuen Schaltvorrichtung erfolgen können. Dabei müssen die verschie- i besteht nun darin, daß die Umschaltelemente,

ζ B. Hülsen, von denen je eine zwei Wechselräder trägt, in zwei Grupen unterteilt sind, die in Richtung und Größe den gleichen Schaltweg haben. Diese Anordnung der Umschaltelemente ermöglicht es, die Umschaltelemente einer Gruppe durch einen einzigen Hebel oder ein und dieselbe Kurve einer Kurvenscheibe oder Kurventrommel zu bewegen; hierdurch werden die einzelnen Wechselräder ίο zwangläufig zueinander ein- und ausgeschaltet. Es sind also ungünstigsten Falles nur zwei Handgriffe erforderlich, um die Umdrehungszahlen der Arbeitsspindel beliebig zu verändern.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. 1 ein Zahnräderwechselgetriebe nach der Erfindung mit je zwei Wechselrädern auf einer Radhülse im Längsschnitt des Getnebes durch die Mitte der Frässpindel unter Weglassung der eigentlichen Schaltvorrichtung, Abb. 2 einen Schnitt nach Linie I-I der Abb.4, Abb.3 einen Schnitt nach Linie III-III der Abb. 5, Abb. 4 einen Schnitt nach Linie W-IV der Abb. 2 in der Pfeilrichtung gesehen, während Abb. 5 einen Schnitt unterhalb der Frässpindel unter Weglassung der Frässpindel samt ihrer Räder und Abb. 6 ein , Schaltungsschema für die verschiedenen nach- j einander in Eingriff tretenden Vorgelege darstellt.

Der Antrieb des Zahnräderwechselgetriebes nach dem Ausführungsbeispiel erfolgt in bekannter Weise durch eine Riemenscheibe 18, die auf einer Büchse 33 gelagert ist. Diese Büchse ist mit dem Gehäuse 34 fest verbunden. Die Riemenscheibe ist durch einen Keil 25 mit der Antriebswelle 27 verbunden; letztere ist in Büchsen 26 und 30 gelagert. Auf der Antriebswelle 2¹J gleiten mittels Nut und Feder zwei hülsenförmige Radnaben 28, 29, von denen jede zwei Zahnräder 35 und 36 bzw. 37 und 38 trägt.

Auf einer zweiten Welle 20 sitzt lose eine Hülse 19, die fest mit ihr verbunden ein Zahnrad 16 trägt. Auf der Hülse sind sechs Räder , 21, 15, 22, 23, 17 und 24 festgekeilt. Durch Verschieben der Radhülsen 28 oder 29 ergeben sich je zwei Räderübersetzungen 35, 21 oder 36, 22 bzw. 37, 23 oder 38, 24; die Hülse 19 kann also mit vier verschiedenen Umdrehungszahlen angetrieben werden.

Auf der Antriebsspindel 13 ist mittels Nut und Feder eine Radhülse 11 verschiebbar, welche eine Verzahnung 1 und ein mit der \ Hülse fest verkeiltes Rad 2 besitzt. Durch Verschieben der Hülse 11 längs der Arbeitsspindel 13 kommt Rad 21 mit Verzahnung 1 oder Rad 15 mit Rad 2 in Eingriff, wodurch die Bewegung der Hülse 19 auf die Arbeitsspindel 13 übertragen wird. Dieselbe kann also mit acht verschiedenen Umdrehungszahlen angetrieben werden, von denen jede durch doppelte Übersetzungen von der An-' triebswelle 27 auf die Arbeitsspindel 13 erhalten wird. Diese Umdrehungszahlen stellen die acht hohen Umdrehungszahlen dar.

Auf der Arbeitsspindel 13 befindet sich . außerdem eine Hohlwelle 12, die lose auf der : Arbeitsspindel 13 läuft und durch einen Stell- \ ring 4 gegen Längsverschiebung gesichert wird. Dicht am Gehäuse, möglichst nahe am rechten Ende der Spindel 13 sitzt noch ein mit letzterer fest verbundenes Zahnrad 10. Auf der Hohlwelle 12 gleitet mittels Nut und Feder eine Hülse 5, auf welche zwei Räder 6 und 7 festgekeilt sind. Durch Verschieben ■ der Hülse 5 auf der Hohlwelle 12 kommt j Rad 16 mit Rad 6 oder Rad 17 mit Rad 7 in Eingriff, wodurch die Bewegung der Hülse 19 auf die Hohlwelle 12 übertragen werden kann. Die Hohlwelle 12 kann also ähnlich wie Hülse

11 oder Spindel 13 mit acht verschiedenen Umdrehungszahlen angetrieben werden, jedoch mit dem wesentlichen Unterschiede, daß die Umdrehungszahlen der Hohlwelle 12 nicht die hohen Umdrehungszahlen der Arbeitsspindel darstellen, sondern von denselben unabhängig sind, weil die Hohlwelle 12 von der der Arbeitsspindel 13 vorgelagerten Hohlwelle 19 aus angetrieben wird, damit die Übersetzungsverhältnisse der Räder 16 und 6 oder 17 und 7 zum Unterschied von den Übersetzungsverhältnissen der Räder 21 und 1 oder 15 und 2 so gewählt werden kennen, daß die relativen Umdrehungszahlen der Hohlwelle 12 zur Arbeitsspindel 13 für die Lagerung \-orteilhaft sind, d. h. 300 Umdrehungen in der Minute nicht übersteigen. Von der Hohlwelle

12 aus wird die Bewegung durch die Räder-Übersetzungen 9, 39 und 40,10 auf die Arbeitsspindel 13 übertragen, und zwar durch die Hülse 5, die mit der Hohlwelle 12 durch einen Federkeil verbunden ist. Im Gehäuse 34 ist eine feste Welle 32 eingebaut, auf welcher eine Hülse 31 lose drehbar ist. Auf dieser Hülse 31 sind die beiden Räder 39 und 40 festgekeilt, die durch Abschieben der Hülse 13 auf der Welle 32 mit den Rädern 9 und 10 in Eingriff gebracht werden können. Die Arbeitsspindel 13 kann auf diese Weise mittelbar mit acht verschiedenen Umdrehungszahlen angetrieben werden, die sämtlich vier Übersetzungen von der Antriebswelle 27 auf die Arbeitsspindel 13 aufweisen und die niederen Umdrehungszahlen der Reihe bilden.

Aus dem Schaltschema (Abb. 6), welches die Schaltung der einzelnen Zwischengetriebe vermittels der zur Schaltung angeordneten Kurvenscheiben, wie sie weiter unten beschrieben werden, darstellt, ergibt sich die Reihenfolge, in welcher die einzelnen Getrieberäder

durch Drehung der Kurven im Sinne des Uhrzeigers nacheinander zum Eingriff gelangen. Diese Reihenfolge ist im Schaltschema mit den Buchstaben A-D bzw. A'-D' bezeichnet, wobei die eingestellte Übersetzling den langsamsten Gang ergibt; durch Rechtsdrehen der Kurven wird diese Geschwindigkeit gesteigert und erreicht in der letzten Stellung D' (d. h. bei Eingriff des Zahnrades 2 in das Zahnrad 15 und 3? m Zahnrad 23) seinen schnellsten Gang.

Durch Anordnung eines weiteren doppelten Räderpaares auf einer gemeinsamen Hülse ähnlich den Radhülsen 28 und 29 könnte die Zahl der verschiedenen Umdrehungen an der Arbeitsspindel beispielsweise auf 24 erhöht werden.

Dk beschriebene Anordnung eignet sich in gleicher Weise auch für Stirnräder, die dauernd miteinander in Eingriff stehen und abwechselungsweise durch Kupplungen mit der Antriebswelle 27 oder der Arbeitsspindel 13 und der Hohlwelle 12 gekuppelt werden.
Die Schaltvorrichtung für die in der beschriebenen Art gruppenweise angeordneten Wechselräder ist nun, wie aus den Abb. 1 bis 6 beispielsweise hervorgeht, wie folgt gestaltet: Auf zwei Bolzen 99 und 108 (Abb. 2) ist je eine Kurvenscheibe 101 bzw. 103 befestigt und mittels je eines Stiftes 100 (xA.bb. 4) gegen Drehung auf dem zugeordneten Bolzen gesichert. Die beiden Bolzen 99 und 108 sind in einer gemeinsamen Deckplatte 104 gelagert, welche am Gehäuse 34 befestigt ist. Am äußeren Ende der Bolzren 99 und 108 sind Kurbeln 84 und 89 zum Drehen der Kurvenscheiben 101 und 103 angebracht. In der Deckplatte 104 sind außerdem vier Bolzen 59, 60, 64 und 65 angeordnet, auf welchen vier Hebel 55, 56, 68, 69 drehbar gelagert sind. Jeder dieser Hebel hat einen Stift 57 bzw. 58, 66 bzw. 67, auf welchen je eine Rolle 102 (Abb. 4) lose drehbar sitzt. Die Rollen 102 greifen in nutenförmige Kurven der Scheiben 101 und 103 ein. An den Enden der Hebel 55, 56, 68 und 69 sind Stifte 53, 54, 72 und 76 befestigt, welche Gleitstücke 80, 81, 78, 79 (Abb. 2 und 4) tragen. Diese Gleitstücke 80, 81, 78, 79 liegen in prismatischen Bahnen der Klemmhülsen45, 48, 73 und 75 (Abb. 2 und 4). Diese Klemmhülsen 45, 48, 73, 75 sind mittels Schrauben 46, 47, 76 und yy (Abb. 2 und 4) auf Führungshülsen 44, 50, 71, 74 (Abb. 2) festgeklemmt. Die Führungshülsen 44, 50, 71 und 74 sind mit Ansätzen versehen, in welche Mitnehmerstifte 49, 51, 82, 83 und 109 (Abb. 2 und 4) eingesetzt sind, welche in entsprechende kreisförmige Nuten 3, 8, 41 und 42 (Abb. ι und 2) der Radhülsen 11, 5, 29 und 31 greifen. Für .die Radhülse 28 sind zwei solcher Mitnehmerstifte 82 und 83 vor-. gesehen, welche auf die beiden Seiten des Rades 36 wirken. Die Führungshülsen 44, 50, 71, 74 gleiten auf runden Stangen 43 und 70 (Abb. 2), welche im Gehäuse 34 festgemacht

. sind.

Wird beispielsweise Kurbel 89 um eine achtel Drehung nach rechts gedreht, so preßt die Kurvenscheibe 103 den Hebel 68 nach

' links in die gezeichnete Stellung. Der Hebel 68 wirkt durch die Klemmhülse 73 auf die Führungshülse 71 und verschiebt dieselbe in gleicher Weise nach links, wodurch Rad 35 mit Rad 21 in Eingriff gebracht wird (Stellung der Abb. 2 und 6). Während dieser Drehung verharrt Hebel 69 in Ruhe, da der betreffende Teil der Kurve, welche auf Rolle 102 am Hebel 69 wirkt, eine konzentrische Kreisnut bildet. Die Radhülse 29, welche durch den Hebel 69 bedient wird, befindet sich deshalb in ihrer Mittelstellung, in welcher die Räder 37, 23 und 38, 24 außer Eingriff sind. Wird die Kurvenscheibe 103 um eine weitere Achteldrehung nach rechts gedreht, so bewirkt die Form der Kurve, daß sich Hebel 68 nach rechts bewegt, so daß die Räder 35 und 21 außer Eingriff gebracht werden. Nach einer weiteren Achtel drehung der Kurvenscheiben

\ 103 nach rechts preßt die Kurve den Hebel 68

j weiter nach rechts und bringt auf diese Weise die Räder 36 und 22 zum Eingriff. Bei weiterem Drehen der Kurvenscheibe 103 um eine Achteldrehung nach rechts bewegt sich der Hebel 68 wieder nach links und bringt die Räder 36 und 22 wieder außer Eingriff. Auf diese Weise hat die Kurvenscheibe 103 eine halbe Umdrehung vollbracht, während welcher Hebel 69 in seiner Mittelstellung in Ruhe verharrt, da der betreffende Teil der Kurve, welcher auf Hebel 69 gewirkt hat, einen konzentrischen Halbkreis bildet.

Wird die Kurvenscheibe 103 mittels Kurbel 89 weiter nach rechts gedreht, so beginnt das gleiche Spiel, welches soeben für den Hebel 68 stattgefunden hat, nunmehr für den Hebel 69, während auf den Hebel 68 der konzentrische Halbkreis der Kurve wirkt, so daß Hebel 68 nunmehr in seiner Mittelstellung stillsteht, in der die Räder 35 und 36 außer Eingriff sind. Durch Hebel 69 werden die Räder 38 no und 37 nacheinander ein- und ausgeschaltet. Es genügt also eine einzige Schaltkurbel 89, um vermittels der Kurvenscheibe 103 die beiden Hebel 68 und 69 bzw. Radhülsen 28 und 29 der ersten Gruppe zu bedienen. Da beide Radhülsen derselben Gruppe angehören und Schalt wege von gleicher Größe haben, so genügt für jede von ihnen auch die gleiche Schaltkurve; jedes Schaltelement der Gruppe 28, 29 führt also während einer vollen Umdrehung der Kurvenscheibe 103 einen einzigen vollständigen Schaltweg aus. Die Schaltung

der einzelnen Wechselräder 35, 36, 38, 37 der ersten Gruppe erfolgt nacheinander, ist also zwangläufig und kontinuierlich, d. h. die verschiedenen Umdrehungszahlen an der Spindel 13 können einander in stetig zunehmender oder abnehmender Reihe folgen, je nach der Drehrichtung des Hebels 89 oder der Kurvenscheibe 103, und diese Reihenfolge bleibt stets dieselbe, obgleich die Drehung des Hebels 89 'ο oder der Kurvenscheibe 103 in beiden Richtungen nicht begrenzt ist.

In gleicher Weise wirkt der zweite Hebel 84 vermittels Kurvenscheibe 101, auf die Radhülse 11 und 5 der zweiten Gruppe. Während die Spindel 13 durch die Radhülse 11 angetrieben wird, müssen zwecks Erzielung der hohen Umdrehungszahlen bekanntlich die Räder 9, 39, 40 und 10 ausgerückt sein. Das Ein- und Ausrücken derselben kann ebenfalls durch die Kurvenscheibe 101 bewirkt werden. Zu diesem Zwecke befindet sich auf der Rückseite der Kurvenscheibe 10 χ eine zweite nutenförmige Kurve, in der eine Rolle 107 liegt (Abb. 5), die durch einen Stift 106 mit einer Verbindungsstange 61 verbunden ist, welch letztere im Gehäuse 34 geführt ist. Solange die Vorderseite der Kurvenscheibe 100 den Hebel 55 und die Radhülse 11 bewegt, lauf^ die Welle 107 auf der Rückseite der Kurvenscheibe in einem konzentrischen Teil der zweiten Kurve, wodurch die Verbindungsstange 61 in Ruhe bleibt. Dieser Ruhelage der Verbindungsstange 61 entspricht die ausgerückte Stellung der Räder 9, 39, 40, 10. Sobald die Vorderseite der Kurvenscheibe 101 den Hebel 56 und die Radhülse 5 bewegt, wirkt die Kurve auf der Rückseite der Scheibe 101 auf die Rolle 107 und bewegt die Verbindungsstange 61 nach rechts (Abb. 2 und 3). Diese besitzt am anderen Ende eine pris- ] matische Führung 63 (Abb. 2 und 3), in welche ein Gleitstück 85 (Abb. 3) eingreift, welches um einen Stift 86 drehbar ist. Der Stift 86 ist in einem doppelarmigen Hebel 87 j befestigt, welcher um einen Bolzen 88 drehbar ( ist. Der letztere wird durch einen Arm 90 j gehalten, der an einer Deckplatte 97 ange- | gössen ist. An der gleichen Deckplatte 97 sind noch zwei Augen 93 und 98 (Abb. 3) angegössen, in denen ein Bolzen 92 drehbar gelagert ist. Der Bolzen 92 trägt einen Hebel 96, in dessen Ende ein Stift 95 mit Gleitstück 94 eingesetzt ist, der in die zylindrische Nut der Radhülse 31 (Abb. 3) eingreift. Der Bolzen 92 (Abb. 3) ist an seinem oberen Ende mit einem exzentrischen Zapfen versehen, welcher durch eine Zugstange 105 (Abb. 5) mit dem anderen Ende des Hebels 87 verbunden ist.
j Wird die Kurvenscheibe 101 nach rechts gedreht, so daß der Hebel 56 sich ebenfalls nach rechts bewegt, so wird gleichzeitig die Verbindungsstange 61 durch die Kurve auf der Rückseite der Scheibe 101 ebenfalls nach rechts gedrückt, wodurch die Radhülse 31 sich ebenfalls nach rechts bewegt und die Räder 39 und 40 in Eingriff bringt mit den Rädern 9 und 10. Werden also die Räder 17 und 7 durch Hebel 56 zum Eingriff gebracht, so werden gleichzeitig die Räder 9, 39, 40, 10 eingerückt. Die Kurve auf der Rückseite der Kurvenscheibe 101 verläuft dann konzentrisch so lange, bis durch Hebel 56 die'Räder 16 und6 ausgerückt werden, dann werden gleichzeitig durch die Kurve auf der Rückseite auch die Räder g, 39, 40, 10 wieder ausgerückt.

Es sind somit in jedem Falle höchstens zwei Handgriffe mittels der beiden vorhandenen Schaltkurbeln 84 und 89 notwendig, um die fünf verschiebbaren Radfaülsen 28, 29, 11, und 31 in der erforderlichen Weise umzuschalten, d. h. die Umdrehungszahl der Spindel innerhalb der Reihe beliebig zu ändern.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Schaltvorrichtung für die Zahnräderwechselgetriebe, ζ. B. für die Arbeitsspindel von Fräsmaschinen, Drehbänken, Bohrwerken u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen (5, 11 und 28, 29) von je zwei oder mehreren Umschaltelementen auf der Antriebswelle und der Frässpindel vorhanden sind, von denen jede Gruppe (5, 11 oder 28, 29) durch eine Schaltkurbel (84 bzw. 89) in Verbindung mit Kurven (101 bzw. 103) bedienbar ist, so daß zwecks Erzielung einer vereinfachten Schaltung die Schaltung aller Spindelgeschwindigkeiten durch nur zwei Schaltkurbeln (84 und 89) erfolgt, deren voller Umdrehung eine einmalige vollständige Schaltung sämtlicher Spindelgeschwindigkeiten entspricht, und daß zur Erlangung möglichst kurzer Schaltwege an den Schaltkurbeln (84 und 89) beim Wechsel von einer Spindelgeschwindigkeit zu einer beliebigen anderen die Drehung der Schalthebel (84 und 89) in beliebiger Richtung möglich ist und dennoch stets .11° dieselbe Reihenfolge der Spindelgeschwindigkeiten gewahrt bleibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.