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Vorrichtung zum Ein- und Ausrücken von Drehkeilkupplungen Bei Scheren,
Stanzen, Loch- und Kappinaschinen und ähnlichen Werkzeugmaschinen ist es erforderlich,
die das Werkzeug bewegende Exzenter- oder Kurbelwelle jeweils nach einer Umdrehung
stillzusetzen, um das bearbeitete Werkstück gegen ein neues aus.zuwechseln. Zu -dieser
- selbsttätig erfolgenden - Stillsetzung ist es bekannt, zwischen das ständig umlaufeirde
Triebrad und die Exzenterwelle eine Drelrkeil'kupplung einzuschalten, bei welcher
ein Triebkeil von etwa halbkreisförmigem Querschnitt in einer entsprechenden Nut
der Welle gelagert ist und durch teilweises Heraustreten aus dieser Nut sich gegen
eine Mitnehmerkante des die Welle umschließenden Triebrades anlegt und die Welle
zur Teilnahme an der Drehbewegung des Rades zwingt. Bei derartigen Drehkeilkupplungen
geschieht das jeweils nach einer Umdrehung erforderliche Ausrücken des Drehkeiles
in der Regel auf -die Weise, daß ein an demselben befestigter Sdhlwinghebel gegen
einen in einem festen Bock gelagerten Sperriegel anschlägt, wodurch,der Keil gegen
den Druck einer Feder in die Aussparung der Welle zurückgedreht und so die Kupplung
gelöst wird. Das Einrücken der Kupplung kann wieder erfolgen, nachdem der drehbar
gelagerte Sperriegel zurückgezogcn ist, was in der Regel von Hand geschieht, worauf
dann die den Keilhebel belastende Feder den Keil wieder in Eingriffslage bringt.
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Diese Einrichtung ist indessen .mit dein Nachteil verbunden, .daß
der in dauernder Folge wiederholte Anprall des Schwinghebels auf den Sperriegel
infolge der an den Hebel angeschlossenen großen Massenkräfte häufig zu Zerstörungen
- Bruch des Bockes, Verstauchungen an den Stoßflächen des Hebels und des Sperriegels
- führt, Erscheinungen, die noch verstärkt werden durch die Materialermüdung, welche
ebenifalls eine Folge der fast ununterbrochenen Aufeinanderfolge der Anprallstöße
bildet. Versuche, durch federnde Widerlager die Stöße abzufangen, führten nicht
zu vollem Erfolge, da die Ermüdung sich naturgemäß auch auf die Abfederung auswirkte.
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Ein weiterer Nachteil -ist auch darin zu sehen, daß bei den häufiger
eintretenden Brüchen in der Mitte des Drehkeiles nur die mit dem Keilhebel zusammenhängende
Bruchhälfte ordnungsmäßig ausrückt, während die andere Hälfte eingerückt bleibt
und die Exzenterwelle über die Sperrung des Riegels hinweg mitreißt, wobei Brüche
einzelner Maschinenteile unausbleiblich sind.
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Es ist ferner bereits vorgeschlagen, zum Ausrücken .der Drehkeile
einen Gleitring zu benutzen, welchem ein elastischer oder starrer Anschlag zugeordnet
isst. Weiter ist es bekannt, einen mit-einer Nase versehenen Gleitring zu benutzen,
welcher bei seiner Bewegung zunächst einen Hebel zur Seite bewegt und sich dann
gegen einen federnden Anschlag anlegt, von welchem er festgehalten
wird,
während der Anschlag selbst in die Bahn ides Anschlagnockens durch Federwirkung
zurückgeführt wird.
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Demgegenüber kennzeichnet sich die Vorrichtung nach der Erfindung
dadurch, daß dem die Kurbelwelle umsch4ießeniden Gleitring eine Hemmvorrichtung
in Form einer Bremse oder eines Zahngestänges zugeordnet ist, welche in an sich
:bekannter Weise m-ittiels eines der Welle zugeordneten besonderen Nockenringes
nach jedem Hub selbsttätig zum Angriff gebracht wird und den Gleitring festhält,
wodurch in an sich bekannter Weise die Ausrückung der von diesem beeinflußten Drehkeile
erzielt. wird. Afbgesehen davon, daß die Ausrückung ides Gleitringes durch eine
besondere Hemmvorrichtung der bekannten Ausrückung durch Anschlag vorzuziehen ist,
wird durch die Verwendung des besonideren Nockenringes zur Steuerung der Hemmvorrichtung
die Möglichkeit erzielt, den Haltepunkt der Exzenterwelle zu verändern, und zwar
in einfacher Weise durch Verdrehung des Nockenringes auf der Exzenterwelle derart,
daß der Haltepunkt idieser Welle auf einen beliebigen Drehwindel eingestellt werden
kann. Diese Möglichkeit ist idann besonders wichtig, wenn es sich um Scheren handelt,
bei welchen :der Haltepunkt der Kurbelwelle jedem Blockdurchmesser angepaßt, d.
h. so eingestellt werden muß, daß das Aus- und Einrücken ides Stößels (dicht über
idem zu schneidenden Block vor :sich geht. An sich isst es bekannt, den Haltepunkt
der Exzenterwelle zu verändern, doch war diese Möglichkeit bisher an eine .sehr
verwickelte Bauart geknüpft, die sich in die Praxis nicht eingeführt hat. Weitere
Vorteile der Erfindung bestehlen darin, idaß die gefährlichen Anprallstöße ibeim
Ausrücken des Drehkeiles vollkommen vermieden werden. Die Ausrückung setzt zuverlässig
und weich ein und verläuft ohne Stoßwirkung, da die Massenkräfte in der Bremse stoßlos
vernichtet werden. Vorteilhaft ist ferner, daß sich besondere, zwischen Rad und
Maschinenständer angeordnete, .eine besondere Übertragung erfordernde Elemente erübrigen,
wodurch gleichzeitig eine Verringerung -des Abstandes zwischen Rad und Ständer :möglich
ist, was wiederum eine geringere Längte der Exzenterwelle und damit verminderte
Biegungsbeanspruchungen zur Folge -hat.
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Neu ist ferner, diaß der Nockenring etwa ffl U
eichzeitig mit
der Hemmvorrichtung auch eine .an sich bekannte Wellenbremse anzieht, deren Hebel
zweckmäßig auf einer Hilfswelle angeordnet wird. Auf diese Wise ist dafür Sorge
getragen, daß etwa gleichzeitig mit dem Einsetzender Ausrückung auch die Exzentenweile
albgebremst wird, wobei auch der Umstand von Vorteil ist, daß bei der Verstellung
des Nockenringes zwecks Änderung des Kurbelhaltepunktes gleichzeitig eine entsprechende
Einstellung der Wellenbremse stattfindet.
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Als besonderer Nachbeil wird bei den bekannten Einrichtungen der schnelle
Verschleiß .der zu kuppelnden Teile an den Gleit-und Stoßflächen empfunden, eine
Erscheinung, die insbesondere auf unrichtiges Einrücken zurückzuführen ist, indem
- da der richtige Augenblick zum Einrücken nicht genau abgespielt werden kann -
die Keile vielfach auf die Ecken ihrer Gegenlabe( treffen. Erfolgt beispielsweise
,das ginsetzen des Einrückens verspätet, so ergibt sich eine unvollkommene Einrückung
dies Keiles, weil -die ihm zur Drehung .zur Verfügung stehende Zeit zu kurz ist.
Hier sollgemäß der Erfindung dadurch Albhilfe geschaffen werden, idaß ein außer
dem normalen Schalter vorgesehener, den Stromkreis eines die Einrückung der Kupplung
bewirkenden Hubmagneten o. dgl. unterbrechender Schleifkontakt auf einem auf dem
ständig laufenden Kupplungsrad angeordneten Schleifring aus Isoliermaterial gleitet,
welcher - auf .seinem Umfang verteilt - den Schleifkontakt überbrückende Kupfersegmente
besitzt, deren Länge und Anordnung zu den Mitnehmerkanten des Kuppelrades so gewählt
sind, idaßeine Erregung .des Hubmagneten und damit die Einleitung ides Kupplungsvorganges
nur in solchen Relativlagen des Kuppelrades zum Drehkeil erfolgt, bei welchen ein
ordnungsmäßiges Einrücken desselben, d. h. richtige Trage zur iVIiitnefhmerlzante,
gewährleistet eist. Dem Maschinisten ist es auf diese Weise möglich, in jedem beliebligen
Augenblick den Schalter willkürlich zu -bedienen, ohne befürchten zu müssen, -daß
-der Triebkeil rauf die Ecken« geht.
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Es sind zwar Einrichtungen bekannt, bei denen in Verbindung mit Klauenkupplungen
ein ähnlicher Leibgedanke verfolgt wird. Doch sind die belcannten .Einrichtungen
außerordentlich kompliziert, indem eine große Anzahl von Schleifringen mit zugehörigen
Bürsten-, verschiedenen Magneten usw. erforderlich sind, während beim Erfindungsgegenstand
nur ein einziger Schleifring notwendig ist.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an dem Beispiel
einer Schere dargestellt.
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Abb. z ist ein Aufriß einer Schere, Abb. 2 .eine Gesamtansicht; Abb.
3 zeigt einen Schnitt durch die Exzenterwelle mit den Kupplungselementen in vergrößertem
lbl:aßstabe; Abb. q. ist ein Schnitt nach Linie 4-4 der Abb. 3
Abb.
5 und 6 zeigen die Kuppelmuffe im Eingriff in Grund- und Aufriß in vergrößertein
Maßstabe; Ab b. 7 ist ein Schnitt nach Linie 7-7 .der Abb. 3 ; Abb. 8 ist ein Schnitt
nach Linie 8-8 der Abb. 3 ; Abb. 9 ist eine Draufsicht auf den Wel-lenhut bei abgehobener
Deckplatte; Abb. io und ii zeigen eine Besonderheit; Abb. 12 zeigt einen der Abb.
3 entsprechenden Schnitt mit elektrischer Einrückung der Kupplung-, Abb. 13 zeigt
den abgewickelten Schleifring; A-bb. 14 und 15 veranschaulichen ein unrichtiges
Einrücken des Drehkeiles; Abb.16 unid 17 zeigen die elektrisch bewirkte ordnungsmäßige
Einrückung des Drehkeiles. Die Schere erhält ihren Antrieb durch den Motor i, auf
dessen Welle das kleine Ritzel 2 angeordnet ist, welches mit dein großen Rad 3 der
Welle d. in Eingriff steht. Auf der Welle .I sitzt ferner das kleine Zahnrad 5,
welches mit dein großen Kuppelrad C> kämmt. Das letztere ist durch eine Drehlceill;upplung
mit der F-xzenter«,elle 7 gekuppelt, welches (las Werkzeug 8 bewegt.
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Die Kupplung erfolgt mittels des etwa halbkreisförmigen Drehkeiles
9, welcher in einer entsprechenden Aussparung der Welle 7 angeordnet ist (Abb.-I)
und durch teilweises Heraustreten aus @ci-ieser sich gegen eine Mitnehmerkante io
(vgl. Abb. io) des ständig laufenden Kuppelra,-les 6 anlegt und so die Welle zur
Teilnahme an der Drehbewegung des Rades zwingt. Der Drehkeil 9 ist fest verbunden
mit dem Schwinghebel i i (Ab'b. .4 und 7), welcher mit seinem schwingenden Ende
gelenkartig in einen Gleitring 12 eingreift, welcher uni :den auf die Welle 7 aufgekeilten
Laufring 13 .m-it Gleitsitz heruangelegt ist. Die Gelenkverbindung zwischen Scli.wingliebeI
i i und Gleitring 12 ist in vorliegendem Falle als Innenverzahnung 14. ausgebildet
(Abb.-I und 7), kann indessen auch in anderer Weise geschehen, wie dies Alb. i i
veranschaulicht, wo der Hebelkopf 15 in eine Mitnehmernut 16 eingreift.
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Eine sektorförmige Aussparung 17 im Laufring 13 gibt dfcn Schwinghebel
i i Raum zum Durchgreifen nach dem Gleitring 12. Die Stirnflanken dieser Aussparung
dienen gleichzeitig als Anschlag und Hubbegrenzung für den Hiebel i i.
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Der Außenmantel des Gleitringes i2 bildet die Angriffsfläche für die
Kupp,lungsbreanse 18, welche als Bandbremse ausgebildet ist, aber selbstverständlich
auch durch eine beliebige andere Bremsvorrichtung ersetzt werden kann. Das Anziehen
der Bremse erfolgt mittels eines auf der Welle 7 bzw. einem um diese herumgelegten
Ring i9 angeordneten #,Tockenringes 2o, dessen 1,`ocl;en 2i jeweils nach einer Umdrehung
die Rolle 22 eines Hebels 23 anhebt, welcher drehbar auf einer parallel zur Exzenterwelle
7 verlagerten Hilfswelle 24. angeordnet ist. Zur Übertragung der Bewegung des Hebels
23 auf die Kupplungsbremse 18 bzw. deren auf der Welle 2d. fest angebrachten Bremshebel
25 ist die Kupplungsmuffe 26 vorgesehen, gegen deren Mitnehmernase 27 sich der von
dem Nocken 2i angehobene Hebel 23 anlegt und so die Muffe und damit die Hilfswelle
24 uni einen gewissen Winkel dreht, wobei dann der feste Bremshebel 25 - diese Bewegung
mitmachend - die Bremse 18 gegen den Druck der Feder 28 ,anzieht. Durch die auf
diese Weise erzielte Bremsung des Gleitringes 12 wird dieser festgehalten und damit
infolge der gelenkartigen Verbindung des Schwingt' i i mit dem Gleitring 12 der
Drehkeil aus der Eingriffslage nach Abb. 7 in die Stellung nach Abb..I zurückgedreilit.
Die Kupplung zwischen Triebrad 6 und Welle 7 ist damit gelöst.
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Damit min etwa gleichzeitig die Exzenterwelle zum Stillstand kommt,
wird etwa zur selben Zeit mit der Kupplungsbreinse 18 durch den Nockenring 2o durch
Anheben des Hebels 29 eine an sich bekannte, auf den Ring i9 angeordnete Wellensp:errbremse
30 angezogen.
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NTach Lösen der Schrauben 31 kann der Nockenrin:g 2o gegen die Welle
7 verdreht werden und durch -die damit gegebene Verstellung .des Nockens 21 der
Halt°punkt der Kurbelwelle bei beliebigem Drehwinkel erfolget,wobei dann gleichzeitig
auch die Wellensperrbremse 30 eine entsprechende Einstellung erfährt.
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Zwecks Einrückung der Kupplung ist es erforderlich, diie BrQmise 18
zu lüften, was in der Weise geschieht, daß vermittels des Handhebels 32 und des
Winkelhebels 33 oder auch unter Benutzung eines Hubmagneten 34 die Muffe 26 gegen
den Druck der Feder 35 so weit zurückgezogen wird, bis die Mitnehmernase 27 vom
Rücken ödes Hebels 23 abgleitet. Die gespannte Feder 28 kann dann den Bremshebel
25 und damit die Welle 2,4 zurückdrehen, wodurch die Bremse gelüftet wird. Nunmehr
ist es :der im WeIllenhut 36 untergebrachten, an dem Drehkeil 9 vermittels des Hebels
37 angreifenden gespannten Feder 38 möglich, den Keil mitsamt dem Schwingliebel
ii wieder in Eingriffslage (Abb. 7) zu drehen.
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Nachdem die Exzenterwel.le 7 sich wieder in Betwegung gesetzt hat,
kann der Hebel 23
- da der Nocken des Nockenringes 2o die
Drehung
der Welle mitmacht - unter Feder-oder Gewichtsbelastung der Winkelbewegung der Muffe
26 so weit nacheilen, bis die Mitnehmernase der letzteren wieder über den Rücken
des Hebels 23 einschnappen kann, wodurch,die Bereitschaft zum @u,srücken der Kupplung
wiederhergestellt ist.
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Die Kupplung zwischen Hebel 23 und Muffe 26 kann selbstverständlich
auf verschiedene Weise er'falgen. Die gemäß der Erfindung vorgesehene Lösung erscheint
deshalb als die zweckmäßigste, weil sie die Möglichkeit bietet"die Gleitflächen
dieser Teile an auswechselbaren Verschlai3stücken anzubringen,wobei man gleichzeitig
die im Interesse einer niedrigen Reibung günstigste Neigung dieser Flächen in einfacher
Weise ermitteln kann. Statt eines einzigen Drehkeiles können, wie Abb. io und ii
veranschaulichen, auch mehrere Keile von entsprechend geringerem Querschnitt Verwendung
finden. Diese Bauart hat den Vorzug, @d'aß sie mit einer geringeren Schwächung des
tragenden Wellenquerschnittes verbunden Ost, als dies bei Verwendung eines einzigen
stärkeren Keiles der Fall ist. Es ist :also hierbei möglich, eine Welle mit geringerem
Durchmesser zu wählen.
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Um einen zu schnellen Verschleiß der Drehkeile und der entsprechenden
Gleitflächen des Kuppelrades 6 zu vermeiden, ist durch die elektrische Einrückung
gemäß der Erfindung dafür Sorge getragen, daß e!in unrichtiges Einrücken des Keiles,
welche bekanntlich die Ursache des schnellen Verschleißes bildet, verhindert wird.
Das Einrücken der Kupplung war bisher der Willkür des :die Maschine bedienenden
Maschinisten überlassen, .so daß, da dieser den richtigen Augenblick zum Einrücken
nicht genau abzielen kann, der Keil vielfach auf die Ecken seines Gegenlagers aufträf.
Eine unrichtige Einrückung des Keiles wird durch Abb. 14 und 15 veranschaulicht.
Da das Einsetzen des Einrückens bei der durch A#bb. 14 dargestellten Relativlage
der Welle 7 mit dem Keil 9 zu dem Kuppelra;d 6 bzw. @dessen Mitnehmerkanten io verspätet
erfolgt, so genügt die zur Durcheilung,des kleinen Winkels zur Verfügung stehenide
Zeit nicht, um den Drehkeil in seine ordnungsmäßige Eingriffslage zubringen (Abb.
7); dlieser wird vielmehr nur bis in :die durch Abib. 15 veranschau@kchte" - unvollkommene
- Einrückstellung gedreht. Nach der Erfindung wird nun das Einleiten der Einrückbewegung
des Keiles Ader Willkür des Maschinisten bzw. dem Zufall entzogen. Zu diesem Zwecke
erhält der Stromkreis des die Kupplungsmuffe 26 bedienenden Hubmagneten 34 außer
dem normalen Schalter 39 eine .zweite Leitungslunterbrechung in Gestalt des Schleifkontaktes
40, welcher auf einem auf dem ständig laufenden Kupplungsrad 6 angeordneten Schleifring
41 aus Isoliermaterial gleitet, welcher - auf seinem Umfang verteilt - !den Schleifkontakt
4o übembrükkende Kupfersegmente 42 besitzt. Die Speisung des Hubmagneten erfolgt
zweckmäßig über ein Hilfsschütz 43, dus mittels des Druckknopfes 39 willkürlich
ein- bzw. vorgeschaltet werden kann. Auch die durch den Schleifkontakt 40 gegebene
Leitungsunterbrechung ist in Ader Hilfsleitung 44 vorgesehen. Die Länge und Anordnung
der Kupfersegmente 42,deren Anzahl -mit :derjenigen der Einrücknuten des Kuppelrades
6 übereinstimmt, werden is!o gewählt, .daß -eine Erregung -des Hubmagneten und damit
die Einleitung des Kupplungsvorganges nur in solchen Relativlagen des Kuppelrades
6 zum Drehkeil erfolgt, bei welchem ein ordnungsmäßiges Einrücken, d. h. richtige
Lage zur Mitnehmerkante (Abib. 17), gewährleistet ist. Der Maschinist kann daher
zu einem beliebigen Zeitp,unlct!d,en Schalter 39 schließen, ohne befürchten zu müssen,
-daß der Triebkeil »auf die Ecken« geht.
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Die geschilderte elektrische Einrückung kann auch bei anderen Kupplungen
m;it Vorteil Verwendung finden.
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Die dargestellte Ausführungsform des Erfindungsgedankens kann selbstverständlich
in konstruktiver Hinsicht beliebige Abänderungen erfahren. So ist es beispielsweise
möglich, die Betätigung der Kupplungsbremse durch einen Habm:agneten oder einen
hydraulischen bzw. :pneumatischen Zylinder erfolgen zu lassen, der an dem verlängerten
Bremshebel 25 angelenkt werden könnte, wobei die Steuerung dieses Hilfsapparates
in bekannter Weise durch geeignete Anschläge, Schalter u.,dgl., bewerkstelligt werden
kann.
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Die VorrÜchtu:ng nach der Erfindung bietet weiter die Möglichkeit,
dem Bremshebe125 bzw. der Hilfswelle 24 eine zusätzliche Handhebelübersetzung zuzuordnen,
welche es dem Maschinisten ermöglichen würde, zu einem beliebigen Zeitpunkt diie
M-aschirne sofort zum Stillstarnd zu bringen, wie dies bei Blechscheren z. B. .dann
von Vorteil ist, wenn ein Blech beim Schnitt isich verschiebt. Um hierbei die Überiv@indung
des von dem unter starkem Druck stehenden Drehkeil gebotenen Reibu.ngswiderstandes
zu vermeiden, ist es hierbei zweckmäßiger, statt der zusätzlichen Hebelsteuerung
ain Gleitring 12 eine zwangläufig wirkende Zahnsperrung anzubringen, die durch das
willkürliche Einrücken eines Sperrgliedes zur Wirkung gebracht wird. Die Anordnung
der Zatnisperrung kann so gewählt werden, daß :die Sperrung und damit
das
Ausrücken der Kupplung auch dann erfolgt, wenn das Maschinengestell eine übergroße
Durchfederung erfährt.