DE638871C

DE638871C - Maximum load securing device for driven shafts, especially for feed drive shafts of machine tools

Info

Publication number: DE638871C
Application number: DEA66589D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Bertold Buxbaum
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1932-07-15
Filing date: 1932-07-15
Publication date: 1936-11-24

Description

Für die Sicherung des Vorschubantriebs von Werkzeugmaschinen gegen Überlastung verwendet man vielfach Brechkupplungen (Abscherstifte) oder Rutschkupplungen. Diese Hilfsmittel genügen aber nicht, und ihre Mängel machen sich besonders bei Fräsmaschinen bemerkbar. Used to secure the feed drive of machine tools against overload there are often break clutches (shear pins) or slip clutches. These aids are not enough, and their shortcomings are particularly noticeable on milling machines.

Bei Abscherstiften besteht die Gefahr, daß bei Ersatz Werkstoffe größerer Festigkeit genommen werden, so daß die- Sicherung ausgeschaltet wird. Dem kann durch schwierige Maßgebung und versteckte Bauart zum Teil entgegengearbeitet werden; jedoch geschieht das seitens der Hersteller nur selten, und die versteckte Bauart ist nachteilig im Falle der Nachstellung oder des Ersatzes. Stiftbrüche bei gewöhnlicher Werkzeugbelastung — ohne daß übergroßer Kraftverbrauch der Getriebe oder Führungen vorliegt — werden durch Verformungen der Stifte infolge vorhergehender überbelastungenhervorgerufen. Das Schlimmste ist dabei, daß die Bemessung und die Werkstoffauswahl der Stifte seitens der Hersteller nach sehr ungewissen Erfahrungswerten erfolgt. Rutschkupplungen sind besser, aber ihre EinIn the case of shear pins, there is a risk of replacing materials with greater strength so that the fuse is switched off. That can go through difficult Dimensioning and hidden design are partially counteracted; however happens this is rarely done by the manufacturer, and the hidden design is disadvantageous in the case of the Re-adjustment or replacement. Pen breaks under normal tool loads - without that Excessive power consumption of the gears or guides is present - are caused by deformations of the pins caused by previous overloads. The worst is that the dimensioning and material selection of the pins on the part of the manufacturer according to very uncertain empirical values. Slipping clutches are better, but their one

stellung geschieht wegen des Fehlens von Belastungswerten nur gefühlsmäßig, und ihre Überwachung ist wegen Verölung und Glätterwerdens der Reibflächen schwierig. Meist rutscht die Kupplung zu leicht oder überhaupt nicht, selten bei der vorgesehenen Überlastung.Due to the lack of stress values, the position only happens emotionally, and theirs Monitoring is difficult because the friction surfaces become oily and smoother. Most of time the clutch slips too easily or not at all, rarely with the intended overload.

Abgesehen von einer hier nur der Vollständigkeit halber mit aufgeführten rein elektrischen Lösung, bei der eine durch die Verdrehung einer Welle hervorgerufene Phasenverschiebung elektrischer Ströme zur Steuerung eines Relais für die Regelung der Belastung oder Kraftübertragung benutzt wird, sind ferner unter Federwirkung stehende Schrägflankenkupplungen und ähnliche nach Überwinden einer Federkraft wirksam werdende Abschaltvorrichtungen für den Antrieb sowie die selbsttätige Verstellung eines veränderlichen Getriebes durch die Gegenwirkung einer unter Feder- oder Gewichtsbelastung stehenden, schwingend gelagerten Vorgelegewelle bekannt.Apart from one purely electrical only listed here for the sake of completeness Solution in which a phase shift caused by the rotation of a shaft electrical Currents for controlling a relay for regulating load or power transmission is used, are also under spring action helical flank clutches and similar shut-off devices for becoming effective after a spring force has been overcome the drive as well as the automatic adjustment of a variable gear through the counteraction an oscillating lay shaft under spring or weight load is known.

Bei all diesen bekannten, mechanisch wirkenden Bauarten waren Anzeige der Überlastung und Auslösung bzw. Abschaltung der Maschine in der Kupplung vereinigt. Diese beiden Vor-In all of these known, mechanically acting types, the overload was indicated and triggering or switching off the machine combined in the clutch. These two advantages

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. Bertold Bu.vbaum in Berlin-Charlottenburg.Dr.-Ing. Bertold Bu.vbaum in Berlin-Charlottenburg.

gänge lassen"-sich aber flicht'ohne große Nachteile miteinander vereinigen, denn das Anzeigen ist ein Messen, das zuverlässig einmal wie das andere Mal erfolgen soll, auch über Jahre hinaus. Das Auslösen aber ist meist eine gewaltsame und rohe Tätigkeit, die, wenn es sich um eine mechanische Kupplung handelt, bei gutem Zustande der Teile wenig Kraft erfordern kann, bei verschmutzten, verharzten oder verrosteten Kuppel-ο teilen unter Umständen einen erheblichen Kraftaufwand bedingt. Von diesen Schwankungen muß die Anzeigeeinrichtung verschont bleiben, sonst arbeitet sie nicht zuverlässig."" - but braid without major disadvantages unite with each other, because the display is a measurement that is reliable once like that other times, even for years to come. The triggering, however, is usually a violent and Raw activity, which, if it is a mechanical clutch, is in good condition the parts may require little force, if the dome is dirty, resinous or rusted-ο share under certain circumstances a considerable amount of force. From these fluctuations the display device must be spared, otherwise it will not work reliably.

Eine Verbesserung muß also so einsetzen, daß diese beiden Vorgänge oder Kräfte voneinander getrennt werden, d. h. daß die Anzeigevorrichtung von der Auslösevorrichtung völlig getrennt wird. Dann erst läßt sich das Anzeigen für eine größte Kraft genau einstellen. Wird dann noch dafür gesorgt, daß das nachgiebige Glied, das zur Aufnahme des Drehmoments dient, keine oder nur sehr wenige Bewegungsglieder oder Übertragungsteile besitzt, und daß die von ihm auszuübende Kraft, die- zur Ausschaltung des Vorschubes dient, gering ist, so kann man damit rechnen, daß die Sicherungsvorrichtung sowohl im neuen wie im jahrelang gebrauchten Zustand genau, bei der zugelassenen Überlastung anspricht. Außerdem muß die Einrichtung nach links wie nach rechts wirken; sie muß als geschlossene Einheit hergestellt und angebaut werden können, und endlich müssen alle bewegten Teile gegen Schmutz aller Art geschützt sein.An improvement must therefore begin in such a way that these two processes or forces separate from one another be separated, d. H. that the display device is completely separated from the trigger device will. Only then can the display be set precisely for a greatest force. Will then ensured that the resilient member that serves to absorb the torque, none or has very few movement members or transmission parts, and that of him The force to be exerted, which serves to switch off the feed, is small, so you can use it Expect the safety device to be new and used for years exactly, responds to the permitted overload. In addition, the facility must after act left as right; it must be produced and grown as a closed unit can be, and finally all moving parts must be protected against dirt of all kinds be.

Bei einer Handbohrmaschine wurde die erwähnte Trenming insofern schon vorgenommen, als deren einer Haltegriff entgegen der Wirkung einer Feder bei zu großem Widerstandsmoment des Bohrers aufschwingen kann. Dieses Ausschwingen veranlaßt die Freigabe einer unter Druck stehenden Sicherungsklinke. Durch diese Freigabe wird eine Abstellvorrichtung gesteuert. Die Übertragung einer derartigen Sicherung an einem Handgerät auf eine Sicherung an Vorschubgetriebewellen ist aber nicht naheliegend. . Das gleiche gilt hinsichtlich einer Drehmomentsicherung bei Antrieben vorzugsweise an Flüssigkeits-Absperrschiebern. The mentioned trenming has already been carried out on a hand drill, as a handle against the action of a spring when the moment of resistance is too high of the drill can swing open. This swing causes the release of a sub Safety latch under pressure. A parking device is controlled by this release. The transfer of such a fuse on a hand-held device to a fuse on feed gear shafts but is not obvious. . The same applies to a torque lock for actuators preferably on liquid gate valves.

Gemäß der Erfindung steht ein von dem Drehmoment unmittelbar belasteter, mit der Welle umlaufender Verwindungsdrehkraftmesser mit einer auf kleine Kräfte ansprechenden Auslösevorrichtung in Steuerverbindung, welche ihrerseits die eigentliche Abschalt- bzw. Entkupplungsvorrichtung für den Antrieb in Wirkung treten läßt. Als Verdrehungsmesser wird zweckmäßig eine Federkupplung benutzt, deren Hälften sich nach Maßgabe der übertragenen Drehkraft zueinander verdrehen." Die Entkupplung bzw. Abschaltung des Antriebes kann mechanisch oder elektrisch vorgenommen werden. Der Steuerschalter für die Abschaltung des Antriebes kann an einer Kupplungshälfte angebracht sein und mit umlaufen. Zweckmäßiger ist es jedoch, an der Kupplung einen mitumlaufenden Ringkörper vorzusehen, welcher bei einer bestimmten Verdrehung der Kupplungshälften zueinander in achsiger Richtung verschoben wird und die Entkupplung des Antriebes bewirkt. Bei mechanischer Abschaltung des Antriebes wird zweckmäßig ein Kraftspeicher vorgesehen, dessen Verriegelung durch den Ringkörper ausgelöst wird.According to the invention is a directly loaded by the torque, with the Rotating torsion dynamometer shaft with a triggering device that responds to small forces in control connection, which in turn, the actual disconnection or uncoupling device for the drive is in effect lets step. A spring clutch is expediently used as a torsion meter The halves twist towards each other according to the torque transmitted. "The decoupling The drive can be switched off mechanically or electrically. The control switch for switching off the drive can be attached to one coupling half be and circulate with. However, it is more expedient to have a rotating one on the coupling Provide ring body, which is displaced in the axial direction with a certain rotation of the coupling halves to one another and the decoupling of the drive is effected. With mechanical shutdown of the drive, an energy storage device is expediently provided, which is locked by the ring body is triggered.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.The figures show exemplary embodiments of the subject matter of the invention.

Die Abb. 1 und 2 zeige» Längs- und Querschnitt einer Ausführungsform mit elektrischer Abschaltung des Antriebes.Fig. 1 and 2 show »longitudinal and cross-section of an embodiment with electrical Shutdown of the drive.

Die Abb. 3 und 4 stellen, teilweise im Längsschnitt und im Querschnitt, eine ähnliche Ausführungsform dar, jedoch mit mechanischer Auslösung eines zur Entkupplung der in den Hauptkraftfluß eingebauten Stift- oder Klauenkupplung dienenden Kraftspeichers.Figs. 3 and 4 represent, partly in longitudinal section and in cross-section, a similar embodiment represents, but with mechanical release of a pin or claw coupling built into the main power flow to decouple serving energy storage.

Die Abb. 5 und 6 zeigen im Längsschnitt und in der Draufsicht die Selbstausrückung einer in den Hauptkraftfluß eingebauten Klauenkupplung,, wobei das Dynamometer einen Querstift, der auf eine Steuernase der Klauenkupplung einwirkt, in den Laufraum der Kupplung vorschiebt. Figs. 5 and 6 show in longitudinal section and in plan view the self-disengagement of an in the main power flow built-in claw coupling, the dynamometer having a cross pin, which acts on a control lug of the claw clutch, advances into the running space of the clutch.

Die Abb. 7 und 8 veranschaulichen in Längsund Querschnitt die Selbstausrückung einer in den Hauptkraftfluß eingebauten, aus Lochscheibe und Stiften bestehenden "Kupplung.Figs. 7 and 8 illustrate, in longitudinal and cross-section, the self-disengagement of an in the main power flow, built-in "clutch" consisting of perforated disc and pins.

Es sei zunächst das Ausführungsbeispiel nach Abb. ι und 2 beschrieben, 'bei dem zur Anzeige der Drehmomentüberlastung eine Federkupplung benutzt ist. Über das Zahnrad 1 und die Büchse 2 wird die Kupplungshälfte 3 angetrieben, welche mit der Kupplungshälfte 5 über die in 5* befestigte, aus mehreren U-förmig gebogenenFederblätternzusammengesetzteFeder4 verbunden ist. Die Kupplungshälfte 5 sitzt auf der den Vorschub antreibenden Welle 6. In der Kupplungshälfte 3 sind, gleichmäßig am Umfang verteilt, Bolzen 7 angeordnet, welche unter Wirkung von Federn 8 stehen und an ihren aus der Kupplungshälfte herausragenden Enden einen Ringkörper 9 tragen. In der Kupplungshälfte 5 sind Vertiefungen 10 vorgesehen, in welche die Spitzen der Bolzen 7 hineinragen. ist eine auf dem Ringkörper 9 laufende Rolle zum Bewegen des Steuerschalters für die Abschaltung des Antriebes.First, the embodiment according to Fig. 1 and 2 will be described, 'in the case of the display the torque overload a spring clutch is used. About the gear 1 and the Bushing 2, the coupling half 3 is driven, which with the coupling half 5 via the spring fastened in 5 * and composed of several U-shaped bent spring leaves 4 connected is. The coupling half 5 sits on the shaft 6 driving the feed Coupling half 3 are evenly distributed around the circumference, bolts 7 are arranged, which under Effect of springs 8 and stand at their ends protruding from the coupling half wear a ring body 9. In the coupling half 5 recesses 10 are provided in which the tips of the bolts 7 protrude. is a roller running on the ring body 9 to move the control switch to switch off the drive.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Solange das zu übertragende Drehmoment unterhalb des Ansprechwertes der Schutzeinrichtung liegt, befinden sich die Bolzen 7 unter dem Einfluß der Federn 8 mit ihren Spitzen in den Vertiefungen 10 der Kupplungshälfte 5. Die U-förmige Feder 4 wirdThe mode of operation of the arrangement described is as follows: As long as the one to be transmitted Torque is below the response value of the protective device the bolts 7 under the influence of the springs 8 with their tips in the recesses 10 of the Coupling half 5. The U-shaped spring 4 is

688871688871

zwar ein wenig durchgebogen, jedoch wird das Drehmoment einwandfrei übertragen. Wenn nun eine Steigerung des Drehmoments über das zulässige Maß erfolgt, so verdrehen sich die beiden Kupplungshälften 3 und 5 so stark gegeneinander, daß die Spitzen der Bolzen 7 aus den Vertiefungen 10 herausgehoben werden und den an ihren Enden befestigten Ringkörper in achsiger Richtung verschieben. Durch entsprechende Verschiebung der Rolle 11 wird der Steuerschalter bewegt und die Abschaltung des Antriebes bewirkt.a little bent, but the torque is transmitted perfectly. if if the torque is increased beyond the permissible level, the two coupling halves 3 and 5 so strongly against each other that the tips of the bolts 7 from the Recesses 10 are lifted out and the ring body attached at their ends in move in the axial direction. By shifting the roller 11 accordingly, the The control switch is moved and the drive is switched off.

In den Abb. 3 und 4 ist die Bauweise der zur Anzeige der Drehmoment-Überlastung benutzten Kupplung die gleiche wie bei den Abb. 1 und 2, nur sind die freien Enden der Bolzen 7 auf der entgegengesetzten Seite der Kupplung angeordnet. Der Antrieb erfolgt mittels des Zahnrades ι über die Büchse 2, welche mit einem Flansch versehen ist. In diesem Flansch befinden sich Stifte 12, welche in eine verschiebbare Kupplungshälfte 13 eingreifen, die auf der Hälfte 3 der Federkupplung angeordnet ist. Zur Abschaltung des Antriebes dient die an einem Winkelhebel 17 befestigte Rolle 11, welche von dem achsig verschiebbaren Ringkörper 9 gesteuert wird. Der Winkelhebel 17 steuert eine Sperrklinke 16, welche den unter Wirkung der Feder 18 stehenden Bolzen 15 in der Kupplungsstellung verriegelt hält. Der Bolzen 15 ist in feststehenden Lagern 19 und 20. geführt und bewirkt bei seiner Freigabe mittels der Gabel 14 die Verschiebung der Kupplungshälfte 13 und dadurch die Entkupplung des Antriebes.In Figs. 3 and 4 is the construction used to display the torque overload Coupling the same as in Figs. 1 and 2, only the free ends of the bolts 7 are on the arranged opposite side of the coupling. The drive takes place by means of the gear ι on the sleeve 2, which is provided with a flange. Located in this flange pins 12 which engage in a sliding coupling half 13 on the Half 3 of the spring clutch is arranged. The one on one is used to switch off the drive Angle lever 17 attached roller 11, which of the axially displaceable ring body 9 is controlled. The bell crank 17 controls one Locking pawl 16 which holds the bolt 15 under the action of the spring 18 in the coupling position keeps locked. The bolt 15 is guided and in fixed bearings 19 and 20 causes the coupling half 13 and 13 to be displaced by means of the fork 14 when it is released thereby the decoupling of the drive.

Gemäß den Abb. 5 und 6 ist der Flansch der Büchse 2 als Klauenkupplungshälfte ausgebildet, die mit dem gleichfalls als Klauenkupplungshälfte ausgebildeten Teil 13 zusammenarbeitet. Die Kupplungshälfte 13 besitzt einen nasenartigen Vorsprung 21, welcher durch den Bolzen 15 gesteuert wird und die Ausrückung der Kupplung 2, 13 bewirkt. Der Bolzen 15 wird in gleicher Weise wie bei den Abb. 3 und 4 gesteuert. Nachdem der Bolzen 15 von Hand wieder in seine Verriegelungsstellung gebracht worden ist, kann die Klauenkupplung mittels des Handhebels 22 wieder in Eingriff gebracht werden.According to Figs. 5 and 6, the flange of the sleeve 2 is designed as a claw coupling half, which cooperates with part 13, which is also designed as a claw coupling half. The coupling half 13 has a nose-like projection 21, which through the bolt 15 is controlled and the disengagement of the clutch 2, 13 causes. The bolt 15 is in controlled in the same way as in Figs. 3 and 4. After the bolt 15 by hand has been brought back into its locking position, the dog clutch can by means of of the hand lever 22 are brought back into engagement.

Bei dem in den Abb. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an Stelle der Klauenkupplung eine besondere Art einer ausrückbaren Kupplung benutzt. An der Büchse 2 ist ein Teller 25 befestigt, in dessen Vertiefungen die Spitzen der Bolzen 23 hineinragen. Die Bolzen 23 sind in einem auf der Kupplungshälfte 3 achsig verschiebbaren Teil 29 mittels Federkeilen 24 geführt. Die entgegengesetzten Enden der Bolzen 23 liegen bei eingerückter Kupplung gegen die Scheibe 26 an. Die Scheibe 26 besitzt, wie aus Abb. 8 zu ersehen ist, oben und unten je zwei bogenförmige, an der Mittelrippe innen abgeschrägte Aussparungen, auf denen die Bolzen 23 heruntergleiten, wenn die Scheibe 26 gegenüber den Bolzen verdreht wird. Die Scheibe 26 besitzt einen Anschlag 30, auf welchen der Bolzen 15, ähnlich wie in Abb. 5, einwirkt. Bei einer Überlastung spricht in der oben beschriebenen Weise die Sperrvorrichtung des Bolzens 15 an, so daß der Bolzen durch Sperren des Anschlags 30 eine Scheibe 26 festhält, sie also gegenüber den Bolzen verdreht. Infolge dieser Verdrehung gelangen die Aussparungen der Scheibe 26 vor die Enden der Bolzen 23, und diese Bolzen können in die Aussparungen der Scheibe heraustreten. Sobald die Spitzen der Bolzen 23 nicht mehr in die Vertiefungen der Scheibe 25 eingreifen, ist die Entkupplung des Antriebes vollzogen. Der Anschlag 28 dient dazu, die Scheibe 26 zwecks Wiedereinrückung in ihre Arbeitslage zurückzudrehen, d. h. in die in Abb. 8 dargestellte Lage, bei der die Stifte in der punktiert eingezeichneten Mittellage stehen. Hierzu dienen die erwähnten inneren Schrägen der Aussparungen und die aus der Zeichnung ersichtlichen entsprechenden keilförmigen Zuschärfungen der rechten Stirnflächen der Bolzen. Durch die Rückdrehung der Scheibe 26 in ihre Arbeitslage werden also die Bolzen wieder achsig verschoben, so lange, bis sie mit ihren linken Spitzen wieder in die Vertiefungen des Tellers 25 eingreifen und die nicht ausgesparte Stirnfläche der Scheibe 26 (Mittelrippen) wieder den Formschluß herstellt und damit die Kupplung bewirkt.In the embodiment shown in Figs. 7 and 8, instead of the dog clutch uses a special type of disengageable clutch. On the sleeve 2, a plate 25 is attached, in the wells of the The tips of the bolts 23 protrude. The bolts 23 are in one on the coupling half 3 axially displaceable part 29 guided by means of spring wedges 24. The opposite ends the bolts 23 rest against the disk 26 when the clutch is engaged. The disc 26 has As can be seen from Fig. 8, two arched top and bottom, on the inside of the central rib beveled recesses on which the bolts 23 slide down when the washer 26 is twisted in relation to the bolt. The disc 26 has a stop 30 on which the bolt 15 acts similar to that in Fig. 5. In case of overload, speak in the above described way the locking device of the bolt 15, so that the bolt by locking of the stop 30 holds a disk 26, so it rotates relative to the bolt. As a result this rotation get the recesses of the disc 26 in front of the ends of the bolts 23, and these bolts can protrude into the recesses in the disc. Once the tips the bolt 23 no longer engages in the recesses of the disk 25, the decoupling is of the drive completed. The stop 28 is used to re-engage the disk 26 to turn back to their working position, d. H. in the position shown in Fig. 8, in which the pins stand in the dotted central position. The mentioned inner ones are used for this purpose Slopes of the recesses and the corresponding wedge-shaped shown in the drawing Sharpening of the right end faces of the bolts. By turning the disk 26 back into its working position, the Bolts are axially shifted again until their left tips are back in the indentations of the plate 25 engage and the non-recessed end face of the disc 26 (central ribs) restores the form fit and thus causes the coupling.

Claims

Patent claims:

ι. Maximum load securing device for powered Shafts, in particular for feed drive shafts of machine tools, to prevent overshooting the permissible torque with a spring arrangement that acts when a spring arrangement is overloaded Trigger for the disconnection device of the drive, characterized in that a torsion dynamometer which is directly loaded by the torque and rotates with the shaft (6) (5) with a release device (7 to 10) that responds to small forces in control connection "° stands, which in turn, the actual shutdown or. Decoupling device (12,13) for the drive can come into effect.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the release front n-S direction (7 to 10) controls an electrical switch in a known manner, which switches off the drive motor and, if necessary, by electrical or mechanical Brakes stop.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the release

device from one with the torque meter. (5) circumferential ring (9), which is used by the torque meter in the event of an overload axially shifted. and _ the switch-off or decoupling process controls.

.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the triggering device in a known manner Latch (16) of a power store (18) releases, which with the switch-off or Ent-. coupling device is in communication.

For this purpose ι sheet of drawings