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Stufenweise veränderliches Rädergetriebe für. Werkzeugmaschinen Die
Erfindung bezieht sich auf stufenweise veränderliche Rädergetriebe für Werkzeugmaschinen.
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Bei solchen Rädergetrieben isst es bereits bekannt, das Übersetzungsverhältnis
des Wechselgetriebes an einem Verteilerventil unabhängig von dem eigentlichen, später
auszulösenden Schaltvorgang voreinzustellen. Die verschiedenen Stufen dieser bekannten
Getriebe werden durch ein zusammen mit der Kupplung unabhängig von dem -zur Vorwahl
dienenden Verteilerventil bedientes Schaltventil .durch hydraulisch bewirkte Räderverschiebung
eingestellt. ' Hierbei erfolgte die Verschiebung der Zahnräder zugleich mit der
Einschaltung der Kupplung, so daß ein geräuschloses Schalten des Getriebes häufig
nicht möglich war, weil die Zähnräder nicht zufällig sofort in Eingriff gelangten,
und da sich anderenfalls die Geschwindigkeit durch weiteres Einrücken der Kupplung
erhöhte, so daß es unter Umständen überhaupt unmöglich war, die Zahnräder zum Eingriff
zu bringen.
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Eine bei Automobilgetrieben bekannte Getriebeschaltung, bei der durch
die Bewegung eines Schalthebels aus seiner gerasteten Stellung heraus, in der die
Kupplung eingeschaltet ist, zunächst die Kupplung ausschaltet, sodann durch eine
Schwenkbewegung des Schalthebels der zu wählende Gang eingeschaltet und nach Rastung
des Schalthebels die Kupplung wieder eingeschaltet wird, ist nur auf zwei Gänge
angewendet worden. Die Ebenen, in denen der Schalthebel zum Ein-bzw. Ausschalten
der Kupplung bewegt wird, sind je nach. dem eingeschalteten Gang verschieden. Eine
beliebige Erweiterung dieser Getriebeschaltung auf mehrere Gänge durch Schaffung
von Zwischeneinstellungen des Schalthebels ist praktisch nicht durchführbar, weil
weitere Kupplungsebenen, die alle voneinander verschieden sind, hinzukommen würden,
durch welche die richtige Bedienung des Schalthebels unübersichtlich und erschwert
werden würde. Auf Werkzeugmaschinengetriebe, bei ,denen die Drehzahlen sowohl wie
die Vorschübe je nach Art der Arbeit in oft kleinen Sprüngen geändert werden müssen
und bei denen zumeist auch eine Wendung des Drehsinnes durch Umschalten einer Wendekupplung
möglich sein muß, kann diese Getriebeschaltung nicht angewendet werden.
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Demgegenüber wird zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses ein
als Vorwähler arbeitendes Verteilerventil benutzt. Nach Einstellung des Vorwäh lers
erhält man die gewünschte Drehzahl und den beabsichtigten Vorschub selbsttätig beim
Einrücken der Kupplung gemäß der Erfindung dadurch, daß der Schalthebel aus ider
Raste seiner Ruhestellung, in der die Kupplung ausgeschaltet ist, beispielsweise
waagerecht herausbewegt %vird und hierbei das Schaltventil öffnet und
zur
Einschaltung der Kupplung in eine an die erste Bewegungsrichtung sich vorzugsweise
rechtwinklig anschließende Richtung bewegt wird, wobei der Durchfluß des Druckmittels
durch das Schaltventil während des Einrückens der Kupplung bestehen bleibt. Zu diesem
Zweck besitzt beispielsweise der Ventilkörper des Schaltventils entsprechende Aussparungen
oder Kanäle, die während des Einrückens der Kupplung Druckmittel zur Verschiebung
der Zahnräder durchlassen, oder,der Schalthebel wirkt über eine zu seinem zur Einschaltung
-der Kupplung dienenden Schaltweg parallel geführte Andrückleiste entgegen einer
Rückstellfeder auf einen elektrischen Kontakt zur Öffnung des Schaltventils.
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Die Erfindung bietet de Möglichkeit, ,den Schalthebel außer in einer
Schaltebene, die senkrecht zu der Ausrastbewegung des Schalthebels steht, in einem
einfachen oder doppelten Kreislaufschaltweg in gleichbleibender Bewegungsrichtung
bis zurück in seine Ruhestellung zu führen. Diese Schalthebelführung kann in vielen
Fällen zweckmäßig sein, insbesondere .dann, wenn weitere Funktionen von dem Schalthebel
auf seinem Schaltweg ausgeführt werden sollen.
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Man kann den Kreislaufschaltweg dazu ausnutzen, daß der Schalthebel
nach erfolgter Verstellung der Schieberäder und nach völligem Einrücken der Kupplung
durch die sich vorzugsweise rechtwinklig anschließende, beispielsweise waagerechte
Rückbewegung die Maschinenschmierung unter Aufrechterhaltung des Kupplungsdrucks
einschaltet, während er durch die weitere, wiederum sich vorzugsweise rechtwinklig
anschließende, beispielsw=eise senkrechte Rückbewegung in seine Ruhestellung die
Kupplung wieder ausschaltet. Man erhält so eine vereinfachte Bedienung :der Maschine.
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Um eine Bewegung des Schalthebels entgegen der vorgeschriebenen Bewegungsrichtung
zu verhindern, können in die Schaltbahn hineinragende, einseitig zurückdrängbare
Sperrbolzen vorhanden sein. Auf diese Weise wird der zwangsläufige Ablauf einer
vorbestimmten Schaltfolge erreicht.
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Durch die Erfindung wird ein schnelles und geräuschloses Schalten
von Rädergetrieben ermöglicht, bei denen ein oder mehrere Zahnräder zur Einstellung
eines neuen Übersetzungsverhältnisses gleichzeitig hydraulisch verschoben werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt, und zwar zeigen Abb. i eine elektrische Köpplungsanordnung zwischen
der Kupplung und dem Schaltventil, Abb. 2 eine beispielsweise Kontaktausbildung
der Anordnung nach Abb. i, Abb.3 eine mechanische Kopplungsanordnung zwischen der
Kupplung und dem Schalt-Ventil, Abb. d. eine hydraulische Kopplungsanordnung zwischen
der Kupplung und dem Schaltventil, Abb. 5; eine Einzelheit der Wendehebelführung.
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In den Zeichnungen bedeutet j eine Pumpe, beispielsweise Zahnradpumpe,
die Drucköl zum Schaltventil a, und falls dieses geöffnet ist, über die Rohrleitung
s zum Vorwählerventil b fördert. Je nach der Stellung des Vorwählerventils b strömt
das Drucköl zu den in den Stromlauf entsprechend eingeschalteten Steuerzylindern
r und verstellt deren Steuerkolben e zusammen mit den in Verbindung stehenden Schieberädern
d. Zweckmäßig sind hierbei gemäß Abb. i, 3 und d. die Führungsstangen der Radgabeln
je eines Schieberadsatzes zu zwei Plungern ausgebildet, die in je einem Zylinder
laufen. Es sind mehrere solcher Doppelplunger vorhanden (in der Zeichnung ist nur
einer dargestellt" die verschiedene Schieberäder ein- und ausrücken. Das Drucköl
wird beim Verstellen der Schieberäder aus dem Gegenzylinder 'herausgedrückt und
fließt durch entsprechende Bohrungen bzw. Aussparungen am Ventilkörper des Vorwählerventils
in die Rückleitung zum Ölsammelbehälter ab.
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In der Abb. i w=ird die Kupplung k mechanisch durch den Wendehebel
; betätigt. Vor oder während des Einrückens der Kupplung werden durch den Wendehebel
g elektrische Kontakte x1, x. betätigt, so daß über die Batterie E die Magnetspule
_IM erregt wird. die das Schaltventil a entgegen einer Schließfeder öffnet.
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Der Wendehebel g wird gemäß Abb. 2 aus der Raste seiner Ruhestellung,
in der die Kupplung k ausgeschaltet ist, waagerecht herausbewegt und öffnet hierbei
das .Schaltventil a. Bei seiner Bewegung nach links drückt der Schalthebel die parallel
geführte Andrückleiste t, zurück, so daß der den Kontakten x1, .r., der Abb. i entsprechende
Kontakt x1, x., geschlossen wird. In diesem Augenblick wird über das durch den Magneten
:11 geöffnete Ventil a Öl zum Vorwählerventil gegeben, so daß die eingestellte Schieberäderschaltung
erfolgt. Während der Wendehebel nunmehr parallel zur Andrückleiste 1! geschwenkt
wird, wird die Kupplung mechanisch eingerückt, unl gier auf die Schieberäder wirkende
Öldruck wird entsprechend der Länge der Andrückleiste aufrechterhalten. weil während
dieser Zeit das Ventil a geöffnet bleibt.
Für den Fall, (daß ein
Kreislaufschaltweg ausgeführt werden soll, kann .der Schalthebel gemäß der Abb.
z eine weitere, sieh an die vorhergehende Einschaltbewegung der Kupplung anschließende,
rechtwinklige Bewegung nach rechts ausführen, während :der die Maschinenschmierung
unter Aufrechterhaltung des Kupplungsdruckes eingeschaltet wird. Eine Rückbewegung
des Schalthebels in seine Ruhestellung erfolgt in :diesem Falle in der sich wiederum
senkrecht anschließenden, senkrechten Führungsbahn. Bei Verwendung einer Wendekupplung
muß der Wendehebel g in diesem Falle einen doppelten Kreislaufschaltweg ausführen,
wie es aus der Abb. z der Zeichnung ersichtlich ist.
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In der Abb. 3 ist eine. Anordnung mit mechanischer Kopplung zwischen
Wendehebel g- und Schaltventil a dargestellt.
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Der Drehpunkt des Wendehebels g liegt bei a. Durch die Bewegung des
Wendeliebels g zum Einschalten der Kupplung wird das - axial angeordnete oder über
ein besonderes Übertragungsgestänge gesteuerte Schaltventil a. mitbetätigt. Beispielsweise
wird zunächst der Hebel g aus der Papierebene herausgeschwenkt. Bei der hierdurch
bedingten axialen Bewegung des Ventilkörpers wird der Weg zum Vorwählerventil b
freigegeben, ohne daß die Kupplung dadurch eingerückt wird. Erst bei der darauffolgenden
Drehung des Wendehebels g um a wird die Kupplung .betätigt *und gleichzeitig die
Ölzufuhr zum Vorwählerventil b wieder abgestellt. Ebenso wie in allen übrigen Anordnungen
können sich diese beiden Vorgänge zeitlich überschneiden, um ein sicheres Einrücken
der Getrieberäder zu gewährleisten. Auch hier kann der Wendehebel .in einer Kreisbahn
geführt werden und übt dann die gleichen Funktionen wie vorher aus.
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In der Abb. ¢ ist eine Anordnung mit hydraulischer Kopplung zwischen
Kupplung und Einschaltventil beispielsweise dargestellt. Die Kupplung wird hier
hydraulisch aus- und eingerückt. Sie kann aber .auch in gleicher Weise wie bisher
mechanisch betätigt werden dadurch, daß sie vom Hebel g direkt bedient wird. Der
Wendehebel g, der bei dieser Ausführung das Schaltventil betätigt, kann zur Erzielung
der zwangsweisen Reihenfolge oder einzelnen Vorgänge, wie es in Abb. 5 dargestellt
ist, im Kreisweg geführt werden. Die hydraulisch .ein- und ausrückbare Kupplung
k wird durch das Schaltventil a, das bei entsprechender Stellung <die eigentliche
Räderschaltung veranlaßt, mitbetätigt. Zu Beginn seines Schaltweges stellt der aus
der Ruhestellung nach links geschwenkte Wendehebel g das Schaltventil a durch axiale
Verschiebung des Ventilkörpers so ein, daß das von der Pumpe f geförderte Drucköl
durch das Schaltventil a., die Rohrleitung s, das Vorwählerventil b, die Leitung
cl bzw. c2 zu ,den Steuerzylindern r strömt und deren Kolben e zusammen mit den
Schieberädern d verstellt. Der Rücklauf des Öles erfolgt über Leitung t1. Bei Weiterbewegung
des Wendehebels g werden durch entsprechende Einstellungen des Schaltventils a nacheinander
die Kupplung k eingerückt, die Maschinenschmierung zusätzlich eingeschaltet und
die Kupplung k wieder ausgeschaltet. Durch Längsbewegung in der Führungsbahn h wird
nämlich .der bereits verschobene Ventilkörper des Schaltventils a gedreht und hierbei
die Kupplung durch entsprechende Ventildurchlässe eingeschaltet, während .der auf
das Getriebe über das Vorwählerventil b ausgeübte Schaltdruck bis zum sicheren Einrücken
der Verschieberäder d bestehen bleibt. Ist :der Wendehebel g in der Drehendstellung
angekommen, so hat er die abgefederten, einseitig abgeschrägten, in .die Schaltbahn
hineinragenden Sperrbolzen hl bzw. 1t2 zurückgedrängt. Wird der Ventilkörper des
Schaltventiles in dieser Stellung nochmals verschoben, :so wird die Ölzufuhr zu
dem Vorwählerventil b unterbrochen, während der erforderliche Kupplungsdruck, gegebenenfalls
unter gleichzeitiger Einschaltung der Maschinenschmierung, aufrechterhalten bleibt.
Bei dieser Bewegung des Wendehebels g springen die Sperrbolzen I21 bzw. 1z2 wieder
in die Schaltbahn, so daß eine Rückbewegung des Wendehebels auf dem gleichen
Wege unmöglich ist. Der Wendehebel g dreht vielmehr durch Längsbewegung in seiner
Führungsbahn 12 den Ventilkörper ,des Schaltventiles a in die Leerlaufstellung zurück.
Während dieser Drehung wird der Kupplungsdruck ausgeschaltet. Die Leerlaufverhältnisse
werden bei Erreichung der beispielsweise durch eine Rast gegebenen Ruhestellung
des Wendehebels wiederhergestellt.
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Bei allen Ausführungsformen ist die Wirkungsweise des Einrückens .
der Zahnräder beim Wechseln des Übersetzungsverhältnisses die, daß beim Ausrasten
des Schalthebels und gleichzeitiger Öffnung des Schaltventils die Räderverschiebung
zur Herstellung des neuen, am Vorwähler bereits eingestellten übersetzungsverhältni,Ves
veranlaßt wird. Falls die Zahnräder bei dieser Verschiebung nicht sofort ineinandereingreifen,
sondern Zahn auf Zahn stehen, wird der volle Zahneingriff in dem Augenblick gewährleistet,
wo die Kupplung durch Weiterbewegung :des Schalthebels eingeschaltet wird, weil
der auf die Zahnräder wirkende Verschiebedruck durch das Offenhalten des Schaltventils
während des Einrückens der Kupplung bestehen bleibt. Auf diese Weise lassen sich
die Rädergetriebe
auch bei gleichzeitiger Verschiebung mehrerer
Zahnräder zuverlässig -und geräuschlos schalten. Zur Einstellung eines neuen Übersetzungsverhältnisses
kann man während des Arbeitsganges der Maschine den Vorwähler auf die neue Drehzahl
bzw. auf den neuen Vorschub einstellen. Nach dem Ausschalten und beim erneuten Wiedereinschalten
der Kupplung arbeitet das Rädergetriebe dann selbsttätig mit dem neuen, voreingestellten
Übersetzungsverhältnis.