DE9215859U1 - Spielfreies Zahnradgetriebe im Hauptantriebssystem von Bandsägemaschinen - Google Patents

Description

3. Beschreibung

3.1 Technisches Gebiet&igr;

Die Erfindung, für welche hier Schutz begehrt wird, gehört in das Gebiet der spanabhebenden Werkzeugmaschinen, insbesondere geht es um solche mit sogenanntem "unterbrochenen Schnitt" wie Fräsen und Sägen.
Konkret geht es hier um den Hauptantrieb (Bandantrieb) von Bandsägemaschinen zum Schneiden von Metallen, insbesondere von Stahl.

3.2 Stand der Techniki

Stand der Technik für den Hauptantrieb von Bandsägemaschinen als Produktionsmaschinen für das Sägen von Metallen ist in der Regel folgendes Antriebskonzept :

Ein Elektromotor treibt über ein mechanisches Regelgetriebe ein Zahnradgetriebe an, auf dessen Abtriebswelle die anzutreibende Bandsägerolle sitzt. Als Zahnradgetriebe werden Stirnradgetriebe, Schneckengetriebe oder Stirnradschneckengetriebe verwendet, deren Übersetzungsverhältnis, bei einer Schnittgeschwindigkeit der Sägemaschine von ca. 15 bis 100 m/min, zwischen 40:1 und 100:1 liegt (abhängig vom Durchmesser der Bandsägerollen).

Ein Stirnradgetriebe für diese Antriebsaufgäbe ist daher in der Regel 3-stufig. Leistungsfähige Bandsägemaschinen haben möglichst spielarme Zahnradgetriebe, deren geringes Zahnspiel bei stirnradstufen durch kostspielige Anpassungsmaßnahmen bei der Zahndicke und beim Achsabstand erreicht wird. Spielarmut oder sogar Spielfreiheit kann man bei Schneckenstufen durch axiales Verschieben einer Schnecke mit geringfügig unterschiedlicher Steigung beider Flanken (also auch unterschiedlicher Zahndicke in Achsrichtung) erreichen. Die Herstellung dieser sog. "Duplex-Schnecke" ist verständlicherweise teuer. Alle Zahnradgetriebe unterliegen dem Verschleiß, bleibende Verformungen der Verbindungselemente (z.B. Paßfederverbindungen) treten im Laufe der Zeit unter der Belastung des Zerspanungsprozesses auf und bewirken zusätzliches Spiel, das bedeutet, die Leistungsfähigkeit der Maschine wird im Laufe der Zeit geringer.

3.3 Problemstellung&igr;

Durch den Arbeitsprozeß mit einem Sägeband, also einem vielzahnigen Zerspanungswerkzeug, werden durch den unterbrochen Schnitt desselben stoßförmige Schwingungsanregungen in das System der Maschine eingeleitet. Hier werden also durch Fremderregung, infolge einer periodisch veränderlichen Kraft, in die Maschine Schwingungen eingeleitet.

Die Maschine benötigt daher Eigenschaften, die durch die Beteiligung aller ihrer Bestandteile (insbesondere des Ständers) diese Schwingungen dämpfen, d.h. deren Energie,durch Umwandlung in Reibungswärme,abbauen.
Bei der Betrachtung dieses Sachverhaltes, deren Problematik hier nur sehr kurz und vereinfacht dargestellt wird, hat die Praxis gezeigt,und dies ist die Problemstellung der hier angemeldeten Erfindung, daß es für die Zerspanungeleistung einer Bandsägemaschine (d. h. für die erzeugte Schnittfläche in cmVmin) darauf ankommt, wie spielarm das Zahnradgetriebe ist,welches die Antriebskraft letztlich in die Bandsägerolle und damit ins Sägeband einleitet.

Es ist offensichtlich für die Qualität der Zerspanung, und dies zeigt sich besonders, wenn es darum geht, hochlegierte Werkzeugstähle hoher Festigkeit zu sägen, von großer Bedeutung, welche "Spielnachgiebigkeit¹¹ die Bandsägerolle hat, d.h. welche Beweglichkeit an ihrem Umfang infolge der "Spielnachgiebigkeit" des Antriebssystems möglich ist.
Der Idealfall wäre, die Antriebskraft direkt am Umfang der Bandsägerolle spielfrei einzuleiten.

3.4 Problemlösungs

Vorgestellt wird hier ein Zahnradgetriebe, welches durch die Koppelung zweier kinematisch gleicher Antriebszweige mit Hilfe einer Verspannkupplung spielfrei eingestellt wird und jederzeit spielfrei nachgestellt werden kann, um die Leistungsfähigkeit der Bandsägemaschine zu erhalten.
Diese Methode ist nicht neu, sie wird seit langem bei der Belastungsprüfung von Zahnradgetrieben in sogenannten Verspannungsprufstanden sinngemäß angewendet. Auch als spielfreier Vorschubantrieb großer Langdrehmaschinen, Langtischfräsmaschinen und Plattenbohrwerken findet diese Verspannmethode ihrem Wesen nach bereits Anwendung. Hier wird das Verspannen durch axiales Verschieben einer schrägverzahnten Antriebswelle mit zwei Ritzeln gegeneinander gerichteter Schrägung erreicht.

Der Abtrieb der beiden Antriebszweige erfolgt hier je nach Vorschubrichtung über zwei Zahnräder, die mit einer Zahnstange kämmen, wobei das eine Rad treibt und das andere spielfrei nachgezogen wird. (Gezeigt im Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 14. Auflage, S.1069, Bild 23).

Dieses also, seinem Wesen nach bereits bekannte Prinzip zum Verspannen und damit Spielfreieinstellen eines mechanischen Antriebssystems, soll Anwendung finden im Hauptantrieb von Bandsägemaschinen und für dleee Anwendung wird Schutz begehrt.

Bereits vorhandene Anwendung solcher Antriebe bei Bandsägemaschinen sind dem Anmelder nicht bekannt.

Aus der folgenden Zeichnung "Spielfreies Zahnradgetriebe" geht das Konstruktionsprinzip hervor, außerdem stellt diese gleichzeitig die vorgesehene Anwendung des Getriebes im Hauptantrieb einer Bandsäge dar. Die Bestandteile der gesamten Anwendung, wie hier gezeigt, sind:

10 = Drehstromnormmotor als Antrieb

20 = Stufenloses Drehzahlverstellgetriebe

30 = "Spielfreies Zahnradgetriebe"

40 = Bandsägerolle

50 = Bügel der Bandsägemaschine

Für die Anmeldung gilt also die Pos. 30, deren bewegliche Bestandteile folgende sind:

1 = Stirnradritzel Zähnezahl = 16

2 = Stirnrad Zähnezahl =61

3 = Stirnradritzel Zähnezahl = 16

4 = Stirnrad Zähnezahl = 61

5 = Stirnradritzel Zähnezahl = 16

6 = Stirnrad Zähnezahl = 61

7 = Verspannkupplung

Das Getriebe hat also zwei unabhängige Antriebszweige gleicher Kinematik, deren einzelne Zahnradstufen 1/2, 3/4 und 5/6 sind, wobei Stirnrad 6 für beide Zweige gemeinsam gilt. Die beiden Antriebszweige werden nun durch die Kupplung 7 miteinander verbunden und durch entgegengerichtetes Verdrehen der beiden Kupplungshälften mit Hilfe einer Spannschraube gegeneinander verspannt.

Dadurch werden alle vorhandenen Spielbeweglichkeiten beseitigt und vor allem das Stirnrad 6 durch entgegengerichtetes Verdrehen der Räder 5 spielfrei eingespannt, womit auch die Bandsägerolle an ihrem Umfang spielfrei ist. Im Betrieb geht der Leistungsfluß über einen der beiden Antriebszweige (rechts oder links der Verspannkupplung, je nach Verspannrichtung), wobei der jeweils unbelastete andere Zweig spielfrei zum Antrieb zurückgeschleppt wird.

3.5 Wirtschaftlicher Nutzem

Bandsägemaschinen mit einem Antrieb, der die Spielnachgiebigkeit der Bandsägerolle ausschaltet, haben deutlich höhere Zerspanungsleistungen. Dies wird besonders deutlich, wenn es darum geht, hochlegierte, hochfeste Werkzeugstähle zu zerspanen.

Der hier vorgestellte Antrieb ist, trotz der Notwendigkeit eines zweiten Antriebszweiges, nicht unverhältnismäßig teuer, da die Zahnräder preiswerte Serienkaufteile sein können.

Claims (1)

1. 2. Schutzaneprüche

   Spielfreies Zahnradgetriebe im Hauptantriebssystem einer Bandsägemaschine, dessen Spielfreiheit der Zahnradpaare erreicht wird, indem zwei Antriebszweige gleicher Kinematik an der Abtriebswelle durch ein gemeinsames Stirnrad verbunden werden und der Kreislauf geschlossen wird, indem die beiden Antriebsritzel mit Hilfe einer Kupplung verbunden werden. Die beiden Kupplungshälften werden durch eine Spannschraube gegeneinander verdreht, so daß das Gesamtsystem spielfrei verspannt wird.
   Schutz begehrt wird für auf diese Weise spielfrei eingestellte Getriebe als Haupt (Band)-antrieb von Bandsägemaschinen, auf deren Abtriebswelle in der Regel die anzutreibende Bandsägerolle sitzt.