-
Wechselgetriebe, insbesondere für automatische Drehbänke Die Erfindung
bezieht sich auf Wechselgetriebe, insbesondere für automatische Drehbänke, z. B.
für Gewindeschneidemaschinen. Der Zweck der Erfindung besteht darin, für die Steuerung
einer derartigen Maschine eine einfache und gedrängte Anordnung zu schaffen. Die
Erfindung richtet sich insbesondere auf solche Wechselgetriebe, bei denen eine Zahnradübersetzung
zwischen der Antriebswelle und der angetriebenen Welle durch die Betätigung einer
mit Übersetzung verbundenen Kupplungsvorrichtung in Betrieb und außer Betrieb gesetzt
wird. Die Anwendung elektromagnetischer Kupplungen im Werkzeugmaschinenbau ist bekannt.
Hierbei werden zwei Kupplungsarten unterschieden, und zwar solche mit umlaufendem
und solche mit feststehendem Magnetsystem. Die erstere Art besitzt den Nachteil,
daß die Stromzuführung zu dem Magneten einen oder mehrere Schleifringe mit Bürstenkontakt
erforderlich macht. Obwohl derartige Schleifkontakte im allgemeinen zuverlässig
arbeiten, ist doch eine Mehrzahl von Teilen erforderlich, welche eine räumliche
Ausweitung der Kupplungseinrichtung und eine Erhöhung der Herstellungskosten bedingen.
Kupplungen mit feststehendem
Magnetsystem wurden bisher im Werkzeugmaschinenbau
nur zur Verbindung zweier koaxial liegender Wellen angewandt. Hierbei ist das Magnetsystem
als Stator ausgebildet. Um die Wicklung des feststehenden Magnetgehäuses, nämlich
des Stators, bildet sich ein kreisförmiger Kraftlinienfluß, der die als Anker ausgebildeten
Kupplungshälften der zu verbindenden Wellen zusammenpreßt. Eine solche Anordnung
besitzt jedoch' den Nachteil, daß einmal ein dreifacher Luftspalt, und zwar zwischen
Stator urid einer Kupplungshälfte, zwischen den beiden benachbarten Kupplungshälften
und wiederum zwischen der Kupplungshälfte und dem Stator, vom magnetischen Kraftfluß
zu überbrücken 'ist. Durch die auftretenden. Wirbelströme wird der Wirkungsgrad
einer derartigen Kupplung weitgehend gemindert, zumal die Erwärmung nicht unerheblich
-ist.
-
Die Erfindung - bezieht sich unter anderem. ebenfalls auf ein feststehendes
Magnetsystem; wobei die obigen Nachteile vermieden werden. Sie be-' handelt ein
Wechselgetriebe mit durch Reibungskupplungen umschaltbaren Übersetzungen zwischen
den antreibenden und angetriebenen Wellen und besteht darin, daß die Schaltvorrichtung
jeder Kupplung aus einem stationären Elektromagneten und einem im axialen Abstand
von diesem angeordneten, umlaufenden Ring besteht; der den Anker für den Elektromagneten
bildet. Hierbei ist der Ring in axialer Richtung so verschieblich, daß beim Erregen
des Magneten die Reibungsglieder der Kupplung in kraftschlüssige Stellung gelangen.
Die Bewegung des Ringes wird in Richtung auf de Elektromagneten hin durch eine Einrichtung
derart begrenzt, daß. der Ring und -der Elektromagnet immer durch einen Luftspalt
voneinander getrennt sind.
-
Eine ,bevbrzugte Ausführungsform eines solchen erfindungsgemäß gestalteten
doppelstufigen Wechselgetriebes enthält eine Kupplung in einer Übersetzung zwischen
dem Antriebsmotor und einer anzutreibenden Spindel, wobei eine zweite Übersetzung
vorgesehen ist, die die Teile der Kupplung überbrückt und eine weitere Kupplung
enthält.
-
Die Übersetzungen sind so ausgebildet, daß sich verschiedene Getriebeverhältnisse
ergeben, je nachdem, welche Kupplung benutzt wird. Die Kraftübertragung geschieht
von einer »ersten Vorgelegewelle« aits mittels Wechselräder auf eine »zweite Vorgelegewelle«,
die wiederum mit einem Wechselradpaar mit der Arbeitsspindel verbunden ist.
-
Auf der zweiten Vorgelegewelle ist eine elektromagnetisch zu betätigende
Kupplung angebracht. Durch die Betätigung der Kupplung können die ständig im Eingriff
stehenden Wechselräder der ersten und zweiten Vorgelegewelle verbunden werden, andererseits
besteht die Möglichkeit, bei offener Kupplung der zweiten V orgelegewelle und bei
Betätigung der auf der ersten Vorgelegewelle angeordneten Kupplung, ein zweites
lose auf der ersten und zweiten Vorgelegewelle sitzendes Radpaar kraftschlüssig
zu schalten. DiesbezüglicheEinzelheiten sind.ausderFigurenbeschreibung ersichtlich.
-
Vorzugsweise wird die Schaltvorrichtung für die Elektromagneten durch
einen Druckkolben betätigt, wobei .die Vorrichtung so angeordnet ist, daß an einer
Bewegungsgrenze des -Druckkolbens ein Elektromagnet in den Stromkreis eingeschaltet
wird, während an der anderen Grenze der andere Elektromagnet in den Stromkreis eingeschaltet
wird. Es empfiehlt sich, den Druckkolben so anzuordnen, daß er von einer Platte
od. dgl. betätigt wird, die eine hin und her gehende Bewegung ausführen kann. Die
hin. und her gehende Platte wird dabei über ein Gestänge betätigt, das mit einem
oder mehreren Vor; sprüngen, z. B. Klinkenzungen, .auf einer mit der Antriebswelle
verbundenen Nockenscheibe od. dgl. im Eingriff steht. Diese Übertragungsvorrichtung
ist vorzugsweise so angeordnet, daß bei einem Eingriff der Klinkenzunge mit:.einem
Nocken eine Umkehrbewegung des Druckkolbens nach einer Grenzstellung hin erfolgt.
Der Druckkolben verbleibt dann in dieser Grenzstellung, bis die Klinkenzunge wieder
zum Eingriff konitnt.
-
In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt, wie sie bei. einer automatischen Drehbank mit einer vorderen Nocken-
bzw. Steuerwelle verwendet wird.
-
Fig. z zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des Wechselgetriebes,
die die Kupplungen und die sie betätigenden Elektromagneten zeigt; Fig. 2 zeigt
eine Seitenansicht der Vorrichtung,_ die die Elektromagneten wahlweise erregt.
-
Die Arbeitsspindel 12 ist in dem Maschinenbett untergebracht und läuft
in Kugellagern 13. Auf der Spindel 12 ist ein Ritzel 14 angeordnet und mit ihr starr
verbunden. In dem Maschinenbett befinden sich die- Wellen 15 und 16,. deren Achsen
mit der Spindel-r2 parallel 'und iri derselben Ebene liegen.
-
Auf der Welle 15 ist ein Kettenrad 17 befestigt, welches mittels einer
Kette mit dem Kettenrad des Antriebsmotors verbunden ist. Ein Ende der Welle 15
ist in einem Kugellager 18 gelagert, das in dem Maschinenbett untergebracht ist,
und das andere Ende der Welle 15 läuft in Lagern 19 und 2o einen-Buchse.21. Die
Buchse 21 wird von einem im Maschinenbett angeordneten Gehäuse 23 durch ein Kugellager
22 drehbar gehalten. Auf der Welle 16 ist eine Buchse 2¢ aufgekeilt, die in in einem
Gehäuse 26 angeordneten Lagern 25 läuft. Das Gehäuse 26 befindet sich in dem Maschinenbett.
Das andere Ende der Welle 16 ist bei 27 mittels eines Kugellagers gelagert. Der
Bund 82 der Buchse'2q. bildet das Gegenlager einer Lamellenkupplung 28 und 29, Während
das innere Glied der Kupplung aus der verlängerten hohlen Nabe 30 eines Zahnrades
31 gebildet wird. Das Zahnrad 31 ist z. B. mittels Nadellagern 32 -und 33 auf der
Welle 16 frei drehend angeordnet. Die Magnetspule 34 ist im Gehäuse 35 eingebracht,
welches seinerseits ,starr mit dem Gehäuse 26 verbunden ist und das Kugellager 25
seitlich begrenzt. Die elektrischen Leitungen 36 für die Spule 34 führen durch das
Gehäuse 26 und von dort zu einem Betätigungsschalter. Auf der
Buchse
24 ist ein Abstandhalter 37 angeordnet, der mit seiner Stirnseite gegen einen Bund
auf der Buchse 24 und mit seineni anderen Ende gegen das Lager 25 anliegt. Ein weiterer
Abstandhalter 38 liegt gegen das Kugellager 25 und bestimmt die Stellung des Zahnrades
39 auf der Buchse 24. Ein Paßstück 40 trennt das Zahnrad 39 von einem Wechselrad
41 auf der Welle 16. Die beschriebene Anordnung wird an ihren Enden -durch eine
Mutter. i i starr verriegelt. Die Getriebe-Zahnräder 39 und 41 sind mit der Buchse
24 bzw. mit der Welle 16 starr verbunden. Über das Ende 82 -der Buchse 24
ragt ein Ring 42, der axial auf der Buchse 24 gleiten kann. Die Bewegung des Ringes
42 gegen die Magnetspule 34 wird durch das eine Ende des Abstandhalters 37 begrenzt,
der so angeordnet ist, daß der Ring 42 daran gehindert wird, mit der Magnetfläche
in Berührung zu kommen. In dem Ring 42 ist eine Ringmutter 43 eingeschraubt, die
als Wider-'lager gegen die Kupplungsplatten 28 und 29 wirkt. Wenn die Magnetspule
34 erregt wird, verursacht der von der Magnetfläche angezogene Ring 42, daß die
Mutter 43 gegen die Kupplungsplatten 28, 29 gedrückt wird. Dadurch wird eine Verbindung
zwischen der Buchse 24 ünd dem Zahnrad 3 i bewerkstelligt.
-
Auf der Welle 15 ist ein mit einer langen Hohlnabe versehenes Zahnrad
44 angeordnet, dessen Nabe 45 ebenfalls Kupplungsplatten 46 einer Lamellenkupplung
trägt, wobei weitere Kupplungsplatten 47 von der Buchse 21 getragen werden. Die
Buchse 21 ist ähnlich der Buchse 24 ausgebildet und trägt einen Ring 59 mit einer
Mutter 48, Abstandhaltern 49 und So und ein Getrieberad 51. Die -einzelnen
Teile entsprechen dabei dem Ring 42 mit Mutter 43, den Abstandhaltern 37 und 38
und dem Zahnrad 39 auf der Buchse 24. Jedoch unterscheiden sich die beiden Buchsenanordnungen
in zwei Punkten. Während die Buchse 24 auf die Welle 16 aufgekeilt ist, ist die
Buchse 2i drehbar um die Welle 15 in den Lagern 19 und 2o angeordnet, und der Abstandhalter
4o auf der Buchse 24 wird durch eine Mutter 52 ersetzt. Damit wird bewirkt, daß
die Anordnung mit der Buchse 21 in fester Beziehung verbleibt. Das Wechselrad 53
ist auf die Welle 15 mitteils eines Keils aufgebracht und durch eine Mutter 54 gesichert.
Das Zahnrad 53 kämmt mit dem Wechselrad 41. Die Magnetspule 55, das Gehäuse 56 und
die Drähte 57 entsprechen der Spule 34, dem Gehäuse 35 und den Drähten 36. Eine
verstellbare, nicht dargestellte Spannschraube ist in dem Maschinenbett untergebracht,
und darauf ist ein Umkehrrad 58 angeordnet, das mit den Rädern 39 und 5 i kämmt.
Das Zahnrad 44 steht im Eingriff mit dem Rad 31, das seinerseits mit dem Ritzel
14 im Eingriff steht. Wenn das Kettenrad 17 durch den Motor angetrieben wird, dreht
sich die Welle 15 frei in den Lagern 18, i9 und 20, und die Antriebskraft wird über
die Wechselräder 53 und 41 an die Welle 16 weitergegeben und über die aufgekeilte
Buchse 24 und die Wechselräder 39, 58 und 51 an die Buchse 21 auf der Welle 15 zurückgeführt.
Wird keine der beiden Magnetspulen 34 .und 55 erregt, so wird keine Antriebskraft
an die Spindel 12 weitergeleitet.
-
Wird jedoch beispielsweise die Spule 34 erregt, so wird der Antrieb
über die Lamellenkupplung 28 und 29 und das Zahnrad 3 i an die Arbeitsspindel 12
weitergegeben. Gleichzeitig wird das Zahnrad 44. über das Zahnrad 31 im Leerlauf
angetrieben, da die Kupplung 46; 47 außer Betrieb ist. Wenn die Spule 55 an Stelle
der Spule 34 erregt wird, erfolgt der Antrieb der Spindel 12 von dem Rad 44 aus
mit dem Zahnrad 31 als Zwischenglied. Eine gleichzeitige Betätigung beider Kupplungen
wird durch die im nachfolgenden beschriebene elektrische Steuerung verhindert.
-
Es ist offensichtlich, daß eine Änderung des Geschwindigkeitsbereichs
der Arbeitsspindel 12 erhalten wird, wenn man andere Zahnradpaare an Stelle der
Räder 41 und 53 verwendet, ebenso ergeben sich andere Verhältnisse, wenn man die
Räder 39 und 5 i durch andere Zahnräder ersetzt.
-
In der dargestellten Anordnung sind die beiden erreichbaren Geschwindigkeiten
der Arbeitsspindel 12 entgegengesetzt gerichtet. Wünscht man jedoch diese beiden
Geschwindigkeiten in einer Richtung zu erzielen, so wird das Umkehrrad 58 entfernt
und durch ein Radpaar ersetzt, das mit den Zahnrädern 39 und 51 im Eingriff steht.
-
Wenn die Kupplungsplatten verschleißen, werden sich die Ringe 42 und
59 auf die Magnetspulen 34 und 55 zu bewegen. Dadurch werden die Luftspalte kleiner,
bis die Ringe schließlich die Abstandhalter 37 und 49 berühren. Tritt der genannte
Umstand ein, so kann der Druck auf die Kupplungsplatten 28, 29 und 46, 47 nicht
aufrechterhalten werden. Durch Nachziehen der Ringmuttern 43 und 48 kann alsdann
eine Neueinstellung vorgenommen werden. Jede Mutter ist normalerweise in ihrer Stellung
durch einen durch eine Feder betätigten Bolzen 6o gesichert, dessen äußeres Ende
in einen Schlitz in dem Ring eingreift. (Der Bolzen ist nur in der Mutter 48 dargestellt.)
Der Stromkreis für die Spulen 34 und 5s wird wie folgt gesteuert:- An der vorderen
Nockenwelle 61 der Maschine ist eine Scheibe 62 angeordnet, an der eine Anzahl von
Nocken 63 vorgesehen sind, die der Geschwindigkeitsänderung pro Arbeitsspiel der
Maschine entsprechen. Die vordere Nockenwelle 61 macht eine Umdrehung während eines
Arbeitsspieles. An dem Maschinenbett ist ein Hebel 64 angeordnet, der sich um einen
Zapfen 65 dreht und eine drehbare Klinkenzunge 66 trägt, die in der Bahn der Nocken
63 liegt. Dieser Hebel 64 ist durch eine angelenkte Lasche 67 od. dgl. mit einem
Steuerhebe:l 68 verbunden, der sich um einen Zapfen 69 dreht. Der Zapfen 69 ist
an einem Träger 7o drehbar .gelagert, der auf das Maschinenbett aufgeschraubt ist.
Auf dem Träger 70 ist ebenfalls eine Mitnehmerplatte 71 angeordnet, die sich
um einen Zapfen 72 dreht, sowie eine feste Platte 73.
-
Die Mitnehmerplatte 71 besitzt Rasten 74, die mit einer drehbar eingesetzten
Spitzklinke 75 in Eingriff treten können. Die Spitzklinke 75 ist an dem einen Ende
des Steuerhebels 68 gelenkig verbunden.
Sie ist normalerweise durch
einen flachköpfigen Federdruckkolben 76 in ihrer Mittelstellung -gehalten._ Die
Mitnehmerplatte 71 trägt einen V-förmigen Druckkolben 77, der durch eine Feder in
eine der beiden Rasten 78 ih der festen Platte 73 gedrückt wird. Auf der festen
Platte 73 ist ebenfalls ein elektrischer, dreipoliger Endschalter 79 angeordnet.
Auf dem einen Arm des Steuerhebels 68 ist eine Feder 8o angebracht, die das Bestrehen
zeigt, den Hebel 68 im Uhrzeigersinn um den Zapfen 69 zu drehen und dadurch. die
Lasche 67 nach rechts zu ziehen und die Spitzklinke 75 in eine der Rasten 74 zu
drängen. Wenn der Nocken 63- mit der Klinken-, zunge 66 im Eingriff steht, wird
er den Hebel 64 entgegen dem Uhrzeigersinn herumschwingen und dadurch die Lasche
67 nachziehen, die die Bewegung an den Steuerhebel 68 weitergibt und die Feder 80
zusammendrückt. Auf diese Weise wird die Spitzklinke 75 von der Raste 74 in der
Mitnehmerplatte 71 abgezogen und dann unter der Wirkung des Federdruckkolbens 76
-in die Mittelstellung gebracht. Wenn der Nocken 63 den Hebel 64 losläßt,-wird die
Feder 8o den Steuerhebel 68 veranlassen, in seine vorherige Stellung mit Schnappwirkung
zurückzukehren. Dabei wird die Spitzklinke 75 in die zweite Raste auf der Mitnehmerplatte
71 eintreten und dadurch die Platte 71 um ihre Achse drehen. Dadurch wird der Federdruckkolben
77 aus einer Raste 78 in der Platte 73 in eine andere bewegt. Dies löst den Druckkolben
81 des Endschalters 79 aus, der auf einer Fläche der Platte 71 aufruht. Bei Wiederholung
der Ausklinkbewegung. wird die Spitzklinke 75 wieder in -die leere Raste 74 in der
Mitnehmerplatte 7z eintreten und diese Platte in ihre Anfangsstellung zurückbringen,
wobei der Druckkolben 81 des Endschalters noch einmal zurückgedrückt wird. Der dreipolige
Endschalter führt den Strom für beide Kupplungen in zwei unabhängigen Stromkreisen,
wobei jeder der beiden Stromkreise ausgewählt werden kann; jedoch kann -nur einer
der beiden Stromkreise für jede gegebene Stellung des Druckkolbens 81 des Endschalters
gewählt werden.