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Einrichtung zur selbsttätigen stufenlosen Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit
(Drehzahl der Arbeitsspindel), insbesondere bei Drehbänken Es sind Einrichtungen
zur selbsttätigen Änderung der Drehzahl von Arbeitsmaschinen zwecks Aufrechterhaltung
einer willkürlich einstellbaren Arbeitsgeschwindigkeit bekannt, bei denen zur Bestreichung
des Gesamtregelbereiches der Arbeitsmaschine ein stufenlos regelbarer Antrieb verwendet
wird, der nur einen Teil des Gesamtdrehzahlbereiches der Arbeitsmaschine deckt.
Die Erweiterung des Drehzahlbereiches des Gesamtantriebes wurde zunächst durch einschaltbare
Vorgelege erzielt. Diese Ausbildung hatte jedoch den Nachteil, daß die Einrichtung
zur selbsttätigen Aufrechterhaltung der eingestellten Schnittgeschwindigkeit nur
in dem gerade eingestellten, mit dem verwendeten stufenlos regelbaren Antrieb durchfahrbaren
Teildrehzahlbereich voll selbsttätig arbeitete. Bei Wechsel des Bereiches mußte
sowohl das Vorgelege als auch die Selbstregeleinrichtung entsprechend umgestellt
werden. Es wurden später Zusatzgetriebeschaltungen für stufenlos regelbare Antriebe
in Vorschlag gebracht, die einen Übergang von einem stufenlos regelbaren Teildrehzahlbereich
in den anderen ohne Kraftunterbrechung und damit ohne Arbeitsunterbrechung gestatteten.
Ihrer Anwendung in Verbindung mit selbsttätiger Aufrechterhaltung der Schnittgeschwindigkeit
war aber eine Grenze dadurch gesetzt, daß die Selbstregeleinrichtung der Erweiterung
des stufenlosen Drehzahlbereiches nicht folgen konnte. Die Lösung dieser Aufgabe
ist Gegenstand der Erfindung. Ihre Verwendung ist gebunden an das Vorhandensein
eines stufenlos regelbaren Antriebs für die Arbeitsmaschine,
dessen
stufenlos durchfahrbarer Regelbereich kleiner ist als der insgesamt erforderliche
Gesamtdrehzahlbereich der Arbeitsmaschine, wobei jedoch der stufenlos durchfahrbare
Teildrehzahlbereich des verwendeten ,stufenlos regelbaren Antriebes mittels Vorgelegestufen
und einer Schalteinrichtung auf den geforderten Gesamtdrehzahlbereich für die Arbeitsmaschine
erweitert wird. Die Schalteinrichtung und die Anordnung der Vorgelegestufen ist
dabei in bekannter Weise so ausgebildet, daß jeweils am Ende des stufenlos durchfahrbaren
Teildrehzahlbereiches des stufenlos regelbaren Antriebes ohne Kraftflußunterbrechung
und ohne Drehzahlsprung die Einschaltung einer anderen Vorgelegestufe möglich ist,
so daß durch Zurückregeln des stufenlos regelbaren Antriebes eine weitere, im gleichen
Richtungssinn wie vorher verlaufende Drehzahländerung an -der Arbeitsmaschine eintritt.
Die bekannten Einrichtungen zur Erweiterung des Teildrehzahlbereiches des stufenlos
regelbaren Antriebes auf den erforderlichen Gesamtdrehzahlbereich der Arbeitsmaschine
durch Einschaltung einer neuen Vorgelegestufe am Ende des Teildrehzahlbereiches
ohne Kraftfiußunterbrechung und Drehzahlstoß mit sich anschließender Rückregelung
des stufenlos regelbaren Antriebes verwenden entweder ein an einem stufenlos regelbaren
Getriebe vorgeschaltetes Differentialgetriebe und ihm nachgeschaltete, im Synchronlauf
zu schaltende Vorgelegestufen oder aber dem stufenlos regelbaren Getriebe vor- und
nachgeschaltete, ebenfalls jeweils am Ende des Teildrehzahlbereiches im Synchronlauf
schaltbare Vorgelegestufen. Im ersteren Falle kann bei verhältnismäßig großem Aufwand
eine über den Gesamtdrehzahlbereich konstante Leistung übertragen werden, die wegen
der Leistungsverzweigung durch das Differentialgetriebe größer sein kann als die
zulässige übertragbare Leistung des stufenlos regelbaren Getriebes. Im zweiten Fall
muß bei geringerem Aufwand eine Minderung der übertragbaren Leistung mit fallender
Drehzahl von Schaltstufe zu Schaltstufe in Kauf genommen werden, weil sich dabei
mit Einschaltung jeder neuen Schaltstufe auch die innerhalb des Teildrehzahlbereiches
konstante Antriebsdrehzahl des stufenlos regelbaren Getriebes vermindert.
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Der Zweck der Erfindung ist es, dem Bedienenden die Möglichkeit zu
geben, lediglich durch Wählen einer beliebigen Schnittgeschwindigkeit und durch
Einstellen des Arbeitsdurchmessers an dem Planschlitten die voll selbsttätige tinschaltung
der richtigen Arbeitsdrehzahl im ganzen Gesamtdrehzahlbereich der Arbeitsmaschine
zu erreichen.
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Zu diesem Zweck werden die Stellung des Rückführelementes der Steuereinrichtung
jedererforderlichen Arbeitsspindeldrehzahl innerhalb des Gesamtdrehzahlbereiches
der Arbeitsmaschine eindeutig zugeordnet und die Regel- und Schaltvorgänge in an
sich bekannter Weise von einer durch das Rückführelement über einen Vergleichsschalter
gesteuerten Hilfskraftquelle eingeleitet, welche die in zwangläufiger Wirkungsverbindung
stehenden Elemente, das Rückführungselement, die Regeleinrichtung für die stufenlose
Drehzahlverstelleinrichtung und Schaltelemente für die Vorgelegeänderung so antreibt,
daß die Vorgelege für die verschiedenen Arbeitsbereiche jeweils am Ende des stufenlosen
Teilregelbereiches geändert werden. So wird erreicht, daß durch die selbsttätige
Einrichtung sowohl die stufenlose Änderung des übersetzungsverhältnisses des eigentlichen
Regelantriebs als auch die zusätzlichen Vorgelegeschaltungen vollkommen selbsttätig
ablaufen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Einrichtung schematisch an Hand einer Einrichtung zur Erweiterung des Teildrehzahlbereiches
des stufenlos regelbaren Antriebes auf den erforderlichen Gesamtdrehzahlbereich
der Arbeitsmaschine -mit -vorgeschaltetem Differentialgetriebe und nachgeschalteten
Vorgelegestufen dargestellt.
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Die Einrichtung umfaßt einen von einem Elektromotor 2 angetriebenen
stufenlos regelbaren Antrieb i; der im wesentlichen aus zwei, Teilen besteht, die
durch eine stufenlos veränderliche Übersetzung miteinander verbunden sind in der
Weise, daß einer Drehzahlerhöhung des einen Antriebsteiles eine entsprechende Drehzahlerniedrigung
des anderen Antriebsteiles entspricht, wobei beiden Teilen Energie zugeführt werden
kann. In der Zeichnung ist der stufenlos regelbare Antrieb i als ein Riemen.scheibenwechselgetriebe
mit zwei auf ihren Wellen verschiebbaren Kegelscheibenpaaren und zwischen ihnen
laufendes Zugmittel dargestellt. Die die beiden Teile des Antriebs bildenden Wellen
31 und 32 sind über ein Differentialgetriebe 33 mit dem Antriebsmotor 2 verbunden.
Die beiden Wellen 31 und 32 können wechselweise mit einem Stufenvorgelege 3 verbunden
wenden, dessen Stufensprung zwischen je zwei nacheinander einzuschaltenden Stufen
jeweils gleich dem Verhältnis der höchsten Drehzahl der einen Welle zu der gleichzeitigen
niedrigsten Drehzahl der anderen Welle (Grenzdrehzahlverhältnis der Wellen 31 und
32) ist.
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Die selbsttätige Regelung des Getriebes wird durch einen Hilfsregelmotor
q. bewirkt, der über zwei Zahnräder 5 und 6 und einen Kegeltrieb 7, 3 eine Kurvenscheibe
9 dreht, die auf eine Regeleinrichtung io wirkt und das Regelgetriebe i kontinuierlich
von einer Endstellung in die andere hin und zurück regelt. Dabei wird bei einer
vollständigen Umdrehung der Kurve 9 das stufenlose Regelgetriebe i einmal über seinen
Teildrehzahlbereich in der einen Richtung geregelt und anschließend in der anderen
Richtung zurückgeregelt. In den Umkehrpunkten der Regelbewegung wird eines der im
Verhältnis der Grenzdrehzahlen der Getriebewellen 31 und 32 gestuften Vorgelege
3 ohne Kraftflußunterbrechung und ohne Drehzahlsprung eingerückt, so daß sich an
der die Arbeitsspindel der Drehbank antreibenden Ausgangswelle der gewünschte Gesamtdrehzahlbereich
ergibt. Der Hilfsmotor q. wird durch einen Vergleichsschalter 16 gesteuert. Dieser
umfaßt einen zwischen zwei Steuerkontakten 34 und 35 bewegbaren Schalthebel 36,
der
fest mit einem zweiarmigen Hebel 15 verbunden ist. Auf den Hebel 15 wirkt eine Feder
37, die von einer Kurvenscheibe 38 beeinflußt wird. Diese Kurvenscheibe 38 wird
durch die Drehungen der Planspindel 39 der Werkzeugmaschine 40 angetrieben. In der
zur Wirkungsrichtung der Feder entgegengesetzten Richtung wirkt auf den Hebel 15
eine weitere Feder 41, die von einer Kurvenscheibe 42 zusammengedrückt wird, die
durch die Schnittgeschwindigkeitseinsbellvorrichtung43 gedreht werden kann.
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Das Vorgelege 3 ist so ausgelegt, daß jeweils am Ende des stufenlos
durchfahrbaren Teilregelbereiches des stufenlos regelbaren Getriebes lediglich durch
Entkuppeln und Einkuppeln bereits synchronlaufender Zahnradpaare ein blitzschneller
Übergang von einem Teilregelbereich zum angrenzenden stufenlos regelbaren Tei.lregelbereich
geschaffen wird. Dies wird erreicht durch eine Schaltwalze 2o, die über ein Zahnradpaar
r i, 12 zusammen mit der Kurvenscheibe 9 angetrieben wird und die im jeweils richtigen
Augenblick die als elektromagnetisch betätigt dargestellten Kupplungen des Vorgeleges
3 ein- oder ausrückt. Dadurch wird z. B. zur Drehzahlerhöhung der Arbeitsspindel
diese jeweils mit dem Getriebeteil gekuppelt, dessen Drehzahl zunimmt. Die Schaltwalze
dreht sich während der Gesamtheit aller Regelspiele, d. h. beim Durchlaufen des
Gesamtdrehzahlbereiches der Arbeitsspindel, um nicht ganz eine Umdrehung.
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Auf der Welle der Schaltwalze 2o ist ferner eine Kurvenscheibe 13
angeordnet, deren wirksamer Radius jeweils dem Logarithmus der Drehzahl der Arbeitsspindel
entspricht. Die Kurvenscheibe 13
wirkt über eine Feder 14 auf den Hebel 15.
Entsprechen die Werte des Arbeitsdurchmessers d, der Schnittgeschwindigkeit
v und der Drehzahl n der Gleichung n - d - vz = v und stehen sie damit in
Übereinstimmung zueinander, dann steht der Schalthebel 36 in seiner Mittellage zwischen
den Steuerkontakten 34 und 35, und der Hilfsmotor 4 ist ohne Strom. Wird durch Änderung
des Arbeitsdurchmessers d oder durch Einstellen einer anderen Schnittgeschwindigkeit
v der Hebel 15 und damit der Schalthebel 36 geschwenkt, dann bewirkt der Schalthebel
36 Kontakt mit einem der Steuerkontakte 34 und 35, worauf der Hilfsmotor
4 zu laufen beginnt und das Regelgetriebe z über die Kurvenscheibe 9 und die Regeleinrichtung
ro im Sinne einer Verkleinerung oder Vergrößerung der Drehzahl v verstellt. Durch
den Lauf des Motors 4 wird gleichzeitig die Schaltwalze 2o und die Kurvenscheibe
13 gedreht. Diese wirkt in dem Sinne über die Feder 14 auf den Hebel 15 und den
Schalthebel 36 ein, daß dieser bei Erreichen der den neuen Werten von
d und/oder v entsprechenden Drehzahl n in seine Mittelstellung zurückgeführt
und damit der Stromkreis des Hilfsmotors 4 unterbrochen wird, so daß dieser zum
Stillstand kommt und die Regelbewegung beendet wird.