ES2316504T3 - Dispositivo de cambio de velocidades para el tren de engranajes de una maquina herramienta. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de cambio de velocidades para el tren de engranajes de una máquina herramienta, que presenta dos primeras ruedas dentadas dispuestas en un primer árbol, y dos segundas ruedas dentadas dispuestas en un segundo árbol paralelo al primer árbol, siendo estacionario uno de los dos pares de ruedas dentadas, y pudiendo desplazarse el otro par de ruedas dentadas, en dirección axial entre dos posiciones de maniobra, en cada una de las cuales se engranan una con otra una primera rueda dentada y una segunda rueda dentada, con dos palancas de engrane coordinadas al par desplazable de ruedas dentadas, caracterizado porque cada una de las dos palancas (12, 13) de engrane dispuestas en dirección axial a los dos lados del par (6, 7) desplazable de ruedas dentadas, está formada por una unidad (15, 16) de palanca guiada desplazable paralelamente a la dirección axial, estando coordinado a las dos unidades (15, 16) de palanca, un dispositivo (17) elástico que carga las palancas (12, 13) de engrane una en dirección hacia la otra, y un dispositivo (25) de accionamiento accionado por el usuario, con una sección (26) de accionamiento que se agarra entre las dos unidades (15, 16) de palanca, de manera que al accionar la sección (26) de accionamiento, en cada caso según la dirección de accionamiento, se actúa sobre una u otra unidad (15, 16) de palanca.

Description

Dispositivo de cambio de velocidades para el tren de engranajes de una máquina herramienta.

La invención se refiere a un dispositivo de cambio de velocidades para el tren de engranajes de una máquina herramienta, que presenta dos primeras ruedas dentadas dispuestas en un primer árbol, y dos segundas ruedas dentadas dispuestas en un segundo árbol paralelo al primer árbol, siendo estacionario uno de los dos pares de ruedas dentadas, y pudiendo desplazarse el otro par de ruedas dentadas, en dirección axial entre dos posiciones de maniobra, en cada una de las cuales se engranan una con otra una primera rueda dentada y una segunda rueda dentada, con dos palancas de engrane coordinadas al par desplazable de ruedas dentadas.

En el caso de máquinas herramientas equipadas de este modo -se trata en especial de máquinas herramientas manuales-, se puede hacer funcionar la herramienta respectiva, por ejemplo, una broca o una fresa, con diferentes velocidades de rotación. Para ello se conmuta mediante el dispositivo de cambio de velocidades a la respectiva marcha deseada del engranaje.

Al conmutar, los dientes de la rueda dentada desplazable en cuestión, por lo regular no se encuentran por sí mismos en los entredientes de la rueda dentada estacionaria coordinada, de manera que la rueda dentada desplazable choca primero frontalmente contra la rueda dentada estacionaria, y no puede engranarse hasta que uno de los árboles haya girado un poco.

Partiendo de esto, la misión de la presente invención se basa en crear un dispositivo de cambio de velocidades del tipo citado al comienzo, que sea lo más sencillo posible en su construcción y en el manejo, y se componga de las menos piezas sueltas posibles, de manera que, además, se pueda fabricar barato.

Esta misión se resuelve según la invención haciendo que cada una de las dos palancas de engrane dispuestas en dirección axial a los dos lados del par desplazable de ruedas dentadas, se forme por una unidad de palanca guiada desplazable paralelamente a la dirección axial, estando coordinado a las dos unidades de palanca, un dispositivo elástico que carga las palancas de engrane una en dirección hacia la otra, y un dispositivo de accionamiento accionado por el usuario, con una sección de accionamiento que se agarra entre las dos unidades de palanca, de manera que al accionar la sección de accionamiento, en cada caso según la dirección de accionamiento, se actúe sobre una u otra unidad de palanca.

Si la rueda dentada desplazable en cuestión, choca al conmutar contra la rueda dentada estacionaria coordinada, la sección de accionamiento mueve la unidad de palanca que forma la palanca de engrane situada delante en la dirección de accionamiento, más allá hasta su posición terminal correspondiente a la respectiva posición de maniobra. Aquí, esta palanca de engrane se despega del par desplazable de ruedas dentadas. Por el contrario, la otra palanca de engrane continúa bajo tensión del dispositivo elástico juntamente con el par desplazable de ruedas dentadas, hasta que la rueda dentada estacionaria y la desplazable, debido al giro de uno de los árboles, lleguen a la posición de rotación que permita el engrane. La otra palanca de engrane provoca entonces el engrane bajo la fuerza elástica.

Al conmutar a la otra marcha del engranaje, los mismos procesos discurren en dirección contraria. Para los dos procesos de conmutación, sólo es necesario un único dispositivo elástico.

El usuario puede llevar el dispositivo de accionamiento, inmediatamente a su posición terminal correspondiente a la respectiva marcha del engranaje, de manera que al cambiar de velocidad no tiene que prestar atención a si la correspondiente rueda dentada desplazable choca en la rueda dentada estacionaria hacia la que se mueve, o se engrana de inmediato.

Acondicionamientos convenientes de la invención se indican en las reivindicaciones secundarias

Ahora se explica un ejemplo de realización de la invención, de la mano del dibujo. Se muestran:

Figura 1 Un dispositivo de cambio de velocidades según la invención, con los dos pares de ruedas dentadas del engranaje, en representación separada de la máquina herramienta, adoptando el par desplazable de ruedas dentadas una posición intermedia entre las dos posiciones de maniobra que corresponden a cada una de las marchas del engranaje (por claridad se ha omitido el dispositivo de accionamiento dispuesto por debajo del plano del dibujo).

Figura 2 Un detalle de la figura 1, que contiene el dispositivo de cambio de velocidades, estando cortado un trozo de la unidad de palanca vuelta hacia el observador, en la zona del dispositivo de accionamiento, para hacer visible el dispositivo de accionamiento.

Figura 3 El dispositivo de cambio de velocidad que se desprende de las figuras 1 y 2, en el corte longitudinal por la línea III-III de corte, perpendicularmente a las figuras 1 y 2.

Figura 4 La disposición según la figura 1 al engranar una de las dos marchas del engranaje, chocando la rueda dentada desplazable en cuestión, en la rueda dentada estacionaria a la que se dirige.

Figura 5 La disposición según la figura 4 en estado engranado, de manera que el par desplazable de ruedas dentadas se encuentra en una de sus posiciones de maniobra.

Figura 6 Una vez más la disposición correspondiente a la figura 1, al engranar la otra marcha del engranaje en la situación correspondiente a la figura 4, y

Figura 7 La disposición según la figura 6 en estado engranado, en la que el dispositivo de cambio de velocidades se encuentra en su otra posición de maniobra.

Una máquina herramienta no representada en la figura, en especial una máquina herramienta manual como un taladro o similar, contiene un tren 1 de engranajes con dos primeras ruedas 3, 4 dentadas dispuestas solidarias en rotación en un primer árbol 2, y dos segundas ruedas 6, 7 dentadas dispuestas solidarias en rotación en un segundo árbol 5 paralelo al primer árbol 2. En cada par 3, 4 ó 6, 7 de ruedas dentadas, las dos ruedas 3, 4 ó 6, 7 dentadas presentan diámetros diferentes.

En el ejemplo representado de realización, el primer árbol 2 está dispuesto en el lado del motor, y forma un árbol de transmisión accionado por el motor de la máquina. Aquí las dos primeras ruedas 3, 4 dentadas se asientan estacionarias en dirección axial, en el primer árbol 2.

Por el contrario, el segundo árbol 5 forma el árbol secundario accionado por el tren 1 de engranajes, con el que se une la correspondiente herramienta de la máquina, por ejemplo, una broca o una fresa. Aquí las dos segundas ruedas 6, 7 dentadas están dispuestas desplazables en dirección axial, en el segundo árbol 5. Esto se consigue en el caso representado, mediante un nervio 8 de guía que se extiende en la dirección longitudinal de los árboles, en la cara exterior del segundo árbol 5, y una mortaja 9 correspondiente en la periferia interior de las segundas ruedas 6, 7 dentadas, atravesando el nervio 8 de guía, la mortaja 9.

En el tren 1 de engranajes se trata de un engranaje de dos velocidades, de manera que, según la marcha conectada en el engranaje, el segundo árbol 5 pueda rotar con una de dos velocidades diferentes. Para ello el segundo par 6, 7 de ruedas dentadas se puede desplazar en dirección axial, entre dos posiciones de maniobra correspondiendo cada una de ellas a una marcha del engranaje, y que están representadas en las figuras 5 y 7. En cada posición de maniobra, una primera rueda 3 ó 4 dentada y una segunda rueda 6 ó 7 dentada, se engranan una con otra. A causa de los diámetros diferentes de las ruedas dentadas, en cada posición de maniobra se produce una relación diferente de desmultiplicación.

Las dos segundas ruedas 6, 7 dentadas están unidas rígidamente una con otra. En el ejemplo de realización están adosadas directamente una en otra. No obstante, esto no tiene que ser necesariamente así.

Además, las dos primeras ruedas 3, 4 dentadas presentan una distancia 11 una de otra en dirección axial, mayor con respecto a la dimensión 10 axial del segundo par 6, 7 de ruedas dentadas, estando dispuesto el segundo par 6, 7 de ruedas dentada en dirección axial, entre las dos primeras ruedas 3, 4 dentadas.

En una modificación del ejemplo representado de realización, las ruedas dentadas desplazables podrían estar dispuestas también en el árbol de transmisión, en el lado del motor, y las ruedas dentadas estacionarias en el árbol secundario, en el lado de la herramienta, o podría ser la distancia entre las ruedas dentadas desplazables mayor que la dimensión axial de las ruedas dentadas estacionarias.

Al par de ruedas dentadas desplazables que en el ejemplo de realización está formado por las dos ruedas 6, 7 dentadas, están coordinadas dos palancas 12, 13 de engrane, con las que se desplaza el par desplazable de ruedas dentadas. Aquí las dos palancas 12, 13 de engrane están dispuestas en dirección axial, a los dos lados del par 6, 7 desplazable de ruedas dentadas, de manera que la palanca 12 de engrane esté contigua a la cara frontal de la rueda 6 dentada, más alejada de la rueda 7 dentada, y la palanca 13 de engrane, a la cara frontal de la rueda 7 dentada, más alejada de la rueda 6 dentada.

Las dos palancas 12, 13 de engrane son partes integrantes de un dispositivo 14 de cambio de velocidades, formándose cada una de las dos palancas 12, 13 de engrane, por una unidad 15 ó 16 de palanca. Las dos unidades 15, 16 de palanca están guiadas desplazables paralelas a la dirección axial de los árboles 2, 5, de manera que mediante el desplazamiento de las dos unidades 15, 16 de palanca, se pueda efectuar el desplazamiento del par 6, 7 de ruedas dentadas. A las dos unidades 15, 16 de palanca está coordinado un dispositivo 17 elástico que actúa en las dos unidades 15, 16 de palanca, de manera que las dos palancas 12, 13 de engrane estén cargadas una en dirección hacia la otra.

Cada una de las dos unidades 15, 16 de palanca presenta, además, una sección 18 ó 19 de apoyo guiada desplazable paralelamente a la dirección axial de los árboles 2, 5, estando dispuestas las dos secciones 18, 19 de apoyo a distancia una de otra. El dispositivo 17 elástico se encuentra entre las dos secciones 18, 19 de apoyo, y carga estas en la dirección de alejamiento una de otra. Además, la disposición está tomada a este respecto, de manera que si las dos palancas 12, 13 de engrane se presionan alejando una de otra por la acción de fuerzas exteriores, las dos secciones 18, 19 de apoyo se mueven una hacia otra bajo la tensión del dispositivo 17 elástico.

Cada una de las dos unidades 15, 16 de palanca presenta, además, una sección 20 ó 21 de guía, asimismo guiada desplazable paralelamente a la dirección axial de los árboles 2, 5, que está dispuesta a distancia de la sección 18 ó 19 de apoyo de la unidad 15, 16 de palanca en cuestión. Aquí la sección 18 ó 19 de apoyo de cada unidad 15 ó 16 de palanca, está dispuesta entre la sección 19 ó 18 de apoyo y la sección 21 ó 20 de guía de la otra respectiva unidad 16 ó 15 de palanca. O expresado de otra manera, las dos secciones 18, 19 de apoyo se encuentran entre las dos secciones 20, 21 de guía, estando contigua por fuera la sección 20 de guía de la unidad 15 de palanca, a la sección 19 de apoyo de la otra unidad 16 de palanca, y la sección 21 de guía de la otra unidad 16 de palanca, a la sección 18 de apoyo de la unidad 15 de palanca.

Mediante las secciones de apoyo y las secciones de guía están guiadas las dos unidades 15, 16 de palanca, respectivamente en dos puntos distanciados uno de otro.

Las unidades 15, 16 de palanca con sus secciones 18, 19 de apoyo y con sus secciones 20, 21 de guía existentes en su caso como en el ejemplo de realización, están apoyadas desplazables en un bulón 22 de guía que las atraviesa. El bulón 22 de guía discurre paralelo a la dirección axial de los árboles 2, 5, y está fijado estacionario en su dirección longitudinal a la carcasa de la máquina. El dispositivo 17 elástico se forma por conveniencia por un muelle helicoidal que es atravesado por el bulón 22 de guía.

Además, cada una de las dos unidades 15 ó 16 de palanca, presenta un alma 23 que se extiende a lo largo del bulón 22 de guía, y mediante la cual están unidas una con otra, la sección 18 ó 19 de apoyo y la sección 20 ó 21 de guía de la unidad 15 ó 16 de palanca en cuestión. Las palancas 12, 13 de engrane están aplicadas en el punto apropiado, a las unidades 15, 16 de palanca.

Las dos unidades 15, 16 de palanca son por conveniencia piezas curvadas de chapa metálica. Cada una de ellas está configurada, además, de una sola pieza. Puesto que las unidades 15, 16 de palanca con sus secciones 18, 19 de apoyo y sus secciones 20, 21 de guía, se encajan una en la otra, y se ponen aquí una al lado de otra en dirección axial mediante el dispositivo 17 elástico, forman una unidad desplazable en el bulón 22 de guía.

El desplazamiento de las unidades 15, 16 de palanca se lleva a cabo mediante un dispositivo 25 de accionamiento a accionar por el usuario, que sólo está representado en las figuras 2 y 3. El dispositivo de accionamiento presenta una sección 26 de accionamiento que se engarza entre las dos unidades 15, 16 de palanca, de manera que al accionar el dispositivo 25 de accionamiento, la sección 26 de accionamiento, en cada caso según la dirección del accionamiento, actúa sobre una u otra unidad 15, 16 de palanca. Así pues cada una de las unidades 15, 16 de palanca, forma un punto 27 ó 28 de ataque para la sección 26 de accionamiento, estando situados los dos puntos 27, 28 de ataque distanciados opuestos en dirección axial, de manera que la sección 26 de accionamiento pueda intervenir entre ellos. Dependiendo de en qué dirección se mueva la sección 26 de accionamiento, esta ataca en uno u otro punto 27 ó 28 de ataque, de manera que se desplaza la unidad de palanca correspondiente al punto de ataque en cuestión, arrastrando la otra unidad de palanca.

En el ejemplo de realización, el dispositivo 25 de accionamiento presenta una empuñadura 29 giratoria apoyada pudiendo girar en la carcasa de la máquina en forma no representada, sobresaliendo la sección 26 de accionamiento excéntrica respecto al eje 30 de giro. La sección 26 de accionamiento se forma en el ejemplo de realización, por un perno de arrastre que sobresale frontalmente de la cara frontal de la empuñadura 29 giratoria.

En la figura 1 está representada una posición Intermedia en la que el par 6, 7 desplazable de ruedas dentadas, sujeto por las dos palancas 12, 13 de engrane, adopta una posición intermedia inactiva en la que ninguna de las ruedas 6, 7 dentadas desplazables está engranada con ninguna de las ruedas 3, 4 dentadas estacionarias. La sección 26 de accionamiento adopta aquí su posición intermedia que se desprende en especial de la figura 2.

Si se gira la empuñadura 29 giratoria en la dirección según la flecha 31, la sección 26 excéntrica de accionamiento actúa sobre el punto 27 de ataque de la unida 15 de palanca, de manera que las dos unidades 15, 16 de palanca se desplazan en la dirección según la flecha 32 (véase figura 4). Aquí la rueda 6 dentada desplazable dispuesta delante en la dirección del movimiento llega a la rueda 3 dentada estacionaria hacia la que se mueve, y choca en esta, en caso de que la posición de rotación de las dos ruedas 3, 6 dentadas no permita un engrane inmediato. Mientras la palanca 12 de engrane que se encuentra delante en la dirección 32 del movimiento, accionada por la sección 26 de accionamiento girada 90º desde la posición intermedia, se despega alejándose de la rueda 6 dentada desplazable que choca en la rueda 3 dentada estacionaria, y llega a su posición terminal que se desprende de la figura 4, la palanca 13 de engrane posterior en la dirección 32 de movimiento, apoyando en la otra rueda 7 dentada desplazable, se queda detenida junto con el par 6, 7 desplazable de ruedas dentadas, tensando el dispositivo 17 elástico, de manera que la palanca 13 de engrane está aplicada con la fuerza del muelle en la dirección según la flecha 32. Ahora tan pronto, al girar uno de los árboles 2, 5, los dientes de la rueda 6 dentada desplazable llegan a una posición que cubra los entredientes de la rueda 3 dentada estacionaria, bajo la fuerza del muelle la palanca 13 de engrane desplaza el par 6, 7 desplazable de ruedas dentadas, más allá en la dirección 32, de manera que las dos ruedas 3, 6 dentadas se engranen una con otra, y el par desplazable de ruedas dentadas, adopte su posición de maniobra que se desprende de la figura 5, que corresponde a una de las dos marchas del engranaje, de manera que el árbol 5 unido con la herramienta, en caso de estar conectado el motor de la máquina, rote con la relación de desmultiplicación predeterminada por la relación de desmultiplicación de las ruedas 3, 6 dentadas.

Por el contrario si se gira el dispositivo 25 de accionamiento desde la posición intermedia según las figuras 1 a 3, en la dirección contraria a la flecha 31, la sección 26 de accionamiento bajo la acción sobre el punto 28 de ataque, arrastra la unidad 16 de palanca en la dirección 33 contraria a la flecha 32, de manera que la palanca 12 de engrane, posterior en la dirección 33 de movimiento, y que mediante el dispositivo 17 elástico está acoplada en su movimiento con la palanca 13 de engrane, anterior en la dirección de movimiento, desplaza el par 6, 7 desplazable de ruedas dentadas, en la dirección según la flecha 33. Se produce entonces la situación que se desprende de la figura 6, que corresponde a la de la figura 4. sólo que en dirección opuesta, es decir, la rueda 7 dentada desplazable situada delante en la dirección 33 de movimiento, choca contra la rueda 4 dentada estacionaria, de manera que la palanca 13 de engrane se aleja de la rueda 7 dentada desplazable. Mediante el giro subsiguiente de uno de los árboles 2, 5, la rueda 7 dentada desplazable se puede engranar en la rueda 4 dentada estacionaria, de manera que el par 6, 7 desplazable de ruedas dentadas llega a su segunda posición de maniobra según la figura 7, y con ello está puesta la segunda marcha del engranaje. La disposición según la figura 7 corresponde a la disposición según la figura 5, una vez más en dirección opuesta. En esta segunda posición de maniobra, la sección 26 de accionamiento está girada 90º en contra de la flecha 31, con respecto a la posición intermedia según las figuras 1 a 3. Así pues en las dos posiciones de maniobra, la sección 26 de accionamiento adopta dos posiciones opuestas entre sí, paralelamente a la dirección longitudinal de los árboles 2, 5.

Claims (8)

1. Dispositivo de cambio de velocidades para el tren de engranajes de una máquina herramienta, que presenta dos primeras ruedas dentadas dispuestas en un primer árbol, y dos segundas ruedas dentadas dispuestas en un segundo árbol paralelo al primer árbol, siendo estacionario uno de los dos pares de ruedas dentadas, y pudiendo desplazarse el otro par de ruedas dentadas, en dirección axial entre dos posiciones de maniobra, en cada una de las cuales se engranan una con otra una primera rueda dentada y una segunda rueda dentada, con dos palancas de engrane coordinadas al par desplazable de ruedas dentadas, caracterizado porque cada una de las dos palancas (12, 13) de engrane dispuestas en dirección axial a los dos lados del par (6, 7) desplazable de ruedas dentadas, está formada por una unidad (15, 16) de palanca guiada desplazable paralelamente a la dirección axial, estando coordinado a las dos unidades (15, 16) de palanca, un dispositivo (17) elástico que carga las palancas (12, 13) de engrane una en dirección hacia la otra, y un dispositivo (25) de accionamiento accionado por el usuario, con una sección (26) de accionamiento que se agarra entre las dos unidades (15, 16) de palanca, de manera que al accionar la sección (26) de accionamiento, en cada caso según la dirección de accionamiento, se actúa sobre una u otra unidad (15, 16) de palanca.

2. Dispositivo de cambio de velocidades según la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de las dos unidades (15, 16) de palanca presenta una sección (18,19) de apoyo guiada desplazable, estando dispuestas las dos secciones (18, 19) de apoyo a distancia una de otra, y estando dispuesto el dispositivo (17) elástico entre las dos secciones (18, 19) de apoyo, y cargando estas en la dirección de alejamiento una de otra.

3. Dispositivo de cambio de velocidades según la reivindicación 2, caracterizado porque cada una de las dos unidades (15, 16) de palanca presenta una sección (20, 21) de guía dispuesta guiada desplazable, a distancia de la sección (18, 19) de apoyo de la unidad (15, 16) de palanca en cuestión, estando dispuesta la sección (18, 19) de apoyo de cada unidad (15, 16) de palanca, entre la sección (18, 19) de apoyo y la sección (20, 21) de guía de la otra respectiva unidad (15, 16) de palanca.

4. Dispositivo de cambio de velocidades según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque las unidades (15, 16) de palanca con sus secciones (18, 19) de apoyo y en su caso con sus secciones (20, 21) de guía, están apoyadas desplazables en un bulón (22) de guía que las atraviesa.

5. Dispositivo de cambio de velocidades según la reivindicación 4, caracterizado porque el dispositivo (17) elástico se forma por un muelle helicoidal atravesado por el bulón (22) de guía.

6. Dispositivo de cambio de velocidades según alguna de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las dos unidades (15, 16) de palanca son piezas curvadas de chapa metálica.

7. Dispositivo de cambio de velocidades según alguna de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque cada una de las dos unidades (15, 16) de palanca, está configurada de una sola pieza.

8. Dispositivo de cambio de velocidades según alguna de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el dispositivo (25) de accionamiento presenta una empuñadura (29) giratoria apoyada pudiendo girar en la carcasa de la máquina, sobresaliendo la sección (26) de accionamiento, excéntrica respecto al eje (30) de giro.