DE10238653B4

DE10238653B4 - Getriebe für den Einbau in einen Spindelstößel einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE10238653B4
Application number: DE10238653A
Authority: DE
Inventors: Herbert J. Curdes; Alexander P. Desch
Original assignee: Desch Antriebstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Schiess 06449 Aschersleben De GmbH
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2022-08-24
Also published as: DE10238653A1

Abstract

Getriebe für den Einbau in einen Spindelstößel einer Werkzeugmaschine umfassend
– mindestens eine Antriebswelle;
– mindestens eine Abtriebswelle (45), die zum Antrieb der Spindel (3) der Werkzeugmaschine dient sowie
– mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe (10, 11), die die Drehbewegung der mindestens einen Antriebswelle mit mindestens zwei unterschiedlichen Übersetzungen auf die mindestens eine Abtriebswelle (45) übertragen kann,
– wobei ein Getriebegehäuse (8) zur Aufnahme der mindestens einen Planetengetriebestufe (10, 11) vorgesehen ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
– das Getriebe (2) weiterhin innerhalb des Getriebegehäuses (8) angeordnete Hydraulikmittel und Schaltmittel umfasst, die die Umschaltung der mindestens einen schaltbaren Planetengetriebestufe (10, 11) bewirken können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für den Einbau in einen Spindelstößel einer Werkzeugmaschine umfassend mindestens eine Antriebswelle, mindestens eine Abtriebswelle, die zum Antrieb der Spindel der Werkzeugmaschine dient, sowie mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe, die die Drehbewegung der mindestens einen Antriebswelle mit mindestens zwei unterschiedlichen Übersetzungen auf die mindestens eine Abtriebswelle übertragen kann.

Ein Getriebe der vorgenannten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 02 948 A1 bekannt. Das bei der darin beschriebenen Vorrichtung in den Spindelstößel der Werkzeugmaschine eingebaute Getriebe ist als mehrstufiges schaltbares Planetengetriebe ausgeführt und weist somit mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe auf. Bei der in der vorgenannten Offenlegungsschrift beschriebenen Spindelanordnung dient das schaltbare Planetengetriebe dazu, die Spindel der Werkzeugmaschine anzutreiben. Die Schaltbarkeit eines derartigen in einem begrenzten Raum eingebauten Getriebes stellt bei dem vorgenannten Stand der Technik ein vergleichsweise großes Problem dar. In der Regel wird nämlich die Schaltbarkeit eines schaltbaren Planetengetriebes dadurch erzielt, dass außerhalb des Getriebes eine betätigbare Schaltvorrichtung angeordnet ist, deren Schaltvorgänge über Schaltstangen übertragen werden, die sich von der außerhalb des Getriebes angeordneten Schaltvorrichtung in das Innere des Getriebes bis zu der schaltenden Planetengetriebestufe erstrecken. Diese Schaltstangen erstrecken sich dabei in axialer Richtung durch das Getriebe, so dass zwischen der schaltbaren Planetengetriebestufe und der außerhalb des Planetengetriebes angeordneten Schaltvorrichtung keine in der Flucht der Schaltstangen befindlichen drehbaren Teile angeordnet werden können. Aus diesem Grunde müssen die drehbaren Teile beispielsweise der zu schaltenden Planetengetriebestufe oder beispielsweise weiterer zwischen dieser und der Schaltvorrichtung befindlicher Getriebestufen oder Getriebeteile außerhalb der Flucht dieser Schaltstangen angeordnet werden, wodurch der Raum, den das Getriebe einnimmt, deutlich vergrößert wird.

Bei der aus dem vorgenannten Stand der Technik bekannten Spindelanordnung an einer Werkzeugmaschine erweist sich weiterhin als nachteilig, dass zusätzliche Dreh- oder Schwenkbewegungen des nachgeschalteten Werkzeugträgers nicht erfolgen können oder nicht durch das in den Spindelstößel eingebaute Getriebe übertragen werden können.

Es sind darüber hinaus Spindelantriebsvorrichtungen aus der DE 44 25 576 A1 und DE 41 33 349 A1 bekannt. Die DE 44 25 576 A1 weist jedoch kein Planetengetriebe auf und zeichnet sich durch eine ausladende Bauform aus. Die DE 41 33 349 A1 weist eine Anzahl unterschiedlicher Getriebeanordnungen auf, die ebenfalls eine wenig kompakte Bauform hervorrufen.

Eine weitere Spindelantriebsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine ist aus der DE 42 01 849 C2 bekannt. Hier wird eine Spindelantriebseinrichtung mit randseitig des Getriebegehäuses vorgesehenen Hydraulikelementen zur Steuerung der Schaltmittel offenbart. Als nachteilig in diesem Zusammenhang erweist sich auch hier die wenig kompakte Bauweise der Spindelantriebsvorrichtung.

Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung eines Getriebes der eingangs genannten Art, das bei gleicher oder erweiterter Funktionalität kompakter aufgebaut ist.

Dies wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 erzielt.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ist vorgesehen, dass das Getriebe weiterhin innerhalb des Getriebes angeordnete Hydraulik- und Schaltmittel umfasst, die die Umschaltung der mindestens einen schaltbaren Planetengetriebestufe bewirken können. Durch diese Maßnahme wird somit die Schaltvorrichtung oder ein großer Teil der aus dem Stand der Technik bekannten Schaltvorrichtung in das Innere des Getriebes verlagert so dass nicht von der Außenseite des Getriebes in axialer Richtung Schaltstangen durch einen Großteil des Getriebes hindurchgeführt werden müssen. Dadurch kann zwischen der mindestens einen auf diese Weise schaltbaren Planetengetriebestufe und dem beispielsweise motorseitigen Ende des Getriebes der durch das Fehlen der Schaltstangen frei gewordene Raum für bewegliche Teile genutzt werden. Auf diese Weise kann das Getriebe kompakter aufgebaut werden.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 ist vorgesehen, dass das Getriebe weiterhin ein Getriebegehäuse sowie eine zweite Abtriebswelle umfasst, die als Hohlwelle ausgeführt ist und das Getriebegehäuse zumindest abschnittsweise umgibt. Durch diese zweite, als Hohlwelle ausgeführte Abtriebswelle können von dem erfindungsgemäßen Getriebe Dreh- oder Schwenkbewegungen des nachgeschalteten Werkzeugträgers beispielsweise einer Fräsmaschine veranlasst werden. Insbesondere wird dabei durch die erfindungsgemäße Anordnung der zweiten Abtriebswelle in Form einer das Getriebegehäuse zumindest abschnittsweise umgebenden Hohlwelle die geforderte Kompaktheit des Getriebes gewährleistet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Hydraulikmittel und / oder die Schaltmittel mindestens eine Schaltstange. Hierbei kann die mindestens eine Schaltstange in einer zylindrischen Ausnehmung im Inneren des Getriebes derart beweglich angeordnet sein, dass durch Bewegung der mindestens einen Schaltstange die mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe geschaltet wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik ragt bei dem erfindungsgemäßen Getriebe die Schaltstange nicht von der schaltbaren Planetengetriebestufe durch das gesamte Getriebe zur Außenseite, sondern befindet sich in einem beispielsweise auf die schaltbare Planetengetriebestufe begrenzten Bereich des Getriebes, so dass dadurch davor und dahinter liegende Bereiche des Getriebes nicht oder nur unwesentlich durch die Schaltbarkeit der entsprechenden Planetengetriebestufe beeinträchtigt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass der mindestens einen schaltbaren Planetengetriebestufe zwei Schaltstangen zugeordnet sind, die auf gegenüberliegenden Seiten des Getriebes angeordnet sind. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass das Getriebe zwei schaltbare Planetengetriebestufen umfasst, die die Drehbewegung der mindestens einen Antriebswelle mit mindestens drei, vorzugsweise vier unterschiedlichen Übersetzungen auf die mindestens eine Abtriebswelle übertragen können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Getriebe Hydraulikkanäle, die Hydraulikflüssigkeit unter Druck zu den innerhalb des Getriebes angeordneten Hydraulik- und / oder Schaltmitteln führen können. Dabei können vorzugsweise über die Hydraulikkanäle die zylindrischen Ausnehmungen für die Bewegung der Schaltstangen mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Die beispielsweise als Bohrungen in Getriebezwischenwänden angelegten Ausnehmungen dienen somit als Zylinder für die Schaltstangen, die als Kolben in diesen Ausnehmungen bzw. in diesen Zylindern hin- und herbewegt werden können. Mit anderen Worten dienen dabei diese in den als Ausnehmungen ausgeführten Zylindern bewegbaren Kolben in Baueinheit als Schub- und Führungsstangen. Je nachdem, ob der vor oder hinter einer entsprechenden Schaltstange befindliche Abschnitt der entsprechenden zylindrischen Ausnehmung mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird, wird die Schaltstange in die eine oder in die andere Richtung bewegt, so dass dadurch die entsprechende Planetengetriebestufe geschaltet wird. Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung des Getriebes müssen somit nicht mehr Schaltstangen durch das gesamte Getriebe geführt werden sondern nur noch Hydraulikkanäle, die jedoch keinen linearen axialen Verlauf durch das Getriebe nehmen müssen sondern entsprechend den zwischen der schaltbaren Planetengetriebestufe und dem beispielsweise motorseitigen Ende angeordneten weiteren drehbaren Teile sinnvoll geführt sein können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind im Bereich der Schaltstangen oder im Bereich von mit den Schaltstangen verbundenen Auslöseblöcken Nährungsschalter angeordnet, die die Bewegung der Schaltstangen bzw. das Schalten der mindestens einen Planetengetriebestufe detektieren können. Bei diesen Nährungsschaltern kann es sich beispielsweise um induktive Grenztaster handeln.

Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die Nährungsschalter über Kabel, die durch Kabelkanäle aus dem Getriebe herausgeführt sind, Signale, die das Schalten der mindestens einen Planetengetriebestufe anzeigen, aus dem Getriebe heraus übertragen können. Diese Kabel können dabei trocken durch die entsprechend gegenüber flüssigkeitsführenden Bereichen des Getriebes abgedichteten Kabelkanäle aus dem Gehäuse des Getriebes herausgeführt sein. Die Ansteuerung der Hydraulik und / oder Schaltmittel des erfindungsgemäßen Getriebes geschieht somit zum einen über die Hydraulikkanäle und zum anderen über die Kabel, die mit den Nährungsschaltern in Verbindung stehen. Ein Schaltvorgang wird durch das Öffnen eines Ventils verursacht, das einen entsprechenden Hydraulikkanal mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Nach Detektierung des erfolgten Schaltvorgangs durch den entsprechenden Nährungsschalter wird über ein entsprechendes damit verbundenes Kabel das erfolgreiche Schalten der Planetengetriebestufe an eine entsprechende für die Schaltung verantwortliche Steuereinheit übermittelt.

Erfindungsgemäß kann für das Schalten der mindestens einen Planetengetriebestufe eine Schaltmuffe vorgesehen sein, die mit der mindestens einen Schaltstange verbunden ist und von dieser bewegt werden kann. Hierbei kann der Antrieb der mindestens einen schaltbaren Planetengetriebestufe über eine Ritzelwelle oder eine Zwischenwelle mit Außenverzahnung erfolgen. Die mindestens eine Schaltmuffe kann eine Innenverzahnung aufweisen, die in einer ersten Schaltstellung mit der Außenverzahnung der Ritzelwelle und / oder der Zwischenwelle kämmen kann. Weiterhin kann der Abtrieb der mindestens einen Planetengetriebestufe über einen Planetenträger erfolgen, der vorzugsweise eine Innenverzahnung aufweist. Dabei kann die mindestens eine Schaltmuffe eine Außenverzahnung aufweisen, die in einer zweiten Schaltstellung mit der Innenverzahnung des Planetenträgers kämmen kann. Durch die Bewegung der Schaltmuffe kann somit zum einen eine drehfeste Verbindung mit dem über den Planetenträger erfolgenden Abtrieb der Planetengetriebestufe erfolgen, so dass dadurch die Drehbewegung der vorgenannten Abtriebswelle unter Zwischenschaltung der Planetengetriebestufe mit ihrer spezifischen Übersetzung auf die Abtriebswelle übertragen wird. Die Schaltmuffe kann weiterhin in eine andere Stellung verschoben werden, in der sie drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, so dass die Drehbewegung ohne Zwischenschaltung der schaltbaren Planetengetriebestufe von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertragen wird.

Die Drehbewegung der Schaltmuffe kann über eine Innenverzahnung auf eine Abtriebswelle oder Zwischenwelle mit entsprechender Außenverzahnung übertragen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Getriebe weiterhin ein Planetengetriebe, dessen Abtriebswelle der zweiten Abtriebswelle entspricht oder mit der zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden ist. Dieses zusätzliche Planetengetriebe kann als zweistufiges insbesondere nicht schaltbares Planetengetriebe ausgeführt sein. Über dieses zusätzliche Planetengetriebe kann somit die Dreh- oder Schwenkbewegung eines nachgeschalteten Werkzeugträgers der Werkzeugmaschine erfolgen.

Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Gestaltung ist die Antriebswelle für die mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe oder für eine der schaltbaren Planetengetriebestufen durch das mit der zweiten Abtriebswelle verbundene zusätzliche Planetengetriebe hindurchgeführt. Auf diese Weise können sowohl die mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe für den Spindeltrieb als auch das Planetengetriebe für die Dreh- oder Schwenkbewegungen des nachgeschalteten Werkzeugträgers in dem erfindungsgemäßen Getriebe in axialer Richtung hintereinander eingebaut sein, so dass sich ein vergleichsweise geringer Durchmesser des erfindungsgemäßen Getriebes bei verbessertem Funktionsumfang ergibt.

Vorteilhafterweise weist das Getriebe eine mittige zylindrische Öffnung auf, die sich axial durch die mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe sowie sich davor und dahinter anschließende Abschnitte des Getriebes erstreckt. Insbesondere ist die mittige zylindrische Öffnung gegenüber dem übrigen Getriebe derart abgedichtet, dass im wesentlichen kein Öl und / oder sonstige Medien aus dem Getriebe in die Öffnung eindringen kann. Weiterhin kann die mittige zylindrische Öffnung als Durchgriffsöffnung für eine Betätigungsstange dienen. Insbesondere kann sich dabei die mittige zylindrische Öffnung axial durch das gesamte Getriebe erstrecken. Diese mittige zylindrische Öffnung gewährleistet somit eine trockene Durchführung einer entsprechenden mechanischen Betätigungsstange, beispielsweise für die Werkzeugspannung.

Erfindungsgemäß können in dem Getriebe Versorgungskanäle vorgesehen sein, insbesondere Versorgungskanäle für Hydraulikflüssigkeit, Schmieröl und Kühlmittel. Es kann sich bei entsprechender Auslegung der schaltbaren Planetengetriebestufen und unter Umständen damit verbundenen hohen Differenzgeschwindigkeiten ausschließen, die schaltbaren Planetengetriebestufen teilweise oder ganz mit Schmieröl und / oder Kühlmittel zu fluten. Daher gewährleisten die vorgenannten separaten Versorgungskanäle insbesondere für Schmieröl und Kühlmittel eine ausreichende Schmierung und Kühlung des Getriebes sowohl in einer horizontalen als auch in einer vertikalen Einbaulage. Diese Schmierung und Kühlung durch entsprechende separate Versorgungskanäle, die insbesondere gegenüber dem restlichen Getriebe abgedichtet sind, kann durch externe Pumpen, wie Saug- und Druckpumpen unterstützt bzw. sichergestellt werden.

Im wesentlichen alle oder die meisten der Anschlüsse für die vorgenannten Versorgungskanäle können beispielsweise im motorseitigen Endbereich des Getriebes an einer von außen zugänglichen beispielsweise ringförmigen Stelle an der Oberfläche des Getriebegehäuses angeordnet sein. Diese Zusammenfassung der Anschlüsse für die Versorgungskanäle erleichtert zum einen die Wartung und zum anderen den Anschluss an externe in dem Spindelstößel vorhandene Leitungen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fließt in dem Zwischenraum zwischen der als Hohlwelle ausgeführten zweiten Abtriebswelle und dem Getriebegehäuse Kühlmittel. Es kann sich bei diesem Kühlmittel beispielsweise um das Kühlmittel handeln, das durch die vorgenannten Versorgungskanäle durch die schaltbaren Planetengetriebestufen hindurchgetreten ist. Abtriebsseitig kann dieses Kühlmittel aus entsprechenden außen liegenden radialen Öffnungen aus dem Getriebegehäuse austreten. Das Kühlmittel kühlt auf diese Weise von außen das Getriebegehäuse und von innen die Hohlwelle.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

1 eine schematische Ansicht einer Anordnung eines erfindungsgemäßen Getriebes in einem Spindelstößel einer Werkzeugmaschine;
2 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Getriebes;
3 eine Detailansicht gemäß dem Pfeil III in 2;
4 einen Querschnitt gemäß den Pfeilen IV – IV in 2;
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen.
Aus 1 ist ein Spindelstößel 1 ersichtlich, der Teil einer Werkzeugmaschine ist. In dem Spindelstößel 1 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe 2 untergebracht, das zum einen eine Spindel 3 der Werkzeugmaschine sowie zum anderen eine hohle Abtriebswelle 4 für Dreh- und Schwenkbewegungen des Werkzeugträgers der Werkzeugmaschine antreiben kann. Die hohle Abtriebswelle 4 wird auch als Abtriebswelle für den C-Achstrieb bezeichnet. Aus 1 ist ersichtlich, dass die hohle Abtriebswelle 4 vermittels Lager 5 drehbar im Inneren des Spindelstößels gelagert ist und in einen Endflansch 70 mündet. In dem Spindelstößel 1 sind weiterhin zwei Motoren 6, 7 untergebracht, von denen der in 1 rechte Motor den Motor 6 für den Antrieb der Spindel 3 darstellt, wohingegen der in 1 linke Motor 7 für die Dreh- und / oder Schwenkbewegungen des Werkzeugträgers und somit für den Antrieb der Abtriebswelle 4 verantwortlich ist.
Das erfindungsgemäße Getriebe 2 umfasst ein Getriebegehäuse 8, in dem ein zweistufiges Planetengetriebe 9 sowie zwei schaltbare Planetengetriebestufen 10, 11 untergebracht sind. Das zweistufige Planetengetriebe 9 überträgt die Drehbewegung des Motors 7 auf die hohle Abtriebswelle 4 des C-Achstriebs. Über die zwei schaltbaren Planetengetriebestufen 10, 11 wird die Drehbewegung des Motors 6 auf die Spindel 3 übertragen. Dabei ist aus 1 weiterhin ersichtlich, dass die Abtriebswelle 12 des Motors 6 durch den Motor 7, durch die Abtriebswelle 13 des Motors 7 und durch das zweistufige Planetengetriebe 9 hindurchgeführt ist und endseitig drehfest mit der als Ritzelwelle 14 ausgeführten Antriebswelle der ersten schaltbaren Planetengetriebestufe 10 verbunden ist. Weiterhin ist die Abtriebswelle 13 drehfest mit der als Ritzelwelle 15 ausgeführten Antriebswelle des zweistufigen Planetengetriebes 9 verbunden.
Aus 2 lassen sich detaillierter die Einzelheiten des erfindungsgemäßen Getriebes entnehmen. Insbesondere ist die als Sonnenrad dienende Ritzelwelle 15 der ersten Planetenstufe des zweistufigen Planetengetriebes 9 ersichtlich. Diese Ritzelwelle 15 kämmt mit Planetenrädern 16, die auf einem Planetenträger 17 drehbar gelagert sind. Auf der Außenseite der ersten Stufe des Planetengetriebes 9 kämmen die Planetenräder 16 mit einer Innenverzahnung 18 des Getriebegehäuses 8, die als Hohlrad wirkt. Der Abtrieb der ersten Stufe des Planetengetriebes 9 erfolgt über den Planetenträger 17, wobei der Planetenträger 17 ausgangsseitig in eine Zwischenwelle 20 mündet. Die Zwischenwelle 20 erstreckt sich von dem abtriebsseitigen Ende des Planetenträgers 17 in die zweite Stufe des Planetengetriebes 9 hinein und weist im Bereich dieser zweiten Stufe eine als Sonnenrad dienende Außenverzahnung 21 auf.
Diese Außenverzahnung 21 kämmt mit Planetenrädern 22, die auf einem Planetenträger 23 drehbar gelagert sind. Der Planetenträger 23 ist drehfest mit dem Getriebegehäuse 8 verbunden. Die Planetenräder 22 kämmen außen mit einem Hohlrad 24, das gegenüber dem Getriebegehäuse 8 drehbar gelagert ist. An dieses Hohlrad 24 ist die Abtriebswelle 4 anbringbar. Beispielsweise kann die Abtriebswelle 4 an das Hohlrad 24 angeschweißt werden. Der Abtrieb der zweiten Stufe des Planetengetriebes 9 erfolgt somit über das Hohlrad 24.
Aus 2 ist ersichtlich, dass die Ritzelwelle 14 mit Planetenrädern 26 kämmt, die auf einem Planetenträger 27 drehbar gelagert sind. Eine Innenverzahnung 28 des Gehäuses 8 dient als Hohlrad der ersten schaltbaren Planetengetriebestufe 10.
Abtriebsseitig ist der Planetenträger 27 mit einer Innenverzahnung 29 ausgestattet, die mit einer Außenverzahnung 30 einer Schaltmuffe 31 kämmen kann. Die Außenverzahnung 30 ist endseitig, d. h. auf der rechten Seite in 2 an der Schaltmuffe 31 angebracht. Die Schaltmuffe 31 weist weiterhin auf ihrer Innenseite eine Innenverzahnung 32 auf, die bei der in 2 abgebildeten Stellung mit der Außenverzahnung der Ritzelwelle 14 kämmt. Da ersichtlich gleichzeitig die Außenverzahnung 30 der Schaltmuffe 31 und die Innenverzahnung 29 des Planetenträgers 27 in der in 2 abgebildeten Schaltstellung nicht miteinander kämmen, wird in dieser Stellung die erste schaltbare Planetengetriebestufe 10 überbrückt. Die Drehbewegung der Ritzelwelle 14 wird über die Schaltmuffe 31 direkt auf eine als Ritzelwelle ausgeführte Zwischenwelle 33 übertragen, deren Außenverzahnung 34 mit einer weiteren Innenverzahnung 25 der Schaltmuffe 31 kämmt.
In einer zweiten Schaltstellung, in der die Schaltmuffe 31 nach links in 2 verschoben ist, kann die Außenverzahnung 30 der Schaltmuffe 31 in Eingriff mit der Innenverzahnung 29 des Planetenträgers 27 geraten, wobei gleichzeitig die Innenverzahnung 32 der Schaltmuffe 31 außer Eingriff mit der Ritzelwelle 14 gerät, so dass die Drehbewegung der Ritzelwelle 13 über die erste schaltbare Planetengetriebestufe 10 mit dem Planetenträger 27 als Abtrieb auf die Zwischenwelle 33 übertragen wird. Das Hin- und Herschieben der Schaltmuffe 31 geschieht über im nachfolgenden noch näher beschriebene Hydraulikmittel bzw. Schaltmittel.
Die Zwischenwelle 33 weist in 2 weiter links im Bereich der zweiten schaltbaren Planetengetriebestufe 11 eine weitere als Sonnenrad dienende Außenverzahnung 19 auf, die mit Planetenrädern 36 kämmt. Die Planetenräder 36 sind drehbar auf einem Planetenträger 37 gelagert und kämmen außen mit einer Innenverzahnung 38 des Gehäuses 8, die als Hohlrad dient.
Wie bei der ersten schaltbaren Planetengetriebestufe 10 weist auch der Planetenträger 37 der zweiten schaltbaren Planetengetriebestufe 11 abtriebsseitig eine Innenverzahnung 39 auf, die mit einer Außenverzahnung 40 einer weiteren Schaltmuffe 41 kämmen kann. Die Schaltmuffe 41 weist weiterhin endseitig auf der in 2 rechten Seite, d. h. der zweiten schaltbaren Planetengetriebestufe zugewandten Seite eine Innenverzahnung 42 auf, die in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel mit der als Sonnenrad dienenden Außenverzahnung 35 der Zwischenwelle 33 kämmt. Da gleichzeitig die Außenverzahnung 40 der Schaltmuffe 41 in der in 2 abgebildeten Schaltstellung nicht mit der Innenverzahnung 39 des Planetenträgers 37 kämmt, wird in der abgebildeten Schaltstellung auch die zweite schaltbare Planetengetriebestufe überbrückt.
Auch bei dieser zweiten Planetengetriebestufe 11 kann durch Verschieben der Schaltmuffe 41, insbesondere in 2 durch Verschieben nach links die Außenverzahnung 40 der Schaltmuffe 41 mit der Innenverzahnung 39 des Planetenträgers 37 in Eingriff gebracht werden, so dass die Drehbewegung der Zwischenwelle 33 über die zweite schaltbare Planetengetriebestufe 11 auf die Schaltmuffe 41 übertragen wird. Die Schaltmuffe 41 weist weiterhin eine abtriebsseitig angeordnete Innenverzahnung 43 auf, die mit einer entsprechenden Außenverzahnung 44 einer Abtriebswelle 45 kämmt. Die Abtriebswelle 45 ist, wie dies aus 1 ersichtlich ist, drehfest mit der Spindel 3 verbunden bzw. verbindbar.
Die Bewegung der Schaltmuffen 31, 41 in axialer Richtung des erfindungsgemäßen Getriebes 2 zum Schalten der schaltbaren Planetengetriebestufen 10, 11 erfolgt durch Hydraulikmittel und Schaltmittel, die im wesentlichen innerhalb des Getriebes 2 angeordnet sind. Diese Hydraulikmittel und Schaltmittel umfassen drehbar mit der ersten Schaltmuffe 31 verbundene Schaltstangen 46 sowie drehbar mit der zweiten Schaltmuffe 41 verbundene Schaltstangen 47. Die Schaltstangen 46 sind aus 3 ersichtlich. Jede der schaltbaren Planetengetriebestufen 10, 11 weist zwei Schaltstangen 46, 47 auf, die sich in axialer Richtung erstrecken und radial einander gegenüberliegend auf unterschiedlichen Seiten der jeweiligen Schaltmuffen 31, 41 angeordnet sind. Die Schaltstangen 46, 47 weisen im wesentlichen eine zylindrische Form auf und sind axial beweglich in zylindrischen Ausnehmungen 48, 49, deren Innendurchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser der Schaltstangen 46, 47 entspricht und die sich ebenfalls axial in dem Getriebe 2 erstrecken.
Die zylindrischen Ausnehmungen 48, 49 sind gegenüber dem übrigen Getriebe 2 derart abgedichtet, dass sie vor und hinter den Schaltstangen 46, 47 über Hydraulikkanäle 50, 51, 52 (siehe dazu 3) mit Druck beaufschlagt werden können. In 3 und 4 ist beispielhaft verdeutlicht, wie durch eine radial außenliegende Einlassöffnung 53 für Hydraulikflüssigkeit über einen axialen Hydraulikkanal 50 einem links von den Schaltstangen 46 der ersten schaltbaren Planetengetriebestufe 10 angeordneten Abschnitt der entsprechenden zylindrischen Ausnehmung 48 über einen von dem Hydraulikkanal 50 radial nach innen führenden Hydraulikkanal 51 Hydraulikflüssigkeit zugeleitet werden kann, um durch den in dem vorgenannten Abschnitt aufgebauten Druck die Schaltstange 46 nach rechts in 3 zu schieben. Über einen weiteren nicht abgebildeten Hydraulikkanal kann durch eine entsprechende nicht abgebildete Einlassöffnung über den radial nach innen führenden Kanal 52 dem rechts von der Schaltstange 46 angeordneten Abschnitt der entsprechenden zylindrischen Ausnehmung 48 ebenfalls eine Hydraulikflüssigkeit unter Druck zugeführt werden, so dass dadurch die Schaltstange 46 auch nach links in 3 geschoben werden kann. Die Einlassöffnungen 53 für Hydraulikflüssigkeit befinden sich somit im motorseitigen Endbereich auf der radialen Außenseite des Getriebegehäuses 8, wohingegen die übrigen Hydraulik- und Schaltmittel jeweils im Bereich der schaltbaren Planetengetriebestufen 10, 11 angeordnet sind.
Aus 2 sind Nährungsschalter 54, 55 für die erste schaltbare Planetengetriebestufe 10 sowie Nährungsschalter 56, 57 für die zweite schaltbare Planetengetriebestufe 11 ersichtlich. Die Nährungsschalter 54, 55, 56, 57 sind als induktive Grenztaster ausgebildet. Die Nährungsschalter 54, 55, 56, 57 wirken jeweils mit einem Auslöseblock 58, 59 zusammen, der mit einer der Schaltstangen 46 bzw. mit einer der Schaltstangen 47 verbunden ist. Die Nährungsschalter 54, 55, 56, 57 können auf diese Weise die Endstellung der Schaltstangen 46, 47 ermitteln. Signale der Nährungsschalter 54, 55, 56, 57 können über entsprechend aus dem Getriebe herausgeführte Kabel nach außen übermittelt werden. Aus
4 sind derartige Kabelkanäle 60, 61 mit radial außenliegenden Austrittsöffnungen 62, 63 ersichtlich. Der Austritt erfolgt im Bereich des zweistufigen Planetengetriebes 9 für den C-Achstrieb. In diesem Bereich sind, wie dies aus 4 ersichtlich ist, weitere Eintritts- und Austrittsöffnungen für andere Versorgungskanäle angeordnet. Im einzelnen handelt es sich beispielsweise um Öffnungen 64 für die Schmierölabsaugung, die Einlassöffnungen 53 für die Hydraulikflüssigkeit, eine Öffnung 65 für den Eintritt von Kühlmittel sowie eine Öffnung 66 für den Austritt von Kühlmittel. Eine weitere Öffnung 67 für den Eintritt von Schmieröl in das zweistufige Planetengetriebe 9 für den C-Achsbetrieb ist aus 2 ersichtlich. Aus dem zweistufigen Planetengetriebe 9 gelangt das Schmieröl durch Übergänge in die erste und die zweite schaltbare Planetengetriebestufe 10, 11.
Aus 4 ist ersichtlich, dass auch die Stege 69 des Planetenträgers 23 Bohrungen aufweisen, die den Hindurchtritt von Medien und Kabeln ermöglichen.
Das durch die Öffnungen 65 in entsprechende Kanäle eingetretene Kühlmittel gelangt im wesentlichen durch das gesamte Getriebe hindurch und tritt im Bereich der zweiten Schaltgetriebestufe 11 nach außen aus dem Getriebegehäuse 8 aus. In dem zylindermantelförmigen Hohlraum 71 (siehe 1) der zwischen der Außenseite des Getriebegehäuses 8 und der Innenseite der Abtriebswelle 4 für den C-Achstrieb gebildet ist, fließt das Kühlöl nach rechts in 1 zurück im wesentlichen bis zum dem abtriebsseitigen Anfang des Hohlrades 24. An dieser Stelle tritt das Kühlöl durch entsprechend angeordnete Eintrittsöffnungen und radiale Kanäle einen Kanal 72 über, der im Bereich des Schnittes gemäß 4 über einen radialen Kanal in die Öffnung 66 für den Austritt des Kühlöls mündet.
Aus 2 und 4 ist weiterhin ersichtlich, dass radial in der Mitte des Getriebes 2 eine sich axial durch das gesamte Getriebe erstreckende zylindrische Öffnung 73 vorgesehen ist, die für die Hindurchführung einer mechanischen Betätigungsstange beispielsweise für die Werkzeugspannung dient. Diese zylindrische Öffnung 73 ist gegenüber dem Getriebe 2 derart abgedichtet, dass kein Schmieröl, und auch keine anderen Medien in diese Öffnung 73 eintreten können.

1: Spindelstößel
2: Getriebe
3: Spindel
4: Abtriebswelle für C-Achstrieb
5: Lager von 4
6: Motor für Spindelantrieb
7: Motor für C-Achse
8: Getriebegehäuse
9: Planetengetriebe für C-Achse
10: Erste schaltbare Planetengetriebestufe
11: Zweite schaltbare Planetengetriebestufe
12: Abtriebswelle von 6
13: Abtriebswelle von 7
14: Ritzelwelle für Spindeltrieb
15: Ritzelwelle für C-Achstrieb
16: Planetenrad in 9
17: Planetenträger für 16
18: Innenverzahnung als Hohlrad in 9
19: Außenverzahnung von 33
20: Zwischenwelle in 9
21: Außenverzahnung auf 20
22: Planetenrad in 9
23: Planetenträger für 22
24: Hohlrad in 9
25: Innenverzahnung von 31
26: Planetenrad in 10
27: Planetenträger für 26
28: Innenverzahnung als Hohlrad in 10
29: Innenverzahnung an 27
30: Außenverzahnung an 31
31: Schaltmuffe
32: Innenverzahnung an 31
33: Zwischenwelle zwischen 10 und 11
34: Außenverzahnung an 31
35: Außenverzahnung an 33
36: Planetenrad in 11
37: Planetenträger für 36
38: Innenverzahnung als Hohlrad in 11
39: Innenverzahnung von 37
40: Außenverzahnung von 41
41: Schaltmuffe
42: Innenverzahnung von 41
43: Innenverzahnung von 41
44: Außenverzahnung von 45
45: Abtriebswelle
46, 47: Schaltstangen
48, 49: Zylindrische Ausnehmungen für 46, 47
50, 51, 52: Hydraulikkanäle
53: Einlassöffnung für Hydraulikflüssigkeit
54, 55, 56, 57: Nährungsschalter
58, 59: Auslöseblock
60, 61: Kabelkanal
62, 63: Austrittsöffnungen für 60, 61
64: Öffnungen für Schmierölabsaugung
65: Öffnung für Eintritt von Kühlöl
66: Öffnung für Austritt von Kühlöl
67: Öffnung für Eintritt von Schmieröl
69: Stege von 23
70: Endflansch an 4
71: Hohlraum zwischen 8 und 4
72: Kanal für Kühlöl
73: Mittige zylindrische Öffnung

Claims

Getriebe für den Einbau in einen Spindelstößel einer Werkzeugmaschine umfassend – mindestens eine Antriebswelle; – mindestens eine Abtriebswelle (45), die zum Antrieb der Spindel (3) der Werkzeugmaschine dient sowie – mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe (10, 11), die die Drehbewegung der mindestens einen Antriebswelle mit mindestens zwei unterschiedlichen Übersetzungen auf die mindestens eine Abtriebswelle (45) übertragen kann, – wobei ein Getriebegehäuse (8) zur Aufnahme der mindestens einen Planetengetriebestufe (10, 11) vorgesehen ist; dadurch gekennzeichnet, dass – das Getriebe (2) weiterhin innerhalb des Getriebegehäuses (8) angeordnete Hydraulikmittel und Schaltmittel umfasst, die die Umschaltung der mindestens einen schaltbaren Planetengetriebestufe (10, 11) bewirken können.
Getriebe nach Anspruch 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) weiterhin ein Getriebegehäuse (8) sowie eine zweite Abtriebswelle (4) umfasst, die als Hohlwelle ausgeführt ist und das Getriebegehäuse (8) zumindest abschnittsweise umgibt.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikmittel und / oder die Schaltmittel mindestens eine Schaltstange (46, 47) umfassen.
Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schaltstange (46, 47) in einer zylindrischen Ausnehmung (48, 49) im Inneren des Getriebes (2) derart beweglich angeordnet ist, dass durch Bewegung der mindestens einen Schaltstange (46, 47) die mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe (10, 11) geschaltet wird.
Getriebe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens einen schaltbaren Planetengetriebestufe (10, 11) zwei Schaltstangen (46, 47) zugeordnet sind, die auf gegenüberliegenden Seiten im Inneren des Getriebes (2) angeordnet sind.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) zwei schaltbare Planetengetriebestufen (10, 11) umfasst, die die Drehbewegung der mindestens einen Antriebswelle mit mindestens drei, vorzugsweise vier unterschiedlichen Übersetzungen auf die mindestens eine Abtriebswelle (45) übertragen können.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) Hydraulikkanäle (50, 51, 52) umfasst, die Hydraulikflüssigkeit unter Druck zu den innerhalb des Getriebes angeordneten Hydraulik- und / oder Schaltmitteln zuführen können.
Getrieben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass über die Hydraulikkanäle (50, 51, 52) die zylindrischen Ausnehmungen (48, 49) für die Bewegung der Schaltstangen (46, 47) mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden können.
Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Schaltstangen (46, 47) oder im Bereich von mit den Schaltstangen verbundenen Auslöseblöcken (58, 59) Nährungsschalter (54, 55, 56, 57) angeordnet sind, die die Bewegung der Schaltstangen (46, 47) bzw. das Schalten der mindestens einen Planetengetriebestufe (10, 11) detektieren können.
Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nährungsschalter (54, 55, 56, 57) über Kabel, die durch Kabelkanäle (60, 61) aus dem Getriebe heraus geführt sind, Signale, die das Schalten der mindestens einen Planetengetriebestufe (10, 11) anzeigen, aus dem Getriebe heraus übertragen können.
Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für das Schalten der mindestens einen Planetengetriebestufe (10, 11) eine Schaltmuffe (31, 41) vorgesehen ist, die drehbar mit der mindestens einen Schaltstange (46, 47) verbunden ist und von dieser bewegt werden kann.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der mindestens einen schaltbaren Planetengetriebestufe (10, 11) über eine Ritzelwelle (14) oder eine Zwischenwelle (33) mit Außenverzahnung (34, 35) erfolgt.
Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schaltmuffe (31, 41) eine Innenverzahnung (25, 32, 42, 43) aufweist, die in einer ersten Schaltstellung mit der Außenverzahnung (34, 35) der Ritzelwelle (14) und / oder der Zwischenwelle (33) kämmen kann.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb der mindestens einen Planetengetriebestufe (10, 11) über einen Planetenträger (27, 37) erfolgt, der vorzugsweise eine Innenverzahnung (29, 39) aufweist.
Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schaltmuffe (31, 41) eine Außenverzahnung (30, 40) aufweist, die in einer zweiten Schaltstellung mit der Innenverzahnung (29, 39) des Planetenträgers (27, 37) kämmen kann.
Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) weiterhin ein Planetengetriebe (9) umfasst, dessen Abtriebswelle der zweiten Abtriebswelle (4) entspricht oder mit der zweiten Abtriebswelle (4) drehfest verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Planetengetriebe (9) als zweistufiges, nicht schaltbares Planetengetriebe ausgeführt ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle für die mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe (10, 11) oder für eine der schaltbaren Planetengetriebestufen (10, 11) durch das mit der zweiten Abtriebswelle (4) verbundene zusätzliche Planetengetriebe (9) hindurchgeführt ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (2) eine mittige zylindrische Öffnung (73) aufweist, die sich axial durch die mindestens eine schaltbare Planetengetriebestufe (10, 11) sowie sich davor und dahinter anschließende Abschnitte des Getriebes (2) erstreckt.
Getriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mittige zylindrische Öffnung (73) gegenüber dem übrigen Getriebe (2) derart abgedichtet ist, dass im wesentlichen kein Öl und / oder sonstige Medien aus dem Getriebe in die Öffnung (73) eindringen kann.
Getriebe nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die mittige zylindrische Öffnung (73) als Durchgriffsöffnung für eine Betätigungsstange dienen kann.
Getriebe nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mittige zylindrische Öffnung im wesentlichen axial durch das gesamte Getriebe (2) erstreckt.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Getriebe (2) Versorgungskanäle vorgesehen sind, insbesondere Versorgungskanäle für Hydraulikflüssigkeit, Schmieröl und Kühlmittel.
Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum zwischen der als Hohlwelle ausgeführten Abtriebswelle (4) und dem Getriebegehäuse (8) Kühlmittel fließt.