DE638871C - Hoechstlastsicherungsvorrichtung fuer angetriebene Wellen, insbesondere fuer Vorschubantriebswellen von Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Für die Sicherung des Vorschubantriebs von Werkzeugmaschinen gegen Überlastung verwendet man vielfach Brechkupplungen (Abscherstifte) oder Rutschkupplungen. Diese Hilfsmittel genügen aber nicht, und ihre Mängel machen sich besonders bei Fräsmaschinen bemerkbar.

Bei Abscherstiften besteht die Gefahr, daß bei Ersatz Werkstoffe größerer Festigkeit genommen werden, so daß die- Sicherung ausgeschaltet wird. Dem kann durch schwierige Maßgebung und versteckte Bauart zum Teil entgegengearbeitet werden; jedoch geschieht das seitens der Hersteller nur selten, und die versteckte Bauart ist nachteilig im Falle der Nachstellung oder des Ersatzes. Stiftbrüche bei gewöhnlicher Werkzeugbelastung — ohne daß übergroßer Kraftverbrauch der Getriebe oder Führungen vorliegt — werden durch Verformungen der Stifte infolge vorhergehender überbelastungenhervorgerufen. Das Schlimmste ist dabei, daß die Bemessung und die Werkstoffauswahl der Stifte seitens der Hersteller nach sehr ungewissen Erfahrungswerten erfolgt. Rutschkupplungen sind besser, aber ihre Ein

stellung geschieht wegen des Fehlens von Belastungswerten nur gefühlsmäßig, und ihre Überwachung ist wegen Verölung und Glätterwerdens der Reibflächen schwierig. Meist rutscht die Kupplung zu leicht oder überhaupt nicht, selten bei der vorgesehenen Überlastung.

Abgesehen von einer hier nur der Vollständigkeit halber mit aufgeführten rein elektrischen Lösung, bei der eine durch die Verdrehung einer Welle hervorgerufene Phasenverschiebung elektrischer Ströme zur Steuerung eines Relais für die Regelung der Belastung oder Kraftübertragung benutzt wird, sind ferner unter Federwirkung stehende Schrägflankenkupplungen und ähnliche nach Überwinden einer Federkraft wirksam werdende Abschaltvorrichtungen für den Antrieb sowie die selbsttätige Verstellung eines veränderlichen Getriebes durch die Gegenwirkung einer unter Feder- oder Gewichtsbelastung stehenden, schwingend gelagerten Vorgelegewelle bekannt.

Bei all diesen bekannten, mechanisch wirkenden Bauarten waren Anzeige der Überlastung und Auslösung bzw. Abschaltung der Maschine in der Kupplung vereinigt. Diese beiden Vor-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Bertold Bu.vbaum in Berlin-Charlottenburg.

gänge lassen"-sich aber flicht'ohne große Nachteile miteinander vereinigen, denn das Anzeigen ist ein Messen, das zuverlässig einmal wie das andere Mal erfolgen soll, auch über Jahre hinaus. Das Auslösen aber ist meist eine gewaltsame und rohe Tätigkeit, die, wenn es sich um eine mechanische Kupplung handelt, bei gutem Zustande der Teile wenig Kraft erfordern kann, bei verschmutzten, verharzten oder verrosteten Kuppel-ο teilen unter Umständen einen erheblichen Kraftaufwand bedingt. Von diesen Schwankungen muß die Anzeigeeinrichtung verschont bleiben, sonst arbeitet sie nicht zuverlässig.

Eine Verbesserung muß also so einsetzen, daß diese beiden Vorgänge oder Kräfte voneinander getrennt werden, d. h. daß die Anzeigevorrichtung von der Auslösevorrichtung völlig getrennt wird. Dann erst läßt sich das Anzeigen für eine größte Kraft genau einstellen. Wird dann noch dafür gesorgt, daß das nachgiebige Glied, das zur Aufnahme des Drehmoments dient, keine oder nur sehr wenige Bewegungsglieder oder Übertragungsteile besitzt, und daß die von ihm auszuübende Kraft, die- zur Ausschaltung des Vorschubes dient, gering ist, so kann man damit rechnen, daß die Sicherungsvorrichtung sowohl im neuen wie im jahrelang gebrauchten Zustand genau, bei der zugelassenen Überlastung anspricht. Außerdem muß die Einrichtung nach links wie nach rechts wirken; sie muß als geschlossene Einheit hergestellt und angebaut werden können, und endlich müssen alle bewegten Teile gegen Schmutz aller Art geschützt sein.

Bei einer Handbohrmaschine wurde die erwähnte Trenming insofern schon vorgenommen, als deren einer Haltegriff entgegen der Wirkung einer Feder bei zu großem Widerstandsmoment des Bohrers aufschwingen kann. Dieses Ausschwingen veranlaßt die Freigabe einer unter Druck stehenden Sicherungsklinke. Durch diese Freigabe wird eine Abstellvorrichtung gesteuert. Die Übertragung einer derartigen Sicherung an einem Handgerät auf eine Sicherung an Vorschubgetriebewellen ist aber nicht naheliegend. . Das gleiche gilt hinsichtlich einer Drehmomentsicherung bei Antrieben vorzugsweise an Flüssigkeits-Absperrschiebern.

Gemäß der Erfindung steht ein von dem Drehmoment unmittelbar belasteter, mit der Welle umlaufender Verwindungsdrehkraftmesser mit einer auf kleine Kräfte ansprechenden Auslösevorrichtung in Steuerverbindung, welche ihrerseits die eigentliche Abschalt- bzw. Entkupplungsvorrichtung für den Antrieb in Wirkung treten läßt. Als Verdrehungsmesser wird zweckmäßig eine Federkupplung benutzt, deren Hälften sich nach Maßgabe der übertragenen Drehkraft zueinander verdrehen." Die Entkupplung bzw. Abschaltung des Antriebes kann mechanisch oder elektrisch vorgenommen werden. Der Steuerschalter für die Abschaltung des Antriebes kann an einer Kupplungshälfte angebracht sein und mit umlaufen. Zweckmäßiger ist es jedoch, an der Kupplung einen mitumlaufenden Ringkörper vorzusehen, welcher bei einer bestimmten Verdrehung der Kupplungshälften zueinander in achsiger Richtung verschoben wird und die Entkupplung des Antriebes bewirkt. Bei mechanischer Abschaltung des Antriebes wird zweckmäßig ein Kraftspeicher vorgesehen, dessen Verriegelung durch den Ringkörper ausgelöst wird.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Die Abb. 1 und 2 zeige» Längs- und Querschnitt einer Ausführungsform mit elektrischer Abschaltung des Antriebes.

Die Abb. 3 und 4 stellen, teilweise im Längsschnitt und im Querschnitt, eine ähnliche Ausführungsform dar, jedoch mit mechanischer Auslösung eines zur Entkupplung der in den Hauptkraftfluß eingebauten Stift- oder Klauenkupplung dienenden Kraftspeichers.

Die Abb. 5 und 6 zeigen im Längsschnitt und in der Draufsicht die Selbstausrückung einer in den Hauptkraftfluß eingebauten Klauenkupplung,, wobei das Dynamometer einen Querstift, der auf eine Steuernase der Klauenkupplung einwirkt, in den Laufraum der Kupplung vorschiebt.

Die Abb. 7 und 8 veranschaulichen in Längsund Querschnitt die Selbstausrückung einer in den Hauptkraftfluß eingebauten, aus Lochscheibe und Stiften bestehenden "Kupplung.

Es sei zunächst das Ausführungsbeispiel nach Abb. ι und 2 beschrieben, 'bei dem zur Anzeige der Drehmomentüberlastung eine Federkupplung benutzt ist. Über das Zahnrad 1 und die Büchse 2 wird die Kupplungshälfte 3 angetrieben, welche mit der Kupplungshälfte 5 über die in 5* befestigte, aus mehreren U-förmig gebogenenFederblätternzusammengesetzteFeder4 verbunden ist. Die Kupplungshälfte 5 sitzt auf der den Vorschub antreibenden Welle 6. In der Kupplungshälfte 3 sind, gleichmäßig am Umfang verteilt, Bolzen 7 angeordnet, welche unter Wirkung von Federn 8 stehen und an ihren aus der Kupplungshälfte herausragenden Enden einen Ringkörper 9 tragen. In der Kupplungshälfte 5 sind Vertiefungen 10 vorgesehen, in welche die Spitzen der Bolzen 7 hineinragen. ist eine auf dem Ringkörper 9 laufende Rolle zum Bewegen des Steuerschalters für die Abschaltung des Antriebes.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Solange das zu übertragende Drehmoment unterhalb des Ansprechwertes der Schutzeinrichtung liegt, befinden sich die Bolzen 7 unter dem Einfluß der Federn 8 mit ihren Spitzen in den Vertiefungen 10 der Kupplungshälfte 5. Die U-förmige Feder 4 wird

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zwar ein wenig durchgebogen, jedoch wird das Drehmoment einwandfrei übertragen. Wenn nun eine Steigerung des Drehmoments über das zulässige Maß erfolgt, so verdrehen sich die beiden Kupplungshälften 3 und 5 so stark gegeneinander, daß die Spitzen der Bolzen 7 aus den Vertiefungen 10 herausgehoben werden und den an ihren Enden befestigten Ringkörper in achsiger Richtung verschieben. Durch entsprechende Verschiebung der Rolle 11 wird der Steuerschalter bewegt und die Abschaltung des Antriebes bewirkt.

In den Abb. 3 und 4 ist die Bauweise der zur Anzeige der Drehmoment-Überlastung benutzten Kupplung die gleiche wie bei den Abb. 1 und 2, nur sind die freien Enden der Bolzen 7 auf der entgegengesetzten Seite der Kupplung angeordnet. Der Antrieb erfolgt mittels des Zahnrades ι über die Büchse 2, welche mit einem Flansch versehen ist. In diesem Flansch befinden sich Stifte 12, welche in eine verschiebbare Kupplungshälfte 13 eingreifen, die auf der Hälfte 3 der Federkupplung angeordnet ist. Zur Abschaltung des Antriebes dient die an einem Winkelhebel 17 befestigte Rolle 11, welche von dem achsig verschiebbaren Ringkörper 9 gesteuert wird. Der Winkelhebel 17 steuert eine Sperrklinke 16, welche den unter Wirkung der Feder 18 stehenden Bolzen 15 in der Kupplungsstellung verriegelt hält. Der Bolzen 15 ist in feststehenden Lagern 19 und 20. geführt und bewirkt bei seiner Freigabe mittels der Gabel 14 die Verschiebung der Kupplungshälfte 13 und dadurch die Entkupplung des Antriebes.

Gemäß den Abb. 5 und 6 ist der Flansch der Büchse 2 als Klauenkupplungshälfte ausgebildet, die mit dem gleichfalls als Klauenkupplungshälfte ausgebildeten Teil 13 zusammenarbeitet. Die Kupplungshälfte 13 besitzt einen nasenartigen Vorsprung 21, welcher durch den Bolzen 15 gesteuert wird und die Ausrückung der Kupplung 2, 13 bewirkt. Der Bolzen 15 wird in gleicher Weise wie bei den Abb. 3 und 4 gesteuert. Nachdem der Bolzen 15 von Hand wieder in seine Verriegelungsstellung gebracht worden ist, kann die Klauenkupplung mittels des Handhebels 22 wieder in Eingriff gebracht werden.

Bei dem in den Abb. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an Stelle der Klauenkupplung eine besondere Art einer ausrückbaren Kupplung benutzt. An der Büchse 2 ist ein Teller 25 befestigt, in dessen Vertiefungen die Spitzen der Bolzen 23 hineinragen. Die Bolzen 23 sind in einem auf der Kupplungshälfte 3 achsig verschiebbaren Teil 29 mittels Federkeilen 24 geführt. Die entgegengesetzten Enden der Bolzen 23 liegen bei eingerückter Kupplung gegen die Scheibe 26 an. Die Scheibe 26 besitzt, wie aus Abb. 8 zu ersehen ist, oben und unten je zwei bogenförmige, an der Mittelrippe innen abgeschrägte Aussparungen, auf denen die Bolzen 23 heruntergleiten, wenn die Scheibe 26 gegenüber den Bolzen verdreht wird. Die Scheibe 26 besitzt einen Anschlag 30, auf welchen der Bolzen 15, ähnlich wie in Abb. 5, einwirkt. Bei einer Überlastung spricht in der oben beschriebenen Weise die Sperrvorrichtung des Bolzens 15 an, so daß der Bolzen durch Sperren des Anschlags 30 eine Scheibe 26 festhält, sie also gegenüber den Bolzen verdreht. Infolge dieser Verdrehung gelangen die Aussparungen der Scheibe 26 vor die Enden der Bolzen 23, und diese Bolzen können in die Aussparungen der Scheibe heraustreten. Sobald die Spitzen der Bolzen 23 nicht mehr in die Vertiefungen der Scheibe 25 eingreifen, ist die Entkupplung des Antriebes vollzogen. Der Anschlag 28 dient dazu, die Scheibe 26 zwecks Wiedereinrückung in ihre Arbeitslage zurückzudrehen, d. h. in die in Abb. 8 dargestellte Lage, bei der die Stifte in der punktiert eingezeichneten Mittellage stehen. Hierzu dienen die erwähnten inneren Schrägen der Aussparungen und die aus der Zeichnung ersichtlichen entsprechenden keilförmigen Zuschärfungen der rechten Stirnflächen der Bolzen. Durch die Rückdrehung der Scheibe 26 in ihre Arbeitslage werden also die Bolzen wieder achsig verschoben, so lange, bis sie mit ihren linken Spitzen wieder in die Vertiefungen des Tellers 25 eingreifen und die nicht ausgesparte Stirnfläche der Scheibe 26 (Mittelrippen) wieder den Formschluß herstellt und damit die Kupplung bewirkt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι . Höchstlastsicherungsvorrichtung für angetriebene Wellen, insbesondere für Vorschubantriebswellen von Werkzeugmaschinen, zur Verhinderung der Überschreitung des zulässigen Drehmoments mit einer bei Überlastung einer Federanordnung wirkenden Auslösung für die Abschaltvorrichtung des Antriebes, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Drehmoment unmittelbar belasteter, mit der Welle (6) umlaufender Verwindungs-Drehkraftmesser (5) mit einer auf kleine Kräfte ansprechenden Auslösevorrichtung (7 bis 10) in Steuerverbindung "° steht, welche ihrerseits die eigentliche Abschalt-bzw. Entkupplungsvorrichtung (12,13) für den Antrieb in Wirkung treten läßt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösevor- n-S richtung (7 bis 10) in an sich bekannter Weise einen elektrischen Schalter steuert, welcher den Antriebsmotor abschaltet und gegebenenfalls durch elektrische oder mechanische Bremsen stillsetzt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöse-

   vorrichtung aus einem mit dem Drehkraftmesser. (5) umlaufenden Ring (9) besteht, der von dem Drehkraftmesser bei einer Überlastung achsig verschoben wird .und dabei _ den Abschalt- bzw. Entkupplungsvorgang steuert.

   .
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösevorrichtung in an sich bekannter Weise die Verriegelung (16) eines Kräftspeichers (18) löst, welcher mit der Abschalt- bzw. Ent-. kupplungsvorrichtung in Verbindung steht.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen