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Schalträdergetriebe für Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehbänke
Bei Werkzeugmaschinen., insbesondere Drehbänken, Revolverdrehbänken und Automaten,
hat man durch Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit die Arbeitszeiten erheblich verkürzt.
Ein gewisser, nicht unerheblicher Zeitverlust wird aber hervorgerufen, wenn für
das Wechseln der Spindeldrehzahl ein Schalträdergetriebe mit einer größeren Anzahl
von Rädern zu schalten ist. Um die Getrieberäder mit ihren Zähnen ineinanderschieben
zu können, ist eine verhältnismäßig niedrige Drehzahl dieser Räder notwendig, die
im allgemeinen dadurch erreicht wird, daß das Getriebe des Räderkastens durch Lösen
einer Hauptkupplung vom Antrieb abgeschaltet und mit einer Bremse abgebremst wird.
Hierbei ist ein gewisses Geschick des Drehers erforderlich, um die Schalträder gerade
so abzubremsen, daß diese noch langsam umlaufen. und damit das .Schalten der Räder
ermöglichen. Es ist bekannt, zur Vermeidung dieser Schwierigkeit bei einem Schalträdergetriebe,
bei, dem Hauptkupplung und Bremse in Abhängigkeit voneinandergeschaltet werden,
die Schalträder seit einer langsamen Drehzahl, der sog. Schleichdrehzahl, anzutreiben,
und zwar mit einem Bremsring und Schneckengetriebe, das über ein Reibräder- rund
Übertragungsgetriebe vom ständig umlaufenden Hauptantrieb aus argetrieben. ,wird.
Bei diesem langsamen Antrieb wird jedoch nicht nur die Schalträderwelle, sondern
das. ganze Getriebe einschließlich der Arbeitsspindel angetriebien. Hierdurch wird
unnötig Kraft zum Antrieb des ganzen Getriebes verbraucht und das Schalten der Räder
erschwert, so daß auch hier das Schalten der Räder häuAg mit einem gewissen Zwang
bzw. stoßweise vorgenommen wird; was einen entsprechenden Verschleiß zur Folge hat.
Der bei der bekannten Bauart vorgesehene Antrieb für die Schleichdrehzahl hat ferner
den Nachteil, daß er eine verhältnismäßig schwere und umfangreiche Bauweise
darstellt,
die im Räderkasten schwierig unterzubringen ist. Außerdem arbeitet auch das Reibrädergetriebe
nicht zuverlässig ,genug -und ist dem raschen Verschleiß unterworfen.
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Zur Beseitigung der vorgenannten Mängel sind nach der Erfindung die
zu schaltenden Räder und ihre Wellen zwischen der Hauptkupplung und einer Spindelkupplung,
die sich zwischen der Arbeitsspindel und der letzten Vorgelegewelle befindet, angeordnet,
und es ist ein Motor vorgesehen, der bei ausgerückter Spindelkupplung das zu schaltende
Getriebe über eine Kupplung mit der Schleichdrehzahl antreibt. Die Schalträderwellen
können also durch diese beiden Kupplungen vollständig sowohl vom Antriebsmotor als
auch von der Arbeitsspindel abgeschaltet werden. Es ist dann nur ein schwacher Motor
erforderlich, um lediglich die Schalträderwellen anzutreiben. Das Schalten der Räder
kann mit geringer Kraft schnell und sicher vorgenommen werden, da das übrige Getriebe
einschließlich Arbeitsspindel von den Schalträderwellen durch die beiden Kupplungen
getrennt worden ist.
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Wird ferner erfindungsgemäß die Spindelkupplung durch ein Gestänge
o. dgl. so mit der zwischen Spindelkupplung und Arbeitsspindel liegenden Bremse
verbunden, daß diese bei ausgerückter Spindelkupplung gelüftet ist, so kann die
Arbeitsspindel frei von Hand durchgedreht werden, was zum Prüfen und Nachmessen
des Werkstückes von Vorteil ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigen Fig. i das Schalträdergetriebe einer Dreh-Bank, Revolverdrehbank
oder eines Automaten mit beispielsweise acht mechanisch geschalteten Geschwindigkeitsstufen
der Drehspindel, Fig.2 einen Teil dieses Schaltgetriebes in anderer Stellung.
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Ein. Antriebsmotor i beliebiger Art, der auch ein polumschaltbarer
Drehstrommotor sein kann, treibt mit einem Riemen leine Antriebswelle 3 an, auf
der sich eine Hauptkupplung q. befindet. Diese Kupplung kann mit dem Rädergetriebe
5, 6 oder mit dem Rädergetriebe 7, 8, 9 gekuppelt werden. Durch das Umlegen dieser
Hauptkupplung wird die Drehrichtung der Vorgelegewelle Io und damit der Arbeitsspindel
i i umgekehrt. Auf der Vorgelegewelle Io sind fest angeordnet die Getrieberäder
12, 13, mit denen die zu einem Block vereinigten, auf einer Vorgelegewelle 1,1 sitzenden
Schieberäder 15, 16 in Eingriff gebracht werden können. Auf dieser Welle 1,1 sitzen
ferner Zahnräder 17, 18, mit denen die Schieberäder i9 und 2o zusammenarbeiten-
können. Der Antrieb der Arbeitsspindel erfolgt ferner über die Zahnräder 21, 22
bzw. 23, 24. auf einer Welle 25 und Zweiter über Zahnräder 26 und 28.
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Zur Erzielung einer niedrigen, zum Schalten der Räderpaare 12, 13,
15 bis 2o geeigneten Drehzahl ist ein kleiner Elektromotor 29, der .als Schleichmotor
bezeichnet ist, vorgesehen. Dieser Motor treibt unter Einschaltung eines Schneckengetriebes
3o die Rädervorgelegewelle Io an. Der Schleichmotor kann durch eine lösbare Kupplung
31 mit der Welle Io gekuppelt «erden, wobei diese Kupplung der Einfachheit halber
schematisch als Klauenkupplung dargestellt ist.
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Es ist ferner eine Kupplung 34. vorgesehen. die sich zwischen Arbeitsspindel
i i und der letzten Vorgelegewelle 14. befindet. Die Wellen i o und 14. können also
durch Ausrücken 'der Hauptkupplung 4 und der Spindelkupplung 3.1 sowohl vom Antriebsmotor
i als auch von der Arbeitsspindel i i abgeschaltet werden. Diese Vorgelegewellen
Io und I4 den dann von dem Schleichmotor 29 über die Kupplung 31 für sich allein
angetrieben, so daß die Schieberäderblocks 15, 1 6 und i9, 2o sicher und mit geringer
Kraft mit den Gegenrädern 12, 13 bz«-. 1; , i 8 in Eingriff gebracht werden können.
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Zum Abbremsen des Getriebes ist eine Bremse 32 vorgesehen, die zwischen
Spindelkupplung 34. und Arbeitsspindel i i, d. h. bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
auf der Kupplungswelle 25 angeordnet ist. Diese Bremse isst der :einfachen Darstellung
halber als Backenbremse und außerdem um 9o-' verdreht gezeichnet. Vorteilhaft wird
für diese Bremse eine Lamellenbremse verwendet, die gegebenenfalls auch auf der
Arbeitsspindel angeordnet sein kann.
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Gemäß der Zeichnung ist die Spindelkupplung zwischen den Vorgelegerädern
22 und 24. angeordnet, die mit Rädern 21 und 23 in Eingriff stehen. Durch Kuppeln
der Spindelkupplung 3.1 mit dem einen oder anderen Räderpaar wird eine verschiedene
Übersetzung bei gleicher Drehrichtung hergestellt. In ähnlicher Weise ist die Hauptkupplung
4 zwischen zwei zu kuppelnden Räderpaaren 5. d und 7, 8, 9 angeordnet, wobei jedoch
hier die Übersetzung gleich ist und nur eine Umkehr der Drehrichtung erzielt wird.
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Die Spindelkupplung 34 wird in Abhängigkeit von dem Schleichmotor
29 geschaltet. Zu diesem Zweck ist die Kupplung 34. in der gezeigten schematischen
Darstellung durch ein Gestänge 35 mit der Schleichmotorkupplung 31 verbunden, und
zwar derart, daß bei Mittelstellung der Spind:elkupplun` 3.1 die Sehleiehmotorkupplung
31 eingerückt ist. Die Spindelkupplung -3.1 steuert durch dasselbe
Gestänge
35, beispielsweise durch: einen Nocken 36 und eine Stange 37, die Bremsbarke 33
derart, daß die Bremse 32 bei Mittelstellung der Spindelkupplung :gelüftet ist.
Die, Arbeitsspindel i i kann dann von Hand frei durchgedreht werden.
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Ferner werden die Schaltvorgänge noch durch eine Verbindung zwischen
Hauptkupplung 4. -und Bremse 32, die schematisch durch ein Gestänge 38 dargestellt
ist, vereinfacht. Bei dieser an sich bekannten Steuerung wird die Bremse bei Mittelstellung
der Hauptkupplung 4 angezogen, um ein Abbremsen des gesamten Getriebes einschließlich
Arbeitsspindel zu erreichen. . Vorteilhaft wird in Abhängigkeit von der Hauptkupplung
4 und Bremse 32 die Schaltung des Schleichmotors 29 vorgenommen, und zwar derart,
daß in Mittelstellung der Hauptkupplung ¢ der Schleichmotor 29 eingeschaltet ist.
Dies ist in der Zeichnung durch einen Arm 43 des Gestänges 38 veranschaulicht, der
den Schalter 44 des Schleichmotors betätigt.
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Die Schaltung des vorbeschriebenen Schalträdergetriebes geht wie folgt
vor sich: Es sei angenommen, daß das Getriebe und die Arbeitsspindel durch den laufenden
Antriebsmotor angetrieben werden. Um eine Gangschaltung vornehmen zu können, ruß
zunächst die Hauptkupplung 4 ausgekuppelt, d. h. in die Mittelstellung ,gebracht
werden:. Dies wird durch Verschiebung des Gestänges 38 in Richtung ,4 erreicht.
Durch diese Verschiebung wird nicht nur die Kupplung 4 in die Mittelstellung gebracht,
sondern gleichzeitig auch der Schleichmotor 29 angelassen und die Bremse 32, 33
angezogen. Durch das Anziehen der Bremse wird das gesamte Triebwerk vom der Arbeitsspindel
11 bis, einschließlich der Räder 5 und 7 auf der Antriebswelle 3 abgebremst.
Darauf wird das Gestänge 35 in Richtung B verschoben und damit die Spindelkupplung
34 in die Mittelstellung gebracht. Diabrei wird durch das Gestänge 35 gleichzeitig
die Schleichkupplung 31 eingerückt und die Bremse 32, 33 gelüftet, indem die Stange
37 durch den Nocken 36 nach unten ;geschoben wird. Durch diese Bewegung des Schaltgestänges
35 sind nunmehr die Vorgelegewellen Io und 14 sowohl von der Arbeitsspindel als
auch von dem Antriebsmotor abgeschaltet und laufen mit der durch Antrieb des Schleichmotors
29 bedingten Schleichdrehzahl von etwa 3o bis 5o Umdrehungen pro Minute um (Stellung
nach Fig.2). --Nunmehr wird eines .der Schieberäder 15, 16, x9, 2o mit .dein zugehörigen
Rad in Eingriff ;gebracht. Danach wird die Spindelkupplung durch das Gestänge 35
in Richtung A oder B verschoben und mit dem Rad 22 oder 24 je nach dein gewünschten
Gang gekuppelt und .die Hauptkupplung ¢ je nach der gewünschten Drehrichtung verschoben
und mit dem Rad 7 oder 5 gekuppelt. Durch diese Schaltvorgänge wird durch die Gestänge
35 und 38 gleichzeitig die Bremse 32 und die Schleichmotorkupplung gelöst und der
Schleichmotor abgeschaltet.
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Beim Umschalten von Links- auf Rechtslauf der Arbeitsspindel wird
keine Gangschaltung vorgenommen, sondern lediglich die Hauptkupplung 4 über die
Mittelstellung im die dem neuen Drehsinne entsprechende Kupplungsstellung ,gebracht.
Dabei wird in der Mittelstellung der Kupplung 4 durch das Gestänge 38 die Bremse
32, 33 angezogen, jedoch beim Einkuppeln sofort wieder gelüftet.
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In gewissen Fällen ist es erforderlich, _ die Spindel i i vom -Getriebe
abzuschalten, um sie für sich allein durchdrehen zu können. Hierzu wird .die Hauptkupplung
4 sowie die Spindelkupplung 34 auf Mittelstellung ,gebracht, wobei durch das Gestänge
35 .die durch Verschieben der Hauptkupplung angezogene Bremse geliftet wird. Die
Arbeitsspindel wird dadurch für das Drehen von Hand frei (Leerbang der Drehspindel).
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Wie ,aus der Zeichnung hervorgeht, ist für das beschriebene Schalträdergetriebe
eine elektrische Steuerung vorgesehen. Hauptkupplung und Spindelkupplung nebst den
mit ihnen verbundenen Elementen werden durch kleine Elektromotoren 45 und 46 über
entsprechende Übersetzungen, beispielsweise Schneckenradgetriebe 47 und Zahnstangengetriebe
48 verschoben. Zu dem gleichen Zweck sind für die Betätigung der Schieberäder i5,
16 und i9, 2o Verschiebemotoren 49 und 50 vorgesehen. Die einzelnen Motoren
können mit einer Druckknopfsteuerung geschaltet werden.
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Die in den Fig. i und 2 gezeigte Darstellung ist nur eine rein schematische.
An Stelle von Gestängen 35 und 38 können beliebige zwangsläufige Verbindungen, z.
B. Wellenleitungen mit und-Kurvenscheiben, vorgesehen, stein.