Formschlußkupplung Die Erfindung schafft eine Forrlischlußkupplung,
die in jeder gewünschten Zage ohne toten Gang eingerückt werden kann.Form-fit coupling The invention creates a form-fit coupling,
which can be indented at any desired angle without a dead gear.
Die üblich verwendeten Kupplungen werden bekanntlich in
zwei
Hauptgruppen unterteilt: (1) Klauenkupplungen (Formschlußkupplungen) und (2) Reibungskupplungen9
Bei Klauenkupplungen (Formschlußkupplungen) fügen sich, wie es bereits der Name
andeutet, Vorsprünge in der Form von Zapfen oder Klauen eines Elementes in Vertiefungen
in dem zweiten Element ein, so daß das Drehmoment oder die geradlinige Bewegung
zwangsläufig und ohne Schlupf übertragen werden kann, sofern die Festigkeit der
Kupplung. einer solchen Ubertragung standhalten kann. Daraus folgt jedoch nicht
unbedingt, daß die Klauen- oder Formschlußkupplung das Einrücken des einen Elementes
in das andere in jeder gewünschten relativen Zage gestattet. Das heißt, es ist nicht
sichergestellt, daß der Vorsprung des einen Elementes der Klauen- oder Pormschlußkupplung
sich immer,,. in die Vertiefungen des anderen Elementes einfügt. Reibungskupplungen
sind nicht mit Vorsprüngen oder Klauen und Vertiefungen versehen, wie es bei den
Klauen- oder Formschlußkupplungen der Fall ist, sondern sie sind mit einem Paar
.An- und Abtriebselementen in Form eines Kegels oder mit einer einzelnen Platte
oder mehreren Scheiben ausgestattet, so daß ein Element der Reibungskupplung
zwangsläufig
in jeder gewünschten relativen Zage mit dem anderen Element in Eingriff gebracht
werden kann. Der Nachteil der Reibungskupplung liegt jedoch darin, daß der Schlupf
zwischen den beiden Elementen nicht vermieden werden kann, da die Übertragung des
Drehmoments oder der geradlinigen Bewegung durch die Reibungskraft zwischen den
beiden Elementen bewirkt wird. Bei manchen Maschinen ist der Einbau einer solchen
Formschlußkupplung erwünscht, die es gestattet, das ein Element mit dem anderen
ohne Schlupf in jeder gewünschten Zage in Eingriff zu bringen. Der Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, eine Formschlußkupplung der obenerwähnten Art zu schaffen.
Wenn die Anzahl der Vorsprünge und der Vertiefungen in den Klauenkupplungen vergrößert
wird und die Spitze der Vorsprünge oder Klauen angeschärft wird, dann wird die Wahrscheinlichkeit
größer, daß eine Anzahl der Vorsprünge mehr oder weniger in die Vertiefungen eingreifen
kann. Es ist aber immer noch schwierig, ein Element der Klauenkupplung mit dem anderen
formschlüssig in Eingriff zu bringen, ohne deren relative Zage zu verändern. Außerdem
wird die Festigkeit der Vorsprünge und der Vertiefungen mit deren zunehmender Anzahl
verringert.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Nonius-Prinzip.
Das heißt, die Erfindung macht sich die Tatsache zu Nutze, daß zumindest ein Teilstrich
des Nonius mit einer Unterteilung der Hauptskala zusammenfällt oder daß bestimmte
Teilstriche des Nonius in eine sehr großelNähe der Unterteilungen der Hauptskala
gebracht werden, wenn der Nonius relativ zu der Hauptskala um einen Bruchteil, wie
1/10 oder l/20 einer Unterteilung der Hauptskala verschoben wird. Erfindungsgemäß
kann also die Anzahl der Zapfen oder Klauen der Kupplung verringert werden, so daß
die Zapfen oder Klauen eine genügend hohe Festigkeit besitzen können. Die Anzahl
der in dem dazu pasaenden Element vorgesehenen Vertiefungen ist dann so gewählt,
daß die Anzahl der Vertiefungen um 1,2,3 usw. größer oder kleiner als die Anzahl
der Zapfen oder Klauen ist, wodurch gemäß dem Nonius-Prinzip bestimmte Vorsprünge,
d.h. die Zapfen oder Klauen, bei jeder relativen Zage der beiden Elemente
mit den@Vertiefungen des anderen Elementes richtig. übereinstimmen oder bestimmte
Vorsprünge in einer sehr großen Nähe der Vertiefungen liegen. Die sich verjüngenden
Teile der Vorsprünge können somit formschlüssig in die sich verjüngenden Teile der
Vertiefungen eingreifen.As is well known, the commonly used couplings are divided into two main groups: (1) Claw couplings (form-fit couplings) and (2) Friction clutches9 In claw couplings (form-fit couplings), as the name suggests, protrusions in the form of pins or claws of an element fit into recesses in the second element, so that the torque or the linear movement can be transmitted positively and without slippage, provided the strength of the coupling. can withstand such transmission. However, it does not necessarily follow from this that the claw or form-fit coupling permits the one element to be engaged in the other in any desired relative position. That is, it is not ensured that the projection of one element of the claw or Pormschlusskupplung always ,,. inserts into the recesses of the other element. Friction clutches are not provided with projections or claws and depressions, as is the case with claw or form-fit clutches, but they are equipped with a pair of .An- and output elements in the form of a cone or with a single plate or several disks, so that one element of the friction clutch can inevitably be brought into engagement with the other element in any desired relative Zage. The disadvantage of the friction clutch, however, is that the slip between the two elements cannot be avoided because the transmission of the torque or the rectilinear movement is effected by the frictional force between the two elements. In some machines it is desirable to install such a form-fit coupling which allows one element to be brought into engagement with the other in any desired tooth position without slipping. The invention is therefore based on the object of creating a form-locking coupling of the type mentioned above. If the number of projections and recesses in the dog clutches is increased and the tip of the projections or claws is sharpened, then the likelihood increases that a number of the projections can more or less engage in the recesses. However, it is still difficult to bring one element of the dog clutch into positive engagement with the other without changing their relative teeth. In addition, the strength of the projections and the depressions is reduced as the number thereof increases. The present invention is based on the vernier principle. That is, the invention makes use of the fact that at least one graduation of the vernier coincides with a subdivision of the main scale or that certain graduation marks of the vernier are brought into a very large proximity of the subdivisions of the main scale when the vernier is relative to the main scale by one Fraction like 1/10 or 1/20 of a subdivision of the main scale is shifted. According to the invention, the number of pins or claws of the coupling can be reduced so that the pins or claws can have a sufficiently high strength. The number of recesses provided in the matching element is then chosen so that the number of recesses is greater or less than the number of pins or claws by 1, 2, 3, etc., whereby, according to the vernier principle, certain projections, ie the tenons or claws, correct for every relative tooth of the two elements with the indentations of the other element. match or certain projections lie in a very close proximity to the depressions. The tapering parts of the projections can thus engage positively in the tapering parts of the depressions.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand der in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist
ein Längpschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung bei Anwendung in einem
Getriebe mit Drehzahlregelung bestehend aus einem impulsgesteuerten Motor und Antriebsrädern;
Fig. 2 ist ein schematischer Schnitt senkrecht zu den Achsen der Zapfen der Kupplung
gemäß Erfindung; Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt senkrecht zu den Achsen der
Löcher; Fig. 4 und 5 zeigen schematisch die relative Lage der Zapfen zu den Löchern;
Fig. 6 und 7 sind Zylinderschnitte zur Veranschaulichung die Eingriffsbeziehung
der Zapfen mit den löchern in Figa. 4 und 5; und Fig. 8 ist ein Teillängsschnitt
durch eine andere Ausführungsform der Erfindung bei Anwendung in einer Vorrichtung
zum Festklemmen eines Werkzeugschlittens durch den Eingriff der Zapfen in die Zahnstange.
Das Bezugezeichen A in Pig. 1 bezeichnet das Einschubelement einer zylindrischen
Kupplung. Das Einsohubelement A ist mit
Es sei nun angenommen, daß alle Zapfen 3 mit Hilfe eines geeigneten
Mittels , wie hydraulischen Drucks wie in Fig.1 gezeigt, gegen das Aufnahmeelement
B1 gepreßt werden. Dann können sich die Zapfen, deren Zentrum jeweils genau mit
dem Zentrum der Löcher zusammenfällt, genau oder koaxial in diese Löcher einfügen.
Andererseits weicht das Zentrum der jeweils dem sich richtig einfügenden Zapfen
unmittelbar benachbarten zwei Zapfen von dem Zentrum der jeweils dem Loch, in das
der Zapfen richtig eingefügt ist, unmittelbar benachbarten zwei Löcher nur um einen
sehr geringen Betrag von (Umfang)/n(n+1) ab, wie dies bei einem Nonius auch der
Fall ist. Da nun die Zapfen und Löcher die gleichen sich verjüngenden Teile haben,
können sich die Zapfen in einem gewissen Maße in die Löcher einfügen, wie in Fig.4
und 6 gezeigt. wie aus Abb. 6 zu sehen ist, fügen sich die dem richtig oder koaxial
eingefügten Zapfen unmittelbar benachbarten Zapfen derart in die löoher, daß die
Flanken der sich verjüngenden Teile der Zapfen, die an den sich verjüngenden Teilen
der Löcher anliegen, einander entgegengesetzt sind,
wie in Fig. 7 und 8rgezeigt.
Daraus ist klar zu ersehen,
daß der tote Gang in der Drehrichtung
der Kupplung völlig ausgeschaltet werden kann.Dies ist eines der
größten Vorteile der Erfindung.
Fig. 5 zeigt schematisch
eine Eingriffslage der Zapfen mit den Löchern und stellt den Fall dar, in dem das
Zentrum des Zapfens sich in der ungünstigsten Lage für die Einfügung in das entsprechende
Loch befindet, also annähernd um die Hälfte des in Fig. 4 definierten Winkels 0
verschoben ist. Ein Zylinderschnittdarstellung eines solchen Eingriffs ist in Fig.
7 gezeigt. In diesem Fall liegen die Zapfen an den Lochwänden bei 9 und 10, wie
in Fig. 7 gezeigt, an. Das heißt, die anliegenden Flanken 9 und 10 der Zapfen sind
den anliegenden Flanken 9' und 101 der Zapfen 10 der Richtung entgegengesetzt. Es
ist also klar ersichtlich, daß die Zapfen, die zum seil in die Löcher eingreifen
oder sich in diese einfügen können, eine Ausschaltung des toten Ganges bewirken.
Wie vorausgehend eingehend beschrieben ist, weist die Kupplung gemäß Erfindung das
neue Merkmal auf, daß das Einschubelement A formschlüssig und ohne toten Gang in
eines der beiden Aufnahmeelemente B1 oder B2 in jeder Drehlage mit Hilfe
einiger weniger Zapfen eingreifen kann, die in die Löcher eingreifen oder sich in
diese einfügen.The invention is further illustrated by the shown in the drawings embodiments. Fig. 1 is a longitudinal section through an embodiment of the invention when used in a transmission with speed control consisting of a pulse-controlled motor and drive wheels; Fig. 2 is a schematic section perpendicular to the axes of the pins of the coupling according to the invention; Fig. 3 is a schematic section perpendicular to the axes of the holes; Figures 4 and 5 show schematically the relative position of the tenons to the holes; Figures 6 and 7 are cylinder sections illustrating the engagement relationship of the pins with the holes in Figurea. 4 and 5; and FIG. 8 is a partial longitudinal section through another embodiment of the invention when used in a device for clamping a tool slide by the engagement of the pins in the rack. The reference symbol A in Pig. 1 denotes the insert element of a cylindrical coupling. The Einohubelement A is with
It is now assumed that all pins 3 are pressed against the receiving element B1 with the aid of a suitable means, such as hydraulic pressure as shown in FIG. Then the pegs, the center of which coincides exactly with the center of the holes, can fit exactly or coaxially into these holes. On the other hand, the center of the two pegs immediately adjacent to the correctly inserted peg deviates from the center of the two holes immediately adjacent to the hole in which the peg is correctly inserted only by a very small amount of (circumference) / n (n + 1), as is also the case with a vernier. Since the pegs and holes now have the same tapered parts, the pegs can fit into the holes to a certain extent, as shown in FIGS. As can be seen from Fig. 6, the tenons immediately adjacent to the correctly or coaxially inserted tenon fit into the holes in such a way that the flanks of the tapered parts of the tenons which bear against the tapered parts of the holes are opposite to one another, as shown in Figures 7 and 8r. It is clearly understood that the lost motion in the direction of rotation of the clutch are completely eliminated kann.Dies is one of the biggest advantages of the invention. 5 schematically shows an engagement position of the pegs with the holes and represents the case in which the center of the peg is in the most unfavorable position for insertion into the corresponding hole, i.e. by approximately half of the angle defined in FIG 0 is shifted. A cylinder sectional view of such an engagement is shown in FIG. In this case, the pegs rest on the hole walls at 9 and 10, as shown in FIG. 7. That is, the adjacent flanks 9 and 10 of the pins are opposite to the adjacent flanks 9 'and 101 of the pin 10 in the opposite direction. It is therefore clearly evident that the pegs that engage in the holes for the rope or can fit into them cause the dead gear to be switched off. As described in detail above, the coupling according to the invention has the new feature that the insert element A can engage positively and without dead gear in one of the two receiving elements B1 or B2 in any rotational position with the aid of a few pins that engage in the holes or fit into this.
Während sich die Beschreibung bisher auf eine Kupplung richtete, die
mit in gleichen Abständen am Umfang angeordneten Zapfen und Löchern versehen ist,
so können doch auch
rechteckige Klauen und zu ihnen,passende Vertiefungen
verwendet werden oder die Erfindung kann auf die in Fig. gezeigte Vorrichtung angewendet
werden, in der die,gerade Linie als Grenzfall des Kreises angenommen werden kann,
in dem der Radius r unendlich wird.
der Zahnstange und dem Körper A gleiten kann. Eine Vorschubplatte
5 bewegt gleichzeitig alle Zapfen 3 zu der Zahnstange B hin oder von dieser fort.
Die Vorachubplatte 5 läuft in einer Führung 9, die in einem Teil des Körpers A ausgebildet
ist. Wenn die Vorschubplatte 5 nach oben gedrückt wird, so wird jeder Zapfen 3 durch
Federn 8 gegen die Zahnstange B gepreßt. Die Figur zeigt die Vorschubplatte 5 in
einer nach oben vorgeschobenen Zage. Der Werkzeugschlitten kann somit mit Hilfe
des Körpers A und seiner Zapfen 3 mit der Zahnstange des Bettes in jeder gewünschten
Zage formschlüssig und ohne toten Gang in der oben beschriebenen Weise festgeklemmt
werden. Wird nun die Vorschubplatte 5 nach unten bewegt, so greift der Flanachteil
10 des Klauenzapfens 3 an die Fläche 11 der Vorschubplatte 5 an, so daß der Zapfen
3 nach unten gedrückt wird, wodurch jeder Zapfen 3 aus dem Eingriff mit der Zahnstange
8 ausgerückt wird. Während in Fig. l als Beispiel ein Mechanismus gezeigt
ist, in dem hydraulischer Druck zum Vorschieben und Zurückziehen der Zapfen gezeigt
ist, so kann doch je nach Bedarf jedes bekannte Mittel, wie elektromagnetische Kraft,
eine mechanische Einrichtung wie in Fig. 8 gezeigt, usw. statt des hydraulischen
Drucks benutzt werden.
Es wird nun wieder Bezug auf Fig. 1 genommen,
in der als Beispiel eine Duplex-Kupplung gemäß der Erfindung bei ihrer Anwendung
im Antriebsgetriebe einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine gezeigt ist. Die
Drehung eines impulsgesteuerten Motors 11, der sich bei jedem empfangenen Impuls
um einen vorbestimmten Winkel dreht, wird mit erhöhter oder herabgesetzter Geschwindigkeit
über eines der von der Welle 10 getragenen Zahnräder 8 oder 9 auf eines der Zahnräder
6 oder 7 übertragen, die beide von einer Vorschubspindel 5 frei drehbar getragen
werden. Auf einer Seite sind die Zahnräder 6 und 7 so ausgebildet, daß sie die Abstände
0 zwischen sich und dem Einschubelement A freilassen, welches mit Hilfe von Keilen
12 auf der Vorschubspindel 5 verkeilt ist. Die dem Element A zugedrehten Seiten
der Zahnräder 6 und 7 sind so ausgebildet, daß sie als Aufnahmeelemente B1 bzw.
B2 dienen. Es sei nun angenommen, daß die Drehgeschwindigkeit durch Einschalten
der Zahnrüder 9 und 7 erhöht wird und der nicht gezeigte Werkzeugschlitten, der
mit der Vorschubspindel 5 in Eingriff steht, um 0,05 mm pro Impuls vorgeschoben
wird und ferner, daß die Drehgeschwindigkeit mit Hilfe der Zahnräder 8 und 6 herabgesetzt
wird und der Werkzeugschlitten um 0,01 mm pro Impuls vorgeschoben wird. Wird nun
Druckflüssigkeit über eine Einlaßöffnung 14 einen Um-
Schaltventils
15 zugeführt, so strömt die Druckflüssigkeit durch den in der Figur gezeigten Kanal
zum Loch 1. Alle Zapfen 3 werden somit gegen das Aufnahmeelement B2 gepreßt, so
daß das Einschubelement A formschlüssig in das Aufnahmeelement B2 eingreift, ohne
die Phasenbeziehung zwischen ihnen zu verändern, während das Einschubelement A aus
dem Aufnahmeelement B1 ausgerückt wird, um dessen freie Rotation zu gestatten. Werden
nun 10 000 Impulse dem impulsgesteuerten Motor 11 in diesem Zustand zugeführt, so
wird der Werkzeugschlitten im Schnellvorschub um 0,05 mm/2 x 10 000P - 500 mm vorgeschoben.
While the description has so far been directed to a coupling which is provided with equidistantly spaced pins and holes around the circumference, rectangular claws and recesses matching them can also be used or the invention can be applied to the device shown in FIG in which the straight line can be assumed to be the limiting case of the circle in which the radius r becomes infinite.
the rack and the body A can slide. A feed plate 5 simultaneously moves all pins 3 towards the rack B or away from it. The advance plate 5 runs in a guide 9 which is formed in a part of the body A. When the feed plate 5 is pushed upwards, each pin 3 is pressed against the rack B by springs 8. The figure shows the feed plate 5 in an upwardly advanced frame. The tool slide can thus be positively clamped in the manner described above with the aid of the body A and its pin 3 with the rack of the bed in any desired frame and without dead gear. If the feed plate 5 is now moved downwards, the flange part 10 of the claw pin 3 engages the surface 11 of the feed plate 5, so that the pin 3 is pressed downwards, whereby each pin 3 is disengaged from the rack 8 . While Fig. 1 shows as an example a mechanism in which hydraulic pressure is shown for advancing and retracting the pins, any known means such as electromagnetic force, mechanical means as shown in Fig. 8, etc. may be used as required . be used instead of hydraulic pressure. Referring again to FIG. 1, a duplex coupling according to the invention is shown as an example in its application in the drive transmission of a numerically controlled machine tool. The rotation of a pulse-controlled motor 11, which rotates through a predetermined angle for each pulse received, is transmitted at increased or decreased speed via one of the gears 8 or 9 carried by the shaft 10 to one of the gears 6 or 7, both of which are Feed spindle 5 can be freely rotated. On one side the gears 6 and 7 are designed in such a way that they leave the spaces 0 between them and the insert element A wedged on the feed screw 5 with the aid of wedges 12. The sides of the gears 6 and 7 facing the element A are designed so that they serve as receiving elements B1 and B2, respectively. It is now assumed that the rotational speed is increased by switching on the gears 9 and 7 and the tool slide, not shown, which is in engagement with the feed screw 5, is advanced by 0.05 mm per pulse and further that the rotational speed is increased with the aid of the Gears 8 and 6 is reduced and the tool slide is advanced by 0.01 mm per pulse. If pressurized fluid is now fed to a switching valve 15 via an inlet opening 14, the pressurized fluid flows through the channel shown in the figure to the hole 1. All pins 3 are thus pressed against the receiving element B2, so that the insert element A is positively engaged in the receiving element B2 engages without changing the phase relationship between them while the insert element A is disengaged from the receptacle element B1 to allow its free rotation. If 10,000 pulses are now fed to the pulse-controlled motor 11 in this state, the tool slide is advanced in rapid advance by 0.05 mm / 2 × 10 000 P - 500 mm.