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Umkehrgetriebe, insbesondere für den Arbeitstisch einer Schleifmaschine.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Umkehrgetriebe, das insbesondere zum stoßfreien
Antrieb des Arbeitstisches einer Schleifmaschine bestimmt ist und bei dem mit dem
Arbeitstisch ein Schneckenrad in Verbindung steht, mit dem ein in der Längsrichtung
beweglicher Schneckentrieb in Eingriff steht, dessen Bewegung von einer Kurvensteuerung
aus gesteuert wird.
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Bei einem ähnlichen Umkehrgetriebe wird der als Antriebsrad dienende
Schneckentrieb während des Anfahrens parallel zu seiner eigenen Achse mit allmählich
zunehmender Geschwindigkeit längs verschoben, so daß er zunächst
wie
eine Zahnstange wirkt. Die Kurvensteuerung ist hierbei so ausgebildet, daß zu dem
Zeitpunkt, wo das Schneckenrad seine normale volle Geschwindigkeit erreicht hat,
eine Rolle der Kurvensteuerung gegen einen Anschlag der Kurvenscheibe anstößt, worauf
der Schneckentrieb mit voller Geschwindigkeit gedreht wird. Da aber -dieser Schneckentrieb
urd die an ihm sitzenden Kurvenscheiben ein beträchtliches Gewicht haben, so entsteht
ein geringer Stoß in dem Augenblick, wo die Rolle der Kurvensteuerung gegen den
Anschlag der Kurvenscheibe aufstößt.
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Um auch diesen geringen Stoß zu vermeiden und eine vollständig stoßlose
Bewegung des Arbeitstisches herbeizuführen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung
die Einrichtung so getroffen, daß der Schneckentrieb verschiebb_ir auf der Antriebswelle
aufgekeilt ist, um letztere zwischen der Umkehr ihrer Drehbewegungen dauernd in
Drehung zu versetzen, wobei durch eine Kurvensteuerung der Schneckentrieb während
des Anfahrens mit allmählich kleiner werdender Geschwindigkeit verschoben und der
Tisch schrittweise bis zur vollen Geschwindigkeit beschleunigt wird, worauf er mit
normaler und konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar ist Abb. i ein senkrechter Schnitt, teilweise in Ansicht,
durch ein zum Anfahren und Umkehren dienendes Getriebe, das bei einer Schleifmaschine
verwendbar ist.
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Abb. 2 zeigt teilweise in schaubildlicher Darstellung die Kurve und
den Schneckenantrieb. Abb. 3 ist ein Schnitt durch die Kupplung nach der Linie 3-3
der Abb. i.
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Abb. q. ist eine Abwicklung der Kurve. Abb. 5 ist ein Schnitt nach
der Linie 5-5 der Abb. i und zeigt die Kurve und die damit in Eingriff befindliche
Rolle.
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Abb. 6 ist ein Schnitt . nach Linie 6-6 von Abb. i und zeigt eine
Vorrichtung, die zur Herbeiführung der zeitweise erfolgenden gleichzeitigen Drehung
des Antriebsteiles und der Kurve dient.
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Abb. 7 zeigt teilweise im Schnitt den Kurvenantrieb und das Lager
in abgeänderter Ausführung.
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Abb. 8 ist eine Ansicht von oben auf die in Abb. 7 gezeigte Bremsvorrichtung.
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Ein Getriebe nach der Erfindung, das zum Anfahren einer Maschine aus
der Ruhelage zur vollen Geschwindigkeit mit allmählich wachsender Geschwindigkeit
dient, besteht aus einer gleichförmig gedrehten Antriebsschnecke, die während ihrer
Drehung achsial auf einer Welle unter der rückwirkenden Kraft des angetriebenen
Schneckenrades, beispielsweise mittels eines durch eine Kurve beeinflußten Antriebsgliedez,
verschoben wird. Diese Verschiebung geht mit allmählich bis auf Null verzögerter
Geschwindigkeit vor sich und beginnt mit einer Geschwindigkeit, die dem normalen
Vorschub der Schneckengänge gleich ist, wodurch das Schneckenrad allmählich aus
dem anfänglichen Ruhezustand zur vollen Geschwindigkeit gebracht und darauf gleichförmig
gedreht wird.
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Als besondere Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung ein
Getriebe dargestellt, das eine angetriebene Welle i und eine Umkehrkupplung 2 enthält,
die zweckmäßig so eingerichtet ist, daß sie bei jeder Umkehr eine Zeitlang stillstehen
kann. Weiter ist in Lagern q. und 5 eine angetriebene Welle 3 vorgesehen und darauf
eine drehbare Schnecke 6 mit Schneckengängen beliebiger Steigung. Die Schnecke 6
kann auf der Welle 3 achsial gleiten, ist aber durch Verkeilung unverdrehbar eingerichtet
und greift in ein Schneckenrad 7 auf der Welle 8 ein, welches den Tisch einer Schleifmaschine
hin und her bewegt. Die Schnecke 6 ist im Ausführungsbeispiel von der Welle 3 aus
mittels eines auf ihr festgekeilten Mitnehmers 9 drehbar; er besteht aus einem in
Achsenrichtung geschlitzten hohlen zylindrischen Teil io, einem Flansch ii und einer
rohrförmigen Verlängerung 12. Der Teil io ist gleichachsig zu einem zylindrischen
Verlängerungsteil 13 der Schnecke 6 seitlich davon - angeordnet, während der Flansch
ii sich gegen eine Schulter 14 am verschwächten Ende 15 der Welle 3 legt. Die rohrförmige
Verlängerung ia ist auf ihrem Wellenteil so angebracht, daß sie eine Teildrehung
ausführen kann, und zwar durch Vermittelung eines Keiles 16, der in einen breiten
Schlitz i9 der Welle 3 eingreift. Die Schnecke 6 wird vom Mitnehmer 9 mit gleichförmiger
Geschwindigkeit angetrieben, und zwar durch einen Zapfen 2o, der auf dem zylindrischen
Schneckenteil i3 sitzt und an den Wänden des Schlitzes 21 im Zylinder io anliegt.
Dieser Schlitz ist lang genug ausgeführt, um die nötige Gleitbewegung der Schnecke
6 auf der `Felle 3 zu gestatten. Diese erfolgt entgegengesetzt der Bewegung der
in sie eingreifenden Schneckenradzähne, nach links Abb. i, so daß deren Bewegung
bis zum Stillstand durch diese Verschiebung der Schnecke verzögert werden kann.
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Zur Herbeiführung einer allmählich abnehmenden Schubgeschwindigkeit
der Schnecke wird eine zwangläufige Kurvensteuerung vorgesehen, bei der ein Kurventräger
22 mit schrägem Schlitz 24 angeordnet ist, der während des Anfahrens des Schlittens
durch geeignete Mittel festgehalten wird, dagegen sich dreht, wenn die Schnecke
mit normaler Geschwindigkeitgedrehtwird. AnderSchnecke6
ist zu diesem
Zweck eine Roile 23 angeordnet, die in den Schlitz 24 am Teil 22 eingreift. @@'ird
der Kurventräger 22 festgehalten, dann gleitet die Rolle 23 bei ihrem konstanten
Umlauf mit der Schnecke 6 an dem schrägen Schlitz 2,4 entlang und verschiebt dabei
die Schnecke acbsial mit einer vorher bestimmten Geschwindigkeit, die von der Gestalt
der Kurvenfläche abhängt. .
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1:n Ausführungsbeispiel ist der Kurventräger 22 zylindrisch und gleichachsig
um das Antriebsglied 9 angeordnet und mit einer Verlängerung 25 versehen, die auf
dem Teil 12 des Mitnehmers 9 drehbar ist.
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Die Verlängerung 13 der Schnecke 6 besitzt einen Vorsprung 26 gegenüber
dem Zapfen 20 für den Bolzen 27 der Rolle 23. Er wird im Schneckenteil
13 durch einen Bolzen 28 gehalten. Der Mitnehmer io weist noch einen Schlitz
29 auf, in dem der Bolzen 27 der Rolle ?,- bei der Verschiebung der Schnecke
gleiten kann. Bei Festhalten des Kurveilteils 22 und bei Drehung der Welle 3 und
der Schnecke 6 legt sich die Rolle 23 an die eine oder die andere Wandung 30 oder
3i des Schlitzes 24 an, wodurch die Schnecke sich zuerst in einer Richtung und dann
in der anderen Richtung auf der Welle verschiebt. In Abb. q. ist eine Abwicklung
einer bevorzugten Gestaltung der Kurve dargestellt. Der erste Teil der Kurvenbahn
ist schraubenförmig oder derart gestaltet, daß beim Beginn 32 der Bewegung der Kurvenrolle
entlang der Fläche 30 die Längsbewegung nach rückwärts der gleichförmig sich drehenden
Schnecke gleich ist der normalen Vorwärtsbewegung der Schnecke durch die Schneckenradzähne,
wodurch das Schneckenrad festgehalten wird. Wenn der Anfang der Kurve nach den punktierten
Linien 33 fortgesetzt wäre, so würde die Schnecke rückwärts mit gleichförmiger Geschwindigkeit
gleiten, ohne das Schneckenrad zu bewegen. Ferner ist das entfernte Ende 34 der
Kurvenbahn an dem Punkt, wo die Schnecke die Grenze ihrer Längsverschiebung erreicht
hat, in einer Ebene gelegen, die rechtwinklig zur Wellenachse liegt, so daß keine
Gleitbewegung der Schnecke hervorgerufen wird und letztere mit voller Geschwindigkeit
getrieben wird, als ob sie an der Welle fest wäre. Die Gestalt des Kurvenschlitzes
zwischen der Anfahr- und Anhaltestellung 32 und 34 ist derart, daß das Anfahren
der Rolle sehr allmählich vor sich geht und die Höchstgeschwindigkeit in allmählichen
Stufen erreicht wird. Die Kurve muß natürlich je nach der Art der Maschine gestaltet
sein, bei der sie verwendet werden soll, wobei die theoretisch günstigste Form die
der Anziehungskraftskurve ist.
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Vorzugsweise wird der Kurvenschlitz an beiden Enden ungefähr mit einer
dem Durchmesser der Rolle 23 entsprechenden Breite ausgeführt, so daß die Rolle
mit den Kurven an beiden Seiten des Schlitzes in Berührung ist. Der Schlitz kann
über den Punkt hinausgeführt werden, an dem die Linie senkrecht zur Achse der Antriebswelle
ist, so daß die Rolle über die Stellung hinausgehen kann, wo sie zuerst diesen theoretischen
Haltepunkt erreicht, oder daß sie ein wenig vor dem Ende des Schlitzes anhält und
nicht gegen das Ende anschlägt. Die Rückwirkung des Schneckenrades gegen die Schnecke
ergibt einen Druck in einer Richtung, die von dein Drehungssinn der Welle abhängt.
DieserückwirkendeKraftderangetriebenen Massen kann dazu benutzt werden, das Kurvenstück
22 während des Anfahrens festzuhalten, wobei jedoch eine Bewegung zugelassen wird,
wenn die Vorrichtung ihre normale Höchstgeschwindigkeit erreicht hat. Zu diesem
Zweck wird ein, geringes Spiel vorgesehen, das eine Längsverschiebung der Welle
3 in ihren Lagern gestattet. An der Gehäusewand 5 sind als Lager für das linke Ende
der Vorrichtüngdienenderingförmige Reibungsglieder4o und 41 um den Teil 25 angeordnet.
Ein ähnliches Reibungsglied 42 ist am linken Ende des Kurventeiles 22 vorgesehen,
und ein dritter Ring 43 wird neben dem vierten Teil 41 von einem mit Gewinde versehenen
Ring 44 getragen, der durch eine Haltescheibe 45 auf dem mit Gewinde versehenen
Ende der Verlängerung 25 des Kurvengliedes 22 gehalten wird. Lose Reibungsscheiben
46 und 47 liegen zwischen den Ringen q.o bzw. 42 und Ringen 41 und 4.3 zur Aufnahme
der Abnutzung durch Reibung. Es ist daher ersichtlich, daß bei Drehung der Welle
3 in Richtung des in Abb. i gezeigten Pfeiles der Druck in einer Richtung übertragen
wird, die über die Schulter 1q. der Welle 3, das Endstück ii des Zylinders io-und
die Endwandungen des Kurvenstücks 22 zum Reibungsglied 42 verläuft, so daß letztere
mit den Ringen 40 und 46 in enge Reibungsberührung gebracht werden, wodurch Drehung
des Kurvenstücks 22 verzögert oder verhindert wird. Weil die Gestaltung der Kurvenbahn
im Teil 22 fast senkrecht zur Achse der Welle ausgeführt ist, hat das äußere Kurvenglied
nur geringes Bestreben, sich durch die an der Kurve anliegende Rolle zu drehen.
Daher muß Vorsorge für eine geringe Reibungsberührung zwischen den Ringen getroffen
werden, um das Kurvenstück 22 wirksam zu bremsen und es vor Drehung während des
ganzen Weges der Rolle über die Länge der Kurvenbahn zu bewahren.
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Da das Getriebe zur Bewegung schwerer Körper, z. B. einesSchleifmaschinentisches,
verwendet Werden soll, ist es in manchen Fällen wünschenswert, eine Fortdauer der
Drehbewegung
der Welle 3 zu gestatten, was entweder durch die lebendige
Kraft des bewegten Körpers geschieht oder durch die Gestaltung der Schnecke 6 derart,
daß das Schneckenrad die Schnecke in ihrer ursprünglichen Richtung noch eine kurze
Zeit weitertreiben kann, nachdem die Kupplung zum Anhalten und Umkehren des Getriebes
umgelegt ist. Zu dem Zweck wird die in Abb. i und 3 dargestellte bekannte Bauart
verwendet, bei der ein Keil So auf der Welle 3 drehbar in bezug auf das Kurvenglied
51 ist, das an auf der Welle 3 gleitenden Ringen 52 angebracht ist. Der Keil So
kann in einer breiten Keilnut gleiten und legt sich zuerst an eine Schulter und
dann an die andere eines Ansatzes 53 des Innenumfangs des gleitenden Kupplungsgliedes
51 bei den Umkehrbewegungen der Welle 3. Die Kupplung ist im übrigen von der üblichen
Art und besteht aus den Zahnrädern 54 bis 6o. Weitere Zähne 61 und 62 sitzen an
den entsprechenden Enden des gleitenden Kupplungsgliedes 51 und greifen in die Zähne
57 bzw. 59 je nach der Lage des Kupplungsgliedes ein. Eine zum Bewegen des Kupplungsgliedes
dienende Vorrichtung ist nicht dargestellt. Wenn die Kupplung zur Herbeiführung
der Umkehr des Getriebes eingestellt ist, so wird zunächst keine Kraft durch die
Welle 3 auf das Schneckenrad 7 übertragen, und wenn die Welle 8 ihre Drehung fortsetzt,
so arbeitet sie jetzt als Antriebsglied und ist bestrebt, die Schnecke 6 anzutreiben.
Gleichzeitig wird der nach links wirkende Druck auf die Lagerfläche :Io aufgehoben,
und das Kurvenglied 22 kann sich frei mit der Schnecke 6 drehen, bis das ganze Getriebe
zur Ruhe kommt. Dabei ist zu beachten, daß während dieser durch den Antrieb der
Welle 8 auf die Schnecke 6 hervorgerufenen fortgesetzten Drehung der Zahn 50 sich
in entgegengesetzter Richtung auf den Zahn 53 zu bewegt. Dieser Zeitraum kann natürlich
dadurch eingestellt «-erden, daß man die Zähne 50 und 53 von geeigneter Breite
macht und im übrigen die Geschwindigkeit und die Abmessungen der Getriebeteile derart
verändert, daß für das Getriebe genügend Zeit vorhanden ist, um unter seinem eigenen
Reibungswiderstand zum Anhalten zu kommen, bevor die Kupplung in der anderen Richtung
wirkt. Es hat sich als erwünscht herausgestellt, daß die Bauart so durchgebildet
wird, daß das Kurvenglied 22 sich mit der Schnecke 6 dreht und daß die Rolle 23
in richtiger Lage zum zweiten Anfahren bleibt und während der Zeit, wo die Teile
zur Ruhe kommen, sich nicht längs der Kurvenbahn bewegt. Sonst würde der zum Anfahren
dienende Teil der Kurve unbenutzt bleiben und ein Stoß beim Anfahren der Schnecke
im entgegengesetzten Sinne auftreten. Diesem Zweck dient die in Abb. 6 dargestellte
Bauart, bei der das Kurvenglied 2a zeitweise an der Antriebswelle festgehalten wird,
während die umlaufenden Teile zur Ruhe kommen. Wie in Abb. i und 6 gezeigt ist,
ist ein Zapfen 7o am verschwächten Teil 15 der Welle angeordnet. Gegen diesen Zapfen
legen sich Federn 71 und 72, die auf beiden Seiten eines Schlitzes 73 im verlängerten
Teil 12 des Antriebsgliedes 9 angeordnet sind. wobei dieser Schlitz weiter als der
Durchmesser des Zapfen io ist. Die Keilnute 17 der Welle 15 ist etwas weiter als
der Keil 16, um diesem genügend Bewegungsfreiheit zu geben. In einer im Kurventräger
22 gleichachsig angeordneten Nut 76 befinden sich Verriegelungsnuten ;--7 und 78,
deren Außenkanten sich in allmählicher Neigung nähern und den Kreisumfang des inneren
Teiles der Nut 76 treffen. Diese Nuten 77 und 78. werden von Federn 7 1 und 72 berührt,
deren Enden zum Festhalten des Kurventrä;ers 22 am inneren Antriebsglied 9 dienen,
wenn der Zapfen 7o den nach oben gehenden Vorsprung 79 oder 8o der Federn berührt.
Bei normaler Arbeitsweise hält der Zapfen 7o die Feder 72 mit der Nut 78 in Berührung,
indem sie sich gegen den Vorsprung 8o legt, während die Teile unter dem Einfluß
der Welle 8 und des Schneckenrades 7 nach Umlegen der Kupplung gedreht werden. Wenn
die Ansätze So und 53 in Berührung sind, beginnt die Welle 3 im anderen Sinne zu
drehen, wobei infolge des geringen Spieles des Keiles 16 in der Keilnut i9 der Zapfen
70 sich von dem Vorsprung 8o entfernt, diese Feder vom Schlitz 78 freimacht
und sich gegen die Schulter 79 der anderen Feder legt. Nachdem der Keil 16 mit der
Wandung der Keilnut i9 in Berührung gekommen ist, drehen sich Welle 3 und Antriebsglied
9 zusamm°n, ohne das äußere Glied 2 mitzunehmen, und zwar so lange, bis die Feder
71 den Schlitz 77 erreicht hat, worauf die Teile zusammen weitergehen. Diese Bewegung
des Teiles 71 um die Nut 77 tritt während des ganzen Zeitraumes ein, der dafür bestimmt
ist, daß die Kurvenrolle 23 sich längs der Kurvenbahn bewegt und die Schnecke 6
unter dem rücbvirkenden Druck des Schneckenrades 7 rückwärts geht. Während die Reibungsscheiben
40, 41, 42 und 43 im allgemeinen genügen, um der i Kurventräger 22 während der Bewegung
der Rolle 23 längs der Kurvenbahn festzuhalten, kann in dem Getriebe irgendeine
Art Bremse zum Festhalten der Kurventräger 22 angeordnet werden. In Abb. 7 ist eine
Bremsvorrichtung dargestellt, bei der die Verwendung der Reibungsscheihen nicht
erfolgt, obgleich diese
jedoch auch zusammen mit der Bremsvorrichtung
Verwendung finden können. Bei der Ausführungsform werden Kugellager zur Aufnahme
des Enddruckes . verwendet, die von irgendeiner Bauart sein können. Beispielsweise
besitzt der Kurventräger 22 zwei eingezogene Teile 81: und 82, von denen
der ersteie gleichachsig mit dem eingezogenen Teil des Antriebsgliedes g liegt,
während der zweite gleichachsig sich gegen einen eingezogenen Teil der Welle 3 legt.
Auf dem Teil 82 ist ein Spurlager bekannter Bauart angeordnet, z, B. besitzt es
Ringe 83 und 84, die gleichachsig mit einem Ring 85 sind und Kugeln 86 zwischen
sich halten, wobei das Ganze durch einen Teil 87 gehalten wird, der im Gehäuse 88
durch die Schulter 89 und go gehalten wird, die zur Aufnahme des Druckes
dienen. Um eine Bremse für den Kurventräger 22 vorzusehen, kann beispielsweise die
in Abb. 8 dargestellte Ausführungsform angeordnet werden, bei der zwei halbkreisförmige
Bremsglieder gi und 92 an einem Zapfen 93 zusammen aufgehängt sind und durch
einen Klemmbolzen 94 und Muttern 95 zusammengezogen werden, die mit Backen
96 und 97 der Bremsglieder zusammenwirken. Der Zapfen 93 ist
am Träger 5 befestigt, um Drehung der Bremse zu verhindern.
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Aus der Beschreibung geht die Wirkungsweise der Vorrichtung hervor.
Wenn die Schnecke 6 in ihrer äußersten rechten Stellung ist, wie in Abb. 2 gezeigt,
und wenn das Getriebe beim Beginn der Drehbewegung der Welle ist, so bewegt sich
die Mitnehmerrolle 23 längs der linken Kurvenfläche 30 von Abb. 2, und die
Schnecke wird nach links verschoben. Wenn die Rolle den wagerechten Teil der- Kurve
erreicht, so hat die Gleitbewegung der Schnecke aufgehört, und das Schneckenrad
wird mit voller Geschwindigkeit getrieben. Während der Verschiebung der Schnecke
haben sich Zapfen 7o und Feder 71
von Nut 77 zur Nut 78 herumbewegt, und das
Kurvenglied 22 wird schließlich mit der Schnecke in Drehung versetzt. Nach Umlegen
der Kupplung drehen sich die umlaufenden Teile, d. h. Schnecke, Schneckenrad und
Kurvenglied, durch ihre eigene lebendige Kraft und kommen allmählich zur Ruhe, während
die Ansätze 50 und 53 in der Kupplung sich aufeinander zu bewegen, worauf
der Kreislauf sich wiederholt.
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Nach der Erfindung ist ein Getriebe geschaffen, das einen schweren
Körper allmählich anfährt, einfach im Aufbau, zwangläufig in der Wirkung, leicht
herzustellen und zusammenzubauen ist und mit dem man eine beliebige Schleifoperation
mit mehr als doppelter Geschwindigkeit ausführen kann, als bisher als die Höchstgeschwindigkeit
angesehen wurde; wodurch die Produktion vergrößert ist, Herstellungskosten verringert
werden und Zeit in erheblichem Maße gespart wird.