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Schaltwerk Die Erfindung betrifft ein Schaltwerk, bei dem die Verbindung
zwischen dem Antriebs- und Abtriebsteil durch Mitnehmernocken und Mitnehmerbacken
hergestellt wird. Das Schaltwerk der Erfindung soll insbesondere für Exzenterpressen
verwendet werden, kann jedoch mit Vorteil auch für alle anderen Fälle eingesetzt
werden, bei denen ein Schaltwerk bei niedrigen Drehzahlen sehr große Drehmomente
übertragen muß und unter Vollast ein- und ausschaltbar sein soll.
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Es ist eine Vielzahl von mechanischen Kupplungen und Schaltwerken
bekannt, die das Drehmoment entweder kraftschlüssig oder formschlüssig übertragen.
Die mit kraftschlüssiger Verbindung arbeitenden Kupplungen, z. B. Reibungskupplungen,
besitzen den Nachteil, daß sie im eingeschalteten und insbesondere im einschaltenden
Zustand keine schlupffreie starre Verbindung darstellen. Bei den bisher bekannten
formschlüssig wirkenden Kupplungen und Schaltwerken treten demgegenüber Schwierigkeiten
beim Ein- und Ausschalten unter Last auf, die beispielsweise bei den bekannten Drehkeilkupplungen
dazu führen, daß ein Schalten unter Last nicht möglich ist, da die Gefahr besteht,
daß die Kupplungsnocken beschädigt werden.
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Es ist bereits ein Schaltwerk mit die Verbindung zwischen dem Antriebs-
und Abtriebsteil herstellenden Mitnehmernocken und Mitnehmerbacken bekannt, bei
dem die Mitnehmerbacken in einem auf der Abtriebswelle befestigten Grundkörper auf
einem Durchmesser angeordnet und gegenläufig durch einen Steuerschlitten radial
verschiebbar gelagert sind. Der Steuerschlitten wird hierbei entgegen der Kraft
einer Feder durch einen Steuerhebel rechtwinklig zu den Mitnehmerbacken bewegt.
Dieses Schaltwerk kann nur im Stillstand, bestenfalls im Lauf ohne Last geschaltet
werden, wobei jedoch die Gefahr besteht, daß beim Schaltvorgang während des Laufes
ein wiederholtes Eingreifen der Mitnehmerbacken in die Mitnehmernocken erfolgt,
das man als Rattern bezeichnet.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Schaltwerk mit die Verbindung
zwischen dem Antriebs- und Abtriebsteil herstellenden Mitnehmernocken und Mitnehmerbacken
zu schaffen, die unter Vollast zu jedem Zeitpunkt ratterfrei ein- und ausgeschaltet
werden können. Das Schaltwerk soll in jeder Drehrichtung gleich gut arbeiten können
und im eingeschalteten Zustand eine schlupffreie starre Verbindung darstellen. Weiterhin
soll das Schaltwerk auf einfache Weise als überlastkupplung ausgebildet werden können,
so daß es bei einem einstellbaren überlastdrehmoment selbsttätig abschaltet. Wegen
der großen Gefahr für das Bedienungspersonal soll das erfindungsgemäße Schaltwerk
darüber hinaus eine große Betriebssicherheit aufweisen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, die
Mitnehmerbacken mittels zweier Gelenkstücke in der Art eines Kniehebelsystems zu
betätigen und einen Kulissenhebel vorzusehen, der den Steuerschlitten in der Ausschaltlage
so lange verriegelt, bis der Steuerhebel seinen Schwenkpunkt erreicht hat.
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Durch diese Maßnahme wird ein wiederholtes Eingreifen der Mitnehmerbacken
in die Mitnehmernokken verhindert und ein Ein- und Ausschalten unter Last zu jedem
beliebigen Zeitpunkt ermöglicht.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird in einem durch den
Steuerhebel verschiebbaren Kurvensegment eine Kulisse vorgesehen, in der der Kulissenhebel
durch einen Kulissenstift geführt ist. Weiterhin wird auf dem Steuerschlitten ein
Hebel angeordnet, der mit dem durch den Steuerhebel betätigten Kulissenhebel zusammenwirkt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind schließlich Kipphebelfedern vorgesehen,
die die Mitnehmerbacken über Kipphebel zentripetal belasten.
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Für die Verwendung des erfindungsgemäßen Schaltwerkes als überlastkupplung
wird vorgeschlagen, die innere Endstellung des Steuerschlittens durch einen Anschlag
derart zu begrenzen, daß die Gelenkstücke in der ausgefahrenen Lage der Mitnehmerbacken
mit einem Winkel kleiner als 180° zwischen ihren Längsachsen angeordnet sind.
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Mit der Erfindung wurde ein Schaltwerk geschaffen, das infolge der
als Kniehebelsystem ausgebildeten Gelenkstücke und auf Grund des zur Verriegelung
des Steuerschlittens dienenden Kulissenhebels ein sehr schnelles und exaktes Schalten
auch unter Last ermöglicht. Durch die im eingeschalteten Zustand in einer Linie
liegenden Gelenkstücke und Mitnehmerbacken
wird eine sichere Einschaltstellung
garantiert, die auch durch den radial nach innen wirkenden Teil der Übertragungskraft
nicht gelöst werden kann. Andererseits ist es das Wesen des Kniehebels, daß er mit
abnehmendem Winkel zwischen den Hebelgliedern in Form der Gelenkstücke weicher wird,
so daß beim Ausschalten der Kupplung der Steuerschieber zusätzlich durch die vom
Drehmoment herrührende Teilkraft in die Ausschaltstellung gedrückt wird.
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Dies bringt weiterhin den großen Vorteil mit sich, daß bei Einschalten
zu einem Zeitpunkt, an dem die Anlagefläche der Mitnehmerbacken nur ungenügend in
die Ausnehmungen des Außenkranzes einspringen, wegen der nicht erreichbaren gestreckten
Lage der Gelenkstücke die Mitnehmerbacken durch das Drehmoment selbsttätig zurückgeworfen
werden und sodann ausreichend Zeit haben, in die nachfolgende Ausnehmung vollständig
und sicher einzuspringen. Durch diese Wirkungsweise wird das Schalten unter Last
ermöglicht, ohne daß Rattererscheinungen oder gar Zerstörungen auftreten. Außerdem
wird es hierdurch möglich, dieses Schaltwerk bei Exzenterpressen in Verbindung mit
Lichtschranken zu verwenden, wobei ein sofortiger Stillstand des Stempels zu jedem
Zeitpunkt erzielt wird.
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Die Erfindung soll im einzelnen an Hand zweier Ausführungsbeispiele
erläutert werden. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf das Schaltwerk
der Erfindung im eingeschalteten Zustand bei abgenommenem Deckel, F i g. 2 einen
Schnitt nach den Linien II-II in F i g. 1, F i g. 3 eine Draufsicht auf das Schaltwerk
gemäß F i g.1 im ausgeschalteten Zustand, F i g. 4 einen Schnitt gemäß Linien IV-IV
in F i g. 3, F i g. 5 eine abgeänderte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltwerkes
zur Verwendung an einer Exzenterpresse in der Draufsicht gemäß F i g. 1 und 3 und
F i g. 6 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig.5.
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Die dargestellten Ausführungsbeispiele des Schaltwerkes zeigen dessen
Anwendung zum Verbinden einer Abtriebswelle 18 mit einem angetriebenen Schwungrad
21 bzw. mit dessen Außenkranz 11. Hierbei sollen Mitnehmernocken 1 des Außenkranzes
11 in Eingriff mit den Mitnehmerbacken 2 der anzutreibenden Abtriebswelle 18 gebracht
werden. Die in einem auf der Abtriebswelle 18 befestigten Grundkörper 10 angeordneten
Mitnehmerbacken 2 sind infolge der Bewegung eines Steuerschlittens 3 und radial
verschiebbarer Gelenkstücke 4 in der Art eines Kniehebelsystems ausgebildet.
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Hierbei sind die Mitnehmerbacken 2 auf einem Durchmesser radial verschiebbar
gelagert und über die Gelenkstücke 4 mit dem Steuerschlitten 3 verbunden, der im
rechten Winkel zur Mittelachse der Mitnehmerbacken 2 verschiebbar ist. Die Verschiebung
des Steuerschlittens 3 erfolgt mittels eines Steuerhebels 5, der auf der Steuerwelle
17 angeordnet ist. Die Verschiebung des Steuerschlittens erfolgt gegen die Kraft
einer Schlittenfeder 9.
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Wenn das in F i g. 1 im eingeschalteten Zustand dargestellte Schaltwerk
in den ausgeschalteten Zustand gemäß F i g. 3 gebracht werden soll, wird die Steuerwelle
17 um einen geringen Betrag verdreht. Hierbei bewirkt der Steuerhebel s eine radial
nach außen gerichtete Verschiebung des Steuerschlittens 3 entgegen der Kraft der
Schlittenfeder 9. Auf Grund dieser Bewegung, der die innenliegenden Enden der Gelenkstücke
4 folgen, wird die Verriegelung aufgehoben, in der sich die Mitnehmerbacken 2 durch
die gestreckte Lage der Gelenkstücke 4 befunden haben. Sobald sich die Mittellinien
der Gelenkstücke 4 nicht mehr auf einer Geraden befinden, sondern einen Winkel kleiner
als 180° zwischen sich einschließen, wird die starre Verriegelung aufgelöst, so
daß zusätzlich zu der die Bewegung auslösenden Kraft des Steuerhebels 5 ein Teil
der das Drehmoment übertragenden Kraft hinzukommt und die Mitnehmerbacken 2 radial
nach innen drückt. Hierdurch erfolgt ein schlagartiges Lösen des Schaltwerkes, das
weiterhin durch die Kraft von Kipphebelfedern 13 unterstützt wird, die über Kipphebel
12 auf die Mitnehmerbacken 2 zentripetal einwirken. Infolge dieser Bewegungsvorgänge
ziehen sich die Mitnehmerbacken 2 radial nach innen zurück, wobei ihre Übertragungsflächen
den Mitnehmernocken 1 des Antriebes entsprechend abgeschrägt sind.
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Um ein Zurückschnellen der Mitnehmerbacken 2 zu verhindern, ist der
Steuerschlitten 3 mittels eines Hebelsystems 6, 7, 8 in der Ausschaltlage verriegelbar.
Diese Verriegelung wird während des Rückschwenkens des Steuerhebels 5 in die Freigabestellung
aufrechterhalten, bis der Steuerhebel 5 kurz vor seiner Endstellung zurückgeschwenkt
ist. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist zu diesem Zweck auf dem Steuerschlitten
3 ein Hebel 6 angeordnet, der unter der Belastung einer Hebelfeder 14 steht. Dieser
Hebel 6 wirkt mit einem Kulissenhebel 8 zusammen, der über ein Kurvensegment 7 durch
den Steuerhebel 5 betätigt wird. Hierbei ist der Kulissenhebel 8 durch einen Kulissenstift
16 in einer Kulisse 15 des Kurvensegmentes 7 geführt und wird bei der Ausrückbewegung
des Steuerhebels 5 mit seinem winklig abstehenden Teil in Richtung des Steuerschlittens
3 geschwenkt.
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In der Ausschaltstellung des Schaltwerkes mit nach außen verschobenem
Steuerschlitten 3 greift dieser Kulissenhebel 8 hinter den Hebel 6 des Steuerschlittens
3 und verhindert, daß die Schlittenfeder 9 den Steuerschlitten 3 in die Einschaltstellung
drücken kann. Diese Lage der Einzelteile ist in F i g. 3 dargestellt.
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Wenn nunmehr das Schaltwerk wieder eingeschaltet werden soll, wird
der Steuerhebel 5 in seine Einschaltstellung zurückgeschwenkt, wobei er das Kurvensegment
7 mitnimmt. Durch dessen Bewegung wird der Kulissenhebel 8 mittels des Kulissenstiftes
16 in der Kulisse 15 nach außen zurückgeschwenkt, wobei eine Freigabe des durch
den Kulissenhebel 8 gesperrten Hebels 6 erst im letzten Moment kurz vor Erreichen
der Endstellung vorgenommen wird.
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Hierdurch verbleibt das Schaltwerk während des größten Teiles der
das Einschalten bewirkenden Steuerbewegung in der ausgeschalteten Stellung, so daß
ein Rattern oder mehrfaches Eingreifen der Mitnehmerbacken 2 verhindert wird. Wenn
im letzten Teil der Steuerbewegung der Hebel 6 freigegeben wird, schnellen die Mitnehmerbacken
2 auf Grund der über dem Steuerschlitten 3 und die Gelenkstücke 4 übertragenen Kraft
der Schlittenfeder 9 radial nach außen. Sobald die Gelenkstücke 4 mit
ihren
Mittellinien auf einer Geraden zu liegen kommen, sind die Mitnehmerbacken 2 starr
und durch äußere Einflüsse radial unverschiebbar angeordnet, so daß ein schlupffreies
und sicheres Arbeiten des Schaltwerkes gewährleistet ist.
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Sollten insbesondere bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 die
Mitnehmerbacken 2 durch die Schlittenfeder 9 derart ungünstig bezüglich der Nokken
des Außenkranzes 11 radial nach außen gedrückt werden, daß eine gestreckte Lage
der Gelenkstücke 4 nicht möglich ist, bleibt das Knieheb-elsystem so weich, daß
der radial nach innen auf die Mitnehmerbacken 2 wirkende Teil der das Drehmoment
ergebenden Tangentialkraft ausreicht, die Mitnehmerbacken 2 nach innen zu drücken.
Da die hierbei aufzubringende Kraft mit kleiner werdendem Winkel zwischen den Mittellinien
der Gelenkstücke 4 sehr stark abnimmt, ergeben sich bei diesem Vorgang nur geringe
Kräfte, die kaum einen Verschleiß zur Folge haben. Durch die zurückgeschwenkte Lage
des Steuerhebels 5 ist keine Verriegelung des Steuerschlittens 3 eingetreten, so
daß die Mitnehmerbacken 2 nach dem Vorbeitreten der Mitnehmernocken 1 infolge der
Schlittenfeder 9 sofort wieder nach außen treten.
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Um die Merkmale des Schaltwerkes für dessen Verwendung an Exzenterpressen
auszunutzen, wurde gemäß F i g. 5 der Außenkranz 11 auf seiner Innenfläche mit sägezahnartigen
Ausnehmungen 19 versehen und die Mitnehmerbacken 2 mit einer den Ausnehmungen 19
angepaßten Außenfläche ausgebildet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ergeben
sich hierdurch zwanzig Nocken, die zum einseitigen Mitnehmen ausgebildet sind, da
bei der Verwendung an Exzenterpressen kein Wert auf einen Rückwärtslauf gelegt wird.
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Mit dieser Ausbildung des Schaltwerkes wurde eine mechanische Vorrichtung
für Exzenterpressen geschaffen, die ein sofortiges Anhalten oder Inbetriebsetzen
des Pressenstempels in jeder beliebigen Lage des Stempels auch unter Vollast ermöglicht.
Durch die Vielzahl der Aussparungen 19 am Außenkranz 11 wird ein Stillsetzen des
abgetriebenen Teiles in jeder Lage der Abtriebswelle 18 und ein Einschalten der
Vorrichtung innerhalb eines kleinen Verdrehwinkels möglich. Sollte unter Vollast
eingeschaltet werden und die Mitnahmefläche zwischen den Mitnehmerbacken 2 und den
Nocken 1 weniger als 90 bis 95 % der Fläche bei vollem Eingriff betragen, so wird
durch das zu übertragende Drehmoment das Kniehebelsystem infolge der nicht erreichten
gestreckten Lage der Gelenkstücke 4 zusammengedrückt.
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Die Mitnehmerbacken 2 werden hierdurch zurückgeschoben und rasten
mit Sicherheit auf der gesamten zur Verfügung stehenden Fläche in die nächste Ausnehmung
19 ein.
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Um eine Dämpfung der Schaltkräfte zu erreichen, ist bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß F i g. 5 und 6 der Außenkranz 11 unter Zwischenschalten tangential liegender
Dämpffedern 20 am Schwungrad 21 gehalten, so daß sich der Außenring entgegen der
Kraft der Dämpffedem 20 bewegen kann. Die Vorrichtung gemäß F i g. 5 und 6 wird
durch einen Zwischendeckel 23 und einen Deckel 22 vollständig gekapselt-Um das Schaltwerk
als überlastkupplung auszubilden, wird die innere Endstellung des Steuerschlittens
3 durch einen nicht dargestellten Anschlag derart begrenzt, daß die Gelenkstücke
4 in der ausgefahrenen Lage der Mitnehmerbacken 2 mit einem Winkel kleiner als 180°
zwischen ihren Längsachsen angeordnet sind. Wenn dieser Anschlag verstellbar ausgebildet
wird, kann man das überlastdrehmoment für jeden besonderen Fall einstellen, so daß
sich bei überschreiten des eingestellten Drehmomentes die Kupplung selbsttätig abschaltet.