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Vorrichtung zum Schalten von Zahnräderwechselgetrieben mit Druckmittelkolben
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, zum Schalten von Zahnräderwechselgetrieben
mit Druckmittelkolben, die- duech Elektromagnete gesteueirt werden, deren Stromkreise
von einem S'chaIthebel vorgew,ählt# und von einem Diruckknopf geschlossen werden
und die durch von den Kolben betätigte Kontakte gegen vorzeitiges Einrücken einer
Getriebestufe gesichert sind. Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art, werden
die von dem Schalthebel vorgewählten Stromkreise durch Mittel gesteuert, die sich
aus elektrischen und mechanischen Elementen zusammensetzen. Diese Steuerung erfordert
also eine Anpassung der Schal-tvorrichtunr gen und der Druckmittelorgane an die
gewünschten Steuervorgänge. Hierdurch wird die Vorrichtung komplizieit, erfordert
viel Platz und kann nicht ohne weiteres auf beliebige einfache Druckmittelorgane
angewendet werden; auch ist sie in, der Zahl der zir betätigenden Druckmittelorgane
beschränkt. Die zu einem betriebssicheren Arbeiten der Vorrichtung notwendigen Verriegelungen
sind bei der bekannten Ausfülrrung ebenialls mechanisch ausgebildet.
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Gemäß der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis#se werden diese
Nacht:eile dadu!rch beseitigt, daß die Vo-r-wäblung der Stromkreise rein elektrisch
ausgebildet ist. Die Erfindung besteht demgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs
erwähnten Art darin, daß bei, Betä#tigung des: Druckknopfes der Antriebsmotor durch
das Motorschütz
.abgeschaltet und eine Bremse durch ein Biremsschütz
eing',eschaltet wird, das wegen. der Rückkehr des Druckknopfes in seine Ruhelage
ein Überbrückungsschütz für den Strom betätigt, der über einen Kontakt fließt, welcher
in Abhängigkeit von einem Fliehkraftregler nach Unterschreiten einer bestimmten
Moto-rdrehzahl -unterbrochen wird, wodurch zwei Hilfsschütz#e stronilos werden und
dadurch zunächst die voni Vorwählschalthebel vorbereitete Abschaltung des bis dahin
im Eingriff stehenden Zahnrades und dann die Einschaltung des neuen Zahnrades über
die von den übrigen Kolben betätigten, die richtige Reihenfolge ein-es Schalters
sichernden Schalter durchgeführt werden und wodurcU außerdem die Bremse durch das
Brernsschütz abgeschaltet und dadurch ein. Zeitrelais eingeschaltet wird, das nach
seinem Ablauf, währenddessen die Umschaltung stattfindet, den Motor über das Motorschütz
wieder einschaltet.
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Andererseits sind auch Vorrichtungen zum Schalten von Zahnräderwechselgetrieben
bekannt, die nicht mit Druckmitteln arbeiten, sondern Überhaupt nur elektrisch.
Dies hat den Nacl-iteil#,. daß eine große Anzahl von elektrischen Verschiebemotoren,
Schnecken und Zahnrädern benötigt werden, die das Getriebe sehr verwickelt gestalten.
Außerdem erfolgt bei ihnen die Vo-rwählung durch Betätigung verschiedener Schaltdruckknöpfe
erst dann wenn das Werkzeug außer angriff mit dem Werkstück gebracht ist.
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Am einfachsten läßt sich das Wesen der Erfindung an Hand des in der
Zeichnung dargestellten Schaltbildes erläutern.
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Das zur Erklärung des Schaltvorganges, dargestellte Getriebe besteht
aus den auf einer Welle, z. B. 4er Werkzeugwelle W, festsitzenden Zahnrädern 1,
2 und 3 und den einzelnen verschiebbar auf einer Zwischenwelle Z angeordneten
Zahnrädern 4, 5 und 6. Der Antrieb eijfolgt durch einen Eiektromotor
M über eine Vorlegwelle V. Die mit der Zwischenwelle Z ständig umlaufenden Zahnräder
4, 5, 6 können einzeln durch die- mittels Druckflüssigkeit beaufschlagten
Kolben 7, 8, 9 seitlich verschoben werden. Mit den Kolben 7, 8, 9
sind elektrische Endausschalter io, i i und, 12.- verbunden. Ein weiterer hydraulischer
Kolben 13 dient zum Anziehen und zum Lösen einer am Antriebsmotor M angeordneten
Bandbremse 27. Zu. den einzelnen hydraulischen Kolben 7, 8, 9
und w3 sind. Ventile 14, 15, 16 und 17 zugeordnet, die durch entsprechende Magnete
iS bis 2,5 gesteuert werden-. Die Schaltung dieser Magnete er-folgt über
Schütze:28 bis 31. Die Schütze 32, 33 und 6o dienen zu weiteren Schaltungen,
die unten noch. näher erläutert werden. 34 ist ein Zeitrelais, welches zur Wiedereinschaltun-
des elektrischen Antriehsmotors M nach erfolgter Umschaltung des Getriebes dient.
D(ie Vorwählrichtung besteht aus den Segmenten 35, 36 und 37 und dem
Einstellhebel 38. Die Einleitung des Umschaltvorganges erfolgt durch. den
Druckknopf 39. Mit 4o, ist ein Schütz bezeichnet, welches die Anschaltung
des Antriebsmotors, M an die Netzleitung 53 -und 54 vornimmt. Mit dem Abschalter
41 kann die gesamte Antriebsvorrichtung vorn Netz gbgeschaltet werden. Mit den übrigen
Ziffern sind die einzelnen elektrischen Leitungen, zur besseren Kenntlichmachung
der einzelnen SchaItvorgänge bezeichnet. Bei denLeitungen55und56handelt es sich
ebenfalls um eine Netzleitung, die jedoch, da mit ihr nur Schützenschaltungen vorgenommen
werden, eine geringere Spannung aufweist. als die Netzleitung 53, 54. Man
kann. natürlich auch die gleiche Spannung wie im Netz 53, 54 verwenden.
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Der Vorgang bei der Umschaltung ist folgender: Soll beispielsweise
von der im Schaltbild dargestellten Geschwindigkeit, bei -dem die Zahnräder i und
4 ineina.ndergrei,&n, auf eine Geschwindigkeit übergeganzen werden, bei welcher
die Zahnräder z und 5
ineinandergreiKen, so wird zunächst diese Geschwindigkeit
durch Einstellung des Vorwählhebels 38 auf das Segment 36- vorgewählt.
Durch Her--unterdrücken des Druckknopfes 39 wir(1 der Leitungszug
50, 50a, 50 b unterbrochen.
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Das Netzschütz 40 erhält keinen Strom mehr und fällt ab, wodurch die
zum AntriebsmotorM führenden Netzstroml eitungen5i, 51' und 52,# 52'
unterbrochen
werden. Beim Lauf der Maschine ist es selbstverständliche Voraussetzung, daß-der
Ausschalter 41 eingelegt ist. Da der Elektromotor, wenn er vom Netz abgeschaltet
ist, eine lange AnlIaufzeit hat, wird er, um die erforderliche niedtige Urnschaltdrehzahl
schnell züi erreichen, nach Abschaltung des Netzstroms gebremst. Diese Bremsung
erfolgt gleichzeitig mit der Netzabschaltung beim Herunterdräcken des Druckknopfes.
39. Dabei wird über den Bremswächter 42 das Bremsschütz 28, eingeschaltet.
Das Bremsschütz 2,8 ist mit der Netzleitung 56 durch die Leitung 45 und über
den Leitungszug45, 45a, Drucklknop,f 39, 45 b, Breinswächter 4-- und
Leitung 45c mit der, Netzleitung 55
verbunden. Das Brernsechütz zieht nunmehr
an und verbindet den Magneterr ig des Ventils 14 Über die Leitungen 43", 43
d und 43 b mit der Netzleitung 55
und 56. Gleichzeitig
wird der Magnet iS durch Unterbrechen der Leitung 43 und 43" stromlos. Dadurch wird
das Ventil 14 limgesteuert und der Kolben 13 wird, durch den unigesteuerten Flüssigkeitsdruck
derart verschoben, daß die Brernse2,7 an, .gezogen wird. Der Antrieb,sniotorIvl'
verliert dabei sehr schnell an Drehzahl. Da der Druckknopf 39
nur kurze Zeit
heruntergedrückt ist, wird schon beim Loslassen die Leitung 45" und 45
b vorn, Bremsschütz 28 zum Drehzahlwächter42 unterbrochen. Aus diesem Grunde
wird- mit dern. Anziehen des Brernsschätzes, 28 Über die Leitungen 43b,
33", 33b und 43d (las überbrückungsschütz 33 an die Netzleitung
5 5, 56 gelegt und angezogen. Das Schütz 33
schließt die Leitung 45
b über die Leitungen 3-3c und 33d durch Überbrückung des DruckknoPies
39
an die Leitung 4511 an, so daß das Bremsschütz 28 auch beim Loslassen des
Druckknop,fesi 39 nicht abfällt und die Brem:se z7 weiterhin angezogen
bleibt. Bei deT Erreichurig einer einstellbaren, unteren Drehzahlg-renze unter-bricht
der Brernswächter 42 durch - Abfallen der -mit Kontakten versehenen Fliehkraftgewichte
die Leitungen 45b
und 45c für das Bremsschütz 2,8. Dieses
fällt ab und schaltet damit das.- Ventil 14 wieder um, so daß durch die entgegengesetzte
Bewegung des Kolbens 13 die Bremse wieder gelöst wird. Beim Abfallen des
Bremsschützes 28 wird das Zeitrelais,34 über die Leitungen49, 49a und 49b
an die Netzleitung 55, 56 angeschaltet. Nach Ablauf einer einstellbaren Zeit
schaltet das, Zeitrelais 34 das Netzschütz 4o durch Überbrückung des am Netzschutz4o
beim Abfallen geöffneten oberen Kontakts# zwischen den Leitungen 5o und 5oe über
die Leitungen 5oc, 5 od, Zeitrelais: 34, Leitungen 5o, 50a und 50b wieder
an das Netz 55, 56 an. Das Netzschütz4o zieht nunmehr an und der Antriebsmotor
Mbekommt wieder über die Leitungen 51, 52 und 5 1, 5:2P Strom aus
dem Netz 53, 54. Während dieser Zeit vom Ab-
fallen des Bremsschützes
28, 4. h. vom Einschalten des Zeitrelais 34 bis zum Wiedereinschalten des
Neetzschützes 4o muß der Schaltvorgang durch Verschiebung der einzelnen Zahnräder
beendet sein.
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Die Umschaltung des Rädergetriebes geht während dieser Zeit folgendermaßen
vor sich-. Die Verlegung des, Schalthebels 38 vom Segment 35 auf das
Segment 36 ermöglicht nach der Betätigung des b
Druckknopfes
39 über die Leitungen 48a, 48 , 48e, 4 8d , 70 und 8o
ein Anziehen des# Schützes, 3o erst dann, wenn die Hilfsschütze6o und
32 abgefallen sind. Letztere fallen ab, wenn die Leitung 5 5, 45c,
Drehzahlwächter42,45b, 6oi, Schütz 6o" 6oib, Schütz , und 56 durch
den abfa:llenden Drehzahl-3--, 32a
wächter42 bei Erreichung der niedrigen
Schaltdrehzahl unterbrochen wird. Es. kann also rfiemals vor der Erreichung -der
Schaltdrehzahl geschaltet werden. Damit wird jedoch noch, nicht eine Umschaltung
des zum Verstellkolben 8 zugehörigen Ventils 16, vorgenommen, weil die Verbindung44a
über dem Endausschalter 12, und die Leitung4.e und 44c durch den offenen Endausschalter
io, des zunächst noch eingerückten Kolbens1 des, Zahnrades4 unterbrochen ist. Dagegen
ist infblge der Umlegung des# Hebels 38 vom Segment 35 auf Segment
36 und des Abfallens des Hilf sschützes 6o das Schütz29 durch Unterbrechung
der Leitungen 55, 48a, Hebel 38, Segment 35, 35", Hilfsschütz
6o, 35 b , 35c, 70, Hilfsschütz 32, 80, 56 abgefallen.
Dadurch wird das Ventil 15 umgesteuert. Der Kolben 7 wird nunmehr
in seine andere Endlage verschoben und schiebt selbst das Zahnrad 4 aus. dem Eingriff
mit dem Zahnrad i heraus. Gleichzeitig wird der bisher offene Endschalter io eingelegt.
Nunmehr kann das Ventil 16 umgestenert werden, so daß der Kolben 8 verschoben
wird und das Zahnrad 5 in den Bereich des Zahnrades, 2 eingeschoben wird.
Es ergibt sich. hieraus, daß. die Verschiebekolben 7, 8 und 9 gegenseitig
elektrisch in der Weise verriegelt sind, daß stets erst das eingerückte Zahnrad
ausgerückt wird, bevor ein anderes Zahnrad eingerückt werden kann. Diese Verriegelung
verhindert ein gleichzeitiges Einrücken mehrerer Zahnräder und damit eine Zerstörung
des Getriebes.
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Um eine -unbehinderte Vorwählung zu. gestatten, muß die Schaltung
so ausgeführt sein, daß die Bewegung des Hebels 38 beispielsweise vorn Segment
35 zum Segment 36 noch keinen Schaltungsvorgang auslöst. Hierzu dient
das Hilfsschütz 6o, das in angezogenem Zustand, d. h. bei allen Drehzahlen,
bei welchen der Drehzahlwächter 42 die Leitunge1145b und 45c miteinander verbindet,
die Schaltschütze 219, 30 und 31 über die Leitungen 35b, 48c und 61a
einerseits und 4811 andererseits auf der einen Seite an die Netzleitung
56 anschließt, so daß das jeweils angezogene Schaltschütz (in der Zeichnung
Schütz 29) auch dann nicht abfällt, wenn der Hebel 38 vom Segment
3,5 abgenommen wird.
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In der gleichen Weise wie die vorstehend geschilderte Einschaltung
der Übersetzung, 2, bis, 5 erfolgt auch eine Einschaltung der Übersetzung
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bis, 6. Ist der Schaltvo#rgang beendet, dann wird, wie vorstehend
bereits dargestellt, der Antriebsmotor M durch Vermittlung des Zeitrelais 34 wieder
an, das Netz angeschaltet und läuft auf die neue Drehzahl an. Durch die Anordnung
der oberen Kontakte am Notzschütz 40, welche die Leitungen 50 und 50c gegebenenfalls
unterbrechen und die nach. Ablauf des, Zeitrelais 34, wie geschildert, überbrückt
wer-,den, ist es# nicht erforderlich, den Druckknopf 39
während der ganzen
Zeit- der Umschaftung herabzudrücken, um den Antriebsmotor M frei vom, Netz
zu halten. Dadurch wird die Bedienung des. Umschaltvorganges auf ein Minimum beschränkt.
Der Mann an der Maschine braucht lediglich den Hebel 3,8 auf die gewünschte
Geschwindigkeit zu stellen und dann den DruckknOlyf 39 niederzudrücken. Darauf
erf olgt der Umschaltvorgang vollkommen selbsttätig von der Abschaltung des Antriehsmotors
vom Netz über dessen Brernsung und die Verschiebung der einzelnen Getrieberäder
bis zum, Wiederanschalten des Antriebsmotors M an das Netz. Selbstverständlich kann
statt der drei Getriebestufen auch eine beliebig größere oder kleinere Zahl von
Getriebestufen Verwendung finden. Es kann auch der elektrische Antriebsmotor polumschaltbar,
d. h. für verschiedene Geschwindigkeiten, ausgebildet sein, so daß durch
eine entsprechende, selbsttätig einsetzende Polumschaftung die Stufenzahl der Geschwindigkeiten
auf ein Mehrfachesi erhöht werden kann.