DE3100014A1 - Infinitely variable transmission for machine tools - Google Patents
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Abstract
Description
Stufenlos regelbares Getriebe für Werkzeugmaschinen.Infinitely variable gear for machine tools.
Die Erfindung stellt ein mechanisches, stufenlos regelbares Getriebe dar. Wegen des hohen Regelbereiches eignet es sich als Hauptgetriebe für Werkzeugmaschinen und für bestimmte Anwendungsgebiete als 0-Getriebe oder + -Getriebe.The invention provides a mechanical, continuously variable transmission Because of the high control range, it is suitable as a main gear for machine tools and for certain areas of application as a 0 gear or + gear.
Die bisher gebräuchlichen Getriebe sind mechanischer oder hydraulischer Art. Als mechanische Getriebe wären hauptsächlich zu nennen: Reibradgetriebe, mit kegeligem oder ebenem Reibring, Regelbereich B =5:I Gsnzstahl-Reibgetriebe, mit zwei spreizbaren Kegelpaaren und dazwischen laufendem Stahlring, Regelbereich B=9:I Stufenlos-Riemengetriebe , mit einem oder zwei spreizbaren Kegelpaaren und dazwischen laufendem Keilriemen, Regelbereich B =3:I bzw. 9:I Stufenlos-Kettengetriebe, mit zwei spreizbaren Kegelpaaren und einer dazwischen laufenden lamellenglieder kette oder Rollengliederkette, Regelbereich B=6:I bzw. The gears in use up to now are mechanical or hydraulic Art. The main mechanical gears are: friction gear, with tapered or flat friction ring, control range B = 5: I Gsnzstahl-Friction gear, with two expandable pairs of cones and a steel ring running between them, control range B = 9: I Continuously variable belt drive with one or two expandable cone pairs and in between running V-belt, control range B = 3: I or 9: I continuously variable chain transmission, with two expandable pairs of cones and a lamellar link chain running between them or roller link chain, control range B = 6: I or
B=IO:I .B = IO: I.
Die hydraulischen Getriebe erreichen einen praktisch ausnutzbaren Regelbereich von B c 30:I Es sind aus der Fachliteratur und früheren Patentanmeldungen ( DE-PS 948750, DE -OS 2645577, DE-OS 2634849, GB- I296423 ) Konstruktionen bekannt, bei denen ein Zusammenwirken der oben genannten stufenlosen Getriebe mit Vorgelegen, Kupplungen, Differentialgetrieben oder Planetengetrieben vorgesehen ist. Dadurch wird u.a.The hydraulic gears achieve a practically usable one Control range from B c 30: I They are taken from specialist literature and earlier patent applications (DE-PS 948750, DE-OS 2645577, DE-OS 2634849, GB-I296423) constructions known, in which the above-mentioned continuously variable transmissions interact with the countersunk, Clutches, differential gears or planetary gears is provided. Through this will i.a.
eine Erweiterung des Regelbereichs erreicht.an expansion of the control range is achieved.
Die im Werkzeugmaschinenbau gebräuchlichen stufenlosen Getriebe sind durch ihren mehr oder weniger großen Schlupf, dem meist kleinen Wirkungsgrad und dem kleinen Regelbereich in ihrer Einsatzmöglichkeit eingeschränkt.The continuously variable transmissions commonly used in machine tool construction are by their more or less large slip, the mostly low efficiency and The small control range is limited in its application possibilities.
Das hier zum Patent angemeldete Getriebe besteht aus einem Differentialgetriebe und einem, mittels Zahnrädern angekuppelten, stufenlosen Steuergetriebe. Beide Getriebe-Hauptgruppen werden zentral von einem Elektromotor angetrieben. Die besondere Anordnung des Differentialgetriebes mit dem stufenlosen Steuergetriebe ( siehe Zeichnungen Fig. I, (3) und Fig. 2) und deren Zusammenwirken, mit dem Effekt der unmittelbaren Vervielfachung des verwendeten stufenlosen Steuergetriebes, ist Gegenstand der hier beschriebenen Erfindung. The gearbox for which a patent is pending consists of a differential gear and a continuously variable control gear coupled by means of gears. Both main gear groups are centrally controlled by an electric motor driven. The special one Arrangement of the differential gear with the continuously variable control gear (see drawings Fig. I, (3) and Fig. 2) and their interaction, with the effect of the immediate Multiplication of the continuously variable control gear used is the subject of here described invention.
Diese Erfindung ist nur vergleichbar mit der unter DE-OS 2645577 genannten Konstruktion, weil auch hier eine unmittelbare, das heißt ohne dazwischengeschaltete Stufengetriebe, Kupplungen u.s.w., Vervielfachung des Regelbereichs des verwendeten stufenlosen Steuergetrie bes erreicht wird. An Stelle eines Differentialgetrie bes ( Ausgleichsgetriebes) wird hierbei ein Planetenge triebe als Differential verwendet. Ein Ausgleichsgetriebe und ein Planetengetriebe unterscheiden sich aber nicht nur grundsätzlich im Aufbau, sondern auch in der Wirkung. Die Größe der möglichen Erweiterung des Regelbereichs wird bei einem Planetengetriebe ausschließlich durch das Zähnezahl-Verhältnis von Sonnenrad, Planetenrad und der Innenverzahnung des Außenringes bestimmt.This invention is only comparable with that mentioned under DE-OS 2645577 Construction, because here, too, it is immediate, that is, without any intermediary Multi-step gearboxes, clutches, etc., multiplication of the control range of the continuously variable control gear is achieved. Instead of a differential gear bes (Differential gear) here a planetary gear is used as a differential. A differential gear and a planetary gear are not only different basically in structure, but also in effect. The size of the possible expansion The control range of a planetary gear is determined exclusively by the ratio of the number of teeth determined by the sun gear, planet gear and the internal teeth of the outer ring.
Durch Untersetzungs- oder Übersetzungsmaßnahmen zwischen dem stufenlosen Steuergetriebes und dem Planetengetriebe kann nur die Lage des Drehzahlbereichs in Plus- oder Minusrichtung verschoben werden ( siehe Stufenlos verstellbare mechanische Getriebe", Springer-Verlag ).Through reduction or translation measures between the stepless Control gear and the planetary gear can only change the position of the speed range be shifted in plus or minus direction (see steplessly adjustable mechanical Transmission ", Springer-Verlag).
Bei Verwendung eines Differentialgetriebes kann dagegen durch entsprechende Ubersetzungsmaßnahmen nicht nur die Lage des Regelbereiches, sondern auch die Größe der degelbereichs- Erweiterung beliebig verändert werden.When using a differential gear, on the other hand, by appropriate Translation measures not only the location of the control area, but also the size the degel range extension can be changed as required.
Außerdem ist der Effekt der Regelbereichs-Erweiterung um etwa das IO-fache höher als bei Verwendung eines Planetengetriebes.In addition, the effect of expanding the control range is about that IO times higher than when using a planetary gear.
Wird dieses neuartige Getriebe als sogenanntes O-Getriebe ausgelegt, dann wird ein Drehzahlbereich von 0' 2243U/min oder ein Drehzahlbereich im Minus-Bereich von 0.~ -IrI99,9 U/min erreicht. Als + -Getriebe ( regelbar von einer Drehrichtung in die entgegengesetzte Richtung über die Drehzahl O ) wird ein Drehzahlbereich von + I866U/min bis - I866 U/ min erreicht.If this new type of gear is designed as a so-called O gear, then a speed range of 0 '2243U / min or a speed range in the minus range of 0. ~ IrI99.9 rpm. As a + gear (adjustable from one direction of rotation in the opposite direction across the Speed O) becomes a Speed range from + I866 rpm to - I866 rpm reached.
Die vorgenannten Drehzahlen sind Grenzwerte bei Verwendung eines stufenlosen Steuergetriebes mit einem degelbereich von B=5:I und einer Antriebsdrehzahl von I400 U/ min . Der praktisch ausnutzbare Xegelbereich für Werkzeugmaschinen liegt im Plus-Bereich und beträgt ca. B= 200:I Dieses Getriebe arbeitet, abgesehen vom Steuergetriebe, schlupffrei und hat einen Gesamtwirkungsgrad von E Je nach Wahl der Steuergetriebeart kann dieses Getriebe praktisch für alle erforderlichen Leistungen gebaut werden.The aforementioned speeds are limit values when using a stepless Control gear with a degel range of B = 5: I and a drive speed of I400 rpm. The practically usable Xegel area for machine tools lies in the plus area and is approx. B = 200: I This gear works, apart from Control gear, slip-free and has an overall efficiency of E Depending on your choice the type of control gear, this gear can be used for practically all required services be built.
Wird in einer Werkzeugmaschine dieses neuartige Getriebe als Hauptgetriebe eingebaut, dann ist es erstmalig möglich, den gesamten Drehzahlbereich stufenlos abzudecken. Das hat den Vorteil, da bei der spanabhebenden Fertigung von Werkstücken immer die optimale Schnitte schwindigkeit eingestellt werden kann und dadurch die Hauptnutzungszeit verkürzt wird.This new type of gear is used as the main gear in a machine tool built in, then for the first time it is possible to continuously adjust the entire speed range to cover. This has the advantage that it is used in the machining of workpieces the optimal cutting speed can always be set and thus the Main usage time is shortened.
Das in der Zeichnung ( 31. I, Fig. I ) dargestellte Getriebe ist ausgelegt für eine Drehmaschine mit einem stufenlos regelbaren Drehzahlbereich von I2 ; 2246U/min und einer Antriebsleistung von I2 kW In der folgenden Berechnung der Drehzahl-, Beistungs-und Drehmomenteverhältnisse werden , der Einfachheit halber, der Schlupf des Steuergetriebes und der Leist ungsverlust durch reibung nicht berücksichtigt. The transmission shown in the drawing (31. I, Fig. I) is designed for a lathe with an infinitely variable speed range of I2; 2246rpm and a drive power of I2 kW in the following calculation the speed, power and torque ratios are, for the sake of simplicity, The slip of the timing gear and the loss of power due to friction are not taken into account.
Zunächst die rechnerische Untersuchung der Drehzahlen: Wird beim Differentialgetriebe ( Zeichnung I, Fig. I die Zahntrommel I gedreht, dann stellt sich an Welle 2 und Welle 3 , im Leerlauf oder bei gleicher eine gleich große Drehzahl in der selben Richtung ein.First the computational investigation of the speeds: This is used in the differential gear (Drawing I, Fig. I, the toothed drum I rotated, then it turns on shaft 2 and Shaft 3, idling or the same speed in the same Direction.
Beträgt die Drehzahl der Zahntrommel I I400 U/min, dann hat Welle 2 I400 U/min und Welle 3 I400 U/min ( Summe der Drehzahlen von Welle I und Welle 2 = t n = 2800 ). Wird in einem Grenzfall Welle 2 blockiert, dann hat Welle 3 2800 U/min, wird im anderen Grenzfall Welle 3 blockiert, dann hat Welle 2 2800 U/min . Wird nun die Zahntrommel I ( zI ) mit dem Außenkegel z4 und Welle 3 ( Z6) mit dem Innenkegel z5 des Steuergetriebes verbunden und wird mit diesem Steuergetriebe das Drehzahlverhältnis von Welle 3 zu Zahntrommel I durchgesteuert, dann ist in einem sehr großen Regelbereich jede Zwischendrehzahl möglich.If the speed of the toothed drum is I 400 rpm, then the shaft has 2 I400 rpm and shaft 3 I400 rpm (sum of the speeds of shaft I and shaft 2 = t n = 2800). If, in a borderline case, wave 2 blocked, then shaft 3 has 2800 rpm, in the other extreme case, shaft 3 is blocked, then shaft has 2 2800 rpm. Now the toothed drum I (zI) with the outer cone z4 and shaft 3 (Z6) is connected to the inner cone z5 of the control gear and is connected to it Control gear controls the speed ratio of shaft 3 to toothed drum I, then any intermediate speed is possible in a very large control range.
Rechenteispiel: gegeben: zI = 166 , z2 = 100 z3 = 100 , z4 = 116 , z5 = I66 , z6 = 116 , DI = 3I7mm dI = 63 mm , D2 = 326 mm , nan = I400 U/min. Calculation example: given: zI = 166, z2 = 100 z3 = 100, z4 = 116, z5 = I66, z6 = 116, DI = 3I7mm dI = 63 mm, D2 = 326 mm, nan = I400 rpm.
Der Regelbereich ist demnach B = I87:I Als O-Getriebe Sir Drehzahlen im Plus-Bereich wird für DI= 3I8,4 mm und für dI = 63,7 mm gesetzt . Es errechnet sich dann für nab min = 0 U/min und für nab max =2240 U/min Als 0- Getriebe für Drehzahlen im Minus-Bereich wird für DI 1591,9 mm und für dI =3I8,4 mm gesetzt ( Ubbersetzungsgetriebe zwischen zI und z4 ( Fig.I) erforderlich ). Es errechnet sich für nab min = -III99.9 U/min und für nab max = O U/min Als -+ -Getriebe wird für DI = 530,7 min und für dI = 106,15 mm gesetzt ( Uebersetzungsgetriebe erforderlich ). Es errechnet sich für nab min = - I866 U/min und für nab max =+ I866 U/min Bei der Untersuchung der Leistungsverhältuisse ergibt sich folgendes: Liegt an Zahntrommel I eine Leistung von I2 kW an, dann stehen an Welle 2 und Welle 3 bei gleicher Belastung Je 6 kW zur Verfügung. Wird im ersten Grenzfall Welle 2 blockiert, dann stehen an Welle 3 I2 kW zur Verfügung und im zweiten Grenzfall stehen an Welle 2 I2 kW zur Verfügung, wenn Welle 3 blockiert wird.The control range is therefore B = I87: I As an O-gear, Sir speeds in the plus area, DI = 3I8.4 mm and for dI = 63.7 mm. It calculates then for nab min = 0 rpm and for nab max = 2240 rpm as a 0 gear for Speeds in the minus range are set for DI 1591.9 mm and for dI = 3I8.4 mm ( Transmission gear between zI and z4 (Fig.I) required). It is calculated for nab min = -III99.9 rpm and for nab max = O rpm As a - + gearbox is used for DI = 530.7 min and set for dI = 106.15 mm (transmission gear required ). It is calculated for nab min = - I866 rpm and for nab max = + I866 rpm at The investigation of the performance ratio results in the following: It is due to the toothed drum I a power of I2 kW, then there are shaft 2 and shaft 3 with the same load 6 kW each available. If wave 2 is blocked in the first borderline case, then there are pending Wave 3 I2 kW are available and in the second borderline case I2 kW are available on wave 2 Available if wave 3 is blocked.
Daraus läßt sich folgern, daß der Beistungsanteil der jeweils blockierten Welle auf die jeweils andere Welle umgeleitet wird. Dieser Effekt tritt auch bei jeder Zwischendrehzahl auf, so, daß bei vorliegender Konstruktion an der Abtriebswelle 2 immer die gesamte Antriebsleistung von I2 kW ( minus Reibungsverlust ) zur Verfügung steht.From this it can be deduced that the contribution share of the blocked in each case Wave is diverted to the other wave. This effect also occurs each intermediate speed, so that in the present design on the output shaft 2 the entire drive power of I2 kW (minus friction loss) is always available stands.
Berechnung der Drehmomenteverhältnisse: Ist Welle 3 blockiert, dann hat Welle 2 ein Drehmoment Bei vorliegender Konstruktion ( Fig. I ) errechnet sich ein maximales Drehmoment von: und ein minimales Drehmoment von: Bei Verwendung dieses hier zum Patent angemeldeten stufenlosen Getriebes als Hauptgetriebe für Werkzeugmaschinen, wird eine besondere konstruktive Berücksich; tigung der hohen im Differentialgetriebe auftretenden Drehmomente erforderlich.Calculation of the torque ratios: If shaft 3 is blocked, then shaft 2 has a torque With the present construction (Fig. I), a maximum torque of: and a minimum torque of: When using this continuously variable transmission, for which a patent is pending, as the main transmission for machine tools, a special constructive consideration is required; the high torques occurring in the differential gear are required.
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Claims (4)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813100014 DE3100014A1 (en) | 1980-01-04 | 1981-01-02 | Infinitely variable transmission for machine tools |
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| DE19803000172 DE3000172A1 (en) | 1980-01-04 | 1980-01-04 | Infinitely variable machine tool gear - has differential gear as primary gear and continuous control secondary gear |
| DE19813100014 DE3100014A1 (en) | 1980-01-04 | 1981-01-02 | Infinitely variable transmission for machine tools |
Publications (1)
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| DE3100014A1 true DE3100014A1 (en) | 1982-02-18 |
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ID=25783033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE19813100014 Withdrawn DE3100014A1 (en) | 1980-01-04 | 1981-01-02 | Infinitely variable transmission for machine tools |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3100014A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT400417B (en) * | 1983-05-06 | 1995-12-27 | Amada Co Ltd | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE CUTTING SPEED OF CUTTING MACHINES |
-
1981
- 1981-01-02 DE DE19813100014 patent/DE3100014A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT400417B (en) * | 1983-05-06 | 1995-12-27 | Amada Co Ltd | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE CUTTING SPEED OF CUTTING MACHINES |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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