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Einrichtung zum Stillsetzen der Arbeitsspindel in bestimmter Winkellage
an Mehrspindelautomaten Um bei Mehrspindel-Drehautomaten auch Operationen durchzuführen,
die im allgemeinen nur an stillstehenden Werkstücken vorgenommen werden können,
z. B. Bohren oder Fräsen quer zur Drehachse oder außermittiges Bohren, soweit es
nicht mit rotierenden Bohrköpfen geschehen kann, od. ä., ist es erforderlich, die
einzelne Spindel in der Lage, in der eine solche Operation erfolgen soll, stillzusetzen
und zu fixieren, während die übrigen Spindeln entsprechend den an ihnen vorzunehmenden
Arbeitsvorgängen gegebenenfalls weiter rotieren.
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Es gibt Stillsetzeinrichtungen, bei denen die Arbeitsspindel von ihrem
Antriebsrad entkuppelt wird. Die auslaufende Arbeitsspindel wird danach über eine
Bremse, die auf der gleichen Achse mit dieser liegt, abgebremst und festgehalten.
Die Stellung der stillstehenden Spindel ist dabei unbestimmbar und unsicher, da
sie durch keinen Rastenbolzen od. ä. eindeutig fixiert ist.
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Bei anderen Konstruktionen wird die Spindel durch Zahnkupplung oder
Rastenbolzen in ihrer Stellung gehalten. Dabei ist es jedoch erforderlich, daß die
Spindel nach dem Abbremsen erneut wieder kurzfristig in langsame Drehung versetzt
wird, damit die Zahnkupplung oder der Rastenbolzen eingreifen kann, falls sie in
abgebremstem Zustand z. B. Zahn auf Zahn lagen, also derart zueinander angeordnet
waren, daß ein Eingriff der Kupplung bzw. des Rastenbolzens nicht möglich war. Um
die Spindel wieder in Bewegung zu setzen, um den Eingriff der Zahnkupplung oder
des Rastenbolzens zu ermöglichen, werden verschiedene Methoden angewendet. Die einfachste
ist, die Spindelkupplung wieder etwas schleifen zu lassen, bis die formschlüssige
Haltekupplung oder der Rastenbolzen einspringt. Dabei kommt es besonders bei hohen
Antriebsdrehzahlen vor, daß die Spindel zu stark anläuft und die Schläge auf die
Fixierelemente zu groß werden. Andererseits besteht auch die Gefahr, daß die Kupplung
zu schwach anfaßt und das Einrasten nicht sicher erfolgt. Andere Ausführungen sind
mit Reibrädern ausgerüstet, die, besonders angetrieben, am Umfang der Spindel angedrückt
werden und diese nach dem Abbremsen durch den Reibdruck wieder in Bewegung bringen.
Ferner gibt es auch eine Konstruktion, bei der die jeweilige Spindel, an ihrem Ende
gefaßt, von einem langsamen Antrieb in die Raststellung gedreht wird. Letzteres
ist nur bei Mehrspindel-Drehautomaten für Futterarbeiten möglich.
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Alle diese Einrichtungen haben zunächst den Nachteil, daß sie für
jede stillzusetzende Spindel einen gesonderten Antrieb benötigen, der zum Teil für
Futter-und Stangenautomaten unterschiedlich ist. Ferner erfolgt das Wiedereinrücken
der stillgesetzten Spindeln bei diesen Ausführungen nicht synchron, d. h., daß die
Spindel in ihrem wieder eingerückten Zustand nicht die gleiche, radiale Lage zu
den übrigen Spindeln einnimmt, die sie vor dem Stillsetzen gehabt hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend angeführten
Nachteile der bekannten Maschinen zu vermeiden. Zu diesem Zweck schlägt sie eine
Einrichtung vor, bei welcher das Stillsetzgetriebe axial zur Spindeltrommel zentral
angeordnet ist und einzelne oder alle Spindeln über je eine formschlüssige (beispielsweise
Zahn-) Kupplung vom zentralen Hauptantrieb ab- und mit dem Stillsetzgetriebe kuppelbar
sind, das außer dem üblichen Schleichgang und der üblichen Bremse einen Schnellgang
für den Kuppelvor gang aufweist. Der Antrieb des Schleichganges kann über eine Schleifkupplung
erfolgen. Dadurch ergibt sich zwar eine geringfügige Erhöhung des Energieverbrauches.
Der konstruktive Aufbau ist jedoch einfach und die Störanfälligkeit gering.
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Die Umschaltung der einzelnen Arbeitsspindeln vom Arbeitsantrieb auf
das Stillsetzgetriebe kann durch eine auf der Spindel verschiebbare, aber gegen
Verdrehung gesicherte Muffe erfolgen, die mit Kupplungsklauen wahlweise in Gegenklauen
des Arbeits-oder Stillsetzgetriebes eingreift. Wird das zentrale Stillsetzgetriebe
an der Spindeltrommel befestigt, wird es also beim Fortschalten der Trommel selbst
auch weitergeschaltet, so kann die Betätigung des Getriebes in einfacher Weise dadurch
erfolgen, daß irgendwelche Steuerorgane bei der Weiterdrehung der Spindeltrommel
durch feststehende Kurvenbahnen geführt werden oder die Kurvenbahnen selbst Steuerbewegungen
vollführen.
Das Stillsetzgetriebe erhält vorteilhaft seinen Antrieb
von der zentralen Welle der Maschine. Selbstverständlich besteht aber auch die Möglichkeit,
einen selbständigen Antrieb für das Stillsetzgetriebe vorzusehen. Beim Schleichgang
wird der Antrieb zweckmäßig durch ein Planetengetriebe übertragen. Die Kupplung
des Antriebs beim Schleichgang und auch beim Schnellgang kann über eine Lamellenkupplung
bewirkt werden. Die Abbremsung aus dem Schnellgang erfolgt dann vorteilhaft ebenfalls
über eine Lamellenbremse. In diesem Falle ist auf der zentralen Welle eine axial
verschiebbare Schaltstufe vorgesehen, über die sowohl die Pressung der Lamellenkupplungen
als auch die Betätigung der Bremse zum Abbremsen aus dem Schnellgang erfolgen.
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Soll in jeder Spindelstellung nur eine oder nur einzelne Spindeln
stillgesetzt werden, so kann jeder der Schaltmuffen zum wechselweisen Antrieb der
einzelnen Spindeln über den Arbeitsantrieb oder das Stillsetzgetriebe ein gegen
den Mantel der Muffe andrückbarer Rastenbolzen zugeordnet sein, der wahlweise in
Anlagestellung gebracht werden kann und zu gegebener Zeit in eine Ausnehmung der
Muffe eingreift, um damit die Spindel stillzusetzen. Es kann aber auch die auf der
zentralen Mittelwelle angebrachte Schaltmuffe Rastenbolzen tragen, die in Bohrungen
des Getriebegehäuses geführt sind und beim Schleichgang in entsprechende Ausnehmungen
des Antriebsrades eingreifen. Die Rastenbolzen werden vorteilhaft federnd in Eingriffstellung
gedrückt.
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Der Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung ist insbesondere darin
zu sehen, daß nicht mehr, wie bei den bekannten Maschinen, für jede einzelne Spindel
gesonderte Bremseinrichtungen und Antriebe, mit denen die Spindeln nach dem Stillsetzen
wieder in langsame Drehungen versetzt werden, vorhanden sein müssen. Wichtig ist
darüber hinaus ein weiterer Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung, nämlich
der, daß jede Spindel beim Wiedereinrücken nach dem Stillsetzvorgang in die gleiche,
radiale Lage zu den übrigen Spindeln gebracht wird, die sie vor dem Stillsetzen
gehabt hat.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines Mehrspindelautomaten
gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die Seitenansicht der Maschine,
wobei Teile fortgelassen sind, Fig. 2 einen Schnitt etwa nach der Linie 2-2 der
Fig.1. Fig.3 einen senkrechten Längsschnitt durch die S:pindeltrommel und das Stillsetzgetriebe,
Fig.4 Teile des Getriebes in größerem Maßstab, ebenfalls im Schnitt, Fig. 5 eine
etwas andere Ausführung, ebenfalls im Schnitt.
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Das Bett 10 der Maschine trägt den Spiadelkästen 11, in welchem die
Spindeltromme112 drehbar und fortschaltbar angeordnet ist. Die Spindeltrommel 12
trägt die einzelnen Arbeits- und WerkstückspindeIn 13. Der Arbeitsantrieb sämtlicher
Spindeln 13 wird von der zentralen Antriebswelle 14 der Maschine abgeleitet. Auf
dieser ist, gegen Verdrehung gesichert, ein. Ritzel15 gelagert, das in das auf der
Spindel 13 drehbare Ritzel 16 eingreift. Das Ritzen l& steht durch eine Klauenkupplung
17 im: Eingriff mit der Schaltmuffe 18, die, axial verschiebbar, aber gegen Verdrehung
gesichert, auf der Spindel 13 angeordnet ist. Soll eine Spindel stillgesetzt
werden, so muß die zugehörige Schaltmuffe l& deraxt verschoben werden, daß die
Kupplung 17 außer Eingriff gelangt.. Die Betätigung der Muffe 18 erfolgt durch den
Schieber 19, der seinerseits am Maschinenrahmen geführt sein kann. In dem Schieber
19 ist einRastbolzen 20 federnd geführt, der in der Stellung, in welcher die Spindel
stillgesetzt werden soll, in der Pfeilrichtung 22 gegen den Mantel der Muffe 18
gedrückt und schließlich in die Ausnehmung 21 einfällt, wenn die gewünschte Spindelstellung
erreicht ist.
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Um nach der Abschaltung vom Arbeitsantrieb 15 bis 18 eine langsame
Weiterdrehung bis zum Einfallen des Rastbolzens 20 zu erzielen, ist ein besonderes
Stillsetzgetriebe vorgesehen, das durch den Flansch 23 mit der Spindeltromme112
verbunden ist, beim Weiterschalten der Spindeltrommel 12 sich also- mit dieser dreht.
Von dem Flansch 23 wird das Gehäuse 24 getragen, an dessen freiem Ende die Muffe
25 geführt ist. Die Muffe 25 kann durch Verschwenken des bzw. der Hebel
26 axial verschoben werden.
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Befinden sich die Teile in der in Fig. 3 dargestellten Lage, in welcher
die Muffe 25 geringfügig nach rechts verschoben ist, so ist soeben der längere Schenkel
des Winkelhebels 27, der in der Büchse 27a gelagert ist, durch die Schaltmuffe 28
radial einwärts bewegt worden, wodurch der Winkelhebel 27 mit seinem kürzeren Schenkel
durch Zusammenpressen der Lamellen 29 den Schnellgang eingeschaltet hat. Die Muffe
28 ist durch die in einer Bohrung der Antriebswelle 14 geführte Druckstange 30 sowie
den radialen Zapfen 31 mit der Schaltmuffe 25 verbunden. Das zylindrische Gehäuse
32 rotiert nunmehr mit der Umlaufzahl der zentralen Hauptantriebswelle 14, wobei,
wie oben bereits erwähnt, die Mitnahme über die Lamellenkupplung 29 erfolgt. Das
Gehäuse 32 trägt den Zahnkranz 33, der in das Ritzel34 eingreift, das lose drehbar
auf der Spindel 13 angebracht ist. Wie oben bereits erwähnt, trägt jede der
Spindeln 13 ein solches Ritzel 34. Wird die Schaltmuffe 18 aus der in Fig. 3 dargestellten
Lage nach links verschoben, so wird neben dem bereits erwähnten Lösen der Kupplung
17 nunmehr die Kupplung 35 geschlossen. Die Spindel 13 erhält sodann ihren Antrieb
von der Hauptantriebswelle mittelbar über die Lamellenkupplung 23, das Gehäuse 32
und daskitzel 34. DieÜbersetzung des Zahnkranzes 33 und des Ritzels 34 ist derart
gewählt, daß die Drehzahl der Spindel 13 etwas geringer ist als bei unmittelbarem
Antrieb von der Antriebswelle 14 über das die Zahnräder 15 und 16. Auf Grund des
geringen Unterschiedes in der Winkelgeschwindigkeit zwischen den Zahnrädern 16 und
34 bereitet es daher keine Schwierigkeiten, die Kupplungsmuffe i8 aus der in Fig.3
dargestellten rechten Endlage in die linke Lage zu bringen, in welcher die Kupplung
35 geschlossen ist.
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Aus dein über die Kupplung 29 erfolgenden Schnellgangantrieb
erfolgt sodann die Abbremsung der Spindel 13. Dies geschielt durch weitere Verschiebung
der Muffe 25 nach rechts. Dabei erfolgt zunächst ein Lösen der Schnellgangkupplung
29 dadurch, daß der waagerechte- Schenkel des Winl<,:elhebels 27 an der
Schrägfläche 36 der Muffe 28- abgleitet und somit der kürzere Hebel des Winkelhebels
27 aufhört, einen Druck auf die Lamellenkupplung 29 auszuüben. Unmittelbar im Anschluß',
daran kommt der Winkelhebel 37 mit seinem waagerechten Schenkel in den Bewegungsbereich
der umlaufenden Leiste 38 der Schaltmuffe 25. Der waagerechte Schenkel des-
Hebels 3:7 wird' dadurch, wie in Fig_ 4 ersichtlich ist, radial nach außen bewegt.
Dies hat eine axiale Verschiebung des anderen Schenkels zur- Folge, mit der. Wirkung,
daß' die Lamellen der Bremse 39i zusammengepregt werden. Der eine Satz der Lamellen
dieser Bremse ist an dem zylindrischen
Gehäuse 32 und der andere
an dem ruhenden Gehäuse 24 angebracht. Über die Bremse 39 erfolgt daher eine Stillsetzung
des drehbaren Gehäuses 32. Damit wird aber auch über die Getriebeteile 33, 34 und
35 die Spindel 13 stillgesetzt, bei welcher, wie oben bereits erläutert,
die Kupplung 17 gelöst und die Kupplung 35 eingeschaltet ist.
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Nach kurzfristigem Stillstand der in einer ganz bestimmten Lage stillzusetzenden
Spindel 13 erfolgt ein erneuter Antrieb derselben über ein Schleichganggetriebe.
Bevor dieserSchleichgang eingeschaltetwird, gleitet der waagerechte Schenkel des
Winkelhebels 37 von der hinteren Kante der Leiste 38 der Muffe 25 ab. Damit wird
die Bremse 39 wieder gelöst. Wird dann die Muffe 25 noch weiter nach rechts geschoben,
drückt schließlich die umlaufende Nase 40 der Muffe 28 auf die Lamellenkupplung
41. Alsdann wird das zylindrische Gehäuse 32 nicht mehr unmittelbar, sondern mittelbar
über das Ritzel 42, die Planetenräder 43 und den Nabenteil 44 bewirkt. Das Gehäuse
32 dreht sich daher noch sehr langsam, bis schließlich der federnd angedrückte Rastenbolzen
20 in die Ausnehmung 21 einfällt und damit die Spindel 13 blockiert. Danach
wird die Muffe 28 von der Schleifkupplung 41 wieder etwas abgehoben, damit ein unnötig
langes Schleifen vermieden wird. Dabei ist die Lamellenkupplung 29 noch nicht wieder
eingerückt, aber die Bremse 39 in Bremsstellung. Auf dieseWeise wird durch dieBremse
die Fixierung der stillgesetzten Spindel unterstützt.
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Nach Beendigung der in der betreffenden Spindellage vorzunehmenden
Bearbeitungsvorgänge wiederholen sich die gleichen Schaltvorgänge in umgekehrter
Reihenfolge. Es wird also nach dem Zurückziehen de:, Rastenbolzens 20 über die Kupplung
29 der Schnellgang eingeschaltet und aus diesem heraus durch Umschalten der Muffe
18 schließlich wieder der normale Arbeitsantrieb über die Ritzel 15 und 16 erreicht.
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Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß der Schnellgang
eine zusätzlich neben der Verbindung für den Arbeitsantrieb über die Teile 15, 16
bestehende zweite Verbindung zwischen der zentralen Antriebswelle 14 und der Spindel
13 ist. Die Notwendigkeit des Vorhandenseins dieses Schnellganges ergibt sich aus
der Tatsache, daß die Schaltmuffe 18 nach dem Auskuppeln des Hauptantriebes 15,
16 in das auf der Spindel 13 befindliche Ritzel 34 des Schnellganges eingekuppelt
werden muß, da sonst die daran anschließenden Vorgänge, also Bremsen, Schleichantrieb
und Einrasten nicht möglich sind. Das Umkuppeln der Spindel 13 von dem Hauptantrieb
15, 16 auf das Ritzel34 ist aber nur dann durchführbar, wenn die Schaltmuffe 18
und das Ritzel 34 etwa mit der gleichen Drehzahl umlaufen, d. h., wenn das Ritzel
16 des Arbeitsantriebes und das Ritzel 34 des Schnellganges etwa gleich schnell
rotieren. Durch die annähernd gleiche Drehzahl der Spindel 13 und des Ritzels
34 kann die Schaltmuffe 18 in das Ritzel 34 eingekuppelt werden, ohne daß irgendwelche
harten Schläge auftreten. Da die Drehzahl des Hauptantriebes 15, 16 sowie des Schnellgangs
und somit auch die relative Winkelgeschwindigkeit zwischen der Schaltmuffe 18 und
dem Ritzel 34 festliegen, ist es zudem bei einer bestimmten Geschwindigkeit, mit
der sich die Muffe 18 beim Umkuppeln zwischen den beiden Ritzeln 16 und 34 bewegt,
möglich, den Eingriff in das Ritzel 34 zu einem bestimmten Zeitpunkt zwangläufig
erfolgen zu lassen. Dabei kann von der Voraussetzung ausgegangen werden, daß die
Zeitspanne, während welcher die Schaltmuffe 18 sich zwischen den beiden Ritzeln
16 und 34 bewegt und die Spindel 13 lediglich auf Grund der ihr innewohnenden kinetischen
Energie umläuft, so kurz ist, daß ein meßbarer Drehzahlabfall der Spindel
13 nicht eintrifft. Beim Zurückkuppeln der Spindel 13 vom Schnellgang
an den Arbeitsantrieb 15, 16 gelten die gleichen Voraussetzungen. Nach der Lösung
der Blockierung wird die Spindel über den Schnellgang angetrieben, so daß sie wieder
annähernd die Drehzahl des Ritzels 16 des Arbeitsganges erhält. Alsdann kann die
Schaltmuffe 18 vom Ritzel34 gelöst und mit dem Ritzel 16 gekuppelt werden, welcher
Vorgang wieder zwangläufig zu einem bestimmten Zeitpunkt erfolgen kann.
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Wie in Fig. 1 und 2 der Zeichnung ersichtlich, ist für jede der Arbeitsspindeln
13 ein Schalthebel 26 an dem Gehäuse 24 gelagert. Es wird daher jeweils durch die
Verschiebung der Führungsbahn 45 einer der Hebel 26 verschwenkt und damit eine Betätigung
der Schaltmuffe 25 bewirkt. Von dieser Schaltbewegung werden allerdings nur die
Arbeitsspindeln 13 beeinflußt, bei welchen die Schaltmuffe 18 durch ein besonderes
Getriebe von dem Arbeitsantrieb 15, 16 abgeschaltet und auf das Stillsetzgetriebe
geschaltet wird, wie es soeben beschrieben wurde. In Fig.2 ist ersichtlich, daß
die Steuerkurve 45 ihrerseits noch wieder durch die umlaufende Steuerwelle 46 und
eine darauf angeordnete Schaltwalze 47 beeinflußt wird. Von dieser Walze 47 wird
über den Hebel 48 der die Kurvenbahn 45 tragende Schlitten 49 bewegt, der seinerseits
an den Holmen 50 gleitend geführt ist.
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Während bei der beschriebenen Ausführung jeweils nur eine oder einzelne
Arbeitsspindeln in einer ganz bestimmten Lage stillgesetzt werden, erfolgt gemäß
s@ ig. 5 eine Stillsetzung aller Arbeitsspindeln gleich--:eitig. Zu diesem Zweck
sind in der Schaltmuffe 25 zwei Rastbolzen 51 axial angeordnet, die unter der Wirkung
der Federn 52 stehen. Diese Bolzen 52 sind gleichzeitig in Bohrungen 53 des Gehäuses
24 axial geführt. Bei der Verschiebung der Muffe 25 durch die Schalthebel
26 werden schließlich auch die Rastbolzen 51 derart verschoben, daß sie schließlich
in die Ausnehmungen 54 des umlaufenden Gehäuses 32 eingreifen. Damit steht das Gehäuse
32 in einer ganz bestimmten Lage der einzelnen Arbeitsspindeln 13 still, da auch
das Gehäuse 24 stillsteht, das bekanntlich nur bei der Fortschaltung der Spindeltrommel
von der einen zur anderen Spindellage gedreht wird.