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Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für Kupplungen bzw. Bremsen in Werkzeugmaschinen mit einer Werkzeugspindel, die mit beweglichen, dem Antrieb bzw. der Bremsung dienenden Getriebeteilen verbunden ist, welche im Betriebszustand durch einen Spalt voneinander getrennt sind, sowie mit einer oder mehreren vorgesehenen Kupplung (en) bzw. Bremse (n), die durch Reibungsschluss kuppelbare, mit einem Elektromagneten verstellbare Kupplungselemente, z. B. Kupplungsscheiben, aufweist bzw. aufweisen.
Ziel der Erfindung ist eine Gestaltung einer solchen Schutzvorrichtung, die gewährleistet, dass eine ein gewisses Ausmass übersteigende Abnutzung der zusammenwirkenden Bestandteile der Kupplung bzw. Bremse zeitgerecht bemerkt wird, um eine Beschädigung und eine aufwendige Reparatur der Maschine vermeiden zu können.
Dem wesentlichsten Erfindungsmerkmal zufolge sind zur Einstellung der Breite der Spalte, welche durch die einander gegenüberliegenden Getriebeteile gebildet werden, insbesondere Einstellringe vorgesehen und zwischen den einander gegenüberliegenden Getriebeteilen ist bzw. sind ein oder mehrere Kontaktelement (e) als Schutzvorrichtung angeordnet, wobei bei Abnutzung der Kupplungselemente über einen vorbestimmten Grenzwert hinaus eine Verringerung der Breite des Spaltes erfolgt, wodurch eine Berührung des Kontaktelementes mit dem jeweils gegenüberliegenden Getriebeelement eintritt und hiebei einen elektrischen Signalstromkreis schliesst.
Ähnlich gestaltete Schutzvorrichtungen sind bei den Kupplungen bzw. Bremsen von Fahrzeugen bereits bekannt, doch können diese Schutzvorrichtungen insofern keine Anregung zur erfindungsgemässen Lösung ermitteln, als sie zwar imstande sind, ein optisches oder akustisches Signal abzugeben, um dadurch den Fahrzeuglenker an die Notwendigkeit einer Erneuerung von Bestandteilen der Kupplung bzw. Bremse zu erinnern, jedoch das Fahrzeug nicht stillzusetzen vermögen.
Bei Fahrzeugkupplungen bzw. -bremsen kann und darf begreiflicherweise das von der Schutzvorrichtung abgegebene Signal den fortgesetzten Betrieb des Fahrzeuges nicht ausschliessen.
Hingegen kann die erfindungsgemäss bei Werkzeugmaschinen eingesetzte Schutzvorrichtung das Stillsetzen der Maschine bei einer unzulässig starken Abnutzung der Kupplungs- bzw. Bremsenbestandteile selbsttätig veranlassen und auch eine Wiederinbetriebnahme solange verhindern, bis die abgenutzten Bestandteile der Kupplung bzw. Bremse erneuert wurden.
Dazu kommt noch folgendes : Wenn bei elektromagnetischen Kupplungen bzw. Bremsen in solchen Werkzeugmaschinen die Breite des Spaltes zwischen der elektromagnetischen Spule und dem gegenüberliegenden Getriebeteil sich auf eine Grösse verringert, bei der sich die Getriebeteile zu berühren beginnen, wird dadurch ein schwerwiegender Schaden verursacht, weil dabei solche Hitze entsteht, dass die Teile miteinander verschweisst werden. Dies erfordert in weiterer Folge eine aufwendige Zerlegung der gesamten Maschine.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist der jeweils mit einem Elektromagneten ausgerüstete Getriebeteil fest und unverdrehbar am Tragwerk der Maschine angeordnet, so dass die zur Versorgung dieses Elektromagneten dienenden elektrischen Leitungen vorteilhafterweise ohne Verwendung von Schleifkontakten zum Magneten geführt werden können.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Fig. 1 zeigt einen Teilquerschnitt einer den Erfindungsgegenstand enthaltenden Mehrspindel-Drehmaschine, Fig. 2 zeigt in grösserem Massstab einen Teilquerschnitt eines der Spindelantriebe dieser Drehmaschine, Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt eines Bestandteiles der Antriebsvorrichtung in einem noch grösseren Massstab und stellt den Erfindungsgegenstand dar, Fig. 4 ist ein Schaubild eines in Fig. 3 gezeigten Bestandteiles der Antriebsvorrichtung im Massstab der Fig. 3 und stellt eine abgewandelte Ausführungsform dar.
Fig. 1 zeigt eine Drehmaschine mit einem Bett --10--, auf dem zwei Gehäuse --11 und 12-befestigt sind, die durch eine obenliegende Brücke --13-- miteinander verbunden sind.
Im Gehäuse --11-- ist eine Spindeltrommel mit einem rückwärts ausragenden Trommelfortsatz --14a-- untergebracht. Zwischen der Spindeltrommel --14-- und diesem Trommelfortsatz --14a-ist ein Aussenzahnkranz --15-- angeordnet, der mit einem nicht dargestellten Getriebe zusammenarbeitet. Die Spindeltrommel --14-- ist mit ihrem Trommelfortsatz --14a-- zusammengebaut.
In der Spindeltrommel --14-- ist eine Anzahl von Werkzeugspindeln --16-- angeordnet. Diese Werkzeugspindeln --16-- sind in der Spindeltrommel --14-- drehbar gelagert und auf einem
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Kreis angeordnet, dessen Mittelpunkt in der Trommelachse gelegen ist. Jede solche Werkzeugspindel --16-- besitzt eine lösbare Spannzange, deren Klemmbacken mit --17-- bezeichnet sind.
Jede Werkzeugspindel --16-- hat eine zugehörige Antriebsvorrichtung, mit deren Hilfe sie in zweierlei Geschwindigkeiten antreibbar ist. Jede solche Antriebsvorrichtung umfasst auch eine Bremse. Diese Bestandteile sind näher an Hand der Fig. 2 erläutert.
Zum Antrieb der Werkzeugspindeln --16-- ist ein im Trommelfortsatz --14a-- untergebrachtes und am hinteren Ende der zur Spindeltrommel --14-- koaxialen Welle --19-- angeordnetes Getriebe --18-- vorgesehen. Die Welle --19-- erstreckt sich durch die bei den Gehäuse --11 und 12-und ist von einem Rohr --21-- umhüllt, das sich durch die Spindeltrommel --14-- erstreckt und mit der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses --12-- verbunden ist.
Am vorderen Ende der Welle --19-- ist innerhalb des Gehäuses --12-- ein Zahnrad --22-- gelagert, das mit einem Zahnrad --23-- im Eingriff steht. Dieses Zahnrad --23-- wird von einem nicht dargestellten Motor angetrieben. Vermittels der Zahnräder --22, 23-- dreht sich die Welle --19-- und versetzt vermittels des Getriebes --18-- jede der Werkzeugspindeln --16-- in Drehung, u. zw. jeweils mittels Zahnrädern --24--, die den Spindeln --16-- zugeordnet sind. Es lassen sich jedoch verschiedene Drehzahlen der Werkzeugspindeln --16-- mittels Zahnrädern --25-- erzielen. Dies wird durch ein nicht dargestelltes Rädergetriebe bewerkstelligt, das seinen Antrieb ebenfalls von der Welle --19-- erhält.
Durch das Innere der hohl ausgebildeten Welle --19-- erstreckt sich ein Rohr --29--, das an einem Ende am Trommelfortsatz --14a-- der Spindeltrommel --14-- befestigt ist. Durch dieses Rohr --29-- verläuft ein Kabel --26--, das zu den einzelnen Werkzeugspindeln --16-- geführt ist.
Am andern Ende der Maschine, d. h. an der der Spindeltrommel --14-- abgewendeten Stirnseite des Gehäuses --12-- befinden sich elektrische Schleifringe --27--, die für die elektrische Verbindung zwischen den im Kabel --26-- des Rohres --29-- vereinigten Leitungen und den Leitungen eines ortsfesten Kabels --28--, welches an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen ist, sorgen.
Ein am Trommelfortsatz --14a-- der Spindeltrommel --14-- angeordneter Verteilerkasten sorgt für die Stromversorgung der einzelnen Antriebsvorrichtungen der Werkzeugspindeln --16-- mittels des Kabels --26--.
Fig. 2 stellt in einem grösseren Massstab den Antrieb der einzelnen Werkzeugspindeln --16-dar. Die Werkzeugspindel --16-- selbst besteht aus einem Rohr, an welchem die Zahnräder --24 und 25-- vermittels der Lager --37 und 38-- gelagert sind.
Die Ringe --42, 43-- sind mittels der Klemmen --46 und 47-- am Trommelfortsatz --14a-der Spindeltrommel --14-- befestigt und an diesem Trommelfortsatz mittels der in Fig. l ersichtlichen Bolzen --48-- gesichert. Diese Klemmen --46, 47-- halten die einzelnen Ringe --42, 43--, die die Werkzeugspindeln --16-- umschliessen, unverdrehbar am Trommelfortsatz --14a-- und damit am Tragwerk der Maschine fest.
Der Ring --42-- enthält ein Paar elektromagnetischer Spulen --49, 51--, und der Ring --43-enthält eine weitere elektromagnetische Spule --52--.
Zur Verbindung des Zahnrades --24-- mit der Werkzeugspindel --16-- ist eine Kupplung vorgesehen, die eine Buchse --64-- umfasst, die mittels eines Einlegekeiles --65-- an der Werk- eugspindel --16-- unverdrehbar befestigt ist. Diese Buchse --64-- hat einen auswärts gerichteten Flansch, in dem eine unter Federdruck stehende Sperre angeordnet ist. Von dieser Sperre wird
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--57-- festgehalten.einer Anzahl von Kupplungsscheiben --56-- zusammen. Zwischen diesen Kupplungsscheiben --56-sind weitere Kupplungsscheiben --55-- angeordnet, die in einen Flansch --54-- des Zahnrales --24-- eingreifen.
Ein Einstellring --58-- bildet eine Rückwand für die Kupplungsscheiben --55, 56-- und dient & ur Einstellung des zwischen der Buchse --57-- und dem Ring --42-- gebildeten Spaltes --20--.
Das Einkuppeln wird durch Erregung der elektromagnetischen Spule --49-- bewirkt, die die Buchse-57-, an der der Einstellring-58-- mittels eines Schraubgewindes angreift, an- zieht.
Dadurch werden die Kupplungsscheiben --55, 56-- zusammengepresst und der Reibungsschluss
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zwischen diesen Scheiben --55, 56-- bewirkt eine Antriebsverbindung zwischen der Werkzeugspindel --16-- und dem Zahnrad --24--.
Das Stromloswerden der Spule --49-- lässt eine Trennung der Kupplungsscheiben --55, 56-zu. Nicht dargestellte Federn trennen die Scheiben --55, 56--, die zwischen der Buchse --57-und dem Flansch der Buchse --64-- vorgesehen sind, um sie voneinander zu distanzieren.
Um das Zahnrad --25-- mit der Werkzeugspindel --16-- zu verbinden, ist eine weitere Buchse --95-- vorgesehen, die mit der Werkzeugspindel --16-- vermittels eines Einlegekeiles --96-- verbunden ist.
Der Flansch der Buchse --95-- enthält einen federbelasteten Stössel --93--, der mit der Buchse --89-- zusammenarbeitet. Die Buchse --95-- greift in Kupplungsscheiben --87-- ein, zwischen denen weitere Kupplungsscheiben --88-- angeordnet sind, die mit einem Flansch des Zahnrades --25-- zusammenwirken. Ein Einstellring --94-- greift mittels eines Schraubgewindes an der Buchse --89-- an. Diese Kupplung arbeitet in völlig gleicher Weise wie die oben erläuterte, dem Zahnrad --24-- zugeordnete Kupplung, u. zw. durch Erregung der elektromagnetischen Spu- le-52-.
Man kann ferner die Werkstückspindel --16-- durch Betätigung einer Bremse zum Stillstand bringen, die mittels einer elektromagnetischen Spule betätigbar ist. Der Mechanismus dieser Bremse ist ähnlich jenen der bereits beschriebenen Kupplungen. Vom Einlegekeil --65-- wird eine Muffe --83-- festgehalten, die unmittelbar mit einem Satz von Kupplungsscheiben --71-- zusammenwirkt. Zwischen diese Kupplungsscheiben --71-- sind weitere Kupplungsscheiben --72-- dazwischengelegt, die einen Ring-79-od. dgl. festhalten, der mittels der federbelasteten Stössel --78-- mit einem Ring --73-- od. dgl. unverdrehbar verbunden ist. Der Ring --79-- ist am Ring --42-- befestigt, in dem sich die elektromagnetische Spule --51-- befindet.
Ein weiterer Einstellring --74-ist zur Einstellung des Abstandes der Kupplungsscheiben --71, 72-- mit dem Ring --73-- verschraubt.
Wenn die elektromagnetische Spule --51-- zur Stillsetzung der Werkzeugspindel --16-- erregt wird, wird der Ring --73-- od. dgl. über den Spalt --20-- gegen die Spule --51-- angezogen und presst dadurch die Kupplungsscheiben --71, 72-- zusammen, so dass die Werkzeugspindel --16-- zum Stillstand kommt. Die Kupplung zum Einschalten des Antriebes mittels des Zahnrades --25-- wird gleichermassen durch Erregung der Spule --52-- betätigt.
Man sollte die Antriebsvorrichtung in regelmässigen Zeitabständen überwachen, um sicherzustellen, dass die Kupplungs-und Bremseneinstellung, die Einstellung der Breite der Spalte --20--, richtig ist. Es kommt aber manchmal vor, dass eine Überwachung nicht so häufig durchgeführt wird als es sein sollte.
Die Erfindung trifft deshalb Vorsorge, um eine allzu grosse Abnutzung der Kupplung und der Bremsscheiben feststellen zu können, und es wird ein Signal erzeugt, wenn eine solche, in allzu grossem Ausmass auftretende Abnutzung anzuzeigen ist.
Die hiefür vorgesehene erfindungsgemässe Sicherheitsvorrichtung ist nachstehend in bezug auf die Bremse mit der ihr zugeordneten elektromagnetischen Spule --51-- beschrieben. Fig. 3 zeigt in einem vergrösserten Massstab diese Spule --51-- im Ring --42--. Der Spule --51-- gegen- über befindet sich der axial verschiebbare, aber gegen Verdrehung gesicherte Ring --73-od. dgl. Infolge einer Erregung der Spule --51-- wird der Ring --73-- gegen die Spule angezogen, wird jedoch angehalten, sobald die Kupplungsscheiben --71, 72-- dicht aneinandergepresst sind, um die Bremskräfte zu übertragen. Ein elektrischer Kontakt --101-- ist - wie in Fig. 4 dargestellt-in einer Ausnehmung des Ringes --42-- angeordnet. Dieser Kontakt --101-- ragt über die Stirnfläche des Ringes --42-- hinaus gegen die gegenüberliegende Stirnseite des Ringes --73-od. dgl.
Mit zunehmender Abnutzung der Kupplungsscheiben --71, 72-- wird sich die Breite des Spaltes --20-- zwischen dem Ring --73-- und dem Kontakt --101-- während eines Bremsvorganges allmählich verringern, u. zw. bis zu dem Zeitpunkt, in welchem zwischen dem Kontakt --101-und dem Ring --73-- eine Berührung stattfindet.
Sobald der Ring --73-- den Kontakt --101-- berührt, wird ein Stromkreis geschlossen, wobei der Strom durch den Kontakt --101-- und den Ring --73-- durch die Spindeltrommel --14-zur Masse (Erde) fliesst.
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Der Kontakt --101-- ist mittels elektrischer Leitungen --103-- an einen nicht dargestellten Signalgeber angeschlossen, der ein optisches oder akustisches Signal abgibt, sobald sich die Notwendigkeit einer Einstellung der Bremse ergibt.
Dieses Signal kann nötigenfalls eine weitere Inbetriebsetzung der Maschine ausschliessen, bis eine Neu-Einstellung der Breite des Spaltes --20-- mittels des Einstellringes --74-- stattgefunden hat.
In der Ausnehmung --103-- dient ein schmaler Steg --104-- zum Festhalten des Kabels --103-bzw. dessen Isolierung, welche die im Kabel enthaltene Leitung in ihrer richtigen, in Fig. 3 dargestellten Lage einschliesst.
Das Leitungsende ist mit dem Kontaktstück --101-- verlötet, das aus einem kleinen rechteckigen, aus elektrisch leitendem Material bestehenden Block gebildet ist. Dieses Kontakt- stück --101-- mag aus einem nichtmagnetischen Material bestehen, um einer unerwünschten Überbrückung des zwischen den Ringen --73 und 42-- gebildeten Spaltes --20-- durch kleine metallische Fremdkörper vorzubeugen.
Ein ähnlicher Kontakt --105-- ist auf der andern Seite des Ringes --42-- der elektromagnetischen Spule --49-- gegenüberliegend angeordnet. Er ist über eine Leitung --106-- mit dem gleichen oder mit einem andern Signalgeber verbunden und wirkt in genau der gleichen Weise durch eine Berührung mit der Buchse --57--, sobald die Abnutzung an den Kupplungsscheiben --55, 56-ein vorbestimmtes Ausmass überschreitet und der Spalt --20-- zu schmal geworden ist. In diesem Fall ist die Buchse --57-- sowohl axial verschiebbar als auch drehbar in bezug zur Spule --49--, so dass eine Erregung der Spule die Übermittlung einer Antriebskraft mittels des Zahnrades --24-zulässt.
Ein ähnlicher Kontakt --107-- mit zugehöriger Leitung --108-- ist für den Spalt --20-der der elektromagnetischen Spule --52-- gegenüberliegenden Kupplung mit der Buchse --89-- vorgesehen.
Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung. In einer seichten Ausnehmung der Aussenfläche des Ringes --42-- ist ein Halter --109-mit einem im wesentlichen T-förmigen Querschnitt befestigt. Eine Ausnehmung des aufrechten Teiles nimmt eine Leitung --111-- auf, die zum Signalgeber führt ; der Halter --109-- enthält ferner einen flachen metallischen Streifen --112--, der sich über die Stirnseiten des Ringes --42-hinaus erstreckt, u. zw. in einem Ausmass, das jenem der Kontakte --101 und 105-- entspricht und auf denselben Zweck abgestimmt ist.
Der Halter --109-- ist aus einem Isoliermaterial geformt und der Streifen --112-- ist in die- sem Material eingebettet.
Die Leitungen --103, 106 und 108-- führen durch den Block-36- (Fig. l), sie sind in dem Kabel --26-- enthalten und verlaufen über den Leitungsverteiler-27-- in das Kabel --28--.
Die Anordnung ist so gestaltet, dass ein momentaner Kontakt genügt, um den Signalgeber auszulösen.
Ein üblicher Signalgeber umfasst eine Lampe, die entweder jeder einzelnen Kupplungs- und Bremsvorrichtung zugeordnet ist, um einzelne optische Signale zu geben, welche anzeigen, dass eine Einstellung der Kupplungen und der Bremse erforderlich ist. Nach einer abgewandelten Ausführungsform kann alternativ eine einzige Lampe oder ein akustischer Signalgeber allen Kupp- lungen bzw. der Bremse gemeinsam angeschlossen sein, so dass deren Betätigung durch jeweils irgendeine der Signalquellen, verkörpert durch die einzelnen Kupplungen und die Bremse, einem Bedienungsmann der Maschine die Notwendigkeit einer Wartung der Maschine anzeigt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung gewährleistet solcherart Schutz gegen eine Beschädigung der in der Maschine enthaltenen Kupplungs-bzw. Bremsvorrichtungen infolge einer Vernachlässigung der Wartung oder auch infolge eines durch eine falsche Betätigung dieser Vorrichtungen verursachten Versagens eines Bestandteiles dieser Kupplungen bzw. Bremse.