Vorschubantriebseinheit an baukastenmässig zusammengesetzten Werkzeugmaschinen. Beim Bau von Werkzeugmaschinen geht man neuerdings vielfach so vor, dass man aus immer wiederkehrenden Bauelementen, den sogenannten Einheiten, Werkzeugmaschinen verschiedenster Arbeitsweisen baukastenmässig zusammensetzt. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Anwendungsmöglich keiten solcher Baukastenwerkzeugmaschinen durch die Schaffung einer Vorschubantriebs einheit zu erweitern.
Gemäss der Erfindung ist die Vorschub antriebseinheit dadurch gekennzeichnet, dass ein Eilgangtrieb und ein Arbeitsvorschub trieb je auf einer Antriebsseite eines Differen tials liegen und von getrennten Motoren aus antreibbar sind, wobei der Arbeitsvorschub antrieb auf das Zentralrad des Differentials, der Eilgangantrieb auf dessen Planetenräder einwirkt und der Abtrieb zum Vorschubmittel geht. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass, den besonderen Verhältnissen bei Bau kasten-Werkzeugmaschinen entsprechend, die Abtriebswelle, die beispielsweise mit der Vor schubspindel einer Spindeleinheit verbunden sein kann, alle Bewegungen bereits besitzt, die für die Steuerung des Vorschubes einer Ar beitsmaschine notwendig sind.
Die gesamte Steuerung der Maschine kann durch zwei Wendeschütze erfolgen, welche ohnehin zum Umsteuern der Motore vorhanden sind und die durch entsprechende Kontakte an einer Schlitteneinheit derart umgesteuert werden können, dass sie jede Schaltung, darunter auch komplizierte, wie z. B. Sprungschaltung - das heisst Schaltschritte in beliebiger Reihen folge und Richtung - oder Pilgerschrittschal tung - wechselweise Vor- und Rücklauf mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bzw. Länge - ausführen können.
Auf der Zeichnung sind ein Ausführungs beispiel und Detailvarianten des Erfindungs gegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig.1 die Einheit in einem senkrechten Schnitt nach der Linie C-D in Fig. 2, Fig. 2 einen waagrechten Schnitt hierzu nach der Linie A-B der Fig.1 und Fig. 3 und 4 Detailvarianten.
Die Vorschubeinheit besitzt ein Gehäuse 1, an welchem der Arbeitsmotor 2 und der Eil- gangmotor 3 befestigt sind. Der Motor 2 greift mit seiner Welle in eine Schnecke 4 ein, die das Schneckenrad 5 antreibt. Auf dem vor- dern Ende der Schneckenwelle 6 sitzt ein Wechselrad 7 (im Grundriss gestrichelt ge zeichnet), welches in das (gleichfalls gestri chelt gezeichnete) Wechselrad 8 auf der Schneckenwelle 9 eingreift. Die Schnecken welle 9 treibt das Schneckenrad 10, das auf dem Sonnenrad 11. des Differentials festge keilt ist. Durch dieses Sonnenrad wird die Be wegung über die beiden Planetenritzel 1.2, 12 auf das Innenzahnrad 13 und damit auf die Abtriebswelle 14 übertragen.
Der Eilgangmotor 3 wirkt unmittelbar über die Riemenscheiben 1.5, 16, welche auch gewechselt werden können, also ein Wechsel getriebe darstellen, auf die Schneekenwelle 17 und damit auf das Schneckenrad 18 ein. Die- ses Schneckenrad 18 trägt zwei Achsen 19, 19, auf denen die vorerwähnten Planetenräder 12, 12 drehbar gelagert sind. Dieses System bildet somit die zweite Seite des Differential getriebes, dessen dritte Seite durch das bereits erwähnte Innenzahnrad 13 und die Abtriebs welle 14 gebildet wird. Die Abtriebswelle 14 der Vorschubantriebseinheit wird über Kupp lungen oder Räder mit dem Vorschubmittel, einer Spindel, einer Kurbel, einem Ritzel oder dergleichen gekuppelt.
Die Wirkungsweise des Getriebes ist fol gende. Wird der Vorschubmotor 2 bei stehen dem Motor 3 eingeschaltet, so dreht sich das Schneckenrad 10 nach Massgabe des gewollten Vorschubes herum und nimmt bei stillstehen dem Schneckenrad 18 über die beiden Pla netenräder 12, 12 das Innenzahnrad 13 und damit die Abtriebswelle 14 mit.
Schaltet man den Vorschubmotor 2 aus und den Eilgangmotor 3 ein, so dreht sich das Schneckenrad 18, wobei sich die Planeten räder 12,12 auf dem feststehenden Sonnenrad 11 abwälzen und das Innenzahnrad 13 und damit die Abtriebswelle 14 betätigen.
Der Antrieb kann links- und rechtsherum erfolgen, je nachdem in welcher Richtung man die Motore betätigt. Die Motore können auch beide gleichzeitig laufen, ohne dass Zwi schenfälle eintreten können. Dabei werden die Geschwindigkeiten des Arbeitsantriebes und des Eilgangantriebes im Differential gemischt, also je nach Richtung der Bewegungen addiert oder subtrahiert, wobei in jedem Falle der Einfluss des Eilvorschubmotors überwiegt. Insbesondere ist man hierdurch in der Lage, einen Arbeitsvorschub in der einen Richtung durch einen Eilvorschub in der andern Rich tung zu überlagern, so dass im Enderfolg durch diese Überlagerung ein etwa dem Ar beitsvorschub entsprechender Differential rücklauf entsteht.
Man kann von der Zu- schaltimg eines gleichsinnigen Eilganges bei Sprungschaltungen Gebrauch machen, das heisst, wenn Leerlaufstellen im Eilgang zwi schen Arbeitsstellen überfahren werden sollen. Dabei kann man den Arbeitsgang eingeschal tet lassen und den Eilgang zum schnellen Überfahren der Leerlaufstellen zuschalten, wie es ja überhaupt. denkbar ist, mit ständig laufendem Arbeitsvorschub zu arbeiten und alle Bewegungen mit dem Eilgang zu steuern. In diesem Falle kann man sogar auf den Ein bau eines besonderen Arbeitsvorschubmotors in der Vorschubantriebseinheit verzichten und den Arbeitsgang unter Umständen von der von einem andern Motor getriebenen Arbeitsspin del der Werkzeugmaschine aus betätigen.
Wegen der schnelleren Übersetzung ist es von besonderer Bedeutung, dass der Eilgang auf die Planetenräder des Differentials ein wirkt, während der Arbeitsgang auf das Son nenrad einwirkt, das zum Innenzahnrad die langsamere Übersetzung hat. Diese Massnahme ist deshalb besonders wichtig, weil der Schnek- kenantrieb 17,18 des Eilganges selbstsperrend sein muss und man sonst zur Erzielung einer genügend grossen Eilgangsgeschwindigkeit die Schneckenwelle 17 mit unzulässig hoher Um drehungszahl umlaufen lassen müsste.
Um ein genaues Stillsetzen der Motore und einen Nachlauf des Getriebes zu vermeiden, kann man beide Motore in bekannter Weise als Bremsmotore ausbilden, das heisst die Mo- t.ore mit automatisch ansprechenden, schlag artig wirksam werdenden Bremsen, versehen. Ausserdem kann man den Motoren Über wachungseinrichtungen zuordnen, die die Vor schubtiefe überwachen, derart, dass bei Errei- ehen einer vorbestimmten Vorschubtiefe die Motoren abgeschaltet und schlagartig abge bremst werden. Derartige Einrichtungen sind als sogenannte Bremswächter bekannt.
Man kann auch von Bremsmotoren in besonders vorteilhafter Weise Gebrauch machen, um eine Sicherungsvorrichtung gegen Überlastung zu schaffen. In diesem Falle wird das Schnek- kengetriebe 17, 18 nicht selbstsperrend ausge bildet, sondern beispielsweise durch Verwen dung einer mehrgängigen Schnecke so gestal tet, dass beim Arbeitsgang der Rückdruck auf das Schneckenrad 18 die\ Schnecke 17 in Dre hungen zu versetzen sucht.
Diese Drehung kann durch den Bremswiderstand des Brems motors 3 bis zur Überschreitung dieses Wider standes aufgefangen'werden. Darüber hinaus wird der Bremsmotor in Umdrehung versetzt und wirkt dabei als Sicherheitsglied beim An schlagdrehen oder ungewolltem Anfahren.
Die Konstruktion des Gehäuses 1 ist der art ausgebildet, dass das Gehäuse 1 in bezug auf die in Fig. 1 gezeichnete Schnittebene ab solut symmetrisch ist. Es ist also möglich, die im Grundriss nach Fig. 2 gezeichneten Wellen und Lager sowohl rechts wie auch links zu montieren, ohne dass irgendein Teil geändert werden muss. Dies ist wichtig für die univer sale Anwendung der Vorschubantriebeinheit, da sich je nach Verwendungszweck ein An trieb von links oder von rechts als notwendig erweisen kann. Ferner ist es möglich, die Vor schubantriebseinheit sowohl in der in Fig.1 gezeichneten Lage als auch auf dem Kopf ste hend zu verwenden, ohne dass die wichtige Schmierung der Getriebeteile dabei leidet.
In dem einen Falle schöpfen das Schneckenrad 5 und die Schneckenwellen 9 und 17 das Öl, im ander Falle die Schnecken 4, die Schnecken räder 10, 18, die Planetenräder 12 und das Innenzahnrad 13.
Für die übliche Verwendung in baukasten mässig zusammengesetzten Einzweckmaschinen genügt es, für die vorliegende Operation eine Geschwindigkeit zur Verfügung zu haben, die durch die beiden Wechselräder 7 und 8 dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst wird. Es ergibt sich aber eine ausserordentlich wich tige Erweiterung der Anwendung der Vor schubantriebseinheit auch auf baukastenmässig zusammengesetzten Universalmaschinen, wenn die Möglichkeit geschaffen wird, die Einheit mit mehreren schaltbaren Vorschubgeschwin digkeiten auszurüsten. Zu diesem Zwecke ist ein zusätzliches Anbaugetriebe in Form eines Ziehkeilgetriebes geschaffen, das in Fig. 2 im Schnitt in angebauter Betriebslage gezeigt ist.
Statt der Wechselräder 7 und 8 werden in die sem Falle die Schneckengetriebeachsen 6 und 9 vermittels einfacher Kupplungshülsen 20, 21 mit der Antriebswelle 22 und der Abtriebs welle 23 des Ziehkeilgetriebes mit gleichem Achsenstand wie die Achsen 6, 9 verbunden. Die festen Zahnräder 24, 25, 26, 27, 28 und 29 kämmen mit den auf der Welle 23 drehbar angeordneten Zahnrädern 30, 31,.32, 33, 34, 35, die durch den Ziehkeil 36 mit der Welle 23 einzeln verbunden werden können. Die Ver schiebung des Ziehkeils geschieht dabei durch den Schaft 37, der durch das Schaltritzel 38 axial verschoben werden kann. Jedes Räder paar ergibt eine andere Geschwindigkeit.
Auch das Ziehkeilgetriebe ist so gebaut, dass es wahlweise an der einen oder andern Seite des Gehäuses 1 angeflanscht werden kann.
Eine weitere Forderung, die an ein brauch bares Vorschubgetriebe gestellt werden muss, ist die, dass das Getriebe bei Überlastung aus rücken muss. Zu diesem Zwecke kann, wie be reits oben geschildert, mit Vorteil ein Brems motor benutzt werden. Um von diesen Sonder motoren unabhängig zu sein und um insbe sondere durch die Überlastung einen Steuer vorgang ausläsen zu können, ist eine über lastungskupplung vorgesehen, wie in Fig.1 gezeigt. Sie weist eine Kupplungsbüchse 39 auf, die längsverschiebbar, aber gegen Verdre hen gesichert auf der Welle 14 angeordnet und durch eine Feder 40 belastet ist. Sie greift in eine ähnliche Hülse 41 auf dem Vorschubmit tel, im Beispielsfalle einer Spindel 42 ein, wel che fest auf dieser Spindel angeordnet ist.
Die Klauen der Kupplung haben schräge Flächen, welche bei Überlastung dazu führen, dass die Kupplungshülse 39 nach links verschoben wird. Sie stösst dabei gegen die Rolle eines Endausschalters 43, der entweder über ein Steuerschütz den Strom für den Vorschub motor unterbricht oder den Vorschubmotor, besser aber noch den Eilgangmotor 3, auf Linksgang schaltet, wodurch der Maschinen schlitten oder dergleichen stillgesetzt bzw. in entgegengesetzter Richtung zurückbewegt wird. Diese Einrichtung kann für Anschlag arbeiten oder als Schutz gegen Anfahren Ver wendung finden.
Eine vorteilhafte, baulich sehr einfache und im Gehäuse 1 fest eingebaute Sicherung zeigt Fig. 3. Die Eilgangschneckenwelle 17 ist dabei auf beiden Seiten durch vorgespannte Federn 44, 44 in ihrer Mittellage gehalten und bewegt sich bei Überschreitung des Maximal- drehmomentes axial je nach Drehrichtung. Diese kleine Bewegung wird durch das Wel lenende auf eine Membran 45 übertragen, die einen mit Flüssigkeit. gefüllten Raum. 46 ver grössert oder verkleinert. Der Druck oder Sog überträgt sich verstärkt auf den Stift 47, der seinerseits den Hilfsschalter betätigt.
Statt des Stiftes 47 kann auch eine Rohrleitung an gebracht werden, welche die Impulse nach je dem beliebigen Anbringungsort des Hilfsschal ters überträgt.
Eine rein mechanisch betätigte Abwand lung dieser Ausrückung zeigt Fig. 4. Das Ende der Eilgangschneckenwelle trägt eine gehärtete Stahlkugel 48, die exzentrisch gegen eine kleine Achse 49 stösst, welche an ihrem Ende den Ausschalthebel 50 trägt. .
Da die Eilgangschneckenwelle beim Ein schalten des Arbeitsvorschubes infolge des Ausgleichgetriebes ebenfalls belastet wird, und zwar nach den Räderverhältnissen zum Bei spiel etwa. ein Drittel so stark wie beim Eil- gang, sichert die Überlastungsvorrichtung so wohl das Eilgangs- wie auch das beispielsweise dreifach höhere Arbeitsdrehmoment der Vor sehubeinheit.
Die Vorschubeinheit gemäss vorliegender Anmeldung gestattet es, eine elektrische Steue rung von besonderer Einfachheit zu verwirk lichen, und zwar wie bereits oben geschildert, dadurch, dass beim Einschalten des Eilgang- motors der Vorschubmotor vorher nicht ab gestellt zu werden braucht. Das schont die Schaltgeräte, insbesondere die Motorschütze, in besonders starker Weise.
Wenn man zum Beispiel, wie dies bei Schleifmaschinen vor kommt, eine ständig hin und her gehende Be wegung des Werkstückschlittens erzielen will, so kann man den Vorschubmotor ständig in i einer Richtung durchlaufen lassen und den Eilgangmotor mit entgegengesetztem Dreh sinn zur Erzielung eines differentialüberlager ten Rücklaufes an einem Hubende einschalten und am andern wieder ausschalten. Durch ge eignete Wahl der Eilgangsgeschwindigkeit kann dabei der Rücklauf mit der gleichen Ge schwindigkeit vor sich gehen wie der Vorlauf. Um diese Bewegung durch einen normalen Motor zu erzielen, müsste man jeweils an den Endpunkten -des Hubes den Vorschubmotor umsteuern. Bei der grossen Schalthäufigkeit würde das sowohl den Wendemotor wie auch das Wendeschütz in unzulässiger Weise bean spruchen.
Die geschilderte Vorschubantriebseinheit ist mit Hilfe des elektrischen Stromes leicht fernzusteuern. Die Steuerung selbst ist unab hängig von der Lage der Einheit. Dabei ist die Bauart einfach, so dass die Einheit in kurzer Zeit in grossen Mengen leicht hergestellt und ab Lager verfügbar gehalten werden kann.