Werkzeugmaschine, z. B. Drehbank, mit einer über ein Wechselgetriebe durch einen Motor angetriebenen Hauptspindel Die Erfindung bezieht sieh auf eine Werk zeugmaschine, insbesondere Drehbank, von der eine Hauptspindel über ein Wechselgetriebe mit einzustellender Drehzahl angetrieben wer- (len kann, welches Getriebe aus einem Satz an Ort und Stelle bleibender Zahnräder und einem Satz gleichzeitig axial verstellbarer Zahnräder besteht, von welchen letzten Zahn rädern für jede erwünschte Drehzahl nur ein Zahnrad mit einem entsprechenden Zahnrad des ersten Satzes in Eingriff gebracht werden kann,
wobei der Satz axial versetzbarer Zahn- räder mit einem verstellbaren Block gekup- helt ist, der ein von einem unabhängig be- tätigbaren Vorwähler mit Drehzahlanzeigung gegenüber diesem. Block verstellbares Ver stellorgan trägt, dessen Verstellhub die Ver stellung- des zweiten Zahnrädersatzes bestimmt und das durch zwei von einem Servomotor mit konstantem Hub in entgegengesetzten Rieb tungen anzutreibenden Mitnehmer aus der eingestellten Lage in eine bestimmte Lage ge drückt werden kann.
Sie hat, den Zweck, den Antriebsmechanismus für die Verstellung der Mitnehmer derart. elektrisch zu steuern, dass die Hauptspindel sich nicht mit einer uner warteten Geschwindigkeit drehen kann. Er- firrdunosfgrernäss wird dies dadurch erreicht, (lass für die Bedienung des Servomotors eine elektrische Steuervorrichtung vorgesehen ist, in deren Stromkreis ein durch den Vorwähler gesteuerter Verriegelungskontakt vorgesehen ist, der verhindert, dass die Hauptspindel aus der Ruhelage auf eine Drehzahl gebracht wird, die von der durch den Vorwähler angezeigten Drehzahl abweicht.
Zur Erläuterung der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiels. Die Zeichnung zeigt in: Fig. 1 das Wechselgetriebe einer Dreh bank, in Fig. 2 ein elektrisches Schaltschema dieser Drehbank und in Fig. 3 und d einen Schnitt bzw. eine An sieht eines Vorwählers mit beleuchteter Skala für die Vorwählung des Übersetzungsverhält nisses des Wechselgetriebes nach Fig. 1.
In Fig.l ist 1 die Hauptspindel einer Drehbank. Auf dieser Hauptspindel sitzt ein axial verstellbarer Satz von Zahnrädern 2, 3, 4-, 5 verschiedener Durchmesser, die mit auf einer Hilfswelle 6 befestigten Zahnrädern 7, 8, 9, 1.0 in Zusammenarbeitung gebracht wer den können. Diese Hilfswelle 6 kann entweder über zwei Zahnräder 11, 12 oder über drei Zahnräder 13, 1d-, 15 durch eine zweite Hilfs welle 16 angetrieben werden, die in irgend einer Weise, z. B. über das Seilrad 17 mit einem Elektromotor 17a (Fig.2) gekuppelt ist.
Die Zahnräder 12 und 15 sind frei dreh bar auf die Welle 16 angeordnet, aber können mittels elektromagnetischer Kupplungen 18 und 19 mit dieser Welle gekuppelt werden.
Mit Hilfe eines um eine Achse 20 dreh baren Hebels 21 und eines auf einer Stange 22 verschiebbaren Blockes 23 kann der Satz von Zahnrädern 2, 3, 4, 5 axial versetzt und in einen Stand gebracht werden, worin eines dieser Zahnräder mit dem Zahnrad 7, 8, 9 bzw. 10 zusammen arbeitet.
Der Block 23 ist gegen Verdrehung ge sichert und mittels einer Schraubenstange 24 grosser Steigung in einer Mutterbüchse 25 be festigt, die axial verschiebbar, aber gegen Ver drehung gesichert in einer drehbaren Büchse 26 gefasst ist. Diese Büchse ist mit einem Be dienungsknopf 27 versehen, welcher in be stimmte, mit Hilfe einer Skala 28 ablesbare Winkelstände gedreht werden kann. Die Mut terbüchse 25 weist einen Flansch 29 auf, der in die Bahn der auf einer Stange 30 mit einem festen Hub gegeneinander- bzw. auseinander beweglichen Mitnehmer 31, 32 ragt. Diese Mit nehmer sind durch Zahnstangen 33, 34 und ein Ritzel 35 miteinander gekuppelt, und sie können derart aufeinander zu bewegt wer den, dass sie den Flansch 29 der Mutterbüchse 25 spielfrei einschliessen.
Wenn man den Bedienungsknopf 27 des Vorwählers für die Wahl des Übersetzungs verhältnisses in einen bestimmten Stand dreht, so wird der Abstand zwischen dem Block 23 und dem Flansch 29 auf einen diesem Stand entsprechenden Wert gebracht. Werden nun die Mitnehmer 31 und 32 mit einem konstan ten Hub aufeinander zu bewegt, so wird der Flansch 29 in die Mittellage zwischen den Mitnehmern gebracht und gelangt der Block 23 in eine entsprechende Lage, mit welcher Lage eine bestimmte Zusammenwirkung der Zahnräder 2, 3, 4, 5 einerseits und der Zahn räder 7, 8, 9, 10 anderseits übereinstimmt.
Mittels - des Bedienungsknopfes 27 des Vor wählers kann man daher im voraus das über setzungsverhältnis zwischen dem Antriebs motor und der Hauptspindel, das heisst die Umdrehungsgeschwindigkeit dieser Spindel auf einen bestimmten Wert wählen. Dieses ge wählte Übersetzungsverhältnis braucht man noch nicht zu verwenden, denn es wird erst wirksam, wenn durch Versetzung der Mit nehmer 31, 32 der Satz von Zahnrädern 2, 3, 4, 5 axial verstellt wird.
Die Zahnstange 34 wird durch einen sieh in einem Zylinder 36 befindenden Kolben 37 angetrieben. Der Zylinder 36 ist doppel wirkend und mit seinen Arbeitskammern über Leitungen 38, 39 und einen Schieber 40 ab wechselnd an eine Leitung 41 für die Zufuhr und an Öffnungen 42 für die Abfuhr von Pressluft angeschlossen. Dieser Schieber wird durch eine Feder 43 in eine Lage gezogen, in der die rechte Arbeitskammer des Zylin ders 36 unter Druck steht, der Kolben 37 sich , in der Nähe des linken Endes des Zylinders 36 befindet und die Mitnehmer 31, 32 in der gezeichneten unwirksamen Lage sind. Der Schieber 40 kann durch einen Elektromagnet 44 in den gegenüberliegenden Endstand ge bracht werden, worin die linke Arbeitskam mer des Zylinders 36 unter Druck gelangt, der Kolben 37 nach rechts und die Mitnehmer 31, 32 aufeinander zu bewegt werden.
Der Ab stand zwischen den Mitnehmern ist dann der art, dass der Flansch 29 nahezu passend zwi schen den zueinander bewegten Mitnehmern zu liegen kommt.
Die Drehbank wird nun wie folgt elektrisch gesteuert Auf der Vorderplatte des Schlittens mit dem Support der Drehbank sind ein Bedie nungsdruckknopf 45 und ein Steuerschalter 46 angeordnet. Ausserdem befindet sieh an einer andern Stelle der Drehbank ein Schalter 47, der eingeschaltet wird, wenn der Motor 17rz in Gang gesetzt werden muss. Der Schalter 47 schliesst den Stromkreis eines Elektromagneten 48, der den Hauptstromschalter 49 des Mo tors 17a. einschaltet. Gleichzeitig wird durch den Elektromagnet ein Hilfskontakt 50 ge schlossen.
Läuft der Motor 17,c, und drückt man danach auf den Bedienungsdruckknopf 45, so wird ein Arbeitskontakt 51 dieses Druck knopfes gesehlossen und empfängt der Elek tromagnet 44 für die Verstellung des Schie- bers 40 Strom über diesen Arbeitskontakt 51, einen Ruhekontakt 52 des Steuerschalters 46, einen auf der Welle 53 des Zahnrades 14 an geordneten Fliehkraftschalter 54 einerseits und einen durch einen Elektromagnet 56 be tätigten Ruhekontakt 55 anderseits. Der Fliehkraftschalter 54 ist nur dann geschlossen, wenn die Welle 53 und daher auch die Haupt spindel 1 stillstehen. Mittels des Druckknop fes 45 wird zugleich ein Ruhekontakt 57 ge öffnet, wodurch eine elektromagnetische Bremse 58 stromlos wird.
Diese Bremse be findet sich auf der Welle 53 des Wechsel getriebes. Durch Erregung des Elektromagne ten 44 werden die Mitnehmer bewegt und wird das Übersetzungsverhältnis des Wechselgetrie bes daher mit der Lage des Vorwählers 27, 28 in Übereinstimmung gebracht.
In der äussersten rechten Lage des Kolbens 37 stösst sich die Zahnstange 34 gegen einen Schalter 59, z. B. einen Mikroschalter, und wird dieser Schalter geschlossen. Aus Fig. 2 geht hervor, dass dadurch sofort, nachdem das Wechselgetriebe durch die Mitnehmer in die eingestellte Lage gebracht worden ist, der Elektromagnet 56 über den Arbeitskontakt 51 des Druckknopfes 45, den Ruhekontakt 52 des Steuerschalters 46, den Mikroschalter 59 einer seits, und den Hilfskontakt 50 des Elektro magneten 48 anderseits Strom empfängt. Durch Erregung des Elektromagneten 56 wer den ein Haltekontakt 60 und Arbeitskontakt 61, 62 und 63 geschlossen und wird der Ruhe kontakt 55 geöffnet.
Dies hat den Erfolg, dass der Elektromagnet 44 stromlos wird, die Mit nehmer in die ursprüngliche Lage zurück kehren und der Mikroschalter 59 wieder ge öffnet wird, aber auch dass der Elektromagnet 56, nachdem man den Druckknopf 45 los gelassen hat, über den Haltekontakt 60 und einen Verriegelungsruhekontakt 64, z. B. eben falls einen Mikroschalter, erregt bleibt.
Nachdem durch diese Vorbereitung das Übersetzungsverhältnis des Wechselgetriebes mit dem Stand des Vorwählers in Übereinstim mung gebracht worden ist, kann die Haupt spindel 1 mit dem Motor gekuppelt und in Gang gesetzt werden. Dazu muss man den Steuerschalter 46 in eine der beiden Arbeits stellungen bringen, die zur Wahl des Dreh sinnes in der einen oder andern Richtung die nen. Der Arbeitskontakt 65 und der Arbeits kontakt 71 werden dann eingeschaltet, wäh rend der Ruhekontakt 52 geöffnet wird. Ab hängig davon, ob der Schalter 46 sich in der einen oder der andern Lage befindet, wird die Lampe 72 oder die Lampe 73 angezündet.
Wird nun zum zweiten Male auf den Druck knopf 45 gedrückt, so wird der Stromkreis eines Elektromagneten 66 über den Druck knopfkontakt 51, den geschlossenen Arbeits kontakt 61 des Elektromagneten 56 und den Arbeitskontakt 65 des Steuerschalters 46 ge schlossen. Der Elektromagnet 66 schliesst einen Haltekontakt 67 und Arbeitskontakte 68, 69, und er öffnet einen Ruhekontakt 70 im Stromkreis der elektrischen Bremse 58. Durch den Haltekontakt 67 bleibt der Elek tromagnet 66 erregt, auch wenn der Druck knopf 45 losgelassen wird. Die Arbeitskon takte 68, 69 sind in den Stromkreisen der elektromagnetischen Kupplungen 18 und 19 aufgenommen. In diesen Stromkreisen befin det sich auch der Arbeitskontakt 71 des Steuer schalters 46.
Abhängig von der Lage des ; Steuerschalters wird nun entweder die Kupp lung 18 oder die Kupplung 19 erregt und wird die Hauptspindel 1 in der einen oder in der andern Richtung zum Anlaufen gebracht. Er wird dann eine Geschwindigkeit erreichen, die der eingestellten Geschwindigkeit ent spricht.
Will man nun ein anderes übersetzungs- verhältnis und daher eine andere Geschwin digkeit der I-Iauptspindel 1 erhalten, so muss mittels des Bedienungsknopfes 27 der Vor wähler auf diese andere Geschwindigkeit ein gestellt werden. Dies hat den Erfolg, dass der Mikroschalter 64 geöffnet wird, und dies ge schieht sofort, nachdem der Vorwähler aus der momentanen Arbeitslage gedreht wird. In diesem Falle wird der Elektromagnet 56 stromlos, so dass die Arbeitskontakte 61, 62, 63 und der Haltekontakt 60 wieder geöffnet werden und der Ruhekontakt 55 geschlossen wird.
Die Signallampe 72 oder 73 wird ge- löscht, so dass man darauf hingewiesen wird, dass es keine Übereinstimmung zwischen dem Stand des Vorwählers und dem Übersetzungs verhältnis des Wechselgetriebes mehr gibt. Will man auf das gewählte neue Übersetzungs verhältnis übergehen, so soll der Steuerschal ter 46 zunächst in die Ruhelage zurückge bracht werden. Dadurch wird der Elektro magnet 66 stromlos, was den Erfolg hat, dass die Kupplung 18 oder 19 zwischen der Haupt spindel 1 und dem Motor unterbrochen und die Bremse 58 in Wirkung gesetzt wird. So bald die Hauptspindel 1 stillsteht, ist der Fliehkraftschalter 54 geschlossen und kann man durch Betätigung des Druckknopfes 45 den Elektromagnet 44 für den Antrieb der Mitnehmer 31, 32 wieder erregen.
Das Wech selgetriebe wird dadurch mit der neuen Ein stellung in Übereinstimmung gebracht. Durch das Eindrücken des Druckknopfes 45, wo durch die Verstellung der Mitnehmer 37., 32 verursacht. wird, wird der Mikroschalter 59 wieder vorübergehend geschlossen und wird der Elektromagnet 56 aufs neue erregt. Für das Ingangsetzen der Hauptspindel 1 muss man danach den Steuerschalter wieder in die der Drehrichtung dieser Spindel entspre chende Arbeitslage setzen und darauf den Druckknopf 45 nochmals eindrücken. Der Erfolg dieser zwei Steuerhandlungen ist hier oben bereits auseinandergesetzt worden.
Dreht sich die Hauptspindel 1, und will man diese vorübergehend stillsetzen, aber da nach sich wieder mit derselben Geschwindig keit drehen lassen, so braucht man den Vor wähler nicht zu verstellen und bleibt der Ver riegelungsruhekontakt oder Mikroschalter 64 geschlossen. Für das Stillsetzen der Haupt spindel 1 braucht, man nur den Steuerschalter 46 in die Mittellage zurückzubringen. Der Elektromagnet 66 wird dann stromlos, so dass die Kupplung 18 oder 19 unterbrochen und die Bremse 58 eingeschaltet wird. Da überein stimmung zwischen dem Stand des Vorwäh lers und dem Übersetzungsverhältnis des Wech selgetriebes herrscht, weil der Vorwähler nicht verdreht wurde, ist der Elektromagnet 56 noch immer erregt.
Um die Hauptspindel 1 sich wieder drehen zu lassen, braucht man daher nur den Steuerschalter 46 in eine der Arbeitslagen zu setzen und darauf den Druck knopf 45 einzudrücken.
Die Signallampe 74 wird angezündet, so bald der Elektromagnet 56 erregt wird und Übereinstimmung zwischen dein Übersetzungs verhältnis und der Lage des Vorwählers er reicht ist. Die elektromagnetischen Kupp lungen 18 und 19 und die elektromagnetische Bremse 58 werden über ein Gleichrichter system 75 mit Gleichstrom gespeist.
Obwohl im vorliegenden Falle nur zwei Signallampen 72, 73 für die zwei Drehrich tungen vorhanden sind, können auch Signal- lampen angeordnet werden, die angeben, ob der Motor sieh mit nominaler oder mit halber Geschwindigkeit dreht, und ob der Antrieb ohne Vorgelege oder mit Vorgelege wirkt.
Alle diese Lampen müssen entsprechend den Lampen 7\?, 73 geschaltet. sein, und zwar der art, dass jedesmal nur eine derselben ange zündet wird, wenn es Übereinstimmung zwi schen dein Stand des Vorwählers, dem Über- setzungSverhältnis des Wechselgetriebes, der Einstellung, auf volle oder halbe Motorge schwindigkeit und dem Betrieb ohne Vor gelege oder mit Vorgelege gibt.
Mit Vorteil weist der Vorwähler eine auf der Achse 76 des Bedienungsknopfes '217 sitzende Scheibe 77 transparenten Materials auf, auf die die möglichen Geschwindigkeiten der Hauptspindel gruppenweise durch Zahlen angegeben worden sind. (Fig. 3 und 4). Diese transparente Scheibe 77 befindet sich hinter einer Kappe 78 mit einem Fenster 79. Hinter diesem Fenster bedeckt diese Scheibe einen Kasten 80 mit acht voneinander ab-,eschirni- ten Signallampen, von denen nur vier, das heisst. die Lampen 72a. bis<B>72d</B> dargestellt wor den sind.
Die eine radiale Reihe von Signal- lampen dient zur Andeutung der bei einem und demselben Übersetzungsverhältnis inög- liehen Drehzahlen der Ilauptspindel 1 in. der einen Drehrichtung, und die andere radiale Reihe von Signallampen hat den Zweck, die bei diesem selben Übersetzungsverhältnis mög- liehen Drehzahlen in der andern Drehrichtung anzugeben.
Von oben nach unten in Fig. 4 stellt jede Reihe die Drehzahl beim Antrieb ohne Vorgelege und mit nominaler Geschwin digkeit des Motors, die Drehzahl beim An trieb ohne Vorgelege und mit halber Geschwin digkeit des Motors, die Drehzahl beim Antrieb mit Vorgelege und nominaler Geschwindigkeit des Motors bzw. die Drehzahl beim Antrieb mit Vorgelege und halber Geschwindigkeit des Motors dar.
Mit halber Geschwindigkeit ist auch eine herabgesetzte Geschwindigkeit gemeint wor den. Es wird klar sein, dass der Motor sich auch mit einer von mehr als zwei verschiedenen Drehzahlen drehen kann.