DE1602866C3 - Vorrichtung zum Einstellen der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine in eine vorbestimmte Winkelstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine in eine vorbestimmte Winkelstellung mit einer von einem Spindelantriebsmotor mit einem bestimmten Drehmoment angetriebenen Arbeitsspindel, mit einer Keilnut und einem Keil, durch deren Eingriff ineinander die Spindel in einer vorbestimmten Winkelstellung anhaltbar und verriegelbar ist, und mit einem Hilfsantrieb zum Einstellen der Keilnut und des Keils auf die Spindelverriegelungsstellung.

Es ist bereits bekannt, daß zur Erzielung einer bestimmten Winkelstellung der Arbeitsspindel diese vermittels eines Keils bzw. einer Keilnut in der gewünschten Winkelstellung festgehalten werden kann. Dabei wurde bisher entweder das volle Drehmoment auf der Arbeitsspindel belassen, oder die Spindel wurde von der Antriebsquelle abgeschaltet, so daß überhaupt kein Drehmoment auf die Spindel wirkte, wenn sie sich im verriegelten Zustand befand, vgl. DT-PS 8 31 475 und US-PS 30 97 724. Diese beiden bisher bekannten Möglichkeiten sind bei modernen hochkomplizierten und genau arbeitenden Werkzeugmaschinen unerwünscht, da sie aus verschiedenen Gründen zu nachteiligen Ergebnissen führen.

Wenn das volle Drehmoment auf der Spindel verbleibt, wenn die Arbeitsspindel in der gewünschten Winkelstellung verriegelt wird, so ergibt sich, daß mit der Zeit eine übermäßige Abnutzung der verschiedensten mit der Verriegelung in Zusammenhang stehen Bauteile der Werkzeugmaschine erfolgt. Dies tr insbesondere dann zu, wenn es sich um groß. Werkzeugmaschinen mit einem der Arbeitsspin zugeführten sehr großen Drehmoment handelt W beispielsweise die Spindel bei Werkzeugmaschinen ι einem Werkzeugwechselsystem stillgesetzt, so ist häufig erforderlich, daß immer dieselbe Winkelstein von der Arbeitsspindel für den Werkzeugwech eingenommen wird, weil die Werkzeuge mit eint radial hervorstehenden Keil zur Übertragung c Drehmomentes versehen sein können.

Dieser dargestellten Schwierigkeit versucht man ■ Stand der Technik dadurch zu entgehen, daß nach od bei Verriegelung der Arbeitsspindel in der gewünschtt Winkelstellung das auf die Arbeitsspindel wirkenc Drehmoment vom Antriebsmotor her völlig wegg nommen wird. Dies hat wiederum zur Folge, daß d eine Seitenfläche des Keiles nicht in enger Verbindur mit der Seitenfläche der Keilnut gehalten wird ur somit in bestimmten Fällen Ungenauigkeiten auftrete können. Derartig hervorgerufene Ungenauigkeite können auf verschiedenen Gebieten des allgemeine Maschinenbaus relativ unbedeutend sein, im Werkzeug maschinenbau können derartige Ungenauigkeiten je doch unter Umständen völlig unakzeptabel sein.

Es ist daher die der vorliegenden Erfindun zugrundeliegende Aufgabe, eine auf längere Sich gesehen entstehende übermäßige Abnutzung bei de Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zi vermeiden, ohne dies auf Kosten der Arbeitsgenauigkei der Werkzeugmaschine gehen zu lassen.

Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß eint Einrichtung zum Vermindern des Drehmomentes de.¹ Spindelantriebmotors in der Spindelverriegelungsstel lung vorgesehen, wobei durch das verminderte Drehmoment die Anlage zwischen dem Keil und der Keilnut zum exakten Festhalten der Spindel aufrechterhaltbar ist.

Wenn als Spindelantriebsmotor ein hydraulischer Motor vorgesehen ist, kann in Ausgestaltung der Erfindung die Einrichtung zum Vermindern des Drehmoments aus einem in den Strömungskreis des hydraulischen Motors eingeschalteten Überdruckventil bestehen, durch das der Druck der dem Motor zugeführten Betriebsflüssigkeit herabsetzbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dabei ein Strömungssperrventil vorgesehen sein, durch das normalerweise die Strömung zum Überdruckventil absperrbar ist, und bei dessen Betätigung das ventil in den Strömungskreis des Motors einschaltbar ist, wobei ein Schalter die Betätigung des Strömungssperrventils bewirkt, wenn die Spindel die vorbestimmte Winkelstellung einnimmt.

Nach der Erfindung wird das von dem Spindelantriebsmotor herkommende Drehmoment erheblich herabgesetzt, solange in der Spindelverriegelungsstellung die Keilnut und der Keil miteinander in Eingriff stehen. Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß das für den normalen Arbeitsbetrieb der Werkzeugmaschine benötigte große Drehmoment nicht auf den Keil und die Keilnut wirkt, wenn diese miteinander in Eingriff stehen, so daß demzufolge übermäßige Abnutzungserscheinungen an diesen Teilen vermieden werden und insofern eine häufige und teure Überholung der Werkzeugmaschine unterbleiben kann. Andererseits ist das geringe auf die Arbeitsspindel wirkende Drehmoment gerade noch ausreichend, um

den Keil und die Keilnut zur Spindelverriegelung fest genug miteinander in Eingriff zu halten, damit die erwünschte Genauigkeit erzielt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht des oberen Teiles einer Werkzugmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Darstellung des oberen Teiles der Werkzeugmaschine, wobei die Keile und die Keilnuten der im Magazin aufbewahrten Werkzeuge und eines in die Spindel eingesetzten Werkzeuges gezeigt werden sowie die Spindel, eine Drehzahlwechselvorrichtung, das Getriebe und der ortsfeste Keil, der die Spindel auf eine bestimmte Winkelstellung ausrichtet,

Fig.3 eine Darstellung eines Teiles des Drehzahlwechselgetriebes in der Einstellung auf eine kleine Drehzahl und dessen Beziehung zu den ortsfesten Keilen zum Einstellen der Spindel auf eine bestimmte Winkelstellung vor der Einstellung der Spindel,

F i g. 4 eine Übersicht über die hydraulische Steuereinrichtung, die zum Einstellen der Spindel auf eine vorbestimmte Winkelstellung benutzt wird, wobei ferner ein Teil der zugehörigen elektrischen Steuerschaltung gezeigt wird.

Die Werkzeugmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel ist mit einer drehbaren Spindel und mit einer Anzahl von Werkzeugen ausgestattet, die mit einem radial vorstehenden Antriebskeil versehen sind, der mit einer Keilnut zusammenwirkt, die in der das Werkzeug aufnehmenden Buchse der Werkzeugspindel vorgesehen ist, wodurch ein zwangsläufiger Eingriff zwischen Werkzeug und Spindel hergestellt wird. Die Werkzeuge werden in einem einstellbaren Werkzeugmagazin in einer vorbestimmten Winkelstellung gespeichert und wahlweise zu einer Werkzeugwechselstation befördert. An der Werkzeugwechselstation bewirkt ein Werkzeugübertragungsglied einen Werkzeugaustausch zwischen dem Magazin und der Spindel. Da das Werkzeug im Magazin eine vorbestimmte Winkelstellung einnimmt, muß die Spindel so gedreht werden, daß die Keilnut eine vorbestimmte Winkelstellung einnimmt und bei der Übertragung des Werkzeuges aus dem Magazin zur Spindel den Werkzeugkeil aufnehmen kann. Steht die Werkzeugspindel in der genannten vorbestimmten Winkelstellung, so ist das in der Spindel befindliche, zuvor benutzte Werkzeug so ausgerichtet, daß der Antriebskeil seinerseits in bezug auf eine Keilnut in der Speicherbuchse des Magazins genau 50-ausgerichtet ist

Zum Einstellen der Spindel auf die vorbestimmte Winkelstellung wird die Spindel mit einer verhältnismäßig kleinen Drehzahl angetrieben. Zu dieser Zeit wird das die Spindel antreibende Zahnrad in axialer Richtung beaufschlagt, bis eine einzelne axiale Keilnut mit einem ortsfesten Keil in Eingriff gelangt. Hiernach wird der auf das Zahnrad ausgeübte Druck fortgesetzt Jedoch wird die zum Antreiben der Spindel aufgebrachte Kraft auf einen Wert vermindert, der zum Aufrechterhalten des Eingriffs zwischen der Keilnut des Antriebszahnrades mit dem ortsfesten Keil ausreicht. Auf diese Weise wird die Spindel auf eine vorbestimmte Winkelstellung ausgerichtet und in dieser festgehalten, so daß die Keilnut zum Aufnehmen des Antriebskeiles des aus dem Magazin zur Spindel beförderten Werkzeuges ordnungsgemäß ausgerichtet ist. Nach Beendigung des Werkzeugaustausches wird der auf das Spindelantriebszahnrad ausgeübte axiale Druck aufgehoben und das Zahnrad axial in der entgegengesetzten Richtung bewegt, wobei die axiale Keilnut vom ortsfesten Keil entfernt wird. Hiernach wird der normale Antrieb des Spindelantriebszahnrades wieder hergestellt und das Zahnrad aus dem niedrigen Drehzahlbereich auf einen verhältnismäßig hohen Drehzahlbereich umgeschaltet.

Im einzelnen weist die Werkzeugmaschine ein Gestell 32 auf, an dessen oberem Teil ein Werkzeugspeichermagazin 35 drehbar und geneigt gelagert ist Das Speichermagazin ist am Umfang abgeschrägt und mit einer Anzahl von Bohrungen 36 versehen, die Speicherbuchsen für die Werkzeuge z. B. 37,38 und 39 bilden, die wahlweise in eine als Ganzes mit 40 bezeichnete Werkzeugwechselstation bewegt werden. Jede Speicherbuchse 36 des Magazins 35 ist mit einer Keilnut 45 versehen, die einen Keil 46 an der Außenseite des Werkzeuges z. B. 37,38 oder 39 aufnimmt. Befindet sich bei dem Aufbau nach der F i g. 1 eine Buchse 36 in der Werkzeugwechselstation 40, so nimmt deren Keilnut eine waagerechte Lage ein.

Das Gestell 32 trägt ferner einen bewegbaren Werkzeugwechselarm 48, der an den Enden mit halbkreisförmigen, ein Werkzeug erfassenden Ausnehmungen 49 und 51 versehen ist Der Werkzeugwechselarm 48 ist an dem Außenende einer axial bewegbaren und drehbaren Welle 52 befestigt, die im Maschinengestell 32 an einer vom Magazin 35 und von einer Werkzeugspindel 42 entfernt gelegenen Stelle gelagert ist Die Werkzeugspindel 42 ist in einer Säule 30 gelagert Wie in den F i g. 2 und 4 dargestellt, kann in die von einem hydraulischen Motor 53 angetriebene Werkzeugspindel 42 ein Werkzeug z. B. 39 nach den F i g. 1 und 2 eingesetzt und aus der Spindel entfernt werden. Die Spindel 42 ist mit einer Keilnut 55 versehen, die den Keil 46 am Werkzeug 39 aufnimmt, wodurch zwischen Spindel und Werkzeug eine Antriebsverbindung hergestellt wird. Ein Austausch von Werkzeugen zwischen dem Magazin 35 und der Spindel 42 erfolgt mit Hilfe des Armes 48.

Die Werkzeugspindel 42 ist in der Säule 30 vom Arm 48 entfernt so gelagert, daß die Spindelachse und die Längsachse der Ausnehmungen 49 und 51 des Werkzeugwechselarmes zusammenfallen, wenn der Wechselarm 48 aus der waagerechten Ruhestellung in eine senkrechte, an einem Werkzeug angreifende Stellung verschwenkt wird.

Der Antrieb vom Spindelmotor 53 aus wird auf die Spindel 42 über ein als Ganzes mit 65 bezeichnetes Drehzahlwechselgetriebe übertragen. Das Getriebe 65 kann wahlweise mit dem einen oder dem anderen von Vorgelegezahnrädern 67 oder 68 in Eingriff gebracht werden, welche beiden Zahnräder eine axial verschiebbare Zahnradeinheit 69 bilden.

• Die Zahnradeinheit 69 weist eine Keilverbindung mit der in Lagern 62 und 63 gelagerten Spindelwelle 61 auf, so daß durch eine axiale Verschiebung entweder das Zahnrad 67 oder das Zahnrad 68 in das Ausgangszahnrad 71 oder 72 des Getriebes 65 eingerückt werden kann. Mit der Zahnradeinheit 69 kann der Drehzahlbereich eingestellt werden, so daß die Spindel 42 entweder in einem niedrigen Drehzahlbereich betrieben werden kann, wenn die Zahnräder 71 und 67 miteinander kämmen, oder in einem hohen Drehzahlbereich, wenn die Zahnradeinheit 69 aus der Einstellung nach der F i g. 1 und 3 nach links verschoben wird, wobei die Zahnräder 68 und 72 miteinander in Eingriff gebracht werden.

Wie bereits erwähnt, wird das Drehzahlwechselgetriebe 65 vom hydraulischen Motor 53 über mehrere verschiebbare Zahnradeinheiten angetrieben, die mit feststehenden Zahnrädern des Getriebes in Eingriff gebracht werden. Nach der Darstellung weist das Getriebe 65 drei verschiebbare Zahnradeinheiten 81,82 und 83 auf, von denen jede Einheit aus der Normalstellung nach der F i g. 2 in eine andere Stellung verschoben werden kann, wobei ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis hergestellt wird.

Schaltstangen 91 bis 94 sind am Maschinengestell 96 in Bohrungen gleitbar gelagert und können aus einer normalen, rechts gelegenen Stellung, wie in der F i g. 4 für die Schaltstangen 91, 93 und 94 dargestellt, in eine links gelegene Stellung bewegt werden, wie in der F i g. 4 für die Schaltstange 92 dargestellt

Bei einer axialen Bewegung der Schaltstangen 94,93, 92 und 91 werden die Zahnradpaare 81,83,82 und 69 mit Hilfe von Schaltgabeln 89, 88, 87 und 86 axial verschoben. Hieraus geht hervor, daß eine axiale Bewegung einer der Schaltstangen 91 bis 94 eine entsprechende Bewegung der Schaltgabeln 86 bis 89 und damit der betreffenden Zahnradpaare bewirkt.

Die Schaltstangen werden von einer Druckflüssigkeit betätigt, die von mehreren Pumpen 121, 122 und 123 zugeführt wird, weiche gemeinsam von einem Elektromotor 124 angetrieben werden.

Bei dem dargestellten besonderen Getriebe sind die Schaltzahnradpaare normalerweise so eingestellt, daß das Getriebe die kleinste Ausgangsdrehzahl erzeugt.

Soll die Spindel 42 mit einer im hohen Drehzahlbereich liegenden Drehzahl betrieben werden, so wird ein Elektromagnet 148 eines Ventils 133 mit Strom versorgt, wobei dessen Ventilschieber 137 nach der F i g. 4 nach links verschoben wird und eine Zweigzuleitung 129 mit einer Speiseleitung 111 verbindet, die die Druckflüssigkeit in einem großen Zylinder 106 am Kopfende eines Kolbens 102 leitet Hierbei wird die Schaltstange 91 und damit das Zahnradpaar der Zahnradeinheit 69 nach der Fig.2 axial nach links bewegt, in welcher Stellung das Zahnrad 68 mit dem Ausgangszahnrad 72 des Getriebes kämmt, so daß die Ausgangsdrehzahl des Getriebes im höheren Drehzahlbereich liegt. Mit Hilfe des Bereichswechselzahnradpaares der Zahnradeinheit 69 kann das Getriebe auf sechzehn verschiedene Drehzahlen eingestellt werden, mit denen die Spindel 42 angetrieben werden kann.

Außerdem kann der Spindelantriebsmotor 53 mit zwei verschiedenen Drehzahlen dadurch betrieben werden, daß die Menge der dem Motor zugeführten Betriebsflüssigkeit verändert wird. Um den Motor 53 mit der niedrigen Drehzahl zu betreiben, wird der Ausgang der Pumpe 123 in eine Speiseleitung 150 geleitet, die mit dem Einlaß eines Richtungsventils 152 in Verbindung steht.

Wie bereits erwähnt, wird bei der dargestellten Maschine jedes in der Spindel 42 benutzte Werkzeug von der Spindel über die Keilverbindung angetrieben. Wie aus den F i g. 1 und 2 zu ersehen ist, ist die Spindel 42 mit einer Keilnut 55 versehen, die einen am Umfang des Schaftes der Werkzeuge- angeordneten Keil aufnimmt. Jedes sich in den Buchsen 36 des Magazins 35 befindliche Werkzeug muß daher eine Winkelstellung einnehmen, bei der die Übertragungsbewegung bei einer späteren Übertragung eines Werkzeuges zur Spindel 42 nicht nur zum axialen Ausrichten der Werkzeuge zum Einsetzen in die Spindel dient, sondern die Werkzeuge müssen auch so ausgerichtet werden, daß deren Keile 46 in die Keilnut 55 der Spindel eingeschoben werden können. Jede Speicherbuchse des Magazins 35 ist daher mit einer Keilnut 45 versehen, die sich in bezug auf die Achse der Speicherbuchse in einer sogenannten »9-Uhr-Stellung« befindet, wenn die betreffende Buchse an der Werkzeugwechselstation 40 steht. Bei einem sich in einer Speicherbuchse an der Werkzeugwechselstation 40 befindenden Werkzeug, z. B. 37, befindet sich der Keil in der »9-Uhr-Stellung«. Bei dieser Bedingung muß die Spindel 42 immer in derselben vorbestimmten Winkelstellung angehalten werden, so daß deren Keilnut 55 sich in Bezug auf die Spindelachse in einer »3-Uhr-Stellung« befindet. In diesem Falle dreht der Werkzeugwechselarm 48 bei einem Werkzeugtausch das aus der Speicherbuchse des Magazins an der Werkzeugwechselstation 40 herausgezogene Werkzeug als Ganzes um 180°. Bei dieser Drehung des Werkzeuges wird der Keil 46 des betreffenden Werkzeuges in die »3-Uhr-Stellung« geführt, wenn das Werkzeug auf die Spindel 42 axial ausgerichtet worden ist Bei dieser Stellung kann der Keil 46 des Werkzeuges in die Keilnut 55 der Spindel 42 eingeschoben werden, die sich gleichfalls in der »3-Uhr-Stellung« befindet. Zugleich wird das zuvor aus der Spindel 42 herausgezogene Werkzeug als Ganzes um 180° gedreht, wobei der Keil 46 des Werkzeuges in die »9-Uhr-Stellung« geführt wird, in der der Keil 46 in die Keilnut 45 einer sich an der Werkzeugwechselstation befindenden Speicherbuchse eingeschoben werden kann.

Um sicher zu gehen, daß die Werkzeuge, z. B. 37 und 39, bei der Drehung durch den Arm 48 bei einem Werkzeugtausch nicht um die eigene Achse gedreht werden, während die Werkzeuge sich in den das Werkzeug erfassenden Ausnehmungen 49 und 51 befinden, ist eine hintere Abschlußplatte 172 des Armes 48 an den Ausnehmungen 49 und 51 mit Schlitzen 173 und 174 versehen. Diese Schlitze sind so angeordnet, daß bei einer Drehung des Armes 48 in eine senkrechte, am Werkzeug angreifende Stellung der Schlitz 173 mit dem Keil 46 des Werkzeuges in Eingriff gelangt, das sich im Speichermagazin 35 an der Werkzeugwechselstation 40 befindet. Andererseits gelangt der zur Ausnehmung 51 gehörende Schlitz 174 mit dem Keil 46 des sich in der Spindel 39 befindlichen Werkzeuges in Eingriff. Führt der Arm 48 einen Austausch der Werkzeuge durch, so können die Werkzeuge sich in den Ausnehmungen 49 und 51 nicht drehen, da die in den Schlitzen 173 und 174 ruhenden Keile 46 eine solche Drehung verhindern.

Die Einstellung der Spindel 42 in eine Winkelstellung, bei der sich die Keilnut 55 in der »3-Uhr-Stellung« befindet, kann bei jedem Werkzeugwechsel durchgeführt werden oder wahlweise nur dann, wenn ein sich an der Werkzeugwechselstation 40 befindendes Werkzeug, das in die Spindel 42 eingesetzt werden soll, mit einem Keil 46 versehen ist, oder umgekehrt, wenn das in die Spindel eingesetzte Werkzeug mit einem Keil versehen ist und in die Speicherbuchse des Magazins 35 zurückbefördert werden soll.

Zum Einstellen der Spindel 42 in die genannte Winkelstellung wird das Zahnradpaar der Zahnradeinheit 69, wenn dieses sich in der Einstellung· auf den niedrigen Drehzahlbereich befindet, wie in der F i g. 3 dargestellt, über eine zusätzliche Strecke nach rechts bewegt, so daß es die in der F i g. 2 dargestellte Stellung einnimmt. In diesem Falle befindet sich eine Keilnut 176 am rechten Ende der Nabe der Zahnradeinheit 69 mit einem vorstehenden Keil 177 im Eingriff, der an einem

rtsfesten Ring 178 vorgesehen ist, in dem das Lager 63 ngeordnet ist Nachdem die Zahnradeinheit 69 in die m weitesten rechts gelegene Stellung bewegt worden ,t, in der die Keilnut 176 mit dem Keil 177 im Eingriff leht, wird das Zahnrad 67 der Zahnradeinheit 69 mit em Zahnrad 71 im Eingriff gehalten. Der Keil 177 ist so ngeordnet, daß dessen Achse in derselben waagerechten Ebene liegt, die sich durch die Achse der Spindel und er Keilnut 55 der Spindel erstreckt, wenn die Keilnut ¹J die »3-Uhr-Stellung« einnimmt. Nach dem Herstellen es Eingriffs zwischen der Keilnut 176 der Zahnradeineit 69 und dem ortsfesten Keil 177 wird die Spindel 42 ι der gewünschten vorbestimmten Winkelstellung 'istgehalten.

Die zusätzliche axiale Bewegung der Zahnradeinheit .9 wird von der Schaltstange 91 durchgeführt, die lormalerweise eine Umschaltung der Zahnradeinheit 69 ■ι den niedrigen oder hohen Drehzahlbereich durch-'jhrt, wie bereits beschrieben. Die axiale Einstellung der ,chaltstange 91 in die links gelegene Einstellung für den ohen Drehzahlbereich oder in die normale, rechts ■elegene Einstellung für den niedrigen Drehzahlbereich rfolgt mit Hilfe eines Kolbens 180, der in einem '.ylinder 181 axial bewegbar gelagert ist, welcher sich in inem am rechten Teil des Maschinengestells 96 ngeordneten Block befindet. Der Kolben 180 ist mit iner nach links erstreckenden Kolbenstange 182 -ersehen, die sich durch eine am Block vorgesehene Sohrung 183 hindurch erstreckt. Die Kolbenstange 182 •rstreckt sich in den Zylinder 106 des großen Kolbens iO2 so weit hinein, daß das Kopfende des Kolbens 102 he Rechtsbewegung des Kolbens 102 begrenzt, wenn ier Kolben 180 die am weitesten links gelegene Stellung ■innimmt. In diesem Falle erstreckt sich die Kolbenstan- -e 182 in den Zylinder 106 so weit hinein und legt die techtseinstellung des Kolbens 102 für den niedrigen )rehzahlbereich fest. Bei normalen Betriebsbedingungen wird dem Zylinder 181 die Druckflüssigkeit an der Kopfseite des Kolbens 180 zugeführt, so daß der Kolben 180 nach links verschoben festgehalten wird. Zu diesem /.weck wird die Druckflüssigkeit aus der Pumpe 121 in •ine Leitung 127 geleitet und strömt in eine gemeinsame Verteilungsleitung 184, die an dem am weitesten rechts ;elegenen Ende zu einem Einlaß eines elektromagneusch betätigten Steuerventils 185 führt.

Der Elektromagnet 186 des Ventils 185 ist normalerweise stromlos, so daß dessen Schieber 189 von einer i^;eder in die am weitesten rechts gelegene Stellung gedrückt wird. In diesem Falle leitet das Ventil 185 die Druckflüssigkeit in der Leitung 184 zu einer angeschlossenen Leitung 187, die zum Zylinder 181 führt Während des normalen Drehzahlwechsels bei dem Getriebe 65 wird der Kolben 180 immer in der linken Einstellung gehalten, wobei die Grenze der Rechtsbewegung der .Schaltstange 91 festgesetzt wird, wenn diese in die Einstellung für den niedrigen Drehzahlbereich bewegt wird. Soll jedoch die Spindel in die vorbestimmte Winkelstellung gedreht werden, so wird der Elektromagnet 186 mit Strom versorgt, wobei der Schieber 189 des Ventils 185 nach links bewegt wird mit der Folge, daß die Leitung 187 mit einer Rückleitung 188 verbunden wird, die mit einer gemeinsamen Rückleitung 141 in Verbindung steht Erhält der Elektromagnet 186 Strom, so wird der Zylinder 181, in dem der Kolben 180 gelagert ist, mit dem Vorratsbehälter 125 verbunden, so daß der Kolben 180 sich im Zylinder 181 ungehindert nach rechts bewegen kann. Unter der Annahme, daß der Elektromagnet 148 des Ventils 133 zuvor abgeschaltet wurde, so daß der Schieber 137 des Ventils 133 in der rechts gelegenen Stellung steht, wie dargestellt, so ist der Zylinder 106, in dem der Kolben 102 gelagert ist, über eine Leitung 144 gleichfalls mit der Rückleitung 141 verbunden. In diesem Falle wirkt die Druckflüssigkeit im kleinen Zylinder 97 auf das Ende der Schaltstange 91 ein und verschiebt diese über eine kleine Strecke weiter nach rechts. Die Zahnradeinheit 69 wird daher aus der Stellung nach der Fig.3 axial nach rechts in die in der Fig.2 dargestellte Stellung verschoben, in der die Keilnut 176 mit dem ortsfesten Keil 177 im Eingriff steht. In diesem Falle nimmt die Spindel 42 die vorbestimmte Winkelstellung ein, bei der die Keilnut 55 sich in der »3-Uhr-Stellung« befindet

Diese Einstellung der Spindel 42 erfolgt, wenn der Spindelmotor 53 mit einer Kriechdrehzahl betrieben wird, die kleiner ist als die normale niedrige Drehzahl. Da der Spindelantriebsmotor 53 umsteuerbar ist und die Spindel im Uhrzeigersinne und im Gegensinne antreiben kann, muß zum Einstellen der Spindel 42 auf die vorbestimmte Winkelstellung für den Motor ein bestimmter Drehsinn gewählt werden. Zu diesem Zweck wird der Motor 53 so betrieben, daß er die Spindel 42 nach der F i g. 1 im Uhrzeigergegensinne antreibt. Für die Zwecke der Beschreibung wird angenommen, daß sowohl der Motor 53 als auch die Spindel 42 sich in demselben Sinne drehen, so daß eine Angabe in Bezug auf den Drehsinn sich auf den Motor 53 sowie auf die Spindel 42 bezieht

Der Antrieb des Spindelmotors 53 mit einer Kriechdrehzahl erfolgt durch Betätigen eines Drehzahlwählventils 156. Zu diesem Zweck wird ein zum Ventil 156 gehörender Elektromagnet 191 mit Strom versorgt, wobei der Ventilschieber 155 nach links bewegt wird mit der Folge, daß das Ventil 156 die Druckflüssigkeit aus einer Leitung 157 in eine angeschlossene Leitung 192 leitet. Die Leitung 192 steht mit einer Leitung 193 in Verbindung, die zwischen ein Rückschlagventil 194 und ein druckkompensiertes Strömungssteuerventil 195 geschaltet ist.

Wie in der Fig.4 dargestellt, steht die Leitung 193 noch mit einer Zweigleitung 198 in Verbindung, die zu einem Einlaß eines elektromagnetisch betätigten Strömungssperrventils 200 führt Zu dieser Zeit nimmt der Schieber 199 des Strömungssperrventils 200 seine dargestellte normale rechte Stellung ein und sperrt den Durchfluß durch das Ventil ab. Die Druckflüssigkeit aus der Leitung 157 wird daher bei Betätigung des Ventils 156 in die Leitung 192 geleitet und strömt in die Leitung

193. Die die Druckflüssigkeit in die Speiseleitung 157 fördernde Pumpe 122 weist eine feststehende Verdrängung und eine kleinere Kapazität als die Pumpe 123 auf. Da der Spindelantriebsmotor 53 für einen Lauf mit einer Kriechdrehzahl nur einen verhältnismäßig kleinen Anteil an dem von der Pumpe 122 geförderten Volumen benötigt, wird das druckkompensierte Strömungssteuerventil 195 so eingestellt, daß es das überschüssige Volumen der Druckflüssigkeit am Motor 53 vorbeileitet und über eine Rückleitung 209 dem Vorratsbehälter 125 wieder zuführt Der Rest des Flüssigkeitsvolumens strömt durch das Rückschlagventil 194 in eine Leitung 205 und aus dieser in den Motor 53, wobei dieser mit der Kriechdrehzahl betrieben wird. Zugleich mit dem Elektromagneten 191 des Ventils 156 wird auch ein Elektromagnet 163 des Richtungsventils 152 mit Strom versorgt Hierbei wird dessen Schieber 160 nach rechts bewegt, wobei das Ventil 152 eine Leitung 162 mit einer Rückleitung 165 in Verbindung setzt Wird dem Motor

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53 für den Antrieb mit der Kriechdrehzahl Druckflüssigkeit über die Leitung 205 zugeführt, so strömt die Flüssigkeit aus dem Motor 53 in die Leitung 162 ab und durch Betätigen des Ventils 152 in die Leitung 165 und zum Vorratsbehälter 125 zurück.

Die dem Motor 53 durch die Leitung 205 zugeführte Druckflüssigkeit strömt ferner in eine Leitung 164 und bei Betätigung des Ventils 152 in die Leitung 150. In der Leitung 150 ist jedoch ein Rückschlagventil 206 angeordnet, das eine Strömung durch die Leitung 150 nach links verhindert. Die in die Leitung 150 durch das Ventil 152 einströmende Flüssigkeit übt daher eine zusätzliche Schließkraft auf das Ventil 206 aus, die stärker als die Kraft ist, für die das Ventil 206 eingestellt ist. Zu dieser Zeit strömt der Ausgang der ein großes Volumen aufweisenden Pumpe 123 in die Leitung 150, und da das Rückschlagventil 206 zu diesem Zeitpunkt eine nach rechts gerichtete Strömung nicht zuläßt, so folgt die Flüssigkeit dem Pfad des geringsten Widerstandes und strömt in eine Leitung 151 ein. Aus der Leitung 151 strömt die Druckflüssigkeit bei Betätigung des Ventils 156 in eine Rückleitung 154 und von dort über eine Leitung 158 in den Vorratsbehälter 125 zurück.

Die axiale Verschiebung der Zahnradeinheit 69 nach rechts wird von der Flüssigkeit bewirkt, die aus der Pumpe 121 mit veränderbarer Verdrängung erhalten wird, die die Flüssigkeit dem Strömungskreis unter einem gleichbleibenden Druck zuführt. Zugleich wird der Motor 53 im Uhrzeigergegensinne mit der Kriechdrehzahl von der Flüssigkeit aus der Pumpe 122 mit feststehender Verdrängung betrieben. Wird die Schaltstange 91 nach rechts in die Einstellung auf den niedrigen Drehzahlbereich verschoben und die Versorgung des Zylinders 181 mit Druckflüssigkeit unterbrochen, so daß der Kolben 180 sich ungehindert axial nach rechts bewegen kann, so wird die Schaltstange 91 weiterhin nach rechts beaufschlagt und drückt die Zahnradeinheit 69 eine weitere Strecke nach rechts, um die Keilnut 176 mit dem Keil 177 in Eingriff zu bringen. Sollte bei dieser zusätzlichen Rechtsbewegung der Zahnradeinheit 69 die Stirnfläche der Nabe der Zahnradeinheit 69 gegen die axiale Stirnfläche des ortsfesten Keiles 177 stoßen, so wird die Belastung des Motors 53 erhöht, so daß der Lauf des Motors verlangsamt wird. Infolgedessen erhöht sich der Druck der dem Motor zugeführten Flüssigkeit und damit das Motordrehmoment, so daß der Motor 53 die Spindel nach wie vor mit der Kriechdrehzahl antreibt Nachdem das Zahnradpaar der Zahnradeinheit 69 so weit gedreht worden ist, daß die Keilnut 176 axial auf den ortsfesten Keil 177 ausgerichtet worden ist, bewirkt der fortgesetzte Druck auf das linke Ende der Schaltstange 91, daß die Keilnut 176 mit dem ortsfesten Keil 177 in Eingriff gelangt Da die Pumpe dem Motor 53 fortgesetzt Druckflüssigkeit zuführt, bewirkt die erhöhte Belastung des Motors als Folge des Reibeingriffs zwischen der Keilnut 176 und dem ortsfesten Keil 177, daß die Pumpe ihren Hub so ändert, daß dem Motor 53 die Druckflüssigkeit unter einem erhöhten Druck zugeführt wird, damit die Spindel nach wie vor mit der Kriechdrehzahl angetrieben wird. Da aber der Eingriff der Keilnut 176 in den Keil 177 eine Drehung der Spindel 42 zwangsläufig verhindert, kann der Motor 53 die Spindel 42 nicht mehr drehen mit der Folge, daß die Pumpe 122 einen so hohen Ausgangsdruck erzeugt, der zu einer Beschädigung des Strömungskreises, des Motors 53 und der Pumpe 122 führen würde. Dies könnte eine Abscherung des Keiles 177 zur Folge haben. Um dies zu verhindern und den Druck auf einen vorbestimmten Sicherheitswert zu begrenzen, ist in den Strömungskreis eine druckempfindliche Fühleinrichtung eingeschaltet. Bei der beschriebenen Maschine besteht diese Einrichtung aus einem einstellbaren Überdruckventil 215, das sich bei einem vorbestimmten Druck öffnet. Das Ventil 215 wird so eingestellt, daß dem Motor 53 die Flüssigkeit mit einem Druck

ίο zugeführt wird, bei dem zwischen den Seitenflächen der Keilnut 176 und des Keils 177 eine feste Anlage aufrechterhalten wird.

Zu diesem Zweck wird das Überdruckventil 215 in den Strömungskreis des Motors eingeschaltet, nachdem zwischen der Keilnut 176 und dem Keil 177 ein Eingriff hergestellt worden ist. Hierzu ist vorgesehen, daß in der vorbestimmten Winkelstellung der Spindel ein Schalter 218 betätigt wird, der in der Säule 30 am Getriebe 65 befestigt ist. Steht das Zahnradpaar der Zahnradeinheit 69 in der am weitesten rechts gelegenen Stellung, bei der die Keilnut 176 mit dem ortsfesten Keil 177 im Eingriff steht, wie in der F i g. 2 dargestellt, so wird der Schalter 218 betätigt und versorgt einen Elektromagneten 219 des Strömungssperrventils 200 mit Strom. Erhält der Elektromagnet 219 Strom, so wird der Ventilschieber 199 nach links bewegt, wobei das Strömungssperrventil 200 die Leitung 198 mit einer Leitung 208 verbindet. In diesem Falle strömt ein Teil der zum Motor 53 geleiteten Flüssigkeit durch das Ventil 200 und durch das entsprechend eingestellte Überdruckventil 215 und kehrt über die Leitung 209 zum Vorratsbehälter 125 zurück. Der Druck in der Leitung 193 wird daher auf einen vorbestimmten Wert begrenzt, der ausreicht, um den Motor so in Betrieb zu halten, daß eine Seitenfläche 211 der Keilnut 176 mit einer Seitenfläche 212 des ortsfesten Keiles 177 in fester Berührung gehalten wird.

Der Schalter 218 wird von einer Stange 221 betätigt,

die in einer Bohrung an einem Kappenglied 222 des Getriebegehäuses gleitbar gelagert ist. Die Betätigungsstange 221 erstreckt sich vollständig durch die Bohrung hindurch bis nahe an das Betätigungsglied des Schalters 218 und ist am entgegengesetzten Ende mit der Schaltgabel 86 der Schaltstange 91 und des Zahnradpaares der Zahnradeinheit 69 verbunden. Wird die Schaltstange 91 und damit die Zahnradeinheit 69 axial nach rechts bewegt, so wird auch die Betätigungsstange 221 nach rechts bewegt. Bei einer Bewegung der Zahnradeinheit 69 aus der Stellung nach der F i g. 3 nach rechts in die Stellung "nach der Fig.2 wird die Betätigungsstange 221 aus der Stellung nach der F i g. 4 nach rechts über eine zusätzliche Strecke bewegt, wobei der Schalter 218 betätigt wird.

Um die Spindel 42 freizusetzen, so daß diese sich unbehindert drehen kann, wird das Zahnradpaar der Zahnradeinheit 69 aus der Stellung nach der F i g. 2 nach links in die Stellung nach der F i g. 3 bewegt, wobei die Keilnut 176 vom ortsfesten Keil 177 gelöst wird. Bei dieser Stellung befindet sich das Zahnradpaar der Zahnradeinheit 69 immer noch in der Einstellung für den niedrigen Drehzahlbereich, bei der das Zahnrad 67 mit dem Zahnrad 71 kämmt. Eine axiale Bewegung der Zahnradeinheit 69 nach links zum Lösen der Keilnut 176 vom ortsfesten Keil 177 erfolgt, wenn die Stromversorgung des Elektromagneten 186 des Ventils 185 unterbrochen wird. In diesem Falle setzt das Ventil 185 die Speiseleitung 184 mit der Leitung 187 in Verbindung, so daß dem Zylinder 181 Druckflüssigkeit am Kopfende des Kolbens 180 zugeführt wird. Da der Kolben 180

einen größeren Querschnitt aufweist als das im Zylinder 97 ruhende Ende der Schaltstange 91, so wird der Kolben 180 von der Druckflüssigkeit nach links über die gesamte Bewegungsstrecke hinweg bewegt, bis eine Schulter 223 am Stangenende des Kolbens 180 gegen eine Fläche 224 der Wand stößt, durch die sich die Stange 182 des Kolbens 180 erstreckt. Der nach links bewegte Kolben 180 wirkt auf den Kolben 102 der Schaltstange 91 ein und bewegt diese nach links, wobei auch die Schaltgabel 86 und damit das Zahnradpaar der Zahnradeinheit 69 nach links bewegt und die Keilnut 176 vom ortsfesten Keil 177 entfernt wird.

Wird die Stromversorgung des Elektromagneten 186 des Ventils 185 unterbrochen, so wird auch die Stromversorgung des Elektromagneten 191 des Drehzahlsteuerventils 156 für den Motor sowie des Elektromagneten 163 des Richtungsventils 152 unterbrochen. Hierbei wird der Schieber 155 des Ventils 156 in die Mittelstellung zurückgeführt, so daß das Ventil 156 die Druckflüssigkeitsleitung 157 mit der Leitung 154 in Verbindung setzt, die den Ausgang der Pumpe 122 zum Vorratsbehälter 125 zurückleitet. Ebenso wird der Ausgang der Pumpe 123 über die Leitung 150, das Ventil 152 und über die Leitungen 165 und 158 zum Vorratsbehälter 125 zurückgeleitet.

Bei einer Bewegung der Schaltstange 91 nach links wird auch die Schaltgabel 86 und damit die Betätigungsstange 221 nach links bewegt, wobei diese sich vom Betätigungsglied des Schalters 218 entfernt und diesen freisetzt mit der Folge, daß die Stromversorgung des Elektromagneten 219 des Strömungssperrventils 200 unterbrochen wird, so daß dessen Ventilschieber 199 in die Normalstellung zurückkehrt und den Durchlaß durch das Ventil 200 sperrt. Befinden sich die Ventile 185 und 200 in der normalen Stellung nach der F i g. 4, so ist das Getriebe 65 auf den normalen Betrieb eingestellt, so daß die Spindel innerhalb des Drehzahlbereiches des Getriebes 65 mit jeder gewählten Drehzahl betrieben werden kann.

Das Strömungssperrventil 200 läßt grundsätzlich eine Erhöhung des Druckes der dem Motor 53 zugeführten Druckflüssigkeit zu, so daß sich das Drehmoment des Motors erhöht, wenn der Motor stärker belastet wird, und wenn dieser die Spindel mit der Kriechdrehzahl antreibt. Der Motor wird stärker belastet, wenn die axiale Stirnfläche der Nabe des Zahnradpaares der Zahnradeinheit 69, an der sich die Keilnut 176 befindet, an der axialen Stirnfläche des ortsfesten Keiles 177 anliegt. Nimmt jedoch die Keilnut 176 den ortsfesten Keil 177 auf, so wird der Motor 53 viel stärker belastet mit der Folge, daß der Druck der dem Motor 53 zugeführten Druckflüssigkeit ansteigt Dieser hohe Druck ist höchst unerwünscht, da dieser den Keil 177 stark belastet und eine Abscherung vom Ringkörper 178 verursachen kann, wie bereits beschrieben. Das Ventil 200 wird daher so betätigt, daß die dem Motor 53 zugeführte Druckflüssigkeit über das Ventil 215 abgeleitet wird, das so eingestellt wird, daß das Drehmoment des Motors 53 gerade ausreicht, um die Keilnut 176 mit dem Keil 177 im Eingriff zu halten, so daß die Spindel 42 in der vorbestimmten Winkelstellung in ausreichendem Maße festgehalten wird.

Die beschriebene Ausführungsform kann dadurch abgeändert werden, daß das Strömungssperrventil 200 weggelassen, das Überdruckventil 215 jedoch beibehalten wird. Hierbei würde die Leitung 208 mit der Leitung 198 direkt verbunden werden. Bei dieser Anordnung müßte das Überdruckventil 215 so eingestellt werden, daß dem Motor 53 die Flüssigkeit unter einem verhältnismäßig hohen Druck zugeführt wird, so daß der Motor 53 die Spindel 42 mit der Kriechdrehzahl betreiben kann, wenn die axiale Stirnfläche des Zahnradpaares der Zahnradeinheit 69 an der Stirnfläche des ortsfesten Keiles 177 anliegt. Das Drehmoment des Motors 53 muß dabei so groß sein, daß die Reibung zwischen den aneinanderliegenden Flächen überwunden werden kann. Ist der Eingriff zwischen der Keilnut 176 und dem Keil 177 hergestellt, so wird die Erhöhung des Druckes der dem Motor 53 zugeführten Flüssigkeit vom Überdruckventil 215 beseitigt, so daß mit Sicherheit erreicht wird, daß der Druck im Strömungskreis nicht den vorbestimmten Druck übersteigt, der erforderlich ist, damit der Motor 53 die Spindel 42 mit der Kriechdrehzahl betreiben kann, wenn die Stirnfläche der Nabe der Zahnradeinheit 69 an der Stirnfläche des Keiles 177 anliegt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform sind jedoch beide Ventile 200 und 215 vorgesehen, wobei das Überdruckventil 215 so eingestellt wird, daß der Druck der dem Motor 53 zugeführten Flüssigkeit auf einer Höhe gehalten wird, bei der die Seitenfläche 211 der Keilnut 176 sicher mit der Fläche 212 des Keiles 177 im Eingriff gehalten wird, wenn der Keil 177 in der Keilnut 176 sitzt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einstellen der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine in eine vorbestimmte Winkelstellung mit einer von einem Spindelantriebsmotor mit einem bestimmten Drehmoment angetriebenen Arbeitsspindel, mit einer Keilnut und einem Keil, durch deren Eingriff ineinander die Spindel in einer vorbestimmten Winkelstellung anhaltbar und verriegelbar ist, und mit einem Hilfsantrieb zum Einstellen der Keilnut und des Keils auf die Spindelverriegelungsstellung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Vermindern des Drehmomentes des Spindelantriebsmotors (53) in der Spindelverriegelungsstellung vorgesehen ist, wobei durch das verminderte Drehmoment die feste Anlage zwischen dem Keil (177) und der Keilnut (176) zum exakten Festhalten der Spindel aufrechterhaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem hydraulischen Motor als Spindelantriebsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vermindern des Drehmoments aus einem in den Strömungskreis des hydraulischen Motors eingeschalteten Überdruckventil (215) besteht, durch das der Druck der dem Motor (53) zugeführten Betriebsflüssigkeit herabsetzbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungssperrventil (200) vorgesehen ist, durch das normalerweise die Strömung zum Überdruckventil (215) absperrbar ist und bei dessen Betätigung das Überdruckventil (215) in den Strömungskreis des Motors einschaltbar ist, und daß ein in der Spindelverriegelungsstellung betätigter elektrischer Schalter (218) vorgesehen ist, durch den das Strömungssperrventil (200) betätigbar ist.