DE1777160A1

DE1777160A1 - Stellvorrichtung zur Einstellung einer vorgegebenen Winkellage der ruhenden Hauptspindel einer automatischen Drehmaschine

Info

Publication number: DE1777160A1
Application number: DE19681777160
Authority: DE
Inventors: Schachte John Jacob
Original assignee: Kearney and Trecker Corp
Current assignee: Kearney and Trecker Corp
Priority date: 1967-09-15
Filing date: 1968-09-13
Publication date: 1970-12-23
Also published as: JPS4947355B1; US3483767A; CH480898A; GB1229479A; US3483767B1

Description

Patent

Dr.-lng. von Kreisler Dr.-tag. scnonwuiu Dr. Ing.Th.Meyer Dr.Fues Dipl.-Chem.Alek von Kreisler Dipl.-Chem. Carola Keller Dr.-lng. Klöpsch Köln, Deichmannhau· *| 777160

12. Sep. 1968

Kearney & Trecker Corporation,

IICCO Theodore Trecker Way, Milwaukee, Wisconsin, U.S.A.

Stellvorrichtung zur Einstellung einer vergegebenen Winkellage der ruhenden Hauptspindel einer automatischen

Drehmaschine.

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung zur Einstellung einer vorgegebenen Winkellage der ruhenden Hauptspindel einer automatischen Drehmaschine, deren Arbeitsantrieb, insbesondere über ein hydraulisches Kupplungsgetriebe, im gev/ählten Drehsinn und'Übersetzungsverhältnis einschaltbar und deren Spindel andererseits in ihrer Ruhelage um einen Winkelbetrag gegenüber dem Spindelkopf der Maschine mit elektronischen bzw. hydraulischen Steuermitteln durch einen Servomotor veränderlich .,'einstellbar ist,

Die bisher bekannten Stellvorrichtungen waren nur von Hand über entsprechende Stellräder zu betätigen oder, soweit eine elektronische Steuerung eingesetzt wurde, auch nur zum gleichartigen Vorschub der betreffenden Handräder bzw. Spindeln geeignet. Damit waren jedcch notwendigerweise alle durch das Spiel der beteiligten Stellvorrichtungen zwangsläufig gegebenen Ungenauigkeiten nicht zu beseitigen, insbesondere war eine sehr genaue Einregelung der Winkellage mit elektronischen

009852/0940

BAD ORIGINAL '

Hilfsmitteln kaum möglich, es sei denn mit aufwendigen. Zusatzgeräten, die sich weder wirtschaftlich trägen noch mit der Arbeitsweise einer automatischen Drehmaschine, beispielsweise eines Einspindel-rrehautcmaten vereinigen lassen würden.

Es ist deshalb Aufgate der Erfindung, -eine wesentlich genauer arbeitende Stellvorrichtung zu schaffen, die auch in zuverlässiger Weise mit elektronischen und hydraulischen Geräten eine sehr genaue Einstellung des vorgegebenen Winkels in wiederholbarer Weise und möglichst auch selbsttätig steuerbar ergeben kann.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich deshalb mit der Aufgabe, eine genau arbeitende mechanische Stellvorrichtung mit einem steuerbaren Antrieb zu schaffen, dessen Steuerung zur Anpassung an die Antriebsvorrichtung einer Spindel bei ihrer Arbeitsdrehung einerseits und andererseits zur einstellbaren Winkeldrehung der ruhenden Spindel nach Eeendigung ihrer Arbeitsdrehung in gleicher Weise geeignet ist. Außerdem müssen die Antriebsvorrichtungen für die *Arbeitsdrehung der Spindel einkuppelbar sein sowie andere Stellmittel unabhängig davon wahlweise so arbeiten, daß jeweils die vorgegebene Winkeldrehung genau eingestellt wird. Dazu sollen die erforderlichen Steuergeräte für die Einkupplung bzw. Einschaltung der Antriebsvorrichtungen auch so ausgelegt werden, daß die betreffende Kupplung für die Arbeitsdrehung der Spindel und die Einschaltung für die Drehung der ruhenden Spindel jeweils unabhängig voneinander und möglichst zuverlässig arbeiten können. "

Bei einer Werkzeugmaschine wird in vielen Fällen verlangt, daß die Konstruktion eine sehr genaue Winkellage der drehbaren Spindel gegenüber einem vorgegebenen Eezugsvrinkel

009852/0940

BAD ORIGINAL

einzustellen gestattete Diese genaue Einstellung wird für ganz verschiedene praktische Zwecke benötigt. Eeispielsweise bei einer Drehbank soll die das Werkstück tragende Spindel eine genaue Ausrichtung zur Übereinstimmung der Spindelachse mit dem betreffenden Werkstück haben, während dieses in eine andere Arbeitslage übertragen wird» Dies kann im Falle einer Revolver-Drehbank der Fall sein und auch dann, wenn das betreffende Werkstück in eine gewünschte Winkeldrehung gegenüber dem betreffenden Schneidwerkzeug eingestellt werden seil, wenn ein weiterer Arbeitsgang, beispielsweise die Anordnung gleichmäßiger Bohrungen auf dem Umfang einer plangedrehten Flanschfläche, einwandfrei ausgeführt werden muß: Bisher war es üblich, eine normale Antriebsverrichtung zu benutzen, um die betreffende Spindel sowohl in beiden Drehrichtungen anzutreiben, als auch die Winkellage der Werkstückspindel einzustellen» Benutzt ir.sn die gleiche Antriebsverrichtung zur Einstellung der

Werkstückspindel, die auch die Aufgabe erfüllt, den Antrieb zur Drehung der Spindel auszuführen, dann ist eine genaue Winkeleinsteilung sehr schwierig, wenn nicht unmöglich zu erreichen^ Die Ursache dafür ist die verhältnismäßig große Anzahl einzelner Maschinenteile, die man für einen brauchbaren Spindelantrieb für die übliche Arbeitsweise oder "Umdrehungs-Eewegung" braucht* Durch die vorliegende Erfindung soll eine Möglichkeit angegeben werden, wie man die von der Antriebsverrichtung getrennte und sehr genau arbeitende Stellvorrichtung konstruieren kann, die es ermöglicht, die Spindel in der gewünschten Winkellage mit einem hohen Grad von. Genauigkeit zuverlässig einzustellen, wenn die Antriebsvorrichtung für die Arbeitsdrehung der Spindel ausgeschaltet ist ο Biese Forderung läßt sich in zuverlässiger V/eise gemäß der Erfindung dadurch erfüllen, daß die Spindel über

009852/0940

BAD ORIGINAL

eine Zahnradkupplung sehr genau auf den vorgegebenen Bezugswinkel "0" einzuregeln und dabei gegenüber einem Untersetzungsgetriebe des Servomotors durch eine hydraulische Steuereinrichtung über eine Zahnradkupplung erfaßbar ist, während zur Stellbewegung in die vorgegebene Winkellage der Arbeitsantrieb der Spindel ausgeschaltet und die Einschaltung der hydraulischen Steuereinrichtung vorzugsweise zweistufig mit selbsttätig bewegungsabhängiger.Schaltkcntaktenüberwacht scwie der Antrieb für die Arbeitsdrehung öev Spindel selbsttätig ausgeschaltet ist. Man erhält also eine verbesserte Werkstückspindel für eine Drehbank, bei der zwei verschiedene Antriebs- bzw« Stellvorrichtungen zusammenwirken« Einmal wird die Antriebsverrichtung dazu benutzt, um die Spindel in Arbeitsdrehung oder "Umdrehungs"-Tätigkeit zu versetzen, während die andere Stellvorrichtung dann mit der Spindel in Verbindung gebracht und benutzt wird, wenn die Winkellage der ruhenden Spindel in eine gewünschte vorgegebene Stellung genau eingeregelt werden soll» Eei der ersten und eigentlichen Arbeitseinstellung zur Erzeugung der Umdrehungen wird die Werkstückspindel mit einem Antriebsmotor durch ein hydraulisches Stufengetriebe mit einem entsprechend auf verschiedene Geschwindigkeiten einstellbaren Rädergehäuse in Verbindung gebracht. Dabei bewirken die hydraulischen Kupplungen die Kraftübertragung, und z-;ar in beiden Drehrichtungen der Spindel und auch in einem Langsamgang, der die Spindel mit einer sehr geringen Drehzahl antreibt. Andererseits wird die Spindel, wenn ihre Einstellung in eine vorgesehene Winkellage erwünscht ist, vcn den zuerst genannten Antriebsvorrichtungen entkuppelt und mit einem hydraulisch gesteuerten Servomotor über ein Übersetzungsverhältnis von zweckmäßig l80 : 1 bewegt., Dazu dient eine Eogenzahn-Kettenrad-Ver··

00.9852/0940 BAD

zahnung, die auch als Spiral-Kegelrad-Verzahnung bekannt ist, sowie ein einrückbares Zahnradgetriebe, Kelches als Antriebskupplung unmittelbar an der Endseite der V.'erk^ stückspindel angreift» Die zweite, mit dem Servomotor und einem entsprechenden Untersetzungsgetriebe in Verbindung stehende Stellvorrichtung wird dazu durch eine in axialer Richtung längsverschiebliche hydraulische Steuereinrichtung zum Einlegen des Zahnradgetriebes in Eingriff mit der Werkstückspindel gebracht, wozu ein verschiebliches Zahnrad des Getriebes dient, das eine Schaltgabel frei drehbar mitnimmt und zum Eingriff mit dem dazu komplementären Zahnrad bringt, vorzugsweise in Form zweier zueinander komplementärer Stirnzahnringe mit Bogenverzahnung. Der nicht verschiebliche Zahnring ist dazu festsitzend am Endabschnitt der Werkstückspindel angeordnet < > Die axiale Stellbewegung des frei drehbaren Zahnringes wird in vorteilhafter Weise zweistufig von der hydraulischen Stellvorrichtung über selbsttätige und stellungsabhängige Schalter kontrolliert ο Der einzustellende Drehwinkel wird von einer automatischen Nachstelleinheit des Servomotors eingeregelt, die ihrerseits elektronische Kommandokreise umfaßt und eingangsseitig sowohl mit einem Stellantrieb als auch mit einem Datengeber in Verbindung steht,,

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stellvor-■ richtung ist in den Zeichnungen dargestellt* Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf den Spindelstock einer Drehmaschine, und zwar teilweise geschnitten zur Darstellung der Hauptspindel und ihrer Antriebsvorrichtungen,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1, teilweise gebrochen im Bereich der FUhrungsgabel des langsverschiebllchen Zahnringes der Stellvorrichtung,

009852/0940

BAD ORtQtNAI.

Fig« 3 Qinon vqrgrcßsrtan TaiiLsehnltt, teils Draufsicht, teils Schnitt in der Ebene nach Linie 3-3 in FIg₀ 2 durch den Spindelkopf, und zwar im vresentlichen links der Linie 2-2 in PIg₀ 1 und

Fig, 4 das Strcmschaltbild eines Teiles der Kontrollschaltung mit den Kcmmandostrcmkreisen, sowie

Figo 5 das schematische Blockschaltbild. für< das Zusammenwirken der elektronischen Nachstelleinheit mit einem Datengeber und der Kontrolleinheit zur Steuerung des Servomotors,

In den Zeichnungen veranschaulicht speziell Fig, I den Spindelkopf einer Drehmaschine, mit den Merkmalen der er·· findungsgemäßen Stellvorrichtung, wobei die Maschine allgemein ein Hauptspindelgehäuse 10, auch Spindelkopf genannt, umfaßt, der in üblicher Weise auf dem nicht dargestellten Maschinenbett aufruht. Die zur Arbeitsdrehung mit einem Antriebsmotor angetriebene Hauptspindel 11 ist ohne nähere Bezeichnung ihrer konstruktiven Einzelheiten aus der Zeichnung ersichtlich und in bekannter Weise drehbar im Spindelkopf 10 gelagert, sowie im vorliegenden Fall eine Werkstückspindel.

Die Spindel 11 der Drehmaschine kann in der einen oder anderen der beiden Drehrichtungen angetrieben werden, sie kann außerdem entweder in Arbeitsdrehung oder in Eingriff mit der vergesehenen Winkeleinstellung sein und hat zusätzlich Raum für eine selbsttätige Festspannung des betreffenden Werkstückes. Für die EinregeXung einer bestimmten Winkellage der ruhenden Spindel 11 sind Steuer-

009852/0940

BAD

— ι ~

Verrichtungen vorgesehen und gleichermaßen dazu, diese Winkellage auch gegenüber einem Eezugswinkel einzuhalten, der an der Drehmaschine durch eine entsprechende Markierung 120 ablesbar ist* Die vergegebene Winkelstellung der Spindel wird in Anbringung eines Werkstückes an der Spindel benötigt oder auch zu dem Zweck, eine genaue Übereinstimmung zwischen dem Werkstück und der Spindel einerseits zu erhalten und andererseits auch die Lage des Werkstückes in einer verbestimmten Winkeiebene zur Durchführung eines vreiteren Arbeitsganges mit einem nicht dargestellten Schneidwerkzeug sicherzustellen, Beispielsweise kann eine Bohrmaschine nach einem beendeten Drehvorgang bei ruhender Werkstückspindel unter Einhaltung genauer .Winkelschritte parallel zur Spindel einen gleichförmigen Kranz vcn Bohrungen oder auch senkrecht zur Spindelachse radiale Bohrungen im betreffenden Werkstück ausführen, Desgleichen können einzelne Flächen des gedrehten Werkstückes in bestimmten Winkeln zueinander plangeschliffen werden cder andere sehr genau winkelabhlinglge 'Arbeiten bei gleicher Einstellung des betreffenden Werkstückes durchgeführt werden, wcbei in jedem Falle die erfindungsgemäße Stellvorrichtung eine umständliche Vermessung des Werkstückes erübrigt«

Bei der Arbeitsweise cder Umdrehungsstellung der Werkstückspindel 11 wird diese wahlweise in einer vcn einer Mehrzahl vcn möglichen Drehzahlen durch die Arbeitsweise eines elnschiebbaren Vorgeleges 12 angetrieben, das gleichfalls innerhalb des Spindelkopfes 10 untergebracht ist Die übertragung des Vorgeleges 12 auf die Werkstückspindel 11 erfolgt mittels eines Stufenzahnrades 13 für zwei UtertragungsverhUltnisse. Das Stufenzahnrad 13 kann seinerseits wahlweise, und zwar/entgegengesetzte Richtungen verschoben und dadurch mit einem oder dem anderen der hel'ler; auf der Spindel 11 befestigten Zahnräder lh oder

009852/0940 BAD ORIGINAL

15 in Eingriff kommen, um die Werkstückspindel 11 mit entsprechender Drehzahl anzutreiben» Die Leistung zum Antrieb der Werkstückspindel 11 wird wahlweise.mit verschiedener Drehgeschwindigkeit vom. Ritzel, eines Antriebsmotors 18 aufgebracht, welcher seitlich am Spindelkopf IO befestigt ist, .Dazu wird die Ausgangsleistung des Antriebsirctcrs 18 über das Vorgelege 12 durch das Zusammenwirken e.iner Reihe von hydraulischen Kupplungen übertragen» Eine Antriebskopplung 20 überträgt die Leistung vom Motor 18 auch auf direktem Wege über eine Welle JO für den weiteren Antrieb der Spindel lic Entgegen dem Uhrzeigersinn arbeitet eine hydraulische Kupplung 21 und im Uhrzeigersinn eine selche Kupplung 22. Beide sind dazu vorgesehen, die gewünschte Drehrichtung der Werkstückspindel 11 wahlweise einzuschalten und ihre Funktionsweise ergibt sich aus Figo 1. Schließlich ist noch eine hydraulische Kupplung 23 für den Langsamgang vorgesehen, in welchem die Spindel nur mit einer sehr geringen Drehzahl angetrieben wird« Die genannten hydraulischen Kupplungen arbeiten in bekannter Weise. So wird beispielsweise zum Einschalten der Kupplung 23 für den Langsamgang die Erregerwicklung 28A eines Magnetventils 28 unter Strom gesetzt, so daß der hydraulische Arbeitsdruck einer nicht dargestellten hydraulischen Truckquelle auf die Kupplung 23 einwirkt und diese einschaltet« Die Kupplung 23 wird wieder ausgeschaltet, nachdem die Erregerwicklung 28A, die das Magnetventil 28 steuert, stromlos geworden und der hydraulische Steuerdruck über einen nicht dargestellten Verratsbehälter entlastet ist ο

Bei einer Umdrehungseinstellung zum Antrieb der Werkstückspindel läuft der Antriebsmotor 18 bekanntlich gleichmäßig um, Zu dem Zweck, die Werkstückspindel 11 anzudrehen, wird die Kupplung 20 eingeschaltet und gleichzeitig damit die eine oder die andere eier beiden Kupplungen 21 oder 22, die

009652/0940

*·■■■ BAD

den Drehsinn bestimmen, je nachdem, in welcher Richtung die Werkstückspindel umlaufen seil. Mit der Antriebskupplung 20, die über die Erregerwicklung 25A eines Magnetventils 25 einschaltbar ist, wird die Welle j50 angekuppelt, welche drehbar in zwei Lagern 31 und 32 umlauft und mit dem Antriebsmotor l8 und dessen Ritzel 33 über ein Zahnrad 34 kraftschlüssig verbunden ist. Das Zahnrad 34 wird durch einen Stift 29 formschlüssig auf einer Hülse 24 festgehalten und ist mit dieser von zv;el Lagern 35 und 36 drehbar gehalten, sowie durch die Kupplung 20 mit den nachgeschalteten Antriebselementen drehschlüssig gekuppelt» Sobald die Kupplung 20 eingeschaltet ist, wird die Welle JO vom Antriebsmotor l8 angetrieben und die Leistung kann wahlweise von der Welle 30 entweder über die Kupplung 21 entgegen dem Uhrzeigersinn oder über die Kupplung 22 im Uhrzeigersinne in der gewünschten Weise die Spindel 11 antreiben» Wenn die Kupplung 21 entgegen dem Uhrzeigersinn eingeschaltet wird durch die Erregerwicklung. 26A des Magnetventils 26, dann wird die Drehleistung.von der Welle 30 unmittelbar auf ein Zahnrad 38 Übertragen und die Kraftübertragung über ein passendes Gegenzahnrad 39 und das in seinen,Einzelheiten nicht <&|rgestellte Übersetzungsgetriebe bi» turn Stuftnzahnrad 1> und damit zum Antrieb der Werkstückspindel ll vervollständigt^ Die Spindel 11 wird danz|.entgegen,dem Uftrzeifersinn mit der gewählten Drehzahl angetrieben, die vom Übersetzungsverhältnis des Vorgeleges]12 abhängt. Schaltet man andererseits die Erregerwicklung 26A aus, dann wird auch das^Magnetventil 26 abgeschaltet, welche» die Kupplung 21 entgegen dem Uhrzeigersina steuert, so daß die 3plndel 11 Jetzt im t/hr zeigersinn fange trieben werden kann» Zu'diesem Zweck wird die Kupplung 22, die im Uhrzeigersinn arbeitet, durch die entsprechende Erregerwicklung 27A des betreffenden Magnetventils 27 einge-

009862/0940

BAD ORIGINAt

- ίο -

schaltet. Dann ist der Antrieb vom Meter 18 ohne das Vorgelege 12 bei eingeschalteter Kupplung 20 mit der Welle 30 verbunden und diese durch die eingeschaltete Kupplung 22 mit einem Zahnrad 40. Die Drehung des Zahnrades 40 wird über ein frei umlaufendes Ritzel 4l übertragen auf ein damit kämmendes Zahnrad 42. Die Drehkraft des Zahnrades 42 wird danach wieder über das zugeordnete und nicht dargestellte veränderbare Getriebe bis zum Stufenzahnrad Ij5 übertragen, welches jetzt die Drehung', der Werkstückspindel 11 im Uhrzeigersinne bewirkt.

Die Werkstückspindel 11 kann außerdem in einem Langsamgang angetrieben werden, wenn:die Antriebsfcüpplung 20 und die beiden richtungsbestimmenden Kupplunger* 21 fcssw. 02; ausgeschaltet sind und die betreffende Kupplung 23 fürden Langsamgang eingeschaltet wird. Es ist wünschenswert, die Werkstückspindel 11 mit einer langsamen Geschwindigkeit ■anzutreiben, jedesmal wenn die Drehzahl der Spindel durch eine entsprechende Verschiebung der Zahnräder geändert werden soll. Die langsame Drehzahl erleichtert eine Verschiebung der Zahnräder,am Vorgelege.12 bis fcum Eingriff, vttm p»n_s<Ja!«U.ein· Dre^fftJ^JnderungjdiireWUhreji.^iiJ?.. Sie IiöiBci&nun$' der,Kupjptyji|JO ^fUr dtn [LangsaÄ^^g^rö durch die Erregerwicklung ajtf;βϊ Verbindung mit einem tiaßjket

"tiX'ae durchgerührt ifUt iingeßehaltitet»-KttFP3.unr ^3 « dann die Leistung des Antriebsmotor l8 vom Hitzel Jft über das Zahnrad 34 auf'ein Zahnrad 44 übertragen, das auf einer Welle 45 für d'en Ungaaagang festgekeilt ist. Ein Zahnrad 46 lauft'darin mit der WeXU 45 um, w^nn die ^geordnete Kupplung 23 für den Langsarcgfing eirgfschaltet ist. Das Zahnrad 46 kämmt mit„ eine»· Zahnrad: 3Ö^A?s seinerseits mit einem Zahnrad 39 kÄnimt.TlÄs,Zahnrad 3§wir^ Jetzt mit der einstellbar verSnderUcHens ^rehzahi ^ea nicht dargestellten

·.■■■·>..■■■■■* .·..■"■-■- H.y- ■■■ :^;:: ■'..$"■** ^: ■.■.■■-·■ ■'-·."'-\ ·: .■-■ ' ■ ■

009812/0940

- li -

Getriebes auf das Stufenzahnrad 13 einwirken, wobei die entsprechenden Zahnräder eine Umdrehung der Werkstückspindel 11 mit einer verhältnismäßig langsamen Drehzahl bewirken·, Tie Welle 45 ist drehtar in zwei Lagern 47 und 48 geführt.

Kenn eine Winkelverstellung der Werkstückspindel 11 in eine vorgesehene Winkellage eingeleitet werden seil, dann muß die Spindel 11 erst vcn den genannten "Umdrehungs"-Mitteln entkuppelt und dann mit der Stellvorrichtung zur Einregelung des Drehwinkels nach Fig* J5 in Verbindung gebracht v:erden. Eeide Vorgänge, die Ausschaltung des normalen Arbeitsantriebes für die Drehzahl der Spindel und die Einschaltung der Stellvorrichtung üter die mit einem Servomotor 50 in Verbindung stehenden Teile können entweder durch eine Verstellung der betreffenden Steuergeräte von Hand erfolgen oder durch selbsttätige Steuerung bei Verwendung eines Lochstreifens oder einer entsprechenden Lochkarte. Ein solcher Wechsel der Arbeitskreise vom Antrieb "Umdrehung" zur Einstellung der Winkellage wird jedesmal dann verlangt, wenn man eine genaue Übereinstimmung vcn Spindel 11 und Werkstück bei einer Werkstückverschiebung einhalten will und auch zu dem Zweck, eines.bestimmte Winkelstellung gegenüber dem nicht dargestellten Werkzeugträger zu erhalten, so daß ein weiterer Arbeltsvorgang maßgenau am betreffenden Werkstück durch einen selchen Werkzeugträger bekannter Art durchführbar wird, der beispielsweise als Revolverkopf mehrere und auch nacheinander zu verwendende Werkzeuge einspannen kann. Zu einer solchen Winkeleinstellung muß die Werkstückspindel 11 in Verbindung und in Eingriff mit einem hydraulischen Servomotor 50 gebracht werden, der seinerseits bei seiner Arbeitsweise von einem Servoventil 49 nach

009852/09A₁O

BAD ORIGINAL

Fig= 3 gesteuert wird«. Diese Verbindung zwischen der Spindel und dem Servomotor erfolgt über eine Untersetzung im Verhältnis von l80 : 1 mit Spiral-Kegelrad-Verzahnung. Hierzu dient ein Untersetzungsgetriebe 58 und ein einrückbares Zahnradgetriebe 65, welches am Endabschnitt der Werkstückspindel 11 angreift und beim Einschalten die Verbindung vom Servcmotor 50 über dessen Untersetzungsgetriebe 58 bis zur Spindel 11 herstellt.

Der hydraulisch gesteuerte Servomotor 50 versetzt einen in vertikaler Richtung zwischen zwei Drehlagern 52 und 53 umlaufenden Stellschaft 51 in Drehung,"welcher durch die nicht dargestellte Antriebswelle des hydraulischen Motors 50 über eine. Kupplung 54 angetrieben wird. Das gewünschte Untersetzungsverhältnis der Spiral-Kegelrad-Verzahnung des Getriebes 58 wird durch ein Kegelzahnrad 06 vervollständigt, welches auf dem senkrechten Stellschaft 51 festgekeilt ist und mit deren Drehzahl in ein wesentlich größeres Stirnringzahnrad 57 eingreift, das seinerseits festsitzend auf einer Hülse 59 in zwei Lagern 60 und 6l umläuft. Sobald der hydraulische Servomotor 50 eingeschaltet wird, dreht sich der Stellschaft 51 und damit das Kegelzahnrad 56, das mit dem Stirnzahnrad 57 kämmt 0 Die Drehung des Zahnrades 57 nimmt dann die Hülse 59 mit, und zwar jeweils mit einer Umdrehung bei 180 Umdrehungen das Servomotors 50. Am rechten Endabschnitt der Hülse 59 ist diese mit Längsrippen 70 am Außenumfang versehen, so daß ein Zahnring 66 deren Drehbewegung folgt. Der Zahnring 66 stellt eine Hälfte einer Zahnradkupplung 65 dar. Ein zweiter Z'ahnring 67 bildet die andere Hälfte und 1st fest sitzend auf der Werkstückspindel 11 angebracht. Die beiden Zahnringe 66 und 67 haben auf ihren einander zugewendeten Stirnflächen eine sehr genaue Planverzahnung mit gebogenen Zahnflanken in Richtung zur Achse,

009852/0940

BAD

deren Abstande vcn Zahn zu Zahn sehr genau einem Vielfachen des Winkels von 2° entspricht.

Das erfindungsgemäße Zusammenwirken der genannten Teile mit dem Servomotor 50 besteht darin, daß der eine Zahnkranz 66 frei drehbar, vcrzugsv;eise in einem Kugellager ICO geführt, durch eine Schaltgabel 75 in Verbindung mit der hydraulischen Steuereinrichtung 80 verstellbar und außerdem auf seiner Innenmantelfläche mit Längsrippen 69 versehen ist, welche in axialer Richtung mit entsprechenden Gegenrippen 70 am Außenumfang eines Kupplungskcpfes 105 stehen, der in Verbindung mit einem Untersetzungsgetriebe 58 des Servomotors 50 drehbar ist, während der gegenüberliegende andere Zahnring 67 der Zahnradkupplung 65 fest sitzend auf der Spindel 11 angeordnet ist ο Der Zahnring 67 ist mit einem Stift 71 fest auf dem Umfang der Werkstückspindel 11 befestigt,,

In der selbsttätigen Arbeitswelse der Stellvorrichtung ist dafür gesorgt, daß der Zahnring 67 des Zahnradgetriebes 66 durch die Stellbewegung der Schaltgabel 75 mit dem verschieblichen Zahnring 67 in Eingriff kommt. Die Schaltgabel 75 ist nach Pig, 2 und Pig- 3 auf einer Führungsstange 76 in Längsrichtung verschieblich angeordnet. Eazu ist die Stange 76 ihrerseits in einer Eohrung 77 einer horizontalen und nicht näher bezeichneten Platte des Spind'elskopfes 10 durch einen Querstift 78 festgehalten. Die Längsbewegung der Schaltgabel 75 entlang der Stange 76 wird durch die hydraulische Steuereinrichtung 80 bewirkt» Die hydraulische Steuereinrichtung 80 umfaßt einen Stellkolben 85 in einem Zylinderblock 84, der mit einem entsprechenden Deckel 85 abgeschlossen ist. Im Zylinderblock 84 sind drei verschiedene Zuleitungskanäle 86, 87 und 88

009852/0940.

BAD ORIGINAL

vergesehen. Der Kanal 88 ist normalerweise dauernd an den hydraulischen Stelldruck angeschlossen und drückt dadurch die Ringfläche 90 des Stellkolbens 83 in Richtung nach links, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Infolgedessen werden die beiden Zahnringe 66 und 67 des Zahnradgetriebes 65 außer Eingriff gehalten. Zur Kontrolle des Zuleitungskanales 86 ist ein Magnetventil 8l und in gleicher Weise für den Zuleitungskanal 87 ein Magnetventil 82 vorgesehen. Wenn jetzt eine Umschaltung der Spindel 11 von der Arbeitsdrehung auf die erfindungsgemäße Winkelverstellung gewünscht wird, dann ist die Erregerwicklung 82A einzuschalten und damit das Kagnetventil 82, das'dann den hydraulischen Stelldruck des nicht dargestellten Druckbehälters an den Zuleitungskanal 87 anlegt, der dann auf die entgegengesetzte Ringfläche 94 des Stellkolbens 83'einwirkt. Die Ringfläche 9* ist größer als die Ringfläche SO auf der entgegengesetzten Seite, es ergibt sich ein Differenzdruck und öer über den Zuleitungskanal 87 anstehende Druck der hydraulischen Flüssigkeit überwiegt aufgrund des genannten FlUehenverhältnisses. Damit muß also die an der Ringfläche 94 auftretende Gesamtkraft den vorher bestehenden Stelldruck über den Zuleitungskanal 88 an der RingflSche- SO überwinden und der Stellkolben 85 bevregt sich in axialer Richtung langsam nach rechts und nimmt durch die Deckplatte 85 hindurch die Schaltgabel 75 mit, welche der. Zahnring 66 in gleicher Richtung verschiebt. Die beiden Zahnringe 66 und 67 des Zahnradgetriebes 65 nähern sich jetzt einander und beginnen sich einzuspielen. Der verschieblich von der Schaltgabel 75 angenäherte Zahnring 66 wird dabei gleichzeitig auch gegenüber der Stirnfläche des anderen Zahnringes 67 durch den eingeschalteten Servomotor 50 langsam gedreht«. Damit kommen die sich In

009852/0940

BAD ORIGINAL

17771Θ0

radialer Richtung erstreckenden Zahnkränze 72 und 73 der beiden Zahnringe 66 und 67 mit Sicherheit passend in Eingriff* Die beiden Zahnringe 66 und 67 passen jetzt bereits ineinander und ein Endschalter 96 verstellt einen Anschlag 97. Der Endschalter 96 ist am Zylinderblock 84 der hydraulischen Steuereinrichtung 80 nach Fig. 3 angeordnet und der Anschlag 97 steht in Verbindung mit der Schaltgabel 75· Wenn sich diese genügend verschoben hat, dann passen also nicht nur die Zahnkränze 72 und 73 der Zahnringe 66 und 67 ineinander, sondern der Anschlag 97 betätigt auch äen Schalter 96. Dieser setzt die Erregerwicklung 8IA unter Strom und schaltet dadurch das Magnetventil 8l ein, welches über den Zuleitungskanal 86 den vorhandenen Stelldruck nun der kreisförmigen Stirnfläche 93 des Stellkclbens 8;5 zuführt= Die Drücke an der Ringfläche 9'¹+ und der kreisförmigen Fläche 93 addieren sich und der Stellkclben 83 nimmt dann die Schaltgabel 75 mit erheblicher Beschleunigung bis zum Anschlag nach rechts ir.it» Dadurch ist ein vollständig spielfreies Kämmen der zueinander konjugierten Zahnringe 66 und 67 und zugleich die eindeutige Übertragung der Stellkraft des Servomotors 50 zur Winkelverstellung der Spindel 11 erreicht»

Der ringförmige Endabschnitt 68 des Zahnringes* 66 wird durch das mit einem Sprengring 101 festgehaltene Kugellager ICO nur in Längsrichtung bevregt, während der AuCenumfang des Kugellagers ICO frei drehbar in einer entsprechenden Ausnehmung 102 in der Schaltgabel 75 gehalten istc Der Encabschnitt 68 des Zahnrings 66 und die Schaltgabel 75 sind durch das Kugellager ICO voneinander getrennt. Datei kann sich der Endabschnitt 68 gemeinsam mit der Hülse 59 drehen, während die Hülse 59 jetzt über das Zahnradgetriebe 65 mit der Spindel 11 gekuppelt ist, aber die Schalt·

009852/09 k BAD ORtGtNAL

gabel 75 demgegenüber in ihrer ortsfesten Stellung verweilt* Wie aus Fig, J5 ersichtlich ist, kann unabhängig vcn der Winkeleinstellung außerdem noch ein Verriegelungsmechanismus 1C5 in Form eines teilweise hohlen Endkopfes einer nicht näher bezeichneten Stellstange in Längsrichtung durch einen hydraulischen Stellschalter 1C6 betätigt werden= Diese Verriegelung des .nicht dargestellten Spannfutters am entgegengesetzten Ende der Spindel 11 ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und braucht deshalb auch nicht näher beschrieben zu werden, Es sei nur erwähnt, daß zu diesem Zweck der Endkopf ICJ einer ähnlichen Stange innerhalb der Spindel 11 gegen nicht dargestellte Rückstellfedern in der aus Figo 3 ersichtlichen Lage innerhalb des Stellkopfes 105 gehalten wird und in diesem Falle das betreffende Werkstück festspannte Der hydraulische Stellschalter 106 ist jetzt ausgeschaltet, sobald er jedoch eingeschaltet wird, zieht er über den Stellkopf 1C5 den Endkopf 1C6 in Richtung nach links und gibt damit die Einspannung des betreffenden. Werkstückes frei ο Die Einzelheiten dieser Vorrichtung sind von Randall und anderen Erfindern in einer noch nicht bekannten Anmeldung beschrieben»

Ein Stellantrieb 110 nach Figo 3 oben dient zur Auflösung und Rückmeldung der jeweils ausgeführten Winkeldrehung an der Spindel lic. Zu diesem Zweck ist jeweils im Verhältnis 1 ': 1 ein Zahnrad 11 in Verbindung mit dem Stellantrieb 110 und ein gleichartiges Zahnrad 117 in Verbindung mit einem Drehkontrollgerät 116 gemeinsam im Eingriff mit einem Zahnrad 112, das festsitzend auf dem vertikalen Stellschaft 51 des Servomotors 50 befestigt ist. Der Stellantrieb 110 und das Drehkontrollgerät 116 sind gemeinsam auf einer Schloßplatte 11? nach Figo 1 angeordnet,

009852/0940

BAD ORIGINAL

welche auf dem Spindelkopf 10 mit Schrauben 115 befestigt ist. Zweckmäßig bei einer Umdrehung des Stellschaftes durch den Servomotor 50 auch jeweils eine Umdrehung der beiden Zahnräder 111 und 117 ausgeführt. Für jeweils Umdrehungen des Stellschaftes 51 ergibt sich auf diese V.'eise nur eine einzige Umdrehung der Spindel 11, wenn die Spiral-Kegelrad-Verzahnung des Untersetzungsgetriebes gegenüber dem Zahnradgetriebe 65 in der genannten V/eise bemessen ist« Infolgedessen erhält man bei jeder einzelnen Umdrehung des Stellantriebes 110 auch sehr genau einen kleinen Winkelschritt von 2?,· an der Spindel 11»

Eas Erehkcntrcllgerät II6 erfüllt eine ähnliche Funktion wie der Stellantrieb 110, jedoch ist dieser nach dem Blockschaltbild zu Figo 5 eingangsseitig an einer Nachstelleinheit 151 angeschaltet, welches außerdem mit einem Eatengeber 150 in Verbindung steht 0

Ein Bezugswinkel "0" wird als "Schlüsselstellung" vorgesehen und ist selbstverständlich wahlweise einstellbar, wozu in bekannter Weise jede geeignete Winkelverstellung an der Werkstückspindel 11 vorgesehen werden kann. Eeim gezeichneten AusfUhrungsbeispiel soll der Bezugsuinkel "0" mit der "Schlüsselstellung" übereinstimmen und ist durch entsprechende Markierungen 120 nach Pig. 1 sowohl an der Spindel 11 als auch am Spindelkopf 10 ablesbar. Kenn die genannten Markierungen übereinstimmen, wie Fig. zeigt, dann nimmt die Spindel 11 also den Eezugswinkel "0" ein, In dieser Winkelstellung "0" sind zweckmKtti nicht näher dargestellte Sicherungsmittel vorgesehen, die das betreffende Werkstück am anderen Ende der Spindel 11 in der vorgesehenen Winkelstellung festspannen, um dadurch beispielsweise eine automatische Verschiebung des Werkstückes gegenüber der Spindel unter sicherer Einhaltung

der axialen Übereinstimmung zwischen Werkstück und Spindel zu erreichen. Außerdem kann beim EezugswirJkel ¹¹C" vergesehen werden, daß im Falle eines in bestimmter Weise an der Spindel 11 festgehaltenen Werkstückes die an der Markierung 120 der Spindel als "G." ersichtliche Lage der Einfachheit halber auch dann gewählt wird. v;enn die betreffend? Spindel tatsächlich irgendeine vorgegebene Winkeländerung gegenüber der Markierung 120 am Spindelkopf 10 hat. Auf diese Weise kenn das Werkstück an einer Spindel 11 festgespannt sein, welche in einer beliebig abweichenden Winkellage gegenüber einem nicht dargestellten Werkzeugträger eingeregelt sein soll, um einen bestimmten Arbeitsvorgang am Werkstück durchzuführen»

Eei jeder Umdrehung des Stellantriebes 110 zur Rückmeldung des Winkelweges vcn 2° wird ein "Null"-Signal zur Nachstelleinheit 151 übertragen. Indessen kann das "Null-Signal, \«;el~ '. ches der Stellantrieb 110 erzeugt, natürlich auch das "NuIl"-Signal dafür sein, daß die Spindel 11 den Eezugswinkel "θ" erreicht, jedoch muß dies nicht notwendigerweise der Fall sein. Zieht man in Betracht, daß der Stellantrieb 110 insgesamt 180 Umdrehungen je Umdrehung der Spindel 11 ausführt, dann ergibt sich für jede Einzelumdrehung im vorliegenden Fall die Rückmeldung eines kleinen Winkelschrittes von 2° bei der Spindel 11. Auf diese Weise erzeugt also der Stellantrieb 110 schrittweise immer, dann ein"Nip.lV^sienal ^a*s Zei chen dafür, daß sich die Spindel 11 genau um zwei Winkeigrede gedreht hat« Unter diesen Bedingungen wird,also der Stellantrieb 110 jeweils nach der betreffenden Winkellage der Spinde]; 11 in der Weise zu' orientieren sein, daß beim Bezugsv/inkel \ "0" der Markierungen ISO an der Spindel 11 und am gpindejkopf 10 der Maschine bei genauer Übereinstimmung jedesmal auch der Stellantrieb 110 sein Meldesignal ^ttNu}.l" ,^feglbt· Ca der Stellantrieb 110 somit 180 "Null"-Signale je νο^ϊβ,Umdrehung V fder Spindel 11 erzeugt, muß die KentrölleinteXt 15I ent-* ^l

009852/0940

BAD ORIGINAL

sprechend empfindlich auf ein bestimmtes "Null"-Si£.r.al ansprechen, das dem tatsächlichen Bezugswinkel "O" entspricht c. Zu diesem Zweck ist der schon genannte Tastschalter 122 an der Schaltgabel 75 angeordnet und dessen Anschlag 121 in einer solchen Winkellage gegenüber der Spindel 11 in der aus Figo 2 ersichtlichen Weise feststellbar angeordnet» Der Anschlag 121 begrenzt dadurch mit ausreichender Genauigkeit den gesamten Winkelweg, während mit einer extrem großen Genauigkeit dann die elektronisch gesteuerten "Null"-Signale einen Winkelstellung von ganzzahligen Vielfachen des Betrages 2 sicherstellen. Die Anordnung des Anschlages 21 hat also den Zweck, scwchl von Hand als auch gleichzeitig noch die elektronischen Signale zur Winkeleinstellung heranzuziehen. Dabei wird eine zahlenmäßige Unterteilung des kleinen Winkelsehrittes durch den genannten Datengeber 150 auf der Eingangsseite der Kcntrclleinheit 151 nach Fig 5 erzielt» Das Schaltgetriebe 65 bewegt hierz.u die Spindel 11 gegenüber dem hydraulischen Servomotor 50 ausreichend langsam. Wenn sich die Schaltgabel 75 in axialer Richtung nach rechts bewegt hat, wie zu Figo 3 beschrieben wurde, dann erzeugt die genaue Winkeleinsteilung durch das Zahnradgetriebe 65 auch die aus Figo 2 ersichtliche Drehbewegung des Anschlages 121 in Richtung zum Tastschalter 122 an der Schaltgabel 75. Wird also auf diese Weise die Spindel 11 zur Einrichtung auf den Eezugswinkel "θ" bewegt, bzw, in die "Schlüssellage¹¹, dann wandert auch der Anschlag 121 mit der langsamen Drehung der Spindel 11 mit ο Da der Anschlag 121 zuvor einstellbar war auf die gewünschte Winkeländerung gegenüber dem Eezugswirkel "O" bezüglich der Markierung 120 an der Spindel 11, wirkt al.?o eier Anschlag 121 zusammen mLt dem Tastschalter 122 innerhalb einer Winkelgenauigkeit von 1° gegenüber der

009852/0940 BAD ORIGINAL

"O"-Markierung 120 am Spindelkopf 10, also am feststehenden Maschinenteil. Durch den Tastschalter 122 wird nach dem Schaltbild zu Fig» 4 der Kommandostromkreis L.r geschlossen und infolgedessen ein Relais l4l erregt. Durch die Erregung des Relais l4l wird dann die Bereitschaftsstellung eines nicht dargestellten logischen Schaltkreises innerhalb des Datengebers 150 nach Figo 5 in bekannter V.'eise ausgelöst, so daß die Kontrolleinhe.it 150 die Winkellage der Spindel 11 bis zum nächstfolgenden "Null"-Signal des Stellantriebs 110 kontrolliert,, Da der Bezugswinkel "0" der Markieiung 120 und eine gewünschte Einstellung des Stellantriebs 110 zur Abgabe des betreffenden "Null"~Signales zuvor auswählbar sind, kann der Servomotor 50 die Winkeleinstellung der Spindel 11 genau bis zum Eezugswinkel "0" durchführen» Wenn die Spindel 11 den, Bezugswinkel "0" erreicht hat, dann erzeugt der Stellantrieb des betreffende "Null"-Signal und das Servoventil 49 am Servomotor 50 schaltet diesen ab.

Wie zuvor erwähnt, ist der Eezugswinkel "0" eine wahlweise einstellbare Markierung und kann somit für jede beliebige Winkeldrehung Vervrendung finden« Wird beispielsweise angenommen, daß der Eezugsuinkel "0" für eine Drehung um 45° im Uhrzeigersinne in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise am Spindelkopf 1 eingestellt wurde, dann ist die geschilderte Funktionsweise die gleiche. Um dies praktisch zu verwirklichen, wird die Spindel 11 im Uhrzeigersinn gedreht, wie aus Figc 1 ersichtlich ist, bis sie mit ihrer ^"-Markierung 120 gegenüber der "O"-Markierung 120 des Spindelkopfes 90 um genau 45° verschoben ist. Dabei wird indessen, wenn die Spindel 11 um den Winkelweg von 45° gedreht wurde, der Stellantrieb 110 nicht das Signal "0" erzeugen, weil sein Stator jetzt noch um einen Winkel von 1° gegenüber der Lage für die "Null"-Signale verschoben ist» Tatsächlich

009852/09 40

BAD ORiktN*L

wird, wie bereits erwähnt, mit jeder Umdrehung des nicht dargestellten Stators im Stellantrieb 110 ein Winkelweg vcn insgesamt 2 der Spindel 11 gekuppelte Infolgedessen ist ein "Null"-Signal auch nur bei jedem Winkelschritt vcn 2° Spindeldrehung erhältlich, Somit ergibt sich dann ein solches "Null"-Signal durch den Stellantrieb 110, also beim Drehwinkel 44° der Spindel 11» V/i 11 man jetzt die neu gewühlte Winkellage von 45° zum Bezugswinkel "0" machen, dem jeweils ein "Null"-Signal des Stellantriebs 110 entspricht, dann braucht man nur das Gehäuse, bzw= den Stator des Stellantriebs 110 einfach um einen Winkel von l80 zu verdrehen. Das entspricht beim genannten Übersetzungsverhältnis von der Spindel 11 zum Stellantrieb somit genau einem Drehwinkel von 1° an der Spindel, Mit einem auf diese Weise eingestellten Stellantrieb 110 er gibt sich dann in der beschriebenen Weise 45° der Spindel auch genau ein Eezugswinkel "0" und zu diesem Zweck wird der Anschlag 121 so eingestellt, daß er den Tastschalter 122 mit einer Winkelabweichung innerhalb von 1° gegenüber dem Bezugswinkel "Null" für die Winkellage 45° der Spindel 11 betätigt.

Die elektrische Kontrolleinheit 152 für die Betätigung der hydraulischen Kupplungen und der verschiedenen Erregerwicklungen der Magnetventile für die Einstellung der Spindel 11 auf "Umdrehungen" oder auf "Winkeleinstellung" ist aus dem Schaltbild nach Fig. 4 ersichtlich. Danach sind eine Anzahl von waagerecht eingezeichneten Konraandostrcmkreisen L₁ bis einschließlich L^ vorgesehen, die zur Steuerung der betreffenden Kommandos zwischen zvrei senkrecht eingezeichneten Leitungen 127 und 128 angeschaltet wurden. Die beiden Leitungen 127 und 128 sind an die nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen durch entsprechende Hauptschalter, die gleichfalls nicht eingezeichnet wurden-,

009862/0940 BAD ORIGINAL

Zur Auslösung der Arbeitsdrehungen in der Betriebsstellung "Umdrehungen" der Spindel 11 wird ein entsprechend codiertes Steuersignal in bekannter Weise von einem magnetischen Streifen oder von einem Lochstreifen abgegeben und dann in bekannter V/eise von einem Ablesegerät ausgevrertet, daß dann den Arbeitskontakt IJO im Kommandostromkreis Lq nach Fig. 4 einschaltet. Dieser Arbeitskontakt IJO ist mechanisch mit einem Ruhekontakt 13CA im Kommandekreis 13 gekuppelt» Infolgedessen wird mit dem Arbeitskentakt 130 zugleich auch der betreffende Ruhekontakt IJCA betätigt und stellt damit eine wirksame Unterbrechung Im Kommandokreis L,., dar. Um die Winkeldrehung der Werkstückspindel 11 entweder im Uhrzeigersinne oder in entgegengesetztem Drehsinn einzuleiten, wird von dem nicht dargestellten Bandleseger-Ut in bekannter Weise ein Signal übertragen, das einen Arbeitekontakt 131 im Kommandokreis L~ schließt. Eeim Schließen des Arbeitskentaktes 13I wird die Erregung des Relais 132 im Kommandekreis 7 eir.geschaltet für die betreffende Antriebskupplung„ Bei Erregung des Relais 132 schließt sich dessen Arbeitskentakt.132A im Kommandokreis L_Q und der dann fließende. . Strom von der senkrechten Anschlußleitung 127 zur anderen Anschiußleitung 128 schaltet die eingezeichnete Erregerwicklung 25A des betreffenden Magnetventils 25 ein, das als Schaltschütz für die schon genannte hydraulische Kupplung-20 dient. Ist die Kupplung 20 eingeschaltet, dann wird auch eine der beiden den Drehsinn bestimmenden Kupplungen, also im Uhrzeigersinne die Kupplung 22 oder im entgegengesetzten Sinne die Kupplung 21 wahlweise erregt, um die gewünschte Umdrehung der Werkstückspindel -11 in gleichfalls programmierter Weise auszulösen. Zu diesem Zweck gibt das nicht dargestellte Ablesegerät das Steuerkommando zur Eetätigung eines Arbeitskontaktes 133 im Steuerkreis Ly wodurch dessen Relais 134 erregt, infolgedessen der zvge-

009852/0940

BAD ORIGINAL

ordnete Arbeitskontakt 13^A im Kommandokreis L₁₁ eingeschaltet wird. ladurch ist ein Stromkreis für'den zuvor eingeschalteten Arbeitskontakt 130 im Kommandokreis L„ und den im gleichen Kommandokreis angeordneten Ruhekontakt 139A dann quer bis zum waagerechten Leitungsstück 11, sowie über den Arbeitskontakt 13*!A bis zur senkrechten Anschlußleitung 128 hergestellt und infolgedessen die Erregerwicklung 2'."A des betreffenden Magnetventils 27 nach Fig. 1 erregt. Als Folge davon wird die im Uhrzeigersinn wirksame hydraulische Kupplung 22 eingeschaltet und schließlich auch die Spindel 11 im genannten Drehsinn verstellt. Andererseits muß für eine Winkeldrehung der Spindel 11 entgegen dem Uhrzeigersinne ein entsprechendes Steuersignal vom nicht dargestellten Ablesegerät zunächst den jetzt eingeschalteten Arbeitskontakt 133 im Kommandokreis Lj₁ unterbrechen, damit das Relais 13²+ für den jhrzeigerdrehsinn abfallen kann und damit auch die Erregung der nachgeschalteten Kupplung 22 für den Uhrzeigersinn wieder ausgeschaltet wird. Das Schaltrelais 122 für die Antriebskupplung 20 muß dagegen erregt bleiben und es muß nur zusätzlich die Kupplung 21 für den .!Drehsinn entgegen de:.: Uhrzeiger eingeschaltet werden. Zu diesem Zvreck gelangt wieder ein entsprechendes Steuersignal vom nicht dargestellten Ablesegerät jetzt an den Arbeitskontakt 13.5 i:n Komrr.andokreis L-. Eei geschlossenem Arbeitskontakt 135 wird dann das Relais I36 im Kommandokreis L,- erregt. Mit der Erregung des Relais I36 geht auch dessen Arbeitskontakt 136A im Kommandokreis L₁₀ in seine Arbeitslage. Über den geschlossenen Arbeitskontakt 136A wird dann der Stromkreis vervollständigt, der in ähnlicher Weise nun die Erregerwicklung 2βΑ für den Drehsinn entgegen-;den' Uhrzeiger einschaltet. Als Ergebnis davon wird dann die hydraulische Kupplung 21 eingeschaltet, so daß die Werkstückspindel 11

009852/0940 BAD ORIGINAL

in diesem Falle entgegen dem Uhrzeigersinn in Drehung versetzt wird.

Die Werkstückspindel 11 kann auch in ähnlicher Weise im Langsamgang gefahren werden. Zu diesem Zweck werden die betreffenden Signale vom nicht dargestellten Ablesegerät über-tragen, mit welchem die Arbeitskontakte 131* 133 und 135 wieder in ihre normale Ruhelage zurückkehren und dann bei geöffneten Arbeltskontakten 131, I33 und 135 auch die Antriebskupplung 20 und die beiden richtungsabhängig wirksamen Kupplungen 21 und 22 in ihre Ruhelage zurückkehren. Daraufhin wird ein folgendes Signal vom Ablesegerät übertragen, welches jetzt den Ruhekontakt 137 im Steuerkreis L₂ einschaltet und dadurch das Steuerrelais 138 im Kommandokreis L₂ für den Langsamgang erregt. Mit der Erregung des Relais I38 wird auch dessen Arbeitskontakt I38A im Kommandokreis L₁₂ eingeschaltet und als Ergebnis davon der Strom im Kommandokreis L₁₂ und damit durch die Erregerwicklung 28a eingeleitet. Ist die genannte Wicklung 28a erregt, dann wird infolgedessen die Kupplung 23 für den Langsamgang in der beschriebenen Weise eingeschaltet und die Werkstückspindel 11 im Langsamgang gefahren.

Wünscht man die Werkspindel 11 über eine Winkeldrehung zur "Null" oder "Verschluß"-Position zu verstellen, dann muß in der beschriebenen Weise zuvor die Arbeitsdrehung■ über das Vorgelege 12 ausgeschaltet und der Antrieb für die erfindungsgemäße Stellvorrichtung des vorgesehenen Winkelweges eingeschaltet werden. Zu diesem Zweck wird vom Ablesegerät ein entsprechendes Signal übertragen, welches den Arbeitskontakt 139 im Kommandokreis Ii^ einschaltet. Gleichzeitig mit der Schaltbewegung des Arteitskontaktes 139 ist auch ein Ruhekontakt 139A im Kommandokreis Lq gekuppelt. Dieser wird infolgedessen unterbrochen

009852/0940

ORIGINAL

und stellt damit sicher, daß der "Umdrehungs"-Antrieb nicht mehr eingeschaltet werden kann.

Mit dem automatisch gesteuerten Arbeitskontakt 139 in seiner genannten Schaltfunktion., ist der Stromkreis über das Einschaltrelais 1^0 in der angeschlossenen Kommandoleitung L₁^i geschlossen und dadurch der Servomotor 50 eingeschaltet. Außerdem wird beim Einschalten des Relais I¹IO auch ein entsprechendes Meldesignal an den Eingang des Datengebers 150 übertragen. Damit kann der Datengeber in der aus dem Blockschaltbild in Fig. 5 ersichtlichen Weise ein entsprechendes Signal an den Eingang der Kontrolleinheit 151 übertragen, so daß auf diese Weise beim Einschalten des hydraulischen Servomotors 50 auch die genannten Funktionen der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung für den Drehwinkel der Spindel 11 im gleichen Zeitpunkt ausgelöst werden.

Darüber hinaus wird bei der Erregung des Relais I¹IO im Kommandokreis L-^ für den Servomotor 50 in der gleichen Weise auch die Erregerwicklung 82A im Kommandokreis L,, unter Strom gesetzt und infolgedessen das beschriebene Magnetventil 82 nach Fig. 1 eingeschaltet, welches dann auf die hydraulische Steuereinrichtung 80 nach Fig. 3 ein wirkt. Deren Stellkolben 83 wird auf seiner Ringfläche mit Druck beaufschlagt und infolgedessen übersteigt die Kraft dieses Druckes die zuvor beim gleichen Stelldruck -an der kleineren Ringfläche 90 auf der entgegengesetzten Seite des Stellkolbens 83 wirksam war, εο daß sich über die beschriebenen Zuleitungskanäle 87 und 88 der Differenzdruck ausbildet, welcher den Stellkolben 83 zunächst nur mit einer vergleichsweise geringen Kraft aus der in Fig. 3 ersichtlichen Stellung heraus in Richtung nach rechts bewegt. Infolgedessen nimmt der Stellkolben 83 bei

00 9 852/0940

BAD ORIGINAL

' - 26 -

seiner Bewegung innerhalb des Zylinderblockes 84 auch.die Schaltgabel 75 und den längsverschieblichen Zahnring 66 in der gleichen Richtung mit. Die langsame Eevregung des Zahnringes 66 dient dabei nur zum Einspielen der sich in axialer Richtung einander nähernden Zahnkräaze 72 und 73 der beiden Zahnringe 66 bzw. 67. Ist diese Maßnahme sichergestellt und der gegenseitige Eingriff der beiden Zahn-.-ringe 66 und 6¹J vorbereitet, dann tritt in der beschriebenen Weise auchuder Schalter 96 in Tätigkeit. Infolgedessen;.wird dieser mechanische Kontakt 96, der in dem zugehörigen Schaltbild nach Fig. 4 im Kommandokreis L₁^ über entsprechende Verbindungsleitungen eingeschaltet ist, den Kommandokreis L₁,- durchschalten und jetzt auch die Erregerwicklung 8l*\ unter Strom setzen, welche das Magnetventil 81 einschaltet. Das Magnetventil 81 wird dadurch . geöffnet und infolgedessen die hydraulische Druckflüssigkeit über den Zuleitungskanal 86 auf die kreisförmige Stirnfläche 9J> am linken Ende des Stellkolbens 8p zur Einwirkung gebracht. Der damit "stark ansteigende hydraulische Stelldruck auf der linken Seite des Stellkolbens 83 löst eine erhebliche Beschleunigung in Richtung nach rechts aus und eine ausreichend sichere Kraft, so daß der Stellkolben jetzt das spielfreie Kämmen der beiden Zahnringe 66 und 67 für die erfindungsgemäße Wirkungsweise der vom Servomotor 50 ausgeübten Winkeleinstellung sioherfc. · :

Zusätzlich zu der Winkeldrehung der Werkstückspindel 11 '\

in die "o" oder "Verschlüß^M-Lage wird der genannte Servo- f

motor 50 auch dazu ausgenutzt, um die Zusammenwirkung des ■

gesamten Kontrollsystems nach Fig. 5 zu steuern zu dem t

Zweck, die Winkelverstellung und -anzeige der Spindel 11 _K

um den gewünschten Drehschritt auszuführen. In Fig. 5> iat /

dazu das Kontrollsystem dargestellt, daä die;,tfinkelbe»?er, > gung der Werkstückspindel Il bewirkt uncl^ieee in eine ,

009852/0940 BAD

Eewegungsanzeige entsprechend der schematischen Darstellung des Elockdiagrammes auch umwandelt. Danach wird ein entsprechendes Steuersignal von der betreffenden nicht dargestellten Kommandoquelle über Lochband oder Magnetstreifen., bzw. auch durch Einstellung von Hand ersetzt durch.den Bedienenden, der die Maschine überwacht und die betreffende Information wird dann dem Datengeber 150 "teerniittelt. Dieses Signal gibt die Kennwerte. v:elche der betreffenden Kcntrollstufe zur Durchführung der erfindur.gsgemäßen Winkelverstellung an der Werkstückspindel 11 im Eezug auf einen nicht dargestellten Werkzeugträger in der Weise übertragen werden, daß die genannte Spindel 11 in der erwünschten Weise in ihre vorgegebene Winkellage eingedreht wird.

Das angestrebte Winkelstellungssignal vom Datengeber 150 ist eines von zwei Signalen, welche eingangsseitig die Nachstelleinheit 151 erreichen. Das zweite Signal ist das Rückmeldesignal für die erreichte Winkeldrehung, das der Stellantrieb 110 nach Pig. 5 in bestimmten Zeitabständen liefert, welcher elektronisch die jeweilige Winkellage der Werkstückspindel 11 meldet. Die Nachstelleinheit 151 arbeitet mit einein Vergleich des Signalwertes vom Datengeber 150 mit dem entsprechenden Rückmeldesignal vom Stellungsgeber 110 im Sinne eines Diskriminators und erzeugt jeweils ein Fehlersignal, wenn die beiden eingangsseitig anliegenden Signale voneinander abweichen. Ein solches Fehlersignal von der Nachstelleinheit 151 wird dann . in die Kontrolleinheit 152 eingespeist. Zur Auswertung dieses Fehlersignales hat die Kontrolleinheit 152 einen entsprechenden Stellungs-Schleifen-Steuerverstärker 153.· einen nachgeschalteten Geschwindigkeits-Schleifen-Steuerverstfcirker 154, sowie eine auf diesen zurückwirkende Verbindungsleitung vom schon genannten Drehkontrollgerüt 16, dessen Meldesignale dann das Servoventil 49 und damit den

009852/0940 BAD ORIQtNAL

hydraulischen Servomotor 50 steuern, welcher für die Einstellung der Winkellage der Spindel 11 sorgt. Die beschriebene Verstärkerfolge wiikt dann in Abhängigkeit von einem Fehlersignal der Kontrolleinheit 151 in dem Sinne auf die Winkelverstellung der Werkstückspindel 11 zusätzlich ein im Sinne einer Winkeldrehung zum Ausgleich des von der Stellungskontrolle der Nachstelleinheit 151 abgegebenen Fehler- oder Korrektursignals.

Das Ausgangssignal des Stellungs-Schleifen-Verst&rkers bestimmt die Geschwindigkeit und die Richtung des Korrektursignals, das dem Geschwindigkeits-Schleifen-Verstärker 15^ zugeführt wird. Der Geschwindigkeits-Schleifen-Verstärker 154 hat seinerseits zwei Eingangssignale, nämlich das Ausgangssignal des Stellungs-Schleifen-Verstärkers und außerdem das Rückmeldesignal vom Drehkontrollgerät 116, das die dynamische Arbeitsweise des Gesamtsystems in zuverlässiger Weise verbessert. Die Drehzahl des Servomotors 15 wird unmittelbar proportional zur Amplitude des vom Geschwindigkeits-Schleifen-Verstärker 154 abgegebenen Ausgangssignales geregelt. Andererseits wird die Drehrichtung der Werkstückspindel 11 durch die Polarität des genannten Signales bestimmt.

Zur· Veranschaulichung der Wirkungsweise eines selbsttätigen Antriebes zur Herstellung eines Anzeigewertes, bzv/o

009852/094
BAD

Bewegungsanzeigeis der Spindel 11 sei angenommen., daß die Werkstückspindel 11 in der Arbeitsstellung "Umdrehungen" angetrieben wird, so daß die gleichen Umdrehungen auch von dem an der Spindel 11 eingespannten und nicht dargestellten Werkstück mitgemacht werden. Ein solcher Drehantrieb ist indessen lediglich eine von einer Vielzahl von möglichen und verschiedenen Betriebsbedingungen, die bei der betreffenden Drehmaschine ausführbar sind, und es sei der nächste Arbeitsvorgang beispielsweise ein Bohren des betreffenden Werkstückes. Auf diese Weise kann eine Vielzahl verschiedener Arbeitsgänge, am eingespannten Werkstück vorgenommen werden, welches von der Spindel getragen und von einem entsprechenden Werkzeugträger unter verschiedene Weise zu bearbeiten ist, wenn man nun annimmt, eine solche anschließende Bohrung des betreffenden Werkstückes soll in der Weise ausgeführt werden, daß die im Werkstück tatsächlich erzeugte Bohrung .senkrecht zur Werkstückoberfläche und deren Achse nicht nur. maßgenau sondern auch sehr genau senkrecht verlaufen soll durch einen auf dem Werkstück angerissenen Bezugspunkt, dann ergibt sich folgendes :

Weil die Werkstückspindel 11 stets genau im Eezugswinkel "Null" oder in der "Verschluß"-Stellung mit der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung angehalten wird, wird auch das betreffende Werkstück mit Sicherheit im Eezug auf die SpiiVdelMl so ausgerichtet sein, daß der betreffende Eezugspunkt auf dem Werkstück genau in Flucht liegt mit der ¹¹O" Eezugsmarkierung 120 an der Spindel 11 sowie am Spindelkopf lo, alco am entsprechenden Gehäuse. Somit kenn auch die Spindel 11 unmittelbar zur Anzeige eines genauen Winkclwertes gegenüber dem Bezugswinkel "o" der genannten Markierung herangezogen werden, um sehr genau die Winkellago a:n Werket" :!: im /erhUUnis zur· Achse den betreffenden [•v. -

BAD

Für die Anzeige "beim Eindrehen der Spindel 11 in eine gewünschte Winkellage wird der Servoantrieb der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung in der beschriebenen Weise angewendet. Dazu wird ein Kommandosignal aus der Quelle des betreffenden Datenspeichers übertragen zur Steuerung eines "θ"-Kommandos, bzw. der "Verschluß"-Lage. Mit der in die genannte Lage eingestellten Spindel 11 sind dann die betreffenden Lage- und Steuerregister in die Arbeitsweise des Datengebers 150 miteinbezogen, deren Einzelfunktionen als solche bekannt sind und diese werden auf den betreffenden Null-Kert eingeregelt. Sind die betreffenden Register oder Kontrollvorrichtungen auf Null eingeregelt, dann braucht man ein Signal elektrischer Impulse, Welche in binärcodierter Form von einem nicht dargestellten Eand-Ablesegerät erzeugt werden können., welches die betreffenden Kommandospeicher des Datengebers 150 für die numerische Zählung vorbereitet, die einer Winkellage äquivalent sind, auf welche die Spindel 11 in der gewünschten Keise eingedreht werden soll. Gleichzeitig werden entsprechende Impulse auch zum Lagespeicher des Datengebers 150 übertragen und zur Nachstelleinheit 151. Jeder übertragene Einzelimpuls an der Nachstelleinheit 151 stellt dann beispielsweise einen Winkelschritt von 0,002 Grad Spindeldrehung dar. Diese Impulse, welche als gleichmässige Impulsfolge bei einer gegebenen Geschwindigkeit übertragen werden, werden in bekannter Weise in der Kontrolleinheit 151 in elektrische Signale umgewandelt und dazu benutzt, um die*Arbeitsweise des Servoventils k9 für die Eetriebssteuerung des hydraulischen Servomotors 50 zu kontrollieren, der die Lage der Spindel 11 in die gewünschte Drehstellung einstellt. Sowie die Impulse Übertragen werden :oir Positions-Nachstelleinheit 151 und zu dem betreffenden nicht dargestellten Speicher, wird dieser Speicher ala Wähler arbeiten und die übertragenen Impulse regi-

BAD

- 51 -

strieren. Der Lägespeicher zieht damit kontinuierlich den Vergleich der eingehenden Zählimpulse mit den Speicher-Kerten eines nicht dargestellten Steuerspeichers. Kenn der gezählte Wert der zum Lagespeicher übertragenen Impulse mit dem Speicherwert des Kommandospeichers übereinstimmt, dann besteht Gleichgewicht und der Lagespeicher wird so arbeiten., daß er die weitere Übertragung einzelner Impulse zur Nachstelleinheit'unterbindet. Dann muß das Servoventil ^9 damit auch die Einregelung des Servomotors 50 an die Winkellage der Spindel 11 genau in der gev.ünschten Lage ausführen., und zwar entsprechend der Ar.zahl der zur Positior.s-Nachstelleinheit übertragenen Imtulszahl.

Tie Winkeldrehung der Werkstückspindel 11 für deren Einstellung auf einen vorgegebenen Eezugswinkel "0". bzvi. auf die "Verschluß"-Lage und die Anzeige für die Spindel 11 für eine bestimmte Winkellage wurde in Verbindung mit selbsttätig arbeitenden Steuergeräten beschrieben. Die Winkeldrehung der Spindel 11 kann indessen auch manuell durch den die betreffende Maschine Bedienenden ausgelost werden, wenn er das Ein- oder Ausschalten der im Schaltplan nach Fig. 4 mit 1^2 bis 1^5 bezeichneten, sowie weiterer darin nicht mehr bezeichneter Schalter jeweils in der gewünschten Kombination und zeitlichen Reihenfolge durchführt.

Aus der vorstehenden Einzelbeschreibung der in den Zeichiungen dargestellten Ausführungsform, durch weitere Eeispiele zur vorliegenden Erfindung ergänzt ergibt sich, daß man damit eine Werkstückspindel-Antriebsvorrichtung erhalt, die eine Antriebsübertragung zur verbesserten Durchführung eines Arbeitsganges in gleicher Weise wie eine selbsttätige Hilfssteuerung ermöglicht, um die sehr genaue Lageeinstellung einer Spindel in eine winkelbezogene

009852/0940 BAD ORIGINAL

Stellung einzuregeln oder aus dieser um einen geviür.schter. Winkelschritt zu drehen, damit der folgende Arbeitsgang ohne jede zusätzliche Kontakte im vorgeschriebenen Winkel ausgeführt werden kann»

009852/0940 BAD

Claims

r ü G

Stellvorrichtung zur Einstellung einer vorgegebenen Kinkeilage der ruhenden Hauptspindel einer automatischen Erehmaschine, deren Arteitsantrieb, insbesondere über ein hydraulisches Kupplungsgetriebe, im gewählten Drehsinn und Übersetzungsverhältnis einschaTcbar und deren Spindel andererseits in ihrer Ruhelage um einen I'/inkelbetrag gegenüber dem Spindelkopf der Maschine rr.it elektronischen fc.zvr. hydraulischen Steuermitteln durch einen Servomotor veränderlich einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,/daß die Spindel (11) über eine Zahnradkupplung (65; sehr genau auf den vergegebenen Eezugswir.kel "0" einzuregeln und dabei gegenüber einem Untersetzungsgetriebe (58; des Servomotors (50) durch eine hydraulische Steuereinrichtung (80) über eine Zahnradkupplung (65) erfaßbar ist, während zur Stellbewegung in die vorgegebene Winkellage der Arbeitsantrieb der Spindel (Ii) ausgeschaltet und die Einschaltung der hydraulischen Steuereinrichtung (80) verzugsweise zweistufig mit selbsttätig bewegungsabhängigenSchaltkontakten(96, 97 fczw. 121, 122) überwacht scwie der Antrieb für die Arbeitsdrehung der Spindel (11) selbsttätig ausgeschaltet ist.

2., Stellvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (50) zur Einstellung der vorgegebenen Winkellage der ruhenden Spindel (11) miL einem Stellantrieb (110) und mit einem Erehkcntrcligerät (Il6) zu einer Kcntrclleinheit (152) zusammengefaßt und diese von einer automatischen Nachntelieinheit (151) gesteuert ist, welche ihrerseits elektronische Kcir.mrr-ndcstrcrrkrelso (Γ-, bis L. ^) un.faiit, scwie eingangsseitig sowohl mit dem S'^llontrleb (110) als auch mit einem Datengeber (150) in Vertinaurg L t e h t.

009852/0940 BADORIGINAI. ^

J5» Stellvorrichtung nach Anspruch 1 cder 2^ dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zahnräder der Zahnradkupplung (65) als Stirnzahnringe (66, 67) mit zueinander koirpiementärer Bogenverzahnung ausgebildet sind und daß der eine Zahnring (66) frei drehbar, verzugsweise in einen: Kugellager (ICO) geführt, durch eine Schaitgabel (75) in Verbindung mit der hydraulischen Steuereinrichtung (80) verstellbar und außerdem auf seiner Innenmantelfläche mit Längsrippen (69) versehen ist, welche in axialer Richtung mit entsprechenden Gegenrippen (7C) am Außenumfang eines Kupplungskopfes (105) stehen, der in Verbindung mit einem Untersetzungsgetriebe (58) des Servomotors (50) drehbar ist, während der gegenüberliegende andere Zahnring (67) der Zahnradkupplung (65) fest sitzend auf der Spindel (11) angeordnet ist.

4. Stellvorrichtung Anspruch 1 bis J5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tastschalter (122) an einer Stützplatte (12²O mit der Schaltgabel (75) vereinigt ist, welche das Kugellager (ICO) des längsverschieblichen Zahnringes (67) mitnimmt und daß eine gegebenenfalls zweistufige Eewegvrgssteuerung dieser Mitnahme über einen stellungsabhängigen Steuerschalter (96, 97) erfolgt, während am Ende des auszuführenden Prehvorganges ein Anschlag (121) einen Tastschalter (122) betätigt und damit den gesamten Stellvcrgang selbsttätig unterbricht',, sowie die Spindel (11) genau in der vorgesehenen Winkellage gegenüber einem vorgegebenen Eezugsvjinkel "0" festhält.

5. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Nachstelleinheit (151) zur Steuerung des Servomotors (50) für die Ausführung der Winkeldrehung der Spindel (11) in Verbindung mit dem Datenge te r (1:30) und den elektronischen Kommandokrel-e;, (L₁ bis L₁₆) sowohl den gesamten WirJcelweg als auch dessen genaue Einregelung gegenüber dem Eezugswinkel . "0" sicherstellt.

0098 52 /Q^4,p, , BAD "ORiQINAL

6, Stellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Winkeldrehung der Spindel (11) mit einem Untersetzungsgetriebe zwischen dem Servomotor (50) und dem verschieblichen Zahnring (66) mit einem Untersetzungsgetriebe (58) im Verhältnis 18Ο : 1 durch Verwendung einer Spiral-Kegelradverzahnung (56, 57) gekuppelt und dadurch mit jeder vollen Umdrehung des Servcrr.ctcrs (50) sehr genau ein Winkelschritt von 2° erzielbar ist.

7. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Steuereinrichtung (8c) in Verbindung mit dem Zahnradgetriebe (65) einen ringförmig abgesetzten Stellkolben (83) umfaßt, dessen auf entgegengesetzten Seiten sich gegenüberstehende ringförmige Stirnflächen (go) bzw. (9²O mit verschiedener Größe durch den gleichen hydraulischen Stelldruck über zwei entsprechende Zuleitungskanäle (87 bzw. 88) einen !Differenzdruck ergeben, durch welchen der Stellkolben (85) erst in der einen Endlage gehalten, dann in die entgegengesetzte Endlage bewegt und dabei durch Einschaltung eines dritten Zuleitungskanales (86) über die betreffende kreisförmige Stirnfläche (93) des Stellkolbens (83) sehr rasch beschleunigt und der Eingriff der bis dahin noch nicht miteinander kämmenden Zahnringe (66, 67) der Zahnradkupplung (65) dann beschleunigt und spielfrei sichergestellt ist.

009852/0940. BAD ORIGINAL