DE2338207A1

DE2338207A1 - Mehrspindelautomat, insbesondere mehrspindeldrehautomat

Info

Publication number: DE2338207A1
Application number: DE19732338207
Authority: DE
Inventors: Fritz Petzoldt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1975-02-06
Also published as: GB1438876A; DE2338207C3; CH581517A5; IT1017431B; FR2238552A1; FR2238552B1; JPS5070986A; JPS5818161B2; DE2338207B2; US3984905A

Description

DipL-lng. Walter Jackfecfi 2338207 Z Stuttgart N. kfenzelstraa«40

Pritz Petzoldfc A 33 633 - vöh

Mittenwald ' . Den 26. Juli 1973

Arnspitzstr« 6

Mehrspindel automat, insbesondere Mehrsptidel«

drehautomat

Die Erfindung betrifft einen Mehrspindelautomat, insbesondere einen Mehrspindeldrehautomat für Futterarbeit, mit einem schrittweise schaltbaren und dabei um eine zentrale Achse drehbaren Spindelträger und mit mehreren untereinander in gleichen Abständen auf dem gemeinsamen Spindelträger drehbar gelagerten Werkstückspindeln, die in gleichem radialem Abstand von der zentralen Achse angeordnet sind.

Bei bekannten Mehrspindeldrehautomaten dieser Art liegen die Werkstückspindeln in gleicher Teilung parallel zur Achse des Spindelträgers, der meistens als zylinderförmige Spindeltrommel ausgebildet ist, welche an ihrem Aufienumfang im Maschinengehäuse gelagert ist. Bei diesen bekannten Automaten wird der radiale Abstand der einzelnen Werkstückspindelachsen von der zentralen Achse des Spindelträgers möglichst klein gehalten, da hiervon der Außendurchrnesser des Spindelträgers und demzufolge das Gewicht abhängt. Wenn im Gegensatz zu den seit langem bekannten Stangenautomaten Einzelwerkstifake bearbeitet werden sollen, die vor ihrer Aufnahme in einem Futter einer der Werkzeugspindeln vorbearbeitet, gegossen, gepreßt oder in anderer Weise als Rohling hergestellt wurden, ergeben sich Schwierig-

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ketten dadurch/ daß der größte Schwenkdurchmesser der Werkstücke kleter als der Abstand zweier Werkzeugspindeln sein muß, wenn die Werkstücke bei ihrer Drehbewegung sich nicht gegenseitig behindern sollen. Es kommt deshalb verhältnismäßig häufig vor, daß eine schwere Maschine eingesetzt werden muß, obwohl die bei der Bearbeitung der Werkstücke notwendige Spanabnahme mit der Lei S&ung einer kleineren Maschine erreicht werden könnte, bei der es -jedoch wegen des erforderlichen, gegenseitigen Abstandes der Werkzeugspindeln nicht möglich ist, diese zwar leichteren, aber im Außendurchmesser sperrigen Werkstücke unterzubringen.

Es sind zwar bereits Mehrspindelautomaten für Futterarbeiten bekannt, bei welchen die Werkstückspindeln auf einem als ein kreisförmiger Teller ausgebildeten Spindelträger derart angeordnet sind, daß die Spindeln sich von der Achse des Spindelträgers radial nach dem Außenumfang hin erstrecken^ also sternförmig in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, so daß sich die am äußeren Ende der Werkstückspindeln eingespannten Werkstücke auch dann nicht behindern, wenn sie verhältnismäßig stark gegenüber der Spindelachse ausladen. Dort ergibt sich jedoch der Nachteil, daß der über die Spannfutter gemessene Schwingkreis sehr groß gehalten werden muß, da für die einzelnen Werkstückspindeln jeweils ein Spann-Zylinder und Elemente zur Zuführung eines pneumatischen oder hydraulischen Druckmittels vorgesehen werden müssen und demzufolge für die Spindeln eine beträchtliche Länge notwendig ist. Dadurch ergeben sich übermäßig große Abmessungen und ein hohes Gewicht des Spinde1trägers was zu entsprechend langen Schaltzeiten für den Spindelträger führt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde jeinen Mehrspindelaut oma ten zu schaffen, auf welchem nicht nur Dreharbeit en sondern auch alle anderen spanabhebenden Bearbeitungsverfahren, wie Bohren, Stoßen, Fräsen,und auch spanlose Bearbeitungsgänge an den der Zahl der Werkstückspindeln entsprechenden Bearbeitungsstationen durchgeführt werden können, für die zu bearbeitenden Werkstücke trotz eines insgesamt stark verringerten Raumbedarfs ein möglichst großer Schwingkreisdurchmesser ermöglicht wird. Außerdem soll die Masse des Spindelträgers einschlie-ßlich der auf dem Spindelträger gelagerten Werkzeugspindeln für die in Betacht gezogenen Abmessungen der zu bearbeitenden Werkstücke gegenüber den seiher bekannten Ausführungsformen erheblich vermindert werden, so daß die für die Portschaltung des Spindelträgers von einer Bearbeitungsstation erfordernehen Schaltzeiten erheblich verkürzt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist bei einem Mehrspindelautomat der eingangs beschriebenen Art vorgesehen, daß die Werkstückspindeln mit der zentralen Achse des Spindelträgers einen spitzen Winkel einschließen und einen gedachten, zur zsitralen Achse des Spindelträgers koaxialen Zylindermantel tangieren, vorzugsweise in Punkten berühren, die in einer auf der zentralen Achse senkrecht stehenden Ebene liegen. Hierbei sind die Werkstückspindeln um jeweils einen der Spindelzahl entsprechendem! gleichen Bruchteil von 360⁰ gegeneinander relativ zur zentralen Achse des Spindelträgers drehversetzt angeordnet, so daß sie nacheinander bei einem Schaltschritt des Spindelträgers in genau gleiche Position gegenüber den an den einzelnen Bearbeitungsstationen vorgesehenen Bearbeitungswerkzeugen gelangen. Die Berührungspunkte müssen in einer gemeinsamen,

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senkrecht zur zentralen Achse des Spindelträgers verlaufenden Ebene liegen ' pur eine genaue Bearbeitungslage eines W_erkstücks in der nächsten Barbeitungsstation ist es weiter . erforderlich, daß die Zentren der die Einschubtiefe in die.Spannmittel begrenzenden Anschläge für die Walestücke in der gleichen Ebene liegen und gegeneinander um einen der Anzahl der Werkstückspindeln entsprechenden Bruchteil von 36O⁰ drehversetzt sind.

Die erfindngsgemäße Vorrichtung bringt vor allem den Vorteil einer sehr gedrängten Anordnung bei großem Spielraum für die Werkstück-Schwingdurchmesser mit sich* Infolge der Schräglage der Spindeiachsen gegenüber der zentralen Achse des Spindelträger ergibt sich weiterhin eine freie Zu-

Bearbeitungsgänglichkeit für Kühlmittel und / werkzeuge, so daß eine gute Wärmeabfuhr gewährleistet ist. Die anfallenden Späne können ohne Behinderung der Nachbarspindeln abgeführt werden. Die gedrängte Anordnung ergibt darüberhinaus eine gute Zugänglichkeit der an den einzelnen Bearbeitungsstationen vorgesehenen Werkzeugschlitten, deren Zustellbewegung in dar Regel ebenfalls parallel zur Werkstückspindelachse oder quer zu dieser erfolgt, so daß demgemäß die Schlittenführungen gegenüber der zentralen Achse des Spindelträgers ebenfalls schräg verlaufen und sich infolge dieser räumlichen, gegenseitigen Schrägstellung nicht behindern.

Der Winkel, den die einzelnen Werkstibkspindeln gegenüber der zentralen Achse des Spindelträgers einnehmen, kann zwischen 20° und etwa 70° betragen, wobei diese Grenzwerte dadurch festgelegt sind, daß die sich kreuzenden Werkstückspindeln noch einen ausreichenden Abstand voneinander und gegebenenfalls von einem die zentrale Achse bildeöen Drehzapfen des Spindelträger aufweisen müssen.

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Eine besonders gedrängte Anordnung ergibt sich,wenn dieser spitze Winkel'ungefähr bei 45° bzw. im Bereich zwischen und 55° liegt.

Die oben erwähnte günstige Abfuhr der an den einzelnen Bearbeitungsstationen anfallenden Späne ergibt sich vor allem dann, wenn die zentrale Achse des Spindelträgers nach unten geneigt ist, vorzugsweise senkrecht steht. In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung können dabei die Werkstückspindeln mit ihren beiden Endabschnitten aus den Lagerstellen im Spindelträger vorstehen. In diesem Falle ist es besonders vorteilhaft, wenn der nach unten weisende Endabschnitt der Spindeln mit einem Spannfutter zur Aufnahme cer zu bearbeitenden Werkstücke versehen ist.

Die erfird ungsgeinäße Anordnung der schräg zur zentralen Achse des Spindelträgers verlaufenden Werkstückspindeln ergibt die Möglichkeit, die Werkstückspindel in weiterer Ausgestaltung der Erfindung von ihrem hinteren Endabschnitt her über eine Antriebsspindel rait einer Kupplung anzutreiben, die axial verschiebbar ist und während der Schaltbewegung des Spindelträgers von der Werkzeugspindel durch Rückzug der Antriebsspindel getrennt werden kann.

Eine in bezug auf ihren Raumbedarf besonders günstige, kompakte Anordnung ergibt sich, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Antrieb der Werkstückspindel je über eine von mehreren im Abstand von der zentralen Achse des Spindelträgers verlaufenden, vorzugsweise zu dieser parallelen und demgemäß bei senkrecht stehender zentraler Achse ebenfalls senkrecht stehenden Getriebeweilen erfolgt, von denen jede eine während der Schaltbe-

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wegung des Spindelträgers trennbare Kupplung aufweist. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß auf den Werkstückspindeln selbsi/fcein Raum für eine Schaltkupplung erforderlich ist.

Wenn die Werkzeugspindeln, wie oben empfohlen, an ihren beiden Endabschnifcten aus den Lagerstellen im Spindelträger vorstehen, ergibt sich die weitere Möglichkeit, daß für wenigstens eine, vorzugsweise für jede Werkzeugspindel, ein von den übrigen Spindeln unabhängiger Antrieb vorgesehen werden kann. Dadurch wird es in sehr einfacher Weise möglich, die einzelnen Werkstückspindeln mit jeweils verschiedenen, für den betreffenden Arbeitsgang zweckmäßigsten Drehzahlen anzutreiben und erforderlichenfalls, beispielsweise zur Vornahme von Präsarbeiten stillzusetzen. Außerdem können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung Einrichtungen vorgesehen sein, mit welchen für jede oder· einzelne der Werkstückspindeln die Drehrichtung umgekehrt und/oder bei Bedarf eine - vorzugsweise stufenlose - Drehzahlregelung vorgenommen werden kann.

Eine besonders gedrängte Anordnung bei einem Mehrspindelautomaten gemäß der Erfindung kann dadurch erzielt werden, daß die vorzugsweise untereinander parallelen und gegebenenfalls senkrecht stehenden Cetriebewellen direkt oder indirekt von einem zentralen, mit der Achse des Spindelträgers gleichachsigen Stirnrad mit gleicher Drehzahl angetrieben werden. Die erfindungsgemäße Anordnung der Werkstückspindeln bietet jedoch auch die Möglichkeit, die untereinander parallelen, vorzugsweise über Kegelräder mit den Werkstückspindeln in Eingriff stehenden Getriebewellen über auswechselbare, zviischengeschaltete Wechselräder· von einem zentralen, mit der Achse des Spindelträgers gleichachsigen Hauptrad aus anzutreiben, wobei mit den Wechsei-

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rädern jeweils unterschiedliche Drehzahlen für die einzelnen Werkstückspindeln eingestellt werden können. Im Gegensatz zu einem derartigen zentralen Antrieb ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung möglich, für wenigstens eine Werkstückspindel ein direkt auf die Spindel wirkendes und mit dem schaltbaren Spindelträger verbundenes Antriebselement, beispielsweise einen Ölmotor oder einen Elektromotor einzubauen. Die in Weiterbildung der Erfindung an ihren rückwärtigen, von dem Futter abgekehrten Endabschnitt aus ihrer Lagerung vorstehenden Werkstückspindeln eröffnen außerdem die Möglichkeit, daß als Antriebselemente indirekt auf die Spindeln wirkende Übertragungsmittel, wie beispielsweise Riemen, Zahnriemen oder Ketten₄ zur Kraftübertragung von einzelnen, mit dem Spindelträger verbundenen und mit diesem schaltbar en Motoren vorgesehen werden.

In der Zeichnung sind als Ausfühitngsbeispiele der Erfindung verschiedene Vierspindeldrehautomaten dargestellt. Die Erfindung ist jedoch auch für fünf- oder sechsspindelige, ebenfalls nicht auf Dreharbeiten, sondern auch für sonstige spanabhebende Bearbeitungsverfahren geeignete Automaten anwendbar, wobei infolge der erfindungsgemäßen Schrägstellung der Werkstückspindeln deren Abstand von der zentralen

Achse des Spindelträgers trotz großer Schwing ,durch-

issser klein gehalten werden kann.

Es zeigen:

Fig. 1 a Die Anordnung der Werkstückspindeln eines erfindungsgemäßen Vierspindelautomaten in schematischer Darstellung in der Ansicht senkrecht zur gemeinsamen Schwenkachse 5 der Werkstückspindeln

Fig. Ib in Richtung der Schwenkachse gesehen;

Fig. 2 die Seitenansicht der Vierspindelmaschine in ihrem Gesamtbild,

Fig. 35a einen Teilschnitt., durch den Spindelträger und dessen Lagerung samt einer vorderen Werkstückspindel und deren unabhärgLgem Antrieb,

Fig. 3b eine Dmifsieht auf die vier Werkstückspindeln für. sich allein und ohne den Spindelträger,

Fig. 4 einen Teilschnitt nach der Linie IV - IV in Fig. 3b.durch die vordere Werkstückspindel samt deren durch Kegelräder erfdgende Antriebsanordnung und ihrer senkrecht stehenden Getriebewelle,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch die Getriebewelle der Werkstickspindel nach Fig. 4 sowie einen Schnitt durch die Lagerachse des Spindelträgers,

Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher der Antrieb der Werkstückspindeln durch einen Elektromotor über Riemen erfolgt,

Fig. 7 einen Teilschnitt durch eine andere Werkstückspindel, deren Antrieb über Zahnräder durch einen am Spindelträger befestigten Elektro- oder Ölmotor erfdgt.

Zur deutlicheren Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung der in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bis

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vorgesehenen ^LerVerkstückspindeln sind in den Fig. la und Ib nur die Werkstückspindeln rein schematisch unter Fortlassung aller Einzelheiten wiedergegeben.

Die vierWärkstückspindeln 1, 2, 3 und 4 sind in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet und können gemeinsam um eine Achse 5 die bex'den in der Zeichnung wiedergegebenen bevorzugten Ausführungsbeispielei senkrecht steht, aber auch schräg zur Horizontalen verlaufen kann. Die im einzelnen nicht näher bezeichneten Drehachsen der Werkstückspindeln 1 bis 4 kreuzen ihre zentrale Schwenkachse 5 in gleichmäßigen Abständen jeweils unter einem spitzen Winkel ß von etwa 54°. Die Werkstückspindel!! tangieren dabei einen zur Schwenkachse 5 koaxialen, durch strich- doppelpunktierte Linien in Fig. la in der Ansicht wiedergegebenen und in Fig. Ib in stirnseitiger Draufsicht angedeuteten Zylindermantel Z.

Wenn die Schwenkachse 5 der Werkzeugspindeln 1 bis 4 gleichzeitig die Drehachse eines, weiter unten im einzelnen η äher beschriebenen, für alle Werkzeugspinaeln gemeinsamen Spindelträgers ist und wie im folgenden für alle dargestellten Ausführungsbeispiele angenommen senkrecht steht, schließen die Drehachsen der Werkzeugspindeln jeweils mit der Horizontalen nach Fig. la einen Neigungswinkel <K ein,der 90° - ß = 36⁰ beträgt. Alle Abstände und Neigungswinkel sind untereinander genau gleich gehalten, so daß beim Schwnken um 90° jede Spindel stets in die gleiche Lage gelagt wie die vorausgehende,aus dieser Lage ausgeschwenkte Spindel, und demgemäß die im einzelnen nicht dargestellten Bearbeituqeswerkzeuge stets die gleichen Bearbeitungs-maße einhalten können.

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Bei der in Fig. 1 in ihrer Gesamtansicht dargestellten Vierspindelmaschine sind die vier terkstückspindeln 1 bis drehbar in dem bereits erwähnten Spindelträger 9 gelagert und um die zum Spindelträger gleichachsige Schwenkachse

5 jeweils von einer Bearbeitungsstation um 90° schrittweise zur nächsten fortschaltbar angeordnet. Ein als Basis der Maschine dienendes Untergestell 6 trägt über Seitenständer 7 einenQuerholm 8, an welchem der Spindelträger 9 drehbar aufgehängt ist. Ein Plansch IO dient zur Peststellung des Spindelträgers 9 in seiner jeweiligen Schaltstellung, welche mittels nicht dargestellter Riegelbolzen in bekannter Weise gesichert wird.

Um bei den Bearbeitungsvorgängen die starre Lagerung des Spindelträgers zu erhöhen, kann dessen Achse in der mit strichpunktierten Linien 11 angedeuteten Weise nach unten durchgeführt und in einem Lager 12 des Maschinengesteiles

6 abgestützt sein.

Um Bearbeitungsvorgänge in Achsrichtung der Werkstückspindeln ausführen zu können, ist jeder Werkstückspindel einer von mehreren Werkzeugschlitten I^ zugeordnet, die an den Seitenständern 7 des Maschinengestells befestigt sind und die für die einzelnen Bearbeitungsvorgänge vorgesehenen Werkzeuge tragen. Die Werkzeugschlitten Ij5 können über nicht dargestellte KurvensUfcke oder ölzylinder auf in der Zeichnung nicht angedeutete Werkstücke, die an Futtern am unteren Ende der Werkstückspindel eingespannt sind, zugestellt oder von diesen zurückbewegt werden. Die Spannfutter der Werkstückspindeln zeigen in der erfindungsgemäßen Anordnung schräg nach unten und gewährleisten demzufolge eine sichere Abfuhr

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der bei den Bearbeitungsvrgängen anfallenden Späne, die im Innren des Untergestelles 6 vor ihrem Abtransport gesammelt werden.

Um quer zur Drehachse der Werkstückspindeln arbeitende Werkzeuge, beispielsweise zum Plandrehen einsetzen zu können, sind den einzelnen Bearbeitungsstationen Querschritten I²J- zugeordnet, die ebenfalls durch Kurven oder ölzylinder gesteuert werdeni Diese Werkzeuge _f welche nicht nur zur Ausführung von Dreharbeiten, sondern auch zum Bohren, Stoßen, Fräsen, Drücken und dgl. dienen können, übernehmen nacheinander die Bearbeitungsfolge der Werkstücke. Dabei können ohne weiteres infolge des großen, für die Unterbringung zur Verfügung stehenden Raumes auch Sonderxverkzeuge zur Bearbeitung von Grinden, Einstichen und dgl. sowie außei&m automatische Zuführungseinrichtungen vorgesehen werden.

Während bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 und ein zentraler Antrieb für aus Werkstückspindeln vorgesehen ist, weist das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2, 3a und 3b ebenso wie die Ausführungsbeispiele nach den Fig.

6 und 7 Einzelantriebe für jede cer Werkstückspindeln auf. In den Fig. 2 und 3a ist für die Werkstückspindel 1 ein unabhängiger Antriebsmotor I5 vorgesehen, der am Ständer

7 oder am Holm 8 befestigt sein kann und axial zur Werkstückspindel bewegbar gesteuert wird, so daß die Antriebskraft während des Bearbeitungsvorganges auf die Werkstückspindel übertragen, der Antriebsmotor jedoch vor dem Schalten des Spindelträgers entkuppelt und zurückgefahren werden kann. Nach&em in Fig. 3adar gestellten Teilschnitt ist der Spindelträger 9 mit einem senkrecht stehenden Achsbolzen 16 verbunden, der im HIm 8 drehbar gelagert ist. Der Flansch 10 des Spindelträger 9 nimmt vier Arretiorungsblocks 17

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in genauer Teilung auf, in welche gesteuerte, in der Zeichnung nicht wiedergegebene Riegel in bekannter Weise eingerastet werden können, um die Lage des Spindelträgers in jeder Bearbeitungsstation genau zu sichern. Zusätzlich wird der Spindelträger 9 nach dem Verriegeln noch durch Öldruck mit seiner Fläche 19 gegen die Fläche 18 an der Unterseite des Holmes 8 angepreßt,und während der Bearbeitungsvorgänge starr gehalten. Hierzu sind im Holm 8 drei ölkolben 20 um 120° gegeneinander versetzt angeordnet, die während der Bearbeäfcungsvorgänge gegen eine zum Fortschalten dienende Malteser-Kreuzscheibe 21 gedrückt werden und so über den Achszapfen 16 den Spindelträger 9 nach oben ziehen.

Die Malteser-Kreuzscheibe 21 wird absatzweise um jeweils 90° mit Hilfe eines Rollenhebels 22 gedreht, der in bekannter Weise nach dem Lösen des Spindelträgers eine volle Umdrehungausführt.

Bei den dargestellten Ausführungsbeis pielentragen die Werkstückspinfeln an ihren nach unten weisenden, aus ihren in Fig. Ja erkennbaren Lagerzonen nach unten vorstehenden Endabschnitten Spannfutter, von denen eines bei 23 angedeutet ist. Sie dienen zur Aufnahme der zu bearbeitenden, nicht dargestellten Werkstücke und tragen geeignete Kraftspanner, die beispielsweise als öldruckzy3 infer 24 ausgebildet sein können und über nicht dargestellte Zugstangen das Werkstück in dem entpsrechend ausgebildeten Spannfutter 2J? festhalten. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fjg, J>a. dienen die Spannzylinder 24 gleichzeitig dazu, die Antriebskraft des Antriebsmotors 15 auf die Werkstückspindeln zu übertragen. An ihrem äußeren Ende sind hierzu die Zylinder 24 mit Kupplungs-

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zähnen 25 und mit einem Reibbelag 26 versehen.

Der zweckmäßig als Elektromotor oder als Ölmotor ausgebildete Antriebsmotor ist in einer nicht dargestellten Prismaführung oder dgl. längs verschiebbar befestigt und kann für verschiedene Bearbeitungszwecke in seiier Drehrichtung umgekehrt oder aber stillgesetzt werden und kann zweckmäßig in seiner Drehzahl stufenlos eingestellt werden.

Sobald der Spindelträger 9 in eine neue Arbeitsstellung geschaltet ist, werden die zu den einzelnen Werkzeugspindeln gehörenden Antriebsmotoran 15 gegen die vor ihnen liegende Spindel bewegt und dabei kraft- und formschlüssig mit dieser Spindel verbunden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß zum sanfteren Anlauf der Spindel zuerst ein stirnseitiger Reibbelag 29 gegen den Reibbelag 26 am Spannzyliüer 24 zur Anlage kommt und dabei die Spindel reibschlüssig in Drehung versetzt. Kurze Zeit danach wird eine hinter der Reibscheibe 29 liegende Zahnkupplung gegen die Kupplungszähne 25 vorgeschoben und mit diesen in formschlüssige Verbindung gebracht .

Durch die Anwendung einzelner, voneinander unabhängiger Antriebsmotoren 15 ist es möglich, jeder der Werks tück-spindeln 1 bis 4 ehe Drehgeschwindigkeit zuzuordnen, die der jeweiligen Arbeitsfolge an der betreffenden Bearbeitungsstation angepaßt ist. Wenn ein Sonderarbeitsgang dies erfordert, ist es ohne weitees möglich,entgegengesetzte Drehrichtung aer Stillsetzung der Werkzeugspindel vorzusehen.

Statt eines Einzelantriebs ist M dem Ausfühnmgsbeispiel nach den Fig. 4 uü 5 ein zentraler, für alle Werkstückspindeln gemeinsamer Antrieb vorgesehen. Hierzu ist auf den

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Werkstückspindel^ wie in cer Zeichnung für die Werkstückspindel 1 dargestellt, ein Kegelrad 30 befestigt, das von einem Gegenrad 3I angetrieben wird. Das Gegenrad 3I sitzt auf einer von vier senkrecht gelagerten Zwischenwellen 32. Die Zwischenwellen 32 sind im Spindelträger gelagert und werden daher mit diesem gemeinsam in die verschiedenen BearbeitungsBbationen geschaltet. Der Spindelträger wird wie beim Ausführungsbeispel nach Fig. 2 und Ja durch eine Malteser-Kreuzscheibe 21 mit Hilfe eines Rollenhebels 22 geschaltet. Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel erfolgt in diesem Falle die Anpressung der Stirnfläche 19 des Spindelträgers 9 gegen die Fläche 18 an der Unterseite des Holms 8 durch drei gegenüber der Drehachse des Spindelträgers um je 120° versetzte Öldruckkolben 35, deren zugehörige Zylinder im Holm 8 liegen. Die mit den Kolben 35 verbundenen Kolbenstangen 36 ziehn über einen Ring 37 jeweils während der Bearbeitungsvorgänge gegen den Holm 8.

Fig. 5 zeigt Einzelheiten des Spindelantriebs und der Lagerung des Spindelträgers in einem Schnitt, der radial in der gemeinsamen Ebene geführt ist, in welcher die Achse 5 des Spindeiträgers 9, eine der Zwischenwellen 32 und die zugehörige Spindel-welle 1 liegen. Das mit dem Kegelrad 30 der Werkzeugspindel 1 kämmende Gegenrad 3I sitzt auf dem unteren Endauschnitt einer der untereinander und parallel zur Drehachse 5 des Spindelträgers 5 verlaufenden Zwischenwellen 32, die mit nicht näher bezeichneten Kegel-Rollenlagern radial und axial im Spindelträger 9 geführt sind. Am oberen Ende jeder Zwischenwelle ist eine mit dem Gegenrad verbundene, einen kaibinJErten Reib- und Formschluß ergebende Kupplung 38 vorgesehen. Diese umfaßt eine Reibscheibe 39 sowie mehrere Kupplungszähne 40. Axial zu diesen Kupplungsteilen ist im Hain 8 für jede der Werkstückspindeln

und deren Zwischenwelle eine von vier Getriebewellen 41 eingebaut. Jede der untereinander parallel angeordneten Getriebewellen 41 trägt an ihrem oberen Ende ein Stirnrad 42, das mit einem zentralen Stirnrad 4j5 dauernd in Eingriff steht. Über dieses zentrale Stirnrad 43 kann somit der Antrieb von einem zentralen Motor her eingeleitet und auf jede der Spindeln 1 bis 4 mit gleicher Drehzahl übertragen werden.

Anstatt über ein zentrales Stirnrad 43 mit gleichen Spindeldrehzahlen, kann der Antrieb in der in Fig. 4 angedeuteten Weise auch derart erfolgen, daß die Räder 42 der Getriebewellen 41 mit einem Antriebsrad 44 kämmen, dessen senkrecht stehende Welle 45 in bekannter V/eise über nicht dargestellte Wechselräder von einem ebenMls nicht dargestellten Hauptantriebsmotor aus ständig angetrieben wird.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die mit dem Antriebsrad 42 verbundene Getriebewelle 41 als Keilwelle ausgebildet und treibt sowohl die mit einer Zahnkupplung versehene innere Hülse 46a an, als auch eine äußere Hülse 46b, deren unteres Ende einen Reibkupplungsbelag 47 trägt. Die Hüte 46b ist mit nicht näher bezeichneten Nadellagern drehbar in einer Büchse 48 gelagert und durch Längskugellager 49 axial gehalten. Die Büchse 48 ist im Ho3ni in einer Bohrung verschiebbar geführt und kann die beiden Hülsen 46a und 46b bei einer senkrechten Bewegung mitnehmen. Diese axiale Bewegung der Büchse 48 wird durch Drucköl gesteuert, das durch nicht dargestellte Leitungen in einen kleinen Hingraum 70 am oberen Teil der Büchse 48 geführt werden kann und dann die Büchse 48 zusammen mit

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den beiden Hülsen 46a und 46b nach unten drückt, bis die Reibflächen 39 und 47 aufeinander treffen und dadurch die Kupplung 38 zur Wirkung bringen. Die Werkstückspindel wird durch diese Hülsen mit begrenzter Reibkraft mitgenommen. Durch Einstellen des Öldruckes kann der Anpreßdruck und demzufolge die Reibkraft verändert weiebn. Wenn die Werkstückspindel auf eine genügend hohe Drehzahl angelaufen ist, wird Drucköl in einen Zylinderraum 50 geleitet, der zwischen der Welle 41 und der inneren Hülse 46a gebildet ist. Dadurch wird die Hülse 46a mit ihen Zähnen in die Zahnkupplung der Zwischenwelle 32 eingefahren,und zwar mit einem Druck, der ausreicht, um die Reibung gegeriber der bereitsdaufenden Kupplung 38 zu überwinden. Dann ist der Antrieb der Wakstückspindel formschlüssig gesichert.

Um vor dem Weiterschalten des Spindelträges 8 die Kupplung 38 zu lösen, wird Drucköl in den Gegenraum 5I des Zylinders gegeben, wodurch die Hülsen 46a und 46b und die Büchse 48 nach oben zurückgeführt und somit sowohl die Kupplungszähne 40 als auch die Reibbeläge 39 und 47 freigegeben werden. Das Drucköl wird über einen Verteiler 52 und über strichpunktiert angedeutete Leitungsbohrungen 53 und $k zu den Zylinderräumen 50 und 5I geleitet.

Der über die Reibflächen 39 und 47 erfolgende Kupplungsvorgang kann entweder bei leichter. Arbeiten allein wirken, oder beim Einführen von Werkstücken aus einem nicht dargestellten, automatischen Magazin dazu dienen, die Werkstückspindel auszurichten oder drehelastisch nachgiebig anzutreiben.

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Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform dient das zentral angeordnete Antriebsrad 43 nur als Zwishenrad für die zu den einzelnen Getriebewellen 41 gehörenden Antriebsräder 42. Es kann in einer Platte 73 und einem Gegenlager 74 unabhängig gelagert sein.

Im Holm 8 ist nach Fig. 5 koaxial zu dem Spindelträger 9 eine Lagerbüchse 55 eingepreßt, die dazu djait, einer mit dem Werkstückspindelträger fest verbundenen Achse 56
axiale Führung und drehbare Lagerung im Holm 8 zu geben. In dieser Anordnung tritt die Achse 56 durch das zentrale Stirnrad 43 frei hindurch und trägt wie in Fig. 4 an
ihrem oberen Endabschnitt die Malteser-Kreuzscheibe 21.

Fig. 6 zeigt eine gegenüber den Fig. 2 und 3a abgewandelte Ausführungsform mit Einzelantrieb für eine der hier dargestellten Werkstückspindeln. Hier erfolgt die
Übertragung des Antriebsmomentes von einem Elektromotor 58, der in geeigneter Weise durch Lager 59 mit dem Spindelträger 9 verbunden ist, über einen Riemenantrieb, der einen hohen Gleichförmigkeitsgrad und Schwingungsfreiheit des S^indelsicherstellt. Hierbei kann der Spannzylinder 24 gleichzeitig als Riemenscheibe ausgebildet sein, über veLche der nicht näher bezeichnete Flachriemen läuft. Anstelle von Flachriemen können auch Keil- oder Zahnriemen verwendet werden. Ein Antrieb über Riemen ist besonders dann zweckmäßig, wenn eine Feinbearbeitung bei größter Genauigkeit und feinster Oberfläche der Werkstücke angestrebt wird, wozu sich eine Zahnradübertragung wegen des unvermeidlichen Ungleichförmigkeitsgrades nur ungenügend eignen würde.

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Anstelle eines Elektromotors kann auch ein Ölmotor treten, besonders wenn stufenlos regelbarer Antrieb notwendig ist.

Die abgewandelte Ausführungform nach Fig. 7 ist besonders für solche Anwendungsfälle der Erfindung vorgesehen, .bei der größere Spanleistung erforderlich ist. Der Antrieb erfolgt hier durch einen Elektro- oder Ölmotor 61 über Stirnräder 62 und 6^ auf die bei 1 angedeutete Werkstückspindel. Das Abschalten und Bremsen dieser Spindel kann nach den Fig. 6 und 7 unmittelbar durch den als Antrieb dienenden Elektro- oder Ölmotor erfolgen. Auch ein Rechts- oder Linkslauf, wie er z. B. beim Gewindeschneiden erforderlich ist, kann auf diese Weise an den für die einzelnen Bearbeitungsstationen vorgesehenen Stellngen des Spindelträgers 9 erreicht werden.

Einer der Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Anordnung der WerkstückspindeIn liegt darin, daß der Spindelträger nicht wie seither üblich am Außendurchmesser gelagert werden muß, sondern mit einem zentralen Achszapfen in eng tolerierten Lagern im Maschinengehäuse gehalten werden kann. Vor allem können Wälzlager verwendet werden, so daß die Probleme der Erwärmung des Spindelträgers praktisch keinen Einfluß auf dessen Lagerspiel haben, washes daher

bzw. vorgespannt

sehr eng gehalten/werden Kann. Die zur Aufnahme der Werkstückspindeln dienenden Spindellager können dabei in vorteilhafter V/eise nahe an den Außenflächen des Spindel trägers liegen, so daß beim Überströmen mit Kühlmitteln eine gute Ableitung der Spindellagerwärme gewährleistet ist. Die Verriegelung des Spindelträgers kann oberhalb der Werkstückspindeln in einem groß bemessenen Ringansatz geschehen, der in der Arbeitsstellung jeweils durch ein Druckmittel mit seiner Stirnseite fest gegen das Maschinerjpstell gepreßt werden kann und darin ete starre Verbindung mit diesem sicherstellt,

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Durch die erfindungsgemäße Bauweise ist in Verbindung mit der hier erzielten gleichmäßigen Temperaturvertellung und Aufrechterhaltung eiie größt-mögliche Schaltgenauigkeit
der Werkstückspindeln sihergestellt. Außerdem ist durch die nach unten weisenden Spannfutter der Werkstückspndeln verhindert, daß die anfallenden Späne .*; auf den Werkzeugträgern liegen bleiben und stören können. Auch alle
quer zur Spindelachse arbeitenden, als Querschlitten ausgebildeten Werkeugfcäger können leicht so angeordnet werden, daß sie schräg von oben her arbeiten, so daß die Späne direkt nach unten fallen und Jede Werkzeugspindel somit . eine günstige Lage in tezug auf Spänefreiheit aufweist.

Auch das Zuführen der Werkstücke von Hand oder durch automatisch arbeitende Einrichtungen wird durch die erfindungsgemäß tangential-sternförmig schräg liegenden Werkzeugspindeln wesentlicherleichtert, da die benachbarten Spindeln und Werkzeuge solche Zufuhrungseinrichtungen nicht stören können.

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Claims

A 33 63 3 - vöh Den

Patentansprüche

Mehrspindelautomat Insbesondere für Futterarbeiten mit spangebenden Bearbeitungsvorgängen, mit einem schrittweise schaltbaren und dabei um eine zentrale Achse drehbaren. Spindelträger und mit mehreren untereinander in gleichen Abständen auf dem gemeinsamen Spindelträpr drehbar gelagerten Werkstückspindeln, die in gleichem radialem Abstand von der zentraLen Achse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindeln (1, 2, 3, k) mit der zentralen Achse (5) des Spindelträgers (9) einen spitzen Winkel (ß) einschließen und einen gedachten, zur

zentralen .Achse (5) koaxialen Zylindermatel (Z) tangier-en und diesen
/vorzugsweise in Punkten berühren, die in einer auf der zentralen Achse senkrecht stehenden Ebene liegen.
2. Automat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (ß) einen Wert zwischen 20° und 70° hat, vorzugsweise bei etwa 40° bis 6o° liegt.
3. Automat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Achse (5) des Spindelträgers wenigstens annähernd senkrecht angeordnet ist.
4. Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspäxleln (1 bis 4) mit ihren beiden Endabschnittten aus ihren Lagerstellen im Spindelträger (9) vorstehen.

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5. Automat nach einem der Anspruch? 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werksückspindeln (1 bis 4) an ihren räch unten gerichteten Endabschnitten ein Spannfutter (23 ) tragen.
6. Automat nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei, vorzugsweise alle Werkstückspindeln (1 bfe 4) mit ihrer Spannfutterseite schräg nach unten zeigen.
7. Automat nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Werkstückspindeln (1 bis 4) von. ihrem hinteren Endabschnitt her über eine Kupplung (25, 26, 29) erfolgt, die axial verschiebbar und während der Schaltbewegung des Spindelträgers (9) ausrückbar ist.
8. Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Werkstückspindeln (1 bis 4) über je eine von mehreren im Abstand von der zentralen Achse (5) der Werkstückspindel angeordneten, vorzugsweise parallel zueinander verkaufenden Getriebewellen (32, 41) erfolgt, von denen jede eine während der Schaltbewegung des Spindelträgers (9) trennbare Kupplung (38, 39, 40, 47) aufweist.
9. Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für wenigstens eine, vorzugsweise für jede Werkstückspindel (1 bis 4) ein von den übrigen Spindeln unabhängiger Antrieb vorhanden ist.
10. Automat nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß

die Werkstückspindel (1 bis 4) Einselantriebe aufweisen, die auf verschiedene Drehzahlen einstellbar sind.

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11. Automat nach Anspruch 9 oder ΙΟ, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, mit welchen jede oder einzelne der Werkstückspindeln in ihrer Drehrichtung umk<ärbar und/oder - vorzugsweise stufenlos - in ihrer Drehzahl regelbar ist.
12. Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebewellen (41) direkt oder indirekt von einem zentralen Stirnrad (4j5) mit gleicher Drehzahl antreibbar sind.
13. Automat nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Getriebewellen (41) zwischenschaltbare Viechseiräder zur Erzielung unterschiedlicher Drehzahlen für die einzelnen Werkstückspindeln (1 bis 4) vorgesehen sind.
14. Automat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für wenigstens eine Werkzeugspindel (1 bis 4) ein direkt auf die Spindel wirkendes und mit dem schaltbaren Spindelträger (9) verbundenes Antriebselement (15), beispielsweise ein Ölmotor oder Elektromotor vorgesehen ist.
15. Automat nach Anspruch 9> daiirch gekennzeichnet, daß als Antriebselemente indirekt auf die Werkstückapindeln (1 bis 4) wirkende Übertragungsmittel/wie beispielsweise Riemen, Zahnriemen oder Ketten,vorgesehen und mit dam SpindeltKger (9) gemeinsam schaltbar verbunden sind.

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