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Steuer- und Überwachungseinrichtung für Mehrspindel-Gewindebohrmaschinen
zum Bearbeiten von Muttern und dergleichen Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuer-
und Überwachungseinrichtung für Mehrspindel-Gewindebohrmaschinen zum Bearbeiten
von Muttern und dergleichen, deren Bearbeitungsstationen auf einer Kreisbahn angeordnet
sind.
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Mehrspindel-Gewindebohrmaschinen zur Bearbeitung von Massenteilen,
beispielsweise Muttern, sind bekannt, Die bei diesen Maschinen für das Tauchgewindebohren
erforderliche Drehrichtungs- und Hubumkehr der Arbeitsspindeln wird von starren,
der Kreisbahn der Bearbeitungsstationen zugeordneten Kurventeilen bzw. Kreissegmenten
mit abwechselnd wirkender Außen-und Innenverzahnung gesteuert, die ein unveränderliches
Ablaufprogramm bewirken, Diese starre Programmsteuerung erfüllt zwar die Bewe#gungsabläufe,
die erforderlich sind, um den Arbeitsablauf ohne Unterbrechung aufrechtzuerhalten,
wobei jede Arbeitsspindel das Einzelprogramm - Rechtslauf und Vorschubbewegung /
Links lauf und Riicklaufbewegung / Bremsen und Stillstand in Ausgangslagedurchläuft;
Jedoch darf dabei der Arbeitsablauf nicht durch Störungen gefährdet sein, wie sie
beim Bohren großer Gewindelängen oder beim Bohren von Gewinde in Grundlöcher, z.
B, in Überwurfmuttern, auftreten können, Eine Steuer- und Überwachungseinrichtung,
durch die Werkzeug- und Maschinenschäden infolge übermäßiger Belastungen des Gewindebohrers,
beispielsweise durch ungünstige Schneidflüssigkeitszufuhr und Späneableitung, vermiéden
werden, ist an bekannten Maschinen nicht vorhanden. Auch eine Überlastung durch
Drehmomenterhöhung infolge absestumpfter.
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Werkzeugschneiden wird mit bisher bekannten Einrichtungen nicht signalisiert.
Eine schlechte Fertigungsqualität ist die Folge.
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Lediglich die Anzeige einer Überlastung des Werkzeuges bzw.
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der Arbeitsspindel in axialer Richtung bei hart auflaufendem
Gewindebohrer
auf ein ungebohrtes Werkstück ist bei bekannten Gewindebohrmaschinen möglich, indem
ein Taststift / Stirnkurven / Druckfeder System wirksam wird, welches die Vorschubbewegung
des Gewindebohrers ausschaltet. Die Steuer- und Uberwachungseinrichtung an bekannten
Maschinen ist für das Gewindebohren in Grundlöcher nicht geeignet, so daß auch axiale
Uberlastungen durch Auftreffen des Gewindebohrers auf den Bohrungsgrund eines nicht
ausreichend tief gebohrten Kernloches einer Uberwurfmutter nicht angezeigt werden,
Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine Steuer- und Überwachungseinrichtung
für Mehrspindel-Gewindebohrmaschinen zu schaffen, die bewirkt, daß keine Werkzeug-
und Maschinenschäden auftreten, die Stillstandszeiten verringert, eine hohe Fertigungsqualität
erreicht, die Arbeitsproduktivität erhöht werden und bei der die Verschleißanfälligkeit
der Steuerungselemente vermindert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu schaffende Steuer-
und Überwachungseinrichtung so auszubilden, daß das Werkzeug einer bestiiiten Arbeitsspindel
bei Überlastung durch Drehmoienterhöhung oder axialer Überlastung durch elektrische,
bei Energieausfall nicht löschbaren Steuersignale umgehend außer Eingriff gebracht
bzw. zurückgezogen oder bei individuellem Schaltbefehl nach Durchlaufen des Einzelprogrammes
der betreffenden Arbeitsspindel stillgesetzt wird, wobei sich auch mehrere beliebige
oder alle Arbeitsspindeln stillsetzen lassen, deren Wiedereinordnen in den Bewegungsrhythaus
aller Arbeitsspindeln nur vom Bedienenden vorgenommen werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Arbeitsspindel
ein Steuer- und Schaltsystem zugeordnet ist, welches, bezogen auf die Axialbewegung
der Arbeitsspindel, aus feststehenden Endlagenschaltern und diesen zugeordneten,
mit der Arbeitsspindel verbundenen, verstellbaren Endlagenschaltnocken besteht.
Ein Schaltnocken ist am Maschinengehäuse
so angebracht, daß den#Ärbeitsspindeln
zugeordnete auf einem mit der Rotorwelle und den Arbeitsspindeln umlaufenden Schaltteller
angeordnete Schalter mit diesem zwecks ständiger Wiederbülung -des Programmablaufes
kontakt verbunden werden, wodurch der Schaltnocken die Schalter betätlgt, Das Schalts#stem
zur Steuerung einer Arbeitsspindel für die nächstfolgenden P-rogrammschritte als
Folge des Steuersignals durch Schalter und Endlagenschalter besteht aus einem Programmschalters
Ein Uberlastungsschalter ist an einer mit der Rotorwelle fest verbundenen und die
Arbeitsspindel bzw. Kompaktspindel aufnehmenden Spindeltrommel vor#gesehen, dem
ein entsprechender iJberlastungsschaltno eken zugeordnet wird. Fernerist ein vom
Steuerimpuls angesteuertes Schaltsystem vorhanden, das aus einem Wahlschalter besteht,
zu dem außerdem eine Steuerverbindung von weiteren Schaltern für die Einzel spindel-
oder Gesamtspindelsteuerung hergestellt wird, Steuer- und Versorgungsleitungen sind
über eine Schleifringeinheit sowie über ein durch die als Hohlwelle ausgeführte
Rotorwelle geführtes Leitungssystem mit den Steuer- und Schaltelementen an der Arbeitsspindel
bzw, Kompaktspindel verbunden Mit Hilfe gepolter Relais wird zur Ansteuerung von
" außen 12 zwischen den zugehörigen Schaltern und- zw-ei Arbeitsspindeln wahlweise
und in beliebiger Reihenfolge über eine Steuerleitung eine Steuerverbindung her-gestellt1
- Der steuerungstechnische Teil der Schaltung für jede Arbeitsspindel wird als schnell
auswechselbare untereinander austauschbare Steuereinheit1 -als "Einschub", ausgeführt
und im Bereich der #Kompaktspindel angeordnet, Die Vorteile der Erfindung bestehen
darin daß bei auftretenden Überlastungen des Werkzeuges Werkzeugbruch und Maschinenschäden
vermieden werden, Störungen in kürzester Zeit behoben, Maschinenstillstandszeiten
auf ein Minimum verringert werden, wo-durch ein hoher produktiver Auslastungsgrad
der Maschine gewährleistet ist
Die Erfindung wird nachstehend anhand
eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 : das Antriebsschema einer
Gewindebohrmaschine mit kreisför-mig angeordneten Arbeitsspindeln, Fig. 2 : die
Schalteranordnung als Teilansicht in Richtung A der Fig. 1, Fig, 3 : den Stromlaufplan
der Steuer- und Uberwachungseinrichtung für eine Arbeitsspindel.
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In einem Maschinengehäuse 1 ist eine Rotorwelle 2 angeordnet.
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Mit der Rotorwelle 2 ist eine Spindeltrommel 3 starr verbunden, Innerhalb
der Spindeltrommel 3 befinden sich ein Umlaufrädergetriebe 4 und Kompakt spindeln
5 einschließlich Arbeitsspindel 6 mit -zugehöriger elektromagnetischer Vorlaufschaltkupplung
7, Rücklaufschaltkupplung 8 und Bremsschaltkupplung 9, Durch die elektromagnetischen
Schaltkupplungen wird die von einem Antriebsmotor 10 über Antriebsräder 11, 12 in
das Umlaufrädergetriebe 4 eingeleitete Drehbewegung auf die Arbeitsspindel 6 übertragen,
Die Kompaktspindel 5 ist mit einer an sich bekannten nicht dargestellten Überlastungseinrichtung
mit Schaltauslösung ausgerüstet. Die Schaltauslösung erfolgt über einen aus der
Kompaktspindel 5 herausragenden Überlastungsschaltnocken 13, der die Verbindung
zu einem an der Spindeltrommel 3 fest angeordneten Überlastungsschalter 14 herstellt.
Von der Stellung eines von der Arbeitsspindel 6 getragenen Werkzeuges 15 abhängige
verstellbare Endlagenschaltnocken 16, 17 betätigen an der Spindeltrommel 3 fest
angeordnete Endlagenschalter 18, 19. Jeder Arbeitsspindel 6 ist eine Signalleuchte
20 zugeordnet. Ein fest mit der Rotorwelle 2 verbundener Werkstückaufnahmetisch
21 ist mit einer der Zahl der Arbeitsspindeln 6 entsprechenden Anzahl von Werkstiickaufnahmen
22 versehen, die zu den Arbeitsspindeln 6 koaxial angeordnet sind,
Auf
der Rotorwelle 2 befindet sich eine Schleifringeinheit 23 und ein fest angeordneter
Schaltteller 24 mit einer der Zahl der Arbeitsspindeln 6 entsprechenden Anzahl von
Schaltern 25.
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Am Maschinengehäuse 1 ist ein Schaltnocken 26 befestigt.
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Die der Kompaktspindel 5 zugeordneten Schalt- und Signaleinrichtungen
sind über die Schleifringeinheit 23, ein durch eine Bohrung 27 innerhalb der Rotorwelle
2 geführtes Leitungssystem 28 mit elektrischen Steuer- und Versorgungsleitungen
29 verbunden.
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Der Antrieb der Rotorwelle 2 mit Spindeltrommel 3 und Werkstückaufnahmetisch
21 erfolgt von einem nicht dargestellten Getriebezug.
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Die starre Zuordnung der Werkstückaufnahmen 22 zur Arbeitsspindel
6 bewirkt, daß diese gleichzeitig gemeinsam dieselbe Umlaufbewegung ausführen. Durch
das Umlaufrädergetriebe 4 wird eine Drehbewegung erzielt, die zum gewünschten Zeitpunkt
durch die elektromagnetische Vorlaufschaltkupplung 7 bzw, elektromagnetische Rücklaufschaltkupplung
8 der Arbeitsspindel 6 zugeschaltet wird. Mit der Drehbewegung der Arbeitsspindel
6 erfolgt gleichzeitig deren Axialbewegung mittels nicht dargestellter Leitpatrone
und Leitmutter. Dabei bewegen sich entsprechend der Drehrichtung der Arbeitsspindel
6 die Endlagenschaltnocken 16, 17 auf die Endlagenschalter 18, 19 zu und bewirken
Bremsen und Stillstand der Arbeitsspindel 6 bzwe ein Umsteuern der Drehrichtung
vom Rechtslauf (Vorlauf) auf Linkslauf (Rücklauf).
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Nach Erreichen der hinteren Endlage, dxhe nach Beendigung des Einzelprogramms
- Rechtslauf und Vorschubbewegung / Linkslauf und Rücklaufbewegung / Bremsen und
Stillstand in Ausgangslage -bleibt die Arbeitsspindel 6 so lange in ihrer Ruhestellung,
bis der ihr zugeordnete Schalter 25 durch die Drehbewegung der Rotorwelle 2 an dem
Schaltnocken 26 vorbeibewegt und betätigt wird Von diesem Zeitpunkt an beginnt ein
neuer Arbeitsrhythmus, der einer vollen Umdrehung der Rotorwelle 2 bzw0 Spindeltrommel
3 entspricht und im Ergebnis die Fertigstellung eines Werkstückes je Arbeitsspindel
bewirkt.
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Im Falle der Überlastung einer der acht Arbeitsspindeln gemäß Ausführungsbeispiel
infolge Drehmomenterhöhung oder in axialer R>chtung wird der Überlastungsschaltnocken
13 gegen den Überlastungsschalter 14 gedrückt. Dadurch wird ein Relais d 4(Fig,3)
erregt, dessen Schließerkontakteinen Wahlschalter a 1 und einen Programmschalter
a 2 schalten.
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Der als elektromechanisches Schrittschaltwerk ausgebildete Wahlschalter
a 1 weist zwei Bahnen a 1,1; a 1.2 auf, wobei über die Bahn a 1.1 seine Ansteuerung
erfolgt und über die Bahn a 1,2 die durch die Schalterstellung Je gespeicherten
Signale ~Programmablauf freigeben" und Programmablauf gesperrt realisiert werden.
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Der ebenfalls als mechanisches Schrittschaltwerk ausgebildete Programmschalter
a 2 besitzt zwei Bahnen a 2.1; a 2.2,, wobei ebenfalls über eine Bahn a 2,1 seine
Ansteuerung vorgenommen wird und über die Bahn a 2,2 die Weiterschaltung des durch
die Schalterstellung gespeicherten Ablaufprogramms ~Bremsen - Arbeitsspindelvorlauf
-Arbeitsspindelrücklauf" erfolgt.
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Nachdem durch Schließen der Kontakte des Relaisd4 dtt über die Bahn
a 1,1 des Wahlschalters a 1 und über die Bahn a 2.1 des Programmschalters a 2 das
Schaltsystem a 1 und a 2 bestätigt wurde, schaltet der Wahlschalter a 1 von der
gezeichneten Stellung ~Program#-@e ablauf freigeben auf ~Programmablauf gesperrt"
und der Programmschalter a 2 von ~Arbeitsspindelvorlauf" auf "Arbeitsspindelrücklauf",
wobei über die Bahn a 2,2 des Programmschalters a 2 und ein Relais d 7 die Rücklaufschaltkupplung
8 (Fig. 1) angesteuert wird. Nach Erreichen der hinteren Arbeitsspindelendlage wird
über den Kndlagenschaltnocken 16 der Endiagenschalter 18 betätigt und ein Relais
d 2 (Fig. 3) erregt, dessen einer Schließerkontakt den Programmschalter a 2 von
1,Arbeitsspindelrücklauf1, auf ~Bremsen" (gezeichnete Stellung) schaltet, während
dessen anderer Schließerkontakt die Verbindung zum Wahlschalter a 1 (Bahn a 1.2)
herstellt.
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Über die Bahn a 2,2 wird ein Relais d 8 erregt, durch welches die
Bremsschaltkupplung 9 betätigt wird.
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Soll die stillstehende Arbeitsspindel 6 wieder in den Arbeitsrhythmus
eingegliedert werden, so wird vom Bedienenden über einen Schalter b 1 ein gepoltes
Relais d 1 erregt, dessen Schließerkontakt das Schaltsystem des Wahlschalters a
1 betätigt. Der Wahlschalter a 1 wird dadurch von Stellung "Programmablauf gesperrt"
auf "Programmablauf freigegeben" geschaltet. Wird nun der Schalter 25 durch den
Schaltnocken 26 und gleichzeitig d--ur#hden entüber sprechenden Schließerkontakt
die Bahn a 1 2 des Wahlschalters a 1 und die Bahn a 2s1 des Programmschalters a
2 dessen Schaltsystem betätigt, so schaltet der Programmschalter a 2 von der Stellung
"Bremsen" in die Stellung ~Arbeitsspindelvorlauf'1.
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Über die Bahn a 202 wird ein Relais d 6 erregt, wodurch die Vorlaufschaltkupplung
7 bestStigt wird. Nach Erreichen der vordereh Endlage (Vorschubbewegung beendet)
infolge Betätigung des Endlagenschalters 19 durch den Endlagenschaltnocken 17 wird
ein Relais d 3 erregt, dessen Schließerkontakt über die Bahn a 2,1 das Schaltsystem
a 2 des Programmschalters a 2 betätigt.
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Der Programmschalter a 2 schaltet somit von '9Arbeitsspindelvorlauft'
auf "Arbeitsspindelrücklauf". Der weitere programmierte Arbeitsablauf (Bremsen -
Stillstand - Vorlauf) erfolgt wie beschrieben.
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Es ist auch möglich, mit dem Schalter b 1, defl Wahlschalter aus der
Stellung ~Programmablauf freigegeben" in die Stellung "Programmablauf gesperrt zu
schalten, Das gepolte Relais 1 gestattet es, bei wahlweiser Betätigung der Schalter
b 1; b 2; in beliebiger Reihenfolge zwei Arbeitsspindeln über eine Steuerleitung
anzusteuern Zu diesem Zweck sind die Kontakte der diesen Arbeitsspindeln zugeordneten
gepolten Relais d 1 wechselseitig gelegt, Die Ansteuerung der Arbeitsspindel 6 von
"außen" ist außer mit Schalter b 1 auch mit Schaltern b 3 und b 4 möglich, wobei
Schalter b 3 über den Wahlschalter a 1,Bahn a 1.1 die Stellung "Programmablauf freigegebenal
und Schalter b 4 die Stellung "Programmablauf gesperrt" für jeweils alle Arbeitsspindeln
6 bewirkt. Dioden D 1 und D 2 verhindern die gegenseitige Beeinflussung der Steuerung
der Arbeitsspindeln 6 untereinander.
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Im Gegensatz zur Überlastungs- bzw. Havariesteuerung, die den sofortigen
Rücklauf mit anschließendem Bremsen und Stillstand der betreffenden Arbeitsspindel
bewirkt, wird bei Ansteuerung einer, mehrerer oder aller Arbeitsspindeln von ~außen"
auf Programmablauf gesperrt und damit Halt erst das vollständige Arbeitsspindel-Einzelprogramm
beendet, bevor die Arbeitsspindel ihren Stillstand erreicht; d.h. ein begonnener##Vorlauffl
wird zu Ende geführt und erst nach erreichter vorderer Endlage der Arbeitsspindel
6 auf Rücklauf geschaltet, Vorteilhaft ist es, den steuerungstechnischen Teil der
Schaltung für jede Arbeitsspindel 6 als Einschub auszubilden, der unmittelbar an
der mit der Spindeltrommel 3 bewegten Kompaktspindel 5 als schnell auswechselbare
Steuereinheit eingesetzt wird. Dadurch ist es möglich, evtl, auftretende Störungen
innerhalb dieser Steuereinheit durch Austausch der Einschübe schnell zu beheben
und somit Maschinenstillstandszeiten zu verringern,