DE2443087A1

DE2443087A1 - Stellvorrichtung fuer eine drehwelle, beispielsweise in einer werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2443087A1
Application number: DE2443087A
Authority: DE
Inventors: Hansjuergen Van De Loo
Original assignee: Acme Cleveland Corp
Current assignee: Acme Cleveland Corp
Priority date: 1974-06-06
Filing date: 1974-09-09
Publication date: 1975-12-18
Also published as: US3946298A

Description

Mehrspindeldrehautomaten werden verwendet, wenn beispielsweise mehrere Millionen identischer Teile abgedreht oder dergleichen werden sollen· Ein typischer Mehrspindeldrehautomat wird von einem Nocken betätigt, um Bewegungen der verschiedenen Querschlitten und Stirnwerkzeugschlitten zu steuern, um die Bearbeitungsvorgänge an Werkstücken auszuführen, die in jeder der Spindeln, ■gehalten sind· Es sind Spindelanhaltevorrichtungen bekannt, bei denen eine Spindel in einer der mehreren Spindelsteilungen angehalten werden kann, um einen gewissen besonderen

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Bearbeitungsvorgang auszuführen. In einem solchen Pall sind eine Kupplung und eine Bremse vorgesehen, damit jede Spindel wahlweise an einer besonderen Spindelsteilung des Spindelträgers betätigt werden kann· Spindelstellvorrichtungen sind auch bekannt, Jedoch erfordern diese allgemein das Arbeiten einer gewissen Art eines Nockens oder eines hydraulischen Antriebs, wobei für das Einstellen ein Stift oder eine Holle und ein Nocken verwendet werden. Bei beiden Mechanismen muß das Einrichten geändert werden, wenn zu einer anderen Bearbeitung übergegangen wird. Weiterhin sind die bekannten Zusatzeinrichtungen für Spindeleinstellung vergleichsweise groß und nehmen viel Baum ein, so daß sie nur bei Futtermaschinen und nicht bei Stangenmaschinen angewendet werden können, die für die Stangenwerkstücke eine hohle Spindel erfordern.

Es ist auch ein Halleffektoszillator bekannt in Verbindung mit dem Anhalten einer Nähmaschinenwelle an einer bestimmten Stellung, und zwar entweder an einer Stellung entsprechend hoher Nadelstellung oder an einer Stellung entsprechend tiefer Nadelstellung. Diese Vorrichtung " steuert direkt die elektrische Bremse und die elektrische Kupplung an der Maschinenwerkzeugwelle, um die Stellung der Maschinenwelle zu erreichen. Um eine Nähmaschinennadel entweder an ihrer hohen Stellung oder an ihrer niedrigen Stellung einzustellen, kann die Nähmascninenweile mit einer Abweichung von plus oder minus 20° von der gewünschten Anordnung gesteuert werden, wobei eine solche Abweichung für Nähmaschinenwellen noch zufriedenstellend ist, für Werkzeugmaschinen jedoch nicht. Wenn es beispielsweise gewünscht wird, zuerst ein Loch rechtwinklig zur Werkstückachse zu bohren, und danach in einer anderen Spindelstellung das gleiche Querloch mit Gewinde zu versehen*

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muß die Einstellgenauigkeit der beiden Stellvorrichtungen innerhalb von einem Grad liegen, weil sonst der Gewindebohrer bricht. Demgemäß haben die bekannten Vorrichtungen zum Anhalten und Einstellen einer Maschinenwelle an einer genauen Stellung nicht genügende Genauigkeit.

Ein Zweck der Erfindung besteht demgemäß darin, eine Stellvorrichtung für eine Drehwelle zu schaffen mit hohem Grad an Flexibilität, mit leichter Werkzeugeinrichtung und mit besserer Genauigkeit.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Spindelstellvorrichtung zu schaffen, die eine universale Stellzusatzvorrichtung ist, die für Hinzufügung an irgendeiner Spindelstellung eines Mehrspindeldrehautomaten und zur Verwendung an Stangenmaschinen und Futtermaschinen geeignet ist.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Spindelstellvorrichtung zu schaffen, bei welcher wiederholtes Einstellen während eines Maschinenkreislaufs mehrere Querarbextsvorgänge in einer Station ausgeführt werden können, beispielsweise die Anbringung einer Querbohrung an einem Werkstück von einer Seite und Entgratung dieser Bohrung von der entgegengesetzten Seite.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Spindelstellvorrichtung zu schaffen, welche die Ausführung eines konturgestaltenden Arbeitsvorganges ermöglicht, wenn die Spindel mit relativ niedriger Geschwindigkeit gedreht wird, und zwar in Verbindung mit einem Werkzeug, welches von einem Querschlitten oder einem Werkzeugstirnschlitten bewegt wird.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Spindelstellvorrichtung zu schaffen, die einen Halleffektfühler verwendet, um ein Bezugssignal bzw. einen Bezugsimpuls zu schaffen.

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Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Spindelstellvorrichtung zu schaffen, bei welcher ein Bezugssignalimpuls von einem Halleffektfühler erzeugt wird in Übereinstimmung mit Drehung der Spindel, wobei dann ein Impulserzeuger eine Mehrzahl von Impulsen für jede Drehung der Spindel erzeugt, wobei diese Impulse gezählt werden, um die genaue Stellung des Anhaltens der Spindel zu bestimmen.

Ein Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine Vorrichtung zum Einstellen einer Drehwelle, die eine Fühlereinrichtung, eine Einrichtung zum Hervorrufen eines Bezugssignalausganges von der Fühlereinrichtung in Übereinstimmung mit Drehung der Welle, einen Motor, eine Einrichtung zum Anschließen des Motors zwecks Drehens der Welle, eine Einrichtung, die für einen kleinen Bruchteil einer Umdrehung der Welle einen Impuls erzeugt, und eine. Einrichtung aufweist zum Steuern der Welle in Übereinstimmung mit den von der Erzeugereinrichtung erzeugten Impulsen·

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine isometrische Ansicht eines Mebrspindelträgers einer Werkzeugmaschine, an welcher die Erfindung verkörpert ist.

Fig. 2 ist eine senkrechte Teilansicht eines Mehrspindeldrehautomaten, an welchem die Erfindung verkörpert ist.

Fig. 3 ist eine Draufsicht der Spindelstellvorrichtung· Fig. 4 ist eine Schnittansicht nach Linie 4-4 der

Fig. J.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht nach Linie 5-5 der Fig. 3.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht von Magneten, die mit dem Fühler zusammenarbeiten, wobei die entwickelte Spannung dargestellt ist.

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Fig, 7 ist ein schematisches Stromkreisdiagramm der Spindelstellvorrichtung·

Die Figuren zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer Drehwellenstellvorrichtung 11, die dargestellt ist als Vorrichtung zum Einstellen einer Spindel 12 in genauer Ausrichtung der Spindel relativ zu einem Spindelträger und dessen Drehachse 14. Der Spindelträger 13 ,ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform ein Teil eines Mehrspindeldrehautomaten 15» der ein Gestell 16 hat. Fig. 1 und 2 zeigen die Hauptteile dieses Drehautomaten 15· Der Spindelträger 13 ist in dem Gestell 16 derart gelagert, daß er durch Drehen in eine Mehrzahl von Stellungen fortgeschaltet werden kann, deren Anzahl gleich der Anzahl der vorhandenen Spindeln 12 ist. Es sind sechs Spindeln 12 dargestellt bei diesem besonderen Drehautomaten 15» obwohl irgendeine Vielzahl von Spindeln verwendet werden kann. Ein Antriebsmotor 18 ist an dem Gestell 16 vorgesehen, und dieser Motor dreht eine Hauptnockenwelle 19» eine Nockentrommel 20 und eine mittlere Antriebswelle 21. Die Antriebswelle 21 weist ein mittleres Zahnrad 22 auf, welches, mit Spindelzahnrädern 23 kämmt, von denen je eines für $e eine Spindel 12 vorgesehen ist. Der Antrieb für jede einzelne Spindel 12 umfaßt weiterhin eine Spindelkupplung 24 und eine Spindelbremse 25· Diese können mechanisch betätigt werden, sie können aber auch, wie dargestellt, elektromagnetisch betätigt werden. Wenn die Kupplung 24· eingerückt ist, bewirkt der Antrieb von der mittleren Welle 21 Drehung der einzelnen Spindeln 12, und, wenn die Kupplung 24 ausgerückt und die Bremse 25 eingerückt ist, wird die betreffende Spindel 12 angehalten·

Der Spindelträger 13 wird von einem Fortschaltmechanismus fortgeschaltet, der gemäß der Darstellung ein Malteserzahnrad und einen Verriegelungsarm 28 aufweist,

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um den Spindelträger 13 nach jedem Fort schalt en in seiner Stellung zu verriegeln. Die Nockeneinrichtung 20 wird dazu verwendet, Hin- und Herbewegung eines Werkzeugstirnschlittens 30 zu schaffen, der sich parallel zur Spindelträgerachse 14 bewegt und ein Werkzeug 31 trägt, welches an einem Werkstück 32 in irgendeiner ausgewählten Spindelstellung des Trägers 13 einen Bearbeitungsvorgang ausführt. Werkstücke könnten in jeder Spindel 12 vorgesehen sein, sie sind jedoch zwecks Klarheit der Darstellung in Fig. 1 fortgelassen· Die Nockeneinrichtung 20 bewegt weiterhin eine Mehrzahl von Querschlitten hin und her einschließlich von Querschlitten 33 und 34» die in Fig. dargestellt sind. Zwei der Spindelstellvorrichtungen 11 sind in Fig. 1 dargestellt, und zwar eine für jede von zwei Spindelstellungen des Spindelträgers 13·

Fig. 3 bis 5 zeigen im einzelnen die Spindelstellvorrichtung 11, die mit einer der Spindeln 12 verwendet wird. Die Spindel 12 hat ein Spindelrohr 38, durch welches hindurch Stangenmaterial zugeführt werden kann, wenn die Maschine eine automatische Stangenmaschine, ist, die eine hohle Spindel erfordert, damit lange Stangen zugeführt werden, von denen dann die Werkstücke aufeinanderfolgend abgeschnitten werden. Ein Motor 40 ist für die Spindelstellvorrichtung 11 vorgesehen, und dieser Motor 40 ist bei der bevorzugten Ausführungsform ein Schrittschaltmotor. Der Motor 40 treibt über ein Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe 41 ein Zahnrad 42 an. Fig. 4 zeigt, daß dieses Zahnrad 42 wahlweise mit einem Zahnrad 43 an der Spindel kämmen kann. Fig. 4 zeigt weiterhin die Stange 32, von welcher das Werkstück am Vorderende der Spindel 12 abgeschnitten wird. Der Motor 40 Und das Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe 41 sind an einer Platte 44 angebracht,

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die bei 45 an dem Maschinengestell 16 angelenkt ist. Ein Arbeitsmittelzylinder 46 hat einen inneren Kolben, der mit einer Kolbenstange 47 verbunden ist, die bei an einer Zwischenstelle an einem Arm 4-9 angelenkt ist, der seinerseits bei 50 an dem Gestell 16 angelenkt ist·

Wenn Arbeitsmittel zu dem Zylinder 46 zugelassen wird, um die Kolbenstange 47 nach rechts zu bewegen, wird die Platte 44 nach links bewegt, wie es in Pig. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellt ist, und die Zahnräder 42 und 43 befinden sich dann in Kämmeingriff. Eichtiger Eingriff der Zahnradzähne derart, daß Spiel vermieden ist, " wird durch eine Anschlagschraube 51 geschaffen. Wenn das Arbeitsmittel zu dem Zylinder 46 derart zugelassen wird, daß die Kolbenstange 47 nach links bewegt wird, verschwenkt sich der Arm 49 in Uhrzeigerrichtung, und die Platte wird in Gegenuhrzeigerrichtung in die mit unterbrochenen Linien dargestellte Stellung 44A gezogen, in welcher die Zahnräder 42 und 43 sich außer Eingriff befinden. Dies stellt eine Kupplungseinrichtung dar, um die Spindelstellvorrichtung 11 mit dem betreffenden Zahnrad der sechs Spindelzahnrader 43 an den sechs Spindeln 12 des Spindelträgers 13 in und außer Eingriff zu bringen. Diese Kupplungseinrichtung ist erforderlich, weil die Spindelstellvorrichtung 11 außer Eingriff mit dem besonderen Spindelzahnrad 43 gebracht werden muß, damit der Spindelträger 13 durch den Portschaltmechanismus 27 fortgeschaltet werden kann. Wenn dann die nächste Spindel 12 in diejenige Spindelstellung fortgeschaltet ist, in welcher die Stellvorrichtung 11 angeordnet ist, wird die Kupplungseinrichtung betätigt, um die Zahnräder 42 und 43 in Eingriff miteinander zu bringen. Auf diese Weise kann die Spindelstellvorrichtung 11 aufeinanderfolgend mit jeder der sechs Spindeln 12 in dem

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Spindelträger 13 verwendet werden, und sie kann dazu verwendet werden, die Drehs^ellung ^eder der Spindeln 12 aufeinanderfolgend genau einzustellen·

Fig. 5 zeigt im einzelnen eine Fühlereinrichtung 58« die dazu verwendet wird, für jede Umdrehung der betreffenden Spindel 12 ein Bezugsimpulssignal zu schaffen. Ein Arm 54 ist bei 55 an der Platte 44 angelenkt und durch eine Stellschraube 56 an Ort und Stelle gehalten· Die Fühlereinrichtung 58 weist bei dieser bevorzugten Ausführungsform einen Halleffektfühler auf, der eine ebene Scheibe oder ein Kristall ist, dessen Dicke relativ zur Breite und zur Lange klein ist. Die Dickenabmessung ist in Fig. 5 gezeigt. Der Fühler 58 ist zwischen zwei magnetisch permeablen halbzylindrischen Schuhen 59 gehalten, um Magnetfluß durch den Halleffektfühler 58 in einer Richtung parallel zu seiner Dicke zu richten. Der Fühler 58 wird durch eine Änderung des Magnetflusses aktiviert, und bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird dies durch zwei Permanentmagnete 60, 61 hervorgerufen, die allgemein zylindrisch sind und die in einem nicht magnetischen Eing 62 gehalten sind. Der Ring 62 ist mittels Schrauben 63 an einem zweiten Ring 64 angebracht, der bei 65 mit dem Spindelrohr 38 verkeilt ist. Hebeschrauben 66 können eingestellt werden, um zu bewirken, daß die Mittellinie der Permanentmagnete 60, 61 direkt auf der Mittellinie des Keiles 65 liegt, so daß eine Bezugslinie erhalten ist, welche die Spindelachse 67 schneidet und die, wie es später gezeigt werden wird, auch die Spindelträgerachse 14 schneidet. Wie in Fig. 3 besser dargestellt, ist ein Luftspalt 69 zwischen dem Fühler 58 und den Permanentmagneten 60, 61 vorhanden. Dieser Luftspalt 69 kann radial sein, er kann aber auch, wie es bei der bevorzugten Ausführungsform der Fall ist, ein axialer Luftspalt sein. Fig. 6 zeigt weiterhin

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schematisch die Traganordnung für die Magneten 60, 61 und den Fühler 58» und sie zeigt, daß bei der bevorzugten Ausführungsform die Permanentmagnete 60, 61 entgegengesetzt gepolt sind für gegenüberliegende Pole an den dem Luftspalt 69 benachbarten Polflächen. Eine Magnetstange 68 kann dazu verwendet werden, einen besseren Flußweg für den Fluß der Magnete 60, 61 zu schaffen, der den Luftspalt 69 überspringt und durch die halbzylindrischen Schuhe 59 hindurchgeht, um durch den Halleffektfühler 58 in eine Richtung im wesentlichen parallel zu dessen Dicke und im wesentlichen rechtwinklig zu dem Luftspalt 69 hindurchzugehen. Fig. 6 zeigt weiterhin eine typische Spannungskurve 71t äie hervorgerufen werden kann durch relative Drehung zwischen dem Fühler 58 und den Permanentmagneten 60, 61. Diese Spannungskurve 71 ist aufgezeichnet, während die Spannung auf der Abszisse, und die relative Bewegung entlang der Ordinate aufgezeichnet sind. Die Hallvorrichtung 58 hat Stromelektroden entlang zweier Kanten, so daß Strom durch die Breitenabmessung des Hallkristalls fließt. Wenn dann ein sich ändernder Hagnetfluß der Dickenabmessung der Hallvorrichtung aufgedrückt wird, wird an den Spannungselektroden, die an gegenüberliegenden Enden der Längenabmessung der Vorrichtung angeschlossen sind, eine Hallspannung aufgebaut. Alternative Anordnungen der Magnete 60, 61 und des Hallfühlers 58 können verwendet werden, es ist jedoch gefunden worden, daß die beschriebene Ausführung sehr zufriedenstellend ist, und daß das Bezugsimpulssignal 71 aufgebaut wird als Spitzenausgangsspannung von dem Fühler 58, wenn die Magnete 60, 61 an dem Fühler vorbeigehen.

Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der Spindelstellvorrichtung 11. Der Spindelträger 13 ist teilweise dargestellt, wobei die dargestellte Spindel 12

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diejenige Spindel ist, die von der Vorrichtung 11 genau eingestellt werden soll. Der Schrittschaltmotor 40 ist gemäß Fig. 7 über das Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe 51 und über die Motorkupplungen 42, 43, die durch die kämmenden oder nicht kämmenden Zahnräder 42, gebildet sind, an die Spindel 12 angeschlossen. Die Spindel 12 ist gemäß der Darstellung so angeschlossen, daß der Wandler bzw. Halleffektfühler 58 angetrieben wird, der über einen Impulsformungsstromkreis 75 an einen eingestellten Eingang 76 eines Zählers 77 angeschlossen ist. Der Zähler 77 bat weiterhin einen Impulseingang 78 von einem Drehimpulserzeuger 79, der von der Ausgangewelle des Schrittschaltmotors 40 angetrieben wird. Die Verbindung von dem Impulserzeuger 79 zu dem Zählereingang 78 umfaßt eine durch 16 teilende Einrichtung 80, so daß der Zähler von den von dem Impulserzeuger 79 erzeugten Impulsen nur jeden 16ten Impuls zählt. Der Zähler 77 hat einen Ausgang, der an eine Steuereinrichtung 81 geliefert wird, die ihrerseits einen Motorantriebsstromkreis 82 entweder über eine Hochgeschwindigkeitssteuerung 83 oder über eine Niedriggeschwindigkeitssteuerung 84 steuert. Der Motorantriebs Stromkreis 82 hat einen Ausgang, der den Schrittschaltmotor 40 erregt. Dieser MotorantriebeStromkreis 82 wird durch einen Richtungsauswähler 85 gesteuert.

Der Impulserzeuger 79 hat einen Ausgang auf einem Kanal 86 zu der Steuereinrichtung 81, die weiterhin einen Eingang bei 87 von einer Initialisierungseinrichtung oder Einleitungseinrichtung 88 hat j die eine Einrichtung wie Schalter 89 und 90 aufweisen kann. Die Steuereinrichtung 81 hat weiterhin eine Verbindung 92 zu einem Drehverteiler 93. Der Drehverteiler 93 ist in Form eines unterbrochenen Schleifringes vorhanden, der Energie über ein· Bürste 94 und eine äußere Gruppe von leitenden Segmenten

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zu den sechs Spindelkupplungen 24 zuführt· Weiterhin macht eine Bürste 95 Kontakt mit einer inneren Gruppe von KommutatorSegmenten 97» welche die Erregung der sechs Spindelbremsen 25 steuert. Wie in fig. 1 schematisch dargestellt, wird der Drehverteiler 93 mit dem Spindelträger 13 in Drehung versetzt für wahlweise Erregung der Spindelkupplungen 24 und der Spindelbremsen 25, und zwar sowohl während des Fortschaltens als auch während' der Zeit, während welcher der Spindelträger 13 an einer besonderen Spindelstellung verriegelt ist.

Gemäß Fig. 7 steuert der Werkzeugschlitten 30 Betätigung eines Schalters, wenn der Schlitten 30 sich in der vorderen Stellung befindet, sowie Betätigung eines Schalters 99» wenn sich der Schlitten 30 in der zurückgezogenen Stellung befindet. Diese beiden Schalter 98, 99 sind angeschlossen, um die Steuereinrichtung 81 zu steuern· Der voreingestellte Zähler 77 hat ein erstes Indexregister 101, ein zweites Indexregister 102 sowie wahlweise ein Verzögerungsregister 103. Jedes dieser Register hat einen dezimal zu binär verschlüsselten Dezimalwandler 104-, der zwischen das betreffende Register und den Zähler 77 geschaltet ist.

Die Initialisierungseinrichtung 88 kann weiterhin über ein Arbeitsmittelventil 106 zur Steuerung der Motorkupplung 42, 43 angeschlossen sein.

Arbeitsweise

In der Zeichnung ist die bevorzugte Ausführungsform der Wellenstellvorrichtung 11 dargestellt, die dazu verwendet werden kann, eine Spindel oder eine Maschinenwelle mit hohem Genauigkeitsgrad einzustellen· Bei einer gemäß der Erfindung ausgeführten Maschine hatte die Vorrichtung eine Spindeleinstellkapazität von einem Grad, was bedeutet, daß die Spindel in irgendeiner von 360 verschiedenen

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Stellungen rund um die Spindelachse 67 eingestellt werden konnte, wobei jede Einstellung mit einer Genauigkeit von + oder - 1/1-0° ausgeführt weasden konnte. Eine Anzahl von Motoren 40 kann verwendet werden, jedoch ist gefunden worden, daß ein Schrittschaltmotor Modell S^-225» hergestellt von Warner Electric Brake and Clutch Company, zufriedenstellend ist. Dies ist ein Dreiphasen-Wechselstrom-Schrittschaltmotor mit einer Schrittschaltung von jeweils 7 1/2°. Außerdem weist dieser Motor einen eingebauten Drehimpulserzeuger 79 auf, der für jeden Schritt einen Impuls erzeugt· Der Motor hat eine maximale Impulsgeschwindigkeit vor Sättigung von etwa 4000 Impulsen je Sekunde, was bei 48 Impulsen je Umdrehung zu etwa 83 Umdrehungen je Sekunde bzw· 5000 Umdrehungen je Minute des Motors 40 führt· Das Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe 41 kann irgendein geeignetes Untersetzungsverhältnis haben, und das Getriebe 41, welches in der ausgeführten Maschine gemäß der Erfindung verwendet wurde, hatte ein Untersetzungsverhältnis von 120:1. Demgemäß wird bei maximaler Drehzahl des Schrittschaltmotors 40 eine Spindel 12 mit etwa 42 Umdrehungen je Minute gedreht. Wenn die Spindel 12 von dem Motor 40 gedreht wird, hat der iHihler 58 nur einen Impuls je Umdrehung der Spindel 12. Dies stellt einen BezugsSignalimpuls dar, der durch einen Impulsformungsstromkreis 75 mehr zu einem Rechteckimpuls geformt werden kann und der am Eingang 76 zum Einstellen des Zählers 77 verwendet wird, indem die voreingestellte Zahl von dem Indexregister 101 beispielsweise in den Zähler 77 überführt wird. Bei 48 Impulsen je Umdrehung des Schrittschaltmotors 40, wie sie von dem Impulserzeuger ausgesendet werden, und bei nur einem Signalimpuls je Umdrehung der Spindel 12 von dem Fühler 58 und bei Berücksichtigung des Untersetzungsverhältnisses des Getriebes von 120:1 ist ersichtlich, daß aus dem Multiplizieren von 48 mit 120 es sich ergibt, daß 5760 Impulse an dem Eingang

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zu dem Teiler 80 für Jeden Bezugsimpuls an dem Einstelleingang 76 vorhanden sind. Nach dem Durchgang durch den Teiler 80, der durch 16 teilt, sind für jeden Bezugsimpuls an dem Zählereinstelleingang 76 360 Impulse am Zählereingang 78 vorhanden. Dieses Verhältnis ist erwünscht, weil jede Umdrehung 360° hat.

Das erste Indexregister 101 hat Daumenradschalter, um eine dreiziffrige Zahl bis maximal 360 einstellen zu können. Dies führt zur Voreinstellung einer gegebenen Zählung in dem Zähler 77 und zum Hervorrufen eines voreingestellten Ausmaßes an Winkeldrehung, welches für die Spindel 12 erwünscht ist, nachdem sie an einer Bezugsstelle vorbeigegangen ist. Fig. 4 und 5 zeigen, daß eine Bezugsebene zweckmäßig hervorgerufen werden kann, wenn der Spindelkeil 65 in der gleichen Ebene mit der Spindelträgerachse 14 und der Spindelachse 67 ausgerichtet ist. Die Mittellinie der Magnete 60 und 61 liegt entlang dieser Bezugsebene, eingestellt durch die Heberschrauben 66· Weiterhin kann die Einstellschraube 56 so eingestellt werden, daß der Halleffektfühler 58 so eingestellt wird, daß ein maximaler Hallspannungsausgangsimpuls 71 auftritt, wenn die Magnete 60, 61 an dieser Bezugsebene vorbeigehen.

Die Spindel 12 kann aus irgendeiner Anzahl von Gründen genau eingestellt werden. Üblicherweise drehen sich in einem Mehrspindeldrehautomaten die Spindeln 12 alle gleichzeitig mittels des mittleren Antriebsrades 22, welches jede Spindel 12 über die Spindelkupplungen 24 antreibt. Es kann jedoch erwünscht sein, eine Spindel 12 zu dem Zeitpunkt anzuhalten, zu welchem sie sich in einer besonderen Spindelstellung befindet, um einen Arbeitsgang auszuführen, beispielsweise das Herstellen einer Querbohrung, eines Quergewindes oder einer Querfräsung oder dergleichen. Beispielsweise kann es erwünscht sein, sechseckige oder viereckige bzw. quadratische ebene Flächen

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an einem Werkstück zu fräsen mittels eines Mechanismus an einem Querschlitten, wobei die Spindel notwendigerweise vor Ausführen dieses Arbeitsvorganges angehalten werden muß.

Fig. 2 zeigt ein Bohrwerkzeug 108, welches an dem Querschlitten 33 angebracht ist, und dieser Bohrer stellt ein Beispiel einer Querbohrhilfseinrichtung dar, bei welcher gemäß Pig· 2 der Bohrer 108 in einem Winkel von 20° relativ zu der Bezugsebene bewegt wird, welche die Spindelträgerachse 14 mit der Spindelachse 67 verbindet. Demgemäß umf assm bei einem Beispiel der Betätigung oder des Arbeitens der Spindelstellvorrichtung 11 die Arbeitsvorgänge Anhalten der Spindel 12, Einrücken der Kupplung 4-2 und Drehen der Spindel 12 mittels des Schrittschaltmotors 4o,

bis von dem Halleffektfühler 58 ein Bezugsimpulssignal erhalten wird, wonach die Spindel 12 angehalten wird· Zufolge des willkürlichen oder beliebigen Kämmen« der Zahnräder 42 und 43 und des willkürlichen oder beliebigen oder zufälligen Eingriffs der Spindelantriebskupplung 24 ist die genaue Stellung der Spindel 12 nicht bekannt, wenn die Spindelkupplung 24 ausgerückt und die Spindelbremse 25 -in Eingriff gebracht wird. Jedoch ist die Stellung d«r Spindel 12 immer dann genau bekannt, wenn ein Bezugsimpuls von dem Halleffektfühler 58 ausgesendet wird. Demgemäß wird dieses Bezugsimpulssignal dazu verwendet, den Zähler 77 einzustellen, der dann in dem ersten voreingestellten Ausmaß abwärts zählt, welches in dem ersten Indexregister 101 eingestellt wurde. Bei dem oben genannten Beispiel, bei welchem der Bohrer 108 in einem Winkel von 20° zu der Bezugsebene eingestellt ist, würde das erste Indexregister 101 auf einen Wert von 20° eingestellt werden, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Wenn ein zweiter Arbeitsvorgang· in dieser gleichen Spindelstellung ausgeführt werden soll, beispielsweise ein Entgraten des gegenüberliegenden Endes

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des Querbohrungsloches, kann das Bohrwerkzeug 108 eine vergrößerte Gegensenkschulter von der Schneidspitze entfernt aufweisen, und es würde das zweite Indexregister verwendet werden. Da das Werkstück 32 nach dem Bohren um 180° gedreht werden müßte, würde das zweite Indexregister für diese 180° eingestellt werden, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, wonach der Schlitten 33 für den Entgratungsund Ansenkvorgang am gegenüberliegenden Ende des gebohrten Querloches vorwärts bewegt werden könnte.

Fig. 2 zeigt auch ein Gewindebildewerkzeug 109» welches an einem Querschlitten 34- angebracht ist zum Zusammenarbeiten mit der Spindel 12 in der nächsten benachbarten Spindelstellung des Spindelträgers 13· Auf diese Weise kann nach dem Bohren des Querloches in der nächsten Station das Loch mit Gewinde versehen werden. Es ist jedoch aus Fig. 2 ersichtlich, daß das Gewindebildewerkzeug 109 sich in einer waagerechten Ebene hin- und herbewegt, die in einem Winkel von 60° relativ zu der Bezugsebene liegt, die durch die Spindelträgerachsö 14-, die Spindelachse 67 und den Keil 65 gebildet ist. Demgemäß wird für die Spindelstellvorrichtung 11, die in dieser Spindelstellung verwendet wird, das erste Indexregister (nicht dargestellt) für 60° eingestellt. Das zweite Indexregister 102 wird nicht benutzt und es kann dementsprechend genau wie das erste Indexregister 101 für 60° eingestellt werden oder unwirksam gemacht werden. Fig. 7 zeigt in einem schematischen Diagramm als Beispiel das Ausführen eines Bohrvorganges mittels des Bohrwerkzeuges 108 in dem Querschlitten 33· Während der Fortschaltbewegung des Spindelträgers 13 mittels des Fortschaltmechanismus 27 ergibt sich relative Drehung zwischen den Bürsten 94-» 95 und dem Verteiler 93. Diese relative Drehung kann dazu verwendet werden, die Spindelantriebskupplung 24 zu entregen oder auszurücken, so daß der Antrieb

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von der Antriebseinrichtung 18 unterbrochen wird. Sie kann ebenfalls dazu verwendet werden, die Spindelantrieb sbr ems e 25 zu erregen, um die besondere Spindel zum Stillstand zu bringen, und dies kann während des Fortschaltens ausgeführt werden, so daß die Spindel 12 vollständig angehalten ist, wenn sie mit dem Spindelträger in diejenige Spindelstellung fortgeschaltet wird, an welcher die Stellvorrichtung 11 angeordnet ist· Die Spindelbremse muß außer Eingriff gebracht werden, bevor die Spindel 12 durch die Stellvorrichtung 11 eingestellt wird.

Der Fortschaltverriegelungsarm 28 betätigt den Schalter 89, der einen Teil der Initialisierungseinrichtung 88 ist, und hierdurch wird die gesamte Folge von Arbeitsvorgängen der Spindelstellvorrichtung 11 begonnen. Wie oben erwähnt, kann der Schrittschaltmotor 40 ein Warner S-225-Motor sein, der auch den Drehimpulserzeuger 79 umfaßt. Ein solcher Motor ist auch handelsüblich mit einem Motorantriebsstromkreis verfügbar, der den Motorantriebsstromkreis 82, die Hochgeschwindigkeitssteüerung 83 und die Niedrigge-^ schwindigkeitssteuerung 84·, die Steuereinrichtung 81 und den Eichtungsauswähler 85 umfaßt. Die^Initialisierungseinrichtung 88 steuert direkt das Arbeitsmittelventil 106 zwecks Eindickens der Kupplung 42, 43, was bedeutet, daß die Zahnräder 42 und 43 in Kämmeingriff gelangen. Durch die Initialisierung wird auch die Steuereinrichtung 81 gestartet, so daß der Motorantriebsstromkreis 82 den Motor 40 mittels der Hochgeschwindigkeitssteuerung 83 mit hoher Geschwindigkeit oder Drehzahl startet. Der Richtungsauswähler 85 wird $e nachdem, welche Drehrichtung erwünscht ist, für Drehung in Uhrzeigerrichtung oder Gegenuhrzeigerrichtung eingestellt· Wie in Fig. 2 dargestellt, würde es am besten sein, eine Gegenuhrzeigerdrehung von 20° zu haben, um die gewünschte Schneidstellung relativ zu der Bezugsebene zu erreichen«

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weil bei Drehung in Uhrzeigerrichtung eine Drehung von 160° erforderlich wäre, um die richtige Schneidebene zu erreichen.

Bei der Einstellung auf hohe Geschwindigkeit oder Drehzahl beschleunigt der Motor 40 schnell auf die hohe Drehzahl. Zufolge des beliebigen oder zufälligen Kämmens der Zahnräder ist es nicht bekannt, wieweit der Motor 40 die Spindel 12 drehen muß, damit ein Bezugsimpulssignal vom Fühler 58 erzeugt wird. Die Drehung kann ein Minimum von 0 oder ein Maximum von 360° haben vor Erzeugung und Aussendung eines Bezugsimpulssignals, und im Durchschnitt wird diese Drehung 180° betragen. Beim Aussenden eines solchen Bezugssignals von dem Fühler 58 wird dieses Signal zu dem Starteingang 76 des Zählers 77 geführt, der dann die an dem Impulseingang 78 ankommenden Impulse zu zählen beginnt. Wie oben erwähnt, ist ein Impuls für jeden Grad an Drehung der Spindel 12 vorhanden, und das erste Indexregister 101 beginnt, abwärts in Richtung gegen Null zu zählen. In der Zwischenzeit läuft der Schrittschaltmotor mit maximaler Geschwindigkeit für maximale Geschwindigkeit der Spindeleinstellung. Die Initialisierungseinrichtung hat bewirkt, daß die Steuereinrichtung 81 einen ersten einzigen Impuls aussendet, der den Schrittschaltmotor um einen Schritt fortschaltet, bei dem beschriebenen Beispiel um 7»5°· Von da an sendet der Drehimpulserzeuger 79 für jeden ausgeführten Schritt einen Impuls aus und dieser Impuls wird auf dem Kanal 86 zu einer kleineren Steuerschleife des Schrittschaltmotors 40 rückgekoppelt, um den Motor 40 laufen zu lassen mit einem Impulseingang genau mit jeder Schrittbewegung des Motors. Durch das aufeinanderfolgende Anlegen von Impulsen dreht sich der Motor 40 mit im wesentlichen konstanter Drehzahl und nicht in diskreten Schritten.

Es wird eine endliche Zeit benötigt, um den Schrittschaltmotor 40 von seiner hohen Drehzahl zu verzögern, und

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demgemäß ist eine Niedriggeschwindigkeitssteuerung 84 vorgesehen, von welcher der Schrittschaltmotor 40 ohne Überlaufen eines einzigen Schrittes angehalten werden kann· Für diesen Zweck kann ein Verzögerungsregister vorgesehen sein, oder es kann lediglich eine innere Steuerung vorgesehen sein ohne äußeren Zugang für die Bedienungsperson der Maschine. Bei einer Ausfuhrungsform der Stellvorrichtung gemäß der Erfindung ist gefunden worden, daß die niedrige Drehzahl des Motors 360 Umdrehungen $e Minute des Schrittschaltmotors betragen kann, wobei dann die Spindeldrehzahl 3 Umdrehungen je Minute beträgt. Das Ausmaß der Verzögerung der Spindel 12 kann sich zufolge sich ändernder Bedingungen hinsichtlich Trägheit, Drehzahl, Reibung und Schmierung ändern. Wenn es zwei oder drei Grad Spindeldrehung erfordert, um die Spindel 12 aus hoher Drehzahl anzuhalten, dann kann das Verzögerungsregister auf irgendeinen Wert eingestellt werden, der höher als dieser Wert ist, und zwar aus Sicherheitsgründen. Beispielsweise kann das Register 103 auf 7° eingestellt werden. Dies bedeutet, daß, wenn der Motor 40 mit hoher Drehzahl läuft und von den 20° in dem ersten Indexregister 101 abwärts gezählt wird, der Motor, wenn der Zähler 77 7° von der Bezugsebene erreicht, verzögert und mit niedriger Drehzahl läuft, und zwar mittels der Niedriggeschwindigkeitssteuerung 84. Wenn der Zähler 77 bis zu Null abwärts zählt, sendet er ein Signal aus, welches den nächsten Rückkopplungsimpuls auf dem Kanal 86 blockiert, so daß der Schrittschaltmotor 40 keine weiteren Impulse mehr erhält und unmittelbar anhält ohne Überlauf. Demgemäß wird die Spindel 12 für den nachfolgenden Querbohrvorgang mittels des Bohrwerkzeuges 108 genau eingestellt.

Der Bohrquerschlitten 33 kann Schalter haben wie die Schalter 98 und 99» um die Vorwärtsstellung und die zurück-

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gezogene Stellung des Schlittens 33 festzustellen, wenn dieser von der Nockeneinrichtung 20 bewegt wird. Wenn der Querbohrvorgang beendet ist, kann es erwünscht sein, das Werkstück 32 um 180° zu drehen für einen Entgratungsvorgang am Hinterende des quergebohrten Loches. Demgemäß wird die Steuereinrichtung 81 durch Betätigung des Schlittenzurückziehschalters 99 wiederum wirksam gemacht. Von der Steuereinrichtung 81 wird ein Impuls über die Hochgeschwindigkeitssteuerung 83 gesendet, und der Motor 40 beschleunigt wiederum und läuft mit hoher Drehzahl. Die Stellung der Spindel 12 für den zweiten Einstellvorgang an der gleichen Spindelstellung ist bereits bekannt, so daß es nicht notwendig ist, wiederum einen Bezugsimpuls von dem Fühler zu erhalten« Demgemäß sendet der Impulserzeuger 79 des Schrittschaltmotors 40 Impulse direkt zu dem Zähler 77» und das zweite Indexregister 102 befindest sich dann in Steuerung mit den Impulsen am Impulseingang 78, wobei von dem zweiten voreingestellten Zustand in diesem Register abwärts gezählt wird. Das Verzögerungsregister 103 bewirkt wiederum, wenn die Spindel eine Stellung 7° von der gewünschten Stellung erreicht, Verzögerung des Schrittschaltmotors 40 auf die niedrige Drehzahl, und, wenn dann die zweite voreingestellte Stellung auf Null abwärts gezählt ist, hält der Schrittschaltmotor 40 an dieser Stelle unmittelbar an. Der Entgratungs- oder Ansenkvorgang kann dann ausgeführt werden, indem das Bohrwerkzeug 108 und seine Ansenkschulter in Richtung gegen das Werkstück 32 vorwärts und danach rückwärts bewegt wird. Hierdurch wird das Arbeiten der Spindelstellvorrichtung 11 beendet und demgemäß wird das Arbeitsmittelventil 106 unwirksam gemacht, um die Kupplung 42, 43 auszurücken. Die Stellvorrichtung befindet sich dann in einem Zustand, in welchem der Spindelträger 13 zur nächsten Stellung fortgeschaltet wird.

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Während ^jedes Fort schalt ens des Spindelträgers 13 wird gewöhnlich die Spindelantriebskupplung 24 erneut erregt, um die Spindel 12 von. dem mittleren Antriebszahnrad 22 aus anzutreiben. Jedoch wird in dem besonderen Fall, in welchem mittels des Gewindebildewerkzeuges 109 Gewinde an der Querbohrung gebildet werden soll, die Spindel 12 wiederum angehalten und vorzugsweise mit eingerückter oder in Eingriff gebrachter Bremse 25, um sicherzustellen, daß die Spindel 12 sich während der Fortschaltung des Spindelträgers 13 nicht dreht. In dieser nächsten Spindeistellung ist, da die Spindel 12 bereits angehalten und ihre tatsächliche Stellung aus der vorhergehenden Spindelstellung bekannt ist, keine Notwendigkeit vorhanden, daß von dem Fühler 58 ein Bezugsimpuls ausgesendet wird. Demgemäß wird an dieser nächsten Spindelstellung nur das erste indexregister 101 verwendet und auf 40° eingestellt. Eine 60° Ausrichtung der Schneidebene relativ zu der Bezugsebene ist Jedoch erforderlich, es wird jedoch daran erinnert, daß die Spindel 12 relativ zur Schneidebene bereits in eine 20° Stellung eingestellt ist. Demgemäß ist lediglich eine weitere 40° Gegenuhrzeigerrichtungsdrehung erforderlich, so daß das erste Indexregister 101 auf 40° eingestellt wird. Der Richtungsauswähler wird auf Drehung in Gegeriuhrzeigerrichtung eingestellt, und, wenn der Schalter 89 der Initialisierungseinrichtung 88 betätigt wird, was bedeutet, daß der Fortschaltvorgang des Spindelträgers 13 beendet ist, kann die Stellvorrichtung 11 starten. Dies bedeutet, daß die Kupplung 42, 43 eingerückt wird und der Schrittschaltmotor 40 auf hohe Drehzahl beschleunigt und mit hoher Drehzahl läuft, wenn der Zähler 77 von 40° auf 7° abwärts zählt. An dem Punkt entsprechend 7° verzögert das Ver-

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zögerungsregister 103 den Motor 4-0 auf niedrige Drehzahl, und, wenn der Zähler 77 auf Null abwärts gezählt hat, wird der Motor 40 bei diesem Schritt angehalten· Der letzte Impuls wird fortgesetzt an den Schrittschaltmotor 40 angelegt, um ein Verriegelungsdrehmoment zu schaffen, welches den Motor 40 in dieser Stellung hält. Da der Motor 40 über das Untersetzungsgetriebe 41 mit dem Untersetzungsverhältnis 120:1 arbeitet, ist an der Spindel 12 ein sehr hohes Verriegelungsdrehmoment hervorgerufen, welches vielen exzentrisch ausgeführten Querbearbeitungsvorgangen widerstehen kann. Zusätzlich kann die Spindelbremse 25 betätigt werden, um ein zusätzliches Bremsmoment hervorzurufen. Der Querschlitten 34 bewegt sich dann vorwärts, um das Gewinde an dem Werkstück zu bilden, wonach er zurückgezogen wird, wodurch die Verwendung der Stellvorrichtung 11 beendet ist, so daß die Kupplung 42, außer Eingriff gebracht bzw. ausgerückt wird.

Die Spindelstellvorrichtung 11 schafft auch eine Konturbildungskapazität· Mittels des Stirnwerkzeugschlittens 30 gemäß Fig. 1, der sich parallel zur Spindelträgerachse 14 bewegt, in Kombination mit gesteuerter Drehung der Spindel 12 durch den Schrittschaltmotor kann ein Konturbildungsvorgang an dem Werkstück ausgeführt werden. Es sei beispielsweise angenommen, daß eine Ölnut in einer zylindrischen Fläche entweder außen oder innen gebildet werden soll. Die Kontur des Nockens an der Nockentrommel 20 ermöglicht gesteuerte Bewegung des Werkzeuges 31 in axialer Richtung. Bei einem solchen Konturbildungsvorgang werden der Zähler 77 und der Fühler 58 nicht benötigt, obwohl sie gemäß vorstehender Beschreibung verwendet werden können, wenn der Konturschneidvorgang an einer vorbestimmten Stelle am Umfang des Werkstücks 32 begonnen werden soll.

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Für einen Konturbildungsvorgang kann der Schrittschaltmotor mit niedriger Drehzahl angetrieben werden, beispielsweise mit drei Umdrehungen je Minute, und die Gestalt eines Nockens an der Nockentrommel kann bequem so gewählt werden, daß der erforderliche Konturschneidvorgang ausgeführt wird, beispielsweise zur Bildung einer ölnut 110 an der zylindrischen Fläche des Werkstücks 32· Alternativ kann das Schneidwerkzeug an einem der Querschlitten vorgesehen sein und kann mit Drehung niedriger Drehzahl des Motors 4-0 zusammenarbeiten, wodurch eine Kontur gebildet würde durch Änderung der radialen Abmessung oder der Tiefe des Schnitts bei Drehung des Werkstücks.

Die Spindelstellvorrichtung 11 hat viele neue Merkmale und sie ermöglicht, die Anordnung der Spindel 12 mit hoher Genauigkeit zu steuern·

Die Spindelstellvorrichtung 11 gemäß vorstehender Beschreibung umfaßt einen Halleffektfühler 58, um einen Impuls oder ein Bezugssignal in Übereinstimmung mit Drehung der Spindel 12 zu erzeugen, unil zwar einen Bezugsimpuls je Umdrehung der Spindel 12· Der Schrittschaltmotor 40 treibt einen Drehimpulserzeuger 79 an und für jedes Bezugssignal werden viele Impulse erzeugt, was bedeutet, daß der Impulserzeuger 79 für jeden kleinen Bruchteil einer Umdrehung der Spindel 12 einen Impuls erzeugt· Aus Zweckmäßigkeitsgründen wurde die Auswahl so getroffen, daß 5760 Impulse für jeden Bezugsimpuls vom Fühler 58 erzeugt werden, jedoch ist dies nur eine beispielsweise Auswahl. Der durch 16 teilende Teiler 80 verringert dann die Anzahl der Impulse auf 360 je einem Bezugsimpuls am Eingang zu dem Zähler 77, so daß dort für jeden Bogengrad an Drehung der Spindel 12 «in Impuls vorhanden ist· Dies stimmt mit den Indexregistern 101 und

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102 überein, die programmiert werden können, d.h. so eingestellt werden können, daß eine gewünschte Anordnung oder Stellung der Spindel 12 für irgendeine Gradstellung bis 360° rund um den Umfang des Werkstücks ■ 32 hervorgerufen wird. Tatsächlich sind bei einer ausgeführten Maschine 1°-Schritteinstellungen möglich und zusätzlich ist bei diesem Beispiel die Spindelstellvorrichtung 11 ausreichend genau, um eine Wiederholbarkeit der Einstellung innerhalb 0,15 Bogengrad zu schaffen. Dies ist sehr wichtig, wenn in einer ersten Spindelstellung eine Bohrung hergestellt werden soll und in einer nachfolgenden Spindelstellung diese Bohrung mit Gewinde versehen werden soll, wie es oben beschrieben ist. Wenn das gebohrte Querloch nicht ausreichend genau mit der Verschiebebewegung des Gewindebildewerkzeuges 109 ausgerichtet ist, kann das Gewindebildewerkzeug 109 nicht in das Loch eintreten und es besteht die Gefahr, daß das Werkzeug oder das Werkstück bricht. Durch die vorliegende Erfindung ist ausreichende Genauigkeit geschaffen, um diese Art von Bearbeitungsvorgang auszuführen.

Die Spindelstellvorrichtung 11 schafft eine Einrichtung zum Steuern der Spindel 12 in Übereinstimmung mit den Impulsen von dem Impulserzeuger 79· Ausgeführt wird dies durch Zählen der Anzahl von Impulsen, die von dem Generator oder Impulserzeuger 79 ausgesendet werden, und durch die Möglichkeit, die Spindel 12 in Übereinstimmung mit den gezählten Impulsen an einer genauen Stellung anzuhalten. Die Tatsache, daß zwischen dem Schrittschaltmotor 4-0 und der Spindel 12 ein Drehzahluntersetzungsgetriebe 41 vorgesehen ist, gewährleistet, daß für jede Umdrehung der Spindel 12 eine große Anzahl von Impulsen von dem Impulserzeuger 79 vorhanden ist. Der Halleffektfühler 58 sendet ein Bezugssignal aus, welches an den Starteingang 76 des

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Zählers 77 angelegt wird. Wenn demgemäß die Spindel 12 eine Bezugsstellung in der Bezugsebene erreicht hat» wird hierdurch der Zähler 77 wirksam gemacht, indem er beginnt, die Impulse zu zählen, die bereits von dem Impulserzeuger an ihn angelegt worden sind· Auf diese Weise ist eine Bezugsstellung der Spindel 12 bekannt, und durch Zählen der Impulse kann ein vorbestimmter Drehwinkel der Spindel programmiert werden durch Voreinstellen des Zählers 77» und, wenn der Zähler 77 auf Null abwärts gezählt hat, hält die Spindel 12 an der voreingestellten Stellung an. Der Richtungsauswähler 85 kann Drehung des Motors 40 in Uhrzeigerrichtung oder Gegenuhrzeigerrichtung hervorrufen. Wenn der Motor 40 ein Dreiphasenmotor ist, kann dies in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die Phasenfolge der Erregung der Motorwicklungen umgekehrt wird.

Es kann irgendeine Anzahl von Indexregistern 101 und 102 in dem Zähler 77 verwendet werden, so daß irgendeine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Spindeleinstellungen ausgeführt werden kann, während der Spindelträger 15 sich in einer Spindelstellung befindet.

Die Spindelantriebskupplnng 24 schafft gewöhnlich Drehung der Spindeln 12 von der Antriebseinrichtung 18 aus. Wenn jedoch die Spindelstellvorrichtung 11 mit der Werkzeugmaschine 15 verwendet wird, wird die Antriebskupplung ausgerückt und die Spindelantriebsbremse 25 wird eingerückt, um die Spindel 12 anzuhalten, und zwar vorzugsweise während des fortschaltens des Spindelträgers 13· Demgemäß spricht die Initialisierungseinrichtung 88 auf das Ausrücken der Antriebskupplung 24 und auf das Einrücken der Antriebsbremse 25 und auf darauffolgendes Lösen der Bremse 25 an, um die Motorkupplung 42, 43 einzurücken.

Wie in den Fig. 3» 4 und 5 dargestellt, umfaßt die Magneteinrichtung zum Erregen des Halleffektfühlers 58

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zwei Magnete 60, 61 bei der bevorzugten Ausführungsform. Die Magneteinrichtung ist demgemäß an nicht magnetischen Ringen angebracht, und es ist ein Ring für jede der Mehrzahl von Spindeln 12 in dem Spindelträger 13 vorhanden· Auf diese Weise können die Spindeln 12, wenn sie sich aufeinanderfolgend in eine besondere Spindelträgerstellung bewegen, mit dem Halleffektfühler 58 zusammenarbeiten, und das Zahnrad 42 kann aufeinanderfolgend mit jedem der Mehrzahl von Spindel zahnrädern 43 zusammenarbeiten.

Die Spindelstellvorrichtung gemäß der Erfindung ist gegenüber irgendwelchen anderen Vorrichtungen viel besser, mit denen versucht wird, mittels der Spindelkupplung 24 und der Spindelbremse 25 die Spindel 12 an irgendeiner Stellung genau anzuhalten. Ein Grund dafür besteht in der großen Trägheit der Teile. In einem Mehrspindeldrehautomaten können die Stangen, aus denen die Werkstücke hergestellt werden, eine Länge von bis zu etwa fünf Meter (16 Fuß) haben, wobei selbstverständlich Werkstücke aufeinanderfolgend bearbeitet oder hergestellt werden, bis die Stange eine Länge von nur noch wenigen Zentimetern hat. Hierdurch ergibt sich eine große Massenänderung des Werkstücks und demgemäß eine große Änderung der Trägheit. Eine solche Trägheitsänderung beeinflußt beträchtlich die Zeit zum Anhalten einer Spindel 12, so daß irgendeine Vorrichtung, welche versucht, die Spindelbremse 25 zu verwenden, nicht annähernd so genau wie eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sein kann. Außerdem schließt die große Zeitkonstante für die elektromagnetische Kupplung 24 und die Bremse 25 schnelles Arbeiten für genaues Anhalten der Spindel 12 aus.

Bei einem Mehrspindeldrehautomaten 15 kann die Spindelstellvorrichtung 11 in jede Spindel 12 eingebaut werden und sich mit dem Spindelträger 13 drehen. Dies

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bedeutet jedoch, <3-^a^ anstelle von einer Spindelstellvorrichtung 11 sechs solcher Vorrichtungen vorhanden sein müßten, wobei weiterhin das Problem der Zufuhr elektrischer Energie komplizierter ist, weil die ganze Ausrüstung hierfür an dem drehbaren Spindelträger 13 angebracht werden würde. Demgemäß stellt die beschriebene Ausführung eine bevorzugte Ausführungsform dar· Bei dieser Spindelstellvorrichtung 11 ist es nicht möglich, ein System mit geschlossener Schleife, siehe Fig. 7» von der Spindel 12 über den Fühler 58 und zurück zur Steuerung des Schrittschaltmotors 40 zu haben. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Zahnräder 42 und 43 eine Kupplung bilden und daß diese Zahnräder außer Eingriff gelangen. Sie treten auch an irgendeiner beliebigen oder zufälligen Stellung wieder miteinander in Eingriff, und diese Stellung kann nicht vorhergesagt werden. Demgemäß verkörpert die vorliegende Erfindung ein Schrittsystem und nicht ein absolutes Rückkopplungssystem, um die Rückkopplungsschleife zu vervollständigen. Die vorliegende Erfindung verkörpert auch die kleinere Schleife einschließlich des Kanals 86 rund um den Motor 40, um zu gewährleisten, daß Impulse zu dem Motor 40 im richtigen Phasenwinkel des Leiters oder der Leitung zugeführt werden, so daß der Motor 40 nicht schneller mit Impulsen versorgt wird, als er verwerten kann. Wenn dies der Fall wäre, könnte ein Impuls ausfallen, wodurch die Genauigkeit der Einstellung zerstört würde.

Die Wellenstellvorrichtung 1^1 gemäß der Erfindung ist an Hand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, bei welcher sie dazu verwendet wird, eine Spindel zu drehen, in welcher ein Werkstück angeordnet ist. Die Wellenstellvorrichtung 11 kann auch dazu verwendet werden, andere Arten von Wellen zu drehen, beispielsweise eine Werkzeugmaschinenwelle, die eine Schraube oder Schnecke hat, welche zur Bewegung eines Schlittens mit einer Mutter kämmt· Wenn dem-

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gemäß die Wellendrehung genau gesteuert und eingestellt wird, wird hierdurch die Längseinstellung des von der Mutter bewegten Schlittens gesteuert. Mit dem hohen Grad an Genauigkeit, der durch die vorliegende Erfindung erzielt werden kann und der innerhalb 0,15° liegt, und bei Multiplizieren des Längsbewegungsverhältnisses einer Schraube und einer Mutter kann dies zu einer Einstellgenauigkeit des Schlittens von 0,00254 oder sogar 0,000254 mm (0,0001 oder 0,00001 Zoll) führen.

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Claims

Patentansprüche

M. Vorrichtung zum Einstellen einer Drehwelle, mit einem Motor zum Drehen der WeIIe₁ gekennzeichnet durch eine Fühlereinrichtung (58)> eine Einrichtung zum Hervorrufen eines BezugsSignalausganges der Fühlereinrichtung in Übereinstimmung mit Drehung der Welle (12), eine Einrichtung (79) zum Erzeugen eines Impulses für 3eden kleinen Bruchteil einer Umdrehung'der Welle, und durch eine Einrichtung zum Steuern der Welle in Übereinstimmung mit den von der Impulserzeugungseinrichtung erzeugten Impulsen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugungseinrichtung eine von dem Motor (40) angetriebene Einrichtung (79) aufweist·
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Drehzahluntersetzungsgetriebe (41), welches zwischen den Motor (40) und die Welle (12) geschaltet ist, um eine große Anzahl von Impulsen von der Impulserzeugungseinrichtung (79) für dede Umdrehung der Welle hervorzurufen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung (77) aufweist, um Impulse von dem Ausgang

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der Impulserzeugungseinrichtung (79) zu zählen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Initialisierungseinrichtung oder Einleitungseinrichtung (88), welche bewirkt, daß die Steuereinrichtung (81) den Motor (A-O) startet, um die Welle (12) zu drehen, und um zu bewirken, daß der Impulsausgang der Fühlereinrichtung (58) den Zähler (77) startet, um die Welle in Übereinstimmung mit den von der Impulserzeugungseinrichtung erzeugten gezählten- Impulsen zu steuern.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (77) die Welle (12) nach dem Zählen einer ersten vorbestimmten Anzahl von Impulsen an einer ersten voreingestellten Stellung anhält, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Drehrichtung der Welle bei Antrieb von dem Motor (40) zu steuern.
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Zählen einer zweiten vorbestimmten Anzahl von Impulsen von der'Impulserzeugungseinrichtung (79) in Übereinstimmung mit Drehung der Welle (12) in der vorbestimmten Richtung.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Zählereinrichtung (77) einen ersten Eingang, der mit der Impulserzeugungseinrichtung (79) verbunden ist, und einen zweiten Eingang hat, der mit der Fühlereinrichtung (58) verbunden ist.
9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Rückkopplungseinrichtung (86), welche Impulse von der Impulserzeugungseinrichtung (79) zu der Steuereinrichtung (81) zur Steuerung des Motors (40) führt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (40) mittels einer Motorkupplungseinrichtung (42) angeschlossen ist.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, mit einer Antriebseinrichtung zum Drehen der Welle, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebseinrichtung eine Antriebskupplung vorhanden ist, und daß die Initialisierungseinrichtung (88) auf Ausrücken der Antriebskupplung anspricht, um die Motorkupplungseinrichtung einzurücken.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebseinrichtung eine Bremse (25) vorgesehen ist, und daß die Initialisierungseinrichtung (88) auf Ineingriffbringen und Außereingriffbringen der Bremse anspricht.
13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, gekennzeichnet durch eine Nockeneinrichtung zum Bewegen eines Werkzeugträgers, eine Einrichtung zum Betätigen der Nockeneinrichtung zum Bewegen des Werkzeugträgers zum Ausführen eines ersten Bearbeitungskreislaufs an einem Werkstück, welches durch Drehung der Welle (12) bewegt wird, eine Einrichtung zum Voreinstellen einer zweiten Zählung in dem Zähler, eine Einrichtung, um¹ die Initialisierungseinrichtung (88) ein zweites Mal zu betätigen, um die Steuereinrichtung zu aktivieren, um den Motor (40) ein zweites Mal zu starten und zu drehen, um die zweite voreingestellte Impulsmenge in dem Zähler (77) zu zählen und dann den Motor und die Welle an einer zweiten voreingestellten Stellung anzuhalten, und durch eine Einrichtung, um die Nockeneinrichtung zu betätigen, um den Werkzeugträger zu bewegen, um einen zweiten Bearbeitungskreislauf an einem durch Drehung der Welle bewegten Werkstück auszuführen.
14. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Nockeneinrichtung den Werkzeugträger relativ zu der Spindel bewegt, eine Einrichtung zum Anbringen eines Werkzeuges an dem Werkzeugträger vorgesehen ist, und daß die Steuereinrichtung (81)

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angeschlossen ist, um den Motor (40) derart zu steuern, daß die Welle (12) unabhängig von der Antriebseinrichtung und in zeitlicher Beziehung zu der Bewegung des Werkzeugträgers von der Nockeneinrichtung angetrieben wird, um einen Konturschneidvorgang an dem von der Welle gedrehten Werkstück auszuführen·
15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (40) ein Schrittschaltmotor ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die zuletzt gezählten Impulse kontinuierlich an den Motor anzulegen, um ein Motorhaltedrehmoment zu entwickeln,
16· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um einen Werkzeugträger relativ zu der Welle zu bewegen, ferner eine Einrichtung zum_#Anbringen eines Werkzeuges an dem Werkzeugträger, und daß die Steuereinrichtung angeschlossen ist, um Drehung der Welle durch den Motor und in zeitlicher Beziehung zu der Bewegung des Werkzeugträgers zu steuern, um einen Konturschneidvorgang an einem von der Welle gedrehten Werkstück auszuführen·
17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung den Motor derart steuert, daß die Welle mit im wesentlichen konstanter Drehzahl angetrieben wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17» gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um hohe Drehzahl oder niedrige Drehzahl der Welle von dem Motor auszuwählen·
19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung aufweist, um die Welle anzuhalten durch Verzögern aus dem Zustand hoher Drehzahl zu einem Zustand niedriger Drehzahl und darauffolgendes Anhalten der Welle nach Erzeugung einer gegebenen Anzahl von Impulsen von der Impulserzeugungseinrichtung·

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20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (12) eine Spindel eines Mehrspindeldrehautomaten (15) ist, der eine Mehrzahl von Spindeln in einem fortschaltbaren Spindelträger (13) aufweist, die Motoreinrichtung (40) von der Antriebseinrichtung (24, 25) getrennt ist, der Motor anschließbar ist, um eine der Spindeln zu drehen, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um den Motor in Übereinstimmung mit einem Impuls von der Fühlereinrichtung (58) zu steuern, um die Spindel unabhängig von der Antriebseinrichtung und in zeitlicher Beziehung zu der Bewegung des Werkzeugträgers von der Nockeneinrichtung zu drehen, um einen Konturschneidvorgang an einem in der Spindel angeordneten Werkstück auszuführen.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung aufweist, um den Motor (40) mit im wesentlichen konstanter relativ niedriger Drehzahl zu betätigen zum Kombinieren mit der Gestalt der Nockeneinrichtung, um einen gewünschten Konturschneidvorgang hervorzurufen.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlereinrichtung einen Halleffektfühler (58) und magnetische Mittel (60, 61) aufweist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um relative Drehung zwischen den Einrichtungen in Übereinstimmung mit Drehung einer der Spindeln (12) hervorzurufen, um einen Impulsausgang der JPühlereinrichtung hervorzurufen.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Mittel zwei Permanentmagnete (60, 61) aufweisen, die in engem Abstand relativ zu dem Durchmesser einer Spindel (12) angeordnet sind.

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24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (60, 61) im wesentlichen parallel angeordnet und entgegengesetzt gepolt sind·
25· Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Mittel zwei gegenüberliegende Polflächen aufweisen, die in engem Abstand relativ zu dem Durchmesser einer Spindel (12) angeordnet sind, und daß die Polflächen dem Luftspalt zwischen einer drehbaren Spindel und dem Gestell der Werkzeugmaschine benachbart angeordnet sind.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder der Spindeln (12) die magnetischen Mittel (60, 61) angebracht sind, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Halleffektfühlereinrichtung (58) in einem magnetisch durchlässigen Teil in dem Werkzeugmaschinengestell anzuordnen, um Magnetfluß von den Polflächen zu erhalten.

27· Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlereinrichtung (58)' relativ zu ihrer Breite und Länge kleire Dickenabmessung hat, der magnetisch durchlässige Teil einen im wesentlichen halbzylindrischen Flußpfad zu dem Spindelluftspalt schafft, und daß die Anbringungseinrichtung die Dickenabmessung der Fühlereinrichtung im wesentlichen rechtwinklig zu dem Flußpfad und zu dem Luftspalt anordnet.

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