DE2503907A1

DE2503907A1 - Werkstueckspindelantrieb fuer mehrspindel-drehautomaten mit schaltbarer spindeltrommel

Info

Publication number: DE2503907A1
Application number: DE19752503907
Authority: DE
Inventors: Uwe Ing Grad Diekmann; Werner Ing Grad Latten; Klaus-Peter Ing Grad Mueller; Erhard Ing Grad Schalles; Guenther Dipl Ing Spatz
Original assignee: Gildemeister AG
Current assignee: DMG Mori AG
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1975-01-31
Publication date: 1976-08-05
Also published as: GB1517412A; BR7600600A; JPS51100388A; IT1056581B

Description

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GILDEMEISTER Aktiengesellschaft, 48 Bielefeld, Am Hauptbahnhof

Werkstückspindelantrieb für Mehrspindel-Drehautomaten mit

schaltbarer Spindel trommel

Die Erfindung betrifft einen Werkstückspindelantrieb für Mehrspindel-Drehautomaten mit schaltberer Spindel trommel und mit einem den Spindeln zentral zugeführten Antriebszug für eine Grunddrehzahl und in mindestens einer Spindellage einem Sondergetriebe für eine unterschiedliche Spindeldrehzahl.

Es ist bekannt, unterschiedliche Drehzahlen auf den Spindeln von Mehrspindel-Drehautomaten dadurch zu schaffen, daß auf einer zentral an die Spindeln herangeführten Antriebswelle mehrere Zahnräder angeordnet sind und jede Spindel mit entsprechenden Zahnrädern und mit Kupplungen versehen ist. Auf diese Weise lassen sich jedoch kaum mehr als zwei unterschiedliche Drehzahlen verwirklichen, die auch noch für alle Spindellagen die gleichen sind. Es ergibt sich eine aufwendige Bauweise, da die Getriebeelemente auf jeder Spindel vorhanden sein müssen, auch wenn sie beispielsweise nur in einer Spindellage benötigt werden.

Durch die DT-PS 1 502014 ist es ferner bekanntgeworden, unterschiedliche Spindeldrehzahlen durch einen einer Spindellage zugeordneten Sondertrieb zu verwirklichen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß zwei außerhalb des Spindelschwenkkreises angeordnete Schiebezahnräder vorgesehen sind, die

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dauernd mit einer außerhalb des Spindelschwenkkreises liegenden Ausgangswelle des Sondertriebes in Eingriff stehen und die nach der Trommelschaltung die formschlüssige Verbindung zwischen der Sonderantriebswelle und der Werkstückspindel wieder herstellen, indem sie axial durch einen hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben verschoben werden.

Problematisch ist dabei, daß die zu schaltenden Getriebeübertragungselemente eine zufällige gegenseitige Lage haben können und das Einrücken nur möglich ist, wenn ein positives in ein negatives Formstück eingeschoben werden kann. Dies soll bei der DT-PS 1 502 014 dadurch gewährleistet werden, daß. die Zähne des Zwischenrades angespitzt sind und die freilaufenden Zahnräder durch die Massenträgheit während der Schaltung eine den angetriebenen Zahnrädern nahezu glefche Drehzahl beibehalten. Eine solche Schaltung ist bei einer nur sehr kurzen Unterbrechung des Getriebezuges möglich, führt jedoch bei längeren Unterbrechungen zu einem alsbaldigen Zahnverschleiß durch das Aufeinanderstoßen der Zähne bei größerer Drehzahldifferenz.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Werkstückspindelantrieb der gattungsgemäßen Art dahingehend auszugestalten, daß in jedem Fall eine einwandfreie Verbindung zwischen dem Spindelrad und dem Sondergetriebe sicher gewährleistet ist.

Die erfindüngsgemäße Lösung besteht bei einem Werkstückspindelantrieb der gattungsgemäßen Art im wesentlichen darin, daß das Antriebsrad des Sondergetriebes zumindest während der Trommelschaltung dee mit dem Antriebszug für die Grunddrehzahl formschlüssig verbunden und bei Aufrechterhaltung seiner Relativverstellung zum Spindelrad (13) auf die Spindelraddrehzahl synchronisiert ist.

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Auf diese Weise ist sichergestellt, daß eine Relativbewegung zwischen dem sich drehenden Spindelzahnrad und dem entsprechenden Abtriebszahnrad des Sondergetriebes nach der Trommelschaltung nicht vorhanden sein kann und demzufolge ein Einkuppeln verschleiß- und stoßfrei gewährleistet ist.

Ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau ergibt sich dadurch, daß das Spindelrad zwischen dem Zentralrad des Grunddrehzahlantriebes und dem Abtriebsrad des Sondergetriebes verschieblich, aber drehfest auf der Spindel angeordnet .ist. . ..--.."

Durch die in den Unteransprüchen näher gekennzeichnete Bauweise ist darüber hinaus gewährleistet, daß nach Übertragung der unterschiedlichen Drehzahl durch das Sondergetriebe und vor Weiterschaltung der Trommel das Spindelrad wieder auf die Grunddrehzahl synchronisiert wird und dabei darüber hinaus auch sichergestellt wird, daß bei Einrücken des Spindelrades in das Zentralrad die Zähne dieser Räder nicht vor— einanderstoßen können. Dies wird durch eine besondere formschlüssige Kupplung im Sondergetriebe erreicht, die praktisch als Positionierelement arbeitet und gewährleistet, daß die eigentlichen Übertragungselemente, also die die Zerspanungsleistung übertragenden Zahnräder, von jeglicher Ver- sohleißbelastung beim Rückführen des Spindelrades in das

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Zejitralrad freigehalten werden.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen

Fig. 1 einen Mehrspindel-Drehautomaten mit einem Werkstück- - · spindelantrieb gemäß der Erfindung in stark schematisierter Schnittdars^ellung,

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Pig. 2 einen weiteren Drehautomaten mit einem Werkstückspindelantrieb gemäß der Erfindung in stark schematisierter Schnittdarstellung,

fig. 3 eine Schnittdarstellung des Werkstückspindelantriebes in einer ein Sondergetriebe aufv/eisenden Spindellage.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird von dem Motor 1 über einen Riementrieb 2 eine Welle 3 getrieben, die, ausgehend von dem Spindelantriebsständer 4, durch den Spindelständer 5, den Arbeitsraum 6 und den Werkzeugantriebsständer 7 führt. Am Ende der Welle 3 ist ein Zahn- oder Kettenrad 8 befestigt, das über einen Zahnriemen oder eine Kette ein Zahn- oder Kettenrad 9 auf einer Zentralwelle 10 treibt. Auf der durch den Arbeitsraum rückgeführten Zentralwelle 10 ist ein Zentralrad 11 befestigt, das mit den verschiedenen Spindelzahnrädern 12, 13 in Eingriff steht, wenn die diesem Antriebszug entsprechende Grunddrehzahl auf die Spindeln übertragen v/erden soll. Die Spindelzahnräder 12, 13 sind auf den hinteren Enden der in der Schalttrommel 15 gelagerten Drehspjindeln 14 drehfest, aber längsverschieblich angeordnet.

Auf der Welle 3 ist ferner ein Zahn- oder Kettenrad 23 gelagert, das über eine Kette oder einen Zahnriemen 16 ein Zahnoder Kettenrad 18 auf einer Welle 17 der den einzelnen Spindellagen zugeordneten Sondergetriebe treibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist vorgesehen, daß das Sondergetriebe einerseits und der Antriebszug für die Grunddrehzahl andererseits jeweils von einem eigenen Motor la bzw. 20 angetrieben werden, wobei diese beiden Motoren la und

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20 durch eine elektrische Welle 19 miteinander verbunden sind. Die Ausgangswellen der Motoren 20 und la haben dabei formschlüssige Weiterverbindungen, beispielsweise in Form von Zahnrädern 21, 22 für das Sondergetriebe (in Fig. 2 nicht dargestellt) und in Form von Zahnrädern 8a, 9a und einem Zahnriemen 25 für die Grunddrehzahl.

Das in Fig. 3 im einzelnen dargestellte und einer Spindellage zugeordnete Sondergetriebe weist zunächst das über den Zahnriemen IG getriebene Eingangszahnrad 18 auf, das auf der im Spindelantriebsständer 4 gelagerten Welle 17 angeordnet ist. Auf dieser Welle 17 ist ferner das Abtriebszahnrad 28 angeordnet, mit dem das Spindelrad 13 in Eingriff gebracht werden kann und mit dem die dem Sondergetriebe zu eigene Drehzahl übertragen v/erden kann. Das Eingangszahnrad 18 und das Abtriebsrad 28 sind dabei über eine Zahnkupplung 24, 26 miteinander verbindbar, der eine Betätigungsrnuffe 27 zugeordnet ist. Das Abtriebsrad 28 ist ferner mit einer Reibkupplung 29 verbunden, und auf der Welle 17 ist ferner außerhalb des Spindelantriebskastens ein Wechselrad 30 angeordnet, das mit einem v/eiteren Wechselrad 31 auf einer parallel liegenden Welle 32 in/ Eingriff steht. Auf der Welle 32 ist ein weiteres Zahnrad 33 gelagert, das über eine Reibkupplung 34 mit der Welle 32 verbunden werden kann und das mit dem Abtriebszahn-

rad 28 in Eingriff steht.

Das Spindelrad 13 ist mittels einer Paßfeder 35 drehfest, aber verschieblich auf der Drehspeindel 14 angeordnet und ist mit einer Betätigungsmuffe 36 fest verbunden.

In die Betätigungsmuffen 36 und 27 können Mitnahmerollen 38 bzw. 39 eingreifen, die in einem gemeinsamen Betätigungshebel 37 gelagert sind. Die eigentliche Betätigungseinrichtung für die Mitnahmerollen ist nicht gezeigt.

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D.i.o r'unktioncweise sei nachfolgend im Zusammenhang dargestellt. Es wird dabei davon ausgegangen, daß in der Spindeliane, die der in Fig. 3 gezeigten vorhergeht, das Zentralrad 11 und damit das Spindelrad 13 mit der Grunddrehzahl angetrieben v/erden sind. Das Spindelrad 13 samt Betätigungsmuffe 36 stehen dann in der linken Endstellung. Während der nachfolgenden Trommelschaltung bleibt das Spindelrad 13 mit dem Zentraltrad 11 in Eingriff. Die Mitnahmerolle 38 läuft durch die Schaltbewenung der Spindel trommel in die Betätigungsmuffe ein.' Es besteht v/ährend der Trommelschaltung eine getriebetechnische Verbindung des Abtriebsrades 28 mit dem Antriebs- ■zur für die Grunddrehzahl. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. steht das Zentralrad 11 über die Getriebeteile 10, 9, 8 und und im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 über die elektrische Welle 19 und die Zahnräder 21 und 22 sowie in beid.en Fällen über die Getriebeteile 23, 16, 18 und die Zahnkupplung 24,.26 mit dem Abtriebsrad 28 in formschlüssiger Verbindung, so daß bei entsprechender Auslegung der Getriebeteile das Antriebsrad 28 und das Spindelzahnrad 13 auf die gleiche Umfangsgeschwindigkeit synchronisiert sind und dabei durch die formschlüssigefi Verbindungen auch genau die Zähne des Spindelrades 13 vor Zahnlücken des Abtriebsrades 28 stehen, so daß das Spindelrad 13 über die Mitnahmerolle 38 und den Betätigungshebel 37 axial verschoben und mit dem Abtriebsrad 28 völlig stoßfrei in Eingriff gebracht werden kann. Dabei steht das Spindelrad 13 zeitweilig sowohl mit dem Zentralrad 11 wie mit dem Abtriebsrad 28 gleichzeitig in Eingriff.

Durch die mit dem Betätigungshebel 37 verbundene Mitnahmerolle 39 wird gleichzeitig zu dem vorstehend geschilderten Schaltvorgang die Zahnkupplung 24, 26 gelöst. Jetzt steht das Spindelrad 13 und das Abtriebsrad 28 mit dem Grunddrehzahlzug nur noch, ausgehend von der Welle 17, über die Reibkupplung 29 in Verbindung. Wird jetzt die Reibkupplung 29 aus-

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urtij die Reibkupplung 34 eingeschaltet, so wird die Spindel über die Wechselrüder 30 und 31 mit einer von der Grunddrehzahl abweichenden Drehzahl über die. Zahnräder 23, 28 und 13 angetrieben. ^:

Vor der Weiterschaltung der Spindel trommel muß das Spindelrad 13 von dem Sondergetriebe wieder gelöst werden, um ein freies Verschwenken zu ermöglichen. Dazu wird zunächst die Reibkupplung 34 gelöst und die Reibkupplung 29 wieder geschlossen. Auf diese Weise wird das Spindelrad 13 wieder mit der zum Zentralrad 11 synchronen Grunddrehzahl angetrieben. Es ist jedoch denkbar, daß durch dlie in der Zwischenzeit eingeschaltete unterschiedliche Drehzahl des Soridergetriebes trotz synchroner Drehzahl bei einer Axialverschiebung des Spindelrades 13 auf das Zentralrad 11 zu Zahn vor Zahn stehen könnte, und nicht etwa ein Zahn vor einer Zahnlücke. Um ein Aufeinanderstoßen der Zähne zu vermeiden, wird, nachdem die Synchrondrehzahl über die Reibkupplung 29 erreicht ist, diese Reibkupplung 29 kurzzeitig wieder gelöst und die Zahnkupplung 24, 26 zunächst in Eingriff gebracht. Die Dimensionierung und Lagezuordnung ist dabei so getroffen, daß bei einer Verschiebebewegung ,über den Betätigungshebel 37 zunächst die Zahnkupplung 24, 26 in Eingriff gelangt, bevor die Zähnräder 11

und 13 ineinandergeschoben werden können. Über die Zahnkupp- #.

lung 24, 26, die insoweit als Positionierelement arbeitet, wird eine eventuelle Abweichung der Lagezuordnung der Zahnräder 11 und 13 beseitigt, so daß bei weiterer Verschiebung des Betätigungshebels 37 jetzt in jedem Fall die Zähne der Zahnräder 13 und 11 stoßfrei in Eingriff kommen können. Es kann nunmehr die Weiterschaltung der Spindeltrommel erfolgen.

Anstelle der Wechselräder 30, 31 kann ein mehrstufiges Kupplungsgetriebe angeordnet sein, das beliebig viele Drehzählen für das Sondergetriebe ermöglicht. Ferner könnte auch ein

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weiterer Motor zur Erzeugung der von der Grunddrehzahl abweichenden Drehzahl vorgesehen sein. Positionierantriebe für Punktstillsetzeinrichtungen und Stillsetzeinrichtungen lassen sich einfach einbauen. Es besteht der Vorteil, daß all diese Einrichtungen nur in der Spindellage vorhanden zu sein brauchen, in der sie tatsächlich benötigt werden.

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1. jWerkstückspindelantrieb für Mehrspindel-Drehautomaten mit ^—S schaltbarer Spindel trommel und mit einem den Spindel zentral zugeführten Antriebszug für eine Grunddrehzahl und in mindestens einer Spindellage einem Sondergetriebe für eine unterschiedliche Spindeldrehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsrad (28) des Sondergetriebes zumindest während der Trommelschaltung mit dem Antriebszug für die Grunddrehzahl formschlüssig verbunden und bei Aufrechterhaltung seiner Relativstellung zum Spindelrad (13) auf die Spindelraddrehzahl synchronisiert ist.

2. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spindelrad (13) zwischen dem Zentralrad (11) des Grunddrehzahlantriebes und dem Abtriebsrad (28) des Sondergetriebes verschieblich, aber drehfest auf der Drehspindel (14) angeordnet ist.

3. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondergetriebe über einen formschlüssigen Getriebezug mit dem Zentralrad (11) verbunden ist.

4. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondergetriebe und der Antriebszug für die Grunddrehzahl jeweils von einem eigenen Motor (la und 20) angetrieben sind und die Motoren (la und 20) durch eine elektrische Welle (19) miteinander verbunden sind.

5. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Antriebszug für die Grunddrehzahl verbundenene Eingangsrad (18) des Sondergetriebes während der Trommelschaltung über eine formschlüssige Kupplung (24,26) mit dem Antriebsrad (28) verbunden ist.

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6. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschlußkupplung eine verschiebbare Zahnkupplung (24 und 2S) ist und sie über eine gemeinsame Betätigungseinrichtung (37,38,39) zusammen mit dem Spindelrad (13) verschiebbar ist.

7. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Lagezuordnung und Dimensionierung der Schiebe- und Kupplungsteile (13,36,38,39,27,24,26) derart, daß die Zahnkupplung (24 und 25) in Eingriff gerät, bevor das Spindelrad (13) mit dem Zentralrad (11) in Eingriff gelangt.

8. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsrad (28) des Sondergetriebes über eine Reibkupplung (29) mit dem die Grunddrehzahl führenden Zug verbunden ist und mit einem Zahnrad (33) des die unterschiedliche Drehzahl führenden Sondergetriebezuges in Eingriff steht, das seinerseits mit diesem Zug über eine weitere Reibkupplung (34) verbunden ist.

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