-
Werkstoffvorschub- und Spanneinrichtung eines Mehrspindeldrehautomaten
Die Erfindung betrifft die Werkstoffvorschub- und Spanneinrichtung eines Mehrspindeldrehautomaten
mit waagerechter, drehschaltbarer Spindeltrommel.
-
Bei Mehrspindeldrehautomaten der herkömmlichen Bauart mit waagerecht
angeordneter Spindeltrommel erfolgt der Werkstoffvorschub bei laufender Drehspindel
durch das Öffnen der Spannzange und Vorschieben der Werkstoffstange mittels einer
mechanisch bewegten Vorschubzange in einer bestimmten Spindellage vor oder nach
Beendigung der Spindeltrommelschaltung.
-
Durch das zeitliche Nacheinander von Spindeltrommelschaltung und Entspannen-
Werkstoffvorschub und Spannen entstehen unerwünscht lange Maschinenhilfszeiten.'
Um diese Maschinenhilfszeiten zu senken, muß der Stangenvorschub in extrem kurzer
Zeit realisiert werden. Dabei entstehen aber erhebliche Beschleunigungs- und Verzögerungswerte,
die keine großen Vorschublängen ermöglichen, da beim Beschleunigen und Verzögern
Schlupf zwischen Vorschubzange und Stangenwerkstoff auftritt. Da die Werkstoffstange
nicht voll abgebremst werden kann, prallt sie auf den eingeschwenkten Anschlag,
was ein Zurückfedern zur Folge hat, das durch Uberhub der Vorschubzange ausgeglichen
werden muß, was wiederum Ungenauigkeiten und erhöhten Zeitaufwand mit sich bringt.
-
Zusätzlich muß der Anschlag sehr stabil ausgebildet werden, was die
Kollisionsgefahr mit Werkzeugen im relativ engen Arbeitsraum beim Aus- und Einschwenken
des Anschlages vergrößert.
-
Außerdem wirkt sich der für das Nachdrücken benötigte Überhub neben
dem erwähnten Schlupf ungünstig auf den Verschleiß der Vorschubzange aus und die
Oberfläche der
Werkstoffstange wird beschädigt.
-
Zur Lösung dieser Probleme ist bereits vorgeschlagen worden, daß zum
Vorschieben der Vorschubzange einer Spindel während der Spindeltrommelschaltung,
eine zwei Schaltpositionen überdeckte Vorschubbacke vorgesehen ist und zum Zurückziehen
der Vorschubzange eine im Zyklus der Trommelschaltung schwenkbare Rückholrolle benutzt
wird, die an einen Ringflansch angreift, Diese vorgeschlagene Lösung hat den Nachteil,
daß die Probleme der Stangenspannung und das Zusammenwirken von Vorschub, Spannung
und Werkstoffanschlag im Maschinenzyklus nicht gelöst werden. Weiterhin ist eine
Kontrolle des Werkstoffaufbrauches nicht gegeben.
-
Die Erfindung bezweckt eine Verkürzung der Stückzeiten durch Einsparung
von Maschinenhilfszeiten, Erhöhung der Arbeitsgenauigkeiten, Verlängerung der Lebensdauer
der Bauteile durch geringere mechanische Beanspruchung.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkstoffvorschub-und -spanneinrichtung
in Verbindung mit einem Werkstoffanschlag zu schaffen, bei der eine Zwangsführung
der Werkstoffstange während des Vorschubes, Spannen und Entspannen des Werkstoffes
in zwei benachbarten Arbeitslagen, die Reduzierung der Relativbewegungen zwischen
Vorschubzange und Werkstoff auf ein Minimum, maßgenaues Vorschieben bei maximaler
Ausnutzung des Vorschubbereiches durch Verwendung eines Werkstoffanschlages, Uberlagerung
der Maschinenhilfszeiten und die Anzeige des Werkstoffaufbrauches realisiert werden.
-
Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß die Aufspannbewegung in
der Ausgangslage VI der Spindel, bevor die Schaltbewegung der Spindeltrommel beginnt,
mit einer Rolle auf einem schwenkbaren Rollenträger, der in zwei Spindellagen einschwenkt
und auf einem Spannschieber sitzt, erreicht wird. Mit der Spindeltrommelschaltung
wird durch eine in zwei Lagen schwenkbare Vorschubbacke, die auf
einem
Vorschubschieber angeordnet ist, die Vorschubbewegung übertragen.
-
Während der Spindeltrommelschaltung schwenken die Vorschubbacke sowie
der Rollenträger synchron über eine kurvengesteuerte Steuerwelle getrieben so, daß
die zweite Rolle des Rollenträgers in der Endlage der Spindel steht, die zum Aufspannen
dienende Rolle des Rollenträgers aus dem Bereich der neu in die Arbeitslage VI einschwenkenden
Spindel zu stehen kommt, die Vorschubbacke die Vorschubmuffe ständig beauflagt und
aus dem Einschwenkbereich der Vorschubmuffe der neu in die Ausgangslage VI einschwenkende
Spindel ausschwenkt.
-
Die Rückholbewegung der Vorschubmuffe wird über einen geschlossenen
Rückzugring, die Werkstoffaufbrauchkontrolle durch eine federbelastete Vorschubmuffe
erreicht.
-
Der schwenkbare Festanschlag steht im Arbeitsraum zur Verfügung. Die
Bewegung des Werkstoffvorschubes ist noch nicht beendet, wenn die Spindeltrommelschaltung
abgeschlossen ist, so daß die Werkstoffstange in Vorschubrichtung auf den Werkstoffanschlag
trifft.
-
Durch die Verwendung einer sinoidisch aufgebauten Vorschubkurve und
eines Schwenkhebels als Ubertragungsglied werden die Beschleunigungsspitzen auf
ein Minimum reduziert und die Werkstoffstange sicher gegen den Festanschlag geführt.
-
Die Zuspannbewegung wird mit der zweiten Rolle des Rollenträgers in
der Spindellage I ausgeführt.
-
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden.
-
In den zugehörigen Zeichnungen zeigt: Figur 1: Schematische Darstellung
der erfindungsgemäßen Vorschub- und Spanneinrichtung Figur 2: Die erfindungsgemäße
Spanneinrichtung zum Zeitpunkt I Figur 3: Die erfindungsgemäße Spanneinrichtung
zum Zeitpunkt II
Figur 4: Die erfindungsgemäße Spanneinrichtung
zum Zeitpunkt III Figur 5: Die erfindungsgemäße Vorschubeinrichtung zum Zeitpunkt
I Figur 6: Die erfindungsgemäße Vorschubeinrichtung zum Zeitpunkt II Figur 7: Die
erfindungsgemäße Vorschubeinrichtung zum Zeitpunkt III Figur 8: Zeitdiagramme der
Bewegungsabläufe Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Lösung wurde in
Fig. 2...4 die Spanneinrichtung und in Fig.
-
5...7 die Vorschubeinrichtung getrennt dargestellt, um in der zeichnerischen
Darstellung Überdeckungen zu vermeiden.
-
In der drehschaltbaren Spindeltrommel 1 sind die Arbeitsspindeln 2
gelagert. In der dem Arbeitsraum zugekehrten Seite der Arbeitsspindel 2 befindet
sich die Zugspannzange 3 zur Spannung der Werkstoffstange 4 und mit ihr verbunden
in Richtung des Spannraumes das Spannrohr 5.
-
Im Spannrohr 5 unmittelbar hinter der Spannzange befindet sich die
Vorschubzange 21, Diese Vorschubzange 21 ist mit dem, ebenfalls in das Spannrohr
5 hineinragenden Vorschubrohr 20 fest verbunden.
-
AuS dem Spannrohr 5 ist im Spannraum die Spannmuffe 6 befestigt, in
deren Ringnut 7 die Rollen 8; 9 eingeschwenkt werden. Diese Rollen 8; 9 sind auf
dem Rollenträger 10 befestigt, der in einer Nut des Spannschiebers 11 auf der Achse
12 schwenkbar gelagert ist. Der Spannschieber 11 ist auf den einerseits im nicht
dargestellten Spindelkasten und auf der anderen Seite im nicht dargestellten Führungsständer
aufgenommenen Achsen 12 und 13 - axial verschiebbar - angeordnet. Auf diesen Achsen
12; 13 ist ebenfalls axial verschiebbar der Vorschubschieber 14 geführt.
-
Gemeinsam mit dem Vorschubschieber 14 wird der auf ihm befestigte
Rückzugring 15 und die um den Drehpunkt 16
schwenkbar in ihm gelagerte
Vorschubbacke 17 bewegt, Der Rückzugring 15 und die Vorschubbacke 17 sind in einem
Abstand, der der Breite des Vorschublagers 18 entspricht, angeordnet.
-
Das Vorschublager 18 ist auf der Vorschubmuffe 19 befestigt, die mit
dem Vorschubrohr 20 und damit mit der Vorschubzange 21 durch nicht dargestellte
Federn verspannt ist.
-
Auf einer zentralen Welle 24, die mit der Spindeltrommel 1 zentrisch
verbunden ist und auf ihrer entgegengesetzten Seite im nicht dargestellten Führunständer
gelagert ist, befindet sich ein geklemmter Ringanschlag 25, der auf die hintere
Stellung der Vorschubmuffe 19 eingestellt ist und an dem das Vorschublager 18 anliegt.
-
Die Spannbewegung wird über einen nicht dargestellten direkten Kurventrieb
1:1 von der unteren Steuerwelle eingeleitet.
-
Die Vorschubbewegung wird über das Koppelglied 22 vom Schwinghebel
23 auf den Vorschubschieber 14 übertragen.
-
Der Antrieb des Schwinghebels 23 erfolgt von einer nicht dargestellten
sinoidischen Kurve auf der unteren Steuerwelle.
-
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung wird folgend an einem
6-Spindeldrehautomaten erläutert.
-
Die Schaltstation der Spindeln werden dabei in üblicher Weise mit
Lage I bis VI bezeichnet. Der Schaltwinkel der Spindeln beträgt 600.
-
Wird während der Schaltung der Spindeltrommel 1 von Lage VI nach Lage
I die Werkstoffstange vorgeschoben, so befindet sich die Vorschubzange 21 nach der
Schaltung in ihrer vorderen Stellung.
-
Während des Arbeitsganges erfolgt in Lage I der Rückzug der vorgeschobenen
Vorschubzange 21. Durch das Zurückziehen des Vorschubschiebers 14 mit dem Rückzugring
15 wird das Vorschublager 18 mit seinem Außenring an den Ringanschlag 25 angelegt.
Durch den geschlossenen Rückzugriijg 15 wird diese Justierung in allen Lagen durchgeführt.
-
Kurz vor Ende des Arbeitsganges erfolgt die Rückschwenkung der Vorschubbacke
17 in Stellung nach Fig. 5. Das Vorschublager 18 wird nur mit seinem Außenring in
Lage VI zwischen Rückzugring 15 und Vorschubbacke 17 gefangen.
-
Ist die Werkstoffstange 4 aufgebraucht, so wird in der Vorschubmuffe
19 durch die nicht dargestellten Federn ein Ansatz des Vorschubrohres 20 in Richtung
des nicht dargestellten Führungsständers verschoben.
-
Ein an der Vorschubbacke 17 befestigter nicht dargestellter Endschalter
nimmt beim Einschwenken der Vorschubbacke 17 von diesem Ansatz dann das Signal Werkstoffstange
aufgebraucht" ab.
-
Synchron zur Vorschubmuffe 19 wird der Rollenträger 10 in Stellung
nach Fig. 2 geschwenkt. Die Rolle 8 schwenkt dadurch in die Ringnut 7 der Spannmuffe
6 ein.
-
Im Schnellgang, kurz vor Beginn der Spindeltrommelschaltung, wird
über die Rolle 8 die Aufspannbewegung auf die Spannmuffe 6 und den damit verbundenen
Spannrohr 5 und die Spannzange 3 übertragen. Die Aufspannbewegung ist in Richtung
des Arbeitsraumes gerichtet und ist zum Zeitpunkt - Beginn der Spindeltrommelschaltung
- beendet.
-
Mit Beginn der Spindeltrommelschaltung wird über die Vorschubbacke
17 mit ihrem Radius r1 am Außenring des Vorschublagers 18 und dem damit verbundenen
Vorschubrohr 20 und der Vorschubzange 21 die Vorschubbewegung eingeleitet.
-
Im Schwenkwinkelbereich der Spindeltrommel 1 von 25...350 wird über
einen nicht dargestellten Kurventrieb von der unteren Steuerwelle die Vorschubbacke
17 in Stellung nach Fig. 7 und der Rollenträger 10 in Stellung nach Fig. 4 geschwenkt.
-
Bei 300 Schwenkwinkel der Spindeltrommel wird die Stellung nach Fig.
3 bzw. Fig. 6 erreicht.
-
Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daL auch während der Spindeltrommelschaltung
in
Verbindung mit der Schwenkbewegung des Rollenträgers 10 die Ringnut 7 vom Rollenträger
10 geführt wird.
-
Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß in dieser Stellung der Außenring des
Vorschublagers 18 von der Vorschubbacke 17 und dem Rückstellring 15 gefangen bleibt.
-
Bei ca. 30° Spindeltrommelschwenkbewegung ist die maximale Vorschubgeschw
indigkeit erreicht. Es beginnt die Phase des Verzögerns der Vorschubbewegung der
Werkstoffstange 4. Durch die exakte Führung des Außenringes des Vorschublagers 18
zwischen dem Vorschubbackenradius r2 und dem Rückstellring 15 wird die Verzögerung
der Werkstoffstange 4 den Kurvenwerten entsprechend erreicht.
-
Gleichzeitig wird durch das Schwenken von Vorschubbacke 17 und Rollenträger
10 der Einschwenkbereich der folgenden Spindel nach Lage VI frei (Fig. 4 und Fig.
6).
-
Im Weiterschalten wird weiter vorgeschoben und in Lage I, in dieser
genau definierten Spindelstellung nach 100 Steuerwellenumdrehung die Vorschubbewegung
beendet (Fig. 8).
-
Somit ist mit der besonderen Verwendung der Schwinge 23 gewährleistet,
daß in Verbindung mit einer sinoidisch aufgebauten Vorschubkurve mit den daraus
resultierenden beherrschbaren Beschleunigungs- und Verzögerungswerten die Werkstoffstange
4 gegen einen in den Arbeitsraum einschwenkbaren Anschlag 26 geführt wird, In Lage
I befindet sich zu diesem Zeitpunkt die Rolle 9 in der Ringnut 7 der Spannmuffe
6.
-
Nachdem die Vorschubbewegung beendet ist, wird durch die Rolle 9 die
Spannzange 4 geschlossen.
-
Nach Beginn des Arbeitsganges wird in Lage I das Vorschublager 18
durch das Zurückziehen des Vorschubschiebers 14 mit dem Rückzugring 15 an den Ringanschlag
25 angelegt.