DE2559904C2 - Getriebeschaltvorrichtung für eine Spindeleinheit an einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeschaltvorrichtung für eine Spindeleinheit an einer Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer bekannten Getriebeschaltvorrichtung der vorstehend angegebenen Gattung (DE-AS 10 38 870) erfolgt mit dem Steuerbefehl zur Umschaltung einer Geschwindigkeitsstufe auf eine andere eine Erregung der Wicklung eines Wcchselschalischülzes. welches seinen Kontakt abwechselnd in kurzen Zeitabständen schließt und öffnet und dadurch über Einwirkung auf ein weiteres Schütz alternierend dem Antriebsmotor der Spindel Stromimpulse zur Erzeugung einer entsprechend alternierenden Drehbewegung des motorseitigen Getrieberades zuführt Außerdem werden im Gegentakt zu der alternierenden Drehbewegung dem Druckmittelantrieb Druckimpulse zur Beaufschlagung des motorseitigen Getrieberades in die Einrückstellung zugeführt. Hierdurch soll gewährleistet werden, daß die Getrieberäder auch dann miteinander zum Eingriff kommen, wenn sie zunächst in einer »Zahn-auf-Zahn«- Stellung aneinanderfügen.

Nachteilig an dieser bekannten Schaltvorrichtung ist, daß die Einrückhilfe automatisch in dem Moment wirksam wird, in dem der Steuerimpuls für eine Getriebeumschaltung eingegeben wird. Somit läuft nicht zunächst das Verschieberad über den gesamten Verschiebeweg in die Einrückstellung bzw. in die Anlagestellung am neuen Getrieberad, sondern der ganze Verschiebeweg wird ruckweise durch aufeinanderfolgende Druckmittelimpulse des Druckmittelantriebes zurückgelegt, was Zeit kostet. Während dieser Zeit wird auch unnötigerweise der Antriebsmotor durch elektrische Impulsfolgen kurzzeitig in Betrieb gesetzt, was diesen mechanisch belastet und zu Verschleiß führt. Stellt sich eine »Zahn-auf-Zahn«-Stellung der miteinander in Eingriff zu bringenden Getrieberäder ein, so ist nicht mit Sicherheit gewährleistet, daß eine Relativverschiebung zwischen dem motorseitigen und dem getriebeseitiger Getrieberad auftritt, um die Einrückstellung zu erreichen, weil eine Mitnahme je nach Höhe des verbleibenden Restdruckes im Druckmittelantrieb

jo einerseits und der Leichtgängigkeit des abtriebseitigen Getrieberades andererseits nicht ausgeschlossen werden kann. Das hat zur Folge, daß insbesondere bei automatisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, die nur in großen Zeitabständen beaufsichtigt sind, der Geschwindigkeitswechselvorgang u. U. lange dauert.

Bei einer anderen bekannten Getriebeschaltvorrichtung (GB-PS 8 53 685) ist als Einrückhilfe eine Stoßoder Rütteleinrichtung vorgesehen, die über eine Freilaufkupplung intermittierende Drehbewegungen an den motorseitigen Getrieberädern erzeugen kann. Kommt es zu einer »Zahn-auf-Zahn«-Stellung der miteinander in Eingriff zu bringenden Getrieberäder, was durch ein nicht vorliegendes Vollzugssignal der Rasteinrichtung angezeigt wird, so tritt die Einrückhilfe in Funktion. Zugleich ist auch der Druckmittelantrieb für die Umschaltung in die gewünschte Getriebestufe beaufschlagt, so daß das einzurückende Getrieberad an der Stirnseite des sich absatzweise drehenden motorseitigen Getrieberades anliegt. Abgesehen von den sich

>o hierbei ergebenden mechanischen Belastungen der Verzahnung, ist von Nachteil, daß gerade die erwünschte gegenseitige Verdrehung der miteinander in Eingriff zu bringenden Zahnräder bis zum Gegenüberstehen von Zahn und Lücke nicht erreicht wird. Diese Einrückhilfe ist daher nur begrenzt und unter ungünstigen Bedingungen gar nicht wirksam, so daß der Schaltvorgang von Hand erneut eingeleitet werden muß. Insbesondere für automatisch arbeitende Werkzeugmaschinen ist eine solche unsichere Betriebsweise nicht brauchbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeschaltvorrichtung mit einer Einrückhilfe der eingangs genannten Gattung zu schliffen, mit der eine höhere Betriebssicherheit erziclbar ist.

^hr> Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches ! gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Einrückhilfe den Druckmittelantrieb in seiner Bewegungsrichtung umsteuert, so daß vermieden wird, daß die einzurückenden Getrieberäder Zahn-auf-Zahn anei^anderliegen und in dieser Stellung gemeinsam miteinander drehen. Vielmehr wird das einzurückende Getrieberad hin- und hergehend vom Gegenrad völlig abgehüben, so daß letzteres frei drehen kann, wobei mit Sicherheit bei der nachfolgenden erneuten Anlegung eine unterschiedliche Relativstellung zwischen den beiden einzurückenden Getrieberädern vorliegt. Darüber hinaus wird das motorseitige Getrieberad kontinuierlich gedreht, so daß die mechanische Belastung durch einen pulsierenden Drehantrieb wegfällt. Der Zeitschalter gewährleistet dabei, daß der Druckmittelantrieb beim ersten Einrückversuch verzögerungsfrei in die Einrückstellung fährt, sofern diese zufällig schon beim ersten Versuch vorliegt. Da die hierfür erforderliche Zeitspanne bekannt ist, kann der Zeitschalter so eingestellt werden, daß er nach einer hierfür ausreichenden Zeit erstmals umschaltet, sofern nicht vorher eine Stillsetzung des Zeitschalters durch das Vollzugssignal der Rasteinrichtung erfolgt. Ohne dieses Vollzugssignal hingegen erfolgt nach einer vorbestimmten ausreichenden Zeitspanne, beispielsweise von 2 Sekunden, eine Umsetzung der Bewegungsrichtung des Druckmittelantriebes derart, daß das Schieberad vom motorseitigen Rad abhebt und somit dieses alleine langsam weiterdreht. Nach einer beliebig kurzen, für ein Abheben sicher ausreichenden Zeitspanne, erfolgt ein erneuter Eingriffsversuch. Die Eingriffsversuche werden somit automatisch in vorbestimmten Zeitabständen wiederholt, bis ein Einrücken tatsächlich erfolgt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

Ein Ausfühmngsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch das Gestell einer *o Spindeleinheit einer Werkzeugmaschine,

F i g. 2 einen Schnitt durch den oberen Bereich der Spindel und ihres Antriebes,

F i g. 3 eine F i g. 2 entsprechende Ansicht des unteren Abschnittes der Spindel,

Fig.4 einen Vertikalschnitt durch den Drehantrieb der Spindel,

Fig.5 einen Vertikalschnitt längs Linie 5-5 in Fig.4, F i g. 6 eine Stirnansicht der Vorrichtung,

F i g. 7 eine Seitenansicht der Rast- und der Verriegelungsvorrichtung der Getriebeschaltvorrichtung,

F i g. 8 einen Schnitt längs Linie 8-8 in F i g. 7 und

F i g. 9 ein Schaltbild mit elektrischen und pneumatischen Bauteilen des Antriebs für die Spindel und der Steuereinrichtung für die Getriebeschaltvorrichtung.

Zur Vermeidung wiederholter Definitionen wird zum Verständnis einiger im folgenden benutzer Bezeichnungen folgendes erläutert: »Gleichzeitig« dient zur Umschreibung des Umstandes, daß zwei Vorgänge im selben Arbeitstakt oder im Rahmen des selben Arbeitstaktes ablaufen, jedoch nicht zwangsläufig tatsächlich auch zu sich exakt überdeckenden Zeiten. »Werkzeughalter« bezeichnet sowohl das die Bearbeitung ausführende Werkzeug als auch die Vorrichtung zum Einpassen des Werkzeuges in die Spindel, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht eindeutig ergibt, daß nur die Halterung dQs Werkzeuges gemeint ist.

Grundaufbau der Spindeleinheit

Gemäß F i g. 1 weist die Spindeleinheit einer Werkzeugmaschine ein Spindelgehäuse mit einer oberen Abdeckplatte 10 und einer unteren Platte 11 auf, die durch Schrauben 11a miteinander verbunden sind und einen Haubenabschnitt Hb bilden. Das Gehäuse weist eine Mehrzahl übereinandergesetzter Einheiten mit horizontalen Lagerwänden 12, 13,14,15 und 16 auf, zn denen verschiedene Bauteile der Maschine gelagert sind; weiterhin ist ein vertikaler Hauptsupport 17 vorgesehen. Der Haubenabschnitt 116 weist einen in Baueinheit ausgebildeten aufrechten Umfangsflansch 18 au», durch den hindurch sich Schrauben 19 erstrecken, die in die obere Lagerwand 12 eingeschraubt sind und an ihren oberen Enden Federn 196 und Kontermuttern 19a aufweisen, um den Haubenabschnitt i\b federd auf der unteren Lagerplatte 11 zu halten.

In einem an den Lagerwänden 15 und 16 (vgl. auch Fig.3) gehaltenen Lager 20 ist eine Hohlwelle 21 gelagert, die sich nach oben erstreckt und eine öffnung in einer Platte 22 durchsetzt, die zusammen mit dem Lager 20 die Hohlwelle in vertikaler Richtung lagesichert. Am oberen Ende der Hohlwelle 21 ist eine Querplatte 21a mit einem Schlitz 2\b befestigt, der eine vertikale Stange 21c umgreift. Die vertikale Stange 21c ist in der Lagerwand 14 und der Platte 22 gelagert und hindert die Platte 21a an einer Drehbewegung, gestattet jedoch vertikale Bewegungen.

Die Hohlwelle 21 ist rohrförmig ausgebildet und lagert über Kugellager 23 drehbeweglich eine Spindel 24, die an ihrer Spitze ein konisches Spannfutter 25 zur lösbaren Aufnahme eines konischen Werkzeughalters 26 und zu dessen drehfester Lagerung aufweist, wenn ein Werkzeug Tin Arbeitsstellung ist. Die Lager 23 für die Spindel 24 sind so angeordnet, daß die Spindel 24 in der Hohlwelle 21 zwar drehen kann, sich jedoch in Axialrichtung mit der Hohlwelle bewegt, um Zustellbewegungen des Werkzeuges T(Fig.3) gegenüber dem Werkstück zu ermöglichen.

Um die Spindel 24 zuzustellen und zurückzuziehen ist die Hohlwelle 21 mit einer schraubenförmigen Nut 27 versehen, die Kugeln 28 aufnimmt, welche in entsprechenden Gegennuten 29 einer Kugelmutter 30 gehalten sind. Die Kugelmutter 30 ist drehbeweglich in Lagern 31 eines Gehäuses 32 gelagert, welches in der aus F i g. 3 ersichtlichen Weise gegen die Stütz- oder Lagerwand 15 festgelegt ist. Der äußere Bereich der Kugelmutter 30 bildet eine Riemenscheibe 33, die über einen Zahnriemen 34 von einer Antriebsscheibe 36 eines Schrittmotors 37 (vgl. F i g. 1 und 6) angetrieben ist, so daß bei einer Drehung des Motors 37 in einer Richtung die Hohlwelle 21 des Werkzeug T in Richtung auf das Werkstück zustellt, während bei einer Drehung des Motors 37 in der Gegenrichtung das Werkzeug Γ vom Werkstück zurückgezogen wird. Der Bewegungsweg der Hohlwelle 21 und damit deb Werkzeuges Fkann für jedes Werkzeug durch eine Bedienungsperson oder eine Programmiereinrichtung 38 bestimmt werden, wobei von nicht näher erläuterten oberen und unteren Endschaltern Gebrauch gemacht wird.

Spindelantrieb

Zum Antrieb der Spindel 24 und damit des Werkzeughalters 26 mit dem darin befestigten Werkzeug Γ ist eine Antriebsbuchse 39 vorgesehen, welche die Spindel 24 umgibt und eine Mehrzahl von Rippen 40

aufweist, die gleitbeweglich an Seiten von langgestreckten Nuten 41 an der Außenfläche der Spindel 24 anliegen (vgl. F i g. 3 und 4), so daß die Antriebsbuchse 39 und die Spindel 24 sich unabhängig voneinander in Vertikalrichtung bewegen können, jedoch drehfest gegeneinander festgelegt sind.

Die Antriebsbuchse 39 ist in Kugellagern 42 einer Schaltbuchse 43 für das Getriebe gelagert, wobei die Schaltbuchse 43 in vertikaler Richtung gleitbeweglich in einem Lager 44 der Stütz- oder Lagerwand 14 gehalten ι ο ist. Das obere Ende der Schaltbuchse 43 weist einen Flansch 45 auf (vgl. F i g. 2 und 4) der mit einem Ring 46 zusammenarbeitet, der seinerseits von einer Mehrzahl ven Federn 47 beaufschlagt ist, die in Ausnehmungen des Lagers 44 gelagert sind. Führungsstifte 48 in den Federn 47 führen die Federwindungen beim Durchlaufen des Federweges.

Unter dem Einfluß der Federn 47 wird die Schaltbuchse 43 normalerweise nach oben gedrückt und bringt dadurch Zähne 49 der Antriebsbuchse 39 in Eingriff mit Zähnen 50 (vgl. Fig. 1,4) einer Buchse 51, die in Lagern 52 der Wände 12 und 13 drehbeweglich gelagert ist.

An der Buchse 51 ist eine Riemenscheibe 53 befestigt, die durch einen Zahnriemen 54 (vgl. Fig. 1, 2 und 6) angetrieben ist, der über eine Riemenscheibe 55 auf einer Welle 56 zu einer Antriebsscheibe 57 auf einer Welle 58 eines Gleichstrom-Aniriebsmotors 59 für die Spindel 24 mit variablen Geschwindigkeiten geführt ist. Wenn der Antriebsmotor 59 läuft, so drehen die Antriebsbuchse 39 und die Spindel 24 in derselben Drehrichtung wie der Motor und in derselben Drehgeschwindigkeit, wenn, wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel, die Riemenscheiben 53 und 57 gleichen Durchmesser aufweisen.

Um das auf die Spindel 24 aufgebrachte Drehmoment zu erhöhen, wird die relative Drehgeschwindigkeit der Spindel 24 gemäß der Steuerung durch die Programmiereinheit 38 vermindert, wozu die Antriebsbuchse 39 einen Flansch 60 aufweist, an dem ein Schieberad 61 befestigt ist. das mit einem Getrieberad 62 kämmen kann, welches auf der Welle 56 der Riemenscheibe 55 befestigt ist und so von dieser aus angetrieben werden kann. Wenn dieselbe Drehrichtung der Spindel 24 bei einer über das Schieberad 61 erfolgenden Geschwindigkeitsänderung beibehalten werden soll, so wird auch die Antriebsrichtung des Antriebsmotors 59 gewechselt, wie dies weiter unten noch näher erläutert wird.

Getriebeschaltung

50

Um die Schaltbuchse 43 in die Langsamgangstellung zu überführen, ist am unteren Ende der Schaltbuchse 43 eine Platte 63 vorgesehen (vgl. F i g. 4), die Druckmittelantriebe 64 in Form eines Paares von Druckiuftzylindern (vgl. F i g. 5) trägt, deren Kolbenstangen 65 gegen Schultern 66 an der Unterseite des Lagers 44 anliegen. Die Druckmittelantriebe 64 weisen eine solche Länge auf, daß sie beim Ausfahren die Schaltbuchse 43 nach unten gegen den Druck der Federn 47 über eine solche Wegstrecke bewegen, daß die Schaltbuchse 43 aus ihrer Schnellgangstellung in die in Fig. 2 in vollen Linien gezeigte Langsamgangstellung gelangen kann, in der das kleine Getrieberad 62 in das große Schieberad 61 eingreift.

Um die Spindel 24 vom Antriebsmotor 59 abkuppeln ^b5 zu können, sind weitere Druckmittelantriebe 68 in Form eines Paares von Luftdruckzylindern vorgesehen, die ebenfalls an der Platte 63 gelagert sind und deren Kolbenstangen 69 an Schultern 70 an der Unterseite des Lagers 44 anliegen. Die Druckmittelantriebe 68 weisen eine solche Länge auf, daß beim Ausfahren die Schaltbuchse 43 nach unten gegen den Druck der Federn 47 aus der Schnellgangstellung in eine Leerlaufstellung gelangt, in "welcher das Schieberad 61 nicht mit dem Getrieberad 62 kämmt und die Zähne 49 und 50 außer Eingriff sind. Eine solche Schaltstellung, in der die Spindel 24 von ihrem Antriebsmotor 59 abgekuppelt ist, ist sinnvoll, wenn Teile der Spindel hinsichtlich ihrer Stellungen eingestellt oder einjustiert werden sollen. Zur Steuerung der Druckmittelantriebe 64 und 68 von Hand oder automatisch ist eine geeignete Ventileinrichtung vorgesehen, wie dies weiter unten im Zusammenhang der Erläuterung der Steuerung gemäß F i g. 9 noch näher erläutert wird.

Die Paare von Druckmittelantrieben 64 und 68 liegen jeweils diametral, wie dies in F i g. 5 veranschaulicht ist, so daß der eine Zylinder davon die Schaltbuchse 43 jeweils gegen die Kraft des anderen Zylinders im Gleichgewicht hält.

Die drei Schaltstellungen der Schaltbuchse 43 werden automatisch mittels einer in den Fig.2, 7, 8 und 9 veranschaulichten Verriegelungseinrichtung angesteuert, wozu die Schaltbuchse 43 mit einer Schaltstange 71 versehen ist, die mit einem Schaltrad 72 auf einer Welle 73 kämmt, die auch mit einer Riegelscheibe 74 fest verbunden ist. Die Riegelscheibe 74 ist mit radialen Einschnitten 75, 76 und 77 versehen, die im Abstand am Umfang der Scheibe 74 liegen und den Zahn 78 einer Sperrklinke 79 aufnehmen können, welche bei 80 schwenkbeweglich gelagert ist und an eine Kolbenstange 81 eines Luftdruckzylinders 82 angelenkt ist. Dieser ist mittels eines elektromagnetisch betätigten Steuerorganes steuerbar.

Wenn die Schaltbuchse 43 in der Leerlaufstellung ist, so greift der Zahn 78 der Sperrklinke 79 in den Einschnitt 76 der Riegelscheibe 74 ein und verriegelt die Welle 73 gegen Drehungen und damit auch die Schaltbuchse 43 gegen eine Bewegung. Wenn die Schaltbuchse 43 in der Schnellgangstellung ist, so greift der Zahn 78 der Sperrklinke 79 in den Einschnitt 75 ein, während er bei in der Langsamgangstellung stehender Schaltbuchse 43 in den Einschnitt 77 eingreift, wobei die Sperrklinke 79 mittels der Kolbenstange 81 des Luftdruckzylinders 82 aus ihrer Sperrstellung an der Riegelscheibe 74 aushebbar ist, während die Schaltbuchse 43 mittels der Zylinder 64 oder 68 oder der Federn 47 bewegt wird, wie dies weiter unten im Zusammenhang mit F i g. 9 näher erläutert ist

Um die Schaitbewegung der Schaltbuchse 43 mit den anderen Arbeitsschritten der Spindel zu koordinieren, ist an der Welle 73 eine Nockenscheibe 84 vorgesehen, die mit einer Rastausnehmung 85 an ihrem Umfang versehen ist, in die Rastrollen von Schaltern P, N und M einfallen können, von denen jeder in seine Offenstellung belastet ist, die bei einem Einfall der zugehörigen Tastrolle in die Rastausnehmung 85 der Nockenscheibe 84 erzielt wird. Die Schalter P, N und M sind so geschaltet, daß sie ein Signal abgeben, welches jeweils anzeigt, daß die Schaltbuchse 43 nicht in der Schnellgangstellung, nicht in der Leerlaufstellung und nicht in der Langsamlaufstellung ist.

Wenn die Schaltbuchse 43 in der Leerlaufstellung ist, so fällt die Tastrolle des Schalters N in die Rastausnehmung 85 der Nockenscheibe 84 ein, wie dies in F i g. 9 gezeigt ist, und der Schalter N kann einen in F i g. 9 veranschaulichten Steuerkreis mit einer Leitung

89 öffnen; wenn jedoch die Nockenscheibe 84 sich entweder nach links oder nach rechts bewegt, was bei einer Überführung der Schaltbuchse 43 entweder in die Schnellgang- oder die Langsamgangstellung der Fall ist, so wird der Schalter N geschlossen und erzeugt im Steuerkreis ein Signal, das anzeigt, daß die Schaltbuchse 43 nicht in der Leerlaufstellung ist.

Um die Stellung der Sperrklinke 79 zu erfassen und zu bestimmen, ob die Steuerwelle 73 verriegelt oder frei ist, ist ein Schalter R vorgesehen (vgl. F i g. 7 und 9), der von der Kolbenstange 81 freigegeben wird, wenn die Sperrklinke entriegelt ist und dabei in der weiter unten näher erläuterten Weise einen Steuerkreis 91 schließt.

Schaltung des Spindelgetriebes

In Fig.9, welche ein Schaltbild mit kombinierten mechanischen, elektrischen, pneumatischen und logischen Schaltungen darstellt, sind das Schieberad 61, die durch die Zähne 49 und 50 gebildete Kupplung, das Treibrad 62, die Schaltbuchse 43, die Platte 63, die Druckmittelantriebe 64 und 68 zur Bewegung der Schaltbuchse 43 und damit des Schieberades 61 aus einer Schnellgangstellung, die in Fig.4 mit ausgezogenen Linien veranschaulicht ist und durch die Federn 47 gesichert wird, in eine Langsamgangstellung und eine Leerlaufstellung dargestellt. Schematisch vereinfacht ebenfalls dargestellt sind die Zahnstange 71 an der Schaltbuchse 43, das Schaltrad 72, die Schaltwelle 73, die Riegelscheibe 74 und die Nockenscheibe 84 mit der Sperrklinke 79 sowie der Klinkenschalter R. Zusätzlich zu diesen Bauteilen weisen die in Fig.9 dargestellten Steuerkreise auf: einen Dekodierungskreis 92 für die Geschwindigkeitssteuerung, ein Eingabegerät 93 für die Handschalterkodierung, ein Eingabegerät 94 für eine Eingabe vom Bandlesegerät aus, ein Drucktastensteuerpult 95 mit einer Drucktaste 96 zur Ermöglichung einer Einstellung der Maschine und mit einer Drucktaste 97 zur Überführung des Getriebes in die Leerlaufstellung, ein Ist-Wert Eingabegerät 98 für die Motorgeschwindigkeit, einen Steuerungskreis 99 für den Hauptantrieb, einen Zeitschalter 100 und Leitungen zur Verbindung der einzelnen Bauteile, die weiter unten im einzelnen erläutert werden.

Die Schrittfolge der Steuerung für einen Wechsel der Übersetzung des Getriebes entweder in den Schnellgang oder in den Langsamgang kann entweder von Hand durch Eingabe eines Geschwindigkeitskodes, der einen Gangwechsel erfordert, oder durch einen Steuerbefehl von einem Band aus eingeleitet werden.

Schrittfolge für die Umschaltung in
den Langsamgang

Es sei angenommen, daß das Schieberad 61 in der Schnellgang- oder Leerlaufstellung steht und ein Steuerbefehl »in den Langsamgangschalten« erfolgt, der durch das Eingabegerät 95 für Bandbefehle über den Dekodierungskreis 92 für die Geschwindigkeitssteuerung eingegeben wird; dieser Steuerbefehl bewirkt eine Absenkung der Geschwindigkeit des Antriebsmotors 59 auf 30 U/min und eine Weiterarbeit bei dieser Geschwindigkeit während des Schaltvorganges. Das Signal wird durch eine UND-Schaltung 101, eine Leitung 102 und eine UND-Schaltung 103 einem elektromagnetisch betätigtem Steuerschieber 5-8 aufgegeben, der über eine Leitung 105 den Druckmittelantrieb 64 mit Druck beaufschlagt, welcher wiederum die Schaltbuchse 43 nach unten bewegt, um das Schieberad 61 in Eingriff mit dem Getrieberad 62 zu bringen.

Bevor jedoch der Steuerbefehl in der geschilderten Weise ausgeführt wird, muß die UND-Schaltung 101 durch Zuführung ihres Komplementärsignales auf Durchlaß geschaltet werden, wobei das Komplementärsignal für die UND-Schaltung 101 ein Signal des Schalters M ist, welches über die Leitung 88a zugeführt wird und bedeutet, daß das Schieberad 61 nicht in der Langsamgangstellung ist. Weiterhin muß auch die UND-Schaltung 103 auf Durchlaß geschaltet werden. Dies wird durch ein Signal erreicht, welches von der UND-Schaltung 101 an die ODER- Schaltung 106, die Leitung 107 und die UND-Schaltung 108 gelegt wird,die dann auf Durchlaß geschaltet ist, wenn ein Signal durch die Leitung 109 aus dem IST-Wert-Eingabegerät für die Motorgeschwindigkeit anzeigt, daß die Geschwindigkeit des Motors auf 30 U/min vermindert worden ist. Der Ausgang der UND-Schaltung 108 liegt über eine Leitung 110 an einer ODER-Schaltung 111 an, die einen elektromagnetisch betätigbaren Steuerschieber 5-6 schaltet, der über eine Leitung 112 den Zylinder 82 unter Druck setzt, der nunmehr die Sperrklinke 79 von der Riegelscheibe 74 abhebt und eine Bewegung der Schaltbuchse 43 ermöglicht.

Wenn die Sperrklinke 79 ausgehoben ist, so schließt der Schalter R selbsttätig und gibt über die Leitung 91 und eine Leitung 113 ein Signal an die UND-Schaltung 114, die durcn ein Komplementärsignal über die Leitung 112a von der UND-Schaltung 108 auf Durchlaß geschaltet wird, wobei die UND-Schaltung 108 in der weiter oben bereits erläuterten Weise auf Durchlaß geschaltet wurde. Nach der Schaltung der UND-Schaltung 114 auf Durchlaß gelangt der Signalimpuls aus der UND-Schaltung 114 über die Leitung 115 an die Schaltzunge 116 des Zeitschalters 100. Die Schaltzunge 116 bewegt sich zwischen den Kontakten 118 und 119.

Wenn die Schaltzunge 116 am Kontakt 118 anliegt, so wird die UND-Schaltung 103 leitend und erregt den Elektromagneten des Steuerschiebers 5-8, so daß Druckluft in die Druckmittelantriebe 64 einströmt, die das Schieberad 61 in die Langsamgangstellung überführen. Wenn bei der Druckbeaufschlagung der Druckmittelantriebe 64 und bei richtigem Eingriff der Zähne des Schieberades 61 in die Zähne des Getrieberades 62 die Rastausnehmung 85 am Umfang der Nockenscheibe 84 ein Öffnen des Schalters M gestattet, so daß das die Nicht-Langsamgang-Stellung anzeigende Signal unterbrochen wird, so wird die UND-Schaltung 101 nichtleitend gemacht. Das führt dazu, daß die Elektromagnete der Steuerschieber 5-6 und 5-8 wieder entregt werden und die Sperrklinke 79 in den Einschnitt 75 eingreifen und die Schaltbuchsen 43 in der Langsamgangstellung verriegeln kann.

Sollten die Zähne des Schieberades 61 und des Getrieberades 62 nach etwa zwei Stunden nicht voll im Eingriff stehen, so erfolgt eine Schaltung der Schaltzunge 116 des Zeitschalters 100, die dabei den Kontakt 118 freigibt Dies führt dann ebenfalls zu einer Entregung des Elektromagneten des Steuerschiebers 5-8 mit einer folgenden Entlüftung der Druckmittelantriebe 64.

Nunmehr liegt die Schaltzunge 116 am Kontakt 119 an. Dadurch wird der Elektromagnet eines Steuerschiebers 5-7 für die Leerlaufstellung erregt und über die Druckmittelantriebe 68 erfolgt eine Trennung der Zähne des Schieberades 61 und des Getrieberades 62, die dabei infolge der weiteren langsamen Drehung des Antriebsmotors 59 eine unterschiedliche Relativstellung erhalten. Nachdem die Getrieberäder für eine Sekunde außer Eingriff gehalten worden sind, wird die Schaltzun-

ge 116 zurück und zum Kontakt 118 geschaltet und über den Steuerschieber 5-8 und die Druckmittelantriebe 64 ein weiterer Versuch unternommen, die Zähne der Räder 61 und 62 miteinander in Eingriff zu bringen.

Dieser Anlage- und Abhebezyklus wird in der oben geschilderten Weise in jeweils drei Sekunden wiederholt, während das Schieberad 61 langsam gedreht wird, bis die Zähne der Getrieberäder in Eingriff gelangen, was durch eine Betätigung des Schalters M angezeigt wird, der in der oben erläuterten Weise das Ende der Schrittfolge bei der Schaltung in die Langsamlaufstellung anzeigt.

Schrittfolge bei der Schaltung in
den Schnellgang

Da die Schaltbuchse 43 normalerweise in die Schnellgangstellung gedrückt ist, in der die Zähne 49 und 50 mittels der Federn 47 in Eingriff gehalten sind, ist es lediglich erforderlich, den Zylinder 82 unter Druck zu setzen, damit die Sperrklinke 79 von der Riegelscheibe 74 abhebt und ein Anheben des Schieberades 61 in die Schnellgangstellung durch die Federn 47 gestattet.

Zum Ausheben der Sperrklinke 79 wird über die Umschaltleitung 125b für die Umschaltung in den Schnellgang ein Signal an die UND-Schaltung 126 gelegt, die dadurch leitend ist, daß der Schalter P gsschlossen ist, wenn die Schaitbuchse 43 nicht in der Schnellgangstellung ist. Im leitenden Zustand läuft das Signal durch die UND-Schaltung 126 weiter zur ODER-Schaltung 106 und über die Leitung 107 zur UND-Schaltung 108. Die UND-Schaltung 108 wird über die Leitung 109 leitend gemacht, die von der IST-Wert-Eingabe 98 für die Motorgeschwindigkeit kommt, wonach das durch die UND-Schaltung 108 durchgelassene Signal durch die Leitung 110 zur ODER-Schaltung 111 und zum Elektromagneten des Steuerschiebers 5-6 gelangt, der Druckluft in den Zylinder 82 einläßt, um die Sperrklinke 79 auszuheben und eine Rückführung der Schaltbuchse 43 in die Schnellgangstellung zu ermöglichen.

Zur gleichen Zeit, in welcher der Signalimpuls von der UND-Schaltung 108 zur ODER-Schaltung 111 läuft, um die Sperrklinke 79 auszuheben, wird ein Signalimpuls von der UND-Schaltung 108 aus über die Leitungen 112a und die Schaltung 114 zum Zeitschalter 100 geleitet. Die Schaltung 114 wird über ein an der Leitung 91 ankommendes Signal leitend gemacht, wenn der Schalter R durch das Ausheben der Sperrklinke 79 geschlossen ist.

Sollten die Zähne 49 und 50 nach etwa zwei Sekunden

Flicht in VöllciT: Eingriff Sein, So Wird der Magnet des

Steuerschiebers 5-»' für die Oberführung in die Leerlaufstellung erregt, wenn die Schaltzunge 116 des Zeitschalters 100 an den Kontakt 119 angelegt wird. Dies führt zu einer Druckbeaufschlagung der Druckmittelantriebe 68, wodurch die Zähne 49 und die Zähne 50 getrennt werden und eine unterschiedliche Relativstellung einnehmen, wenn letztere durch den Antriebsmotor 59 langsam weitergedreht werden. Diese Entkupplung dauert etwa eine Sekunde, wonach der Magnet des Steuerschiebers 5-7 wiederum entregt wird, so daß die Zähne.49 und 50 erneut zueinander bewegt werden und ggf. ineinander eingreifen können.

Dieser Anlege- und Abhebezyklus wird alle zwei Sekunden wiederholt, wie dies weiter oben beschrieben ist, bis die Zähne 49 und 50 in Eingriff gelangen, was dadurch angezeigt wird, daß durch Öffnung des Schalters P das Signal unterbrochen wird, welches anzeigt, daß die Getrieberäder nicht in Schnellgangstellung sind. Dabei wird der Zylinder 82 für die Sperrklinke 79 entlüftet und diese kann in den Einschnitt 75 der Riegelscheibe 84 einfallen, so daß die Schaltbuchse 43 in der Schnellgangstellung verriegelt ist. Gleichzeitig wird der von der Sperrklinke 79 betätigte Schalter R in seine Offenstellung überführt und zeigt so das Ende der Schrittfolge der Schaltung des Getriebes an.

Schrittfolge bei Schaltung in den Leerlauf

Es sei angenommen, daß das Schieberad 61 in der Langsamgang- oder Schnellgangstellung ist und ein

Steuersignal für den Übergang in die Leerlaufstellung gegeben wird. Dieses Signal wird dadurch erzeugt, daß zunächst die Drucktaste % »EINSTELLEN« und sodann die Drucktaste 97 »SPINDELLEERLAUF« am Drucktastensteuerpult 95 gedrückt wird. In diesem Falle

wird der Antriebsmotor 59 für die Spindel 24 durch die Betätigung der Drucktaste % gestoppt, welche einen Schaltkreis für die Steuerung des Hauptantriebes mit der Leitung 124 unterbricht. Die Betätigung der Drucktaste 97 erzeugt ein Signal, welches über eine

UND-Schaltung 117, eine Leitung 117a zur UND-Schaltung 129 läuft, die über die Leitung 89 leitend gemacht ist, wenn der Schalter N die Nicht-Leerlaufstellung des Getriebes anzeigt; von der UND-Schaltung 129 gelangt das Signal über eine Leitung 130 zu der ODER-Schal-

tung 111, welche den Magneten des Steuerschiebers 5-8 betätigt, so daß Druckluft in den Zylinder 82 einströmt und die Sperrklinke 79 von der Riegelscheibe 74 abhebt. Dadurch wird die Schaltbuchse 43 entriegelt. Gleichzeitig wird über eine Leitung 131, die von der Leitung 117a

«ο abzweigt, die UND-Schaltung 125, die Leitung 125a und die ODER-Schaltung 127 der Elektromagnet des Steuerschiebers 5-7 erregt, so daß Druckluft in die Druckmittelantriebe 68 einströmt, welche dadurch die Aufwärtsbewegung der Schaltbuchse 43 unter dem

Einfluß der Federn 47 begrenzen, wenn das Schieberad 61 in der Langsamgangstellung war, oder aber das Schieberad 61 in die Leerlaufstellung zurückführen, wenn es in der Schnellgangstellung war. Wenn das Schieberad 61 in der Leerlaufstellung ist, so wird der Schalter N geöffnet, der in seiner Schließstellung das Nichtvcrliegen der Leerlaufstellung anzeigt. Dadurch wird die UND-Schaltung 129 nichtleitend, der Elektromagnet des Steuerschiebers 5-6 für das Ausheben der Sperrklinke 79 entregt und so der Sperrklinke 79

ermöglicht, in den Einschnitt 76 der Riegelscheibe 74 einzufallen, um die Schaltbuchse 43 in der Leerlaufstellung zu verriegeln. Wenn die Sperrklinke 79 eingefallen ist, so öffnet der Klinkenschalter R, was zu einer Entregung des Elektromagneten des Steuerschiebers

5-7 für den Leerlauf führt und das Ende der Schrittfolge der Getriebeschaltung anzeigt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Getriebeschaltvorrichtung für eine Spindeleinheit an einer Werkzeugmaschine mit einer von einem Antriebsmotor aus drehantreibbaren Spindel und mit einem Wechselgetriebe mit verschiedenen Geschwindigkeitsstufen zwischen dem Antriebsmotor und der Spindel, wobei zu·- Schaltung des Wechselgetriebes dessen Schieberäder verschiebende, von einer Steuereinrichtung ansteuerbare Druckmittelantriebe vorgesehen sind und eine intermittierend arbeitende Einrückhilfseinrichtung vorgesehen ist, durch die bei der Getriebeschaltung der Antriebsmotor in langsame Drehbewegung versetzbar ist und Druckänderungen in den Druckmitteten· trieben der Schieberäder bewirkbar sind, und mit einer Rasteinrichtung zum Erfassen des erfolgten vollständigen Einrückens der jeweiligen Schieberäder des Wechselgetriebes in die jeweilige Geschwin· digkeitsstufe und zum Stillsetzen der Einrückhilfseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrückhilfseinrichtung einen Zeitschalter (100) aufweist, der jeweils nach einer vorgebbaren, für eine vollständige Getriebeumschaltung ausreichenden Zeitspanne bei nicht vorliegendem Vollzugssignal der Rasteinrichtung (84, 85M, N, P) die Bewegungsrichtung des jeweiligen Druckmittelantriebs (64; 68) für das zu verschiebende Schieberad (61; 49) kurzzeitig umsteuert und dann wieder zurückschaltet, und daß der Antriebsmotor (59) bei der Getriebeschaltung mit den mit ihm verbundenen Getrieberädern (62; 50) der in Eingriff zu bringenden Räderpaare (61, 62; 49, 50) des Wechselgetriebes eine kontinuierliche Drehbewegung ausführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasteinrichtung eine Scheibe (84) mit einer Rastausnehmung (85) und zugeordnete Schalter (M, N, P) mit an der Scheibe (84) anliegenden Tastrollen aufweist und daß die Schalter (M, N, P) bei einem Eingreifen ihrer Taslrolle ein Signal abgeben, das eine Betätigung der Druckmittelantriebe (64,68) im Sinne eines Einschaltens in die bereits bestehende Geschwindigkeitsstufe verhindert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rasteinrichtung eine mechanische Verriegelungseinrichtung (74 bis 82) zugeordnet ist, die durch das Vollzugssignal der Rasteinrichtung im Sinne einer Verriegelung der Getriebeschaltvorrichtung steuerbar ist.