DE2659066A1

DE2659066A1 - Drill unit with displaceable spindle - has two coaxial drive motors with hollow rotor shafts guided by bearings and rotated at different speeds to control spindle displacement

Info

Publication number: DE2659066A1
Application number: DE19762659066
Authority: DE
Inventors: Gernot Neumann
Original assignee: Hanning Elektro Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Hanning Elektro Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1976-12-27
Publication date: 1978-07-06

Abstract

The drill unit has a longitudinally displaceable spindle (1) on which act two coaxial motors arranged in series. The motors have hollow rotor shafts (4, 5) guided in the machine housing (1) by roller bearings (6-9). both shafts encircle the spindle which does not turn relative to the shaft (5) of one motor (3) while the shaft (4) of the other motor (2) engages in the thread (17) of the spindle. The longitudinal movement of the spindle is regulated by the different rotational speeds of the motors (2, 3). The motors may be DC motors or AC asynchronous motors which, in the latter case, are braked by direct curr-in order to produce longitudinal movement of the sprindle.

Description

Vorrichtung zum drehenden Bearbeiten von WerkstückenDevice for turning workpieces

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum drehenden Bearbeiten von Werkstücken, die eine längsverschiebbare Arbeitsspindel sowie zwei darauf einwirkende koaxial hintereinander angeordnete. mit hohlen Rotorwellen ausgestattete Motoren aufweist, deren Drehzahl veränderlich ist,. Dabei geht sie hinsichtlich des Standes der Technik von der DT-OS 24 22 2o3 aus, die eine Werkstück-Bearbeitungseinheit zum Bohren, Drehen,, Fräsen oder Gewindeschneiden zeigt. Der Aufbau dieses Gerätes unterscheidet sich von älteren Konstruktionen, indem die früher übliche mehrachsige Anordnung von Werkzeugspindelträger und Vorschubantrieb vermieden wird. Als Folge davon tritt kein außermittiger Kraftan#riff mehr .auf., und der Platzbedarf wird erheblich verringert. Außerdem entfällt gegenüber bekannten hydraulischen oder pneumatischen Vorschubeinrichtungen die aufwendige Steuerung des jeweiligen Mediums.The invention relates to a device for the rotary machining of Workpieces that have a longitudinally displaceable work spindle and two acting on it coaxially arranged one behind the other. Motors equipped with hollow rotor shafts has, the speed of which is variable. She goes about the stand the technology from the DT-OS 24 22 2o3, the one workpiece processing unit for drilling, turning, milling or thread cutting shows. The structure of this device differs from older designs in that the multi-axis system was common in the past Arrangement of tool spindle carrier and feed drive is avoided. As a result of this, there is no more off-center force attack., and the space requirement becomes considerably reduced. In addition, there is no need for the known hydraulic or pneumatic Feed devices the complex control of the respective medium.

Aufgabe der Erfindung ist es 7 eine weiter vereinfachte Bearbeitungseinheit zu schaffen, die mit noch weniger Bauteilen auskommt und mölichst niedrige Herstellungskosten erfordert.The object of the invention is a further simplified processing unit to create that gets by with even fewer components and the lowest possible manufacturing costs requires.

Außerdem soll eine weitgehend verschleißfreie Arbeitsweise erreicht werden.In addition, a largely wear-free mode of operation is to be achieved will.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, die in der Haupt sache dadurch gekennzeichnet ist, daß die hohlen Rotorwellen beider Motoren von der darin längsverschiebbaren Arbeitsspindel, die gleichzeitig Vorschubspindel ist, durchsetzt sind, wobei die Arbeitsspindel gegenüber der Rotorwelle des einen Motors unverdrehbar geführt ist, während die Rotorwelle des anderen Motors über eine vorzugsweise einer auf ihr befestigten Spindelmutter zugehörige Führung in das Gewinde der Arbeitsspindel eingreift, und daß deren Längsbewegung aufgrund unterschiedlicher Drehzahlen der Motoren hervorgerufen bzw.The invention proposes a device to solve the problem of the type mentioned at the beginning, which is mainly characterized by that the hollow rotor shafts of both motors are driven by the work spindle that can be moved longitudinally in them, which is at the same time the feed spindle, are penetrated, the work spindle is guided non-rotatably relative to the rotor shaft of a motor, while the The rotor shaft of the other motor via a preferably one spindle nut attached to it associated guide engages in the thread of the work spindle, and that its longitudinal movement caused or caused by different speeds of the motors

geregelt wird.is regulated.

Im Rahmen der Erfindung erscheint es besonders zweckmäßig, als Antriebsenergie elektrischen Strom zu verwenden, weil sich hierbei im Gegensatz zur Ausstattung der Vorrichtung mit Hydraulik- oder Luftmotoren die geringsten Energieverluste erzielen lassen. Auch hinsichtlich der Geräuschentwicklung und Wartung sind Elektromotoren günstiger und bieten die größte Betriebssicherheit. Demzufolge soll es sich in einer entsprechenden Ausgestaltung des Erfindergegenstandes bei den zum Einsatz gelangenden Motoren um mit Gleichstrom betriebene Elektromotoren handeln, deren Drehzahlregelung in herkömmlicher Weise erfolgen kann. In einer anderen empfohlenen Bauart wird die' Anwendung von Wechselstrom-Asynchronmotoren vorgesehen, die zur Erzeugung einer Längsbewegung der Arbeitsspindel durch wechselseitige regelbare Erregung mit Gleichstrom abbremsbar sind. Dabei können zusätzlich beide Motoren in ihrer Polzahl umschaltbar sein, was zu weiteren Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit, wie z.B. das Gewindeschneiden, führt. Letzteres macht es dann allerdings gegebenenfalls auch notwendig, daß die Motoren noch in ihrer Drehrichtung umkehrbar sind.In the context of the invention, it appears particularly expedient as drive energy To use electricity because this is in contrast to the equipment the device with hydraulic or air motors achieve the lowest energy losses permit. Electric motors are also used in terms of noise and maintenance cheaper and offer the greatest operational reliability. Accordingly, it should be in a corresponding design of the inventive subject matter for the ones used Motors are electric motors operated with direct current, their speed control can be done in a conventional manner. In another recommended type will the 'application of alternating current asynchronous motors intended to generate a Longitudinal movement of the work spindle through alternating controllable excitation with direct current can be braked. The number of poles of both motors can also be switched be, which leads to further possible uses of the machining unit according to the invention, such as thread cutting. The latter, however, does it if necessary also necessary that the motors can still be reversed in their direction of rotation.

Für die konstruktive Ausbildung des beanspruchten Gerätes erweist es sich als vorteilhaft, wenn die gleichzeitig als Vorschubspindel dienende längsverschiebbare Arbeitsspindel an ihrem freien Ende eine Spanneinrichtung trägt. Ferner kann sie ihren Vorschub begrenzende Schalter selbst betätigen, ohne daß hierfür besondere Übertragungseinrichtungen erforderlich sind.For the constructive training of the claimed device proves it is advantageous if the longitudinally displaceable spindle, which is also used as a feed spindle Work spindle carries a clamping device at its free end. Furthermore, she can Actuate their feed-limiting switch yourself, without any special Transmission facilities are required.

Mit der Erfindung ist eine überraschend einfache Vorrichtung zum drehenden Bearbeiten von Werkstücken geschaffen worden, die sowohl über sehr geringe Abmessungen verfügt, als auch mit außerordentlich wenigen, die Herstellungs- sowie die Wartungskosten niedrig haltenden Bauteilen auskommt. Bei der Verwendung von Elektromotoren ergeben sich ferner überaus leichte und vielseitige Regelungsmöglichkeiten, die einen universellen Einsatz der neu entwickelten Maschine bei gleichbleibendem Aufbau gestatten. Dabei sind solche Einheiten nicht nur einzeln, z.B. als Ständerbohrmaschine, sondern auch zur Ausrdstung von Bearbeitungsautomaten bestens geeignet, da sie sich infolge der durch die koaxiale Anordnung ihrer Motoren erzielten zylindrischen Bauweise ohne Schwierigkeiten gut montieren und in Bedarfsfällen schnell auswechseln lassen.With the invention is a surprisingly simple device for rotating Machining work pieces have been created that have both very small dimensions has, as well as extremely few, the manufacturing and maintenance costs low-holding components. Result when using electric motors there are also extremely easy and versatile control options that provide a universal Allow use of the newly developed machine with the same structure. Included are such units not only individually, e.g. as a column drilling machine, but also to the Equipping machine tools ideally because they due to the cylindrical shape achieved by the coaxial arrangement of their motors The design can be assembled well without difficulty and can be quickly replaced if necessary permit.

Ein Ausführungsbeispiel des Anmeldungsgegenstandes wird nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben, in der ein die Erfindungsmerkmale aufweisendes Bohrgerät in der Seitenansicht bzw. im axialen Halbschnitt dargestellt ist.An embodiment of the subject of the application is shown below described with reference to the drawing, in which a having the features of the invention Drilling device is shown in side view or in axial half section.

Wie aus der Abbildung hervorgeht, besitzt die darin wiedergegebene Vorrichtung ein feststehendes zylindrisches Maschinengehäuse 1, in dem zwei elektrisch angetriebene, in der Drehzahl veränderliche Motoren 2 und 3 koaxial hintereinander angeordnet sind. Ihre hohlen Rotorwellen 4 und 5 werden mittels Wälzlager 6 bis 9 im Maschinengehäuse 1 geführt, wobei das Wälzlager 6 des Elektromotors 2 gegen ein Drucklager lo abgestützt ist. Die Unterbringung dieser Lager erfolgt beliebig.As can be seen from the figure, the one shown therein has Device a fixed cylindrical machine housing 1, in which two electrically driven, variable speed motors 2 and 3 coaxially one behind the other are arranged. Your hollow rotor shafts 4 and 5 are means of roller bearings 6 to 9 guided in the machine housing 1, the roller bearing 6 of the electric motor 2 against a thrust bearing lo is supported. These camps can be accommodated as required.

Beide Rotorwellen 4 und 5 sind von einer Arbeitsspindel 11 durchsetzt, die von Gleitbuchsen 12 und 13 längsverschiebbar gehalten wird. Dabei ist sie in der Rotorwelle 5 des Motors 3 durch einen Mitnehmerstift 14 unverdrehbar geführt, während die Rotorwelle 4 des anderen Motors 2 über die Führung 15 einer auf ihr befestigten Spindelmutter 16 in das Gewinde 17 der Arbeitsspindel 11 eingreift. An ihrem entgegengesetzten freien Ende trägt die Arbeitsspindel 11 eine im vorliegenden Falle zur Halterung eines Bohrers 18 dienende Spanneinrichtung 19-..Both rotor shafts 4 and 5 are penetrated by a work spindle 11, which is held by sliding bushes 12 and 13 in a longitudinally displaceable manner. She is in the rotor shaft 5 of the motor 3 guided non-rotatably by a driving pin 14, while the rotor shaft 4 of the other motor 2 via the guide 15 one on her attached spindle nut 16 engages in the thread 17 of the work spindle 11. At its opposite free end, the work spindle 11 carries one in the present Cases for holding a drill 18 serving clamping device 19- ..

Für den mit dem zur Beschreibung gelangenden Gerät angestrebten Bohrvorgang werden die Motoren :2 und 3 zunächst gleithzeitig eingeschaltet, woraufhin die Arbeit-sspindel 11 in Umdrehungen versetzt wird. -Erfolgt nun durch Verringerung der Drehzahl des Motors 2 dessen Abbremsen gegenüber dem mit unvermindeter Drehzahl weiterlaufenden Motor 3., so kommt es zu einer Drehzahldifferenz zwischen den Rotorwellen 4 und 5, was ein Verdrehen der .Spindelmutter 16 auf dem Gewinde 17 der Arbeitsspindel 11 zur Folge hat. Dadurch wird die in den Rotorwellen 4 und 5 längsver.schiebbare Arbeitsspindel 11 nach unten herausgeschraubt, .so daß sich der Bohrer 18 einem damit zu bearbeitenden Werkstück nähert, Hat der .Bohrer 18 das Werkstück erreicht, ergeben .sich aufgrund der von Ihm zu leistenden Arbeit Reibungsverluste in der Drehzahl der Arbeitsspindel 11, die Drehzahldifferenz zwischen den Rotorwellen 4 und 5 verringert sich, und der Vorschub der Arbeitsspindel in wird verlangsamt. Das Absinken der Vorschub geschwindigkeit und mithin der am Bohrer 18 wirksam werdende Schnittdruck ist hierbei von der jeweils zu leistenden Bohrarbeit abhängig und erfährt Insofern stets eine selbsttätige Regelung. Diese macht es möglich, auch Werkstücke unterschiedlicher Materialbeschaffenheit zu bearbeiten, ohne daß der Schnittdruck manuell geregelt werden müßte.For the drilling process aimed at with the device being described the motors: 2 and 3 are switched on at the same time, whereupon the working spindle 11 is set in revolutions. - Is now done by reducing the speed of the Motor 2 whose deceleration compared to that which continues to run at undiminished speed Motor 3, there is a speed difference between the rotor shafts 4 and 5, which means that the spindle nut 16 is rotated on the thread 17 of the work spindle 11 results. As a result, the longitudinally displaceable in the rotor shafts 4 and 5 Work spindle 11 unscrewed downwards, .so that the drill 18 is a so that the workpiece to be machined approaches, When the drill 18 has reached the workpiece, there are frictional losses in the Speed of the work spindle 11, the speed difference between the rotor shafts 4 and 5 decreases and the feed of the work spindle in is slowed down. The decrease in the feed speed and therefore the drill 18 becoming effective Cutting pressure depends on the drilling work to be performed and is experienced In this respect, it is always an automatic regulation. This makes it possible to also work pieces to process different material properties without the cutting pressure would have to be regulated manually.

Ist -der Bohrvorgang nach dem Durchbohren des Werkstückes abgeschlossen, stellt sich wieder die ursprüngliche Drehzahldifferenz zwischen den Rotorwellen 4 und 5 sowie der darauS folgende schnelle Vorschub der Arbeitsspindel 11 ein. Letzterer wird beendet, wenn eine am oberen Ende der Arbeitsspindel 11 befestigte Schaltscheibe 20 gegen einen Endschalter 21 läuft, der durch einen Schaltvorgang dem Motor 2 eine höhere Drehzahl gegenüber dem Motor 3 vermittelt. Die daraus folgende umgekehrte Drehzahldifferenz bewirkt ein Zurückziehen der Arbeitsspindel 11 über die Spindelmutter 16, bis die Schaltscheibe 20 einen zweiten Endschalter 22 betätigt, der nun den Rückholvorgang der Arbeitsspindel 11 abschließt. Beide Schalter 21 und 22 sollen in ihrer Stellung veränderlich sein, damit diese sich der jeweiligen Stärke des zu bearbeitenden Werkstückes anpassen läßt.Is the drilling process after drilling through the workpiece closed, the original speed difference between the rotor shafts is restored 4 and 5 and the subsequent rapid advance of the work spindle 11. The latter is ended when a switching disk attached to the upper end of the work spindle 11 20 runs against a limit switch 21, the motor 2 a higher speed compared to the engine 3 mediated. The reverse that follows The difference in speed causes the work spindle 11 to be withdrawn via the spindle nut 16 until the switching disk 20 actuates a second limit switch 22, which is now the The return process of the work spindle 11 completes. Both switches 21 and 22 should be changeable in their position, so that they adapt to the respective strength of the can be adapted to the workpiece to be machined.

Hinsichtlich der Bauart der Motoren 2 und 3 kann es sich sowohl um mit Gleichstrom betriebene Elektromotoren als auch um Wechselstrom-Asynchronmotoren handeln. Im letztgenannten Falle besteht dann die Möglichkeit, das Abbremsen des den Vorschub der Arbeitsspindel 11 bewirkenden Motors 2 dadurch zu erreichen, daß man ihn vom Wechselstrom abschaltet und dafür mit Gleichstrom erregt. Dasselbe wäre für den Rückhub der Arbeitsspindel 11 denkbar, wozu dann eine Gleichstromerregung des Motors 3 erforderlich wäre. Eine andere Form der Drehzahlregelung würde sich ergeben, wenn die beiden Motoren 2 und 3 in ihrer Polzahl umschaltbar wären.With regard to the design of the motors 2 and 3, it can be both electric motors operated with direct current as well as alternating current asynchronous motors Act. In the latter case, there is then the option of braking the to achieve the feed of the work spindle 11 causing motor 2 in that you disconnect it from alternating current and energize it with direct current. Would be the same conceivable for the return stroke of the work spindle 11, including a direct current excitation of the engine 3 would be required. Another form of speed control would turn out to be result if the two motors 2 and 3 could be switched in their number of poles.

Soll die beschriebene Vorrichtung ohne einen mit Wendegetriebe arbeitenden Gewindeschneidapparat zum Gewindes #hneiden verwendet werden, ist es außerdem erforderlich, daß die Motoren 2 und 3 in ihrer Drehrichtung umkehrbar sind, damit sich der Gewindebohrer aus dem von ihm hergestellten Gewinde zurückdrehen läßt. Weitere Einsatzmöglichkeiten einer solchen Vorrichtung würden sich mit zweckentsprechenden Abwandlungen für das Fräsen sowie die übrige drehende Bearbeitung von Werkstücken, eventuell mit schnellaufenden Universal - oder Schrittmotoren ergeben.Should the device described work without a reversing gear Tapping attachment for threading #not be used is it is also necessary that the motors 2 and 3 are reversible in their direction of rotation so that the tap turns back from the thread it has made leaves. Further possible uses of such a device would be appropriate Modifications for milling and the rest of the turning machining of workpieces, possibly with high-speed universal or stepper motors.

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Claims

Claims for protection 1. Device for the rotary machining of workpieces, the one longitudinally displaceable work spindle and two coaxially acting on it has motors arranged one behind the other, equipped with hollow rotor shafts, whose speed is variable, characterized in that the hollow rotor shafts (4, 5) of both motors (2, 3) from the work spindle that can be moved longitudinally therein (11), which is at the same time the feed spindle, are penetrated, the work spindle (11) is guided in a non-rotatable manner with respect to the rotor shaft (5) of one motor (3), while the rotor shaft (4) of the other motor (2) has a preferably one on their attached spindle nut (16) associated guide (15) in the thread (17) of the Work spindle (11) engages, and that their longitudinal movement due to different Speeds of the motors (2, 3) is caused or regulated.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that it is the motors (2, 3) are electric motors.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that it is the motors (2, 3) are DC motors with conventional speed control acts.

4, device according to claim 2, characterized in that it the motors (2, 3) are AC asynchronous motors that are used to generate a longitudinal movement of the work spindle (11) through reciprocal controllable excitation can be braked with direct current.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that both Motors (2, 3) can be switched in their number of poles.

6. Apparatus according to claim 2, characterized in that the motors (2, 3) are designed as stepper motors.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the motors (2, 3) are reversible in their direction of rotation.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the work spindle (ii) carries a clamping device (19) at its free end.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the work spindle (11) operates #enrschub limiting switches (21, 22).