DE2731860B1 - Vorschubantrieb fuer lineare Vorschubbewegungen in mindestens zwei Vorschubachsen,insbesondere fuer kurvenlos programmgesteuerte Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorschubantrieb für lineare Vorschubbewegungen in mindestens zwei Vorschubachsen, insbesondere für kurvenlos programmgesteuerte Werkzeugmaschinen, wobei die Vorschubbewegung von einem einzigen Vorschubmotor aus über Vorschubgetriebe erfolgt

Es ist bei Vorschubantrieben der Gattung, wie sie insbesondere für die Bewegung von Werkstück- oder Werkzeugträgern an numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen mit einem Lagerregelkreis Einsatz finden, bekannt (DE-PS 14 77 307), für die anderen Vorschubachsen weitere gesonderte Vorschubgetriebe vorzusehen. Derartige Vorschubgetriebe beinhalten eine Vorschubspindel und bei beispielsweise einem Vorschubantrieb für zwei verschiedene Vorschubachsen werden im bekannten Falle zwei Vorschubspindeln wahlweise abwechselnd über elektrisch schaltbare Kupplungen von einem einzigen Antriebsmotor angetrieben. Die Steuerung der Kupplungen geschieht durch Signale der numerischen Steuerung. Zwar ist hierdurch die Zahl der Regelkreise reduziert und es ist auch nur noch ein Antriebsmotor vorhanden, doch werden weiterhin pro Vorschubachse eine der hochgenauen Vorschubspindeln sowie eine elektrisch schaltbare Kupplung benötigt Diese Ausführung ist ferner für den Vorschubantrieb eines Werkzeugträgers in mehreren Achsrichtungen, wie es bei Kreuzschlitten und Pinoleneinheiten der Fall ist ungeeignet da der Werkzeugträger nach Beendigung der Vorschubbewegung in der einen Vorschubachse während des Arbeitens in der anderen Vorschubachse nicht lagefixiert ist seine eingenommene Lage also unkontrolliert verlassen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Vorschubantrieb der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, der einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist geringen Raumbedarf hat und sich durch die Beibehaltung der genauen Lage nach Beendigung einer der Vorschubbewegungen auszeichnet

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Vorschubgetriebe ein Abtriebsglied aufweist das mittels steuerbarer Klemmelemente mit Übertragungsgliedern für die Vorschubbewegungen in den weiteren Vorschubachsen verbindbar ist die ihrerseits überKlemmelemente blockierbar sind, wobei die Zahl der Klemmelemente der Zahl der Vorschubachsen entspricht

Aufgrund dieser Ausführung ist — neben dem einzigen Vorschubmotor — nur noch ein einziges

Vorschubgetriebe mit einer einzigen teuren und genauen Vorschubspindel erforderlich, da alle weiteren Vorschubbewegungen in den weiteren Vorschubachsen über die Übertragungsglieder und die jeweils sinnentsprechende Betätigung der verschiedenen Klemmelemente erfolgea Die Verwendung derartiger Übertragungsglieder in Verbindung mit den Klemmelementen ermöglicht auch eine im Verhältnis zu jeweils mehreren Vorschubgetrieben raumsparende Bauweise. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß durch die Klemmelemente die am Ende einer Vorschubbewegung von einem bewegten Teil eingenommene Lage während beispielsweise einer weiteren Vorschubbewegung in einer anderen Vorschubachse äußerst exakt fixiert wird, so daß sich dieser Vorschubantrieb insbesondere für Pinoleneinheiten und auch für Kreuzschlitten in besonderem Maße eignet Die in Frage stehenden Klemmelemente sind gegenüber elektrisch schaltbaren Kupplungen ebenfalls erheblich einfacher im Aufbau und auch erheblich einfacher anzusteuern.

Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen, die insbesondere auf spezielle Vorschubantriebsausgestaltungen für Pinoleneinheiten und Kreuzschlitten gerichtet sind Bei der Pinoleneinheit trägt die Verwendung einer Keilzugsbzw. Keilschieberstange in besonderem Maße zu einer platzsparenden Bauweise bei.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Pinoleneinheit mit einem Vorschubantrieb gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Teilschnittdarstellung eines Kreuzschlittens mit einem Vorschubantrieb gemäß der Erfindung,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen Kreuzschlitten mit einem weiteren Vorschubantrieb gemäß der Erfindung,

F i g. 4 eine Draufsicht auf den Kreuzschlitten nach F i g. 3 mit teilweiser Schrittdarstellung,

Fig.5 zwei Kreuzschlitten mit einem gemeinsamen Vorschubantrieb gemäß der Erfindung in Draufsicht

Bei automatisch arbeitenden Werkzeugmaschinen sind häufig geradlinige und aufeinanderfolgende Vorschubbewegungen der Werkstück- oder Werkzeugträger erforderlich, beispielsweise zum Einstechen, Plandrehen, Absatz- und Langdrehen a dgl. Bei der in F i g. 1 dargestellten Pinoleneinheit ist eine in einem Führungsrohr 1 über Wälzlager drehbar gelagerte Spindel 2 in einem Gehäuse 3 längsverschieblich geführt und wird über einen an einem Antriebsgehäuse 4 befestigten Antriebsmotor 5 von Zahnrädern 6 und 7 angetrieben.

Das hintere Ende der Spindel 2 ist über Wälzlager in einer Hülse 8 drehbar gelagert und dabei in Längsrichtung fest mit der Hülse 8 verbunden. Am Spindelflansch am vorderen Ende der Spindel 2 ist ein Plandrehschieber 9 über eine Keilschieberstange 10 angelenkt Das innere Ende der Keilschieberstange 10 ist mittels Wälzlagern in einer Mutter 11 drehbar gelagert, die über eine Spindel 12 und einen Vorschubmotor 13 antreibbar ist Die Hülse 8 ist, beispielsweise über Paßfeder und Nut, drehfest längsverschieblich in dem Gehäuse 4 geführt und die Mutter U ist entsprechend drehfest, aber längsverschieblich in der Hülse 8 geführt Die Hülse 8 ist mittels eines Klemmelementes 14 gegen eine Längsverschiebung blockierbar, und die Mutter U ist mittels eines in der Hülse 8 angeordneten Klemmelementes 15 in der Hülse festsetzbar. Die Klemmelemente können als Kolben ausgebildet sein.

An der Hülse 8 befindet sich ein hakenförmiger Vorsprung 16, der einerseits mit einem Schalter 17

zusammenwirkt und andererseits einen Anschlag 18 in

Form einer Stellschraube trägt der mit einem Nocken

s 19 der Mutter 11 zusammenwirkt

Der Vorschubantrieb für die Pinoleneinheit arbeitet wie folgt:

Aus der Ausgangslage, in der die Mutter 11 an dem einstellbaren Anschlag 18 anliegt und der ortsfeste

ίο Schalter 17 gedrückt ist, fährt die Pinoleneinheit in Längsrichtung, wobei das Klemmelement 14 gelöst ist und mittels des Klemmelementes 15 die Mutter 11 in der Hülse 8 festgesetzt ist Der Vorschubmotor 13 treibt dabei die Spindel 12 an. Geschwindigkeit und Länge der

is Längsbewegung sowie eine evtl. Umschaltung von Eilgang auf Arbeitsgang werden dem Motor 13 vor der Werkzeugmaschinensteuerung vorgegeben und z.B. durch an der Motorwelle befestigte übliche Wegmeßelemente kontrolliert Eine auf die Längsbewegung folgende Planbewegung in der anderen Vorschubachse wird durch ein Signal der Steuerung eingeleitet, worauf das Klemmelement 14 die Hülse 8 festsetzt und ferner das Klemmelement 15 gelöst wird. Die Drehbewegung des Vorschubmotors 13 wird nunmehr über die sich in der Hülse 8 längsverschiebende Mutter 11 in eine Verschiebung der Keilschieberstange 10 umgesetzt die fiber die Keilschräge eine Radialbewegung des Plandrehschiebers 9 bewirkt Die Hülse 8 ist dabei durch das Klemmelement 14 lagefixiert

Der vorstehend genannte Bewegungszyklus kann, soweit die Begrenzung der Verfahrwege dies erlaubt mehrfach wiederholt werden. Die Rückzugbewegungen geschehen auf die gleiche Weise, wobei lediglich die Drehrichtung des Vorschubmotors 13 umgekehrt wird.

Vor einem neuen Bearbeitungszyklus muß die Pinoleneinheit ihre Ausgangslage wieder einnehmen, um zu verhindern, daß sich etwaige Fehler in unzulässiger Weise summieren könnten. Für das Erreichen der Ausgangslage werden beide Klemmelemente 14 und 15 gelöst Die Mutter 11 wird dabei zunächst zurückgezogen, bis sie mit dem Nocken 19 an dem Anschlag 18 anliegt Erst danach wird die Hülse 8 dann über den Anschlag mitgenommen und es wird am Ende der Rücklaufbewegung der Schalter 17 betätigt der den Vorschubmotor 13 abschaltet Sowohl die Mutter 11 wie die Hülse 8 haben dann ihre Ausgangsstellung erreicht

Der in Fig.2 dargestellte Kreuzschlitten erhält seinen Vorschubantrieb über einen Motor 20, eine Schneckenwelle 21, ein Schneckenrad 22 und eine

so Steigungskurve 23, die ihrerseits einen Winkelhebel 24 treibt Der genannte Kurventrieb ist ortsfest in dem Gehäuse 25 angeordnet Der Unterschlitten 26 des Kreuzschlittens ist auf Bettführungen 27 verfahrbar, der Oberschlitten 28 verfährt auf Führungen des Unter-Schlittens 26. Der Unterschlitten 26 ist mittels Klemmelementen 29 an den Bettführungen 27 festklemmbar, und der Winkelhebel 24 ist mittels eines Klemmelementes 30 gegenüber dem Unterschlitten 26 festlegbar.

Soll der Unterschlitten 26 verfahren werden, wird der Winkelhebel 24 über das Klemmelement 30 in seiner augenblicklichen Lage gegenüber dem Unterschlitten 26 festgelegt Soll dagegen der Oberschlitten 28 planverfahren werden, wird der Unterschlitten 26 über die Klemmelemente 29 gegen die Führung 27 geklemmt und das Klemmelement 30 wird gelöst so daß bei weiterer Drehung der Steigungskurve 23 der Kurvenhub in eine Schwenkbewegung des Winkelhebels 24

umgesetzt wird, die sich auf den Oberschlitten 28 aberträgt Der Oberschlitten und der Unterschlitten müssen vor jedem Bearbeitungszyklus in eine definierte Endlage zurückgeführt werden, wozu auf die vorstehend beschriebene Ausfahrung nach F i g. 1 beispielshalber verwiesen werden kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.3 und 4 ist an dem Maschinengestell 31 mittels eines Rahmens 32 ein Vorschubmotor 33 befestigt der eine Vorschubspindel 34 treibt Auf den Führungsbahnen 35 ist der to Unterschlitten 36 eines Kreuzschlittens geführt der zu den Führungsbahnen 35 um 90° versetzte Führungsbahnen 37 trägt auf denen der Oberschlitten 38 verfahrbar ist Der Unterschlitten 36 ist mit einem Keilschieber 39 versehen, der von der Vorschubspindel 34 hin- und is herbewegbar ist Der Keilschieber 39 gleitet mit seinen geneigten Flächen in einem Gleitstein 40, der in dem Oberschlitten 38 geführt ist Den Längsführungen des Keilschiebers 39 ist ein Klemmelement 41 zugeordnet und den Längsführungen des Unterschlittens 36 ist ein weiteres Klemmelement 42 zugeordnet Dem Oberschlitten 38 ist in seiner hinteren Endlage ein einstellbarer Festanschlag 43 zugeordnet während der Unterschlitten 36 in seiner hinteren Endlage an einem Federanschlag 44 anliegt Ausgehend von diesen hinteren Endtagen erfolgen Vorschubbewegungen des Unter- und Oberschlittens in den beiden Vorschubachsen, und zwar ein Längsverfahren des Unterschlittens 36 durch Lösen des Klemmelementes 42 bei Klemmung des Keilschiebers 39 gegenüber dem Unterschlitten 36 mittels des Klemmelementes 41. Die Planbewegung beispielsweise zum Plandrehen wird durch Lösen des Klemmelementes 41 bei Festklemmung des Unterschlittens 36 mittels des Klemmelementes 42 erzielt Die Rückfahrbewegungen geschehen in gleicher Weise, nur gegenläufig. Die definierten Endlagen sind durch die Anschläge 43 und 44 vorgegeben.

Bei dem in Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiel laufen auf einer gemeinsamen Längsführung 45 die Unterschlitten 46 und 47 zweier Kreuzschlitten, die jeweils auf um 90° dazu versetzten Führungen 48 und 49 Oberschlitten 50 und 51 tragen. Der Antriebsmotor 52 treibt als Vorschubmotor über die Vorschubspindel 53 eine Zahnstange 54, mit der jeweils den Kreuzschlitten zugeordnete Zahnräder 55 und 56 antreibbar sind, von denen aus über Zahnräder 57 und 58 in Planrichtung Ober Zahnstangen 59 und 60 die Oberschlitten 50 und 51 bewegbar sind An den Längsführungen 45 sind jeweils Klemmelemente 61 und 62 für die beiden Unterschlitten 46 und 47 vorgesehen, während an den Planführungen 48 und 49 jeweils Klemmelemente 63 und 64 für die Oberschiitten 50 und 51 vorgesehen sind. Die Arbeitsweise entspricht derjenigen des Ausführungsbeispieles nach den Fig.3 und 4. Es ist hier jedoch möglich, auf jedem der beiden Kreuzschlitten gleichzeitig je eine Vorschubbewegung einzuschalten.

Eine weitere Ausgestaltung könnte darin bestehen, bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 zwei Kreuzschlitten jeweils rechts und links vom Kurventrieb anzuordnen. Es müßten allerdings zwei Kurven mit gegenläufiger Steigung auf der Schneckenradwelle angeordnet werden, und die Winkelhebel wären entsprechend anzubringen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1 Patentansprüche:

1. Vorschubantrieb für lineare Vorschubbewegungen in mindestens zwei Vorschubachsen, insbesondere für kurvenlos programmgesteuerte Werkzeugmaschinen, wobei die Vorschubbewegung von einem einzigen Vorschubmotor aus Ober Vorschubgetriebe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschubgetriebe ein Abtriebsglied (11; 24; 39; 54) aufweist, das mittels steuerbarer Klemmelemente (15; 30; 41; 63,64) mit Übertragungsgliedern (8; 26; 36; 46; 47) für weitere Vorschubbewegungen in weiteren Vorschubachsen verbindbar ist, die ihrerseits Ober Klemmelemente (14; 29; 42; 61, 62) blockierbar sind, wobei die Zahl der Klemmelemen- is te der Zahl der Vorschubachsen entspricht

2. Vorschubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsglied eine Mutter (11) ist, die Ober das Klemmelement (15) mit einer Ober ein weiteres Klemmelement (14) blockierbaren Hülse (8) festsetzbar ist, in der das Ende der Spindel (2) einer Pinoleneinheit drehbar gelagert ist, wobei in der Mutter (11) drehbar das Ende einer Keilschieberstange (10) angeordnet ist, deren vorderes Ende mit dem Plandrehschieber (9) der Spindel 2s (2) in Eingriff steht

3. Vorschubantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Mutter (11), die Spindel (12) des Vorschubantriebes und die Keilschieberstange (9) koaxial zur Spindel (2) der Pinoleneinheit angeordnet sind.

4. Vorschubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Abtriebsglied eine Keilschubstange (39) ist die mit ihren Schrägflächen mit einem Gleitstein (40) des Oberschlittens (38) eines Kreuzschlittens in Eingriff steht wobei die Keilschubstange (39) mittels des Klemmelementes (41) gegenüber dem Unterschlitten (36) des Kreuzschlittens festsetzbar ist und der Unterschlitten (36) mittels des weiteren Klemmelementes (42) gegen- *o Ober seiner Längsführung (35) festsetzbar ist

5. Vorschubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Abtriebsglied ein auf dem Unterschlitten (26) eines Kreuzschlittens drehbar gelagerter Winkelhebel (24) ist der durch eine *⁵ Steigungskurve (23) des Vorschubgetriebes angetrieben ist und der mit seinem einen Hebelende auf den Oberschlitten (28) wirkt wobei der Winkelhebel (24) mittels des Klemmelementes (30) gegenüber dem Unterschlitten (26) festlegbar ist während der so Unterschlitten (26) mittels des weiteren Klemmelementes (29) gegenüber Seiner Führung (27) blockierbar ist

6. Vorschubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Abtriebsglied eine Zahnstange (54) ist die über einen in dem Unterschlitten (46; 47) eines Kreuzschlittens gelagerten Zahnradtrieb (55,57; 56,58) auf die Zahnstange (59; 60) des Oberschlittens (50; 51) treibt wobei der Oberschlitten (50; 51) mittels der Klemmelemente (63; 64) «> gegenüber seiner Führung (48; 49) blockierbar ist und der Unterschlitten (46; 47) mittels der Klemmelemente (61; 62) gegenüber seiner Längsführung (45) blockierbar ist

7. Vorschubantrieb nach Ansprüche, dadurch ^ω gekennzeichnet daß zwei Kreuzschlitten mit ihren Unterschlitten (46, 47) auf einer gemeinsamen Längsführung (45) angeordnet sind und das Abtriebsglied (54) beiden Kreuzschlitten gemeinsam ist

8. Vorschubantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß durch jeweils eines der an der Vorschubbewegung in jeder der Vorschubachsen beteiligten Teile über einstellbare Anschläge (17. 18, 43, 44) eine definierte End- und Ausgangslage vorgegeben ist

9. Vorschubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Vorschubbewegungen in allen Vorschubachsen vom Programm der Werkzeugmaschinen steuerbar sind und die Klemmelemente durch die Programmsteuerung betätigbar sind

10. Vorschubantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Klemmelemente Kolben sind.