DE2928912C3

DE2928912C3 - Spindelantrieb für ein- und mehrspindlige Drehautomaten

Info

Publication number: DE2928912C3
Application number: DE19792928912
Authority: DE
Inventors: Erhard Ing.(Grad.) 4800 Bielefeld Schalles
Original assignee: Gildemeister AG
Current assignee: DMG Mori AG
Priority date: 1979-07-18
Filing date: 1979-07-18
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE2928912A1; DE2928912B2

Description

Die Rrfinclung betrifft einen Spindelantrieb nach dem Gattungsbegriff des Anspruches I.

Ks ist insbesondere bei numerisch gesteuerten Kinspindd-Drehaiiioinntcn bekannt (ZwF-" 71 (117b) lieft 11. S.-172, 491), durch das Steiierprogramm einen Sollwert für die Drehzahl des regelbaren Antriebsmn-UMS vorzugeben. Am Antriebsmotor selbst sitzt cm Istwertgeber. In einer zugeordneten Regeleinrichtung werden der Istwert und der Sollwert miteinander verglichen und im Bedarfsfall wird der Antriebsmotor entsprechend geregelt, um der Arbeitsspindel die gewünschte Drehzahl zu erteilen. Im Antriebszug vom

<-, regelbaren Antriebsmotor zur Arbeitsspindel sitzt dabei auch ein Schieberäder aufweisendes Schaltgetriebe. Dieses dient zur Bereichsumschaltung. Der mögliche Regelbereich des Antriebsmotors ist nämlich normalerweise kleiner als der gewünschte Drehzahlbereich für

in den Drehautomaten. Soll nun bei den bekannten Drehautomaten eine Bereichsumschaltung stattfinden, die entweder von Hand oder auch automatisch geschehen kann, muß für die Bereichsumschaltung in jedem Fall ein Stillsetzen oder zumindest ein erhebli-

n ches Reduzieren der Drehzahl auf einen Mindestwert geschehen, so daß nicht unbeträchtliche Nebenzeiten, zusätzliche mechanische Beanspruchungen und Energieverluste in Kauf zu nehmen sind.

In diesem Zusammenhang ist es ferner bekannt, für den speziellen Anwendungsfall des Gewindeschneidens auf der Spindel einen weiteren Istwertgeber in Form eines digit-! arbeitenden !mpulsgenerators anzubringen, dessen Impulse dann in die Steuerung für die Vorschubmotoren eingehen, damit man insoweit immer die genaue Zuordnung von Arbeitsspindel und Gewindeschneidmeißel hat. Der drehzahlregelbare Antriebsmotor für die Spindel wird hierdurch Ln keiner Weise beeinflußt. Dies gilt auch für die spezielle Gewindeschneidvorrichtung nach der DE-PS 23 06 137, bei der

ίο eine im Vorschubantrieb für den Gewindeschneidmeißel liegende Kupplungsvorrichtung dadurch möglichst stoßfrei gekuppelt werden soll, daß der ständig mit der Leitspindel in getrieblicher Verbindung stehende Teil der Kuppelvorrichiung in deren ausgerücktem Zustand

J5 mittels eines drehzahlregelbaren Motors antreibbar und auf eine Synchronisierdrehzahl bringbar ist, die von der Drehzahl des mit der Vorschubwelle in Verbindung stehenden Teiles der Kuppelvorrichtung um eine feste vorgegebene Differenzdrehzahl abweicht.

•ίο Bei Mehrspindel-DrehautomateiT, bei denen die Spindeln in einem weiterzuschaltenden Spindelträger angeordnet sind, ist es bekannt (DE-OS 25 03 907). die Spindeldrehzahlen nicht nur zentral über ein zentrales Spindelrad, sondern im Fall von Sondereinrichtungen zusätzlich, oder auch ausschließlich, von außen an die Spindellagen heranzuführen. Dies bedeutet aber, daß das auf der Spindel sitzende Antriebsrad und das mit ihm in Eingriff stehende Rad vor dem Weiterschalten des Spindelträgers in jedem Fall außer Eingriff gebracht werden müssen, während nach dem Weiterschalten entsprechende Räder erneut in Eingriff miteinander geschoben werden müssen. Auch bei derartigen D^rehmaschinen hat man sich in diesen Fällen bislang gezwungen gesehen, entweder über Stillsetzungen

v, Stillstandsschaltungen durchzuführen, oder aber man hat über ein kompliziertes System von zahlreichen Kupplungen und Getriebezügen mit einer komplizierten steuerungstechnischen Verknüpfung, also mit sehr hohem baulichen Aufwand, eiren Synchronlauf der jeweils ineinanderzuschiebenden Räder erzeugt.

Es ist ferner aus der DE-AS 12 65 539 ein Mehrspindel-Drchautomat bekannt, dessen Werkstückspindel unabhängig voneinander mit verschiedenen Drehzahlen antreibbar sind. Dabei ist jeder Spindel ein eigener

hi Antriebsmotor zugeordnet. Es kommt somit nicht zu einer Trennung zwischen Spindel und Antrieb. I'ine Drehzahländerung kann mit Hilfe unterschiedlicher Riemenscheiben erreicht werden. Dies kann nur bei

einem Stillstund der ganzen Maschine unter erheblichem Aufwand durch eirt Umrüsten von Hand geschehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spindelantrieb der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der unter Vermeidung von Nebenzeiten und Energieverlusten sowie bei denkbar einfachem konstruktiven und steuertechnischen Aufbau eine einwandfreie Schieberadschakung gewährleistet.

Die erfindunjGgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Ein derartiger Spindelantrieb ist in seinem Aufbau und auch steuerungstechnisch einfach und ermöglicht dadurch, daß er im Bedarfsfall den abgetrennten Antriebszugabschnitt überwacht und den noch mit dem Antriebsmotor in Verbindung stehenden Antriebszugabschnitt auf Synchronlauf nachregelt, ein einwandfreies Schalten der Schieberäder, ohne daß hier Stillsetzungen u.dgl. erforderlich wären. Das Einrücken der synchron laufenden Zahnräder ist durch die übliche Abschrägung der Zahnstirnflächen gewährleistet. Es kann beispielsweise bei numerisch gesteuerten Einspindel-Drehautomaten in denkbar einfacher Weise der vorhandene drehzahlregelbare Antriebsmotor einschließlich der ihm zugeordneten Regeleinrichtung ausgenutzt werden, um durch Hinzufügen des ürehzahlmeßgebers und einer zweckentsprechenden Auslegung der Regeleinrichtung auf sehr einfache Weise das bislang erforderliche Stillsetzen bei Bereichsumschaltungen zu vermeiden. Bei mehrspindligen Drehautomaten kann mit einem derartigen Antrieb das bisherige, baulich und steuertechnisch äußerst komplizierte System zur Synchronlauferzeugung in Fortfall kommen. Es wird darüber hinaus sehr begünstigt, für ein oder mehrere Spindeln bei derartigen mehrspindligen Drehautomaten im Bedarfsfall auch eine numerische Steuerung vorzusehen, weil die für den erfindungsgemäßen Spindelantrieb vorgesehenen Bauelemente hierfür in besonderem Maße geeignet sind.

Weitere Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen des Gegenstandes des Hauptanspruches sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zwei Ausführungsbeispiele eines Spinddantriebes gemäß der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Spindelantrieb gemäß der Erfindung für einen Einspindel-Drehautomaten mit Bereichsumschaltung in schematischer Dars'ellung,

F i g. 2 einen Spindelantrieb gemäß der Erfindung für einen Mehrspindel-Drehautomaten mit in einer schaltbaren Spindeltrommel gelagerten Spindeln.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Einspindel-Drehautomaten ist eine Drehspindel I drehbar in einem Spindelkasten 2 gelagert. Auf der Drehspindel 1 befinden sich entsprechend zweier Drehzahlbereiche zwei Zahnräder 3 und 4. Diese wirken mit einem die Schieberäder 5 und 6 beinhaltenden Schieberadblock zusammen, der drehfest, aber verschieblich auf einer Welle 7 angeordnet ist, wobei die Schaltung der Schieberäder 5 und 6 über eine Gabel 8 erfolgt, die mittels eines Zylinders 9 betätigt werden kann. Die in Fig. 1 dargestellte Mittelstellung des Schieberadblokkes, in der sich keines der Schieberäder 5 und 6 in Eingriff befindet, ist durch einen Endschalter 10 -abfragbar.

Der Schieberadblock steht über die Welle 7 und einen Riemenantrieb Il mil u.iem dreh/ahlregelbaren Aniriebsmotor 12 in treibender Verbindung. Dem Antriebsmotor 12 ist als Istwertgeber seiner Drehzahl ein Tachogenerator 13 zugeordnet.

Der regelbare Antriebsmotor 12 wird im Normalbe-) trieb über eine Regeleinrichtung geregelt, die einen vom Sieuerprogramm beaufschlagbaren Sollwertgeber 14 beinhaltet, der über einen Multiplizierer 15 auf einen Regler 16 arbeitet, der den Abgleich des von dem Tachogenerator kommenden Istwertsignals mit dem

ίο Sollwertsignal durchführt und auswertet und im Fall einer Abweichung dem Antriebsmotor 12 eine positive oder negative Stellgröße zum Beschleunigen oder Abbremsen übermittelt. Der Endschalter 10 ist für jede seiner Stellungen mit einer Signalleitung 17 bzw. 18 mit

η dem Multiplizierer 15 verknüpft. Ferner ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Spindel 1 über einen Antrieb 19 ein Drehzahlmeßgeber 20 zugeordnet, der über einen Eingang 21 ebenfalls mit dem Multiplizierer 15 verknüpft ist und dessen Ausgangssi-

>o gnale für den zu regelnden Antriebsmotor 12 Sollwerte darstellen, die zugleich die Istwerte ^r Drehspindel 1 sind.

Die Auslegung ist so getroffen, daß im Fall einer Getriebeschaltung vom Multiplizierer 15 das über den Eingang 21 ankommende Ausgangssignal des Drehzahlmeßgebers 20 abgefragt wird. Nun kann der SchieberadblocK auf die in der Zeichnung dargestellte Mittelstellung geschoben werden. Diese Stellung wird durch den Endschalter 10 erfaßt, der seinerseits eine

)o Umschaltung des Multiplizierers 15 bewirkt, dergestalt, daß die Regeleinrichtung durch den Abgleich der Sollwerte aus dem Drehzahlmeßgeber 20 mit dem Istwertgeber 13 den Antriebsmotor 12 und den mit ihm verbundenen Abschnitt des Antriebszuges einschließ-

J5 lieh der Schieberäder 5 und 6 so nachregelt, daß ein Synchronlauf für das zu schaltende Räderpaar erreicht wird.

Ist dieser Synchronlauf erreicht, wird das vom Regler 16 zum Antriebsmotor 12 kommende Signal zu Null, was als Steuerimpuls für die Einschaltung des betroffenen Schieberadpaares ausgenutzt wird. Nach erfr.'gter Bereichsumschaltung mittels des Schieberadgetriebes wird, ausgelöst von der dann vorhandenen Stellung des Endschalters 10, der Multiplizierer 15 wieder so umgeschaltet, daß er den Sollwen des vom Steuerprogramm gespeisten Sollwertgebers 14 abfragt und damit die Spindeldrehzahl auf der jeweils programmierten Arbeitsdrehzahl hält.

In Abwandlung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wäre es auch möglich, jeder Getriebestufe einen eigenen Drehzahlmeßgeber zuzuordnen. Es könnte dann auf den Multiplizierer verzichtet werden. Es würde dann am Reglereingang jeweils das eine oder andere der jeweiligen Ausgangssignale direkt abgefragt werden.

Bei dem in Fig.? dargestellten Ausführingsbeispiel wird von einem Mehrspindel-Drehautomaten ausgegangen, bei dem mehrere Drehspindeln Γ in einer von Spindellage zu Spindellage weiterschaltbaren Spindeltrommel 22 angec:dnet ist. Ausgangspunkt ist ferner, daß in einer oder mehreren oder allen Spindellagen ein von außen herangeführter Spindelantrieb vorgesehen ist, der auf ein auf jeder Drehspindei befestigtes Zahnrad 3' wirkt. Dieses Zahnrad 3' wird von einem

ei Schicberad 5' angetrieben, das über einen Zylinder 9' verschiebbar ist iino verschieblich, aber drehfest auf einer Welle T sitzt, die über einen Riementrieb 11 mit dem dreh/.ahlregelbaren Antriebsmotor 12 verbunden

ist. dem ills Istwertgeber seiner Drehzahl ein Tachogenerator IΪ zugeordnet ist. I'm clic .Spindeltrommel 22 von Spinclcllage zu Spindellage weitersehalten zu können, müssen vor jeder Weiterschaltung die jeweiligen Radpaare V₁ 5 außer Eingriff gebracht werden. Nach erfolgter Weiterschaltung muH der Eingriff wieder hergestellt werden, wozu cm Synchronlauf zu erzeugen ist. wobei /ur Klarstellung darauf !lin/uweisen ist. daß die Drehspindcln ja wahrend des Weiterschal· tens der .Spindeltrommel weiterlaufen, selbst dann, wenn sie vom Antrieb abgekuppelt sind. Auf den Spindeln sind nun für die Dreh/ahlnicUgebung kodierte Drehzahlgeber 20 angeordnet, die durch einen berührungslos arbeitenden Sensor 20" abgefragt werden können. Ms handelt sich hierbei um den Drehzahl-Mwert der jeweiligen Spindel Γ und es handelt sich dabei zugleich aus der Sicht ties auf Synchronlauf hierzu nachzurcgclnden Schicberades S' einschließlich des Antriebsmotors 12 um den Sollwert. Dieser Drehzahl wert wird über einen Digital-Analogwandler 23 in eine > analoge Größe umgewandelt, die von dem Regler 16 abgefragt und mit dem Istwert aus dem Istwertgeber 13 abgeglichen werden kann. Die Regeleinrichtung ist nun so ausgelegt, daß im lalle einer Schaltung der Dreh/ahlwert das Ausgangssignal des Systems 20', 20"

in vom Regler 16 abgefragt wird, der Abgleich mit dem Istsignal durchgeführt wird und der Antriebsmotor 12 so nachgeregell wird, dall das Schieberad 5' auf Synchronlauf mit dem zu beaufschlagenden Zahnrad 3' gehalten wird, wenn zum Zwecke der Spindeltrommelschaltung

■ ι die Antriebsverbindung zeitweilig unterbrochen ist.

Hhill 7riihniini'en

Claims

Putenunsprüche:

1. Spindelantrieb für ein- und mehrspindlige Drehaulomaten mit einem drehzahlregelbaren Antriebsmotor mit Drehzahl-Istwertgeber, einer zugeordneten Regeleinrichtung mit einem Sollwertgeber und mit einem ein oder mehrere Schieberäder aufweisenden Schaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß einem vom Antriebsmotor (12) aus gesehen hinter den Schieberädern (5, 6, 5') liegenden Teil (1, V) ein Drehzahlmeßgeber (20,20', 20") zugeordnr-t ist, der mit der Regeleinrichtung des Antriebsmotors (12) derart verknüpft ist, daß seine Ausgangssignale die Sollwerte bilden, wobei die Regeleinrichtung darauf ausgelegt ist, bei Verschieben der Schieberäder außer Eingriff diese Ausgangssignale abzufragen und mit ihnen über den Antriebsmotor (12) und den damit verbundenen bis einschließlich zu den Schieberädern führenden Antriebszug auf Synchronlauf mit dem abgetrennten AntriebszugaDschnittnachzuregeln.

2. Spindelantrieb nach Ansprach 1 für die Spinde! eines Einspindel-Drehautomaten, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Spindel (1) ein Antrieb (12) verbunden ist, der seinerseits mit dem Drehzahlmeßgeber (20) verbunden ist.

3. Spindelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Getriebestufe des Schieberadgetriebes ein eigener Drehzahlmeßgeber vorgesehen ist, der mit dem Regler (16) der Regeleinrichtung verknüpft ist.

4. Spindelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlmeßgeber (20) mit einem Multiplizierer (15) der Regeleinrichtung verknüpft ist, mit der ferner auch ein die Schaltstellung des Schieberadblockes (5, 6) abfragender Endschalter (10) verknüpft ist, wobei der ausgangsseitig mit dem Regler (16) des Antriebsmotors (12) verknüpfte Multiplizierer (15) auf die Abfragung einerseits des der Spindel (1) zugeordneten Drchzahlmeßgebers (20) und andererseits eines von einem Steuerprogramm speisbaren Sollwertgebers (14) umschaltbar ist.

5. Spindelantrieb nach Anspruch 1, für ganz oder teilweise von außen angetriebene Spindeln von Mehrspindel-Drehautomaten mit schaltbarer Spindcltrommel, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Drehspindel ein kodierter Drehzahlgeber (20') angeordnet ist, der von einem berührungslos arbeitenden Sensor (20") abtastbar ist, der seinerseits mit dem Regler (16) der dem Antriebsmotor (12) zugeordneten Regeleinrichtung verknüpft ist, wobei der Antriebsmotor (12) das Schieberad (:V) treibt, das mit dem auf den Spindeln (V) jeweils befestigten Zahnrad (3') in und außer Eingriff zu bringen ist.