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"Mehrspindel-Werkzeugmaschine"
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Die Erfindung betrifft eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine, insbesondere
eine Mehrspindel-Schleifmaschine mit einer schrittweise drehbar vorschaltbaren Spindeltrommel,
in der mehrere auf dem-selben Teilkreis in gleichen Winkelabständen angeordnete,
rotierend antreibbare, durch die Vorschaltbewegung der Spindeltrommel nachein= ander
in mehreren Arbeitsstationen einstellbare, zur Drehachse der Spindeltrommel parallele
Werkstflckspindeln drehbar gelagert sind.
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Bei den z.B. aus der US-PS 3.430.388 bekannten Mehr= spindel-Werkzeugmaschinen
dieser Art werden die Werk stAckspindeln von je einem zugeordneten, in der Spindel=
trommel gelagerten Antriebsmotor oder von einem gemein= samen, ortsfest gelagerten
Antriebsmotor über eine zur Spindeltrommel koaxiale Hauptantriebswelle, ein darauf
bestigtes Mittelrad und einzelne, den WerkstAckspindeln zugeordnete, in der Spindeltrommel
gelagerte Getriebe angetrieben. Bei dieser bekannten Ausfahrung kennen die Werkst#ckspindeln
praktisch nur mit der gleichen
Drehgeschwindigkeit angetrieben werden,
da es sehr auf wendig ist, die den einzelnen Werkst#ckspindeln zuge= ordneten, in
der Spindeltrommel gelagerten Antriebsmo= toren bzw. Getriebe so auszubilden, dass
sie eine wesentliche Aenderung der Spindel-Drehgeschwindigkeit bewirken. Demgegenüber
ist es aber in Mehrspindel-Werk= zeugmasdhinen öfters erwünscht bzw. vorteilhaft,
die WerkstAckspindeln in den verschiedenen Arbeitsstationen mit unterschiedlicher,
der jeweiligen Bearbeitungsart angepasster Drehgeschwindigkeit anzutreiben. Anderer=
seits werden durch den Einbau von mehreren, je einer Werksttokspindel zugeordneten
Antriebsmotoren bzw.
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Getrieben in der Spindeltrommel die Einbaumasse und das Eigengewicht
der Spindeltrommel entsprechend ver= grössert. Die grosse Tr#gheit einer solchen
Spindel trommel bewirkt zusGtzliche Schwierigkeiten bei der Lagerung, der Vorschaltbewegung
und der Verriegelung der Spindeltrommel und setzt die Geschwindigkeit der Vorschaltbewegung
der Spind eltrömmel herab.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die obigen Nachteile der bekannten Ausführungen
zu beseitigen und eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine, insbesondere eine Mehrspindel--Schleifmaschine
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Spindeltrommel kleinere Einbaumasse
und ein geringeres Eigengewicht aufweist und infolgedessen leichter und schneller
vorschaltbar ist und gleichzeitig
die Werkzeugspindeln in den verschiedenen
Arbeitsstae tionen mit beliebiger, unterschiedlicher, der be= treffenden Bearbeitungsart
angepasst er Drehgeschwin= digkeit angetrieben werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungegemäss dadurch geldst, dass in jeder
Arbeitsstation eine mit jeder dort ein gestellten Werkstflckspindel lösbar kuppelbare,
drehbar gelagerte Spindelantriebswelle angeordnet ist, die mit einer individuellen,
der Bearbeitungsart in der be= treffenden Arbeitsstation angepassten Drehgeschwindig=
keit antreibbar ist.
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Die in den einzelnen Arbeitsstationen angeordneten Spindelantriebswellen
können in einer Ausführungsform der Erfindung von je einem zugeordneten Antriebsmotor
oder in einer anderen Ausfillirungsform der Erfindung von einem gemeinsamen Antriebsmotor
über je ein zuge= ordnetes Getriebe antreibbar sein. In beiden Ausfüh= rungsformen
ist es bei der erfindungsgem#ssen Ausbil= dung der Mehrspindel-Werkzeugmaschine
ohne technische Schwierigkeiten und ohne besonderen Aufwand möglich, die Werkst#ckspindeln
in den einzelnen Arbeitsstatio= nen mit beliebig grossen, unterschiedlichen, den
dor= tigen Bearbeitungsarten entsprechenden Drehgeschwin= digkeiten anzutreiben,
indem die zugeordneten Spindel antriebswellen mit den gewünschten Drehgeschwindigkeiten
angetrieben d.h. die einzelnen, zugeordneten Antriebs
motoren bzw.
die einzelnen, zugeordneten, vom gemein= samem Antriebsmotor angetriebenen Getriebe
filr die be treffenden Drehgeschwindigkeiten der WerkstAckspindeln ausgelegt werden.
Gleichzeitig wird die Spindeltrommel von Antriebsmotoren und Getrieben fahr den
Antrieb der Werksttickspindeln entlastet und kann mit entsprechend kleineren Einbaumassen
und geringerem Eigengewicht aus= geführt werden. Die Lagerung bzw. die Schalt- und
Verriegelungsvorrichtung der Spindeltrommel können in= folgedessen eine einfachere
Sonstruktion aufweisen.
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Die kleinere Trägheit der Spindeltrommel ermöglicht eine schnellere
Vorschaltbewegung mit geringeren Tot zeiten.
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Die erfindungsgemäss in den einzelnen Arbeitsstationen angeordneten
Spindelantriebswellen können in beliebiger Weise gelagert und mit den zugeordneten
Antriebsmotoren bzw. Getrieben verbunden sein. Insbesondere können diese Spindelantriebswellen
über beliebige Schaltkupp= lungen mit den in den betreffenden Arbeitsstationen eingestellten
Werkstilckspindeln gekuppelt werden. In einer besonders einfachen Aus führungs form
der Erfindung sind die Spindelantriebswellen koaxial zu den in den Arbeitsstationen
eingestellten WerkstAckspindeln zange= ordnet und über je eine Schaltkupplung, insbesondere
je eine Reibungskupplung, mit voneinander vollständig trennbaren Kupplungshälften
mit den hinteren, d.h. den Werkstiick-Spannfuttern entgegengesetzten, aus der
Spindeltrommel
herausgeführten Enden der in den Arbeits= stationen eingestellten WerkstAckspindeln
kuppelbar.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprtchen
und aus nachstehender Be= schreibung eines bevorzugten, in der Zeichnung zarge stellten
Ausführungsbeispiels. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Mehrspindel-Schleifma=
schine in vertikalem Längsschnitt.
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Fig. 2 die Vorrichtung zum Ein- und Ausrteken der Rei buxigskupplungen
zwischen den WerkstAckspindeln und den Spindelantriebswellen, in Vorderansicht.
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Fig. 3 die Schalt- und Verriegelungsvorrichtung der Spindeltrommel.
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Die dargestellte Mehrspindel-Schleifmaschine weist eine Spindeltrommel
1 auf, die um eine waagerechte Haupt= achse mit Hilfe mindestens eines Wälzlagers
2,102 im Maschinengestell 3 drehbar gelagert ist. In der Spin deltrommel 1 sind
auf dem selben Teilkreis in Winkel= abständen von je 900 vier zur Drehachse der
Spindel trommel 1 parallele Werstückspindeln M drehbar gelagert, die mit ihren Werksttick-Spannzangen
P auf der in Fig. 1 rechten Seite der Spindeltrommel 1 vorspringen.
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Die Spindeltrommel 1 ist um je 900 vorschaltbar und stellt dabei jede
Werkstiickspindel M in vier auf ein= anderfolgenden Stationen ein, von denen drei
als Arbeitsstationen S und die vierte als Spannstation, d.h; Zu- und Abführstation
S' ausgebildet sind. In den Arbeitsstationen S werden die von den Werkstückspindeln
x getragenen, umlaufenden Werkstiicke A mit verschiedenen Schleifwerkzeugen bearbeitet.
In der Spannstation S' wird das fertig bearbeitete Werkstueck A' manuell oder auto=
matisch von der Werkstilckspindel M gelöst und abgeführt und ein neu zu bearbeitendes
Werkstueck A' zugeführt und eingespannt. Die Spannvorrichtungen P werden hydrat
lisch oder pneumatisch betätigt. In die Spindeltrommel 1 greift mittig ein festehender
Verteiler der Druckluft bzw. der Druckfltissigkeit ein, der mit den Druckluft-bzw.
Druckflüssigkeitsleitungen 5 verbunden ist.
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Die Vorschaltbewegung der Spindeltrommel 1 in der Dreh richtung F2
wird von einem Motor 34 über ein in Fig. 3 dargestelltes Malteserkreuzgetriebe bewirkt.
Dabei treibt der Motor 34 über ein Schneckengetriebe 35,36 den um die Achse 37 in
der Pfeilrichtung F1 rotierenden Treiber 38 an, dessen Treibstock 39 in raalale
Schlitze 40 der Spindeltrommel 1 eingreift. Diese Schlitze 40 sind in der hinteren,
d.h. den WerkstAck-Spannzangen P entgegengesetzten Seite der Spindeltrommel 1 vorgesehen
und stellen die Schlitze des Schaltrades bzw. des Malteserkreuzes dar.
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Nach jedem Schaltschritt wird die Spindeltrommel 1 mit Hilfe der in
Fig. 3 dargestellten Verriegelungsvor= richtung vorübergehend, d.h. bis zum nächsten
Schalt= schritt festgehalten. Zu diesem Zweck ist die Spindel trommel 1 auf ihrem
Umfang mit Verriegelungsvorsprüngen 101 versehen. Nach jedem Schaltschritt wird
ein solcher Verriegelungsvorsprung von der zangenartig aus gebilde ten Verriegelungsvorrichtung
ergriffen. Insbesondere besteht diese Verriegelungsvorrichtung aus einer win= kelhebelftlrmigen,
um die Achse 50 schwenbar am Masche= nengestellteil 203 gelagerten, in der Vorschaltrichtung
F2 der Spindeltrommel 1 vorgeschalteten Verriegelungs= backe 48,49 und einer hebelförmigen,
um die Achse 42 schwenkbar am Maschinengestellteil 203 gelagerten, in der Vorschaltrichtung
F2 der Spindeltrommel 1 nachge= schalteten Verriegelungsbacke 41. Die nachgeschaltete
Verriegelungsbacke 41 ist von einem pneumatischen oder hydraulischen, doppelwirkenden
Zylinder 46 über einen in 43 angelenkten Stossdämpfer 44,45 zwischen zwei Endschaltern
55 und 56 hin und her verschwenkbar. ~Die vorgeschaltete Verriegelungsbacke 48,49
ist bis zum ortsfesten Endanschlag 54 verschwenkbar und über einen Stossdämpfer
52 mit der nachgeschalteten Verriegelungs= backe 41 verbunden. Die Anlenkpunkte
des Stossdämpfers 52 sind mit 51 und 53 bezeichnet. Der Druckmittelzylin der 46
ist über eine Nachstellvorrichtung 47 mit dem Maschinengestellteil 203 verbunden.
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Mit Hilfe des doppelwirkenden Druckmittelzylinders 46 können die Verriegelungsbacken
41,48 abwechselnd in eine in Fig. 3 mit vollen Linien dargestellte Verriege lungsstellung
und in eine in Fig. 3 gestrichelt zarge stellte Freigabestellung verschwenkt werden.
In der Verriegelungsstellung ergreifen die Backen 41,48 einen umfangsseitigen Vorsprung
101 der Spindeltrommel 1 und halten diese fest. In der Freigabestellung lösen sich
die Verriegelungsbacken 41,48 vom bisher festgehaltenen Vorsprung 101 der Spindeltrommel
1 und geben diese fflr den nächstfolgenden Vorschaltschritt frei. Beim Ver= schwenken
von der Freigabestellung in die Verriegelungs= stellung schwingt zunächst die vorgeschaltete
Verriege= lungsbacke 48 in ihre Verriegelungsstellung und legt sich dabei gegen
den ortsfesten Anschlag 54 an. Die nachgeschaltete Verriegelungsbacke 41 erreicht
etwas später ihre Verriegelungsstellung und kommt dabei mit der in der Vorschaltrichtung
F2 vorderenAnschlagfläche eines umfangsseitigen Trommelvorsprungs 101 in Eingriff,
wobei die Spindeltrommel 1 etwas entgegen der Vor= schaltrichtung F2 zurtckverdreht
und der Trommelvor= sprung 101 mit seiner entgegengesetzten, d.h. in der Vorschaltrichtung
F2 hinteren Anschlagfläche gegen die vorgeschaltete Verriegelungsbacke 48 gedrflckt
wird.
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Dadurch wird eine sehr genaue Festlegung der Spindel= trommellage
nach jedem Vorschaltschritt erzielt. Beim Verschwenken von der Verriegelungsstellung
in die Frei= gabestellung hebt sich dagegen zuerst die nachge=
schaltete
Verriegelungsbacke 41 vom umfangsseitigen Trommelvorsprung 101 ab. Dadurch wird
sofort die Drehung der Spindeltrommel 1 in der Vorschaltrichtung ermöglicht und
die Spindeltrommel 1 kann ohne Zeitver= luste weitergeschaltet werden. Die beiden
Endschalter 55,56 zeigen der Steuervorrichtung der Mehrspindel--Schleifmaschine
den Zustand (offen bzw. geschlossen) der zangenförmigen Spindeltrommel-Verriegelungsvor=
richtung an.
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Gegenüber der hinteren, d.h. den Werksttlck-Spannzangen P entgegengesetzten
Seite der Spindeltrommel 1 ist in jeder Arbeitsstation S eine Spindelantriebswelle
10 und in der Spann- bzw. Zu- und Abführstation S' eine Spindelbremswelle 10' vorgesehen.
Die Spindelantriebs= wellen 10 sind koaxial zu den in den Arbeitsstationen S liegenden
Werkst#ckspindeln M angeordnet und mit Hilfe von Wälzlagern 9 in einem am Maschinengestellteil
103 befestigten Kasten 8 drehbar gelagert. Jede Spin= delantriebewelle 10 ist über
eine elastische Kupplung 11 mit einem zugeordneten, am Kasten 8 befestigten Antriebsmotor
7 getrieblich verbunden. Die Spindel= bremswelle 10' ist ebenfalls koaxial zu der
in der Spannstation S' liegenden WerkstAckspindel M angeord= net, jedoch drehfest
in einem am Maschinengestellteil 103 befestigten Tragkörper 18 gelagert.
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Nach jedem Schaltschritt der Spindeltrommel 1, werden
die
in den Arbeitsstationen S und in der Spannstation S' eingestellten Werksttlckspindelzi
M über je eine Schaltkupplung mit der betreffenden Spindelantriebs= wellen 10 bzw.
mit der Spindelbremswelle 10' verbunden.
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Die in den Arbeitsstationen S liegenden Werksttickspin= deln M werden
dabei von den entsprechend ausgelegten Motoren 7 über die zugeordneten Spindelantriebswellen
1 0 mit unterschiedlichen, den betreffenden Bearbei tungsarten angepassten Drehgeschwindigkeiten
zange= trieben. In der Spannstation S' wird dagegen jede Werk stAckspindel M mit
der drehfesten Spindelbremswelle 10' gekuppelt und dadurch zur Abnahme des bearbeiteten
Werkst#cks A' und zum Einsetzen des neu zu bearbeiten den Werkstilcks A abgebremst.
Vor dem nächstfolgenden Vorschaltschritt der Spindeltrommel 1 werden die Werk= stflckspindeln
M von den Spindelantriebswellen 10 bzw.
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von der Spindelbremswelle 10' entkuppelt.
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Wenn auch die Spannstation S' als Arbeitsstation ausge= bildet ist,
d.h. wenn in dieser Station zuerst eine kurze Bearbeitung des Werksttoks A vorgenommen
und anschliessend das fertig bearbeitete Werkstueck A' mit einem neu zu bearbeitenden
Werksttok A ersetzt wird, muss auch hier eine drehbare, mit einem Antriebsmotor
7 verbundene Spindelantriebswelle 10 wie in den reinen Arbeitsstationen S angeordnet
werden. Der An= triebsmotor ist jedoch vorzugsweise als Bremsmotor ausgebildet,
so dass die damit gekuppelte Werkst#ck=
spindel M sofort nach dem
Ausschalten des Antriebsmo= tors automatisch abgebremst wird.
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Die zwischen den WerkstAckspindeln M und den Spindel antriebswellen
10 bzw. der Spindelbremswelle 10' ange= ordneten Schaltkupplungen sind als Reibungskupplungen
ausgebildet und bestehen aus je einer am hinteren, aus der Spindeltrommel 1 herausgeführten
Ende der Werk= sttlckspindel M herausgeführten Kupplungsscheibe 6 und einer mit
einem Reibbelag 13 versehenen, jeder Spindel antriebswelle 10 bzw. der Spindelbremswelle
10' zuge= ordneten Kupplungsscheibe 12 bzw. 12'. Die Kupplung= scheiben 12 bzw.
12' sind auf je einer Gleithtlse 112 bzw. 112' befestigt, die längsverschiebbar
auf der betreffenden Spindelantriebswelle 10 bzw. der Spindel bremswelle 10' gelagert
und mit der zugeordneten Welle 10 bzw. 10' drehfest verbunden ist. Die Reibungskupp=
lungen 6,12 bzw. 6,12' werden von je einer Druckfeder 16 bzw. 16' eingertokt, die
die Gleithtlse 112 bzw.
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112' mit der Kupplungsscheibe 12 bzw. 12' gegen die Kupplungsscheibe
6 der Werkst#ckspindel M drückt. Bei den Spindelantriebswellen 10 wirkt die Druckfeder#16
tber einen drehbar auf der Gleithülse 112 gelagerten Druckring auf den mit der Gleithülse
112 fest verbun= denen Innenring eines Kugellagers 14.
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Zum Ausrücken der Reibungskupplungen 6,12 bzw. 6,12' dient je eine
zugeordnete Schaltgabel 30, die bei den
angetriebenen Spindelantriebswellen
10 über den Bussen= ring des Kugellagers 14 auf die betreffenden Gleit= hülsen 112
und bei der drehfesten Spindelbremswelle 10' unmittelbar auf einen Bund der Gleithülse
112' ein wirken. Alle Schaltgabeln 30 sind auf dem äußeren Flansch 129 einer Schaltbuchse
29 befestigt, die mittig auf einem hohlzylindrischen, zur Spindeltrommel 1 koa=
xialen Tragkörper 19 verschiebbar gelagert ist. Der Tragkörper 19 ist am Maschinengestellteil
103 befestigt und hält über ein Verbindungsstück 22 auch den unvelc drehbar in der
Spindeltrommel 1 gelagerten Druckmitte1= verteiler 4 zur Steuerung der Werkstück-Spannzangen
P fest. Der hintere Endteil 119 des ortsfesten, hohlzy= lindrischen Tragkörpers
19 und ein daran befestigter, ring£drmiger Anschlussteil 20 bilden eine feststehende,
hohlzylindrische Nabe, die eine innere, ringförmige Kammer 23,24 aufweist. In diese
Kammer 23,24 greift der äussere, flsnschförmige Ringkolben 121 eines in der hohlzylindrischen
Nabe 20,119 dichtend verschieb= bar gelagerten Rohrstücks 21 ein, durch das die
Druck mittelleitungen 5 zum Drucknittelverteiler 4 durchge= führt sind. Die auf
beiden Seiten des Ringkolbens 121 liegenden Teilkammern 23 und 24 sind mit Druckmittel=
leitungen 26 bzw. 25 verbunden. Das in das Innere des hohlzylindrischen Tragkörpers
19 vorspringende Ende des Rohrstücks 21 ist mit zwei seitlichen, radialen, diametral
gegenüberliegenden Bolzen 27 versehe#n, die durch achsparallele, seitliche Führungsschlitze
28 des
Tragkörpers 19 hindurch greifen und mit der Schaltbuchse
29 verbunden sind.
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Zum Ausrücken der Reibungskupplungen 6,12 bzw. 6,12' wird die vordere
Teilkammer 24 mit hydraulischem oder pneumatischem Druck beaufschlagt und dadurch
der Ring= kolben 121 mit dem Rohrstück 21 und der Schaltbuchse 29 nach hinten, d.h.
von der Spindeltrommel 1 weg ver= schoben. Die mit der Schaltbuchse 29 verbundenen
Schalt= gabeln 30 heben dabei die Kupplungsscheiben 12,12' ent= gegen der Kraft
der Druckfedern 16,16' von den Kupp= lungsscheiben 6 der Werkstückspindeln M ab,
wie insbe sondere in Fig. 1 dargestellt ist. Zum Einrücken der Reibungskupplungen
6,12 bzw. 6,12' wird die Teilkammer 24 vom hydraulischen oder pneumatischen Druck
entlastet und gegebenenfalls die entgegengesetzte, d.h. hintere Teilkammer 23 mit
Druck beaufschlagt. Die Schaltgabeln 30 werden dadurch freigegeben bzw in Richtung
auf die Spindeltrommel 1 verstellt und die Druckfedern 16,16' rücken die Reibungskupplungen
6,12 und 6,12' ein.
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Die in den Arbeitsstationen S angeordneten Spindelan= triebswellen
10 brauchen nicht unbedingt von je einem zugeordneten Motor 7 angetrieben zu werden,
sondern können über je ein zugeordnetes, gegebenenfalls als Wechsel- bzw. Schaltgetriebe
ausgebildetes Getriebe mit einem gemeinsamen, etwa mittig angeordneten An= triebsmotor
verbunden sein.