DE3530860A1 - Mehrspindeldrehautomat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrspindeldrehautomaten mit meh­ reren Werkstückspindeln, die auf dem Spindelkreis einer dreh­ schaltbaren Spindeltrommel angeordnet und von denen mindestens einzelne mit verschiedenen Drehzahlen von separaten Antrieben antreibbar sind, die hinter der Spindeltrommel ortsfest ange­ ordnet und in den Arbeitsstellungen der Spindeln mit diesen durch Kupplungen verbindbar sind, deren einer Kupplungsteil mit der Ausgangswelle eines Antriebes und deren anderer Kupp­ lungsteil mit einer Spindel verbunden und zusammen mit der Spindeltrommel drehschaltbar ist.

Bei Mehrspindeldrehautomaten ist es üblich, die in der Spin­ deltrommel gelagerten Werkstückspindeln von einer zentralen Antriebswelle über ein zentrales Antriebsrad anzutreiben, wobei alle Spindeln die gleiche Drehzahl haben. Wenn die Werkstückspindeln mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufen sollen, müssen mehrere zentrale Antriebsräder mit unter­ schiedlichem Durchmesser vorgesehen werden, die entweder auf mehreren koaxialen Hohlwellen angeordnet sind oder über Ge­ trieberäder und Kupplungen die Spindeln antreiben.

Um einzelne Werkstückspindeln mit unterschiedlicher Geschwin­ digkeit antreiben zu können, ist auch ein Mehrspindeldreh­ automat der eingangs näher erläuterten Art bekannt (DE-OS 23 51 557), bei dem die Spindeln mit ihren hinteren Enden direkt mit der Ausgangswelle von separaten Getriebeeinheiten gekuppelt werden können. Die Getriebeeinheiten haben Stufen­ getriebe, mit denen nur bestimmte Übersetzungen und damit nur feste, wenn auch unterschiedliche Drehzahlen der Spindeln zu erreichen sind. Vor allem aber hat dieser bekannte Drehauto­ mat den Nachteil, daß das hintere Ende der Spindel nicht frei ist, so daß die bekannte Konstruktion für Stangendrehautomaten nicht verwendbar ist, bei denen den hohl ausgebildeten Werk­ stückspindeln Stangenmaterial von rückwärts her durch die Spindeln zugeführt wird. Bei Verwendung in Futterdrehautomaten können die Spannaggregate für das Spannfutter nicht wie üblich am Spindelende angebracht werden, da dort die Kupplung sitzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mehrspindeldrehautomaten so auszubilden, daß alle Spindeln mit derjenigen Drehzahl an­ getrieben werden können, die für den auf ihnen jeweils durch­ geführten Bearbeitungsvorgang am günstigsten ist und die auch während der Bearbeitung geändert werden kann, und daß das hin­ tere Ende der Spindeln für den Werkstückvorschub frei bleibt.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Antriebe, ihre Ausgangswellen und Kupplungen außerhalb des Spindelkreises angeordnet sind und daß der jeweils drehschalt­ bare Kupplungsteil einer Kupplung mit einer der Spindeln durch eine Getriebeeinheit verbunden ist.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die hinteren Enden der Werkstückspindeln frei bleiben, so daß das Einführen und Vorschieben von Werkstückstangen in den Spindeln nicht behin­ dert wird. Gleichwohl ist es möglich, jede einzelne Spindel mit einem separaten Antrieb anzutreiben.

Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Antriebe in ih­ rer Drehzahl regelbare Antriebsmotoren sind. Jede Spindel hat hierdurch nicht nur einen von allen anderen Maschinenfunktio­ nen kinematisch unabhängigen Antrieb, sondern es ist auch mög­ lich, alle Spindeln gleichzeitig mit unterschiedlichen Spin­ deldrehzahlen umlaufen zu lassen, wobei die gewünschte Dreh­ zahl stufenlos einstellbar ist. Die Drehzahl kann dann auch während des Zerspanungsprozesses geändert werden, was bei­ spielsweise dann erforderlich ist, wenn beim Plandrehen eine konstante Schnittgeschwindigkeit erreicht werden soll. Ferner ist es möglich, die Drehzahl einer jeden Spindel in Abhängig­ keit von einer numerisch gesteuerten Vorschubeinheit zu re­ geln, was beispielsweise beim Gewindeschneiden erforderlich ist. Schließlich ist es auch möglich, die Spindeln in einer bestimmten Winkellage anzuhalten, wozu bisher besondere Schleichganggetriebe und Sperrglieder erforderlich waren.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die drehschaltbaren Kupp­ lungsteile mit ihren Getriebeeinheiten in einem Kupplungs­ träger gelagert sind, der die Spindeltrommel auf ihrer Rück­ seite umgibt und mit dieser verbunden ist. Hierdurch wird der gesamte Raum hinter der Spindeltrommel frei gehalten, so daß der Werkstückvorschub mit Werkstückstangen nicht be­ hindert wird.

Jede Kupplung hat einen axial beweglichen Kupplungsteil, der fest auf einer ersten Kupplungswelle sitzt, welche drehfest und axial verschiebbar in einer hohlen Getriebewelle der zu­ geordneten Getriebeeinheit angeordnet ist und in den Schalt­ stellungen der Spindel mit einer von mehreren Kupplungs­ betätigungsvorrichtungen axial fluchtet, welche im gleichen radialen Abstand von der Spindeltrommelachse wie die Kupp­ lungen in den Schaltstellungen der Spindeln im Spindelstock angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach und entlastet die Spindeltrommel von den Betätigungsvorrich­ tungen für die Kupplungen.

Die Kupplungen sind zweckmäßig Kegelreibungskupplungen, deren axial unverschieblicher Kupplungsteil fest auf einer zweiten Kupplungswelle sitzt, die in einer unter Last radial ver­ schiebbaren Lagerbüchse drehbar gelagert und durch eine Doppel- Kreuzgelenkkupplung oder eine Gelenkwelle mit der Ausgangs­ welle eines Antriebes verbunden ist.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß Fluchtungsfehler zwischen den beiden Kupplungshälften ausgeglichen werden, die im Betrieb durch unterschiedliche Erwärmung der Maschinen­ teile oder durch die wechselnde Belastung der Spindeltrommel auftreten können.

Die Lagerbüchse für die zweite Kupplungswelle kann vorteil­ haft in einem Lagerträger axial unverschieblich und radial federnd gelagert sein. Hierdurch ist es möglich, daß sich die beiden Teile der Kegelreibungskupplung beim Ineinander­ greifen selbsttätig zentrieren und im Betrieb keine Spannun­ gen oder unzulässig hohe Lagerkräfte an den Kupplungsteilen auftreten.

Als Kupplungsbetätigungsvorrichtungen werden zweckmäßig hydrau­ lische Kolben-Zylinder-Einheiten eingesetzt, deren Kolbenstan­ gen durch stirnseitige Öffnungen in den hohlen Getriebewellen auf die ersten Kupplungswellen wirken. Diese Ausbildung ist besonders einfach und wenig störanfällig und erlaubt ein prä­ zises Einrücken der Kupplungen, die vor dem Weiterschalten durch einfache Federkraft wieder ausgerückt werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an einem Ausführungs­ beispiel näher erläutert ist, das den Spindelstock und die hinter ihm angeordneten Antriebsgetriebe für die Werkstück­ spindeln in einem schematischen Teillängsschnitt mit zwei Werkstückspindeln zeigt, von denen die untere mit ihrem An­ trieb gekuppelt und die obere von ihrem Antrieb entkuppelt ist.

Im Spindelstock 10 eines Mehrspindeldrehautomaten ist die Spindeltrommel 11 drehschaltbar gelagert, in der mehrere Werkstückspindeln 12 auf dem Spindelkreis 13 verteilt an­ geordnet sind. Die Spindeln 12 sind vorzugsweise hohl, so daß sie hier nicht näher dargestellte Werkstückstangen auf­ nehmen können, die am hinteren Ende 12 a in die Spindeln 12 in an sich bekannter Weise eingeführt werden.

Jeder Werkstückspindel 12 ist eine Getriebeeinheit 14 zuge­ ordnet, die aus zwei Zahnrädern 15 und 16 bestehen, die mit­ einander kämmen und von denen das eine Getriebezahnrad 15 auf der Spindel 12 und von denen das andere Getriebezahnrad 16 auf einer hohlen Getriebewelle 17 sitzt. Alle Getriebe­ einheiten 14 sind im Kreis in einem Kupplungsträger 18 ge­ lagert, der die Spindeltrommel 11 auf ihrer Rückseite 11 a umgibt und einen größeren Durchmesser hat als die Spindel­ trommel. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, befinden sich die Getriebeeinheiten 14 radial außerhalb der Spindeltrommel 11.

Im Abstand hinter dem Spindelstock 10 ist ein Motorständer 19 angeordnet, der in hier nicht näher dargestellter Weise im Maschinengestell verankert ist. Der Motorständer trägt an seiner Rückseite 19 a so viele Antriebsmotoren 20, wie Werk­ stückspindeln 12 vorhanden sind. Diese Antriebsmotoren 20 sind in den Schalt- oder Arbeitsstellungen der Spindeln 12 auf einem Kreis derart angeordnet, daß sie den Getriebeein­ heiten 14 gegenüberliegen, wenn sich diese in den den Ar­ beitsstellungen der Spindeln 12 entsprechen den Schaltstel­ lungen befinden.

In ihren in der Zeichnung dargestellten Schaltstellungen ist jeder Antriebsmotor 20 mit einer Getriebeeinheit 14 kuppel­ bar. Zu diesem Zweck sind Kupplungen 21 vorgesehen, die als Kegelreibungskupplungen ausgebildet sind und deren axial un­ verschiebliche Kupplungsglocke 22 mit dem Antriebsmotor 20 und deren axial beweglicher Kupplungskegel 23 mit der Getrie­ beeinheit 14 verbunden ist. Der axial bewegliche Kupplungs­ teil 23 sitzt fest auf einer ersten Kupplungswelle 24, die in der hohlen Getriebewelle 17 axial verschieblich gelagert ist und unter der Wirkung einer Druckfeder 25 steht, die be­ strebt ist, den beweglichen Kupplungsteil 23 aus dem axial feststehenden Kupplungsteil 22 auszurücken. Die Hohlwelle 17, die das Getriebezahnrad 16 trägt und im Kupplungsträger 18 mit Lagern 26 drehbar gelagert ist, ist mit der ersten Kupp­ lungswelle 24 undrehbar verbunden, was beispielsweise durch ein Vielkeilprofil dieser Wellen erreicht werden kann.

Den Antriebsmotoren 20 gegenüberliegend sind im Spindelstock 10 Kupplungsbetätigungsvorrichtungen 27 angeordnet, die von hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten gebildet werden, deren Kolbenstangen 27 a aus der Rückwand 10 a des Spindelstockes 10 heraustreten und durch Öffnungen 17 a in den Hohlwellen 17 auf die vorderen Stirnflächen 24 a der ersten Kupplungswellen 24 wirken können.

Die zu den Antriebsmotoren 20 gehörenden, axial unverschieb­ lichen Kupplungsteile 22 sitzen fest auf zweiten Kupplungs­ wellen 28, die mit Lagern 29 in Lagerbüchsen 30 drehbar ge­ lagert sind. Jede Lagerbüchse ist axial unverschieblich, aber radial federnd in einem Lagerträger 31′ untergebracht, der die Lagerbüchse 30 mit Abstand umgibt und an der Vorder­ seite 19 b des Motorständers 19 befestigt ist. Die zweite Kupplungswelle 28 ist an ihrem hinteren Ende 28 a durch eine Gelenkwelle 31 mit der Ausgangswelle 32 des Antriebsmotors 20 verbunden, wobei die Gelenkwelle, die auch eine Zwischenwelle mit zwei Kreuzgelenkkupplungen sein kann, eine Ausnehmung 33 im Motorständer 19 durchgreift.

Wenn die Spindeltrommel 11 weiterschaltet, um die Werkstück­ spindeln 12 in ihre jeweils nächste Arbeitsstellung zu brin­ gen, nehmen die einzelnen Teile die im oberen Teil der Zeich­ nung dargestellte Stellung ein, in der die Kupplungen 21 aus­ gerückt sind und die Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten 27 sich in ihrer eingeschobenen Lage befinden. Beim Weiterschal­ ten der Spindeltrommel 11 dreht sich mit ihr der Kupplungs­ träger 18, so daß jede Getriebeeinheit 14 zum nächsten An­ triebsmotor 20 weiterwandert, während die Spindeln 12 in ihre neue Arbeitsstellung gelangen. Durch Betätigen der Kupplungs­ einheit 27 drücken die Kolbenstangen 27 a gegen die ersten Kupplungswellen 24, so daß sich diese entgegen der Wirkung ihrer Federn 25 axial in der Zeichnung nach links verschie­ ben und ihre Kupplungskegel 23 in die Kupplungsglocken 22 der axial gegenüberliegenden Antriebseinheit eingreifen. Bei Fluchtungenauigkeiten zwischen den Achsen beider Kupplungs­ teile 22 und 23 zentrieren diese Kupplungsteile sich dadurch selbst, daß der axial verschiebliche Kupplungsteil 23 den axial unverschieblichen Kupplungsteil 22 radial verschiebt, bis sich diese beiden Kupplungsteile in festem Eingriff mit­ einander befinden und ihre kegeligen Umfangsflächen fest an­ einander anliegen. Eine solche Radialverschiebung ist möglich, da sich die zweite Kupplungswelle 28 des axial unverschieb­ lichen Kupplungsteiles 22 entgegen der Wirkung der zwischen der Lagerhülse 30 und dem Lagerträger 31 angeordneten Federn radial verschieben kann und die an die Kupplungswelle 28 an­ geschlossene Gelenkwelle die Exzentrizität zwischen der zwei­ ten Kupplungswelle 28 und der Ausgangswelle 32 des Motor­ antriebes 20 kompensiert.

Jede Werkstückspindel 12 kann nun von dem ihr zugeordneten Motorantrieb unabhängig vom Antrieb der anderen Werkstück­ spindeln mit der für sie günstigsten Drehzahl über die Kupp­ lung 21 und die Getriebeeinheit 14 angetrieben werden, wobei es auch möglich ist, während der Bearbeitung die Drehzahl des jeweiligen Antriebsmotors 20 zu ändern oder diesen Antriebs­ motor sogar vollständig stillzusetzen.

Man erkennt aus der Zeichnung, daß die hinteren Enden 12 a der Werkstückspindeln 12 völlig frei sind, so daß sie mit Werk­ stückstangen beschickt werden können, die weder bei der Be­ arbeitung noch beim Weiterschalten der Spindeltrommel behin­ dert werden, da der Raum hinter der Spindeltrommel 11 voll­ ständig frei ist.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind mehrere Ände­ rungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können auch andere Betätigungs­ vorrichtungen zum Einrücken und Ausrücken der Kupplungen ver­ wendet werden, und es ist auch möglich, die Kupplung selbst anders auszubilden.

Claims (7)

1. Mehrspindeldrehautomat mit mehreren Werkstückspindeln, die auf dem Spindelkreis einer drehschaltbaren Spindel­ trommel angeordnet und von denen mindestens einzelne mit verschiedenen Drehzahlen von separaten Antrieben an­ treibbar sind, die hinter der Spindeltrommel ortsfest angeordnet und in den Arbeitsstellungen der Spindeln mit diesen durch Kupplungen verbindbar sind, deren einer Kupplungsteil mit der Ausgangswelle eines Antriebes und deren anderer Kupplungsteil mit einer Spindel verbunden und zusammen mit der Spindeltrommel drehschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (20), ihre Aus­ gangswellen (32) und Kupplungen (21) außerhalb des Spin­ delskreises ( 13) angeordnet sind und daß der jeweils drehschaltbare Kupplungsteil (23) einer Kupplung (21) mit einer der Spindeln (12) durch eine Getriebeeinheit (14) verbunden ist.

2. Automat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (20) in ihrer Drehzahl regelbare Antriebsmotore sind.

3. Automat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehschaltbaren Kupplungsteile (23) mit ihren Getriebeeinheiten (14) in einem Kupplungsträger (18) gelagert sind, der die Spindeltrommel (11) auf ihrer Rückseite (11 a) umgibt und mit dieser verbunden ist.

4. Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Kupplung (14) einen axial beweglichen Kupplungsteil (23) aufweist, der fest auf einer ersten Kupplungswelle (24) sitzt, welche drehfest und axial verschiebbar in einer hohlen Getriebewelle (17) der zu­ geordneten Getriebeeinheit (14) angeordnet ist und in den Schaltstellungen der Spindel (12 ) mit einer von mehreren Kupplungsbetätigungsvorrichtungen (27) axial fluchtet, welche im gleichen radialen Abstand von der Spindeltrommelachse wie die Kupplungen (21) in den Schaltstellungen der Spindeln (12) im Spindelstock (10) angeordnet sind.

5. Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplungen (21) Kegelreibungskupplungen sind, deren axial unverschieblicher Kupplungsteil (22) fest auf einer zweiten Kupplungswelle (28) sitzt, die in einer unter Last radial verschiebbaren Lagerbuchse (30) drehbar gelagert und durch eine Zwischenwelle mit zwei Kreuz­ gelenkkupplungen oder eine Gelenkwelle (31) mit der Aus­ gangswelle (32) eines Antriebes (20) verbunden ist.

6. Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerbüchse (30) für die zweite Kupp­ lungswelle (28) in einem Lagerträger (31′) axial unver­ schieblich und radial federnd gelagert ist.

7. Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplungsbetätigungsvorrichtungen (27) Kolben-Zylinder-Einheiten sind, deren Kolbenstangen (27 a) durch stirnseitige Öffnungen (24 a) in den hohlen Getriebe­ wellen (24) auf die ersten Kupplungswellen (24) wirken.