DE4036449A1 - Mehrfachspindel-stangenbearbeitungsmaschine - Google Patents
Mehrfachspindel-stangenbearbeitungsmaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Drehmaschinen und ins
besondere eine Mehrfachspindel-Stangenbearbeitungsma
schine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine Mehrfachspindel-Stangenbearbeitungsmaschine umfaßt
eine Mehrzahl von Arbeitsspindeln (typischerweise vier,
sechs oder acht), die in einem zylindrischen, schaltbaren
Spindelträger parallel zueinander angeordnet sind. Das zu
bearbeitende Stangenmaterial wird an einem Ende durch
eine Spannpatrone oder dergleichen in der Arbeitsspindel
festgehalten und an seinem anderen Ende mittels eines Ma
terialaufnehmers, der mit dem Spindelträger gekoppelt und
mit diesem schaltbar ist, gelagert. Das in den Spindeln
gehaltene Stangenmaterial wird zusammen mit dem Spindel
träger an aufeinanderfolgende Arbeitsstationen periodisch
weitergeschaltet, um so am Stangenmaterial verschiedene
Bearbeitungsvorgänge auszuführen und es schließlich in
Form von Werkstücken abzuschneiden.
Die Spindeln einer Mehrfachspindel-Stangenbearbeitungsma
schine des Standes der Technik werden über einen Getrie
bezug, der sämtliche Arbeitsspindeln mit der gleichen Ge
schwindigkeit dreht, mittels eines einzigen Motors ange
trieben. Daher arbeiten verschiedene Schneidewerkzeuge in
verschiedenen Arbeitsstationen wegen der gleichen Ge
schwindigkeit sämtlicher Spindeln mit einer Geschwindig
keit, die kleiner als die optimale Schneidegeschwindig
keit ist. Dies hat eine Beeinträchtigung der Leistungsfä
higkeit und der Qualität der Bearbeitung zur Folge.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Mehrfachspindel-Stangenbearbeitungsmaschine mit hoher
Leistungsfähigkeit zu schaffen, bei der die Mehrzahl der
Spindeln schaltbar ist, jede Spindel in bezug auf jede
andere unabhängig angetrieben werden kann und jede Spin
del an einen anderen Antriebsmotor weitergeschaltet und
mit diesem gekoppelt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Mehrfachspindel-Stangenbear
beitungsmaschine der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß
gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des An
spruches 1.
Erfindungsgemäß kann jeder Antriebsmotor so gesteuert
werden, daß er für die spezielle Drehaufgabe an der be
treffenden Arbeitsstation mit geeigneter Geschwindigkeit
läuft, wobei seine Geschwindigkeit selbst während der Be
arbeitung unabhängig von den anderen Antriebsmotoren
schnell oder allmählich geändert werden kann. Dadurch
kann die Maschine an allen Arbeitsstationen mit der opti
malen Geschwindigkeit arbeiten. Dies hat eine höhere Pro
duktqualität und eine gesteigerte Leistungsfähigkeit der
erfindungsgemäßen Maschine zur Folge.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher
erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Mehr
fachspindel-Stangenbearbeitungsmaschine;
Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig.
1;
Fig. 3 einen den Antrieb einer Spindel erläuternden
Teilschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Maschine, wobei
zur Erläuterung ein Teil des Gehäuses aufge
schnitten ist;
Fig. 5 einen Teilschnitt entlang der Linie 5-5 in Fig.
1;
Fig. 6 einen Teilschnitt zur Darstellung von Einzelhei
ten des durch die unterbrochene Linie 6 bezeich
neten Bereichs in Fig. 3; und
Fig. 7 einen detaillierten Teilschnitt ähnlich demjeni
gen von Fig. 6, wobei jedoch der Antriebsmotor
ausgekuppelt ist.
Die im folgenden beschriebene bevorzugte Ausführungsform
stellt keine Begrenzung der vorliegenden Erfindung dar.
Sie dient vielmehr dazu, den Fachmann zu befähigen, die
Lehre der Erfindung anzuwenden.
Die erfindungsgemäße Mehrfachspindel-Stangenbearbeitungs
maschine 10 wird allgemein in den Fig. 1 bis 4 erläutert.
Eine derartige Maschine besitzt eine CNC-Schalttafel 16
und umfaßt einen Spindelträger 25 mit einer Mehrzahl (im
vorliegenden Fall: vier) von Arbeitsspindeln 24. Der
Spindelträger 25 ist in eine große Bohrung eines Gehäuses
18 eingepaßt und mit einem Materialaufnehmer 13, der in
einem Gestell 12 gelagert ist, gekoppelt. Wie in der In
dustrie allgemein üblich, wird Stangenmaterial 19 durch
eine an der rechten Seite der Spindel vorgesehene (nicht
gezeigte) Spannpatrone oder dergleichen gehalten und an
seinem anderen Ende im Materialaufnehmer 13 mittels
(nicht gezeigter) Lagerbuchsen unterstützt. Die Lager
buchsen drehen sich mit der Stange, so daß während des
Laufs der Maschine eine ruhige und stabile Unterstützung
geschaffen wird.
Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt die Maschine 10 eine Mehr
zahl von Spindeln 24, die in einer zum Materialaufnehmer
13 ausgerichteten Anordnung durch den Träger 25 gehalten
werden. Die Spindeln 24 dienen der Drehung des Stangenma
terials 19 während des Drehvorgangs. Wie am besten aus
Fig. 6 ersichtlich, ist der Träger 25 durch Lager 60 und
61 drehbar unterstützt. Um den Träger 25 erstreckt sich
ein Hohlrad 62, das mit einem (nicht gezeigten) Antrieb
verbunden ist, damit der Träger in bezug auf das Gehäuse
18 so geschaltet werden kann, daß die Spindeln 24 in Aus
richtung zu den nachfolgenden Arbeitsstationen positio
niert werden. Zwischen dem Träger 25 und dem Rahmen des
Gehäuses 18 ist eine Hirth-Kupplung 63 befestigt, die
einander gegenüberliegende Zahnräder 64 und 66 besitzt.
Die Zahnräder 64 und 66 greifen ineinander, wenn sich der
Träger 25 in seiner Arbeitsposition, wie sie in Fig. 6
gezeigt ist, befindet, damit der Träger während des Dreh
vorgangs in eine Drehbewegung versetzt wird. Der Aufbau
der Spindel 24, wie er in Fig. 3 erläutert wird, ist in
soweit in der Industrie allgemein gebräuchlich, so daß
Einzelheiten des Aufbaus der Spindel 24 im folgenden
nicht weiter beschrieben wird.
Erfindungsgemäß wird jede Spindel 24 durch eine eigene,
von den anderen getrennte Antriebsvorrichtung 26 gedreht.
Selbstverständlich kann jede Antriebsvorrichtung 26 den
gleichen Aufbau besitzen, so daß sich die Antriebsvor
richtungen nur durch ihre Orientierung und Anordnung in
bezug auf jede Spindel 24 unterscheiden; daher wird nur
eine derartige Antriebsvorrichtung 26 ausführlich be
schrieben. Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt jede Antriebs
vorrichtung 26 einen eigenen Elektromotor 28 mit va
riabler Geschwindigkeit, der durch die CNC-Steuerung 16
gesteuert wird und dessen Antriebswelle 29 über eine fle
xible Kupplung 30 mit einer Welle 32 verbunden ist. Die
Welle 32 ist in am Rahmen des Gehäuses 18 abgestützten
Lagern 33 gelagert und trägt ein Zahnrad 34. Das Zahnrad
34 greift in ein Zahnrad 36 ein, das an der Antriebswelle
37 einer Kupplungsvorrichtung 38 befestigt ist. Die Kupp
lungsvorrichtung 38 umfaßt zwei Kupplungsplatten 40 und
42 und ist in der Industrie allgemein gebräuchlich. Sie
ist vom Rahmen des Gehäuses 18 unterstützt. Die Platte 40
ist mit dem Zahnrad 36 verbunden. Die Platte 42 ist mit
tels einer Welle 44 mit einem Zahnrad 46 verbunden. Die
Welle 44 ist in Lagern 57 am Träger 25 gelagert. Das
Zahnrad 46 greift in ein Zahnrad 48 ein, das mit einer
Welle 50 verbunden ist. Die Welle 50 ist in Lagern 59 am
Träger 25 unterstützt. Mit der Welle 50 ist außerdem ein
Zahnrad 52 verbunden, das in ein Hohlrad 54 eingreift,
welches an der Spindel 24 festgekeilt ist, so daß es sich
gemeinsam mit der Spindel 24 dreht. Wenn die Kupplungs
vorrichtung 38 eingeschaltet wird, wird zwischen den
Platten 40 und 42 ein Kraftschluß hergestellt, so daß
über diese Platten aufgrund der Betätigung eines bestimm
ten Motors 28 die Drehbewegung an die über Zahnräder an
gekoppelte Spindel 24 übertragen wird. Wenn die Kupp
lungsvorrichtung 38 ausgeschaltet wird, wird der Kraft
schluß zwischen den Platten 40 und 42 aufgehoben, so daß
die Drehbewegung des Motors in bezug auf die Spindel 24
unterbrochen wird. Die Betätigung der Kupplungsvorrich
tung 38 ist in der Industrie allgemein bekannt und ge
bräuchlich.
Die Anordnung und Orientierung der Zahnräder der Spindel
antriebsvorrichtung 26 ist in Fig. 2 im Querschnitt ge
zeigt. In Fig. 2 ist auch gezeigt, daß für jede einzelne
Spindel eine getrennte Antriebsvorrichtung 26 vorgesehen
ist, so daß jede Spindel mit einer Geschwindigkeit ge
dreht werden kann, die für den an dieser Station ausge
führten Bearbeitungsvorgang geeignet ist.
Ein Kupplungshebel 68 wird mittels eines Schwenkzapfens
70, der am Rahmen des Gehäuses 18 angebracht ist,
schwenkbar unterstützt. Der Hebel 68 umfaßt einen Verbin
dungsbereich 72 und einen Kopfbereich 74. Wie in den Fig.
6 und 7 gezeigt, wird der Kopfbereich 74 in einer im Trä
ger 25 in der Nähe des Hohlrades 62 ausgebildeten, ring
förmigen Rille 71 angeordnet. Der Verbindungsbereich 72
des Hebels 68 wird in eine Nut 76 einer Kolbenstange 78,
die sich mittels eines herkömmlichen Hydraulikzylinders
79 hin und her bewegt, eingepaßt. Die Bewegung der Stange
78 bewirkt eine Schwenkbewegung des Hebels 68, was eine
Verschiebungsbewegung des Trägers 25 zwischen den in den
Fig. 6 bzw. 7 gezeigten Positionen zur Folge hat.
In Fig. 5 ist eine Ansicht der Stirnseite des Arbeitsbe
reichs 14 mit vier Arbeitsstationen gezeigt. An den Sta
tionen I und II sind zwei schräg orientierte, zweidimen
sionale CNC-Läufer angebracht. An der Station III ist ein
senkrecht orientierter, zweidimensionaler Abschneideläu
fer angebracht, während an der Station IV ein Stangenvor
schubelement angebracht ist. An den schräg orientierten
Läufern sind Werkzeug-Revolverköpfe befestigt, die dazu
geeignet sind, verschiedene Bearbeitungsvorgänge auszu
führen. Wenn der Spindelträger gegen den Uhrzeigersinn
weitergeschaltet wird, wird das an die Station IV zuge
führte Stangenmaterial nacheinander an die Stationen I
und II transportiert, an denen verschiedene Bearbeitungs
vorgänge ausgeführt werden, und schließlich als fertigge
stelltes Teil an der Station III abgeschnitten.
Während des Betriebs wird nach dem Laden von Stangenmate
rial in den Materialaufnehmer 13 und nach dem Einklemmen
des Materials in die Spindeln 24 auf in der Industrie be
kannte Weise die Kupplungsvorrichtung 38 betätigt, wo
durch eine Verbindung der Platten 40 und 42 bewirkt wird.
In dieser in Fig. 6 gezeigten Arbeitsposition werden die
Motoren 28 betätigt und die Spindeln 24 gedreht. Um zu
verhindern, daß sich der Träger 25 während der Bearbei
tung des Stangenmaterials 19 dreht, ist die durch die
Zahnräder 64 und 66 gebildete Hirth-Kupplung in der in
Fig. 6 gezeigten Position, in der die Zahnräder 64 und 66
ineinandergreifen und daher einen Kraftschluß herstellen.
Wenn ein Weiterschalten des Trägers 25 gewünscht wird, um
das Stangenmaterial in der darauffolgenden Arbeitsstation
zu positionieren, wird die Kupplungsvorrichtung 38 desak
tiviert, um die Platten 40 und 42 geringfügig voneinander
zu trennen und die Kolbenstange 78 aufgrund der Betäti
gung des Zylinders 79 nach außen zu schieben. Dadurch
wird der Hebel 68 geschwenkt, um den Träger 25 in seine
in Fig. 7 gezeigte Ruhestellung zu schieben, so daß die
Hirth-Kupplung 63 außer Eingriff gelangt und die Zahnrä
der 64 und 66 getrennt werden. Wenn die Hirth-Kupplung 63
außer Eingriff gelangt ist, werden die Kupplungsplatten
40 und 42 einer jeden Antriebsvorrichtung 28 weiter von
einander getrennt. Mit den so getrennten Zahnrädern 64
und 66 und Kupplungsplatten 40 und 42 wird das Schalten
des Trägers 25 mittels eines herkömmlichen (nicht gezeig
ten) Zahnradantriebs, der in das Hohlrad 62 eingreift, um
den Träger 25 weiterzuschalten und die eine Stange tra
genden Spindeln 24 in eine weitere Position zu bringen,
bewerkstelligt. Nachdem die Spindeln 24 des Trägers 25 in
die nächstfolgende Arbeitsstation weitergeschaltet worden
sind, wird die Kolbenstange 78 des Hydraulikzylinders 79
zurückgezogen, wodurch die Zahnräder 64 und 66 erneut in
einandergreifen und die Kupplungsplatten 40 und 42 wieder
in einen geringfügigen Abstand zueinander gebracht wer
den. Wenn dann die Kupplungsvorrichtung 38 erneut betä
tigt wird, wird zwischen den Platten 40 und 42 erneut ein
Kraftschluß hergestellt, wodurch auf die oben beschrie
bene Weise an die Spindeln 24 eine Drehbewegung übertra
gen wird.
Obwohl in der obigen Beschreibung eine Vierspindel-Stan
genbearbeitungsmaschine beschrieben worden ist, ist die
Erfindung selbstverständlich auch auf Bearbeitungsmaschi
nen anwendbar, die eine beliebige Anzahl von Spindeln und
Arbeitsstationen besitzt. Weiterhin ist die Erfindung
selbstverständlich nicht auf die beschriebene besondere
Ausführungsform begrenzt und kann innerhalb des Umfangs
der beigefügten Patentansprüche abgewandelt werden.
Claims (5)
1. Mehrfachspindel-Stangenbearbeitungsmaschine mit
einer Mehrzahl von Spindeln (24), die an einem drehbaren
Träger (25) unterstützt sind, wobei der Träger (25) am
Rahmen eines Gehäuses (18) unterstützt wird und so
schaltbar ist, daß jede der Spindeln (24) an aufeinander
folgenden Arbeitsstationen positioniert werden kann, und
wobei jede Spindel (24) ein Mittel zum Tragen und Fest
halten eines zu bearbeitenden Stangenmaterialstücks (19)
umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mehrzahl von unabhängig drehbaren Antriebs mitteln (28 bis 54), die jeweils eine Spindel (24) dre hen, vorgesehen sind,
jeweils eines der Antriebsmittel (28 bis 54) mit jeweils einer der Spindeln (24) funktional verbunden ist und
jedes Antriebsmittel (28 bis 54) einen am Rahmen des Gehäuses (18) unterstützten Motor (28) umfaßt, der die ihm zugeordnete Spindel (24) unabhängig von den ande ren Spindeln dreht.
daß eine Mehrzahl von unabhängig drehbaren Antriebs mitteln (28 bis 54), die jeweils eine Spindel (24) dre hen, vorgesehen sind,
jeweils eines der Antriebsmittel (28 bis 54) mit jeweils einer der Spindeln (24) funktional verbunden ist und
jedes Antriebsmittel (28 bis 54) einen am Rahmen des Gehäuses (18) unterstützten Motor (28) umfaßt, der die ihm zugeordnete Spindel (24) unabhängig von den ande ren Spindeln dreht.
2. Mehrfachspindel-Stangenbearbeitungsmaschine gemäß
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Motoren
(28) in bezug auf den Rahmen des Gehäuses (18) eine feste
räumliche Beziehung besitzt, jedes Antriebsmittel ein
Kraftübertragungsmittel (38, 40, 42) zum Übertragen der
Drehbewegung vom ihm zugeordneten Motor (28) an die dem
Motor zugeordnete Spindel (24) umfaßt und das Kraftüber
tragungsmittel (38, 40, 42) in eine kraftschlußfreie Po
sition geschoben werden kann, um die Drehbewegung an die
Spindel (24) zu unterbrechen.
3. Mehrfachspindel-Stangenbearbeitungsmaschine gemäß
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertra
gungsmittel eine Kupplung mit einer ersten (40) und einer
zweiten (42) Kupplungsplatte umfaßt, wobei die erste
Kupplungsplatte mit dem Motor (28) und die zweite Kupp
lungsplatte (42) mit dem Träger (25) in einer Drehverbin
dung steht.
4. Mehrfachspindel-Stangenbearbeitungsmaschine gemäß
Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (25)
von den Motoren (28) weggeschoben werden kann, um die
Trennung der ersten (40) von der zweiten (42) Kupplungs
platte und dadurch eine Unterbrechung der Drehbewegung an
die Spindeln (24) zu bewirken.
5. Mehrfachspindel-Stangenbearbeitungsmaschine gemäß
Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Verriegelungsmittel
(63), das mit dem drehbaren Träger (25) funktional ver
bunden ist, um während der Drehbearbeitung des Stangenma
terials (19) eine Drehbewegung des Trägers (25) zu ver
hindern, wobei das Verriegelungsmittel (63) Kraftschluße
lemente (64, 66) enthält, von denen eines (64) mit dem
Träger (25) und das andere (66) mit dem Rahmen des Gehäu
ses (18) verbunden ist, und wobei die Kraftschlußelemente
(64, 66) voneinander getrennt werden, wenn der Kraft
schluß zwischen der ersten (40) und der zweiten (42)
Kupplungsplatte aufgrund des Wegschiebens des Trägers
(25) vom Motor (28) aufgehoben wird, um ein Schalten des
Trägers (25) zu ermöglichen.
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1989
- 1989-07-31 US US07/387,004 patent/US5016334A/en not_active Expired - Fee Related
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1990
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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