DE4036449A1 - Mehrfachspindel-stangenbearbeitungsmaschine - Google Patents

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.

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.