DE60201225T2

DE60201225T2 - Antriebseinheit für eine Mehrzahl von Spindeln

Info

Publication number: DE60201225T2
Application number: DE60201225T
Authority: DE
Inventors: Luigi Reguzzi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: EP1275456A1; US6824334B2; ITMI20011509A1; DE60201225D1; ES2229025T3; US20030012612A1; ITMI20011509A0; EP1275456B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit zum Antrieb einer Mehrzahl von Spindeln gemäß der Präambel von Anspruch 1. Siehe zum Beispiel EP-A-1 055 475.
Bekanntermaßen werden in vielen Industriezweigen konventionell Betriebsspindeln eingesetzt, die nebeneinander angeordnet sind und von einem Spindelschlitten getragen werden, der die Spindeln auf einem zu bearbeitenden Werkstück antreibt.
Bei früheren Anordnungen zum Antrieb von Spindeln werden die Spindeln unabhängig von ihren zugehörigen Bearbeitungsvorgängen oder -erfordernissen angetrieben.
Dementsprechend wird eine vergleichsweise große Menge an Strom verbraucht, und die Spindelantriebseinheit erzeugt einen vergleichsweise hohen Lärmpegel.
Ein weiterer Nachteil ist, dass ein ununterbrochener Antrieb aller Spindeln einen schnellen mechanischen Verschleiß der Spindeln verursacht, wodurch ihre Drehzahl reduziert werden muss und dadurch weniger Maschinenleistung erzielt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist das Ziel der vorliegenden Erfin dung, das oben genannte Problem zu beseitigen, indem eine Antriebseinheit zum Antrieb einer Mehrzahl von Spindeln geboten wird, die eine wesentliche Reduzierung des Verbrauchs von Strom ermöglicht, der erforderlich ist, um die Spindeln entweder pneumatisch oder hydraulisch anzutreiben.
Im Rahmen des oben genannten Ziels besteht ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung darin, eine solche Spindelantriebseinheit zu bieten, die praktisch geräuschlos arbeitet und gleichzeitig weniger mechanischen Verschleiß, eine höhere Drehzahl und dementsprechend eine höhere Leistung aufweist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine solche Spindelantriebseinheit zu bieten, die es ermöglicht, durch größere betriebliche Flexibilität beim Antrieb jeder einzelnen Spindel einfache Wartungsarbeiten der Spindel durchzuführen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine solche Spindelantriebseinheit zu bieten, die sehr verlässlich und sicher in ihrem Betrieb ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine solche Spindelantriebseinheit zu bieten, die durch die Verwendung einfach erhältlicher Elemente und Materialien ohne weiteres in Betrieb genommen werden kann und die darüber hinaus aus rein wirtschaftlicher Sicht sehr wettbewerbsfähig ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die oben genannten Zwecke und Ziele sowie weitere Ziele, die aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, durch eine Antriebseinheit zum Antrieb einer Mehrzahl von Spindeln gemäß Anspruch 1 erzielt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfin dung werden im Folgenden in der detaillierten Beschreibung eines bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen, Ausführungsbeispiels einer Antriebseinheit zum Antrieb einer Mehrzahl von Spindeln ersichtlich, welches beispielhaft, jedoch nicht limitierend in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, wobei:
1 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die die Spindelantriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
2 eine Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Spindelantriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wobei einige der Spindeln betätigt werden;
3 durch eine teilweise Querschnittansicht und eine Seitenansicht eine Spindel des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels mit Haltemitteln zum Halten der Spindel in einer zurückgezogenen Position oder in einer Position außer Betrieb darstellt;
4 eine Seitenansicht ist, die eine Spindel mit einem Haltemittel zum lösbaren Halten der Spindel in ihrer entriegelten Position zum Ermöglichen des Vorschiebens oder Zuführens der Spindel darstellt; und
5 eine weitere Seitenansicht ist, die eine Spindel aus ihrer Seitenansicht und in einer vorgeschobenen oder zugeführten vorderen Position darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Mit Bezug auf die Bezugsnummern der 1 umfasst die Antriebseinheit zum Antrieb einer Mehrzahl von Spindeln 3 gemäß der vorliegenden Erfindung, die im Allgemeinen durch die Bezugsnummer 1 gekennzeichnet ist, einen Spindel tragenden Schlitten 2, der mehrere Spindeln 3 trägt, die entweder hydraulisch oder pneumatisch angetrieben werden können und die nebeneinander in Richtungen angeordnet sind, welche im Wesent lichen parallel zu der Antriebsrichtung des Tragschlittens 2 verlaufen.
Der Tragschlitten 2 wird insbesondere von einer Schnecke 6 angetrieben, die durch einen Zuführungsantriebsmotor 7 in Drehung versetzt wird.
Das Hauptmerkmal der Erfindung ist, dass jede Spindel 3 ausgewählt und unabhängig von den anderen Spindeln angetrieben werden kann.
Der Spindelantrieb wird durch Auswahl-Druckluftzylinder 30 mit festem Hub gesteuert, die so beschaffen sind, dass sie ihre Kolbenstangen 31 in ihrer Hub-Endposition oder Grenzposition verriegeln.
Die Auswahl der zu verwendenden Spindeln 3 wird durch das Bewirken der Zuführung der entsprechenden Druckluftzylinder 30 durchgeführt, wobei die Druckluftzylinder 30 wie angegeben entsprechende Kolbenstangen 31 umfassen.
Während der Zuführoperation bewirkt jeder vorausgewählte Zylinder 30 die Verschiebung eines zugehörigen verschiebbaren Halteelements 35 entlang der Führungen 36 der Spindeln 3, damit diese relativ zu den nicht ausgewählten Spindeln 3 entsprechend nach vorn hervorstehen. Die Spindeln 3 werden unabhängig voneinander durch bürstenlose Motoren 20 angetrieben.
Dementsprechend ist es möglich, nur die Elektromotoren 20 der ausgewählten Spindeln 3 zu betreiben, was zu einer erheblichen Einsparung von Energie führt.
Die Verschiebung der oben genannten Elemente wird auf dem Tragschlitten 2 durchgeführt.
Der Schlitten 2 wiederum wird beim Betrieb der Spindelantriebseinheit zum Antrieb der Spindeln von einer Schnecke 6 vorgeschoben, die durch ein Motoruntersetzungsgetriebe 7, das durch eine Tragschulter 33 getragen wird, angetrieben wird.
Wie dargestellt wird die genannte Schnecke 6 mit einem zugehörigen Innengewinde, das an der Rückseite des Schlittens 2 gebildet wird, in Eingriff gebracht.
Am Ende jedes Bohr- und/oder Fräsvorgangs kann die Antriebseinheit eine hin- und hergehende geradlinige Bewegung entlang entsprechend vorgesehener Führungen 34 durchführen.
In 2, 3, 4 und 5 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Antriebseinheit zum unabhängigen Antreiben einer Mehrzahl von Spindeln 3 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel sieht auch die Verwendung eines Tragschlittens 2 vor, der entlang von Führungen 25 gleiten kann.
Dieser Tragschlitten trägt eine Mehrzahl der Spindeln 3, die nebeneinander angeordnet und so beschaffen sind, dass sie in Richtungen gleiten, die im Wesentlichen parallel zur Antriebsrichtung des Tragschlittens 2 verlaufen.
Der Tragschlitten 2 wird insbesondere von der genannten Schnecke 6 angetrieben, die durch das Motoruntersetzungsgetriebe 7 zum Gleiten entlang der Seitenführungen 25 angetrieben wird.
Der Tragschlitten 2 trägt wiederum eine Mehrzahl von untereinander unabhängigen Spindeln, die auf einem Trägerelement oder Buchsen 21, die starr mit dem Tragschlitten 2 verbunden sind, gleiten können und so beschaffen sind, dass sie durch einen Verriegelungszahn 12 und Gegenzahn 13 an eine feste Wand 22, an der das Motoruntersetzungsgetriebe 7 angebracht ist, arretiert oder verriegelt werden können.
Die Wand 22 umfasst ein Loch, in dem die Schnecke 6 in Eingriff genommen wird, wobei die Schnecke 6 mit einem Hakenelement 13 verbunden wird, das so beschaffen ist, dass es mit einem Haltedornelement 11, das einen zahnförmigen Endabschnitt 12 aufweist, in Eingriff gelangt.
Wie in 2 deutlich dargestellt trägt der Tragschlitten eine Mehrzahl von Spindeln 3, welche jede einen bürstenlosen Motor 20 umfasst. Jede Spindel 3 wird dadurch wahlweise und unabhängig von den anderen Spindeln angetrieben.
Um den oben genannten Antrieb zur Verfügung zu stellen, sind eine Mehrzahl von Haltemitteln zum lösbaren Halten der einzelnen Spindeln in einer zurückgezogenen Position vorgesehen, die im Allgemeinen durch die Bezugsnummer 10 gekennzeichnet sind und die jedes ein Verriegelungsdornelement umfassen, das schwenkbar am Hauptteil der Spindel angebracht ist und ein Hakenelement 12 umfasst, das in lösbarer Weise ein Gegenhakenelement 13 in Eingriff nimmt, welches wiederum an der festen Wand 22 befestigt ist, die mit der Stütze 26 des Schlittens 2 verbunden ist.
Auf das Dornelement 11 wirkt ein Schubkolben 14, der in einem Zylinder 24 in Eingriff genommen ist, welcher ein Einschubelement 15 enthält, das in einem Sitz 16, der auf dem Tragschlitten 2 ausgebildet ist, in Eingriff genommen werden kann, wodurch die zugehörige Spindel 3 starr in ihrer Bewegung mit dem Schlitten 2 gemacht wird, wie in 3 dargestellt.
Um eine Entriegelungsposition zu erzielen und damit jede Spindel zusammen mit dem Schlitten zugeführt werden kann, wird der Einschubkolben 14 betätigt.
Letzterer gelangt in Eingriff mit dem Einschubelement 15 in der Vertiefung 16, wodurch der Schlitten 2 und die Spindel 3 gekoppelt werden und gleichzeitig das Dornelement 11 geschwenkt wird, wodurch der Zahn 12 und Gegenzahn 13 aus ihrer Ineingriffnahme ausgerückt werden.
Unter diesen Bedingungen wird jede gewählte Spindel 3 zusammen mit dem Schlitten 2 zugeführt.
Antriebsmittel zum individuellen Antrieb der einzelnen Spindel 3 stehen darüber hinaus zur Verfügung, wobei die Antriebsmittel so beschaffen sind, dass sie mit der zugehörigen Spindel in einer nach vorn geführten oder vorgeschobenen Position betätigt werden.
Die Antriebsmittel umfassen einen bürstenlosen Motor 20 mit angemessener Kraft, mit dem die Spindel 3 für Bohrplatten und andere Materialien angetrieben werden kann, wie Holz, Kunststoff, Aluminium und dergleichen.
Die Drehzahl jedes einzelnen bürstenlosen Motors 20 ist variabel und wird durch eine speziell vorgesehene Antriebseinheit gesteuert.
Die Drehzahl kann von 0 bis 15.000 U/min variiert werden. Die Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Entfernung von mechanischen Übertragungselementen, die in Antriebseinheiten nach dem bekannten Stand der Technik für den gleichzeitigen Antrieb aller Spindeln verwendet wurden, wobei die oben genannten Probleme entstanden.
Durch die beschriebene Antriebseinheit wird beim Antrieb eines Einschubkolbens 14 das Dornelement 11 aus seiner Ineingriffnahme ausgerückt, wodurch es möglicht ist, die individuell ausgewählte Spindel zusammen mit dem Schlitten 2 anzutreiben.
Wenn im Gegensatz dazu der Kolben 14 deaktiviert wird, gelangt der Zahn 12 des Dornelements 11 in Eingriff mit dem Gegenzahn 13, der an die feste Wand gekoppelt ist, und das Einschubelement 15 wird aus seiner Ineingriffnahme mit dem Sitz 16 ausgerückt.
Unter diesen Bedingungen bewirkt die Zuführung des Schlittens 2 keine Zuführung der zugehörigen Spindel 3.
Unter diesen Bedingungen gelangen des Weiteren die nicht ausgewählten Spindeln 3 durch den Zahn 12 des Dornelements 11 in Eingriff mit dem Gegenzahn 13 und werden in der Wand 22 verankert, wenn der Schlitten 2 vorgeschoben wird.
Dieses Ergebnis kann erzielt werden, da die einzelnen Spindeln entsprechende Stangen 23 umfassen, die auf Buchsen 21 verschiebbar sind, die starr mit dem Tragschlitten 2 verbunden sind.
Da die Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechende bürstenlose Motoren 20 umfasst, bietet sich die Möglichkeit, die Antriebsgeschwindigkeit der verschiedenen Spindeln 3 nach Belieben anzupassen.

Claims

Antriebseinheit (1) für eine Mehrzahl von Spindeln, umfassend einen von einer Schnecke (6) angetriebenen Schlitten, der mehrere Spindeln (3) trägt, die nebeneinander in Richtungen angeordnet sind, welche parallel zu einem Antriebsabschnitt des Schlittens (2) verlaufen; und einen Elektromotor (20), der an jede einzelne Spindel angekoppelt ist und dem Antreiben der Spindel (3) dient, wenn sich die Spindel (3) in einer vorgeschobenen Position relativ zum Elektromotor befindet; dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit lösbare Haltemittel, mit denen jede Spindel (3) lösbar und unabhängig in einer zurückgezogenen Position gehalten wird, sowie ein hin- und hergehende Antriebsmittel (30), mit dem jede Spindel (3) hin- und hergehend angetrieben wird, umfasst, wobei das hin- und hergehende Antriebsmittel (30) mehrere Druckluftzylinder umfasst, die jeweils dem hin- und hergehenden Antreiben einer jeden Spindel dienen, wobei jeder Druckluftzylinder eine Zylinderstange (31) aufweist, die an einer Hub-Endposition der Zylinderstange verriegelt werden kann, wobei die Druckluftzylinder (30) auf der Rückseite der Elektromotoren (20) an geordnet sind, wobei es sich bei den Elektromotoren (20) um drehzahlvariable bürstenlose Elektromotoren (20) handelt, wobei jeder bürstenlose Elektromotor auf der Rückseite einer jeden Spindel (3) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Druckluftzylinder (30) ein verschiebbares Spindelträgerelement (35) verschiebbar so antreibt, dass es an Führungen (36) einer jeden Spindel (3) entlang gleitet, damit jede Spindel (3) relativ zu anderen, nicht ausgewählten Spindeln (3) nach vorn hervorsteht.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede den Schlitten (2) antreibende Schnecke (6) ihrerseits durch ein Motoruntersetzungsgetriebe (7), das durch eine Schulter (33) getragen wird, angetrieben wird.
Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Spindeln (3) auf Stützbuchsen (21) gleiten, die starr mit dem Schlitten (2) verbunden sind und so beschaffen sind, dass sie mittels eines Zahnelements (12) und eines Gegenzahnelements (13) an einer festen Wand (22), an der das Motoruntersetzungsgetriebe (7) angebracht ist, verriegelt werden können.
Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Wand (22) ein Loch umfasst, in dem die Schnecke (6) in Eingriff genommen wird, und dass an die feste Wand des weiteren ein Hakenelement (13) angekoppelt ist, das so beschaffen ist, dass es mit einem Haltedornelement (11), das einen zahnförmigen Endabschnitt (12) aufweist, in Eingriff gelangt.
Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das lösbare Spindelhaltemittel ein Haltedornelement (11) umfasst, das schwenkbar an der Spindel angebracht ist und ein Hakenelement (12) enthält, das in lösbarer Weise ein Gegenhakenelement (13) in Eingriff nimmt, welches an der festen Wand (22) befestigt ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltedornelement (11) durch einen Schubkolben (14) bewegt wird, der in einem Zylinder (24) in Eingriff genommen ist, welcher ein Einschubelement (25) enthält, das in einem Sitz (16), der auf dem Schlitten (2) ausgebildet ist, in Eingriff genommen werden kann.
Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl eines jeden bürstenlosen Motors von 0 bis 15.000 U/min variiert werden kann.
Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit einen Einschubkolben (14) umfasst, der das Hakenelement (12) aus seiner Ineingriffnahme ausrückt, wodurch die gewählte Spindel gemeinsam mit dem Schlitten (2) eine Bewegung vollführen kann.
Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln (3) Spindelstangen (23) umfassen, die in Buchsen (21) gleiten, welche starr mit dem Schlitten (2) verbunden sind.