DE633843C - Selbsttaetige Umsteuerungsvorrichtung, insbesondere fuer Gewindebohrmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Umsteuerungsvorrichtung, insbesondere für Gewindebohrmaschinen, bei der durch eine mit der Arbeitsspindel fest verbundene Mitnehmertatze bei Beendigung des Arbeitsvorganges ein Gesperre ausgelöst wird und eine dadurch frei gewordene Kupplungsfeder zwecks Umsteuerung der Arbeitsspindel vom Vorwärtslauf auf Rücklauf eine Kupplungsmuffe verschiebt.

Diese bekannten Umsteuerungsvorrichtungen sind nur für Gewindebohrmaschinen bestimmt. Eine schnelle Umstellung auf Dreh- und Bohrarbeiten ist mit ihnen nicht möglich.

Erfindungsgemäß ist die selbsttätige Umsteuerungsvorrichtung so getroffen, daß eine von der Arbeitsspindel gehaltene Tatze und durch einen festen Arm geführte Schaltstange vorgesehen sind, welche oben gegen die Wirkung der Kupplungsfeder von einem einstellbaren Kugeigesperre festgehalten werden. Ferner sind unten auf der Schaltstange beiderseits des festen Armes verstellbare Anschläge angebracht, durch die der Hub der Tatze bis zur Auslösung des Gesperres sowie der nach der Auslösung zur Umschaltung der Kupplung folgende Hub der Schaltstange genau eingestellt oder der Hub der Tatze und damit der Arbeitsspindel begrenzt werden kann.

Oberhalb der mit der Arbeitsspindel beweglichen Tatze ist noch ein einstellbarer Anschlag auf der Schaltstange vorgesehen, durch den nach Beendigung des Rücklaufes der Arbeitsspindel mit Hilfe der Tatze die Schaltstange entgegen der Wirkung der Kupplungsfeder zurückgeführt wird, derart, daß der Antrieb für die Arbeitsspindel dadurch ausgerückt wird.

Dank dieser selbsttätigen Umsteuerungsvorrichtung wird erfindungsgemäß die Mög- Hchkeit erzielt, mit ein und derselben Schaltstange verschieden große Längen der Werkstücke zu bohren oder mit Gewinde zu versehen. Durch Anordnung von Stufenscheiben können harte und weiche Metalle mit verschieden großen, der Beschaffenheit des Werkstoffes angepaßten Schnittgeschwindigkeiten bearbeitet werden. Es können auch Blindlöcher verschiedener Länge hergestellt werden, nach deren Fertigstellung die Arbeitespindel an einem weiteren Vorschub durch einen Anschlag der Schaltstange selbsttätig verhindert wird, auch wenn die Arbeitsspindel weiter umläuft. Nötigenfalls kann die Arbeitsspindel nach einem vorher bestimmbaren Arbeitshub nicht nur an einem weiteren axialen Vorschub gehindert, sondern selbsttätig auch vollständig stillgelegt werden. Beim Gewindebohren, das je nach der Zähl der Stufenscheiben mit entsprechend verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten ausgeführt werden kann, wird nach der Fertigstellung

des Gewindes die Arbeitsspindel vom langsamen Arbeitslauf selbsttätig und mit Hilfe eines Kugelgesperres und "einer Kupplungs-; feder augenblicklich auf schnellen Rücklauf umgeschaltet. Nach Beendigung des Rüc1<t laufes kann mit Hilfe eines weiteren, obeib halb der Tatze befindlichen Anschlages durch die Schaltstange entgegen der Wirkung der Kupplungsfeder der Umlauf der Arbeitsspindel selbsttätig ausgeschaltet werden. Die verschiedensten Arbeitsgänge können also mit derselben Maschine durchgeführt werden. Die Umstellung der Maschine beim Übergang vom Bohren zum Gewindeschneiden oder umgekehrt kann augenblicklich und durch einfaches Verstellen der Anschläge längs der Schaltstange vorgenommen werden.

Die Zeichnungen zeigen als Ausführungsbeispiel in

Fig. ι eine Gesamtansicht der Werkzeugmaschine,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Maschinenkopf,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Sperr-Vorrichtung nach der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den schwenkbaren Maschinentisch,

Fig. 5 bis 7 die Kupplungs-' und Entkupplungsvorrichtung in verschiedenen Betriebs-Stellungen,

Fig. 8 bis 11 die Anschläge zum Steuern der Kupplung in verschiedenen Betriebsstellungen,

Fig. 12 einen Längsschnitt durch ein Gewindeschneidfutter.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel besitzt die Maschine wie gewöhnlich (Fig. 1) einen Fuß ι, in dessen Muffe 2 eine vorzugsweise hohe und schwenkbare Säule 3 steckt. Die Säule 3 trägt oben den Maschinenkopf 4, in welchem sich das Antriebswerk für die senkrechte Arbeitsspindel 5 befindet. Diese ist oberhalb eines einstellbaren Werkstücktisches 6 angeordnet.

- Der Antrieb der Arbeitsspindel 5 erfolgt von einem Motor 7 aus, der in beiden Drehrichtungen umlaufen kann und vom Kopf 4 getragen wird, und mittels zweier Reihen von Stufenscheiben 8 und 9 mit beispielsweise drei Geschwindigkeiten. Eine aus einer Leerlaufscheibe 10 und einer Festscheibe 11 bestehende Einschaltvorrichtung ist in der Übertragung eingebaut.

Die Stufenscheibe 9 ist auf einer waagerechten Welle 12 aufgekeilt, die gemäß Fig. 2 in Kugellagern 13 mit tiefen Kehlen sich dreht, um besser die radialen Und axialen Beanspruchungen aushalten zu können. Nach der Arbeitsspindel 5 zu endigt sie in einem fest aufgekeilten Kegelrad 14. Außerdem trägt sie ein fest aufgekeiltes Zahnrad 15, mit welchem ein auf einer Hilfswelle 17 gleitendes Schieberitzel 16 in Eingriff kommen Ä%ann. Die Hilfswelle 17 ist vorzugsweise in ^jläjgellagern 18 im Gestell angeordnet. Der rjf||mb des Schieberitzels 16 auf der Hilfs-S^wf^lle 17 wird vorzugsweise über Kugellager *iij mittels einer auf einer Welle 21 angelenkten Stellgabel 20 gesichert. Das Gabelende besitzt einen Schiebestift oder irgendein anderes Sperrmittel zum Festhalten im Gestell. Am Ende der Hilfswelle 17 ist ein kegeliges Ritzel 23 aufgekeilt. Wenn das Schieberitzel 16 mit dem Zahnrad 15 in Eingriff steht, werden beide Kegelräder 23 und 14 gleichzeitig im gegenläufigen Drehsinn, jedoch mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben, die vom Verhältnis der Durchmesser des Zahnrades 15 und des Ritzels 16 abhängen. Das Kegelrad 23 dreht sich z. B. doppelt so schnell wie das Ritzel 14. Letzteres ist beständig mit einem Kegelrad 24 in Eingriff, das mit einer im Gestell mittels tiefkegeliger Kugellager 26 getragenen Hülse 25 verbunden ist. Ebenso steht auch das Kegelrad 23*beständig mit einem zweiten Kegelrad 27 in Eingriff, das mit einer im Gestell unter Vermittlung von gleichartigen Kugellagern 29 getragenen Hülse 28 verbunden ist.

Die beiden Hülsen 25 und 28 haben übereinstimmende Achsen und dienen als Führungen für die Arbeitsspindel 5 vorzugsweise unter Vermittlung von Büchsen 30 und 31.

Jedes der beiden Ritzel 24 und 27 kann durch eine Kupplungsmuffe 32 mit der Arbeitsspindel 5 gekuppelt werden. Die Kupplungsmuffe 32 trägt zwei Klauen, die mit Klauen der Hülsen 25 und 28 in Eingriff kommen können. Der Abstand zwischen den Hülsen 25 und 28 ist so gewählt, daß die Kupplungsmuffe 32 entweder nur mit der oberen Hülse 28 (Fig. J) oder mit keiner der beiden Hülsen (Fig. 6) oder nur mit der unteren Hülse 25111 Eingriff steht (Fig·. 3 bis 5).

Die Kupplungsmuffe 32 wird vorzugsweise unter Vermittlung eines Kugeldrucklagers 33 (Abb. 2) durch eine um eine Achse 35 schwingende Gabel 34 hin und her bewegt. Diese ist mit ihrem anderen Ende in einem Rahmen 36

elagert, der seinerseits durch zwei im Gestell gleitende senkrechte Schaltstaugen 37 und 38 geführt ist.

Eine zwischen der oberen Fläche des Rahmens 36 und einem einstellbaren Schraub-Stöpsel 40 (Fig. 2) angeordnete Feder 39 ist bestrebt, den Rahmen 36 nach abwärts zu drücken und sodann durch Schwingen der Gabel 34 im Sinne des Pfeiles f¹ die Kupplungsmuffe 32 und damit die Arbeitsspindel 5 selbsttätig mit dem schnell laufenden oberen Ritzel 27 zu kuppeln.

Die Schaltstange 38 trägt an ihrem oberen Ende eine Muffe 41 (Fig. 2 und 3), die im Gestell gleitet. Die Muffe 41 hat eine Ringnut 42, in welche eine oder mehrere Kugeln 43 eintreten können, sobald sie in den Bereich der Ringunt 42 gekommen sind. Die Kugeln 43 stecken in waagerechten, vom Gestell getragenen Röhren 44. Federn 45 mit mittels Schrauben 46 verstellbarer Spannkraft drücken die Kugeln 43 gegen die Muffe 41. Die Ringnut 42 hat vorzugsweise einen geringeren Durchmesser wie die Kugeln 43, um ein Klemmen der Kugeln 43 darin zu verhindern.

Durch diese Vorrichtung ist eine Verriegelung der Muffe 41 und daher auch der Schaltstange 38 und des Rahmens 36 möglich. Die Ringnut 42 ist so gegenüber dem Rahmen 36 angeordnet, daß während der Verriegelung die Kupplungsmuffe 32 und daher auch die Arbeitsspindel 5 mit dem langsam laufenden, unteren Kegelrad 24 gekuppelt sind (Abb. 2 und 5). Durch die Stellschrauben 46 kann der Druck der Federn 45 auf die Kugeln 43 so geregelt werden, daß der im Längssinne auf die Schaltstange 38 zum Zweck der Entriegelung ausgeübte Druck einen beliebigen bestimmten Wert hat, der sehr gering oder auch verhältnismäßig groß sein kann. Die über die ganze Länge mit einem Feingewinde versehene Schaltstange 38 trägt vier Anschläge 47, 48, 49 und 50; die beiden ersten, 47 und 48, bestehen z. B. aus einer Mutter mit Gegenmutter und die anderen, 49 und 50, aus zwei einfachen Muttern. Die beiden ersten Anschläge 47 und 48 können mit einer von der Arbeitsspindel 5 getragenen Tatze 51 und die beiden anderen Anschläge 49 und 50 mit einem Auge 52 des Gestelles zusammenwirken, in welchem das untere Ende der in einem Anschlagring 53 endigenden Schaltstange 38 gleitet.

Die Höhenverstellung der Arbeitsspindel 5 erfolgt entweder von Hand oder selbsttätig. Im Ausführungsbeispiel ruht die Arbeitsspindel 5 (Fig. 2) mittels zweier unterer Kugellager 54 und des Kugellagers 55 in einem Teil 56, das die Tatze 51 trägt. Das Kugellager 55 kann durch ein kegeliges Rollenlager ersetzt werden, das eine Regelung des Lagerspieles erlaubt. Das Teil 56 trägt eine mit einem Ritzel 58 kämmende senkrechte Zahn stange 57. Das Ritzel 58 ist in bekannter Weise mit einem Handknebel 59 verbunden, und zwar unter Vermittlung eines Federgehäuses 60 mit Spiralfeder.

Durch Drehen des Knebels 59 werden nach

Spannung der Spiralfeder das Ritzel 58 und infolgedessen die Zahnstange 57 und die Arbeitsspindel 5 nach unten mitgenommen. Die Freigabe des Knebels 59 bewirkt selbsttätig die Entspannung der Spiralfeder und die Rückführung der.Arbeitsspindel 5 nach oben. Endlich kann der Tisch 6 (Fig. 1 und 4), auf welchem das Werkstück in bekannter Weise aufgespannt wird, sich um die Achse x-x in einer Hülse 61 drehen und mittels einer Schraube 62 in seiner jeweiligen Lage festgestellt werden. Die Hülse 61 kann ihrerseits um die waagerechte Achse Y-Y gedreht und durch eine Schraube 63 festgeklemmt werden. Eine Knagge 64 mit Feder 65 in der Hülse 61 sichert eine geeignete Stellung des Tisches 6 um die Achse Y-Y, indem sie in eine der Aussparungen 66 eintritt, die in gleichmäßigen Abständen auf der Fläche 67 einer Trägerschelle 68 verteilt sind. Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn die Kupplungsmuffe 32 mit der Hülse 25 des Kegelrades 24 (Fig. 2 und 5) So gekuppelt ist, wird die Arbeitsspindel 5 mit der Geschwindigkeit der Welle 12 angetrieben, das heißt mit einer der drei durch die Stufenscheiben 8 und 9 gegebenen Geschwindigkeiten. In dieser Stellung läuft die Welle 17 leer. Wenn hingegen die Kupplungsmuffe 32 mit der Hülse 28 des Kegelrades 27 gekuppelt ist, werden die drei vorerwähnten Geschwindigkeiten entsprechend dem übersetzungsverhältnis des Zahnrades 15 und des Schieberitzels 16 übersetzt. Die Welle 17 läuft entgegen der Drehrichtung der Welle 12 um. Da jedoch der Motor 7 umgeschaltet werden kann, verfügt man in beiden Drehrichtungen über sechs Geschwindigkeiten für die Arbeitsspindel 5. Mit vierstufigen Scheiben wären es acht Geschwindigkeiten.

Für die einfache Bohrung benutzt man bei hartem Metall eine der drei kleinen Geschwindigkeiten. Das Schieberitzel 16 ist dabei aus- _loo gekuppelt. Die Kupplungsmuffe 32 wird in Eingriff mit der Hülse 25 gebracht und erhalten (Fig. 2 und 5). Hierzu werden die Anschläge 49 und 50 mit dem festen Arm 52 in Berührung gebracht (Fig. 9). Der Anschlag 50 legt sich am Ende der Schaltstange 38 gegen ein Plättchen 53. Der Anschlag 48 wird gegen den Anschlag 49 gebracht, um der Tatze 51 der Arbeitsspindel 5 einen möglichst großen Hub zwischen den Anschlägen 47 und n₀ 48 zu lassen. Der Anschlag 47 liegt derart, daß, wenn die Tatze 51 sich gegen ihn legt, die Arbeitsspindel 5 sich in ihrer höchsten Stellung befindet. Die Maschine wird dann wie eine gewöhnliche Bohrmaschine arbeiten, wenn die Arbeitsspindel 5 mittels des Knebels 59 bewegt wird.

Zum Bohren von Weichmetall kann eine der drei großen Geschwindigkeiten benutzt werden; in diesem Falle wird nach der Umschaltung des Motorganges die Kupplungsmuffe 32 mit der Hülse 28 des Kegelrades 27

in Eingriff gebracht und erhalten. Hierzu werden die Anschlage 49 und 50 mit dem festen Arm 52 in Berührung gebracht, jedoch wird der Anschlag 50 (Fig. 8) am Ende der S Schaltstange 38 in genügender Entfernung χ vom Plättchen 53 gehalten, um ein vollständiges Ausschwingen der Gabel 34 in der Pfeilrichtung f¹ (Fig. 2) hervorzurufen.

Soll mit einer der großen Geschwindigkeiten ein Blindloch gebohrt werden, so werden die Anschläge 49 und 50 wie im vorhergehenden Falle belassen. Hingegen wird der Anschlag 48 auf der Schaltstange 38 derart hochgedreht (Fig. 10), daß der Abstandy (Fig. 2) zwischen dem Anschlag 48 und der Unterfläche der mit dem Anschlag 47 in Berührung gebrachten Tatze 51 der zu bohrenden Tiefe entspricht. Die Schaltstange 38 wird durch die Anschläge 49 und 50 festgelegt. Wenn nun die Tatze Si beim Niedergang auf den Anschlages auftrifft, so wird die Arbeitsspindel 5 in ihrem Niedergang aufgehalten, selbst wenn sie weiter umläuft. Es wird in. gleicher Weise mit den drei kleinen Geschwindigkeiten verfahren.

Beim Gewindeschneiden kann der niedergehende Arbeitsschub eine der drei kleinen Geschwindigkeiten erfordern. Jedoch ist es . erwünscht, daß der Rücklauf sich schnell vollzieht. Tn diesem Falle sind die Anschläge wie in Fig. 11 angeordnet. Der Anschlag 50 wird an das Ende der Schaltstange 38 bis an das Plättchen 53 zurückgeführt, während der Anschlag 49 gegen den Anschlag 48 geführt ist, der eine solche Stellung einnimmt, daß der Hub y (Fig. 2) genau der mit Gewinde zu versehenden Länge entspricht. In dieser Stellung sind die Kugeln 43 in die Ringnut 42 der Muffe 41 eingetreten. Die Maschine wird in Gang gesetzt, und der Gewindebohrer schraubt sich in das Werkstück, wobei die Arbeitsspindel 5 niedergeht. Dieser Niedergang vollzieht sich über eine Länge y. Dann trifft die Tatze 51 auf den Anschlag 48 auf, zieht die Schaltstange 38 nach unten. und drückt dabei die Kugeln 43 aus der Nut 42. Der Rahmen 36 geht dann plötzlich unter der Einwirkung der Kupplungsfeder 39 herab und die Kupplungsmuffe 32 herauf. Diese kommt dabei mit der Hülse 28 des Kegelrades 27 in Eingriff. Die Arbeitsspindel 5 drehtf sich sofort im rückläufigen Sinne mit großer Geschwindigkeit, und unter der Einwirkung des sich aus dem soeben* geschnittenen Gewinde herausschraubenden Gewindebohrers geht die Arbeitsspindel S samt dem Werkzeug mit großer Geschwindigkeit hoch.

Natürlich muß, damit die Tatze 51 den

Anschlag 48 und die Schaltstange 38 mit-

ffo nehmen kann, die Verriegelungsspannung der Kugeln 43 geringer sein als die Festigkeit der Gewindegänge des Werkstückes oder ■ Werkzeuges. Andernfalls würde, da die Spindel·, durchi den Anschlag 48 festgelegt ist, das Werkstück oder das Werkzeug zerstört. Die Verriegelungsspannung wird daher in jedem Falle mittels der Schraube 46 (Fig. 3) festgelegt.

Anstatt eine Kupplung für einen schnellen Rücklauf hervorzurufen, kann in manchen Fällen auch eine einfache Stillegung der Arbeitsspindel 5 nach dem Arbeitshub y erwünscht sein. In diesem Falle wird der Anschlag 49 in eine solche Stellung gebracht, daß er den festen Arm 52 erreicht, wenn die Schaltstange 38 unter der Einwirkung der Kupplungsfeder 39 heruntergeht und der Vorschub der Schaltstange ungefähr den Wert x\i (Fig. 8) erreicht hat. In diesem Augenblick wird die Kupplungsmuffe 32 entkuppelt.

In Fig. 12 ist ein Gewindeschneidfutter 69 gezeigt, an welchem eine Schneidkluppe 70 mittels Schrauben 71 befestigt ist und welches einen äußeren Becher 72 für die Aufnähme des Schmieröls trägt. Dieser Becher 72 steht durch Leitungen 73 mit dem mittleren Hohlraum 74 in Verbindung, durch den der mit Gewinde zu versehende Teil geführt wird. '

Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die beschriebenen und gezeigten Ausführungsfo'rmen, die nur beispielsweise gewählt wurden. Die Maschine könnte insbesondere mehrere Spindeln aufweisen, die in verschiedenen Sinnen und mit verschiedenen Geschwindigkeiten sich drehen.

Claims (1)

1. Patentanspbüche:

   i. Selbsttätige Umsteuerungsvorrichtung, insbesondere für Gewindebohrmaschinen, bei der durch eine mit der Arbeitsspindel fest verbundene Mitnehmertatze bei Beendigung des Arbeitsvorganges ein Gesperre ausgelöst wird _los und eine dadurch frei gewordene Kupplungsfeder zwecks Umsteuerung der Arbeitsspindel von Vorwärtslauf auf Rücklauf eine Kupplungsmuffe verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die von der Arbeitsspindel (5) gehaltene Tatze (51) und durch einen festen Arm (52) geführte Schaltstange (38) vorgesehen ist, welche oben gegen die Wirkung der Kupplungsfeder (39) von einem einstellbaren Kugeigesperre (42 bis 46) festgehalten ist, daß unten auf der Schaltstange (38) beiderseits des festen Armes (52) verstellbare Anschläge (48, 49, 50) angebracht sind, durch die der Hub der Tatze (51) bis zur Auslösung des Kugelgesperres (42 bis 46) sowie der

   nach der Auslösung zur Umschaltung der Kupplung (24, 27, 32) folgende Hub der Schaltstange (38) genau eingestellt oder der Hub der Tatze (51) und damit der Arbeitsspindel (5) begrenzt werden kann. 2. Selbsttätige Umsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der mit der Arbeitsspindel (5) beweglichen Tatze

   (51) noch ein einstellbarer Anschlag (47) auf der Schaltstange (38)· vorgesehen ist, durch den nach Beendigung des Rück-, lauf es der Arbeitsspindel (5 J mit Hilfe der Tatze (51)' die Schaltstange (38) entgegen der Wirkung der Kupplungsfeder (39) zurückgeführt wird, derart, daß der Antrieb für die Arbeitsspindel (5) dadurch ausgerückt wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen