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Frässpindelantrieb mit auf der Frässpindel angeordneter Schwungscheibe
Bei Fräsmaschinen ist es bekannt, auf der Frässpindel eine fest mit derselben verbundene
Schwungscheibe- anzuordnen, um die Laufruhe des Fräsers zu verbessern und schädliche
Stöße von dem vorgeschalteten Getriebe fernzuhalten. Allgemein erfolgt bei Fräsmaschinen
die Stillsetzung der Spindel dadurch, daß entweder der Motor oder das Getriebe abgebremst
wird. Insbesondere bei schwereren Maschinen sind daher große umlaufende Massen abzubremsen.
Wird nun entsprechend der bekannten Ausführung die Schwungscheibe fest mit der Frässpindel
verbunden, so werden die umlaufenden: Massen noch dadurch vergrößert, daß auch die
Schwungscheibe mit abgebremst werden muß. Man ist daher in der Wahl der Größe der
Schwungscheibe beschränkt, was dazu führt, daß bei der bekannten Anordnung die Schwungscheibe
ihren Zweck nur unvollkommen erfüllen kann.
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Die Erfindung ermöglicht es demgegenüber, die Schwungscheibe beliebig
groß zu wählen, ohne daß die Wirtschaftlichkeit der Fräsmaschine durch übermäßigenEnergieverbrauch
beeinträchtigt wird. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die als
letztes auf die Frässpindel wirkendes Antriebsglied dienende und als Schwungscheibe
ausgebildete Riemenscheibe mit der Frässpindel über eine an sich bekannte, aus einer
mit einer Lamellenkupplung zusammenwirkenden Klauenkupplung bestehenden Synchronisierungskupplung
verbunden ist, die in der entkuppelten Stellung eine Reibungsbremse zum Stillsetzen
der Spindel steuert.
Bei der Ausführung nach der Erfindung kann
bei Stillsetzung der Frässpindel die Schwungscheibe weiterlaufen, so. daß die Größe
derselben ohne Einfluß auf den Abbremsvorgang ist. Die Schwungscheibe kann daher
so bemessen werden, daß sie die durch den zeitlich aufeinanderfolgenden Eingriff
der Fräserschneiden hervorgerufenen Schwingungen aufnehmen und damit ausgleichen
kann. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn mit hartmetallbestückten Fräsern gearbeitet
werden soll, da das Hartmetall bekanntlich neben einer hohen Schnittgeschwindigkeit
eine möglichst gleichmäßige Beanspruchung erfordert.
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Bisher hat man die für das Arbeiten mit Hartinetallschneiden bestimmten
Fräsmaschinen im allgemeinen mit sehr hohen Antriebsleistungen ausgerüstet, so.
daß der Motor eine große Kraftreserve hatte und so ausgleichend wirkte. Dadurch,
daß bei dem Antrieb nach der Erfindung die Aufgabe des Schwingungsausgleichs der
Schwungscheibe zufällt, kann der Antriebsmotor entsprechend kleiner gewählt werden.
Außerdem werden die bisher unvermeidlichen Drehschwingungen nahezu vollständig beseitigt,
so daß die Hartmetallschneiden eine optimale Lebensdauer erreichen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß beim Stil.lsetzen
nur die Frässpindel, also eine geringe Schwungmasse, abgebremst zu werden braucht.
Es ist daher bei sehr rascher Bremswirkung eine niedrige Bremsleistung erforderlich.
Die gesamten Antriebsteile können bei stillstehender Arbeitsspindel weiterlaufen,
so daß häufiges Anfahren des Elektromotors und die durch die dabei auftretenden
Stromspitzen verursachten momentanen Netzbelastungen entfallen. Der Antrieb braucht
nur bei längeren Arbeitspausen stillgesetzt zu werden.
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Noch ein weiterer Vorteil ergibt sich schließlich aus der Verbindung
der Synchronisierungskupplun,g mit einer Klaiienkupplung für den Spindelantrieb.
Hierdurch wird einerseits ein stoßloses Anfahren der Spindel und andererseits eine
formschlüssige Verbindung der Spindel mit ihren Antriebselementen erzielt, die eine
sichere Drehmomentverbindung beim Arbeiten gewährleistet.
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Bei Verwendung von Hartmetallmesserköpfen wird die letzte Antriebsstufe
bei schnell laufenden Spindeln vorzugsweise als Riementrieb ausgebildet. Dadurch
ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Riemen trotz größerer Schalthäufigkeit
als sonst durch das häufige Anlaufen nicht belastet werden.
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Die Einzelmerkmale der Erfindung sind an sich bekannt. Schutz wird
daher nur für die beanspruchte Kombination begehrt.
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So ist beispielsweise bei einer Drehbank bekannt, das als Riemenscheibe
ausgebildete letzte Antriebsglied der Spindel mit dieser durch eine Lamellenkupplung
zu verbinden. Bei ausgerückter Kupplung wird durch eine Reibungsbremse die Spindel
abgebremst. Die Übertragung dieses bei Drehbänken bekannten Antriebes auf Fräsmaschinen
ist nicht ohne weiteres möglich, da bei einer Fräsmaschine aus Sicherheitsgründen
eine formschlüssige Verbindung zwischen der Fr ässpindel und ihremAntrie b vorhanden
sein muß und eine Lamellenkupplung dieserBedingung nicht genügt. Außerdem war die
Riemenscheibe der vorbekannten Einrichtung nicht als Schwungscheibe ausgebildet.
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Ferner ist es bekannt, in einem Frässpindelantrieb eine Schwungscheibe
mit Lamellenkupplung und Bremsfläche anzuordnen. In diesem Fall ist jedoch die Schwungscheibe
nicht unmittelbar, sondern über ein zwischengeschaltetes Rädergetriebe mit der Frässpindel
verbunden und hat daher keinen Einfluß auf die Laufruhe der Spindel.
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Schließlich ist es auch bekannt, einen Energiespeicher in Form einer
Schwungmasse mit einem nur periodisch zu betreibenden Verbraucher über ein stufenlos
regelbares Übersetzungsgetriebe zu verbinden und durch entsprechendes Schalten des
Getriebes bei Stillsetzung des Verbrauchers die. Energie desselben auf die Schwungscheibe
sowie beim Wiederanfahren des Verbrauchers von der Schwungmasse auf den Verbraucher
zu übertragen. Dabei war unter anderem vorgesehen, zwischen der Schwungmasse und
ihrer Welle eine Freilaufkupplung anzuordnen. Da in diesem Fall eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen Verbraucher und Schwungmasse nur in einer Richtung besteht,
war eine weitere Verbindung zwischen Schwungmasse und Welle in Form einer Synchronisierungskupplung
vorgesehen, die aus einer Klauenkupplung mit vorgeschalteter Reibungskupplung bestand,
wobei die Reibungskupplung noch die zusätzliche Aufgabe hatte, die Restenergie des
Verbrauchers durch Abbremsen zu vernichten. Diese Verhältnisse sind jedoch schon
darum nicht auf einen Frässpindelantrieb zu übertragen, weil die Zwischenschaltung
eines stufenlos regelbaren Getriebes zwischen Schwungmasse und Verbraucher (in diesem
Fall der Frässpindel) zum Zweck der Energieübertragung von Frässpindel auf Schwungmasse
und umgekehrt keinen Sinn hätte und außerdem, ähnlich wie in dem vorstehend behandelten
Fall, durch die Einschaltung des Getriebes der Einfluß der Schwungmasse auf die
Laufeigenschaften des Fr äsers verlorengehen würde.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise an Hand
eines Frässpindelantriebs, dargestellt. Die Frässpindel r ist in dem Frässpindelstock
2 drehbeweglich und um eine bestimmte Strecke längs verschiebbar gelagert. Sie wird
von einem Elektromotor und einem Drehzahlwechselgetriebe (nicht dargestellt) angetrieben;
auf der abtreibenden Welle des Drehzahlwechselgetriebes sitzt eine Keilriemenscheibe
(nicht dargestellt), die das Drehmoment auf eine Keilriemenscheibe 3 überträgt.
Diese ist auf einer Nabe q. eines am Spindelstock 2 befestigten Deckels 5 auf Kegelrollenlagern
6 drehbeweglich gelagert. Die Frässpindel r durchsetzt die Nabe q. achsig. Die Keilriemenscheibe
3 ist als Schwungscheibe ausgebildet. Mit ihr ist ein ringförmiger Körper 7 fest
verbunden, der außen einen Kupplungszahnkranz 8 und in :einer mit Nuten versehenen
Bohrung die Außenlamellen
einer Lamellenkupplung 9 trägt. Die Innenlamellen
dieser Lamellenkupplung befinden sich auf einer Mitneh,merhülse io. Diese ist innen
als mehrprofilige Keilnabe i i ausgebildet, die mit Keilprofilen 12 auf der Welle
i im Eingriff ist. Die Mitnehmerhülse io trägt außen ebenfalls ein Mehrkeilprofil
13. Auf diesem ist ein Schaltkörper 14 mittels eines (nicht dargestellten) Schalthebels
verschiebbar. Der Schaltkörper 14 hat innen einen Kupplungszahnkranz 15, der zusammen
mit dein Kupplungszahnkranz 8 eine Klauenkupplung bildet. Weiterhin trägt der Schaltkörper
14 einen Innenkegel 16 von kleinerem Durchmesser als der Zahnkranz 15, welcher die
an der Hülse 13 gelagerten Druckhebel 17 für die Lamellenkupplung 9 betätigt. An
der Mitnehmerhülse io sind ferner die Innenlamellen einer Lamellenbremse 18 angeordnet,
deren Außenlamellen sich in einem am Spindelstock befestigten Deckel i9 befinden.
Die Lamellenbremse 18 wird von dem Schaltkörper 14 über den Innenkegel 2o und die
an der Mitnehmerhülse io gelagerten Druckhebel 21 betätigt. Die Mitnehmerhülse io
ist oben mittels des Kugellagers 22 in der Riemenscheibe 3 und unten mittels des
Kugellagers 23 im Deckel i9 gelagert. Das Verschieben des Schaltkörpers 14 auf der
Mitnehmerhülse io kann durch einen band- oder kraftbetätigten Schalthebel erfolgen.
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In der Zeichnung steht die Schalthülse 14 in der untersten Stellung
und hat mittels des Kegels 20 und der Druckhebel 21 die Lamellenbremse 18 geschlossen,
so daß die Spindel i festgebremst ist. Während des Stillstandes der Frässpindel
i kann der Spindelantrieb weiterlaufen, wobei sich die Riemenscheibe 3 leer auf
der Nabe 4 dreht. Wird der Schaltkörper 14 nach oben bewegt, so öffnet sich die
Lamellenbremse 18; von dem Schaltkegel 16 werden die Druckhebel 17 betätigt, so
daß die Lamellenkupplung 9 zur Wirkung kommt und über die Mitnehmerhülse io das
Drehmoment auf die Frässpindel i überträgt. Durch die Lamellenkupplung 9 wird die
Frässpindel i allmählich auf volle Drehzahl beschleunigt (synchronisiert). Beim
Weiterschalten des Körpers 14 gelangt dessen Kupplungszahnkranz 15 mit dem Kupplungszahnkranz
8 in Eingriff, so daß eine starre Antriebsverbindung zwischen Riemenscheibe 3 und
Spindel i hergestellt ist. Kurz bevor die Kupplungszahnkränze 8 und 15 in Eingriff
kommen, gelangen die Druckhebel 17 für die Lamellenkupplung 9 auf eine. entgegengesetzt
zur Kegelfläche 16 geneigte Kegelfläche 16a, so daß sich die Lamellenkupplung 9
öffnet und die Klauenkupplung 8, 15 bei Schlupf der Frässpinde,l eingerückt werden
kann. An und für sich kann als Synchronisierungskupplung eine solche beliebiger
Bauart verwendet werden. Die Anwendung einer Synchronisierungskupplung, bei der
eine Lamellenkupplung der synchronisierende Teil ist, hat den Vorteil, daß auch
ein großes Drehmoment auf die angetriebene Spindel übertragen werden kann. Sie ermöglicht
außerdem ein einfaches Durchschalten der Starrkupplung.