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Vorschubantriebseinheit für elektrisch gesteuerte Bearbeitungsmaschinen,
insbesondere für Baukasten-Einheiten Die Bearbeitung von Werkstücken in Werkzeugmaschinen
erfordert ein dauerndes Umschalten der Vorschubspindel sowohl in bezug auf die Richtung
als auch auf die Geschwindigkeit. Die Getriebe mechanisch gesteuerter Bearbeitungsmaschinen
waren deshalb, besonders bei vielgestaltigen Arbeitsaufgaben, sehr kompliziert.
Eine wesentliche Vereinfachung brachte die elektrische Steuerung der Bearbeitungsmaschinen,
da ein Teil der Steuerungsaufgaben vom Motor übernommen wurde. Der Elektromotor
ist durch seine Schaltmöglichkeiten besonders gut für diesen Zweck geeignet, da
z. B. die Umkehrung der Drehrichtung der Spindel durch einfaches Umschalten des
Motors erreicht werden kann. Jedoch waren immer noch vielseitige und in ihrer Bauart
sehr voneinander abweichende Getriebekonstruktionen erforderlich, um die vielfachen
und mannigfaltigen Bearbeitungsvorgänge zu steuern, die bei den verschiedenen Bewegungsabläufen
der spanabhebenden Bearbeitungsmaschinen vorkamen.
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Das Getriebe ist im allgemeinen ein Bestandteil der Maschine und wird
entsprechend den von der jeweiligen Maschine zu leistenden Bearbeitungsvorgängen
mit der Maschine zusammen konstruiert und an sie angebaut. Es ist so konstruiert,
daß es nur die für diese Maschine in Frage kommenden Steuerungsaufgaben beherrscht.
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Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Getriebe zu schaffen,
das nicht ein Bestandteil der
Maschine ist, sondern eine vollkommen
selbständige Einheit, die alle in der spanabhebenden Bearbeitung vorkommenden Bewegungsabläufe
beherrscht und deshalb auch für jede Art dieser Maschinen Verwendung finden, also
an jede Art dieser Maschinen angebaut werden kann. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit
ist deshalb besonders als Grundelement zum Aufbau von Maschinen nach dem Baukasten-System
geeignet. Die Bearbeitungsmaschine benötigt keinen speziellen Vorschub mehr, sondern
sie erhält. ihn durch Anschalten der erfindungsgemäßen Vorschubantriebseinheit nach
dem Aufbau auf den Tisch oder Schlitten.
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Es sind Getriebe bekanntgeworden, die eine beweglich von der Maschine
unabhängige Baueinheit darstellen, die für mehrere Maschinenarten brauchbar ist:
Zum Beispiel wurde ein solches Getriebe für zwei Geschwindigkeiten konstruiert,
das durch einen Motor angetrieben wurde. Das Umschalten auf die beiden Geschwindigkeiten
geschah durch eine magnetisch betätigte Kupplung. Weiterhin wurde ein derartiges
Getriebe gebaut, das durch einen Eilgang- und einen Vorschubmotor gesteuert wurde,
die über ein Planetengetriebe auf eine Abtriebswelle wirkten.
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Jedoch haben diese Getriebe den an sie gestellten Anforderungen nicht
genügt. Sowohl bei gewissen Bohrarbeiten, Ausbohrarbeiten und auch bei gewissen
Fräsarbeiten, grundsätzlich jedoch beim Ansenken, Anfasen und Plandrehen werden
für das Stillsetzen und Umsteuern einer Vorschubbewegung Genauigkeiten gefordert,
die nur durch Anfahren gegen feste Anschläge erreicht werden können.
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Es ist auch ein Vorschubantrieb mit Differentialgetriebe für eine
Werkzeugmaschine bekanntgeworden, bei dem eine langsame Schaltbewegung und eine
schnelle Leerverstellung vorgesehen sind, wobei die Umschaltung von der einen auf
die andere Bewegung durch Kupplungen bewirkt wird. Hierbei ist es erforderlich,
daß die beiden Antriebe gegenseitig so verriegelt werden, daß immer nur der eine
Antrieb eingerückt werden kann. Die Verriegelung des einen Antriebes erfolgt dabei
entweder durch Selbsthemmung, durch eine Kupplung oder eine Bremse. Bei Überschreiten
des zulässigen Druckes gleitet die Kupplung oder Bremse und setzt dadurch die Schaltbewegung
außer Wirkung. Hierbei handelt es sich aber nur um eine Überlastungskupplung, durch
die das Feststellen eines Antriebes erreicht wird, mit der jedoch Schaltungen, die
vollautomatisch ablaufen, nicht durchführbar sind.
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Ebenso ist eine Überlastungsvorrichtung bekanntgeworden, die als Fallschnecke
ausgebildet ist. Hierbei- wird in dem Augenblick, in dem der Anschlag in der Bettplatte
gegen einen starren Anschlag am Bett stößt, der Vorschubantrieb der Bettplatte abgeschaltet.
Die Fallschnecke schiebt sich, da sie weiterläuft, am Schwenklager so lange heraus,
bis infolge der Kippbewegung des Schwenkhebels Stütznasen am Schwenklagerkörper
voneinander abgleiten. Dann fällt die Fallschnecke aus, und der Antrieb wird selbsttätig
abgekuppelt. Auch hierbei handelt es sich um eine Vorrichtung, die nur dazu dient,
den Vorschubantrieb bei Überlastung selbsttätig abzukuppeln.
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Schließlich ist noch eine Vorrichtung mit Wanderschnecke bekanntgeworden,
die sich im Antrieb eines Rundtisches befindet und zur Festlegung des Rundtisches
in der Arbeitsstellung dient. Durch das Anfahren des Tisches wird dabei die Schnecke
auf ihrer Achse verschoben, wodurch ein Endschalter betätigt wird, der den Tisch
stillsetzt. Auch hier ist nur eine bestimmte Schaltung an einer Stelle vorgesehen,
wobei nur in einer Richtung geschaltet werden kann.
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Die durch die Erfindung gestellte Aufgabe konnte durch die bekannten
Vorrichtungen nicht gelöst werden. Es soll durch die Erfindung ein Getriebe geschaffen
werden, das die für die Steuerung notwendigen elektrischen Kommandos geben kann
und gleichzeitig eine Beschädigung des Antriebes vermeidet. Es besteht außerdem
bei elektrisch gesteuerten Bearbeitungsmaschinen die Forderung, daß der Arbeitsablauf
ferngesteuert und vollkommen selbständig erfolgt. Es war also notwendig, die vom
Festanschlag abhängige Auslösevorrichtung so zu bauen, daß sie ohne manuelle Einwirkung
ferngesteuert bleibt. Zugleich muß sie für beide Bewegungsrichtungen des Schlittens
wirksam sein.
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Mit den bekannten Getriebekonstruktionen konnte diese Aufgabe nicht
gelöst werden, da diese zwar für einige Maschinenarten Verwendung finden können,
jedoch für eine ganze Reihe von Bewegungsvorgängen unbrauchbar ist. Vor allen Dingen
ist bei den bekannten Ausführungen der Nachteil vorhanden, daß der am Anschlag auftretende
Druck erheblichen Streuungen unterworfen ist, die die Genauigkeit des Festanschlages
stark beeinträchtigen und deshalb präzise Schaltungen nicht zulassen.
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Bei der Vorschubantriebseinheit nach der Erfindung sind die beschriebenen
Aufgaben sämtlich gelöst und die beschriebenen Nachteile sämtlich vermieden. ' Die
Erfindung geht von elektrisch gesteuerten Bearbeitungsmaschinen aus, bei denen die
Steuerung von einem Eilgang- und einem Vorschubmotor durchgeführt wird, die beide
über ein Planetengetriebe auf die Abtriebswelle wirken und deren Endab- und Umschaltung
durch Anfahren beweglicher Teile (z. B. -Tisch oder Schlitten) an Festanschläge
ausgelöst werden.
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Gemäß der Erfindung ist als Planetenradträger in bekannter Weise ein
Schneckenrad auf der Vorschubspindel drehbar angeordnet, und die mit dem Schneckenrad
im Eingriff stehende Schnecke ist in bekannter Weise als elektrische Steuerschalter
betätigende Wanderschnecke ausgebildet. Hierbei ist gemäß der Erfindung ein quer
zur Schneckenachse angeordneter und um einen festen Drehpunkt schwenkbarer Hebel
mit seinem einen Ende an der Schneckenwelle und mit seinem anderen Ende an einem
parallel zur Schneckenachse liegenden federbelasteten Schaltglied -angelenkt, das
durch eine
nach zwei Richtungen wirkende, beiderseits gegen Widerlager
abgestützte Feder mit weicher Charakteristik in seiner Mittelstellung gehalten wird
und an seinen Enden mit Schaltarmen zur Betätigung von Endschaltern versehen ist,
die den Festanschlägen zur Begrenzung von Vorlauf und Rücklauf zugeordnet sind.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die gesamte
Schalteinrichtung für den Eilgangmotor und den Vorschubmotor in das Getriebe mit
eingebaut.
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Mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit ist die Aufgabe, mit voller
Drehzahl des Vorschubmotors gegen einen festen Anschlag zu fahren, erstmalig gelöst,
ohne daß hydraulische oder pneumatische Puffer oder Rutsch- bzw. Überlastungskupplungen
dazwischengeschaltet werden müssen. Vor allen Dingen kann dabei der Druck am Anschlag
ohne Druckstreuungen aufrechterhalten werden. Nur dadurch ist es möglich, präzise
Schaltungen durchzuführen.
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Die Wechselräder, die zur Einstellung der Drehzahl für den Vorschub
dienen, können umgesteckt und dadurch die Drehzahlen geändert werden, ohne daß dazu
zusätzlich Räder erforderlich sind. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit kann für
sämtliche in der spanabhebenden Bearbeitung normalerweise vorkommenden Bewegungsabläufe,
wie z. B. Einhub, Vielhub, Pendelhub usw., verwendet werden und darüber hinaus auch
noch für spanlose Fertigung, wenn es sich um ähnliche Bewegungsabläufe handelt.
Durch die Vorschubantriebseinheit gemäß der Erfindung wird eine bis dahin nicht
vorhandene Beweglichkeit des Baukasten-Systems erreicht, da sie für Maschinenstraßen
und Universalmaschinen, für jede Maschinenart oder Arbeitseinheit verwendet werden
-kann.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt eine perspektivische Darstellung eines Getriebes zur
Vorschubantriebseinheit gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf diese
Vorschubantriebseinheit; Fig. 3 stellt eine Ansicht von der Wechselräderseite dar;
Fig. q. zeigt einen senkrechten Schnitt durch das Getriebe; Fig. 5 zeigt einen Schnitt
in Richtung a-a der Fig. q..
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Ein Schneckenrad i ist auf einer Welle 2, die als Vorschubspindel
dient, lose gelagert. In dem Schneckenrad sitzt eine Achse 3, die am anderen Ende
in einer mit dem Schneckenrad i verbundenen Scheibe q. gelagert ist. Auf der Achse
3 ist ein Planetenrad 5 angeordnet, das in ein Ritzet 6 eingreift, das fest auf
der Achse 7 des Eilgangmotors 36 angebracht ist. Das Planetenrad 5 ist mit einem
Ritzel 8 fest verbunden, das mit einem Zahnrad 9 kämmt, das auf der Vorschubspindel
2 befestigt ist. Das Schneckenrad i greift direkt in eine Wanderschnecke i i, die
eine Achse 12 besitzt. An dem einen Ende dieser Achse sitzt ein Zahnrad 13, das
in die Wechselräder, die zur Einstellung der Drehzahlen für den Vorschub dienen,
eingreift. In Fig. i ist nur eines dieser Wechselräder gezeichnet (i4). Das letzte
Wechselrad greift in ein Ritzel 15 ein, das auf einer Achse 16 sitzt, an
deren Ende ein Zahnrad 17 angebracht ist. Das Zahnrad 17 kämmt mit einem
Ritzel 18, das fest auf der Achse i9 des VOrSChubmotorS 37 sitzt. In die Achse 12,
auf der die Wanderschnecke i i sitzt, ist an ihrem anderen Ende ein um einen Drehpunkt
28 schwenkbarer Hebel 20 eingesetzt, der mit seinem einen Ende an der Schneckenwelle
12 und mit seinem anderen Ende an einer Schaltstange 27 angelenkt ist. Die Schaltstange
27 wird durch eine nach zwei Richtungen wirkende Feder 23, die sich gegen Widerlager
23a stützt, in ihrer Mittelstellung gehalten. An ihren Enden ist die Schaltstange
27 mit Schaltarmen 2i, 22 versehen. Jedem der Schaltarme 2i, 22 ist ein Endschalter
2q., _ 25 zugeordnet. Die Endschalter weisen die Anschlußklemmen 26 auf.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Feder 23 steht für deren
Einbau fast die gesamte Gehäusebreite zur Verfügung, wodurch die Feder eine sehr
weiche Charakteristik erhalten und der Druckanstieg beim Schalten sehr gering gehalten
werden kann.
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Dadurch, daß der Eilgangantrieb 36 und der Vorschubantrieb 37 rechtwinklig
zueinander angeordnet sind, erhält die Vorschubantriebseinheit eine gedrängte und
elegante Bauart.