CH661222A5

CH661222A5 - Mehrspindel-drehautomat.

Info

Publication number: CH661222A5
Application number: CH2293/83A
Authority: CH
Inventors: Helmut Friedrich Link
Original assignee: Index Werke Kg Hahn & Tessky
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1983-04-28
Publication date: 1987-07-15
Also published as: JPS58196904A; GB8312283D0; GB2120965B; FR2526342A1; BR8302348A; GB2120965A; DE3216891C2; US4563925A; FR2526342B1; DE3216891A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrspindel-Drehautoma-ten mit einem an einem Spindelkasten um eine zentrale Schaltachse drehbar gelagerten und durch Schaltgetriebemittel fortschaltbaren Spindelträger, in dem mehrere, jeweils eine Schaltposition definierende und in eine Arbeitsposition schaltbare Werkstückarbeitsspindeln drehbar gelagert sind, sowie mit einem Hauptmotor für den Antrieb einer im Spindelkasten drehbar gelagerten Antriebswelle, wobei sich die Arbeitsspindelachsen und die Antriebswellenachse in einem gemeinsamen Achsenschnittpunkt schneiden.

Derartige Mehrspindel-Drehautomaten sind bekannt (DE-AS 2 338 207 und DE-AS 2 159 552), wobei die Fortschaltung des Spindelträgers von einer Schaltposition zur nächsten über komplizierte Getriebemittel (Malteserkreuz und Rollenhebel) sowie einen besonderen Motor erfolgt (s. beispielsweise Figur 4 der DE-AS 2 338 207).

Bei Drehautomaten der hier in Rede stehenden Art ist dem Hauptmotor für den Antrieb der Werkstückarbeitsspindel bzw. -spindein eine elektronische Steuerung zugeordnet, die nicht nur die Beschleunigung und Verzögerung der jeweils angetriebenen Spindel steuert, sondern es auch ermöglicht, die letztere in einer ganz bestimmten Winkelstellung still zu setzen.

Diesen Umstand macht sich nun die vorliegende Erfindung zunutze, der die Aufgabe zugrunde lag, die bekannten Mehrspindel-Drehautomaten der eingangs erwähnten Art zu vereinfachen, wobei erfindungsgemäss eine Drehwinkelposi-tioniereinrichtung zum drehwinkelgesteuerten Stillsetzen der Antriebswelle sowie eine Kupplungsvorrichtung an der Antriebswelle zum formschlüssigen Ankuppeln der in Arbeitsposition befindlichen Arbeitsspindel an die Antriebswelle vorgesehen werden, wobei die Kupplungsvorrichtung in Richtung der Antriebswellenachse zwischen einer eingekuppelten und einer ausgekuppelten Position verschiebbar ist und Zahnrad-Antriebsmittel umfasst, die in der ausgekuppelten Position mit den als Zahnradgetriebe ausgebildeten Schaltgetriebemittel gekuppelt sind. Infolgedessen ist zum Schalten des Spindelträgers dieser mit dem Hauptmotor kuppelbar, d.h. der Spindelträger lässt sich mit Hilfe des Hauptmotors fortschalten. Die dem letzteren zugeordnete und ohnehin erforderliche elektronische Steuerung erlaubt es ohne Mehraufwand, den Spindelträger exakt zu positionieren und diesen beim Fortschalten in vorgegebener Weise zu beschleunigen und zu verzögern. Durch die Erfindung wurden die bekannten Mehrspindel-Drehautomaten aber nicht nur vereinfacht, sondern es lassen sich kürzere Schaltzeiten für den Spindelträger erzielen, da für die Fortschaltung die hohe Leistung des Hauptmotors zur Verfügung steht. Ausserdem gestattet die Drehwinkelpositioniereinrichtung die Verwendung formschlüssiger Kupplungselemente für den Antrieb sowohl der Arbeitsspindeln als auch für das Schalten des Spindelträgers.

Bei einem Werkzeugrevolver mit angetriebenen Bohrspindeln ist es bereits bekannt, über eine axial verschiebbare Kupplungshülse sowohl eine in Arbeitsposition befindliche Werkzeugspindel anzutreiben als auch den Werkzeugrevolver weiterzuschalten (GB-PS 740 665). Zu diesem Zweck ist die längs einer Antriebswellenachse sowie längs der Achse einer in Arbeitsposition befindlichen Werkzeugspindel verschiebbare Kupplungshülse sowohl Bestandteil eines Reibradgetriebes für die Weiterschaltung des Werkzeugrevolvers als auch Bestandteil einer Reibkupplung für den Antrieb der sich in Arbeitsposition befindlichen Werkzeugspindel. Besonders empfehlenswert ist ein gemäss Anspruch 2 ausgebildeter Drehautomat, da bei diesem beim Abkuppeln der Antriebswelle von einer Arbeitsspindel die erstere automatisch mit dem Spindelträger gekuppelt wird, und entsprechendes gilt für den umgekehrten Vorgang.

Eine besonders einfache und sichere Arretierung des Spindelträgers in einer seiner Schaltpositionen am Spindelkasten lässt sich dadurch erreichen, dass am letzteren und am Spindelträger jeweils eine Verzahnung vorgesehen ist, welche über eine zumindest von einer der beiden Verzahnungen abhebbare Kuppelverzahnung miteinander verbunden werden können, und dass eine steuerbare Betätigungsvorrichtung für die Kuppelverzahnung vorgesehen ist. Für diese Betätigungsvorrichtung empfehlen sich besonders Hydraulik- oder Pneumatik-Zylinder.

Da der Spindelträger während einer Schaltbewegung stets phasenstarr mit der Antriebswelle gekuppelt ist, könnte man daran denken, die jeweilige Schaltposition des Spindelträgers über einen ohnehin vorhandenen und mit der Antriebswelle phasenstarr verbundenen Drehwinkelgeber in die Maschinensteuerung einzugeben. Einfacher wird die Über2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

661 222

wachung der jeweiligen Spindelträgerposition jedoch dann, wenn, wie bekannt, ein erster Drehwinkelgeber mit der Antriebswelle und zusätzlich ein zweiter Drehwinkelgeber mit dem Spindelträger phasenstarr verbunden ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; in der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemässen Mehrspindel-Drehautomaten;

Figur 2 eine Draufsicht auf diesen Drehautomaten;

Figur 3 einen Schnitt durch den Spindelträger des Drehautomaten gemäss der Linie 3 — 3 in Figur 2;

Figur 4 die Mittel zum Verschieben der Antriebswelle für die Arbeitsspindeln im Schnitt, wobei die Figur 4 die Figur 3 nach links ergänzt und

Figur 5 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht von Planverzahnungen, die den Spindelkopf in seinen Schaltpositionen arretieren.

Zunächst soll anhand der Fig. 1 und 2 der grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemässen Mehrspindel-Drehautomaten erläutert werden.

An einem Spindelkasten 10 ist ein Spindel träger 12 um eine vorzugsweise unter 45° zur Horizontalen verlaufende Schaltachse 14 drehbar gelagert. Dieser Spindelträger besitzt zwei Arbeitsspindeln 16 und 18, eine Messstation 20 und eine Greiferstation 22, wobei die Achsen der beiden Arbeitsspindeln 16 und 18 miteinander einen Winkel von 90°, mit der Schaltachse 14 jeweils einen Winkel von 45° bilden und die Schaltachse und sich selbst im gleichen Punkt schneiden.

Gleiches gilt für die ebenfalls strichpunktiert angedeuteten Achsen der Messstation 20 und der Greiferstation 22, deren Achsen eine Ebene definieren, die senkrecht zu der von den Arbeitsspindelachsen definierten Ebene verläuft. Durch diese vorteilhafte Ausführung des Spindelträgers 12 lässt sich durch 90°-Drehungen des Spindelträgers um seine Schaltachse 14 ersichtlich erreichen, dass jede der Stationen 16,18,20 und 22 in diejenige Position gebracht werden kann, die die Arbeitsspindel 16 in den Figuren 1 und 2 einnimmt, d.h. in die Arbeitsposition der Arbeitsspindeln.

Die Spannfutter der Arbeitsspindeln wurden mit 26 bezeichnet, ein vom Spannfutter der Arbeitsspindel 16 gehaltenes, zu bearbeitendes oder bereits fertig bearbeitetes Werkstück mit 28. Die Messstation 20 ist mit einem üblichen Taster 30 bestückt, der beim Berühren eines Gegenstands ein elektrisches Steuersignal abgibt, und die Greiferstation 22 trägt zwei Doppelgreifer 32 und 34 zum Erfassen von Werkzeugen.

Koaxial zu der sich in Arbeitsposition befindenden Arbeitsspindel 16 oder 18 sind im Spindelkasten 10 eine Hohlwelle 36 und eine kernwelle 38 drehbar gelagert, wobei die letztere bis zu einer am Spindelkasten befestigten Konsole 40 reicht, an der ein doppelt wirkender Druckmittelzylinder 42 montiert ist. Dieser dient einer Längsverschiebung der Kernwelle 38, wie später noch erläutert werden wird. Auf der Hohlwelle 36 sind Riemenscheiben 43 befestigt, über die Treibriemen 44 zu Riemenscheiben 46 auf der Welle eines Antriebsmotors 48 verlaufen, mit dem sich die Hohlwelle 36 antreiben lässt.

Vor dem Spindelträger 12 sitzt ein aus einem Unterschlitten 50 und einem Oberschlitten 52 bestehender Kreuzschlitten, der einen sogenannten Linear-Revolver 54 trägt. Dieser ist mit einer Reihe von Werkzeugschäften 56 und von den letzteren getragenen Werkzeugen 58 bestückt, so dass sich die Werkzeuge quer zu der in Arbeitsposition befindlichen Arbeitsspindel 16 und in Arbeitsspindellängsrichtung verschieben lassen. Entsprechende Antriebe für die Ober- und Unterschlitten 52 bzw. 50 wurden jedoch nicht dargestellt.

Über dem eigentlichen Drehautomaten ist ein Portal 60 errichtet, welches eine mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebs in Richtung des Doppelpfeils B verfahrbare Traverse 62 trägt, längs der mit gleichfalls nicht dargestellten Antriebsmitteln in Richtung des Doppelpfeils C ein Wagen 64 verschoben werden kann. Dieser trägt einen sich vertikal nach unten erstreckenden Greifer 66 (sh. Figur 1) für die Handhabung von Werkzeugen und Werkstücken.

Traverse 62, Wagen 64 und Greifer 66 bilden also eine als Ganzes mit 70 bezeichnete Handhabungsvorrichtung, wobei Mittel zum Betätigen des Greifers 66 einschliesslich eines Drehens, Anhebens und Absenkens dieses Greifers nicht gezeichnet wurden, da derartige Handhabungsvorrichtungen dem Fachmann bekannt sind.

Schliesslich zeigen die Figuren 1 und 2 noch eine Werkstückpalette 72 und eine Werkzeugpalette 74, die mit Werkstücken 76 bzw. Werkzeugen 78 bestückt sind. Diese Werkstücke und Werkzeuge lassen sich vermittels der Handhabungsvorrichtung 70 zum Spindelträger 12 bzw. von diesem zu den Paletten transportieren.

Anhand der Figuren 3 bis 5 soll nun der innere Aufbau des Spindelträgers 12, sein Schaltantrieb und der Antrieb der Arbeitsspindeln 16, 18 näher erläutert werden.

Die im Spindelkasten 10 drehbar gelagerte Hohlwelle 36 ist mit einer Passfeder 90 versehen, die in eine Längsnut 92 der in der Hohlwelle 36 verschiebbar gelagerten Kernwelle 38 eingreift, so dass die beiden Wellen drehfest miteinander verbunden sind, die Kernwelle 38 sich jedoch in der Hohlwelle 36 verschieben lässt. Das vordere Ende der Kernwelle 38 trägt den einen Teil einer Klauenkupplung 94, deren anderes Teil sich am inneren Ende einer jeden der Arbeitsspindeln 16,18 findet. Durch Verschieben der Kernwelle 38 gemäss Fig. 3 nach rechts lässt sich also die in Arbeitsposition befindliche Arbeitsspindel 16 bzw. 18 an die Kernwelle 38 ankuppeln und infolgedessen durch den Antriebsmotor 48 in Drehung versetzen. Die Fig. 3 zeigt jedoch den entkuppelten Zustand, in dem sich der Spindelträger 12 um die Schaltachse 14 drehen lässt.

Zu diesem Zweck ist auf der Kernwelle 38 ein Abtriebsritzel 96 befestigt, das mit einem Antriebszahnrad 98 einer Zwischenwelle 100 dann kämmt, wenn sich die Kernwelle 38 in ihrer zurückgezogenen, in Fig. 3 gezeigten Stellung befindet. Die Zwischen welle 100 ist ferner mit einem Drehmelder 102 und einem Kegelrad 104 versehen, welch letzteres sich im ständigen Eingriff mit einem Kegelrad 106 befindet, das mit dem Spindelträger 12 fest verbunden ist.

Am Spindelkasten 10 sind ein unterer Zahnring 108 sowie mehrere Druckmittelzylinder 112 angebracht, deren Kolbenstangen 114 einen oberen Zahnring 110 tragen. Am Spindelträger 12 ist ein im Querschnitt ungefähr Z-förmiger äusserer Zahnring 109 fest angebracht, der sich über den oberen Zahnring 110 mit dem stationären unteren Zahnring 108 verbinden und so am Drehen hindern lässt.

Diese Verbindung lässt sich durch Beaufschlagung eines unteren Zylinderraums 118 unter den Kolben 120 der Druckmittelzylinder 112 lösen (in Fig. 3 gezeigter Zustand), während durch Beaufschlagung eines oberen Zylinderraums 122 mit einem Druckmittel sich der obere Zahnring 110 wieder nach unten ziehen und sich so der Spindelträger 12 am Spindelkasten 10 verriegeln lässt.

Nachzutragen ist noch, dass an der Rückseite des Spindelkastens 10 eine weitere Konsole 128 sitzt, die einen Drehmelder 130 trägt, der über eine Riemenscheibe 132 und einen Treibriemen 134 von den Riemenscheiben 43 der Hohlwelle 36 angetrieben wird.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

661 222

Die Fig. 4 zeigt den doppelt wirkenden Druckmittelzylinder 42, der eine Kolbenstange 42a mit einem Kolben 42b aufweist und an dem die Kernwelle 38 drehbar gelagert ist; in axialer Richtung sind Kolbenstange 42a und Kernwelle 38 jedoch miteinander verbunden, wie sich dies der Fig. 4 entnehmen lässt.

Wie bereits erwähnt wurde, soll es sich bei dem erfindungsgemässen Revolver-Drehautomaten um eine numerisch gesteuerte Drehmaschine handeln; Steuerungen für derartige Maschinen sind bekannt, so dass auf deren Schilderung verzichtet werden kann.

In dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten Zustand der Maschine lässt sich der Spindelträger 12 mit Hilfe des Antriebsmotors 48 um die Schaltachse 14 drehen, wobei sich über den Drehmelder 102 und die Maschinensteuerung der Drehwinkel überwachen und festlegen lässt — der Drehmelder 102 ist dank des Kegelradgetriebes 104,106 ständig phasenstarr mit dem Spindelträger 12 verbunden. Wurde der Spindelträger 12 in die gewünschte Schaltposition gebracht, wird er mit Hilfe der Druckmittelzylinder 112 am Spindelkasten 10 verriegelt. Befindet sich eine der Arbeitsspindeln 16, 18 vor der Kernwelle 38, kann diese durch den Druckmittelzylinder 42 gemäss Fig. 3 nach rechts verschoben werden, so dass die Klauenkupplung 94 einkuppelt. Um das Ineinandergreifen ihrer Klauen zu gewährleisten, kann über den Drehmelder 130 und die Maschinensteuerung eine bestimmte Drehwinkelstellung der Kernwelle 38 eingestellt und sichergestellt werden. Beim Verschieben der Kernwelle 38 gemäss Fig. 3 nach rechts, d.h. beim Einkuppeln der Klauenkupplung 94, wird ausserdem die Kernwelle 38 vom Kegelradgetriebe 104,106 getrennt, da das Abtriebsritzel 96 aus s der Verzahnung des Antriebszahnrads 98 herausgefahren wird. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Kernwelle 38 und dem Kegelrad 106 wird zweckmässigerweise so gewählt, dass auch nach einem Verdrehen des Spindelträgers 12 um die Schaltachse 14 um 90° oder ein Vielfaches von 90° io gewährleistet ist, dass die Klauenkupplung 94 durch einfaches Vorfahren der Kernwelle 38 sich wieder einkuppeln lässt.

Wie sich den Figuren 1 bis 3 entnehmen lässt, kann nun ein von der Arbeitsspindel 16 gehaltenes Werkstück bearbei-ls tet werden, während die sich nicht im Arbeitsraum des Drehautomaten befindliche und senkrecht nach oben ragende Arbeitsspindel 18 mit Hilfe der Handhabungsvorrichtung 70 entladen wird, d.h. es wird ihr ein fertig bearbeitetes Werkstück entnommen und ein zu bearbeitendes Werkstück in die 20 Arbeitsspindel eingesetzt. Mit einer etwas anders ausgebildeten Handhabungsvorrichtung könnte man aber auch währenddessen ein abgenutztes Werkzeug einem der Greifer 32, 34 entnehmen und in den anderen Greifer ein neues Werkzeug einsetzen. Hierzu liesse sich auch die in den Figuren 1 25 und 2 gezeigte Handhabungsvorrichtung 70 verwenden, würde man die Greifer station 22 und die Arbeitsspindel 18 in ihrer Anordnung am Spindelträger 12 miteinander vertauschen.

30

40

45

50

55

60

s

2 Blatt Zeichnungen

Claims

661 222 PATENTANSPRÜCHE

1. Mehrspindel-Drehautomat mit einem an einem Spindelkasten um eine zentrale Schaltachse drehbar gelagerten und durch Schaltgetriebemittel fortschaltbaren Spindelträger, in dem mehrere, jeweils eine Schaltposition definierende und in eine Arbeitsposition schaltbare Werkstückarbeitsspindeln drehbar gelagert sind, sowie mit einem Hauptmotor für den Antrieb einer im Spindelkasten drehbar gelagerten Antriebswelle, wobei sich die Arbeitsspindelachsen und die Antriebswellenachse in einem gemeinsamen Achsenschnittpunkt schneiden, gekennzeichnet durch eine Drehwinkelpo-sitioniereinrichtung (130) zum drehwinkelgesteuerten Stillsetzen der Antriebswelle (36, 38) sowie eine Kupplungsvorrichtung (38,96,94) an der Antriebswelle zum formschlüssigen Ankuppeln der in Arbeitsposition befindlichen Arbeitsspindel (16) an die Antriebswelle, wobei die Kupplungsvorrichtung in Richtung der Antriebswellenachse zwischen einer eingekuppelten und einer ausgekuppelten Position verschiebbar ist und Zahnrad-Antriebsmittel (96) umfasst, die in der ausgekuppelten Position mit den als Zahnradgetriebe ausgebildeten Schaltgetriebemitteln (98,100,104,106) gekuppelt sind.

2. Drehautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (38, 96, 94) ein längs der Antriebswellenachse verschiebbares und mit der Antriebswelle (36, 38) drehfest verbundenes Zahnrad (96) besitzt, das bei sich in der ausgekuppelten Position befindlichen Kupplungsvorrichtung mit einem Zahnrad (98) einer Zwischenwelle (100) kämmt, welche sich in ständigem Eingriff mit einem am Spindelträger (12) angebrachten, zur Schaltachse (14) konzentrischen Zahnkranz (106) befindet.

3. Drehautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Spindelkasten (10) und am Spindelträger (12) jeweils eine Verzahnung (108 bzw. 109) vorgesehen ist, welche über eine zumindest von einer der beiden Verzahnungen abhebbare Kuppelverzahnung (110) miteinander verbindbar sind, und dass eine steuerbare Betätigungsvorrichtung (112) für die Kuppelverzahnung (110) vorgesehen ist.

4. Drehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Drehwinkelgeber (130) mit der Antriebswelle (36, 38) und ein zweiter Drehwinkelgeber (102) mit dem Spindelträger (12) phasenstarr verbunden ist.

5. Drehautomat nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drehwinkelgeber (102) von der Zwischenwelle (100) angetrieben wird.