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Vorrichtung zum Stillsetzen der Spindel einer Werkzeugmaschine, insbesondere
Drehbank, in einer bestimmten Winkelstellung Das Arbeiten mit Werkzeugmaschinen
macht es manchmal erforderlich, die Spindel derselben plötzlich in einer bestimmten
Winkelstellung anzuhalten. Das Festsetzen der Spindel in einer solchen bestimmten
Lage kann mit Rücksicht auf Mehrrnaschinen.bedienung ,bzw. Abkürzung der Bearbeitungszeiten
nicht von Hand erfolgen, sondern muß überwacht und selbsttätig vorgenommen werden.
Es scheiden auch alle bekannten Maßnahmen, die zur Lösung dieser Aufgabe bisher
vorgeschlagen wurden und sich nur einer Lamellenkupplung zum kurzzeitigen Ein- .und
Ausrücken der Spindel oder einer Handbremse bedienen, aus.
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Es haben sich ferner auch die mittels elektrischer Druckknöpfe bedienten
Steuerungen für den Spindelantrieb als nicht ausreichend erwiesen, weil die Spindei
ruckweise in die gewünschte Winkelstellung gebracht wird.
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Die Anwendung der bekannten Maßnahmen bedingt immer noch einen zu
großen Zeitaufwand und setzt hohe Geschicklichkeit sowie reiche Erfahrung voraus,
um die Spindel in d,ie richtige Lage zu bringen .und sie nicht über dieselbe hinauseilen
zu lassen. Als besonders nachteilig hat sich der Zeitverlust ausgewirkt, wenn mehrere
Maschinen von einem Arbeiter bedient werden müssen, oder wenn rasch aufeinanderfolgende
Arbeitsgänge abrollen sollen.
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Um diese Mängel zu beheben, sind auch schon Vorrichtungen bekanntgeworden,
durch welche der Antrieb einer Werkzeugmaschine abgebremst und gleichzeitig ein
Hilfsantrieb eingeschaltet wird,
der die Spindel langsam weiterdreht
und sie in einer bestimmten Winkelstellung durch einen von ihr gesteuerten Schalter
festsetzt.
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Es ist ferner auch nichtmehr neu, bei einer Drehbank ,die Spindel,
die in einer ganz bestimmten Stellung festgehalten werden soll, mit einer beim Ausschalten
ihres Antriebs- wirksam werdenden Bremse und mit einem Hilfsantrieb zu versehen,
der nach dem Abschaltendes Antriebs der Spindel dieselbe weiterdreht .und in der
gewünschten Winkelstellung durch einen von .der Arbeitsspindel gesteuerten Schalter
angehalten wird. Der Hilfsantrieb ist dabei durch einen Fliehkraftschalter gesteuert,
wodurch es gelingt, die Spindel mit einer Schleichdrehzahl so lange weiterzubewegen,
bis ein Steuerstromkreis für die Bremse unterbrochen worden ist.- Eine Vorrichtung
zum Durchführen eines solchen Vorganges erfordert eine verhältnisrnäSig große Anzahl
Zahnräder und andere sich drehende Massen, die ein Bewegung gesetzt und gebremst
werden müssen. Zum plötzlichen Anhalten der sich drehenden Maschinenteile genügt
nun die durch eine Bremse ausgeübte Kraft nicht. Selbst wenn es gelingt, ein Überschleudern
über die gewünschte Winkelstellung hinaus zu verhindern, reichen die .bisher angewendeten
Maßnahmen nicht aus, um beim Erreichen der bestimmten Winkelstellung die Spindel
plötzl'ic'h anzuhalten. Das M.assenträgheitsmoment der sich drehenden Teile ist
zu groß, um mittels einer ,Bremse allein ein sofortiges Festhalten :der Werkzeugmaschinenspindel
herbeizuführen. Alle diese bisher bekanntgewordenen Einrichtungen befriedigen bezüglich
der an den Ablauf .des Arbeitsvorgangs gestellten Forderungen auf möglichst genaue
Einhaltung der Winkellage jedoch noch nicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zum Festhaltender
Spindel der Werkzeugmasehine in einer bestimmten Winkelstellung genau ineiniandergreifende
Halteglieder vorgesehen werden, indem auf der Spindel eine Rastenseheibe angeordnet
wird, in deren Rasten ein Sperrbolzen dann einklinkt, wenn ein Zeitrelais (Bremswächter)
o. dgl. den Steuerimpuls hierzu gibt.
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Die Abbildungen stellen ein Ausführungsbeispiel dar.
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A bb. i zeigt schematisch die elektrisch betätigte Steuerung; Abb.
2 läßt die hydraulische Steuerung erkennen. Entsprechend der Darstellung nach Abb.
i wird ein Elektromotor 5 mittels eines Umschalters 3-4 an ein Leitungssystem 1-2
angeschlossen. Der Hauptmotor 5 treibt alsdann die Spindel 6 einer \-,\'erkzeugmasehine
an. Auf der Spindel sitzt der innere Teil 7 einer Kupplung, die mittels einer Muffe
8 unter Zuhilfenahme eines in io drehbar gelagerten Hebels 9 durch einen Magneten
i i eingerückt werden kann, während eine Rückholfeder 12 die Kupplung beim Stromloswerdendes
Magneten wieder löst. Der Außenteil 13 der Kupplung ist auf der Spindel 6 lose drehbar
angeordnet und gegen Verschieben durch einen Bund gesichert. Er trägt ein Schneckenrad
14, mit dessen Zähnen die einer Schnecke 15 kämmen. Der Antrieb des Außenteils 13
erfolgt durch einen Schaltmotor 16.
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Auf der Spindel 6 sitzt außerdem eine Kastenscheibe 17, in deren Raste
ein Bolzen 18 dann einfällt, wenn ein Magnet i9 erregt worden ist. Sobald der letztere
wieder stromlos wird, zieht eine Rückholfeder 2o den Bolzen 18 aus der Verrastung
zurück.
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Der Schaltvorgang spielt sich folgendermaßen all: achdem der Hebel
des Umschalters aus der N N
Einschaltstellung 3-4 des Hauptmotors 5 in die
Ausschaltstellung 3-22 umgelegt worden ist und der Motor hierdurch abgeschaltet
wurde, erfolgt das Einschalten der Kupplung, indem die Muffe h mittels des Hobels
9 unter Einwirkung des magnetischen Feldes i i die inneren und äußeren Lamellen
zusammenpreßt. Die Kupplung wirkt in diesem Fall als Bremse. Gleichzeitig erfolgt
über die Kontaktbrücke 21 :infolge der Erregung des Magneten iy die Einschaltung,des
Schaltmotors 16, der über die Schnecke 15 das Schneckenrad 14 und damit den äußeren
Teil 13 der Kupplung in Bewegung setzt und ihm eine bestimmte, gegenüber der Geschwindigkeit
der Spindel 6 verhältnismäßig kleine Schaltgeschwindigkeit erteilt. Ferner wurde
in der Schaltstellung 3-22 des Umschalters noch ein Zeitrelais 23 eingeschaltet,
-das auf einen Erfahrungswert einstellbar ist. Dieser Erfahrungswert hängt ab von
der Größe der von der als Rutschkupplung dienenden Lamellen- oder Reibungskupplung
abzubremsenden Massen. Sobald nun ,der Schlupf zwischen dem äußeren und inneren
Teil der Kupplung nicht mehr vorhanden ist, wird durch das Einschalten des Magneten
i9 der Bolzen 18 an die Kastenscheibe 17 herangeführt, ohne jedoch den Kontakt 21
vollkommen zu öffnen. Wenn der Bolzen 18 jedoch in die Raste der mit verhältnismäßig
kleiner Schaltgeschwindigkeit sich drehenden Kastenscheibe 17 eingefallen ist, wird
die Stromleitung zum Motor 16 unterbrochen, indem die Kontaktbrücke 21 nunmehr die
festen Kontakte verläßt. Damit erfolgt ein Stillsetzen des Schaltmotors 16.
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Die Betätigung des Umschalters von der Stellung 3-4 in idie Stellung
3-22 und wieder zurück @in 3-4 braucht nicht von Hand zu erfolgen, sondern kann
in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit des Bearbeitungsvorgangs vorgenommen
werd-en.
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Bei dieser elektrischen Steuerung muß,die Kupplung, nachdem der Bolzen
18 eingerastet ist, noch kurze Zeit wirksam eingeschaltet bleiben, nämlich so lange,
bis auch die geringen Massen des Schaltmotors 16 mit dem Schneckengetriebe 15 völlig
abgebremst worden sind.
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Ein weiterer Zeitverlust, der -an und für sich verhältnismäßig gering
ist, kann noch erspart werden, wenn die aus der Darstellung in Ahl>. 2 ersichtliche
hydraulische Steuerung \"erw,end.un<, findet.
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Indem nicht nur eine als Bremse @bzw. Rutschkupplung wirkende Lamellenkuppl-ung
vorgesehen wird, sondern unabhängig davon auch noch eine zweite Kupplung zwischen
Motor und Spindel angeordnet
ist, eriihrigt sich (las Aii- und
Abschalten <les antreibenden llauptmotors 5. Hierdurch wird ein weiterer Zeitverlust
vermieden; denn der 1Iator braucht nicht erst bei jedem neuen Arbeitsgang auf seine
volle Drehzahl gebracht zu werden, sondern läuft nlit dieser ununterbrochen weiter.
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Der LIauptmotor 5 (Abb. 2) treibt den Außenteil 24 einer Kupplung
anderen Innenteil 2,5 auf der Spindel 0 in der Nähe ihres Eildes aufgekeilt ist.
In an sich bekannter Weise wird .dann durch 1_üsen der Kupplung die :Motorseite
von der Spindel 6 a@l>geschialtet. Auf der letzteren sitzt außerdem, wie auch .4ei
der elektrischen Schaltvorrichtung in :1b1>. i. der Innenteil 7 einer zweiten Lamellenkupplung,
die als Rutschkupplung wirksam wird. Der ."#,ußenteil 13 derselben trägt wieder
an seinem Umfang ein Schneckenrad 14, dessen Zähne mit denen einer Schnecke 15 kämmen,
die von einem Schaltmotor 16 in langsame Drehung versetzt werden. Damit wird auch
der Außenteil 13 der Kupplung gegenüber der verhältnismäßig hohen Drehzahl der Spindel
6 langsam bewegt. Das Einschalten der Kupplung, -die als Bremse wirkt, erfolgt vorteilhaft
mittels eines Winkelhebels 27, der um einen Drehpunkt 28 geschwenkt werden kann.
Der Antrieb am freien Ende des Hebels erfolgt durch die Bewegung der Kolbenstange
29 eines Kolbens 3o, der sich in einem Zylinder 31 bewegt und wechselseitig betätigt
werden kann. Auf der Spindel 6 sitzt ferner wieder eine Rastenscheibe 17, in deren
Raste ein Bolzen 18 einfällt, wenn er als Kolbenstange des Kolbens 32, der sich
in einem Zylinder 33 bewegt, vorgeschoben wird.
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Zur Bewegung des Kolbens dient C51. Es befindet sich in einem Behälter
34, aus dem es mittels einer Zahnradpumpe 35 abgesaugt wird und mittels eines Überströmventils
36 auf der erforderlichen Arbeitsdruck eingestellt werden kann. Das Drucköl
wird durch eine Leitung 37 einem Steuerschieber 38 zugeleitet, der eineRücklaufleitung391>esitzt.In
der Einschaltstellung »Ein« des Steuerschiebers sind die Unterseiten der Kolben
30 -und 32 über die Leitung 4o mit der Rückla@ufleitung 39 verbunden und somit drucklos,
während die Oberseiten der Kolben 30,und 32 über die ebenfalls mit der ZahnradpumPe
35 in Verbindung stehende Leitung 41 unter der Einwirkung des vollen Arbeitsdruckes
01
zugeführt erhalten, so daß die beiden Lamellenkupplungen auf die Spindel
6 schalten, während der Bolzen 18 in seiner unwirksamen Stellung verharrt.
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Wird der Steuerschieber 38 dagegen in die Ausschaltstellung »Aus«
gebracht, so erfolgt eine Verbindung zwischen 4o und 37. Die Unterseite des Kolbens
30 erhält jetzt den vollen Arbeitsdruck und wird daher nach oben bewegt,
@da die untere Kolbenfläche größer ist als die obere. Die Seite des Antriebsmotors
5 wird abgeschaltet und läuft leer weiter, während der durch den Schaltmotor 16
über die Schnecke 15 und das Schneckenrad 14 langsam angetriebene Außenteil 13 der
Kupplung auf der Bremsseite wirksam -wird und ein Abbremsen der Schwungmassen der
Spindel 6 herbeiführt. Diese Kupplung ist auf die Abbremsung eines bestimmten von
den Schwungmassen abhängigen Drehmoments eingestellt. Das Abbremsen kann in verschieden
kurzer Zeit erfolgen. Ein erhöhter Aremsdruck setzt in kürzerer Zeit die Geschwindigkeit
der Schwungmassen herab als ein kleinerer Bremsdruck. Bei der Anwendung eines stärkeren
Bremsdrucks jedoch sind der Verschleiß rund die Wärmeentwicklung :größer. Die Einstellung
der Bremsgeschwindigkeit bleibt für das jeweilige Arbeitsverfahren somit ein Erfahrungswert.
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Bei der Verschiebung des Steuerschiebers in die Stellung »Aus« erhält
gleichzeitig die Unterseite des Kolbens 32 den vollen Arbeitsdruck. Der Kolben bewegt
sich nach oben, denn seine untere Fläche ist größer als ,die obere. Diese Bewegung
geschieht jedoch unter der Einwirkung einer Drossel 42, so daß sie langsam erfolgt
entsprechend der Zeit, bis der Schlupf zwischen den Teilen 7 und 13 zu Null geworden
ist und die Rastenscheibe 17 die zum Enrasten günstigste und .geringste Schaltgeschwindigkeit
erreicht hat. Sobald der Bolzen 18 in die Raste der Scheibe 17 eingefallen ist,
rutscht der Außenteil 13 der Kupplung auf der Spindel 6 weiter, wenn nicht etwa
durch eine elektrische Schaltvorrichtung der Schaltmotor 16 stillgesetzt wird. Die
Anwendung einer solchen Maßnahme .ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.
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Sobald nun der Steuerschieber 38 in die Stellung »Ein« gebracht wird,
werden die Unterseiten der Kolben 30,und 32 drucklos; sie bewegen sich nach unten.
Der Bolzen 18 wird unter der Einwirkung eines Rückschlagventils 43 sich rasch z:urückbewe-@gen,
so daß der Motor 5 über die inzwischen eingeschaltete Kupplung 24, 25 die Spindel
6 wieder anzutreiben vermag. Der Außenteil 13 der KVpplung dreht sich nach wie vor
lose um,die Spindel 6 mit der gleichbleibenden Schaltgeschwindigkeit.
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Das Zeitrelais 23 nach Abb. 1 oder die ;ihm in Abb. 2 entsprechende
Drossel 42 können natürlich auch durch andere gleich wirkende Vorrichtungen ersetzt
werden. Es muß nur dafür gesorgt werden, daß ein Steuerimpuls albgegeben wind, sobald
der Schlupf zwischen den beiden Teilender Kupplung zu Null geworden ist.