DE1175527B - Einspindel-Drehautomat mit Kurvensteuerung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 23 b

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 49 a-4

1175 527
U 8165 Ib/49 a
8. Juli 1961
6. August 1964

Gegenstand der Erfindung ist ein Einspindel-Drehautomat mit Kurvensteuerung und einer Zusatzeinrichtung, um Werkstücke, die an einer ersten Bearbeitungsstelle abgestochen und mittels einer Transporteinrichtung zu einer zweiten Bearbeitungsstelle gefördert und dort eingespannt werden, durch Fräsen im Teilverfahren mit einer Verzahnung zu versehen.

Im Teilverfahren werden insbesondere Uhrwerkteile mit einer Verzahnung versehen, deren Zahnform nur mit einem entsprechend ausgebildeten Fräser herstellbar sind. Die bekannten Drehautomaten, welche mit einer im Teilverfahren arbeitenden Fräsvorrichtung ausgerüstet sind, weisen zur Steuerung der letzteren eine Nockenwelle auf, die genau eine Umdrehung während eines Arbeitszyklus des Drehautomaten ausführt. Da das Fräswerkzeug während eines Arbeitszyklus mehrmals betätigt werden muß, so haben die Nocken, die dieses Werkzeug steuern, eine Mehrzahl von Auf- und Abstiegkurven aufzuweisen. Diese Kurven können jedoch nicht mit einer derartigen Regelmäßigkeit hergestellt werden, daß sie das Fräswerkzeug genau bis zum selben Punkt gegen das Werkstück hin stoßen.

Der dieser Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, die Genauigkeit der Drehautomaten obgenannter Gattung zu erhöhen. Erfindungsgemäß wird dieser Gedanke dadurch verwirklicht, daß für die Steuerung der Werkstück- und Werkzeugbewegungen an der zweiten Arbeitsstelle eine Zusatzsteuerwelle vorgesehen ist, die für jeden zu fräsenden Zahn des Werkstücks eine volle Umdrehung ausführt.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einspindel-Drehautomaten ist in der Zeichnung dargestellt und es zeigt

F i g. 1 eine Perspektivansicht derjenigen Automatenelemente, die zur Verständlichkeit der Erfindung nötig sind und

F i g. 2 einen Teil der F i g. 1 im Axialschnitt.

Der dargestellte Einspindel-Drehautomat weist einen Spindelstock 1 mit einer Werkstoffstange 2 auf, deren vorderes Ende sich im Arbeitsfeld verschiedener, vor dem Spindelstock 1 angeordneter Werkzeuge 3 befindet, die zum Teil sternartig angeordnet und radial beweglich sind bzw. in axialer Richtung arbeiten. Mit den Werkzeugen 3 werden an den sich in Arbeit befindenden Werkstücken unter anderem Form-, Bohr- und Gewindeschneidarbeiten ausgeführt. Die Arbeitsgänge des Spindelstocks 1 und der Werkzeuge 3 werden auf bekannte Art und Weise in einem bestimmten Zyklus durch auf einer auf der Rückseite des Automatengestells angeordneten Hauptsteuerwelle 4 sitzende, nicht dargestellte Kurven ge-

Einspindel-Drehautomat mit Kurvensteuerung

Anmelder:

Usines Tornos,

Fabrique de Machines Mouthier S. A.,

Moutier (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,

München 2, Kaufingeirstr. 8.

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 8. Juli 1960 (7829)

steuert. Am Ende jedes Arbeitszyklus wird das hergestellte Werkstück durch eines der Werkzeuge 3 von der Werkstoffstange 2 abgestochen. Dieser Teil des Einspindel-Drehautomaten, der dessen erste Bearbeitungsstelle bildet, ist nicht Gegenstand der Erfindung. Nach Beendigung der Arbeit an dieser ersten Stelle greift ein Transportarm 5 das dort abgestochene Werkstück und führt es längs einer kreisförmigen Bahn α vor den Spindelstock 6 einer Zusatzeinrichtung hinüber. Der Spindelstock 6 ist in an sich bekannter Weise neben dem an der ersten Bearbeitungsstelle liegenden Hilf sapparat für die axial arbeitenden Werkzeuge angeordnet. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Spindelstock 6 der Zusatzeinrichtung parallel zum Spindelstock 1, aber in entgegengesetzter Richtung angeordnet. Daraus folgt, daß die Zange 7 des Transportarms 5 den vorderen Teil der am Ende der Werkstoffstange 2 hergestellten Werkstücke vor den Spindelstock 6 bringt. An der zweiten Bearbeitungsstelle ist ein Fräser 8 angeordnet, der zum Fräsen einer Verzahnung auf der Mantelfläche des durch den Spindelstock 6 gehaltenen Werkstücks dient, während ein neues Werkstück am vorderen Ende der Werkstoffstange 2 an der ersten Bearbeitungsstelle des Automaten bearbeitet wird. Damit das durch den Spindelstock 6 während der Arbeit des Fräsers 8 gehaltene Werkstück feststeht, weist die Zusatzeinrichtung noch einen Reitstock 9 auf, der gegenüber dem Spindelstock 6 und neben dem Spindelstock 1 liegt. Dieser Reitstock ist mit einem Werkstückgegenhalter 10 versehen, der mit dem Spindelstock 6 koaxial liegt, so daß dieser Halter gegen das rückwärtige Ende des durch den Spindelstock 6 gehaltenen Werkstücks gebracht werden kann. Die Arbeitsgänge des Reitstocks 9, des Armes 5 und ein

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Teil derjenigen des Spindelstocks 6 werden durch Kurven gesteuert, die auf einer parallel zur Welle 4 liegenden, in der Mitte des Automatengestells angeordneten Hilfssteuerwelle 11 sitzen. Die Steuerwellen 4 und 11 werden mittels einer Querwelle 12 mit gleicher Drehzahl angetrieben. Zu diesem Zweck kämmen zwei auf der Querwelle 12 angeordnete Schnecken 13, 13 a mit zwei entsprechenden, auf den Wellen 4 und 11 sitzenden Schneckenrädern 14, 14 a.

Damit der Arm 5 die von der Werkstoffstange 2 ίο abgestochenen Werkstücke greifen und letztere längs der Bahn α vor den Spindelstock 6 führen kann, ist er auf einer parallel zur Drehachse liegenden Welle 16 angeordnet, die in nicht dargestellten, am Maschinengestell festen Lagern sowohl drehbar wie auch axial verschiebbar ist. Die Schwenkbewegungen und die axialen Verschiebungen des Armes 5 werden durch die Kurven 17 bzw. 18 gesteuert, welche auf der Hilfssteuerwelle 11 sitzen. Die Kurve 17 betätigt einen zweiarmigen Hebel 19, der ein Zahnsegment 20 an einem Ende aufweist. Dieses Zahnsegment 20 kämmt mit einem auf der Welle 16 befindlichen, festen Ritzel 21. Der Hebel 19 ist um einen Zapfen 22 gelagert, und eine Feder 23 wirkt derart auf ihn, daß dessen Taster 24 gegen die Kurve 17 gedrückt wird. Die Axialkurve 18 steuert die axialen Verschiebungen des am Ritzel 20 festen Armes 5 mittels eines bei 26 um einen festen Zapfen gelagerten, zweiarmigen Hebels 25. Eine Feder 27 drückt den Taster 28 des Hebels 25 gegen die Steuerkurve 18, während ein in eine Nut 30 der Welle 16 hineinragender Stift 29 diese Welle 16 gemäß der Kurve 18 axial verschiebt. Um die zwei Endlagen des Armes 5 genau zu bestimmen, weist der Automat an sich bekannte, nicht dargestellte Anschläge auf.

Der Fräser 8 dient zum Fräsen einer Verzahnung in einen Teil des Werkstücks 65, der vor dem Spindelstock 6 liegt und einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist. Der Fräser 8 hat eine Form, die derjenigen der Zahnlücken der zu schneidenden Verzahnung entspricht. Er führt seine Arbeit aus, indem er sich parallel zur Werkstückachse bewegt und somit eine Zahnlücke nach der anderen schneidet. Nach jedem Arbeitsgang des Fräsers 8 wird das Werkstück 65 um einen Zahn weitergeschaltet. Diese Schaltung des Werkstücks 65 findet dann statt, wenn der Fräser vom Werkstück 65 am Ende eines Schneidvorganges abgehoben und in eine Ausgangslage zurückgeführt wird, in der er zum Schneiden der nächsten Zahnlücke bereitsteht.

Der Fräser 8 wird durch einen Motor 37 mittels eines um die zwei Rollen 39 und 40 gelegenen Riemens 38 angetrieben. Er ist mit seinem Antriebsmotor 37 auf einem Schlitten 66 angeordnet, der parallel zur Richtung der Spindelstockachse verschiebbar ist. Diese Verschiebungen des Schlittens 66 werden durch eine Zusatzsteuerungswelle 67 gesteuert, die auf der Maschinenvorderseite drehbar gelagert ist. Die Steuerwelle 67 liegt parallel zu den Steuerwellen 4 und 11. Sie trägt eine Glockenkurve 68, die einen um 71 schwenkbar angeordneten Hebel 70 mit dem Taster 69 betätigt. Der Hebel 70 weist einen Arm 72 auf, der den Schlitten 66 gemäß der Kurve 68 hin und her bewegt. Eine Feder 73 wirkt so auf den Schlitten 66, daß der Taster 69 gegen die Kurve 68 gedrückt wird.

Der Schlitten 66 ist auf einem zweiten, nicht dargestellten Schlitten angeordnet, der in bezug auf einen nicht dargestellten Ständer des Automatengestells in vertikaler Richtung verschiebbar ist. Eine auf der Zusatzsteuerwelle 67 angeordnete, nicht dargestellte Kurve steuert die vertikalen Bewegungen des Fräsers zum Abheben und Wiederanstellen desselben.

Bevor der Fräser 8 den nächsten Fräsvorgang beginnt, schaltet eine Kurve 74 der Welle 67 die Spindel 75 des Spindelstocks 6 um einen Schritt vorwärts. Diese Schaltbewegung erfolgt über einen um 81 schwenkbaren Hebel 76 und eine Stange 77, die ein am rückwärtigen Ende der Spindel 75 angeordnetes Schaltwerk 78 betätigt.

Ein aus einer Rastscheibe 82 und einer Klinke 83 bestehendes Rastgesperre hält das Werkstück in den genauen Arbeitslagen fest, wobei die Zahl der Rasten derjenigen der Zähne entspricht.

Die durch die Kurve 74 gesteuerte Schaltbewegung der Spindel 75 kann stattfinden, sobald der Fräser 8, nachdem er eine Zahnlücke gefräst hat, aus dem Werkstück 65 abgehoben wird. Die Schaltbewegung der Spindel 75 kann daher durchgeführt werden, während die anderen Kurven den Fräser 8 zunächst abheben und dann entgegen der Wirkung der Feder 73 zurückführen. Der Fräser 8 braucht infolgedessen in seiner Ausgangslage nicht abzuwarten, bis die Schaltbewegung der Spindel 75 erfolgt; er kann im Gegenteil sofort wieder angestellt werden und die weitere Zahnlücke schneiden.

Unter der Steuerwirkung der Kurven 68 und 74 führt einerseits der Schlitten 66 nur eine Hinundherbewegung aus, und die Spindel 75 wird nur um einen Schritt fortgeschaltet, wenn die Steuerwelle 67 eine volle Umdrehung ausführt. Da die Steuerwellen 4 und 11 bei jeder Umdrehung einen vollständigen Arbeitszyklus steuern und da der Arm 5 infolgedessen ein Werkstück 65 vor den Spindelstock 6 bei jeder Umdrehung der Hilfssteuerwelle bringt, läuft die Zusatzsteuerwelle 67 mindestens so oft um, wie die Zahl der herzustellenden Zähne beträgt.

Für jede zu schneidende Zahnlücke muß die Steuerwelle eine Umdrehung ausführen. Unter der Voraussetzung, daß das Werkstück 65 zwölf Zähne aufweisen soll, muß die Welle 67 mindestens zwölf Umdrehungen ausführen, während die Wellen 4 und 11 einmal umlaufen. Des weiteren muß eine gewisse Wartezeit ebenfalls vorgesehen werden, damit die Spindel 75 und der Werkstückgegenhalter 10 Zeit haben, das vom Arm 5 gebrachte Werkstück zu greifen. Mit anderen Worten muß das Geschwindigkeitsverhältnis der Steuerwellen 67 und 4/11 größer sein als die Anzahl Zähne, die auf dem Werkstück 65 hergestellt werden sollen.

Die drei Steuerwellen 4, 11 und 67 werden durch den Hauptmotor des Automaten angetrieben. In der Zeichnung ist unter all den zwischen dem Motor und den Steuerwellen angeordneten Übertragungselementen nur das Antriebsrad 84 dargestellt. Dieses sitzt auf einer drehbar und axial verschiebbar angeordneten Antriebswelle 85. Die axialen Verschiebungen dieser Welle werden von Hand mittels eines bei 87 gelagerten Hebels 86 gesteuert. Zu diesem Zweck ragt ein Finger 88 des Hebels 86 in eine Nut 90 hinein. Die Welle 85 trägt ferner eine Kupplungsmuffe 91 sowie eine Kupplungsscheibe 92 (s. F i g. 2). Zwei Hülsen 93 und 94 sind auf der Welle 85 frei drehbar. Die Hülse 93 ist ferner selber in einem feststehenden Lager 95 drehbar angeordnet. An

einem ihrer Enden weist die Hülse 93 eine Gegenkupplungsmuffe 97 zur Muffe 91 auf und ein Zahnrad 96 am anderen Ende. Die Muffe 97 wirkt mit der Muffe 91 derart zusammen, daß die Hülse 93 durch die Welle 85 angetrieben wird, wenn letztere nach vorn durch den Hebel 86 gezogen ist. In diesem Fall werden die Drehbewegungen der Welle 85 auf die Welle 12 mittels eines Wechselraduntersetzungsgetriebes übertragen, das ein größeres, mit dem Zahnrad 96 kämmendes Rad 98 und ein kleineres, mit einem auf der Welle 12 sitzenden Rad 100 kämmendes Rad 99 aufweist.

Die Hülse 94 ihrerseits ist mit einem Teil 101 einer selbsttätigen Kupplung an einem ihrer Enden versehen, und ein Schraubenrad 102 ist am anderen Ende dieser Hülse befestigt. Der Teil 101 bildet den magnetischen Kern eines Elektromagneten 103, der über einen isolierten Kollektorring 104 durch eine feststehende Bürste 105 gespeist wird. Der Teil 101 und die Scheibe 92 bilden somit eine elektromagnetische Kupplung, die die Hülse 94 unter der Wirkung der Welle 85 antreibt, wenn ein elektrischer Strom zur Bürste 105 geführt wird. Das an der Hülse 94 befestigte Schraubenrad 102 kämmt mit einem entsprechenden, auf der Zusatzsteuerwelle 67 sitzenden Schraubenrad 106.

Wenn die Kupplungen 91, 97 und 92, 101 geschlossen sind, treibt die Welle 85 sowohl die Steuerwelle 67 als auch die Querwelle 12 an, so daß die drei Steuerwellen 67, 4 und 11 miteinander drehen. Das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Steuerwelle 67 einerseits und den Steuerwellen 4 und 11 andererseits kann durch eine entsprechende Wahl der Übersetzung des Wechselradgetriebes 98, 99, 100 eingestellt werden und richtet sich nach der Zahl der zu fräsenden Zähne.

Zum Anhalten der Arbeitsvorgänge der Maschine muß die Stromzufuhr zur Bürste 105 unterbrochen und die handgeschaltete Kupplung 91, 97 entkuppelt werden. Mit einer mit der Hülse 93 fest verbundenen Kupplungsscheibe 92 würde die Betätigung des Hebels 86 allein den Antrieb der drei Steuerwellen gleichzeitig unterbrechen.

Um das Werkstück 65 festzuhalten, ist die Spindel 75 mit einer Spannzange versehen, die einen vorderen Teil des Werkstücks umgreift. Wenn der Arm 5 das Werkstück 65 vor den Spindelstock 6 bringt, ist der Werkstückgegenhalter 10 in seiner rückwärtigen Lage durch einen Hebel 62 gehalten, der mittels einer auf der Steuerwelle 11 sitzenden Kurve 63 gesteuert wird. Eine Feder 64 hält dabei einen Taster des Hebels 62 in Berührung mit der Kurve 63. Der Transportarm 5 wird anschließend gegen den Spindelstock 6 axial verschoben, damit er das Werkstück in die Spannzange dieses Spindelstocks einführt. Zum Greifen des Werkstücks könnte die Spindel 75 ebenfalls axial verschoben werden.

Sobald das Werkstück durch die Spannzange des Spindelstocks 6 gegriffen worden ist, führt die Kurve 63 den Gegenhalter 10 gegen den Spindelstock 6 hin, bis der Gegenhalter in Berührung mit dem rückwärtigen Ende des Werkstücks kommt und letzteres festhält.

Anstatt daß der Spindelstock 6 mit einer Spannzange ausgerüstet wird, kann er mit einem Stirnseitenmitnehmer versehen werden, insbesondere wenn das zu bearbeitende Werkstück kurz im Verhältnis zu seinem Durchmesser ist. In diesem Fall würde der Reitstock 9 mit einem entsprechend ausgebildeten Gegenhalter ausgerüstet werden, dessen Steuerung dieselbe wie die des beschriebenen Halters wäre.

Während der Ladevorgänge an der zweiten Arbeitsstelle muß der Fräser 8 selbstverständlich in einer von der Spindelstockachse entfernten Lage stillstehen. Mit anderen Worten, muß der Antrieb der Welle 67 unterbrochen werden, wenn der Arm 5 ein Werkstück vor den Spindelstock 6 bringt. Diese Unterbrechung der Antriebsbewegung der Steuerwelle 67 wird durch einen am rückwärtigen Ende der Steuerwelle 11 befestigten Nocken 107 gesteuert. Zu diesem Zweck wirkt der Nocken 107 auf einen Stromunterbrecher 108, der an der Speiseleitung der Bürste 105 der magnetischen Kupplung 92, 101 angeschlossen ist. Dadurch wird die elektromagnetische Kupplung 92, 101 geöffnet, so daß die Steuerwelle 67 zum Stillstand gebracht wird. Diese Betätigung des Unterbrechers 108 erfolgt, wenn der bewegliche Kontakt 108 α desselben in die Ausnehmung 107 α des Nokkens 107 hineinfällt. Die Steuerwelle 67 wird wieder angetrieben, sobald die Ausnehmung 107« an dem Kontakt 108 α vorbeigegangen ist.

Anstatt das Anhalten der Steuerwelle 67 durch einen auf der Steuerwelle 11 sitzenden Nocken zu steuern, könnte es ebenfalls durch einen auf der Hauptsteuerwelle 4 sitzenden Nocken gesteuert werden. Die Steuerwelle 67 könnte auch durch zwei voneinander verschiedene Organe angehalten und wieder in Betrieb gesetzt werden. Das Anhalten der Steuerwelle 67 könnte beispielsweise durch einen auf ihr sitzenden Nocken gesteuert werden, während das Wiederinbetriebsetzen dieser Steuerwelle durch einen auf einer der zwei übrigen Steuerwellen 4, 11 sitzenden Nocken gesteuert wird. Das Anhalten der Steuerwelle 67 könnte sogar durch ein auf der Spindel 75 sitzendes Organ über ein verzögertes Relais gesteuert werden. Diese zwei letzten Lösungen hätten den Vorteil, daß die Steuerwelle 67 dann angehalten wird, wenn der Fräser 8 sich in Arbeitsstellung befindet.

Je nach der Wahl der Organe, die das Anhalten und Wiederinbetriebsetzen der Steuerwelle 67 steuern, könnten andere Kupplungen als die beschriebene elektromagnetische Kupplung verwendet werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einspindel-Drehautomat mit Kurvensteuerung und einer Zusatzeinrichtung, um Werkstücke, die an einer ersten Bearbeitungsstelle abgestochen und mittels einer Transporteinrichtung zu einer zweiten Bearbeitungsstelle gefördert und dort eingespannt werden, durch Fräsen im Teilverfahren mit einer Verzahnung zu versehen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung der Werkstück (65)- und Werkzeug (8)-Bewegungen an der zweiten Arbeitsstelle eine Zusatzsteuerwelle (67) vorgesehen ist, die für jeden zu fräsenden Zahn des Werkstückes eine volle Umdrehung ausführt.

2. Einspindel-Drehautomat nach Anspruch 1, mit einer Hauptsteuerwelle zum Steuern der Werkzeuge an der ersten Arbeitsstelle und einer Hilfssteuerwelle zum Steuern der Werkstücktransporteinrichtung und der Werkstückspanneinrichtung an der zweiten Arbeitsstelle, gekennzeichnet durch eine quer zu den Steuerwellen (4, U, 67) angeordnete Antriebswelle (85) für diese,

von der über eine handgeschaltete Kupplung (91, 97), ein Wechselraduntersetzungsgetriebe und eine zweite Querwelle (12) die Haupt- und Hilfssteuerwelle sowie über eine der handgeschalteten Kupplung (91, 97) nachgeschaltete, selbsttätig ein- und ausschaltbare Kupplung (92, 101) die Zusatzsteuerwelle (67) antreibbar ist.

3. Einspindel-Drehautomat nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen auf der Hilfssteuerwelle oder der Hauptsteuerwelle angeordneten Nocken (107) zum Ein- und Ausschalten der selbsttätigen Kupplung für den Zusatzsteuerwellenantrieb.

4. Einspindel-Drehautomat nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltnocken (107) auf der Hilfs- oder der Hauptsteuerwelle die Kupplung für den Zusatzsteuerwellenantrieb lediglich einschaltet, die Abschaltvorrichtung zum Lösen der Kupplung jedoch auf der Zusatzsteuerwelle (67) angeordnet ist.

5. Einspindel-Drehautomat nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltvorrichtung für die Kupplung (92, 101) des Zusatzsteuerwellenantriebs von der Schaltbewegung des Werkstückes (65) an der zweiten Arbeitsstelle betätigbar ist.

6. Einspindel-Drehautomat nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Kupplung (92, 101) für den Zusatzsteuerwellenantrieb eine elektromagnetische Kupplung ist.

7. Einspindel-Drehautomat nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Zusatzsteuerwelle (67) zwei Steuerkurven angeordnet sind, von denen die eine (68) die Längsverschiebung des das Fräswerkzeug (8) tragenden Werkzeugschlittens (66) steuert und die andere (74) über ein Richtgesperre (78, 82, 83) bei jeder Umdrehung der Zusatzsteuerwelle das Werkstück (65) um eine Zahnbreite weiterschaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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