DE1236910B

DE1236910B - Automatic workpiece feeder for a machine tool with a vertical and rotating tool spindle, in particular a tapping machine

Info

Publication number: DE1236910B
Application number: DE1959H0038113
Authority: DE
Inventors: Helmut Jacobi
Original assignee: Hagenuk Vorm Neufeldt and Kuhnke GmbH
Current assignee: Hagenuk Vorm Neufeldt and Kuhnke GmbH
Priority date: 1959-12-10
Filing date: 1959-12-10
Publication date: 1967-03-16

Description

Selbsttätige Werkstückzuführvorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit vertikaler und rotierender Werkzeugspindel, insbesondere Gewindebohrmaschine Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Werkstückzuführvorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit vertikaler und rotierender Werkzeugspindel, insbesondere Gewindebohrmaschine, mit einer zwischen dem Antrieb für die Drehbewegung und dem Antrieb für die Vorschubbewegung angeordneten Schlupfkupplung, bei der die Vor- und Rücklaufbewegung des horizontal arbeitenden Vorschiebers für die Werkstücke durch eine intermittierend umlaufende Welle steuerbar ist.Automatic workpiece feeding device for a machine tool with vertical and rotating tool spindle, in particular tapping machine The invention relates to an automatic workpiece feed device for a machine tool with vertical and rotating tool spindle, especially tapping machine, with one between the drive for the rotary movement and the drive for the feed movement arranged slip clutch, in which the forward and reverse movement of the horizontal working pusher for the workpieces by an intermittently rotating Wave is controllable.

Zur selbsttätigen Werkstückzuführung an periodisch arbeitenden Werkzeugmaschinen sind bereits Vorrichtungen verschiedener Art bekannt, die beispielsweise mit schrittweise weiterbewegten Rundtischen oder Förderbändern oder mit periodisch hin und her gehenden Greifern oder Vorschiebern arbeiten. Bei diesen Vorrichtungen werden die Zuführorgane üblicherweise - gegebenenfalls über Zahnradgetriebe - von der Antriebswelle der Werkzeugmaschine mit angetrieben, damit das Zusammenspiel der Arbeitstakte von Werkzeugmaschine und Zuführvorrichtung, nachdem es einmal hergestellt ist, erhalten bleibt.For automatic workpiece feeding on periodically working machine tools Devices of various types are already known, for example with stepwise moving rotary tables or conveyor belts or periodically moving back and forth Grippers or pushers work. In these devices, the feed organs usually - possibly via gear transmission - from the drive shaft of the Machine tool with driven, thus the interaction of the work cycles of the machine tool and feeding device, once made, is maintained.

Es sind nun aber Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen der Antrieb des Werkzeughalters über eine Schlupfkupplung erfolgt. Dies ist z. B. bei der Werkzeugspindel von Gewindebohrmaschinen der Fall. Durch diese Schlupfkupplung sollen Schäden an der Maschine und ein Abbrechen des Gewindebohrers vermieden werden, falls dieser sich festfrißt, oder, wenn er aus irgendeinem Grund keine Vorbohrung vorfindet, aufsetzt. Durch das Schlüpfen der Kupplung geht das gegebenenfalls erforderliche genaue Zusammenspiel der Arbeitstakte von Arbeitsspindel und Zuführvorrichtung verloren und stellt sich auch nicht von selbst wieder ein. Daher sind die bekannten Zuführvorrichtungen für solche Werkzeugmaschinen ungeeignet, insbesondere, wenn es sich um eine Werkzeugmaschine mit vertikaler Werkzeugspindel handelt, bei der also die Zuführung der Werkstücke horizontal erfolgt.However, machine tools are now known in which the drive of the tool holder takes place via a slip clutch. This is e.g. B. with the tool spindle This is the case with tapping machines. This slip clutch is supposed to cause damage of the machine and breaking off of the tap can be avoided if this seizes up, or if for whatever reason it cannot find a pilot hole, touches down. Slipping of the clutch does what may be required The exact interaction of the work cycles of the work spindle and feed device is lost and does not come back on its own. Hence the known feeding devices unsuitable for such machine tools, especially if it is a machine tool acts with a vertical tool spindle, i.e. the feed of the workpieces takes place horizontally.

Die Erfindung schafft nun eine Vorrichtung zur selbsttätigen horizontalen Werkstückzuführung, die insbesondere für Werkzeugmaschinen der gattungsgemäßen Art geeignet ist. Erfindungsgemäß ist vor der intermittierend umlaufenden Welle eine elektrisch steuerbare Kupplung angeordnet, die durch einen bei Aufwärtsbewegung der Werkzeugspindel betätigten Kontakt ein- und durch einen von der Zuführvorrichtung nach vollendetem Vorschieben eines Werkstückes betätigten Kontakt ausrückbar ist; ferner ist die intermittierend umlaufende Welle durch ein mechanisches Gesperre feststellbar, das bei Beginn der Zuführbewegung durch einen Elektromagneten lösbar und bei Vollendung eines Arbeitsspiels der Zuführvorrichtung selbsttätig verriegelbar ist.The invention now provides a device for automatic horizontal Workpiece feed, which is particularly suitable for machine tools of the generic type suitable is. According to the invention there is a wave in front of the intermittently rotating shaft Electrically controllable clutch arranged by an upward movement the tool spindle actuated contact on and through one of the feeder after a workpiece has been advanced, the actuated contact can be disengaged; Furthermore, the intermittently rotating shaft is through a mechanical lock detectable, which can be released by an electromagnet at the start of the feed movement and automatically lockable upon completion of a work cycle of the feeding device is.

Die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung gewährleistet auch bei Vorhandensein der erwähnten Schlupfkupplung ein exaktes Zusammenspiel der Zuführbewegung mit den Arbeitstakten der Arbeitsspindel und insbesondere einen sehr konstanten Zuführhub.The feed device according to the invention ensures that it is also present the mentioned slip clutch an exact interaction of the feed movement with the Work cycles of the work spindle and in particular a very constant feed stroke.

Die Antriebswelle bei dieser Vorrichtung braucht nicht unbedingt die Antriebswelle der Werkzeugmaschine zu sein, sondern es kann auch ein besonderer Antriebsmotor benutzt werden, da das Zusammenspiel der Bewegungen von Werkzeugspindel und Zuführorgan bei jedem Arbeitshub oder beim Zurückholen des Werkzeuges vom Werkstück erneut hergestellt wird.The drive shaft in this device does not necessarily need the To be the drive shaft of the machine tool, but it can also be a special one Drive motor are used because the interaction of the movements of the tool spindle and feed element with each working stroke or when the tool is being retrieved from the workpiece is re-established.

Die Möglichkeit, zum Antrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Stelle der Maschinenwelle einen beliebigen Antriebsmotor (wobei meist ein kleiner Elektromotor von etwa 100 bis 200 Watt ausreicht) zu benutzen, bietet den Vorteil, diese Vorrichtung an bereits bestehenden Werkzeugmaschinen ohne nennenswerte Eingriffe und sonstige bauliche Schwierigkeiten nachträglich anzubringen.The possibility of driving the device according to the invention Place any drive motor on the machine shaft (usually a small Using an electric motor of around 100 to 200 watts) has the advantage of this device on existing machine tools without significant interference and other structural difficulties to be added subsequently.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem als Kupplung eine elektrisch steuerbare Kupplung verwendet ist, dargestellt. Es zeigt A b b. 1 die mechanische und A b b. 2 die schaltungstechnische Ausführung der Vorrichtung.In the drawing is an embodiment of the invention Device in which an electrically controllable coupling is used as the coupling is presented, layed out. It shows A b b. 1 the mechanical and A b b. 2 the circuitry Execution of the device.

In der A b b. 1 ist 1 die periodisch auf- und abfahrende Werkzeugspindel und 2 der Arbeitstisch einer Gewindebohrmaschine. 3 ist ein Magazin, aus dem der als Zuführorgan dienende Vorschieber 4 die vorgebohrten Werkstücke 5 auf dem Arbeitstisch entlang der Werkzeugspindel zur Bearbeitung zuführt. Der Vorschieber 4 wird über einen Kurvenkörper 6 und einen Scherenhebel ? vorgetrieben, welche die Drehung der intermittierend umlaufenden Welle 8 in eine Hubbewegung umwandeln. Den Rücklauf des Vorschiebers 4 bewirkt die Kraft einer Druckfeder 9. Die Welle 10 ist die ständig umlaufende Antriebswelle. Zwischen diese und die Welle 8 ist die elektrisch steuerbare Kupplung 11 geschaltet, und zwar wird man bei der praktischen Ausführung zweckmäßig eine Elektrolamellenkupplung verwenden. Die Einschaltung dieser Kupplung (die dem Einrücken einer mechanischen Kupplung entspricht), wird durch einen Kontakt 12 ausgelöst, der beim Hochgehen der Werkzeugspindel 1 von einer an dieser angebrachten Nase 13 betätigt wird. Der hierbei entstehende sehr kurze Schaltstoß dient zunächst zur Betätigung einer noch näher zu erläuternden Steuerschaltung, welche schließlich die Einschaltung der Elektrolamellenkupplung 11 vornimmt. Da die Betätigung des Kontaktes 12 jedoch nicht auch beim Niedergehen der Werkzeugspindel erfolgen soll, ist die Nase 13 federnd ausgebildet, derart, daß sie beim Abwärtsgang der Werkzeugspindel dem Stößel 14 des Kontaktes 12 ausweicht.In the A b b. 1 is 1 the tool spindle that periodically moves up and down and 2 is the work table of a tapping machine. 3 is a magazine from which the pusher 4, serving as a feed member, feeds the pre-drilled workpieces 5 on the work table along the tool spindle for machining. The pusher 4 is via a cam 6 and a scissor lever? driven, which convert the rotation of the intermittently rotating shaft 8 into a reciprocating motion. The return of the pusher 4 is brought about by the force of a compression spring 9. The shaft 10 is the continuously rotating drive shaft. The electrically controllable coupling 11 is connected between this and the shaft 8, and an electric multi-plate coupling is expediently used in the practical embodiment. The engagement of this clutch (which corresponds to the engagement of a mechanical clutch) is triggered by a contact 12 which, when the tool spindle 1 goes up, is actuated by a nose 13 attached to it. The resulting very short switching surge is initially used to actuate a control circuit to be explained in more detail, which finally engages the electric multi-plate clutch 11. Since the actuation of the contact 12 should not also take place when the tool spindle goes down, the nose 13 is designed to be resilient in such a way that it evades the plunger 14 of the contact 12 when the tool spindle moves downwards.

Das Wiederabschalten (Ausrücken) der Elektrolamellenkupplung 11 dagegen wird durch einen weiteren Kontakt 15 ausgelöst, der von einer auf der Welle 8 angebrachten Nockenscheibe 16 betätigt wird. Dieses Abschalten allein genügt jedoch für ein einwandfreies Arbeiten der Zuführvorrichtung noch nicht, da die Welle 8 einerseits wegen einer gewissen, durch den Restmagnetismus noch vorhandenen Kupplungskraft und andererseits durch ihr eigenes Schwungmoment nach der Abschaltung zu lange auslaufen würde, was zur Folge hätte, daß der Vorschieber 4, anstatt genau in seiner Ausgangslage stehenzubleiben, schon zum nächsten Zuführvorgang ansetzen und dabei das bereits richtig zugeführte Werkstück noch weiter vorschieben würde, womit also der Gewindebohrer zwischen zwei Vorbohrungen zum Aufsetzen käme.The switching off (disengagement) of the electric multi-plate clutch 11, on the other hand, is triggered by a further contact 15 which is actuated by a cam disk 16 attached to the shaft 8. However, this shutdown alone is not enough for the feeding device to work properly, since the shaft 8 would run out for too long after shutdown due to a certain coupling force still present due to the residual magnetism and on the other hand due to its own moment of inertia, which would result in the The pusher 4, instead of stopping exactly in its starting position, would already start the next feeding process and thereby push the workpiece that has already been correctly fed forward, so that the tap would come to rest between two pilot holes.

Ein weiteres Mitnehmen der Welle 8 infolge des Restmagnetismus der Kupplung 11 wird durch Erzeugung einer entsprechenden Löschfeldstärke mittels eines Gegenstromes vermieden. Das Weiterlaufen der Welle 8 infolge ihres Schwungmomentes wird durch ein mechanisches Gesperre verhindert, das bei Vollendung eines Arbeitsspieles, also bei Rückkehr des Vorschiebers in seine Ausgangsstellung selbsttätig einfällt und die Welle 8 schlagartig und in genau definierter Lage stillsetzt. Dieses Gesperre besteht in dem dargestellten Beispiel aus einer auf der Welle 8 angebrachten Rastscheibe 17, in deren Rastbohrung ein Rastbolzen 18 unter der Kraft des Federhebels 19 einrastet. Da dieser Rastbolzen 18 mit Sicherheit vor dem Einschalten der Kupplung 11 mittels des Elektromagneten 20 gelüftet werden muß, ist die Anordnung so getroffen, daß die endgültige Einschaltung der Elektrolamellenkupplung 11 von der Betätigung eines Kontaktes 21 durch den Federhebel 19 abhängig ist.Further entrainment of the shaft 8 as a result of the residual magnetism of the clutch 11 is avoided by generating a corresponding extinguishing field strength by means of a countercurrent. The continued running of the shaft 8 due to its moment of inertia is prevented by a mechanical locking mechanism that automatically engages when a work cycle is completed, i.e. when the pusher returns to its starting position and stops the shaft 8 abruptly and in a precisely defined position. In the example shown , this locking mechanism consists of a locking disk 17 attached to the shaft 8 , in the locking bore of which a locking bolt 18 engages under the force of the spring lever 19. Since this locking bolt 18 must definitely be lifted by means of the electromagnet 20 before the clutch 11 is switched on, the arrangement is such that the final activation of the multi-plate clutch 11 is dependent on the actuation of a contact 21 by the spring lever 19.

In dem vorliegenden Beispiel ist der Einfachheit halber vorausgesetzt, daß während jeder vollen Umdrehung der Welle 8 ein Arbeitsspiel des Vorschiebers 4 stattfindet. Falls jedoch zwei oder mehr vorschieden große, abwechselnd bzw. in sich wiederholender Reihenfolge auftretende Abstände zwischen den Bohrungen zu berücksichtigen sind, so läßt es sich durch geeignete Ausbildung des Kurvenkörpers 6 auch einrichten, daß zwei oder mehr Arbeitsspiele bei einer Umdrehung der Welle 8 stattfinden und die einzelnen Hübe des Vorschiebers 4 - ebenfalls durch entsprechende Ausbildung des Kurvenkörpers 6 - unterschiedlich bemessen sind. Selbstverständlich muß dann auf der Nockenscheibe 16 eine der Zahl der Arbeitsspiele je Umdrehung gleiche Anzahl Nocken und auf der Rastscheibe 17 eine ebenso große Anzahl Rastbohrungen in geeigneter Verteilung vorgesehen sein.In the present example, for the sake of simplicity, it is assumed that one working cycle of the pusher 4 takes place during each full revolution of the shaft 8. If, however, two or more large, alternating or repeating distances between the bores are to be taken into account, it can also be set up by suitable design of the cam 6 that two or more work cycles take place during one revolution of the shaft 8 and the individual strokes of the pusher 4 - also by corresponding design of the cam 6 - are dimensioned differently. Of course, a number of cams equal to the number of working cycles per revolution must then be provided on the cam disk 16 and an equally large number of locking bores must be provided on the locking disk 17 in a suitable distribution.

An Hand der A b b. 1 und des in der A b b. 2 dargestellten Schaltbildes wird der Wirkungsablauf einschließlich der elektrischen Steuervorgänge erläutert. In beiden Abbildungen sind dieselben Bestandteile, d. h. ihre mechanische Ausführung und die entsprechenden Schaltzeichen, mit denselben Bezugszahlen versehen. Bei dieser Erläuterung ist ein so rasches Arbeiten der Einrichtung vorausgesetzt, daß bis zu etwa 40 Arbeitsspiele des Vorschiebers in der Minute ausgeführt werden können, sofern sie so häufig ausgelöst werden.Using the A b b. 1 and the one in A b b. 2 shown circuit diagram the operational sequence including the electrical control processes is explained. Both figures show the same components, i. H. their mechanical design and the corresponding circuit symbols are provided with the same reference numbers. At this Explanation is provided that the establishment works so quickly that up to about 40 working cycles of the pusher can be carried out per minute, provided they are triggered so often.

Der von der Werkzeugspindel l zur Auslösung eines Arbeitsspieles betätigte Kontakt 12 ist in Ruhelage geschlossen und legt dabei die beiden Relais 22 und 23 an Spannung. Wird dieser Kontakt 12 betätigt, d.h. für den Bruchteil einer Sekunde geöffnet, so fällt das Relais 22 ebenso kurzzeitig ab, wobei der Ruhekontakt 221, der ja bei erregtem Relais 22 geöffnet ist, kurzzeitig schließt. Das Relais 23, dessen Kontakt 231 bei Erregung geschlossen ist, hat eine gewisse Abfallverzögerung, die aber kleiner ist als die Dauer eines Arbeitsspieles der Zuführvorrichtung. Dieses Relais 23 ist für den zuweilen auftretenden Fall vorgesehen, daß die Werkzeugspindel nur langsam auf- und abgefahren wird, wobei dann der Kontakt 12 nicht mehr so kurzzeitig geöffnet wird, sondern unter Umständen so lange, daß währenddessen mehrere Arbeitsspiele des Vorschiebers ausgelöst werden könnten, wobei dann Werkstücke unbearbeitet weitergefördert würden. The contact 12 actuated by the tool spindle 1 to initiate a work cycle is closed in the rest position and applies voltage to the two relays 22 and 23. If this contact 12 is actuated, ie opened for a fraction of a second, the relay 22 also drops out briefly, the normally closed contact 221, which is open when the relay 22 is energized, closes briefly. The relay 23, the contact 231 of which is closed when energized, has a certain drop-out delay, but this is less than the duration of one working cycle of the feed device. This relay 23 is provided for the occasional case that the tool spindle is only slowly moved up and down, in which case the contact 12 is no longer opened for such a short time, but under certain circumstances so long that several working cycles of the feeder could be triggered during this time, in which case workpieces would then be conveyed further unprocessed.

Über die Kontakte 221, 231 und den Kontakt 15, der von der Nockenscheibe 16 zunächst geschlossen gehalten wird, bekommt ein weiteres Relais 24 Spannung, schließt einen Selbsthaltekontakt 241 und legt mit seinem Kontakt 242 an den Elektromagneten 20 zum Lüften des Rastbolzens 18 Spannung. Der Federhebel 19 schließt dabei den Kontakt 21, welcher ein Relais 25 einschaltet. Dieses legt mit seinem Kontakt 251 die Elektrolamellenkupplung 11 an Spannung, worauf die Welle 8 von der Antriebswelle 10 mitgenommen wird und der Zuführvorgang beginnt. Beim Anlaufen der Welle 8 öffnet zunächst die Nockenscheibe 16 den Kontakt 15. Dadurch wird das Ralais 24 wieder spannungslos, und sein Kontakt 242 schaltet den Elektromagneten 20 ab. Somit gleitet nun der Rastbolzen 18 unter der Federkraft des Hebels 19 auf der sich drehenden Rastscheibe 17 und ist zum nächsten selbsttätigen Einrasten bereit.Via the contacts 221, 231 and the contact 15, which is initially kept closed by the cam disk 16, another relay 24 receives voltage, closes a self-holding contact 241 and applies voltage with its contact 242 to the electromagnet 20 to release the locking bolt 18. The spring lever 19 closes the contact 21, which switches on a relay 25. With its contact 251, this applies voltage to the electric multi-disk clutch 11, whereupon the shaft 8 is taken along by the drive shaft 10 and the feeding process begins. When the shaft 8 starts up, the cam disk 16 first opens the contact 15. As a result, the relay 24 is de-energized again, and its contact 242 switches off the electromagnet 20 . Thus, the locking bolt 18 now slides under the spring force of the lever 19 on the rotating locking disk 17 and is ready for the next automatic locking.

Beim Abschalten des Elektromagneten 20 wird auch der Kontakt 21 von dem Federhebel 19 wieder freigegeben und damit geöffnet, jedoch bekommt das Relais 25 weiterhin Spannung über den von der Nockenscheibe 16 ebenfalls betätigten und beim Anlaufen der Welle 8 geschlossenen Kontakt 15 a, der mit dem Kontakt 15 baulich vereinigt zu denken ist.When the electromagnet 20 is switched off, the contact 21 of the spring lever 19 is released again and thus opened, but the relay gets 25 continues to tension over the also actuated by the cam disk 16 and when starting up the shaft 8 closed contact 15 a, with the Contact 15 is to be thought structurally united.

Die Stillsetzung der Welle 8 erfolgt, wenn die Nockenscheibe 16 den Kontakt 15 a wieder öffnet, wodurch das Relais 25 spannungslos wird und sein Kontakt 251 die Elektrolamellenkupplung 11 von der Speisespannung abschaltet. Damit nun die Löschung des Restmagnetismus ohne auch nur die geringste Verzögerung eintritt, läßt man den erwähnten Gegenstrom, der von der Spannungsquelle UG geliefert und mittels des Vorwiderstandes 26 eingestellt wird, ständig fließen. Dieser Gegenstrom beeinträchtigt die Kupplungswirkung praktisch nicht, da er klein gegenüber dem Kupplungsstrom ist.The shutdown of the shaft 8 takes place when the cam disk 16 the Contact 15 a opens again, whereby the relay 25 is de-energized and its contact 251 disconnects the electric lamellar clutch 11 from the supply voltage. So now the extinction of the residual magnetism occurs without even the slightest delay, one lets the mentioned countercurrent, which is supplied by the voltage source UG and is set by means of the series resistor 26, flow continuously. This countercurrent practically does not affect the coupling effect, since it is small compared to the coupling current is.

Der Widerstand 27 dient zur Dämpfung der Abreißspannung bei Öffnen des Kontaktes 251, und der mit ihm in Reihe geschalteten Richtleiter 28 verhindert das Fließen eines Verluststromes aus der Speisespannungsquelle.The resistor 27 serves to dampen the tear-off voltage when it is opened of the contact 251 and the directional conductor 28 connected in series with it the flow of a leakage current from the supply voltage source.

Sollte einmal der Vorschieber 4 durch Verklemmung oder eine sonstige Störung blockiert sein, so muß die Anlage alsbald abgeschaltet werden. Zu diesem Zweck ist das Relais 25 noch mit einem weiteren Kontakt 252 versehen, der ein anzugverzögertes Relais 29 an Spannung legt. Sofern dieses Relais länger erregt bleibt, als die Dauer eines Arbeitsspieles des Vorschiebers beträgt, spricht es an und schaltet mit seinem Ruhekontakt 291 die Steuerschaltung sowie, mit weiteren (nicht dargestellten) Kontakten, sonstige gefährdete Teile der Anlage ab, insbesondere den die Antriebswelle 10 treibenden Motor.Should the pusher 4 be jammed or otherwise If the fault is blocked, the system must be switched off as soon as possible. To this For this purpose, the relay 25 is also provided with a further contact 252, which is a delayed contact Relay 29 applies voltage. If this relay remains energized longer than the duration of a working cycle of the pusher, it responds and switches with its Normally closed contact 291 the control circuit as well as, with further (not shown) contacts, other endangered parts of the system, in particular those driving the drive shaft 10 Engine.

Claims

Claim: Automatic workpiece feeding device for a machine tool with a vertical and rotating tool spindle, in particular a tapping machine, with a slip clutch arranged between the drive for the rotary movement and the drive for the feed movement, in which the forward and reverse movement of the horizontally operating pusher for the workpieces is intermittent rotating shaft is controllable, characterized in that an electrically controllable coupling (11) is arranged in front of the intermittently rotating shaft (8), which is activated by a contact (12) actuated when the tool spindle (1) moves upwards and by one of the Feed device after a workpiece has been pushed forward, actuated contact (15) can be disengaged, and that the intermittently rotating shaft (8) can be locked by a mechanical lock (17, 18, 19) which can be released by an electromagnet (20) at the start of the feed movement upon completion a working cycle of the feeder can be locked automatically. Publications considered: Patent No. 13,931 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Occupation Zone of Germany; U.S. Patent No. 2,627,108.