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Elektrisch umsteuerbarer Antrieb für Gewindebohrmaschinen Die Erfindung
betrifft einen elektrisch umsteuerbaren Antrieb für Gewindebohrmaschinen mit elektrisch
schaltbaren Kupplungen, der für die Steuerung mit Schaltschützen und Endschaltern
ausgerüstet ist, wobei zur Betätigung der Endschalter Schaltspindeln mit Schaltlinealen
oder Schaltnocken vorgesehen sind, die gegenüber der Arbeitsspindel axial einstellbar
sind.
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Beim Gewindebohren muß im allgemeinen das Werkzeug nach Fertigstellung
des Gewindes wieder rückwärts herausgeschraubt werden. Hierfür wird eine maschinenbedingte
Hilfszeit benötigt. Auch zur axialen Bewegung des Werkzeuges außerhalb des Werkstückes
wird Hilfszeit verbaucht. Die Grundzeit kann bei den heutigen Werkzeugstoffen nicht
mehr entscheidend verbessert werden. Eine Steigerung der Arbeitsproduktivität ist
also im wesentlichen nur durch Verkürzung der Hilfszeiten möglich. Will man die
Hilfszeit zum Rückwärtsherausdrehen des Werkzeuges verkürzen, so ist das nur durch
eine Erhöhung der Arbeitsspindeldrehzahl während des Rücklaufes zu erreichen, da
infolge der Gewindepaarung Werkzeug-Werkstück der Vorschub pro Umdrehung nicht verändert
werden kann, zumindest solange sich das Werkzeug noch im Werkstück befindet.
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Zur Schaffung von Innengewindeschneidmaschinen mit erhöhter Leistung
durch verkürzte Hilfszeiten sind folgende Lösungswege bekannt oder vorgeschlagen
worden:
| 1. Eilvorschub des Werkzeuges außerhalb des |
| Werkstückes mit einer axialen Geschwindig- |
| keit, die größer ist, als es der Spindeldrehzahl |
| und der Gewindesteigung entspricht. |
| 1.9 Hand-Eilvorschub. |
| 1.2 Mechanischer Eilvorschub. |
| Ohne näher auf die Einzelheiten dieser Lö- |
| sungen eingehen zu müssen, kann man sofort |
| dazu feststellen, daß die hierdurch erzielbare |
| Hilfszeiteinsparung in den meisten praktisch |
| denkbaren Anwendungsfällen unbedeutend |
| ist, da der außerhalb des Werkstückes lie- |
| gende axiale Werkzeugweg im Normalfall nur |
| ein Bruchteil des gesamten axialen Werk- |
| zeugweges ist. Für den Handeilvorschub ent- |
| fällt außerdem noch die Möglichkeit der |
| Automatisierung. |
| 2. Hilfszeiteinsparung .durch Eildrehzahlen. Der |
| Vorteil dieser Lösungen besteht darin, daß |
| während des gesamten Rücklaufweges, also |
| auch im Werkstück, mit erhöhter Geschwin- |
| digkeit gefahren werden kann. Nachteilig sind |
| die Schwierigkeiten, die sich infolge der |
| hohen kinetischen Energie einer mit Eildreh- |
| zahlen laufenden Spindel in Verbindung mit |
| dem häufigen Drehrichtungswechsel ergeben. |
| Folgende Lösung sind bekannt bzw. vorge- |
| schlagen worden: |
| 2.1 Antrieb durch einen polumschaltbaren Rever- |
| siermotor. Durch einen Reversiermotor, der |
| z. B. während des Vorlaufes 4polig und wäh- |
| rend des Rücklaufes 2polig geschaltet wird, |
| wird die Rücklaufzeit halbiert. Aber es ergibt |
| sich hier insofern ein Widerspruch, als die |
| Einsparung an Hilfszeit zu einer Verkürzung |
| der Stückzeit und damit zu einer Erhöhung |
| der Zahl der Reversierungen pro Zeiteinheit |
| führt, während die polumschaltbare Ausfüh- |
| rung des Motors eine Verringerung der maxi- |
| mal erreichbaren Reversierungszahl pro Zeit- |
| einheit verlangt, wenn der Motor thermisch |
| nicht überlastet werden soll. Vorwiegend aus |
| diesem Grund hat die Lösung mit polum- |
| schaltbarem Reversiermotor bisher keine |
| praktische Bedeutung erlangt. |
| 2.2 Antrieb durch Wendekupplungen. Hierbei |
| laufen die beiden treibenden Kupplungsteile |
| mit konstanter Drehzahl, aber entgegenge- |
| setzter Drehrichtung um, während die mit der |
| Arbeitsspindel im Eingriff stehenden getrie- |
| benen Kupplungsteile abwechselnd mit den |
| vorwärts oder den rückwärts laufenden trei- |
Kupplungsabmessungen und geringe Schwungmomente. Da die Kupplungen
nur als GeschwiÜdgkeitsschaltküpplungen wirken, brauchen sie nur Drehzahldifferenzen
zu überbrücken, werden also nur niedrig beansprucht. Infolge der geringen Kupplungsabmessungen
bleibt auch die Beanspruchung des Reversiermotürs durch Schwungmomente in zulässigw
'Grenzen.
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Durch Verlegen der Umschaltung von Eilgang auf Arbeitsgang aus der
oberen Totlage nach einem einstellbaren Punkt zwischen den Spindeltotlagen, wofür
ein Endschalter vorgesehen ist, welcher auf das Umschaltschütz wirkt, wurde der
Eil=Vorlauf verwirklicht. Ein Wählschalter gestattet das ständige Einschalten der
Eilgangs-Kupplung, wodurch die Eildrehzahl zugleich als zusätzliche, höchste Arbeitsdrehzahl
verwendbar wird.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 das Getriebeschema, F i g. 2 den
Stromlaufplan.
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In F i g. 1 treibt ein reversierbarer Drehstrommotor 1 über eine mit
seinem Wellenstumpf verbundene Verlängerungswelle die treibenden Teile 4 einer elektromagnetischen
Lamellienkupplung 4, 4' und über die Schieberadblöcke 2 und 3 die treibenden Teile
5' einer elektromagnetischen Lamellenkupplung 5, 5' an. Die getriebenen Teile 4'
und 5 der Kupplungen 4, 4' und 5, 5' wirken über ein Zahnradpaar auf die Arbeitsspindel
6. Letztere ist mit dem sie treibenden Zahnrad durch ein 4-Keilprofil drehfest,
aber axial verschiebbar verbunden. Sie ist weiter drehbar, aber nicht axial verschiebbar
in der Pinole7 gelagert. Die Pinole 7 wird durch ein nicht dargestelltes Vorschubgetriebe
in axialer Richtung bewegt, wobei jeder Spindelumdrehung eine der Steigung des zu
erzeugenden Gewindes entsprechende axiale Verschiebung der Pinole 7 und der Arbeitsspindel
6 zugeordnet ist. An der Pinole 7 ist die Traverse 8 befestigt, in welcher durch
Rändelgriffe 11 drehbar, aber nicht axial verschiebbar die Schaltspindeln 9, 10
gelagert sind. Auf den Schaltspindeln 9, 10 sind mittels Gewinde die beiden axial
gegenüber dem Maschinengestell verschiebbaren, aber nicht drehbaren Schaltlineale
12 angebracht. Durch Drehen der Rändelgriffe 11 können sie gegenüber der Traverse
8 in der Höhe eingestellt werden. Die Schaltspindel 9 betätigt in der oberen Totlage
den Endschalter 13 und in der durch Drehen des Rändelgriffes 11 verstellbaren unteren
Totlage mittels des Schaltlineals 12 den Endschalter 14. Durch Drehen der Schaltspindel
10 kann auf dieselbe Weise die Pinolenstellung, bei der der Endschalter 15 betätigt
wird, verstellt werden.
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Mittels der Schieberadblöcke 2, 3 lassen sich verschiedene Arbeitsdrehzahlen
der Spindel 6 einschalten, welche über die als Arbeitskupplung wirkende Kupplung
5, 5' übertragen werden. Dagegen bleibt die über die als Eilgangkupplung wirkende
Kupplung 4, 4' übertragene Eildrehzahl unabhängig von der jeweils eingeschalteten
Arbeitsdrehzahl. Durch ständiges Einschalten der Eilgangkupplung 4, 4' kann die
Eildrehzahl zugleich als maximale Arbeitsdrehzahl benutzt werden. Dazu wird der
Schieberadblock 2 in eine solche Stellung gebracht, daß er mit dem festen Zahnsegment
2' im Eingriff ist. Hierdurch werden die Welle mit den Schieberadblökken 2, 3 und
die Welle mit den treibenden Teilen 5' der Arbeitskupplung 5;5' stillgelegt, wodurch
sich das auf die Motorwelle reduzierte Getriebeschwun.gmoment verringert: In den
Stromlaufplan (F i g. 2) wurde nur das eingezeichnet, was für die Erläuterung der
Funktion benötigt wird. Es bedeuten: 1 den Hauptantriebsmötor; 17 das Schütz für
den Vorwärtslauf und 18 das Schütz für den Rückwättslauf des Hauptmotors, 19 ein
I-lilfsschütz, 20 -den Druckknopf zum Aüs.schalten, 21 den Druckknopf zum Einschalteh
in Vorlaufrichtung und 22 den Druckküopf zum. Rückwärtsanlaufen, der liier als Tipper
ausgebildet ist. Bis hierher entspricht die Schaltung einer normaleh Pendelschaltung,
wie sie für ähnliche Zwecke bekannt ist: Durch den Wahlschalter 23 kann zwischen
Pendeln und Eintakt umgeschaltet werden. In der gestrichelten Stellung läuft der
Antrieb bei Drücken des Druckknopfes 21 vorwärts an und bleibt nach Reversieren
in der unteren Totlage und Erreichen der oberen Totlage von selbst wieder stehen.
24 ist ein Transformator zur Speisung des Gleichrichters 25, welcher über das Umschaltschütz
26 im stromlosen Zustand der Schutzspule 26 die Kupplung 5, 5' und im erregten Zustand
der Schutzspule 26 die Eilgangkupplung 4, 4' einschaltet. Der Ablauf eines Arbeitsspiels
geht nun folgendermaßen vor sich: Nach Drücken des Druckknopfs 21 zieht zunächst
das Hilfsschütz 19 an, das sich nach Loslassen des Druckknopfs 21 über die Leitung
27 selbst hält. Da durch den Druckknopf 21 die Leitung 28 unterbrochen wird, muß
nun das Vor-Laufschütz 17 anziehen, wodurch der Motor 1 in Vorlaufrichtung anläuft
und gleichzeitig die Leitung 29 unterbrochen wird. Über die Leitung 30 erhält auch
die Schutzspule 26 Strom, wodurch die Eilgangkupplung 4, 4' eingeschaltet wird und
die Spindel 6 (F i g. 1) mit Eildrehzahl vorläuft. In einer bestimmten, beim Einrichten
der Maschine eingestellten Stellung wird die Leitung 30 durch den Öffner 15' des
Endschalters 15 unterbrochen, und das Schütz 26 schaltet die Eilgangkupplung 4,
4' ab und die Arbeitskupplung 5, 5' ein. Bei Erreichen der unteren Totlage der Spindel
wird durch den Kontakt 14" des Endschalters 14 zunächst die Leitung 31 unterbrochen,
so daß das Schütz 26 beim Anziehen des Rücklaufschützes 18 nicht b.eaufschlagt werden
kann. Jetzt unterbricht der Kontakt 14' des Endschalters 14 die Leitung 32, wodurch
das Vorlaufschütz 17 abfällt und den Kontakt 17 in der Leitung 29 schließt, so daß
das Rücklaufschütz 18 anziehen und der Motor reversieren kann. Nachdem der Motor
rückwärts angelaufen ist, schließt der Endschalter 14 zuerst den Kontakt 14' in
der Leitung 32 und danach den Kontakt 14" in der Leitung 31. Jetzt erst erhält die
Umschaltschützspule 26 über die Leitung 31 wieder Strom, und das Schütz 26 kann
die Eilgangkupplung 4, 4' einschalten. Das Reversieren in der unteren Totlage erfolgt
also, wie gefordert, bei Arbeitsdrehzahl und mit eingeschalteter Arbeitskupplung.
Während des Eilrücklaufes wird durch den Endschalter 15 der Kontakt 15' in der Leitung
30 wieder geschlossen, wodurch aber am Bewegungszustand des Getriebes keine Änderung
eintreten kann. In der oberen Totlage unterbricht der Endschalter 13 mit dem Kontakt
13' die Leitung 29, das Schütz 18 fällt ab, schließt den Kontakt 18 in der Leitung
32; das Schütz 17 zieht an und der Vorlauf beginnt von neuem. Während des Reversierens
in der oberen Totlege
erhält die Spule des Schützes 26 ständig
Strom, so daß hierbei die Eilgangkupplung eingeschaltet bleibt und der Vorlauf sofort
wieder mit Eildrehzahl beginnt. Bringt man den Wahlschalter 33 in die gestrichelte
Stellung; so bleibt ständig die Eilgangkupplung 4, 4' eingeschaltet, so daß die
Arbeitsspindel ständig mit Höchstdrehzahl läuft.