DE2941614A1 - Drehmaschine, insbesondere revolver-drehautomat - Google Patents

Description

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Drehmaschine, insbesondere Revolver-Drehautomat

Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine, insbesondere Revolver-Drehautomat, mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Bei bekannten Drehmaschinen dieser Art dient als Schaltvorrichtung zum Einleiten von Schaltvorgängen,wie beispielsweise Revolverschaltung und -verriegelung, Drehzahl- und Drehrichtungsänderung der Arbeitsspindel, Werkstoffvorschub- und spannung etc. und gegebenenfalls von Hilfsfunktionen eine von der Steuerwelle angetriebene Nockentrommel, die, entsprechend dem durchzuführenden Werkstückprogramm, am Trommelumfang mit Schaltnocken bestückt ist. Diese Schaltnocken wirken mit die Schaltvorgänge bewirkenden Hebelgetrieben zusammen.

Bei den bekannten Drehmaschinen ist nun die Anordnung der Nockentrommel im Maschinengestell so getroffen, daß zum Positionieren der Schaltnocken am Umfang der Nockentrommel nur ein Teil ihres Trommelumfanges von außen zugänglich ist. Es ist deshalb nicht
ohne weiteres möglich, die Lage von Schaltnocken, die nicht exakt positioniert worden sind, indem sie z. B. kurz vor oder nach der genauen Auslöseposition stehen, noch korrigieren zu können. Aufgrund der stückzeitabhängigen Drehbewegungen der Steuerwelle ist man deshalb in solchen Fällen gezwungen, mit einer Positionskorrektur so lange zu warten, bis die Maschine einen vollen Arbeitszyklus durchlaufen hat.

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überdies werden durch das Zusammenwirken von Schalthebeln der Hebelgetriebe mit den Schaltnocken, auch dann, wenn es sich um durch eine Spezialkonstruktion gebildete Schnellschaltnocken handelt, auf den Steuerkurven immerhin noch mindestens drei Kurvenstrahlen belegt. Ausser den durch die nur umständlich durchzuführenden Positionskorrekturen gegebenen langen Rüstzeiten, resultieren aus dem Zusammenwirken der Schaltnocken mit entsprechenden Hebelgetrieben auch relativ große Schaltintervalle bzw. daraus resultierende lange Nebenzeiten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion einer Drehmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so zu gestalten, daß für die während eines vollen Arbeitszyklus auszuführenden Schaltbewegungen und Hilfsfunktionen auf die Anordnung einer nockenbestückten Schalttrommel verzichtet und ein einfaches Programmieren sämtlicher Schaltbewegungen und Hilfsfunktionen durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Einsatz eines Drehwinkelgebers, von elektrisch nnd/oder druckmedium-betätigten Schaltelementen sowie einer vom Drehwinkelgeber ansteuerbaren programmierbaren Steuerung zum Steuern der Schaltelemente ermöglicht es,bei jeder beliebigen Betriebsstellung der Steuerwelle im Schaltprogramm erforderlich werdende Korrekturen kurzfristig durchführen und somit die Rüstzeiten auf einen Miminalwert reduzieren zu können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die elektrisch und/oder druckmediumbetätigten Schaltelemente kürzeste Schalt Intervalle und eine bedeutende Geräuschminderung bei Durchführung der Schaltvorgänge ermöglichen.

Der Drehwinkelgeber kann die zur exakten Ansteuerung der programmier-

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baren Steuerung während der Rotation der Steuerwelle zu ermittelnden Winkelinformationen an verschiedenen Stellen der Drehmaschine bzw. der Antriebsvorrichtung aufnehmen. Diese können beispielsweise von der Welle des Antriebsmotors der Steuerwellenantriebsvorrichtung abgenommen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Winkelinformationen gemäß Anspruch 2 ermittelt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 3 vorgesehen, die programmierbare Steuerung zur Eingabe von auf verschiedenen Winkelpositionen des Drehwinkelgebers liegenden Schaltbefehlen in bekannter Weise mit einem Tastenfeld auszustatten.

Mit Hilfe dieses Tastenfeldes läßt sich kurzfristig eine Vielzahl von den verschiedenen Drehwinkelpositionen der Steuerwelle zuzuordnenden unterschiedlichen Schaltbefehlei programmieren.

Sofern hierbei gemäß Anspruch 4 das Tastenfeld mit einer Leuchtziffernanzeige ausgestattet ist, läßt sich die Eingabe von Schaltbefehlen bzw. ein gespeichertes Schaltprogramm und dessen Ablauf visuell überprüfen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 5.

Eine in Abhängigkeit von der für einen Schaltvorgang durch den Drehwinkelgeber exakt ermittelten Winkelposition der Steuerwelle durch die programmierbare Steuerung initiierte Veränderung der Steuerwellendrehzahl bietet z. B. den wesentlichen Vorteil, die Rotation einer Steuerwelle während eines Arbeitszyklus über bestimmte Drehwinkelbereiche zu beschleunigen. Auf diese Weise läßt sich eine Korrektur des Kurverwerlaufs bereits fertiggestellter Steuerkurven durchführen, ohne an diesen selbst Veränderungen vornehmen zu

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müssen. Stellt sich beispielsweise heraus, daß die Steigung eines zur Durchführung eines Eilganges dienenden Kurvenabschnittes am Kurvenumfang zu schwach ausgelegt ist oder aus Platzgründen gar nicht optimal ausgeführt werden kann, so lassen sich durch entsprechende Beschleunigung oder gegebenenfalls Verzögerung der Steuerwelle entsprechende, durch den Kurvenverlauf bedingte Fehlbeträge bei Eil- und Arbeitsgängen mühelos kompensieren. Es kann dadurch auf Korrekturen an bzw. eine Neuanfertigung von Steuerkurven verzichtet werden. Außerdem ermöglichen die Maßnahmen nach Anspruch ein einfaches Erzeugen optimaler Eilgang- und Vorschubgeschwindigkeite: wobei diese frei wählbar sind bzw. entsprechenden Kurvensteigungen leicht angepasst werden können.

Eine weitere gravierende Verbesserung einer kurvengesteuerten Drehmaschine ermöglichen die Merkmals des Anspruches 6.

In diesem Falle ist es möglich, die Drehzahl von Steuerwelle und Arbeitsspindel in Abhängigkeit von durch den Drehwinkelgeber ermittelten Winkelpositionen der Steuerwelle durch kontinuierliches Verändern stets so aufeinander abzustimmen, daß beim Arbeiten mit auf Querschlitten angeordneten Werkzeugen mit konstanter Schnittgeschwindigkeit und gleichbleibendem Vorschub pro Umdrehung der Arbeitsspindel sowohl plangedreht als auch abgestochen werden kann, indem proportional zum steigenden Vorschub die Drehzahl erhöht wird.

Auf diese Weise ist es möglich, die Stückzeiten erheblich zu verkürzen und plangedrehten Stirnflächen über deren gesamten Radialbereich gleichbleibende Oberflächengüte zu verleihen.

Sofern hierbei gemäß Anspruch 7 der programmierbaren Steuerung ein externer Datenspeicher zugeordnet ist, besteht die Möglichkeit, Schaltbefehle auslösende Programmdaten zu archivieren, so daß ein Umrüsten der Drehmaschine auf diverse Werkstückserien jederzeit

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schnell durchführbar ist.

Es ist klar, daß sich die Erfindung auch bei anderen Gattungen von Werkzeugmaschinen gleich vorteilhaft verwirklichen läßt, sofern deren Schaltfunktionen bisher mechanisch und, analog zu Drehmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, z. B. durch einen rotierenden Programmspeicher gesteuert worden sind.

Es ist ebenso erkennbar, daß der allgemeine Erfindungsgedanke der vorliegenden Erfindung darin zu sehen ist, bei Werkzeugmaschinen, bei denen sich der Ablauf der Schaltbewegungen mechanisch, beispielsweise über Steuerkurven gesteuert, nach einem festgelegten Schaltprogramm vollzieht, den Zeitpunkt zur Einleitung der Schaltvorgänge anstatt durch einen beispielsweise rotierenden Programmträger, durch einen Drehwinkelgeber zu bewerkstelligen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind in der sich anschließenden Beschreibung eines in der Zeichnung gezeigten möglichen Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Revolver-Drehautomaten und/oder in den Patentansprüchen erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorderansicht eines Revolverdrehautomaten in Verbindung mit einer programmier baren Steuerung, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung der Steuerwelle Schaltelemente zur Durchführung von Schaltbewegungen sowie die Antriebsvorrichtungen von Arbeitsspindel und Steuerwelle zur Veränderung ihrer Drehzahl ansteuerbar sind;

Fig. 2 eine Darstellung der durch die programmierbare Steuerung ansteuerbaren Maschinenantriebe ;

Fig. 3 eine Stirnansicht der Arbeitsspindel, in Verbindung mit der um sie herumgruppierten Werkzeugschlitten.

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Der in den Fig. 1 und 3 gezeigte Revolverdrehautomat besitzt ein Maschinengestell 10, auf dem ein Spindelstock 12 angeordnet ist. In diesem ist eine Arbeitsspindel 14 drehbar gelagert, die über eine auf ihr drehfest angeordnete Keilriemenscheibe 16, auf der eine Vielzahl von Keilriemen 18 geführt ist, durch einen lediglich in der Fig. 2 gezeigten Spindelantriebsmotor 20 antreibbar ist. Die Antriebsverbindung zwischen Arbeitsspindel und Motor kann auch auf andere Art erfolgen.

Mit 22 und 24 sind zwei obere Querschlitten bezeichnet, die in auf dem Spindelstock angeordneten Schlittenführungen 26,28 verschiebbar geführt sind. 30 und 32 bezeichen einen vorderen und einen hinteren, in horizontaler Ebene verstellbaren Querschlitten, die vor der Arbeitsspindel 14 auf dem Maschinengestell 10 angeordnet sind.

34 bezeichnet als Ganzes einen Revolverschlitten mit einem umschaltbaren Revolverkopf 36, dessen Schaltbewegung zum Umschalten durch ein als Ganzes mit 38 bezeichnetes Schaltelement bewerkstelligt wird. Dieses ist beispielsweise durch ein Zylinderaggregat gebildet, dessen im Zylinder 40 geführter Kolben 42 mit seiner Kolbenstange 44 den Revolverkopf verstellt, wozu diese beispielsweise auf einem Teil ihrer Länge als Zahnstange ausgebildet ist und mit einem Ritzel 46 kämmt, das in einer Drehrichtung mit dem Revolverkopf zum Umschalten desselben gekuppelt ist.

Die Verstellung des Revolverschlittens mit Eil- und Arbeitsgeschwindigkeit erfolgt kurvengesteuert, wozu eine auf einem ersten Steuerwellenabschnitt 48 drehfest angeordnete Scheibenkurve 50 dient, an deren Umfang ein Abtasthebel 52 anliegt, durch den in bekannter Weise ein mit einer Verzahnung des Revolverschlittens kämmendes Zahnsegment 54 um eine Schwenkachse 56 entsprechend verschwenkt wird.

Wie teilweise aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind auch die um die Arbeitsspindel 14 herumgruppierten Querschlitten 22,24,30,32 kurven-

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gesteuert. Hierzu dient ein zweiter Steuerwellenabschnitt 58, auf dem zur Steuerung der Querschlitten insgesamt vier Scheibenkurven 60,62,64 und 80 drehfest angeordnet sind, die ihrerseits mit einem Abtasthebel entsprechender Hebelgetriebe zusammenwirken.

Fig. 3 zeigt hierbei lediglich zwei dieser Hebelgetriebe, die als Ganzes mit 68 und 69 ^zeichnet sind und die zum Antrieb jeweils eines der beiden Querschlitten 30,32 dienen. Jedes Hebelgetriebe weist einen um jeweils eine Schwenkachse 70 bzw. 72 verst-hwenVharen Zahnsegmenthebel 74 bzw. 76 auf. Diese Hebel kämmen mit jeweils einer Verzahnung 65 bzw. 67 der Querschlitten und sind durch jeweils einen Betätigungshebel verschwenkbar.

Der Zahnsegmenthebel 74 wird verschwenkt durch einen einen Betätigungshebel bildenden Abtasthebel, während der Zahnsegmenthebel 76 durch einen Betätigungshebel 78 betätigt wird, der seinerseits durch einen Abtasthebel 79 verschwenkt wird. Die Abtasthebel 66, 79 wirken mit jeweils einer Scheibenkurve 62 bzw. 64 zusammen, wobei Fig. 3 lediglich das Zusammenspiel des Abtasthebels 66 mit der Scheibenkurve 64 veranschaulicht.

Zur Verstellung der oberen Querschlitten 22,24 dienen zwei durch die Scheibenkurven 60,62 gesteuerte Hebelgetriebe, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. i

Auf dem zweiten Steuerwellenabschnitt 58 können für weitere Schaltvorgänge, wie beispielsweise Drehzahl- und Drehsinnänderung der Arbeitsspindel, Werkstoffvorschub und Werkstoffspannung usw., weitere Scheibenkurven angeordnet sein, die mit entsprechenden Hebelgetrieben zusammenwirken.

Als Schaltelemente dienen in diesem Falle entweder elektrisch und/ oder durch ein Druckmedium betätigbare Kupplungen, die jedoch aus der Zeichnung nicht ersichtlich sind.

Alle diese Schaltelemente, von denen lediglich dasjenige

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(38)für die Revolverkopfschaltung aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind durch eine als Ganzes mit 82 bezeichnete programmierbare Steuerung ansteuerbar, durch die z. B. zur Steuerung des im Revolverschlitten 34 untergebrachten Schaltelements 38 ein magnetgesteuertes 4/2-Wegeventii 84 ansteuerbar ist, das einerseits über Leitungen 86,88 mit den Zylinderkammern 90,92 des Zylinders 40 des Schaltelements 38 und andererseits über Leitungen 94,96 mit einem Hydraulikaggregat 98 verbunden ist.

Zur Eingabe von Schaltbefehlen in die programmierbare Steuerung dient ein mit 100 bezeichnetes Tastenfeld.

Der Antrieb des zweiten Steuerwellenabschnittes 58 erfolgt durch einen Steuerwellenantriebsmotor 102, der beispielsweise über einen Zahnriemen 104 Wechselräder 106,108 antreibt, durch die eine Antriebswelle 110 antreibbar ist. Diese Antriebswelle ist in Wellenabschnitte 110', 110" untergliedert, wobei jeder Wellenabschnitt zum Antrieb einer mit einem Schneckenrad 112 bzw. 114 kämmenden Schnecke dient, von denen diejenige, die das Schneckenrad 112 antreibt, aus Fig. 1 ersichtlich und mit 116 bezeichnet ist. Das " Schneckenrad 112 dient hierbei zum Antrieb des zweiten Steuerwellenabschnittes 58, während das Schneckenrad 114 zum Antrieb des ersten Steuerwellenabschnittes 48 dient.

Mit 118 ist als Ganzes ein Drehwinkelgeber bezeichnet, der über Zahnräder 120,122 und einen Zahnriemen 124 mit dem Steuerwellenabschnitt gekuppelt ist. Dieser Drehwinkelgeber steht über eine elektrische Verbindungsleitung 126 mit der programmierbaren Steuerung 82 in Verbindung.

Wie Fig. 2 zeigt, sind durch die programmierbare Steuerung außer Schaltelementen zur Durchführung von Schaltbewegungen für die Revolverschaltung und -verriegelung, für Drehzahl- und Drehsinnänderung der Arbeitsspindel, für Werkstoffspannung und -vorschub etc. vorzugsweise auch der Spindelantriebsmotor 20 sowie der Steuerwellenantriebsmotor 102 über elektrische Verbindungsleitungen 128,130 ansteuerbar. 1 3 Π 0 1 7 / 0 3i9 7-

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Dabei wird der Zeitpunkt der Abgabe von Schaltbefehlen eines in die programmierbare Steuerung einprogrammierten Schaltprogrammes an die Schaltelemente bzw. an die Antriebsmotoren durch Steuersignale bewirkt, die als Funktion des Drehwinkels der sich werkstückabhängig drehenden Steuerwelle 110 durch den Drehwinkelgeber 118 erzeugt werden/und durch die die programmierbare Steuerung angesteuert wird.

Dadurch, daß die Auslösung von Schaltbefehlen durch den Drehwinkelgeber initiiert wird, dessen Steuersignale programmkonform von an der Steuerwelle aufgenommenen Winkelinformationen ausgelöst werden, besteht damit die Möglichkeit, Korrekturen in dem durch die Kurvenabschnitte der Steuerkurven festgelegten Schaltpro^ramm kurzfristig vornehmen bzw. den Revolverdrehautomat schnell umrüsten zu >.önnen. Die programmgesteuerte Regelung der stufenlos regelbaren Drehstrom- _ antriebe für Arbeitsspindel und Steuerwelle bietet weitere wesentliche Vorteile:

So ist es möglich, die Steuerwelle im Verlaufe eines Arbeitszyklus¹ über bestimmte Drehwinkelbereiche zu beschleunigen oder zu verzögern, wodurch sich der Verlauf von Kurvenabschnitten der Steuerkurven kurzfristig korrigieren läßt. Außerdem lassen sich Eilgang- und Vorschubgeschwindigkeiten optimieren. Durch die Möglichkeit einer Drehzahlveränderung des Spindelantriebsmotors 20 ist es möglich, ' beim Plandrehen bzw. Abstechen die Drehzahl ider Arbeitsspindel und

gegebenenfalls diejenige der Steuerwelle kurvenlos derart zu verändern, daß in jeder Phase des betreffenden Arbeitsganges z. B. der Vorschub pro Umdrehung bei konstanter Schnittgeschwindigkeit gleichbleibt, wodurch sich Stückzeiten minimieren und Oberflächenqualität beirr. Plandrehen über den" gesamten Radialbereich gleichbleibend gestalten läßt.

Es ist klar, daß beim beschriebenen Revolverdrehautomat die Steuerwelle 110 auch durch den Spindelantriebsmotor 20 mitangetrieben werden kann, wobei in diesem Falle zur Veränderbarkeit der Drehzahlen von Steuerwelle und Arbeitsspindel zwischen Spindelantriebsmotor und Steuerwelle ein insbesondere stufenlos regelbares Getriebe zwischengeschaltet sein kann. Es ist außerdem klar, daß durch die

programmierbare Steuerung und den Drehwinkelgeber an einem Revolver-

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drehautomat auch lediglich die Schaltelemente zur Durchführung von Schaltbewegungen oder lediglich der oder die Spindelantriebe ansteuerbar sein können. In jedem Falle läßt sich durch die erfindungsgemäße Anwendung einer programmierbaren Steuerung in Verbindung mit einem Drehwinkelgeber und elektrisch und/oder durch ein Druckmedium betätigbarer Steuerelemente das Einrichten und Umrüsten von Drehmaschinen erheblich vereinfachen und optimal gestalten.

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Claims (7)

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   PATENTANWÄLTE

   -ELEX: 07 3338, LANDESG₁BO _St_U"₆.pt

   TEuEFON: :0711. 2*18 55/58 KONTO NH 1823 515

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   Patentansprüche

   M./Drehmaschine, insbesondere Revolver-Drehautomat, deren Werkzeugträger durch jeweils eine Steuerkurve verstellbar sind, die auf einer Steuerwelle drehfest angeordnet sind, welch letztere durch eine, einen Antriebsmotor aufweisende Antriebsvorrichtung entsprechend dem eingerichteten Arbeitszyklus antreibbar ist und bei der zum Einleiten von in Abhängigkeit vom jeweiligen Programmschritt des Werkstückbearbeitunsprogrammes bzw. vom Lauf der Steuerwelle synchron durchzuführenden Schaltbewegungen und gegebenenfalls von Hilfsfunktionen mindestens eine von der Antriebsvorrichtung antreibbare Schaltvorrichtung vorgesehen ist, durch die zumindest zur Durchführung der Schaltbewegungen dienende Schaltelemente minüestens indirekt ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung einen Drehwinkelgeber bildet, durch den als Funktion des Drehwinkels der Steuerwelle Steuersignale erzeugbar sind, daß die Schaltelemente elektrisch und/oder durch ein Druckmedium betätigbar sind und daß durch die Steuersignale eine programmierbare Steuerung ansteuerbar ist, durch welche die Schaltelemente zur Durchführung von Schaltbewegungen und gegebenenfalls von Hilfsfunktionen entsprechend einem in der Steuerung codierenden Schaltprogramm steuerbar sind.
2. 2. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkelgeber durch die Steuerwelle antreibbar ist.
3. 3. Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbare Steuerung zur Eingabe von auf verschiedenen Winkelpositionen des Drehwinkelgebers liegenden

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   Schaltbefehlen in bekannter Weise ein Tastenfeld aufweist.
4. 4. Drehmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere das Tastenfeld zur Darstellung der in der programmierten Steuerung gespeicherten Schaltbefehle eine Leuchtziffernanzeige, insbesondere Leuchtdioden, aufweist.
5. 5. Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Steuerwelle insbesondere stufenlos veränderbar ist und daß für mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchzuführende Arbeitsgänge, in Abhängigkeit von der Winkelposition des Drehwinkelgebers, durch die programmierbare Steuerung die Antriebsvorrichtung der Steuerwelle zur Veränderung der Drehzahl ansteuerbar ist.
6. 6. Drehmaschine nach Anspruch 5, bei der Arbeitsspindel und Steuerwelle durch insbesondere getrennte Antriebsvorrichtungen antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung der Arbeitsspindel in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung der Steuerwelle dujrch die programmierbare Steuerung zur insbesondere kontinuierlichen Veränderung der Drehzahl der Arbeitsspindel ansteuerbar ist.
7. 7. Drehmaschine nach pinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der programmierbaren Steuerung in bekannter Weise ein externer Datenspeicher zugeordnet ist.

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