DE3438309C1 - Werkstückspindelantrieb für eine numerisch gesteuerte Drehmaschine - Google Patents

Description

• In F i g. list die Werkstückspindel 1 einer Drehmaschine dargestellt, die in einem Spindelkasten 2 gelagert ist. Die Werkstückspindel 1 trägt an ihrem rückseitigen Ende eine Keil- oder Zahnriemenscheibe 3. Die Werkstückspindel 1 wird von einem numerisch gesteuerten Motor 4 angetrieben, der am Getriebegehäuse 5 angeflanscht ist. Das Getriebegehäuse 5 beherbergt zwei Getriebestufen 6, 7, die über Kupplungen 8, 9 geschaltet werden. An der einen Stirnwand des Gehäuses 5 ist eine Führung 10 vorgesehen, in der ein Schieber 11 verschieblich geführt ist. Im Schieber 11 ist ein Zwischenrad 12 drehbar gelagert, das mit einem Antriebsrad 13 und einem Abtriebsrad 14 in Eingriff gebracht werden kann. Das Antriebsrad 13 ist direkt auf der Motorwelle 15 befestigt, während das Abtriebsrad 14 gemeinsam mit einer Riemenscheibe 16 auf einer Getriebewelle 17 gelagert ist. Da Abtriebsrad 14 kann dabei unmittelbar mit der Riemenscheibe 16 verbunden sein. Die Riemenscheibe 16 ist über Zahn- oder Keilriemen 18 mit der Riemenscheibe 3 der Werkstückspindel 1 verbunden.
• Aus F i g. 2 ist die Anordnung der Führungen 10 am Getriebegehäuse 5 zu erkennen. Der Schieber 11 wird durch einen Hydraulikzylinder 19 verschoben. Im Schieber 11 ist das Zwischenrad 12 gelagert, das in die Zahnräder 13, 14 eingreift. Das Abtriebszahnrad 14 ist über den Keilriemen 18 mit der Werkstückspindel 1 verbunden. Der Spindelkasten 2 ist in dieser Ansicht nur strichpunktiert angedeutet.
• Das Getriebe arbeitet folgendermaßen: Für den normalen Drehantrieb ist eine der Getriebestufen 6 oder 7 eingeschaltet, je nach dem, welcher Drehzahlbereich für die Drehbearbeitung benötigt wird. Soll die Werkstückspindel 1 jedoch für Vorschubzwecke um vorbestimmte Drehwinkel entsprechend Vorgabewerten der numerischen Steuerung gedreht werden, z. B. für Fräsbearbeitungen am Umfang eines von der Werkstückspindel 1 gehaltenen Werkstücks, dann werden die Kupplungen 8, 9 gelöst und der Hydraulikzylinder 19 derart mit Druckmittel beaufschlagt, daß das Zwischenrad 12 nach unten verschoben wird.
• Dabei gelangt das Zwischenrad 12 zuerst mit dem Antriebsrad 13 in Eingriff. Das Antriebsrad 13 kann während der Verschiebung des Zwischenrades 12 mit Schleichgangdrehzahl angetrieben sein. Die Verschiebungsrichtung des Zwischenrades 12 ist so gewählt, daß bei weiterer Verschiebung des Zwischenrades 12 eine leichte Verzwängung zwischen diesem und dem Antriebsrad 13 entsteht. Das Zwischenrad 12 ist deshalb senkrecht zur Verschiebungsrichtung federnd im Schieber 11 gelagert. Danach stößt das Zwischenrad 12 auf das Abtriebsrad 14. Da das Zwischenrad 12 mit Schleichgangdrehzahl umläuft, kommt es mit dem Abtriebsrad 14 problemlos in Eingriff. Das Spiel in der Verzahnung wird nun durch die Zylinderkraft, die für die Dauer des Betriebes dieser Getriebestufe ansteht, beseitigt. Die Kraft, mit der das Zahnspiel beseitigt wird, kann über den am Zylinder 19 anstehenden Druck leicht gesteuert werden.
• - Leerseite -

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Werkstückspindelantrieb für eine numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einem mehrstufigen Getriebe zwischen Werkstückspindel und drehzahlregelbarem Antriebsmotor, dadurch gekennz e i c h n e t, daß der Antriebsmotor (4) drehwinkelregelbar ist und mindestens eine Stufe des Getriebes während des lage- und geschwindigkeitsgeregelten Antriebsvorgangs spielfrei ist 2. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spielfreie Getriebestufe aus einem Antriebsrad (13), einem Abtriebsrad (14) und einem radial verschieblichen Zwischenrad (12) besteht.

   3. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenrad (12) an einem druckmittelbetriebenen Schieber (11) gelagert ist.

   4. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (13) mo torseitig und das Abtriebsrad (14) werkstückspindelseitig auf Getriebewellen (15, 17)gelagert sind.

   5. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Achse des Zwischenrades (12) auf einen Endpunkt hin verschiebbar ist, dessen Abstand von der Mitte des Antriebsrades (13) kleiner ist als die Summe der Teilkreisradien.

   6. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenrad (12) senkrecht zur Verschiebungsrichtung federnd gelagert ist.

   7. Werkstückspindelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenrad (12) gegenüber der Verbindungslinie der Berührungspunkte der Teilkreise geneigt verschiebbar ist Die Erfindung betrifft einen Werkstückspindelantrieb für eine mumerisch gesteuerte Drehmaschine mit einem mehrstufigen Getriebe zwischen Werkstückspindel und drehzahlregelbarem Antriebsmotor.

   Derartige Getriebe sind für Werkstückspindelantriebe an Drehmaschinen allgemein bekannt. Sie dienen dazu, den nutzbaren Drehzahl- und Drehmomentenbereich des Antriebsmotors auf die bei der Drehbearbeitung mit an einem Vorschubschlitten angeordnetem Drehmeißel erforderlichen Werte zu transformieren.

   Wegen der unterschiedlichen Drehdurchmesser muß nämlich ein großer Drehzahlbereich zur Verfügung stehen. Die dazu verwendeten Motoren sind drehzahlregelbar.

   Wenn auf einer derartigen Maschine zusätzlich zur Drehbearbeitung eine Bearbeitung mit rotierend angetriebenen Werkzeugen vorgenommen werden soll, muß der Antrieb auch noch für wesentlich niedrigere Drehzahlen ausgelegt sein. Bei außermittiger Bearbeitung eines Werkstücks mit'auf dem Vorschubschlitten angeordneten, rotierend angetriebenen Werkzeugen übernimmt der Werkstückspindelantrieb quasi die Aufgabe eines Vorschubantriebes. Dazu ist der drehzahlgeregelte Antriebsmotor, der üblicherweise mit einem mehrstufigen Bereichsgetriebe verwendet wird, nicht in der Lage. Auch die bekannten Getriebe erfüllen die Anforderungen, die an einen Vorschubantrieb gestellt werden müssen, wegen der geringen Steifigkeit und wegen des Spiels in den beteiligten Getriebegliedern nicht.

   Zur Lösung dieses Antriebsproblems hat man deshalb bisher zwei Antriebsmotoren vorgesehen (DE-PS 22 59 372), von denen der eine ein drehzahlgeregelter Hauptantriebsmotor und der andere ein numerisch gesteuerter, in bezug auf die Werkstückspindel zusätzlicher Antriebsmotor ist. Hauptantriebsmotor und Zusatzantriebseinrichtung werden wahlweise über ein axial verstellbares Schieberad mit der Werkstückspindel verbunden. Um den unterschiedlichen Anforderungen bei der Bearbeitung mit Drehmeißel und mit rotierend angetriebenen Werkzeug gerecht zu werden, sind also zwei Antriebe für die Werkstückspindel erforderlich, wodurch die Drehmaschine verteuert wird. Außerdem ist die Kopplung des numerisch gesteuerten Antriebs mittels des axial verstellbaren Schieberades an die Drehspindel nachteilig, weil sich das Spiel in den Übertragungsgliedern unmittelbar als Fehler in der Bearbeitung niederschlägt.

   Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zu schaffen, der bei einfachem Aufbau für den Werkstückspindelantrieb sowohl bei Drehbearbeitung als auch bei präziser Bearbeitung mit rotierendem Werkzeug geeignet ist.

   Die Aufgabe wird bei einem Antrieb gemäß Oberbegriff erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

   Ausgestaltungen bzw. Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

   Die Spielfreiheit der für den Vorschubantrieb der Werkstückspindel geeigneten Getriebestufe läßt sich auf einfache Weise durch eine radiale Verschiebung eines der Getrieberäder erreichen. Wenn das verschiebliche Getrieberad an einem druckmittelbetriebenen Schieber gelagert ist, läßt sich die Spielfreiheit durch die Veränderung des Anpreßdruckes beliebig einstellen.

   Mit Hilfe des Schiebers kann das Getrieberad auch ganz außer Eingriff gebracht werden, um den Verschleiß zu vermeiden, der auftritt, wenn die Getriebewellen mit hohen Drehzahlen umlaufen.

   Die gegenüber der Verbindungslinie der Berührungspunkte der Teilkreise bzw. der Getrieberadachsen geneigte Verschiebungsrichtung des Zwischenrades bewirkt, daß das Zwischenrad mit dem Antriebs- und dem Abtriebsrad nacheinander in Eingriff gelangt. Das dem Zwischenrad näher liegende Antriebsrad kann dabei im Schleichgang angetrieben sein. Die gleichmäßige Spielbeseitigung zwischen allen Rädern wird dabei durch die federnde Lagerung des Zwischenrades senkrecht zur Verschiebungsrichtung erreicht.

   Da auch Wellen, Lager und Gehäusebauteile elastische Elemente eines Getriebezuges sind, die sich unter wechselnder Belastung unterschiedlich verformen, ist die spielfreie Getriebestufe so angeordnet, daß die größtmögliche Steifigkeit der Getriebestufe erhalten wird.

   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand nachstehender Figuren näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 schematisch eine Ansicht des Getriebes im Schnitt, Fig. 2 schematisch eine Stirnansicht des Getriebes.