DE9306460U1

DE9306460U1 - Drehautomat

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Publication number: DE9306460U1
Application number: DE9306460U
Authority: DE
Original assignee: Index Werke GmbH and Co KG Hahn and Tessky
Current assignee: Index Werke GmbH and Co KG Hahn and Tessky
Priority date: 1993-04-29
Filing date: 1993-04-29
Publication date: 1993-09-16
Anticipated expiration: 2003-04-30
Also published as: US5421229A

Description

A 51 323 b Aiim. : Index-Werke GmbH & Co. KG

21. April 1993 Hahn & Tessky

b-241 Plochinger Straße

7300 Esslingen

Drehautomat

Die Erfindung betrifft einen Drehautomaten, welcher als sogenannte Gegenspindelmaschine ausgebildet ist, d. h. einen Drehautomaten mit einem Maschinengestell und mindestens zwei mit jeweils einer Werkstückspannvorrichtung versehenen Werkstückspindeln, welche mit miteinander fluchtenden Spindelachsen sowie mit einander gegenüberliegenden Spannvorrichtungen anordenbar sind. Bei solchen Gegenspindelmaschinen ist üblicherweise keine der Werkstückspindeln senkrecht zur Spindelachse bewegbar, d. h. keine der beiden Werkstückspindeln besitzt eine sogenannte X- oder Y-Achse, die Erfindung ist aber auch auf solche Drehautomaten anwendbar, bei denen eine oder beide Werkstückspindeln in Richtung der X- und/oder Y-Achse verschiebbar ist bzw. sind.

Gegenspindelmaschinen der in Rede stehenden Art sind beispielsweise aus der DE-PS-35 14 069, der DE-PS-30 35 451 und der EP-B-O 310 805 bekannt. Sie ermöglichen es, ein Werkstück in zwei Aufspannungen vollständig zu bearbeiten; dabei wird das Werkstück zunächst in der Spannvorrichtung der einen Werkstückspindel gehalten und der aus dieser Spannvorrichtung herausragende Werkstückteil bearbeitet, worauf das Werkstück von der anderen Werkstückspindel übernommen und der zunächst nicht bearbeitbare Werkstückbereich bearbeitet wird. Vor allem zu einer drehwinkelrichtigen Übergabe des Werkstücks von der einen an die andere Werkstückspindel muß das Werkstück in der Spannvorrichtung der zweiten Werkstückspindel eingespannt werden, ehe die Spannvorrichtung der ersten Werkstückspindel geöffnet wird.

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Auf solchen Gegenspindelmaschinen wird häufig Stangenmaterial verarbeitet, d. h. stangenförmiges Rohmaterial. Zu diesem Zweck ist mindestens die zunächst arbeitende Werkstückspindel als Hohlspindel ausgebildet, durch die eine Werkstoffstange von hinten, d. h. von der der Gegenspindel abgewandten Seite der ersten Werkstückspindel, durch letztere hindurch bis in den zwischen den beiden Werkstückspindeln liegenden Arbeitsraum des Drehautomaten vorgeschoben und dann in der Spannvorrichtung der ersten Werkstückspindel gespannt wird. Nach Bearbeitung des aus der ersten Werkstückspindel herausragenden und später das Werkstück bildenden vorderen Bereichs der Werkstoffstange wird die Gegenspindel mit ihrer Spannvorrichtung über den bearbeiteten vorderen Stangenbereich geschoben und letzterer in der Gegenspindel eingespannt. Anschließend wird der das spätere Werkstück bildende Stangenbereich mittels eines sogenannten Abstechwerkzeugs von der Werkstoffstange abgetrennt, wobei beide Werkstückspindeln mit geschlossenen Spannvorrichtungen mit gleicher Drehzahl angetrieben werden. Sodann kann der Rückseitenbereich des in der Gegenspindel gehaltenen Werkstücks bearbeitet werden.

Beim Verarbeiten von Stangenmaterial ist es häufig erforderlich, den WerkstoffStangenvorschub in Richtung auf die Gegenspindel mit deren Hilfe zu bewerkstelligen. Insbesondere bei sehr langen Werkstücken ist es nicht möglich, die Werkstoffstange durch die erste Werkstückspindel hindurch gegen einen außerhalb der Gegenspindel liegenden Anschlag vorzuschieben, dann nämlich, wenn die Werkstoffstange so weit vorgeschoben werden muß, daß deren vorderes Ende außerhalb des Arbeitsraums des Drehautomaten und innerhalb der Gegenspindel bzw. deren Spannvorrichtung zu liegen kommt. In diesen Fällen spannt man vor dem Vorschieben der Werkstoffstange deren vorderes Ende in der Gegenspindel, worauf die Spannvorrichtung

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der ersten Werkstückspindel geöffnet und die Gegenspindel um einen Weg zurückgefahren wird, welcher dem gewünschten Stangenvorschub entspricht.

In allen diesen Fällen macht sich bei herkömmlichen Gegenspindel-Drehautomaten die Tatsache nachteilig bemerkbar, daß die üblicherweise eingesetzten Werkstückspannvorrichtungen, wie sogenannte Zug- oder Druck-Spannzangen, so konstruiert sind, daß deren an einem in ihnen einzuspannenden Teil angreifende Spannbereiche während des Spannvorgangs eine Bewegung durchführen, welche eine zur Spindelachse parallele Bewegungskomponente aufweist. Bei der drehwinkelrichtigen Werkstückübergabe muß die Spannvorrichtung der Gegenspindel geschlossen werden, ehe die Spannvorrichtung der ersten Werkstückspindel geöffnet wird; dasselbe gilt für das Abtrennen des späteren Werkstücks von der Werkstoffstange, und auch wenn der WerkstoffStangenvorschub mit Hilfe der Gegenspindel durchgeführt wird, muß die Spannvorrichtung der ersten Werkstückspindel geschlossen werden, ehe die Spannvorrichtung der Gegenspindel geöffnet wird. In allen diesen Fällen wird also das spätere Werkstück im Zuge des Schließens einer der beiden Werkstückspannvorrichtungen gegenüber den Spannbereichen wenigstens einer der beiden Spannvorrichtungen in Richtung der Spindelachse verschoben, was zu unerwünschten Markierungen an den auf dem Drehautomaten hergestellten Werkstücken sowie zu Ungenauigkeiten der in Richtung der Werkstückspindelachse gemessenen Länge der Werkstücke führt. Beim Abtrennen des späteren Werkstücks von einer Werkstoffstange mittels eines Abstechwerkzeugs kann diese Eigenheit der üblicherweise eingesetzten Werkstückspannvorrichtungen außerdem dazu führen, daß das Abstechwerkzeug eingeklemmt oder in unerwünschter Weise in Richtung der Spindelachse ausgelenkt wird, weil zur Erzielung möglichst kurzer Stückzeiten der Spannvorgang noch nicht

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vollständig beendet ist, wenn das Abstechwerkzeug zu arbeiten beginnt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen als Gegenspindelmaschine ausgebildeten Drehautomaten so zu gestalten, daß sich der geschilderte Nachteil bei wenigstens einer der vorstehend geschilderten Arbeitsweisen vermeiden läßt.

Ausgehend von einem Drehautomaten mit einem Maschinengestell und mindestens zwei mit jeweils einer Werkstückspannvorrichtung versehenen Werkstückspindeln, welche mit miteinander fluchtenden Spindelachsen sowie mit einander gegenüberliegenden Spannvorrichtungen anordenbar sind, wobei wenigstens eine der Werkstückspindeln an einem in Richtung der Spindelachse verschiebbar geführten und in dieser Richtung mittels einer Antriebsvorrichtung gesteuert verschiebbaren Schlitten angeordnet ist, mindestens eine der Spannvorrichtungen derart ausgebildet ist, daß deren an einem in ihr einzuspannenden Teil angreifende Spannbereiche während des Spannvorgangs eine Bewegung mit einer zur Spindelachse parallelen Bewegungskomponente durchführen, und die Antriebsvorrichtung ein Antriebselement besitzt, das über eine Kopplungsvorrichtung mit dem Schlitten gekoppelt ist, sich in Richtung der Spindelachse erstreckt und dessen Länge mindestens gleich dem maximalen Schlittenweg ist, läßt sich diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch lösen, daß die Kopplungsvorrichtung derart ausgebildet wird, daß der Schlitten in einem ersten Zustand der Kopplungsvorrichtung gegenüber dem Antriebselement in Richtung der Spindelachse, der Bewegungskomponente der Spannbereiche entgegengerichtet, frei verschiebbar und in einem zweiten Zustand der Kopplungsvorrichtung gegenüber dem Antriebselement in Richtung der Spindelachse unverschiebbar ist, und daß eine Wegmeßvorrichtung zur Messung der axialen

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Verschiebung des Schlittens gegenüber dem Antriebselement vorgesehen wird.

Bei einem erfindungsgemäßen Drehautomaten führt ein Schließen einer der Spannvorrichtungen, deren an dem einzuspannenden Teil angreifende Spannbereiche während des Spannvorgangs eine Bewegung mit einer zur Spindelachse parallelen Bewegungskomponente durchführen, nicht zu Längentoleranzen der Werkstücke und/oder zu Markierungen oder anderen Beschädigungen an dem einzuspannenden Teil, sei es ein von einer Werkstückspindel in die andere zu übergebendes Werkstück, ein von einer Werkstoffstange abzutrennendes Teil oder eine vorzuschiebende bzw. vorzuziehende Werkstoffstange, da sich während des Spannvorgangs, während dem sich die Kopplungsvorrichtung in ihrem ersten Zustand befindet, der die eine Werkstückspindel tragende Schlitten zur Kompensation der genannten axialen Bewegungskomponente frei verschieben läßt. Andererseits läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Drehautomaten sicherstellen, daß sich der Schlitten und damit die von diesem getragene Werkstückspindel in Richtung der Spindelachse nicht verschiebt, wenn mit der von diesem Schlitten getragenen Werkstückspindel gearbeitet wird, da es zur Verhinderung derartiger Verschiebungen nur erforderlich ist, die Kopplungsvorrichtung in ihren zweiten Zustand zu bringen, z, B. dadurch, daß der Schlitten durch die Kopplungsvorrichtung gegen einen Maschinengestell-festen Anschlag gefahren wird und dann zwischen diesem und der Kopplungsvorrichtung unverschiebbar gehalten ist. Schließlich läßt sich eine durch das Schließen einer Spannvorrichtung hervorgerufene, sonst durch die Maschinensteuerung nicht erfaßbare Längsverschiebung eines Werkstücks oder einer Werkstoffstange gegenüber dem Maschinengestell mit der Wegmeßvorrichtung messen und der Meßwert an die Maschinensteuerung übermitteln.

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CNC-Drehautomaten sind mit Wegmeßsystemen versehen, welche die Positionen der Maschinenschlitten bezüglich eines Maschinengestell-festen Nullpunkts erfassen, damit die tatsächlichen Schlittenpositionen für die Bearbeitung eines Werkstücks berücksichtigt werden können. Wegen ihrer Spielfreiheit werden die Maschinenschlitten üblicherweise mittels sogenannter Kugelrollspindeln angetrieben; in diesem Fall besteht das Wegmeßsystem bei bekannten Drehautomaten aus einem mit der Gewindespindel eines Kugelrollspindelsystems verbundenen, hochauflösenden Drehwinkelgeber, der mit der Maschinensteuerung verbunden ist, so daß dieser jederzeit die momentane Schlittenposition (bezüglich des Maschinengestells) bekannt ist. Eine derartige Wegmeßmethode ist jedoch für einen erfindungsgemäßen Drehautomaten nicht ausreichend, da wegen der spielbehafteten Kopplungsvorrichtung die Drehwinkelposition der Gewindespindel keine eindeutige Aussage über die tatsächliche Position des Schlittens relativ zum Maschinengestell liefern kann. Deshalb sieht die Erfindung, gegebenenfalls zusätzlich zu einem Wegmeßsystem der vorstehend beschriebenen Art, eine Wegmeßvorrichtung zur Messung einer Verschiebung des Schlittens gegenüber dem insbesondere als Kugelrollspindel gestalteten Antriebselement vor. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Drehautomaten ist dem zur Kompensation des Spannvorgangs frei verschiebbaren Schlitten ein Wegmeßsystem zur Ermittlung der Position des Schlittens relativ zum Maschinengestell zugeordnet, so daß auch die sich nach einem Spannvorgang ergebende Position des Schlittens bzw. der von ihm getragenen Spindel unmittelbar durch dieses Wegmeßsystem erfaßt und mit der in der Steuerung abgespeicherten Sollposition der Werkstückspindel verrechnet werden kann.

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Der erfindungsgemäße Drehautomat kann eine Reihe von Merkmalen aufweisen, die an sich bei gattungsgemäßen Drehautomaten bekannt sind:

Soll mit dem erfindungsgemäßen Drehautomaten Stangenmaterial verarbeitet werden, ist wenigstens die eine seiner Werkstückspindeln als Hohlspindel ausgebildet; sollen auf dem Drehautomaten sehr lange Werkstücke bearbeitet werden oder fertig bearbeitete Werkstücke durch die zweite Werkstückspindel hindurch nach hinten aus dem Arbeitsraum herausgezogen werden, sind beide Werkstückspindeln als Hohlspindeln gestaltet.

Bei Verarbeitung von Stangenmaterial wird dieses stets von einem sogenannten Stangennachschub der einen der beiden Werkstückspindeln von hinten zugeführt; in diesem Fall empfiehlt es sich, diese erste, als Hohlspindel gestaltete Werkstückspindel in Spindelachsrichtung unverschiebbar am Maschinengestell anzuordnen.

Üblicherweise wird man beide Werkstückspindeln mit Werkstückspannvorrichtungen derselben Art ausrüsten, auch wenn es natürlich denkbar ist, nur die verschiebbare Werkstückspindel, insbesondere also die zweite Werkstückspindel (auch Gegenspindel genannt) mit einer Spannvorrichtung zu versehen, deren Spannbacken während eines Spannvorgangs eine Bewegung mit zur Spindelachse paralleler Bewegungskomponente durchführen.

Bei besonders einfach aufgebauten erfindungsgemäßen Drehautomaten weist die Kopplungsvorrichtung einen durch das Antriebselement in Richtung der Spindelachse bewegbaren Mitnehmer auf, welcher relativ zum Schlitten in Richtung der Spindelachse zwischen zwei schlittenfesten Anschlägen beweg-

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bar ist. Bei einem solchen Drehautomaten kann vor einem Spannvorgang der Mitnehmer durch das Antriebselement gegen denjenigen der beiden schlittenfesten Anschläge gefahren werden, welcher in Richtung der genannten Bewegungskomponente hinten liegt, so daß während des Spannvorgangs die genannte Relativbewegung zwischen Spannvorrichtung und Werkstück bzw. Werkstoffstange durch das vorhandene Spiel zwischen Mitnehmer und dem anderen schlittenfesten Anschlag kompensiert werden kann. Es ist aber auch möglich, die Kopplungsvorrichtung so zu gestalten, daß sie z. B. mittels einer schaltbaren Bremse, Kupplung, Einspannvorrichtung oder dergleichen den Schlitten in Spindelachsrichtung mit dem Antriebselement fest koppelt bzw. diese Antriebsverbindung zwischen Schlitten und Antriebselement löst, so daß sich im zuletzt erwähnten Zustand der Schlitten begrenzt frei verschieben läßt. Auch wäre es denkbar, ein zwischen Mitnehmer und Schlitten vorhandenes axiales Spiel mit schaltbaren Blockiermitteln unwirksam zu machen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehautomaten, dessen Kopplungsvorrichtung den genannten Mitnehmer aufweist, bildet letzterer einen Kolben und werden die schlittenfesten Anschläge von einem Zylinderraum eines Druckmittelzylinders gebildet, zu dem dieser Kolben gehört. Dann kann das erforderliche Spiel zwischen Mitnehmer und Schlitten auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, daß der Kolben gegen das entsprechende Ende des Zylinderraums gefahren wird. In diesem Fall ist es empfehlenswert, den Druckmittelzylinder als doppeltwirkenden Zylinder auszubilden, und zwar nicht nur zu dem Zweck, den Kolben im Zylinderraum festlegen zu können, sondern auch, um gegebenenfalls dem Umstand Rechnung tragen zu können, daß eine axiale Spannbewegung an der nicht vom Schlitten getragenen Werkstückspindel kompensiert werden muß.

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Das Antriebselement könnte z. B. Bestandteil eines elektrischen Linearmotors sein, oder es könnte sich um eine Kolbenstange eines Druckmittelzylinders handeln. Üblicherweise handelt es sich bei dem Antriebselement jedoch um eine Gewindespindel, so daß die auf dieser laufende Mutter den Mitnehmer bilden kann. In einem solchen Fall kann ein den als Kolben ausgebildeten Mitnehmer aufnehmender Druckmittelzylinder aber auch eingespart werden, weil sich das erforderliche Spiel auf der gewünschten Seite des Mitnehmers ohne weiteres durch eine Drehung der Gewindespindel mit dem erforderlichen Drehsinn herbeiführen läßt.

Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken auf einem Gegenspindel-Drehautomaten, bei dem erfindungsgemäß beim Spannen eines Werkstücks in einer der Werkstückspindeln wenigstens eine dieser Spindeln zusammen mit dem Werkstück in Spindelachsrichtung verschoben und zum Bearbeiten wieder blockiert wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und/oder aus der beigefügten schematischen zeichnerischen Darstellung einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehautomaten; die Zeichnung zeigt lediglich die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile des Drehautomaten, und zwar in Form eines Längsschnitts durch die beiden Werkstückspindeln, die sie tragenden Teile und die Antriebsvorrichtung für die Gegenspindel, die mit ausgezogenen Linien in einer gemäß der Zeichnung rechten Endposition und strichpunktiert in einer vorgeschobenen Position dargestellt wurde.

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Die Zeichnung zeigt ein Maschinengestell 10, auf dem eine erste Werkstückspindel 12, im folgenden der Einfachheit halber Hauptspindel genannt, in Richtung einer Spindelachse 14 unverschiebbar angeordnet ist. In einem der Lagerung der Hauptspindel 12 dienenden Spindelkasten 16 sind Lager 18 und 20 angeordnet, mit deren Hilfe ein hohlwellenartiger Spindelkörper 22 der Hauptspindel 12 um die Spindelachse 14 drehbar gelagert ist. Dem Antrieb des Spindelkörpers 22 dient ein sogenannter elektrischer Hohlwellenmotor, welcher im wesentlichen aus einem Spindelkasten-festen Stator 24 und einem mit dem Spindelkörper 22 fest verbundenen Rotor 26 besteht. An seinem vorderen (gemäß der Zeichnung rechten) Ende trägt der Spindelkörper 22 eine Werkstückspannvorrichtung 28 bekannter Bauart, welche eine sogenannte Zug-Spannzange 30 aufweist, mit der sich z. B. eine in der Zeichnung strichpunktiert angedeutete Werkstoffstange 32 in der Hauptspindel 12 koaxial zur Spindelachse 14 einspannen und festlegen läßt. Für die Betätigung der Spannzange 30 ist die Hauptspindel 12 mit einem nicht näher dargestellten hydraulischen Spannzylinder 34 versehen, dessen Kolbenstange 36 einen muffenartigen Spannzangenhalter 38 trägt, mit dessen Hilfe sich die Spannzange 30 in Richtung der Spindelachse 14 begrenzt hin- und herschieben läßt. Am vorderen Ende des Spindelkörpers 22 ist ein Spannzangengehäuse 40 befestigt, welches die Spannzange 30 umfaßt und eine Innenkonusflache 40a aufweist, gegen die eine Außenkonusflache 30a der Spannzange 30 anliegt. Letztere hat, wie bekannt, die Gestalt einer Hülse, welche mit Schlitzen versehen ist, die sich von ihrem gemäß der Zeichnung rechten Ende in den Spannzangenkörper hinein erstrecken, so daß die zwischen diesen Schlitzen liegenden Bereiche des gemäß der Zeichnung rechten Spannzangenteils Spannelemente bilden, die sich durch Verschieben der Spannzange 30 gegenüber dem Spannzangengehäuse 40 gemäß der Zeichnung nach links fe-

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dernd nach innen auslenken lassen, wodurch der lichte Innendurchmesser der Spannzange 30 verkleinert wird. Durch Betätigen des Spannzylinders 34, d. h. durch Verschieben seiner Kolbenstange 36 gemäß der Zeichnung nach links, läßt sich also beispielsweise die Werkstoffstange 32 in der Spannzange 30 festspannen, während die Spannzange 30 wieder öffnet, wenn sie gegenüber dem Spannzangengehäuse 40 nach rechts verschoben wird. Während des Spannvorgangs führt also jedes der Spannelemente der Spannzange 30 eine Bewegung durch, die nicht nur eine bezüglich der Spindelachse 14 radiale Komponente hat, sondern auch eine Komponente in Richtung der Spindelachse 14, und zwar bei der Hauptspindel 12 eine gemäß der Zeichnung nach links gerichtete Bewegungskomponente. Wird also beispielsweise die Werkstoffstange 32 in der Spannzange 30 gespannt und ist die Werkstoffstange dabei in Richtung der Spindelachse 14 frei beweglich, so wird sie während des Spannvorgangs geringfügig gemäß der Zeichnung nach links verschoben .

Am Maschinengestell 10 sind zwei Führungsleisten 44 und 46 befestigt, die sich parallel zur Spindelachse 14 erstrecken und der Führung eines Schlittens 48 dienen, der eine zweite Werkstückspindel 50, im folgenden der Einfachheit halber Gegenspindel genannt, trägt, welcher gleichfalls eine Werkstückspannvorrichtung 52 und ein Spannzylinder 54 zugeordnet sind. Die Gegenspindel 50, ihre Werkstückspannvorrichtung 52 und ihr Spannzylinder 54 sind in derselben Weise ausgebildet und angeordnet wie die Hauptspindel 12, deren Spannvorrichtung 28 und deren Spannzylinder 34; auch wird die Gegenspindel 50 in derselben Weise angetrieben wie die Hauptspindel 12. Ferner ist die Gegenspindel 50 koaxial zur Spindelachse 14 angeordnet, jedoch ist die Anordnung der Hauptspindel 12 und der Gegenspindel 50 sowie der den beiden Werkstückspin-

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dein zugeordneten Baugruppen spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene, welche senkrecht zur Spindelachse 14 und zwischen den beiden Werkstückspindeln verläuft.

Im folgenden wird eine Antriebsvorrichtung für den Schlitten 48 erläutert.

Diese umfaßt eine am Maschinengestell 10 drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagerte Gewindespindel 60, die sich parallel zur Spindelachse 14 erstreckt und bei der es sich um eine sogenannte Kugelrollspindel handelt. Sie wird von einem Elektromotor 62 über ein Zahnriemengetriebe 64 angetrieben, wobei der Motor von einem am Maschinengestell 10 befestigten Ausleger 66 gehalten werden. Außerdem ist die Gewindespindel 60 mit einem vom Ausleger 66 gehaltenen Drehwinkelgeber 68 verbunden, mit dem sich die Drehung der Gewindespindel einschließlich ihrer momentanen Drehwinkelstellung zwecks Steuerung des Drehautomaten überwachen läßt.

Die Gewindespindel 60 durchguert den Schlitten 48 und auf ihr läuft eine Mutter 70, welche einen Kolben 70a bildet, für den im Schlitten 48 ein Zylinderraum 72 ausgebildet ist, in dem sich der Kolben 70a in Richtung der Spindelachse 14 beschränkt verschieben läßt. Zu den beiden Enden des Zylinderraums 72 führen Hydraulikölbohrungen 74 und 76, an die flexible Hydraulikölleitungen 78 bzw. 80 angeschlossen sind. Die Mutter 70 ist mittels eines Fixierstifts 81, welcher in eine sich in Richtung der Spindelachse 14 erstreckende Nut 81a des Schlittens 48 eingreift, unverdrehbar, jedoch in Richtung der Spindelachse 14 begrenzt verschieblich am Schlitten 48 angebracht.

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Schließlich ist dem Schlitten 48 ein vorzugsweise inkrementales Wegmeßsystem zugeordnet, bestehend aus einem Maschinengestell-festen Maßstab 82 und einem am Schlitten 48 angebrachten aktiven Geber 84, welcher ebenso wie der Drehwinkelgeber 68 und der Elektromotor 62 über Leitungen 86 bzw. 88 bzw. 90 mit einer Maschinensteuerung 92 verbunden ist. Wird beim Verfahren des Schlittens 48 parallel zur Spindelachse 14 der Geber 84 längs des Maßstabs 82 bewegt, so gibt er entsprechend den zurückgelegten Weginkrementen digitale Signale an die Maschinensteuerung 92, so daß letztere zu jedem Zeitpunkt die tatsächliche Position des Schlittens 48 bezüglich des Maschinengestells 10 erfassen kann.

Die Zeichnung zeigt schließlich einen Werkzeugträger 100, welcher von einem nicht dargestellten und quer sowie parallel zur Spindelachse 14 verschiebbaren Schlitten getragen sein soll und ein sogenanntes Abstechwerkzeug 102 trägt, mit dem sich ein später ein Werkstück bildender Bereich der Werkstoffstange 32 von dieser abtrennen läßt, indem die Werkstoff stange 32 in den Spannvorrichtungen 28, 52 gespannt und mit den gleichsinnig und mit gleicher Drehzahl angetriebenen Werkstückspindeln 12, 50 in Drehung versetzt wird, worauf das Abstechwerkzeug 102 senkrecht zur Spindelachse 14 auf die Werkstoffstange 32 und bis zur Spindelachse vorgeschoben wird.

Mit Ausnahme der Tatsache, daß die Mutter 70 einen Kolben 70a und der Schlitten 48 einen Zylinderraum 72 für diesen Kolben bildet sowie das Wegmeßsystem 82, 84 vorgesehen ist, entspricht der grundsätzliche Aufbau des in der Zeichnung dargestellten Drehautomaten, soweit bisher beschrieben, dem Stand der Technik.

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Die Zeichnung soll den Vorgang des Abtrennens eines vorderen (nach der Zeichnung rechten) Teilbereichs der Werkstoffstange 32 verdeutlichen; dieser Teilbereich wurde zuvor mittels nicht dargestellter Werkzeuge bearbeitet, während die Werkstoffstange 32 in derjenigen Position, die die Zeichnung darstellt, in der Hauptspindel 12 eingespannt war. Nachdem dieser vordere Bereich der Werkstoffstange 32 bearbeitet wurde, wird die Gegenspindel 50 aus der in der Zeichnung mit ausgezogenen Linien dargestellten Position mit Hilfe des Motors 62 und der Gewindespindel 60 nach links so weit vorgeschoben, bis sie ihre in der Zeichnung strichpunktiert dargestellte Position einnimmt; dabei ist die Werkstückspannvorrichtung 52 geöffnet, so daß sie sich über das vordere Ende der Werkstoff stange 32 schieben läßt. Während des Vorschiebens der Gegenspindel 50 und damit des Schlittens 48 kann der Zylinderraum 72 zu beiden Seiten des Kolbens 70a drucklos sein, so daß sich der Kolben gegen die linke Stirnwand des Zylinderraums 72 anlegt und dann den Schlitten 48 und damit die Gegenspindel 50 nach links vorschiebt. Zweckmäßigerweise wird jedoch zum Vorschieben der Gegenspindel 50 die rechte Seite des Kolbens 70a über die Leitung 80 mit Drucköl beaufschlagt und so gegen die linke Stirnwand des Zylinderraums 72 angelegt. Dadurch entsteht rechts des Kolbens 70a eine Lücke zwischen dem Kolben und der rechten Stirnwand des Zylinderraums 72, d. h. ein Spiel zwischen Kolben und Schlitten. Im Fall einer Druckbeaufschlagung des Kolbens 70a während des Vorschiebens der Gegenspindel 50 wird anschließend der Zylinderraum 72 drucklos gemacht.

Da zum Abtrennen des vorderen WerkstoffStangenbereichs die Werkstoffstange in Drehung versetzt werden muß, muß sie in der Werkstückspannvorrichtung 28 der Hauptspindel 12 gespannt bleiben. Wenn nun die Spannvorrichtung 52 der Gegenspindel 50

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gespannt, d. h. geschlossen wird, versucht sie, die Werkstoffstange 32 nach rechts zu ziehen; da aber die Spannvorrichtung 28 der unverschiebbaren Hauptspindel 12 noch geschlossen und bei drucklosem Zylinderraum 72 und bei gegen die linke Stirnwand des Zylinderraums anliegendem Kolben 70a der Schlitten 48 nach links, wenn auch begrenzt, frei verschiebbar ist, zieht die Spannvorrichtung 52 nicht die Werkstoffstange 32 nach rechts, sondern vielmehr den Schlitten nach links, was nur voraussetzt, daß die Größe des Spiels zwischen Kolben 70a und Schlitten 48 mindestens der Bewegungskomponente der Spannelemente der Spannvorrichtung 52 in Richtung der Spindelachse 14 während des Spannvorgangs entspricht .

Erwähnt werden soll, daß zur Minimierung der sogenannten Stückzeiten die Hauptspindel 12 und die Gegenspindel 50 gleichsinnig und mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, während die Werkstoffstange 32 auch in der Spannvorrichtung 52 der Gegenspindel 50 gespannt wird, um so nicht zunächst die Hauptspindel 12 abbremsen und stillsetzen und dann zum Abtrennen des Werkstücks von der Werkstoffstange 32 mit Hilfe des Abstechwerkzeugs 102 die beiden Spindeln 12, 50 auf Arbeitsdrehzahl bringen zu müssen.

Da beim Einspannen der Werkstoffstange 32 in der Spannvorrichtung 52 der Gegenspindel 50 der Schlitten 48 und damit die Gegenspindel 50, welche das später fertig zu bearbeitende Werkstück halten soll, gegenüber dem Maschinengestell 10 und der Gewindespindel 60 nach links verschoben werden, wird nach dem Spannen der Werkstoffstange 32 in der Gegenspindel 50 die tatsächliche Position des Schlittens 48 bzw. der Gegenspindel (in Richtung der Spindelachse 14 relativ zum Maschinengestell 10) mit Hilfe des Wegmeßsystems 82, 84 erfaßt und durch die

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Maschinensteuerung 92 mit dem durch das Arbeitsprogramm vorgegebenen Nullpunkt des herzustellenden Werkstücks verrechnet, um für die weitere Bearbeitung des Werkstücks dessen axiale Lage relativ zur Gegenspindel 50 in der Maschinensteuerung abspeichern zu können (während der nachfolgenden Endbearbeitung des Werkstücks stehen ja der Maschinensteuerung nur noch die Daten über die Werkzeugpositionen und die Position der Gegenspindel 50 zur Verfügung).

Anschließend wird das Abstechwerkzeug 102 auf die und bis zur Spindelachse 14 vorgeschoben und ein das spätere Werkstück bildender Teil von der restlichen Werkstoffstange 32 abgetrennt; dieser Teil bleibt dann in der Spannvorrichtung 52 gespannt.

Dann kann man beispielsweise wie folgt vorgehen: Die Gegenspindel 50 wird zurückgefahren (gemäß der Zeichnung nach rechts), und über die Hydraulikölleitung 80 wird Drucköl auf die rechte Seite des Kolbens 70a gegeben. Nachdem so der Schlitten 48 und damit die Gegenspindel 50 in Richtung der Spindelachse 14 relativ zur Gewindespindel 60 festgelegt wurde, wird erneut die tatsächliche Position der Gegenspindel (relativ zum Maschinengestell 10) mit Hilfe des Wegmeßsystems 82, 84 ermittelt, um so die für die Endbearbeitung des Werkstücks relevante axiale Lage des Werkstücknullpunkts relativ zur Gewindespindel 60 zu erhalten und an die Maschinensteuerung 92 übermitteln zu können. Daraufhin kann die frühere Rückseite, d. h. der gemäß der Zeichnung linke Endbereich des in der Gegenspindel 50 gehaltenen Werkstücks, mit Hilfe nicht dargestellter Werkzeuge fertig bearbeitet werden.

Dasselbe ließe sich auch erreichen, wenn die Mutter 70 und der Schlitten 48 zusammen nicht einen doppeltwirkenden Druck-

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mittelzylinder bilden würden, sondern sich die Mutter 70 mit ihrem bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform den Kolben 70a bildenden Ringbund lediglich in Richtung der Spindelachse 14 beschränkt relativ zum Schlitten 48 verschieben lassen würde. Beim Vorschieben des Schlittens 48, d. h. beim Verschieben gemäß der Zeichnung nach links, legt sich nämlich dieser Ringbund gegen den vom Schlitten 48 gebildeten linken Anschlag an, so daß sich beim Schließen der Spannvorrichtung 52 der Schlitten 48 relativ zur Mutter 70 nach links verschieben kann. Wird nach dem Abtrennen des Werkstücks von der Werkstoffstange 32 der Schlitten 48 so weit zurückgefahren, d. h. gemäß der Zeichnung nach rechts verschoben, bis er gegen einen Maschinengestell-festen Anschlag 110 anliegt, legt sich die Mutter 70 gegen den rechten Anschlag des Schlittens 48 an, so daß dieser zwischen dem Anschlag 110 und der Mutter 70 eingespannt ist.

Wäre die Spannvorrichtung 52 so ausgebildet, daß sie beim Schließen versuchen würde, das zu spannende Teil gemäß der Zeichnung nach links zu schieben, so müßte nach dem Vorschieben des Schlittens 48 der Kolben 70a gegen die rechte Stirnwand des Zylinderraums 72 angelegt werden, indem die linke Seite des Kolbens 70a über die Hydraulikölleitung 78 mit Drucköl beaufschlagt wird. Dasselbe ließe sich aber auch dadurch erreichen, daß nach dem Vorschieben des Schlittens 48 nach links die Drehrichtung der Gewindespindel 60 umgekehrt wird, bis der Ringbund der Mutter 70 gegen den rechten, vom Schlitten 48 gebildeten Anschlag anliegt.

Soll die Werkstoffstange 32 mit Hilfe der Gegenspindel 50 vorgeschoben, d. h. gemäß der Zeichnung nach rechts gezogen werden, ehe das spätere Werkstück bei in der Spannvorrichtung 28 der Hauptspindel 12 gespannter Werkstoffstange mit nicht

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dargestellten Werkzeugen bearbeitet und von der Werkstoffstange 32 abgetrennt wird, wird die Spannvorrichtung 52 der Gegenspindel 50 bei geschlossener Spannvorrichtung 28 über die Werkstoffstange 32 geschoben und die Spannvorrichtung geschlossen, wobei die axiale Bewegungskomponente der Spannelemente der Spannvorrichtung 52 durch eine Relativbewegung des Schlittens 48 gegenüber der Mutter 70 kompensiert wird. Sodann wird die tatsächliche Position des Schlittens 48 und damit der Gegenspindel 50 mit Hilfe des Wegmeßsystems 82, ermittelt, worauf die Spannvorrichtung 28 geöffnet und der Schlitten 48 gemäß der Zeichnung nach rechts um eine dem gewünschten Stangenvorschub entsprechende Strecke zurückgezogen. Da anschließend die Werkstoffstange 32 wieder in der Spannvorrichtung 28 der Hauptspindel 12 gespannt werden soll, muß nun der Kolben 70a gegen die linke oder rechte Stirnseite des Zylinderraums 72 angelegt werden (je nach Richtung der beim Schließen der Spannvorrichtung 28 der Hauptspindel 12 sich ergebenden axialen Verschiebung der Werkstoffstange 32 relativ zum Maschinengestell 10); dies läßt sich, wie bereits beschrieben, durch über die Leitung 78 oder die Leitung 80 auf eine der beiden Seiten des Kolbens 70a gefördertes Drucköl oder - wenn kein doppeltwirkender Druckmittelzylinder vorgesehen ist - durch Verschieben der Mutter 70 gegenüber dem Schlitten 48 in entsprechender Richtung durch Drehen der Gewindespindel 60 mit entsprechendem Drehsinn um einen durch die Maschinensteuerung 92 vorzugebenden Drehwinkel erreichen.

Im Fall eines erfindungsgemäßen Drehautomaten mit doppeltwirkendem Druckmittelzylinder ist der Zylinderraum 72 vor dem Spannen der Werkstoffstange 32 in der Hauptspindel 12 drucklos zu machen, damit sich die noch in der Gegenspindel 50 gespannte Werkstoffstange 32 und der Schlitten 48 beim Spannen der Werkstoffstange in der Hauptspindel 12 in axialer Rieh-

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tung frei verschieben lassen. Nachdem die Werkstoffstange 32 in der Hauptspindel 12 gespannt wurde, wird nochmals die tatsächliche Position der Gegenspindel 50 mit Hilfe des Wegmeßsystems 82, 84 ermittelt, so daß die Maschinensteuerung 92 die Differenz zwischen den Positionen des Schlittens 48 vor und nach dem Vorziehen der Werkstoffstange 32 bilden kann, welche gleich der tatsächlichen axialen Verlagerung der Werkstoff stange 32 relativ zur Hauptspindel 12 ist, d. h. gleich dem tatsächlichen WerkstoffStangenvorschub.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß bei einer Ausführungsform mit einem doppeltwirkenden Druckmittelzylinder 70a, 72 der Schlitten 48 nicht gegen den Maschinengestell-festen Anschlag 110 gefahren werden muß, um ein in der Gegenspindel gehaltenes Werkstück bearbeiten zu können, da sich das Spiel zwischen Schlitten 48 und Kolben 70a durch eine entsprechende Beaufschlagung der einen Kolbenseite mit Drucköl beseitigen läßt.

Claims

A 51 323 b 21. April 1993 b-241 - 20 - ANSPRUCHE

1. Drehautomat mit einem Maschinengestell und zwei mit jeweils einer Werkstückspannvorrichtung versehenen Werkstückspindeln, welche mit miteinander fluchtenden Spindelachsen sowie mit einander gegenüberliegenden Spannvorrichtungen anordenbar sind, wobei wenigstens eine der Werkstückspindeln an einem in Richtung der Spindelachse verschiebbar geführten und in dieser Richtung mittels einer Antriebsvorrichtung gesteuert verschiebbaren Schlitten angeordnet ist, mindestens eine der Spannvorrichtungen derart ausgebildet ist, daß deren an einem in ihr einzuspannenden Teil angreifende Spannbereiche während des Spannvorgangs eine Bewegung mit einer zur Spindelachse parallelen Bewegungskomponente durchführen, und die Antriebsvorrichtung ein Antriebselement besitzt, das über eine Kopplungsvorrichtung mit dem Schlitten gekoppelt ist und sich in Richtung der Spindelachse erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung (70a, 72) derart ausgebildet ist, daß der Schlitten (48) in einem ersten Zustand der Kopplungsvorrichtung gegenüber dem Antriebselement (60) in Richtung der Spindelachse (14), der axialen Bewegungskomponente der Spannbereiche entgegengerichtet, frei verschiebbar und in einem zweiten Zustand der Kopplungsvorrichtung gegenüber dem Antriebselement in Richtung der Spindelachse unverschiebbar ist, und daß eine Wegmeßvorrichtung (82, 84) zur Messung der axialen Verschiebung des Schlittens (48) gegenüber dem Antriebselement (60) vorgesehen ist.

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2. Drehautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die eine der beiden Werkstückspindeln (12, 50) als Hohlspindel zur Verarbeitung von Stangenmaterial (32) ausgebildet ist.

3. Drehautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlspindel (50) in Richtung der Spindelachse (14) unverschiebbar ist.

4. Drehautomat nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Werkstückspindel (50) mit einer Spannvorrichtung (52) versehen ist, deren Spannbereiche während eines Spannvorgangs eine Bewegung mit zur Spindelachse (14) paralleler Bewegungskomponente durchführen.

5. Drehautomat nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Werkstückspindeln (12, 50) mit Spannvorrichtungen (28, 52) versehen sind, deren Spannbereiche während eines Spannvorgangs der betreffenden Spannvorrichtung eine Bewegung mit zur Spindelachse (14) paralleler Bewegungskomponente durchführen.

6. Drehautomat nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen gegenüber dem Maschinengestell (10) stationären oder feststellbaren Anschlag (110), gegen den der Schlitten (48) im Zuge einer Vergrößerung des Abstands der beiden Werkstückspindeln (12, 50) anlegbar ist.

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7. Drehautomat nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung (70a, 72) einen durch das Antriebselement (60) in Richtung der Spindelachse (14) bewegbaren Mitnehmer (70a) aufweist, welcher relativ zum Schlitten (48) in Richtung der Spindelachse (14) zwischen zwei schlittenfesten Anschlägen bewegbar ist.

8. Drehautomat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (70) einen Kolben (70a) bildet und die schlittenfesten Anschläge von einem Zylinderraum (72) eines Druckmittelzylinders gebildet werden.

9. Drehautomat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelzylinder (70a, 72) ein doppeltwirkender Druckmittelzylinder ist.

10. Drehautomat nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement eine Gewindespindel (60) ist und der Mitnehmer (70a) von einer auf der Gewindespindel laufenden Mutter (70) gebildet wird.

11. Drehautomat nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegmeßsystem (82, 84) zur Ermittlung der Position des Schlittens relativ zum Maschinengestell (10) ausgebildet ist.

12. Drehautomat nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (60) relativ zum Maschinengestell (10) unverschiebbar ist.