MACHINE TOOL WITH DAMAGE AVOIDING MEANS

Abstract: 1. Device on treatment machines for avoiding damage, particularly at the shaft ends (2.2) in the region of a drive motor, wherein in the case of damage a fixture plate (1.2) releases from the frame (2) of the treatment machine, with a bore (3.1) provided in the fixing plate (1.2) which is larger than a bolt head (4) of a fixing bolt (5) which is connected with the machine frame (2) and with a support disc (6) arranged between the fixing plate (1.2) and the bolt head (4) with substantial stiffness which operates as a desired fracture point, characterized in that a distance bolt (7) is screwed onto the machine frame (2) and guided through the bore (3.1) of the fixing plate (1.2) that a copper sheath (8) is drawn onto the distance bolt (7) and supported on the machine frame (2), that at the free end of the copper sheath (8) the distance bolt (7) is obliquely broadened and that the support disc (16) is bolted onto the distance bolt (7) by the fixing bolt (5).

Description: Vorrichtung an Bearbeitungsmaschinen zum Vermeiden von Schäden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an Bearbeitungsmaschinen zum Vermeiden von Schäden, insbesondere am Spindelende im Bereich eines Antriebsmotors. Fehlbedienungen an Maschinen können durch menschliches Versagen oder durch fehlgeschaltete NC-Steuerungen auftreten. Mutwillige Fehlbedienungen an Bearbeitungsmaschinen sind auch schon vorgekommen. Die Auswirkungen nach den Fehlbedienungen bzw. Fehlschaltungen, können je nach Maschinentyp und -art der Fehlbedienung unterschiedlich ausfallen, d.h. die daraus resultierenden Maschinenschäden können unterschiedlich gross sein. Weiterhin ziehen die unterschiedlichsten Maschinenunfälle auch ein breites Spektrum an Folgeschäden nach sich. So können z.B. bei einem Kollisionsfall an grossen Bearbeitungszentren Reparaturzeiten von 6 bis .7 Wochen auftreten, was neben dem Ausfall der Produktion auch erhebliche Reparaturkosten mit sich bringt. Bei den maschinenherstellenden Firmen hat man nun versucht mittels Kupplungen im Bereich des Antriebs die Folgen der Kollisionsunfälle zu verringern bzw. aus zu schalten. Es hat sich aber herausgestellt, dass diese Kupplungen zu langsam ansprechen und dadurch die vorhandenen Energien im Kollisionsfall nicht optimal innerhalb der Maschine aufgenommen werden können. Weiterhin sind Wärmeelemente für den Motor, in Form von Bimetall-Überlastsicherungen bekannt, die ziemlich genau einstellbar sind. Auch diese sind im jeweiligen Kollisionsfall zu langsam, da der Motor erst abgeschaltet wird, wenn die Bewegungsenergie innerhalb der Maschine sehr gross ist. Einen anderen Lösungsweg um Reparaturkosten bzw. -zeiten zu sparen, erkennt man in der DE-AS 2 934 547, in der eine Schraube, insbesondere für Gewindesacklöcher angegeben ist, die aus einem Schaft und Kopf besteht, wobei dieser zum Ansetzen eines Schlüssels besonders geformt ist. Das wesentliche der Erfindung besteht darin, dass eine in einem Gewindesackloch abgebrochene Schraube, nach dem Abbrechen des Kopfes, an einem speziell ausgeformten Schaft mittels einer Zange heraus gedreht werden kann, ohne Bohren zu müssen. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die eine Schadensminderung nach einem Kolli sionsfall an der fehlbedienten Bearbeitungsmaschine und damit eine Verkürzung der Reparaturzeit und -kosten ermöglicht. Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 7 erreicht. Eine Bohrung in einer Befestigungsplatte ist grösser als ein Schraubenkopf einer Befestigungsschraube, welche in einem Gestellrahmen der Bearbeitungsmaschine verschraubt ist. Bei einem Kollisionsfall wird durch den sofort eintretenden Bewegungsablauf zwischen den beteiligten Teilen automatisch vermieden, dass sich grosse Kräfte innerhalb der Bearbeitungsmaschine aufbauen können. D.h., da der Kopfdurchmesser kleiner ist als der Bohrungsdurchmesser kann der Schraubenkopf durch die Bohrung hindurch gleiten, ohne dass sich aus der translatorischen Restenergie grosse unkontrollierte Haltekräfte zwischen der Befestigungsplatte und dem Gestellrahmen der Bearbeitungsmaschine aufbauen können. Zwischen Bohrung und Befestigungsschraube ist mindestens eine Unterlegscheibe grosser Steifigkeit #nge- ordnet. Während eines Kollisionsfalles bricht die Unterlegscheibe bei einer definierten Krafteinwirkung, so dass sich die oben genannten grossen Haltekräfte nicht aufbauen können. Die Unterlegscheibe wirkt damit als Sollbruchstelle und ist so ausgelegt, dass normale Kräfte, die aus der Bearbeitung hervorgehen, ohne Schwierigkeiten übertragen werden können, ohne dass die Sollbruchstelle bereits vorher anspricht. Bei einem Kollisionsfall durch Fehlbedienung fährt das Werkzeug z.B. in axialer Richtung der Spindel auf ein Werkstück auf. Der Kraftverlauf wirkt über die Spindel bis ans Spindelende bzw. deren Lagerung im Bereich des Spindelendes. Zur Halterung der Lagerung ist die oben genannte Befestigungsplatte mittels der durch Sollbruchstelle gesicherten Befestigungsschrauben am Gestellrahmen der Bearbeitungsmaschine verschraubt. Durch den Kollisionsfall löst sich die Befestigungsplatte vom Gestellrahmen und vermeidet dadurch den extrem grossen Aufbau von Haltekräften innerhalb der Bearbeitungsmaschine. Auf diese einfache Weise wird verhindert, dass die betroffenen Maschinen- teile kurz nach dem Kollisionsfall extremen Zerstörungen unterworfen werden. Dies ist für die nachfolgenden Reparaturarbeiten und deren Zeitaufwendung besonders vorteilhaft, denn bei der Reparatur müssen nicht erst völlig demolierte und ineinander verkeilte Maschinenteile durch aufwendige Stemmarbeiten voneinander getrennt werden. Die Sprödbrucheigenschaften der Unterlegscheibe können durch verschiedene Materialien unterschiedlich gewählt werden. Durch Veränderung der Anzahl der Unterlegscheiben kann die Sollbruchgrenzkraft beliebig verändert werden. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung sind zusätzliche energieverzehrende Teile im Bereich der Sollbruchstelle angeordnet. Dies sind z.B. Kupier- rohre bzw. -hülsen die während des Kollisionsfalles aufgedornt werden. Das Aufdornen bzw. Aufweiten der Kupferrohre führt zu einem extremen Energieabbau während und nach dem Kollisionsfall. Die Knautschzonenlänge der Kupferrohre kann je nach den auftretenden bzw. berechneten Kollisionskräften unterschiedlich lang gewählt werden. Hierbei ist die Länge der Hülse und die Materialverformbarkeit bzw. -zähigkeit ein Mass für den Energieabbau der gesamten Vorrichtung. Bei grossen Bearbeitungsmaschinen können z.B. in 10 > i-Sec. ca. 38 Tonnen translatorische Energie während eines Kollisionsfalles auftreten. Unterlegscheiben in 3 mm Stärke aus Pertinax weisen Werte um 3,6 Kp/p, GG 20 um 11,2 Kp/# auf, Keramikscheiben sind noch steifer und die Werte entsprechend grösser. Die Sollbruchstelle mit den Unterlegscheiben in Pertinaxausführung ist somit auf ca. 2.200 Kp ausgelegt. Ist die Krafteinwirkung auf die Sollbruchstelle grösser als 2.200 Kp, dann bricht die Sollbruchstelle. Um die oben genannte kinetische Energie abbauen zu können, ist ein Bremsweg von ca. 38 mm vorgesehen. Auf der Länge dieses Bremsweges wird die innen liegende, weich verformbare Kupferhülse energieaufnehmend verformt. Die Knautschzonenlänge kann bei höheren Kräften als den oben genannten, beliebig verlängert werden. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung wirkt nach dem Brechen der Sollbruchstelle die verlängerte Schraube als Aufhängung des freibeweglich gewordenen Maschinenteiles. Als zusätzliche Sicherung kann die Unterlegscheibe mit einer elektrischen Absicherung versehen sein. Diese schaltet beim Bruchfall den Antriebsmotor automatisch aus. Eine andere Ausführung der elektrischen Sicherung kann in Form eines Mikroschalters, welcher zwischen den sich voneinander nach einem Kollisionsfall trennenden Teilen angeordnet ist, gewählt werden. Der Mikroschalter schaltet die translatorische Antriebsbewegung aus. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung in Verbindung mit den schematisch im Schnitt gezeigten Figuren hervor. Es zeigt: Fig. I den montierten Zustand der Soll bruchstelle an einer Bearbeitungs maschine im Bereich der Befesti gunsplatte und des Gestellrahmens mit Unterlegscheiben, Fig. 2 die gleiche Position an der Bear beitungsmaschine wie in der Fig. 1 nach einem Kollisionsfall und dem Bruch der Unterlegscheibe, Fig. 3 eine justierbare Halterung die nach einem Kollisionsfall montierbar ist und aus zusätzlichen Befestigungs platten und energieverzehrenden Bauteilen zusammengesetzt ist. Die Fig. 1 zeigt die Sollbruchstelle einer Bearbeitungsmaschine im Bereich einer Befestigungsplatte 1 an einem Gestellrahmen 2 der Bearbeitungsmaschine. Die Befestigungsplatte 1 wirkt als Lagerung für eine Bearbeitungsspindel 2.2 der Bearbeitungsmaschine. In der Befestigungsplatte 1 ist eine Bohrung 3 angeordnet deren Durchmesser grösser ist als ein Schraubenkopf 4 einer Befestigungsschraube 5. Zwischen dem Schraubenkopf 4 und Befestigungsplatte 1 sind Unterlegscheiben 6 angeordnet. Die Unterlegscheiben 6 sind aus einem Material mit Sprödbrucheigenschaften gefertigt, damit in einem Kollisionsfall die Unterlegscheiben 6 eine saubere kantige Bruchstelle aufweisen. Die Anzahl der Unterlegscheiben 6 kann entsprechend den berechneten Kollisionskräften und der Anzahl der Befestigungsschrauben 5 und im Bereich der Sollbruchstelle unterschiedlich gewählt werden. Die Fig. 2 zeigt die Sollbruchstelle an einer Bearbeitungsmaschine nach einem Kollisionsfall. Hierbei hat sich die Befestigungsplatte 1 vom Gestellrahmen 2 um eine Wegdifferenz entsprechend der aufgetretenen Kollisionskräfte nach dem Bruch der Unterlegscheiben 6 entfernt. Die Kraftübertragung erfolgt hierbei über die Bearbeitungsspindel 2.2 auf die Befestigungsplatte 1. In der Fig. 2 wird deutlich erkennbar, dass ausser dem Bruch der Unterlegscheiben 6 keine zerstörten Teile an der Bearbeitungsmaschine auftreten. Die Reparatur beschränkt sich lediglich darauf die Befestigungsschrauben 5 herauszudrehen und die zerstörten Unterlegscheiben 6 zu entfernen. Ein leichtes Zusammenbauen der Sollbruchstelle und eine minimale Reparaturzeit ist damit unter einfachsten Bedingungen möglich. Fig. 3 zeigt eine andere spezielle Ausführung einer Sollbruchstelle an einer Bearbeitungsmaschine, an der schon einmal ein Kollisionsfall aufgetreten ist. In diesem Fall kann auf den Gestellrahmen 2 der Bearbeitungsmaschine eine Gestellrahmenleiste 2.1 aufgeschraubt werden. Auf der Gegenseite der Trennstelle ist eine zusätzliche Befestigunsplatte 1.1 auf der Befestigungsplatte 1 verschraubt. Durch die Befestigungsplatte 1.1 sind Distanzbolzen 7 hindurch geführt, welche auf der Gestellrahmenleiste 2.1 verschraubt sind. Auf die Distanzbolzen 7 sind Kupferhülsen 8 aufgezogen. Die Kupferhülsen 8 liegen eng um die Distanzbolzen 7 an und stehen fest auf der Befestigungsplatte 1.1 auf. Am freien Ende der Kupferhülsen 8 weiten sich die Distanzbolzen 7 in abgeschrägter Weise auf. In die Distanzbolzen 7 sind an ihren freien Enden die Befestigungsschrauben 5 verschraubt. Zwischen dem Schraubenkopf 4 der Befestigungsschraube 5 und dem Ende der Distanzbolzen 7 sind die Unterlegscheiben 6 verschraubt. Die Unterlegscheiben 6liegen auf einer Befestigungsplatte 1.2 auf. Die Befestigungsplatte 1.2 kann mit Justierschrauben 9 in ihrer Höhe beliebig zur Befestigungsplatte 1.1 justiert werden. In einem Kollisionsfall liegt die Trennungsebene zwischen der Befestigungsplatte 1 und dem Gestellrahmen 2 bzw. der Befestigungsplatte 1.1 und der Gestellrahmenleiste 2.1. Die Befestigungsplatte 1.1 gleitet im Kollisionsfall geführt durch die Distanzbolzen 7 nach dem Bruch der Unterlegscheiben 6 entlang der Distanzbolzen 7. Die Befestigungsplatte 1.1 schiebt bei dieser Bewegung die Kupferhülsen 8 ebenfalls entlang der Distanzbolzen 7 zu deren Enden hin. Da die Distanzbolzen 7 an ihren Enden aufgeweitet sind, werden die Kupferhülsen 8 an diesen aufgedornt. Während des Aufdornens wird die Bewegungsenergie des Kollisionsfalles abgebremst. An der Befestigungsplatte 1.1 ist zusätzlich ein Mikroschalter 10 befestigt, der im Kollisionsfall den translatorischen Antrieb elektrisch ausschaltet. Die Justierschrauben 9 können in besonders vorteilhafter Weise die Befestigungsplatte 1.2 zu allen Unterlegscheiben 6 auch bei vorhandenen Unebenheiten justieren. Bezugszeichenliste 1 Befestigungsplatte 1.1 Befestigungsplatte 1.2 Befestigungsplatte 2 Gestellrahmen 2.1 Gestellrahmenleiste 2.2 Bearbeitungsspindel 3 Bohrung 3.1 Bohrung 4 Schraubenkopf 5 Befestigungsschraube 6 Unterlegscheibe 7 Distanzbolzen 8 Kupferhülse 9 Justierschraube 10 Mikroschalter

Claims: Vorrichtung an Bearbeitungsmaschinen zum Vermeiden von Schäden Patentansprüche 1.) Vorrichtung an Bearbeitungsmaschinen zum Vermeiden von Schäden, insbesondere am Spindelende im Bereich eines Antriebsmotors, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Bohrung (3, 3.1) in einer Befestigungs platte (1, 1.1, 1.2) grösser ist, als ein Schrauben kopf (4) einer Befestigungsschraube (5), welche in einem Gestellrahmen (2) der Bearbeitungsmaschine verschraubt ist und dass zwischen der Befestigungs platte (1, 1.2) und der Befestigungsschraube (5) mindestens eine Unterlegscheibe (6) mit grosser Steifigkeit angeordnet ist. 2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Unterlegscheibe (6) aus Pertinax gebildet ist. 3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Unterlegscheibe (6) aus GG20 gebildet ist. 4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen der Befestigungsplatte (1, 1.1) und dem Gestellrahmen (2) bzw. Gestellrahmenleiste (2.1) ein Mikroschalter (10) angeordnet ist. 5.) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Distanzbolzen (7) an einer Gestellrahmen leiste (2.1) verschraubt und durch Bohrungen einer Befestigungsplatte (1.1, 1.2) geführt ist, dass eine Kupferhülse (8) auf den Distanzbolzen (7) aufge zogen und an der Befestigungsplatte (1, 1.1) abge stützt ist, dass am freien Ende der Kupferhülse (8) der Distanzbolzen (7) abgeschrägt aufgeweitet ist, dass die Unterlegscheibe (6) mit der Befestigungs schraube (5) auf dem Distanzbolzen (7) verschraubt ist und dass die Unterlegscheibe (6) zwischen dem Schraubenkopf (4) und der justierbaren Befestigungs platte (1.2) angeordnet ist. 6.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (1.2) mit Justierschrau ben (9). an der Befestigungsplatte (1.1) abstützbar ist. 7.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferhülse (8) eng um den Distanzbolzen (7) angeordnet ist. 8.) Vorrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Kupferhülse (8) einer Aufdorn kraft von 650 Kp entspricht.

Inventors: SCHILLING, KONRAD
Applicants: M.A.N.-ROLAND DRUCKMASCHINEN AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: F16P5
IPC codes: F16P5, F16H35, B23Q5, F16B31, F16B43