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Kopiereinrichtung für Werkzeugmaschinen
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den, wobei die erwähnten hydraulischen Motoren mit Hilfe dieses Schiebers gesteuert werden und die Be- wegungen des Tastorgans mit Hilfe dreier Kontakte in einen elektrischen Impuls umgewandelt werden, welche drei Kontakte zwei Kontaktpaare bilden. Es wird also die vorteilhaft aus einem Blech hergestellte
Schablone durch ein ein elektrisches Steuermittel betätigendes Abtastorgan abgetastet, wobei die besag- ten elektrischen Steuermittel als Kontakte ausgebildet sind. Die Kontakte schalten ein elektrisches Relais", das einen Steuerschieber mit drei Stellungen betätigt. Der Steuerschieber steuert die zwei hydraulischen
Motoren im Sinne des lotrechten und waagrechten Vorschubes bzw. Antriebes den Quervorschub und den
Längsvorschub.
Die beiden Vorschübe wirken einzeln, die zusammengesetzte Bewegung resultiert hiebei durch einen sehr fein abgestuften Vorschub, wobei das Abtastorgan abwechselnd für eine kurze Zeit ein- mái den Quervorschub, sodann den Längsvorschub periodisch schaltet. Die Kopiereinrichtung gemäss der
Erfindung hat hiebei den Vorteil, dass sie nachträglich als Zusatzgerät an Werkzeugmaschinen angebracht werden kann, da einerseits das Werkzeug mit hydraulischen Motoren über die den einzelnen Vorschüben zugeordneten Spindeln bewegt werden kann, anderseits die ganze Einrichtung ein geringes Gewicht auf- weist und wesentlich einfacher im Aufbau ist. Werkzeugmaschinen, die mit der Kopiereinrichtung nach der Erfindung versehen sind, müssen konstruktiv nur in geringem Masse abgeändert werden, wodurch die
Herstellung verbilligt wird.
Endlich kann die zum Kopieren dienende hydraulische Einrichtung notfalls einfach ausgeschaltet werden, wobei dann die den Vorschüben zugeordneten Spindeln mechanisch ange- trieben werden.
Im nachstehenden wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung an Hand einer elektrohy- draulisch betätigten Kopierhobelmaschine beschrieben. Selbstverständlich kann jedoch die Erfindung auch bei andern Werkzeugmaschinen, wie z. B. Fräsmaschinen, Drehbänken u. dgl. angewendet werden, bei welchen die relative Bewegung des Werkzeuges zum Werkstück in zwei zueinander senkrecht stehen- de Komponenten zerlegt werden kann. Das Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 1 in Vorderansicht darge- stellt. Die Fig. 1 zeigt nur jene Bestandteile der Einrichtung, welche zum Erklären der Wirkungsweise notwendig sind. Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau der Vorrichtung. Gleiche Bezugsziffern bezeich- nen in beiden Figuren gleiche Bestandteile.
Am Werkstückträger 2 der Hobelmaschine 1, an welchem das Werkstück 3 eingespannt ist, ist die
Kopierschablone 4 befestigt. Das Abtastorgan 6 des elektrischen Steuerorgans 5 betätigt elektrische Kon- takte, in deren Stromkreis über das Kabel 7, eine Stromquelle und ein Relais 8 eingeschaltet sind. Der
Eisenkern 9a ist mit dem im Verteilerzylinder 10 vorgesehenen Schieber 9 aus einem Stück hergestellt.
Dem Verteilerzylinder 10 des Schiebers 9 wird das Drucköl durch die Ölpumpe 11 über die Leitung 12 zu- geführt. Der Verteilerzylinder 10 des Schiebers 9 ist ausserdem über die Ölleitungen 15,16 bzw. 17,18 noch mit dem den horizontalen Vorschub bewirkenden hydraulischen Motor 13 und dem den Werkstück- träger lotrecht bewegenden hydraulischen Motor 14 verbunden. Die Leitung 19 führt das verbrauchte Öl in den Behälter 20 zurück.
Der Kolben 21 der Ölpumpe wird über eine Kurbel 22 angetrieben, die die Querverschiebung des Werkstückes bewirkt. Die Exzentrizität der besagten Kurbel ist veränderbar und da- durch die Menge des von der Pumpe 11 geförderten Öls einstellbar. 23 ist eine Reversiervorrichtung, mit welcher der Drehsinn des hydraulischen Motors 13 geändert werden kann.
Im übrigen kann der übliche Aufbau der Hebelmaschine unverändert bleiben und die Maschine kann nach dem Ausschalten der als Zusatzgerät verwendeten Kopiereinrichtung zum Planhobeln u. a. üblichen
Zwecken verwendet werden, wobei nur die mechanische Kupplung zwischen der Pumpe 11 und der den
Vorschub bewirkenden Kurbel 22 gelöst werden muss, damit die Kurbel wieder den mechanischen Vorschub bewirke.
Einzelheiten der Kopiereinrichtung werden an Hand der Fig. 2 erklärt. Die durch die Kurbel 22 ange- triebene Ölpumpe 11 fördert das Öl zum Verteilerzylinder 10. Die den Werkzeugträger in der horizon- talen bzw. in der lotrechten Richtung bewegenden Motore 13 bzw. 14 sind über Leitungen 15,16 und 17,
18 mit dem Verteilerzylinder 10 verbunden, wobei das verbrauchte Öl über die Leitung 19 dem Behäl- ter 20 zugeführt wird. Mit Hilfe der Reversiervorrichtung 23 kann der Drehsinn des den Werkzeugträger in der horizontalen Richtung bewegenden Motors geändert werden, wodurch das Kopieren in beiden Richtun- gen ermöglicht wird. Die hydraulischen Motoren 13, 14 werden vom Schieber 9 gesteuert, welcher drei
Hauptstellungen aufweist.
Der Schieber 9 bzw. der Eisenkern 9a, der mit dem Schieber 9 aus einem Stück besteht, wird vom Abtastorgan 6, mit Hilfe eines durch die Kontakte 24,25, 26 erzeugten Stromimpulses betätigt, welche die Erregerspulen 27 und 28 des Relais 8 beeinflussen.
Die Erregerspulen 27,28 werden aus einer Gleichstromquelle 29 mit Gleichstrom versorgt. Diese be- steht in den dargestellten Beispiel aus einem Gleichrichter 32 nebst dessen Glättkondensator 33 und enthält auch die Funkenlöschkondensatoren 34. Beim Schliessen der Kontakte 24 und 25 wird die Spule 27, beim Schliessen der Kontakte 25, 26 die Spule 28 des Relais 8 erregt. Der Schieber 9 wird durch eine ent-
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sprechend bemessene Feder 30 in der Mittelstellung gehalten, in welcher keine der beiden Spulen 27,28 unter Strom steht. Der Schieber 9 steht in dieser Mittelstellung, wenn der bewegliche Kontakt 25 eben- falls in der Mittelstellung steht. In der "Grundstellung" der Maschine steht der Kontakt 25 mit dem Kon- takt 24 in ständiger Berührung.
Bewegt sich das Abtastorgan 6 nach aufwärts, so nimmt zunächst der Kon- takt 25 seine Mittelstellung ein, berührt also weder den Kontakt 24 noch den Kontakt 26. Sodann wird beim weiteren Anheben des Abtastorgans 6 der Stromkreis über die Kontakte 25 und 26 geschlossen. Das
Abtastorgan 6 ist so ausgebildet, dassessichnichtnurunterder Einwirkung von unmittelbar nach oben ge- richteten Kräften, sondern, auch unter der Einwirkung seitlicher Kräfte nach aufwärts bewegt. Zu diesem
Zweck ist das Abtastorgan 6 in einer kegelförmigen Bahn 6a geführt. Die Fig. 2 zeigt die Einrichtung mit in der Mittelstellung stehendem Kontakt 25.
Die Kopiereinrichtung nach der Erfindung arbeitet wie folgt :
In der Grundstellung der Maschine schliessen die Kontakte 24,25 den Stromkreis der Magnetspule 27, so dass der Schieber 9 sich in seiner oberen Stellung befindet. Dadurch gibt der Schieber 9 die Leitungen
17,18 des den Tisch in der lotrechten Richtung bewegenden Motors 14 frei. Gleichzeitig wird die Zu- führungsleitung 15 des den Tisch in der horizontalen Richtung bewegenden Motors 13 geschlossen. Das durch die Leitung 12 zugeführte Drucköl treibt über die Leitung 17 den Motor 14, wodurch der Tisch der
Hobelmaschine zusammen mit dem Werkstück und der Schablone 4 angehoben wird. Das Abtastorgan nähert sich der Schablone, das Werkzeug hingegen dem Werkstück. Das zurückfliessende Öl gelangt über die Leitungen 18 und 19 in den Behälter 20.
Da der Motor 13 kein Drucköl enthält, findet ein horizon- taler Vorschub nicht statt.
Nach der gegenseitigen Berührung des Abtastorgans und der Schablone, wird der Tisch noch ange- hoben und die Schablone hebt dessen Abtastorgan an. Sobald das Mass des Anhebens den Genauigkeitswert der Kopiereinrichtung - webiher 0, 05 mm oder noch weniger sein kann-erreicht, verlassen die Kon- takte 24,25 einander, so dass der Stromkreis der Spule 27 unterbrochen wird. Daraafhin stellt die Fe- der 30 den Schieber 9 in die Mittelstellung zurück. Es werden hiedurch die Leitungen 17 und 18 geschlos- sen und die Leitung 15 freigegeben. Das Drucköl strömt dem Motor 13 zu, so dass der horizontale Vor- schub und mit diesem das Planhobeln beginnt. Dieser Zustand dauert so lange an, bis an der Schablone 4 das Abtastorgan 6 aus der horizontalen Richtung durch eine Vertiefung oder durch ein Anheben herausbe- wegt wird.
Erreicht das Abtastorgan an der Schablone 4 einen Wulst, wie in der Fig. 2 gezeigt, so wird durch die seitlich wirksamen Kräfte das Abtastorgan nach Aufwärts bewegt und die Kontakte 25 und 26 geschlossen. Jetzt erhält die Magnetspule 28 Strom und zieht den Schieber 9 in die untere Stellung. Der Schieber schliesst die Leitung 15, so dass der horizontale Vorschub aufhört. Durch die Leitung 12 strömt das Druck- öl in die Leitung 18, so dass der Motor 14 dadurch reversiert wird, also in der entgegengesetzten Richtung anläuft und den Werktisch nach abwärts bewegt. Die Leitung 17 steht durch die Bohrung des Schiebers mit der Rückführleitung 19 in Verbindung.
Sobald zusammen mit dem Tisch auch die Schablone sinkt, werden die Kontakte 25 und 26 geöffnet, der Stromkreis der Magnetspule 28 unterbrochen und die Feder 30 stellt den Schieber wieder in die Mittellage zurück. Damit beginnt von neuem der horizontale Vorschub. Ist an defSchabloneanStelle einer Wulst, wie gezeigt, eine rechtwinklige Stufe ausgebildet, so wird der horizontale Vorschub so lange fortgesetzt, bis sich die Form der Schablone unter dem Abtastorgan nicht wieder ändert. Gelangt das Abtastorgan an der Schablone 4 zu einer Ausnehmung, so berühren sich die Kontakte 24,25 und der Tisch wird angehören, wie bereits beschrieben.
Je nach dem die Stirnfläche der Erhebung an der Schablone eine lotrechte Fläche ist, schräg anläuft bzw. von einer krummen Fläche begrenzt ist, wird durch das Abtastorgan der Vorschub in der lotrechten Richtung bzw. der horizontale Vorschub eingeschaltet. Zu Beginn der Erhebung wird das Abtastorgan angehoben und der Motor 14 senkt den Tisch. Sobald die Schablone und das Abtastorgan sich voneinander entsprechend dem Empfindlichkeitswert entfernt haben, werden die Kontakte 25 und 26 geöffnet und der horizontale Vorschub setzt ein. Im nächsten Augenblick trifft das Abtastorgan wieder die Schablone und bewegt sich nach. aufwärts. Die Kontakte 25 und 26 werden geschlossen und der Tisch bewegt sich nach abwärts. Die Bearbeitung des Werkstückes erfolgt also in Form einer sehr feinen Abstufung, welche praktisch als gleichmässig angesehen werden kann.
Der beschriebene Vorgang setzt sich so lange fort, bis das Abtastorgan den höchsten Punkt der Erhöhung an der Schablone erreicht. Es folgt dann je nach der Form der Schablone entweder ein horizontaler Abschnitt oder eine Ausnehmung. Im letzteren Fall werden durch das Abtastorgan die Kontakte 24 und 25 geschlossen und der Tisch nach aufwärts bewegt. Ist die Ausnehmung durch eine krumme Fläche begrenzt, so ändert sich die Lage des Kontaktes 25 abwechselnd zwischen der Mittelstellung und der Berührung mit dem Kontakt 24 ähnlich, wie bereits oben beschrieben.
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Die Hauptbewegung des Werkzeuges steht senkrecht zur Ebene der Schablone. Im übrigen ist jedoch die gegenseitige Lage des Werkzeuges und des Werkstückes dieselbe. wie die relative Lage des Abtastor- gans und der Schablone. Mit andern Worten wird durch das Werkzeug 31 (Fig. 1) am Werkstück eine der
Form der Schablone genau entsprechende Form bearbeitet. Dazu ist es selbstverständlich notwendig, dass die Form und die Lage einerseits des Werkzeuges, anderseits des Abtastorgans einander genau entsprechen.
Ist dies nicht der Fall, so ist die Schablone entsprechend zu entwerfen.
Sobald das Ende der Schablone erreicht ist, wird durch die Betätigung der Reversiervorrichtung 23 der Motor 13 in entgegengesetzter Richtung angelassen, so dass die Maschine das Werkstück auch in der entgegengesetzten Richtung bearbeiten kann.
Auf die gleiche Weise, wie oben beschrieben, kann nicht nur eine Hobelmaschine, sondern auch eine beliebig andere Werkzeugmaschine betätigt werden, bei welcher die Nebenbewegung des Werkzeuges in zwei zueinander zweckmässig senkrecht stehende Komponenten zerlegt werden kann. So kann die Erfin- dung z. B. Anwendung finden bei Fräsmaschinen und Drehbänken, bei welch'letzterer die lotrechte Be - wegung des Tisches der Querbewegung, die horizontale Bewegung des Tisches dem Vorschub in der Längs- richtung entspricht. In dem ersten Fall wurde die Nebenbewegung durch das Werkstück und die Schablone ausgeführt, im Falle einer Drehbank führt die Nebenbewegung das Werkzeug aus.
Ein Vorteil der oben beschriebenen Einrichtung besteht unter anderem darin, dass sie an der Werk- zugmaschine mit im Verhältnis geringen Kosten angewendet werden kann, so dass diese Maschinen für verschiedene Verwendungszwecke geeignet gemacht werden können. Ein weiterer Vorzug gegenüber den bekannten hydraulischen Kopiereinrichtungen besteht darin, dass die Einrichtung nach der Erfindung mit geringeren Kosten hergestellt werden kann.
Die Einrichtung nach der Erfindung eignet sich auch zum Steuern von hydraulischen Einrichtungen, wie z. B. von Tauchkolben, insbesondere dann, wenn die Werkzeugmaschine schon von Haus aus für Ko- pierzwecke gebaut wurde. Wird die Einrichtung als Zusatzgerät verwendet, so ist die Anwendung von hy- draulischen Motoren die einfachste Ausführungsform. Diese Motoren treiben die Spindeln der verschiede- nen Vorschübe an.
Bei Werkzeugmaschinen mit absatzweisem Vorschub, z. B. bei Hobelmaschinen, kann auch die Pumpe absatzweise Flüssigkeit fördern. Für diese Zwecke entsprechen Kolbenpumpen mit Kurbelantrieb. Bei Maschinen mit kontinnierlichemVorschub, wie z. B. bei Drehbänken und Fräsmaschinen, werden Pumpen mit kontinuierlicher Flüssigkeitsförderung benötigt. also z. B. eine Zahnradpumpe, welche von einer Welle des Hauptantriebes der Werkzeugmaschine angetrieben wird.
Die Erfindung kann in verschiedenen, vom oben dargestellten Beispiel abweichenden Ausführungformen verwirklicht werden. So können z. B. an Stelle von Kontakten auch andere Relais angewendet werden. Die Bewegungen des Abtastorgans können z. B. in Lichtsignale umgewandelt und durch diese Photozellen beeinflusst werden, welche mit einer elektronischen Einrichtung zusammen arbeiten. Die Empfindlichkeit solcher Einrichtungen kann ausserordentlich gross sein. Andere Teile der Einrichtung sind ebenfalls durch äquivalent wirkende Teile ersetzbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kopiereinrichtung für Werkzeugmaschinen, bei welchen das Werkzeug wenigstens durch zwei hydraulische Motoren bewegt wird, enthaltend ein Abtastorgan und ein durch dieses gesteuertes, das Abtasten in eine Bewegung umsetzendes hydraulisches Organ, gekennzeichnet durch drei, zwei Kontaktpaar bildende Kontakte (24, 25,26) zum Umwandeln der Bewegungen des Tastorgans (6) in einen elektrischen Impuls, femer durch ein durch letzteren gesteuertes Relais (8) und durch einen vom Relais betätigten, zur Steuerung der hydraulischen Motore geeigneten Steuerschieber (9) mit drei Stellungen.