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Werkzeugmaschine
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triebes gelangt durch eine der Leitungen 135 in eine längs dem Maschinenbett 130 sich erstreckende Kolbenstange 136, welche über zwei Leitungen 135 an den beiden Enden gespeist wird. Diese Kolbenstange 1 : j (j trägt in ihrer Mitte einen Kolben, welcher mit Durchflussöffnungen versehen ist. Die Kolbenstange 136 dient somit als Zufuhrleitung für die Hydraulikflüssigkeit und bleibt bei der Bewegung des Arbeitstisches 41 fest mit dem Maschinenbett 130 verbunden, wogegen sich der am Ar- beitstisch 41 befestigte Hydraulikzylinder hin und her bewegt.
Auf der Vorderseite des Maschinenbettes 130 befindet sich, wie aus den Fig. l und 2 ersichtlich ist, ein Schaltpult 61, dessen einer Teil als Einrichtpult 43 und dessen anderer Teil als Bedienungspult 44 ausgebildet ist. Das Schaltpult 61 ist mittels einer Plexiglasabdeckung vor Verunreinigungen geschutzt.
Hinter dem Maschinenbett 130 und mit diesem durch Schrauben verbunden, sind zwei Stützen 54 und 58 angeordnet, welche als Träger für einen Oberteil 140 dienen.
An der Stutzen-34 ist, wie aus Fig. l ersichtlich, ein Quereinstellgerät 52 angeordnet, welches der genauen Positionierung des Oberteiles 140 in Querrichtung bzw. einer von einem Motor 144 angetriebenen Schleifscheibe 16 in anschliessend erläuterter Weise quer zum Arbeitstisch 41 dient. Die obere Fläche eines Lage-Anzeigeschiebers 17 ist als quergezahnte Fläche mit einer Teilung von beispielsweise 1 mm ausgebildet, auf welcher Steuernocken 18 versetzbar aufliegen (Fig. 5).
Das auf der rechten Maschinenseite angebrachte, auf der Stütze 54 gelagerte Querschlitteneinstellgerät 52 dient der genauen Positionierung des Oberteils 140. Der Oberteil 140 wird auf Grund der Millimeterzahneinteilung des Anzeigeschiebers 17, dessen Lage auf dem Schaltpult 61 ersichtlich ist, auf einen Millimeter genau in seine Lage geführt, worauf mit Hilfe des Querschlitteneinstellge- rates 52 nun eine definitive Genaueinstellung erreicht wird (Fig. 1).
Das Einstellgerät 52 besitzt ein sehr stabiles Gehäuse 340. Dieses ist, wie aus Fig. 8 ersichtlich, als Schweisskonstruktion ausgebildet. Auf dessen oberer Konsole ist eine Führungsplatte 341 angeschraubt, wobei deren Vielzahnschmalführungsflächen 355 parallel zu den Vielzahnschmalführungs- flächen 246 und 247 laufen. Auf der Vielzahnschmalführungsplatte 341 ist eine Schiebereinheit querbeweglich angeordnet, deren Vielzahnschmalführungsfläche 356 in die entsprechende Gegenflä- che 355 der Platte 341 passt. Diese Schiebereinheit kann zwecks genauem Positionieren hydraulisch oder pneumatisch verschoben werden.
In der Mitte sitzt ein auf Vielzahnführungsflächen 365 und 366 verschiebbarer Schlitten, dessen Verschieberichtung normal zur Querverschieberichtung der Schlitteneinheit verläuft. Ein auf den Vielzahnschmalführungsflächen 355 und 356 parallel zur Querrichtung verschiebbarer Einstellschlitten 27 umfasst eine mittlere Schiebereinheit 26 (Fig. 7), welche quer zur Verschieberichtung des Einstellschlittens 27, auf den Schmalführungsflächen 365 und 366 verschiebbar angeordnet ist. Zur Führung dieses Schiebers 26 sitzt, wie aus Fig. 9 ersichtlich, beidseits neben dem auf Vielzahnschmalfuhrungsflächen verschiebbaren Schieber 26 je ein äusserst stabiles Distanzstück 368, welche an diesen angeschraubt sind und mitsamt dem Schlitten 27 verschoben werden.
Um den Schieber 26 aus seiner Eingrifflage mit der Zahnstange 32 herauszupressen, sind (Fig. 10) Druckfedern 370 vorgesehen. Diese Federn 370 lagern an einem Ende in Öffnungen der Distanzstücke 368 und am andern Ende auf mittels Schrauben am Schieber 26 befestigten Mitnehmern 369.
Die oberen Abschlussflächen der beiden Distanzstücke 368 und des Schiebers 26 liegen in einer Ebene.
Der Einstellschlitten 27 wird mittels eines Hydraulikkolbens 28 in einem Zylinder 352 bewegt. Ein Deckel 353 schliesst den Zylinder 352 nach aussen ab und besitzt eine Gewindebohrung, in welche die nicht dargestellte Druckflüssigkeitsanschlussleitung eingeschraubt wird. Die Kolbenstange des Kolbens 28 weist einen T-förmigen Kopf auf, der in eine entsprechende Nut im Schlitten 27 eingefuhrt und in dieser festgehalten wird.
Der Schieber 26 stösst mit seiner hinteren Fläche an die Keilfläche eines Vorschubkeiles 342 und wird, mit Hilfe der Federn 370, an dessen Fläche gepresst. Der Vorschubkeil 342 ist über eine Kolbenstange, die in einer T-förmigen Nut 343 des Vorschubkeiles 342 sitzt, mit einem hydraulischen Kolben 344 verbunden, welcher in einem Zylindergehäuse 345 verschiebbar angeordnet ist. Dieses Gehäuse 345 ist mittels eines Deckels 346 verschlossen, der zur Aufnahme der DruckflüssigkeitsSpeiseleitung mit einer Gewindebohrung versehen ist. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, befinden sich im Oberteil des Gehäuses 340 drei voneinander unabhängige Klemmeinrichtungen, von welchen jede einen mittleren Klemmschieber 25 sowie zwei seitliche Klemmschieber 371 umfassen.
Jeder dieser Schie-' ber 25 ist über eine T-Nut und eine Kolbenstange mit seinem hydraulischen Kolben 349 in einem gemeinsamen Zylindergehäuse 348 verbunden. Dieses Zylindergehäuse 348 ist daher mit drei ent-
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sprechenden Bohrungen versehen, und besitzt einen gemeinsamen Deckel 350 mit drei Bohrungen zum
Durchtritt der Kolbenstangen der Kolben ; J4D, die Muttern und Gegenmuttern 351 zum Einstellen des Rückstellhubes aufweisen.
Zwischen dem Schieber 26 und den Distanzstücken 368 befindet sich als Ergänzung zur Fläche des Keiles 25 bzw. 371 ein Zwischenkeilstück 347. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, weist jeder Klemm- schieber 25 bzw. 371 eine Längsnut 373 auf, in welche Führungsbolzen 372 hineinragen.
Im Schieber 26 ist eine mittige Bohrung : 364 angebracht, in welcher eine Büchse 357 ein- geschoben und mittels einer Schraube 338, die in eine Nut 337 der Büchse vorsteht, geführt ist.
Der Schieber 26 besitzt eine Vorderfläche, welche als Vielzahnschmalführungsfläche 367 ausgebildet ist und deren mittiger Zahn in der gleichen Normalebene liegt wie die Achse einer Bohrung 339.
In der Büchse 357 ist eine durch einen Seeger-Ring gesicherte Nylonbüchse 358 eingeschoben, welche der Aufnahme eines Tastbolzens 30 dient, der durch eine Druckfeder 359 nach vorne an eine
Schulter der Nylonbüchse 35f gepresst wird. Sein Vorderteil ist als Spitze ausgebildet und mit einer
Schraube 336 für das Festschrauben einer elektrischen Kontaktleitung versehen.
Die Büchse 357 weist in ihrem mittleren Teil Feingewinde 335 zur Aufnahme einer Mikro- schraube 360 auf, deren bombierter Vorderteil auf der Fläche des Vorschubkeiles 342 aufliegt. Die
Hülse 362 ist durch Schrauben in der Bohrung festgehalten. Diese Hülse 362 dient der Lagerung einer
Feder 361, welche bestrebt ist, die Mikroschraube 360 mitsamt der Büchse 357 und dem Tast- bolzen 30 gegen den Vorschubkeil 342 zu pressen.
Im Vorschubkeil 342 ist eine Nut 334 ausgefräst, deren Bodenfläche parallel zur Querführung verläuft.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist an der Führungsleiste 251 eine aus mehreren Teilen bestehende
Zahnstange 32 angeschraubt und verstiftet. Das Gerät 52 ist derart an der Stütze 54 befestigt, dass die Zahnung 367 des Schiebers 26 und der Kontaktstift 30 gegenüber der Zahnung der Seg- mente der Zahnstange 32 zu liegen kommen.
Die Segmente der Zahnstange 32 werden gleichzeitig profilgeschliffen, so dass sie alle genau gleich beschaffen sind und insbesondere die gleiche Genauigkeit aufweisen. Die Leiste 251 ist ihrer- seits mit einer Vielzahnschmalführungsfläche 267 versehen, welche der genauen Positionierung der
Zahnsegmente über die Vielzahnschmalführungsfläche 268 dient. Zum genauen Abstandhalten der sich folgenden Segmente wird so vorgegangen, dass das erste Segment eingestellt, angeschraubt und verstiftet wird. Das nachfolgende Segment wird mit Hilfe eines Gegenstückes positioniert und montiert, d. h. provi- sorisch beweglich angeschraubt und hierauf gegen das erste Segment so lange verschoben, bis seine Tei- lung mit derjenigen des ersten Segmentes übereinstimmt, womit eine bedeutend grössere Genauigkeit er- reicht werden kann, als wenn z.
B. ein Segment der doppelten Länge geschliffen würde. Auf diese Weise wird Segment an Segment gereiht, bis die Zahnstange 32 die vorbestimmte Länge erreicht hat (Fig. 3).
Um eine automatische und rasche Quereinstellung des Oberteils 140 zu erreichen, wird die Be- wegung in zwei voneinander völlig getrennte Bewegungen unterteilt, nämlich eine Grobeinstellung in der Grenze von 0, 5 mm entsprechend der gewählten Teilung der Zahnungen der Anzeigeschieber 17 und einer gleichzeitig einstellbaren Feineinstellung mit einer Verschiebung von maximal 1 mm.
Es ist mithin möglich, diese beiden Bewegungen gleichzeitig vorzunehmen, wobei die Druckbewe- gung hydraulisch durch das Hydrauliksystem 6 in der beschriebenen Weise als Querbewegung durch die entsprechende Steuerung mit Hilfe der Schaltnocken am Steuerpult ausgeführt wird. Diese Teile sind praktisch keinem Verschleiss unterworfen.
Die Feinbewegung erfolgt ebenfalls hydraulisch. Die Verschiebung bzw. genaue Positionierung des
Schlittens 27 wird vom Schaltpult aus durch Einstellung von drei Potentiometergruppen, auf welchen jeweils die Zehntel, Hundertstel und Tausendstel Millimeter vorgewählt werden, entsprechend der ge- nauen Lage der Schleifscheibe vorgenommen. Durch Einstellung bzw. Vorwahl des genauen Sollmasses von
Bruchteilen von Millimetern an den Potentiometern wird über entsprechende Organe erreicht, dass zuge- hörige, gepaarte Potentiometer die genau gleiche Lage einnehmen, wie die vorgewählten Potentiometer am Schaltpult.
Bedingt durch eine Verzugssteuerung wird nach dieser Einstellung der Kolben 28 mit Druckflüssig- keit beaufschlagt, so dass dieser den Einstellschlitten 27 gegen drei Distanzbolzen hin so weit bewegt, bis der Anschlagbolzen 354 auf diesen aufliegt und sie satt anpresst. Die Anpresskraft ist so begrenzt, dass im Masssystem keine messbaren Deformationen auftreten. In dieser Lage wird der Schieber 27 fest- geklemmt, indem die Kolben 349 im Klemmzylinder 29 mit Drucköl beaufschlagt werden und sie die Klemmschieber 371 von der Maschine wegziehen. Damit drücken sie auf die Distanzstücke 368
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sowie auf die Vielzahnschmalführungsflächen 355 und 356 und klemmen die entsprechenden Teile fest. Die Führung der Klemmschieber 371 erfolgt mittels der Führungsbolzen 372 in den Nuten 373.
Die Anordnung zweier Klemmschieber 371 gewährleistet eine äusserst starre Blockierung des Einstellschlittens 27.
Während der Grobeinstellung, d. h. der Bewegung des Oberteils 140 auf eine Genauigkeit von 0, 5 mm, befindet sich der Tastbolzen 30 derart vorgeschoben, dass seine Tastspitze mit den Zähnen der Zahnstange 32 gerade so in Berührung gelangt, dass bei jeder vorbeistreichenden Zahnspitze ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird. Dazu muss der Schieber 26 in seiner Mittellage festgehalten werden, in welcher auch der Kolben 344 mitsamt dem Vorschubkeil 342 eine mittlere Lage einnimmt. Die Feineinstellung fur diese Lage des Tastbolzens 30 kann, wie aus Fig. 8 ersichtlich, durch Drehen der Mikroschraube 360 bewerkstelligt werden.
Diese ist von aussen durch eine Bohrung 363 zugänglich, wogegen die Bohrung 364 dazu dient, die einmal eingestellte Lage der Mikroschraube 360 zu fixieren.
Es ist ferner möglich, den Kontaktstift 30 elektrisch mit einem Impulszählwerk zu verbinden (nicht dargestellt), welches nach Erreichen einer einstellbaren Impulszahl entsprechende Hydraulikventile 36 betätigt. Diese drosseln die Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit derart, dass sich der Oberteil 140 langsamer gegen seine Endlage hin bewegt.
Diese Steuerung von Hydraulikventilen in der Versorgerleitung kann natürlich auch mittels Mikroschaltern, die von dem sich verschiebenden Oberteil 140 direkt oder über eine Steuerwalze betätigt werden, erfolgen.
Wenn die Grobeinstellung beendet ist und der Oberteil sich in der vorbestimmten Lage 0, 5 mm befindet und sofern der Kontaktstift 30 nicht gerade auf einer Zahnspitze aufliegt, was den entsprechen- den Stromkreis schliessen ürde und bis zur Unterbrechung dieses Stromkreises eine weitere Bewegung des Oberteils zur Folge hätte, erfolgt nun die Feineinstellung des Oberteils 140. Zu diesem Zwecke wird Druckflussigkeit der Innenseite des Kolbens 344 zugeleitet, so dass der Vorschubkeil 342 weiter angezogen wird und den Schieber 26 gegen die Zahnstange 32 presst. Es gelangen die Zähne der Vielzahnschmalfuhrung : 367 auf die Flanken der Vielzahnschmalführung bzw. der Zahnstangen 32 und verschieben den Oberteil 140 so weit, bis die beiden Vielzahnschmalführungen voll und richtig im Eingriff sitzen.
Hernach nimmt der Oberteil 140 die vorbeschriebene Lage ein.
Anschliessend erfolgt die Blockierung des Schiebers 26, indem der Kolben 349 auf der Innenseite mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird und der Klemmschieber 25 in die Klemmlage zieht.
Das Aufteilen der Querbewegung des Oberteils 140 in eine grobe Hauptbewegung und eine feine Endbewegung ist bezüglich Genauigkeit in der Maschinenherstellung von ausserordentlich grosser Wichtig- keit ; denn wenn angenommen wird, dass der Oberteil 140 um total 500 mm auf eine Genauigkeit von einem Tausendstel Millimeter verschiebbar sein muss, so müssen 500 000 genaue Einstellungen möglich sein. Durch die Unterteilung in vorbeschriebener Weise in eine Grobstufe mit 500 genauen Abständen von 1 mm bedarf es der genauen Bearbeitung von 500 Punkten.
Die Verwendung der beschriebenen 30 Messbolzen bedingt eine genaue Bearbeitung von weiteren 30 Punkten, so dass total den 500000 genauen Messpunkten bei bekannten Maschinen bei der vorliegenden Maschine nur 530 entsprechend genaue Messpunkte vergleichbar gegenüberstehen.
Durch die Verwendung einer zusammengesetzten, aus kurzen Stücken bestehenden Zahnstange 32 wird weiterhin eine viel grössere Genauigkeit erreicht als bei Verwendung einer einzigen Stange, da keine Summenfehler auftreten, wie diese beispielsweise auch bei Verwendung von Gewindespindeln bekannt sind.
Die Lebensdauer der Zahnstange ist ein Vielfaches gegenüber derjenigen der bisher üblichen Genauigkeitsverstellelemente. Im Gegensatz zu diesen bekannten Verstellelementen, bei denen zum Auswechseln zeitraubende Demontagen und Justierarbeiten unumgänglich sind, kann eine normalisierte, vorstehend erläuterte Zahnstange innerhalb von z. B. 15 min ersetzt werden.
Die Kosten einer solchen Zahnstange dürften kaum 20% des Preises der bisherigen Verstellelemente betragen.
Die Vielzahnschmalführungsfläche 367 am Schieber 26 muss äusserst genau hergestellt werden.
Wenn die Segmente der Zahnstange 32 einen, wenn auch nur sehr geringen Fehler aufweisen, indem beispielsweise eine Flanke etwas dicker ist, als sie sein sollte, so wird beim Zuschieben automatisch nur diese eine Flanke zum Tragen kommen und mithin durch den ausserordentlich hohen Flächendruck einem raschen Verschleiss unterliegen, bis auch diese Fläche wieder dem genauen Masse entspricht und die Führung als Ganzes zum Tragen kommt. Es geht daraus eindeutig der grosse Vorteil dieser Führungen hervor,
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indem sie sich selbst auf grösste Präzision einspielen.
Wenn also die Querpositionierung am Anfang nicht 100loig genau ist, so wird sie sich selbst im Ver- der Zeit und im Gebrauch auf grössere Genauigkeit einspielen, so dass, im Gegensatz zu den bisher bekannten Maschinen, welche mit zunehmendem Gebrauch bezüglich Genauigkeit nachlassen, die vorliegende Maschine in ihrer Genauigkeit zunimmt.
Zur Einstellung des Querhubes des Oberteils 140 wird die entsprechende Taste am Schaltpult gedrückt. Sie bewirkt, dass der Oberteil 140 die Grobeinstellung auf t 0, 5mm ausführt, indem die entsprechenden Steuerventile 36 betätigt werden, so dass Druckflüssigkeit in die beiden Zylinder 152 gelangt und den Oberteil 140 verschiebt (Fig. 4).
Gleichzeitig beginnt die Feineinstellung des Oberteils 140, da die Druckflüssigkeit in den Zylinder 352 strömt und über den Kolben 28 den Schlitten 27 quer, so lange verschiebt, bis der Bolzen 354 auf die drei vorgewählten Distanzbolzen aufläuft. Sobald dieser Zustand erreicht ist, steigt der Druck der Druckflüssigkeit im Zylinder 352 an und öffnet bei Erreichung eines vorbestimmten Wertes ein Überströmventil, durch welches die Druckflüssigkeit in die beiden Klemmzylinder 29 gelangt und über das beschriebene Kolbensystem die Klemmschieber 371 in ihre Klemmlage presst. Nun befindet sich der Einstellschlitten 27 in seiner richtigen, mit Hilfe der beiden Klemmschieber 371 blockierten Lage. Auch der Schieber 26 nimmt jetzt seine richtige Querlage ein.
Sobald die Grobeinstellung des Oberteils 140 beendet ist und die Druckflüssigkeit im Steuerzylinder 152 durch das entsprechende Steuerventil 36 auf" Umlauf" gesteuert ist, kann die Flüssigkeit in den Zylinder 345 gelangen, und über den Kolben 344 den Vorschubkeil 342 anziehen. Dieser Keil 342 stösst den Schieber 26 gegen die Präzisionszahnstange 32, wobei die Zahnflanken des Schiebers 26 in die Zahnflanken des Präzisionsschiebers 26 einlaufen. Entsprechend der vorzunehmenden Quereinstellung stimmen diese beiden Zahnprofile nicht überein, so dass der Schieber 26 den noch frei beweglichen Oberteil 140 derart verschiebt, bis sich die beiden Zahnteilungen vollständig im Eingriff befinden.
Der Oberteil 140 nimmt somit die richtige Querlage ein, welche auf den tausendstel Millimeter genau stimmt, da der Schieber 26 hydraulisch über den Zylinder 348, den Kolben 349 und den Klemmschieber 25 in seiner Lage blockiert wird. Anschliessend blockiert man noch den Oberteil 140 über seine Klemmvorrichtungen 8 (Fig. 4), so dass sämtliche an der Bearbeitung teilnehmenden und während der Bearbeitung unbewegbaren Teile unverrückbar festgehalten werden. Es sind somit alle in den Fuhrungen beim Bewegen bestehenden Spiele ausgeschaltet, und die Bearbeitung kann in der vorbeschriebenen Art und Weise mit einer" spielfreien" Maschine durchgeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Werkzeugmaschine mit mindestens einem Schlitten od. dgl., welcher durch eine, vorzugsweise hydraulisch gesteuerte Grobeinstellbewegung und durch eine Feineinstellbewegung in die Arbeitsstellung
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sem eine vorzugsweise mehrteilige Präzisionszahnstange (32) befestigt ist, welcher ein am Maschinenbett od. dgl. angeordnetes Einstellgerät (52) zugeordnet ist, das einen zum Eingriff in die Zahnstange bestimmten, gezahnten Eingriffschieber aufweist, welcher gegebenenfalls durch einen Keil (342) verschiebbar ist.
2. WerkzeugmaschinenachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass am Einstellgerät (52) ein Tastfinger (30) angeordnet ist, um die gegenseitige Lage des Eingriffschiebers (26) und der Zahnstange (32) festzustellen und ein Zuschieben des Schiebers (26) bei sich gegenüberstehenden Zahn-Kopfteilen zu verhüten.
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Tastfinger (30) mit der Steuereinrichtung des Eingriffschiebers (26) oder mit der des Schlittens (140) wirkverbunden ist.
4. Werkzeugmaschine nachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastfinger (30) mit einem Impulszählwerk wirkverbunden ist, um die vom Schlitten (140) zurückgelegte Strecke festzuhalten, und dass ferner zur Verschiebung des hydraulisch bewegten Schlittens in der Druckmittelzuleitung ein Drosselventil (36) vorgesehen ist, um nach einem vorbestimmten Teil der Strecke des sich bewegenden Schlittens (140) dessen Bewegung zu verlangsamen.
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Tastfinger (30) mit seinem rückwärtigen Ende an einer Steuerfläche des Keiles (342) anliegt.